KR20150034478A

KR20150034478A - 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20150034478A
Application number: KR20130114607A
Authority: KR
Inventors: 황효석; 김지연; 노경식; 이종원; 이주석; 형승용; 황원준
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2015-04-03

Abstract

혈관조영술이나 형광투시술을 수행할 때 엑스선 피폭량을 감소시킬 수 있는 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법이 개시된다.
엑스선 영상 장치의 일 실시예는 대상체로 엑스선을 조사하는 엑스선 소스; 상기 엑스선 소스의 전방에 위치하며, 상기 엑스선이 통과하는 개방 영역을 형성하는 필터링부; 상기 대상체로 조사된 엑스선을 검출하여 복수의 엑스선 영상을 획득하는 엑스선 검출기; 상기 복수의 엑스선 영상 중에서 현재 엑스선 영상에서 검출된 전경 영역의 전경 값을 공간적 및 시간적으로 전파하고, 상기 전경 값의 전파 결과에 기초하여 상기 현재 엑스선 영상에 대한 작업 영역을 설정하는 영상 처리부; 및 상기 개방 영역이 상기 설정된 작업 영역에 대응하도록 상기 필터링부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법{X-ray imaging apparatus and x-ray imaging apparatus control method}

혈관조영술이나 형광투시술을 수행할 때 엑스선 피폭량을 감소시킬 수 있는 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법이 개시된다.

엑스선 영상 장치는 엑스선(X-ray)을 인체나 물건과 같은 대상체에 조사하여, 대상체의 내부에 대한 영상을 획득하는 영상 장치이다. 엑스선 영상 장치는 대상체 내부 구조를 용이하게 파악할 수 있기 때문에 의료 분야 등에서 인체 내부의 병변과 같은 이상을 검출하거나, 물체나 부품의 내부 구조를 파악하기 위해서 사용된다. 또한 엑스선 영상 장치는 공항 등에서 수하물 내부를 확인하기 위해 사용되기도 한다.

이와 같은 엑스선 영상 장치로는 디지털 엑스선 영상 장치(Digital Radiography; DR), 컴퓨터 단층 촬영 장치(Computed tomography; CT), 유방 촬영 장치(Full Field Digital Mammography; FFDM; 마모그라피) 등을 예로 들 수 있다.

엑스선 영상 장치의 동작 원리에 대해 살펴보면 다음과 같다. 엑스선 영상 장치는 인체나 물건 등의 대상체에 엑스선을 조사한 다음, 대상체를 투과하거나 대상체를 투과하지 않고 직접 도달하는 엑스선을 수광한다. 그리고 수광된 엑스선을 전기적 신호로 변환시키고, 변환된 전기적 신호를 독출함으로써 엑스선 영상을 생성한다. 생성된 엑스선 영상은 디스플레이부를 통해 디스플레이된다. 이로써 사용자는 대상체의 내부 구조를 파악할 수 있다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 엑스선 영상 장치의 일 실시예는 대상체로 엑스선을 조사하는 엑스선 소스; 상기 엑스선 소스의 전방에 위치하며, 상기 엑스선이 통과하는 개방 영역을 형성하는 필터링부; 상기 대상체로 조사된 엑스선을 검출하여 복수의 엑스선 영상을 획득하는 엑스선 검출기; 상기 복수의 엑스선 영상 중에서 현재 엑스선 영상에서 검출된 전경 영역의 전경 값을 공간적 및 시간적으로 전파하고, 상기 전경 값의 전파 결과에 기초하여 상기 현재 엑스선 영상에 대한 작업 영역을 설정하는 영상 처리부; 및 상기 개방 영역이 상기 설정된 작업 영역에 대응하도록 상기 필터링부를 제어하는 제어부를 포함한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 엑스선 영상 장치 제어 방법의 일 실시예는 엑스선 소스에서 대상체를 향하여 엑스선을 조사하는 단계; 상기 대상체를 통과한 엑스선을 검출하여 상기 대상체에 대한 복수의 엑스선 영상을 획득하는 단계; 상기 복수의 엑스선 영상 중에서 현재 엑스선 영상의 전경 영역을 검출하는 단계; 상기 검출된 전경 영역의 전경 값을 공간적 및 시간적으로 전파하는 단계; 상기 전경 값의 전파 결과에 기초하여 상기 현재 엑스선 영상에 대한 작업 영역을 설정하는 단계; 및 상기 설정된 작업 영역에 대응하는 개방 영역이 형성될 수 있도록 엑스선 소스 전방에 위치한 필터링부를 제어하는 단계를 포함한다.

움직임이 있는 영역뿐만 아니라, 움직임이 없더라도 관찰이 필요한 영역에 대한 시야각을 확보할 수 있으므로, 보다 안전한 시술이 가능하다.

도 1은 엑스선 영상 장치의 외관을 예시한 도면이다.
도 2는 필터링부를 포함하는 엑스선 영상 장치를 예시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 필터링부의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 필터링부의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 5는 대상체의 작업 영역으로 입사되는 엑스선량 및 비작업 영역으로 입사되는 엑스선량을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 엑스선 영상 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 엑스선 소스에 포함되는 엑스선 튜브의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 엑스선 검출기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 영상 처리부의 구성을 도시한 도면이다.
도 10은 엑스선 영상이 복수의 영역으로 분할된 모습을 예시한 도면이다.
도 11a는 제1 엑스선 영상을 예시한 도면이다.
도 11b는 제2 엑스선 영상을 예시한 도면이다.
도 11c는 도 11b의 제2 엑스선 영상을 대상으로, 픽셀 별로 전경 확률 값을 계산한 결과를 도시한 도면이다.
도 12는 서브 영역이 가지는 전경 값을 공간적으로 전파하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 서브 영역이 가지는 전경 값을 시간적으로 전파하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 서브 영역이 가지는 전경 값의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 15a는 엑스선 영상 장치에서 획득된 혈관 영상을 예시한 도면이다.
도 15b는 도 15a의 혈관 영상에 기초하여 설정된 작업 영역을 예시한 도면이다.
도 15c는 도 15b의 작업 영역에 대응하도록 필터링부를 제어한 후에 획득한 혈관 영상을 예시한 도면이다.
도 16은 엑스선 영상 장치의 제어 방법을 예시한 도면이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법에 대한 실시예들을 설명한다. 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.

엑스선 영상 장치로는 디지털 엑스선 영상 장치(Digital Radiography; DR), 컴퓨터 단층 촬영 장치(Computed tomography; CT), 유방 촬영 장치(Full Field Digital Mammography; FFDM; 마모그라피), 혈관조영 장치, 형광투시 장치를 예로 들 수 있다. 이하의 설명에서는 엑스선 영상 장치가 혈관조영 장치인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

도 1은 엑스선 영상 장치의 외관을 예시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 엑스선 영상 장치(100)는 C형 암(101), 본체(103), 연결축(105), 테이블(107), 엑스선 소스(110), 엑스선 검출기(120), 입력부(130) 및 디스플레이부(170)를 포함할 수 있다.

C형 암(101)은 연결축(105)을 통해 본체(103)와 연결된다. C형 암(101)의 양쪽 단부에는 각각 엑스선 소스(110)와 엑스선 검출기(120)가 마련된다. C형 암(101)은 연결축(105)을 중심으로 상하, 좌우 방향으로 이동될 수 있다. 또한, C형 암(101)은 연결축(105)을 중심으로 360도 회전할 수도 있다. C형 암(101)이 연결축(105)을 중심으로 회전함에 따라, 엑스선 소스(110) 및 엑스선 검출기(120)도 마주보는 상태로 회전하게 된다.

테이블(107)은 엑스선 촬영의 대상이 되는 대상체(30)를 엑스선 소스(110)와 엑스선 검출기(120)의 사이로 이송시킨다. 테이블(107)은 지면에 대해 수평 상태를 유지하면서 전, 후, 좌, 우, 상, 하 방향으로 이동될 수 있다.

이처럼 대상체(30)를 엑스선 소스(110)와 엑스선 검출기(120) 사이에 위치시킨 후, 대상체(30)로 엑스선을 조사하여 엑스선 영상을 획득할 수 있다. 엑스선 영상으로는 투영 영상 및 투시 영상을 예로 들 수 있다.

일 예로, C형 암(101)을 회전시키면서 대상체(30)로 엑스선을 조사하여 대상체(30)에 대한 복수의 투영 영상을 획득할 수 있다. 복수의 투영 영상을 대상으로 영상 복원을 수행하면, 대상체(30)에 대한 3차원 볼륨을 복원할 수 있다. 복원된 3차원 볼륨으로부터 혈관에 대한 3차원 볼륨만을 추출해낼 수도 있다.

다른 예로, C형 암(101)을 고정시킨 상태에서 대상체(30)로 엑스선을 조사하여 복수의 투시 영상을 획득할 수 있다. 구체적으로, 혈관조영술이나 형광투시술을 수행할 때에는 시술 내내 C형 암(101)을 고정시킨 상태에서 대상체(30)로 엑스선을 조사하게 된다. 그 결과, 복수의 투시 영상을 실시간으로 획득할 수 있다.

입력부(130)는 엑스선 영상 장치(100)의 동작을 제어하기 위한 지시나 명령을 사용자로부터 입력받을 수 있다. 예를 들면, 테이블(190)의 위치를 조정하는 명령, 진단 시작 명령, C형 암(101)의 위치를 이동시키는 명령, C형 암(101)을 회전시키는 명령을 입력받을 수 있다. 이를 위하여 입력부(130)는 키보드, 마우스 및 풋 페달(food pedal) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 입력부(130)는 엑스선 영상 장치(100)와 하드웨어적으로 분리될 수도 있다. 이 경우, 입력부(130)는 사용자로부터 입력받은 명령을 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 본체(103)로 전송할 수 있다.

디스플레이부(170)는 대상체(30)에 대한 엑스선 영상을 디스플레이할 수 있다. 디스플레이부(170)는 적어도 하나의 디스플레이를 포함할 수 있다. 도 1은 디스플레이부(170)가 제1 디스플레이(171) 및 제2 디스플레이(172)를 포함하는 경우를 도시하고 있으나, 디스플레이부(170)는 더 많은 개수의 디스플레이를 포함할 수도 있다.

상술한 구성요소들 외에도 엑스선 영상 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 필터링부(150)를 더 포함할 수 있다.

필터링부(150)는 엑스선 소스(110)의 전방 즉, 엑스선 조사 방향에 배치될 수 있다. 필터링부(150)는 엑스선 소스(110)에서 조사된 엑스선의 일부를 차단할 수 있다. 실시예에 따르면, 필터링부(150)는 필터(151) 및 필터(151)를 운동시키기 위한 필터 구동부(153)를 포함할 수 있다.

필터(151)는 엑스선 소스(110)에서 발생된 엑스선을 차단하는 역할을 한다. 필터(151)는 병진 운동 및/또는 회전 운동이 가능하도록 구현될 수 있다. 필터(151)는 병진 운동 및/또는 회전 운동함에 따라, 개방 영역(152)을 형성할 수 있다. 엑스선 소스(110)에서 발생된 엑스선 중 일부는 개방 영역(152)을 통과하여 대상체(30)로 조사되고, 나머지는 필터(151)에 의해 차단된다.

필터 구동부(153)는 필터(151)를 병진 운동 및/또는 회전 운동시킬 수 있다. 필터 구동부(153)에 의해 필터(151)가 병진 운동 및/또는 회전 운동함에 따라 개방 영역의 모양이 달라지게 된다. 여기서, 도 3a, 도 3b, 도 4a 및 도 4b를 참조하여, 개방 영역의 조절 방법에 대해서 설명하기로 한다.

도 3a 및 도 3b는 필터링부(150)의 일 예를 도시한 도면이다. 구체적으로, 도 3a는 복수개의 사각형 필터(151a) 및 복수개의 사각형 필터(151a)에 의해 형성된 개방 영역(152)을 도시한 평면도이다. 도 3b는 적어도 하나의 사각형 필터(151a)가 운동된 경우의 개방 영역을 도시한 평면도이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 필터링부(150)는 네 개의 사각형 필터(151a)를 포함할 수 있다. 각각의 사각형 필터(151a)는 각각의 회전축(152b)을 중심으로 회전 운동할 수 있다. 또한, 각각의 사각형 필터(151a)는 상하, 좌우 방향으로 병진 운동할 수 있다. 필터 구동부(153)는 제어신호에 따라, 적어도 하나의 사각형 필터(151a)를 병진 운동 및/또는 회전 운동시킬 수 있다. 도 3a를 참조하면, 개방 영역(152)이 직사각형인 것을 알 수 있다. 이러한 형태의 개방 영역(152)은 각각의 사각형 필터(151a)를 병진 운동시킴으로써 얻을 수 있다.

도 3b를 참조하면, 도 3a에 비하여 왼쪽에 위치한 사각형 필터(151a)가 회전축(151b)을 중심으로 회전된 것을 알 수 있다. 이처럼 하나의 사각형 필터(151a)를 회전 운동시킴으로써, 개방 영역(152)을 사다리꼴로 변형시킬 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 방법 외에도, 적어도 하나의 사다리꼴 필터(151a)를 병진 운동 및/또는 회전 운동시킴으로써, 개방 영역(152)의 모양 및 위치를 다양하게 설정할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 필터링부(150)의 다른 예를 도시한 도면이다. 구체적으로, 도 4a는 복수개의 직사각형 필터(151c) 및 복수개의 직사각형 필터(151c)에 의해 형성된 개방 영역(152)을 도시한 평면도이다. 도 3b는 적어도 하나의 직사각형 필터(151c)가 운동된 경우의 개방 영역을 도시한 평면도이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 필터링부(150)는 여덟 개의 직사각형 필터(151c)를 포함할 수 있다. 여덟 개의 직사각형 필터(151c)는 좌, 우에 각각 네 개씩 배치되되, 긴 변이 서로 맞닿도록 일렬로 배치될 수 있다. 각각의 필터(151c)는 좌우 방향으로 병진 운동할 수 있다. 필터 구동부(153)는 제어신호에 따라, 적어도 하나의 필터(151c)를 병진 운동시킬 수 있다. 도 4a를 참조하면, 개방 영역(152)이 형성되지 않은 것을 알 수 있다.

도 4b를 참조하면, 도 4a에 비하여 네 개의 직사각형 필터(151c)가 병진 운동된 것을 알 수 있다. 이처럼 네 개의 직사각형 필터(151c)를 병진 운동시키면, '┘' 모양의 개방 영역(152)을 얻을 수 있다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 방법 외에도, 적어도 하나의 직사각형 필터(151c)를 병진 운동시킴으로써, 개방 영역(152)의 모양 및 위치를 다양하게 설정할 수 있다.

개시된 발명에서, 개방 영역(152)은 작업 영역에 대응할 수 있다. 작업 영역은 투시 영상에서 의사가 혈관조영술이나 형광투시술 등의 시술을 문제 없이 진행하는데 필요한 영역을 의미할 수 있다.

구체적으로, 혈관조영술이나 형광투시술을 수행할 때, 의사는 혈관에 가이드 와이어를 삽입한 다음, 가이드 와이어를 따라 시술 기구 예를 들어, 스텐트 기구를 삽입한다. 스텐트 기구는 긴 튜브 형태를 가진다. 스텐트 기구의 선단에는 스텐트가 마련된다. 스텐트는 스텐트 기구쪽으로 접힌 상태로 혈관 내로 주입되며, 목표 위치에서 그물망 형태로 펼쳐진다.

일반적인 엑스선 영상 장치에서는 스텐트 기구의 선단 즉, 스텐트가 관심 영역으로 설정될 수 있다. 따라서, 일반적인 엑스선 영상 장치에서는 투시 영상에서 스텐트를 포함하는 영역이 관심 영역으로 설정되며, 관심 영역에 대응되도록 개방 영역의 모양이 조절된다.

작업 영역은 좁은 의미로는 관심 영역만을 의미할 수 있다. 넓은 의미로는 관심 영역뿐만 아니라, 관심 영역의 주변 영역을 의미할 수 있다. 관심 영역의 주변 영역으로는 가이드 와이어의 이동 경로, 스텐트가 지나온 경로, 스텐트가 이동될 가능성이 있는 경로 등을 예로 들 수 있다.

투시 영상에서 작업 영역을 설정하면, 작업 영역을 제외한 나머지 영역은 비작업 영역으로 설정된다. 필터링부(150)의 필터 구동부(153)는 작업 영역에 대응하는 개방 영역이 형성되도록 필터(151)를 병진 운동 및/또는 회전 운동시킨다. 이처럼 작업 영역에 대응하도록 개방 영역의 위치 및 크기를 조절하면, 개방 영역을 통과한 엑스선만이 대상체(30)로 입사되므로, 엑스선 피폭량을 줄일 수 있다.

도 5는 필터링부(150)에 의해 대상체(30)가 작업 영역과 비작업 영역으로 구분된다고 했을 때, 대상체(30)의 작업 영역으로 입사되는 엑스선량 및 비작업 영역으로 입사되는 엑스선량을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 대상체(30)의 작업 영역으로 입사되는 엑스선량에 비하여, 대상체(30)의 비작업 영역으로 입사되는 엑스선량이 적은 것을 알 수 있다.

도 6은 엑스선 영상 장치(100)의 구성을 도시한 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 엑스선 영상 장치(100)는 엑스선 소스(110), 엑스선 검출기(120), 입력부(130), 제어부(140), 필터링부(150), 영상 처리부(160), 디스플레이부(170) 및 저장부(180)를 포함할 수 있다.

입력부(130), 디스플레이부(170) 및 필터링부(150)에 대해서는 앞서 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략하고, 엑스선 소스(110), 엑스선 검출기(120), 제어부(140), 영상 처리부(160) 및 저장부(180)를 위주로 설명하기로 한다.

엑스선 소스(110)는 엑스선을 발생시켜 대상체(30)에 조사한다. 엑스선 소스(110)는 엑스선을 발생시키는 엑스선 튜브를 포함한다. 엑스선 튜브의 구조에 대한 설명은 도 7을 참조하여 후술하기로 한다.

엑스선 검출기(120)는 대상체(30)를 투과한 엑스선을 검출하여 전기적 신호로 변환한다. 변환된 전기적 신호는 엑스선 영상인 것으로 이해될 수 있다. 엑스선 검출기(120)의 구조에 대한 구체적인 설명은 도 8을 참조하여 후술하기로 한다.

영상 처리부(160)는 엑스선 영상을 분석하여 전경 영역을 검출하고, 전경 영역이 가지는 전경 값을 공간적 및 시간적으로 전파할 수 있다. 그리고 전경 값 전파 결과에 기초하여 작업 영역을 설정할 수 있다. 그리고 설정된 작업 영역에 대한 정보를 후술될 제어부(140)로 제공할 수 있다. 전경 영역, 전경 값, 전경 값의 전파, 작업 영역의 설정 등에 대한 설명은 도 9 내지 도 15c를 참조하여 후술하기로 한다.

제어부(140)는 엑스선 영상 장치(100)의 각 구성요소들을 연결하고, 제어할 수 있다. 일 예로, 제어부(140)는 입력부(130)를 통해 입력된 명령 및/또는 사전에 설정된 명령에 기초하여, C형 암(101), 엑스선 소스(110) 및 엑스선 검출기(120) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 다른 예로, 제어부(140)는 영상 처리부(160)로부터 제공받은 작업 영역 정보에 기초하여, 필터링부(150)를 제어할 수 있다. 즉, 작업 영역에 대응하는 개방 영역이 형성될 수 있도록 필터 구동부(153)를 구동시킬 수 있다.

저장부(180)는 엑스선 영상 장치(100)가 동작하는데 필요한 데이터나 알고리즘을 저장할 수 있다. 또한 저장부(180)는 엑스선 진단 중에 생성된 데이터 예를 들면, 엑스선 영상 등을 저장할 수 있다. 저장부(180)는 휘발성 메모리 소자, 비휘발성 메모리 소자, 하드디스크, 광디스크, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 그러나 저장부(180)는 상술한 예로 한정되는 것은 아니며, 당업계에 알려져 있는 임의의 다른 형태로 구현될 수도 있다.

도 7은 엑스선 소스(110)에 포함되는 엑스선 튜브의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 7을 참조하면, 엑스선 튜브(111)는 양극(111c)과 음극(111e)을 포함하는 2극 진공관으로 구현될 수 있다. 이 때 관체는 규산경질 유리 등을 재료로 하는 유리관(111a)일 수 있다.

음극(111e)은 필라멘트(111h)와 전자를 집속시키는 집속 전극(111g)을 포함한다. 집속 전극(111g)은 포커싱 컵(focusing cup)이라고도 한다. 유리관(111a)의 내부를 약 10mmHg 정도의 고진공 상태로 만들고 음극의 필라멘트(111h)를 고온으로 가열하여 열전자를 발생시킨다. 필라멘트(111h)의 일 예로 텅스텐 필라멘트를 사용할 수 있고 필라멘트에 연결된 전기도선(111f)에 전류를 가하여 필라멘트(111h)를 가열할 수 있다. 그러나 개시된 발명의 실시예가 음극(111e)에 필라멘트(111h)를 채용하는 것에 한정되는 것은 아니며, 고속 펄스로 구동 가능한 카본 나노 튜브(carbon nano-tube)를 음극으로 할 수도 있다.

양극(111c)은 주로 구리로 구성되고, 음극(111e)과 마주보는 쪽에 타겟 물질(111d)이 도포 또는 배치된다. 타겟 물질로는 예를 들어, Cr, Fe, Co, Ni, W, Mo 등의 고저항 재료들이 사용될 수 있다. 타겟 물질의 녹는점이 높을수록 초점 크기(focal spot size)가 작아진다.

음극(111e)과 양극(111c) 사이에 고전압을 걸어주면 열전자가 가속되어 양극의 타겟 물질(111d)에 충돌하면서 엑스선을 발생시킨다. 발생된 엑스선은 윈도우(111i)를 통해 외부로 조사된다. 윈도우의 재료로는 베릴륨(Be) 박막이 사용될 수 있다. 이 때, 윈도우(111i)의 전면 또는 후면에는 필터(미도시)를 위치시켜 특정 에너지 대역의 엑스선을 필터링할 수 있다.

타겟 물질(111d)은 로터(111b)에 의해 회전될 수 있다. 타겟 물질(111d)이 회전하게 되면 타겟 물질(111d)이 고정된 경우에 비하여 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 관전압(tube voltage)이라 한다. 관전압의 크기는 파고치(단위 kVp)로 표시할 수 있다.

관전압이 증가하면 열전자의 속도가 증가된다. 그 결과 타겟 물질에 충돌하여 발생되는 엑스선의 에너지(광자의 에너지)가 증가한다. 엑스선의 에너지가 증가하면, 대상체(30)를 투과하는 엑스선의 양이 증가한다. 엑스선의 투과량이 증가하면 엑스선 검출기(120)에 의해 검출되는 엑스선의 양이 증가한다. 그 결과, 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR)가 높은 엑스선 영상 즉, 고품질의 엑스선 영상을 얻을 수 있다.

반대로 관전압이 낮아지면 열전자의 속도가 감소되고, 타겟 물질에 충돌하여 발생되는 엑스선의 에너지가 감소한다. 엑스선의 에너지가 감소하면, 대상체(30)로 흡수되는 엑스선의 양이 증가하고, 엑스선 검출기(120)에 의해 검출되는 엑스선의 양이 감소한다. 그 결과, 신호대잡음비가 낮은 영상 즉, 저품질의 엑스선 영상이 얻어진다.

엑스선 튜브(111)에 흐르는 전류는 관전류(tube current)라 하며 평균치(단위 mA)로 표시할 수 있다. 관전류가 증가하면 엑스선량(엑스선 광자의 수; dose)이 증가하고, 신호대잡음비가 높은 엑스선 영상이 얻어진다. 반대로 관전류가 감소하면 엑스선량이 감소하고, 신호대잡음비가 낮은 엑스선 영상이 얻어진다.

요약하면, 관전압을 제어하여 엑스선의 에너지를 제어할 수 있다. 그리고 관전류 및 엑스선 노출 시간을 조절하여 엑스선의 선량 또는 세기를 제어할 수 있다. 따라서 대상체(30)의 종류나 특성에 따라 관전압 및 관전류를 제어하여, 조사되는 엑스선의 에너지 및 선량을 제어할 수 있다.

엑스선 소스(110)에서 조사되는 엑스선은 일정 에너지 대역을 갖고, 에너지 대역은 상한과 하한에 의해 정의될 수 있다. 에너지 대역의 상한, 즉 조사되는 엑스선의 최대 에너지는 관전압의 크기에 의해 조절될 수 있다. 에너지 대역의 하한, 즉 조사되는 엑스선의 최소 에너지는 엑스선 소스(110)에 구비된 필터에 의해 조절될 수 있다. 필터를 이용하여 저에너지 대역의 엑스선을 여과시키면, 조사되는 엑스선의 평균 에너지를 높일 수 있다. 한편, 조사되는 엑스선의 에너지는 최대 에너지 또는 평균 에너지로 나타낼 수 있다.

도 8은 엑스선 검출기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 엑스선 검출기(120)는 엑스선을 검출하여 전기적인 신호로 변환하는 수광 소자(121)와 전기적인 신호를 읽어 내는 독출 회로(122)를 포함한다. 여기서, 독출 회로(122)는 복수의 픽셀 영역을 포함하는 2차원 픽셀 어레이 형태로 이루어진다. 수광 소자(121)를 구성하는 물질로는 낮은 에너지와 적은 선량에서의 높은 해상도와 빠른 응답 시간 및 높은 동적 영역을 확보하기 위하여 단결정 반도체 물질을 사용할 수 있다. 단결정 반도체 물질의 예로는 Ge, CdTe, CdZnTe, GaAs 를 들 수 있다.

수광 소자(121)는 고저항의 n형 반도체 기판(121a)의 하부에 p형 반도체가 2차원 픽셀 어레이 구조로 배열된 p형 층(121b)을 접합하여 PIN 포토다이오드 형태로 형성될 수 있다. CMOS 공정을 이용한 독출 회로(122)는 각 픽셀별로 수광 소자(121)와 결합된다. CMOS 독출 회로(122)와 수광 소자(121)는 플립 칩 본딩 방식으로 결합할 수 있다. 구체적으로, 땜납(PbSn), 인듐(In) 등의 범프(bump; 123)를 형성한 후 리플로우(reflow)하고 열을 가하며 압착하는 방식으로 결합할 수 있다. 다만, 상술한 구조는 엑스선 검출기(120)의 일 실시예에 불과하며, 엑스선 검출기(120)의 구조가 이에 한정되는 것은 아니다.

이하, 도 9 내지 도 15c를 참조하여 영상 처리부(160)에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 9는 영상 처리부(160)의 구성을 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 영상 처리부(160)는 전경 검출부, 전경 값 검출부 및 작업 영역 설정부를 포함할 수 있다.

전경 검출부는 엑스선 영상에서 전경 영역을 검출할 수 있다. 엑스선 영상에서 전경 영역은 혈관, 가이드 와이어 및 시술 기구 중 적어도 하나를 의미할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 혈관으로 조영제를 투입하기 전에 획득된 엑스선 영상에서는 혈관이 나타나지 않는다. 따라서, 해당 엑스선 영상은 배경 영역으로만 이루어진 것으로 볼 수 있다. 이와는 다르게, 혈관으로 조영제를 투입한 후에 획득된 엑스선 영상에서는 혈관이 나타난다. 따라서, 해당 엑스선 영상은 배경 영역과 전경 영역으로 이루어진 것으로 볼 수 있다.

전경 영역 검출을 위해 전경 검출부는 엑스선 영상을 복수의 서브 영역으로 분할할 수 있다. 예를 들어, 서브 영역은 예를 들어, 가로×세로의 크기가 10×10일 수 있다. 엑스선 영상이 가로×세로로 500×500의 픽셀을 가진다면, 엑스선 영상은 25개의 서브 영역으로 분할될 수 있다. 서브 영역의 크기는 기 설정된 값에서 변경될 수 없도록 구현될 수도 있고, 사용자에 의해 변경 가능하도록 구현될 수도 있다.

도 10은 엑스선 영상이 5×5의 서브 영역으로 분할된 모습을 보여주고 있다. 각 서브 영역에는 'Gij'형식의 도면번호가 병기되어 있다. 여기서 i는 행을 의미하며, j는 열을 의미한다. 예를 들어, G11은 엑스선 영상에서 첫 번째 행의 첫 번째 열에 위치한 서브 영역에 대한 도면번호이다. 이러한 방식의 도면번호는 후술될 도면들에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.

이 후, 전경 검출부는 엑스선 영상들을 픽셀 단위로 서로 비교하여, 각 픽셀의 밝기 값에 대한 정보를 수집한다. 이 때, 전경 검출부는 일정 시간 동안 획득된 엑스선 영상들을 대상으로, 각 픽셀의 밝기 값에 대한 정보를 수집할 수 있다. 예를 들면, 투시 진단이 시작된 후, 2초 동안 획득된 엑스선 영상들을 대상으로, 각 픽셀의 밝기 값에 대한 정보를 수집할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 일정 시간 동안 획득된 엑스선 영상을 제1 엑스선 영상이라 칭하기로 한다. 그리고, 일정 시간 이후에 획득된 엑스선 영상을 제2 엑스선 영상이라 칭하기로 한다.

전경 검출부는 제2 엑스선 영상이 입력되면, 미리 수집된 픽셀 별 밝기 값 정보에 기초하여, 제2 엑스선 영상의 픽셀 별로 전경 확률 값을 계산할 수 있다. 전경 확률 값이란 제2 엑스선 영상의 소정 픽셀이 전경일 확률을 수치로 나타낸 것을 말한다. 전경 확률 값은 0부터 1까지의 값을 가질 수 있다. 제2 엑스선 영상의 소정 픽셀의 밝기 값을 미리 수집된 밝기 값들과 비교한 결과, 미리 수집된 밝기 값들과의 차이가 크다면, 해당 픽셀은 전경일 확률이 높다. 따라서 해당 픽셀의 전경 확률 값은 1에 가까운 값을 가질 수 있다.

도 11a는 제1 엑스선 영상을 예시한 도면이고, 도 11b는 제2 엑스선 영상을 예시한 도면이다. 그리고 도 11c는 도 11b의 제2 엑스선 영상을 대상으로, 픽셀 별로 전경 확률 값을 계산한 결과를 도시한 도면이다.

도 11a를 참조하면, 제1 엑스선 영상에는 혈관이 나타나지 않는 것을 알 수 있다. 이러한 제1 엑스선 영상은 일정 시간 동안 복수개가 획득될 수 있다. 전경 검출부는 복수개의 제1 엑스선 영상을 대상으로, 픽셀 별로 밝기 값의 정보를 수집할 수 있다.

도 11b를 참조하면, 제2 엑스선 영상에서는 혈관이 나타난 것을 알 수 있다. 이러한 제2 엑스선 영상을 대상으로, 픽셀 별로 전경 확률 값을 계산하면, 도 11c와 같은 결과를 얻을 수 있다. 도 11c에서 큰 전경 확률 값을 가지는 픽셀일수록 밝게 표현되었고, 작은 전경 확률 값을 가지는 픽셀일수록 어둡게 표현되었다. 도 11b 및 도 11c를 비교하면, 제2 엑스선 영상의 혈관에 대응하는 부분에 전경 확률 값이 높게 나타난 것을 알 수 있다.

다시 도 9를 참조하면, 전경 값 전파부는 전경 검출부로부터 픽셀 별 전경 확률 값을 제공 받는다. 그 다음, 전경 값 전파부는 서브 영역 별로 전경 확률 값을 합산할 수 있다. 이하, 합산된 값을 '전경 값'이라 칭하기로 한다.

서브 영역 별로 전경 값이 계산되면, 전경 값 전파부는 각 서브 영역의 전경 값을 공간적 및 시간적으로 전파할 수 있다. 서브 영역의 전경 값을 공간적으로 전파한다는 것은 해당 서브 영역의 전경 값을 해당 서브 영역의 주변에 있는 서브 영역들로 전파하는 것을 의미한다. 이에 비하여, 서브 영역의 전경 값을 시간적으로 전파한다는 것은 해당 서브 영역의 전경 값을 다음 엑스선 영상들의 동일한 위치의 서브 영역들로 전파하는 것을 의미한다.

도 12는 서브 영역(G33)의 전경 값을 공간적으로 전파하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

제2 엑스선 영상(F1)의 서브 영역(G33)의 전경 값을 공간적으로 전파시킨다는 것은 서브 영역(G33)의 주변 서브 영역들에 서브 영역(G33)의 전경 값 보다 작은 전경 값을 할당하는 것을 의미한다. 이 때, 주변 서브 영역에 할당되는 전경 값은, 서브 영역(G33)과 주변 서브 영역과 간의 거리에 반비례할 수 있다. 서브 영역(G33)과 주변 서브 영역 간의 거리는 서브 영역(G33)의 중심 좌표와 주변 서브 영역의 중심 좌표 간의 거리를 의미할 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 서브 영역(G33)의 전경 값이 10 인 경우를 예로 들자. 이 경우, 서브 영역(G33)과 가장 가까이에 위치한 주변 서브 영역들(G23, G32, G34, G43)에는 9 라는 전경 값이 각각 할당될 수 있다. 그리고 이들 주변 서브 영역들(G23, G32, G34, G43)보다 좀 더 먼 곳에 위치한 주변 서브 영역들(G22, G24, G42, G44)에는 8 이라는 전경 값이 할당될 수 있다. 도 12에서는 서브 영역(G33)과의 공간적인 거리가 멀어질수록 전경 값이 1씩 감소되는 경우를 예로 들었다. 그러나 개시된 발명은 반드시 이로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 서브 영역(G33)과의 거리가 멀어질수록 전경 값이 20%씩 감소될 수도 있다. 이 때, 전경 값을 몇 %씩 감소시킬 것인지는 사용자에 의해 변경 가능하도록 구현될 수 있다.

도 12는 전경 값 전파부가 서브 영역(G33)의 전경 값을 나머지 서브 영역들로 전파시키는 경우만을 예로 들어 설명하였지만, 전경 값 전파부는 모든 서브 영역들의 전경 값을 상술한 바와 같은 방식으로 전파할 수 있다.

도 13은 서브 영역(G33)의 전경 값을 시간적으로 전파하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 복수의 제2 엑스선 영상(F1, F2, F3)이 각각 t, t+1, t+2 시점에서 획득되었다고 하자. 이 때, 제2 엑스선 영상(F1)의 서브 영역(G33)의 전경 값을 시간적으로 전파시킨다는 것은 제2 엑스선 영상(F2) 및 제2 엑스선 영상(F3)의 대응되는 위치의 서브 영역(G33)에 제2 엑스선 영상(F1)의 서브 영역(G33)의 전경 값 보다 작은 전경 값을 할당하는 것을 의미한다. 이 때, 제2 엑스선 영상(F2)의 서브 영역(G33) 및 제2 엑스선 영상(F3)의 서브 영역(G33)에 각각 할당되는 전경 값은 제2 엑스선 영상(F1)과의 시간적 거리에 반비례할 수 있다. 제2 엑스선 영상(F1)과 제2 엑스선 영상(F2) 간의 시간적 거리는 제2 엑스선 영상(F1)이 획득된 시점과 제2 엑스선 영상(F2)이 획득된 시점 간의 시간차를 의미할 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 제2 엑스선 영상(F1)의 서브 영역(G33)의 전경 값이 10인 경우를 예로 들자. 이 경우, 제2 엑스선 영상(F1)의 바로 다음으로 획득된 제2 엑스선 영상(F2)의 서브 영역(G33)에는 9 라는 전경 값이 할당될 수 있다. 그리고 제2 엑스선 영상(F2)의 바로 다음으로 획득된 제2 엑스선 영상(F3)의 서브 영역(G33)에는 8 이라는 전경 값이 할당될 수 있다. 도 13에서는 제2 엑스선 영상(F1)과의 시간적 거리가 멀어질수록 전경 값이 1씩 감소되는 경우를 예로 들었다. 그러나 개시된 발명은 반드시 이로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 제2 엑스선 영상(F1)의 시간적 거리가 멀어질수록 전경 값이 10%씩 감소될 수도 있다. 이 때, 전경 값을 몇 %씩 감소시킬 것인지는 사용자에 의해 변경 가능하도록 구현될 수 있다.

도 13은 전경 값 전파부가 제2 엑스선 영상(F1)의 서브 영역(G33)의 전경 값을 시간적으로 전파시키는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 전경 값 전파부는 제2 엑스선 영상(F1)의 모든 서브 영역들의 전경 값을 상술한 바와 같은 방식으로 전파할 수 있다.

제2 엑스선 영상의 각 서브 영역이 가지는 전경 값의 공간적 전파 및 시간적 전파가 완료되면, 제2 엑스선 영상의 각 서브 영역은 적어도 하나의 전파 값을 가질 수 있다. 도 14를 참조하면, 제2 엑스선 영상의 서브 영역(G33)은 서브 영역이 본래 가지고 있던 전경 값, 주변 서브 영역들에서 전파된 전경 값, 이전의 제2 엑스선 영상에서 전파된 전경 값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

다시 도 9를 참조하면, 작업 영역 설정부는 제2 엑스선 영상의 서브 영역이 가지는 적어도 하나의 전파 값들을 모두 합산할 수 있다. 그리고, 작업 영역 설정부는 제2 엑스선 영상의 각 서브 영역에 대하여 동일한 작업을 수행할 수 있다.

이 후, 작업 영역 설정부는 각 서브 영역의 합산 값에 기초하여, 서브 영역의 작업 영역 여부를 결정할 수 있다. 구체적으로, 소정 서브 영역의 합산 값이 사전 설정된 임계값 보다 크다면, 해당 서브 영역은 작업 영역으로 설정될 수 있다. 만약, 소정 서브 영역의 합산 값이 임계값 이하라면, 해당 서브 영역은 비작업 영역으로 설정될 수 있다.

작업 영역 설정 결과는 전술한 제어부(140)로 제공될 수 있다. 그러면, 제어부(140)는 제어 신호를 생성하여 필터 구동부(153)로 제공할 수 있다. 필터 구동부(153)는 제어부(140)의 제어 신호에 따라 구동되어, 필터(151)를 병진 운동 및/또는 회전 운동시킬 수 있다. 그 결과, 작업 영역 설정부에 의해 설정된 작업 영역에 대응하는 개방 영역(152)이 형성된다.

도 15a는 엑스선 영상 장치(100)에서 획득된 혈관 영상을 예시한 도면이다. 혈관 영상에는 혈관(12), 혈관(12)을 따라 삽입된 가이드 와이어(11), 가이드 와이어(11)를 따라 삽입되고 있는 스텐트 기구(13), 스텐트 기구(13)의 선단에 마련된 스텐트(13a)가 나타나 있는 것을 알 수 있다. 이러한 혈관 영상은 앞서 설명한 제2 엑스선 영상인 것으로 이해될 수 있다.

도 15b는 도 15a의 혈관 영상에 기초하여 설정된 작업 영역을 예시한 도면이다. 도 15b에서 'T'로 표시되어 있는 서브 영역은 작업 영역을 의미한다. 그리고 'F'로 표시되어 있는 서브 영역은 비작업 영역을 의미한다.

도 15c는 도 15b의 작업 영역에 대응하는 개방 영역(152)이 형성되도록 필터링부(150)가 제어된 다음에 획득된 혈관 영상을 예시한 도면이다. 도 15c를 참조하면, 스텐트(13)뿐만 아니라, 스텐트(13)가 이동될 가능성이 있는 부분 예를 들어, 가이드 와이어(11)가 삽입되어 있는 부분 및 가이드 와이어(11)의 주변 혈관까지도 작업 영역으로 설정된 것을 알 수 있다.

스텐트 기구가 삽입됨에 따라 스텐트가 이동되면, 기존의 엑스선 영상 장치에서는 스텐트를 추적하여 스텐트를 포함한 일정 크기의 영역을 설정한다. 그리고 설정된 영역에 대응하도록 개방 영역을 조절하여, 조절된 개방 영역으로만 엑스선이 조사되도록 한다. 그 결과, 스텐트를 포함한 일정 크기의 영역에 대해서만 시야각(Field of View; FOV)가 확보되고, 움직임이 없는 영역 예를 들면, 가이드 와이어가 삽입되어 있는 영역에 대해서는 시야각이 확보되지 않는다.

이에 비하여, 개시된 발명처럼 스텐트만뿐만 아니라 스텐트가 이동될 가능성이 있는 영역까지 작업 영역으로 설정하면, 움직임이 있는 영역(예를 들어, 스텐트) 뿐만 아니라, 움직임이 없는 영역(예를 들어, 가이드 와이어)에 대한 시야각을 확보할 수 있다. 그 결과, 시술 중에 움직임이 있는 영역뿐만 아니라 움직임이 없는 영역도 관찰할 수 있으므로, 보다 안전한 시술이 가능하다. 또한, 시술 중에 관찰할 필요가 없는 영역은 비작업 영역으로 설정되어, 엑스선이 조사되지 않으므로, 환자 또는 의사의 엑스선 피폭량을 줄일 수 있다.

도 16은 엑스선 영상 장치의 제어 방법을 도시한 도면이다.

엑스선 소스(110)에서 대상체(30)로 엑스선을 조사한다(S610). 이 때, 필터링부(150)의 필터(151)는 완전히 개방된 상태일 수 있다.

엑스선 검출기(120)는 대상체(30)를 투과한 엑스선을 검출하여 복수의 엑스선 영상을 획득한다(S620).

엑스선을 조사한 후에는 대상체(30)의 혈관으로 조영제가 투입되거나, 가이드 와이어 또는 스텐트 기구가 삽입될 수 있다. 조영제를 예로 들면, 대상체(30)의 혈관으로 조영제가 투입되기 전이라면, 획득된 엑스선 영상에서는 혈관이 나타나지 않는다. 만약 대상체(30)의 혈관으로 조영제가 투입된 후라면, 획득된 엑스선 영상에서는 혈관이 나타난다. 획득된 엑스선 영상들은 저장부(180)에 저장되거나, 영상 처리부(160)로 제공될 수 있다.

이 후, 영상 처리부(160)는 엑스선 영상에서 전경 영역을 검출할 수 있다(S630). S630 단계는, 복수의 엑스선 영상을 각각 복수의 서브 영역으로 분할하는 단계, 복수의 엑스선 영상 중 현재 엑스선 영상의 각 픽셀의 전경 확률 값을 계산하는 단계, 계산된 전경 확률 값을 서브 영역 단위로 합산하여 각 서브 영역의 전경 값을 계산하는 단계, 사전 지정된 임계값 보다 큰 전경 값을 가지는 서브 영역을 전경 영역으로 검출하고, 임계값 이하의 전경 값을 가지는 서브 영역을 배경 영역으로 검출하는 단계를 포함할 수 있다.

현재 엑스선 영상의 각 픽셀의 전경 확률 값을 계산하는 단계는, 현재 엑스선 영상의 각 픽셀의 밝기 값을 미리 획득된 밝기 값과 비교하는 단계, 및 비교 결과에 기초하여 현재 엑스선 영상의 각 픽셀의 전경 확률 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

전경 영역 검출이 완료되면(S630), 영상 처리부(160)는 전경 영역이 가지는 전경 값을 공간적 및 시간적으로 전파한다(S640). 구체적으로, 상기 S640 단계는, 현재 엑스선 영상에서 전경 영역으로 검출된 서브 영역의 전경 값보다 작은 전경 값을 상기 서브 영역을 제외한 주변 서브 영역들에 할당하는 단계, 및 상기 전경 영역으로 검출된 서브 영역의 전경 값보다 작은 전경 값을 다음 엑스선 영상의 서브 영역에 할당하는 단계를 포함할 수 있다.

주변 서브 영역들에 할당되는 전경 값은, 전경 영역으로 검출된 서브 영역 주변 서브 영역과의 공간적 거리에 반비례할 수 있다.

다음 엑스선 영상의 서브 영역에 할당되는 전경 값은, 현재 엑스선 영상과 다음 엑스선 영상 간의 시간적 거리에 반비례할 수 있다. 즉, 현재 엑스선 영상이 획득된 시점과 다음 엑스선 영상이 획득된 시점 간의 시간차가 클수록 다음 엑스선 영상의 서브 영역에 할당되는 전경 값이 작아질 수 있다.

전경 영역이 가지는 전경 값의 공간적 및 시간적 전파가 완료되면(S640), 영상 처리부(160)는 전경 값의 전파 결과에 기초하여, 현재 엑스선 영상에 대해 작업 영역을 설정할 수 있다(S650). 상기 S650 단계는 현재 엑스선 영상에서, 전경 영역으로 검출된 서브 영역이 가지는 적어도 하나의 전경 값을 합산하는 단계, 합산된 값이 사전 설정된 임계값 보다 큰 경우, 전경 영역으로 검출된 서브 영역을 작업 영역으로 설정하는 단계, 합산된 값이 사전 설정된 임계값 이하인 경우, 전경 영역으로 검출된 서브 영역을 비작업 영역으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

현재 엑스선 영상에 대한 작업 영역이 설정되면(S650), 제어부(140)는 설정된 작업 영역에 대응하는 개방 영역(152)이 형성될 수 있도록 필터링부(150)를 제어할 수 있다(S660).

이상으로 실시예들을 설명하였다. 예시된 실시예들에서 엑스선 영상 장치(100)를 구성하는 일부 구성요소는 일종의 모듈로 구현될 수 있다.

여기서, 모듈은 소프트웨어 또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 또는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 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.

따라서, 일 예로서 모듈은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 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.

전술한 실시예들에 더하여, 본 발명의 실시예들은 전술한 실시예의 적어도 하나의 처리 요소를 제어하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 코드/명령을 포함하는 매체 예를 들면, 일시적인 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 뿐만 아니라, 인터넷을 통해 전송될 수도 있는데, 상기 매체는 예를 들어, 마그네틱 저장 매체(예를 들면, ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학 기록 매체(예를 들면, CD-ROM 또는 DVD)와 같은 기록 매체, 반송파(carrier wave)와 같은 전송매체를 포함할 수 있다. 또한, 상기 매체는 비일시적인 컴퓨터 판독 가능한 매체일 수도 있다. 상기 매체들은 분산 네트워크일 수도 있으므로, 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드는 분산 방식으로 저장/전송되고 실행될 수 있다. 또한 더 나아가, 단지 일 예로써, 처리 요소는 프로세서 또는 컴퓨터 프로세서를 포함할 수 있고, 상기 처리 요소는 하나의 디바이스 내에 분산 및/또는 포함될 수 있다.

이상과 같이 예시된 도면을 참조로 하여, 개시된 발명의 실시예들을 설명하였지만, 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 개시된 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 엑스선 영상 장치
110: 엑스선 소스
120: 엑스선 검출기
130: 입력부
140: 제어부
150: 필터링부
151: 필터
152: 필터 구동부
160: 영상 처리부
161: 전경 검출부
162: 전경 값 전파부
163: 작업 영역 설정부
170: 디스플레이부
180: 저장부

Claims

대상체로 엑스선을 조사하는 엑스선 소스;
상기 엑스선 소스의 전방에 위치하며, 상기 엑스선이 통과하는 개방 영역을 형성하는 필터링부;
상기 대상체로 조사된 엑스선을 검출하여 복수의 엑스선 영상을 획득하는 엑스선 검출기;
상기 복수의 엑스선 영상 중에서 현재 엑스선 영상에서 검출된 전경 영역의 전경 값을 공간적 및 시간적으로 전파하고, 상기 전경 값의 전파 결과에 기초하여 상기 현재 엑스선 영상에 대한 작업 영역을 설정하는 영상 처리부; 및
상기 개방 영역이 상기 설정된 작업 영역에 대응하도록 상기 필터링부를 제어하는 제어부를 포함하는 엑스선 영상 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 필터링부는
적어도 하나의 필터; 및
상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 적어도 하나의 필터를 이동시키는 필터 구동부를 포함하는 엑스선 영상 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 필터는 병진 운동 및 회전 운동 중 적어도 하나가 가능하도록 구현되는 엑스선 영상 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 영상 처리부는
상기 현재 엑스선 영상의 각 픽셀의 밝기 값과 이전 엑스선 영상의 각 픽셀의 밝기 값을 비교한 결과에 기초하여, 상기 현재 엑스선 영상의 각 픽셀에 대한 전경 확률 값을 계산하고,
상기 각 픽셀에 대한 전경 확률 값을 미리 지정된 서브 영역 별로 합산하여 상기 각 서브 영역의 전경 값을 계산하고,
상기 각 서브 영역의 전경 값에 기초하여 상기 전경 영역을 검출하는 전경 검출부를 포함하는 엑스선 영상 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 전경 검출부는
사전 지정된 임계값 보다 큰 전경 값을 가지는 서브 영역을 상기 전경 영역으로 검출하고, 상기 임계값 이하의 전경 값을 가지는 서브 영역을 배경 영역으로 검출하는 엑스선 영상 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 영상 처리부는
상기 전경 영역으로 검출된 서브 영역의 전경 값 보다 작은 전경 값을 상기 서브 영역을 제외한 주변 서브 영역에 할당하고,
상기 전경 영역으로 검출된 서브 영역의 전경 값 보다 작은 전경 값을 다음 엑스선 영상의 서브 영역에 할당하는 전경 값 전파부를 포함하는 엑스선 영상 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 주변 서브 영역에 할당되는 전경 값은 상기 전경 영역으로 검출된 서브 영역과의 공간적 거리에 반비례하는 엑스선 영상 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 다음 엑스선 영상의 서브 영역에 할당되는 전경 값은 상기 현재 엑스선 영상과의 시간적 거리에 반비례하는 엑스선 영상 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 시간적 거리는 상기 현재 엑스선 영상이 획득된 시점과 상기 다음 엑스선 영상이 획득된 시점 간의 시간차인 엑스선 영상 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 영상 처리부는
상기 전경 영역으로 검출된 서브 영역의 전경 값, 상기 주변 서브 영역에서 전파된 전경 값, 및 이전 엑스선 영상의 서브 영역에서 전파된 전경 값 중 적어도 하나를 합산한 값이 사전 지정된 임계값 보다 큰 경우, 상기 전경 영역으로 검출된 서브 영역을 상기 작업 영역으로 설정하는 작업 영역 설정부를 더 포함하는 엑스선 영상 장치.
엑스선 소스에서 대상체를 향하여 엑스선을 조사하는 단계;
상기 대상체를 통과한 엑스선을 검출하여 상기 대상체에 대한 복수의 엑스선 영상을 획득하는 단계;
상기 복수의 엑스선 영상 중에서 현재 엑스선 영상의 전경 영역을 검출하는 단계;
상기 검출된 전경 영역의 전경 값을 공간적 및 시간적으로 전파하는 단계;
상기 전경 값의 전파 결과에 기초하여 상기 현재 엑스선 영상에 대한 작업 영역을 설정하는 단계; 및
상기 설정된 작업 영역에 대응하는 개방 영역이 형성될 수 있도록 엑스선 소스 전방에 위치한 필터링부를 제어하는 단계를 포함하는 엑스선 영상 장치 제어 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 현재 엑스선 영상의 전경 영역을 검출하는 단계는
상기 현재 엑스선 영상의 각 픽셀의 밝기 값과 이전 엑스선 영상의 각 픽셀의 밝기 값을 비교한 결과에 기초하여, 상기 현재 엑스선 영상의 각 픽셀에 대한 전경 확률 값을 계산하는 단계;
상기 각 픽셀에 대한 전경 확률 값을 미리 지정된 서브 영역 별로 합산하여 상기 각 서브 영역의 전경 값을 계산하는 단계; 및
상기 각 서브 영역의 전경 값에 기초하여 상기 전경 영역을 검출하는 단계를 포함하는 엑스선 영상 장치 제어 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 각 서브 영역의 전경 값에 기초하여 상기 전경 영역을 검출하는 단계는
사전 지정된 임계값 보다 큰 전경 값을 가지는 서브 영역을 상기 전경 영역으로 검출하는 단계; 및
상기 임계값 이하의 전경 값을 가지는 서브 영역을 배경 영역으로 검출하는 단계를 포함하는 엑스선 영상 장치 제어 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 검출된 전경 영역의 전경 값을 공간적 및 시간적으로 전파하는 단계는
상기 전경 영역으로 검출된 서브 영역의 전경 값 보다 작은 전경 값을 상기 서브 영역을 제외한 주변 서브 영역에 할당하는 단계; 및
상기 전경 영역으로 검출된 서브 영역의 전경 값 보다 작은 전경 값을 다음 엑스선 영상의 서브 영역에 할당하는 단계를 포함하는 엑스선 영상 장치 제어 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 주변 서브 영역에 할당되는 전경 값은 상기 전경 영역으로 검출된 서브 영역과의 공간적 거리에 반비례하는 엑스선 영상 장치 제어 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 다음 엑스선 영상의 서브 영역에 할당되는 전경 값은 상기 현재 엑스선 영상과의 시간적 거리에 반비례하는 엑스선 영상 장치 제어 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 시간적 거리는 상기 현재 엑스선 영상이 획득된 시점과 상기 다음 엑스선 영상이 획득된 시점 간의 시간차인 엑스선 영상 장치 제어 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 현재 엑스선 영상에 대한 작업 영역을 설정하는 단계는
상기 전경 영역으로 검출된 서브 영역의 전경 값, 상기 전경 영역으로 검출된 서브 영역 외의 주변 서브 영역에서 전파된 전경 값, 및 이전 엑스선 영상의 서브 영역에서 전파된 전경 값 중 적어도 하나를 합산하는 단계; 및
상기 합산한 값이 사전 지정된 임계값 보다 큰 경우, 상기 전경 영역으로 검출된 서브 영역을 상기 작업 영역으로 설정하는 단계를 포함하는 엑스선 영상 장치 제어 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 합산한 값이 상기 임계값 이하인 경우, 상기 전경 영역으로 검출된 서브 영역을 비작업 영역으로 설정하는 단계를 더 포함하는 엑스선 영상 장치 제어 방법.