KR20160089571A - 엑스선 컬리메이터 및 이를 포함하는 엑스선 영상 촬영장치 - Google Patents
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Abstract
좁은 공간에 설치 가능하고, 구동이 용이한 엑스선 컬리메이터와 이를 포함하는 엑스선 영상 촬영장치가 개시된다. 본 발명에 따른 엑스선 컬리메이터는, 엑스선 제너레이터에서 방출된 엑스선 빔을 부분적으로 투과시키도록 미리 형성된 각각의 투과창을 갖는 다수의 차폐판; 및 상기 다수의 차폐판 중 선택된 차폐판을 상기 엑스선 빔의 진행 경로에서 벗어난 제 1 위치에서 상기 엑스선 빔의 진행 경로 상의 제 2 위치로 이동시키는 차폐판 선택부를 포함한다. 본 발명에 따른 엑스선 영상 촬영장치는, 엑스선 제너레이터와, 상기 엑스선 제너레이터로부터 방출된 엑스선의 조사 범위를 조절하는 것으로 전술한 구성을 갖는 엑스선 컬리메이터, 및 피사체를 투과한 엑스선을 감지하는 엑스선 센서를 포함한다.
Description
본 발명은 엑스선 영상 촬영장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 엑스선 영상 촬영장치에서 엑스선 광원으로부터 방출된 엑스선의 조사범위를 조절하는 컬리메이터에 관한 것이다.
엑스선 촬영은 엑스선의 투과특성을 이용한 방사선사진법으로서, 촬영대상을 투과하는 과정 중에 누적된 감쇄량에 근거해서 촬영대상의 내부구조에 대한 엑스선 영상을 획득하는 것이다. 그리고 이를 위한 엑스선 영상 촬영장치는 엑스선을 조사하는 엑스선 제너레이터, 촬영대상을 사이에 두고 엑스선 제너레이터와 대향 배치되어 촬영대상을 투과한 엑스선을 검출하는 엑스선 센서, 엑스선 센서의 검출결과를 통해 엑스선 영상을 구현하는 영상처리장치를 포함한다. 한편, 최근 들어 엑스선 촬영은 반도체 및 정보처리기술의 발전에 힘입어 디지털 센서를 이용한 DR(Digital Radiography)로 빠르게 대체되는 가운데 촬영방법 또한 목적 등에 따라 다양하게 진보하고 있다.
치과 진료 분야에서도 이러한 엑스선 영상 촬영장치가 자주 활용된다. 치과용 엑스선 영상 촬영장치를 이용하여 제공되는 것으로, 엑스선 파노라마 영상은 치아 및 주변조직의 전체적인 배치관계를 쉽게 파악할 수 있어 치과 전문의에게 가장 익숙한 표준영상으로 활용되고 있다. 엑스선 CT 영상은 촬영대상에 대한 3차원 영상은 물론 사용자가 원하는 위치 및 방향에 따른 단층 영상을 정확하고 선명하게 표시할 수 있어 임플란트 시술 등 고도의 정밀성이 요구되는 분야에 활용되고 있다. 최근에는 치아교정 등의 분야에서도 엑스선 3차원 영상의 활용도가 높아지고 있는 실정이다.
전통적으로 엑스선 파노라마 영상의 촬영에는 주로 종횡비가 큰 선형 센서가 사용되고, 엑스선 CT 영상의 촬영 및 두부 엑스선 영상에는 면적이 넓은 센서가 사용되어 왔다. 최근에는 스캐닝 동작을 비롯한 엑스선 영상 촬영장치의 다양한 동작을 활용하여, 작은 크기의 엑스선 센서에 저선량의 엑스선을 조사하여 필요한 형태의 엑스선 영상을 얻기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이를 위해서는 엑스선 제너레이터에서 방출된 엑스선이 엑스선 센서의 촬상 영역을 포함하는 범위에 적절히 조사되도록 그 조사 범위를 조절할 필요가 있다. 이와 같이 엑스선 제너레이터로부터 방출된 엑스선의 조사 범위를 조절하는 장치 요소를 엑스선 컬리메이터라 부른다. 종래의 엑스선 컬리메이터의 구성은 아래의 선행기술문헌을 통해 개시된 바와 같다.
종래의 엑스선 컬리메이터는 상기의 여러 선행기술문헌을 통해 볼 수 있는 바와 같이, 엑스선 투과 영역의 형태와 위치를 다양하게 형성할 수 있는 반면, 엑스선 제너레이터의 전방에서 엑스선 투과 영역의 주변으로 넓은 공간을 차지하고, 그 구성과 기계적 동작이 복잡하며, 그 구동을 위해서 적어도 4축 이상의 구동 수단을 제어해야 하는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 엑스선 영상 촬영장치 및 그 엑스선 컬리메이터에 있어서, 좁은 공간에 설치될 수 있고, 기계적인 동작이 간결하여 구동이 용이하며, 촬영 모드에 따른 엑스선 조사 범위 조절이라는 본연의 기능을 안정적으로 수행할 수 있는, 엑스선 컬리메이터와 이를 포함하는 엑스선 영상 촬영장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
전술한 과제의 해결을 위하여 본 발명에 따른 엑스선 컬리메이터는, 엑스선 제너레이터에서 방출된 엑스선 빔을 부분적으로 투과시키도록 미리 형성된 각각의 투과창을 갖는 다수의 차폐판; 및 상기 다수의 차폐판 중 선택된 차폐판을 상기 엑스선 빔의 진행 경로에서 벗어난 제 1 위치에서 상기 엑스선 빔의 진행 경로 상의 제 2 위치로 이동시키는 차폐판 선택부를 포함한다.
상기 차폐판 선택부는, 상기 선택된 차폐판을 제 2 축 방향으로 이동시키는 제 2 구동모터부; 및 상기 제 2 구동모터부를 제 1 축 방향으로 이동시켜 사용할 차폐판을 선택하는 제 1 구동모터부를 포함할 수 있다.
상기 제 1 위치는 상기 제 2 위치에 비해 지면으로부터 상대적으로 낮은 위치이고, 상기 차폐판 선택부에 의한 선택이 해제된 차폐판은 중력에 의해 상기 제 2 위치로부터 상기 제 1 위치로 복원되도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 다수의 차폐판에 연결되어, 상기 차폐판 선택부에 의한 선택이 해제된 차폐판을 상기 제 2 위치로부터 상기 제 1 위치로 복원시키는 탄성체를 더 포함하여, 그 탄성 복원력에 의해 상기 차폐판이 원위치로 복원되도록 구성될 수도 있다.
본 발명에 따른 엑스선 영상 촬영장치는, 엑스선 제너레이터와 상기 엑스선 제너레이터로부터 방출된 엑스선의 조사 범위를 조절하는 엑스선 컬리메이터 및 피사체를 투과한 엑스선을 감지하는 엑스선 센서를 포함하고, 상기 엑스선 컬리메이터는, 엑스선 제너레이터에서 방출된 엑스선 빔을 부분적으로 투과시키도록 미리 형성된 각각의 투과창을 갖는 다수의 차폐판; 및 상기 다수의 차폐판 중 선택된 차폐판을 상기 엑스선 빔의 진행 경로에서 벗어난 제 1 위치에서 상기 엑스선 빔의 진행 경로 상의 제 2 위치로 이동시키는 차폐판 선택부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 엑스선 영상 촬영장치 및 그 엑스선 컬리메이터에 있어서, 좁은 공간에 설치될 수 있고, 하나의 모듈로 구성되어있어 각 촬영 영역에 대하여 한번의 정렬 작업으로 모든 차폐판에 대한 정렬을 만족 시킬 수 있으며, 기계적인 동작이 간결하여 구동이 용이하며, 촬영 모드에 따른 엑스선 조사 범위 조절이라는 본연의 기능을 안정적으로 수행할 수 있는, 엑스선 컬리메이터와 이를 포함하는 엑스선 영상 촬영장치를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 엑스선 컬리메이터를 보인다.
도 2는 상기 도 1의 실시예에 따른 엑스선 컬리메이터의 설치 예를 보인다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 엑스선 컬리메이터를 보인다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 엑스선 컬리메이터의 차폐판 이동 메커니즘을 보인다.
도 2는 상기 도 1의 실시예에 따른 엑스선 컬리메이터의 설치 예를 보인다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 엑스선 컬리메이터를 보인다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 엑스선 컬리메이터의 차폐판 이동 메커니즘을 보인다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 설명한다. 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상이 좀 더 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명이 이하에 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있는 것이라는 점은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 한편 동일한 도면 부호는 동일한 특성을 갖는 구성요소임을 나타내는 것으로서, 어느 도면에서 설명된 구성요소와 동일한 도면 부호를 갖는 구성요소에 대한 설명은 다른 도면에 대한 설명에서는 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 엑스선 컬리메이터를 보인다.
본 실시예에 따른 엑스선 컬리메이터(100)는, 각각의 투과창을 갖는 다수의 차폐판(10)과, 상기 다수의 차폐판(10) 중 어느 하나를 선택하여 엑스선 빔의 진행 경로 상에 투입하는 차폐판 선택부(20)를 포함하여 구성된다.
상기 다수의 차폐판(10)은 각각에 미리 형성된 투과창의 모양과 크기에 따라 엑스선 제너레이터에서 방출된 엑스선 빔을 부분적으로 투과시키고 나머지 부분에 대해서는 엑스선을 차단하도록 형성된다. 이를 위해 상기 다수의 차폐판(10)은 엑스선을 차단하는 납 등의 소재로 형성될 수 있다. 상기 다수의 차폐판(10) 중 도면상의 가장 앞에 배치된 제 1 차폐판(11)을 예로 들어 보면, 세로로 길쭉한 사각형 형태의 투과창(11a)을 갖는다. 그 뒤에 배치된 제 2 차폐판(12), 제 3 및 제 4 차폐판(13, 14)은 상기 제 1 차폐판(11)의 투과창(11a)과 모양이나 크기가 다른 각각의 투과창(12a,13a,14a)을 가질 수 있다. 다만, 상기 다수의 차폐판(10)에 대해서 각각의 투과창(11a,12a,13a,14a)의 모양이나 크기가 반드시 다른 것은 아니다. 같은 모양과 크기의 투과창을 갖더라도 해당 차폐판(11,12,13,14)과 엑스선 제너레이터의 초점 사이의 거리에 따라 투과되는 엑스선 빔의 조사 범위가 달라질 수 있기 때문이다. 따라서, 상기 다수의 차폐판(10) 각각에 형성된 투과창은 결과적으로 피사체에 도달하는 엑스선의 조사 범위를 다르게 할 수 있도록 미리 형성될 수 있다. 그리고, 엑스선 영상 촬영장치에서 촬영 모드에 따라 필요한 엑스선 조사 범위를 제공하는 차폐판을 선택하여 사용한다.
상기 다수의 차폐판(10)은 기본적으로 엑스선 빔의 진행 경로에서 벗어난 제 1 위치(P1)에 서로서로 포개진 상태로 배치된다. 엑스선 영상 촬영 장치의 촬영 모드에 따라 상기 다수의 차폐판(10) 중 적합한 어느 하나의 차폐판, 예컨대 제 1 차폐판(11)이 선택되면, 상기 제 1 차폐판(11)은 상기 차폐판 선택부(20)에 의해 엑스선 빔의 진행 경로 상의 제 2 위치(P2)로 이송된다. 상기 차폐판 선택부(20)에 의한 선택이 해제되면, 즉 차폐판 선택부(20)가 다른 차폐판(12,13,14)을 선택하거나, 해당 촬영 모드의 촬영을 마친 후에는 선택되었던 상기 제 1 차폐판(11)은 다시 원위치인 제 1 위치(P1)로 복귀하도록 구성될 수 있다.
상기 차폐판 선택부(20)의 구체적인 구성 및 그 동작에 대하여 도 1에 도시된 상황을 예로 들어 설명하면, 상기 차폐판 선택부(20)는 상기 다수의 차폐판(10) 중 선택된 제 1 차폐판(11)을 제 1 위치(P1)에서 제 2 위치(P2)까지 제 2 축 방향(A2)으로 이동시키는 제 2 구동모터부(24)와, 상기 제 1 차폐판(11)을 선택하여 이동시킬 수 있도록 그에 대응되는 위치로 상기 제 2 구동모터부(24)를 제 1 축 방향(A1)으로 이동시키는 제 1 구동모터부(21)를 포함할 수 있다.
상기 제 2 구동모터부(24)을 원하는 위치로 이동시키기 위한 구성의 예로, 상기 차폐판 선택부(20)는 상기 제 1 구동모터부(21)에 연결된 제 1 구동축(22)과 상기 제 2 구동모터부(24)의 몸체가 상기 제 1 구동축(22)에 의해 제 1 축 방향(A1)으로 직선 이동하도록 가이드 하는 가이드 샤프트(23)를 구비할 수 있다. 다만, 상기 가이드 샤프트(23)가 직선 이동을 가이드 하는 다른 구조물로 대체될 수도 있음은 물론이며, 경우에 따라 생략될 수도 있다. 상기 제 1 구동축(22)은 예컨대 리드 스크류의 형태로 구비되어 상기 제 1 구동모터부(24)의 몸체에는 상기 리드 스크류와 맞물리도록 고정된 암나사부가 구비될 수 있다.
상기 제 2 구동모터부(24)에는 구동 모터와 함께 상기 제 1 차폐판(11)과 같이, 선택된 차폐판을 제 1 위치(P1)에서 제 2 위치(P2)로 밀어 이동시키는 푸시 로드(25)가 구비될 수 있다. 예컨대 상기 푸시 로드(25)의 일측에는 랙(rack) 기어가 형성되고, 제 2 구동모터부(24) 내의 모터의 축에 설치된 피니언(pinion) 기어와 맞물려 동작할 수 있다. 다만, 통상의 기술자가 예측할 수 있는 바와 같이, 기구적 구성은 이에 한정되지 않으며 다양한 형태로 구성될 수 있다.
한편, 상기 제 1 위치(P1)는 상기 제 2 위치(P2)에 비해 지면으로부터 상대적으로 낮은 위치이고, 상기 차폐판 선택부(20)에 의한 선택이 해제된 차폐판은 중력에 의해 상기 제 2 위치(P2)로부터 상기 제 1 위치(P1)로 복원되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도면 상에 점선으로 표시된 형태의 하우징을 설치하고, 상기 하우징에 다수의 차폐판(10)이 각각 상하로 슬라이드 되도록 안내하는 가이드를 설치하여, 중력에 의해 쉽게 이동하도록 할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 엑스선 컬리메이터(100)는 엑스선 영상 촬영 중에 그 전체가 상기 제 1 축 방향(A1)과 제 2 축 방향(A2)에 대해 수직인 제 3 축 방향(A3)으로 이동할 수 있도록 설치될 수도 있다. 스캐닝 방식으로 엑스선 영상을 촬영하는 경우 엑스선 제너레이터가 고정된 상태에서 엑스선 센서의 이동에 따라 상기 선택된 차폐판을 제 3 축 방향으로 점진적으로 이동시키며 촬영할 수 있다. 스캐닝 방식 촬영의 경우, 위와 달리 엑스선 제너레이터에 대해 상기 엑스선 컬리메이터(100)의 상대적인 위치는 변하지 않으며 이들이 동시에 제 3 축 방향(A3)으로 수평이동 하거나 회전할 수도 있음은 물론이다.
도 2는 상기 도 1의 실시예에 따른 엑스선 컬리메이터의 설치 예를 보인다.
엑스선 제너레이터(30)의 몸체는, 경우에 따라서는 본 도면에 도시된 바와 같이, 엑스선 방출 초점(F)의 전방으로 돌출된 구조물을 가질 수도 있다. 하지만, 이와 같은 경우에도 엑스선 빔(B)의 진행 경로에는 장애물이 없도록 형성된다. 상기 도 1의 실시예에 따른 엑스선 컬리메이터(100)는 엑스선 빔의 진행 경로 상에 전술한 제 2 위치(P2)에 대응되는 일부분만 설치되고, 나머지 부분인 제 1 위치(P1)에 대응되는 부분과 차폐판 선택부(20) 등의 기구적인 구성은 상기 제 1 위치(P1) 부분과 동일하게 좁은 폭의 공간에 설치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 엑스선 컬리메이터를 보인다.
본 실시예에 따른 엑스선 컬리메이터(101)는 상기 도 1의 실시예에 따른 엑스선 컬리메이터(100)와 달리 제 1 위치(P1)가 위로, 제 2 위치(P2)가 아래로 가도록 배치되고, 다수의 차폐판(11,12,13,14) 각각에 제 2 위치(P2)에서 제 1 위치(P1) 방향으로 탄성 복원력을 제공하는 탄성체(11e,12e,13e,14e)가 설치된 점에 주된 특징이 있다. 다만, 상기 제 1 위치(P1)와 제 2 위치(P2)의 배치 방향은 여기에 한정되지는 않으며 이들이 가로로 배치되는 등 다양한 방향으로 배치될 수도 있다.
상기 엑스선 컬리메이터(101)의 동작을 설명하면, 예를 들어 엑스선 영상 촬영장치에서 수행될 촬영 모드에 적합한 투과창(13a) 형태를 갖는 제 3 차폐판(13)을 선택하면, 제 1 구동모터부(21)에 연결된 제 1 구동축(22)에 의해 상기 제 2 구동모터부(24)를 이동시키고, 상기 제 2 구동모터부(24)의 작동에 의해 푸시 로드(25)가 상기 제 3 차폐판(13)을 밀어 제 1 위치(P1)에서 제 2 위치(P2)로 이동시킬 수 있다. 그 결과 엑스선 제너레이터(30)의 초점(F)으로부터 방출된 엑스선 빔은 상기 투과창(13a)의 모양과 크기에 따라 그 빔의 조사 범위가 조정되어 피사체 및 엑스선 센서에 도달하게 된다. 해당 촬영 모드에서의 촬영을 마치면 상기 제 3 차폐판(13)에 대한 선택이 해제되고, 즉, 상기 푸시 로드(25)와 상기 제 2 구동모터부(25)가 초기 위치로 돌아가고, 그 결과 상기 제 3 차폐판(13)은 탄성체(13e)의 복원력에 의해 제 1 위치(P1)로 되돌아 간다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 엑스선 컬리메이터의 차폐판 이동 메커니즘을 보인다.
본 도면에 도시된 차폐판 이동 메커니즘은 전술한 도 1의 실시예 및 도 3의 실시예에 모두 적용될 수 있는 것으로, 여기서는 선택되어 이동하는 임의의 한 차폐판(10)만을 도시하였다. 본 실시예에 따른 차폐판 선택부(20B)에 있어서, 제 1 구동모터부(21), 제 1 구동축(22) 및 가이드 샤프트(23) 등의 구성은 전술한 바와 같고, 제 2 구동모터부(26)가 차폐판(10)을 이동시키는 방식에 차이가 있다. 상기 제 2 구동모터부(26)는 구동 모터의 회전축에 연결된 푸시 캠(27)을 가지고, 상기 푸시 캠(27)의 회전 동작에 의해 상기 차폐판(10)을 탄성체(10e)의 복원력에 반대되는 방향으로 밀어 이동시킬 수 있다. 상기 푸시 캠(27)은 한 방향으로 회전할 수도 있으나 다른 구조물과의 간섭을 고려하여 제한된 범위에서 왕복 회전하도록 구성될 수도 있다.
10, 11, 12, 13, 14: 차폐판
11a, 13a: 투과창 20: 차폐판 선택부
21: 제1축 구동모터부 22: 제 1 구동축
23: 가이드 샤프트 24, 26: 제2축 구동모터부
25: 푸시 로드 27: 푸시 캠
30: 엑스선 제너레이터부 P1: 제 1 위치
P2: 제 2 위치
11a, 13a: 투과창 20: 차폐판 선택부
21: 제1축 구동모터부 22: 제 1 구동축
23: 가이드 샤프트 24, 26: 제2축 구동모터부
25: 푸시 로드 27: 푸시 캠
30: 엑스선 제너레이터부 P1: 제 1 위치
P2: 제 2 위치
Claims (6)
- 엑스선 제너레이터에서 방출된 엑스선 빔을 부분적으로 투과시키도록 미리 형성된 각각의 투과창을 갖는 다수의 차폐판; 및
상기 다수의 차폐판 중 선택된 차폐판을 상기 엑스선 빔의 진행 경로에서 벗어난 제 1 위치에서 상기 엑스선 빔의 진행 경로 상의 제 2 위치로 이동시키는 차폐판 선택부를 포함하는,
엑스선 컬리메이터. - 제 1항에 있어서,
상기 다수의 차폐판은 상기 제 1 위치에서 상기 엑스선 빔의 진행 경로를 따라 서로 포개어져 위치하는 엑스선 컬리메이터. - 제 1 항에 있어서,
상기 차폐판 선택부는,
제 1 축 방향 이동을 통해 상기 제 1 위치에 위치하는 다수의 차폐판 중 하나를 선택하는 제 1 구동모터부; 및
제 2 축 방향 이동을 통해 상기 선택된 차폐판을 상기 제 2 위치로 배치하는 제 2 구동모터부를 포함하는,
엑스선 컬리메이터. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 위치는 상기 제 2 위치에 비해 지면으로부터 상대적으로 낮은 위치이고, 상기 차폐판 선택부에 의한 선택이 해제된 차폐판은 중력에 의해 상기 제 2 위치로부터 상기 제 1 위치로 복원되는,
엑스선 컬리메이터. - 제 1 항에 있어서,
상기 다수의 차폐판에 연결되어, 상기 차폐판 선택부에 의한 선택이 해제된 차폐판을 상기 제 2 위치로부터 상기 제 1 위치로 복원시키는 탄성체를 더 포함하는,
엑스선 컬리메이터. - 엑스선 제너레이터와 상기 엑스선 제너레이터로부터 방출된 엑스선의 조사 범위를 조절하는 엑스선 컬리메이터 및 피사체를 투과한 엑스선을 감지하는 엑스선 센서를 포함하는 엑스선 영상 촬영장치에 있어서,
상기 엑스선 컬리메이터는,
엑스선 제너레이터에서 방출된 엑스선 빔을 부분적으로 투과시키도록 미리 형성된 각각의 투과창을 갖는 다수의 차폐판; 및
상기 다수의 차폐판 중 선택된 차폐판을 상기 엑스선 빔의 진행 경로에서 벗어난 제 1 위치에서 상기 엑스선 빔의 진행 경로 상의 제 2 위치로 이동시키는 차폐판 선택부를 포함하는,
엑스선 영상 촬영장치.
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-
2015
- 2015-01-19 KR KR1020150008666A patent/KR102336421B1/ko active IP Right Grant
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