KR20150060377A - 레이저 플라즈마 광원을 이용한 다중에너지 Ｘ―ｒａｙ 영상 장치 - Google Patents
레이저 플라즈마 광원을 이용한 다중에너지 Ｘ―ｒａｙ 영상 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 다양한 파장대의 X-ray를 방출할 수 있는 레이저 플라즈마 광원과 복수개의 핀홀을 포함하는 핀홀 카메라 및 각각의 핀홀에 서로 다른 에너지를 투과할 수 있도록 구성된 다중에너지 필터를 이용하여 시간차를 두지 않고 한번의 촬영만으로 피검사체에 대한 다중에너지 X-ray 영상을 획득할 수 있는 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다양한 파장대의 X-ray를 방출할 수 있는 레이저 플라즈마 광원을 이용하여 시간차를 두지 않고 한번의 촬영만으로 피검사체에 대한 다중에너지 X-ray를 획득함으로써 피검사체에 대한 보다 정확한 다중에너지 X-ray 영상을 효과적으로 획득할 수 있고, 이에 기반한 에너지 별 X-ray 영상의 비교를 통해 피검사체를 이루는 물질의 구성비 즉, 피검사체의 내부구조를 보다 정밀하게 측정할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다양한 파장대의 X-ray를 방출할 수 있는 레이저 플라즈마 광원을 이용하여 시간차를 두지 않고 한번의 촬영만으로 피검사체에 대한 다중에너지 X-ray를 획득함으로써 피검사체에 대한 보다 정확한 다중에너지 X-ray 영상을 효과적으로 획득할 수 있고, 이에 기반한 에너지 별 X-ray 영상의 비교를 통해 피검사체를 이루는 물질의 구성비 즉, 피검사체의 내부구조를 보다 정밀하게 측정할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 레이저 플라즈마 광원을 이용한 다중에너지 X-ray 영상 장치에 관한 것이다.
X-ray 영상 장치는 피검사체에 X-ray를 조사하고 피검사체를 통과한 X-ray를 분석하여 피검사체의 내부구조를 파악할 수 있도록 하는 장치이다. 피검사체를 구성하는 조직에 따라 X-ray의 투과성이 다르므로 이를 수치화한 감쇠계수(attenuation coefficient)를 이용하여 피검사체의 내부구조를 영상화할 수 있다.
최근에는 단일에너지의 X-ray를 이용하는 것이 아니라 서로 다른 에너지를 갖는 복수의 X-ray를 이용하는 다중에너지 X-ray 영상 장치에 관한 다양한 연구가 진행되고 있다.
이러한 다중에너지 X-ray 영상 장치는 피검사체에 상이한 수준의 에너지를 갖는 X-ray를 연속적으로 조사하여 복수의 투과영상을 얻고 이를 이용하여 피검사체의 내부구조를 파악하는 것으로, 기존의 다중에너지 X-ray 영상 장치는 이러한 서로 다른 에너지의 투과영상을 동시에 획득할 수 있는 방식이 아니며 시간차를 두고 복수의 X-ray가 순차적으로 피검사체에 조사되면서 서로 다른 에너지의X-ray 영상이 획득되는 방식이었기 때문에 환자 등 피검사체가 생체인 경우 피검사체의 호흡이나 심장의 위상 차이로 인하여 동일한 기하학적 조건하의 영상을 얻기가 어렵고 이로 인해 X-ray 영상의 정확도가 떨어지게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 다양한 파장대의 X-ray를 방출할 수 있는 레이저 플라즈마 광원과 복수개의 핀홀을 포함하는 핀홀 카메라 및 각각의 핀홀에 서로 다른 에너지를 투과할 수 있도록 구성된 다중에너지 필터를 이용하여 시간차를 두지 않고 한번의 촬영만으로 피검사체에 대한 다중에너지 X-ray 영상을 획득할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 피검사체의 내부구조 측정을 위한 다중에너지 X-ray 영상 장치는, 레이저 발생장치를 포함하고, 상기 레이저 발생장치에서 발생시킨 레이저를 조사 대상 물질로 조사함으로써 다양한 파장대의 X-ray를 동시 방출하는 레이저 플라즈마 광원을 생성하는 광원 생성부; 피검사체를 투과한 상기 다양한 파장대의 X-ray를 소정 파장대 별로 분리하기 위한 복수개의 필터를 포함하는 다중에너지 필터부; 상기 파장대 별로 분리된 X-ray를 검출하고 이를 전기적 신호로 변환하는 복수개의 이미지 센서를 포함하는 검출부; 및 상기 검출부로부터 상기 파장대 별로 분리된 X-ray의 전기적 신호를 수신하고, 상기 파장대 별로 분리된 X-ray의 전기적 신호를 영상 처리하여 이를 디스플레이에 표시하는 영상 처리부를 포함한다.
이때, 복수개의 핀홀을 포함하는 핀홀 카메라부를 더 포함하고, 상기 핀홀 카메라부는, 상기 복수개의 이미지 센서에서 상기 파장대 별로 분리된 X-ray를 구분하여 검출할 수 있도록 상기 복수개의 핀홀이 상기 복수개 필터의 전단 또는 후단에 구비될 수 있다.
상기 광원 생성부는, 상기 조사 대상 물질이 서로 다른 종류의 광원물질들을 포함하고, 상기 레이저 발생장치에서 발생시킨 레이저를 상기 광원물질들로 동시에 조사함으로써 다양한 파장대의 X-ray를 동시 방출하는 레이저 플라즈마 광원을 생성할 수 있다.
상기 조사 대상 물질은 상기 광원물질들과 동시에 레이저를 조사받을 수 있도록 상기 광원물질들에 인접하여 구비되는 확산방지물질을 더 포함할 수 있다.
상기 레이저 발생장치는, 펄스 레이저를 발생시키고, 발생된 펄스 레이저를 조사 대상 물질로 조사할 수 있다.
상기 다중에너지 필터부는, 상기 복수개의 필터가 서로 다른 투과도를 가질 수 있다.
상기 다중에너지 필터부는, 서로 다른 투과도를 갖는 4개의 필터를 포함하고, 상기 4개의 필터는 사각 형태로 배치될 수 있다.
상기 다중에너지 필터부는, 상기 복수개 필터의 투과도를 상기 광원물질들의 종류에 기초하여 결정할 수 있다.
상기 다중에너지 필터부는, 상기 복수개 필터들의 개수를 상기 광원물질의 종류 수에 기초하여 결정할 수 있다.
상기 검출부는, 상기 다중에너지 필터부의 필터 개수에 대응되는 수량의 이미지 센서를 포함할 수 있다.
상기 영상 처리부는, 상기 파장대 별로 분리된 X-ray의 전기적 신호를 합성하고, 합성된 X-ray 영상을 상기 디스플레이에 표시할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 피검사체의 내부구조 측정을 위한 다중에너지 X-ray 영상 획득 방법은, (a) 서로 다른 종류의 광원물질들 및 상기 광원물질들에 인접하여 구비되는 확산방지물질을 포함하는 조사 대상 물질로 레이저를 조사하여 다양한 파장대의 X-ray를 동시 방출할 수 있는 레이저 플라즈마 광원을 생성하는 단계; (b) 피검색체를 투과한 상기 다양한 파장대의 X-ray를 소정 파장대 별로 분리하여 영상화하기 위해 복수개의 필터 및 상기 복수개의 필터에 대응하여 구비되는 복수개의 핀홀에 적용하는 단계; (c) 상기 복수개의 필터를 투과하여 소정 파장대 별로 분리된 X-ray 를 복수개의 이미지 센서를 이용하여 구분 검출하는 단계; (d) 상기 파장대 별로 분리된 X-ray 를 전기적 신호로 변환하여 영상 처리부로 전송하는 단계; 및 (e) 상기 영상 처리부는 상기 파장대 별로 분리된 X-ray 의 전기적 신호를 영상 처리하여 디스플레이에 표시하는 단계를 포함한다.
상기 복수개의 필터는 서로 다른 투과도를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다양한 파장대의 X-ray를 동시 방출할 수 있는 레이저 플라즈마 광원을 이용하여 시간차를 두지 않고 한번의 촬영만으로 피검사체에 대한 다중에너지 X-ray를 획득함으로써 피검사체에 대한 보다 정확한 다중에너지 X-ray 영상을 효과적으로 획득할 수 있고, 이에 기반한 에너지 별 X-ray 영상의 비교를 통해 피검사체를 이루는 물질의 구성비 즉, 피검사체의 내부구조를 보다 정밀하게 측정할 수 있게 된다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 플라즈마 광원을 이용한 다중에너지 X-ray 영상 장치의 개략적 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 레이저 플라즈마에서 발생하는 X-ray와 X-ray 튜브로부터 발생하는 X-ray의 파장 대 상대 강도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조사 대상 물질에 의해 결정되는 X-ray의 파장대별 분포를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 플라즈마 광원을 이용한 다중에너지 X-ray 영상 장치의 개략적 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피검사체의 내부구조 측정을 위한 다중에너지 X-ray 영상 획득 방법을 나타내는 절차도이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 플라즈마 광원을 이용한 다중에너지 X-ray 영상 장치의 개략적 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 레이저 플라즈마에서 발생하는 X-ray와 X-ray 튜브로부터 발생하는 X-ray의 파장 대 상대 강도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조사 대상 물질에 의해 결정되는 X-ray의 파장대별 분포를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 플라즈마 광원을 이용한 다중에너지 X-ray 영상 장치의 개략적 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피검사체의 내부구조 측정을 위한 다중에너지 X-ray 영상 획득 방법을 나타내는 절차도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 다양한 파장대의 X-ray를 동시 방출할 수 있는 레이저 플라즈마 광원 및 다중에너지 필터를 이용하여 한번의 촬영만으로 피검사체에 대한 다중에너지 X-ray 영상을 획득할 수 있는 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 플라즈마 광원을 이용한 다중에너지 X-ray 영상 장치의 개략적 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 플라즈마 광원을 이용한 다중에너지 X-ray 영상 장치(100)는 광원 생성부(110), 핀홀 카메라부(120), 다중에너지 필터부(130), 검출부(140) 및 영상 처리부(150)를 포함할 수 있다.
광원 생성부(110)는 서로 다른 에너지를 갖는 복수의 X-ray 즉, 다양한 파장대의 X-ray를 동시에 방출할 수 있는 레이저 플라즈마 광원을 생성하기 위한 것으로, 이를 위해 상기 광원 생성부(110)는 레이저 발생장치(112) 및 레이저 조사의 표적이 되는 조사 대상 물질(114)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에서 제시되는 레이저 플라즈마 광원은 상기 조사 대상 물질(114)을 어떻게 제작하는지에 따라 레이저 플라즈마로부터 원하는 다양한 에너지 대의 X-ray가 동시에 방출될 수 있다는 특징에 착안한 것으로, 상기 광원 생성부(110)는 이러한 레이저 플라즈마의 생성을 위해 레이저 발생장치(112) 및 위 레이저 발생장치로부터 발생하는 레이저를 조사받아 레이저 플라즈마를 생성시킬 수 있는 조사 대상 물질(114)을 포함할 수 있으며, 상기 레이저 발생장치(112)는 고강도의 레이저 예컨대, 펄스 레이저를 발생시켜 조사 대상 물질(114)로 조사함으로써 조사 대상 물질(114)에서는 전자가 여기되어 레이저 플라즈마가 생성될 수 있다.
이때, 레이저 플라즈마 광원으로부터 방출되는 X-ray의 파장은 상기 조사 대상 물질(114)의 전자 구조 즉, 조사 대상 물질(114)의 원자번호와 이온가수에 따라 달라지게 되므로, 원하는 파장대의 X-ray를 방출할 수 있는 레이저 플라즈마 광원을 구현하기 위해 상기 조사 대상 물질(114)은 이를 구성하는 광원물질의 종류를 적절히 변경하여 제작할 수 있다.
특히, 원하는 다양한 파장대의 X-ray를 동시에 방출할 수 있는 레이저 플라즈마 광원을 구현하기 위해서는 해당 광원물질이 어떠한 파장대의 X-ray를 발생시킬 수 있는지를 고려하여 조사 대상 물질(114)을 구성하는 광원물질들의 조합을 적절히 설정할 수 있는 것으로, 이때, 상기 조사 대상 물질(114)을 구성하는 광원물질들은 상기 레이저 발생장치(112)로부터 발생하는 레이저를 한번에/동시에 조사받을 수 있도록 인접하여 구비될 수 있다.
상기 다양한 파장대의 X-ray를 동시 방출할 수 있는 레이저 플라즈마 광원과 관련하여 새로운 도면을 통해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2는 레이저 플라즈마에서 발생하는 X-ray와 X-ray 튜브로부터 발생하는 X-ray의 파장 대 상대 강도를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, X-ray 튜브 내 하전입자가 강한 전기장에 의해서 가속되어 발생하는 X-ray 즉, X-ray 튜브 내 제동복사에 의해 발생하는 X-ray는 넓은 파장 대에 걸쳐 연속적으로 발생하고 상대적으로 약한 강도를 가짐에 비하여 레이저 플라즈마에서 발생하는 X-ray는 몹시 좁은 파장 대에 상대적으로 아주 강한 강도를 가짐을 알 수 있다.
이러한 레이저 플라즈마에서 발생하는 X-ray 파장 대의 중심값은 조사 대상 물질(114)의 전자 구조 즉, 조사 대상 물질의 원자번호와 이온가수에 따라 달라지게 되므로 이러한 점에 착안하여 상기 조사 대상 물질(114)을 원하는 다양한 파장대의 X-ray를 방출할 수 있도록 다양한 광원물질들의 조합 형태로 구현하고, 레이저 발생장치(112)로부터 발생하는 레이저가 상기 조사 대상 물질(114)을 구성하는 광원물질들로 동시에 조사될 수 있도록 상기 조사 대상 물질(114)을 제작함으로써 원하는 다양한 파장대의 X-ray 를 선택적/효과적으로 동시 방출할 수 있는 레이저 플라즈마 광원을 구현할 수 있게 된다.
상기 조사 대상 물질(114)을 구성하는 광원물질들의 조합과 관련하여 새로운 도면을 통해 간략히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조사 대상 물질에 의해 결정되는 X-ray의 파장대별 분포를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 레이저 발생장치(112)의 표적이 되는 조사 대상 물질(114)을 레이저 플라즈마 생성시 서로 다른 파장대의 X-ray를 발생시키는 서로 다른 종류의 광원물질들로 다양하게 조합하여 제작하고, 위 광원물질들로 동시에 레이저가 조사됨에 따라 생성되는 레이저 플라즈마에서는 도 3에서 나타낸 바와 같이, 조사 대상 물질(114)을 구성하는 각 광원물질들의 개별적 특성이 그대로 반영되어 다양한 파장대의 X-ray 를 다양한 강도로 방출할 수 있게 된다.
한편, 레이저 플라즈마 광원은 고온, 고밀도 상태로 급속하게 팽창하게 되므로 이를 안정적인 X-ray 광원으로 이용하기 위해서는 그 팽창을 최소화할 필요가 있는 바, 이를 위해 상기 조사 대상 물질(114)은 광원물질 외에도 확산방지물질을 더 포함하여 레이저 플라즈마 광원의 팽창을 방지할 수 있는 구조로 제작할 수 있다.
위 레이저 플라즈마 광원의 팽창 방지 구조를 갖는 조사 대상 물질(114)의 구성은 본 출원인이 선 출원한 출원번호10-2013-0136146호(레이저 플라즈마 Ｘ－ｒａｙ 광원의 팽창 방지를 위한 구조를 갖는 표적)의 구성과 동일하므로 상세한 설명은 상기 출원 문건으로 대신한다. 즉, 상기 출원 문건의 모든 내용은 본 발명에 속한다.
핀홀 카메라부(120)는 피검사체에 대한 다중에너지 X-ray 영상을 에너지 별로 정확히 구분하여 디스플레이 하기 위한 것으로, 구체적으로 핀홀 카메라부(120)는 다중에너지 필터부(130)를 통해 에너지 별로 분리되는 X-ray 를 검출부(140)에서 이를 구분하여 검출할 수 있도록 함으로써 결국 영상 처리부(150)를 통해 에너지 별로 분리된 X-ray 영상을 소정 디스플레이에 구분하여 표시할 수 있게 된다. 이를 위해 상기 핀홀 카메라부(120)는 복수개의 핀홀 또는 핀홀 어레이를 포함하여 구현할 수 있고, 다중에너지 필터부(130)의 전단 또는 후단에 구비될 수 있다.
다중에너지 필터부(130)는 레이저 플라즈마 광원에서 방출되는 다양한 파장대의X-ray가 피검색체를 투과한 후 이를 파장대(에너지) 별로 분리하기 위한 것으로, 상기 다중에너지 필터부(130)는 투과도가 서로 다른 복수개의 필터 또는 이러한 필터의 어레이를 포함하여 구현할 수 있다.
검출부(140)는 상기 다중에너지 필터부(130)에 의해 파장대 별로 분리된 X-ray를 마찬가지 분리 검출하여 이를 전기적 신호로 변환하기 위한 것으로, 이를 위해 상기 검출부(140)는 상기 다중에너지 필터부(130)의 필터 개수에 대응되는 복수개의 이미지 센서를 포함하여 구현할 수 있다.
상기 이미지 센서를 통해 검출된 파장대 별로 분리된 X-ray는 전기적 신호로 변환되어 영상 처리부(150)로 전송될 수 있으며, 영상 처리부(150)에서는 소정의 영상처리 과정을 통해 이를 디스플레이에 표시할 수 있다. 이때, 상기 디스플레이에는 파장대 별로 분리된 X-ray 영상을 표시할 수 있음은 물론 이들의 합성 영상을 표시할 수도 있다.
이하에서는, 상기 핀홀 카메라부(120), 다중에너지 필터부(130) 및 검출부(140)를 통한 파장대(에너지) 별 X-ray의 분리와 관련하여 새로운 도면을 이용해 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 플라즈마 광원을 이용한 다중에너지 X-ray 영상 장치의 개략적 구성을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 광원 생성부(110)를 통해 다양한 파장대의 X-ray를 동시에 방출할 수 있는 레이저 플라즈마 광원(10)이 생성되면, 상기 레이저 플라즈마 광원(10)에서 방출되는 다양한 파장대의 X-ray 는 피검사체(20)를 투과하여 다중에너지 필터부(130)에 의해 에너지(파장대) 별로 분리될 수 있고, 검출부(140)의 이미지 센서에서는 상기 에너지 별로 분리된 X-ray 를 핀홀 카메라부(120)에 의해 구분하여 검출할 수 있다.
예컨대, 상기 다중에너지 필터부(130)는 도 4에서 나타낸 바와 같이 서로 다른 투과도를 갖는 사각 형태로 배치된 4개의 필터들(432-a, 432-b, 432-c, 432-d)을 포함하여 구현할 수 있는 것으로, 상기 레이저 플라즈마 광원(10)에서 방출되어 상기 피검사체(20)를 투과한 다양한 파장대의 X-ray는 상기 필터들(432-a, 432-b, 432-c, 432-d)에 의해 각 필터에 대응되는 특정 파장대의 X-ray 만이 걸러지게 됨으로써 상기 다양한 파장대의 X-ray를 파장대 별로 분리할 수 있게 된다. 물론 다중에너지 필터부(130)는 도 4에 나타낸 실시예에만 국한되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 얼마든지 필터들의 수량, 형상을 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것이다.
이때, 상기 다중에너지 필터부(130)에 포함되는 상기 필터들(432-a, 432-b, 432-c, 432-d)의 개별 투과도는 조사 대상 물질(114)을 구성하는 광원물질들의 종류에 기초하여 적절히 변경하여 결정할 수 있으며, 또한 상기 필터들의 개수는 상기 광원물질의 종류 수에 기초하여 결정할 수 있다.
한편, 상기 핀홀 카메라부(120)는 상기 다중에너지 필터부(130)의 필터 개수에 대응되는 복수개의 핀홀을 포함하여 구현할 수 있는 것으로, 상기 다중에너지 필터부(130)를 도 4에서 나타낸 바와 같이 서로 다른 투과도를 갖는 사각 형태로 배치된 4개의 필터들(432-a, 432-b, 432-c, 432-d)을 포함하여 구현한 경우에서 있어 상기 복수개의 핀홀(미도시)은 상기 필터들(432-a, 432-b, 432-c, 432-d)의 전단 또는 후단에 삽입되어 상기 필터들(432-a, 432-b, 432-c, 432-d)에 각 대응되도록 구비될 수 있다.
상기 검출부(140)의 이미지 센서(미도시)는 검출 대상 파장대의 X-ray가 상기 다중에너지 필터부(130)를 통해 필터링 되어 나오는 지점 및 방향을 고려하여 위치할 수 있는 것으로, 예를 들어, 도 4에서 나타낸 바와 같이 다중에너지 필터부(130)를 서로 다른 투과도를 갖는 사각 형태로 배치된 4개의 필터들(432-a, 432-b, 432-c, 432-d)을 포함하여 구현한 경우에 있어, 상기 검출부(140)는 파장대 별로 분리된 X-ray가 상기 다중에너지 필터부(130)를 통해 필터링 되어 나오는 지점 및 방향을 고려한 소정의 위치에 상기 필터들(432-a, 432-b, 432-c, 432-d)에 각 대응되도록 사각 형태로 배치된 4개의 이미지 센서를 포함하여 구현할 수 있다.
상기 이미지 센서를 통해 검출된 파장대 별로 분리된 X-ray는 전기적 신호로 변환되어 영상 처리부(150)로 전송될 수 있으며, 영상 처리부(150)에서는 소정의 영상처리 과정을 통해 이를 디스플레이에 표시할 수 있다. 예컨대, 도 4에 나타낸 바와 같이 4개의 필터(432-a, 432-b, 432-c, 432-d)를 통해 파장대 별로 분리된 X-ray는 소정의 영상처리 과정을 통해 디스플레이(442)에 마찬가지 각 분리하여 표시(442-a, 442-b, 442-c, 442-d)할 수 있음은 물론, 상기 파장대 별로 분리된 X-ray 의 전기적 신호를 합성하고, 합성된 X-ray 영상을 상기 디스플레이(442)에 표시할 수도 있다.
이하에서는 상기 레이저 플라즈마 광원을 이용한 다중에너지 X-ray 영상 장치(100)를 통한 피검사체의 내부구조 측정을 위한 다중에너지 X-ray 영상 획득 방법에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피검사체의 내부구조 측정을 위한 다중에너지 X-ray 영상 획득 방법을 나타내는 절차도이다.
도 5를 참조하면, 먼저 원하는 다양한 파장대의 X-ray 를 동시 방출할 수 있는 레이저 플라즈마 광원을 생성한다(S501).
구체적으로 상기 레이저 플라즈마 광원은 레이저 발생장치에서 발생하는 고강도의 펄스 레이저를 조사 대상 물질로 조사함으로써 생성할 수 있는 것으로, 원하는 다양한 파장대의 X-ray를 동시 방출함은 물론 안정적으로 X-ray를 방출할 수 있는 레이저 플라즈마 광원의 구현을 위해 상기 조사 대상 물질은 복수 종류의 광원물질 및 상기 광원물질들에 인접하여 구비되는 확산방지물질을 포함할 수 있다.
상기 S501 단계를 통해 생성된 다양한 파장대의 X-ray는 피검사체를 투과한 후 에너지(파장대) 별 다중에너지 X-ray 영상을 한번에/동시에 획득할 수 있도록 핀홀 카메라 및 서로 다른 투과도를 갖는 복수개의 필터 또는 이러한 필터의 어레이를 통해 걸러 준다(S503).
상기 S503단계를 통해 피검사체를 투과한 상기 다양한 파장대의 X-ray는 소정 파장대 별로 분리될 수 있고, 분리된 소정 파장대 별 X-ray는 상기 복수개의 필터에 각 대응되어 배치되는 복수개의 이미지 센서를 통해 구분하여 검출될 수 있다(S505).
상기 이미지 센서를 통해 검출된 소정 파장대 별 분리된 X-ray는 전기적 신호로 변환되어 영상 처리부(150)로 전송될 수 있고(S507), 영상 처리부(150)는 이를 수신하여 소정의 영상처리를 통해 디스플레이에 파장대 별로 분리된 X-ray 영상을 구분하여 표시할 수 있다(S509).
이때, 상기 디스플레이에 표시되는 X-ray 영상은 상기 파장대 별로 분리된 X-ray 영상의 합성 영상일 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 레이저 플라즈마 광원을 이용한 다중에너지 X-ray 영상 장치를 통해 다양한 파장대의 X-ray를 동시 방출할 수 있는 레이저 플라즈마 광원을 이용하여 시간차를 두지 않고 한번의 촬영만으로 피검사체에 대한 다중에너지 X-ray를 획득함으로써 피검사체에 대한 보다 정확한 다중에너지 X-ray 영상을 효과적으로 획득할 수 있고, 이에 기반한 에너지 별 X-ray 영상의 비교를 통해 피검사체를 이루는 물질의 구성비 즉, 피검사체의 내부구조를 보다 정밀하게 측정할 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
Claims (13)
- 피검사체의 내부구조 측정을 위한 다중에너지 X-ray 영상 장치에 있어서,
레이저 발생장치를 포함하고, 상기 레이저 발생장치에서 발생시킨 레이저를 조사 대상 물질로 조사함으로써 다양한 파장대의 X-ray를 동시 방출하는 레이저 플라즈마 광원을 생성하는 광원 생성부;
피검사체를 투과한 상기 다양한 파장대의 X-ray를 소정 파장대 별로 분리하기 위한 복수개의 필터를 포함하는 다중에너지 필터부;
상기 파장대 별로 분리된 X-ray를 검출하고 이를 전기적 신호로 변환하는 복수개의 이미지 센서를 포함하는 검출부; 및
상기 검출부로부터 상기 파장대 별로 분리된 X-ray의 전기적 신호를 수신하고, 상기 파장대 별로 분리된 X-ray의 전기적 신호를 영상 처리하여 이를 디스플레이에 표시하는 영상 처리부를 포함하는 다중에너지 X-ray 영상 장치. - 제 1항에 있어서,
복수개의 핀홀을 포함하는 핀홀 카메라부를 더 포함하고,
상기 핀홀 카메라부는,
상기 복수개의 이미지 센서에서 상기 파장대 별로 분리된 X-ray를 구분하여 검출할 수 있도록 상기 복수개의 핀홀이 상기 복수개 필터의 전단 또는 후단에 구비되는 것을 특징으로 하는 다중에너지 X-ray 영상 장치. - 제 2항에 있어서,
상기 광원 생성부는,
상기 조사 대상 물질이 서로 다른 종류의 광원물질들을 포함하고, 상기 레이저 발생장치에서 발생시킨 레이저를 상기 광원물질들로 동시에 조사함으로써 다양한 파장대의 X-ray를 동시 방출하는 레이저 플라즈마 광원을 생성하는 것을 특징으로 하는 다중에너지 X-ray 영상 장치. - 제 3항에 있어서,
상기 조사 대상 물질은 상기 광원물질들과 동시에 레이저를 조사받을 수 있도록 상기 광원물질들에 인접하여 구비되는 확산방지물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중에너지 X-ray 영상 장치. - 제 3항에 있어서,
상기 레이저 발생장치는,
펄스 레이저를 발생시키고, 발생된 펄스 레이저를 조사 대상 물질로 조사하는 것을 특징으로 하는 다중에너지 X-ray 영상 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 다중에너지 필터부는,
상기 복수개의 필터가 서로 다른 투과도를 갖는 것을 특징으로 하는 다중에너지 X-ray 영상 장치. - 제 6항에 있어서,
상기 다중에너지 필터부는,
서로 다른 투과도를 갖는 4개의 필터를 포함하고, 상기 4개의 필터는 사각 형태로 배치된 것을 특징으로 하는 다중에너지 X-ray 영상 장치. - 제 6항에 있어서,
상기 다중에너지 필터부는,
상기 복수개 필터의 투과도를 상기 광원물질들의 종류에 기초하여 결정하는 것을 특징으로 하는 다중에너지 X-ray 영상 장치. - 제 6항에 있어서,
상기 다중에너지 필터부는,
상기 복수개 필터들의 개수를 상기 광원물질의 종류 수에 기초하여 결정하는 것을 특징으로 하는 다중에너지 X-ray 영상 장치. - 제 2항에 있어서,
상기 검출부는,
상기 다중에너지 필터부의 필터 개수에 대응되는 수량의 이미지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중에너지 X-ray 영상 장치. - 제 2항에 있어서,
상기 영상 처리부는,
상기 파장대 별로 분리된 X-ray의 전기적 신호를 합성하고, 합성된 X-ray 영상을 상기 디스플레이에 표시하는 것을 특징으로 하는 다중에너지 X-ray 영상 장치. - 피검사체의 내부구조 측정을 위한 다중에너지 X-ray 영상 획득 방법에 있어서,
(a) 서로 다른 종류의 광원물질들 및 상기 광원물질들에 인접하여 구비되는 확산방지물질을 포함하는 조사 대상 물질로 레이저를 조사하여 다양한 파장대의 X-ray를 동시 방출할 수 있는 레이저 플라즈마 광원을 생성하는 단계;
(b) 피검색체를 투과한 상기 다양한 파장대의 X-ray를 소정 파장대 별로 분리하여 영상화하기 위해 복수개의 필터 및 상기 복수개의 필터에 대응하여 구비되는 복수개의 핀홀에 적용하는 단계;
(c) 상기 복수개의 필터를 투과하여 소정 파장대 별로 분리된 X-ray 를 복수개의 이미지 센서를 이용하여 구분 검출하는 단계;
(d) 상기 파장대 별로 분리된 X-ray 를 전기적 신호로 변환하여 영상 처리부로 전송하는 단계; 및
(e) 상기 영상 처리부는 상기 파장대 별로 분리된 X-ray 의 전기적 신호를 영상 처리하여 디스플레이에 표시하는 단계를 포함하는 다중에너지 X-ray 영상 획득 방법. - 제 12항에 있어서,
상기 복수개의 필터는 서로 다른 투과도를 갖는 것을 특징으로 하는 다중에너지 X-ray 영상 획득 방법.
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| KR1020130144737A KR20150060377A (ko) | 2013-11-26 | 2013-11-26 | 레이저 플라즈마 광원을 이용한 다중에너지 Ｘ―ｒａｙ 영상 장치 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR101665327B1 (ko) * | 2015-08-11 | 2016-10-12 | (주)젬스메디컬 | 전산단층촬영장치 및 방법 |
| KR20180057024A (ko) * | 2016-11-21 | 2018-05-30 | 주식회사 레이 | 분할형 필터를 구비한 듀얼 에너지 방식의 콘 빔 컴퓨터 단층 촬영장치 |
| KR20220048457A (ko) * | 2020-10-12 | 2022-04-19 | 주식회사 에스에스티랩 | 전산단층촬영장치, 이의 제조 방법 및 구동 방법 |
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2013
- 2013-11-26 KR KR1020130144737A patent/KR20150060377A/ko not_active Application Discontinuation
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