KR20130012309A - 방사선 조사야 조절장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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KR20130012309A
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Abstract

방사선이 조사되는 영역에 이미지를 형성할 수 있는 이미지출력부를 포함하는 방사선 조사야 조절장치 및 그 제어방법을 제공한다. 방사선 조사야 조절장치는 방사선의 조사영역을 조절하는 복수의 조리개, 방사선의 조사영역을 표시할 수 있도록 광을 출력하는 광원, 광원으로부터 조사되는 광의 경로를 조절하는 반사경 및 방사선 조사영역에 방사선 촬영대상의 형상을 나타내는 이미지 또는 조사영역의 중심을 나타내는 표식을 출력하는 이미지출력부를 포함한다.

Description

방사선 조사야 조절장치 및 그 제어방법{Collimator and control method thereof}
방사선이 조사되는 영역을 조절하는 방사선 조사야 조절장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
엑스선 장치는 동물이나 환자의 신체에 엑스선을 조사하고, 동물이나 환자의 신체를 통과한 엑스선을 검출하여 신체 내부의 영상을 획득함으로써 신체의 절개없이 질병을 검진할 수 있는 장치이다.
여기서 엑스선(X-ray)은 고속의 전자를 물체에 충돌시킬 때 방출된 투과력이 강한 전자기파이다. 일반적으로 엑스선을 발생하는 엑스선 튜브는 열전자를 방출하는 필라멘트와 고전압으로 강한 전기장을 형성하는 전극을 포함한다. 고전압공급기를 통해 발생한 고전압을 엑스선 튜브에 인가하면 음극을 이루는 필라멘트에서 열전자를 방출한다. 방출된 열전자는 강한 전기장에 의해 표류하다가 양극에 충돌하게 되고, 열전자가 충돌한 국소크기의 지점에서 엑스선이 발생한다.
일반적으로 엑스선 장치는 전술한 엑스선을 발생하는 엑스선 튜브, 엑스선이 조사되는 영역을 조절하는 조사야 조절장치 및 피조체를 투과한 엑스선을 검출하는 디텍터로 구성된다.
엑스선이 조사되는 영역을 조절하는 조사야 조절장치는 조사되는 엑스선을 텅스텐과 같이 엑스선을 급격히 감쇠시키는 물질로 차단하여 엑스선이 조사되는 영역을 조절하는 장치이다. 조사야 조절장치는 사람의 눈에 보이지 않는 엑스선이 조사되는 영역을 사용자가 확인할 수 있도록 엑스선이 조사되는 영역과 동일한 영역에 가시광선을 조사할 수 있는 구조물을 포함한다.
본 발명의 일 측면은 방사선이 조사되는 영역에 촬영대상의 형상을 나타내는 이미지 또는 방사선이 조사되는 영역의 중심을 표지할 수 있는 표식을 형성할 수 있는 이미지 출력부를 포함하는 방사선 조사야 조절장치 및 그 제어방법을 제공한다.
 
본 발명의 일 측면에 의한 방사선 조사야 조절장치는 방사선의 조사영역을 조절하는 복수의 조리개; 상기 방사선의 조사영역을 표시할 수 있도록 광을 출력하는 광원; 상기 광원으로부터 조사되는 광의 경로를 조절하는 반사경; 및 상기 방사선 조사영역에 방사선 촬영대상의 형상을 나타내는 이미지 또는 상기 조사영역의 중심을 나타내는 표식을 출력하는 이미지출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이미지출력부는, 표시부; 및 방사선 촬영대상에 대한 정보가 외부로부터 입력되면 상기 촬영대상의 형상을 나타내는 이미지 또는 방사선 조사영역의 중심을 나타내는 표식을 상기 표시부에 표시하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이미지출력부는 상기 광원으로부터 조사되는 광의 경로에 배치될 수 있다.
또한, 상기 이미지출력부는 상기 방사선 조사경로의 외부에 배치될 수 있다.
또한, 상기 이미지출력부는 액정표시장치 또는 미세방출소자를 이용할 수 있다.
또한, 상기 미세방출소자는 컬러필터를 이용할 수 있다.
또한, 상기 이미지출력부는 상기 방사선의 조사경로 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 이미지출력부는 투명발광다이오드를 이용한 필름을 이용할 수 있다.
또한, 상기 조리개는 상기 방사선의 조사경로 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 광원은 상기 방사선의 조사경로 외부에 배치되어 상기 반사경으로 가시광선을 조사할 수 있다.
또한, 상기 광원은 발광다이오드, 레이저다이오드, 할로겐 램프 및 제논(Xenon)램프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 반사경은 상기 방사선의 조사경로에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의한 방사선 조사야 조절장치의 제어방법은 방사선 촬영대상에 대한 정보가 입력되면, 상기 촬영대상에 대응하는 이미지를 결정하고; 상기 결정된 이미지 또는 방사선이 조사되는 영역의 중심을 나타내는 표식을 표시부에 표시하기 위해 상기 표시부로 제어신호를 전송하여 상기 이미지 또는 상기 표식을 상기 표시부에 표시하는 것을 특징으로 한다.   
 
본 발명의 일 측면에 따르면, 방사선이 조사되는 영역에 환자의 위치 및 자세 안내를 위한 이미지를 형성함으로써 보다 정확하고 용이하게 방사선 촬영을 수행할 수 있다.
또한, 방사선 조사영역에 형성되는 이미지에 따라 환자가 자세를 교정함으로써 보다 신속한 방사선 촬영이 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선 장치의 종단면을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 조사야 조절장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 방사선 장치의 종단면을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선 조사야 조절장치의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 이점들과 특징들 및 이를 수행하는 방법들이 하기 바람직한 예시적 구체예들에 대한 상세한 설명 및 첨부된 도면들을 참조함으로써 더욱 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 하지만, 본 발명의 하나 이상의 예시적 구체예들은 많은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 여기서 언급한 예시적 구체예들로만 한정되어 구성되는 것은 아니다.
도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
 
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선 장치의 종단면을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방사선 장치는 방사선 발생장치(1), 방사선 발생장치(1)에서 발생한 방사선이 조사되는 경로 및 영역을 조절하는 조사야 조절장치(4)를 포함한다.
이하 엑스선(X-ray) 장치를 방사선 장치의 일 예로 들어 설명한다.
엑스선 발생장치(1)는 고속의 전자를 물체에 충돌시킬 때 방출되는 파장이 짧고, 투과력이 강한 전자기파인 엑스선을 발생시킨다. 엑스선 발생장치(1)는 열전자를 방출하는 필라멘트와 고전압으로 강한 전기장을 형성하는 전극을 포함할 수 있다.
고전압공급기에 의해 발생한 고전압이 엑스선 발생장치(1)에 인가되면 음극을 이루는 필라멘트에서 열전자가 방출된다. 방출된 열전자는 강한 전기장에 의해 표류하다가 양극에 충돌하게 되고, 열전자가 충돌한 국소크기의 지점에서 엑스선이 발생한다. 도 1에서 보면, 참조번호 2로 표시된 부분이 열전자가 충돌하여 엑스선이 발생하는 국소크기의 지점을 나타낸다.
엑스선 발생장치(1)의 전방에는 조사야 조절장치(4)가 배치되는데, 엑스선이 조사야 조절장치(4)로 조사되도록 엑스선 발생장치(1)는 그 내부에 엑스선의 조사경로 및 조사영역을 조절할 수 있는 조리개(3)를 포함할 수 있다.
조리개(3)는 납이나 텅스텐처럼 엑스선을 감쇠시킬 수 있는 물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
조리개(3)는 카메라의 조리개처럼 엑스선이 조사되는 영역을 원형의 형태로  조정하는 방식으로 동작할 수 있다.
또는 엑스선을 감쇠시킬 수 있는 물질로 구성된 한 쌍의 부재가 엑스선 조사 중심축을 기준으로 대칭적으로 좌우에 배치되어 x축 방향으로 즉, 좌우로 이동하고, 다른 한 쌍의 부재가 엑스선 조사 중심축을 기준으로 대칭적으로 상하에 배치되어 y축 방향으로 즉, 상하로 이동하면서 엑스선이 조사되는 영역을 사각형의 형태로 조정하는 방식으로 동작할 수 도 있다. 이와 같은 조리개(3)의 조절방식은 일 예일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
이렇게 엑스선 발생장치(1)에서 발생한 엑스선은 조리개(3)에 의해 조사경로 및 조사영역이 조절되어 엑스선 발생장치(1)의 전방에 배치된 조사야 조절장치(4)로 조사된다.
 
조사야 조절장치(4)는 엑스선의 조사경로 및 조사영역을 조절할 수 있는 조리개(5), 가시광선을 출력하는 광원(6), 광원(6)으로부터 출력되는 가시광선의 경로를 조정하는 반사경(7) 및 엑스선이 조사되는 영역에 이미지를 형성할 수 있는 이미지출력부(10)를 포함한다.
조리개(5)는 전술한 것처럼, 엑스선 발생장치(1) 내부에 마련된 조리개(3)와 마찬가지의 방식으로 엑스선의 조사경로 및 조사영역을 조절할 수 있다.
 
엑스선은 사람의 눈에 보이지 않으므로, 조사야 조절장치(4)를 거쳐 외부로 조사되는 엑스선의 조사영역을 육안으로는 확인할 수 없다. 이에 조사야 조절장치(4)는 엑스선이 조사되는 영역에 가시광선을 함께 조사하여 엑스선이 조사되는 영역을 육안으로 확인할 수 있도록 해준다.
광원(6)은 엑스선이 조사되는 경로를 향해 가시광선을 조사한다.
광원(6)은 소정의 주파수로 점멸하는 광원(6)으로써, LED(light emitting diode) , LD(laser diode)와 같은 반도체 발광 소자와 할로겐 램프나 제논(Xenon)램프와 같은 가스 방전 램프가 이용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
엑스선이 조사되는 영역을 가시광선으로 나타내기 위해서는 가시광선을 출력하는 광원(6)이 엑스선의 발생지점과 동일한 지점에 위치해야 하나 엑스선의 발생지점과 동일한 위치에서 가시광선을 출력하는 광원(6)을 배치할 수 없으므로 광원(6)은 도 1에 도시된 것처럼, 엑스선의 조사경로 외부에 마련되어 엑스선의 조사경로를 향해 가시광선을 조사한다.
반사경(7)은 광원(6)으로부터 조사된 가시광선의 조사경로상에 배치되어 가시광선의 조사경로를 변경한다. 반사경(7)에 의해 반사된 가시광선의 조사영역을 엑스선의 조사영역과 일치시키기 위해 반사경(7)은 가시광선의 조사방향과 일정한 각도를 이루도록 배치될 수 있다. 이렇게 반사경(7)을 이용하여 가시광선의 조사경로를 변경함으로써 엑스선의 조사영역을 가시광선으로 표시할 수 있다.
 
이미지출력부(10)는 엑스선이 조사되는 영역에 소정의 이미지를 형성한다.
이미지출력부(10)는 엑스선의 조사경로 외부에 마련되고, 광원(6)으로부터 조사된 가시광선이 이미지출력부(10)를 통과하여 반사경(7)에 도달할 수 있도록 광원(6)과 반사경(7) 사이에 마련될 수 있다.
이미지출력부(10)는 입력부(13)를 통해 외부로부터 입력되는 촬영대상에 대한 정보에 따라 그에 대응하는 이미지를 선택하고 그 이미지를 표시부(12)에 표시하기 위한 제어신호를 생성하는 제어부(11)와 제어부(11)의 제어신호에 따라 이미지를 표시하는 표시부(12)를 포함할 수 있다(도 2참조).
피조체의 촬영부위에 대한 정보가 외부로부터 입력되면, 제어부(11)는 그 입력된 정보에 따라 저장부(14)에에 미리 저장된 복수의 이미지 중에서 해당 정보에 대응하는 이미지를 선택한다.
예를 들면, 환자의 손을 촬영한다는 정보가 외부로부터 입력되면 제어부(11)는 저장부(14)에 저장된 복수의 이미지 중에서 사람의 손의 형상을 나타내는 이미지를 선택하고, 환자의 전신을 촬영한다는 정보가 외부로부터 입력되면 저장부(14)에 저장된 복수의 이미지 중에서 사람의 전신형상을 나타내는 이미지를 선택하며, 환자의 흉부를 촬영한다는 정보가 외부로부터 입력되면 저장부(14)에 저장된 복수의 이미지 중에서 사람의 상반신을 나타내는 이미지를 선택할 수 있다. 여기서 복수의 이미지는 엑스선 촬영이 주로 이루어지는 사람의 신체부위에 대한 정보를 바탕으로 미리 결정될 수 있고, 그 이미지들은 촬영이 이루어지는 사람의 신체부위의 형상을 나타내는 영상으로 표현될 수 있다.
복수의 이미지 중 촬영부위의 정보에 대응하는 이미지를 저장부(14)에서 선택하면 제어부(11)는 그 이미지가 표시부(12) 상에 표시될 수 있도록 표시부(12)의 동작을 제어하는 제어신호를 표시부(12)로 출력한다. 또한 제어부(11)는 엑스선이 조사되는 영역의 중심을 표지할 수 있는 표식이 표시부(12)상에 표시될 수 있도록, 표시부(12)의 동작을 제어하는 제어신호를 표시부(12)로 출력한다. 이는 외부에서 엑스선이 조사되는 영역의 중심을 알 수 있도록 하기 위함이다. 엑스선 조사영역의 중심을 표지하는 표식은 열 십(十)자의 형태를 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
표시부(12)는 제어부(11)로부터 출력된 제어신호에 따라 선택된 이미지를 표시한다. 또한 표시부(12)는 제어부(11)로부터 출력된 제어신호에 따라 엑스선 조사영역의 중심을 표지할 수 있는 표식을 표시한다.
표시부(12)는 액정표시장치 또는 컬러필터를 이용하는 미세방출소자를 이용하여 이미지를 표시하나 이는 일 예일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(11)에서 선택한 이미지와 엑스선 조사영역의 중심을 표지하는 표식이 표시부(12)에 표시되고, 가시광선이 이미지출력부(10)를 통과한 후, 반사경(7)에 의해 반사되어 엑스선의 조사영역에 도달하면, 엑스선의 조사영역이 육안으로 확인될 수 있도록 표시됨과 동시에 이미지출력부(10)에서 나타낸 이미지가 엑스선의 조사영역에 투사되어 표시된다. 그리고 이미지와 함께 엑스선 조사영역의 중심을 표지하는 표식도 엑스선 조사영역에 투사되어 표시된다. 방사선 장치를 운용하는 사용자의 선택에 따라 이미지와 엑스선 조사영역의 중심을 표지하는 표식은 함께 엑스선 조사영역에 표시될 수도 있고, 둘 중 하나만 표시될 수도 있다. 엑스선 촬영에 임하는 환자는 엑스선 조사영역에 투사된 이미지 및 엑스선 조사영역의 중심을 표지하는 표식을 확인하고 촬영신체부위를 그 이미지에 맞게 위치시킬 수 있다.
 
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 방사선 장치의 종단면을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 방사선 장치는 방사선 발생장치(1), 방사선 발생장치(1)에서 발생한 방사선이 조사되는 경로 및 영역을 조절하는 조사야 조절장치(4)를 포함한다.
이하 엑스선(X-ray) 장치를 방사선 장치의 일 예로 들어 설명한다.
엑스선 발생장치(1)는 도 1에서 설명한 엑스선 발생장치(1)와 동일하므로 그 설명을 생략한다.
 
조사야 조절장치(4)는 엑스선이 조사되는 영역을 조절할 수 있는 조리개(5), 가시광선을 출력하는 광원(6), 광원(6)으로부터 출력되는 가시광선의 경로를 조정하는 반사경(7) 및 엑스선이 조사되는 영역에 이미지를 형성할 수 있는 이미지출력부(10)를 포함한다.
조리개(5), 광원(6) 및 반사경(7)은 도 1에 나타낸 것과 동일하므로 그 설명을 생략한다.
이미지출력부(10)는 엑스선이 조사되는 영역에 소정의 이미지를 형성한다.
도 3에서는 일 예로서 엑스선과 가시광선이 외부로 방출되는 방출면에 이미지출력부(10)가 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 엑스선과 가시광선이 함께 지나가는 조사경로 상이면 다른 위치에 마련될 수도 있다. 엑스선의 조사영역을 표시하기 위해 광원(6)으로부터 출력된 가시광선은, 엑스선과 가시광선의 조사경로 상에 마련된 이미지출력부(10)를 투과하여 외부로 조사된다.
이미지출력부(10)는 도 1에 나타낸 이미지 출력부(10)와 마찬가지로 외부입력에 따라 그에 대응하는 이미지를 저장부(14)에 미리 저장된 복수의 이미지 중에서 선택하고 그 이미지를 표시부(12)에 표시하기 위한 제어신호를 표시부로 출력하는 제어부(11)와 제어부(11)에서 출력된 제어신호에 따라 이미지를 표시하는 표시부(12)를 포함한다(도 2참조).
표시부(12)는 투명발광다이오드를 이용한 필름을 이용하여 이미지를 표시할 수 있으나 이는 일 예일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
이미지출력부(10)의 제어부(11)와 표시부(12)에 대한 나머지 설명은 도 1의 설명에 나타낸 것과 동일하므로 그 설명을 생략한다.
 
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 방사선 조사야 조절장치(4)의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 이미지출력부(10)는 방사선 촬영부위에 대응하는 이미지를 결정한다(20).
피조체의 촬영부위에 대한 정보가 외부로부터 입력되면, 이미지출력부(10)의 제어부(11)는 그 입력된 정보에 따라 저장부(14)에 미리 저장된 복수의 이미지 중에서 해당 정보에 대응하는 이미지를 결정한다. 여기서 복수의 이미지는 방사선 촬영이 주로 이루어지는 사람의 신체부위에 대한 정보를 바탕으로 미리 결정되어 저장부(14)에 저장될 수 있고, 그 이미지들은 촬영신체부위의 형상을 나타내는 영상으로 표현될 수 있다.
저장부(14)에 저장된 복수의 이미지 중에서 방사선 촬영부위에 대응하는 이미지가 결정되면, 이미지출력부(10)의 제어부(11)는 결정된 이미지와 방사선 조사영역의 중심을 표지하는 표식을 표시부(12)에 표시하기 위한 제어신호를 표시부(12)로 출력한다(21). 이미지와 방사선 조사영역의 중심을 표지하는 표식은 방사선 장치를 운용하는 사용자의 선택에 따라 함께 표시될 수도 있고 어느 하나만 표시될 수도 있다. 여기서는 이미지와 방사선 조사영역의 중심을 표지하는 표식이 함께 표시되는 것을 예로 들어 설명한다.
제어신호가 표시부(12)로 출력되면, 표시부(12)는 제어신호에 따라 결정된 이미지와 방사선 조사영역의 중심을 표지하는 표식을 표시한다(22). 표시부(12)는 액정표시장치 또는 컬러필터를 이용하는 미세방출소자를 이용하여 이미지를 표시하거나, 투명발광다이오드를 이용한 필름을 이용하여 이미지를 표시할 수 있다.
결정된 이미지와 방사선 조사영역의 중심을 표지하는 표식이 표시된 이미지출력부(10)를 가시광선이 통과하면 방사선 조사영역에 해당 이미지와 방사선 조사영역의 중심을 표지하는 표식이 투사되어 표시된다(23).
이렇게 이미지출력부(10)의 투사 이미지와 방사선 조사영역의 중심을 표지하는 표식이 방사선 조사영역에 표시되면 방사선 촬영에 임하는 환자는 방사선 조사영역에 투사된 이미지 및 방사선 조사영역의 중심을 표지하는 표식을 확인하고 촬영신체부위를 그 이미지에 맞게 위치시킬 수 있다.
1 : 방사선 발생장치   2 : 방사선 발생지점
3, 5 : 조리개         4 : 조사야 조절장치
6 : 광원              7 : 반사경
9 : 방사선 조사경로   10 : 이미지출력부
11 : 제어부           12 : 표시부
14 : 저장부

Claims (13)

  1. 방사선의 조사영역을 조절하는 복수의 조리개;
    상기 방사선의 조사영역을 표시할 수 있도록 광을 출력하는 광원;
    상기 광원으로부터 조사되는 광의 경로를 조절하는 반사경; 및
    상기 방사선 조사영역에 방사선 촬영대상의 형상을 나타내는 이미지 또는 상기 조사영역의 중심을 나타내는 표식을 출력하는 이미지출력부를 포함하는 방사선 조사야 조절장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이미지출력부는,
    표시부; 및
    방사선 촬영대상에 대한 정보가 외부로부터 입력되면 상기 촬영대상의 형상을 나타내는 이미지 또는 방사선 조사영역의 중심을 나타내는 표식을 상기 표시부에 표시하는 제어부를 포함하는 방사선 조사야 조절장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이미지출력부는 상기 광원으로부터 조사되는 광의 경로에 배치되는 방사선 조사야 조절장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이미지출력부는 상기 방사선 조사경로의 외부에 배치되는 방사선 조사야 조절장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이미지출력부는 액정표시장치 또는 미세방출소자를 이용하는 조사야 조절장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 미세방출소자는 컬러필터를 이용하는 조사야 조절장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이미지출력부는 상기 방사선의 조사경로 상에 배치되는 방사선 조사야 조절장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이미지출력부는 투명발광다이오드를 이용한 필름을 이용하는 방사선 조사야 조절장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 조리개는 상기 방사선의 조사경로 상에 배치되는 조사야 조절장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 상기 방사선의 조사경로 외부에 배치되어 상기 반사경으로 가시광선을 조사하는 방사선 조사야 조절장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 발광다이오드, 레이저다이오드, 할로겐 램프 및 제논(Xenon)램프를 포함하는 방사선 조사야 조절장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 반사경은 상기 방사선의 조사경로에 배치되는 방사선 조사야 조절장치.
  13. 방사선 촬영대상에 대한 정보가 입력되면, 상기 촬영대상에 대응하는 이미지를 결정하고;
    상기 결정된 이미지 또는 방사선이 조사되는 영역의 중심을 나타내는 표식을 표시부에 표시하기 위해 상기 표시부로 제어신호를 전송하여 상기 이미지 또는 상기 표식을 상기 표시부에 표시하는 방사선 조사야 조절장치의 제어방법.
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