KR20150001216A - 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치 및 방법 - Google Patents

엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치 및 방법이 개시된다. 개시된 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치는 선형 배열된 복수의 엑스선 발생부들을 구비하는 엑스선 발생기와, 엑스선 발생기에 대향되게 배치되는 선형 엑스선 검출기를 포함하는 엑스선 촬영 장치의 엑스선을 조사하는 영역을 제어하는 장치로서, 엑스선 발생기와 선형 엑스선 검출기 중 어느 하나에 부착되며 광을 방출하는 발광부; 엑스선 발생기와 선형 엑스선 검출기 중 다른 하나에 부착되어 발광부에서 방출된 광을 검출하는 수광부; 광검출부에서 검출되는 광에 기초하여 엑스선 조사 대상 영역을 설정하는 조사영역 설정부; 및 복수의 엑스선 발생부들 중 조사영역 설정부에서 설정된 조상영역에 상응하는 엑스선 발생부들을 구동 제어하는 엑스선 구동제어부;를 포함한다.

Description

엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치 및 방법{Control device and method of X-ray radiation field for x-ray photography apparatus}
본 개시는 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엑스선 발생부들이 배열된 엑스선 발생기를 이용하는 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
의료 영상장치로는 원적외선, 초음파, 엑스선(X-Ray), MRI, PET를 이용한 영상장치등이 알려져 있다. 가령, 원적외선을 이용한 진단장치는, 신체조직 내부의 온도의 분포를 영상화하여 온도차에 따라 일반 세포조직과 암 세포조직을 판별하여 진단한다. 초음파를 이용한 진단장치는, 초음파를 이용하여 촬영된 영상을 통해 진단한다.
한편, 엑스선을 이용한 진단장치는 인체에 엑스선을 투과시켜 영상을 촬영하고 엑스선 영상으로부터 암세포등을 판별한다. 종래의 엑스선 영상 촬영 과정은 다음과 같다. 환자가 촬영을 하고자 하는 신체 부위를 평판형 디텍터 위에 위치시키고 촬영 부위에 따라 엑스선 소스와 디텍터 사이의 거리 및 조사조건을 달리하여 촬영을 진행하였다. 방사된 엑스선의 산란 및 환자의 피폭을 줄이기 위해 엑스선 방출구 앞에 콜리메이터를 위치시켜서 엑스선의 조사 영역을 제어하고 있다. 이 후, 단일 소스(single-source)(열음극 타입 엑스선 튜브)로부터 엑스선이 조사되고 환자의 촬영부위를 통과한 엑스선을 평판형 검출기(Flat Panel Detector; FPD)에서 센싱하여 이를 전기적 신호로 변환한 후 영상처리 프로세스를 통해 엑스선 영상으로 출력된다. 이를 통해 한 번에 촬영을 통해 2D영상 한 장을 취득하여 판독하고 있다.
기존의 콘 빔 방식의 엑스레이 소스와 평판형 검출기를 이용한 엑스레이 시스템 촬영 범위에 따라 소스와 검출기의 사이를 조절하여 엑스선 조사 영역을 제어한다. 이로 인해 환자 피폭이 증가되고 산란으로 인한 추가 피폭 및 영상 품질을 저하시킨다. 환자의 피폭을 줄이기 위해 라인 스캔 방식의 검출기 및 이중 콜리메이터를 적용하였으나, 영상 피사체의 전체 영상을 획득하기까지 많은 시간이 소요되고 있다. 또한, 이러한 기존 방식의 엑스레이 시스템을 통해 촬영한 영상은 2D 영상으로 깊이 정보는 알 수 없는 한계가 있다.
추가적으로 종래에서는 유방 엑스선 촬영을 위해서 환자의 유방을 받침대 위에 위치시킨 다음 압착 패들이 일정한 힘으로 유방을 압착한 후 사용자가 압착된 환자의 유방 크기에 따라 콜리메이터의 램프를 작동하여 방사선 조사 영역을 조절한 후에 촬영실내 AWS(Acquisition Workstation)으로 이동하여 엑스선을 조사하여 촬영을 진행하였다. 이러한 종래의 유방 엑스선 촬영술은 환자의 유방을 강하게 압박하여 압박된 유방의 두께가 얇을수록 엑스선 선량을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 좀 더 우수한 영상을 취득할 수 있다. 이러한 이유로 유방 촬영 시 환자가 많은 고통을 느끼게 되는 문제가 존재한다. 이와 동일한 방법으로 RCC, RMLO, LCC, LMLO에 해당되는 기본 4번을 촬영해야 하기 때문에 환자의 고통은 증가하게 되고 환자의 피폭량은 높아지는 문제가 존재한다. 이러한 방법으로 획득한 영상에서 이상 소견이 발생 시 확대촬영 및 토모그래피(Tomography) 촬영 등이 추가될 수 있어서 환자의 고통과 피폭량이 증가하게 된다. 또한, 이로 인한 작업흐름(workflow)도 증가하게 되는 문제가 존재한다.
이에 본 발명은 엑스선 발생기와 엑스선 검출기 간의 거리를 줄여서 환자의 불필요한 피폭량을 줄일 수 있는 엑스선 촬영 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 한 측면에 따르는 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치는 선형 배열된 복수의 엑스선 발생부들을 구비하는 엑스선 발생기와, 상기 엑스선 발생기에 대향되게 배치되는 선형 엑스선 검출기를 포함하는 엑스선 촬영 장치의 엑스선을 조사하는 영역을 제어하는 장치에 있어서, 상기 엑스선 발생기와 상기 선형 엑스선 검출기 중 어느 하나에 부착되며 광을 방출하는 발광부; 상기 엑스선 발생기와 상기 선형 엑스선 검출기 중 다른 하나에 부착되어 상기 발광부에서 방출된 광을 검출하는 수광부; 상기 광검출부에서 검출되는 광에 기초하여 엑스선 조사 대상 영역을 설정하는 조사영역 설정부; 및 상기 복수의 엑스선 발생부들 중 상기 조사영역 설정부에서 설정된 조상영역에 상응하는 엑스선 발생부들을 구동 제어하는 엑스선 구동제어부;를 포함한다.
상기 발광부는 상기 엑스선 발생기의 선형 배열된 엑스선 발생부들의 배열 방향과 같은 방향으로 배열되는 복수의 발광소자들을 포함할 수 있다.
상기 발광소자들은 발광다이오드, 유기발광다이오드, 레이저 다이오드, 및 램프 중 어느 하나일 수 있다.
상기 발광소자들은 가시광선 혹은 적외선을 방출할 수 있다.
상기 수광부는 상기 제1 방향으로 길게 연장되는 선형의 광검출면을 가질 수 있다.
상기 수광부는 상기 엑스선 발생기의 선형 배열된 엑스선 발생부들의 배열 방향과 같은 방향으로 배열되는 수광소자들을 포함할 수 있다.
상기 수광소자들은 포토 다이오드, 포토트랜지스터, 및 이미지센서 중 어느 하나일 수 있다.
상기 발광부는 상기 엑스선 발생기의 측면 및 상기 선형 엑스선 검출기의 측면 중 어느 한 쪽에 마련되며, 상기 수광부는 상기 엑스선 발생기의 측면 및 상기 선형 엑스선 검출기의 측면 중 다른 한 쪽에 마련될 수 있다.
상기 발광부는, 상기 엑스선 발생기와 상기 선형 엑스선 검출기의 회전 방향을 기준으로, 상기 엑스선 발생기의 엑스선 발생면의 양 측면 중 상기 회전 방향의 선행하는 측면에 부착될 수 있다.
상기 수광부는, 상기 엑스선 발생기와 상기 선형 엑스선 검출기의 회전 방향을 기준으로, 상기 엑스선 검출기의 엑스선 검출면의 양 측면 중 상기 회전 방향의 선행하는 측면에 부착될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르는 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 방법은 선형 배열된 복수의 엑스선 소스들을 구비하는 엑스선 발생기와, 상기 엑스선 발생기에 대향되게 배치되는 선형 엑스선 검출기를 포함하는 엑스선 촬영 장치의 엑스선을 조사하는 영역을 제어하는 방법으로서, 상기 엑스선 발생기와 상기 선형 엑스선 검출기 중 어느 하나로부터 다른 하나로 광을 방출하는 단계; 상기 엑스선 발생기와 상기 선형 엑스선 검출기 중 다른 하나에서 상기 방출된 광을 검출하는 단계; 상기 검출된 광에 기초하여 엑스선 조사영역을 설정하는 단계; 및 상기 복수의 엑스선 발생부들 중 상기 설정된 조상영역에 상응하는 엑스선 발생부들을 구동 제어하는 단계;를 포함한다.
상기 광을 방출하는 단계는, 상기 엑스선 발생기의 선형 배열된 엑스선 발생부들의 배열 방향과 같은 방향으로 불연속적 혹은 연속적으로 길게 연장되는 선형의 광을 조사할 수 있다.
상기 엑스선 조사 대상 영역을 설정하는 단계는, 상기 광이 검출되는 않은 영역에 대하여 기설정된 폭을 외곽으로 부가한 영역을 상기 엑스선 조사 대상 영역으로 설정할 수 있다.
상기 엑스선 발생기와 상기 선형 엑스선 검출기는 상기 엑스선 발생기와 상기 선형 엑스선 검출기의 사이에 위치하며 상기 제1 방향에 평행한 회전축을 중심으로 상호 대향된 상태로 회전할 수 있다.
상기 엑스선 발생기와 상기 선형 엑스선 검출기의 회전 방향을 기준으로, 상기 엑스선 발생기의 엑스선 발생면의 양 측면 중 상기 회전 방향의 선행하는 측면에 발광부가 부착되어 엑스선 방출에 선행하여 광을 방출할 수 있다.
상기 엑스선 발생기와 상기 선형 엑스선 검출기의 회전 방향을 기준으로, 상기 엑스선 검출기의 엑스선 검출면의 양 측면 중 상기 회전 방향의 선행하는 측면에 수광부를 부착하여 상기 선형 엑스선 검출기의 엑스선 검출에 선행하여 광을 수광할 수 있다.
개시된 실시예들에 의한 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치 및 방법의 일 측면에 따르면, 종래 기술의 액스선 촬영 장치보다 불필요한 환자의 피폭을 줄일 수 있으며, 기존 선형 검출기 방식의 엑스선 촬영 장치보다 빠르게 영상을 취득할 수 있다.
또한, 개시된 실시예들에 의한 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치 및 방법의 다른 측면에 따르면, 유방 촬영 장치로 활용할 경우, 종래 기술과는 전혀 다른 방식으로 환자의 유방을 압박하는 단계가 필요없게 됨으로, 환자의 고통이 발생되지 않으며, 기존의 RCC, RMLO, LCC, LMLO의 일반 촬영과 토모신세시스(tomosynthesis) 촬영을 모두 진행하는 것에 비해 촬영 단계 및 횟수를 획기적으로 줄일 수 있게 되므로 작업흐름을 간소화하고, 환자의 피폭량을 줄일 수 있다.
또한, 개시된 실시예들에 의한 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치 및 방법의 또 다른 측면에 따르면, 엑스선을 촬영하고자 하는 부위가 제한적일 경우 엑스선 조사영역을 자동적 혹은 수동적으로 설정하여 특정된 부위에만 엑스선이 조사될 수 있도록 엑스선 발생기의 단위 소스의 온/오프를 자동으로 제어하여 환자에게 불필요한 피폭을 줄일 수 있다. 나아가, 또한, 개시된 실시예들에 의한 엑스선 촬영 장치 및 방법의 다른 측면에 따르면, 유방 촬영 장치로 활용할 경우, 환자마다 유방의 사이즈가 다르다는 점을 고려하여 환자의 유방을 유방촬영 장치에 삽입하면 환자의 유방 사이즈를 엑스선 발생기 옆에 부착된 검출센서를 통해 자동으로 인식하고, 인식된 유방 사이즈에만 엑스선이 조사될 수 있도록 엑스선 발생기의 단위 소스의 온/오프를 자동으로 제어하여 환자에게 불필요한 피폭을 줄일 수 있다. 또한, 자동으로 환자 유방의 촬영 영역을 인식하여 엑스레이 조사영역을 제어하기 때문에 촬영 시간을 단축할 수 있다.
본 발명은 다음의 자세한 설명과 그에 수반되는 도면들의 결합으로 쉽게 이해될 수 있으며, 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 촬영장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 엑스선 촬영장치에 채용되는 홀더 어셈블리의 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2의 홀더 어셈블리의 측면도이다.
도 4는 도 2의 홀더 어셈블리에 채용되는 선형 엑스선 발생기의 일 예를 도시한다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 발생부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 전극을 포함한 전자 방출 소자를 도시한 도면이다.
도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 일 실시예에 따른 두께가 균일하지 않는 에노드 전극을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 두께를 갖는 에노드 전극이 도시된 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 서로 다른 물질로 형성된 에노드 전극을 도시한 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 서로 다른 물질로 형성된 에노드 전극을 도시한 도면이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 파장 대역의 엑스선을 동시에 발생시키거나 단파장의 엑스선을 발생시키는 엑스선 발생기를 도시한 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 도 1의 엑스선 검출기에 적용될 수 있는 엑스선 검출기를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13a 및 도 13b는 도 1의 엑스선 검출기에 적용될 수 있는 엑스선 검출부의 예들을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀더 어셈블리의 동작을 설명한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 촬영장치의 블록도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 촬영장치의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엑스선 촬영장치의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엑스선 촬영장치의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 19는 도 18의 엑스선 촬영장치의 원통형 홀더 어셈블리에 설치되는 접촉 센서들의 배치의 일 예를 도시한다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 홀더 어셈블리를 도시한다.
도 21은 도 20의 홀더 어셈블리의 동작을 도시한다.
도 22는 도 20의 홀더 어셈블리를 채용한 엑스선 촬영장치의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 홀더 어셈블리를 도시한다.
도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엑스선 촬영장치의 개략적인 사시도이다.
도 25는 도 24의 엑스선 촬영장치의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 26은 도 24의 엑스선 촬영장치의 홀더 어셈블리에 설치되는 조사영역 감지유닛을 도시한다.
도 27 및 도 28은 도 26의 조사영역 감지유닛의 동작을 설명하는 도면이다.
도 29는 도 24의 엑스선 촬영장치의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 30는 다른 실시예에 따른 발광부의 발광소자들과 수광부의 수광소자들의 배열 구성을 도시한다.
도 31은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엑스선 촬영장치의 개략적인 구성을 도시한다.
도 32는 도 31의 엑스선 촬영장치에 채용되는 원통형 선형 엑스선 발생기를 개략적으로 도시한다.
도 33는 원통형 선형 엑스선 발생기에 사용되는 스위치 회로의 일예를 도시한다.
도 34는 도 31의 엑스선 촬영장치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 35는 도 31의 엑스선 촬영장치의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 36은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엑스선 촬영장치에 채용되는 조사영역 감지유닛을 도시한다.
도 37은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엑스선 촬영장치의 개략적인 구성도를 도시한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”, “…모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 명세서에서 "영상(image)"은 이산적인 영상 요소들(예를 들어, 2차원 영상에 있어서의 픽셀들 및 3차원 영상에 있어서의 복셀들)로 구성된 다차원(multi-dimensional) 데이터를 의미할 수 있다. 예를 들어, 영상은 엑스선 촬영장치, 토모그래피 장치, 자기공명영상 장치, 초음파 영상장치, 및 다른 의료 영상장치에 의해 획득된 대상체의 의료 영상 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 "엑스선 영상"이란 엑스선을 이용하여 획득된 대상체(object)에 대한 영상을 의미한다.
또한, 대상체는 사람 또는 동물, 또는 사람 또는 동물의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장기, 또는 혈관을 포함할 수 있다. 또한, "대상체"는 팬텀(phantom)을 포함할 수도 있다. 팬텀은 생물의 밀도와 실효 원자 번호에 아주 근사한 부피를 갖는 물질을 의미하는 것으로, 신체와 유사한 성질을 갖는 구형(sphere)의 팬텀을 포함할 수 있다.
또한, 명세서 전체에서 "사용자"는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 임상 병리사, 의료 영상 전문가 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자가 될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 촬영장치(100)의 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 엑스선 촬영장치(100)는 엑스선 촬영이 이루어지는 본체(110)와, 엑스선 촬영을 제어하고 엑스선 영상을 처리하는 제어장치(190)를 포함할 수 있다. 엑스선 촬영장치(100)는 사용자로 하여금 외부에 마련된 콘솔(199)을 통하여 제어장치(190)를 조작토록 하고 생성된 엑스선 영상을 표시하도록 한다. 도면에는 제어장치(190)가 본체(110)로부터 분리되어 유선으로 연결된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 경우에 따라서는, 제어장치(190)는 본체(110)와 일체로 결합된 상태로 마련될 수도 있다. 또한, 제어장치(190)의 일부 구성요소는 무선으로 통신 가능한 외부기기로 구현될 수도 있다.
본체(110)는 환자용 테이블(120)과, 상기 테이블(120)을 지지하는 지지대(130)와, 2개의 홀더 어셈블리(140)를 포함한다.
테이블(120)에는 환자가 테이블(120)에 엎어진 상태로 눕게 될 때, 양쪽 유방이 있는 곳에 2개의 중공(125)이 형성된다. 2개의 중공(125) 각각에는 홀더 어셈블리(140)가 위치한다. 홀더 어셈블리(140)는 환자의 유방(이하, 대상체)가 위치하는 곳으로써 엑스선 촬영이 이루어진다.
테이블(120)의 중공(125)의 직경은 홀더 어셈블리(140)의 외경과 같거나 그보다 크게 형성된다. 가령, 테이블(120)의 중공(125)의 직경은 홀더 어셈블리(140)의 외경보다 크게 형성되어, 홀더 어셈블리(140)가 중공(125) 내에서 이동가능하게 설치될 수도 있다. 가령, 홀더 어셈블리(140)는 테이블(120)의 상판에 대해 분리되어 있거나 혹은 이동가능하게 체결되어 있을 수 있다. 대상체(유방)의 위치나 크기는 환자 개개인 마다 다르므로, 홀더 어셈블리(140)의 위치를 환자에 맞게 최적의 위치로 셋팅함으로써, 환자가 편안한 자세에서 엑스선 촬영을 진행될 수 있도록 할 수 있다. 2개의 홀더 어셈블리(140)가 모두 테이블(120)에 대해 이동가능하게 설치될 필요는 없다. 가령, 2개의 홀더 어셈블리(140) 중 어느 하나만 테이블(120)에 대해 이동가능하게 설치되고 다른 하나는 테이블(120)에 고정 설치될 수도 있다.
도 2는 홀더 어셈블리(140)의 개략적인 사시도이며, 도 3은 홀더 어셈블리(140)의 측면도이다. 편의상 도 2에서는 회전구동유닛이 생략한 채 도시하였다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 홀더 어셈블리(140)는 홀더(141)와, 홀더(141)의 외측에 배치되는 선형 엑스선 발생기(150) 및 선형 엑스선 검출기 (160)와, 선형 엑스선 발생기(150) 및 선형 엑스선 검출기(160)를 회전시키는 회전구동유닛(170)을 포함한다.
홀더(141)는 대상체를 수용하는 것으로서, 원통 형상을 가질 수 있다. 홀더(141)는 수지와 같은 엑스선에 대해 투과성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 환자의 신체와 맞닿는 홀더(141)의 테이블(120)쪽 끝단(즉, 상단)은 매끄럽게 가공되거나 유연한 재질로 형성되어, 사용 편의성을 향상시킬 수도 있다.
선형 엑스선 발생기(150) 및 선형 엑스선 검출기(160)는 홀더(141)는 외측면에 소정 간격 이격된 상태로 배치된다. 선형 엑스선 발생기(150) 및 선형 엑스선 검출기(160)는 홀더(141)를 사이에 두고 대향되게 위치한다.
선형 엑스선 발생기(150)는 대상체에 가까울수록 낮은 선량으로 엑스선 영상을 검출할 수 있다. 본 실시예는 후술하는 바와 같이 선형 엑스선 발생기(150)의 엑스선 발생부(300)로 냉응극형 엑스선 소스를 채용하므로서, 선형 엑스선 발생기(150)의 크기를 컴팩트하게 하여, 선형 엑스선 발생기(150)를 홀더(141)의 외측면에 인접하게 배치할 수 있으며, 이에 따라 선형 엑스선 발생기(150)와 대상체 사이의 거리를 좁혀 선형 엑스선 발생기(150)에 요구되는 엑스선 선량을 낮출 수 있다. 가령, 선형 엑스선 발생기(150)를 홀더(141)의 외측면에 10cm이내로, 바람직하게는 수 cm 내로 인접하게 배치함에 따라, 선형 엑스선 발생기(150)와 대상체와의 최인접 거리를 대략 10 cm 이내로 할 수 있다.
또한, 선형 엑스선 발생기(150)와 선형 엑스선 검출기(160) 각각이 홀더(141)의 외측면에 인접하게 배치됨으로써, 선형 엑스선 발생기(150)에서 방출된 엑스선이 확산이 최소화된 상태로 대상체를 통과하여 검출될 수 있으며, 엑스선이 대상체 이외에 다른 영역으로 방사되는 것을 방지할 수 있어 엑스선 피폭을 최소화할 수 있다.
한편, 2개의 홀더 어셈블리(140)는 인체의 크기에 맞게 서로 인접하게 배치된다. 이와 같이 2개의 홀더 어셈블리(140) 사이의 간격은, 홀더(141)의 둘레를 따라 회전하는 선형 엑스선 발생기(150) 및 선형 엑스선 검출기(160)의 크기에 제한요소가 될 수 있다. 본 실시예는 후술하는 바와 같이 선형 엑스선 발생기(150)의 엑스선 발생부(300)로 냉응극형 엑스선 소스를 채용하므로서, 선형 엑스선 발생기(150)의 크기를 컴팩트하게 하여, 2개의 홀더 어셈블리(140)가 인체의 크기에 맞게 서로 인접하게 위치하도록 할 수 있다.
선형 엑스선 발생기(150) 및 선형 엑스선 검출기(160)는 회전구동유닛(170)에 의해 홀더(141)의 외측 둘레를 따라 360° 또는 일정 각도로 회전될 수 있다. 회전구동유닛(170)은 홀더(141)의 하부에 위치하는 구동모터(171)와, 구동모터(171)에 의한 구동력을 선형 엑스선 발생기(150) 및 선형 엑스선 검출기(160)에 전달하는 동력전달부(175)를 포함한다. 동력전달부(175)는 중심부가 구동모터(171)의 회전축(172)에 결합되어 양측으로 분기되어 선형 엑스선 발생기(150)와 선형 엑스선 검출기(160)를 각각 지지하는 아암(arm) 구조를 지닐 수 있다. 구동모터(171)의 회전축이 회전하게 되면, 동력전달부(175)의 아암이 회전하게 되고, 이에 따라 선형 엑스선 발생기(150)와 선형 엑스선 검출기(160)가 홀더(141)의 외측 둘레를 따라 회전하게 된다. 도면은 구동모터(171)가 홀더(141)의 하단부에 위치하는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 가령, 구동모터(171)의 회전축(172)와 동력전달부(175)의 아암 사이에 추가적인 동력전달축이 마련됨으로써, 구동모터(171)의 배치는 좀 더 자유로울 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이 선형 엑스선 발생기(150)와 선형 엑스선 검출기(160)는 하나의 회전구동유닛(170)을 통해 일체로 회전 구동될 수 있으나, 본 실시예는 이에 한정되는 것은 아니다. 선형 엑스선 발생기(150)와 선형 엑스선 검출기(160)에 개별적으로 회전구동유닛이 마련되어 독립적으로 구동될 수도 있다. 선형 엑스선 발생기(150)와 선형 엑스선 검출기(160)에 개별적으로 회전구동유닛이 마련된 경우, 선형 엑스선 발생기(150) 및 선형 엑스선 검출기(160)는 선택적으로 회전구동될 수 있다. 즉, 선형 엑스선 발생기(150)와 선형 엑스선 검출기(160) 중 어느 하나는 고정된 상태로 다른 하나만 회전 구동되는 상태로 엑스선 촬영이 이루어질 수도 있을 것이다. 가령, 선형 엑스선 발생기(150)는 홀더(145)의 외측 둘레를 따라 회전하면서 엑스선을 방출하고, 선형 엑스선 검출기(160)는 고정된 상태로 엑스선을 검출하여 한 세트의 엑스선 영상 데이터를 획득하고, 선형 엑스선 검출기(160)를 소정각도 회전시킨 후 다시 또 다른 세트의 엑스선 영상 데이터를 획득하는 과정을 반복함으로서, 토모그래피 영상을 획득할 수도 있다.
도 4는 선형 엑스선 발생기(150)의 일 예를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 선형 엑스선 발생기(150)는 1차원으로 배열된 복수 개의 엑스선 발생부(300)로 구성될 수 있다. 엑스선 발생부(300) 각각은 냉음극형 엑스선 소스일 수 있다.
복수 개의 엑스선 발생부(300)는 각각 독립적으로 구동하여 엑스선을 발생할 수 있다. 따라서, 엑스선 발생부(300) 모두가 구동하여 대상체에 엑스선을 조사하거나 엑스선 발생부(300) 중 일부가 구동하여 대상체에 엑스선을 조사할 수 있다. 또한, 엑스선 발생부(300)의 적어도 하나는 동시에 구동하거나 순차적으로 구동할 수 있다. 엑스선 발생부(300)가 순차적으로 구동되거나 일부만 구동되는 경우, 구동하는 엑스선 발생부(300)에 대응하는 엑스선 검출부(도 12a 또는 도 12b의 1010)만 구동할 수도 있다.
도 4에는 복수 개의 엑스선 발생부(300)가 하나의 기판(151)상에 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 엑스선 발생부 각각은 별도로 제작되고, 복수 개의 엑스선 발생부를 조립하여 선형 엑스선 발생기(150)를 생성할 수도 있다. 또는 일부 엑스선 발생부는 하나의 기판상에 형성되고 다른 기판에 형성된 나머지 엑스선 발생부와 조립할 수도 있다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 각 엑스선 발생부(300)에서 발생된 엑스선이 이웃하는 엑스선과 간섭되지 않도록 엑스선의 진행 경로를 제어하는 엑스선 제어부를 포함할 수 있다. 상기한 엑스선 제어부는 엑스선 발생부에 대응하는 영역에는 개구가 형성되고, 나머지 영역(예를 들어, 엑스선 발생부간의 경계 영역)에는 엑스선 흡수 물질이 그리드 타입으로 형성될 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 발생부(300a, 300b, 300c, 300d)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 엑스선 발생부(300a)는 전자를 방출할 수 있는 전자 방출 소자(310a)와 방출된 전자의 충돌에 의해 엑스선을 방출하는 에노드 전극(320a)을 포함할 수 있다. 에노드 전극(320)은, 예를 들면, W, Mo, Ag, Cr, Fe, Co, Cu 등과 같은 금속 또는 금속 합금을 포함할 수 있다.
그리고, 전자 방출 소자(310a)는 캐소드 전극(312) 및 상기한 캐소드 전극(312)상에 배치되며 전자를 방출하는 전자 방출원(314)을 포함할 수 있다. 캐소드 전극(312)은 Ti, Pt, Ru, Au, Ag, Mo, Al, W 또는 Cu와 같은 금속 또는 ITO(indium tin oxide), AZO(Aluminium Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), SnO2(Tin oxide) 또는 In2O3 등의 금속산화물일 수 있다. 그리고, 전자 방출원(314)은 전자를 방출할 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 전자 방출원(314)은 금속, 실리콘, 산화물, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본(DLC), 카바이드 화합물, 질소 화합물, 카본 나노 튜브, 카본 나노 파이버 등으로 형성될 수 있다. 이러한 전자 방출 소자(310a)는 냉음극형 전자 방출 소자의 일 예이다.
캐소드 전극(312)은 전자 방출원(314)에 전압을 인가한다. 전자 방출원(314)과 에노드 전극(320) 즉, 캐소드 전극(312)과 에노드 전극(320)간의 전압 차가 발생하면, 전자 방출원(314)에서 전자가 방출하여 에노드 전극(320)에 충돌하게 되고, 에노드 전극(320)에서는 전자의 충돌에 의해 엑스선이 방출된다.
또한, 엑스선 발생부(300b)의 전자 방출 소자(310b)는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 전자 방출원(314)과 에노드 전극(320) 사이에 게이트 전극(316)을 더 포함할 수 있다. 상기한 게이트 전극(316)은 캐소드 전극(312)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 그리고, 전자 방출원(314)은 게이트 전극(316)과 캐소드 전극(312)간의 전압 차에 의해 전자를 방출할 수 있다. 이와 같이, 캐소드 전극(312)과 에노드 전극(320a) 사이에 게이트 전극(316)을 배치시킴으로써 게이트 전극(316)에 인가되는 전압에 의해 전자 방출원(314)에서 유도되는 전자를 제어할 수 있다. 그리하여, 엑스선 발생부(300b)는 보다 안정적으로 전자 방출을 제어할 수 있다.
뿐만 아니라, 엑스선 발생부(300c)의 전자 방출 소자(310c)는, 도 5c에 도시된 바와 같이, 전자 방출원(314)과 에노드 전극(320b) 사이에 포커싱 전극(318)을 더 포함할 수 있다. 상기한 포커싱 전극(318)도 캐소드 전극(312)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 상기한 포커싱 전극(318)은 전자 방출원(314)에서 방출된 전자가 에노드 전극(320b)의 일정 영역에 포커싱되어 충돌되도록 한다. 그리하여, 포커싱 전극(318)은 엑스선의 발생 효율을 증가시킬 수 있다. 포커싱 전극(318)에 인가되는 전압은 게이트 전극(316)에 인가되는 전압과 동일하거나 유사한 전압이 인가되어 최적의 포커싱 성능을 유지할 수 있다.
그리고, 도 5d에 도시된 바와 같이, 엑스선 발생부(300d)의 전자 방출 소자(310d)는 캐소드 전극(312), 캐소드 전극(312)상에 배치되며 전자를 방출하는 전자 방출원(314), 캐소드 전극과 이격 배치된 게이트 전극(316) 및 방출된 전자를 포커싱하는 포커싱 전극(318)을 포함할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 전극(420)을 포함한 전자 방출 소자(400)를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 전자 방출 소자(400)는 캐소드 전극(410), 캐소드 전극(410)과 이격 배치되는 메쉬 구조의 게이트 전극(420), 캐소드 전극(410)과 게이트 전극(420) 사이에서 제1 방향으로 연장되며 서로 이격 배치되는 복수 개의 절연층(430) 및 복수 개의 전자 방출원(440)을 포함할 수 있다. 전자 방출 소자(440)를 지지하는 기판(450)은 글라스와 같은 절연 물질로 형성될 수 있다. 기판(450)은 하나의 전자 방출 소자(440)을 지지할 수도 있지만, 복수 개의 전자 방출 소자(440)를 지지할 수도 있다.
캐소드 전극(410) 및 게이트 전극(420)은 전도성 물질로 형성될 수 있다. 캐소드 전극(410)은 전자 방출원(440)에 전압을 인가하며, 평판 형상일 수 있다. 캐소드 전극(410)이 평판 형상일 때 기판(450)이 필요하지 않을 수도 있다. 게이트 전극(420)은 복수 개의 개구(H)를 포함하는 메쉬(mesh) 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극(420)은 절연층(430) 상에 이격 배치되는 복수 개의 게이트 라인(422)과 복수 개의 게이트 라인(422)을 상호 연결하는 복수의 게이트 브릿지(424)를 포함할 수 있다. 그리하여, 인접한 두 개의 게이트 라인(422)과 두 개의 게이트 브릿지(424)에 의해 개구(H)가 형성된다.
상기한 개구(H)는 절연층(430) 사이에서 전자 방출원(440)의 적어도 일부가 오픈되도록 배치될 수 있다. 상기와 같이, 게이트 전극(420)이 메쉬 구조로 형성되기 때문에 대면적의 전자 방출 소자(440)를 제조할 수 있다. 도 6에서 게이트 전극(420)의 개구(H)는 사각형으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않는다. 개구(H)의 형태는 원형, 타원형 및 다각형 중 적어도 하나일 수도 있다. 그리고, 크기가 동일할 수 도 있고, 다를 수 도 있다.
절연층(430)은 캐소드 전극(410)과 게이트 전극(420) 사이에 배치되어 캐소드 전극(410)과 게이트 전극(420)간의 전기적 통전을 방지한다. 또한, 절연층(430)은 복수 개가 배치되며, 최소 3개 이상일 수 있다. 절연층(430)은 라인 형상일 수 있다. 그리하여, 복수 개의 절연층(430)은 일 방향으로 연장되며 서로 이격 배치되어 게이트 전극(420)을 지지한다. 복수 개의 절연층(430)은 게이트 전극(420)의 가장자리 영역을 지지하는 제1 절연층(432)과 게이트 전극(420)의 가운데 영역을 지지하는 제2 절연층(434)을 포함할 수 있다.
절연층(430)은 반도체 소자에 사용되는 절연 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 절연층(430)은 SiO2 또는 SiO2보다 유전율이 높은 High-K 물질인 HfO2, Al2O3, Si3N4 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다.
도면에서는 라인형상의 절연층(430)이 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 절연층(430)은 캐소드 전극(410)과 게이트 전극(420)간의 전기적 통전을 방지하고 게이트 전극(420)을 지지할 수 있으면 다른 형상이여도 무방하다. 예를 들어, 제2 절연층(434)는 기둥 형상으로 게이트 라인(422)의 하측에 배치될 수 있다.
전자 방출원(440)은 캐소드 전극(410)과 게이트 전극(420)에 인가되는 전압에 의해 전자를 방출한다. 도 6에 도시된 전자 방출 소자(400)는 복수 개의 전자 방출원(440)을 포함할 수 있으며, 복수 개의 전자 방출원(440)은 복수 개의 절연층(430)과 교번적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 전자 방출원(440)은 제2 절연층(434)를 사이에 두고 이격 배치될 수 있다. 전자 방출원(440)도 제2 절연층(434)와 같이 제1 방향으로 연장되는 스트라이프 형상일 수 있다.
게이트 전극(420)이 메쉬 구조이기 때문에 전자 방출원(440)의 상측에도 게이트 전극(420)이 배치된다. 그리하여 전자 방출원(440)과 게이트 전극(420)이 쇼트되지 않게 하기 위해 전자 방출원(440)은 게이트 전극(420)과 이격 배치될 수 있다.
전자 방출원(440)은 전자를 방출할 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 전자 방출 소자(400)에서 전자 방출원(440)이 차지하는 면적이 클수록 전자 방출 소자(400)는 많은 양의 전자를 방출할 수 있다. 하지만, 전자 방출원(440)과 게이트 전극(420)사이에 인가되는 전압차에 의한 정전기력(electrostatic force)를 견뎌야 한다. 그리하여, 절연층(430)과 전자 방출원(440)을 교번적으로 배치하고, 전자 방출원(440)이 배치된 영역 위에는 개구(H)가 형성된 게이트 전극(420)을 배치시킴으로써 대면적의 전자 방출 소자(400)의 구현이 가능하다.
또한, 게이트 전극(420)은 전자 방출원(440)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배치되는 게이트 브릿지(424)를 포함하기 때문에 전자 방출원(440)의 표면에는 균일한 전계가 형성될 수 있다.
도 6에서 전자 방출원(440)은 스트라이프 타입이라고 하였으나, 이에 한정되지 않는다. 전자 방출원(440)은 캐소드 전극(410)상의 개구에 대응하는 영역에 포인트 타입으로 형성될 수 있다. 그리고, 포인트 타입의 전자 방출원(440)이 2차원 배열 즉 매트릭스(matrix) 형태로 배열될 수도 있다.
또한, 도 6에서는 하나의 전자 방출 소자에 복수 개의 전자 방출원이 배치된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 전자 방출 소자에는 하나의 전자 방출원이 배치될 수도 있고, 그 이상의 전자 방출원이 배치될 수도 있다.
한편, 엑스선의 진행 경로는 에노드 전극의 형상에 의해 제어될 수 있다. 구체적으로, 에노드 전극의 두께를 균일하지 않게 함으로써, 에노드 전극에서 방출된 엑스선의 진행 경로를 제어할 수 있다.
도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 일 실시예에 따른 두께가 균일하지 않는 에노드 전극을 도시한 도면이다. 도 7a 내지 도 7g에 도시된 에노드 전극은 하나의 선형 엑스선 발생기(150)에 대응하여 하나의 에노드 전극을 도시한 도면이다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 하나의 에노드 전극은 하나의 전자 방출 소자에 대응할 수 있다. 이하 설명의 편의를 도모하기 위해 하나의 선형 엑스선 발생기(150)에 대응하는 하나의 에노드 전극에 대해 설명한다.
도면들에 도시된 바와 같이, 엑스선이 대칭적으로 방사되기 위해 에노드 전극은 선형 엑스선 발생기의 중심축(Z)을 기준으로 대칭될 수 있다.
그리고, 에노드 전극(510, 520)의 두께는, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 선형 엑스선 발생기의 중심축(Z)으로부터 멀어질수록 작아질 수 있다. 에노드 전극(510, 520)의 두께가 선형 엑스선 발생기의 중심축(Z)으로부터 멀어질수록 작아지면, 상기한 에노드 전극(510, 520)에서 방출되는 엑스선은 선형 엑스선 발생기의 중심축(Z)으로 포커싱되도록 진행할 수 있다. 그리나, 선형 엑스선 발생기(150)는 대상체의 일부 영역에 엑스선을 보다 효율적으로 조사할 수도 있다.
구체적으로, 에노드 전극(510) 중 전자들이 입사하는 면(512, 522)은 평면일 수 있으며, 엑스선이 방출되는 면(514, 524)은 볼록한 면일 수 있다. 엑스선이 방출되는 면(514, 524)은 볼록한 곡면일 수 도 있고, 평면들의 결합으로 볼록한 형상이 형성될 수 도 있다. 엑스선이 포커싱되는 지점은 상기한 볼록한 형상의 정도(θ, R)로 결정될 수 있다. 도 7a 및 도 7b에서는 에노드 전극(510, 520) 중 전자들이 입사하는 면(512, 522)은 평면이고 엑스선이 방출되는 면(514, 524)은 볼록할 수 있다고 하였으나, 이에 한정되지 않는다. 전자들이 입사되는 면이 볼록하고 엑스선이 방출되는 면이 평면일 수도 있다.
또한, 에노드 전극(530, 540)의 두께는, 도 7c 및 도 7d에 도시된 바와 같이, 선형 엑스선 발생기의 중심축(Z)으로부터 멀어질수록 커질 수 있다. 에노드 전극(530, 540)의 두께가 선형 엑스선 발생기의 중심축(Z)으로부터 멀어질수록 커지면, 상기한 에노드 전극(530, 540)에서 방출되는 엑스선은 에노드 전극(530, 540)의 단면보다 넓은 영역으로 진행할 수 있다. 그리나, 선형 엑스선 발생기는 보다 넓은 영역의 대상체에 엑스선을 조사할 수 있다.
구체적으로, 에노드 전극(530, 540) 중 전자들이 입사하는 면(532, 542)은 평면일 수 있으며, 엑스선이 방출되는 면(534, 544)은 오목한 면일 수 있다. 엑스선이 방출되는 면(534, 544)은 오목한 곡면일 수 도 있고, 평면들의 결합으로 오목한 형상이 형성될 수도 있다. 엑스선이 조사되는 영역의 크기는 상기한 오목한 형상의 정도(θ, R)로 결정될 수 있다. 도 7c 및 도 7d에서는 에노드 전극(530, 540) 중 전자들이 입사하는 면(532, 542)은 평면이고 엑스선이 방출되는 면(534, 544)은 오목하다고 하였으나, 이에 한정되지 않는다. 전자들이 입사되는 면이 오목하고 엑스선이 방출되는 면이 평면일 수도 있다.
뿐만 아니라, 도 7e에 도시된 바와 같이, 에노드 전극(550)은 전자들이 입사하는 면(552) 및 엑스선이 방출되는 면(554) 모두 볼록한 형상일 수도 있다. 이와 같은 경우, 엑스선의 초점 거리는 보다 짧아질 수 있다. 이외에도, 전자들이 입사하는 면 및 엑스선이 입사하는 면 모두 오목한 형상일 수 도 있으며, 전자들이 입사하는 면 및 엑스선이 입사하는 면 중 하나는 오목한 형상일 수도 있고, 나머지 하는 볼록한 형상일 수도 있다.
또는, 에노드 전극의 두께는 일부 영역만 균일하지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 7f 및 도 7g에 도시된 바와 같이, 에노드 전극(560, 570)은 일부 영역만 볼록한 형상을 갖을 수 있다. 또한, 볼록한 형상(566)은 동일할 수도 있고, 볼록한 형상(576)은 영역에 따라 다를 수 있다. 그럼에도 불구하고 에노드 전극(560, 570)의 두께는 선형 엑스선 발생기의 중심축(Z)를 기준으로 대칭될 수 있다. 도면에는 볼록한 형상만 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 에노드 전극은 오목한 형상을 갖을 수도 있고, 오목한 형상과 볼록한 형상을 모두 갖을 수도 있다.
이와 같이, 균일하지 않는 두께를 갖는 에노드 전극으로 엑스선의 진행 경로를 제어할 수 있기 때문에 선형 엑스선 발생기는 대상체에 보다 효율적으로 엑스선을 조사할 수 있을 뿐만 아니라, 불필요한 엑스선의 피폭량을 감소시킬 수 있다.
물론, 본 발명의 엑스선 촬영장치는 균일한 두께를 갖는 에노드 전극을 활용할 수 있음도 물론이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 두께를 갖는 에노드 전극(580)이 도시된 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 균일한 두께를 갖는 에노드 전극(580)을 이용하고, 엑스선 진행 경로는 콜리메이터(미도시)와 같은 별도의 구성요소를 이용할 수도 있다.
뿐만 아니라, 에노드 전극은 서로 다른 파장의 엑스선을 방출할 수 있는 서로 다른 물질로 형성된 복수 개의 층을 포함할 수 있다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 서로 다른 물질로 형성된 에노드 전극(710)을 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 에노드 전극(710)은 서로 다른 물질로 형성된 복수 개의 층(711, 712, 713, 714)으로 구성될 수 있다. 상기한 복수 개의 층(711, 712, 713, 714)은 전자 방출 소자에 대해 나란하게 배치될 수 있다. 그리하여, 에노드 전극(710)은 전자가 충돌되는 층(711, 712, 713, 714)에 따라 서로 다른 파장의 엑스선을 방출할 수 있다.
다중 파장의 엑스선을 방출하는 에노드 전극은 앞서 기술한 바와 같이 두께가 균일하지 않을 수도 있다. 도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 서로 다른 물질로 형성된 에노드 전극을 도시한 도면이다. 에노드 전극은 서로 물질로 형성된 복수 개의 층을 포함할 수 있으며, 상기한 복수 개의 층 중 적어도 하나는 두께가 균일하지 않을 수 있다.
예를 들어, 도 10a에 도시된 바와 같이, 에노드 전극(810)은 서로 다른 물질로 형성된 복수 개의 층(811, 812, 813, 814)으로 구성될 수 있다. 그리고, 각 층(811, 812, 813, 814)은 선형 엑스선 발생기의 중심축(Z)으로부터 멀어질수록 작아지는 두께를 갖을 수 있다. 그리하여, 에노드 전극(810)은 방출되는 엑스선을 포커싱할 수 있다. 파장이 다른 엑스선들은 포커싱되는 영역이 서로 상이하기 때문에 하나의 선형 엑스선 발생기로 대상체 중 깊이가 다른 복수 개의 영역을 한번에 촬영할 수 있다.
뿐만 아니라, 도 10b에 도시된 바와 같이, 에노드 전극(820)은 서로 다른 물질로 형성된 복수 개의 층(821, 822, 823)으로 구성될 수 있다. 에노드 전극(820)은 층(821, 822, 823)에 따라 두께 변화가 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 층(821)은 선형 엑스선 발생기의 중심축(Z)으로부터 멀어질수록 작아지는 두께를 작고, 제2 층(822)은 균일한 두께를 가지며, 제3 층(823)은 선형 엑스선 발생기의 중심축(Z)으로부터 멀어질수록 커지는 두께를 갖을 수 있다. 그리하여, 에노드 전극(820)은 대상체의 관심 영역은 포커싱시키면서 보다 넓은 주변 영역에 엑스선을 조사할 수 있다.
또한, 본 개시의 선형 엑스선 발생기는 서로 다른 파장의 엑스선을 동시에 또는 선택적으로 발생시킬 수도 있다. 도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 파장 대역의 엑스선을 동시에 발생시키거나 단파장의 엑스선을 발생시키는 선형 엑스선 발생기를 도시한 도면이다.
먼저, 도 11a에 도시된 바와 같이, 전자 방출원(912)을 갖는 복수 개의 전자 방출 소자(910)가 배열되어 있고, 에노드 전극(920)은 복수 개의 전자 방출 소자(910)와 이격되게 배치될 수 있다. 에노드 전극(920)은 서로 다른 물질로 형성된 제1 및 제2 층(922, 924)이 교대로 배치되어 형성될 수 있다. 하나의 전자 방출 소자의 전자 방출원(912)과 대응하는 영역에 제1 및 제2 층(922, 924)이 중첩되어 있는 경우, 전자 방출 소자(910)에서 방출된 전자는 제1 및 제2 층(922, 924)에 충돌될 수 있다. 그리하여, 에노드 전극(920)은 제1 엑스선(X1) 및 제2 엑스선(X2)을 동시에 방출할 수 있다.
한편, 도 11b에 도시된 바와 같이, 에노드 전극(920)은 전자 방출 소자(910)에 대해 평행하게 이동한다. 그리하여, 에노드 전극(920)의 제1 층(922)이 전자 방출원(912)과 중첩되게 배치될 수 있다. 그러면, 전자 방출 소자(910)에서 방출된 전자는 제1 층(922)에 충돌하게 되고 에노드 전극(920)에서는 제1 엑스선(X1)이 방출될 수 있다.
반면, 도 11c에 도시된 바와 같이, 에노드 전극(922)이 평행 이동하여 에노드 전극(922)의 제2 층(924)이 전자 방출원(912)과 중첩되게 배치될 수 있다. 그러면, 전자 방출 소자(910)에서 방출된 전자는 제2 층(924)에 충돌하게 되고, 에노드 전극(920)에서는 제2 엑스선(X2)이 방출될 수 있다.
이와 같이, 동시에 복수 개의 엑스선을 방출하거나 선택적으로 하나의 엑스선을 방출하는 에노드 전극(920)에 의해 선형 엑스선 발생기의 활용도를 높일 수 있다.
앞서 기술한 바와 같이, 선형 엑스선 발생기(150)는 복수 개의 엑스선 발생부(300)들이 배열된다. 엑스선 발생부(300) 각각이 하나의 장치로 제작된 후 조립되어 선형 엑스선 발생기(150)가 형성될 수 있다. 또한, 하나의 기판에 복수 개의 전자 방출 소자 및 에노드 전극을 일체형으로 제작할 수 도 있다. 또는, 하나의 기판에 복수 개의 전자 방출 소자를 제작하고 에노드 전극를 조립하여 선형 엑스선 발생기를 형성할 수도 있다. 이외에도 다양한 방법으로 선형 엑스선 발생기(150)가 형성될 수 있다.
추가적으로, 선형 엑스선 발생기(150)는 엑스선의 진행 방향을 제어하는 콜리메이터(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 그리하여 불필요한 엑스선의 피폭을 최소화할 수 있고, 엑스선을 보다 정확하게 검출할 수도 있다.
도 12a 및 도 12b는 도 3의 선형 엑스선 검출기(160)에 적용될 수 있는 선형 엑스선 검출기(1000a, 1000b)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 선형 엑스선 검출기(1000a)는 복수 개의 엑스선 검출부(1010)가 1차원으로 배열되어 선형의 검출면을 갖는 선형 검출기일 수 있다. 또는 도 12b에 도시된 바와 같이, 선형 엑스선 검출기(1000b)는 1차원으로 배열된 복수 개의 엑스선 검출부(1010)가 2열 혹은 그 이상의 열로 배열되어 형성된 선형의 검출면을 갖는 선형 검출기일 수도 있다.
엑스선 검출부(1010) 각각은 엑스선을 수광하여 이를 전기적 신호로 변환시켜 주는 수광소자이다. 예를 들어, 도 13a에 도시되듯이, 엑스선 검출부(1010) 각각은 신틸레이터(1011), 포토다이오드(광다이오드, 012) 및 저장소자(1013)을 포함하는 간접 방식의 엑스선 수광소자일 수 있다. 신틸레이터(1011)는 엑스선을 수광하고 수광된 엑스선에 따라서 포톤(photon), 특히 가시 포톤, 즉 가시 광선(visible photon)을 출력한다. 포토다이오드(1012)는 신틸레이터(1011)가 출력한 포톤을 수광하고 이를 전기적 신호로 변환한다. 저장소자(1013)는 포토다이오드(1012)에 전기적으로 연결되고 포토다이오드(1012)가 출력하는 전기적 신호를 저장한다. 여기서 저장소자(1013)로는, 예를 들어 스토리지 커패시터(storage capacitor) 등이 있을 수 있다. 각 엑스선 검출부(1011)의 저장소자(1013)에 저장된 전기적 신호는 신호 처리부(미도시)로 인가되어 신호 처리된 후 엑스선 영상이 된다.
다른 예로, 도 13b에 도시되듯이, 엑스선 검출부(1010) 각각은 엑스선을 직접 전기적 신호로 변환시키는 포토컨덕터(photoconductor)(1016)와 포토컨덕터(1016)의 상하부에 형성된 전극(1015, 1017)과, 하부의 전극(1017)으로부터 전달되는 전기적 신호를 카운팅하는 신호처리부(1018)을 포함하는 직접 방식의 엑스선 수광소자일 수 있다.
엑스선 검출부(1010)는 선형 엑스선 발생기의 엑스선 발생부(300)에 대응하여 마련될 수 있다. 엑스선 발생부(300)와 엑스선 검출부(1010)는 서로 일대일 대응될 수 있다. 한편, 상기 엑스선 발생부(300) 각각이 2 이상의 엑스선 검출부(1010)와 대응할 수도 있고, 2 이상의 엑스선 발생부(300)가 하나의 엑스선 검출부(1010)와 대응할 수도 있다.
복수 개의 엑스선 검출부(1010)는 동시에 구동할 수도 있고 각각 독립적으로 구동하여 엑스선을 검출할 수 있다. 따라서, 엑스선 검출부(1010) 모두가 구동하여 대상체의 모든 영역에 엑스선을 조사하거나 엑스선 검출부(1010) 중 일부가 구동하여 대상체의 특정 영역을 투과한 엑스선을 검출할 수 있다. 또한, 엑스선 검출부(1010)의 적어도 하나는 동시에 구동하거나 순차적으로 구동할 수 있다.
또한, 복수 개의 엑스선 검출부(1010)는 하나의 기판상에 일체로 형성되거나 혹은 개별적으로 제작된 후 조립되어 선형의 선형 엑스선 검출기(160)가 제작될 수도 있다.
다음으로, 도 14를 참조하여 본 실시예의 홀더 어셈블리(140)의 동작을 설명한다.
선형 엑스선 발생기(150)과 선형 엑스선 검출기(160)는 홀더(141)를 사이에 두고 홀더(141)의 외측에 위치한다. 선형 엑스선 발생기(150)는 종방향으로 긴 선형의 빔단면 형상을 갖는 엑스선(X)을 홀더(141)의 중심부(C) 쪽으로 방출한다. 홀더(141)를 사이에 두고 타측에 위치한 선형 엑스선 검출기(160)는 홀더(141)의 중심부(C)를 경유한 엑스선(X)을 검출한다. 홀더(141)의 내부에는 대상체가 위치하게 되므로, 선형 엑스선 검출기(160)에서 검출된 엑스선 신호는 대상체에 대한 영상 정보를 갖는다.
선형 엑스선 발생기(150) 및 선형 엑스선 검출기(160)는 회전구동유닛(170)에 의해 홀더(141)의 외측 둘레를 따라 360° 또는 일정 각도로 회전하면서, 엑스선 촬영을 한다. 선형 엑스선 발생기(150) 및 선형 엑스선 검출기(160)가 홀더(141)의 외측 둘레를 따라 360°를 회전하면서 촬영하게 되면, 선형 엑스선 발생기(150) 및 선형 엑스선 검출기(160)의 회전각도(θ)에 대응하는 대상체의 단층 정보가 획득되므로, 획득된 단층 정보 및 각도 정보를 기초로 단층 영상(tomography)을 재구성할 수 있다. 또한, 획득된 단층 정보 및 각도 정보를 기초로 단층 영상을 2차원적 혹은 3차원적으로 재구성할 수도 있다. 또한, 선형 엑스선 발생기(150) 및 선형 엑스선 검출기(160)가 홀더(141)의 외측 둘레를 따라 소정 각도로 회전하면서 촬영하게 되면, 토모신테시스 영상을 획득할 수 있게 된다. 단층 정보와 각도 정보를 통해 단층 영상이나 토모신테시스 영상을 획득하는 이미지 처리 알고리즘은 당해 분야에 잘 알려져 있으므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 15는 본 실시예의 엑스선 촬영장치(100)의 블록도이다. 도 15를 참조하면, 본 실시예의 엑스선 촬영장치(100)는 홀더 어셈블리(140)와 홀더 어셈블리(140)를 제어하는 제어장치(190)를 포함한다.
홀더 어셈블리(140)는 전술한 바와 같이 홀더(145), 선형 엑스선 발생기(150), 선형 엑스선 검출기(160), 및 선형 엑스선 발생기(150)와 선형 엑스선 검출기(160)를 회전구동시키는 회전구동유닛(170)를 포함한다.
제어 장치(190)는 제어부(191)와, 영상데이터생성부(192)와, 회전구동제어부(193)와, 엑스선구동제어부(194)와, 스토리지(195)을 포함할 수 있다. 제어 장치(190)는 콘솔(199)을 통해 사용자로부터 엑스선 촬영에 대한 명령을 입력받을 수 있다. 홀더 어셈블리(140)의 선형 엑스선 발생기(150) 및 선형 엑스선 검출기(160)를 회전구동시키는 명령, 홀더 어셈블리(140)의 엑스선 방출기(150)를 구동시키는 명령, 엑스선의 스펙트럼을 달리하기 위한 파라미터 조정 명령, 등의 사용자로부터 받은 모든 명령에 관한 정보는 제어부(191)로 전달된다. 제어부(191)는 사용자의 명령에 따라 제어 장치(190) 내의 구성들을 제어한다.
영상데이터생성부(192)는 홀더 어셈블리(140)의 선형 엑스선 검출기(160)에 의해 감지된 엑스선에 대응되는 전기적 신호를 수신한다. 수신된 전기적 신호로부터 대상체 내의 단면에 대한 정보를 담고 있는 디지털 데이터를 생성한다. 생성된 데이터는 대상체 내의 단면에 대한 데이터이므로 단면 데이터라 부른다. 한번의 엑스선 방출에 의해 대상체 내의 단면에 대한 정보를 담고 있는 하나의 단면 데이터가 생성된다. 선형 엑스선 발생기(150)가 위치를 달리하여 엑스선을 여러 번 방출하는 경우 대상체 내의 서로 다른 단면에 대한 복수 개의 단면 데이터가 생성된다. 복수 개의 단면 데이터를 인접하는 단면 데이터끼리 축적하면 대상체를 3차원적으로 나타내는 3차원 볼륨 데이터를 생성할 수도 있다.
회전구동제어부(193)는 선형 엑스선 발생기(150) 및 선형 엑스선 검출기(160)의 회전구동을 제어한다.
엑스선구동제어부(194)는 선형 엑스선 발생기(150)의 엑스선 발생부(도 4의 300)들을 개별적으로 혹은 일괄적으로 제어한다. 또한, 엑스선구동제어부(194)는 엑스선 발생부(300)들의 엑스선 방출 강도를 개별적으로 혹은 일괄적으로 제어할 수 있다.
스토리지(195)는 영상 데이터 생성부(192)에 의해 생성된 단면 데이터를 저장할 수 있다. 또한 영상 데이터 생성부(192)에 의해 생성된 3차원 볼륨 데이터도 저장할 수 있다. 스토리지(192)는 사용자의 요청에 의해 저장된 단면 데이터 또는 3차원 볼륨 데이터를 콘솔(199)로 전달할 수도 있다.
도 16은 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치(100)의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 16을 참조하면, 먼저 환자를 테이블(도 1의 120) 위에 엎드리게 한다(S1110). 다음으로, 대상체(즉, 환자의 유방)를 홀더(145)의 중앙에 고정되도록 한다(S1120). 다음으로, 홀더 어셈블리(140)의 구동하여 엑스선 촬영을 시작한다(S1130). 즉, 회전구동유닛(170)을 구동하여 선형 엑스선 발생기(150)와 선형 엑스선 검출기(160)를 회전시키면서, 선형 엑스선 발생기(150)의 엑스선 방출과 엑스선 검출부()의 엑스선 검출을 활성화시킨다. 선형 엑스선 발생기(150)의 엑스선 방출과 선형 엑스선 검출기(160)의 엑스선 검출은 연속적으로 이루어지거나 혹은 불연속적으로 이루어질 수 있다. 촬영 목적(예를 들어, 단층 영상 혹은 토모신테시스 영상)에 따라 선형 엑스선 발생기(150)와 선형 엑스선 검출기(160)의 회전 범위가 달라질 수 있다. 엑스선 촬영 중 선형 엑스선 검출기(160)에 입사된 엑스선 신호를 디지털 신호로 변환되어 영상데이터생성부(도 15의 192)로 전송한다(S1140). 영상데이터생성부(192)는 전송된 신호를 영상처리 알고리즘으로 후처리하여 엑스선 영상을 출력한다(S1150).
상기와 같이 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치(100)는 대상체(환자의 유방)를 홀더(145)에 위치시킨 상태에서 엑스선을 촬영하므로, 대상체에 압박등을 가할 필요가 없다. 종래의 맘모그래피 장치는 유방을 압착한 상태에서 엑스선 촬영이 이루어지게 되어, 환자에게 불편함을 주었는데 반하여, 본 실시예의 엑스선 촬영장치(100)는 유방을 압착하지 아니한다. 또한, 종래의 맘모그래피 장치는 RCC(Right Cranio-Caudal), RMLO(Right Mediolateral-oblique), LCC(Left Cranio-Caudal), LMLO(Left Mediolateral-oblique)와 같이 유방 촬영을 여러 차례에 걸쳐 시행하게 되어, 장시간에 걸쳐 환자에게 엑스선이 노출되게 되는데, 본 실시예의 엑스선 촬영장치(100)는 선형 엑스선 발생기(150)와 선형 엑스선 검출기(160)가 일회전하면서 촬영을 완료할 수 있어, 작업흐름(workflow)을 감소시키고 환자에게 노출되는 엑스선 선량을 경감시킬 수 있다. 나아가, 본 실시예의 엑스선 촬영장치(100)는 2개의 홀더 어셈블리(140)를 통하여 화자의 양쪽 유방을 동시에 촬영할 수 있으므로, 작업흐름을 더욱 감소시킬 수 있다.
본 실시예는 환자가 테이블(120)에 누운 상태로 동작하는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 테이블(120)이 수직하게 세워져, 환자가 선 자세에서 촬영될 수 있음은 물론이다. 이 경우, 테이블(120)은 환자를 지지 및 가이드하는 지지대로 이해될 수 있을 것이다.
또한, 본 실시예는 홀더 어셈블리(140)가 2개의 중공(125) 모두에 배치된 경우를 예로 들어 설명되고 있으나, 다른 실시예로서 2개의 중공(125) 중 어느 한 곳에 배치된 경우가 있을 수도 있다.
한편, 선형 엑스선 발생기(150)의 엑스선 발생 영역 및 선형 엑스선 검출기(160)의 엑스선 검출 영역이 대상체의 검사 영역과 동일하거나 그 이상이면, 선형 엑스선 발생기(150) 및 선형 엑스선 검출기(160)는 한번의 동작으로 대상체를 촬영할 수 있다. 엑스선 촬영장치(100)는 대상체 전체를 한번에 촬영할 수도 있고, 대상체의 일부 영역을 촬영할 수도 있다. 대상체의 일부 영역을 촬영하는 경우, 선형 엑스선 발생기 중 일부 엑스선 발생부만 동작하여 엑스선을 발생할 수 있고, 동작한 엑스선 발생부에 대응하는 엑스선 검출부만 동기화되어 엑스선을 검출할 수 있다.
만일, 선형 엑스선 발생기의 발생 영역 및 선형 엑스선 검출기의 검출 영역 중 적어도 하나가 대상체의 검사 영역보다 작은 경우, 선형 엑스선 발생기 및 선형 엑스선 검출기 중 적어도 하나는 이동하면서 2회 이상 구동할 수 있다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엑스선 촬영장치(1200)의 개략적인 블록도를 도시한다. 본 실시예의 엑스선 촬영장치(1200)는 도 1 내지 도 16을 참조하여 설명한 실시예의 엑스선 촬영장치(100)에 2개의 홀더 어셈블리(140)의 간격을 조절하는 간격조절유닛(1210)이 추가적으로 마련된 경우로 이해될 수 있다.
도 17을 참조하면, 본 실시예의 엑스선 촬영장치(1200)는 이동 홀더 어셈블리(1241)와 고정 홀더 어셈블리(1242)를 포함한다. 이동 홀더 어셈블리(1241)와 고정 홀더 어셈블리(1242) 각각은 도 1 내지 도 16을 참조하여 설명한 실시예의 엑스선 촬영장치(100)의 홀더 어셈블리(140)와 실질적으로 동일할 수 있다. 고정 홀더 어셈블리(1242)는 테이블(도 1의 120)에 고정되고, 이동 홀더 어셈블리(1241)는 이동가능하게 테이블(120)에 설치된다. 간격조절유닛(1210)은 공지의 구동수단(예를 들어, 전자기모터, 유압장치, 등)을 이용하여 이동 홀더 어셈블리(1241)를 자동적으로 이동시킬 수 있다. 제어장치(190)는 간격조절유닛(1210)을 구동제어하는 간격조절제어부(1290)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예는 이동 홀더 어셈블리(1241)가 간격조절유닛(1210)에 의해 일체로 이동되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 간격조절유닛(1210)은 이동 홀더 어셈블리(1241)의 홀더(도 3의 141 참조)에만 결합되어, 홀더(141)만을 이동시킬 수도 있다. 또는, 회전구동유닛(170)의 구동모터(171)의 회전축(172)과 동력전달부(175) 사이에 추가적인 동력전달축이 마련되어, 구동모터(171)는 고정되고 이동 홀더 어셈블리(1241)의 나머지 구성요소들이 간격조절유닛(1210)에 의해 이동될 수도 있다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엑스선 촬영장치(1300)의 개략적인 블록도를 도시하며, 도 19는 본 실시예의 원통형 홀더 어셈블리(1300)에 설치되는 접촉 센서(1312)들의 배치의 일 예를 도시한다. 본 실시예의 엑스선 촬영장치(1300)는 도 17을 참조하여 설명한 실시예의 엑스선 촬영장치(1200)에 접촉 센서(1312)들이 추가적으로 마련된 경우로 이해될 수 있다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 홀더(1345)의 내측면(1345a) 둘레에 접촉 센서(1312)들이 일정 간격으로 배열된다. 나아가, 접촉 센서(1312)들은 홀더(1345)의 입구 근방에 배치될 수 있으며, 또한 홀더(1345)의 내측면 둘레를 따라 등간격으로 배치될 수 있다. 접촉 센서(1312)는 대상체(즉, 유방)의 접촉을 검출하는 센서로서, 대상체가 홀더(1345) 내에 정위치에 있는지를 검출하는데 사용된다. 접촉 센서(1312)는 대상체의 접촉 압력을 감지하는 공지의 접촉 압력 센서일 수 있다. 이러한 접촉 압력 센서는, 예를 들어 접촉 압력에 따라 기전력이 달라지는 압전 소자를 이용한 센서이거나, 접촉 압력에 따라 저항이 달라지는 박막 센서이거나, 멤스 구조를 이용한 센서 등이 알려져 있다.
엑스선 촬영을 위해 대상체가 홀더(1345)에 삽입되면, 접촉 센서(1312)는 삽입되는 대상체의 접촉을 감지한다. 모든 접촉 센서(1312)가 대상체의 접촉을 감지하게 되면, 대상체가 정위치에 있다고 판정하고, 엑스선 촬영을 진행할 수 있다. 만일 접촉 센서(1312) 중 일부가 대상체의 접촉을 감지하지 못하면, 대상체가 한쪽으로 편향되어 삽입되어 있다고 볼 수 있으므로, 모든 접촉 센서(1312)가 대상체의 접촉을 감지할 때까지 홀더 어셈블리(1340)를 수동적 혹은 자동적으로 이동시킨다.
만일 접촉 센서(1312)가 접촉 압력 센서이라면, 대상체의 접촉 압력까지 감지할 수 있다. 이러한 경우, 접촉 센서(1312)가 감지하는 대상체의 접촉 압력 모두가 소정의 허용범위 내에 있을 때에, 대상체가 정위치에 있다고 판정하고, 엑스선 촬영을 진행할 수 있다. 만일 접촉 센서(1312) 중 일부에서 감지하는 대상체의 접촉 압력이 허용범위보다 작거나 혹은 크다면, 대상체가 한쪽으로 편향되어 삽입되어 있다고 볼 수 있으므로, 모든 접촉 센서(1312)의 감지된 접촉 압력이 허용범위내에 있을 때까지 홀더 어셈블리(1340)를 수동적 혹은 자동적으로 이동시킨다.
본 실시예는 접촉 센서(1312)가 2개의 홀더 어셈블리(1340) 모두에 설치된 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 접촉 센서는 이동가능한 홀더 어셈블리(1341)에만 설치될 수도 있다.
또한 본 실시예는 간격조절유닛(1210)이 설치된 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 간격조절유닛(1210)없이 수동적으로 이동 홀더 어셈블리(1341)를 움직일 수도 있다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 홀더 어셈블리(1440)를 도시하며, 도 21은 본 실시예의 홀더 어셈블리(1440)의 동작을 도시한다. 본 실시예의 엑스선 촬영장치는 도 1 내지 도 16을 참조하여 설명한 실시예의 엑스선 촬영장치(100), 또는 도 17을 참조하여 설명한 실시예의 엑스선 촬영장치(1200), 또는 도 18 및 도 19를 참조하여 설명한 실시예의 엑스선 촬영장치(1300)에 유방 고정장치(1450)가 추가적으로 마련된 경우로 이해될 수 있다.
도 20 및 도 21를 참조하면, 유방 고정장치(1450)는 홀더(1445)의 내측면(1445a)에 마련된 팽창가능한 에어 튜브일 수 있다. 유방 고정장치(1450)는 홀더(1445)의 입구 근방에 마련될 수 있다. 유방 고정장치(1450)는 엑스선 촬영을 위해 대상체(300)가 홀더(1445)에 삽입되면, 에어펌프(미도시)에 의해 공급되는 공기에 의해 도 21에 도시된 바와 같이 팽창하여 대상체(200)를 고정시키는 기능을 수행한다.
도 22는 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 22를 참조하면, 대상체를 고정하는 단계는, 먼저 환자의 한쪽 유방을 대응되는 홀더(1445)의 중앙에 위치시키고(S1510), 다른 한쪽 유방도 다른 홀더(1445)의 중앙에 위치하도록 홀더 어셈블리(1450)의 간격을 조절한다(S1520). 다음으로, 유방 고정장치(1450)의 에어 튜브에 공기를 주입여 유방을 고정시킨다(S1530). 이때, 대상체 크기에 따라 일정한 압력이 인가되도록 유방 고정장치(1450)의 공기를 조절할 수 있다(S1540). 상기와 같은 유방 고정 단계는, 도 16을 참조하여 설명한 엑스선 촬영장치의 동작 중 홀더에 유방을 고정시키는 단계(S1120)와 선형 엑스선 발생기와 선형 엑스선 검출기를 함께 회전시켜 촬영하는 단계(S1130) 사이에 추가적으로 이루어질 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
전술한 실시예는 유방 고정장치(1450)로 팽창가능한 에어 튜브를 이용한 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 홀더 어셈블리(1640)를 도시한다. 도 23을 참조하면, 유방 고정장치(1650)는 홀더(1645)의 하단에 연결된 진공 펌프일 수 있다. 유방 고정장치(1650)는 엑스선 촬영을 위해 대상체가 홀더(1645)에 삽입되면, 홀더(1645)의 내부(1645a)의 공기를 약하게 흡입하여 대상체(즉, 유방)를 당겨줌으로써 고정시키는 기능을 수행할 수 있다.
전술한 실시예들은 홀더 어셈블리가 2개 마련된 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 24에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엑스선 촬영장치(1700)에는 테이블(1720)에 중공(1725)이 하나만 마련되고, 홀더 어셈블리(1740) 역시 테이블(1720)에 하나만 마련될 수도 있다.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엑스선 촬영장치(1800)의 개략적인 블록도를 도시하며, 도 26은 본 실시예의 엑스선 촬영장치(1800)의 홀더 어셈블리(1840)에 설치되는 조사영역 감지유닛을 도시한다. 본 실시예의 엑스선 촬영장치(1800)는 홀더 어셈블리(1840)에 조사영역 감지유닛(1870)이 추가적으로 마련된 경우이다. 도 25는 홀더 어셈블리(1840)가 하나만 있는 경우를 도시하고 있으나, 홀더 어셈블리(1840)가 2개 마련될 수 있음은 물론이다.
도 25를 참조하면, 조사영역 감지유닛(1870)은 발광부(1850)와, 수광부(1860)와, 상기 발광부(1850) 및 수광부(1860)를 제어하고 조사영역을 설정하는 조사영역설정부(1890)를 포함한다. 도 26에 도시된 바와 같이, 발광부(1850)와 수광부(1860)는 각각 선형 엑스선 발생기(150)와 선형 엑스선 검출기(160)에 인접하게 배치될 수 있다.
도 4 내지 도 11c를 참조하여 설명한 바와 같이, 선형 엑스선 발생기(150)는 복수의 엑스선 발생부(300)들이 일렬 배열된 선형 엑스선 소스일 수 있으며, 복수의 엑스선 발생부(30)들은 개별적으로 제어될 수 있다. 도 26에 도시된 바와 같이, 발광부(1850)는 발광소자(1851)들이 일렬로 등간격으로 배열된 구성을 가지며, 선형 엑스선 발생기(150)의 일측에 배치될 수 있다. 발광소자(1851)는 예를 들어 가시광선이나 적외선을 방출하는 발광다이오드, 유기발광다이오드, 레이저 다이오드, 램프 등일 수 있다. 발광소자(1851)에서 방출된 광이 지향성을 가질 수 있도록 발광소자(1851)의 발광면쪽에는 콜리메이터 렌즈와 같은 집속 렌즈가 추가적으로 마련될 수도 있다. 발광소자(1851)에서 방출되는 광의 파장대역이나 광원의 종류는 본 실시예를 제한하지 않는다. 또한, 수광부(1860)는 수광소자(1861)가 종방향으로 등간격으로 일렬로 배열된 구성을 가지며, 선형 엑스선 검출기(160)의 일측에 배치된다. 수광소자(1861)는 발광소자(1851)에서 방출되는 광의 파장대역에 상응하는 검출대역을 갖는 포토다이오드, 포토트랜지스터, 이미지센서 등일 수 있다. 발광부(1850)와 수광부(1860)는 도 27에 도시된 바와 같이, 회전방향을 기준으로 선형 엑스선 발생기(150) 및 선형 엑스선 검출기(160)의 상류측 면에 각각 부착될 수 있다. 이 경우, 발광부(1850)에서 방출된 광은 홀더(1845)의 원통 중심을 경유하여 수광부(1860)를 향하게 된다. 물론 발광부(1850)와 수광부(1860)의 배치는 이에 한정되는 것이 아니며, 회전방향을 기준으로 선형 엑스선 발생기(150) 및 선형 엑스선 검출기(160)의 하류측 측면에 각각 부착되거나 혹은 서로 뒤바뀌 부착될 수도 있다.
도 27 및 도 28은 본 실시예의 조사영역 감지유닛의 동작을 설명하는 도면이다. 편의상 도 27에서는 홀더(1845)를 나타내지 아니하였다.
도 27 및 도 28을 참조하면, 엑스선 촬영을 위해 대상체(200)가 홀더(1845)의 내부에 삽입되면, 발광부(1850)는 광(L)을 대향되는 수광부(1860)를 향해 방출한다. 방출된 광(L)은 수광부(1860)로 향하는데, 대상체(200)가 홀더(1845)의 내부의 소정 공간을 차지하게 되면, 일부의 광(L)은 수광부(1860)에 도달하지 못한다. 종방향으로 배열된 수광소자(1861)들 중에서, 어느 한 수광소자(1861a)가 광(L)을 검출하지 못하며, 이웃하는 수광소자(1861b)가 광(L)을 검출하게 되는 경계가 존재한다. 즉, 수광소자(1861)들의 광 수광 여부에 따라 광을 수광하지 못하는 영역(1871)과 광을 수광하는 영역(1972)으로 나눌 수 있다. 이때, 종방향으로 배열된 수광소자(1861)들 중에서 마지막으로 광을 수광하지 못하는 수광소자(1861a)과 이에 대응되는 발광소자(1851a) 사이의 광경로는 대상체(200)의 끝단이 위치하는 영역으로 이해할 수 있다. 촬영시의 환자의 움직임등을 고려하여, 광(L)을 검출하면서 경계에 최인접한 수광소자(1861b)까지를 포함하는 영역을 엑스선 조사영역(1871)으로 설정하여, 이에 대응되는 발광소자(1851b)까지를 활성화시킬 수 있다.
도 29는 본 실시예의 엑스선 촬영장치의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 29를 참조하면, 대상체(200)(즉, 유방)가 홀더(1845))에 삽입되고, 엑스선 촬영 준비가 완료되면, 발광부(1850)를 구동하여 광(L)을 방출시키고 수광부(1860)는 발광부(1850)의 광(L)을 검출함으로써, 대상체(200)의 크기를 인식한다(S1910). 대상체(200)의 크기가 인식되면, 대상체(200)가 위치한 영역에 대응되는 선형 엑스선 발생기(150)의 엑스선 발생부(300)들만을 활성화시켜(S1920), 대상체(200)의 크기에 대응하는 엑스선 조사영역(1871)에만 엑스선(X)이 조사되도록 한다(S1930). 이와 같이 엑스선 조사영역(1971)의 바깥 영역(1872)에 대응되는 엑스선 발광부(300)들은 구동시키지 않음으로써, 엑스선 피폭량을 감소시키고 선형 엑스선 발생기(150)의 구동 전력을 절감시킬 수 있다.
상기와 같은 조사영역을 결정하는 단계는 엑스선 촬영이 이뤄지지기 전에 이루어질 수 있다. 즉, 대상체가 홀더(1945)에 삽입되고, 엑스선 촬영 준비가 완료되면, 발광부(1850) 및 수광부(1860)를 구동시킨 상태로 회전시켜 대상체(200)의 크기 전체를 스캔하고, 다음으로 조사영역에 국한하여 엑스선 촬영을 진행할 수 있다.
다른 경우로, 상기와 같은 조사영역을 결정하는 단계는 엑스선 촬영과 동시에 실시간으로 이루어질 수도 있다. 전술한 바와 같이, 엑스선 촬영은 선형 엑스선 발생기(150)와 선형 엑스선 검출기(160)가 홀더(1945)를 중심으로 회전하면서 이루어지게 된다. 따라서, 선형 엑스선 발생기(150)와 선형 엑스선 검출기(160)가 홀더(1945)를 중심으로 회전하면서 엑스선 촬영이 진행되는 동안, 불연속적으로 혹은 연속적으로 발광부(1850) 및 수광부(1860)를 구동하여 엑스선 조사 영역을 결정하고 이에 따라 엑스선의 조사 범위를 실시간으로 결정할 수도 있다.
상기와 같은 엑스선 조사영역 결정 단계는 도 16을 참조하여 설명한 엑스선 촬영장치의 동작 중 선형 엑스선 검출기를 함께 회전시켜 촬영하는 단계(S1130)의 전단계 혹은 선형 엑스선 검출기를 함께 회전시켜 촬영하는 단계(S1130)와 함께 추가적으로 이루어질 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
전술한 실시예에서 조사영역 감지유닛의 발광부(1850)는 발광소자(1851)들과 수광부(1860)의 수광소자(1861)들이 등간격으로 배열된 경우를 예로 들어 설명하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 도 30는 다른 실시예에 따른 발광부(1950)는 발광소자(1951)들과 수광부(1960)의 수광소자(1961)들의 배열 구성을 도시한다. 도 30에 도시된 바와 같이, 발광소자(1951)들과 수광부(1960)의 수광소자(1961)은 불균일하게 배열될 수도 있다. 대상체(즉, 환자의 유방)의 크기나 형상은 평균화시킬 수 있다. 따라서, 평균적인 대상체의 크기를 고려하여, 평균적인 대상체의 끝단이 위치하는 영역의 근방은 발광소자(1951)들과 이에 대응되는 수광소자(1961)들을 조밀하게 배치하고, 그 이외의 부분은 소하게 배치할 수 있다. 즉, 종방향으로 배열된 수광소자(1961)들 중 광을 마지막으로 검출하는 수광소자(1961a)와 이와 이웃하며 광을 검출하지 못하는 수광소자(1961b)를 포함하는 경계 근방의 수광소자(1961)들을 조밀하게 배치하고, 이에 대응되는 발광소자(1951a, 1951b)를 포함하는 경계 근방의 발광소자(1951)들을 조밀하게 배치하고, 이외 영역의 발광소자(1951)들 및 수광소자(1961)은 소하게 배치할 수 있다. 이와 같이 발광소자(1951)들 및 수광소자(1961)들의 배열 구성은 평균적인 대상체에 대해서는 좀 더 정확한 크기를 결정할 수 있도록 하면서, 사용되는 부품수를 감소시켜 제조비용을 절감할 수 있게 할 수 있다.
도 31은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엑스선 촬영장치(2000)의 개략적인 구성을 도시하며, 도 32는 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치(2000)의 원통형 선형 엑스선 발생기(2050)를 개략적으로 도시한다.
도 31 및 도 32를 참조하면, 엑스선 촬영장치(2000)는 엑스선 촬영이 이루어지는 본체(2010)와 본체(2010)를 제어하는 제어장치(2090)를 포함한다.
본체(2010)는 원통 형상의 하우징(2020)과, 하우징(2020)의 내부에 설치되는 원통형 선형 엑스선 발생기(2050)와 선형 엑스선 검출기(2060)를 포함한다. 하우징(2020)의 중공에는 환자용 테이블(2070)이 이동가능하게 배치될 수 있다. 본 실시예의 엑스선 촬영장치(2000)는 환자의 전신 혹은 환자의 특정 부위(이하, 대상체)를 엑스선 촬영할 수 있다.
도 32를 참조하면, 원통형 선형 엑스선 발생기(2050)는 엑스선 발생부(2052)들이 원통 내면에 2차원적으로 배열된 구조를 지닌다. 엑스선 발생부(2052)들은 원통 둘레 방향(2059)을 따라 순차적으로 구동될 수 있다. 이러한 원통형 선형 엑스선 발생기(2050)는 독립적으로 스위칭되는 선형 엑스선 발생기(2051)가 원통 둘레를 따라 배열된 구조로 이해될 수 있다. 선형 엑스선 발생기(2051)는 일렬로 배열된 엑스선 발생부(2052)들을 포함할 수 있다. 엑스선 발생부(2052)들은 엑스선 방출면들이 모두 엑스선이 원통형 선형 엑스선 발생기(2050)의 원통 중심을 향하도록 설치된다. 이러한 선형 엑스선 발생기(2051) 및 엑스선 발생부(2052)는 도 4 내지 도 11c를 참조하여 설명한 선형 엑스선 발생기(150) 및 엑스선 발생부(300)일 수 있다. 선형 엑스선 발생기(2051)마다 개별적으로 스위칭 회로(2053)가 마련될 수 있다. 스위치 회로(2053)는 도 33에 도시되듯이, 트랜지스터의 스위칭 동작을 이용한 회로일 수 있다. 도 33에 도시된 스위칭 회로는 일 예일 뿐이며, 공지된 다양한 스위칭 회로가 이용될 수 있다. 원통형 선형 엑스선 발생기(2050)의 둘레 방향을 따라 스위칭 회로()들에 순차적으로 입력신호가 인가되면, 해당 선형 엑스선 발생기(2051)에 전원이 인가되어, 원통형 선형 엑스선 발생기(2050)의 둘레 방향을 따라 선형 엑스선 발생기(2051)가 순차적으로 구동되게 된다.
한편, 선형 엑스선 검출기(2060)는 하우징(2020)의 원통 둘레 방향을 따라 회전되도록 설치된다. 선형 엑스선 검출기(2060)는 원통형 엑스선 발생기(2050)의 내측에 위치할 수 있다. 선형 엑스선 검출기(2060)의 회전 구동은 공지된 수단에 의해 이루어질 수 있다. 도 34를 참조하면, 원통형 선형 엑스선 발생기(2050)의 둘레 방향을 따라 선형 엑스선 발생기(2051)들이 순차적으로 엑스선(X)을 방출하게 되면, 선형 엑스선 검출기(2060)는 원통 중심을 기준으로 대향되는 위치로 회전이동하면서, 순차적으로 방출되는 엑스선(X)을 검출한다. 선형 엑스선 발생기(2051)들 전체가 원통 둘레 방향(2059)을 따라 순차적으로 구동되게 되면, 선형 엑스선 검출기(2060)는 이에 대응되게 360° 회전을 하게 된다. 선형 엑스선 발생기(2051)들 중 일부만이 순차적으로 구동될 수 있으며, 이 경우 선형 엑스선 검출기(2060)는 이에 대응되게 소정 각도 범위내에서 회전하게 될 것이다. 경우에 따라서는, 원통형 선형 엑스선 발생기(2050)의 어느 한 선형 엑스선 발생기(2051)에서 엑스선(X)이 방출된 때, 이에 대향되는 위치 근방에서 선형 엑스선 검출기(2060)의 소정 폭으로 회전하면서 엑스선(X)을 검출할 수도 있을 것이다. 이와 같이 엑스선(X)이 각도를 달리하면서 대상체에 조사되므로, 선형 엑스선 검출기(2060)는 검출된 엑스선 신호는 각도정보와 단층정보를 포함하고 있다. 따라서, 획득된 단층 정보 및 각도 정보를 기초로 단층 영상이나 토모신테시스 영상을 재구성할 수 있다. 또한, 획득된 단층 정보 및 각도 정보를 기초로 단층 영상을 2차원적 혹은 3차원적으로 재구성할 수도 있다.
본 실시예는, 도 15를 참조하여 설명한 실시예에서 선형 엑스선 발생기(150)가 선형 엑스선 검출기(160)와 함께 홀더(145)를 중심으로 회전하는 구성과 비교할 때, 회로적으로 원통 둘레 방향을 따라 선형의 엑스선가 조사되는 것을 구현한다. 이와 같이 본 실시예의 엑스선 촬영장치(2000)에서 기구적으로 회전 구동되는 것은 가벼운 선형 엑스선 검출기(2060)뿐이므로, 구동부(도 35의 2070)의 부하가 작게 걸리며, 구동부의 기구적 구조(2070)를 매우 간단하게 할 수 있다.
도 35는 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치(2000)의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 35를 참조하면, 본 실시예의 엑스선 촬영장치(2000)는 원통형 선형 엑스선 발생기(2050)와, 선형 엑스선 검출기(2060)와, 선형 엑스선 검출기(2060)를 회전구동시키는 회전구동유닛(2070)과, 이들을 제어하는 제어장치(2090)를 포함한다.
제어 장치(2090)는 제어부(2091)와, 영상데이터생성부(2092)와, 회전구동제어부(2093)와, 엑스선구동제어부(2094)와, 스토리지(2095)을 포함할 수 있다. 제어 장치(2090)는 콘솔(2099)을 통해 사용자로부터 엑스선 촬영에 대한 명령을 입력받을 수 있다. 원통형 선형 엑스선 발생기(2050)을 구동시키는 명령, 선형 엑스선 검출기(2060)를 활성하는 명령, 선형 엑스선 검출기(2060)를 회전구동시키는 명령, 엑스선의 스펙트럼을 달리하기 위한 파라미터 조정 명령, 등의 사용자로부터 받은 모든 명령에 관한 정보는 제어부(2091)로 전달된다. 제어부(2091)는 사용자의 명령에 따라 제어 장치(2090) 내의 구성들을 제어한다.
영상데이터생성부(2092)는 선형 엑스선 검출기(2060)에 의해 감지된 엑스선에 대응되는 전기적 신호를 수신한다. 수신된 전기적 신호로부터 대상체 내의 단면에 대한 정보를 담고 있는 디지털 단면 데이터를 생성한다. 원통형 선형 엑스선 발생기(2050)의 어느 한 선형 엑스선 발생기(2051)에서의 한번의 엑스선 방출에 의해 대상체 내의 단면에 대한 정보를 담고 있는 하나의 단면 선형 데이터가 생성된다.
원통형 선형 엑스선 발생기(2050)의 선형 엑스선 발생기(2051)들이 위치를 달리하면서 엑스선을 여러 번 방출하는 경우 대상체 내의 서로 다른 단면에 대한 복수 개의 단면 데이터가 생성된다. 복수 개의 단면 데이터를 인접하는 단면 데이터끼리 축적하면 대상체를 3차원적으로 나타내는 3차원 볼륨 데이터를 생성할 수도 있다.
회전구동제어부(2093)는 회전구동유닛(2070)을 제어하여 선형 엑스선 검출기(2060)의 회전구동시킨다. 회전구동유닛(2070)은 구동모터(2071)과, 구동모터(2071)에서 발생된 구동력을 제어하여 선형 엑스선 검출기(2060)에 전달하는 동력전달부(2075)를 포함한다.
엑스선구동제어부(2094)는 원통형 선형 엑스선 발생기(2050)의 선형 엑스선 발생기(2051)들을 순차적으로 제어한다. 또한, 엑스선구동제어부(2094)는 선형 엑스선 발생기(2051)들의 엑스선 발생부(2052)들의 엑스선 방출 강도를 개별적으로 혹은 일괄적으로 제어할 수 있다.
스토리지(2095)는 영상 데이터 생성부(2092)에 의해 생성된 단면 데이터를 저장할 수 있다. 또한 영상 데이터 생성부(2092)에 의해 생성된 3차원 볼륨 데이터도 저장할 수 있다. 스토리지(2092)는 사용자의 요청에 의해 저장된 단면 데이터 또는 3차원 볼륨 데이터를 콘솔(2099)로 전달할 수도 있다.
도 36은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엑스선 촬영장치에 채용되는 조사영역 감지유닛(2160)을 도시한다. 본 실시예의 조사영역 감지유닛(2160) 도 31 내지 도 35를 참조하여 설명한 엑스선 촬영장치(2000)의 선형 엑스선 검출기(2060에 추가적으로 마련된 경우로 이해될 수 있다.
도 36을 참조하면, 조사영역 감지유닛(2060)은 길이 방향으로 길게 연장되어 형성되며, 선형 엑스선 검출기(2060)의 일측에 마련될 수 있다. 조사영역 감지유닛(2060)은 일열로 배열된 조도 센서(2061)들을 포함할 수 있다. 조도 센서(2061)들은 등간격으로 배열될 수 있다. 또는 조도 센서(2061)들은 평균적으로 조사영역의 경계가 되는 영역에 대응되는 구간이 조밀하고 그 외의 구간은 소하게 배열될 수도 있다.
조도 센서(2061)는 밝기를 검출하는 광센서이다. 조사영역 감지유닛(2160)은 선형 엑스선 검출기(2060)와 일체로 결합되어, 선형 엑스선 검출기(2060)와 함께 하우징(도 31의 2020)의 원통 둘레를 따라 회전할 수 있다. 하우징(2020)은 선형 엑스선 검출기(2060)과 조사영역 감지유닛(2160)을 내부에 수용할 수가 있다. 즉, 선형 엑스선 검출기(2060)과 조사영역 감지유닛(2160)은 하우징(2020)의 내벽면 안쪽에 위치할 수가 있다. 이 경우, 하우징(2020)의 내벽면은 조사영역 감지유닛(2160)의 조도센서에 의해 밝기를 감지할 수 있도록 투명재질로 형성될 수가 있다. 경우에 따라서, 선형 엑스선 검출기(2060)과 조사영역 감지유닛(2160)은 하우징(2020)의 내벽면의 바깥쪽에 위치할 수도 있다.
하우징(2020)의 내에 피검사자가 위치하게 되면, 조사영역 감지유닛(2160)과의 거리 차이나 피검사자에 의해 생기는 그림자 등에 의해 피검사자가 위치하는 영역과 피검사자가 위치하지 않는 영역은 조사영역 감지유닛(2160)에 의해 검출되는 밝기에 차이가 나게 된다. 따라서, 조사영역 감지유닛(2160)이 선형 엑스선 검출기(2060)와 함께 하우징(2020)의 원통 둘레를 따라 회전하게 되면, 조사영역 감지유닛(2160)에 의해 피검사자의 대략적인 위치와 크기가 감지될 수 있다. 제어장치(도 31의 2090)는 조사영역 감지유닛(2160)에 의해 감지된 피검자사의 대략적인 위치와 크기에 기초하여 엑스선 조사영역을 결정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 원통형 선형 엑스선 발생기(2050)의 엑스선 발생부(2052)들은 개별적으로 제어될 수 있으므로, 엑스선 조사영역에 대응되는 엑스선 발생부(2052)들만 활성화함으로써, 피검사자에게 노출되는 엑스선 선량을 줄이고 원통형 선형 엑스선 발생기(2050)의 구동 전력을 절감시킬 수 있다.
상기와 같은 조사영역을 결정하는 단계는 엑스선 촬영이 이뤄지지기 전에 이루어질 수 있다. 즉, 피검사자가 하우징(2020)의 내부로 진입하여 엑스선 촬영 준비가 완료되면, 조사영역 감지유닛(2160)을 구동시킨 상태로 하우징(2020)의 원통 둘레를 따라 회전시켜 대상체의 크기 전체를 스캔하고, 다음으로 조사대상에 국한하여 엑스선 촬영을 진행할 수 있다.
다른 경우로, 상기와 같은 조사영역을 결정하는 단계는 엑스선 촬영과 동시에 실시간으로 이루어질 수도 있다. 전술한 바와 같이, 엑스선 촬영은 선형 엑스선 검출기(2060)가 하우징(2020)의 원통 둘레를 따라 회전하면서 이루어지게 되므로, 엑스선 촬영이 진행되는 동안, 불연속적으로 혹은 연속적으로 조사영역 감지유닛(2160)을 구동하여 엑스선 조사 영역을 결정하고 이에 따라 엑스선의 조사 범위를 실시간으로 결정할 수도 있다.
도 37은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엑스선 촬영장치(2100)의 개략적인 구성도를 도시한다. 본 실시예의 엑스선 촬영장치(2100)는 도 31 내지 도 35를 참조하여 설명한 엑스선 촬영장치(2000)에 조사영역 감지유닛(2150)이 추가적으로 마련된 경우로 이해될 수 있다.
조사영역 감지유닛(2150)은 하우징(2020)의 중공 입구의 상부에 마련되어 환자(2080)가 테이블(2070)에 누운 상태로 하우징(2020)의 내부로 진입할 때 테이블(2070)의 특정부분이나 환자(2080)의 특정부분을 인식하는 센서일 수 있다. 테이블(2070)의 특정부분이나 환자(2080)의 조사대상 영역에는 마커가 부착될 수도 있다. 조사영역 감지유닛(2150)은 근접 센서, 이미지 센서 등일 수 있다. 하우징(2020)에 환자가 테이블(2070)에 누운 상태로 진입하게 되면, 조사영역 감지유닛()은 테이블(2070)의 특정부분이나 환자의 특정부분을 인식한다. 조사영역 감지유닛()에 의해 인식된 지점을 기준점으로 삼아, 테이블(2070)의 진입속도을 진입시간동안 적분함으로써 환자의 위치를 특정할 수 있게 된다. 사용자는 제어 장치(2090)를 통하여, 환자의 엑스선 조사영역을 특정하게 되면, 엑스선 조사영역에 대응되는 엑스선 발생부(2052)들만 활성화함으로써, 피검사자에게 노출되는 엑스선 선량을 줄이고 원통형 선형 엑스선 발생기(2050)의 구동 전력을 절감시킬 수 있다.
전술한 본 발명인 엑스선 촬영장치 및 방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100, 1200, 1300, 1700, 1800, 2000, 2010: 엑스선 촬영장치
110, 2010: 본체 120, 2020: 테이블
130: 지지대 140; 홀더 어셈블리
145: 홀더 150, 2050: 선형 엑스선 발생기
160, 2060: 선형 엑스선 검출기 170, 2070: 회전구동유닛
190, 2090: 제어장치
300, 300a, 300b, 300c, 300d: 엑스선 발생부
300, 300a, 300b, 300c: 엑스선 발생부
310a, 310b, 310c, 310d: 전자 방출 소자
312, 410: 캐소드 전극 314, 440: 전자 방출원
316, 420: 게이트 전극 318: 포커싱 전극
320a, 320b, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 710. 810, 820, 920: 에노드 전극
1210: 간격조절 유닛 1312 : 접촉 센서
1450, 1650: 유방 고정장치 1850: 발광부
1860: 수광부 1870: 조사영역 감지모듈

Claims (16)

  1. 선형 배열된 복수의 엑스선 발생부들을 구비하는 엑스선 발생기와, 상기 엑스선 발생기에 대향되게 배치되는 선형 엑스선 검출기를 포함하는 엑스선 촬영 장치의 엑스선을 조사하는 영역을 제어하는 장치에 있어서,
    상기 엑스선 발생기와 상기 선형 엑스선 검출기 중 어느 하나에 부착되며 광을 방출하는 발광부;
    상기 엑스선 발생기와 상기 선형 엑스선 검출기 중 다른 하나에 부착되어 상기 발광부에서 방출된 광을 검출하는 수광부;
    상기 광검출부에서 검출되는 광에 기초하여 엑스선 조사 대상 영역을 설정하는 조사영역 설정부; 및
    상기 복수의 엑스선 발생부들 중 상기 조사영역 설정부에서 설정된 조상영역에 상응하는 엑스선 발생부들을 구동 제어하는 엑스선 구동제어부;를 포함하는 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 발광부는 상기 엑스선 발생기의 선형 배열된 엑스선 발생부들의 배열 방향과 같은 방향으로 배열되는 복수의 발광소자들을 포함하는 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 발광소자들은 발광다이오드, 유기발광다이오드, 레이저 다이오드, 및 램프 중 어느 하나인 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 발광소자들은 가시광선 혹은 적외선을 방출하는 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 수광부는 상기 제1 방향으로 길게 연장되는 선형의 광검출면을 갖는 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 수광부는 상기 엑스선 발생기의 선형 배열된 엑스선 발생부들의 배열 방향과 같은 방향으로 배열되는 수광소자들을 포함하는 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 수광소자들은 포토 다이오드, 포토트랜지스터, 및 이미지센서 중 어느 하나인 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 발광부는 상기 엑스선 발생기의 측면 및 상기 선형 엑스선 검출기의 측면 중 어느 한 쪽에 마련되며, 상기 수광부는 상기 엑스선 발생기의 측면 및 상기 선형 엑스선 검출기의 측면 중 다른 한 쪽에 마련되는 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 발광부는, 상기 엑스선 발생기와 상기 선형 엑스선 검출기의 회전 방향을 기준으로, 상기 엑스선 발생기의 엑스선 발생면의 양 측면 중 상기 회전 방향의 선행하는 측면에 부착되는 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 수광부는, 상기 엑스선 발생기와 상기 선형 엑스선 검출기의 회전 방향을 기준으로, 상기 엑스선 검출기의 엑스선 검출면의 양 측면 중 상기 회전 방향의 선행하는 측면에 부착되는 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 장치.
  11. 선형 배열된 복수의 엑스선 소스들을 구비하는 엑스선 발생기와, 상기 엑스선 발생기에 대향되게 배치되는 선형 엑스선 검출기를 포함하는 엑스선 촬영 장치의 엑스선을 조사하는 영역을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 엑스선 발생기와 상기 선형 엑스선 검출기 중 어느 하나로부터 다른 하나로 광을 방출하는 단계;
    상기 엑스선 발생기와 상기 선형 엑스선 검출기 중 다른 하나에서 상기 방출된 광을 검출하는 단계;
    상기 검출된 광에 기초하여 엑스선 조사영역을 설정하는 단계; 및
    상기 복수의 엑스선 발생부들 중 상기 설정된 조상영역에 상응하는 엑스선 발생부들을 구동 제어하는 단계;를 포함하는 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 광을 방출하는 단계는,
    상기 엑스선 발생기의 선형 배열된 엑스선 발생부들의 배열 방향과 같은 방향으로 불연속적 혹은 연속적으로 길게 연장되는 선형의 광을 조사하는 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 엑스선 조사 대상 영역을 설정하는 단계는,
    상기 광이 검출되는 않은 영역에 대하여 기설정된 폭을 외곽으로 부가한 영역을 상기 엑스선 조사 대상 영역으로 설정하는 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 엑스선 발생기와 상기 선형 엑스선 검출기는 상기 엑스선 발생기와 상기 선형 엑스선 검출기의 사이에 위치하며 상기 제1 방향에 평행한 회전축을 중심으로 상호 대향된 상태로 회전하는 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 방법.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 엑스선 발생기와 상기 선형 엑스선 검출기의 회전 방향을 기준으로, 상기 엑스선 발생기의 엑스선 발생면의 양 측면 중 상기 회전 방향의 선행하는 측면에 발광부가 부착되어 엑스선 방출에 선행하여 광을 방출하는 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 방법.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 엑스선 발생기와 상기 선형 엑스선 검출기의 회전 방향을 기준으로, 상기 엑스선 검출기의 엑스선 검출면의 양 측면 중 상기 회전 방향의 선행하는 측면에 수광부를 부착하여 상기 선형 엑스선 검출기의 엑스선 검출에 선행하여 광을 수광하는 엑스선 촬영 장치의 조사영역 제어 방법.
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