KR20150083338A - 엑스선 영상처리장치 및 엑스선 촬영시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 치과용 엑스선 촬영장치에서 촬영된 얻어진 치과용 엑스선 영상 데이터를 처리 및 표시하는 엑스선 영상처리장치 및 엑스선 촬영시스템에 관한 것이다.
구체적으로 본 발명은 피검체에 대한 CT 데이터를 처리 및 표시하는 엑스선 영상처리장치로서, 상기 CT 데이터로부터 상기 피검체의 악궁 궤적에 따른 파노마라 영상을 생성 및 표시하는 파노라마 영상처리부 또는 상기 피검체의 측면 또는 정면 세팔로 영상을 생성 및 표시하는 세팔로 영상처리부 또는 상기 피검체의 STL 영상을 생성 및 표시하는 STL 영상처리부를 포함하는 엑스선 영상처리장치 및 엑스선 촬영시스템을 제공한다.

Description

엑스선 영상처리장치 및 엑스선 촬영시스템{X-RAY IMAGE PROCESSING APPARATUS AND X-RAY PHOTOGRAPH SYSTEM}

본 발명은 엑스선 영상처리장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 치과용 엑스선 촬영장치에서 촬영된 얻어진 치과용 엑스선 영상 데이터를 처리 및 표시하는 엑스선 영상처리장치 및 엑스선 촬영시스템에 관한 것이다.

일반적인 치과용 엑스선 촬영장치는 파노라마 영상을 얻기 위한 파노라마 촬영모드, CT 영상을 얻기 위한 CT 촬영모드, 두부 전체의 투과영상을 얻기 위한 세팔로 촬영모드를 갖는다.

파노라마 영상은 치아를 포함한 상, 하악골 및 안면구조물의 배열관계를 피검체의 악궁 궤적에 따라 펼쳐 표시하는 투과 영상의 일종으로서, 단일 영상으로 치아 및 상, 하악의 전체적인 배열관계를 파악할 수 있어 치과 전문의에게 가장 익숙한 표준영상으로 활용된다. 하지만, 파노라마 영상은 길이정보의 정확도가 떨어지고 치아 겹침과 경추에 의한 블러링과 같은 투과 영상의 한계를 안고 있다.

CT 영상은 피검체의 두부에 대한 다방향의 투과 영상을 재구성하여 표시하는 3차원 영상으로서, 사용자가 원하는 임의의 위치 및 방향에 따른 단층 영상을 정확하고 선명하게 표시할 수 있어 임플란트 시술 등 고도의 정밀성이 요구되는 분야에 주로 활용된다. 하지만, CT 영상은 타 영상 대비 방사선량이 상대적으로 높다는 단점을 나타낸다.

세팔로 영상은 피검체의 두부 전체에 대한 투과 영상으로서, 치아, 치조골, 상하악, 연조직 등 안면 골격 전체의 위치 및 상호관계를 표시할 수 있어 치아교정을 위한 교정진단은 물론 성형진단 등을 위해 널리 사용된다. 하지만, 세팔로 영상은 불필요한 구조물이 중첩 표시되고 확대율이 부위에 따라 다를 수 있으며, 특히 측면 세팔로 영상의 경우 환자 위치에 따라 정중시상면을 재현성 있게 정렬하기 어렵다는 문제점을 나타낸다.

더 나아가, 파노라마, CT, 세팔로 영상은 각각 전용의 엑스선 촬영장치에서 별도의 촬영을 통해 얻어지고, 이와 달리 하나의 엑스선 촬영장치에서 둘 이상의 촬영이 가능한 이른바 겸용장치라 하더라도 각각의 촬영 매커니즘이 서로 상이하여 결국 파노라마, CT, 세팔로 영상을 얻기 위해서는 파노라마, CT, 세팔로 촬영을 별도로 진행해야 하고, 각각을 위한 추가적인 구성을 필요로 한다.

때문에 피검체에 가해지는 방사선량이 촬영모드 내지는 촬영횟수에 비례해서 높아지는 것은 물론 촬영시간과 촬영과정이 증가하여 피검자에게 불편함을 주고, 장치의 대형화 및 고가화를 피할 수 없는 심각한 문제점을 나타내고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 최소 횟수의 엑스선 촬영으로 파노라마, CT, 세팔로 영상을 모두 얻을 수 있어 피검체에 가해지는 방사선량을 줄이고, 촬영시간과 촬영과정을 단축하는 것은 물론 장치의 소형화와 경제성을 높일 수 있는 구체적인 방도를 제시하는데 그 목적을 둔다.

이를 위해 구체적으로 본 발명은 피검체에 대한 CT 영상을 통해 파노라마, 세팔로 영상을 자동으로 획득 가능한 엑스선 영상처리장치 및 엑스선 촬영시스템을 제공하고자 한다.

더 나아가 본 발명은 엑스선 영상처리장치 및 엑스선 촬영시스템의 효율성을 높일 수 있는 추가적인 방도를 제기하고자 하며, 이를 위해 구체적으로 피검체의 엑스선 촬영 외에도 피검자의 치열이 반영된 석고모형 또는 인상재를 통해 피검자의 치열에 대한 3차원 영상을 얻을 수 있는 엑스선 영상처리장치 및 엑스선 촬영시스템을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 피검체에 대한 CT 데이터를 처리 및 표시하는 엑스선 영상처리장치로서, 상기 CT 데이터로부터 상기 피검체의 악궁 궤적에 따른 파노마라 영상을 생성 및 표시하는 파노라마 영상처리부를 포함하는 엑스선 영상처리장치를 제공한다.

또한 본 발명은 피검체에 대한 CT 데이터를 처리 및 표시하는 엑스선 영상처리장치로서, 상기 CT 데이터로부터 상기 피검체의 정면 또는 측면 세팔로 영상을 생성 및 표시하는 세팔로 영상처리부를 포함하는 엑스선 영상처리장치를 제공한다.

또한 본 발명은 피검체에 대한 CT 데이터를 처리 및 표시하는 엑스선 영상처리장치로서, 상기 CT 데이터로부터 상기 피검체의 STL 영상을 생성 및 표시하는 엑스선 영상처리장치를 제공한다. 이때, 상기 피검체는 피검자의 치열이 반영된 석고모형 또는 인상재이고, 상기 STL 영상은 상기 석고모형의 표면렌더링 영상 또는 상기 인상재에 대응되는 양각의 가상 석고모형의 표면렌더링 영상인 것을 특징으로 한다.

더불어 본 발명은 상기에 기재된 상기 CT 데이터의 촬영을 위한 엑스선 촬영장치를 포함하는 엑스선 촬영시스템으로서, 상기 엑스선 촬영장치는 상기 피검체와 적어도 한 쌍의 마커를 함께 촬영하여 상기 CT 데이터는 상기 마커에 의한 방향 및 위치 정보를 포함하고, 상기 엑스선 영상처리장치는 상기 마커에 의한 방향 및 위치 정보를 기초로 상기 CT 데이터를 처리 및 표시하는 엑스선 촬영시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 엑스선 영상처리장치 및 엑스선 촬영시스템은 1회의 CT 촬영으로 파노라마 영상과 세팔로 영상을 얻을 수 있어 피검체에 가해지는 방사선량을 줄이고, 촬영시간과 촬영과정을 단축하는 것은 물론 장치의 소형화와 경제성을 높일 수 있는 장점이 있다.

더 나아가 본 발명에 따른 엑스선 영상처리장치 및 엑스선 촬영시스템은 피검자의 엑스선 촬영 외에도 피검자의 치열이 반영된 석고모형 또는 인상재를 CT 촬영하여 피검자의 치열에 대한 STL 영상을 제공할 수 있어 효용성이 높은 장점을 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 엑스선 촬영시스템의 모식도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 살펴본다.

도 1은 본 발명에 따른 엑스선 촬영시스템을 나타낸 모식도로서, 엑스선 촬영장치(10)와 엑스선 영상처리장치(20)를 포함한다.

먼저, 엑스선 촬영장치(10)는 피검체의 CT 촬영이 가능한데, 여기서 피검체는 피검자인 사람 또는 피검자의 치열이 반영된 치아모형, 일례로 석고모형 또는 인상재 인 것을 특징으로 한다.

이를 위한 엑스선 촬영장치(10)는 엑스선 촬영부와 재구성부를 포함한다.

엑스선 촬영부는 피검체를 향해 엑스선을 조사하는 엑스선 제너레이터, 피검체를 사이에 두고 엑스선 제너레이터와 대향 배치되어 피검체를 투과한 엑스선을 검출하는 엑스선 디텍터 그리고 엑스선 제너레이터와 엑스선 디텍터가 피검체를 사이에 두고 대향 회전 가능하도록 이들을 지지하여 회전하는 겐트리를 포함한다. 따라서 엑스선 제너레이터와 엑스선 디텍터는 겐트리의 회전에 의해 피검체를 사이에 두고 대향 회전하면서 피검체에 대한 다방향의 투과영상을 획득할 수 있다.

그리고 엑스선 촬영부는 엑스선 제너레이터와 엑스선 디텍터 사이로 피검체를 정 위치 정렬하기 위한 정렬부를 포함하고, 바람직하게는 정렬부는 피검자를 정렬하기 위한 제 1 정렬부와 치아모형을 정렬하기 위한 제 2 정렬부를 포함한다.

제 1 정렬부는 피검자의 양쪽 귀에 삽입되어 엑스선 제너레이터와 엑스선 디텍터 사이의 지정된 위치로 피검자를 정렬하는 적어도 한 쌍의 이어 로드 일 수 있고, 이어 로드의 일정위치, 일례로 피검자의 양쪽 귀에 각각 삽입되는 양 말단에는 마커가 설치된다. 이때, 마커는 CT 영상에서 피검자의 연조직 또는 경조직과 식별 가능하도록 CT 넘버가 상이한 재질로 이루어지며, 바람직하게는 이어 로드의 내부에 삽입된 금속 재질의 볼 등이 될 수 있다.

제 2 정렬부는 엑스선 제너레이터와 엑스선 디텍터 사이의 지정된 위치로 치아모형을 정렬하는 소정의 지그 일 수 있다. 이때, 지그는 치아모형, 즉 석고모형이나 인상재를 지지하는 역할을 하고, 바람직하게는 치아모형을 회전 및/또는 승강시킬 수 있다. 그리고 지그의 일정위치에는 CT 영상에서 치아모형과 식별 가능한 적어도 두 개의 마커가 설치되며, 일례로 마커는 치아모형의 정면에서 볼 때 좌우로 배치된 한 쌍이 사용될 수 있다.

따라서 치아모형의 CT 촬영 시 겐트리는 정지 상태를 유지하는 대신 지그가 치아모형을 회전 및/승강시킴으로써 엑스선 제너레이터와 엑스선 디텍터를 통해 치아모형에 대한 다방향의 투영 데이터를 획득할 수 있다.

또한, 엑스선 촬영부는 엑스선 디텍터에서 검출된 피검체에 대한 다방향의 투영데이터를 재구성하여 피검체의 CT 데이터를 재구성하는 재구성부를 포함한다. 재구성부는 콘솔컴퓨터 및 여기에 탑재된 소정의 재구성 알고리즘으로 구현 가능하다.

그 결과, 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치(10)는 피검자 또는 석고모형의 CT 촬영을 통해 피검자 또는 석고모형의 CT 데이터를 획득하고, 특히 상기 CT 데이터는는 마커에 의한 CT 데이터의 방향 및 위치정보를 내포한다.

다음으로, 엑스선 영상처리장치(20)는 엑스선 촬영장치(10)의 CT 데이터를 처리하여 사용자의 목적에 따라 표시하는데, 특히 본 발명에 따른 엑스선 영상처리장치(20)는 피검자의 CT 데이터로 파노라마 영상을 생성하는 파노라마 영상처리부(30), 피검자의 CT 데이터로 세팔로 영상을 생성하는 세팔로 영상처리부(40), 치아모형의 CT 데이터로 STL 영상을 생성하는 STL 영상처리부(50) 그리고 이들 각각의 영상을 표시하는 모니터 등의 디스플레이 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

각각에 의한 CT 데이터의 처리과정을 구분해서 살펴보면 다음과 같다.

1. 파노라마 영상처리부(30)

먼저, 파노라마 영상처리부(30)는 마커에 의한 방향 및 위치정보를 기초로 CT 데이터를 자동 정렬한다. 이때, 마커가 동일높이에 있다는 가정 하에, 파노라마 영상처리부(30)는 피검체의 좌우에 위치한 한 쌍의 마커가 X축 상에 놓이도록 CT 데이터를 회전시키고, 이로써 CT 데이터는 가로로 정렬된다.

이어서, 파노라마 영상처리부(30)는 CT 데이터로부터 상층(focal trough)을 찾는다. 이때, 상층이란 해부학적 구조물의 상이 명확하게 나타나는 입체적인 곡선부 또는 상의 단면으로서 파노라마 영상에서는 원하는 악궁 궤적의 아크 레이어를 의미한다.

이러한 상층을 찾기 위해 파노라마 영상처리부(30)는 CT 데이터의 전방에서부터 후방으로 이동하며 치아에 해당하는 CT 넘버가 최초로 출현하는 지점을 감지한다. 이로써, CT 데이터 상 전치인 11번, 21번 치아의 위치를 확인할 수 있다. 이때, 바람직하게는 11번, 21번 치아가 사람에 따라 비뚤어질 수 있으므로 CT 넘버가 최초로 출현하는 지점으로부터 후방 일정영역의 평균값을 취하여 해당 위치를 11번, 21번 치아 위치, 즉 전치 위치로 지정하는 것도 가능하다.

그 결과 CT 데이터에는 전치와 한 쌍의 마커를 연결하는 가상의 삼각형이 정의된다.

이어서 파노라마 영상처리부(30)는 미리 정해진 아크 레이어의 선단점을 CT 데이터의 전치 위치에 정렬시켜 상층을 맵핑한다. 이때, 바람직하게는 아크 레이어의 중심은 위에서 살펴본 가상의 삼각형 중심과 일치되도록 할 수 있다. 한편, 이상의 설명과 달리 CT 데이터의 CT 넘버를 기초로 피검자의 상악 또는 하악을 감지하는 것은 통상의 영상처리방법을 통해 가능한바, 파노라마 영상을 위해 피검자의 CT 데이터 상에 상층을 설정하는 방법은 다양하게 변형될 수 있다.

마지막으로 파노라마 영상처리부(30)는 아크 레이어에 수직인 상하 일정영역의 CT 데이터를 취해 평면상에 펼쳐 표시한다.

이로써 디스플레이 장치에는 피검자의 파노라마 영상이 표시된다.

2. 세팔로 영상처리

먼저, 세팔로 영상처리부(40)는 마커에 의한 방향 및 위치정보를 기초로 CT 데이터를 자동 정렬한다. CT 데이터의 자동 정렬방법은 앞서 설명한바 있으므로 생략한다.

이어서, 세팔로 영상처리부(40)는 CT 데이터의 좌우 측 중 어느 일측에서부터 타측으로 CT 데이터를 중첩하거나, CT 데이터의 선단 또는 후단 중 어느 일측으로부터 타측으로 CT 데이터를 중첩한다. 이로써 전자의 경우에 측면 세팔로 영상이 얻어지고, 후자의 경우 정면 세팔로 영상이 얻어진다. 이때, 필요하다면 세팔로 영상 처리부는 CT 데이터의 중첩 과정 중에 CT 데이터의 일부 또는 전체 영역에 대해 평균값을 취하거나 밀도에 따른 가중치를 둠으로써 기존의 세팔로 촬영모드에 따른 세팔로 영상과 유사하도록 할 수 있고, 목적에 따라서는 측면 세팔로 영상의 좌측이 우측에 비해 확대된 원근모드(perspective mode)나 측면 세팔로 영상의 좌우측이 동일한 확대율을 나타내는 직교모드(orthogonal mode)를 생성할 수도 있다.

즉, 세팔로 영상처리부(40)에 의한 CT 데이터의 중첩 시 필요하다면 통상의 영상처리기법이 적용 및 응용될 수 있음은 당업자에게 쉽게 이해될 수 있다.

마지막으로, 세팔로 영상처리부(40)는 정면 및/또는 측면 세팔로 영상을 디스플레이 장치에 표시한다.

3. STL 영상처리부(50)

먼저, STL 영상처리부(50)는 마커에 의한 방향 및 위치정보를 기초로 CT 데이터를 자동 정렬한다. CT 데이터의 자동 정렬방법은 앞서 설명한바 있으므로 생략한다.

이어서, STL 영상처리부(50)는 CT 데이터에 임계값(threshold)을 적용하여 치아모형 영역과 외부(공기)영역을 분리한다.

이어서, STL 영상처리부(50)는 치아 모형 영역에 대응되는 CT 데이터로 피검체가 석고모형인지 인상재인지 판단한다. 이때, 석고모형은 양각이고 인상재는 음각이므로 그 형상을 통해 쉽게 구분할 수 있다. 그리고 인상재인 경우에 그 외면을 따라 복수의 시드 포인트(seed point)를 지정하고, 각각의 시드 포인트를 3차원 영역상의 일정 사이즈로 영역 성장(region growing)시켜 그와 대응되는 가상의 석고모형 영역에 해당하는 CT 데이터를 생성할 수 있다.

이어서, STL 영상처리부(50)는 표면추출알고리즘을 사용하여 석고모형 영역에 해당하는 CT 데이터의 표면을 취하고, 이를 기초로 STL 영상을 생성한다. 참고로, 표면추출알고리즘은 마칭큐브알고리즘(Marching Cube Algorithm) 등 공지의 알고리즘이 사용될 수 있다.

마지막으로 STL 영상처리부(50)는 STL 영상을 디스플레이 장치에 표시한다. 그 결과 STL 영상처리부(50)는 피검체가 석고모형인 경우 그 표면에 대한 표면렌더링 영상을 표시하고, 피검체의 인상재인 경우 그에 대응되는 가상의 석고모형 표면에 대한 표면렌더링 영상을 표시한다. 즉, 본 발명에 따른 엑스선 영상처리장치(20)는 엑스선 촬영장치(10)의 피검체가 석고모형이면 그에 대한 STL 영상을 표시하고, 엑스선 촬영장치(10)의 피검체가 인상재이면 자동으로 양각의 STL 영상을 표시하는 것을 특징으로 한다.

한편, 이상의 설명은 본 발명의 일례에 지나지 않으며, 본 발명은 그 기술사상 내에서 다양한 변형 또는 응용이 가능하다. 하지만 이들 모든 응용 또는 변형이 본 발명의 기술사상 내에 있다면 본 발명의 권리범위에 속하다 해야 할 것인바, 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위를 통해서만 해석되어야 한다.

10 : 엑스선 촬영장치
20 : 엑스선 영상처리장치
30 : 파노라마 영상처리부
40 : 세팔로 영상처리부
50 : STL 영상처리부

Claims (4)

1. 피검체에 대한 CT 데이터를 처리 및 표시하는 엑스선 영상처리장치로서,
   상기 CT 데이터로부터 상기 피검체의 악궁 궤적에 따른 파노마라 영상을 생성 및 표시하는 파노라마 영상처리부를 포함하는 엑스선 영상처리장치.
   
2. 피검체에 대한 CT 데이터를 처리 및 표시하는 엑스선 영상처리장치로서,
   상기 CT 데이터로부터 상기 피검체의 정면 또는 측면 세팔로 영상을 생성 및 표시하는 세팔로 영상처리부를 포함하는 엑스선 영상처리장치.
   
3. 피검체에 대한 CT 데이터를 처리 및 표시하는 엑스선 영상처리장치로서,
   상기 CT 데이터로부터 상기 피검체의 STL 영상을 생성 및 표시하는 STL 영상처리부를 포함하되, 상기 피검체는 피검자의 치열이 반영된 석고모형 또는 인상재이고, 상기 STL 영상은 상기 석고모형의 표면렌더링 영상 또는 상기 인상재에 대응되는 양각의 가상 석고모형의 표면렌더링 영상인 엑스선 영상처리장치.
   
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 하나의 선택된 항에 기재된 상기 CT 데이터의 촬영을 위한 엑스선 촬영장치를 포함하는 엑스선 촬영시스템으로서,
   상기 엑스선 촬영장치는 상기 피검체와 적어도 한 쌍의 마커를 함께 촬영하여 상기 CT 데이터는 상기 마커에 의한 방향 및 위치 정보를 포함하고,
   상기 엑스선 영상처리장치는 상기 마커에 의한 방향 및 위치 정보를 기초로 상기 CT 데이터를 처리 및 표시하는 엑스선 촬영시스템.

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