KR20140052563A - 최적 다중에너지 엑스선 영상을 획득하는 장치 및 방법 - Google Patents
최적 다중에너지 엑스선 영상을 획득하는 장치 및 방법Info
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Abstract
최적 다중에너지 엑스선 영상을 획득하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 엑스선을 생성하여 조사하는 엑스선 소스, 상기 조사되는 엑스선이 촬영 대상체를 투과하여 생성되는 다중에너지 엑스선(multi-energy x-ray) 영상을 획득하는 에너지 식별 디텍터, 및 촬영 대상체의 특성에 따라서 최적 다중에너지 엑스선 파라미터를 생성하고, 상기 생성된 최적 다중에너지 엑스선 파라미터에 기초하여 상기 엑스선 소스 및 상기 에너지 식별 디텍터 중에서 적어도 하나를 제어하는 최적 다중에너지 엑스선 처리부를 포함할 수 있다.
Description
포톤 카운팅 디텍터(PCD, photon counting detector)를 이용한 다중에너지 엑스선(MEX, Multi-energy x-ray) 시스템에서 가변 가능한 다양한 촬영 파라미터를 최적화하여 오브젝트 특성에 최적화된 영상을 획득함으로써 최종 영상의 화질을 개선하는 최적 다중에너지 엑스선 영상을 획득하는 장치 및 방법이 개시된다.
엑스선(X-ray)은 병원에서 환자의 의학적 정보를 얻기 위한 목적 등으로 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.
엑스선을 발생시키기 위해 사용되는 일반적인 엑스선 발생기는 음극의 필라멘트에서 생성된 전자가 양극의 타깃에 부딪히면서 엑스선이 발생되는 구조를 갖는다. 이렇게 발생된 엑스선이 피검물에 조사되면 피검물의 재질이나 특성에 따라 감쇠되고, 피검물을 통과한 엑스선이 피사체의 뒤에 설치된 검출기에 영상을 형성하게 된다.
많은 엑스선 시스템은 단일 에너지 밴드를 갖는 엑스선이 피검물을 경유하며 검출되는 감쇠 특성(attenuation characteristic)를 이용하여 영상을 표시한다. 이러한 엑스선 시스템에서, 피검물을 구성하는 물질들의 감쇠 특성이 서로 다른 경우, 품질이 좋은 이미지를 얻을 수 있으나, 물질들의 감쇠 특성이 유사한 경우에는 이미지의 품질이 열화 된다.
다중에너지 엑스선을 이용하는 시스템은 2개 이상의 에너지 밴드의 엑스선 영상을 획득할 수 있다. 일반적으로, 물질은 서로 다른 에너지 밴드에서 서로 다른 엑스선 감쇠 특성을 보이기 때문에, 이러한 특성을 이용하여 물질 별 영상 분리가 가능하다.
즉, 다중에너지 엑스선은 에너지에 따라 변하는 인체 구성 물질의 흡수 특성의 차이를 이용하여 물질간의 대조를 증가 시키는 기술이다. 기존의 다중에너지 엑스선 기술은 다음과 같이, 다중 노출(Multiple exposure) 방식과 단일 노출(Single exposure) 방식의 두 가지 방식으로 분류할 수 있다.
다중에너지 엑스선을 이용하는 시스템은 기존 엑스선 시스템과 달리 소스파라미터, 예를 들어 관전압, 관전류, 필터 등뿐만 아니라 포톤 카운팅 디텍터의 에너지 경계(energy threshold) 등 디텍터 파라미터(detector parameter)를 포함하여 선택해야하는 촬영 파라미터의 수가 많다.
또한, 촬영 파라미터의 선택에 따라 다중에너지 엑스선의 원본 영상화질 변화로서 영상의 노이즈/대조와 최종 처리된(processed) 영상의 화질 변화가 심하기 때문에 고화질 영상 획득을 위해서는 최적의 촬영 파라미터의 선택이 필수적이다.
기존의 단수 촬영 파라미터의 선정 방식은 자동 노출 제어(AEC, automated exposure control)라고 명명되며, 엑스선 튜브의 관전압, 관전류, 노출시간 등의 촬영 파라미터를 선택할 수 있다.
기존의 듀얼 또는 다중에너지(multi-energy) 촬영 방식은 듀얼 관전압, 듀얼노출, 듀얼 레이어, 및 듀얼 소스 방식 등으로서 엑스선 소스의 파라미터 선정 방법에 한정된다.
일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치는, 엑스선을 생성하여 조사하는 엑스선 소스, 상기 조사되는 엑스선이 촬영 대상체를 투과하여 생성되는 다중에너지 엑스선(multi-energy x-ray) 영상을 획득하는 에너지 식별 디텍터, 및 촬영 대상체의 특성에 따라서 최적 다중에너지 엑스선 파라미터를 생성하고, 상기 생성된 최적 다중에너지 엑스선 파라미터에 기초하여 상기 엑스선 소스 및 상기 에너지 식별 디텍터 중에서 적어도 하나를 제어하는 최적 다중에너지 엑스선 처리부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 촬영 대상체의 특성은 상기 촬영 대상체의 두께, 상기 촬영 대상체에 투여된 조영제의 종류, 상기 조영제의 투여량, 상기 촬영 대상체의 밀도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 최적 다중에너지 엑스선 처리부는, 최적 다중에너지 엑스선 파라미터를 생성하기 위해서 필요한 정보들을 수집하는 정보 수집부, 및 상기 수집된 정보들을 이용하여 최적 다중에너지 엑스선 파라미터를 선정하는 파라미터 선정부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치는, 상기 선정된 최적 다중에너지 엑스선 파라미터로부터 추출된 소스 파라미터에 기초하여 상기 엑스선 소스를 제어하는 엑스선 소스 제어부를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 소스 파라미터는 어노드 타겟 재료의 종류, 관전압, 관전류, 및 노출시간 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치는, 상기 선정된 최적 다중에너지 엑스선 파라미터로부터 추출된 디텍터 파라미터에 기초하여 상기 에너지 식별 디텍터를 제어하는 에너지 식별 디텍터 제어부를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 디텍터 파라미터는 경계(threshold)값 및 경계 오프셋 테이블(threshold offset table) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 최적 다중에너지 엑스선 처리부는, 시스템 모델링 및 시뮬레이션을 통해서 수집된 파라미터들에 의한 최종영상의 화질을 판단하여 상기 최적 다중에너지 엑스선 파라미터를 선정하는 다중에너지 엑스선 시스템 모델링 & 시뮬레이션부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 다중에너지 엑스선 시스템 모델링 & 시뮬레이션부는, 상기 엑스선 소스, 상기 에너지 식별 디텍터, 및 팬텀(phantom) 중에서 적어도 하나에 대한 정보를 정의하여 모델링을 수행할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 다중에너지 엑스선 시스템 모델링 & 시뮬레이션부는, 어노드 타겟, 필터, 및 관전압에 따라 달라지는 스펙트럼 모양(spectrum shape)을 계산하고, mAs (mA x s) 값에 따른 선량(dose)를 계산하여 상기 엑스선 소스의 모델링을 수행할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 다중에너지 엑스선 시스템 모델링 & 시뮬레이션부는, 디텍터 경계 스캔(detector threshold scan)을 통해 디텍터 응답을 추정하여 상기 에너지 식별 디텍터의 모델링을 수행할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 다중에너지 엑스선 시스템 모델링 & 시뮬레이션부는, 엑스선 흡수 특성이 동일한 조직 등가 물질(tissue-equivalent material)에 기초하여 상기 팬텀의 모델링을 수행할 수 있다.
일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법은 촬영 대상체의 특성에 따른 최적 다중에너지 엑스선 파라미터를 생성하는 단계, 및 상기 생성된 최적 다중에너지 엑스선 파라미터에 기초하여 엑스선 소스 및 에너지 식별 디텍터 중에서 적어도 하나를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 최적 다중에너지 엑스선 파라미터는 상기 엑스선 소스의 제어 조건에 관한 소스 파라미터와 상기 에너지 식별 디텍터의 제어 조건에 관한 디텍터 파라미터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 소스 파라미터는 어노드 타겟 재료의 종류, 관전압, 관전류, 및 노출시간 중에서 적어도 하나 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 디텍터 파라미터는 경계(threshold)값 및 경계 오프셋 테이블(threshold offset table) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치를 설명하는 블록도이다.
도 2는 일실시예에 따른 정보 수집부를 구체적으로 설명하는 블록도이다.
도 3은 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상처리/저장/디스플레이부를 구체적으로 설명하는 블록도이다.
도 4는 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 2는 일실시예에 따른 정보 수집부를 구체적으로 설명하는 블록도이다.
도 3은 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상처리/저장/디스플레이부를 구체적으로 설명하는 블록도이다.
도 4는 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치(100)를 설명하는 블록도이다.
일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치(100)는 엑스선 소스(110), 컴프레서(120), 에너지 식별 디텍터(130), 및 최적 다중에너지 엑스선 처리부(140)를 포함할 수 있다.
엑스선 소스(110)는 엑스선을 생성하여 촬영 대상체에 상기 생성된 엑스선을 조사한다.
엑스선 소스(110)는 엑스선 소스 제어부(145)에 의해 선택되는 관전압, 관전류, 어노드 타겟(anode target) 종류, 필터(filter) 종류, 또는 필터의 두께에 따라서 제어될 수 있다.
컴프레서(120)는 다양한 영상 획득을 위해서 상기 촬영 대상체에 선정된 압력을 가할 수 있다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해서, 상기 촬영 대상체 중에서 유방(breast)을 일례로써 설명한다.
에너지 식별 디텍터(130)는 상기 조사되는 엑스선이 상기 유방을 투과하여 생성되는 다중에너지 엑스선(multi-energy x-ray) 영상을 획득할 수 있다.
일실시예에 따른 에너지 식별 디텍터(130)는 복수개의 에너지 경계 또는 이에 따라 달라지는 경계 오프셋 테이블을 입력하여 복수개의 에너지 대역의 영상을 획득할 수 있다.
일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치(100)는 가변 가능한 다양한 촬영 파라미터를 최적화하여 상기 유방의 특성에 최적화된 영상을 획득함으로써 최종 영상의 화질을 개선할 수 있다.
이를 위해, 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치(100)는 최적 다중에너지 엑스선 처리부(140)를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 최적 다중에너지 엑스선 처리부(140)는 촬영 대상체의 특성에 따라서 최적 다중에너지 엑스선 파라미터를 생성할 수 있다. 또한, 일실시예에 따른 최적 다중에너지 엑스선 처리부(140)는 상기 생성된 최적 다중에너지 엑스선 파라미터에 기초하여 상기 엑스선 소스 및 상기 에너지 식별 디텍터 중에서 적어도 하나를 제어할 수 있다.
일례로, 촬영 대상체의 특성은 촬영 대상체의 두께, 촬영 대상체에 투여된 조영제의 종류, 조영제의 투여량, 및 촬영 대상체의 밀도 등으로 해석될 수 있다.
즉, 일실시예에 따른 최적 다중에너지 엑스선 처리부(140)는 상기 엑스선 소스 또는 상기 에너지 식별 디텍터와 관련한 다수의 촬영 파라미터를 최적화하여 획득되는 영상의 화질을 개선시킬 수 있다.
이를 위해, 일실시예에 따른 최적 다중에너지 엑스선 처리부(140)는 정보 수집부(141), 파라미터 선정부(142), 다중에너지 엑스선 시스템 모델링 & 시뮬레이션부(MEX System Modeling & Simulation, 143), 사용자 입력부(144), 엑스선 소스 제어부(145), 및 에너지 식별 디텍터 제어부(146)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 일실시예에 따른 정보 수집부(141)는 최적 다중에너지 엑스선 파라미터를 생성하기 위해 상기 다중에너지 엑스선(multi-energy x-ray) 영상의 획득 과정에서 생성되는 필요한 정보들을 수집할 수 있다.
정보 수집부(141)는 도 2에서 보다 상세히 설명한다.
도 2는 일실시예에 따른 정보 수집부(200)를 구체적으로 설명하는 블록도이다.
일실시예에 따른 정보 수집부(200)는 유방 두께(Breast thickness) 추정부(210), 대조 에이전트(Contrast agent) 종류 및 투여량 추정부(220), 유방 밀도(breast density) 추정부(230), 및 데이터베이스(240)를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 유방 두께(Breast thickness) 추정부(210)는 컴프레서(120)의 압착 정도를 확인하여, 상기 촬영 대상체인 유방의 두께를 추정할 수 있다.
다음으로, 일실시예에 따른 대조 에이전트(Contrast agent) 종류 및 투여량 추정부(220)는 유방 밀도(breast density)를 사용하는 경우를 대비하여, 사용되는 대조 에이전트(Contrast agent)의 종류와 투여량을 예측할 수 있다.
일실시예에 따른 유방 밀도(breast density) 추정부(230)는 프리샷 분석(Preshot analysis)을 통해 유방 밀도(breast density)를 추정할 수 있다.
유방 밀도(breast density) 및 유방 두께(Breast thickness)에 대한 정보는 최적 촬영 파라미터의 선정을 위해 중요한 정보이다.
상기 유방 밀도(breast density) 및 상기 유방 두께(Breast thickness)에 대한 정보는 데이터베이스(240)에 기록될 수 있고, 유방 두께(Breast thickness) 추정부(210) 또는 유방 밀도(breast density) 추정부(230)는 이전에 같은 환자로부터 촬영한 데이터를 데이터베이스(240)로부터 추출하여 활용할 수도 있다
다시 도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 파라미터 선정부(142)는, 예측된 정보를 바탕으로 유방 밀도(breast density), 유방 두께(Breast thickness), 대조 에이전트(Contrast agent)의 투여유무 및 투여량에 따라 최적 다중에너지 엑스선 파라미터를 선정할 수 있다.
즉, 일실시예에 따른 파라미터 선정부(142)는 유방의 특성 정보 및 시스템 모델 정보를 획득하고 이를 기반으로 최종 영상의 화질을 극대화 할 수 있는 최적의 소스 파라미터 또는 디텍터 파라미터를 선택할 수 있다.
일실시예에 따른 파라미터 선정부(142)는 상기 선정된 최적 다중에너지 엑스선 파라미터를 소스 파라미터와 디텍터 파라미터로 분할하여, 상기 소스 파라미터를 엑스선 소스 제어부(145)로 전송하고, 상기 디텍터 파라미터를 에너지 식별 디텍터 제어부(146)로 전송할 수 있다.
상기 소스 파라미터는 엑스선의 에너지 범위와 스펙트럼의 모양을 결정하는 파라미터인 어노드 타겟 재료의 종류, 관전압(kVp), x-ray 필터와, 피폭량(dose), 및 양자잡음(quantum noise)을 결정하는 관전류(mA) 및 노출시간(s)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 디텍터 파라미터는 각 다중에너지 영상의 에너지 범위를 정의하기 위한 경계(mV 단위 또는 energy 단위) 값 및 입력한 경계에 맞는 정확한 에너지 영상을 얻기 위해 포톤 카운팅 디텍터의 경계를 칼리브레이션(calibration)할 수 있는 경계 오프셋 테이블이 포함될 수 있다.
이때, 경계 오프셋 테이블은 입력 경계 값에 따라 변화하는 값으로서 미리 결정하여 메모리에 저장해 둔다.
또한, 소스 노출 시간(source exposure time)에 맞춰 디텍터 동작에 필요한 디텍터 노출 시간(detector exposure timing) 정보도 전송된다.
일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 시스템 모델링 & 시뮬레이션부(MEX System Modeling & Simulation, 143)는 시스템 모델링 및 시뮬레이션을 통해서 수집된 파라미터들에 의한 최종영상의 화질을 판단하여 상기 최적 다중에너지 엑스선 파라미터를 선정할 수 있다.
파라미터 선정부(142)를 통해서, 최적 파라미터를 선정하기 위해서는 가능한 모든 파라미터의 조합에 대해 최종 결과 영상의 화질을 예측할 수 있어야 한다. 그러나, 모든 조합에 대해 촬영하는 것은 촬영시간의 제약 및 장비 수명단축 등의 문제로 야기될 수 있으므로, 최적 다중에너지 엑스선 처리부(140)의 다중에너지 엑스선 시스템 모델링 & 시뮬레이션부(MEX System Modeling & Simulation, 143)를 통해서 최종 영상의 화질을 판단할 수도 있다.
시스템 모델링 & 시뮬레이션을 위해 최적 다중에너지 엑스선 처리부(140)의 다중에너지 엑스선 시스템 모델링 & 시뮬레이션부(MEX System Modeling & Simulation, 143)는 먼저 다중에너지 시스템의 구성 요소인 엑스선 소스, 에너지 식별 디텍터, 및 팬텀(phantom)에 대한 정보를 정의 하고 모델링을 수행할 수 있다.
일예로, 시스템 모델링 & 시뮬레이션을 위해 다중에너지 엑스선 시스템 모델링 & 시뮬레이션부(MEX System Modeling & Simulation, 143)는 어노드 타겟, 필터, 및 관전압에 따라 달라지는 스펙트럼 모양(spectrum shape)을 계산하고, mAs (mA x s) 값에 따른 선량(dose)를 계산하여 상기 엑스선 소스의 모델링을 수행할 수 있다.
다른 일예로, 시스템 모델링 & 시뮬레이션을 위해 다중에너지 엑스선 시스템 모델링 & 시뮬레이션부(MEX System Modeling & Simulation, 143)는 디텍터 경계 스캔(detector threshold scan)을 통해 디텍터 응답을 추정하여 상기 에너지 식별 디텍터의 모델링을 수행할 수 있다.
상기 디텍터 응답은 charge sharing, energy dispersion, fluorescence x-ray escape/reabsorption, pulse pileup 등과 같이 포톤 카운팅 디텍터의 비이상(non-ideal) 에너지 특성을 반영해주는 중요한 정보로서, 알려진 x-ray 선원을 이용하여 입력 스펙트럼(input spectrum)과 포톤 카운팅 디텍터의 경계 스캔(threshold scan)을 통해 얻어진 디텍터 출력 스펙트럼의 차이 및 대응관계로부터 역추정될 수 있다.
다중에너지 엑스선 시스템 모델링 & 시뮬레이션부(MEX System Modeling & Simulation, 143)는 실제 조직과 같은 지방질(adipose), 선모(glandular), 섬유상 조직(fibrous tissue), 암덩어리(cancerous mass), 미세석회화(microcalcification) 등 엑스선 흡수 특성이 동일한 조직 등가 물질(tissue-equivalent material)에 기초하여 상기 팬텀을 모델링할 수 있다.
위와 같이 모델링의 과정을 통해 수집된 정보를 토대로 가능한 모든 파라미터의 입력 조합에 대해 시뮬레이션을 수행함으로써, 최종 영상의 화질이 예측될 수 있다.
이때 다중에너지 엑스선 시스템의 최종 영상은 하나의 고 대조(high contrast) 영상으로 정의될 수 있으며, 보다 상세하게는 복수의 다중에너지 엑스선 영상으로부터 가상의 저 에너지(low energy) 영상을 생성하고, 상기 생성된 저 에너지 영상과 고 에너지(high energy) 영상의 차이를 이용하여 조직 강화 영상을 생성하고, 조직 강화 영상(tissue enhanced) 영상과 풀 에너지(full energy) 영상의 조합으로 얻는 알고리즘으로 정의될 수 있다.
최적 다중에너지 엑스선 파라미터 선정을 위한 기준으로서 최종 영상에서 포어그라운드(foreground) 영역, 즉 암 영역(cancerous region)과 백그라운드(background) 영역의 "signal difference to noise ratio(SDNR)"을 사용할 수 있다.
일실시예로, 유방촬영술과 관련된 기술(Mammography)에서 최적 다중에너지 엑스선 파라미터의 선정한 결과 40kVp 이상의 높은 관전압(high kVp)을 사용하고 Ag or Rh 등의 K-엣지 필터(K-edge filter)를 사용하며 경계 중 하나는 K-엣지에 해당하는 에너지로 정할 수 있다.
일실시예에 따른 사용자 입력부(144)는 사용자로부터 조정 가능한 소스 파라미터 및 디텍터 파라미터 중 하나의 이상의 파라미터에 대해 수동으로 입력 받을 수 있다.
일실시예에 따른 엑스선 소스 제어부(145)는 상기 소스 파라미터를 통해서 엑스선 소스를 제어하고, 일실시예에 따른 에너지 식별 디텍터 제어부(146)는 상기 디텍터 파라미터를 이용하여 에너지 식별 디텍터를 제어할 수 있다.
일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치(100)는 다중에너지 엑스선 영상처리/저장/디스플레이부(150)를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 다중에너지 엑스선(MEX) 영상처리/저장/디스플레이부(150)는 최적 다중에너지 엑스선 파라미터로 촬영된 다중에너지 엑스선 영상을 처리하여 최종 영상을 생성, 저장, 및 디스플레이 할 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선(MEX) 영상처리/저장/디스플레이부(300)를 구체적으로 설명하는 블록도이다.
일실시예에 따른 다중에너지 엑스선(MEX) 영상처리/저장/디스플레이부(300)는 다중에너지 엑스선(MEX) 영상 캘리브레이션부(310), 다중에너지 엑스선 처리(MEX processing)부(320), 및 프로세스 이미지 저장 및 디스플레이(Processed image save and display)부(330)를 포함할 수 있다.
먼저, 다중에너지 엑스선(MEX) 영상 캘리브레이션부(310)는 획득 영상의 아티팩트(artifact) 및 노이즈(noise) 감소를 위해 이득 보정(gain correction), 아티팩트 보정(artifact correction), 및 데드픽셀 보정(dead pixel correction) 등의 다중에너지 엑스선 칼리브레이션을 수행할 수 있다.
또한 다중에너지 엑스선 처리(MEX processing)부(320)는 복수의 다중에너지 엑스선 영상으로부터 진단에 용이한 영상으로 가공하기 위한 영상처리를 수행할 수 있다.
일실시예로 다중에너지 엑스선 처리(MEX processing)부(320)는 복수의 다중에너지 엑스선 영상으로부터 하나의 고대조 영상을 획득하기 위해서, 1) 복수의 다중에너지 엑스선 영상으로부터 가상의 저 에너지 영상을 생성하고, 2) 이를 고 에너지 영상에서 차감(subtraction)하여 조직 강화(tissue enhanced) 영상을 생성하고, 3) 조직 강화(tissue enhanced) 영상과 풀 에너지(full energy) 영상의 조합으로 획득할 수 있다.
결국, 일실시예에 따르면, 포톤 카운팅 디텍터를 이용한 다중에너지 엑스선 시스템에서 가변 가능한 다양한 촬영 파라미터를 최적화하여 객체의 특성에 최적화된 영상을 획득함으로써 최종 영상의 화질을 개선할 수 있다.
도 4는 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법을 설명하는 흐름도이다.
일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법은 엑스선을 생성하여 조사하고(단계 401), 상기 조사되는 엑스선이 촬영 대상체를 투과하여 생성되는 다중에너지 엑스선(multi-energy x-ray) 영상을 획득한다(단계 402).
다음으로, 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법은 최적 다중에너지 엑스선 파라미터를 생성할 수 있다(단계 403).
구체적으로, 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법은 상기 최적 다중에너지 엑스선 파라미터를 생성하기 위해서 필요한 정보들을 수집하고, 상기 수집된 정보들을 이용하여 최적 다중에너지 엑스선 파라미터를 선정할 수 있다.
일례로, 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법은 촬영 대상체의 특성에 따라서 최적 다중에너지 엑스선 파라미터를 생성할 수 있다.
이때, 촬영 대상체의 특성은 촬영 대상체의 두께, 촬영 대상체에 투여된 조영제의 종류, 조영제의 투여량, 촬영 대상체의 밀도 등으로 해석될 수 있다.
일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법은 상기 생성된 최적 다중에너지 엑스선 파라미터에 기초하여 엑스선 소스 및 에너지 식별 디텍터 중에서 적어도 하나를 제어할 수 있다(단계 404).
일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치 110: 엑스선 소스
120: 컴프레서 130: 에너지 식별 디텍터
140: 최적 다중에너지 엑스선 처리부 141: 정보 수집부
142: 파라미터 선정부
143: 다중에너지 엑스선 시스템 모델링 & 시뮬레이션부
144: 사용자 입력부 145: 엑스선 소스 제어부
146: 에너지 식별 디텍터 제어부
150: 다중에너지 엑스선 영상처리/저장/디스플레이부
120: 컴프레서 130: 에너지 식별 디텍터
140: 최적 다중에너지 엑스선 처리부 141: 정보 수집부
142: 파라미터 선정부
143: 다중에너지 엑스선 시스템 모델링 & 시뮬레이션부
144: 사용자 입력부 145: 엑스선 소스 제어부
146: 에너지 식별 디텍터 제어부
150: 다중에너지 엑스선 영상처리/저장/디스플레이부
Claims (17)
- 엑스선을 생성하여 조사하는 엑스선 소스;
상기 조사되는 엑스선이 촬영 대상체를 투과하여 생성되는 다중에너지 엑스선(multi-energy x-ray) 영상을 획득하는 에너지 식별 디텍터; 및
촬영 대상체의 특성에 따라서 최적 다중에너지 엑스선 파라미터를 생성하고, 상기 생성된 최적 다중에너지 엑스선 파라미터에 기초하여 상기 엑스선 소스 및 상기 에너지 식별 디텍터 중에서 적어도 하나를 제어하는 최적 다중에너지 엑스선 처리부
를 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 제1항에 있어서,
상기 촬영 대상체의 특성은 상기 촬영 대상체의 두께, 상기 촬영 대상체에 투여된 조영제의 종류, 상기 조영제의 투여량, 상기 촬영 대상체의 밀도 중 적어도 하나를 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 제1항에 있어서,
상기 최적 다중에너지 엑스선 처리부는,
최적 다중에너지 엑스선 파라미터를 생성하기 위해서 필요한 정보들을 수집하는 정보 수집부; 및
상기 수집된 정보들을 이용하여 최적 다중에너지 엑스선 파라미터를 선정하는 파라미터 선정부
를 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 제3항에 있어서,
상기 선정된 최적 다중에너지 엑스선 파라미터로부터 추출된 소스 파라미터에 기초하여 상기 엑스선 소스를 제어하는 엑스선 소스 제어부
를 더 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 제4항에 있어서,
상기 소스 파라미터는 어노드 타겟 재료의 종류, 관전압, 관전류, 및 노출시간 중에서 적어도 하나를 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 제3항에 있어서,
상기 선정된 최적 다중에너지 엑스선 파라미터로부터 추출된 디텍터 파라미터에 기초하여 상기 에너지 식별 디텍터를 제어하는 에너지 식별 디텍터 제어부
를 더 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 제6항에 있어서,
상기 디텍터 파라미터는 경계(threshold)값 및 경계 오프셋 테이블(threshold offset table) 중에서 적어도 하나를 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 제1항에 있어서,
상기 최적 다중에너지 엑스선 처리부는,
시스템 모델링 및 시뮬레이션을 통해서 수집된 파라미터들에 의한 최종영상의 화질을 판단하여 상기 최적 다중에너지 엑스선 파라미터를 선정하는 다중에너지 엑스선 시스템 모델링 & 시뮬레이션부
를 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 제8항에 있어서,
상기 다중에너지 엑스선 시스템 모델링 & 시뮬레이션부는,
상기 엑스선 소스, 상기 에너지 식별 디텍터, 및 팬텀(phantom) 중에서 적어도 하나에 대한 정보를 정의하여 모델링을 수행하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 제9항에 있어서,
상기 다중에너지 엑스선 시스템 모델링 & 시뮬레이션부는,
어노드 타겟, 필터, 및 관전압에 따라 달라지는 스펙트럼 모양(spectrum shape)을 계산하고, mAs (mA x s) 값에 따른 선량(dose)를 계산하여 상기 엑스선 소스의 모델링을 수행하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 제9항에 있어서,
상기 다중에너지 엑스선 시스템 모델링 & 시뮬레이션부는,
디텍터 경계 스캔(detector threshold scan)을 통해 디텍터 응답을 추정하여 상기 에너지 식별 디텍터의 모델링을 수행하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 제9항에 있어서,
상기 다중에너지 엑스선 시스템 모델링 & 시뮬레이션부는,
엑스선 흡수 특성이 동일한 조직 등가 물질(tissue-equivalent material)에 기초하여 상기 팬텀의 모델링을 수행하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 촬영 대상체의 특성에 따른 최적 다중에너지 엑스선 파라미터를 생성하는 단계; 및
상기 생성된 최적 다중에너지 엑스선 파라미터에 기초하여 엑스선 소스 및 에너지 식별 디텍터 중에서 적어도 하나를 제어하는 단계
를 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법. - 제13항에 있어서,
상기 최적 다중에너지 엑스선 파라미터는 상기 엑스선 소스의 제어 조건에 관한 소스 파라미터와 상기 에너지 식별 디텍터의 제어 조건에 관한 디텍터 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법. - 제14항에 있어서,
상기 소스 파라미터는 어노드 타겟 재료의 종류, 관전압, 관전류, 및 노출시간 중에서 적어도 하나 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법. - 제14항에 있어서,
상기 디텍터 파라미터는 경계(threshold)값 및 경계 오프셋 테이블(threshold offset table) 중에서 적어도 하나를 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법. - 제13항 내지 제16항 중에서 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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