KR20150027927A - 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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황효석
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Abstract

일 실시 예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어 방법은 관심 영역 및 비관심 영역을 갖는 대상체에 대한 엑스선 동영상의 프레임 레이트(frame rate)를 설정하는 단계, 필터 개구부를 완전히 개방하는 빈도(frequency)를 설정하는 단계, 상기 필터 개구부를 완전히 개방할 시점인지를 판단하는 단계, 판단 결과, 상기 필터 개구부를 완전히 개방할 시점에 해당하면 상기 필터 개구부를 상기 대상체의 전체 영역에 대응되도록 형성하고, 상기 필터 개구부를 완전히 개방할 시점에 해당하지 않으면 상기 필터 개구부를 상기 대상체의 상기 관심 영역에 대응되도록 형성하는 단계 및 상기 대상체로 엑스선을 조사하여 상기 대상체의 전체 영역에 대한 제1 엑스선 영상 및 상기 대상체의 관심 영역에 대한 제2 엑스선 영상을 획득하는 단계를 포함한다.

Description

엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법{X-ray imaging apparatus and control method for the same}
엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법이 개시된다. 더욱 상세하게는 엑스선 영상의 이질감을 최소화하는 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법이 개시된다.
엑스선 영상 장치는 대상체에 엑스선을 조사하고 대상체를 투과한 엑스선을 이용하여 대상체의 내부 영상을 획득할 수 있는 장치이다. 대상체를 구성하는 물질의 특성에 따라 엑스선의 투과성이 다르므로, 대상체를 투과한 엑스선의 세기 또는 강도를 검출하여 대상체의 내부구조를 영상화할 수 있다.
최근 들어, 혈관 조영술(angiography), 심박동 기록(cardiography) 및 형광 투시법(fluoroscopy) 등과 같은 동영상 엑스선을 이용한 시술이 널리 보급되고 있다. 이러한 동영상 엑스선은 1회성 촬영으로 진단이 종료되는 일반적인 정지 영상 엑스선과는 달리 시술을 받는 환자 및 집도의, 보조의에 대한 방사선 과다 노출을 막기 위해 엑스선 선량을 줄이는 것이 중요한 문제로 인식되고 있으며, 엑스선 선량을 줄이기 위한 다양한 연구 및 개발이 진행되고 있다. 이와 같은 엑스선 선량을 줄이기 위한 기술로서, 관심 영역에만 엑스선을 조사하는 방식이 주로 채택되고 있다.
엑스선의 선량은 줄이는 동시에 엑스선 영상 내에서의 관심 영역과 비관심 영역 간 이질감을 최소화할 수 있는 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어 방법은 관심 영역 및 비관심 영역을 갖는 대상체에 대한 엑스선 동영상의 프레임 레이트(frame rate)를 설정하는 단계, 필터 개구부를 완전히 개방하는 빈도(frequency)를 설정하는 단계, 상기 필터 개구부를 완전히 개방할 시점인지를 판단하는 단계, 판단 결과, 상기 필터 개구부를 완전히 개방할 시점에 해당하면 상기 필터 개구부를 상기 대상체의 전체 영역에 대응되도록 형성하고, 상기 필터 개구부를 완전히 개방할 시점에 해당하지 않으면 상기 필터 개구부를 상기 대상체의 상기 관심 영역에 대응되도록 형성하는 단계 및 상기 대상체로 엑스선을 조사하여 상기 대상체의 전체 영역에 대한 제1 엑스선 영상 및 상기 대상체의 관심 영역에 대한 제2 엑스선 영상을 획득하는 단계를 포함한다.
또한, 일 실시 예에 다른 엑스선 영상 장치는 관심 영역 및 비관심 영역을 갖는 대상체에 엑스선을 복수 회 조사하는 엑스선 발생부, 이동 가능한 마스크를 포함하고, 이동하는 상기 마스크를 이용하여 상기 대상체의 전체 영역에 대응되는 개구부를 형성하거나 또는 상기 대상체의 관심 영역에 대응되는 개구부를 형성하여 상기 엑스선 발생부로부터 조사되는 엑스선을 필터링하는 필터링부, 상기 대상체의 상기 전체 영역 또는 상기 관심 영역을 투과하는 엑스선을 검출하는 엑스선 검출부 및 상기 엑스선 검출부에 의해 검출된 엑스선에 기초하여 상기 대상체의 전체 영역에 대한 제1 엑스선 영상 및 상기 대상체의 관심 영역에 대한 제2 엑스선 영상을 획득하는 영상 처리부를 포함한다.
도 1은 엑스선 영상 장치의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 엑스선 영상 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3은 엑스선 튜브의 내부 구조를 나타낸 단면도이다.
도 4는 관심 영역에 대응되는 위치 및 형상으로 조정된 필터링부를 포함하는 엑스선 영상 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 완전히 개방된 필터링부를 포함하는 엑스선 영상 장치를 도시한 도면이다.
도 6의 (a)는 필터가 관심 영역에 대응되도록 위치 및 형상이 조정된 예를 도시한 도면이다.
도 6의 (b)는 필터가 완전히 개방된 예를 도시한 도면이다.
도 7의 (a)는 필터가 관심 영역에 대응되도록 위치 및 형상이 조정된 경우 관심 영역과 비관심 영역으로 입사되는 엑스선의 선량을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7의 (b)는 필터가 완전히 개방된 경우 관심 영역과 비관심 영역으로 입사되는 엑스선의 선량을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8의 (a)는 필터가 관심 영역에 대응되도록 위치 및 형상이 조정되었을 때 획득된 엑스선 영상을 도시한 도면이다.
도 8의 (b)는 필터가 완전히 개방되었을 때 획득된 엑스선 영상을 도시한 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 상세히 설명하기로 한다.
엑스선 영상 장치는 촬영 부위, 엑스선 영상의 종류 또는 촬영 목적에 따라 그 구조나 촬영 방식이 달라질 수 있다. 구체적으로, 흉부, 팔, 다리 등을 촬영하는 일반적인 엑스선 영상 장치, 유방 촬영 기술인 맘모그래피(mammography)를 이용한 엑스선 영상 장치, 형광 투시법(fluoroscopy)을 이용한 엑스선 영상 장치, 혈관 조영술(angiography)을 이용한 엑스선 영상 장치, 심박동 기록(cardiography)을 위한 엑스선 영상 장치, 단층 촬영법(tomography)을 이용한 엑스선 영상 장치 등이 있는 바, 개시된 발명의 일 실시 예에 따른 엑스선 영상 장치는 상술한 엑스선 영상 장치들 중 어느 하나이거나 또는, 두 종류 이상의 엑스선 영상 장치가 결합된 것일 수 있다.
도 1은 엑스선 영상 장치의 외관을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 엑스선 영상 장치(100)는 크게 엑스선 발생부(110) 및 엑스선 발생부(110)와 마주보도록 배치된 엑스선 검출부(120)를 포함할 수 있다.
엑스선 발생부(110)는 대상체(ob)에 대한 엑스선 영상을 얻기 위하여 엑스선을 발생시키고, 발생된 엑스선을 대상체(ob)를 향해 조사할 수 있다.
엑스선 검출부(120)는 대상체(ob)를 투과한 엑스선을 검출할 수 있다. 또한, 엑스선 검출부(120)는 검출된 엑스선을 전기적 신호인 엑스선 데이터로 변환할 수 있다.
여기에서, 대상체(ob)는 인간 또는 동물의 생체가 될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 엑스선 영상 장치(100)에 의해 그 내부 구조가 영상화 될 수 있는 것이라면 어떤 것이든 대상체(ob)가 될 수 있다.
엑스선 영상 장치(100)는 대상체(ob)를 수용하는 테이블(102)을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 엑스선 발생부(110)로부터 엑스선이 조사되는 동안 대상체(ob)는 테이블(102)에 수용되어 엑스선 발생부(110)와 엑스선 검출부(120) 사이에 위치할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 엑스선 발생부(110)와 엑스선 검출부(120)는 C형 암(C-arm, 104)의 서로 마주보는 양단부에 각각 마련될 수 있다. C형 암(104)은 Z축으로 표시된 수평축(horizontal axis)을 중심으로 회전 가능하게 장착된다. 또한, C형 암(104)은 화살표(a) 방향으로 원형(circular) 또는 반원형(semicircular)의 형태로 회전할 수 있다. 또한, C형 암(104)은 천장(ce)에 설치된 지지부(106)에 장착될 수 있고, 지지부(106)는 X축으로 표시된 수직축(vertical axis)을 중심으로 회전할 수 있다. 이에 따라, C형 암(104) 및 지지부(106)의 회전을 통해 대상체(ob)의 다양한 관심 영역(Region Of Interest, ROI)에 대해 다양한 방향에서 엑스선 영상들을 획득할 수 있다.
엑스선 검출부(120)를 통해 검출된 엑스선에 대한 전기적 신호에 소정의 영상 처리를 수행하여 획득한 대상체(ob)에 대한 엑스선 영상은 표시부(160)에 표시될 수 있다. 이때, 도 1에서는 표시부(160)가 천장(ce)에 설치된 것으로 도시하고 있으나, 표시부(160)의 위치가 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 1에 도시하지는 않았으나, 엑스선 영상 장치(100)는 입력부(170, 도2 참조)를 더 포함할 수 있다. 이때, 입력부(170)로는 스위치, 키보드, 트랙볼, 터치 스크린 등이 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
표시부(160)로는 브라운관(Cathod Ray Tube, CRT), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 표시장치, 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED) 표시장치 등이 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
이상, 엑스선 영상 장치의 외관에 대하여 설명하였다. 이후부터는 엑스선 영상 장치의 일 실시 예에 따른 내부 구성에 대하여 상세히 설명할 것이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 엑스선 영상 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시 예에 따른 엑스선 영상 장치(100)는 엑스선 발생부(110), 엑스선 검출부(120), 필터링부(130), 제어부(140), 영상 처리부(150), 입력부(170) 및 표시부(160)를 포함할 수 있다.
엑스선 발생부(110)는 엑스선을 발생시키고, 발생된 엑스선을 대상체(ob)를 향하여 조사하는 구성이다. 엑스선 발생부(110)는 전원 공급부(미도시)로부터 전원을 공급받아 엑스선을 발생시키며, 관전압에 의해 엑스선의 에너지가 제어될 수 있고, 관전류 및 엑스선 노출 시간에 의해 엑스선 세기 또는 선량이 제어될 수 있다.
또한, 본 실시 예에서 엑스선 발생부(110)는 필요에 따라 저에너지 또는 고에너지의 단일 에너지 엑스선을 조사할 수도 있고, 또는, 저에너지 엑스선 및 고에너지 엑스선를 포함하는 다중 에너지 엑스선을 조사할 수도 있다.
또한, 본 실시 예에 따른 엑스선 영상 장치(100)는 엑스선 투시법(fluoroscopy)을 적용하여 복수의 프레임 영상을 갖는 엑스선 동영상을 생성할 수 있다. 이러한 엑스선 동영상은 혈관 조영술(angiography) 등과 같은 엑스선 진단 분야 또는 이를 이용한 각종 시술 분야에 적용될 수 있다. 또한, 이러한 엑스선 동영상은 복수의 프레임 영상을 포함할 수 있으며, 복수의 프레임 영상은 각각 실시간으로 생성되어 표시될 수 있다.
이와 같이, 엑스선 영상 장치(100)가 복수의 프레임 영상을 갖는 엑스선 동영상을 생성하기 위해서는 엑스선 촬영을 연속으로 수행해야 한다. 이때, 엑스선 촬영을 연속으로 수행한다는 것은 대상체(ob)로 엑스선을 연속으로 조사하고, 대상체(ob)를 투과하는 엑스선을 연속으로 검출한다는 것으로 이해될 수 있다.
엑스선 촬영을 연속으로 수행하는 방식으로는 연속 노출 방식과 펄스 노출 방식이 사용될 수 있다. 연속 노출 방식은 엑스선 튜브(111, 도 3 참조)에 낮은 관전류를 계속 공급하여 대상체(ob)로 엑스선을 끊임없이 조사하는 방식이고, 펄스 노출 방식은 엑스선 튜브(111)에 일정 간격의 펄스 신호를 제공하여 대상체(ob)로 엑스선을 일정 간격으로 복수 회 조사하는 방식이다. 이중, 펄스 노출 방식은 일정 간격으로 복수 회 조사하므로 대상체(ob)로 입사되는 엑스선 선량 및 모션 블러링(motion blurring)을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
본 실시 예에 따른 엑스선 영상 장치(100)는 상술한 두 가지 방식 모두 사용 가능하나, 이후부터는 설명의 편의를 위해 펄스 노출 방식이 사용되는 것을 예를 들어 설명할 것이다.
엑스선 발생부(110)는 대상체(ob)로 기설정된 시간 간격 또는 사용자로부터 입력되는 임의의 시간 간격에 따라 엑스선을 복수 회 조사할 수 있다. 여기에서, 기설정된 시간 간격 또는 임의의 시간 간격은 펄스 레이트(pulse rate) 또는 프레임 레이트(frame rate)에 따라 결정될 수 있고, 펄스 레이트는 프레임 레이트에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 프레임 레이트는 초당 30프레임(30fps), 초당 7.5프레임(7.5fps) 등으로 설정될 수 있다.
또한, 엑스선 발생부(110)는 단색광(monochromatic) 엑스선 또는 다색광(polychromatic) 엑스선을 조사할 수 있다. 이러한 엑스선 발생부(110)는 엑스선을 발생시키는 엑스선 튜브(111)를 포함할 수 있다.
도 3은 엑스선 튜브의 구조를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 엑스선 튜브(111)는 양극(111c)과 음극(111e)을 포함하는 2극 진공관으로 구현될 수 있고, 관체는 규산경질 유리 등을 재료로 하는 유리관(111a)일 수 있다.
음극(111e)은 필라멘트(111h)와 전자를 집속시키는 집속 전극(111g)을 포함하며, 집속 전극(111g)은 포커싱 컵(focusing cup)이라고도 한다. 유리관(111a) 내부를 약 10mmHg 정도의 고진공 상태로 만들고 음극의 필라멘트(111h)를 고온으로 가열하여 열전자를 발생시킨다. 이때, 필라멘트(111h)로는 텅스텐(W) 필라멘트가 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상술한 열전자는 필라멘트(111h)에 연결된 전기도선(111f)에 전류를 가하여 발생시킬 수 있다. 다만, 도 3에서는 음극(111e)에 필라멘트(111h)가 사용된 것으로 도시하고 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 고속 펄스로 구동 가능한 카본 나노 튜브(carbon nano-tube)를 음극(111e)으로 사용하는 것 역시 가능하다.
양극(111c)은 주로 구리(Cu)로 이루어질 수 있고, 음극(111e)과 마주보는 쪽에는 타겟 물질(111d)이 형성될 수 있다. 여기에서, 타겟 물질(C)로는 크롬(Cr), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo) 등의 고저항 재료가 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 타겟 물질(C)의 녹는 점이 높을수록 초점 크기(focal spot size)가 작아질 수 있다.
이러한 음극(111e)과 양극(111c) 사이에 고전압을 걸어주면 필라멘트(111h)에 발생된 열전자가 가속되어 양극(111c)의 타겟 물질(111d)에 충돌하면서 엑스선을 발생시킨다. 발생된 엑스선은 윈도우(111i)를 통해 외부로 조사될 수 있다. 이때, 윈도우(111i)로는 베릴륨(Be) 박막이 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 타겟 물질(111d)은 로터(111b)에 의해 회전할 수 있으며, 타겟 물질(111d)이 회전하게 되면 고정된 경우와 비교하여 열 축적율이 단위 면적당 10배 이상 증대될 수 있고, 초점 크기가 감소될 수 있다.
엑스선 튜브(111)의 음극(111e)과 양극(111c) 사이에 가해지는 전압을 관전압이라 하며, 그 크기는 파고치 kVp로 표시할 수 있다. 관전압이 증가하면 열전자의 방출 가속이 증가하여 결과적으로 타겟 물질(111d)에 충돌하여 발생되는 엑스선의 에너지(광자의 에너지)가 증가될 수 있다. 이때, 관전압은 일반적으로 70kVp ∼ 120kVp 범위 내로 가해질 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 엑스선 튜브(111)에 흐르는 전류는 관전류라 하며 평균치 mA로 표시할 수 있고, 관전류가 증가하면 엑스선의 선량(엑스선 광자의 수)이 증가될 수 있다.
따라서, 관전압을 조절하여 엑스선의 에너지 레벨이 조절될 수 있고, 관전류 및 엑스선 노출 시간을 조절하여 엑스선의 강도 및 선량이 조절될 수 있으므로, 대상체(ob)의 종류나 특성에 따라 관전압 또는 관전류를 조절하여 조사되는 엑스선의 에너지 레벨 및 강도를 조절할 수 있다.
엑스선 발생부(110)는 상술한 엑스선 튜브(111)를 이용하여 엑스선을 발생시키고, 발생된 엑스선을 대상체(ob)를 향해 조사할 수 있다.
엑스선 검출부(120)는 엑스선 발생부(110)로부터 조사되어 대상체(ob)를 투과한 엑스선을 검출하고, 검출된 엑스선을 전기적인 신호로 변환하여 엑스선 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 엑스선 검출부(120)는 획득한 엑스선 데이터를 영상 처리부(150)로 제공할 수 있다. 이때, 엑스선 검출부(120)가 획득한 엑스선 데이터는 복수의 프레임 영상에 대한 데이터일 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시 예에 따른 엑스선 검출부(120)는 전술한 엑스선 발생부(110)로부터 기설정된 시간 간격으로 엑스선이 조사되는 펄스 신호에 동기화하여 대상체(ob)를 투과하는 엑스선을 검출함으로써, 복수 회 조사되는 엑스선을 검출할 수 있다. 또한, 엑스선 검출부(120)는 복수 회 조사되는 엑스선을 검출하고, 이를 전기적 신호인 엑스선 데이터로 변환할 수 있는데 여기에서, 엑스선 데이터는 복수의 프레임 영상에 해당하는 것일 수 있다.
일반적으로, 엑스선 검출부(120)는 재료 구성 방식, 검출된 엑스선을 전기적인 신호로 변환시키는 방식 및 엑스선 데이터를 획득하는 방식에 따라 구분될 수 있는 바, 이하 엑스선 검출부가 엑스선을 검출하고 검출된 엑스선을 전기적인 신호로 변환하여 엑스선 데이터를 획득하는 다양한 방식에 대하여 설명하도록 한다.
먼저, 엑스선 검출부(120)는 재료 구성 방식에 따라 단일형 소자로 구성되는 경우와 혼합형 소자로 구성되는 경우로 구분된다.
단일형 소자로 구성되는 경우는, 엑스선을 검출하여 전기적인 신호를 발생시키는 부분과 전기적인 신호를 읽고 처리하는 부분이 단일 소재의 반도체로 구성되거나, 단일 공정으로 제조되는 경우에 해당하며, 예를 들어, 수광 소자인 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)를 이용하는 경우이다.
혼합형 소자로 구성되는 경우는, 엑스선을 검출하여 전기적 신호를 발생시키는 부분과 전기적 신호를 읽고 처리하는 부분이 각기 다른 소재로 구성되거나, 다른 공정으로 제조되는 경우에 해당한다. 예를 들어, 포토 다이오드, CCD(Charge Coupled Device), CdZnTe(cadmium zin telluride) 등의 수광 소자를 이용하여 엑스선을 검출하고, CMOS ROIC(Read Out Intergrated Circuit)을 이용하여 전기적 신호를 읽고 처리하는 경우, 스트립 검출부를 이용하여 엑스선을 검출하고 CMOS ROIC를 이용하여 전기적 신호를 읽고 처리하는 경우 및 a-Si 또는 a-Se 플랫 패널 시스템을 이용하는 경우 등이 있을 수 있다.
그리고, 엑스선 검출부(120)는 엑스선을 전기적 신호로 변환시키는 방식에 따라 직접변환방식과 간접변환방식으로 구분될 수 있다.
직접변환방식은 엑스선이 조사되어 수광 소자 내부에 일시적으로 생성된 전자 및 정공이 수광 소자의 양단에 인가된 전장에 의해 각각 양극 및 음극으로 이동하는 것을 전기적 신호로 변환하는 방식을 말한다. 이러한 직접변환방식에서는 수광 소자로 a-Se, CdZnTe, Hgl2, Pbl2 등이 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
간접변환방식은 수광 소자와 엑스선 발생부 사이에 섬광체(scintillator)를 구비하여 엑스선 발생부에서 조사된 엑스선이 섬광체와 반응함에 따라 방출되는 가시광 영역의 파장을 갖는 광자(photon)를 수광 소자가 감지하여 전기적 신호로 변환하는 방식을 말한다. 이러한 간접변환방식에서는 수광 소자로 a-Si 등이 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 섬광체로는 박막 형태의 GADOX(GADolinium OXysulfide) 섬광체, 마이크로 기둥형 또는 바늘 구조형 CSI(TI) 섬광체 등이 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 엑스선 검출부(120)는 엑스선 데이터를 획득하는 방식에 따라, 전하를 일정시간 동안 저장한 후에 그로부터 신호를 획득하는 전하 누적 방식(Charge Integration Mode)과 단일 엑스선 광자에 의해 신호가 발생될 때마다 문턱 에너지(threshold energy) 이상의 에너지를 갖는 광자를 계수하는 광자 계수 방식(Photon Counting Mode)으로 구분될 수 있다.
필터링부(130)는 관심 영역에 입사되는 선량보다 적은 선량의 엑스선이 비관심 영역에 입사되도록 엑스선 발생부(110)로부터 조사되는 엑스선을 필터링하는 구성이다. 이는 대상체(ob)로 입사되는 엑스선의 전체 선량을 줄이기 위한 것이다.
구체적으로 설명하면, 본 실시 예에 따른 필터링부(130)는 대상체(ob) 내부에 대한 유용한 정보를 포함하는 관심 영역에는 엑스선 발생부(110)로부터 조사되는 엑스선이 그대로 입사되도록 하고, 비관심 영역에는 엑스선 발생부(110)로부터 조사되는 엑스선을 일정 선량으로 줄인 엑스선이 입사되도록 하거나 또는 엑스선이 입사되지 않도록 하는 역할을 한다.
상술한 관심 영역은 관심 객체가 위치하고 있는 영역을 나타낸다. 여기에서, 관심 객체는 사용자가 엑스선 촬영 중 지속적으로 주시해야 할 객체를 의미하는 것으로, 대상체(ob)에 사용되는 시술 도구 또는 시술 부위로 이해될 수 있다. 예를 들어, 엑스선 영상 장치(100)가 혈관 조영술에 사용되는 경우에는 혈관에 삽입되는 가이드 와이어(guide wire), 카테터(catheter), 바늘, 풍선, 스텐트(stent) 등과 같은 시술 도구에 대한 세밀한 관찰이 필요하므로, 이러한 시술 도구를 관심 객체로 설정할 수 있다.
또한, 시술 부위를 관심 객체로 설정하는 경우에는 협착증(stenosis), 동맥류(aneurysm), 암 영역(cancerous region) 등과 같은 부위를 관심 객체로 설정할 수 있다.
본 실시 예에 따른 필터링부(130)는 도 2에 도시한 바와 같이, 필터(131) 및 필터(131)를 이동시키기 위한 구동부(135)를 포함할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 본 실시 예에 따른 필터(131)는 x-y 평면 또는 z축 상에서 독립적으로 이동 가능한 복수의 마스크 레이어(layer)로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 마스크(131a) 및 제1 마스크(131a) 하부에 배치된 제2 마스크(131b)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 마스크(131a) 및 제2 마스크(131b)는 각각 마주하는 한 쌍으로 이루어질 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 6에서는 필터(131)가 2 레이어(layer)의 마스크를 포함하는 것으로 도시하고 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과할 뿐 마스크의 레이어 수가 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 실시 예에 따른 필터(131)의 제1 마스크(131a) 및 제2 마스크(131b)는 각각 x-y 평면 또는 z 축 상에서 독립적으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 제1 마스크(131a)와 한 쌍의 제2 마스크(131b)가 각각 x-y 평면상에서 화살표 방향으로 독립적으로 이동하여 대상체(ob)의 관심 영역의 크기 및 위치에 대응되는 개구부(R)를 형성하거나, 또는 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 대상체(ob)의 전체 영역에 대응되는 개구부(R)를 형성할 수 있다. 여기에서, 전자의 경우에는 엑스선 발생부(110)로부터 조사되는 엑스선이 관심 영역으로만 입사되고, 후자의 경우에는 엑스선이 대상체(ob) 전체 영역으로 입사될 수 있다.
예를 들어, 필터(131)의 제1 마스크(131a)와 제2 마스크(131b)가 각각 독립적으로 이동하여 대상체(ob)의 관심 영역의 크기 및 위치에 대응되는 개구부(R)를 형성한 경우에는 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 관심 영역에만 엑스선이 입사되고 비관심 영역으로는 엑스선이 입사되지 않을 수 있다. 이를 통해 얻은 엑스선 영상은 도 8의 (b)에 도시한 바와 같다. 이때, 도 7의 (a)에서는 비관심 영역에 엑스선이 전혀 입사되지 않는 것으로 도시하였으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 관심 영역으로 입사되는 엑스선의 선량보다 적은 선량의 엑스선이 입사되도록 구현하는 것 역시 가능하다.
또한, 제1 마스크(131a)와 제2 마스크(131b)가 각각 독립적으로 이동하여 대상체(ob)의 전체 영역에 대응되는 개구부(R)를 형성한 경우에는 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 대상체(ob)의 전체 영역 즉, 관심 영역 및 비관심 영역에 모두 엑스선이 입사될 수 있다. 이를 통해 얻은 엑스선 영상은 도 8의 (a)에 도시한 바와 같다.
또한, 제1 마스크(131a) 및 제2 마스크(131b)는 각각 여과 물질(filtration material)의 종류는 동일하고 두께가 다르거나, 여과 물질의 종류와 두께가 모두 다르거나, 여과 물질의 종류는 다르고 두께가 동일하거나, 또는 여과 물질의 종류와 두께가 모두 동일할 수 있다.
즉, 본 실시 예에 따른 필터(131)는 독립적으로 이동하는 복수의 마스크 레이어를 구비함으로써, 관심 영역의 위치, 크기, 형상 및 움직임에 따라 변화하는 개구부(R)를 형성하거나, 또는 대상체(ob)의 전체 영역에 대응되는 개구부(R)를 형성할 수 있으므로, 이동하는 관심 영역에만 엑스선이 조사되거나, 또는 대상체(ob) 전체 영역으로 엑스선이 조사되도록 제어할 수 있다.
필터링부(130)에 포함된 구동부(135)는 상술한 바와 같이, 필터(131)의 제1 마스크(131a) 및 제2 마스크(131b)에 구동력을 전달하여, 제1 마스크(131a) 및 제2 마스크(131b)를 x-y 평면상에서 또는 z 축을 따라 각각 독립적으로 이동시킬 수 있다. 이와 같은 구동부(135)로는 모터, 진공 모터, 공압 실린더, 유압 실린더 등이 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시 예에서는 필터링제어부(143, 도 2 참조)에서 필터링부(130)의 구동부(135)로 제어 신호를 제공할 수 있으며, 구동부(135)는 필터링제어부(143)로부터 제공받은 제어 신호에 따라 필터(131)의 제1 마스크(131a) 및 제2 마스크(131b)를 각각 x-y 평면상에서 이동시키거나 및 z 축을 따라 이동시킬 수 있다. 이때, 필터링제어부(143)가 필터링부(130)의 구동부(135)로 제공하는 제어 신호를 생성하는 방법은 다양한 방법이 사용될 수 있다. 일 예로, 관심 객체인 시술 도구의 움직임 등을 객체 추적(object tracking) 알고리즘을 이용하여 엑스선 영상에서 추적한 다음, 추적된 자취 정보 즉, 움직임 정보를 이용하여 생성할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같은 방법을 통해 생성된 제어 신호를 이용함으로써, 필터(131)의 개구부(R)가 관심 객체의 크기, 위치, 형상 및 움직임을 따라 실시간으로 변하도록 제1 마스크(131a) 및 제2 마스크(131b)를 각각 x-y 평면상 또는 z 축 상에서 이동시킬 수 있다.
한편, 이후부터는 필터링제어부(143)가 상술한 바와 같이 필터(131)의 개구부(R)를 대상체(ob) 전체 영역에 상응하는 크기로 완전히 개방시키기 위해 구동부(135)로 제공하는 제어 신호를 제1 필터 제어 신호라 하고, 필터(131)의 개구부(R)를 관심 영역의 크기, 위치, 형상 및 움직임 특성에 따라 실시간으로 변화시키기 위해 구동부(135)로 제공하는 제어 신호를 제2 필터 제어 신호라 명명할 것이다. 이때, 필터링제어부(143)는 구동부(135)로 상술한 제1 필터 제어 신호를 기설정된 빈도(frequency)로 제공할 수 있다. 이에 대해서는 추후 상세히 설명할 것이다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시 예에 따른 필터링부(130)는 콜리메이터(collimator)(133)를 더 포함할 수 있다. 콜리메이터(133)는 엑스선 발생부(110) 즉, 엑스선이 조사되는 방향에 배치될 수 있다. 콜리메이터(133)는 납이나 텅스텐과 같이 엑스선을 흡수하거나 차단하는 물질로 구성되어 엑스선 발생부(110)의 엑스선 조사 영역 즉, 촬영 영역(Field Of View, FOV)의 범위를 조절하고, 엑스선의 산란을 감소시키는 역할을 할 수 있다.
예를 들어, 도 4를 살펴보면, 엑스선 발생부(110)로부터 조사되는 엑스선 일부가 일차로 콜리메이터(133)에 의해 차단되고, 콜리메이터(133)를 통과한 엑스선의 일부만 필터(131)의 개구부(R)를 통과하여 대상체(ob)의 관심 영역으로 입사될 수 있다.
또한, 도 5를 살펴보면, 엑스선 발생부(110)로부터 조사되는 엑스선 일부가 일차로 콜리메이터(133)에 의해 차단되고, 콜리메이터(133)를 통과한 엑스선 전체가 완전히 개방된 필터(131)의 개구부(R)를 통과하여 대상체(ob)의 전체 영역으로 입사될 수 있다.
도 4 및 도 5에서 엑스선 발생부(110)로부터 조사되어 콜리메이터(133) 및 필터(131)의 개구부(R)를 통과하는 엑스선을 진하게 표시하였다.
제어부(140)는 엑스선 영상 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제어부(140)는 엑스선 촬영 파라미터를 제어하는 촬영 제어부(141) 및 필터링부(130)를 제어하는 필터링제어부(143)를 포함할 수 있다.
촬영 제어부(141)는 엑스선 촬영에 사용되는 다양한 촬영 파라미터들을 제어할 수 있다. 촬영 파라미터는 노출 파라미터(exposure parameter)라고도 하며, 엑스선 영상 장치(100)에서 촬영 파라미터를 자동으로 제어하는 것을 자동 노출 제어(Auto Exposure Control)라고 한다.
촬영 파라미터는 관전압, 관전류, 노출 시간, 필터의 종류, 촬영 영역(FOV), 프레임 레이트(frame rate), 펄스 레이트(pulse rate), 타겟 물질의 종류 등을 포함할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
촬영 파라미터는 대상체 영역에 대한 엑스선 영상에 기초하여 결정될 수도 있고, 엑스선 촬영을 시작하기 전에 입력된 사전 정보에 기초하여 결정될 수도 있다. 특히, 상술한 촬영 파라미터 중 프레임 레이트는 대상체(ob)에 어느 정도의 시간 간격을 두고, 어느 정도 반복하여 엑스선을 조사할지를 결정하는 파라미터로, 이러한 프레임 레이트는 입력부(170)를 통해 사용자가 입력한 시간 간격과 반복 횟수에 기초하여 설정될 수도 있고, 미리 저장되었던 데이터에 기초하여 자동으로 설정될 수도 있다.
또한, 필터링 제어부(143)는 전술한 바와 같이, 필터(131)의 개구부(R)를 대상체(ob)의 전체 영역에 대응되도록 완전히 개방하기 위한 제1 필터 제어 신호 및 관심 영역의 위치, 크기, 형상 및 이동에 따라 필터(131)의 개구부(R)를 변화시키기 위한 제2 필터 제어 신호를 생성할 수 있고, 생성된 제1 필터 제어 신호 및 제2 필터 제어 신호를 구동부(135)로 제공할 수 있다. 이때, 필터링 제어부(143)는 제1 필터 제어 신호를 구동부(135)로 제공하는 빈도(frequency)를 설정할 수 있다.
즉, 엑스선 촬영을 하는 동안 제1 필터 제어 신호를 구동부(135)로 제공하는 횟수를 설정하는 것이다. 이때, 본 실시 예에서는 필터링 제어부(143)에 의해 설정되는 제1 필터 제어 신호의 빈도(frequency)는 촬영 제어부(141)에 의해 제어되는 프레임 레이트보다 낮게 설정될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
영상 처리부(150)는 상술한 엑스선 검출부(120)로부터 엑스선 데이터를 제공받아 엑스선 영상을 생성하되, 관심 영역과 비관심 영역이 설정된 엑스선 영상을 생성하고, 각 영역별 영상을 서로 다른 주기로 업데이트하는 구성이다. 구체적으로, 본 실시 예에 따른 영상 처리부(150)는 도 2에 도시한 바와 같이, 영상 분석부(151)를 포함할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
영상 분석부(151)는 엑스선 검출부(120)를 통해 변환된 엑스선 데이터에 기초하여 엑스선 영상을 생성할 수 있다. 또한, 영상 분석부(151)는 생성된 엑스선 영상을 분석하여 관심 영역 및 비관심 영역을 설정할 수 있다. 이에 따라, 영상 분석부(151)는 관심 영역 및 비관심 영역이 설정된 엑스선 영상을 생성할 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
즉, 본 실시 예에 따른 영상 분석부(151)는 대상체(ob)에 대한 엑스선 영상을 분석하여 관심 영역에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이때, 관심 영역에 대한 정보를 획득하는 방법은 다음과 같다.
우선, 대상체(ob)에 대한 엑스선 영상으로부터 관심 객체를 검출한다. 여기에서, 관심 객체는 전술한 바와 같이, 사용자가 엑스선 촬영 중 지속적으로 주시해야 할 객체로서, 대상체(ob)에 사용되는 시술 도구(instrument) 또는 시술 부위일 수 있다. 관심 객체를 검출하기 위해서는 관심 객체의 특징을 미리 저장하고, 대상체(ob)에 대한 각각의 프레임 영상으로부터 미리 저장된 특징에 대응되는 객체를 검출해야 한다. 상술한 관심 객체의 특징은 관심 객체의 형상(shape), 엑스선 흡수 특성, 움직임 특성 등이 포함될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시 예에 따른 영상 분석부(151)는 상술한 바와 같이 관심 객체를 검출한 다음, 검출된 관심 객체를 포함하는 영역을 관심 영역으로 설정하고, 이외의 영역을 비관심 영역으로 설정할 수 있다. 이때, 관심 영역의 위치와 크기 및 형상은 관심 객체의 위치, 크기, 형상 또는 관심 객체의 움직임 특성을 고려하여 결정될 수 있다.
한편, 영상 분석부(151)는 외부로부터 입력된 정보를 이용하여 관심 객체를 검출할 수 있다. 예를 들어, 외부로부터 사용자에 의해 시술 도구의 종류, 시술의 종류, 시술 부위에 대한 정보, 조영제의 주입 등과 같은 정보가 입력되면, 입력된 정보에 기초하여 엑스선 영상으로부터 관심 객체를 검출할 수 있다.
또한, 영상 분석부(151)는 검출된 관심 객체를 추적하면서 관심 객체의 움직임 특성을 판단할 수 있으며, 관심 객체의 검출, 추적 및 관심 영역에 관한 정보 획득은 영상 분석부(151)로 입력된 복수의 프레임에 대한 프레임 레이트에 따라 실시간으로 이루어질 수 있다. 여기에서, 관심 영역에 관한 정보의 획득은 관심 객체의 검출, 추적 및 이를 기초로 한 관심 영역의 설정을 포함할 수 있다.
관심 객체의 움직임 특성은 관심 객체의 위치, 움직임의 크기, 움직이는 방향 등과 같은 정보를 포함한다. 움직임의 크기는 속도를 포함할 수 있으나, 관심 객체의 움직임은 일정한 패턴을 갖지 않을 수도 있다. 따라서, 움직임의 크기는 속도 이외의 움직임의 정도를 나타내는 다양한 정보를 포함할 수 있다.
관심 영역은 관심 객체를 포함하는 일정 영역이므로 관심 객체에 의해 정의되는바, 관심 객체의 움직임 특성에 따라 관심 영역의 움직임 특성이 결정될 수 있다.
또한, 영상 분석부(151)에서 획득한 관심 영역의 관한 정보, 구체적으로 관심 영역의 위치, 크기, 형상 또는 움직임 특성과 같은 정보를 필터링제어부(143)로 전송하여 필터링부(130)를 제어하는데 사용될 수 있다. 즉, 영상 분석부(151)로부터 관심 영역의 위치, 크기, 형상 또는 움직임 특성 정보를 제공받은 필터링제어부(143)는 제공받은 정보에 기초하여 제2 필터 제어 신호를 생성한다. 이후, 생성된 제2 필터 제어 신호를 필터링부(130)의 구동부(135)로 전달하여 필터(131)의 제1 마스크(131a) 및 제2 마스크(131b)를 이동시킴으로써 필터(131)의 개구부(R)를 관심 영역의 위치, 크기, 형상 또는 움직임 특성에 따라 변화시킬 수 있다.
또한, 영상 분석부(151)는 관심 영역에 관한 정보뿐 아니라, 대상체(ob)의 전체 영역에 대한 엑스선 영상에 나타나는 노이즈, 밝기, 콘트라스트(contrast) 등의 영상 특성에 관한 정보를 획득할 수도 있으며, 이러한 특성들은 제어부(140)로 전송되어 엑스선 촬영 조건을 제어하는데 사용될 수도 있다.
한편, 상술한 필터링부(130)로 제1 필터 제어 신호가 전달되어 필터(131)의 개구부(R)가 대상체(ob)의 전체 영역에 대응되도록 완전히 개방되었을 때 획득된 엑스선 영상을 제1 엑스선 영상이라 하고, 제2 필터 제어 신호가 전달되어 필터(131)의 개구부(R)가 관심 영역에 대응되도록 형성되었을 때 획득된 엑스선 영상을 제2 엑스선 영상이라 하자. 여기에서, 제1 엑스선 영상은 대상체(ob)의 관심 영역과 비관심 영역이 동일한 화질을 갖는 엑스선 영상이고, 제2 엑스선 영상은 대상체(ob)의 비관심 영역이 관심 영역보다 낮은 화질을 갖는 엑스선 영상으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 도 8의 (a)가 제1 엑스선 영상이고, 도 8의 (b)가 제2 엑스선 영상일 수 있다.
본 실시 예에 따른 엑스선 영상 장치(100)의 영상 처리부(150)는 상술한 제1 엑스선 영상 및 제2 엑스선 영상의 관심 영역에 대한 화질 개선을 위해 영상 복원 또는 영상 강화(enhancement)를 수행할 수 있다.
즉, 영상 처리부(150)는 공간적 필터(spatial filter), 시간적 필터(temporal filter), 시공적 필터(spatio-temporal filter), 초해상도 복원(super-resolution reconstruction) 등의 디노이징(denoising) 알고리즘을 사용하여 엑스선 영상의 제1 엑스선 영상 또는 제2 엑스선 영상의 관심 영역을 복원할 수 있다.
또한, 영상 처리부(150)는 히스토그램이나 웨이블렛(wavelet)에 기반한 대조 강화(contrast enhancement) 알고리즘, 에지 강화 필터 등의 디테일 강화 알고리즘 등을 사용하여 프레임 영상의 제1 엑스선 영상 및 제2 엑스선 영상의 관심 영역을 강화시킬 수 있다.
또한, 영상 처리부(150)는 제2 엑스선 영상의 관심 영역을 제1 엑스선 영상 내의 관심 영역에 결합하여 업데이트 제1 엑스선 영상을 생성할 수 있다. 도 8을 참조하여 설명하면, 도 8의 (b)에 도시한 제2 엑스선 영상의 관심 영역 부분을 도 8의 (a)에 도시한 제1 엑스선 영상의 관심 영역 부분에 결합하여 가장 최근 시점의 관심 영역에 대한 엑스선 영상을 업데이트한 제1 엑스선 영상을 생성할 수 있다.
이상, 본 실시 예에 따른 엑스선 영상 장치(100)에 대하여 설명하였다. 본 실시 예에 따른 엑스선 영상 장치(100)는 대상체(ob)에 대한 전체 영역을 관심 영역과 비관심 영역으로 분할하고, 분할된 관심 영역과 비관심 영역을 각각 서로 다른 주기로 업데이트한다. 이에 따라, 관심 영역과 비관심 영역 간 경계면의 불연속성을 줄여 엑스선 영상의 이질감을 최소화할 수 있다.
이후부터는 엑스선 영상 장치의 제어 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명할 것이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 일 실시 예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어 방법은 우선, 관심 영역(ROI)을 생성한 다음(S911), 생성된 관심 영역에 기초하여 엑스선이 조사될 대상체(ob)에 대한 전체 영역을 관심 영역과 비관심 영역으로 분할한다(S913).
상술한 '관심 영역'은 관심 객체가 위치하고 있는 영역을 나타낸다. 여기에서, 관심 객체는 사용자가 엑스선 촬영 중 지속적으로 주시해야 할 객체를 의미하는 것으로, 일반적으로 대상체(ob)에 사용되는 시술 도구 또는 시술 부위로 이해될 수 있다. 예를 들어, 엑스선 영상 장치(100)가 혈관 조영술에 사용되는 경우에는 혈관에 삽입되는 가이드 와이어(guide wire), 카테터(catheter), 바늘, 풍선, 스텐트(stent) 등과 같은 시술 도구에 대한 세밀한 관찰이 필요하므로, 이러한 시술 도구를 관심 객체로 설정할 수 있다.
또한, 시술 부위를 관심 객체로 설정하는 경우에는 협착증(stenosis), 동맥류(aneurysm), 암 영역(cancerous region) 등과 같은 부위를 관심 객체로 설정할 수 있다.
본 실시 예에서 이와 같은 관심 영역(ROI) 생성은 사용자로부터 입력부(170)를 통해 입력되는 정보를 이용하거나, 중재 시술 도구를 자동으로 추적(tracking)하는 알고리즘을 통해 얻은 정보를 이용하거나, 또는 대상체(ob)의 내부에 대한 3차원 모델에 기반하여 검출된 시술 부위 정보를 이용하여 수행될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
다음, 프레임 레이트(frame rate)를 설정하고(S915), 필터(131) 개구부(R)를 완전히 개방하는 빈도(frequency)를 설정한다(S917).
여기에서, 프레임 레이트는 연속되는 이미지를 촬영할 때 초당 촬영하는 프레임 수를 의미하는 것이며, 단계 S915를 통해 프레임 레이트를 설정함으로써, 엑스선 발생부(110)로부터 대상체(ob)로 조사되는 엑스선의 조사 횟수 등이 결정될 수 있다. 예를 들어, 프레임 레이트를 초당 30프레임(30fps)로 설정하였다면, 엑스선은 초당 30회 조사하도록 결정될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 필터(131) 개구부(R)를 완전히 개방하는 빈도는 필터(131) 개구부(R)가 대상체(ob)의 전체 영역에 대응되는 크기로 형성되는 빈도로 이해될 수 있다. 이때, 본 실시 예에서는 필터(131)를 완전히 개방하는 빈도를 프레임 레이트보다 낮게 설정할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 필터(131) 개구부(R)를 완전히 개방하는 빈도와 프레임 레이트를 동일한 값으로 설정하게 되면, 촬영 내내 필터(131)의 개구부(R)는 대상체(ob)의 전체 영역에 대응되는 크기를 형성하여 엑스선 발생부(110)로부터 조사된 엑스선이 대상체(ob) 전체 영역으로 계속하여 그대로 입사되게 된다. 이는, 저선량의 엑스선이 대상체(ob)로 입사되도록 하기 위한 본 발명의 목적과 맞지 않는다.
따라서, 필터(131) 개구부(R)를 완전히 개방하는 빈도를 프레임 레이트보다 낮게 설정하여 촬영 중 필터(131) 개구부(R)를 완전히 개방하는 시점 이외의 시점에는 필터(131) 개구부(R)가 관심 영역에 대응되는 크기로 형성되어 관심 영역에만 엑스선이 조사되도록 한다. 이에 따라, 대상체(ob)로 저선량의 엑스선이 입사되도록 할 수 있다.
다음, 필터(131) 개구부(R)가 완전히 개방될 시점인지를 판단하고(S919), 판단 결과 필터(131) 개구부(R)가 완전히 개방될 시점에 해당하면 필터(131) 개구부(R)를 완전히 개방한 다음(S921), 대상체(ob)로 엑스선을 조사하여 제1 엑스선 영상을 획득한다(S923). 이때, 필터(131) 개구부(R)를 완전히 개방한다는 것은 필터(131) 개구부(R)를 대상체(ob)의 전체 영역에 대응되도록 형성하는 것으로 이해될 수 있다. 이에 따라, 단계 S923을 통해 획득된 제1 엑스선 영상은 대상체(ob)의 전체 영역에 대한 엑스선 영상으로 이해될 수 있다. 다음, 단계 S923을 통해 획득된 제1 엑스선 영상을 표시부(160)에 표시한다(S925).
한편, 판단 결과 필터(131) 개구부(R)가 완전히 개방될 시점에 해당하지 않으면 필터(131) 개구부(R)를 대상체(ob)의 관심 영역에 대한 위치, 크기 및 형상 등과 대응되는 위치, 크기 및 형상으로 형성한 다음(S927), 대상체(ob)로 엑스선을 조사하여 제2 엑스선 영상을 획득한다(S929). 이때, 단계 S929를 통해 획득된 제2 엑스선 영상은 대상체(ob)의 관심 영역에 대한 엑스선 영상으로 이해될 수 있다. 다음, 상술한 단계 S923을 통해 획득된 제1 엑스선 영상의 관심 영역 부분에 제2 엑스선 영상의 관심 영역 부분을 결합하여 관심 영역이 업데이트된 제1 엑스선 영상을 생성하고, 생성된 업데이트 제1 엑스선 영상을 표시부(160)에 표시한다(S931).
이상, 본 발명의 일 실시 예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어 방법에 대하여 설명하였다. 본 실시 예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어 방법은 엑스선이 조사되는 대상체(ob)의 전체 영역을 관심 영역과 비관심 영역으로 분할하고, 필터(131) 개구부(R)를 관심 영역에 대응되는 위치, 크기, 형상 및 움직임 방향에 대응되도록 형성하되, 주기적으로 완전히 개방하여 분할된 관심 영역 및 비관심 영역에 대한 엑스선 영상을 서로 다른 주기로 획득한다.
이에 따라, 비관심 영역에 대한 엑스선 영상도 주기적으로 업데이트하게 되므로, 관심 영역과 비관심 영역 간 경계면의 불연속성을 줄여 영상 이질감을 최소화할 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시 예들을 설명하였다. 전술한 실시 예들에서 엑스선 영상 장치(100)를 구성하는 일부 구성요소들은 일종의 '모듈(module)'로 구현될 수 있다. 여기에서, '모듈'은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)와 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행할 수 있다. 그러나, 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다.
일 예로서 모듈은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소들과 모듈들에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다. 게다가, 상기 구성요소들 및 모듈들은 디바이스 내에서 하나 또는 그 이상의 CPU를 실행할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예들은 전술한 실시 예의 적어도 하나의 처리 요소를 제어하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 코드/명령을 포함하는 매체 예를 들면, 컴퓨터 판독 가능한 매체를 통해 구현될 수도 있다. 상기 매체는 상기 컴퓨터 판독 가능한 코드의 저장 및/또는 전송을 가능하게 하는 매체/매체들에 대응할 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 코드는, 매체에 기록될 수 있을 뿐 아니라, 인터넷을 통해 전송될 수도 있는데, 상기 매체는 예를 들어, ROM, RAM, CD-ROM, 마그네틱 테이프, 플로피 디스크, 광학 기록 매체, 인터넷을 통한 데이터 전송(data transmission)과 같은 반송파(carrier wave)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 매체는 비일시적인 컴퓨터로 판독 가능한 매체일 수도 있다. 상기 매체들은 분산 네트워크일 수도 있으므로, 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드는 분산 방식으로 저장 및 전송되고 실행될 수 있다. 또한, 더 나아가, 일 예로써, 처리 요소는 프로세서 또는 컴퓨터 프로세서를 포함할 수 있고, 상기 처리 요소는 하나의 디바이스 내에 분산 및/또는 포함될 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 : 엑스선 영상 장치
102 : 테이블
104 : C형 암
106 : 지지부
110 : 엑스선 발생부
111 : 엑스선 튜브
111a : 유리관
111b : 로터
111c : 양극
111d : 타겟 물질
111e : 음극
111f : 전기도선
111g : 집속 전극
111h : 필라멘트
111i : 윈도우
120 : 엑스선 검출부
130 : 필터링부
131 : 필터
131a : 제1 마스크
131b : 제2 마스크
135 : 구동부
140 : 제어부
150 : 영상 처리부
151 : 영상 분석부
160 : 표시부
170 : 입력부

Claims (15)

  1. 관심 영역 및 비관심 영역을 갖는 대상체에 대한 엑스선 동영상의 프레임 레이트(frame rate)를 설정하는 단계;
    필터 개구부를 완전히 개방하는 빈도(frequency)를 설정하는 단계;
    상기 필터 개구부를 완전히 개방할 시점인지를 판단하는 단계;
    판단 결과, 상기 필터 개구부를 완전히 개방할 시점에 해당하면 상기 필터 개구부를 상기 대상체의 전체 영역에 대응되도록 형성하고, 상기 필터 개구부를 완전히 개방할 시점에 해당하지 않으면 상기 필터 개구부를 상기 대상체의 상기 관심 영역에 대응되도록 형성하는 단계; 및
    상기 대상체로 엑스선을 조사하여 상기 대상체의 전체 영역에 대한 제1 엑스선 영상 및 상기 대상체의 관심 영역에 대한 제2 엑스선 영상을 획득하는 단계
    를 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 엑스선 영상 및 상기 제2 엑스선 영상은 서로 다른 주기로 획득하는 엑스선 영상 장치의 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 엑스선 영상을 획득하는 단계 이후에,
    상기 제1 엑스선 영상을 표시하는 단계를 더 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 엑스선 영상을 획득하는 단계 이후에,
    상기 제1 엑스선 영상의 관심 영역에 상기 제2 엑스선 영상의 관심 영역을 결합하여 상기 제1 엑스선 영상을 업데이트하는 단계; 및
    생성된 상기 업데이트된 제1 엑스선 영상을 표시하는 단계
    를 더 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 대상체에 대하여 상기 관심 영역 및 상기 비관심 영역을 분할하는 단계를 더 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 대상체에 대한 상기 관심 영역을 설정하는 단계를 더 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 빈도(frequency)는 상기 프레임 레이트보다 낮게 설정되는 엑스선 영상 장치의 제어 방법.
  8. 관심 영역 및 비관심 영역을 갖는 대상체에 엑스선을 복수 회 조사하는 엑스선 발생부;
    이동 가능한 마스크를 포함하고, 이동하는 상기 마스크를 이용하여 상기 대상체의 전체 영역에 대응되는 개구부를 형성하거나 또는 상기 대상체의 관심 영역에 대응되는 개구부를 형성하여 상기 엑스선 발생부로부터 조사되는 엑스선을 필터링하는 필터링부;
    상기 대상체의 상기 전체 영역 또는 상기 관심 영역을 투과하는 엑스선을 검출하는 엑스선 검출부; 및
    상기 엑스선 검출부에 의해 검출된 엑스선에 기초하여 상기 대상체의 전체 영역에 대한 제1 엑스선 영상 및 상기 대상체의 관심 영역에 대한 제2 엑스선 영상을 획득하는 영상 처리부
    를 포함하는 엑스선 영상 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마스크는,
    각각 평행 이동하는 한 쌍의 제1 마스크; 및
    상기 제1 마스크와 수직하는 방향으로 배치되되, 각각 평행 이동하는 한 쌍의 제2 마스크
    를 포함하는 엑스선 영상 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 대상체의 상기 전체 영역에 대응되는 개구부 또는 상기 대상체의 상기 관심 영역에 대응되는 개구부를 형성하도록 상기 제1 마스크 및 상기 제2 마스크를 이동시기기 위한 제어 신호를 상기 필터링부로 제공하는 제어부
    를 더 포함하는 엑스선 영상 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 엑스선 발생부로부터 엑스선이 조사되는 횟수를 결정하기 위한 프레임 레이트 및 상기 필터링부가 상기 대상체의 전체 영역에 대응되는 개구부를 형성하는 빈도(frequency)를 설정하는 엑스선 영상 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 빈도(frequency)는 상기 프레임 레이트보다 낮게 설정되는 엑스선 영상 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제1 엑스선 영상 및 상기 제2 엑스선 영상은 서로 다른 주기로 획득되는 엑스선 영상 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 영상 처리부는 상기 제1 엑스선 영상이 획득된 시점에는 상기 제1 엑스선 영상을 표시부로 제공하여 표시하는 엑스선 영상 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 영상 처리부는 상기 제2 엑스선 영상이 획득된 시점에는 상기 제1 엑스선 영상의 관심 영역에 상기 제2 엑스선 영상의 관심 영역을 결합하여 상기 제1 엑스선 영상을 업데이트하고, 업데이트된 제1 엑스선 영상을 표시부로 제공하여 표시하는 엑스선 영상 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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