KR20140087213A

KR20140087213A - 엑스선 촬영 장치 및 입체 영상 생성 방법

Info

Publication number: KR20140087213A
Application number: KR1020120156348A
Authority: KR
Inventors: 성영훈; 이강의
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2014-07-09
Also published as: US20140185750A1; US9414788B2

Abstract

엑스선 촬영 장치를 이용하여 입체 영상을 생성하는 방법은 제1 엑스선 발생부가 제1 조사각으로 제1 엑스선을 대상체에 조사하는 단계, 대상체를 투과한 제1 엑스선을 검출하여 제1 엑스선 영상을 획득하는 단계, 적어도 하나의 제2 엑스선 발생부가 적어도 하나의 제2 조사각으로 적어도 하나의 제2 엑스선을 대상체에 조사하는 단계, 대상체를 투과한 적어도 하나의 제2 엑스선을 검출하여 적어도 하나의 제2 엑스선 영상을 획득하는 단계 및 제1 엑스선 영상과 적어도 하나의 제2 엑스선 영상을 기초로 입체 영상을 생성하는 단계를 포함한다.

Description

엑스선 촬영 장치 및 입체 영상 생성 방법{Medical image system and Method for generating stereoscopic view}

엑스선 촬영 장치 및 사용자의 화면에 엑스선 영상을 표시하는 방법이 개시된다.

엑스선(X-ray) 촬영 시스템은, 엑스선을 이용하여 촬영하고자 하는 대상체(object), 예를 들어 인체나 각종 물건 등을 엑스선 검출부 등에 거치하고, 대상체에 엑스선을 조사하여 엑스선 영상을 획득한 후에, 엑스선 영상을 사용자에게 모니터 등의 디스플레이 장치를 이용하여 표시함으로써 사용자가 대상체의 내부의 모습을 확인, 진단할 수 있도록 하는 영상 시스템이다.

이와 같은 엑스선 촬영 장치는, 엑스선이 대상체에 조사될 때 엑스선이 지나가는 물질의 특성에 따라서 흡수되거나 투과하는 성질을 이용한 것으로, 그 동작을 살펴보면, 전자에 전압을 인가하여 가속하면 전자가 원자의 원자핵 근처에서 쿨롱힘에 의해 감속되면서 에너지 보존 법칙에 따라 엑스선을 방출하게 되는데, 방출된 엑스선을 대상체에 조사하면 대상체를 이루는 물질의 성질에 따라서 엑스선이 흡수되거나 또는 투과된다. 이와 같이 대상체를 투과한 엑스선을 수광한 후 이를 전기적 신호로 변환하여 엑스선 영상을 얻고, 이를 사용자의 모니터 등에 표시하여 사용자가 엑스선을 이용하여 대상체의 내부 구조 등을 확인할 수 있도록 하는 것이다.

한편, 엑스선 촬영 장치의 일례로 풀 필드 디지털 유방촬영장치(FFDM, Full field digital mammography, 이하 유방촬영장치)가 있다. 유방촬영장치는 성인 여성의 유방 내부의 암조직과 같은 병변을 검출하기 위한 엑스선을 이용한 의료 영상 시스템으로, 유방촬영장치의 개발로 인하여 여성들을 대상으로 유방암 검사를 효율적으로 실시할 수 있게 되었고, 기존의 필름형 유방조영술보다 더욱 많은 사례를 검진할 수 있게 되는 장점이 있었다.

이와 같은 유방촬영장치를 이용하여 엑스선 영상을 얻기 위해서는, 먼저 상면이 평탄한 디텍터(detector) 상에 대상체, 즉 유방을 위치시키고 압착기(compressor)로 유방을 압착하여 엑스선이 조사될 조사(照射) 면적을 넓힌다. 그리고 상 방향으로부터 대상체로 엑스선을 조사하고, 대상체를 투과한 엑스선을 검출함으로써, 압착된 대상체, 즉 압착된 유방에 대한 평면적인 엑스선 영상을 얻는다. 다만 이와 같은 경우 대상체 내부 조직의 밀집도나 중첩으로 인하여 대상체 내부의 모든 조직, 특히 병변을 검출하는 데는 한계가 있었다.

대상체 내부의 조직의 밀집에 의하여 중첩된 조직에 의해 은닉된 다른 조직, 예를 들어 병변의 검출을 용이하게 하고, 대상체 내부 조직의 깊이에 대한 정보도 획득할 수 있도록 하는 엑스선 촬영 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히 단순한 이차원 영상이 아닌 삼차원의 입체 영상을 생성하고 이를 사용자, 예를 들어 의사나 진단자에게 제공함으로써 사용자가 대상체나 대상체 내부의 조직 등을 입체적인 화면을 통하여, 용이하고 정확하게 검출 및 판단할 수 있도록 하는 수단을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

궁극적으로는 엑스선 진단 장치나 유방 촬영 장치 등을 이용한 각종 영상 진단에 있어서 그 효율성 및 정확성을 증진시킬 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여, 엑스선 촬영 장치 및 엑스선 촬영 장치를 이용한 입체 영상 생성 방법을 제공한다.

엑스선 촬영 장치는, 제1 조사각으로 대상체에 제1 엑스선을 조사하는 제1 엑스선 발생부, 제1 조사각과 상이한 제2 조사각으로 대상체에 제2 엑스선을 조사하는 적어도 하나의 제2 엑스선 발생부, 대상체를 투과한 제1 엑스선과 적어도 하나의 제2 엑스선을 검출하는 검출부, 제1 엑스선 및 적어도 하나의 제2 엑스선으로부터 제1 엑스선 영상 및 적어도 하나의 제2 엑스선 영상을 획득하고, 제1 엑스선 영상과 적어도 하나의 제2 엑스선 영상을 기초로 입체 영상을 생성하는 영상처리부 및 입체 영상을 표시하는 디스플레이부를 포함할 수 있다. 그리고 엑스선 촬영 장치는, 제1 엑스선 영상과 제2 엑스선 영상을 각각 별도의 화면에 표시하도록 제어하는 기본영상제어부를 더 포함할 수도 있다.

한편 제2 엑스선의 선량은 제1 엑스선의 선량보다 저선량(low dose)일 수 있고, 엑스선 발생부의 조사각과 제2 엑스선 발생부의 조사각의 사이각 δ는, 0 < δ ≤ 10°일 수 있다.

한편 영상처리부는, 입체 영상을 생성하기 전에 제1 엑스선 영상 및 적어도 하나의 제2 엑스선 영상의 화질을 일치시키도록 할 수 있다.

또한 엑스선 촬영 장치는, 제1 조사각으로 대상체에 제1 엑스선을 조사하는 제1 엑스선 발생부, 제1 조사각과 상이한 제2 조사각으로 대상체에 제2 엑스선을 조사하는 적어도 하나의 제2 엑스선 발생부, 대상체를 투과한 제1 엑스선과 적어도 하나의 제2 엑스선을 검출하는 검출부, 제1 엑스선 및 적어도 하나의 제2 엑스선으로부터 제1 엑스선 영상 및 적어도 하나의 제2 엑스선 영상을 획득하는 영상처리부 및 제1 엑스선 영상을 표시하는 제1 디스플레이, 제2 엑스선 영상을 표시하는 제2 디스플레이 및 제1 디스플레이 및 제2 디스플레이를 통해 표시되는 제1 엑스선 영상 및 제2 엑스선 영상에 대한 빛을 받아 하프 미러 방법으로 제1 엑스선 영상 및 제2 엑스선 영상을 기초로 한 입체 영상을 표시하는 제3 디스플레이를 포함하는 디스플레이부를 포함할 수도 있다.

뿐만 아니라 엑스선 촬영 장치는, 제1 조사각으로 제1 엑스선을 대상체에 조사하고, 제1 조사각과 상이한 제2 조사각으로 제2 엑스선을 대상체에 조사하는 엑스선 발생부, 대상체를 투과한 제1 엑스선과 제2 엑스선을 검출하는 검출부 및 제1 엑스선 및 적어도 하나의 제2 엑스선으로부터 제1 엑스선 영상 및 적어도 하나의 제2 엑스선 영상을 획득하고, 제1 엑스선 영상과 적어도 하나의 제2 엑스선 영상을 기초로 입체 영상을 생성하는 영상처리부를 포함할 수도 있다.

상기 입체 영상을 생성하는 방법은, 제1 조사각으로 제1 엑스선을 대상체에 조사하는 단계, 대상체를 투과한 제1 엑스선을 검출하여 제1 엑스선 영상을 획득하는 단계, 제1 조사각과는 상이한 제2 조사각으로 적어도 하나의 제2 엑스선을 대상체에 조사하는 단계, 대상체를 투과한 적어도 하나의 제2 엑스선을 검출하여 적어도 하나의 제2 엑스선 영상을 획득하는 단계 및 제1 엑스선 영상과 적어도 하나의 제2 엑스선 영상을 기초로 입체 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있으며, 입체 영상을 생성하기 단계 전에 제1 엑스선 영상 및 적어도 하나의 제2 엑스선 영상의 화질을 일치시키는 단계를 더 포함할 수도 있다. 또한 제1 엑스선 영상, 적어도 하나의 제2 엑스선 영상 및 입체 영상을 동시에 표시하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

마찬가지로 제2 엑스선의 선량은 제1 엑스선의 선량보다 저선량(low dose)일 수 있고, 제1 엑스선 발생부의 조사각과 제2 엑스선 발생부의 조사각의 사이각 δ는, 0 < δ ≤ 10°일 수도 있다.

상술한 바와 같이 엑스선 촬영 장치 및 입체 영상 생성 방법을 제공함으로써, 엑스선 촬영 장치를 이용한 인체 내부 조직의 확인, 검출이나 진단 등에 있어서, 대상체 내부의 조직의 밀집에 의하여 중첩된 조직에 의해 은닉된 다른 조직을 용이하게 검출 및 파악할 수 있게 하고, 아울러 대상체 내부 조직의 깊이 역시 영상 정보를 통해 확인할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한 삼차원의 입체 영상이 사용자에게 제공됨으로써 사용자가 대상체, 예를 들어 인체 내부를 육안으로 신속 정확하게 확인하고 판단할 수 있게 되는 효과도 얻을 수 있다.

따라서 엑스선 진단 장치나 유방 촬영 장치 등을 이용한 각종 영상 진단에 있어서 그 효율성 및 정확성을 증진시키는 장점을 얻을 수 있다.

도 1은 엑스선 촬영 장치의 일 실시예에 대한 전체적인 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 엑스선 촬영 장치의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 엑스선 촬영 장치의 촬영 장치의 일 실시예에 대한 측면도이다.
도 4는 엑스선 촬영 장치의 일 실시예에 대한 전체 구성도이다.
도 5는 엑스선 촬영 장치의 엑스선 발생부의 일 실시예에 대한 예시 도면이다.
도 6은 엑스선 촬영 장치의 검출부의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 엑스선 촬영 장치의 영상처리부의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 엑스선 촬영 장치의 디스플레이 장치의 일 실시예에 대한 도면이다.
도 9는 엑스선 촬영 장치의 영상처리부에 대한 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 엑스선 촬영 장치를 이용한 입체 영상 생성 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.
도 11은 엑스선 촬영 장치를 이용한 입체 영상 생성 방법의 일 실시예을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하여 일 실시예에 있어서 엑스선 촬영 장치의 전체적인 개념에 대해서 설명할 것이다.

도 1은 일 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치의 전체적인 개념을 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바를 참조하면 일 실시예에 있어서 엑스선 촬영 장치는 엑스선을 발생시시켜 대상체(ob)로 엑스선을 조사하는 엑스선 발생부(10), 대상체(ob)를 투과한 엑스선을 검출하고 이를 전기적 신호로 변환시키는 검출부(110) 및 검출부(110)를 통해 변환된 전기적 신호로부터 엑스선 영상을 판독, 독출하고, 엑스선 영상에 대해 일정하게 영상 처리하는 영상처리부(120)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면 도 1에 도시된 바와 같이 엑스선을 발생시키는 엑스선 발생부(10)는 제1 엑스선 발생부(11)와 적어도 하나의 제2 엑스선 발생부(12, 13)을 포함하고 있으며, 각각의 엑스선 발생부(11 내지 13)는 사용자나 제어부의 제어에 따라서 대상체(ob)로 각각 엑스선을 조사한다. 따라서 엑스선 발생부(10)는 엑스선을 대상체(ob) 및 검출부(110)로 순차적으로 또는 동시에 복수 회 조사한다.

그러면 검출부(110)는 대상체를 투과한 제1 엑스선 발생부(11) 및 적어도 하나의 제2 엑스선 발생부(12, 13)로부터 조사된 각각의 엑스선 영상을 검출하고 전기적 신호로 변환, 저장하며, 영상처리부(120)를 전기적 신호로부터 엑스선 발생부(11 내지 13)로부터 조사된 엑스선에 상응하는 복수의 엑스선 영상을 생성한다.

따라서 엑스선 촬영 장치는 복수의 엑스선 발생부(1 내지 3)을 통하여 동일한 대상체에 대해 촬영 각도가 서로 상이한 복수의 엑스선 영상을 획득할 수 있게 되며, 촬영 각도가 일정 범위 이내인 경우에는 복수의 엑스선 영상을 조합하여 입체 영상을 생성할 수 있게 된다.

(2) 이하 도 2 내지 도 9를 참조하여 일 실시예에 있어서 엑스선 촬영 장치에 대해서 구체적으로 설명할 것이다.

이하 도 2 내지 도 9를 참조하여 엑스선 촬영 장치를 설명함에 있어서, 발명에 대한 이해의 난해함을 피하고 설명의 편의를 도모하기 위하여, 엑스선 촬영 장치가 유방 촬영 장치인 일례를 중심으로 설명하도록 한다. 그러나 이하 설명하는 엑스선 촬영 장치가 오직 유방촬영장치에만 적용될 수 있는 것은 아니다. 유방촬영장치 외의 기타 다른 종류의 엑스선 영상 촬영 장치 등에도 동일하게 적용될 수 있다. 또한 유방촬영장치과 같은 의료용 영상 촬영 장치뿐만 아니라, 다른 분야에서 사용되는 엑스선 영상 촬영 장치에도 적용될 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치 중 유방촬영장치를 도시한 도면이고, 도 3은 일 실시예에 따른 유방촬영장치의 촬영 장치에 대한 측면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 일 실시예에 있어서 유방촬영장치는, 대상체가 소정의 위치에 배치하도록 하고 엑스선을 조사하여 대상체를 투과한 엑스선을 검출하도록 하는 촬영 장치(100)와, 의사, 진단자 등에게 엑스선 영상을 표시하는 디스플레이 장치(200)를 포함한다.

실시예에 따라서 촬영 장치(100)는 도 1에 도시된 엑스선 발생부(10 내지 13)와 검출부(110)를 기본적으로 포함하고 있고, 검출부(110)로부터 엑스선 영상을 독출하기 위한 영상처리부(120) 역시 포함하고 있는 것이 일반적일 것이다. 다만 독출된 엑스선 영상에 대해서 화질을 일치시키거나 또는 입체 영상을 생성하는 부분을 디스플레이 장치(200) 내에 구현하는 것도 물론 가능하다. 이와 같은 기능의 분산은 당업자의 선택에 따라 결정될 수 있다. 이하에서는 촬영 장치(100)가 엑스선 발생부(10 내지 13), 검출부(110) 및 영상처리부(120)를 모두 구비하고 영상처리부(120)에서 엑스선 영상과 관련된 대부분의 기능을 수행하는 것을 전제로 하여 설명하도록 한다.

도 3을 참조하면 일 실시예에 있어서 촬영 장치(100)는, 제1 엑스선 발생부(11) 및 적어도 하나의 제2 엑스선 발생부(12, 13)를 포함하는 엑스선 발생부(10)가 상부에 설치되어, 각각의 제1 엑스선 발생부(11) 및 적어도 하나의 제2 엑스선 발생부(12, 13)가, 하방향으로 엑스선을 조사할 수 있도록 한다. 한편 촬영 장치(100)의 가운데에는 조사된 엑스선을 검출하는 검출부가 착설되어 있고, 대상체가 거치되는 거치부(101)가 설치되어 있으며, 거치부(101)의 상단에는 상하로 이동이 가능한 압착기(102)가 존재하여 대상체, 일례로 유방을 압착하여 유방에 대한 엑스선의 조사 면적을 넓힌다.

이하 도 4 내지 도 9를 참조하여 일 실시예에 있어서 엑스선 촬영 장치의 전체 구성 및 각각의 구성 요소에 대해서 설명한다.

도 4는 일 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치에 대한 전체 구성도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 일 실시예에 따라서 엑스선 촬영 장치는, 제1 엑스선 발생부(11) 및 적어도 하나 이상의 제2 엑스선 발생부(12)를 포함하는 엑스선 발생부(10), 엑스선 발생부(10)로부터 조사된 엑스선을 수광하고 이를 전기적 신호로 변환, 저장하는 검출부(110), 검출부(110)를 통해 전기적 신호로 변환된 엑스선으로부터 영상을 독출하고, 영상에 대한 영상 처리를 수행하는 영상처리부(120), 영상처리부(120)에 의해 독출되거나 또는 독출, 영상처리된 영상을 사용자에게 표시하는 디스플레이장치(200) 및 엑스선 발생부(10), 검출부(110) 및 영상처리부(120)를 제어하는 프로세서(130)를 포함할 수 있다.

상기 엑스선 발생부(10)는 엑스선을 발생시켜 대상체(ob)로 엑스선을 조사시킨다. 상술한 바와 같이 엑스선 발생부(10)는 제1 엑스선 발생부(11) 및 제2 엑스선 발생부(12)를 포함하고 있어 복수의 위치에서 대상체(ob)에 대한 엑스선 영상을 촬영할 수 있도록 각각 별도의 엑스선을 대상체(ob)로 조사한다.

구체적으로 제1 엑스선 발생부(11)는 대상체(ob)로 제1 엑스선을 조사하여, 엑스선 촬영 장치가 검출부(110) 및 영상처리부(120)를 통하여 제1 엑스선 영상을 획득할 수 있도록 한다.

그리고 제2 엑스선 발생부(12, 13)는, 제1 엑스선 발생부(11)와 평행하지 않게, 즉 제1 엑스선 발생부(11)와 다른 조사각 δ로 대상체(ob)를 향하여 제2 엑스선을 조사하여, 엑스선 촬영 장치가 검출부(110) 및 영상처리부(120)를 통하여 제2 엑스선 영상을 획득할 수 있도록 한다. 다시 말해서 제2 엑스선 발생부(12, 13)는 제1 엑스선 발생부(11)와 다른 각도에서 대상체를 촬영하여 제2 엑스선 영상을 얻는다.

따라서 일 실시예에 따르면 엑스선 발생 시스템은, 복수의 엑스선 발생부(11 내지 13)를 이용하여, 서로 다른 제1 엑스선 영상과 적어도 하나의 제2 엑스선 영상을 얻을 수 있게 된다. 다만 제1 엑스선 발생부(11) 및 제2 엑스선 발생부(12, 13)에서 조사되는 조사각의 사이각 δ는, 영상처리부(120)에서 제1 엑스선 영상과 제2 엑스선 영상으로 인간의 양안 시차를 고려하여 입체 영상을 생성할 수 있는 소정의 각도, 예를 들어 0°~ 10°의 각도 범위로 결정될 수도 있을 것이다.

이와 같은 제1 엑스선 발생부(11) 내지 제2 엑스선 발생부(12, 13)의 외형은, 실시예에 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치의 엑스선 발생부에 대한 예시 도면이다.

제1 엑스선 발생부(11) 내지 제2 엑스선 발생부(12, 13)는 일정한 곡률을 구비한 곡면상에 배치될 수 있으며, 이 경우 제1 엑스선 발생부(11)는 대상체로 수직 방향으로 엑스선을 조사할 수 있도록, 즉 제1 엑스선의 조사각이 수평선을 기준으로 90°가 될 수 있도록, 곡면의 중앙에 위치하고, 제2 엑스선 발생부(12, 13)는 각각 제1 엑스선 발생부의 양 측에 배치되어 대상체(ob)로, 제1 엑스선과 제2 엑스선을 조사할 수 있도록 할 수 있다.

한편, 도 1상으로는 제2 엑스선 발생부(12, 13)가 두 개인 경우가 도시되어 있으나, 엑스선 촬영 장치는 도 4나 도 6에 도시된 바와 같이 제2 엑스선 발생부(12, 13)를 오직 하나만 구비할 수도 있고, 또한 실시예상 필요에 따라서, 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이 2 ~ 3개 또는 그 이상을 포함할 수도 있다.

물론 제2 엑스선 발생부(12, 13)가 필요 이상으로 많이 존재하는 경우에는, 복수의 제2 엑스선 발생부(12, 13)에 의한 엑스선 촬영 시간 및 엑스선 영상 독출 시간이 길어지는 문제점이 발생될 여지가 있다. 그러나 제2 엑스선 발생부(12)에 상응하여 제2 엑스건 발생부(12)에서 조사된 엑스선을 검출할 수 있는 복수의 검출부(detector)가 제공되는 경우나, 복수의 엑스선에 상응하는 복수의 전기 신호를 저장할 수 있는 별도의 저장 매체가 존재하는 경우와 같이 엑스선 촬영 시간이나 엑스선 영상 독출 시간을 감소시킬 수 있는 별도의 수단이 존재한다면 더 많은 제2 엑스선 발생부(12)를 사용할 수도 있다.

한편 일 실시예에 있어서 각각의 제1 및 제2 엑스선 발생부(11 내지 13)에 의해서 조사되는 엑스선의 선량(dose)은 반드시 동일할 필요는 없다. 특히 일 실시예에 있어서 엑스선 촬영 장치가 CT나 유방촬영장치과 같이 인체에 엑스선을 조사하는 경우에는, 제1 엑스선 발생부(11)는 종래의 유방촬영장치에서 엑스선 촬영 시 설정되는 선량으로 엑스선을 조사할 수 있으나, 엑스선 발생부(11 내지 13) 중 제2 엑스선 발생부(12, 13)는, 인체의 방사선 피폭량의 증가를 최소화하기 위하여, 제1 엑스선 발생부(11)의 방사선 선량보다 상대적으로 작은 선량으로 대상체(ob)에 엑스선을 조사하도록 할 수 있다.

방사선의 선량이란 방사선이 대상체에 조사되는 정도를 의미한다.

방사선이 인체 등을 통과할 때 방사선의 에너지를 흡수하여 전리 현상이 발생하는데, 이 과정에서 염색체의 DNA(Dioxyribose Nucleic Acid)를 변형시켜 인체에 영향을 미친다. 이 경우 방사선의 선량이 일정 수준의 발단 선량(threshold dose)보다 큰 경우 선량이 크면 클수록, 일반적으로 그에 비례하여 인체에 미치는 영향이 증가하며, 경우에 따라서는 대상체, 예를 들어 인체의 장기에 치명적인 손상을 야기하여, 발암과 같은 부정적인 결과를 일으키기도 한다.

그런데 만약 제2 엑스선 발생부(12, 13)에 의해 조사되는 방사선의 선량이 제1 엑스선 발생부(11)에 의해 조사되는 방사선의 선량과 동일하다면 인체는 종래의 엑스선 촬영 장치보다 두 세배 이상의 방사선을 피폭하게 된다. 따라서 제2 엑스선 발생부(12, 13)를 제1 엑스선 발생부(11)와 동일하게 높은 선량(high dose)로 조사한다면 인체에 유해한 영향을 야기할 가능성이 없다고 보기는 어렵다. 그러므로 제2 엑스선 발생부(12, 13)는 저선량(low dose)의 방사선을 대상체(ob)로 조사하도록 하여, 인체의 방사선 피폭량의 증가를 최소화하도록 할 수 있다.

한편으로는 만약 제2 엑스선 발생부(12, 13)가 지나치게 낮은 선량의 방사선을 대상체(ob)로 조사한다면, 진단 등을 위해 충분히 분명하거나 상세한 대상체(ob)에 대한 엑스선 영상을 획득하기 쉽지 않을 것이고, 또한 어느 정도 수준의 엑스선 영상을 얻더라도 제1 엑스선 발생부(11)를 통해 얻은 제1 엑스선 영상과 화질 차이가 발생할 수밖에 없다. 따라서 제2 엑스선 발생부(12, 13)는 저선량(low dose)으로 조사되더라도, 최소한 일정 수준 이상의 영상을 얻을 수 있는 정도의 선량으로 조사되어야 할 것이고, 또한 제2 엑스선 발생부(12, 13)의 제2 엑스선에 의하여 얻어진 제2 엑스선 영상을, 제1 엑스선 발생부(11)를 이용하여 얻어진 제1 엑스선 영상의 정보를 이용하여, 별도로 영상 처리할 필요가 있다.

이와 같은 영상 처리는 후술하는 영상처리부(120)에서 수행된다. 즉, 영상처리부(120)는 검출부(110)의 전기적 신호로부터 영상을 독출할 뿐만 아니라, 독출된 영상들에 대해 소정의 영상 처리를 수행한다.

한편, 도 4를 참조하면 실시예에 따라서 제1 엑스선 발생부(11) 또는 제2 엑스선 발생부(12)로부터 조사된 제1 엑스선 또는 제2 엑스선은 대상체를 투과하거나 또는 투과하지 않고 검출부(110)에 도달한다. 검출부(110)는 제1 엑스선 또는 제2 엑스선을 변환하여 각각 상응하는 전기적 신호를 저장한다.

이하 도 4 및 도 6을 참조하며 일 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치의 검출부를 설명하도록 한다.

도 6은 일 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치의 검출부를 설명하기 위한 도면이다.

상기 검출부(110)는, 일 실시예에 따라서, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이 엑스선을 수광하는 복수의 픽셀로 이루어지는데, 각각의 픽셀은 신틸레이터(scintillator, 111), 포토다이오드(photo diode, 112) 및 저장소자(113)를 포함할 수 있다.

상기 신틸레이터(111)는, 엑스선이 입사하면 발광하는 물질로 이루어져 있는데, 엑스선 발생부(10 내지 13)에서 조사된 엑스선을 수광하여 빛, 즉 포톤을 내보낸다. 그러면 포토다이오드(112)는 포톤을 수집하여 전기적 신호로 변환시키고, 전기적 신호는 저장 소자(113), 예를 들어 스토리지 커패시터(storage capacitor) 등에 저장되어 최종적으로 검출부(110)가 엑스선을 검출할 수 있도록 한다. 저장 소자(113)에 저장된 조사된 엑스선에 상응하는 전기적 신호는 영상처리부(120)가 독출하여 이를 바탕으로 입사된 엑스선에 상응하는 엑스선 영상을 생성한다.

여러 각도에서 촬영된 복수의 엑스선 영상이 생성되는 과정의 일 실시예에 따르면, 먼저 제1 엑스선 발생부(11)가 제1 엑스선을 검출부(110)에 조사하고, 검출부(110)는 상술한 바와 같이 신틸레이터(111), 포토다이오드(112) 및 저장소자(113)를 이용하여 제1 엑스선을 전기적 신호로 변환, 저장한다. 그리고 전기적 신호가 영상처리부(120), 구체적으로 영상처리부(120)의 이미지독출부(121)에 의해 독출되어 제1 엑스선 영상이 생성된다. 제1 엑스선 영상이 생성된 후, 제2 엑스선 발생부(12 또는 13)는 제2 엑스선을 검출부(110)에 조사하고 동일한 과정을 거쳐 제2 엑스선 영상이 생성된다. 다시 말해 엑스선 발생부(11 내지 13)의 엑스선 조사에 따라 순차적으로 엑스선 발생부의 조사각(11 내지 13)에 상응하는 복수의 엑스선 영상이 생성된다.

이하 복수의 엑스선 영상에 대한 영상 처리에 대해서 도 4 및 도 7을 참조하여 설명한다.

도 7은 일 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치의 영상처리부를 설명하기 위한 도면이다.

상기 도 4 및 도 7에 따르면 일 실시예에 따른 영상처리부(120)는 이미지독출부(121), 입체영상생성부(122) 및 화질제어부(123)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서 이미지독출부(121)는, 검출부(110)의 저장 소자(113)에 저장된 전기적 신호를 판독하여 조사된 엑스선에 상응하는 엑스선 영상을 독출, 생성하여 저장한다. 따라서 이미지독출부(121)로부터 제1 엑스선 또는 제2 엑스선에 상응하는 제1 엑스선 영상(p1) 또는 제2 엑스선 영상(p2)가 생성된다. 도 7에 도시된 바처럼, 제1 엑스선 영상(p1) 또는 제2 엑스선 영상(p2)은 제1 엑스선 발생부(11) 및 제2 엑스선 발생부(12, 13)의 차이로 인하여 서로 다른 각도에서 촬영한 대상체에 대한 영상을 표시한다.

일 실시예에 따른 입체영상생성부(122)는, 독출된 영상, 제1 엑스선 영상 및 제2 엑스선 영상을 이용하여 별도의 입체 영상을 생성하도록 하거나 또는 제1 엑스선 영상 및 제2 엑스선 영상이 소정의 디스플레이 장치에 소정의 방법으로 표시되도록 제어하여 사용자가 대상체(ob)에 대한 입체적 엑스선 영상을 볼 수 있도록 한다.

상기 입체영상생성부(122)는 제1 엑스선 영상(p1)과 제2 엑스선 영상(p2)을 이용하여 사용자가 입체 영상, 즉 양안 시차를 이용하여 이차원 영상을 삼차원적으로 영상을 볼 수 있도록 영상 처리를 하거나, 또는 영상의 표시를 제어한다.

예를 들어 입체영상생성부(122)는 제1 엑스선 영상(p1)과 제2 엑스선 영상(p2)에, 제1 및 제2 엑스선 영상(p1, p2)이 각각 좌안용 영상, 우안용 영상으로 사용될 수 있도록 소정의 영상처리를 가하여 입체 영상을 생성하거나, 또는 입체적으로 보일 수 있도록 디스플레이 장치(200)의 영상 표시를 제어한다.

이 경우 실시예에 따라서 입체영상생성부(122)는, 사용자가 대상체(ob)에 대한 입체적인 엑스선 영상을 볼 수 있도록, 각각의 영상(p1, p2)에 소정의 영상 처리를 하는 과정에 있어서, 제1 엑스선 영상(p1)과 제2 엑스선 영상(p2)의 베이스라인이나 중심이 일치하도록 제어할 수도 있다.

구체적으로 입체영상생성부(122)에 의한 입체 영상 생성에 대한 과정의 일 실시예를 살펴보면, 제1 엑스선 영상(p1)과 제2 엑스선 영상(p2)에 대해서 색채 필터를 이용하여 각 영상의 색상을, 예를 들어 어느 하나는 적색으로 어느 하나는 녹색으로 수정한 후 이를 중첩하여 새로운 조합 영상(p3)을 생성하거나, 또는 각각의 수정된 영상을 화면에 표시되도록 한다.

이후 애너글리프 안경 등을 착용하여 화면에 표시되는 영상을 보면, 하나의 화면에 표시되는 제1 엑스선 영상(p1)과 제2 엑스선 영상(p2)을 보면 제1 엑스선 영상(p1)과 제2 엑스선 영상(p2)의 대상체(ob)가 입체적으로 보이게 된다.

뿐만 아니라 입체영상생성부(122)는 편광 안경 방식이나 셔터 안경 방식으로 입체 영상을 볼 수 있도록, 제1 엑스선 영상(p1)과 제2 엑스선 영상(p2)을 일정하게 영상 처리할 수 있다. 아울러 이와 같은 영상 처리 후 영상들을 반복하여 화면에 표시되도록 하여, 결국 최종적으로 사용자가 편광 안경 등을 통하여 입체 영상을 볼 수 있도록 제어할 수도 있다.

또한 다른 실시예에 따르면 제1 엑스선 영상(p1)과 제2 엑스선 영상(p2)을 도 8 및 도 9에 도시된 것과 같은 디스플레이 장치(200)에 표시하여 의사 또는 진단자 등이 입체 영상을 볼 수 있도록 할 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치의 디스플레이 장치에 대한 도면이고, 도 9는 다른 일 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치의 영상처리부를 설명하기 위한 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이 일 실시예에 있어서 디스플레이 장치(200)는, 상측에 소정의 각도로 전방을 향해 기울여져 있는 제1 디스플레이(210)와, 제1 디스플레이(210)의 하단에 설치되고, 지면과 거의 수직 방향으로 세워져, 전방에 디스플레이 화면이 배치된 제2 디스플레이(220)를 포함한다.

아울러 디스플레이 장치(200)는, 제1 디스플레이(210) 및 제2 디스플레이(220) 사이에 위치하고, 제1 디스플레이(210) 및 제2 디스플레이(210, 220)를 통해 발산되는 빛, 즉 영상을 받아 이를 반투명 패널을 통해 반사하거나 투과시켜, 제1 디스플레이(210) 및 제2 디스플레이(220)를 통해 표시되는 영상을 입체적으로 보이도록 하는 제3 디스플레이(230)를 더 포함한다. 즉, 제3 디스플레이(230)는 하프 미러 방법(half mirror method)을 이용하여 제1 및 제2 디스플레이(210, 220)을 일정하게 중첩하여 사용자에게 표시한다.

도 9에 도시된 것처럼 입체영상생성부(122)는 제1 엑스선 영상(p1) 및 제2 엑스선 영상(p2)이 각각 제1 디스플레이(210) 및 제2 디스플레이(220)에 표시되도록 제어한다. 그러면 제3 디스플레이(230)는 각각의 디스플레이(210, 220)에 각각 표시되고 있는 제1 엑스선 영상(p1) 및 제2 엑스선 영상(p2)을 하프 미러 방법을 통하여 사용자에게 표시한다. 이때 사용자가 소정의 입체 안경을 착용한 상태로, 제3 디스플레이(230)를 통해 표시되는 중첩된 제1 엑스선 영상(p1) 및 제2 엑스선 영상(p2)을 보면 두 영상이 입체적으로 보이게 되어, 사용자가 입체적으로 대상체, 예를 들어 유방을 관찰할 수 있게 된다. 따라서 종래 이차원 영상보다 인체 등의 대상체 내부의 병변을 검출하는 것이 더욱 용이해진다.

한편, 실시예에 따라서 영상처리부(120)는 화질 제어부(123)를 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 실시예에 따라서, 이미지독출부(121)를 통하여 독출된 제1 엑스선 영상(p1)은 종래의 엑스선 선량과 동일한 고선량의 제1 엑스선을 이용하여 획득한 것이고, 제2 엑스선 영상(p2)은 저선량의 제2 엑스선을 이용하여 획득한 영상일 수 있다. 이 경우 제1 엑스선 영상(p1)과 제2 엑스선 영상(p2)은 선량의 차이로 인하여 서로 화질이 동일하기 어려우며, 화질이 동일하지 않은 두 영상을 이용하여 입체 영상을 생성하는 경우에는 생성된 입체 영상의 입체감이 저하되거나, 입체 멀미를 야기하는 원인이 될 수 있다. 따라서 입체 영상의 생성 전 단계에서 제1 엑스선 영상(p1)과 제2 엑스선 영상(p2)의 화질을 일치시키는 영상 처리 작업이 필요하다.

또한 정확하게 병변의 검출이 가능할 수 있도록 좀더 분명한 입체 영상을 표시할 수 있도록, 제1 엑스선 영상(p1)과 제2 엑스선 영상(p2) 내에 존재할 수 있는 각종 노이즈를 제거하는 작업 역시 필요하다.

상기 영상처리부(120)의 화질 제어부(123)는 이와 같은 영상 처리 작업을 수행한다. 화질 제어부(123)는, 예를 들어 입체 영상을 생성하기 전에 제2 엑스선 영상(p2)의 화질을 개선하여 제1 엑스선 영상(p1)과 제2 엑스선 영상(p2)의 화질을 일치시키도록 한다. 뿐만 아니라 엑스선 촬영에 의하여 발생할 수 있는 노이즈 등도 아울러 제거하는 기능을 제공할 수도 있다.

이와 같이 화질 제어부(123)에 의해 제1 엑스선 영상(p1)과 제2 엑스선 영상(p2)의 화질이 일치되면, 제1 엑스선 영상(p1)과 제2 엑스선 영상(p2)을 이용한 입체 영상의 생성 또는 표시에 있어서 입체 멀미와 같은 입체 영상의 열람에 따른 피로도를 절감할 수 있게 된다.

(3) 이하 도 10 및 도 11을 참조하여 일 실시예에 있어서 입체 영상 생성 방법에 대해서 설명할 것이다.

도 10 및 도 11은 일 실시예에 따른 입체 영상 생성 방법에 대한 흐름도 및 입체 영상 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 일 실시예에 있어서 입체 영상 생성 방법은, 먼저 제1 엑스선 발생부(11)가 제1 조사각으로 제1 엑스선을 대상체(ob)에 조사한다.(s410, 도 11의 (a)) 그러면 대상체(ob)를 투과한 제1 엑스선을 검출부(110)가 신틸레이터(111), 포토다이오드(112) 및 저장소자(113)을 이용하여 검출하고 전기적 신호로 변환하여 저장한다.(s420) 그 후 영상처리부(120)의 이미지 독출부(121)가 저장소자(113)로부터 전기적 신호를 읽어 들이고 이를 영상으로 변환함으로써, 제1 엑스선으로부터 제1 엑스선 영상(p1)을 독출한다.(s430, 도 11의 (b))

이어서 제2 엑스선 발생부(12)가 제2 조사각으로 제2 엑스선을 대상체로 조사한다.(s440, 도 11의(b)) 그리고 상술한 바와 동일하게 검출부(110)가 대상체를 투과한 제2 엑스선을 검출하여 저장소자(113)에 저장한다. (s450) 그리고 영상처리부(120)의 이미지 독출부(121)는 제2 엑스선으로부터 제2 엑스선 영상(p2)을 독출한다.(s460)

이와 같은 과정을 통해서 엑스선 촬영 장치는 제1 엑스선 영상(p1) 및 제2 엑스선 영상(p2)를 얻는다.

이후 영상처리부(120)의 화질제어부(123)는 제1 엑스선 영상(p1) 및 제2 엑스선 영상(p2) 중 적어도 하나에 대해서 영상처리를 하여 제1 엑스선 영상(p1) 및 제2 엑스선 영상(p2)의 화질을 일치시킨다.

이와 같이 제1 엑스선 영상(p1) 및 제2 엑스선 영상(p2)이 영상처리된 후, 영상처리부(120)의 입체영상생성부(122)는 제1 엑스선 영상(p1)과 제2 엑스선 영상(p2)을 조합하여 새로운 조합 영상을 생성하여 디스플레이 장치(200)에 표시하거나, 또는 각각의 제1 엑스선 영상(p1) 및 제2 엑스선 영상(p2)이, 일례로 사용자가 입체 안경을 착용했을시, 입체적으로 보일 수 있도록 제1 엑스선 영상(p1) 및 제2 엑스선 영상(p2)의 디스플레이를 제어한다.(s470)

최종적으로 의사나 진단자와 같은 사용자는 대상체, 예를 들어 유방의 내부 조직을 입체적으로 볼 수 있게 되어, 대상체 내부의 다른 조직에 의해 은닉된 조직을 용이하게 검출 및 파악할 수 있게 되어 병변의 유무나 위치를 보다 신속하고 정확하게 판단할 수 있게 되는 것이다.

10 : 엑스선 발생부 11 : 제1 엑스선 발생부
12 : 제2 엑스선 발생부 100 : 촬영모듈
110 : 검출부 120 : 영상처리부
130 : 제어부
200 : 디스플레이모듈

Claims

제1 조사각으로 대상체에 제1 엑스선을 조사하는 제1 엑스선 발생부;
상기 제1 조사각과 상이한 제2 조사각으로 대상체에 제2 엑스선을 조사하는 적어도 하나의 제2 엑스선 발생부;
상기 대상체를 투과한 제1 엑스선과 적어도 하나의 제2 엑스선을 검출하는 검출부;
상기 제1 엑스선 및 적어도 하나의 제2 엑스선으로부터 제1 엑스선 영상 및 적어도 하나의 제2 엑스선 영상을 획득하고, 상기 엑스선 영상과 상기 적어도 하나의 제2 엑스선 영상을 기초로 입체 영상을 생성하는 영상처리부; 및
상기 입체 영상을 표시하는 디스플레이부;
를 포함하는 엑스선 촬영 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 엑스선의 선량은 제1 엑스선의 선량보다 저선량(low dose)인 엑스선 촬영 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 영상처리부는, 입체 영상을 생성하기 전에 상기 제1 엑스선 영상 및 상기 적어도 하나의 제2 엑스선 영상의 화질을 일치시키는 엑스선 촬영 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 엑스선 영상과 상기 제2 엑스선 영상을 각각 별도의 화면에 표시하도록 제어하는 기본영상제어부;
를 더 포함하는 엑스선 촬영 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 엑스선 발생부의 조사각과 상기 제2 엑스선 발생부의 조사각의 사이각 δ는, 0 < δ ≤ 10°인 엑스선 촬영 장치.
제1 조사각으로 대상체에 제1 엑스선을 조사하는 제1 엑스선 발생부;
상기 제1 조사각과 상이한 제2 조사각으로 대상체에 제2 엑스선을 조사하는 적어도 하나의 제2 엑스선 발생부;
상기 대상체를 투과한 제1 엑스선과 적어도 하나의 제2 엑스선을 검출하는 검출부;
상기 제1 엑스선 및 상기 적어도 하나의 제2 엑스선으로부터 제1 엑스선 영상 및 적어도 하나의 제2 엑스선 영상을 획득하는 영상처리부; 및
상기 제1 엑스선 영상을 표시하는 제1 디스플레이, 상기 제2 엑스선 영상을 표시하는 제2 디스플레이 및 상기 제1 디스플레이 및 상기 제2 디스플레이를 통해 표시되는 제1 엑스선 영상 및 제2 엑스선 영상에 대한 빛을 받고, 하프 미러 방법으로 상기 제1 엑스선 영상 및 상기 제2 엑스선 영상을 기초로 한 입체 영상을 표시하는 제3 디스플레이를 포함하는 디스플레이부;
를 포함하는 엑스선 촬영 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 제2 엑스선의 선량은 제1 엑스선의 선량보다 저선량인 엑스선 촬영 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 영상처리부는, 제1 엑스선 영상 및 적어도 하나의 제2 엑스선 영상의 화질을 일치시키는 엑스선 촬영 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 제1 엑스선 발생부의 조사각과 제2 엑스선 발생부의 조사각의 사이각 δ는, 0 < δ ≤ 10°인 엑스선 촬영 장치.
제1 조사각으로 제1 엑스선을 대상체에 조사하고, 상기 제1 조사각과 상이한 제2 조사각으로 제2 엑스선을 대상체에 조사하는 엑스선 발생부;
상기 대상체를 투과한 상기 제1 엑스선과 상기 제2 엑스선을 검출하는 검출부; 및
상기 제1 엑스선 및 적어도 하나의 제2 엑스선으로부터 제1 엑스선 영상 및 적어도 하나의 제2 엑스선 영상을 획득하고, 상기 제1 엑스선 영상과 상기 적어도 하나의 제2 엑스선 영상을 기초로 입체 영상을 생성하는 영상처리부;
를 포함하는 엑스선 촬영 장치.
제1 조사각으로 제1 엑스선을 대상체에 조사하는 단계;
상기 대상체를 투과한 제1 엑스선을 검출하여 제1 엑스선 영상을 획득하는 단계;
상기 제1 조사각과는 상이한 제2 조사각으로 적어도 하나의 제2 엑스선을 대상체에 조사하는 단계;
상기 대상체를 투과한 적어도 하나의 제2 엑스선을 검출하여 적어도 하나의 제2 엑스선 영상을 획득하는 단계; 및
상기 제1 엑스선 영상과 상기 적어도 하나의 제2 엑스선 영상을 기초로 입체 영상을 생성하는 단계;
를 포함하는 엑스선 촬영 장치를 이용한 입체 영상 생성 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 제2 엑스선의 선량은 상기 제1 엑스선의 선량보다 저선량(low dose)인 엑스선 촬영 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 입체 영상을 생성하기 단계 전에 상기 제1 엑스선 영상 및 상기 적어도 하나의 제2 엑스선 영상의 화질을 일치시키는 단계;
를 더 포함하는 엑스선 촬영 장치를 이용한 입체 영상 생성 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 제1 엑스선 영상, 상기 적어도 하나의 제2 엑스선 영상 및 상기 입체 영상을 동시에 표시하는 단계;
를 더 포함하는 엑스선 촬영 장치를 이용한 입체 영상 생성 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 제1 엑스선 발생부의 조사각과 상기 제2 엑스선 발생부의 조사각의 사이각 δ는, 0 < δ ≤ 10°인 엑스선 촬영 장치를 이용한 입체 영상 생성 방법.