KR20150120103A - 엑스선 촬영 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

엑스선 촬영 장치 및 그 제어 방법

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KR20150120103A KR1020140045873A KR20140045873A KR20150120103A KR 20150120103 A KR20150120103 A KR 20150120103A KR 1020140045873 A KR1020140045873 A KR 1020140045873A KR 20140045873 A KR20140045873 A KR 20140045873A KR 20150120103 A KR20150120103 A KR 20150120103A
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오현화
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Abstract

보다 정확한 유방 치밀도를 제공할 수 있는 엑스선 촬영 장치 그 제어 방법이 개시된다. 엑스선 촬영 장치의 일 실시예는 대상체에 대한 엑스선 영상, 상기 대상체가 지방 조직으로 이루어진 경우에 대한 제1 기준 영상 및 상기 대상체가 실질 조직으로 이루어진 경우에 대한 제2 기준 영상으로부터 상기 대상체의 볼륨을 각각 복원하는 복원부; 및 상기 복원된 각 볼륨에 기초하여 상기 대상체에서 상기 실질 조직이 차지하는 비율인 치밀도를 계산하는 치밀도 계산부를 포함한다.

Description

엑스선 촬영 장치 및 그 제어 방법{X-ray imaging apparatus and control method for thereof}
엑스선 촬영 장치 및 그 제어 방법이 개시된다. 더욱 상세하게는 보다 정확한 유방 치밀도를 제공할 수 있는 엑스선 촬영 장치 그 제어 방법이 개시된다.
엑스선 촬영 장치는 엑스선(X-ray)을 인체나 물건과 같은 대상체에 조사하여, 대상체의 내부에 대한 영상을 획득하는 영상 장치이다. 엑스선 촬영 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 촬영 장치는 공항 등에서 수하물 내부를 확인하기 위해 사용되기도 한다.
이와 같은 엑스선 촬영 장치로는 디지털 엑스선 촬영 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 촬영 장치의 동작 원리에 대해 살펴보면 다음과 같다. 엑스선 촬영 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.
보다 정확한 유방 치밀도를 제공할 수 있는 엑스선 촬영 장치 그 제어 방법이 개시된다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 엑스선 촬영 장치의 일 실시예는 대상체에 대한 엑스선 영상, 상기 대상체가 지방 조직으로 이루어진 경우에 대한 제1 기준 영상 및 상기 대상체가 실질 조직으로 이루어진 경우에 대한 제2 기준 영상으로부터 상기 대상체의 볼륨을 각각 복원하는 복원부; 및 상기 복원된 각 볼륨에 기초하여 상기 대상체에서 상기 실질 조직이 차지하는 비율인 치밀도를 계산하는 치밀도 계산부를 포함한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 엑스선 촬영 장치 제어 방법의 일 실시예는 대상체에 대한 엑스선 영상, 상기 대상체가 지방 조직으로 이루어진 경우에 대한 제1 기준 영상 및 상기 대상체가 실질 조직으로 이루어진 경우에 대한 제2 기준 영상으로부터 상기 대상체의 볼륨을 각각 복원하는 단계; 및 상기 복원된 각 볼륨에 기초하여 상기 대상체에서 상기 실질 조직이 차지하는 비율인 치밀도를 계산하는 단계를 ~를 계산하는 단계를 포함한다.
엑스선 영상의 전체 유방 영역 중에서 일정 값 이상의 강도 값을 가지는 영역의 비율에 기초하여 유방 치밀도를 계산하는 경우에 비하여 보다 정확한 유방 치밀도를 제공할 수 있다.
보다 정확한 유방 치밀도를 제공할 수 있으므로, 엑스선 영상을 이용한 진단의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 엑스선 촬영 장치에서 유방의 두께 정보를 얻는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 유방 내부 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 유방 내부 구성 물질 각각에 대한 에너지 대역별 감쇠 계수를 나타낸 그래프이다.
도 5는 일 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 엑스선 소스 어셈블리에 포함되는 엑스선 튜브의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 엑스선 검출 어셈블리에 포함되는 엑스선 검출기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 5에 도시된 제어부의 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 엑스선 영상에 기초하여 유방의 크기 정보를 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10a는 제1 기준 영상으로부터 압착된 유방의 볼륨을 복원한 결과를 도시한 도면이다.
도 10b는 제2 기준 영상으로부터 압착된 유방의 볼륨을 복원한 결과를 도시한 도면이다.
도 10c는 엑스선 영상으로부터 압착된 유방의 볼륨을 복원한 결과를 도시한 도면이다.
도 10d는 도 10a 내지 도 10c에 도시된 볼륨으로부터 계산된 유방 치밀도를 도시한 도면이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치의 외관을 도시한 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 엑스선 촬영 장치에서 유방의 두께 정보를 얻는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 다른 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 14는 도 13에 도시된 제어부의 구성을 도시한 도면이다.
도 15는 엑스선 촬영 장치의 제어 방법을 도시한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 엑스선 촬영 장치 및 그 제어 방법에 대한 실시예들을 설명한다. 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
엑스선 촬영 장치로는 디지털 엑스선 촬영 장치(Digital Radiography; DR), 컴퓨터 단층 촬영 장치(Computed tomography; CT), 유방 촬영 장치(Full Field Digital Mammography; FFDM; 마모그라피)를 예로 들 수 있다. 이하의 설명에서는 엑스선 촬영 장치가 유방 촬영 장치인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치의 외관을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 엑스선 촬영 장치(100)는 본체(101), 프레임(103), 암(105), 엑스선 소스 어셈블리(110), 엑스선 검출 어셈블리(120) 및 압착 패들(130)을 포함할 수 있다.
암(105)은 본체(101)와 프레임(103)을 연결한다. 암(105)은 상하 방향으로 이동할 수 있다. 조작자는 암(105)을 상하 방향으로 이동시켜 프레임(103)의 높이를 조절할 수 있다. 또한 암(105)은 본체(101)와의 결합축을 중심으로 일정 각도로 회전할 수 있다. 암(105)이 일정 각도로 회전하면, 암(105)과 연결되어 있는 프레임(103)도 일정 각도로 회전한다.
엑스선 소스 어셈블리(110), 엑스선 검출 어셈블리(120) 및 압착 패들(130)은 프레임(103)에 장착될 수 있다. 엑스선 소스 어셈블리(110) 및 엑스선 검출 어셈블리(120)는 서로 마주 보도록 장착될 수 있다. 압착 패들(130)은 엑스선 소스 어셈블리(110)와 엑스선 검출 어셈블리(120) 사이에 마련될 수 있다.
엑스선 소스 어셈블리(110)의 내부에는 엑스선을 발생시키는 엑스선 튜브(111)가 마련될 수 있다.
엑스선 검출 어셈블리(120)는 유방 접촉부(123) 및 엑스선 검출기(121)를 포함할 수 있다. 유방 접촉부(123)는 대상체인 유방이 접촉되는 부분이다. 다시 말해, 유방 접촉부(123)는 유방이 놓여지는 부분이다. 유방 접촉부(123)은 엑스선 투과율이 우수한 재질 예를 들어, 카본 시트(carbon sheet)로 구현될 수 있다. 엑스선 검출기(121)는 엑스선 검출 어셈블리(120)의 내부에 마련될 수 있으며, 엑스선 튜브(111)에서 조사된 엑스선 중에서 유방을 투과한 엑스선을 검출할 수 있다.
압착 패들(130)은 유방 접촉부(123)에 놓여진 유방을 압착할 수 있다. 이를 위해 압착 패들(130)은 상하 방향으로 이동 가능하도록 구현된다.
실시예에 따르면, 압착 패들(130)의 이동은 수동으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 조작자는 압착 패들(130)이나 압착 패들(130)의 일측에 마련된 손잡이(미도시)를 잡은 상태에서 상하 방향으로 힘을 가하여 압착 패들(130)을 상하 방향으로 직접 이동시시킬 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 압착 패들(130)의 이동은 자동으로 이루어질 수 있다. 이를 위해 압착 패들(130)은 압착 패들(130)을 상하 방향으로 이동시키기 위한 구동부(도 7의 190)와 연결될 수 있다. 이 경우, 조작자가 입력부(도 7의 150 참조)를 조작하여, 압착 패들(130)을 상하 방향으로 이동시키는 명령을 입력하면, 입력된 명령에 대응하는 제어신호가 생성되고, 생성된 제어신호는 구동부(190)로 제공된다. 그러면 구동부(190)는 제어신호에 따라 구동되어, 압착 패들(130)을 상하 방향으로 이동시킨다.
또한, 압착 패들(130)은 연성 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 압착 패들(130)은 플라스틱으로 구성될 수 있다. 이처럼 연성 물질로 압착 패들(130)을 만들면, 압착 시 압착 패들(130)에 의해 유방이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
수동 또는 자동으로 이동된 압착 패들(130)에 의해 유방이 압착되면, 유방의 두께 정보를 얻을 수 있다. 이에 대한 보다 구체적인 설명을 위해 도 2를 참조하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 엑스선 촬영 장치(100)에서 유방의 두께 정보를 얻는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 압착 패들(130)은 구동부(190)와 연결될 수 있다. 구동부(190)는 압착 패들(130)을 상하 방향으로 이동시키기 위한 구성이다. 구동부(190)는 예를 들어, 모터, 진공 펌프(vaccum pump) 또는 수압 펌프(hydraulic pump)로 구현될 수 있다. 이하의 설명에서는 구동부(190)가 모터로 구현되는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
구동부(190)가 모터로 구현된 경우, 모터에는 모터의 회전각을 감지하는 회전각 센서(191)가 연결될 수 있다. 회전각 센서(191)에서 모터의 회전각이 감지되면, 감지된 회전각에 기초하여, 압착된 유방의 두께 정보를 계산할 수 있다. 구체적으로, 감지된 회전각으로터 압착 패들(130)의 이동 거리를 계산한 다음, 압착 패들(130)이 이동되기 전의 유방 접촉부(123)와 압착 패들(130) 간의 거리에서 압착 패들(130)의 이동 거리를 빼주면, 압착된 유방의 두께 정보를 얻을 수 있다.
그런데 상술한 방식으로 계산된 유방의 두께 정보는 구동부(190)와 가까운 쪽의 유방의 두께에 해당하므로, 실제 유방의 두께 정보와는 차이가 있을 수 있다. 좀 더 구체적으로, 유방 모양의 특성 상, 구동부(190)와 가까운 쪽의 유방의 두께와 구동부(190)와 먼 쪽의 유방의 두께는 차이가 있을 수 있다. 그런데 회전각 센서(191)에서 감지된 회전각 정보에 기초하여 획득한 유방의 두께 정보는 구동부(190)와 가까운 쪽의 유방의 두께 정보에 해당하는 것으로 볼 수 있다. 그렇기 때문에 모터의 회전각에 기초하여 계산된 유방의 두께 정보를 실제 유방의 두께 정보에 가깝게 보정해 줄 필요가 있는 것이다. 모터의 회전각에 기초하여 계산된 유방의 두께 정보를 보정하기 위해서는 유방에 가해진 압착력(compression force) 정보 및 유방의 크기 정보가 필요하다.
실시예에 따르면, 유방에 가해진 압착력 정보는 압착 패들(130)의 하부에 마련된 압착력 센서(131)에서 얻을 수 있다. 유방의 크기 정보는 압착된 유방에 대한 엑스선 영상을 분석하여 얻을 수 있다. 유방의 크기 정보를 얻는 방법에 대한 구체적인 설명은 도 9를 참조하여 후술하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 압착 패들(130)에 의해 유방이 압착되면, 엑스선 소스 어셈블리(110)의 엑스선 튜브(111)에서 발생된 엑스선이 압착된 유방으로 조사되고, 압착된 유방을 투과한 엑스선은 엑스선 검출 어셈블리(120)의 엑스선 검출기(121)에 의해 검출된다. 그 결과, 압착된 유방에 대한 엑스선 영상을 얻을 수 있다.
이와 같이, 압착 패들(130)을 이용하여 유방을 압착한 상태에서 엑스선을 조사하면 유방에 대한 엑스선 노출량은 감소시키면서, 유방에 대한 선명한 엑스선 영상을 얻을 수 있다. 이에 대해서 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 유방 내부 구조를 도시한 도면이다. 도 3을 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 데이터로, 대상체의 내부를 구성하는 구성 물질마다 다르다. 때문에 엑스선이 투과되는 정도에 기초하여 대상체의 내부를 영상화할 수 있는 것이다.
도 4는 유방 내부 구성 물질 각각에 대한 에너지 대역별 감쇠 계수를 나타낸 그래프이다. 도 4를 참조하면, 유방 내부 구성 물질은 유방 종양, 실질 조직 및 지방 조직인 것으로 이해될 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 유방을 구성하는 구성 물질들 간에는 감쇠 계수의 차가 크지 않다. 이는 도 3에 도시된 바와 같이, 유방이 연조직으로만 이루어져 있기 때문이다. 그런데 상술한 바와 같이, 압착 패들(130)을 이용하여 유방의 두께를 얇게 만들면, 유방을 구성하는 물질들이 엑스선이 조사되는 방향으로 겹쳐지지 않고 펼쳐지게 된다. 그 결과, 품질이 우수한 엑스선 영상을 얻을 수 있다. 즉, 선명한 엑스선 영상을 얻을 수 있다. 뿐만 아니라 유방에 대한 엑스선 노출량도 감소시킬 수 있다.
이상, 도 1 내지 도 4를 참조하여 일 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치(100)의 외관을 설명하였다. 이하, 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치(100)의 구성을 설명하기로 한다.
도 5는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치(100)의 구성을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 엑스선 영상 장치(100)는 엑스선 소스 어셈블리(110), 엑스선 검출 어셈블리(120), 압착 패들(130), 압착력 센서(131), 제어부(140), 입력부(150), 표시부(160), 저장부(170), 구동부(190) 및 회전각 센서(191)를 포함할 수 있다.
압착 패들(130), 압착력 센서(131), 구동부(190) 및 회전각 센서(191)에 대해서는 앞서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
엑스선 소스 어셈블리(110)는 엑스선을 발생시키는 엑스선 튜브(111)를 포함할 수 있다. 여기서 엑스선 튜브(111)에 대한 보다 구체적인 설명을 위해 도 5를 참조하기로 한다.
도 5는 엑스선 소스 어셈블리(110)에 포함되는 엑스선 튜브(111)의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 5를 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 검출 어셈블리(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 검출 어셈블리(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 튜브(111)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 엑스선이 조사되는 방향에 구비된 필터(미도시)에 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.
다시 도 5를 참조하면, 엑스선 검출 어셈블리(120)는 엑스선 검출기(121)를 포함할 수 있다. 엑스선 검출기(121)는 대상체(30)를 투과한 엑스선을 검출하여 전기적 신호로 변환한다. 여기서 엑스선 검출기(121)에 대한 보다 상세한 설명을 위해 도 7을 참조하기로 한다.
도 7은 엑스선 검출 어셈블리(120)에 포함되는 엑스선 검출기(121)의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 엑스선 검출기(121)는 엑스선을 검출하여 전기적인 신호로 변환하는 수광 소자(121A)와 전기적인 신호를 읽어 내는 독출 회로(121B)를 포함한다. 여기서, 독출 회로(121B)는 복수의 픽셀 영역을 포함하는 2차원 픽셀 어레이 형태로 이루어진다. 수광 소자(121A)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, GaAs를 들 수 있다.
수광 소자(121A)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(121B)는 각 픽셀별로 수광 소자(121A)와 결합된다. CMOS 독출 회로(121B)와 수광 소자(121A)는 플립 칩 본딩 방식으로 결합할 수 있다. 구체적으로, 땜납(PbSn), 인듐(In) 등의 범프(bump)(121C)를 형성한 후 리플로우(reflow)하고 열을 가하며 압착하는 방식으로 결합할 수 있다. 그러나 상술한 구조는 엑스선 검출기(121)의 일 실시예에 불과하며, 엑스선 검출기(121)의 구조가 이것으로 한정되는 것은 아니다.
다시 도 5를 참조하면, 저장부(170)는 엑스선 영상 장치(100)가 동작하는데 필요한 데이터나 알고리즘을 저장할 수 있으며, 엑스선 영상 장치(100)의 동작 중에 생성된 데이터나 엑스선 영상들을 저장할 수 있다. 이러한 저장부(170)는 휘발성 메모리 소자, 비휘발성 메모리 소자, 하드 디스크, 광 디스크, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 그러나 저장부(170)는 상술한 예로 한정되는 것은 아니며, 당업계에 알려져 있는 임의의 다른 형태로 구현될 수도 있다.
입력부(150)는 엑스선 촬영 장치(100)의 동작을 제어하기 위한 지시나 명령을 입력받을 수 있다. 이를 위하여 입력부(150)는 키보드, 마우스, 터치패드, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다.
표시부(160)는 하드웨어적으로 입력부(150)와 별도로 구현될 수도 있고, 입력부(150)와 하드웨어적으로 통합된 형태로 구현될 수도 있다. 이러한 표시부(160)는 유방에 대한 엑스선 영상을 표시할 수 있다. 또한 표시부(160)는 엑스선 영상의 촬영 조건 정보나 유방에 대한 정보를 표시할 수 있다. 엑스선 영상의 촬영 조건 정보는 엑스선 소스 정보, 관전압 정보, 관전류 정보, 필터 정보를 예로 들 수 있다. 여기서, 엑스선 소스 정보는 타겟 물질의 종류를 의미할 수 있다. 유방에 대한 정보로는 압착된 유방의 두께 정보, 압착된 유방의 크기 정보 및 유방의 치밀도 정보 등을 예로 들 수 있다.
유방의 치밀도란 유방을 구성하는 전체 구성물질들 중에서 실질 조직이 차지하는 비율을 나타낸다. 구체적으로, 유방이 지방 조직과 실질 조직으로 이루어진다고 했을 때, 지방 조직에 비하여 실질 조직이 많으면 유방의 치밀도가 높다고 표현하고, 실질 조직에 비하여 지방 조직이 많으면 유방의 치밀도가 낮다고 표현한다. 일반적으로 유방 치밀도는 4 단계로 구분된다. 구체적으로, 유방을 구성하는 전체 구성물질 중에서 실질 조직의 비율이 25% 이하인 경우, 26~50% 인 경우, 51~75% 인 경우, 및 76~100% 인 경우를 각각 1단계, 2단계, 3단계 및 4단계로 분류한다.
유방의 실질 조직은 엑스선 영상에서 밝게 표현되며, 유방의 지방 조직은 엑스선 영상에서 어둡게 표현된다. 유방 치밀도가 1단계 또는 2단계에 해당하는 경우에는 유방 내에 유방 종양이 있다고 하더라도 엑스선 영상에서 유방 종양을 쉽게 구분할 수 있다. 이에 비하여, 유방의 치밀도가 3단계 또는 4단계에 해당하는 경우에는 유방 내에 유방 종양이 있다고 하더라도, 엑스선 영상에서 실질 조직과 유방 종양을 구분하기가 어렵다. 그렇기 때문에 유방의 치밀도가 높은 환자의 경우, 엑스선 촬영 이외에도 유방 초음파와 같은 검사를 병행해야 유방암을 정확하게 진단할 수 있다.
상술한 바와 같이 유방 치밀도는 중요한 정보 중 하나이다. 종래에는 조작자가 엑스선 영상에서 유방 영역 및/또는 유방 영역 내에서 일정한 값 이상의 밝기를 가지는 실질 조직 영역을 선택하면, 실질 조직 영역의 면적을 유방 영역의 면적으로 나누어 유방 치밀도를 계산하였다. 그러나 종래의 유방 치밀도 계산 방법은 조작자가 엑스선 영상에서 유방 영역 및/또는 실질 조직 영역을 직접 선정하는 방식으로 이루어지기 때문에 계산된 유방 치밀도 역시 주관적인 것으로 볼 수 있다.
개시된 발명에서는 유방이 지방 조직으로만 이루어진 경우에 대한 엑스선 영상, 유방이 실질 조직으로만 이루어진 경우에 대한 엑스선 영상, 및 압착된 유방에 실제로 엑스선을 조사하여 얻은 엑스선 영상으로부터 대상체의 볼륨을 각각 복원한 다음, 복원된 각 볼륨에 기초하여 유방 치밀도를 계산한다. 이처럼 각 엑스선 영상으로부터 복원된 볼륨에 기초하여 유방 치밀도를 계산하면, 엑스선 영상에서 면적 기반으로 유방 치밀도를 계산하는 기존의 방식에 비하여 보다 정확한 유방 치밀도를 얻을 수 있다. 유방 치밀도는 후술될 제어부(140)에서 계산될 수 있다.
제어부(140)는 엑스선 검출 어셈블리(120)의 각 픽셀에서 출력된 전기적 신호를 기초로 압착된 유방에 대한 엑스선 영상을 생성할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 압착된 유방이 지방 조직으로만 구성되어 있다고 가정했을 때의 엑스선 영상 및 압착된 유방이 실질 조직으로만 구성되어 있다고 가정했을 때의 엑스선 영상을 생성할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여 유방이 지방 조직으로만 구성되어 있다고 가정했을 때 얻어질 수 있는 엑스선 영상을 '제1 기준 영상'이라 칭하기로 한다. 그리고 유방이 실질 조직으로만 구성되어 있다고 가정했을 때 얻어질 수 있는 엑스선 영상을 '제2 기준 영상'이라 칭하기로 한다.
도 8은 제어부(140)의 구성을 도시한 도면이다. 도 8을 참조하면, 제어부(140)는 유방 두께 계산부(141), 유방 크기 계산부(142), 유방 두께 보정부(143), 기준 영상 생성부(144), 엑스선 영상 생성부(145), 유방 영역 검출부(146), 복원부(147) 및 치밀도 계산부(148)를 포함할 수 있다.
엑스선 영상 생성부(145)는 엑스선 검출기(121)의 각 픽셀에서 출력된 전기적 신호를 기초로 엑스선 영상을 생성할 수 있다. 생성된 엑스선 영상은 후술될 유방 크기 계산부(142) 및 유방 영역 검출부(146)로 각각 제공될 수 있다.
유방 영역 검출부(146)는 엑스선 영상을 선처리하고, 선처리된 엑스선 영상에서 압착된 유방이 차지하는 영역인 유방 영역을 검출할 수 있다. 엑스선 영상을 선처리한다는 것은 엑스선 영상에 존재하는 결함(artifact)이나 잡음을 제거하는 것을 의미할 수 있다. 이 후, 유방 영역 검출부(146)는 선처리된 엑스선 영상에서 유방의 경계선을 검출함으로써, 유방 영역을 검출할 수 있다. 검출된 유방 영역에 대한 정보는 후술될 복원부(147)로 제공될 수 있다.
유방 크기 계산부(142)는 엑스선 영상 생성부(145)에서 생성된 엑스선 영상을 분석하여 유방의 크기를 계산할 수 있다. 이에 대한 보다 구체적인 설명을 위해 도 9를 참조하기로 한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 유방 크기 계산부(142)는 엑스선 영상(200)에서 유방 영역(210)을 검출하고, 검출된 유방 영역(210)의 중심점(210a)을 검출한다. 그 다음, 유방 크기 계산부(142)는 검출된 유방 영역(210)의 중심점(210a)과 구동부(190)의 중심점(190a) 간의 거리(d)를 계산한다. 이 후, 유방 크기 계산부(142)는 계산된 거리(d)에 기초하여 유방의 크기를 계산할 수 있다.
일반적으로, 압착된 유방의 크기가 클수록 엑스선 영상(200)에서 유방 영역(210)의 중심점(210a)은 구동부(190)의 중심점(190a)에 가까이 위치하고, 압착된 유방의 크기가 작을수록 엑스선 영상(200)에서 유방 영역(210)의 중심점(210a)은 구동부(190)의 중심점(190a)에서 멀리 위치한다. 이처럼 유방 영역(210)의 중심점(210a)과 구동부(190)의 중심점(190a) 간의 거리(d)는 유방의 크기와 반비례 관계에 있으므로, 유방 영역(210)의 중심점(210a)과 구동부(190)의 중심점(190a) 간의 거리(d)를 알면, 유방의 크기를 계산할 수 있다. 계산된 유방의 크기 정보는 후술될 유방 두께 보정부(143)로 제공될 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 유방 두께 계산부(141)는 회전각 센서(191)에서 감지된 모터의 회전각 정보에 기초하여, 압착된 유방의 두께를 계산할 수 있다. 구체적으로, 감지된 회전각 정보로부터 압착 패들(130)의 이동 거리를 계산한 다음, 압착 패들(130)이 이동되기 전의 유방 접촉부(123)와 압착 패들(130) 간의 거리에서 압착 패들(130)의 이동 거리를 빼주면, 압착된 유방의 두께 정보를 얻을 수 있다. 계산된 유방의 두께 정보는 후술될 유방 두께 보정부(143)로 제공될 수 있다.
유방 두께 보정부(143)는 유방에 가해진 압착력 정보 및 유방 크기 계산부(142)에서 계산된 유방 크기 정보에 기초하여, 유방 두께 계산부(141)에서 계산된 유방의 두께 정보를 보정할 수 있다. 구체적으로, 유방 두께 계산부(141)에서 계산된 유방의 두께 정보는 구동부(190)와 가까운 쪽의 유방의 두께에 해당하므로, 유방 두께 보정부(143)는 유방 두께 계산부(141)에서 계산된 유방의 두께 정보를 실제 유방의 두께 정보에 가깝게 보정해 주는 것이다. 보정된 유방의 두께 정보는 후술될 기준 영상 생성부(144)로 제공될 수 있다.
기준 영상 생성부(144)는 제1 기준 영상을 생성하는 제1 기준 영상 생성부(144a) 및 제2 기준 영상을 생성하는 제2 기준 영상 생성부(144b)를 포함할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1 기준 영상은 압착된 유방이 지방 조직으로만 구성되었다고 가정했을 경우에 얻어지는 엑스선 영상을 의미한다. 그리고 제2 기준 영상은 압착된 유방이 실질 조직으로만 구성되었다고 가정했을 경우에 어어지는 엑스선 영상을 의미한다.
제1 기준 영상 생성부(144a) 및 제2 기준 영상 생성부(144b)는 아래의 수학식 1을 이용하여 각각 제1 기준 영상 및 제2 기준 영상을 생성할 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서 Io는 엑스선 튜브(111)에서 조사되는 엑스선의 강도(intensity)를 나타낸다. 엑스선 튜브(111)에서 조사되는 엑스선의 강도는 촬영 조건 정보로부터 알 수 있다. 촬영 조건 정보로는 엑스선 소스 정보, 관전압 정보, 관전류 정보 및 필터 정보를 예로 들 수 있다. 수학식 1에서 μ는 조직의 감쇠 계수를 나타낸다. 앞서 설명하였듯이, 감쇠 계수는 유방 내부를 구성하는 구성 물질별로 다른데, 각 구성 물질에 대한 감쇠 계수는 사전에 저장부(170)에 저장될 수 있다. t는 압착된 유방의 두께를 나타낸다.
제1 기준 영상은 압착된 유방이 지방 조직으로만 구성되었다고 가정한 경우에 대한 엑스선 영상이다. 따라서 제1 기준 영상 생성부(144a)는 수학식 1을 사용하되, μ 값으로 유방의 지방 조직에 대한 감쇠 계수를 이용하여 제1 기준 영상을 생성할 수 있다. 생성된 제1 기준 영상은 후술될 복원부(147)로 제공될 수 있다.
제2 기준 영상은 압착된 유방이 실질 조직으로만 구성되었다고 가정한 경우에 대한 엑스선 영상이므로, 제2 기준 영상 생성부(144b)는 수학식 1을 사용하되, μ 값으로 유방의 실질 조직에 대한 감쇠 계수를 이용하여 제2 기준 영상을 생성한다. 생성된 제2 기준 영상은 후술될 복원부(147)로 제공될 수 있다.
복원부(147)는 제1 기준 영상, 제2 기준 영상 및 엑스선 영상으로부터 압착된 유방의 볼륨을 각각 복원할 수 있다. 영상으로부터 압착된 유방의 볼륨을 복원한다는 것은 해당 영상의 각 픽셀이 가지는 엑스선 강도를 3차원 공간 상에 표현하는 것을 의미할 수 있다.
도 10a는 제1 기준 영상으로부터 압착된 유방의 볼륨을 복원한 결과를 도시한 도면이다. 제1 기준 영상은 압착된 유방이 지방 조직으로만 구성되었다고 가정한 경우에 얻어질 수 있는 엑스선 영상이므로, 제1 기준 영상에서 각 픽셀의 강도는 전반적으로 낮다. 따라서 제1 기준 영상으로부터 압착된 유방의 볼륨(310)을 복원하였을 때, 복원된 볼륨(310)의 높이도 낮게 나타난다.
도 10b는 제2 기준 영상으로부터 압착된 유방의 볼륨을 복원한 결과를 도시한 도면이다. 제2 기준 영상은 압착된 유방이 실질 조직으로만 구성되었다고 가정한 경우에 얻어질 수 있는 엑스선 영상이므로, 제2 기준 영상에서 각 픽셀의 강도는 전반적으로 높다. 따라서 제2 기준 영상으로부터 압착된 유방의 볼륨(410)을 복원하였을 때, 복원된 볼륨(410)의 높이도 높게 나타난다.
도 10c는 엑스선 영상으로부터 압착된 유방의 볼륨을 복원한 결과를 도시한 도면이다. 엑스선 영상(도 9의 200)은 지방 조직과 실질 조직으로 이루어진 유방에 실제로 엑스선을 조사하여 얻은 영상이므로, 엑스선 영상(200)에서 각 픽셀의 강도는 제1 기준 영상의 강도와 제2 기준 영상의 강도 사이의 값을 가질 수 있다. 따라서, 엑스선 영상(200)으로부터 압착된 유방의 볼륨(510)을 복원하였을 때, 복원된 볼륨(510)의 높이도 제1 기준 영상으로부터 복원된 볼륨(310)과 제2 기준 영상으로부터 복원된 볼륨(410) 사이에 위치하게 된다.
한편, 도 10a 내지 도 10c에서는 설명의 편의를 위해, 반원 모양의 윗면을 가지는 실린더 형태로 복원된 볼륨을 도시하였지만, 제1 기준 영상, 제2 기준 영상 및 엑스선 영상에서 유방 영역 내의 각 픽셀의 강도는 서로 다른 값을 가질 수 있다. 따라서, 도 10a 내지 도 10c에서 각각 실린더의 윗면은 굴곡진 형태로 나타날 수도 있다.
도 10a 내지 도 10c에 도시된 바와 같이, 제1 기준 영상, 제2 기준 영상 및 엑스선 영상으로부터 압착된 유방의 볼륨을 각각 복원한 후에는, 도 10d에 도시된 바와 같이, 엑스선 영상으로부터 복원된 압착된 유방의 볼륨(510)과 제1 기준 영상으로부터 복원된 압착된 유방의 볼륨(310) 간의 차이를 계산한다. 즉, 지방 조직과 실질 조직으로 이루어진 유방의 볼륨에서 지방 조직으로만 이루어진 유방의 볼륨을 뺀다. 그 결과, 유방의 전체 구성 물질 중에서 실질 조직에 의한 볼륨이 남는데, 이는 곧 유방의 치밀도인 것으로 이해될 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 치밀도 계산부(148)은 앞서 도 10d를 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 기준 영상, 제2 기준 영상 및 엑스선 영상으로부터 각각 복원된 압착된 유방의 볼륨에 기초하여, 유방의 치밀도를 계산할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 계산된 유방의 치밀도 정보는 표시부(160)를 통해 표시될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 계산된 유방의 치밀도 정보는 엑스선 영상(200)의 태그 정보로 추가될 수 있다. 유방 치밀도 정보가 엑스선 영상(200)의 태그 정보로 추가되면, 유방 치밀도 정보에 따라 엑스선 영상(200)을 분류하는 것이 가능하다.
도 11은 다른 실시예에 따른 엑스선 촬영 장치(600)의 외관을 도시한 도면이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 엑스선 촬영 장치(600)는 본체(601), 프레임(603), 암(605), 엑스선 튜브(611)를 포함하는 엑스선 소스 어셈블리(610), 엑스선 검출기(621)와 유방 접촉부(623)을 포함하는 엑스선 검출 어셈블리(620), 압착 패들(630) 및 거리 센서 어레이(631)를 포함할 수 있다.
상술한 구성요소들 중에서 본체(601), 프레임(603), 암(605), 엑스선 소스 어셈블리(610), 엑스선 검출 어셈블리(620) 및 압착 패들(630)은 도 1을 참조하여 설명한 본체(101), 프레임(103), 암(105), 엑스선 소스 어셈블리(110), 엑스선 검출 어셈블리(120) 및 압착 패들(130)과 동일하다.
거리 센서 어레이(631)는 복수의 거리 센서가 2차원으로 배열된 것으로서, 엑스선 소스 어셈블리(610)의 하면에 고정 설치될 수 있다. 유방 접촉부(623)에 올려진 유방이 압착 패들(630)에 의해 압착되면, 거리 센서 어레이(632)는 압착 패들(630)과의 거리를 감지한다. 거리 센서 어레이(632)에서 감지된 거리 정보를 이용하면 유방의 두께 정보를 얻을 수 있다. 이에 대한 보다 구체적인 설명을 위해 도 12를 참조하기로 한다.
도 12는 도 11에 도시된 엑스선 촬영 장치(600)에서 유방의 두께 정보를 얻는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12에 상세히 도시되지는 않았지만, 거리 센서 어레이(632)는 압착 패들(630)을 향해 적외선을 조사하는 적외선 발광부, 압착 패들(630)에서 반사된 적외선을 수신하는 적외선 수광부를 포함할 수 있다.
일 예로, 거리 센서 어레이(632)는 도 12에 도시된 바와 같이, 압착 패들(630)을 향하여 적외선을 조사한 후, 적외선 수광부로 적외선이 수광되기까지의 시간에 기초하여 압착 패들(630)과의 거리를 감지할 수 있다.
다른 예로, 거리 센서 어레이(632)는 도 12에 도시된 바와 같이, 압착 패들(630)을 향하여 적외선을 조사한 후, 압착 패들(630)에서 반사되어 적외선 수광부로 수신된 적외선의 강도에 기초하여 압착 패들(630)과의 거리를 감지할 수 있다.
도 13은 다른 실시예에 따른 엑스선 영상 장치(600)의 구성을 도시한 도면이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 엑스선 영상 장치(600)는 엑스선 소스 어셈블리(610), 엑스선 검출 어셈블리(620), 압착 패들(630), 거리 센서 어레이(631), 제어부(640), 입력부(650), 표시부(660), 저장부(670) 및 구동부(690)를 포함할 수 있다.
도 13에 도시된 구성요소들 중에서 거리 센서 어레이(631) 및 제어부(640)를 제외한 엑스선 소스 어셈블리(610), 엑스선 검출 어셈블리(620), 압착 패들(630), 입력부(650), 표시부(660), 저장부(670) 및 구동부(690)는 도 5를 참조하여 설명한 엑스선 소스 어셈블리(110), 엑스선 검출 어셈블리(120), 압착 패들(130), 입력부(150), 표시부(160), 저장부(170) 및 구동부(190)와 유사하거나 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
거리 센서 어레이(631)는 앞서 설명한 바와 같이, 복수의 거리 센서가 2차원으로 배열된 것으로, 압착 패들(630)과의 거리 정보를 감지할 수 있다. 거리 센서 어레이(631)에서 감지된 거리 정보는 후술될 제어부(640)로 제공될 수 있다.
제어부(640)는 엑스선 검출기(121)의 각 픽셀에서 출력된 전기적 신호를 기초로 엑스선 영상을 생성할 수 있다. 또한 제어부(640)는 거리 센서 어레이(631)에서 감지된 거리 정보를 보간하고, 보간된 거리 정보에 기초하여 유방 두께를 계산할 수 있다. 또한, 제어부(640)는 압착된 유방의 두께 정보 및 엑스선 영상의 촬영 조건 정보에 기초하여, 제1 기준 영상 및 제2 기준 영상을 생성하고, 제1 기준 영상, 제2 기준 영상 및 엑스선 영상으로부터 복원된 압착된 유방의 볼륨에 기초하여 유방의 치밀도를 계산할 수 있다. 이하, 도 14를 참조하여 제어부(640)의 구성 및 동작에 대해서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 14는 제어부(640)의 구성을 도시한 도면이다. 도 14를 참조하면, 제어부(640)는 보간부(641), 유방 두께 계산부(643), 기준 영상 생성부(644), 엑스선 영상 생성부(645), 유방 영역 검출부(646), 복원부(647) 및 치밀도 계산부(648)를 포함할 수 있다.
도 14에 도시된 제어부(640)는 도 8에 도시된 제어부(140)에 비하여, 보간부(641) 및 유방 두께 계산부(643)에 있어서 차이가 있다.
보간부(641)는 거리 센서 어레이(631)에서 감지된 거리 정보를 보간할 수 있다. 구체적으로, 거리 센서 어레이(631)는 2차원으로 배열된 복수의 거리 센서를 포함하는데, 각 거리 센서들은 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 따라서, 거리 정보가 감지되지 않는 부분이 발생할 수 있다. 보간부(641)는 서로 인접한 위치 관계에 있는 두 거리 센서에서 획득된 거리 정보를 보간하여, 거리 센서가 배치되지 않은 부분의 거리 정보를 얻을 수 있다. 모든 거리 센서들을 대상으로 보간을 수행하면, 압착 패들(630)의 영역 전체에 대한 거리 정보를 얻을 수 있다. 보간부(641)에서 보간된 거리 정보는 후술될 유방 두께 계산부(643)로 제공될 수 있다.
유방 두께 계산부(643)는 보간된 거리 정보에 기초하여, 압착된 유방의 두께 정보를 계산할 수 있다. 구체적으로, 도 11 내지 도 13을 참조하면, 거리 센서 어레이(631)에서부터 유방 접촉부(623)까지의 거리에서, 거리 센서 어레이(631)에서 압착 패들(630)까지의 거리 및 압착 패들(630)의 두께를 빼면, 압착된 유방의 두께 정보를 얻을 수 있다. 이 때, 거리 센서 어레이(631)에서 유방 접촉부(623)까지의 거리 및 압착 패들(630)의 두께는 사전에 저장부(670)에 저장될 수 있다. 유방 두께 계산부(643)에서 계산된 유방의 두께 정보는 기준 영상 생성부(644)로 제공될 수 있다.
도 15는 엑스선 촬영 장치의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
우선, 조작자는 대상체(30)인 피검체의 유방을 유방 접촉부(123)에 올린다. 그 다음, 조작자는 압착 패들(130)을 아래로 이동시켜 유방을 압착한다(S810). 이 때, 압착 패들(130)의 이동은 수동 또는 자동으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 조작자는 압착 패들(130)의 주변에 마련된 손잡이(미도시)를 잡고 압착 패들(130)을 직접 아래로 이동시키거나, 입력부(150)를 조작하여 압착 패들(130)을 아래로 이동시킨다.
압착 패들(130)에 의해 유방이 압착되면, 압착된 유방의 두께 정보가 획득된다(S820). 압착된 유방의 두께 정보는 다양한 방법으로 획득될 수 있다. 일 예로, 도 2에 도시된 바와 같이, 압착 패들(130)에 연결된 구동부(190)가 모터이고, 모터의 회전에 의해 압착 패들(130)이 상하 방향으로 이동되는 경우라면, 회전각 센서(191)를 이용하여 모터의 회전각을 감지하고, 감지된 회전각에 기초하여 압착된 유방의 두께 정보를 획득한다. 다른 예로, 도 12에 도시된 바와 같이, 엑스선 소스 어셈블리(110)의 하부에 거리 센서 어레이(631)가 고정 설치된 경우라면, 거리 센서 어레이(631)에서 획득한 거리 정보에 기초하여, 압착된 유방의 두께 정보를 획득한다.
이 후, 엑스선 촬영에 필요한 촬영 조건 정보 설정 및 엑스선 조사가 이루어진다(S830). 조작자가 입력부(150)를 조작하여, 엑스선 촬영에 필요한 촬영 조건 정보를 설정하면, 설정된 촬영 조건 정보에 대응하여 엑스선 소스 어셈블리(110)의 엑스선 튜브(111)에서는 엑스선이 발생되고, 발생된 엑스선은 압착된 유방으로 조사된다.
이 후, 엑스선 검출기(121)의 각 픽셀에서 출력된 전기적 신호에 기초하여 엑스선 영상을 획득한다(S840). 획득된 엑스선 영상은 유방의 크기 정보를 계산하는데 사용될 수도 있고, 유방 치밀도를 계산하는데 사용될 수도 있다.
그 다음, 압착된 유방의 두께 정보 및 촬영 조건 정보에 기초하여 제1 기준 영상 및 제2 기준 영상을 생성한다(S850). 제1 기준 영상은 압착된 유방이 지방 조직으로만 구성되었다고 가정했을 경우에 얻어질 수 있는 엑스선 영상을 말한다. 제2 기준 영상은 압착된 유방이 실질 조직으로만 구성되었다고 가정했을 경우에 얻어질 수 있는 엑스선 영상을 말한다. 제1 기준 영상 및 제2 기준 영상은 앞서 설명한 바와 같이, 수학식 1에 기초하여 생성될 수 있다. 구체적으로, 제1 기준 영상은 촬영 조건 정보, 압착된 유방의 두께 정보 및 유방의 지방 조직에 대한 엑스선 감쇠 계수를 이용하여 생성될 수 있다. 제2 기준 영상은 촬영 조건 정보, 압착된 유방의 두께 정보 및 유방의 실질 조직에 대한 엑스선 감쇠 계수를 이용하여 생성될 수 있다.
이 후, 제1 기준 영상, 제2 기준 영상 및 엑스선 영상으로부터 압착된 유방의 볼륨을 각각 복원한다(S860). 제1 기준 영상으로부터 압착된 유방의 볼륨(310)을 복원한 결과를 도시하면 도 10a와 같다. 제2 기준 영상으로부터 압착된 유방의 볼륨(410)을 복원한 결과를 도시하면 도 10b와 같다. 그리고 엑스선 영상으로부터 압착된 유방의 볼륨(510)을 복원한 결과를 도시하면 도 10c와 같다.
제1 기준 영상, 제2 기준 영상 및 엑스선 영상으로부터 압착된 유방의 볼륨이 각각 복원되면, 복원된 각 볼륨(310, 410, 510)에 기초하여 유방의 치밀도를 계산한다(S870). 구체적으로, 엑스선 영상으로부터 복원된 압착된 유방의 볼륨(510)과 제1 기준 영상으로부터 복원된 압착된 유방의 볼륨(310) 간의 차이를 계산한다. 계산된 볼륨은 유방의 치밀도인 것으로 이해될 수 있다.
일 예로, S840 단계에서 획득된 유방 치밀도 정보는 표시부(160)를 통해 표시될 수 있다. 다른 예로, S840 단계에서 획득된 유방 치밀도 정보는 촬영 조건 정보와 함께 엑스선 영상(200)의 태그 정보에 추가될 수 있다.
이상으로 실시예들을 설명하였다. 예시된 실시예들에서 엑스선 촬영 장치(100)를 구성하는 일부 구성요소들은 일종의 모듈로 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.
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.
본 발명의 일부 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, ROM, RAM, CD-ROM, 마그네틱 테이프, 플로피 디스크, 광학 기록 매체를 포함할 수 있다. 또한, 상기 매체는 비일시적인 컴퓨터로 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, 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 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, 600: 엑스선 촬영 장치
110, 610: 엑스선 소스 어셈블리
111, 611: 엑스선 튜브
120, 620: 엑스선 검출 어셈블리
121, 621: 엑스선 검출기
130, 630: 압착 패들
131: 압착력 센서
140, 640: 제어부
150, 650: 입력부
160, 660: 표시부
170, 670: 저장부
190, 690: 구동부
191: 회전각 센서
631: 거리 센서 어레이

Claims (19)

  1. 대상체에 대한 엑스선 영상, 상기 대상체가 지방 조직으로 이루어진 경우에 대한 제1 기준 영상 및 상기 대상체가 실질 조직으로 이루어진 경우에 대한 제2 기준 영상으로부터 상기 대상체의 볼륨을 각각 복원하는 복원부; 및
    상기 복원된 각 볼륨에 기초하여 상기 대상체에서 상기 실질 조직이 차지하는 비율인 치밀도를 계산하는 치밀도 계산부를 포함하는 엑스선 촬영 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    엑스선 소스 어셈블리와 엑스선 검출 어셈블리의 사이에 배치되어, 상기 대상체를 압착시키는 압착 패들;
    상기 압착된 대상체의 두께 정보 및 상기 지방 조직의 엑스선 감쇠 계수에 기초하여 상기 제1 기준 영상을 생성하는 제1 기준 영상 생성부; 및
    상기 압착된 대상체의 두께 정보 및 상기 실질 조직의 엑스선 감쇠 계수에 기초하여 상기 제2 기준 영상을 생성하는 제2 기준 영상 생성부를 더 포함하는 엑스선 촬영 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 압착 패들을 상하 방향으로 이동시키는 구동부;
    상기 구동부의 회전각을 감지하는 회전각 감지 센서; 및
    상기 회전각 감지 센서에서 감지된 회전각 정보에 기초하여 상기 압착된 대상체의 두께를 계산하는 두께 계산부를 더 포함하는 엑스선 촬영 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 대상체의 크기 정보 및 상기 대상체에 가해진 압착력 정보에 기초하여 상기 두께 계산부에서 계산된 두께 정보를 보정하는 두께 보정부를 더 포함하는 엑스선 촬영 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 엑스선 영상에서 검출된 대상체 영역의 중심점과 상기 구동부의 중심점 간의 거리에 기초하여, 상기 대상체의 크기 정보를 계산하는 크기 계산부를 더 포함하는 엑스선 촬영 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 압착 패들의 하면에 마련되어, 상기 대상체에 가해진 압착력 정보를 감지하는 압착력 센서를 더 포함하는 엑스선 촬영 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 엑스선 소스 어셈블리의 하면에 마련되어, 상기 압착 패들과의 거리를 감지하는 거리 센서 어레이; 및
    상기 거리 센서 어레이에서 감지된 거리 정보에 기초하여 상기 압착된 대상체의 두께를 계산하는 두께 계산부를 더 포함하는 엑스선 촬영 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 거리 센서 어레이에서 획득된 거리 정보를 보간하는 보간부를 더 포함하는 엑스선 촬영 장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 복원부는
    상기 압착된 대상체의 두께 정보 및 상기 엑스선 영상의 촬영 조건 정보에 기초하여 상기 엑스선 영상, 상기 제1 기준 영상 및 상기 제2 기준 영상으로부터 상기 대상체의 볼륨을 각각 복원하는 엑스선 촬영 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 촬영 조건 정보는 관전압, 관전류, 필터 및 엑스선 소스 정보 중 적어도 하나를 포함하는 엑스선 촬영 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 치밀도 계산부는
    상기 엑스선 영상으로부터 복원된 대상체의 볼륨과 상기 제1 기준 영상으로부터 복원된 대상체의 볼륨 간의 차이에 기초하여 상기 치밀도를 계산하는 엑스선 촬영 장치.
  12. 대상체에 대한 엑스선 영상, 상기 대상체가 지방 조직으로 이루어진 경우에 대한 제1 기준 영상 및 상기 대상체가 실질 조직으로 이루어진 경우에 대한 제2 기준 영상으로부터 상기 대상체의 볼륨을 각각 복원하는 단계; 및
    상기 복원된 각 볼륨에 기초하여 상기 대상체에서 상기 실질 조직이 차지하는 비율인 치밀도를 계산하는 단계를 포함하는 엑스선 촬영 장치 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    엑스선 소스 어셈블리와 엑스선 검출 어셈블리의 사이에 배치된 압착 패들을 이용하여 상기 대상체를 압착시키는 단계;
    상기 압착된 대상체의 두께 정보 및 상기 지방 조직의 엑스선 감쇠 계수에 기초하여 상기 제1 기준 영상을 생성하는 단계; 및
    상기 압착된 대상체의 두께 정보 및 상기 실질 조직의 엑스선 감쇠 계수에 기초하여 상기 제2 기준 영상을 생성하는 단계를 더 포함하는 엑스선 촬영 장치 제어 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 압착 패들을 이동시키는 구동부의 회전각을 회전각 센서를 이용하여 감지하는 단계; 및
    상기 회전각 감지 센서에서 감지된 회전각 정보에 기초하여 상기 압착된 대상체의 두께를 계산하는 단계를 더 포함하는 엑스선 촬영 장치 제어 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 대상체의 크기 정보 및 상기 대상체에 가해진 압착력 정보에 기초하여 상기 계산된 두께 정보를 보정하는 단계를 더 포함하는 엑스선 촬영 장치 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 대상체의 크기 정보는 상기 엑스선 영상에서 검출된 대상체 영역의 중심점과 상기 구동부의 중심점 간의 거리에 기초하여 계산되며,
    상기 대상체에 가해진 압착력 정보는 상기 압착 패들의 하면에 마련된 압착력 센서에서 감지되는 엑스선 촬영 장치 제어 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 엑스선 소스 어셈블리의 하면에 마련된 거리 센서 어레이를 상기 압착 패들과의 거리를 감지하는 단계; 및
    상기 거리 센서 어레이에서 감지된 거리 정보에 기초하여 상기 압착된 대상체의 두께를 계산하는 단계를 더 포함하는 엑스선 촬영 장치 제어 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 복원하는 단계는
    상기 압착된 대상체의 두께 정보 및 상기 엑스선 영상의 촬영 조건 정보에 기초하여 상기 엑스선 영상, 상기 제1 기준 영상 및 상기 제2 기준 영상으로부터 상기 대상체의 볼륨을 각각 복원하는 단계를 포함하는 엑스선 촬영 장치 제어 방법.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 치밀도를 계산하는 단계는
    상기 제2 기준 영상으로부터 복원된 대상체의 볼륨과 상기 엑스선 영상에서 복원된 대상체의 볼륨 간의 차이를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 볼륨과 상기 제1 기준 영상으로부터 복원된 대상체의 볼륨 간의 차이를 계산하는 단계를 포함하는 엑스선 촬영 장치 제어 방법.
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