KR20140084659A - 에너지 차이를 증가시키는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
에너지 차이를 증가시키는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치 및 방법에 관한 것으로서, 다중피크 엑스선 스펙트럼(multi-peak x-ray spectrum)을 생성하여 조사하는 엑스선 소스, 상기 조사되는 다중피크 엑스선 스펙트럼이 촬영 대상체를 투과하여 생성되는 다중에너지 엑스선(multi-energy x-ray)을 획득하는 에너지 식별 디텍터, 및 상기 획득된 다중에너지 엑스선을 이미지 처리하는 다중에너지 이미지 처리부를 포함할 수 있다.
Description
다중에너지 엑스선을 이용 가능한 의료 엑스선 이미징(Medical X-ray Imaging)에 관한 것으로서, Mammography, General Radiography, CT 등에 사용하기 위해서, 에너지 차이를 증가시키는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치 및 방법을 개시한다.
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.
다중에너지 엑스선 영상 획득 장치의 일 실시예는 다중피크 엑스선 스펙트럼(multi-peak x-ray spectrum)을 생성하여 조사하는 엑스선 소스, 상기 조사되는 다중피크 엑스선 스펙트럼이 촬영 대상체를 투과하여 생성되는 다중에너지 엑스선(multi-energy x-ray)을 획득하는 에너지 식별 디텍터, 및 상기 획득된 다중에너지 엑스선을 이미지 처리하는 다중에너지 이미지 처리부를 포함할 수 있다.
다중에너지 엑스선 영상 획득 방법의 일 실시예는 엑스선 소스에서, 다중피크 엑스선 스펙트럼(multi-peak x-ray spectrum)을 생성하는 단계, 에너지 식별 디텍터에서, 상기 조사되는 다중피크 엑스선 스펙트럼이 촬영 대상체를 투과하여 생성되는 다중에너지 엑스선(multi-energy x-ray)을 획득하는 단계, 및 다중에너지 이미지 처리부에서, 상기 획득된 다중에너지 엑스선을 이미지 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 Single-peak x-ray spectrum을 설명하는 도면이다.
도 2는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치의 일실시예를 설명하는 블록도이다.
도 3은 일실시예에 따른 듀얼피크 엑스선 스펙트럼(Dual-peak spectrum)을 설명하는 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 트리플 피크 엑스선 스펙트럼(Triple-peak spectrum)을 설명하는 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 Single-peak x-ray spectrum이 입사할 때 PCD sensitivity function을 설명하는 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 Dual-peak x-ray spectrum이 입사할 때 PCD sensitivity function을 설명하는 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 Single-peak x-ray spectrum이 입사할 때 filter array detector의 spectra을 설명하는 도면이다.
도 8은 일실시예에 따른 Dual-peak x-ray spectrum이 입사할 때 filter array detector의 spectra을 설명하는 도면이다.
도 9는 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 2는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치의 일실시예를 설명하는 블록도이다.
도 3은 일실시예에 따른 듀얼피크 엑스선 스펙트럼(Dual-peak spectrum)을 설명하는 도면이다.
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도 7은 일실시예에 따른 Single-peak x-ray spectrum이 입사할 때 filter array detector의 spectra을 설명하는 도면이다.
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도 9는 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하의 설명에 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.
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 엑스선(MEX, Multi-Energy X-ray)을 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.
1. 다중 노출(Multiple exposure) 방식
서로 다른 엑스선 스펙트럼을 가지는 엑스선을 순차적으로 노출하여 다중에너지 엑스선 영상을 얻는다. 이를 위해 소스의 어노드 타켓(anode target)이나 필터의 물질/두께, 그리고 엑스선 튜브의 관전압 등을 변화시켜서 엑스선 스펙트럼의 모양이나 중심에너지의 위치 등을 변화시킬 수 있다.
획득 영상의 에너지의 차이가 클 수록 다중에너지 엑스선 영상 분석을 통해 (예, 에너지 subtraction) 엑스선 영상의 대조(contrast)를 증가시킬 수 있으므로, 좋은 품질의 엑스선 영상을 얻기 위해서 어노드 타켓의 종류, 필터의 물질, 그리고 관전압 등을 적절히 선택하여 에너지 차이와 겹침 현상을 최소화 시킬 수 있다.
2. 단일 노출(Single exposure) 방식
단일 노출 방식은 다중 노출 방식과 달리 한 번의 노출로 다중에너지 영상을 획득할 수 있다.
이를 위해 엑스선 소스는 하나의 광대역 스펙트럼(wide spectrum)을 생성하고(예, tungsten target, 50kVp), 검출기에서 입사 엑스선 포톤(x-ray photon)의 에너지를 구분하여 에너지 별 영상을 동시에 획득한다.
에너지 구분 가능한 검출기로서, 포톤 카운팅 검출기(photon counting detector), 듀얼 레이어 검출기(dual layer detector), 필터 어레이 검출기(filter array detector) 등을 고려할 수 있다.
단일 노출(Single exposure) 방식은 다중 노출(multiple exposure) 방식과 달리 복수의 다중에너지 영상을 동시에 얻을 수 있으므로 시간차에 의한 모션 아티팩트(motion artifact)가 없고 촬영시간이 단축된다.
일반적으로 사용되는 엑스선 스펙트럼은 단일 피크 엑스선 스펙트럼(single-peak x-ray spectrum)으로서 도 1의 그래프(100)에서 보는 바와 같이, 하나의 메인 피크를 갖는다.
단일 피크 엑스선 스펙트럼은 튜브의 어노드 타켓의 종류와 외부 필터(external filter)의 종류와 두께를 적절히 선택하여(예, Mo/Mo, Mo/Rh, Rh/Rh, W/Al, W/Rh, W/Ag) 얻을 수 있으며 단일 에너지 또는 단일 파장을 갖는 마너크로매틱 엑스선(monochromatic x-ray)에 가까울수록 엑스선 품질이 좋다.
도 2는 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치(200)를 설명하는 블록도이다.
일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치(200)는 엑스선 소스(210), 에너지 식별 디텍터(220), 컨트롤러(230), 이미지 처리부(240), 다중에너지 이미지 저장부(250), 및 다중에너지 이미지 표시부(260)를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 엑스선 소스(210)는 다중피크 엑스선 스펙트럼(multi-peak x-ray spectrum)을 생성하여 촬영 대상체(피검물)에 조사할 수 있다.
일실시예에 따른 에너지 식별 디텍터(220)는 상기 조사되는 다중피크 엑스선 스펙트럼이 촬영 대상체를 투과하여 생성되는 다중에너지 엑스선(multi-energy x-ray)을 획득할 수 있다.
일 실시예로써, 엑스선 소스(210)는 생성된 다중피크 엑스선 스펙트럼을 동시에 촬영 대상체에 조사할 수 있으며, 앞서 언급한 단일 노출 방식의 효과를 높일 수 있다. 즉, 엑스선 소스(210)를 통해 다중피크 엑스선 스펙트럼을 생성함으로써, 에너지 식별 디텍터(220)에서 에너지 분리를 용이하게 할 수 있다.
이를 위해, 일실시예에 따른 엑스선 소스(210)는 하이 관전압(kVp, kilovolt peak)과 K-엣지 필터(edge filter)를 이용하여 듀얼피크 엑스선 스펙트럼(dual peak x-ray spectrum)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 K-엣지 필터는 Tin, Ag, Rh, 등이 사용될 수 있다.
도 3의 그래프(300)에서는 하이 관전압(kVp, kilovolt peak)과 K-엣지 필터(edge filter)를 이용하여 생성된 듀얼피크 엑스선 스펙트럼(Dual-peak x-ray spectrum)을 도시한다.
상기 K-엣지 필터는 다중 에너지에서 정의하는 타겟 에너지의 위치에 따라 적절한 K-엣지를 갖는 물질이 이용될 수 있다.
일실시예에 따른 엑스선 소스(210)는 다중 K-엣지 필터(Multiple K-edge filter)를 이용하여 상기 다중피크 엑스선 스펙트럼을 생성할 수 있다. 구체적인 예로써, 일실시예에 따른 엑스선 소스(210)는 K-엣지의 위치가 다른 두 개 이상의 K-엣지 필터를 겹쳐 사용함으로써 세 개 이상의 다중피크 엑스선 스펙트럼(multi-peak x-ray spectrum)을 생성할 수 있다.
도 4에서는 그래프(400)를 통해서, K-엣지의 위치가 다른 두 개 이상의 K-엣지 필터를 겹쳐 사용하여 생성되는 세 개 이상의 트리플 피크 엑스선 스펙트럼(Triple-peak x-ray spectrum)을 도시한다.
일실시예에 따른 엑스선 소스(210)는 마너크로매틱 소스를 이용하여 특정 파장만을 선택적으로 투과시키는 방법을 이용할 수 있다.
구체적으로, 일실시예에 따른 엑스선 소스(210)는 엑스선감쇠 특성을 이용한 필터대신에, 특정 파장만을 선택적으로 투과하는 마너크로매틱 엑스선 필터(monochromatic x-ray filter)를 이용하여 복수의 마너크로매틱 엑스선(monochromatic x-ray)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 일실시예에 따른 엑스선 소스(210)는 Bragg filter를 이용하여 복수의 마너크로매틱 엑스선을 생성할 수 있다.
일실시예에 따른다중에너지 엑스선 영상 획득 장치(200)는 복수의 피검물을 어노드 트랙(anode track)에 구성하고, 상기 어노드 트랙을 회전시켜 각 피검물에 해당하는 스펙트럼이 합쳐진 다중피크 스펙트럼을 생성할 수 있다.
일실시예에 따른다중에너지 엑스선 영상 획득 장치(200)는 복수의 피검물을 하나의 어노드 트랙에 구성하고 각각의 피검물에 대해 이에 대응하는 필터를 엑스선 발생방향으로 고정되도록 일치시킨 후, 피검물과 필터를 동시에 회전시켜 각각의 타겟-필터 조합에 해당하는 스펙트럼이 합쳐진 다중피크 스펙트럼을 생성할 수 있다.
일실시예에 따른 에너지 식별 디텍터(220)는 포톤 카운팅 디텍터(Photon counting detector)로서 동작할 수 있다.
상기 포톤 카운팅 디텍터는 에너지 크기를 전류의 양 및 전압의 크기 중에서 적어도 하나와 맵핑시키고, 상기 맵핑된 정보를 전기적으로 경계화(thresholding)하여 입사되는 상기 다중에너지 엑스선의 에너지를 구분할 수 있는 디텍터로 해석될 수 있다.
일실시예에 따른 에너지 식별 디텍터(220)는 입사되는 상기 다중에너지 엑스선의 에너지 범위 및 촬영 대상체의 두께와 물질을 상기 경계화의 위치를 촬영 전에 미리 결정할 수 있다. 뿐만 아니라, 일실시예에 따른 에너지 식별 디텍터(220)는 에너지 경계(energy threshold)에 의해 정의되는 각각의 에너지 빈(energy bin)이 다중피크 스펙트럼(multi-peak spectrum)의 피크 위치를 포함하도록 결정할 수 있다.
일실시예에 따른 에너지 식별 디텍터(220)는 필터 어레이 디텍터(Filter array detector)의 엑스선 센서(x-ray sensor)와 촬영 대상의 사이에 위치하는 단위 필터의 물질과 두께를 선택함으로써 다중에너지 스펙트럼을 결정할 수 있다.
일실시예로 일실시예에 따른 에너지 식별 디텍터(220)에는, 다중피크 스펙트럼(multi-peak spectrum)의 피크 중 일부 피크peak 또는 다중 피크 중에서 2개 이상의 피크를 나머지 다른 peak 에 비해 상대적으로 크게 감쇠시키도록 하는 필터가 사용될 수 있다.
일실시예에 따른 이미지 처리부(240)는 상기 획득된 다중에너지 엑스선을 이미지 처리할 수 있다.
일실시예에 따른 다중에너지 이미지 저장부(250)는 상기 이미지 처리된 다중에너지 엑스선을 선정된 저장 매체에 저장할 수 있다.
일실시예에 따른 다중에너지 이미지 표시부(260)는 상기 이미지 처리된 다중에너지 엑스선을 표시할 수 있다.
일실시예에 따른 컨트롤러(230)는 엑스선 소스(210), 에너지 식별 디텍터(220), 이미지 처리부(240), 다중에너지 이미지 저장부(250), 및 다중에너지 이미지 표시부(260) 중에서 적어도 하나를 제어할 수 있다.
결국, 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치(200)는 다중피크 스펙트럼(Multi-peak spectrum)에 의한 에너지 분리 효과에 의해 포톤 카운팅 디텍터의 비이상 스펙트럴 응답(non-ideal spectral response)에 의한 에너지 중첩(energy overlap) 효과를 줄일 수 있다.
이러한 일실시예에 따른효과는 도면 5 내지 8의 그래프들(500, 600, 700, 800)을 통해서 확인할 수 있다.
도면 5 내지 8의 그래프들(500, 600, 700, 800)에 도시되어 있는 점선그래프는 저에너지 민감도 함수(low energy sensitivity function)를 의미하고, 실선그래프는 고에너지 민감도 함수(high energy sensitivity function)를 의미할 수 있다.
아울러, 민감도 함수(sensitivity function)라 함은 소스(source)의 에너지 스펙트럼(energy spectrum)과 디텍터(detector)의 에너지 응답 함수(energy response function)에 의해 결정되는 최종적인 에너지 스펙트럼(energy spectrum)을 의미할 수 있다.
참고로, 도 5는 일실시예에 따른 단일피크 엑스선 스펙트럼(Single-peak x-ray spectrum)이 입사할 때의 포톤 카운팅 디텍터에 대한 민감도 함수(sensitivity function)를 그래프(500)로서 개시하는 도면이다. 도 5의 그래프(500)는 49kVp, W/Al 2mm, energy threshold (bin1=20-25keV, bin2=25-50kV)의 특성을 갖는다.
도 6은 일실시예에 따른 듀얼피크 엑스선 스펙트럼(Dual-peak x-ray spectrum)이 입사할 때 포톤 카운팅 디텍터에 대한 민감도 함수(sensitivity function)를 그래프(600)로서 개시하는 도면이다. 도 6의 그래프(600)는 49kVp, W/Ag 0.09mm, energy threshold (bin1=20-25keV, bin2=25-50kV)의 특성을 갖는다.
도 7은 일실시예에 따른 단일피크 엑스선 스펙트럼(Single-peak x-ray spectrum)이 입사할 때 필터 어레이 디텍터(filter array detector)의 스펙트럼들(spectra)을 그래프(700)로서 개시하는 도면이다. 도 7의 그래프(700)는 9kVp, W/Al 2mm source spectrum, solid line: without filter, dotted line: with Cu filter 0.2mm의 특성을 갖는다.
도 8은 일실시예에 따른 듀얼피크 엑스선 스펙트럼이 입사할 때 필터 어레이 디텍터의 스펙트럼을 그래프(800)로서 개시한다. 도 8의 그래프(800)는 49kVp, W/Ag 0.09mm source spectrum, solid line: without filter, dotted line: with Cu filter 0.2mm의 특성을 갖는다.
다중피크 스펙트럼에 의한 에너지 분리 효과에 의해 필터 어레이 디텍터에 사용되는 필터의 두께를 줄일 수 있다. 따라서, 두꺼운 필터를 사용할 때 발생 할 수 있는 그리드 효과(grid effect)를 저감시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 촬영 대상 물체와 엑스선 센서 사이의 엑스선 로스(x-ray loss)를 저감시킬 수가 있어, 환자의 방사선 선량(dose)을 줄이고, 영상의 노이즈를 저감시킬 수 있다.
도 9는 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법을 설명하는 흐름도이다.
일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법은 다중피크스펙트럼(Multi-peak spectrum)을 생성하는 엑스선 소스와 다중에너지 엑스선(multi-energy x-ray) 영상을 획득할 수 있는 에너지 식별 디텍터를 결합하여 에너지 차이를 증대시키는 방법을 개시한다.
이로써, 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법은 단일 노출(Single exposure) 방식의 장점을 취하고 단점을 해소하기 위하여, 에너지 분리 성능을 향상시킴으로써 에너지 차이와 중복을 저감하여 물질간 대조(contrast)를 향상시킬 뿐만 아니라 영상의 아티팩트(artifact), 영상의 노이즈를 감소시킬 수 있고, 환자의 피폭량도 줄일 수 있다.
이를 위해, 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법은 엑스선 소스에서, 다중피크 스펙트럼(multi-peak spectrum)을 생성하여 조사한다(단계 901).
일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법은 다중피크 스펙트럼(multi-peak spectrum)을 생성하기 위해서, 하이 관전압(kVp, kilovolt peak)과 K-엣지 필터(edge filter)를 이용하여 다중피크 스펙트럼을 생성할 수 있다.
또한, 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법은 다중피크 스펙트럼(multi-peak spectrum)을 생성하기 위해서, 위치가 다른 두 개 이상의 K-엣지 필터를 겹쳐서 사용하여 세 개 이상의 다중피크 스펙트럼을 생성할 수 있다.
다음으로, 일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법은 에너지 식별 디텍터에서, 상기 조사되는 다중피크 스펙트럼이 촬영 대상체를 투과하여 생성되는 다중에너지 엑스선(multi-energy x-ray)을 획득할 수 있다(단계 902).
일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법은 상기 다중에너지 엑스선(multi-energy x-ray)을 획득하기 위해서, 에너지 크기를 전류의 양 및 전압의 크기 중에서 적어도 하나와 맵핑 시키고, 상기 맵핑된 정보를 전기적으로 경계화(thresholding)하여 입사되는 상기 다중에너지 엑스선의 에너지를 구분할 수 있다.
일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법은 다중에너지 이미지 처리부에서, 상기 획득된 다중에너지 엑스선을 이미지 처리할 수 있다(단계 903).
일실시예에 따른 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법은 이미지 처리된 다중에너지 엑스선을 저장하고, 표시할 수 있다(단계 904).
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, 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: 에너지 식별 디텍터 130: 컨트롤러
140: 다중에너지 이미지 처리부 150: 다중에너지 이미지 저장부
160: 다중에너지 이미지 표시부
120: 에너지 식별 디텍터 130: 컨트롤러
140: 다중에너지 이미지 처리부 150: 다중에너지 이미지 저장부
160: 다중에너지 이미지 표시부
Claims (16)
- 다중피크 엑스선 스펙트럼(multi-peak x-ray spectrum)을 생성하여 조사하는 엑스선 소스; 및
상기 조사되는 다중피크 엑스선 스펙트럼이 촬영 대상체를 투과하여 생성되는 다중에너지 엑스선(multi-energy x-ray)을 획득하는 에너지 식별 디텍터
를 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 제1항에 있어서,
상기 획득된 다중에너지 엑스선을 이미지 처리하는 다중에너지 이미지 처리부
를 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 제1항에 있어서,
상기 엑스선 소스는,
하이 관전압(kVp, kilovolt peak)과 K-엣지 필터(edge filter)를 이용하여 다중피크 엑스선 스펙트럼을 생성하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 제1항에 있어서,
상기 엑스선 소스는,
위치가 다른 두 개 이상의 K-엣지 필터를 겹쳐서 사용하여 세 개 이상의 다중피크 엑스선 스펙트럼을 생성하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 제1항에 있어서,
상기 엑스선 소스는,
마너크로매틱 엑스선 필터(monochromatic x-ray filter)를 이용하여, 선정된 파장만을 선택적으로 투과시켜 복수의 마너크로매틱 엑스선을 생성하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 제1항에 있어서,
상기 에너지 식별 디텍터는,
에너지 크기를 전류의 양 및 전압의 크기 중에서 적어도 하나와 맵핑 시키고, 상기 맵핑된 정보를 전기적으로 경계화(thresholding)하여 입사되는 상기 다중에너지 엑스선의 에너지를 구분하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 제6항에 있어서,
상기 에너지 식별 디텍터는,
입사되는 상기 다중에너지 엑스선의 에너지 범위 및 촬영 대상체의 두께와 물질을 상기 경계화의 위치를 촬영 전에 미리 결정하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 제7항에 있어서,
상기 에너지 식별 디텍터는,
상기 경계화에 의해 정의되는 에너지 빈(energy bin) 및 다중피크 엑스선 스펙트럼의 피크 위치를 포함하도록 상기 경계화의 위치를 결정하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 제2항에 있어서,
상기 이미지 처리된 다중에너지 엑스선을 저장하는 다중에너지 이미지 저장부
를 더 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 제2항에 있어서,
상기 이미지 처리된 다중에너지 엑스선을 표시하는 이미지 표시부
를 더 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 장치. - 엑스선 소스에서, 다중피크 엑스선 스펙트럼(multi-peak x-ray spectrum)을 생성하는 단계; 및
에너지 식별 디텍터에서, 상기 조사되는 다중피크 엑스선 스펙트럼이 촬영 대상체를 투과하여 생성되는 다중에너지 엑스선(multi-energy x-ray)을 획득하는 단계
를 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법. - 제11항에 있어서,
다중에너지 이미지 처리부에서, 상기 획득된 다중에너지 엑스선을 이미지 처리하는 단계
를 더 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법. - 제11항에 있어서,
상기 엑스선 소스에서, 다중피크 엑스선 스펙트럼(multi-peak x-ray spectrum)을 생성하는 상기 단계는,
하이 관전압(kVp, kilovolt peak)과 K-엣지 필터(edge filter)를 이용하여 다중피크 엑스선 스펙트럼을 생성하는 단계
를 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법. - 제11항에 있어서,
상기 엑스선 소스에서, 다중피크 엑스선 스펙트럼(multi-peak x-ray spectrum)을 생성하는 상기 단계는,
위치가 다른 두 개 이상의 K-엣지 필터를 겹쳐서 사용하여 세 개 이상의 다중피크 엑스선 스펙트럼을 생성하는 단계
를 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법. - 제11항에 있어서,
상기 다중에너지 엑스선(multi-energy x-ray)을 획득하는 단계는,
에너지 크기를 전류의 양 및 전압의 크기 중에서 적어도 하나와 맵핑 시키는 단계; 및
상기 맵핑된 정보를 전기적으로 경계화(thresholding)하여 입사되는 상기 다중에너지 엑스선의 에너지를 구분하는 단계
를 포함하는 다중에너지 엑스선 영상 획득 방법. - 제11항 내지 제15항 중에서 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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| WO2019017752A1 (ko) * | 2017-07-21 | 2019-01-24 | 주식회사바텍 | 듀얼 에너지 엑스선 프로젝션을 이용한 금속 이미지 구분 방법, 금속 인공음영 제거 방법 및 이를 이용한 엑스선 영상 획득 장치 |
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-
2013
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017012593A (ja) * | 2015-07-03 | 2017-01-19 | 国立大学法人京都大学 | 放射線像変換スクリーン及び放射線検出装置 |
| WO2019017752A1 (ko) * | 2017-07-21 | 2019-01-24 | 주식회사바텍 | 듀얼 에너지 엑스선 프로젝션을 이용한 금속 이미지 구분 방법, 금속 인공음영 제거 방법 및 이를 이용한 엑스선 영상 획득 장치 |
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