KR20150059791A - 검사될 대상에 의해 초래되는 x-선 방사선 감쇠를 결정하기 위한 방법 및 디바이스 - Google Patents

검사될 대상에 의해 초래되는 x-선 방사선 감쇠를 결정하기 위한 방법 및 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 대상(7)에 의해 초래되는 감쇠를 결정하기 위하여, X-선 방사선의 세기에 부가하여, X-선 방사선의 스펙트럼 구성의 사용에 관한 것이다. 본 발명의 다른 양상은 본 발명에 따른 전술된 프로시저(procedure)를 수행하기에 적절한 디바이스, 특히 X-선 또는 CT 시스템(1)에 대한 방사선 모니터(M)이다.

Description

검사될 대상에 의해 초래되는 x-선 방사선 감쇠를 결정하기 위한 방법 및 디바이스{METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE X-RAY RADIATION ATTENUATION CAUSED BY THE OBJECT TO BE EXAMINED}
[0001] 본 발명은 검사될 대상에 의해 초래되는 x-선 방사선의 감쇠를 결정하기 위한 방법들에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 디바이스(device), 특히 x-선 또는 CT(CT = computed tomography) 시스템(system)용 방사선 모니터(radiation monitor)에 관한 것이고, 디바이스는 특히, 방법을 수행하기에 적절하다.
[0002] CT 이미징(imaging)에서 사용되는 x-선 기술은 의료 이미징에서는 중요한 기술이다.
[0003] 도 1은, 예시적 방식으로, 최신의 소위 듀얼 소스 CT 시스템(dual source CT system)의 셋업(setup)을 도시하고; 그러나, 본 발명이 그에 제한되지는 않는다. 이러한 CT 시스템(1)은, 검출기(3)가 자신의 맞은 편에 있는 제1 x-선 튜브(tube) 또는 x-선 방사선 소스(2), 및 추가 검출기(5)가 자신의 맞은 편에 있는 제2 x-선 튜브(4)를 포함하고, 여기서 x-선 방사선에 의해 투과될 환자(7)가 x-선 소스와 검출기 사이에 배치될 수 있는 방식으로, x-선 소스와 검출기가 배열된다. 두 개의 x-선 방사선 소스 및 검출기 시스템들(2, 3, 및 4, 5)은 갠트리 하우징(gantry housing)(6)에서 갠트리 상에 배열되고, 갠트리는 시스템 축(9)을 중심으로 회전하고 여기서는 눈에 띄게 도시되지는 않는다. 환자(7)는 길이방향으로 변위 가능한 환자 침상(8)에 위치되고, 환자 침상(8)은, x-선 방사선 소스 및 검출기 시스템들의 회전 동안 환자(7)를 스캐닝(scanning)할 목적들을 위해, 갠트리 하우징(6)에 있는 개구부(opening)를 통해, 연속적으로 또는 단계적인 방식으로 푸쉬(push)된다. 이것의 결과로서, 환자(7)는 나선 또는 다중 원형 방식으로 스캐닝되고, 여기서 x-선 소스에 의해 생성된 x-선 방사선이 환자를 투과하고, 그리고 환자의 투과 이후 검출기에 등록된다.
[0004] 자신의 메모리(memory)(11)에서 컴퓨터 프로그램(computer program)들 및 프로그램 모듈(program module)들(Prgx) ―이들은 동작 동안 요구되는 대로 로딩되고, 이들을 통해 작업이 이루어짐― 을 갖는 제어 및 컴퓨터 유닛(control and computer unit)(10)이 CT 시스템(1)을 제어하는 역할을 한다. 제어 그 자체 및 검출기 출력 데이터의 판독은 제어 및 데이터 라인(control and data line)(12)에 의하여 유발되고, 제어 및 데이터 라인(12)은 제어 및 컴퓨터 유닛(10)을 갠트리 하우징(6)과 연결시킨다.
[0005] CT 기술 및 더욱 일반적으로 의료 x-선 진단(diagnostics)은 궁극적으로, 이미징될 대상, 예컨대 환자(7)가 x-선 빔(beam)들에 의해 투과되고, 프로세스(process)에서, x-선 방사선이 자신의 세기 면에서 로컬(local)로 감쇠된다는 사실에 기초한다. x-선 방사선의 감쇠를 측정하는 것은, 이미징될 대상에 대한 결론들이 도출되도록 허용한다. 측정될 감쇠는, 대상의 존재가 없다면 등록되었을 방사선 세기와 비교하여, 대상이 존재할 때 x-선 검출기가 등록하는 방사선 세기를 통해 드러난다.
[0006] x-선 방사선 소스가 시간상 안정하지 않다면 그리고 x-선 방사선 소스가 그 세기 면에서 변하는 x-선 방사선을 방출한다면, 심지어 대상의 존재가 없는 경우에도, 검출기는 시간에 따라 상이한 방사선 세기들을 검출할 것이다. x-선 방사선 소스에 의해 방출되는 방사선 세기를 소위 방사선 모니터에 의하여 측정하는 것이 가능하다. 그런 다음, 이 측정된 값이 검출기 신호들의 평가 시 사용될 수 있다.
[0007] 이 목적을 위해 사용되는, x-선 방사선에 대한 방사선 모니터는, x-선 방사선의 세기를 측정할 수 있는 적어도 하나의 센서(sensor)를 포함하는 디바이스이다. 센서(방사선 모니터 엘리먼트(radiation monitor element)로도 또한 지칭됨)는 x-선 방사선에 의해 조사되는 구역에 도입된다. 측정되는 방사선 세기에 따라, 방사선 모니터는 신호를 방출하고, 신호는, 예컨대, 방사선 생성 프로세스를 제어하기 위해 표시 및 사용될 수 있고 그리고 검출기로부터의 신호 데이터(signal data)의 프로세싱 시 사용될 수 있다. 여기서, 대상을 통한 감쇠를 결정하기 위해 제공되는 방사선장의 구역이 아니라, 방사선장의 상이한 구역에 방사선 모니터가 위치되는 방식으로 ―그러나, 상이한 구역은 방사선 모니터에 의해 등록되는 특성들 면에서 전체 방사선장에 대한 특징임―, 방사선 모니터가 일반적으로 구성된다.
[0008] 본 발명의 기초가 되는 목적은, 검사될 대상에 의해 초래되는 x-선 방사선의 감쇠의 결정을 개선하는 것으로 구성된다.
[0009] 목적은 독립 특허 청구항들에 따른 방법 및 디바이스에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예들은 종속 특허 청구항들의 발명의 요지이거나, 또는 하기의 설명 및 예시적 실시예들로부터 수집될 수 있다.
[0010] 본 발명의 일 양상은, x-선 방사선이 검사될 대상을 통해 투과한 결과로서 x-선 방사선의 감쇠를 결정하는 양상이고, 여기서 감쇠를 결정하는 목적들을 위해, 대상을 투과하기 이전 및 그 이후에 각각, x-선 방사선의 세기가 설정된다. x-선 방사선의 스펙트럼 구성(spectral composition)은, x-선 방사선이 대상을 투과하기에 앞서 결정되고, 그리고 감쇠를 결정할 때, 스펙트럼 구성이 고려된다.
[0011] 상이하게 표현하면, x-선 방사선의 세기의 스펙트럼 분포는 x-선 방사선 소스 가까이에서 또는 x-선 소스와 마주보는 대상 쪽에서 결정 또는 측정된다. 스펙트럼 구성을 설정하는 것은, 구성이 전체 x-선 스펙트럼에 걸쳐 설정됨을 의미할 수 있다. 그러나, 이것이 필수는 아니다. 또한, 스펙트럼 구성을 설정하는 것은, x-선 방사선의 세기가 적어도 두 개의 상이한 에너지(energy) 범위들에서 별개로 설정됨을 의미할 수 있다.
[0012] 그 결과, 포스트-프로세싱(post-processing)에서 이미지 프로세싱에 영향을 끼칠 수 있고 그렇지 않으면 x-선 스펙트럼의 시간 변동(time variation)으로 인해 발생할 부정확들이, x-선 방사선의 세기의 감쇠를 결정할 때 정정될 수 있다.
[0013] 여기서, 본 발명은, x-선 방사선의 감쇠를 결정하기 위해 x-선 방사선의 세기뿐만 아니라 x-선 방사선의 스펙트럼 구성도 중요할 수 있다는 발견에 기초한다. 예로서, 스펙트럼 리졸빙 검출기(spectrally resolving detector)가 사용된다면, x-선 방사선의 스펙트럼 구성이 중요해진다.
[0014] 여기서 식별된 것은, 위에서 설명된 바와 같은 세기 변동들을 정정하는 것이 만족스러운 결과를 달성하기에는 때때로 불충분할 수 있다는 점이다.
[0015] 그 이유는, 의료 기구의 x-선 소스에 의해 방출되는 x-선 방사선이, 다수의 파장들을 포함하는 ―또는 다수의 파장들과 관련되는― 스펙트럼 구성의 광자 에너지 레벨(photon energy level)들을 갖기 때문이다. 스펙트럼 구성에서 발생하는 최대 광자 에너지 레벨은 튜브의 가속 전압, 즉 캐소드(cathode)와 애노드(anode) 사이에 인가되는 전압과 동일하다.
[0016] 이제, x-선 방사선의 세기가 전체로 변할 수 있을 뿐만 아니라, 스펙트럼 구성도 시간상 원하는 불변성이 없을 수 있다. 이에 대한 많은 상이한 이유들이 존재할 수 있는데: 예로서, 스펙트럼 구성의 변화가, 특히, 방사선 생성의 시작과 끝에서 발생한다. x-선 방사선 소스 또는 방출기를 조절하는 것의 결과로서, 방사선을 생성하기 위해 요구되는 가속 전압의 변동들이 또한 존재할 수 있고, 그 결과 방출되는 x-선 스펙트럼의 가변성이 존재할 수 있다. 또한, x-선 방출기의 초점 트랙(focal track)의 표면 구조가 또한 x-선 스펙트럼의 변화를 유도할 수 있다.
[0017] 여기서 식별된 것은, 세기에 부가하여, 감쇠를 결정하는 목적들을 위해, x-선 소스에 의해 방출되는 x-선 방사선의 스펙트럼 구성을 이용하는 것이 또한 유리하다는 점이다.
[0018] 원칙적으로, 동작 동안 x-선 방출기의 가속 전압을 가능한 한 안정하게 유지시키고, 그리고 스펙트럼 구성이 바뀔 수 있는 방사선의 시작에서 그리고 끝 단계에서 검출되는 방사선을 평가하지 않는 것이 또한 가능하다. 그러나, 이 솔루션(solution)의 단점은, 방사선 생성을 위해 요구되는 가속 전압을 안정시키는 것에 대한 기술적 복잡성, 및 방사선의 시작과 끝에서 방출되는 x-선 방사선을 폐기하는 것의 결과로서 도즈 손실(dose loss)에 있다. 도즈 손실이 기계적 클로저(closure) 또는 셔터(shutter)에 의해 감소될 수 있지만, 이 경우 부가적인 컴포넌트(component)가 또한 요구될 것이다.
[0019] 그러나, x-선 방사선의 스펙트럼 구성이 일정하지 않을 때 또는 x-선 방사선의 스펙트럼 구성이 변할 때, 본 발명에 따른 방법에 의해, 만족스러운 결과가 또한 달성될 수 있다. 그 이유는, x-선 방사선의 스펙트럼 구성이, 대상을 통한 투과에 앞서 결정되고, 그리고 검출기 데이터를 평가함으로써 감쇠를 결정할 때 고려되기 때문이다. 이는, x-선 방사선의 스펙트럼 구성의 변화들을 결정하는데 사용될 수 있다. 예로서, 방사선 생성의 시작과 끝 단계에서의 가속 전압의 불안정들이 식별 및 보상될 수 있다.
[0020] 게다가, 스펙트럼 구성이 시간 리졸빙된 방식으로, 다시 말해 적어도 두 번의 상이한 시간들에서 또는 더 바람직하게는 연속적으로 로깅(logging)되어, 마찬가지로 시간 리졸빙된 방식으로 레코딩(recording)되는 측정 데이터, 즉 대상의 투과 이후 x-선 방사선의 세기가 대응하는 관계로 표현될 수 있다.
[0021] 대상을 통한 x-선 방사선의 투과 이후 예컨대 스펙트럼 리졸빙 검출기에 의하여 x-선 방사선의 추가적인 스펙트럼 구성이 또한 결정되고, 투과에 앞서 결정된 x-선 방사선의 스펙트럼 구성의 대응하는 부분들과의 비교가, 감쇠를 결정할 때 포함되는 덕분에, 감쇠를 결정할 때 스펙트럼 구성을 고려하는 것이 또한 구현될 수 있다. x-선 방사선의 스펙트럼 구성이 부분들에 대응하는 에너지 범위들로 분해(decomposing)될 수 있다.
[0022] 여기서, x-선 방사선의 스펙트럼 구성을 결정하고, 후속하여, 검출기 데이터의 감쇠를 결정할 때 스펙트럼 구성을 이용하기 위한 다수의 옵션들이 존재한다.
[0023] 검사될 대상을 투과하기에 앞서 x-선 방사선의 스펙트럼 구성이 방사선 모니터에 의해 결정될 수 있다. 여기서, 예컨대, 상이한 에너지 범위들(다시 말해, 상이한 "에너지 빈(energy bin)들")로 나누어지는 x-선 방사선을 로깅 또는 등록하는 것 덕분에 방사선 모니터가 스펙트럼 리졸빙된 방식으로 x-선 방사선의 스펙트럼 구성을 로깅하는 방식으로, 방사선 모니터는 구현될 수 있다.
[0024] 여기서, 스펙트럼 리졸빙 검출기가 사용된다면, 방사선 모니터의 에너지 범위들은 이들이 검출기의 에너지 범위들에 대응하는 방식으로 구성될 수 있다. 그 결과, 검출기로부터의 데이터가 쉽게 정정될 수 있고, 방사선 모니터의 데이터와 비교될 수 있다.
[0025] 따라서, 예컨대, 감쇠를 결정하기 위한 일 실시예는, 투과 이후 검출기에 의해 설정되는 x-선 방사선의 세기와 투과에 앞서 방사선 모니터에 의해 설정되는 상기 x-선 방사선의 세기 사이의 비율이 각각 동일한 에너지 범위에 대해 계산되게 할 수 있다. 이것이 감쇠의 결정에 포함된다. 방사선 모니터의 에너지 범위 및 스펙트럼 리졸빙 검출기의 에너지 범위가 이미 대응한다는 것이 이 프로세스에 대해 매우 유리하다.
[0026] 대안적으로, 방사선 모니터가 스펙트럼 리졸빙된 방식으로 전체 x-선 스펙트럼을 로깅하는 방식으로, 방사선 모니터가 구성될 수 있다. 전체 스펙트럼이 알려져 있다면, 검출기에 의해 등록되는 빔 하드닝(beam hardening), 즉 스펙트럼에 대한 대상의 영향을 고려하는 것이 또한 가능하다. 이는, x-선 소스의 스펙트럼 변동들의 훨씬 더 정확한 정정을 유도한다.
[0027] 전체 x-선 스펙트럼을 설정하기 위하여, 단지 방사선 모니터에 의해 특정 에너지 범위들을 검출하는 것은 이미 충분할 수 있다. 그런 다음, 측정 데이터로부터 전체 x-선 스펙트럼에 관한 결론들이 도출될 수 있다. 여기서, 전체 스펙트럼은, 적어도 두 개의 에너지 범위들의 측정된 방사선 세기들로부터 역으로 계산된다. 그러므로, 단지 특정한, 적절한 에너지 범위들로부터 x-선 방사선의 전체 스펙트럼 구성에 관한 결론들을 도출하는 것이 가능한데, 그 이유는 x-선 방사선의 스펙트럼이 실질적으로 단지 가속 전압에 따라서만 좌우되고, 그러므로 적어도 두 개의 에너지 범위들의 상대 신호로부터 가속 전압 및 그에 따라 전체 스펙트럼에 관한 결론들을 도출하는 것이 가능하기 때문이다.
[0028] 또한, 본 발명의 일 대안적 실시예에서, 시간 리졸빙된 방식으로, 즉 시간 기간 내의 시간 간격들에서 x-선 소스의 가속 전압을 측정하고 그리고 가속 전압으로부터 대상을 통한 투과에 앞서 x-선 방사선의 스펙트럼 구성을 도출하는 것 덕분에, 대상을 통한 투과에 앞서 x-선 방사선의 스펙트럼 구성이 결정될 수 있다. 특히, 시간 분해능(time resolution)은, 효과적으로 방출되는 스펙트럼이 검출기의 하나의 통합 시간 내에서 결정될 수 있도록 이루어진다. 그런 다음, 이러한 방식으로 설정된 스펙트럼은 예컨대 이번에는 대상의 감쇠를 결정하기 위한 기준 값들로 변환될 수 있다.
[0029] 본 발명의 추가적인 양상은, 본원에 설명되는 방법을 수행하기에 적절한 수단을 포함하는 디바이스, 특히 x-선 머신(machine) 또는 CT 시스템에 대한 방사선 모니터를 제공한다. 여기서, x-선 머신은, x-선 소스와 x-선 검출기 사이에 배열되는 대상의 이미징 검사를 위해 적어도 하나의 x-선 소스 및 적어도 하나의 x-선 검출기를 포함한다.
[0030] 본 발명의 개발은, x-선 소스에 의해 방출되는 x-선 방사선의 세기를 설정하기 위한 수단, 및 검사될 대상을 통한 x-선 방사선의 투과에 앞서 x-선 방사선의 스펙트럼 구성을 결정하기 위한 수단이 존재하게 한다. 또한, 설정된 세기 및 결정된 스펙트럼 구성을 제공하기 위한 수단들이 존재한다. 이러한 수단들은, 예컨대 검사될 대상의 이미지가 레코딩된 x-선 검출기 데이터로부터 생성되는 포스트-프로세싱 방법에서, 검사될 대상을 통한 x-선 방사선의 투과 이후 x-선 방사선의 감쇠를 결정하기 위해, 설정된 세기 및 결정된 스펙트럼 구성을 사용하는 것을 가능하게 한다.
[0031] x-선 방사선의 스펙트럼 구성을 결정하기 위한 수단들이 적어도 하나의 x-선 소스 부근에 배열되거나, 그리고/또는 적어도 하나의 x-선 소스에 통합될 수 있다. 복수의 x-선 소스들의 경우, 이러한 수단들은 각각의 x-선 소스에 배열될 수 있거나, 또는 각각의 x-선 소스에 통합될 수 있거나, 또는 개별 x-선 소스들에만 배열될 수 있다.
[0032] 본 발명의 개발은, 설정된 세기 및 결정된 스펙트럼 구성을 수용하기 위한 수단, 및 대상을 통한 x-선 방사선의 투과 이후 x-선 방사선의 감쇠를 결정하기 위한 수단을 제공하고, 여기서 감쇠를 결정하기 위해 x-선 방사선의 설정된 세기 및 스펙트럼 구성이 사용 가능하다.
[0033] 본 발명에 따른 디바이스의 개발은, 디바이스가 각각의 x-선 소스에 대해 적어도 두 개의 방사선 모니터 엘리먼트들을 포함하게 한다. 여기서, x-선 모니터 엘리먼트들이 그것에 의해 로깅될 수 있는 x-선 방사선의 스펙트럼 구성에 대해 상이한 스펙트럼 감도를 갖는 방식으로, x-선 모니터 엘리먼트들이 구성된다. 그 결과, 방사선의 스펙트럼 구성이 설정될 수 있다.
[0034] 예로서, 어떤 경우에도, CT 시스템에 이미 존재하는 방사선 모니터 엘리먼트들이 사용될 수 있다. CT 머신은 통상적으로 예컨대, 두 개의 포지션-리졸빙 방사선 모니터 엘리먼트(position-resolving radiation monitor element)들: 소위 Z-모니터(갠트리의 회전 운동과 관련하여 축방향으로 배열됨) 및 소위 파이(Phi)-모니터(갠트리의 회전 운동 방향으로 배열됨)를 포함하는 하나의 방사선 모니터를 포함한다. 예로서, 이러한 두 개의 방사선 모니터 엘리먼트들은, 애노드 상에서 x-선 방사선의 초점의 위치를 결정하는 것을 가능하게 한다. 동시에, 두 개의 방사선 모니터 엘리먼트들은, x-선 방사선의 세기를 측정할 수 있고 그들 사이에 연결된 x-선 방사선의 가능한 변동들을 검출할 수 있다. 두 개의 방사선 모니터 엘리먼트들이 상이한 스펙트럼 감도를 갖는다면, x-선 방사선의 스펙트럼 구성을 연역하는 것이 또한 가능하다.
[0035] 방사선 모니터 엘리먼트들이 각각 상이한 스펙트럼 감도를 가질 수 있도록, 이러한 방사선 모니터 엘리먼트들 중 적어도 하나에 필터 엘리먼트(filter element)가 적용될 수 있다.
[0036] 대안적으로 또는 부가하여, 방사선 모니터 엘리먼트들이 상이한 컨버터 재료(converter material)들을 포함할 수 있거나, 또는 이러한 컨버터 재료들이 상이한 치수들, 예컨대 두께들을 가질 수 있다. 또한, 이로써 상이한 스펙트럼 감도를 획득하는 것이 가능하다.
[0037] 본 발명의 개발은, 디바이스가 직접 변환 검출기의 형태로 구현될 수 있게 한다. 이러한 검출기는 복수의 에너지 범위들 사이를 구별할 수 있다. x-선 검출기가 또한 이 기술에 기초한다면, 이 실시예가 편리하게 사용된다. 그런 다음, 특히, 디바이스 및 x-선 검출기로부터의 측정 데이터가 직접적으로 서로 대응하도록, 상이한 에너지 범위들로의 세분을 위해 디바이스의 직접 변환 검출기 및 x-선 검출기가 동일한 에너지 임계치들을 갖는다. 이 결과로서 이미지 재구성 동안 x-선 검출기 데이터의 포스트-프로세싱 또는 정정이 더 간단해진다.
[0038] 본 발명의 개발은, 디바이스가 다층 검출기의 형태로 구현될 수 있게 하고, 여기서 다양한 층들의 도움으로 스펙트럼 감도가 실현된다.
[0039] 본 발명의 개발은, 디바이스가, 광자들을 전기 신호로 변환하기 위한 감지 층을 포함하는 검출기의 형태로 구현될 수 있게 한다. 예로서, 이러한 검출기는 특허 출원 WO2008/059425로부터 알려져 있다. 이러한 검출기는, 검출기가 광자들을 측정하기에 특히 적절하다는 점에서 유리하다.
[0040] 본 발명에 따른 디바이스의 세부사항들 및 개발들은 하기의 예시적 실시예들에서 더욱 상세히 설명된다.
[0041] 본 발명의 추가적인 장점들, 세부사항들 및 개발들은 도면들과 함께 예시적 실시예들의 하기의 설명으로부터 드러난다. 도면에서:
[0042] 도 1은 처음에 언급된 CT 시스템을 도시한다.
[0043] 도 2는 CT 시스템에 있는 방사선 모니터를 도시한다.
[0044] 도 2에 따라, x-선 방사선의 스펙트럼이 방사선 모니터(M)의 도움으로 결정될 수 있는 방식으로, CT 시스템(1)에서 방사선 모니터(M)가 구현되고 배열된다.
[0045] 도 1에서 도시되지 않은 방사선 모니터(M)는 바람직하게, 하나의 x-선 방사선 소스 부근에, 또는 복수의 x-선 소스들의 경우 x-선 방사선 소스들 부근에 배열된다. 그러나, 원칙적으로, 방사선 모니터를 방사선장에 있는 임의의 포지션에 또한 도입하는 것이 실현 가능하다. 여기서, 방사선 모니터를 위한 바람직한 포지션은 소위 방출기 셔터, 즉 바로 x-선 튜브에 있는 x-선 방출기의 방사선장을, 대상을 통해 방사하기 위해 사용되는 방사선의 각도 범위로 제한시키는 셔터의 구역이다. 여기서, 대상을 통해 방사하기 위해 제공되는 방사선의 각도 범위를 미리결정하는 셔터 개구부 바로 옆에 방사선 모니터가 배열되는 방식으로, 방사선 보니터가 바람직하게 배열된다. 한 편으로, 사용되는 방사선이 이로써 방사선 모니터에 의해 악영향을 받지 않는다. 다른 한 편으로, 방사선 모니터는, 공간적으로는 사용되는 방사선 부근에 있고 그러므로 사용되는 방사선의 특성들을 대표 방식으로 재생하는 방사선의 일부를 로깅한다.
[0046] 검사될 대상에 의해 초래되는 x-선 방사선의 감쇠는, 대상을 통한 투과 이전 및 그 이후에 각각, x-선 방사선의 세기를 설정함으로써 결정된다. 세기에 부가하여, x-선 방사선의 스펙트럼 구성이 또한, 감쇠를 결정하기 위해 사용된다. 스펙트럼 구성은, 방사선 모니터의 도움으로, 대상을 통한 투과에 앞서 로깅될 수 있다.
[0047] 여기서, 검사될 대상에 의해 초래되는 x-선 방사선의 감쇠를 결정할 때, x-선 방사선의 시간 가변 스펙트럼의 영향이 고려되는 것이 유리하다. 특히, 이미지 재구성을 위한 x-선 데이터를 레코딩하기 위해 스펙트럼 리졸빙 x-선 검출기가 사용된다면, 이러한 실시예가 편리하다.
[0048] 감쇠를 결정할 때, 대상을 통한 투과 이후 x-선 방사선의 추가적인 스펙트럼 구성을 결정하고, 투과에 앞서 결정된 x-선 방사선의 스펙트럼 구성의 대응하는 부분들과의 비교를 수행하는 것이 편리하다.
[0049] 여기서 설명된 예시적 실시예에서, CT 시스템에 있는 방사선 모니터(M)가 또한, x-선 방사선의 세기를 결정하기 위해 그리고 x-선 튜브의 애노드 상의 x-선 방사선의 초점을 결정하기 위해 사용된다.
[0050] 이를 위해, 방사선 모니터(M)는 적어도 두 개의 포지션 리졸빙 방사선 모니터 엘리먼트들: Z-모니터(ZM)(갠트리의 회전 운동에 축방향으로 있음) 및 파이 모니터(PhiM)(갠트리의 회전 운동 방향으로 있음)를 포함한다. 두 개의 방사선 모니터 엘리먼트들(ZM, PhiM)은, 방사선 모니터 엘리먼트들에 의해 등록되는 x-선 방사선의 측정의 결과로서, 그들이 개개의 방사선 모니터 엘리먼트 상에 입사되는 전체 방사선 세기에 맵핑하는 통합 신호 및 포지션-종속적 신호 둘 다를 레코딩하는 방식으로 동작된다. 두 개의 신호들은 전술된 제어 및 컴퓨터 유닛(10)에서 평가될 수 있다.
[0051] 두 개의 방사선 모니터 엘리먼트들이 상이한 스펙트럼 감도들을 갖도록, 이러한 두 개의 방사선 모니터 엘리먼트들 중 적어도 하나에 필터 엘리먼트(F)가 적용될 수 있다. 시간에 따른 스펙트럼 차이들이 가속 전압의 변화에 의해 초래된다는 가정 하에서, x-선 방사선의 스펙트럼은 두 개의 모니터들의 신호들 사이의 상대 신호로부터 결정될 수 있다.
[0052] 통상적으로, 방사선 모니터 엘리먼트들은 광학 포지션-감지 다이오드에 적용되는 x-선 컨버터 재료(예컨대, GOS = gadolinium oxysulfide)로 만들어진다. 그러므로, 필터를 이용하여 스펙트럼 감도를 변경시키는 것이 아니라, 두 개의 방사선 모니터 엘리먼트들에 대해, 상이한 컨버터 재료들 또는 컨버터 재료들의 상이한 치수들 또는 두께들을 선택함으로써 상기 감도를 수정하는 것이 실현 가능하다.
[0053] x-선 방사선의 x-선 스펙트럼 또는 스펙트럼 구성에 관련된 정보는 다양한 방식들로 설정될 수 있다:
[0054] 첫째로, 방사선 모니터가 또한 x-선 방사선의 스펙트럼 구성을 설정할 수 있는 방식으로, 방사선 모니터가 구성된다. 통상적으로, 스펙트럼 리졸빙 검출기가 다양한 에너지 범위들의 x-선 방사선을 등록하고, 여기서 각각의 에너지 범위는 x-선 스펙트럼의 범위에 대응한다. 그러므로, 방사선 모니터는 "분해된" 방식으로, 구어체로 "에너지 빈들"로서도 지칭되는 적절한 에너지 범위들로 x-선 스펙트럼을 레코딩할 수 있다.
[0055] x-선 검출기가 마찬가지로 유사한 방식으로 에너지 범위들의 동일한 세분화와 함께 스펙트럼 리졸빙된 방식으로 x-선 방사선을 로깅한다면, 방사선 모니터 및 검출기로부터의 신호들은 예컨대 서로 직접 관련될 수 있고, 그로부터 상대 신호가 계산될 수 있다.
[0056] 스펙트럼 리졸빙 검출기는 일반적으로, 스펙트럼 리졸빙 검출기가 제한된 스펙트럼 분해능을 갖는다는 원치 않는 특성, 즉 "에너지 빈들"로 등록된 세기들이 등록된 광자들의 에너지들에 정확하게 대응하지 않는다는 원치 않는 특성을 갖는다. 부가하여, 시스템적 효과(systematic effect)들이 또한 발생할 수 있는데, 예컨대 반도체 검출기들의 경우 k-탈출(escape)이 발생할 수 있고, 그리고 그런 다음 이들은 실제 스펙트럼과 관련하여, 등록된 스펙트럼을 변조(falsify)한다. 검출기 특성들이 알려져 있다면, 상기 효과는 컴퓨테이션(computation)에 의해 정정될 수 있다. 본 발명의 범위 내에서 검출기 및 방사선 모니터가 스펙트럼의 동일한 변조를 갖는 경우, 서로 관련된 에너지 범위들이 동일한 정도로 변조된다면 이러한 컴퓨테이셔널 정정은 불필요하다.
[0057] 또한, 방사선 모니터의 "에너지 빈들"의 적절한 선택은, 적어도 두 개의 에너지 빈들로부터의 신호의 지식으로부터 x-선 방사선 소스의 전체 x-선 스펙트럼을 결정하는 것을 가능하게 한다. 그 이유는, x-선 스펙트럼이 주로 가속 전압에 따라 좌우되기 때문이다. 가속 전압, 및 그에 따라 전체 x-선 스펙트럼이 적어도 두 개의 에너지 빈들의 상대 신호로부터 연역될 수 있다.
[0058] 그러므로, 이것은 또한, 스펙트럼 리졸빙 방사선 모니터를 생략하고, 대신에, x-선 소스의 가속 전압을 시간 리졸빙된 방식으로 또는 시간 기간 내의 복수의 시간 간격들에서 측정하고 그리고 가속 전압으로부터 시간 기간 내에서, 예컨대 방사선 생성의 시작 및 끝 단계에서, 방출된 스펙트럼을 결정하는 옵션을 제공한다. 이로부터, 스펙트럼 구성의 변동들 또는 변화들이 도출될 수 있고, 이들이 이번에는, 대상을 통한 투과 이후 x-선 방사선의 감쇠의 결정에 포함될 수 있다.
[0059] 마찬가지로, 스펙트럼 리졸빙 방사선 모니터에 부가하여, 예컨대 더 높은 시간 분해능을 획득하기 위하여, 이 방법을 사용하는 것이 실현 가능하다.
[0060] x-선 소스의 스펙트럼이 알려져 있다면, 검출기에 의해 등록된 스펙트럼에 대한 대상 자체의 영향을 고려하는 것이 또한 가능하다. x-선 방사선이 대상의 재료를 통해 투과할 때, 정도의 차이는 있지만 더 낮은-에너지 광자들이 걸러지고, 이는 재료 및 경로 길이-종속적 빔 하드닝을 유도한다. 빔 하드닝은, 스펙트럼에서 우세한 더 높은 에너지 레벨들의 광자들을 유도한다. 빔 하드닝을 정정함으로써, x-선 소스의 스펙트럼 변동들의 정확한 정정을 획득하는 것이 가능하다.
[0061] 스펙트럼 리졸빙 방사선 모니터의 실현 가능한 실시예는, 복수의 에너지 범위들 사이를 구별할 수 있는 직접 변환 검출기(양자 카운팅 검출기(quantum counting detector))에 기초한다.
[0062] 추가적인 양상은 특허 출원 WO2008/059425에서 설명된 검출기의 사용일 수 있다. 검출기는, 광자들을 측정하기 위해 상기 광자들을 전기 신호로 변환할 수 있는 감지 층을 포함한다.
[0063] 또한, 다층 검출기가 실현 가능한데, 여기서 스펙트럼 감도는 다양한 층들의 도움으로 구현된다.
[0064] CT 시스템의 x-선 검출기가 또한 동일한 기술에 기초한다면, 이러한 실시예들이 편리하다. 그런 다음, 다양한 에너지 범위들로의 세분을 위한 동일한 에너지 임계치들이, 특히 검출기에서 그리고 방사선 모니터에서 셋팅될 수 있다.

Claims (21)

  1. x-선 방사선(radiation)이 검사될 대상(7)을 통해 투과한 결과로서 상기 x-선 방사선의 감쇠를 결정하기 위한 방법으로서,
    상기 감쇠를 결정하는 목적들을 위해, 상기 대상(7)을 투과하기 이전 및 그 이후에 각각, 상기 x-선 방사선의 세기가 설정되고,
    상기 x-선 방사선이 상기 대상을 투과하기에 앞서, 상기 x-선 방사선의 스펙트럼 구성(spectral composition)이 결정되고, 그리고 상기 감쇠를 결정할 때 상기 스펙트럼 구성이 고려되는,
    x-선 방사선이 검사될 대상(7)을 통해 투과한 결과로서 상기 x-선 방사선의 감쇠를 결정하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 x-선 방사선의 상기 스펙트럼 구성은 방사선 모니터(radiation monitor)(M)에 의해 결정되는,
    x-선 방사선이 검사될 대상(7)을 통해 투과한 결과로서 상기 x-선 방사선의 감쇠를 결정하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    적어도 두 개의 상이한 에너지 범위(energy range)들로 상기 x-선 방사선의 세기를 설정함으로써 상기 스펙트럼 구성이 결정되는,
    x-선 방사선이 검사될 대상(7)을 통해 투과한 결과로서 상기 x-선 방사선의 감쇠를 결정하기 위한 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    적어도 두 개의 에너지 범위들을 이용한 상기 스펙트럼 구성의 역 계산이 존재하는,
    x-선 방사선이 검사될 대상(7)을 통해 투과한 결과로서 상기 x-선 방사선의 감쇠를 결정하기 위한 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 투과 이후에 설정된 상기 x-선 방사선의 세기와 상기 투과에 앞서 설정된 상기 x-선 방사선의 세기 사이의 비율이, 각각 동일한 에너지 범위에 대해 계산되고 그리고 상기 감쇠의 결정 시 포함되는,
    x-선 방사선이 검사될 대상(7)을 통해 투과한 결과로서 상기 x-선 방사선의 감쇠를 결정하기 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대상을 통해 투과한 이후 상기 x-선 방사선의 추가적인 스펙트럼 구성이 결정되고, 그리고 상기 투과에 앞서 결정된, 상기 x-선 방사선의 스펙트럼 구성의 대응하는 부분들과의 비교가 상기 감쇠의 결정 시 포함되는,
    x-선 방사선이 검사될 대상(7)을 통해 투과한 결과로서 상기 x-선 방사선의 감쇠를 결정하기 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 x-선 방사선을 생성하기 위한 가속 전압이 시간 기간 내의 시간 간격들에서 측정되고, 그리고 상기 대상을 통한 투과에 앞서 상기 x-선 방사선의 스펙트럼 구성이 상기 가속 전압으로부터 도출되는,
    x-선 방사선이 검사될 대상(7)을 통해 투과한 결과로서 상기 x-선 방사선의 감쇠를 결정하기 위한 방법.
  8. 디바이스로서,
    검사될 대상(7)을 통한 x-선 방사선의 투과에 앞서, 상기 x-선 방사선의 세기를 설정하고 상기 x-선 방사선의 스펙트럼 구성을 결정하기 위한 수단, 및
    검사될 상기 대상(7)을 통한 상기 x-선 방사선의 투과 이후, 상기 x-선 방사선의 감쇠를 결정하기 위해, 설정된 세기 및 결정된 스펙트럼 구성을 제공하기 위한 수단
    을 포함하는,
    디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 디바이스는 x-선 머신(x-ray machine), 특히 CT 시스템(system)에 대한 방사선 모니터(M)로서 구현되는,
    디바이스.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 설정된 세기 및 상기 결정된 스펙트럼 구성을 수용하기 위한 수단, 및 상기 대상(7)을 통한 상기 x-선 방사선의 투과 이후 상기 x-선 방사선의 감쇠를 결정하기 위한 수단을 포함하고, 상기 x-선 방사선의 상기 설정된 세기 및 상기 스펙트럼 구성이 상기 감쇠를 결정하기 위해 사용 가능한,
    디바이스.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 두 개의 방사선 모니터 엘리먼트(radiation monitor element)들(ZM, PhiM)을 포함하고, 상기 방사선 모니터 엘리먼트들은 이로써 취득 가능한, 상기 x-선 방사선의 상기 스펙트럼 구성에 대한 상이한 스펙트럼 감도를 갖는,
    디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 방사선 모니터 엘리먼트들(ZM, PhiM)의 정렬에 의해, 상기 방사선 모니터 엘리먼트들(ZM, PhiM)은 실질적으로 서로 수직으로, 그리고 수신될 상기 x-선 방사선 방향에 실질적으로 수직으로 배열되는,
    디바이스.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 방사선 모니터 엘리먼트들(ZM, PhiM)이 각각 상이한 스펙트럼 감도를 갖는 방식으로, 이러한 방사선 모니터 엘리먼트들 중 적어도 하나에 필터 엘리먼트(filter element)(F)가 적용되는,
    디바이스.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 모니터 엘리먼트들은 상이한 컨버터 재료(converter material)들을 포함하는,
    디바이스.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 컨버터 재료들은 상이한 치수들을 갖는,
    디바이스.
  16. 제 8 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스는, 광자들을 전기 신호로 변환하기 위한 감지 층을 포함하는 검출기의 형태로 구현되는,
    디바이스.
  17. 제 8 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스는 직접-변환 검출기의 형태로 구현되는,
    디바이스.
  18. 제 8 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스는 다층 검출기의 형태로 구현되는,
    디바이스.
  19. x-선 머신, 특히 CT 시스템(1)으로서,
    x-선 소스와 x-선 검출기 사이에 배열된 대상의 이미징 검사(imaging examination)를 위해, 적어도 하나의 x-선 소스(source) 및 적어도 하나의 x-선 검출기를 포함하고,
    제 8 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 디바이스를 포함하는,
    x-선 머신.
  20. 제 19 항에 있어서,
    제 8 항, 제 9 항, 제 11 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 디바이스는 상기 적어도 하나의 x-선 소스 부근에 배열되거나, 또는 상기 적어도 하나의 x-선 소스에 통합되는,
    x-선 머신.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    제 10 항에 따른 디바이스는 상기 적어도 하나의 x-선 검출기 부근에 배열되거나, 또는 상기 적어도 하나의 x-선 검출기에 통합되는,
    x-선 머신.
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