KR20150065207A - 엑스선 영상 생성 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
일 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 방법은 대상체에 대한 엑스선 영상을 획득하는 단계, 획득된 상기 엑스선 영상 중 간섭 대상 영역을 제외한 나머지 영역 내의 관심 조직에 대한 영상 분석을 수행하는 단계 및 상기 분석된 관심 조직에 대한 정보에 기초하여 상기 엑스선 영상 전체에 대한 영상 처리를 수행하여 최종 엑스선 영상을 생성하는 단계를 포함한다.
Description
엑스선 영상 생성 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 유방에 대한 엑스선 영상을 생성하는 엑스선 영상 생성 방법 및 장치에 관한 것이다.
특정 물질에 조사된 엑스선(X-ray)은 물체 내부의 조직, 구조 또는 물질의 물리적 특성, 예를 들어 물질의 밀도 등에 따라 투과하거나 또는 물질에 일정 비율로 흡수되어 감쇠(attenuation)하는 성질을 갖는다. 이와 같이 엑스선이 물질을 투과하거나 또는 흡수되어 감쇠하는 성질을 이용하여 특정 물질의 내부 구조, 조직 또는 물질에 대한 영상을 획득하는 장치가 엑스선 영상 장치이다.
구체적으로, 엑스선 영상 장치는 대상체로 엑스선을 조사하고 대상체를 투과하거나 또는 대상체 주변으로 조사된 엑스선을 감지한 후 감지된 엑스선을 기초로 대상체의 내부 구조, 조직 또는 물질에 대한 엑스선 영상을 생성한다. 엑스선 영상 장치는 상술한 바와 같이 대상체의 내부 구조나 조직 등을 영상으로 확인할 수 있도록 하기 때문에, 의사 등이 인체 내부의 병변과 같은 이상을 검출하거나, 산업 현장 등에서 물체나 부품의 내부 구조를 파악하거나 또는 공항 등에서 수하물 등의 내부를 스캐닝(scanning)하는데 사용될 수 있다.
엑스선 영상 장치로는 일반적인 엑스선 영상 장치, 컴퓨터 단층촬영장치(Computed Tomography, CT)나 유방 촬영 장치 등이 있다.
중요도가 높은 관심 조직에 대한 정밀도 및 정확도를 높여 고화질의 진단용 엑스선 영상을 생성하는 엑스선 영상 생성 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 방법은 대상체에 대한 엑스선 영상을 획득하는 단계, 획득된 상기 엑스선 영상 중 간섭 대상 영역을 제외한 나머지 영역 내의 관심 조직에 대한 영상 분석을 수행하는 단계 및 상기 분석된 관심 조직에 대한 정보에 기초하여 상기 엑스선 영상 전체에 대한 영상 처리를 수행하여 최종 엑스선 영상을 생성하는 단계를 포함한다.
또한, 일 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 장치는 대상체로 엑스선을 조사하는 엑스선 소스, 상기 대상체를 투과하는 엑스선을 검출하고, 검출된 엑스선을 전기적 신호로 변환하는 엑스선 검출 어셈블리 및 상기 전기적 신호를 독출하여 엑스선 영상을 생성하고, 생성된 상기 엑스선 영상 중 간섭 대상 영역을 제외한 나머지 영역의 관심 조직에 대한 영상 분석을 수행하고, 분석된 정보에 기초하여 상기 엑스선 영상 전체에 대한 영상 처리를 수행하여 최종 엑스선 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함한다.
본 발명은 엑스선 영상 내에 존재하는 간섭 대상 영역을 제외한 나머지 영역 내에 존재하는 관심 조직에 대한 분석 정보에 기초하여 엑스선 영상 전체를 영상 처리함으로써, 상대적으로 중요도가 높은 관심 조직에 높은 정밀도와 정확도를 부여하여 고화질의 진단용 엑스선 영상을 생성할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 장치의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 유방 내부 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 유방 내부 구성 물질 각각에 대한 에너지 대역 별 감쇠 계수를 나타낸 그래프이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 5는 엑스선 튜브의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 엑스선 검출기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 제1 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 8은 제2 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 9는 제3 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 10은 간섭 대상이 하나인 경우의 간섭 대상 영역 설정 예를 도시한 도면이다.
도 11은 간섭 대상이 복수 개인 경우의 간섭 대상 영역 설정 예를 도시한 도면이다.
도 12의 (a)는 간섭 대상이 존재하는 엑스선 영상을 도시한 도면이고, 도 12의 (b)는 관심 조직에 기초하여 영상 처리하여 최종 생성된 진단용 엑스선 영상을 도시한 도면이다.
도 2는 유방 내부 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 유방 내부 구성 물질 각각에 대한 에너지 대역 별 감쇠 계수를 나타낸 그래프이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 5는 엑스선 튜브의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 엑스선 검출기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 제1 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 8은 제2 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 9는 제3 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 10은 간섭 대상이 하나인 경우의 간섭 대상 영역 설정 예를 도시한 도면이다.
도 11은 간섭 대상이 복수 개인 경우의 간섭 대상 영역 설정 예를 도시한 도면이다.
도 12의 (a)는 간섭 대상이 존재하는 엑스선 영상을 도시한 도면이고, 도 12의 (b)는 관심 조직에 기초하여 영상 처리하여 최종 생성된 진단용 엑스선 영상을 도시한 도면이다.
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. 각 도면에서 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여할 것이다. 또한, 이후부터는 유방을 촬영하는 엑스선 영상 생성 장치를 예를 들어 본 발명을 설명할 것이나, 본 발명이 특별히 유방 촬영에만 적용되는 것이 아니며, 일반적인 엑스선 영상 생성 장치에 모두 적용 가능함은 자명할 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 장치의 외관을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 장치(100)는 크게 엑스선 소스(110), 엑스선 검출 어셈블리(120) 및 압착 패들(130)을 포함할 수 있다.
엑스선 소스(110)와 엑스선 검출 어셈블리(120)는 서로 마주보도록 프레임(103)에 연결될 수 있다. 프레임(103)은 암(105)을 통해 본체(101)와 연결될 수 있으며, 암(105)은 상하 방향으로 이동하여 피검체와의 높이를 맞추거나 일정 각도로 회전하여 엑스선 영상 생성 장치(100)가 대상체의 단층 영상 또는 3차원 영상을 획득하도록 하는 것도 가능하다.
본 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 장치(100)는 유방을 촬영하고, 유방에 대한 엑스선 영상을 생성하는데 사용될 수 있다. 즉, 대상체(object)(30)가 유방이다. 여기에서, 대상체(30)는 엑스선 영상 생성 장치(100)를 이용한 진단의 대상이 되는 피검체(subject)의 피검 부위를 의미하고, 피검체는 인체를 포함한 생체일 수 있다.
유방에 대하여 엑스선 촬영을 수행할 때에는 엑스선 소스(110)와 엑스선 검출 어셈블리(120) 사이에 대상체(30)인 유방을 위치시켜, 엑스선 소스(110)에서 조사된 엑스선 중 유방을 투과한 엑스선이 엑스선 검출 어셈블리(120)에 의해 검출될 수 있도록 한다.
엑스선 검출 어셈블리(120)는 유방을 지지하는 지지대 또는 테이블의 역할도 수행하며 버키(bucky)라고도 불린다. 엑스선 검출 어셈블리(120)는 그 내부에 엑스선을 검출하는 엑스선 검출기(121)를 포함하고, 유방과 접촉되는 유방 접촉부(123)를 포함할 수 있다. 유방 접촉부(123)는 엑스선의 투과율이 우수한 재질로 이루어질 수 있으며, 일 예로서 카본(carbon) 시트로 구현될 수 있다.
한편, 유방을 촬영하는 엑스선 영상 생성 장치는 유방 조직 특성상 일반적인 엑스선 영상 생성 장치와는 다른 구조적인 특징들을 포함할 수 있다. 그 중 하나가 도 1에 도시한 바와 같이 유방을 압착시키는 압착 패들(130)이다.
즉, 엑스선 검출 어셈블리(120)의 유방 접촉부(123) 상에 유방이 올려지면, 사용자가 입력부(150, 도 4 참조)를 조작하여 압착 패들(130)을 상하 방향으로 이동시켜 유방 접촉부(123)에 올려진 유방을 압착할 수 있다. 여기에서, '사용자'는 엑스선 영상 생성 장치(100)를 이용하여 대상체의 진단을 수행하는 자로서 의사, 방사선사, 간호사 등을 포함하는 의료진일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 엑스선 영상 생성 장치(100)를 사용하는 자라면 모두 사용자가 될 수 있는 것으로 한다.
이와 같이, 압착 패들(130)을 이용하여 유방을 압착한 후 촬영하는 이유는 유방에 대한 엑스선 노출량은 감소시키면서 유방에 대한 선명한 엑스선 영상을 얻기 위함이다. 이에 대하여, 도 2 및 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 유방 내부 구조를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 유방(30)의 조직은 유방의 둘레를 둘러싸면서 형태를 유지시켜주는 섬유 조직(31), 유방 전체에 분포되는 지방 조직(32), 모유를 생산하는 유선 조직(33), 모유의 이동 통로인 유관 조직(34) 등으로 구성된다. 이 중에서 유선 조직(33)과 유관 조직(34) 등 모유의 생산과 공급에 관계되는 조직을 유방의 실질 조직(fibroglandular tissue)이라 한다.
감쇠 계수(attenuation coefficient)는 엑스선이 투과하면서 감쇠되는 정도를 나타내는 데이터로서, 대상체의 내부를 구성하는 구성 물질마다 감쇠 계수가 다르므로 엑스선이 투과되는 정도에 기초하여 대상체의 내부를 영상화할 수 있는 것이다.
도 3은 유방 내부 구성 물질 각각에 대한 에너지 대역 별 감쇠 계수를 나타낸 그래프이다. 여기에서, 유방 내부 구성 물질은 구체적으로 유방 종양, 실질 조직 및 지방 조직으로 이해될 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 유방을 구성하는 구성 물질들 간의 감쇠 계수의 차가 크지 않다. 이는 도 2에 도시된 바와 같이, 유방이 연조직으로만 이루어져 있기 때문이며, 최대한 선명한 엑스선 영상을 획득하기 위해 상술한 압착 패들(130)을 이용하여 유방의 두께를 얇게 만드는 것이다. 이와 같이 유방을 압착하여 두께를 얇게 만듦으로써, 유방을 구성하는 물질들이 엑스선이 조사되는 방향으로 겹쳐지지 않고 펼쳐지게 되어 추후 생성되는 엑스선 영상의 품질을 향상시킬 수 있으며, 또한, 유방에 대한 엑스선 노출량도 감소시킬 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 압착 패들(130)은 엑스선 소스(110)와 엑스선 검출 어셈블리(120)를 연결하는 프레임(105)에 장착되어 상하 방향으로 이동할 수 있다. 엑스선 촬영을 위해 대상체(30)인 유방을 엑스선 검출 어셈블리(120)의 유방 접촉부(123)위에 올려놓고 사용자가 입력부(150)를 이용하여 압착 패들(130)을 아래로 이동시켜 유방을 압착한 후, 유방이 압착된 상태에서 유방으로 엑스선을 조사하고, 유방을 투과하는 엑스선을 검출하는 엑스선 촬영이 이루어진다.
이상, 일 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 장치(100)의 외관에 대하여 설명하였다. 이후부터는 일 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 장치(100)의 각 구성에 대하여 설명한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 장치(100)의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 장치(100)는 엑스선 소스(110), 엑스선 검출 어셈블리(120), 압착 패들(130), 구동부(135), 제어부(140), 입력부(150), 표시부(160) 및 영상 처리부(170)를 포함할 수 있다.
엑스선 소스(110)는 엑스선을 발생시키는 엑스선 튜브(111)를 포함하며, 엑스선 튜브 헤드 또는 엑스선 튜브 어셈블리라고도 한다. 도 5를 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. 필라멘트(111h)의 일 예로 텅스텐 필라멘트를 사용할 수 있고 필라멘트에 연결된 전기도선(111f)에 전류를 가하여 필라멘트(111h)를 가열할 수 있다.
양극(111c)은 주로 구리로 구성되고, 음극(111e)과 마주보는 쪽에 타겟 물질(111d)이 도포 또는 배치되며, 타겟 물질로는 Cr, Fe, Co, Ni, W, Mo 등의 고저항 재료들이 사용될 수 있다. 타겟 물질의 녹는점이 높을수록 초점 크기(focal spot size)가 작아진다.
그리고 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 조사되며, 윈도우의 재료로는 베릴륨(Be) 박막을 사용할 수 있다. 이 때, 윈도우(111i)의 전면 또는 후면에는 필터를 위치시켜 특정 에너지 대역의 엑스선을 필터링할 수 있다.
타겟 물질(111d)은 로터(111b)에 의해 회전할 수 있으며, 타겟 물질(111d)이 회전하게 되면 고정된 경우에 비해 열 축적율이 단위 면적당 10배 이상 증대될 수 있고, 초점 크기가 감소된다.
엑스선 튜브(111)의 음극(111e)과 양극(111c) 사이에 가해지는 전압을 관전압이라 하며, 그 크기는 파고치 kvp로 표시할 수 있다. 관전압이 증가하면 열전자의 속도가 증가되고 결과적으로 타겟 물질에 충돌하여 발생되는 엑스선의 에너지(광자의 에너지)가 증가된다. 엑스선 튜브(111)에 흐르는 전류는 관전류라 하며 평균치 mA로 표시할 수 있고, 관전류가 증가하면 엑스선의 선량(엑스선 광자의 수)이 증가된다.
따라서, 관전압에 의해 엑스선의 에너지가 제어될 수 있고, 관전류 및 엑스선 노출 시간에 의해 엑스선의 세기 또는 선량이 제어될 수 있는바, 대상체(30)의 종류나 특성에 따라 조사되는 엑스선의 에너지 및 세기를 제어할 수 있다.
조사되는 엑스선이 일정 에너지 대역을 갖는 경우, 에너지 대역은 상한과 하한에 의해 정의될 수 있다. 에너지 대역의 상한, 즉 조사되는 엑스선의 최대 에너지는 관전압의 크기에 의해 조절될 수 있고, 에너지 대역의 하한, 즉 조사되는 엑스선의 최소 에너지는 필터에 의해 조절될 수 있다. 필터를 이용하여 저에너지 대역의 엑스선을 여과시키면, 조사되는 엑스선의 평균 에너지를 높일 수 있다.
아울러, 도면에는 도시되지 않았으나 엑스선 소스(110)는 윈도우(111i)의 전면에 배치되는 콜리메이터를 더 포함할 수 있는바, 콜리메이터는 엑스선 튜브(111)에서 조사되는 엑스선의 조사 범위를 조절할 수 있고, 엑스선의 산란을 감소시키는 역할을 한다.
엑스선 소스(110)로부터 대상체(30)에 엑스선이 조사되면, 대상체(30)를 투과한 엑스선은 엑스선 검출 어셈블리(120)에 의해 검출된다. 엑스선 검출 어셈블리(120)는 엑스선을 검출하는 엑스선 검출기(121)를 포함할 수 있다.
일반적으로, 엑스선 검출기(121)는 재료 구성 방식, 검출된 엑스선을 전기적인 신호로 변환시키는 방식 및 영상 신호를 획득하는 방식에 따라 구분될 수 있다.
먼저, 엑스선 검출기는 재료 구성 방식에 따라 단일형 소자로 구성되는 경우와 혼성형 소자로 구성되는 경우로 구분된다.
단일형 소자로 구성되는 경우는, 엑스선을 검출하여 전기적 신호를 발생시키는 부분과 전기적 신호를 읽고 처리하는 부분이 단일 소재의 반도체로 구성되거나, 단일 공정으로 제조되는 경우에 해당하며, 예를 들어, 수광 소자인 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)를 단일하게 이용하는 경우이다.
혼성형 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, 포토다이오드나 CdZnTe 등의 수광 소자를 이용하여 엑스선을 검출하고 CMOS ROIC(Read Out Intergrated Circuit)을 이용하여 전기적 신호를 읽고 처리하는 경우, 스트립 검출기를 이용하여 엑스선을 검출하고 CMOS ROIC를 이용하여 전기적 신호를 읽고 처리하는 경우 및 a-Si 또는 a-Se 플랫 패널 시스템을 이용하는 경우 등이 있다.
그리고, 엑스선 검출기는 엑스선을 전기적 신호로 변환시키는 방식에 따라 직접변환방식과 간접변환방식으로 구분된다.
엑스선이 조사되면 수광 소자 내부에 일시적으로 전자-정공 쌍이 생성되고, 수광 소자의 양단에 인가되어 있는 전장에 의해 전자는 양극으로 정공은 음극으로 이동하는바, 직접 변환 방식에서는 엑스선 검출기가 이러한 이동을 전기적 신호로 변환한다. 직접변환방식에서 수광 소자에 사용되는 물질은 a-Se, CdZnTe, HgI2, PbI2 등이 있다.
간접변환방식에서는, 수광 소자와 엑스선 소스 사이에 섬광체(scintillator)를 구비하여 엑스선 소스에서 조사된 엑스선이 섬광체와 반응하여 가시광 영역의 파장을 갖는 광자(photon)를 방출하면 이를 수광 소자가 감지하여 전기적 신호로 변환한다. 간접변환방식에서 수광 소자로 사용되는 물질은 a-Si 등이 있고, 섬광체로는 박막 형태의 GADOX 섬광체, 마이크로 기둥형 또는 바늘 구조형 CSI(T1) 등이 사용될 수 있다.
또한, 엑스선 검출기는 영상 신호를 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 구분된다.
개시된 발명의 일 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 장치(100)는 엑스선 검출기(121)를 구현함에 있어 전술한 다양한 방식 중 어느 것이든 적용할 수 있다. 아울러, 개시된 발명의 실시예가 전술한 방식에 한정되는 것도 아니며, 전술한 방식 외에 엑스선을 검출하여 전기적 신호로 변환하고 영상 신호를 획득하는 다른 방식이 적용되는 것도 가능하다.
이하 구체적인 설명을 위해 엑스선으로부터 전기 신호를 직접 획득하는 직접 변환 방식 및 엑스선을 검출하는 수광 소자와 독출 회로 칩이 결합되는 하이브리드 방식이 적용된 엑스선 검출기(121)의 구조를 설명하도록 한다.
도 6을 참조하면, 엑스선 검출기(121)는 엑스선을 검출하여 전기적인 신호로 변환하는 수광 소자(121-1)와 전기적인 신호를 읽어내는 독출 회로(121-2)를 포함한다. 여기서, 독출 회로(121-2)는 복수의 픽셀 영역을 포함하는 2차원 픽셀 어레이 형태로 이루어진다. 수광 소자(121-1)를 구성하는 물질로는 낮은 에너지와 적은 선량에서의 높은 해상도와 빠른 응답 시간 및 높은 동적 영역을 확보하기 위하여 단결정 반도체 물질을 사용할 수 있고, 단결정 반도체 물질은 Ge, CdTe, CdZnTe, GaAs 등이 있다.
수광 소자(121-1)는 고저항의 n형 반도체 기판(121-1b)의 하부에 p형 반도체가 2차원 픽셀 어레이 구조로 배열된 p형 층(121-1c)을 접합하여 PIN 포토다이오드 형태로 형성할 수 있고, CMOS 공정을 이용한 독출 회로(121-2)는 각 픽셀 별로 수광 소자(121-1)와 결합된다. CMOS 독출 회로(121-2)와 수광 소자(121-1)는 플립 칩 본딩 방식으로 결합할 수 있는바, 땜납(PbSn), 인듐(In) 등의 범프(bump)(121-3)를 형성한 후 리플로우(reflow) 공정을 통해 압착하는 방식으로 결합할 수 있다. 다만, 상술한 구조는 엑스선 검출기(121)의 일 예시에 불과하며, 엑스선 검출기(121)의 구조가 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 엑스선 검출기(121)의 전방(前方)에는 엑스선의 산란을 방지하기 위한 엑스선 그리드(grid)가 배치될 수 있다.
엑스선의 광자(photon)가 수광 소자(121-1)에 입사하게 되면 가전도대에 있던 전자들이 광자의 에너지를 전달받아 밴드 갭 에너지 차이를 넘어 전도대로 여기 된다. 이로써 공핍 영역에서 전자-정공 쌍이 발생된다.
수광 소자(121-1)의 P형 층(121-1c)과 n형 기판(121-1b)에 각각 메탈 전극을 형성하고 역방향 바이어스를 걸어주면 공핍 영역에서 발생된 전자-정공 쌍 중 전자는 n형 영역으로, 정공은 p형 영역으로 끌려간다. 그리고, p형 영역으로 끌려간 정공이 범프본딩(121-3)을 통해 독출 회로(121-2)로 입력되어 광자에 의해 발생된 전기 신호를 읽을 수 있도록 한다. 그러나, 수광 소자(121-1)의 구조와 걸어주는 전압 등에 따라 독출 회로(121-2)에 전자가 입력되어 전기 신호를 생성하는 것도 가능하다.
독출 회로(121-2)는 수광 소자(121-1)의 p형 반도체(121-1c)와 대응되는 2차원 픽셀 어레이 구조로 형성될 수 있으며, 각 픽셀 별로 전기 신호를 읽어낸다. 범프본딩(123)을 통해 수광 소자(121)에서 독출 회로(122)로 전하가 입력되면, 독출 회로(122)는 그 회로 구성에 따라 전압 신호 또는 광자의 수로 표현되는 영상 신호를 출력한다.
엑스선 검출기(121)에서 출력된 영상 신호는 영상 처리부(170)로 입력되고, 영상 처리부(170)는 입력된 영상 신호를 분석 및 처리하여 유방의 엑스선 영상을 생성할 수 있다.
압착 패들(130)은 상술한 바와 같이, 대상체(30)인 유방의 두께를 얇게 만들기 위한 구성이다. 대상체(30)를 압착하기 위해 압착 패들(130)은 상하 방향으로 이동할 수 있다. 압착 패들(130)을 이용하여 대상체(30)의 두께를 얇게 만드는 이유는 이미 위에서 상세히 설명하였으므로 여기에서는 생략한다.
구동부(135)는 상술한 압착 패들(130)을 상하 방향으로 이동시키기 위한 구성으로, 본 실시 예에서 구동부(135)는 모터식, 유압식, 공압식 등으로 구현될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 사용자의 입력부(150) 조작에 따라 제어부(140)로부터 압착 패들(130)을 이동시키기 위한 제어 신호가 전달되면, 구동부(135)는 전달된 제어 신호에 따라 압착 패들(130)을 위 또는 아래로 이동시킬 수 있다.
입력부(150)는 사용자로부터 명령을 입력받기 위한 구성으로, 본 실시 예에서는 입력부(150)로 마우스, 키보드 등이 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 후술될 표시부(160)와 입력부(150)가 일체형 터치패널로서 구현될 수도 있다.
표시부(160)는 영상 처리부(170)에 의해 처리된 엑스선 영상을 표시하여 사용자에게 보이기 위한 구성이다. 이때, 엑스선 영상은 후술될 프리샷 엑스선 영상, 메인샷 엑스선 영상 및 최종 생성된 진단용 엑스선 영상을 포함할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시 예에서 표시부(160)로는 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diodes), PDP(Plasma Display Panel), 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
사용자는 표시부(160)에 표시된 프리샷 엑스선 영상 또는 메인샷 엑스선 영상을 육안으로 확인하고, 상술한 입력부(150)를 조작하여 프리샷 엑스선 영상 또는 메인샷 엑스선 영상에서 간섭 대상 영역을 설정할 수 있다.
제어부(140)는 본 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 장치를 구성하는 구성요소들이 유기적으로 연결되어 동작하도록 엑스선 영상 생성 장치의 전반적인 동작을 제어하는 구성이다.
이러한 제어부(140)는 자동노출제어(Automatic Exposure Control: AEC)를 수행할 수 있다. 여기에서, '자동노출제어'란 대상체의 조직 특성에 따라 촬영 조건을 설정하여 엑스선의 노출 즉, 엑스선의 강도, 조사 시간 및 조사 방향 등을 조절하는 기능을 의미한다. 상술한 바와 같이 대상체가 유방인 경우, 대상체의 조직 특성은 유방의 두께 및 치밀도를 포함할 수 있다.
이때, 제어부(140)가 유방의 두께를 확인하는 방법으로는 예로써, 압착 패들(130)의 위치를 감지하는 센서(미도시)로부터 수신된 값에 근거하여 확인하는 방법이 사용될 수도 있고, 또는, 압착 패들(130)을 이동시키는 구동부(135)의 동작을 모니터링한 결과에 근거하여 확인하는 방법이 사용될 수 있으나, 제어부(140)가 유방의 두께를 확인하는 방법이 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 제어부(140)는 대상체에 대해 프리샷을 수행하여 얻은 프리샷 엑스선 영상에 대한 영상 히스토그램에 기초하여 유방의 치밀도를 확인할 수 있다. 여기에서, 영상 히스토그램은 엑스선 영상의 명암 분포를 나타내는 그래프이며, 후술될 영상 처리부(170)에서 생성되어 제어부(140)로 제공될 수 있다.
제어부(140)가 영상 히스토그램에 기초하여 유방의 치밀도를 확인하는 방법을 예를 들어 설명하면, 제어부(140)는 우선 영상 히스토그램 전체를 적분하여 유방의 전체 면적을 구한 다음, 영상 히스토그램에서 기설정된 임계값 이상의 휘도를 갖는 부분을 적분하여 유방의 실질조직의 면적을 구한다. 이후, 실질조직의 면적을 전체 면적으로 나눈 값에 100을 곱하여 유방의 치밀도를 산출할 수 있다.
상술한 방법을 통해 유방의 조직 특성 즉, 두께 및 치밀도가 확인되면 제어부(140)는 저장부(미도시)에 기 저장되어 있는 촬영 조건 중, 확인된 조직 특성에 대응되는 촬영 조건을 찾아 해당 촬영 조건을 메인샷 촬영 조건으로 설정한다. 이와 같이 설정된 촬영 조건에 따라 대상체(30)에 대한 메인샷을 촬영하게 된다. 여기에서, 촬영 조건은 촬영 횟수, 촬영 각도, 촬영 위치, 관전압, 관전류, 필터를 구성하는 물질의 종류, 양극을 구성하는 물질의 종류를 포함할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 실시 예에서 제어부(140)는 대상체에 대한 프리샷 엑스선 영상 또는 메인샷 엑스선 영상에서 간섭 대상 영역을 설정할 수 있다. 간섭 대상은 대상체의 내부 조직 중 비관심 조직 또는 대상체 내부로 유입된 이물질 및 도구 등을 포함할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
여기에서, 비관심 조직이란 상기 대상체의 내부 조직 중 상대적으로 중요도가 낮은 조직 예를 들어, 유방 촬영인 경우 유방과 연결된 대흉근과 같은 조직을 의미할 수 있다. 즉, 엑스선 영상에 포함된 대상체의 내부 조직 중 진단할 필요가 없는 조직으로 이해될 수 있다. 또한, 대상체 내부로 유입된 이물질은 예를 들어, 보형물 등을 의미할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 대상체 내부에 위치하고 있으나 대상체의 원래 조직은 아닌 물질 전부를 포함할 수 있다.
본 실시 예에서 간섭 대상 영역은 수동 또는 자동으로 설정될 수 있다.
이중, 수동으로 간섭 대상 영역을 설정하는 방법은 사용자가 입력부(150)를 조작하여 엑스선 영상 내의 해당 부분에 블록을 지정하여 설정하는 방법일 수 있다. 입력부(150)로 마우스가 사용되는 경우를 예를 들어 설명하면, 사용자가 표시부(160)에 표시된 프리샷 엑스선 영상 또는 메인샷 엑스선 영상을 보고 간섭 대상이 존재하는 부분을 확인하고, 마우스를 움직여 해당 부분에 마우스 포인터를 위치시킨 다음, 클릭 앤 드래그하여 해당 부분을 블록으로 지정하는 방법으로 간섭 대상 영역을 설정할 수 있다. 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 입력부(150) 종류에 따라 다양한 방법으로 간섭 대상 영역을 설정할 수 있음은 자명하다.
또한, 자동으로 간섭 대상 영역을 설정하는 방법은 프리샷 엑스선 영상 또는 메인샷 엑스선 영상의 촬영 정보, 조직 모양 및 패턴, 조직의 밝기 특성 및 조직 간 밝기 변화 정보에 기초하여 설정하는 방법일 수 있다. 여기에서, 촬영 정보는 촬영 위치 정보에 해당할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
대상체가 유방이고, 간섭 대상이 유방과 연결된 대흉근인 경우를 예를 들어 설명하면, 획득된 프리샷 엑스선 영상의 종류는 우측 유방 내외사위(Right Medio Lateral Oblique, RMLO) 영상, 좌측 유방 내외사위(Left Medio Lateral Oblique, LMLO) 영상, 우측 유방 상하위(Right Cranio Caudal, RCC) 영상 및 좌측 유방 상하위(Left Cranio Caudal, LCC) 영상을 포함할 수 있다.
이에, 제어부(140)는 획득된 프리샷 엑스선 영상 종류에 대응되는 촬영 정보를 판단하고, 판단된 촬영 정보에 따라 영상 내에서 간섭 대상인 대흉근이 기본적으로 위치하고 있는 부분을 판단한 후, 해당 부분의 조직 모양 및 패턴, 조직의 밝기 특성 및 조직 간 밝기 변화 정보를 분석하고, 분석된 정보에 따라 대략적인 간섭 대상 영역을 설정할 수 있다.
예를 들어, 획득된 프리샷 엑스선 영상이 우측 유방 내외사위(RMLO) 영상이면, 제어부(140)는 유방을 촬영한 엑스선 영상 내에 존재하는 일반적인 간섭 대상인 대흉근이 기본적으로 영상 내에서 오른쪽 상부에 위치하는 것으로 판단하고, 프리샷 엑스선 영상의 오른쪽 상부 모서리로부터 조직의 모양 및 패턴, 조직의 밝기 특성 및 조직 간 밝기 변화 정보를 분석하여 대흉근을 포함하는 간섭 대상 영역을 설정할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 간섭 대상의 기본적인 위치를 판단할 수 없는 경우라면, 제어부(140)는 엑스선 영상 전체적으로 조직 모양 및 패턴, 조직의 밝기 특성을 분석하고, 분석된 정보가 일반적인 유방의 내부 조직과 대응되는지를 비교하여 차이가 있는 부분을 검출하여 간섭 대상으로 판단하고, 조직 간 밝기 변화 정보에 기초하여 간섭 대상 영역을 설정할 수 있을 것이다.
또한, 엑스선 영상 내에는 두 개 이상의 간섭 대상(예를 들어, 대흉근 및 보형물)이 존재하는 경우라면, 제어부(140)는 엑스선 영상 전체적으로 조직의 모양 및 패턴 및 조직의 밝기 특성이 일반적인 유방의 내부 조직과 대응되는지를 비교하고, 차이가 있는 부분을 간섭 대상으로 판단한 다음, 조직 간 밝기 변화 정보를 이용하여 간섭 대상 영역을 설정할 수 있다.
이상, 간섭 대상 영역을 자동으로 설정하는 방법을 예를 들어 설명하였으나, 이는 단지 하나의 실시 예에 불과하며, 간섭 대상 영역을 자동으로 설정하는 방법이 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
상술한 바와 같은 방법을 이용하여 엑스선 영상 내에 간섭 대상 영역이 설정된 예를 도 10 및 도 11에 나타내었다. 여기에서, 설정된 간섭 대상 영역을 점선으로 표시하였다. 도 10은 간섭 대상이 하나인 경우를 나타낸 것이고, 도 11은 간섭 대상이 둘 이상인 경우를 나타낸 것이다. 이때, 도 11에서는 존재하는 모든 간섭 대상에 대하여 각각 간섭 대상 영역을 설정한 것으로 도시하고 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 존재하는 복수의 간섭 대상 중 일부만을 간섭 대상 영역으로 설정하는 것 역시 가능할 것이다.
또한, 제어부(140)는 상술한 바와 같이 설정된 간섭 대상 영역을 제외한 나머지 영역 즉, 관심 영역에 기초하여 메인샷 촬영 조건을 설정할 수 있다. 이는 진단이 요구되는 관심 조직이 선명하게 나타나는 메인샷 엑스선 영상을 획득하기 위함이다. 즉, 관심 영역 내에 위치한 관심 조직의 특성을 기준으로 설정된 촬영 조건으로 메인샷을 수행함으로써, 관심 영역 내에 위치한 관심 조직이 간섭 대상보다 선명하게 표현된 메인샷 엑스선 영상을 획득할 수 있다.
또한, 상술한 방법을 통해 설정된 간섭 대상 영역에 대한 엑스선 영상 내의 위치 정보가 저장부(미도시)에 저장될 수 있다.
즉, 도 4에 도시하지는 않았으나, 본 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 장치(100)는 상술한 바와 같은 데이터 즉, 대상체의 조직 특성별 촬영 조건, 수동 또는 자동으로 설정된 간섭 대상 영역에 대한 엑스선 영상 내의 위치 정보 등을 저장하는 저장부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 저장부(미도시)는 롬(Read Only Memory: ROM), 램(Random Access Memory: RAM), 피롬(Programmable Read Only Memory: PROM), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리 소자, 또는 램(Random Access Memory: RAM)과 같은 휘발성 메모리 소자, 또는 하드 디스크, 광 디스크와 같은 저장 매체로 구현될 수 있다. 그러나 상술한 예로 한정되는 것은 아니며, 저장부는 당 업계에 알려져 있는 임의의 다른 형태로 구현될 수도 있음은 물론이다.
영상 처리부(170)는 엑스선 검출 어셈블리(120)로부터 전기적 신호를 리드 아웃(read out)하여 영상 신호를 얻고, 이 영상 신호에 대한 신호 처리를 수행하여 엑스선 영상을 생성하는 구성이다.
우선, 영상 처리부(170)는 상술한 바와 같이, 프리샷 엑스선 영상 또는 메인샷 엑스선 영상에서 간섭 대상 영역을 제외한 나머지 영역 내에 존재하는 관심 조직에 대한 영상 분석을 수행한다.
구체적으로, 프리샷이 수행된 후 영상 처리부(170)는 엑스선 검출 어셈블리(120)로부터 리드 아웃한 전기 신호를 처리하여 프리샷 엑스선 영상을 생성할 수 있고, 메인샷이 수행된 후 영상 처리부(170)는 엑스선 검출 어셈블리(120)로부터 리드 아웃한 전기 신호를 처리하여 메인샷 엑스선 영상을 생성할 수 있다.
또한, 영상 처리부(170)는 생성된 프리샷 엑스선 영상의 영상 히스토그램을 생성할 수 있으며, 생성된 영상 히스토그램은 상술한 제어부(140)로 제공될 수 있다. 또한, 생성된 프리샷 엑스선 영상은 상술한 표시부(160)로 제공하여 표시할 수 있다.
또한, 영상 처리부(170)는 설정된 간섭 대상 영역을 제외한 나머지 영역 내의 관심 조직에 대한 영상 분석을 수행하여, 관심 조직에 대한 밝기 정보를 얻을 수 있다. 즉, 본 실시 예에서는 일반적으로 유방 엑스선 영상에서 중요한 조직인 지방 조직, 유선 조직 등에 대해서만 영상 분석을 수행한다.
또한, 영상 처리부(170)는 상술한 바와 같이 분석된 정보 구체적으로, 관심 조직에 대한 밝기 정보에 기초하여 메인샷 엑스선 영상 전체에 대한 조직 간 콘트라스트(contrast)를 최적화하는 영상 처리를 수행하여 최종적인 진단용 엑스선 영상을 생성할 수 있다. 즉, 진단용 영상의 화질 저하를 가져올 수 있는 간섭 대상을 제외한 나머지 조직에 대하여 분석한 정보만을 이용하여 영상 전체에 대한 영상 처리를 수행함으로써, 간섭 대상의 정보가 영상 처리에 영향을 미치지 않으므로 상대적으로 관심 조직에 대한 화질이 개선되어 보다 정밀하고 정확한 진단이 가능하도록 한다.
간섭 대상이 존재하는 엑스선 영상을 도 12의 (a)에 나타내었고, 관심 조직을 분석한 정보에 기초하여 영상 처리하여 최종 생성된 진단용 엑스선 영상을 도 12의 (b)에 나타내었다. 도 12의 (b)를 살펴보면, 도 12의 (a)와 비교하여 관심 조직 부분의 화질이 더욱 선명해진 것을 알 수 있다.
이상, 일 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 장치(100)의 각 구성에 대하여 설명하였다. 이후, 다양한 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 방법에 대하여 설명할 것이다.
도 7은 제1 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 제1 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 방법은 다음과 같다.
우선, 대상체(30)로 프리샷(pre-shot)을 수행하여 대상체에 대한 프리샷 엑스선 영상을 획득한다(S710).
즉, 대상체(30)가 유방인 경우를 예로 들어 설명하면, 환자의 유방이 엑스선 검출 어셈블리(120)의 유방 접촉부(123)에 올려진 상태에서 압착 패들(130)을 하강시켜 유방을 압착시킨 후, 프리샷(pre-shot)을 수행하여 프리샷 엑스선 영상을 획득하는 것이다.
여기에서, 프리샷(pre-shot)은 후술될 메인샷(main shot)에 선행하여 수행되는 샷으로, 대상체의 조직 특성을 확인하고, 확인된 조직 특성에 따라 메인샷에서 필요한 촬영 조건을 설정하기 위해 수행되는 샷을 말한다. 이때, '샷(shot)'은 엑스선을 조사하는 것을 나타내는 용어로 이해될 수 있다. 또한, 후술될 메인샷이란 프리샷을 통해 설정된 촬영 조건에 따라 수행되는 샷을 말하며, 메인샷을 수행하여 획득된 엑스선 영상이 진단용 엑스선 영상으로 사용될 수 있다.
한편, 도 7에 도시하지는 않았으나, 본 실시 예에서는 상술한 바와 같이 프리샷을 수행하여 프리샷 엑스선 영상을 획득하는 단계 이전에, 압착 패들(130)에 의해 압착된 유방 두께를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 유방의 두께는 압착 패들(130)의 위치를 감지하는 센서로부터 수신한 값 또는 압착 패들(130)을 이동시키는 구동부(135)의 동작을 모니터링한 결과에 근거하여 검출할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 단계에서 프리샷 엑스선 영상은 프리샷 수행 후 영상 처리부(170)가 엑스선 검출 어셈블리(120)로부터 전기 신호를 독출하여 영상 신호를 얻고, 영상 신호에 대해 신호 처리를 수행하여 생성될 수 있다.
또한, 도 7에 도시하지는 않았으나, 프리샷 엑스선 영상을 획득하는 단계 이후, 영상 처리부(170)가 획득된 프리샷 엑스선 영상에 대한 영상 히스토그램을 형성하고, 형성된 영상 히스토그램에 기초하여 유방의 치밀도를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다음, 획득된 프리샷 엑스선 영상 내에 존재하는 간섭 대상 영역을 설정한다(S720).
여기에서, 간섭 대상은 대상체의 내부 조직 중 비관심 조직 또는 대상체 내부로 유입된 이물질 등을 포함할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
여기에서, 상기 비관심 조직은 상기 대상체의 내부 조직 중 상대적으로 중요도가 낮은 조직 예를 들어, 유방 촬영인 경우 유방과 연결된 대흉근을 의미할 수 있다. 즉, 엑스선 영상에 포함된 대상체의 내부 조직 중 진단할 필요가 없는 조직으로 이해될 수 있다. 또한, 대상체 내부로 유입된 이물질은 예를 들어, 보형물 등을 의미할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 대상체 내부에 위치하고 있으나, 대상체의 원래 조직은 아닌 물질 전부를 대상으로 할 수 있다.
본 단계에서 간섭 대상 영역은 수동 또는 자동으로 설정될 수 있다.
이중, 수동으로 간섭 대상 영역을 설정하는 방법은 사용자의 직접적인 조작에 의해 수행되는 것을 의미할 수 있다. 구체적으로, 사용자는 표시부(160)에 표시된 프리샷 엑스선 영상을 육안으로 확인하고, 간섭 대상인 것으로 판단되는 부분을 입력부(150)를 이용하여 직접 지정하는 방법이다. 예를 들어, 입력부(150)로 마우스를 사용하는 경우 사용자는 마우스를 움직여 간섭 대상으로 판단되는 부분에 마우스 포인터를 위치시키고, 클릭 앤 드래그하여 블록 지정함으로써 간섭 대상 영역을 수동으로 설정할 수 있다.
이상, 간섭 대상 영역을 수동으로 설정하는 방법을 예를 들어 설명하였으나, 이는 단지 하나의 실시 예에 불과하며, 간섭 대상 영역을 수동으로 설정하는 방법이 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 자동으로 간섭 대상 영역을 설정하는 방법은 제어부(140)에 의해 수행될 수 있는데, 예를 들어, 대상체에 대한 촬영 정보를 기반으로 조직 모양 및 패턴, 조직의 밝기 특성 및 조직 간의 밝기 변화 정보를 이용하여 간섭 대상 영역이 자동으로 설정될 수 있다.
여기에서, 대상체에 대한 촬영 정보는 촬영 위치 정보에 해당할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
대상체가 유방이고, 간섭 대상이 대흉근인 경우, 획득된 프리샷 엑스선 영상 종류가 우측 유방 내외사위(Right Medio Lateral Oblique, RMLO) 영상인지, 좌측 유방 내외사위(Left Medio Lateral Oblique, LMLO) 영상인지, 우측 유방 상하위(Right Cranio Caudal, RCC) 영상인지, 좌측 유방 상하위(Left Cranio Caudal, LCC) 영상인지를 판단하고, 판단된 촬영 위치 정보에 따라 간섭 대상인 대흉근이 기본적으로 위치하는 부분을 판단한 후, 해당 부분의 조직 모양 및 패턴, 조직의 밝기 특성 및 조직 간의 밝기 변화 정보를 이용하여 간섭 대상 영역을 설정하는 것이다.
예를 들어, 제어부(140)는 획득된 프리샷 엑스선 영상이 우측 유방 내외사위(RMLO) 영상으로 판단되면, 간섭 대상인 대흉근은 기본적으로 영상의 오른쪽 상부에 위치하는 것으로 판단하고, 프리샷 엑스선 영상의 오른쪽 상부 모서리로부터 조직의 모양 및 패턴, 조직의 밝기 특성 및 조직 간 밝기 변화 정보를 비교하여 대흉근을 포함하는 간섭 대상 영역을 설정할 수 있다.
이상, 간섭 대상 영역을 자동으로 설정하는 방법을 예를 들어 설명하였으나, 이는 단지 하나의 실시 예에 불과하며, 간섭 대상 영역을 자동으로 설정하는 방법이 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
다음, 상기 프리샷 엑스선 영상에서 설정된 간섭 대상 영역을 제외한 나머지 영역 내에 존재하는 관심 조직의 특성을 기준으로 메인샷 촬영 조건을 결정하고(S730), 결정된 촬영 조건에 따라 메인샷을 수행하여 메인샷 엑스선 영상을 획득한다(S740).
구체적으로, 제어부(140)는 영상 처리부(170)로부터 제공받은 프리샷 엑스선 영상의 영상 히스토그램에 기초하여 상기 관심 조직의 특성(예를 들어, 치밀도)을 분석한 후, 분석된 조직 특성에 대응되는 메인샷 촬영 조건을 결정할 수 있다. 여기에서, 촬영 조건은 촬영 횟수, 촬영 각도, 촬영 위치, 관전압, 관전류, 필터를 구성하는 물질의 종류 및 애노드를 구성하는 물질의 종류 등을 포함할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 메인샷 촬영 조건을 결정하는데 간섭 대상의 조직 특성은 참고하지 않고, 관심 조직에 대한 특성만을 참고하는 것이다. 이와 같이 관심 조직을 기준으로 설정된 촬영 조건에 따라 메인샷을 수행하므로, 관심 조직이 간섭 대상에 비해 상대적으로 선명한 메인샷 엑스선 영상을 획득할 수 있다.
다음, 획득된 메인샷 엑스선 영상에서 간섭 대상 영역은 제외하고 나머지 영역 내의 관심 조직에 대한 영상 분석을 수행하고(S750), 분석된 정보에 기초하여 메인샷 엑스선 영상 전체에 대한 영상 처리를 수행하여 진단용 엑스선 영상을 생성한다(S760).
즉, 획득된 메인샷 엑스선 영상 중 간섭 대상은 제외하고, 진단에 반드시 필요한 관심 조직에 대해서만 영상 분석을 수행하고, 관심 조직에 대한 분석 정보에 기초하여 메인샷 엑스선 영상 전체의 조직 간 콘트라스트(contrast)를 최적화하는 영상 처리를 수행하여 최종 진단용 엑스선 영상을 생성하는 것이다.
이에 따라, 상대적으로 중요도가 높은 관심 조직의 정밀도 및 정확도가 향상되어 관심 조직이 보다 선명해진 진단용 엑스선 영상을 생성할 수 있으므로, 정확한 진단을 할 수 있다.
도 8은 제2 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다. 본 실시 예에서는 상술한 제1 실시 예와 대응되는 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 8을 참조하면, 본 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 방법은 다음과 같다.
우선, 대상체(30)로 프리샷을 수행하여 대상체에 대한 프리샷 엑스선 영상을 획득한다(S810).
즉, 대상체(30)가 유방인 경우를 예로 들어 설명하면, 환자의 유방이 엑스선 검출 어셈블리(120)의 유방 접촉부(123)에 올려진 상태에서 압착 패널(130)을 하강시켜 유방을 압착시킨 후, 프리샷을 수행하여 프리샷 엑스선 영상을 획득하는 것이다.
다음, 획득된 프리샷 엑스선 영상 내에 존재하는 간섭 대상 영역을 설정한다(S820).
본 단계에서 간섭 대상 영역은 상술한 바와 같이 사용자의 입력부(150) 조작에 의해 수동으로 설정될 수도 있고 또는 프리샷 엑스선 영상에 대한 촬영 정보를 기반으로 조직의 모양 및 패턴, 조직의 밝기 특성 및 조직 간의 밝기 변화 정보를 이용하여 간섭 대상 영역이 자동으로 설정될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 이미 위에서 서술하였으므로, 여기에서는 생략한다.
다음, 대상체(30)로 메인샷을 수행하여 메인샷 엑스선 영상을 획득한다(S830).
본 단계에서 수행되는 메인샷의 촬영 조건은 단계 S810을 통해 획득된 프리샷 엑스선 영상 전체에 대한 영상 히스토그램에 기초하여 분석된 대상체의 조직 특성에 대응되도록 결정될 수 있다. 즉, 영상 히스토그램에 기초하여 프리샷 엑스선 영상 내의 대상체에 대한 조직 특성을 판단하고, 판단된 조직 특성에 따라 촬영 조건을 결정하는 것이다.
이와 같이, 본 실시 예는 프리샷 엑스선 영상 전체에 대한 영상 히스토그램에 기초하여 메인샷의 촬영 조건을 결정한다는 점에서 상술한 제1 실시 예와는 차이가 있다.
다음, 획득된 메인샷 엑스선 영상 중 단계 S820을 통해 설정된 간섭 대상 영역을 제외한 나머지 영역 내의 관심 조직에 대해서만 영상 분석을 수행하고(S840), 관심 조직에 대해 분석된 정보에 기초하여 메인샷 엑스선 영상 전체에 대한 영상 처리를 수행하여 진단용 엑스선 영상을 생성한다(S850).
도 9는 제3 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다. 본 실시 예에서는 상술한 제1 실시 예 또는 제2 실시 예와 대응되는 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 9를 참조하면, 본 실시 예에 따른 엑스선 영상 생성 방법은 다음과 같다.
우선, 대상체(30)로 프리샷을 수행하여 대상체에 대한 프리샷 엑스선 영상을 획득한다(S910).
즉, 대상체(30)가 유방인 경우를 예로 들어 설명하면, 환자의 유방이 엑스선 검출 어셈블리(120)의 유방 접촉부(123)에 올려진 상태에서 압착 패널(130)을 하강시켜 유방을 압착시킨 후, 프리샷(pre-shot)을 수행하여 프리샷 엑스선 영상을 획득하는 것이다.
다음, 대상체(30)로 메인샷을 수행하여 대상체(30)에 대한 메인샷 엑스선 영상을 획득한다(S920).
본 단계에서 수행되는 메인샷의 촬영 조건은 단계 S810을 통해 획득된 프리샷 엑스선 영상 전체에 대한 영상 히스토그램에 기초하여 결정될 수 있다. 즉, 영상 히스토그램을 이용하여 프리샷 엑스선 영상 내의 대상체에 대한 조직 특성을 판단하고, 판단된 조직 특성에 따라 촬영 조건을 결정하는 것이다.
다음, 단계 S920을 통해 획득된 메인샷 엑스선 영상에서 간섭 대상 영역을 설정한다(S930).
본 단계에서 간섭 대상 영역은 상술한 바와 같이 수동 또는 자동으로 설정될 수 있으며, 수동으로 설정하는 방법 및 자동으로 설정하는 방법에 대해서는 이미 위에서 설명하였으므로 여기에서는 생략한다.
즉, 상술한 제1 실시 예 및 제2 실시 예에서는 메인샷 엑스선 영상을 획득하기 전에 간섭 대상 영역을 설정하는 반면, 본 실시 예에서는 메인샷 엑스선 영상을 획득한 후, 간섭 대상 영역을 설정한다는 점에서 상술한 제1 실시 예 및 제2 실시 예와 차이가 있다.
다음, 단계 S920을 통해 획득된 메인샷 엑스선 영상 중 단계 S930을 통해 설정된 간섭 대상 영역을 제외한 나머지 영역 내의 관심 조직에 대한 영상 분석을 수행하고(S940), 분석된 정보에 기초하여 메인샷 엑스선 영상 전체에 대한 영상 처리를 수행하여 진단용 엑스선 영상을 최종적으로 생성한다(S950).
이상으로 본 발명의 실시 예들을 설명하였다. 전술한 실시 예에서 엑스선 영상 생성 장치를 구성하는 구성요소들 중 일부 구성요소는 일종의 '모듈(module)'로 구현될 수 있다. 여기서, '모듈'은 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, 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, 본 발명의 실시예에 따라 상기 매체는 합성 신호 또는 비트스트림(bitstream)과 같은 신호일 수도 있다. 상기 매체들은 분산 네트워크일 수도 있으므로, 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드는 분산 방식으로 저장/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 생성 장치
101 : 본체
103 : 프레임
105 : 암
110 : 엑스선 소스
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 검출 어셈블리
121 : 엑스선 검출기
121-1 : 수광 소자
121-2 : 독출 회로
121-3 : 범프
121-1b : n형 반도체 기판
121-1c : p형 층
123 : 유방 접촉부
130 : 압착 패들
135 : 구동부
140 : 제어부
150 : 입력부
160 : 표시부
170 : 영상 처리부
171 : 영상 분석부
173 : 영상 생성부
101 : 본체
103 : 프레임
105 : 암
110 : 엑스선 소스
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 검출 어셈블리
121 : 엑스선 검출기
121-1 : 수광 소자
121-2 : 독출 회로
121-3 : 범프
121-1b : n형 반도체 기판
121-1c : p형 층
123 : 유방 접촉부
130 : 압착 패들
135 : 구동부
140 : 제어부
150 : 입력부
160 : 표시부
170 : 영상 처리부
171 : 영상 분석부
173 : 영상 생성부
Claims (18)
- 대상체에 대한 엑스선 영상을 획득하는 단계;
획득된 상기 엑스선 영상 중 간섭 대상 영역을 제외한 나머지 영역 내의 관심 조직에 대한 영상 분석을 수행하는 단계; 및
상기 분석된 관심 조직에 대한 정보에 기초하여 상기 엑스선 영상 전체에 대한 영상 처리를 수행하여 최종 엑스선 영상을 생성하는 단계
를 포함하는 엑스선 영상 생성 방법. - 제1항에 있어서,
상기 대상체에 대한 엑스선 영상을 획득하는 단계는,
상기 대상체에 대한 프리샷 엑스선 영상을 획득하는 단계;
획득된 상기 프리샷 엑스선 영상에 상기 간섭 대상 영역을 설정하는 단계; 및
상기 대상체에 대한 메인샷 엑스선 영상을 획득하는 단계
를 포함하는 엑스선 영상 생성 방법. - 제2항에 있어서,
상기 간섭 대상 영역을 설정하는 단계는 사용자의 조작에 의해 상기 프리샷 엑스선 영상 내에 존재하는 간섭 대상이 블록으로 지정됨으로써 수행되는 엑스선 영상 생성 방법. - 제2항에 있어서,
상기 간섭 대상 영역을 설정하는 단계는 상기 프리샷 엑스선 영상의 촬영 정보를 기반으로 간섭 대상의 기본 위치를 판단하고, 판단된 위치의 조직 모양 및 패턴, 조직의 밝기 특성 및 조직 간의 밝기 변화에 기초하여 수행되는 엑스선 영상 생성 방법. - 제2항에 있어서,
상기 대상체에 대한 메인샷 엑스선 영상을 획득하는 단계는,
상기 관심 조직의 특성을 기준으로 설정된 촬영 조건에 의해 수행되는 진단용 엑스선 영상 생성 방법. - 제2항에 있어서,
상기 대상체에 대한 메인샷 엑스선 영상을 획득하는 단계는,
상기 프리샷 엑스선 영상 내에 존재하는 대상체의 조직 특성을 기준으로 설정된 촬영 조건에 따라 수행되는 진단용 엑스선 영상 생성 방법. - 제2항에 있어서,
상기 관심 조직에 대한 영상 분석을 수행하는 단계는,
상기 메인샷 엑스선 영상 내에 포함된 상기 관심 조직을 구성하는 각 픽셀에 대한 밝기 정보를 검출하여 수행되는 엑스선 영상 생성 방법. - 제7항에 있어서,
상기 영상 처리를 수행하여 최종 엑스선 영상을 생성하는 단계는,
검출된 상기 밝기 정보에 기초하여 상기 메인샷 엑스선 영상 전체에 대한 조직 간 콘트라스트(contrast)를 조정하여 수행되는 엑스선 영상 생성 방법. - 제1항에 있어서,
상기 대상체에 대한 엑스선 영상을 획득하는 단계는,
상기 대상체에 대한 프리샷 엑스선 영상을 획득하는 단계;
상기 대상체에 대한 메인샷 엑스선 영상을 획득하는 단계; 및
획득된 상기 메인샷 엑스선 영상에 상기 간섭 대상 영역을 설정하는 단계
를 포함하는 엑스선 영상 생성 방법. - 제9항에 있어서,
상기 대상체에 대한 메인샷 엑스선 영상을 획득하는 단계는,
상기 프리샷 엑스선 영상 내에 존재하는 대상체의 조직 특성을 기준으로 설정된 촬영 조건에 따라 수행되는 진단용 엑스선 영상 생성 방법. - 대상체로 엑스선을 조사하는 엑스선 소스;
상기 대상체를 투과하는 엑스선을 검출하고, 검출된 엑스선을 전기적 신호로 변환하는 엑스선 검출 어셈블리; 및
상기 전기적 신호를 독출하여 엑스선 영상을 생성하고, 생성된 상기 엑스선 영상 중 간섭 대상 영역을 제외한 나머지 영역의 관심 조직에 대한 영상 분석을 수행하고, 분석된 정보에 기초하여 상기 엑스선 영상 전체에 대한 영상 처리를 수행하여 최종 엑스선 영상을 생성하는 영상 처리부
를 포함하는 엑스선 영상 생성 장치. - 제11항에 있어서,
상기 엑스선 영상에서 상기 간섭 대상 영역을 설정하는 제어부를 더 포함하는 엑스선 영상 생성 장치. - 제12항에 있어서,
상기 제어부는 사용자의 조작에 의해 외부로부터 입력되는 명령에 기초하여 상기 엑스선 영상 내에 존재하는 간섭 대상을 블록으로 지정하여 상기 간섭 대상 영역을 설정하는 엑스선 영상 생성 장치. - 제12항에 있어서,
상기 제어부는 상기 엑스선 영상의 촬영 정보를 기반으로 간섭 대상의 기본 위치를 판단하고, 판단된 위치의 조직 모양 및 패턴, 조직의 밝기 특성 및 조직 간의 밝기 변화에 기초하여 상기 간섭 대상 영역을 설정하는 엑스선 영상 생성 장치. - 제12항에 있어서,
상기 엑스선 영상은 프리샷 엑스선 영상 및 메인샷 엑스선 영상을 포함하는 엑스선 영상 생성 장치. - 제15항에 있어서,
상기 영상 처리부는 상기 메인샷 엑스선 영상에 대하여 상기 영상 분석 및 영상 처리를 수행하는 엑스선 영상 생성 장치. - 제15항에 있어서,
상기 간섭 대상 영역은 상기 프리샷 엑스선 영상 또는 상기 메인샷 엑스선 영상에 설정되는 엑스선 영상 생성 장치. - 제17항에 있어서,
상기 간섭 대상 영역이 상기 프리샷 엑스선 영상에 설정된 경우,
상기 제어부는 상기 프리샷 엑스선 영상에서 상기 간섭 대상 영역을 제외한 나머지 영역 내의 관심 조직의 특성에 기초하여 촬영 조건을 설정하고, 설정된 촬영 조건에 대응되는 엑스선을 상기 대상체로 조사하여 상기 메인샷 엑스선 영상을 획득하도록 제어하는 엑스선 영상 생성 장치.
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