KR20140122407A - 엑스선 영상장치 및 엑스선 영상장치의 이미징 방법 - Google Patents

엑스선 영상장치 및 엑스선 영상장치의 이미징 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엑스선 빔을 생성하는 엑스선 발생기와 상기 엑스선 빔을 수신하고 피사체의 일부분인 관심영역에 대한 투영 데이터를 생성하는 좁은 폭의 검출기를 포함하며, 영상 획득 처리를 위한 최적의 궤도를 제어하는 엑스선 영상장치 및 엑스선 영상장치의 이미징 방법을 개시한다.
본 발명에 따르면, 크고 값비싼 검출기를 사용하지 않고 폭이 좁은 검출기를 사용해서 필요로 하는 피사체의 가능한 넓은 영역에 대한 단면 이미지를 얻을 수 있으므로 엑스선 영상장치의 가격을 최소화할 수 있으며, 환자가 방사선에 노출되는 것을 최소화할 수 있다. 또한 본 발명에 따르면, 인공음영을 최소화할 수 있고 영상 재구성 절차가 단순화될 수 있어서 데이터 처리에 소요되는 시간이 단축될 수 있다.

Description

엑스선 영상장치 및 엑스선 영상장치의 이미징 방법{X-ray Imaging Device And Imaging Method Thereof}
본 발명은 엑스선을 이용하여 피사체의 영상을 획득하는 엑스선 영상장치의 이미징 방법 및 이를 위한 엑스선 영상장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피사체 내부의 국소부분으로서 영상정보가 요구되는 관심영역을 일부분씩 촬영함으로써, 폭이 작은 검출기를 사용해서 상기 검출기보다 넓은 관심영역의 단면 영상 및/또는 3차원 영상을 획득할 수 있는 엑스선 영상장치의 이미징 방법 및 이를 위한 엑스선 영상장치에 관한 것이다.
엑스선 영상장치, 다시 말해서 엑스선 촬영장치는 엑스선(X-ray)이 피사체를 투과할 때 피사체의 물리적 성질과 거리에 따라 엑스선의 세기가 감쇠(Attenuation)되는 특성을 이용하여 피사체의 투영 데이터(Projection)를 획득하고 이를 영상화하는 장치이다. 예를 들어, 사람을 대상으로 엑스선을 조사하는 경우에 생체조직의 종류 및 특성에 따라 엑스선 감쇠 계수(Attenuation Coefficient)가 달라지는 것을 이용하여 신체 내부의 투영 영상을 획득할 수 있다.
그리고, 상기 엑스선 영상장치의 일 예인 엑스선 CT 영상장치(X-ray Computed Tomography Imaging Device)는, 엑스선이 피사체를 투과하도록 상기 엑스선을 상기 피사체에 조사하는 엑스선 발생기와 상기 피사체를 투과한 엑스선을 검출하는 검출기를 포함하여 구성된다. 상기 엑스선 발생기와 검출기는 일반적으로 엑스선 발생기와 검출기를 지지하는 암(Arm)에 구비되며, 서로 마주보는 상태로 상기 피사체의 주위를 회전하면서 상기 피사체의 영상 정보를 획득한다.
상술한 엑스선 CT 영상장치에서, 상기 피사체의 단면 영상은, 다양한 각도에서 엑스선을 피사체에 조사해서 투영 데이터를 얻고 상기 투영 데이터로부터 상기 단면 영상을 재구성하는 영상 재구성 과정을 수행함으로써 생성될 수 있다.
이미 3차원 CBCT(Cone Beam Computed Tomography) 기술이 치과용 영상과 유방 촬영술(Mammography)에 도입되었으며, 이 때 검출기는 영상처리 영역, 특히 국소의 관심영역(Region Of Interest) 전체를 커버하기에 충분한 크기 또는 과도한 크기를 갖는다. 그러나 3차원 CBCT의 경우에 환자에 대한 방사선 노출이 심하고, 폭이 큰 사이즈의 검출기 사용은 비용의 문제로 인해 작은 규모의 치과 병원에게 부담이 되는 문제가 있다.
방사선학에 있어서, 파노라마 영상기술(Panoramic Imaging Technique)은 모든 치아와 그 주변 구조의 영상을 한 번에 획득하는데 사용되어 왔다. 2차원 파노라마 이미지(2-dimensional Panoramic Image)는 환자의 턱을 따르는 소정의 곡선 구조를 보여주며, 비교적 싼 가격으로 인해 파노라마 영상장치가 치과 시술을 위한 진단에 널리 사용되고 있다.
상술한 파노라마 영상기술에서, 엑스선 발생기와 검출기는 암(Arm)에 장착되어서 서로 반대 측에 고정된다. 상기 암은 이동 수단에 장착되며 상기 이동 수단에 의해 상기 암은 영상처리 되는 피사체의 주위를 기설정된 궤도를 따라 회전하면서 움직이게 된다.
도 1을 참조하면, 종래의 파노라마 영상장치는 일정거리 이격되어 서로 마주보게 배치되는 엑스선 발생기(10)와 검출기(20)를 포함하여 구성되며, 상기 엑스선 발생기(10)와 검출기(20)가 피사체(1)의 주위를 회전하면서 피사체에 대한 투영 데이터를 획득하고, 상기 투영 데이터는 피사체의 단면으로 재구성됨으로써 단면 영상이 획득된다. 여기서 상기 검출기(20)의 폭(W)은 상기 피사체, 특히 관심영역 전체를 커버하는 엑스선 빔(10a)가 모두 입사될 수 있을 정도의 크기이다.
한편, 치아 사이의 경조직(치조골) 확인이나 치과 임플란트 시술 등의 경우와 같이, 촬영 대상(피사체) 중의 작은 영역에 대한 3차원 정보(3D Information)나 횡단면 절편(Cross-sectional Slice)의 획득이 필요한 경우가 있다. 상술한 3차원 정보는 치과용 CBCT 장치를 사용하여 쉽게 획득될 수 있으나, 규모가 작은 치과의 경우 이를 구매해서 보유할 수 있는 여력이 부족하다. 더 나아가, CBCT 장치와 같이 환자 머리의 3차원 이미지를 획득하는데 사용되는 폭이 넓은 검출기와 폭이 넓은 엑스선 빔(10a)을 그보다 더 작은 3차원 이미지를 획득하는데 사용하는 것은 환자를 막대한 양의 방사선에 노출시키는 문제를 초래한다.
도 2는, 영상 정보가 요구되는 관심영역(2)과 동일한 사이즈(Size)의 엑스선 빔 및 상기 관심영역(2) 전체의 투영을 커버할 만큼 큰 사이즈의 폭을 갖는 검출기(20)를 이용하는 종래의 단층 영상기법의 예를 보여준다.
도 2를 참조하면, 피사체(1) 또는 관심영역(2)의 일측에는 상기 엑스선 발생기(10)가 배치되고, 타측에는 상기 검출기(20)가 배치된다. 그리고 상기 엑스선 발생기(10)에서 생성되는 엑스선은 관심영역(2)를 투과해서 상기 검출기(20)에 의해 반대측에서 검출된다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 엑스선 발생기(10)와 검출기(20)는 서로 반대측에 위치하도록 영상장치의 서스펜션 암(Suspension Arm)에 장착되고 상기 피사체 또는 관심영역(2)은 상기 서스펜션 암의 회전축선에 위치된다. 그리고 다양한 여러 각도에서 상기 관심영역에 대한 투영 데이터를 획득하고 재구성 기법을 통해 상기 관심영역의 영상 정보, 예를 들면 횡단면 절편(Cross-sectional Slice)들이 얻어질 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 종래의 토모신테시스(Tomosynthesis) 영상획득에 관한 것으로서, 엑스선 발생기(10)와 검출기(20)이 서로 반대방향으로 동시에 동일 속도로 움직이면 피사체에서 초첨면(3; Focus Plane)에 위치하는 영역은 선명하게 보이는 반면에 먼 영역은 희미하게 나타난다.
상기 토모신테시스(Tomosynthesis)는, 엑스선 발생기와 검출기가 피사체를 사이에 두고 도 3a 또는 도 3b와 같이 평행한 평면 또는 원 궤도를 따라 통상적으로 20도 내지 60도의 제한된 촬영 각도로 이동하면서 투영 데이터를 획득하고, 상기 투영 데이터로부터 슬라이스(Slice; 절편) 이미지를 얻은 후 재구성 알고리즘을 통해 3차원 영상을 재구성하는 기술이다.
그러나 상술한 종래의 엑스선 영상장치나 엑스선 영상장치의 이미징 방법, 즉 영상획득방법은 폭이 큰 고가의 검출기를 사용해야 하고 환자를 다량의 방사선에 노출시키는 문제가 있으므로, 방사선 노출문제가 대두되고 있는 현실에서 문제가 된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0140102호, 2012년 12월 28일 공개 미국 공개특허공보 US 2009/0041178 A1, 2009년 2월 12일 공개
본 발명의 목적은 폭이 좁아서 하나의 검출기로 관심영역 전체를 커버하기 어려운 검출기를 사용하여 관심영역의 영상정보(단면 이미지 또는 3차원 이미지)를 획득할 수 있는 엑스선 영상장치의 이미징 방법 및 이를 위한 엑스선 영상장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 이미징 방법은 소정의 궤도를 따라 움직이면서 관심영역의 일부분씩 부분 투영 데이터를 복수개 획득하고 이들로부터 관심영역의 영상정보를 효과적으로 재구성하는 엑스선 영상장치의 이미징 방법 및 엑스선 영상장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 엑스선 빔을 생성하는 엑스선 발생기와 상기 엑스선 빔을 수신하고 피사체의 일부분인 관심영역에 대한 투영 데이터를 생성하는 좁은 폭의 검출기를 포함하며, 영상 획득 처리를 위한 최적의 궤도를 제어하는 엑스선 영상장치 및 엑스선 영상장치의 이미징 방법을 제공한다.
본 발명의 일 형태는 피사체의 일부분으로서 영상 정보가 요구되는 관심영역에 대한 복수의 부분 투영 데이터를 획득하기 위하여, 상기 관심영역의 둘레를 상호 마주보는 상태로 회전하는 엑스선 발생기와 검출기를 움직여서 관심영역 전체를 스캔하는 (a)단계; 그리고 상기 관심영역의 영상정보를 획득하기 위하여, 상기 복수의 부분 투영 데이터(Sub-projection Data)를 이용해서 상기 관심영역의 영상을 재구성하는 (b)단계;를 포함하여 이루어지는 엑스선 영상장치의 이미징 방법을 제공한다.
상기 (b)단계는, 상기 복수의 투영 데이터 중에서 중첩 데이터를 갖지 않으며 상기 관심영역 전체를 일부분씩 분할하는 부분 투영 데이터들을 이용하여 상기 관심영역의 영상을 재구성한다.
상기 (a)단계는, 상기 관심영역 전체를 서로 다른 복수의 방향에서 스캔하고 하나의 방향마다 각각 상기 관심영역에 대한 복수의 부분 투영 이미지를 획득하게 된다.
그리고, 상기 (a)단계는; 상기 엑스선 발생기와 검출기가 상호 대향되게 장착되는 서포트 유닛의 회전 운동과 병진 운동을 통해, 상기 관심영역의 어느 한 방향에서 상기 관심영역 전체를 스캔하는 단계를 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 (a)단계는; 상기 검출기에 입사되는 엑스선 빔의 각도가 θ이고 상기 관심영역의 어느 한 방향에서 상기 관심영역 전체의 스캔을 위해 상기 서포트 유닛이 제1위치에서 제2위치로 이동하여 상기 검출기의 회전 이동각이 θ일 때, 상기 엑스선 발생기와 검출기의 회전 중심(C'x, C'y)과 상기 엑스선 발생기의 위치(S'x, S'y)가 각각 (Tx+τvx, Ty+τvy)와 (Sx+τvx, Sy+τvy)가 되도록 상기 서포트 유닛을 움직이는 단계를 포함한다.
(상기 제1위치에서 상기 서포트 유닛의 회전 중심은 (Cx, Cy)이고 엑스선 발생기의 위치는 (Sx, Sy)이며; 상기 엑스선 발생기와 검출기를 잇는 선과 상기 서포트 유닛의 회전 중심이 움직이는 선(ℓ)이 이루는 각도를 α라 하고; (Sx, Sy)를 중심으로 (Cx, Cy)가 θ만큼 회전한 위치를 (Tx, Ty)라 하며; (Cx, Cy)와 (Tx, Ty)의 중점을 (Mx, My)이라 하고; (vx, vy)는 (Mx, My)과 (Sx, Sy)를 잇는 벡터이며; τ는 (Tx, Ty)를 벡터(vx, vy) 방향으로 이동시켜서 상기 선(ℓ)에 일치시킬 때 (Tx, Ty)의 이동거리를 나타냄)
그리고, 상기 (b)단계에서의 상기 관심영역의 영상은, 상기 관심영역의 3차원 영상과 단면 영상 중 어느 하나를 포함한다.
이때, 상기 (b)단계는; 상기 관심영역에 대한 복수의 부분 투영 데이터를 재구성 알고리즘의 입력 데이터로 입력받아서 상기 관심영역의 영상을 재구성하는 단계이다.
다른 일 형태로서 본 발명은: 병진 운동과 회전 운동이 가능한 서포트 유닛(Support Unit); 상기 서포트 유닛의 일측에 구비되어서 엑스선을 출사하는 엑스선 발생기(X-ray Generator)와, 상기 엑스선 발생기와 마주한 상태로 움직이도록 상기 서포트 유닛의 타측에 구비되는 검출기(Detector)를 갖는 영상촬영유닛;
상기 영상촬영유닛으로 1번에 촬영 가능한 영역보다 넓은 크기의 관심영역을 일부분씩 촬영해서 상기 관심영역에 대한 복수의 부분 투영 데이터를 획득하기 위하여, 상기 엑스선 발생기와 검출기가 상호 마주보는 상태로 움직이면서 관심영역 전체를 스캔하도록 상기 서포트 유닛을 움직임을 제어하는 제어유닛(Control Unit); 그리고 상기 관심영역에 대한 복수의 부분 투영 데이터(Sub-projection Data)를 이용하여 상기 관심영역의 영상을 재구성하는 재구성유닛(Reconstruction Unit)을 포함하여 구성되는 엑스선 영상장치를 제공한다.
상기 제어유닛은; 상기 검출기에 입사되는 엑스선 빔의 각도가 θ이고 상기 관심영역의 어느 한 방향에서 상기 관심영역 전체의 스캔을 위해 상기 서포트 유닛이 제1위치에서 제2위치로 움직여서 상기 검출기의 회전 이동각이 θ일 때, 상기 엑스선 발생기와 검출기의 회전 중심(C'x, C'y)과 상기 엑스선 발생기의 위치(S'x, S'y)가 각각 (Tx+τvx, Ty+τvy)와 (Sx+τvx, Sy+τvy)가 되도록, 상기 서포트 유닛의 움직임을 제어한다.
(상기 제1위치에서 상기 서포트 유닛의 회전 중심은 (Cx, Cy)이고 엑스선 발생기의 위치는 (Sx, Sy)이며; 상기 엑스선 발생기와 검출기를 잇는 선(k)과 상기 서포트 유닛의 회전 중심이 움직이는 선(ℓ)이 이루는 각도를 α라 하고; (Sx, Sy)를 중심으로 (Cx, Cy)가 θ만큼 회전한 위치를 (Tx, Ty)라 하며; (Cx, Cy)와 (Tx, Ty)의 중점을 (Mx, My)이라 하고; (vx, vy)는 (Mx, My)과 (Sx, Sy)를 잇는 벡터이며; τ는 (Tx, Ty)를 벡터(vx, vy) 방향으로 이동시켜서 상기 선(ℓ)에 일치시킬 때 (Tx, Ty)의 이동거리를 나타냄)
보다 구체적으로, 상기 제어유닛은; 상기 영상촬영유닛이 상기 관심영역 전체를 서로 다른 복수의 방향에서 스캔해서 하나의 방향마다 각각 상기 관심영역에 대한 복수의 부분 투영 이미지를 획득하도록, 상기 서포터 유닛의 움직임을 제어한다.
상기 재구성유닛은, 상기 복수의 투영 데이터 중에서 중첩 데이터를 갖지 않으며 상기 관심영역 전체를 일부분씩 분할하는 부분 투영 데이터들을 이용하여 상기 관심영역의 영상을 재구성한다.
상기 엑스선 영상장치의 이미징 방법은; 파노라마 영상장치가 적용될 수 있으며, C-arm 엑스선 장치나 마모그래피(Mammography) 영상장치 등 다른 X-선 영상장치에도 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 엑스선 발생기와 검출기에 의해 획득되는 투영 데이터로부터 관심 영역의 이미지를 재구성하는 이미지 재구성기, 즉 재구성유닛를 제공하며, 상기 이미지 재구성기는 반복계산 기법(Iterative Method), 예를 들면 OSC 알고리즘 등과 같은 블록 반복 재구성 기술을 이용하여 관심영역의 영상을 재구성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 크고 값비싼 검출기가 아니라 저가의 폭이 좁은 검출기를 사용해서 피사체의 관심영역, 즉 영상정보가 요구되는 영역에 대한 단면 이미지나 3차원 영상을 얻을 수 있으므로, 엑스선 영상장치의 가격을 최소화할 수 있으며 환자가 방사선에 노출되는 것을 최소화할 수 있고, 엑스선 영상장치의 보급율이 작은 규모의 치과병원으로도 크게 확대될 수 있다.
본 발명에 따르면, 인공음영을 최소화할 수 있고 영상 재구성 절차가 단순화될 수 있어서 데이터 처리에 소요되는 시간이 단축될 수 있다.
본 발명에 따르면, 관심 영역을 엑스선 발생기와 검출기의 회전 중심에 두지 않고도 피사체에서의 어떠한 관심 영역에 대해서도 이미지를 얻을 수 있으며, 검출기로 1번에 촬영 가능한 영역보다 넓은 크기의 관심영역에 대한 3차원 영상이나 단면 영상이 필요한 경우 기존의 엑스선 영상장치, 예를 들면 파노라마 장치나 C-arm 장치 등을 그대로 이용할 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 엑스선 영상촬영 방식을 나타낸 도면이다.
도 2은 폭이 넓은 검출기를 사용하는 종래의 단층 영상기법의 촬영 방식을 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 종래의 토모신테시스 영상획득 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 엑스선 영상장치의 이미징 방법이 적용되는 엑스선 영상장치의 일 실시예를 나타낸 측면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 엑스선 영상장치의 평면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6a와 도 6b는 폭이 좁은 검출기를 사용해서 관심영역 전체를 스캔하고 복수의 부분 투영 테이터를 획득하는 엑스선 영상장치의 이미징 방법의 원리를 나타낸 도면이다.
도 6c는 본 발명에 있어서 검출기의 회전각과 선형 이동량(병진 이동거리)을 도출하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 엑스선 영상장치 및 이미징 방법을 기반으로 폭이 좁은 검출기를 사용해서 하나의 검출기로 전체를 커버할 수 없는 폭의 관심영역을 촬영하는 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 엑스선 영상장치 및 이미징 방법을 기반으로 관심영역인 턱뼈의 구치영역(Molar Region)을 촬영하는 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 엑스선 영상장치 및 이미징 방법을 기반으로 관심영역인 턱뼈의 전치영역(Incisor Region)을 촬영하는 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 관심영역인 턱뼈의 구치영역을 도 8에 도시된 위치보다 고속 스캔 모드로 촬영하는 예를 나타낸 도면이다.
도 11a와 도 11b는 본 발명에서 구치영역과 전치영역의 커버리지 앵글(Coverage Angle)을 각각 보여주는 도면이다.
도 12은 본 발명에서 부분 투영 데이터를 분류(그룹화)하는 예를 나타낸 도면이다.
도 13a와 도 13b는 연속 스캔 모드(Continuous Scanning Mode)에서 획득되는 복수의 부분 투영 데이터로부터 재구성을 위한 부분 투영 데이터를 선택하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 14는 연속 스캔 모드에서 획득된 부분 투영 데이터로부터 투영 영상을 재구성을 위한 부분 투영 데이터를 선택하는 방법을 나타낸 표이다.
도 15는 본 발명에 따른 엑스선 영상장치의 이미징 방법의 처리 과정을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
먼저, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 엑스선 영상장치의 이미징 방법의 구현이 가능한 엑스선 영상장치의 일 실시예를 설명한다. 여기서, 도 4는 본 발명에 따른 엑스선 영상장치의 이미징 방법이 적용되는 엑스선 영상장치의 일 실시예를 나타낸 측면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 엑스선 영상장치의 평면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 엑스선 영상장치의 이미징 방법이 적용되는 엑스선 영상장치, 즉 본 발명에 따른 엑스선 영상장치의 이미징 방법을 위한 엑스선 영상장치의 일 실시예는, 서포트 유닛(110; Support Unit)과 상기 서포트 유닛에 구비되는 영상촬영유닛(121, 122)과 제어유닛(130; Control Unit) 및 재구성유닛(140; Reconstruction Unit)을 포함하여 구성된다.
상기 서포트 유닛(110)은 회전 운동과 병진 운동이 가능한 구성으로서, 본 실시예에서는 자유도 1의 회전 운동와 자유도 1의 병진 운동(선형 이동)이 가능하나 상기 서포트 유닛(110)의 자유도가 한정되는 것은 아니며, 상기 서포트 유닛(110)의 회전중심은 상기 서포트 유닛(110)의 병진 운동 축(Axis)상에 존재한다.
이를 위하여, 상기 서포트 유닛(110)은 가이드 암(150)의 길이방향을 따라 선형 이동 가능하게 구비되며, 상기 가이드 암(150)의 길이방향에 수직한 회전축을 중심으로 회전하게 된다. 그리고 본 실시예에서 상기 가이드 암(150)는 장치 본체의 프레임(160)에서 수평방향으로 길게 구비되어서 상기 서포트 유닛(110)과 상기 프레임(160)의 간섭을 방지하며, 상기 프레임(160)은 수직하중을 지지하는 기둥과 상기 기둥의 상단에서 외팔보 형태로 연장되는 가로 바를 포함하여 구성되나, 그 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 서포트 유닛(110)의 회전을 위하여, 본 발명에 따른 엑스선 영상장치에는 회전 구동기(111)와 선형 액츄에이터(112)가 구비되는데, 본 발명의 서포트 유닛(11)과 같이 회전 운동과 병진 운동이 가능한 장치를 구현하는 기술은 기계분야에서 일반적인 기술이므로 부가적인 설명은 생략된다.
그리고 상기 영상촬영유닛은, 엑스선 발생기(121; X-ray Generator)와 검출기(122; Detector)를 포함하여 구성된다. 상기 엑스선 검출기(121)는 상기 서포트 유닛(110)에 구비되어서 상기 검출기(122)를 향해 엑스선(엑스선 빔)을 출사하며, 상기 검출기(122)는 상기 엑스선 발생기(121)와 마주하도록 상기 서포트 유닛(110)에 구비된다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 엑스선 발생기(121)는 서포트 유닛(110)의 일측(일단부)에 설치되고, 상기 검출기(122)는 상기 서포트 유닛(110)의 타측(타단부)에 구비되어서, 상기 서포트 유닛(110)이 회전하면 상기 엑스선 발생기(121)와 검출기(122)가 서로 마주보는 형태로 피사체(P)의 둘레, 특히 관심영역의 둘레를 회전하게 된다. 따라서 본 실시예에서 개시되는 엑스선 영상장치는 기본적으로 파노라마 영상장치의 구조를 가지나, 본 발명에 따른 엑스선 영상장치의 이미징 방법은 전술한 파노라마 영상장치에 한정되는 것이 아니라 C-arm 엑스선 영상장치나 맘모그래피(Mammography) 영상장치 등에도 적용될 수 있다.
따라서, 상기 검출기(122)를 이용하여 1번에 촬영 가능한 영역보다 더 큰 관심영역에 대한 영상정보(3차원 영상이나 단면 이미지 등)가 필요할 때, 대면적의 검출기를 갖는 엑스선 영상장치를 사용하지 않고도 필요한 영상을 얻을 수 있게 된다.
다음으로, 상기 제어유닛(130)은 상기 엑스선 발생기(121)와 검출기(122)가 상호 마주보는 상태로 상기 관심영역의 둘레를 회전하면서 관심영역 전체를 스캔하도록, 상기 서포트 유닛(110)을 움직임을 제어한다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 영상촬영유닛(120), 특히 검출기(122)로 1번에 촬영 가능한 영역보다 넓은 크기의 관심영역을 상기 영상촬영유닛이 일부분씩 촬영해서 상기 관심영역 전체에 대해 복수의 부분 투영 이미지를 획득하도록 상기 제어유닛이 상기 서포트 유닛(110)의 움직임을 제어하게 된다. 그리고 상기 재구성유닛(140)은 상기 관심영역에 대한 복수의 부분 투영 데이터(Sub-projection Data)를 이용하여 상기 관심영역의 영상을 재구성한다.
본 실시예에서 상기 제어유닛(130)은, 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이 상기 검출기(122)의 화각(View Angle; 검출기로 입사되는 엑스선 빔의 각도)이 θ이고, 상기 관심영역의 어느 한 방향에서 상기 관심영역을 스캔하기 위해 상기 서포트 유닛(110)이 제1위치에서 제2위치로 움직여서 상기 검출기의 회전 이동각이 θ일 때, 제2위치에서 상기 엑스선 발생기와 검출기의 회전 중심(C'x, C'y)과 상기 엑스선 발생기의 위치(S'x, S'y)가 각각 (Tx+τvx, Ty+τvy)와 (Sx+τvx, Sy+τvy)가 되도록 상기 서포트 유닛의 움직임을 제어한다.
이때, 상기 제1위치에서 상기 서포트 유닛의 회전 중심은 (Cx, Cy)이고 엑스선 발생기의 위치는 (Sx, Sy)이며; 상기 엑스선 발생기와 검출기를 잇는 선과 상기 서포트 유닛의 회전 중심이 움직이는 선(ℓ)이 이루는 각도를 α라 하고; (Sx, Sy)를 중심으로 (Cx, Cy)가 θ만큼 회전한 위치를 (Tx, Ty)라 하며; (Cx, Cy)와 (Tx, Ty)의 중점을 (Mx, My)이라 하고; (vx, vy)는 (Mx, My)과 (Sx, Sy)를 잇는 벡터이며; τ는 (Tx, Ty)를 벡터(vx, vy) 방향으로 이동시켜서 상기 선(ℓ)에 일치시킬 때 (Tx, Ty)의 이동거리를 나타낸다.
그리고 상기 제어유닛(130)은, 상기 영상촬영유닛(121, 122)이 상기 관심영역을 서로 다른 여러 방향에서 순차적으로 스캔하는 과정을 반복해서 하나의 방향마다 각각 복수의 부분 투영 데이터(부분 투영 이미지)를 획득하도록, 상기 서포터 유닛(110)의 움직임을 제어한다. 따라서, 상기 관심영역의 어느 한 방향에서 한 개 그룹의 투영 이미지 세트가 얻어질 수 있으며, 한 개 그룹의 투영 이미지 세트에는 복수의 투영 데이터가 포함되고, 상기 관심영역을 서로 다른 여러 방향에서 스캔하게 되므로 복수 그룹의 투영 이미지 세트가 얻어지게 된다. 이때 관심영역을 스캔할 때 스캔이 시작되는 방향과 스캔이 종료되는 방향 사이의 각도가 클수록 상기 관심영역에 대한 정확한 영상 재구성이 가능하게 된다. 이때, 각각의 방향마다 한개 그룹의 투영 이미지 세트가 얻어진다.
상기 재구성유닛은, 화각이 θ인 상기 검출기의 회전 이동각이 θ일 때마다 얻어지는 부분 투영 데이터들, 보다 상세하게는 상호 이웃하는 부분 투영 데이터가 중첩 데이터를 갖지 않는 부분 투영 데이터들을 이용하여 상기 관심영역의 영상을 재구성해서 횡단면 영상이나 길이방향 단면 영상이나 3차원 영상(볼륨 데이터) 등을 얻는다.
한편, 상기 엑스선 발생기(121)의 일측, 즉 엑스선 출사측에는 상기 검출기(122)로 입사되는 엑스선 빔의 폭을 상기 검출기(122)의 폭 이하로 제한하는 콜리메이터(123; Collimator)가 구비된다. 본 발명에서는 상기 영상촬영장치가 제자리에서 1번에 촬영할 수 있는 영역보다 큰 관심영역을 일부분씩 분할 촬영해서 복수의 부분 투영데이터를 얻고, 이를 재구성 알고리즘의 입력 데이터로 해서 상기 관심영역의 영상을 재구성하므로, 폭이 큰 고가의 검출기 사용을 피할 수 있으며 환자에 대한 방사선 노출량을 최소화할 수 있다.
따라서, 이하에서 설명되는 엑스선 영상장치의 이미징 방법은, 상기 검출기(121)의 폭 축소가 가능한 이미징 방법 또는 관심영역보다 좁의 폭의 검출기(예를 들어 파노라마 장치의 경우 일반적으로 50~60mm 또는 48mm 정도의 폭을 갖는 검출기가 사용됨)를 이용하는 이미징 방법으로서, 피사체(P)의 내부 영역 중 영상 정보가 요구되는 관심영역(2)에 대한 복수의 부분 투영 데이터를 획득하기 위하여, 상기 관심영역의 둘레를 상호 마주보는 상태로 회전하는 엑스선 발생기(121)와 검출기(122)를 움직여서 관심영역 전체를 스캔하는 (a)단계와, 상기 관심영역(2)의 영상정보를 획득하기 위하여, 상기 복수의 부분 투영 데이터(Sub-projection Data)를 이용해서 상기 관심영역의 영상을 재구성하는 (b)단계를 포함하여 이루어진다.
전술한 엑스선 영상장치의 일 실시예에서 설명된 바와 같이, 상기 검출기(122)의 화각, 보다 구체적으로는 상기 검출기(122)로 입사되는 엑스선 빔의 각도가 θ인 경우, 상기 서포트 유닛(110)을 움직이면서 획득되는 복수의 부분 투영 데이터 중에서 상기 검출기의 회전 이동각이 θ일 때마다 획득되는 부분 투영 데이터들, 즉 상호 이웃하면서 중첩 데이터를 갖지 않는 부분 투영 데이터들을 이용하여 상기 관심영역의 영상을 재구성함으로써 재구성 처리속도를 높이고 데이터 처리량을 감소시킬 수 있게 된다.
그리고, 상기 (a) 단계는, 상기 관심영역(2)을 서로 다른 복수의 방향에서 스캔하여 각각 복수의 부분 투영 데이터를 갖는 복수 그룹(Group)의 투영 이미지 세트를 획득하는 것을 특징으로 한다. 보다 구체적으로는 일정한 각도 차이를 두고 순차적으로 여러 방향에서 상기 관심영역 전체를 각각 스캔하고, 각각의 방향에서 복수의 부분 투영 데이터를 획득하다.
여기서, 상기 (a)단계는, 상기 엑스선 발생기(121)와 검출기(122)가 장착되는 서포트 유닛(110)의 회전 운동과 병진 운동(선형 이동)을 통해 상기 관심영역 전체를 스캔하는 단계이며, 상기 서포트 유닛(110)의 회전 운동와 병진 운동은 각각 최소 자유도 1이 된다.
상기 (a)단계는, 상기 검출기의 화각(View Angle)이 θ이고 상기 관심영역의 일방향에서 상기 관심영역 전체의 스캔을 위해 상기 서포트 유닛이 제1위치에서 제2위치로 움직여 상기 검출기의 회전 이동각이 θ일 때, 상기 엑스선 발생기와 검출기의 회전 중심(C'x, C'y)과 상기 엑스선 발생기의 위치(S'x, S'y)가 각각 (Tx+τvx, Ty+τvy)와 (Sx+τvx, Sy+τvy)가 되도록 상기 서포트 유닛을 움직이며, 이에 대한 구체적은 내용은 후술된다.
본 발명에 첨부된 도면들 중 도 6a와 6b는 본 발명에 따른 엑스선 영상장치의 이미징 방법, 즉 관심영역에 대한 영상획득의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
복수의 부분 투영 데이터를 그룹(Group)화한 투영 이미지 세트(Projection Image Set)를 이용한 영상 재구성에서, 인공음영이 나타나지 않도록 하는 동시에 폭이 좁은 검출기(122)을 사용해서 상기 검출기보다 상대적으로 넓은 관심영역(2)에 대한 영상을 획득하는 이상적인 방법은, 엑스선 발생기와 검출기를 도 6a와 같이 회전 이동시키면서 순차적으로 부분 투영 이미지를 획득하는 것인데, 상기 검출기(122)의 이동이 없이 관심영역의 어느 한 방향에서 한 번에 관심영역(2) 전체를 촬영할 수 있는 폭이 넓은 검출기를 사용하여 영상을 획득하는 것에 가장 근접한 메카니즘이다. 그러나 도 6a에 도시된 영상획득 메카니즘은 도 5의 엑스선 영상장치나 일반적인 파노라마 장치로는 구현되기 어렵다.
본 발명에서는, 이웃하는 2 개의 부분 투영 데이터(Sub-projection Data)가 서로 중첩 부분을 갖지 않으며 최소수의 부분 투영 데이터로 관심영역 전체 투영 데이터를 획득할 수 있도록, 도 6b와 같이 서포트 유닛(110), 즉 서스펜션 암의 움직임이 제어된다. 도 6b와 같이 정지-촬영 모드(Stop and Shoot Mode, 서스펜션 암이 관심영역의 일부분에 대한 부분 투영 데이터를 획득한 후 다음 단계로 이동해서 다른 부분을 촬영하는 운전모드)를 이용하여 부분 투영 데이터의 중첩을 제거하는 방식은, 방사선에 대한 환자의 불필요하고 유해한 노출을 최소화할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 상기 서포트 유닛(110)이 움직이는 동안 물리적 회전 중심(서포트 유닛의 회전축선)은 항상 상기 가이드 암(150)에 위치된다. 따라서 본 발명에 따른 엑스선 영상장치의 이미징 방법에 의해 얻어지는 투영 이미지 세트는 도 6a에 도시된 방식과 달리 불규칙하므로, 이를 불규칙 투영 이미지(Irregular Projection Image) 또는 불규칙 투영 데이터라 지칭한다.
그리고, 상술한 바와 같이 본 실시예에서는 상기 서포트 유닛(110)의 회전축선이 항상 가이드 암(150)에 위치되므로, 어느 하나의 방향에서 관심영역 전체를 스캔하는 동안 검출기(122)와 함께 엑스선 발생기(110)의 위치도 변동된다. 도 6b에서 도면 부호 S는 엑스선 발생기의 움직임을 예시한 것이고 도면 부호 D는 검출기의 움직임을 예시한 것이다.
이하에서는, 도 6c를 참조하여 본 발명에 의해서 서포트 유닛(110)이 임의의 위치(제1위치)에서 그 다음 위치(제2위치)로 이동할 때의 선형 이동량과 회전 이동각을 구하는 방법이 설명된다.
제1위치에서 상기 서포트 유닛(110)의 회전 중심이 (Cx, Cy)의 위치에 장착되고, 엑스선 발생기(121)의 위치는 (Sx, Sy)이며, 상기 서포트 유닛(110)과 회전 중심의 선형 이동방향이 이루는 각도(엑스선 발생기와 검출기의 중심을 잇는 선(K)와 서포트 유닛의 회전중심이 움직이는 라인(ℓ)이 이루는 각도)를 α라 하고, 상기 엑스선 발생기(121)에서 검출기(122)로 입사되는 엑스선 빔의 부채꼴 각도(검출기의 화각)을 θ라고 가정할 때 상기 서포트 유닛의 제2위치는 아래의 순서로 구해질 수 있다.
Step 1: (Sx, Sy)를 중심으로 (Cx, Cy)를 θ만큼 회전해서 (Cx, Cy)의 새로운 위치를 (Tx, Ty)라 표시한다.
Step 2: (Cx, Cy)와 (Tx, Ty)의 중점을 계산하고 이 점을 (Mx, My)라 칭한다.
Step 3: (Mx, My)과 (Sx, Sy)를 잇는 벡터(vx, vy)를 구한다.
Step 4: 벡터(vx, vy) 방향으로 이동량 τ((Tx, Ty)를 벡터(vx, vy) 방향으로 이동시켜서 선(ℓ)에 위치시킬 때 (Tx, Ty)의 이동거리)를 계산한다. τ=-(Tx/vx)
Step 5: (Tx, Ty)와 (Sx, Sy)를 벡터(vx, vy)의 방향으로 τ만큼 선형이동시키고, 서포트 유닛의 회전 중심의 새로운 위치(C'x, C'y)와 엑스선 발생기의 새로운 좌표(S'x, S'y)를 구한다.
이에 따라 (C'x, C'y)=(Tx+τvx, Ty+τvy)이고, (S'x, S'y)=(Sx+τvx, Sy+τvy)이며, 제2위치에서 상기 서포트 유닛(110)과 가이드 암(150)가 이루는 각도는 (α-θ)가 된다.
도 7은 본 발명에 따른 엑스선 이미징 방법의 일 예를 보여준다. 본 발명은 서포트 유닛이 상술한 궤적을 따라 움직이도록 제어함으로써, 관심영역(2)에 대한 복수 그룹의 불규칙 투영 이미지들(210, 220, 230), 즉 복수 그룹의 투영 이미지 세트를 서로 다른 방향에서 얻을 수 있다.
즉, 상기 관심영역(2)의 내부는 전체적으로 복수 그룹의 불규칙 투영 이미지들로 획득되고, 반면 관심영역의 외부는 불완전하게 획득된다. 이때, 상기 불규칙 투영 이미지들은 스캐닝 시간과 관심영역을 투과하는 방사선량과 재구성의 정확도라는 요건에 의존하여, 다양한 여러 각도에서 횡단면 영상의 정확도를 높일 수 있다.
다음으로, 도 8과 도 9는 본 발명을 이용하여 관심영역(2)인 턱뼈 구치영역과 전치영역의 영상을 획득하는 예를 각각 보여주는데, 여러 그룹의 불규칙 투영 이미지들(210, 220, 230)이 서로 다른 방향에서 얻어진다. 보다 구체적으로, 환자의 구치영역에 대한 파노라마 이미지가 여러 각도에서 얻어진다. 본 발명에 따른 엑스선 영상장치의 이미징 방법에 의해 획득되는 파노라마 이미지(Panoramic Image)와 횡단면 절편들(Cross-sectional Slices)은 관심영역의 내부 구조에 대한 가시성을 크게 향상시킬 수 있다. 그리고, 유용한 횡단면 절편들이 단지 복수 그룹의 투영 이미지 세트(불규칙 투영 이미지들)을 사용함으로써 획득될 수 있다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 피사체(환자의 머리)가 위치된 상태인 경우에, 전치영역의 스캐닝 시간은 도 8에 도시된 구치영역의 스캐닝 시간보다 짧다.
따라서, 도 10에 도시된 바와 같이 피사체가 위치되면, 상기 전치영역의 영상(투영 이미지 세트)을 빠르게 획득하는 데 적용되는 고속 스캔 모드가, 구치 영역에 대한 영상 정보를 획득하는데 사용될 수 있으며, 고속 스캔 모드가 가능한 이유는 구치 영역의 영상 획득을 위해 엑스선 발생기와 검출기의 이동 궤적이 짧아지기 때문이다.
그리고, 도 11a는 서포트 유닛의 회전중심에서 벗어난 구치영역(Off-axis molar regions)에 대한 효과적인 커버리지 앵글(Effective coverage angle)을 보여준다. 상기 커버리지 앵클은 관심영역이 가이드 암(150)의 축선에 가깝게 이동하면 넓어지고 도 11b에서와 같이 관심영역의 중심이 상기 가이드 암(150)의 축선에 위치할 때 최대가 된다. 참고로, 도 12는 본 발명에 의해 여러 방향에서 획득되는 부분 투영 데이터를 그룹화한 예를 나타낸 것으로서, N개의 방향에서 N개 그룹의 투영 이미지 세트를 얻은 것이다.
본 발명에 따른 엑스선 영상장치의 이미징 방법은 전술한 바와 같이 파노라마 영상장치와 유방촬영장치와 외과의 씨암장치 등과 같은 다양한 디지털 엑스선 영상장치에 사용될 수 있으며, 폭이 좁은 저가의 검출기를 사용해서 매우 큰 대상물의 3차원 구조나 단면 영상을 획득하는 데 사용될 수 있다.
한편, 상기 검출기(122)가 피사체의 주위를 회전하면서 이동하는 동안 연속적으로 상기 관심영역의 영상을 획득할 수도 있으며, 이러한 연속 획득 모드(Continuous Acquisition Mode)에서 상기 검출기(122)가 1/FR 초로 투영 데이터를 기록하는 동안 상기 엑스선 발생기(121)는 계속적으로 방사선을 출사한다. 참고로 상기 파노라마 영상장치에 사용되는 통상의 CdTe 검출기에서는 FR(초당 프레임의 수)이 200이다.
도 13a 내지 도 14는 본 발명에 따른 엑스선 영상장치가 연속 획득 모드로 운전될 때 1개 그룹의 불규칙 투영 이미지를 처리하는 방법을 보여준다. 이때, 각각의 부분 투영 이미지(Sub-projection Image)가 θ의 화각(View Angle)을 가지며, 관심영역이 상호 중첩되지 않는 N개의 부분 투영 데이터에 의해 완전히 커버된다고 가정하면, 상기 서포트 유닛(110)의 회전각은 (N-1)×θ가 되며, 도 13b에서는 N=6이다. 그리고 상기 부분 투영 데이터를 획득하는 검출기(122)의 단계별 회전각이 β(≤θ)라고 가정할 때, 상기 검출기(122)에 의해 획득되는 부분 투영 이미지의 수는 (N-1)×θ/β이다.
도 13a를 참조하면, 검출기(122)의 단계별 회전각이 θ일 때 각각의 불규칙 투영 이미지(투영 이미지 세트)는 (N-1)개의 부분 투영 이미지로 구성될 수 있는데, 재구성에 모든 부분 투영 데이터를 사용하는 것은 질적으로 우수할 수는 있으나 계산 시간이 오래 걸린다. 따라서 재구성을 위해 하나의 투영 데이터 세트를 형성하는 부분 투영 데이터는 도 14에 도시된 바와 같이 여러 형태로 선택될 수 있는데, 하나의 세트로 그룹화되는 부분 투영 데이터의 시작 데이터를 달리하여 θ단위로 선택함으로써 최소수의 부분 투영 데이터로 구성되는 하나의 투영 이미지 세트로 그룹화하며, 이때 서로 다른 투영 이미지 세트(불규칙 투영 이미지)는 매우 작은 각도(β)에 차이가 있다.
본 실시예에서 이미징 방법이란 투영 데이터를 획득하고 관심영역의 영상, 예를 들면 3차원 구조나 단면 구조를 재구성하는 방법을 말하며, 본 발명은 슬라이스(Slice)를 재구성의 입력 데이터로 이용하는 토모신테시스와 달리 부분 투영 데이터를 직접 재구성 알고리즘의 입력 데이터로 해서 관심 영역의 3차원 영상을 획득한다.
도 15를 참조해서 보다 구체적으로 설명하면, 상기 엑스선 발생기에서 출사되는 엑스선 빔이 관심영역을 일부분씩 투과해서 검출기에 입사됨으로써 다수의 각도에서 각각 복수의 부분 투영 데이터가 획득되고, 상기 복수의 부분 투영 데이터들은 그룹화되어 불규칙 투영 데이터들(투영 이미지 세트)이 각각 다수의 방향에서 얻어진다. 그리고 상기 불규치 투영 데이터들은 재구성을 위한 입력 데이터로 이용되어서 상기 관심영역에 대한 영상 재구성이 수행된다. 상기 재구성 알고리즘으로는 OSC 알고리즘(Ordered Subsets Convex Algorithm)과 같은 블록 반복 재구성 기술(Block-iterative Reconstruction Technique) 등이 있으며, 보다 구체적인 예로는 CT(컴퓨터 단층촬영)에서의 영상 재구성 기술이 적용될 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.
그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
110: 서포트 유닛 121: 엑스선 발생기
122: 검출기 123: 콜리메이터
130: 제어유닛 140: 재구성유닛
150: 가이드 암 160: 프레임

Claims (12)

  1. 피사체의 일부분으로서 영상 정보가 요구되는 관심영역에 대한 복수의 부분 투영 데이터를 획득하기 위하여, 상기 관심영역의 둘레를 상호 마주보는 상태로 회전하는 엑스선 발생기와 검출기를 움직여서 관심영역 전체를 스캔하는 (a)단계; 그리고
    상기 관심영역의 영상정보를 획득하기 위하여, 상기 복수의 부분 투영 데이터(Sub-projection Data)를 이용해서 상기 관심영역의 영상을 재구성하는 (b)단계;를 포함하여 이루어지는 엑스선 영상장치의 이미징 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (b)단계는, 상기 복수의 투영 데이터 중에서 중첩 데이터를 갖지 않으며 상기 관심영역 전체를 일부분씩 분할하는 부분 투영 데이터들을 이용하여 상기 관심영역의 영상을 재구성하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상장치의 이미징 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (a)단계는, 상기 관심영역 전체를 서로 다른 복수의 방향에서 스캔하고 하나의 방향마다 각각 상기 관심영역에 대한 복수의 부분 투영 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상장치의 이미징 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (a)단계는; 상기 엑스선 발생기와 검출기가 상호 대향되게 장착되는 서포트 유닛의 회전 운동과 병진 운동을 통해, 상기 관심영역의 어느 한 방향에서 상기 관심영역 전체를 스캔하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상장치의 이미징 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 (a)단계는;
    상기 검출기에 입사되는 엑스선 빔의 각도가 θ이고 상기 관심영역의 어느 한 방향에서 상기 관심영역 전체의 스캔을 위해 상기 서포트 유닛이 제1위치에서 제2위치로 이동하여 상기 검출기의 회전 이동각이 θ일 때, 상기 엑스선 발생기와 검출기의 회전 중심(C'x, C'y)과 상기 엑스선 발생기의 위치(S'x, S'y)가 각각 (Tx+τvx, Ty+τvy)와 (Sx+τvx, Sy+τvy)가 되도록 상기 서포트 유닛을 움직이는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상장치의 이미징 방법.
    (상기 제1위치에서 상기 서포트 유닛의 회전 중심은 (Cx, Cy)이고 엑스선 발생기의 위치는 (Sx, Sy)이며; 상기 엑스선 발생기와 검출기를 잇는 선과 상기 서포트 유닛의 회전 중심이 움직이는 선(ℓ)이 이루는 각도를 α라 하고; (Sx, Sy)를 중심으로 (Cx, Cy)가 θ만큼 회전한 위치를 (Tx, Ty)라 하며; (Cx, Cy)와 (Tx, Ty)의 중점을 (Mx, My)이라 하고; (vx, vy)는 (Mx, My)과 (Sx, Sy)를 잇는 벡터이며; τ는 (Tx, Ty)를 벡터(vx, vy) 방향으로 이동시켜서 상기 선(ℓ)에 일치시킬 때 (Tx, Ty)의 이동거리를 나타냄)
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (b)단계에서의 상기 관심영역의 영상은, 상기 관심영역의 3차원 영상과 단면 영상 중 어느 하나를 포함하는 엑스선 영상장치의 이미징 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (b)단계는; 상기 관심영역에 대한 복수의 부분 투영 데이터를 재구성 알고리즘의 입력 데이터로 입력받아서 상기 관심영역의 영상을 재구성하는 단계인 것을 특징으로 하는 엑스선 영상장치의 이미징 방법.
  8. 병진 운동과 회전 운동이 가능한 서포트 유닛(Support Unit);
    상기 서포트 유닛의 일측에 구비되어서 엑스선을 출사하는 엑스선 발생기(X-ray Generator)와, 상기 엑스선 발생기와 마주한 상태로 움직이도록 상기 서포트 유닛의 타측에 구비되는 검출기(Detector)를 갖는 영상촬영유닛;
    상기 영상촬영유닛으로 1번에 촬영 가능한 영역보다 넓은 크기의 관심영역를 일부분씩 촬영해서 상기 관심영역에 대한 복수의 부분 투영 데이터를 획득하기 위하여, 상기 엑스선 발생기와 검출기가 상호 마주보는 상태로 움직이면서 관심영역 전체를 스캔하도록 상기 서포트 유닛을 움직임을 제어하는 제어유닛(Control Unit); 그리고
    상기 관심영역에 대한 복수의 부분 투영 데이터(Sub-projection Data)를 이용하여 상기 관심영역의 영상을 재구성하는 재구성유닛(Reconstruction Unit)을 포함하여 구성되는 엑스선 영상장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어유닛은; 상기 검출기에 입사되는 엑스선 빔의 각도가 θ이고 상기 관심영역의 어느 한 방향에서 상기 관심영역 전체의 스캔을 위해 상기 서포트 유닛이 제1위치에서 제2위치로 움직여서 상기 검출기의 회전 이동각이 θ일 때, 상기 엑스선 발생기와 검출기의 회전 중심(C'x, C'y)과 상기 엑스선 발생기의 위치(S'x, S'y)가 각각 (Tx+τvx, Ty+τvy)와 (Sx+τvx, Sy+τvy)가 되도록 상기 서포트 유닛의 움직임을 제어하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상장치.
    (상기 제1위치에서 상기 서포트 유닛의 회전 중심은 (Cx, Cy)이고 엑스선 발생기의 위치는 (Sx, Sy)이며; 상기 엑스선 발생기와 검출기를 잇는 선(k)과 상기 서포트 유닛의 회전 중심이 움직이는 선(ℓ)이 이루는 각도를 α라 하고; (Sx, Sy)를 중심으로 (Cx, Cy)가 θ만큼 회전한 위치를 (Tx, Ty)라 하며; (Cx, Cy)와 (Tx, Ty)의 중점을 (Mx, My)이라 하고; (vx, vy)는 (Mx, My)과 (Sx, Sy)를 잇는 벡터이며; τ는 (Tx, Ty)를 벡터(vx, vy) 방향으로 이동시켜서 상기 선(ℓ)에 일치시킬 때 (Tx, Ty)의 이동거리를 나타냄)
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어유닛은; 상기 영상촬영유닛이 상기 관심영역 전체를 서로 다른 복수의 방향에서 스캔해서 하나의 방향마다 각각 상기 관심영역에 대한 복수의 부분 투영 데이터를 획득하도록, 상기 서포터 유닛의 움직임을 제어하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 재구성유닛은, 상기 복수의 투영 데이터 중에서 중첩 데이터를 갖지 않으며 상기 관심영역 전체를 일부분씩 분할하는 부분 투영 데이터들을 이용하여 상기 관심영역의 영상을 재구성하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상장치.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엑스선 영상장치는 파노라마 영상장치인 것을 특징으로 하는 엑스선 영상장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101662067B1 (ko) * 2015-07-03 2016-10-05 한국과학기술원 듀얼 검출기를 이용한 엑스선 단층촬영장치 및 방법
KR20190055539A (ko) * 2017-11-15 2019-05-23 주식회사 에스엠디솔루션 엑스선 영상 촬영장치 및 이를 사용한 촬영방법

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5032990A (en) * 1989-05-30 1991-07-16 General Electric Company Translate rotate scanning method for x-ray imaging
EP0632995B1 (de) * 1993-07-06 1999-04-21 Sirona Dental Systems GmbH & Co.KG Zahnärztliche Röntgendiagnostikeinrichtung
ATE444018T1 (de) * 2004-07-01 2009-10-15 Ge Healthcare Finland Oy Verfahren zur herstellung eines dreidimensionalen digitalen röntgenbildes
KR20090130719A (ko) * 2008-06-16 2009-12-24 주식회사바텍 토모그래피 영상획득방법
JP2012045099A (ja) * 2010-08-25 2012-03-08 Fujifilm Corp 放射線画像撮影用グリッド及びその製造方法、並びに放射線画像撮影システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101662067B1 (ko) * 2015-07-03 2016-10-05 한국과학기술원 듀얼 검출기를 이용한 엑스선 단층촬영장치 및 방법
KR20190055539A (ko) * 2017-11-15 2019-05-23 주식회사 에스엠디솔루션 엑스선 영상 촬영장치 및 이를 사용한 촬영방법

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