KR20160094880A - 좁은 시야 ｘ선 이미징 시스템 및 방법 - Google Patents

좁은 시야 ｘ선 이미징 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

X선 이미징 시스템 및 방법은 X선을 영사하는 X선 방출기를 포함한다. X선 수신기는 복수의 영사 이미지들을 생성하기 위해 X선 방출기로부터의 X선을 수신한다. 적어도 하나의 거름판을 구비한 필터는 전체 시야의 적어도 하나의 감쇠된 부분 내에서 감쇠되는 X선을 이용하여 전체 시야 내에서 제한된 시야를 정의하도록 X선 방출기로부터의 X선의 적어도 일부분을 흡수한다. 프로세서는 전체 시야의 영사 이미지들에 기초하여 3차원 이미지를 재구성한다. 제한된 시야는 재구성된 3차원 이미지 내에 위치된다. 적어도 하나의 보정 파라미터가 재구성된 3차원 이미지로부터 결정된다. 3차원 이미지는 제한된 시야 및 적어도 하나의 보정 파라미터에 기초하여 재구성된다.

Description

좁은 시야 Ｘ선 이미징 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD OF SMALL FIELD OF VIEW X-RAY IMAGING}
본 개시내용은 X선 이미징 시스템 및 방법에 관한 것이다.
미국 특허 번호 제8,155,415호는 절단된 컴퓨터 단층촬영(CT) 스캔의 시야를 확장하기 위한 장치 및 방법을 개시한다. 예상 이미지를 생성하기 위해 원본 CT 이미지에 대해 반복적인 계산이 수행된다. 재구성된 이미지의 계산된 예상은 원본 이미지 중심 및 이미지 중심 밖의 절단된 부분에 대한 예상을 포함한다. 계산은 하나의 경계로서 이미지 중심을 갖는 이미지 마스크를 이용한다.
미국 특허 번호 제8,107,708호는 컴퓨터 단층촬영 기록들에 대한 재구성 방법에서 절단 아티팩트를 보정하기 위한 방법을 개시한다. 영사 이미지들은 픽셀들에 대한 영사 이미지 밖의 복사 감쇠를 결정함으로써 확장되는 X선 이미지 검출기에 의해 기록된다. 비-수평 필터 라인들이 절단 보정을 위해 X선 이미지 검출기의 축을 가로지르는 방향 및 축방향 인공 확장에 의해 확장된다.
미국 특허 번호 제7,756,315호는 부피 컴퓨터 단층촬영 스캔의 시야를 확장하기 위한 방법을 개시한다. 이 방법은 하나 이상의 에지 채널의 평균 값에 기초하여 영사 절단를 갖는 절단된 뷰와 영사 절단 없는 비절단된 뷰를 식별하는 단계를 포함한다. 예상된 손실 영사는 적어도 하나의 이웃하는 비절단된 뷰에 기초한 절단된 뷰들 각각에 대해 계산된다. 영사 프로파일은 예상된 손실 영사에 기초한 절단된 뷰들 각각에 대해 계산되고, 영사 프로파일은 시야 밖의 영역에 대해 감쇠 데이터 및 영사 데이터 중 적어도 하나를 제공한다.
미국 특허 제5,278,887호는 형광투시 절차 동안 X선의 선량을 감소시키기 위한 장치 및 방법을 개시한다. 필터 부재가 환자의 신체를 때리는 X선 복사를 선택적으로 감쇠시키도록 사용된다. 필터 부재는 감쇠되지 않은 X선이 의사에 의해 선택된 관심 영역을 이미징하게 하며, 따라서 높은 강도와 낮은 노이즈의 이미지를 생성한다. 관심 영역을 둘러싼 영역들이 더 작은 강도, 더 많은 노이즈를 갖는 이미지를 생성하는 감쇠된 복사로 이미징된다.
미국 특허 출원 번호 제12/990,285호는 불완전한 해부학적 이미지를 보상하기 위해 비감쇠 보정된 PET 방출 이미지를 이용하는 방법을 개시한다. 비감쇠-보정된(NAC) PET 이미지의 분할된 윤곽이 절단된 영역의 윤곽을 식별하도록 사용된다. 적절한 조직 타입이 절단된 CT 또는 MR 이미지 또는 감쇠 맵의 절단된 영역 내를 채우도록 사용된다. 보정된 감쇠 맵은 그 다음 환자 또는 관심 영역의 감쇠-보정된 PET 이미지를 생성하도록 사용된다.
본 명세서에서 그 전체가 참조로서 포함되는 미국 특허 출원 제13/113,714호는 대상을 통과하는 X선을 방출하는 방출기 및 X선을 수신하는 수신기를 포함하는 이미징 장치를 활용하는 X선 이미징 시스템 및 방법을 개시한다. 제어 회로는 대상의 초기 모습을 디스플레이하도록 디스플레이를 제어한다. 대상의 초기 모습의 디스플레이는 사용자에 의해 수정가능하다. 이미징 장치는 초기 모습의 디스플레이의 사용자 수정에 기초한 대상의 X선 위치 이미지를 생성하도록 제어된다. 디스플레이는 포지셔닝 이미지를 디스플레이하도록 제어된다. 포지셔닝 이미지의 디스플레이는 사용자에 의해 수정가능하며 이미징 장치는 포지셔닝 이미지의 디스플레이의 사용자 수정에 기초하여 대상의 X선 이미지를 생성하도록 제어된다.
X선 이미징 시스템의 예시적인 실시예는 적어도 부분적으로 X선을 흡수하는 대상을 통해 X선을 영사하는 X선 방출기를 포함한다. X선 수신기는 X선 방출기로부터 흡수되지 않은 X선을 수신하고 수신된 비흡수 X선으로부터 대상의 영사 이미지들을 생성하도록 구성된다. 필터는 X선 방출기와 X선 수신기 사이에 배치된다. 필터는 X선 방출기로부터 X선의 적어도 일부분을 흡수하는 적어도 하나의 거름판(filter leaf)을 포함한다. 적어도 하나의 거름판은 적어도 전체 시야 및 제한된 시야 내의 대상에 인가된 X선 강도의 양을 조정하도록 조정가능하다. 프로세서는 X선 수신기에 접속된다. 프로세서는 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 저장된 컴퓨터 판독가능한 코드를 실행하며, 컴퓨터 판독가능한 코드의 실행에 따라 X선 수신기로부터 영사 이미지들을 프로세싱한다. 프로세서는 전체 시야의 영사 이미지들에 기초하여 3차원 이미지를 재구성한다. 프로세서는 전체 시야에 기초하여 재구성된 3차원 이미지 내의 제한된 시야의 위치를 결정한다. 프로세서는 재구성된 3차원 이미지로부터 적어도 하나의 보정 파라미터를 식별한다. 프로세서는 적어도 하나의 보정 파라미터를 갖는 제한된 시야에 기초하여 3차원 이미지를 재구성한다.
X선 이미징 방법은 X선 방출기로부터 X선을 영사하는 단계를 포함한다. X선은 전체 시야 내의 제한된 시야를 정의하기 위해 영사된 X선의 적어도 일부분을 흡수하는 적어도 하나의 거름판으로 필터링된다. X선 강도는 전체 시야의 적어도 하나의 감쇠된 부분 내에서 감쇠된다. X선은 제한된 시야 및 전체 시야로부터 복수의 영사 이미지들을 획득하도록 X선 수신기에서 수신된다. 프로세서는 전체 시야로부터 영사된 이미지에 기초한 3차원 이미지를 재구성한다. 프로세서는 재구성된 3차원 이미지 내의 제한된 시야의 위치를 결정한다. 프로세서는 위치가 결정된 제한된 시야로부터 적어도 하나의 보정 파라미터를 정의한다. 프로세서는 제한된 시야 및 적어도 하나의 보정 파라미터로부터 영사된 이미지들에 기초하여 3차원 이미지를 재구성한다.
도 1은 예시적인 X선 이미징 장치의 사시도.
도 2는 X선 이미징 시스템의 예시적인 실시예의 개략도.
도 3은 X선 이미징 방법의 예시적인 실시예를 도시한 흐름도.
본 명세서에서, 일부 용어들이 간결성, 명료성 및 이해를 위해 사용되었다. 이러한 용어들은 단지 설명적인 목적으로 사용되었으며 광범위하게 해석되도록 의도된 것이기 때문에 이러한 용어들로부터 종래 기술의 요구사항을 넘어선 불필요한 제한이 암시되지 않는다. 본 명세서에 기술된 서로 다른 시스템 및 방법이 단독으로 또는 다른 시스템 및 방법과 함께 사용될 수 있다. 다양한 등가물, 변경 및 수정이 첨부된 청구범위의 범주 내에서 가능하다. 첨부된 청구범위 내의 각 제한은, "-하기 위한 수단" 또는 "-하기 위한 단계"라는 표현이 개별 제한 내에 명시적으로 언급된 경우에만, 35 U.S.C §112(f) 하에서 해석되도록 의도된다.
도 1은 대상(object), 예를 들어 치아 또는 의료 환자의 X선 이미지를 획득하기 위한 예시적인 X선 이미징 장치를 도시한다. 도시된 특정 예에서, 이미징 장치(10)가 사람의 골격의 치아악안면 컴플렉스(dentomaxillofacial complex)의 3D 이미징을 위해 구성되지만; 환자의 해부학적 구조의 다른 부분들을 이미징하기 위한 장치들의 다른 구성들이 본 개시내용의 개념을 이용하여 사용될 수 있다. X선 이미징 장치(10)는 파노라마 이미징(panoramic imaging)(표준, 소아, 올소존(orthozone), 와이드 아치(wide arch), 직각 등), 두부계측방사선 이미징(cephalometric imaging)(소아 두부 측면 영사, 두부 측면 영사, 두부 후전위(cephalo postero-anterior) 등), 및/또는 3D 이미징을 포함하지만, 이것으로 제한되지 않는 서로 다른 타입의 이미징 절차들을 수행하도록 선택적으로 구성될 수 있다. 도 1은 본 개시내용 내의 개념들을 이용하기 위한 X선 이미징 장치의 단지 하나의 예를 도시한다. CT(컴퓨터 단층촬영) 및 형광투시 이미징(fluoroscopic imaging)을 포함하지만 이것으로 제한되지 않는 X선 이미징 장치의 다른 예들이 대신 사용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 기술 및 장치는 또한 다른 형태의 의학적 이미징 및 의학적 이미징 양상과 관련하여 사용될 수 있으며, 치아 이미징은 오직 예시적인 응용분야임이 인식되어야만 한다.
이미징 장치(10)는 지지 기둥(support column)(14) 상에서 이동가능하게 지지되는 하우징(12)을 포함한다. 하우징(12)은 지지 기둥(14)을 따라 연장하는 트랙(16)을 따라 하우징을 수직으로 위아래로 이동시키도록 구성된 종래의 가이드 모터(도시되지 않음)를 통해 수직 방향 V에서 위아래로 이동될 수 있다. 하우징(12)은 지지 기둥(14) 상에 배치된 일반적으로 수직으로 연장하는 가이드 섹션(18) 및 가이드 섹션(18)으로부터 일반적으로 수평 연장하는, 일반적으로 수평으로 연장하는 지지 섹션(20)을 포함한다. 지지 섹션(20)은 고정 지지 섹션(20)에 대해 수평 평면 H 내에서 회전가능한 회전 섹션(22)을 지지한다. 지지 섹션(20) 및/또는 회전 섹션(22)은 회전 섹션(22)을 회전시키도록 구성된 종래의 가이드 모터(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 이미징 장치(10)는 기둥(14)에 의해 지지되는 대신, 또는 그에 더하여 예시적으로 지지 구조물(도시되지 않은)에 장착될 수 있다.
X선 방출기 하우징(24) 및 X선 수신기 하우징(26)이 회전 섹션(22)의 반대편 단부들 상에 위치되며 일반적으로 회전 섹션(22)으로부터 수직으로 아래쪽으로 연장한다. 방출기 하우징(24)은 도시되지 않았지만 일반적으로 참조번호(28)의 위치에 위치된 X선 방출기를 포함하며, 방출기 하우징(24)에 의해 지지된다. X선 방출기는, 도시되지 않았지만, X선 방출기로부터 이미징되는 대상(예를 들어, 환자)을 통해 일반적으로 X선 수신기 하우징(26) 내에서 지지되는 참조번호(30)의 위치에 위치된 X선 수신기로 X선을 방출하도록 배치된다. 환자 위치결정 하우징(32)은 가이드 섹션(18)으로부터 연장하며 반대편의 X선 방출기(28)와 X선 수신기(30) 사이에 환자(도시되지 않음)의 머리를 위치시키기 위한 턱 지지대(34)를 포함한다. 머리 지지대(36)는 회전 섹션(22)을 통해 수평 지지 섹션(20)으로부터 연장한다. 턱 지지대(34) 및 머리 지지대(36)는 선택적일 수 있으며, 환자의 위치결정이 다른 방식으로 수행될 수 있다. 이미징 장치(10)의 실시예들이 본 명세서에 개시된 바와 같은 이미지들의 표현을 위해 그래픽 디스플레이(38)를 더 포함한다. 추가의 실시예들에서, 그래픽 디스플레이(38)는 이미징 장치(10)에 대한 사용자 입력 또는 제어 커맨드를 수신하기 위한 입력 디바이스로서 추가로 동작하는 터치-민감성 그래픽 디스플레이일 수 있다.
도 2는 X선 이미징 시스템(40)의 예시적인 실시예의 개략도이다. 위에서 간략하게 기술된 바와 같이, X선 이미징 시스템(40)은 X선 방출기(42) 및 X선 수신기(44)를 포함한다. X선 수신기(44)는 예시적으로 환자의 머리 P인 대상을 X선 방출기(42)와 X선 수신기(44) 사이에 수용하도록 X선 방출기(42)로부터 이격되어 있다. X선의 빔(46)은 X선 방출기(42)로부터 X선 방출기(42)와 X선 수신기(44) 사이에 배치된 대상 P를 통과하여 X선 수신기(44)로 영사된다. 비제한적인 실시예에서, 빔(46)은 콘 빔(cone beam)이지만, 다른 실시예들이 당업자에 의해 인식될 수 있는 바와 같이 팬 빔 또는 라인 빔을 포함하지만 이것으로 제한되지 않는 다른 빔 형태들을 사용할 수 있음이 인식될 것이다.
동작시에, X선 방출기(42)는 X선 수신기(44)의 방향으로 빔(46)을 영사한다. X선은 환자의 머리 P를 통과하고 환자의 머리 P의 해부학적 구조체들이 다양한 양의 X선을 흡수한다. 환자 P를 통과한 후에, 감쇠된 X선이 X선 수신기(44)에서 흡수되며, 이것은 수신된 X선의 강도(intensity) 패턴을 X선 수신기(44)에서 흡수되지 않은 X선을 나타내는 디지털화된 출력으로 변환한다. X선 수신기(44)는 이러한 출력을 프로세서(48)에 제공한다. X선 방출기(42)로부터의 X선 빔의 단일 방출에 상응하는 X선 수신기(44)로부터의 디지털화된 출력의 컬렉션이 예시적으로 환자의 머리인 대상 P의 영사 이미지로서 지칭될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 영사 이미지는 각 행렬 원소들이 상응하는 픽셀 내에서 검출된 X선 흐름(flux)에 관련되는 데이터의 2차원 어레이 또는 행렬을 지칭한다. 저장 또는 전송을 이용하는 실시예들에서, 데이터가 1차원 시퀀스로서 전송되거나 저장될 수 있음이 이해되어야만 한다. 소정의 실시예들에서, 위에서 간략하게 기술된 바와 같이, X선 방출기(42) 및 X선 수신기(44)가 서로에 대응하게 고정되며 이미징될 대상 P에 대해, 예시적으로 회전축에 대해 회전된다는 것이 인식되어야만 한다. 실시예들에서, 회전축은 이미징될 대상 P의 중심과 정렬된다. 도 2에 도시된 실시예에서, 회전축은 환자의 머리 P 내의 특정한 해부학적 관심 특징부(50)와 정렬되었다. 또 다른 실시예들에서, 회전축이 가변적일 수 있으며, 일 예에서 원형 또는 다른 경로를 따라 이동할 수 있다. 다른 기술들 또는 회전축에 대한 정렬은 당업자에 의해 인식되는 바와 같이 사용될 수도 있다.
프로세서(48)는 X선 수신기(44)로부터 영사 이미지 데이터를 수신하고 프로세서는 컴퓨터 판독가능한 매체(52) 상에 저장된 컴퓨터 판독가능한 코드를 실행한다. 프로세서(48)에 의한 컴퓨터 판독가능한 코드의 실행은 프로세서로 하여금 본 명세서에서 더욱 자세하게 개시되는 바와 같은 X선 이미징 방법의 실시예들을 실행하는 것을 포함하여 본 명세서에서 더욱 자세하게 개시되는 바와 같은 데이터 프로세싱 및 제어 기능들을 수행하게 한다. 프로세서(48)에 의해 수행되는 프로세싱 및 기능의 비제한적인 예에서, 프로세서(48)는 수신된 영사 이미지들로부터 3D 이미지를 재구성한다. 본 명세서에서 사용되는 재구성은 본 명세서에서 더욱 자세하게 기술되는 바와 같이 영사 이미지들, 수정된 영사 이미지들 및/또는 다른 추가의 데이터로부터 3D 데이터를 생성하는 이미지 프로세싱 알고리즘의 적용이다. 프로세서(48)는 그래픽 디스플레이(54)에 추가로 접속된다. 프로세서(48)는 실시예들에서 현재 X선 이미징 데이터가 2D 또는 3D X선 이미지일 수 있는 것과 같은 방식으로 디스플레이(54)를 동작시킬 수 있다. 위에서 인용된 것과 같은 예시적인 실시예에서, 디스플레이(54)는 또한 터치 민감성 제어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(54)는 의사 또는 기술자가 제어 파라미터 또는 커맨드를 입력하기 위한 사용자 입력 디바이스로서도 동작할 수 있다. 도시되지 않았지만, 추가의 실시예에서, 별개의 사용자 입력 디바이스 또한 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다. 프로세서(48)는 방출된 X선 빔(46)의 타이밍 및 세기와 관련한 제어를 포함하지만 이것으로 제한되지 않는 동작 및 제어 신호들을 X선 방출기(42)에 제공하도록 X선 방출기(42)에 통신가능하게 접속된다.
도 2에 도시된 X선 이미징 시스템(40)의 실시예가 단일 프로세서(48)를 도시하지만, 다른 실시예들에서, 둘 이상의 프로세서들이 본 명세서에 기술된 바와 같은 기능 및 동작을 함께 수행하기 위해 함께 기능하도록 사용될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 발견된 바와 같은 프로세서에 대한 인용은 이러한 다수의 프로세서 시스템들을 포함하는 것으로 해석되어야만 한다.
X선 이미징 시스템(40)은 필터(56)를 더 포함한다. 필터(56)는 적어도 하나의 거름판(filter leaf)(58)을 포함한다. 도 2에 도시된 예시적인 실시예에서, 필터(56)는 선택적으로 복수의 거름판(58)을 포함하지만, 필수적인 것은 아니다. 각 거름판(58)은 X선 흡수성 재료, 예를 들어 납, 알루미늄, 구리, 또는 텅스텐으로 구성된다. 실시예들에서, 적어도 하나의 거름판(58)이 적어도 부분적으로 빔(46) 내로 연장하도록 위치가 조정가능하다. 하나 이상의 거름판(58)을 통과하는 빔(46)의 부분들이 거름판(58)에 의해 감쇠될 것이다. 따라서, 필터(56)는 예를 들어 빔(46)이 (1) 필터(56)의 어떠한 거름판(58)에 의해서도 감쇠되지 않은 X선이 이미징될 대상 P에 도달하는 제한된 시야 빔 부분(60) 및 (2) 이미징될 대상 P가 감소된 X선 강도에 노출되는 적어도 하나의 감쇠된 빔 부분(62)을 포함하도록 빔(46)을 수정한다. 따라서, 빔(46)의 전체 시야(64)는 제한된 시야 빔 부분(60) 및 적어도 하나의 감쇠된 빔 부분(62) 모두를 포함한다. 도시된 실시예에서, 전체 시야(64)가 제한된 시야 빔 부분(60) 및 두 개의 감쇠된 빔 부분들(62)을 포함한다. 도시된 실시예가 일반적으로 수평 차원에서 감쇠되는 빔(46)의 부분들을 도시하였지만, 다른 실시예들이 수직 차원, 또는 두 차원 모두에서 빔(46)을 감쇠시킬 수 있다.
도시되지 않았지만, 도 2에서, 예시적인 실시예들은 또한 X선 방출기(42)와 필터(56) 사이에 위치된 시준기(collimator)를 포함할 수 있다. 시준기는 방출된 X선을 빔(46)으로 형성하도록 X선 방출기(42)로부터 방출된 X선들의 일부를 차단한다. 예시적인 다른 실시예에서, 충분한 수의 거름판(58)이 예를 들어 빔(46)의 부분들을 전체적으로 차단하도록 빔(46)에 대해 충돌할 수 있다는 점에서 필터(56)가 시준기로서도 동작할 수 있음이 인식될 것이다.
비제한적이며 단지 예시적인 실시예들에 따르면, 전체 시야의 지름은 30mm와 180mm 사이일 수 있다. 소정의 실시예들에서, 전체 시야가 전체 시야가 이미징될 대상 또는 대상 부분 P의 최대 지름보다 큰 것이 바람직하며, 따라서, 예를 들어 이미징될 대상 또는 대상 부분 P에 대한 다양한 각도로부터의 영사 이미지들이 획득되기 때문에, 이러한 영사 이미지들은 이미징될 전체 대상 또는 대상 부분 P의 전체 크기를 캡처한다. 비제한적인 실시예들에서, 제한된 시야는 30mm 내지 130mm의 지름을 가질 수 있으며, 이것은 특정한 해부학적 관심 구조에 초점을 맞추기 위해 뚜렷하게 감소된 시야를 제시할 수 있다. 유사하게, 실시예들에서, 제한된 시야의 지름이 적어도 해부학적 관심 구조의 최대 지름만큼 크거나 또는 그보다 미세하게 더 큰 것이 바람직하며, 따라서 예를 들어 전체 해부학적 관심 구조가 제한된 시야 영사 이미지들 내에서 캡처된다.
실시예들에서, 프로세서(48)는 예를 들어 제한된 시야 빔 부분(60)의 크기를 조정하거나 빔(46)의 감쇠된 부분들(62) 내의 X선의 감쇠량을 조정하기 위해, 또는 둘 모두를 위해 하나 이상의 시준기 판(collimator leaf)(58)의 위치를 조정하도록 필터(56)를 동작시키기 위한 제어 신호를 필터(56)에 제공한다. 실시예에서, 복수의 거름판(58)이 제공되고, 각 거름판(58)은 알려진 X선 흡수 특징을 가진다. 선택적으로, 필터는 빔(46)의 각 사이드에 대해 하나의 거름판(58)을 가질 수 있거나, 오직 하나의 거름판(58)을 가질 수 있다. 각 거름판(58)의 알려진 X선 흡수 특징은 거름판의 물리적 특징들에 의존할 수 있다. 거름판의 특징들 중 두 가지 비제한적인 예는 재료 또는 두께를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 거름판은 고체 구성의 거름판에 비교하여 X선 흡수 특징을 감소시키는 하나 이상의 구멍 또는 천공을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 거름판은 각각이 동일한 X선 흡수 특징을 갖는 반면 다른 예시적인 실시예들에서 거름판은 서로 다른 X선 흡수 특징들을 가진다.
필터(56)는 X선 방출기(42)로부터 영사된 X선 빔의 세기에 기초하여 타깃 감쇠를 획득하기 위해 X선 빔(46)으로 연장하는 적절한 수의 거름판(58)을 위치시키도록 동작될 수 있다. 실시예들에서, 이미징 시스템은 적어도 하나의 거름판(58)에 의해 X선의 실질적인 감쇠를 맵핑하기 위한 캘리브레이션 절차를 수행할 수 있다. 거름판(58) 내의 자연적인 변화, 불순물 및 제조 오차뿐 아니라 방출된 X선 출력 또는 강도에서의 자연적인 변화가 감쇠된 부분들 내의 실질적인 X선 강도에서의 일부 변동을 발생시킬 수 있다. 따라서, 도 3과 관련하여 아래에서 더욱 자세하게 기술되는 맵핑 또는 캘리브레이션이 기본 가정(default assumption)보다 더욱 정확한 X선 강도의 표현을 제공할 수 있다.
임상적 이미징에서, 높은 품질의 의학적 이미지를 획득하기 위해서 충분한 X선 강도를 이용하는 동시에 환자가 노출되는 X선 선량을 제한하는 것이 바람직하다. 이전에 이것이 획득되었던 한 가지 방식은 특정한 해부학적 관심 구조(50)가 이미징될 전체 대상 P, 예시적으로 환자의 머리보다 더 작을 때 종래의 시준기가 X선 빔의 시야를 오직 해부학적 관심 구조를 이미징하기 위해 필요한 크기로 한정하도록 사용될 수 있는 것이다. 그러나, 해부학적 관심 구조(50) 주변의 해부학적 구조에 관한 불충분한 정도가 제공되며, 이것이 더 낮은 품질의 3D 이미지 재구성 및 재구성된 3D 이미지 내의 더 높은 아티팩트 발생률을 발생시킨다는 점에서, 본 출원인은 이것이 3D 이미지 재구성에서 문제를 발생시킬 수 있음을 발견하였다. 따라서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 시스템 및 방법은 환자에 인가되는 X선 선량을 제한하는 동시에 특정한 해부학적 관심 구조(들)(50) 주변의 추가적인 맥락 정보를 제공한다. 실시예들에서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 새로운 이미지 프로세싱 기술이 제한된 시야 빔 부분(60) 밖의 시야 빔(46)의 부분을 감쇠시키지만 완전히 차단하지는 않도록 필터(56) 내의 거름판(58)의 제어된 조정과 결합된다. 이러한 감쇠된 X선 선량에 의해 생산된 영사 이미지들은 해부학적 관심 구조를 특별히 타깃화하도록 좁혀진 제한된 시야 빔 부분(60)으로부터 영사 이미지의 3D 이미지 재구성을 향상시키기 위한 적절한 조정을 수행하기 위한 콘텍스트를 제공한다.
일부 경우들에서, 아티팩트-발생 대상이 여전히 감쇠된 부분 내에 나타날 수 있지만, 이것은 여전히 식별될 수 있고 ROI이 임의의 잔여 아티팩트를 제거하기 위해 보상된다. 예를 들어, 치아 임플란트를 포함하지만 이것으로 제한되지 않는 아티팩트-발생 대상이 감쇠된 X선 선량에도 불구하고 제한된 시야 밖의 영사 이미지에서 식별가능하다. 이러한 아티팩트-발생 대상의 식별은 제한된 시야로부터의 영사 이미지의 3D 이미지 재구성으로부터 이러한 아티팩트-발생 대상의 효과를 제거하고 이미지 품질을 향상시키도록 사용될 수 있다. 비제한적인 예에서, 제한된 시야 밖으로부터의 영사 이미지가 제한된 시야로부터의 영사 이미지를 이용하여 정규화된다. 이러한 정규화된 이미지로부터 전체 시야 재구성이 수행될 수 있다. 전체 시야 재구성 내에서, 관심 대상의 일부 또는 전체 에지들이 제한된 시야 내에 위치되지 않고 오히려 제한된 시야 밖의 감쇠된 부분들 내에 위치되었음에도 관심 대상(예를 들어, 환자의 머리)이 정의될 수 있다. 하나의 비제한적인 예에서, 공기/비-공기 에지들이 감쇠된 부분 내에서 여전히 쉽게 식별가능하기 때문에 이것은 재구성된 이미지를 이러한 공기와 비-공기(예를 들어, 대상) 부분들로 분리시킴으로써 수행될 수 있다. 따라서, 재구성된 전체 시야 이미지로부터, 실시예들이 대상의 형태 및/또는 크기를 식별할 수 있으며 전체 관심 대상에 대해 제한된 시야의 위치를 결정할 수 있다. 이러한 정보뿐 아니라 본 명세서에서 추가로 자세하게 기술되는 바와 같은 다른 정보가 예를 들어 재구성된 부피의 품질을 향상시키도록 사용될 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예들에서, 재구성된 부피의 품질이 관심 대상의 알려진 감쇠를 이용하여 재구성을 캘리브레이션함으로써 향상될 수 있다.
제한된 시야 재구성은 불균일한 밀도 분포에 대해 민감할 수 있으며 또한 제한된 시야 밖에 위치된 높은 밀도의 덩어리(mass)에 의해 발생하는 증가된 밀도 값에 대해 민감할 수 있다. 불균일한 밀도 분포의 예에서, 편심(eccentric) 시야 영사 이미지 획득 및 균일한 밀도를 갖는 머리 크기의 대상으로부터의 상응하는 재구성이 불균일한 밀도를 갖는 재구성 이미지를 발생시킨다. 이러한 예에서의 아티팩트는 불균일한 밀도 분포이다. 불균일성은 영사 이미지들로부터의 재구성에 의해 발생되며, 여기에서 영사 이미지 내에서 나타나는 고밀도 덩어리가 제한된 시야 내부 또는 외부에 있는지가 결정된다. 유사하게, 고밀도 덩어리가 제한된 시야 밖에 위치될 때, 이것은 제한된 시야 재구성 내에서 잘못 증가된 밀도 값을 발생시킨다. 만약 제한된 시야 밖의 덩어리가 주로 시야로부터의 특정 방향에 위치된다면, 해당 방향에서의 제한된 시야 내의 밀도 값이 제한된 시야의 다른 부분들 내의 밀도 값보다 더욱 증가된다. 만약 제한된 시야가 덩어리의 중심에 위치된다면, 이것이 전술된 바와 같이 최소한 불균일한 아티팩트를 발생시킬 수 있는 동시에, 전체 제한된 시야의 절대 밀도 값이 (예를 들어, 알려지지 않은 정도만큼) 위쪽으로 이동된다. 따라서, 관심 대상 내에 제한된 시야 및 제한된 시야로부터의 재구성을 위치시킴으로써, 제한된 시야 내에 또는 밖에 위치된 증가된 밀도의 덩어리의 위치에 대한 결정이 이루어질 수 있으며 제한된 시야의 재구성이 본 명세서에 더욱 자세하게 기술된 바와 같이 향상된다.
도 3은 본 발명에 따른 X선 이미징 방법(100)의 예시적인 실시예를 도시한 흐름도이다. 방법(100)은 단지 예로서 제시된 것이며, 다른 실시예들이 방법(100)에 도시된 것보다 더 많거나 더 적은 단계들을 포함할 수 있거나, 또는 이러한 단계들을 다른 순서로 수행하는 동시에 본 발명에 개시된 것과 동일하거나 유사한 기능을 획득할 수 있다. 단계(102)에서 적어도 하나의 거름판의 위치가 X선 빔의 감쇠된 부분 내의 X선의 감쇠 및 X선 빔의 감쇠되지 않은 부분의 제한된 시야 지름 중 하나 또는 둘 모두를 정의하도록 조정된다. 일부 실시예들에서, 필터 조정은 원하는 X선 강도에 대한 고려를 포함하고, 이것은 이미징될 대상에 기초하여 선택될 수 있으며, 따라서 적절한 감쇠를 획득하기 위해서 더 많거나 더 적은 거름판을 필요로 할 수 있다.
다음에 단계(104)에서, X선 수신기의 방향에서 X선 방출기로부터 X선이 영사된다. 이미징될 대상 P, 예시적으로 환자의 머리가 X선 방출기와 X선 수신기 사이에서 영사되는 X선의 경로 내에 배치된다. X선은 팬, 라인, 또는 콘을 포함하지만 이것으로 제한되지 않는 다양한 빔 형태 중 하나에서 영사될 수 있지만, 다른 빔 형태들 또한 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 본 명세서에 기술된 예시적인 실시예에서, X선 빔이 콘 형태이다. X선이 콘 형태 빔으로 영사되는 실시예에서, 빔과 X선 수신기의 차원이 이미징될 대상 P의 최대 지름보다 더 크게 선택될 수 있으며, 따라서 빔 내의 이미징될 대상 P를 완전히 캡처한다. X선 이미징 시스템은 이미징될 객체 P 내의 해부학적 관심 구조 또는 특정한 이미징될 대상 P에 의존하여 증가 또는 감소될 수 있는 X선 빔의 출력 또는 강도를 제어할 수 있다.
단계(106)에서, 영사된 X선이 적어도 하나의 거름판을 포함하는 필터에 의해 필터링되고 X선 방출기와 단계(102)에서 위치된 바와 같이 이미징될 대상 사이의 위치에 배치된다. 예를 들어 복수의 거름판일 수 있는 적어도 하나의 거름판이 부분적으로 X선 빔 내로 연장하며, (1) X선 빔이 전체 강도에 있을 때의 제한된 시야 및 (2) X선 빔이 적어도 하나의 거름판에 의해 부분적으로 흡수된 경우 적어도 하나의 감쇠된 부분을 정의하기 위해서 빔의 부분들을 감쇠시킨다. 따라서, 시준기는 (1) 이미징될 대상 P 내의 해부학적 관심 구조에 대해 추점이 맞춰진 제한된 시야를 정의하고, (2) 제한된 시야 밖의 X선의 강도를 감소시키도록 동작가능하다. 전술된 바와 같이, 일부 실시예들에서, X선 빔이 필터에 의해 필터링되기 이전에 시준기를 이용하여 시준된다. 또 다른 예시적인 실시예들에서, 만약 충분한 거름판들이 예를 들어 X선 빔의 부분들을 전반적으로 흡수하기 위해 X선 빔 상에 충돌한다면 필터는 시준기로서도 동작할 수 있다.
이제 전체 강도 X선의 제한된 시야 빔 부분 및 적어도 하나의 감쇠된 빔 부분 모두를 갖는 X선 빔이 이미징될 대상 P를 통과하며 단계(108)에서 영사 이미지를 획득하도록 X선 수신기에 의해 수신된다. 일반적으로, 센서의 포화점에 이르는 획득된 이미지의 신호대 노이즈 비율("SNR")과 X선 강도 사이의 관계가 존재한다. 따라서, X선의 전체 강도를 갖는 제한된 시야를 가지고 이미징된 해부학적 관심 구조가 일반적으로 영사 이미지 내에 더 높은 SNR을 가질 것이며, 동시에 감쇠된 X선을 수신하는 이미징될 대상의 부분들이 더 낮은 SNR을 가질 것이다. 본 명세서에 개시된 바와 같이 실시예들에서 이미징된 대상에 대해 X선 방출기 및 X선 수신기를 점증적으로 회전시키고 이미징된 대상 P에 대해 복수의 각도로부터 획득된 영사 이미지들을 획득하기 위해 단계들(104, 106, 108)을 반복함으로써 복수의 영사 이미지들이 획득된다.
전술된 바와 같이, 전체 강도 X선을 수신하는 이미징될 대상 P의 부분들이 감쇠된 X선을 수신하는 이미징될 대상의 부분들보다 더 높은 강도 측정 및 더 높은 SNR을 가질 것이다. 따라서, 단계(110)에서 획득된 영사 이미지들이 영사 이미지들의 이러한 부분들 사이의 이미지 품질 및 이미지 강도에서의 차이를 조정하도록 정규화된다. 일 실시예에서, 정규화는 시스템에 대한 캘리브레이션 단계에서 캡처되는 테스트 이미지에 기초하여 수행된다. 시스템의 캘리브레이션 동안 획득된 테스트 이미지는 시준기에 의한 감쇠 후의 X선의 강도 및 분포에 대한 정보 및 영사 이미지들의 개별적인 픽셀 값들에 대한 감쇠의 영향에 대한 정보를 제공한다. 따라서, 단계(110)에서의 정규화는 시스템 캘리브레이션 동안 맵핑된 감쇠에 기초하여 영사 이미지들의 개별적인 픽셀 값들을 정규화할 수 있다. 그 결과는 2D 영사의 세트이며, 각각이 특정한 해부학적 관심 특징부(50)뿐만 아니라 선택적으로는 (필수적인 것은 아님) 전체 대상 P를 포함하는 관심 특징부(50)를 둘러싼 영역을 포함한다. 각각의 영사는, 예를 들어 전체 영사가 균일한 X선 선량으로 생성된 것과 같은 방식으로 (아래에서 기술되는 것과 같은) 3D 재구성 알고리즘에 의해 프로세싱될 수 있다. 관심 특징부(50) 밖의 영역을 나타내는 각 영사의 정규화된 부분들은 이러한 영역들 내의 감소된 선량으로 인해 더욱 시끄러운 경향이 있을 것이지만(즉, 더 낮은 SNR을 가짐), 그러나 이들의 품질은 절단(truncation) 아티팩트, 대상-기반 아티팩트 및 관심 특징부(50)의 3D 재구성에서 다른 방식으로 나타날 수 있는 다른 아티팩트들을 감소시키기에 충분한 동시에 영사의 높은 SNR 부분들이 관심 특징부의 높은 SNE 3D 재구성을 가능하게 한다.
단계(112)에서, 3D 이미지가 정규화된 영사 이미지들로부터 재구성된다. 이러한 3D 재구성에서, 이미징될 대상 P가 X선 빔의 감쇠된 부분들 및 제한된 시야 모두에서 획득된 영사 이미지 데이터를 이용하여 재구성된다. 3D 이미지 재구성은 당업자에 의해 인식될 수 있는 바와 같은 다양한 기술들 및 알고리즘들을 이용하여 수행될 수 있다.
단계(114)에서, 이미징될 대상 P의 크기가 식별된다. 해부학적 관심 구조가 전형적으로 이미징될 대상 P의 내부에 위치되기 때문에, 이미징될 대상 P의 외부측 또는 에지가 X선 빔의 감쇠된 부분들에 의해 이미징될 것이다. 감쇠된 X선이 이미징될 대상 P의 이러한 부분들의 재구성의 세부사항 및/또는 품질을 제한하는 반면, 이러한 감소된 이미지 품질에서조차 이미징될 대상 P의 외부 에지가 대상과 영사 이미지 내의 공기 사이의 본질적인 대비로 인해 결정될 수 있다. 대상 크기와 에지가 식별되면, 해부학적 관심 구조 둘레의 제한된 시야가 식별될 수 있으며 이보다 큰 정의된 이미지 대상 내에 위치된다. 비제한적인 실시예들에서, 이미징될 대상에 대한 시야는 30mm와 180mm 사이이지만 제한된 시야 지름은 30mm와 130mm 사이이며, 이때 제한된 시야는 전체 시야보다 더 작다.
이와 달리, 또는 이에 더하여, 하나 이상의 아티팩트 발생 대상이 제한된 시야 밖의 3D 재구성에서 식별될 수 있다. 아티팩트 발생 대상들의 식별은 본 명세서에 개시된 바와 같이 제한된 시야의 재구성의 품질을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 전술된 바와 같이, 이러한 대상들은 제한된 시야 재구성의 밀도 분포 내에 아티팩트를 생성하는 더 높은 밀도 대상들일 수 있다. 아티팩트-발생 대상이 덩어리인 실시예에서 이것은 제한된 시야 밖에 위치되고, 덩어리의 식별이 제한된 시야 재구성에서 밀도의 잘못된 증가를 예측하도록 사용될 수 있다.
제한된 시야가 이보다 크게 정의된 이미징될 대상 P 내에서 식별되면, 단계(116)에서 이미징될 대상 내의 제한된 시야의 위치와 관련한 이러한 추가 정보가 제한된 시야로부터 영사 이미지의 3D 재구성에서 사용하기 위한 적어도 하나의 보정 파라미터를 정의하도록 사용된다. 적어도 하나의 보정 파라미터는 예를 들어 이미징될 대상 내의 제한된 시야의 크기 및 상대적인 위치와 관련된 위치 정보 및/또는 제한된 시야 밖의 해부학적 구조 내의 국부적인 덩어리 분포를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 보정 파라미터는 전체 대상들의 추론된 외삽 및/또는 일반화된 정보를 갖는 불완전한 정보를 보충함으로써 제한된 시야 재구성된 이미지로부터 밀도의 불균일한 분포를 제거할 수 있는 함수 또는 값일 수 있다. 실시예에서, 보정 파라미터는 선형 함수일 수 있으며, 예시적으로 3D 평면의 함수일 수 있다. 이러한 보정 파라미터는 재구성된 이미지 내의 전반적인 밀도 분포를 향상시키도록 밀도 분포에 적용되거나 또는 밀도 분포를 대체한다. 보정 파라미터는 다른 실시예들에서 경험적으로, 시뮬레이션에 의해, 또는 분석적으로 생성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 바와 같은 실시예들은 대상이 제한된 시야 밖으로 연장할 때 (예를 들어, 수평 차원에서) 대상의 전체 크기에 대한 정보를 추론한다. 비제한적인 예로서, 실시예들은 이러한 정보를 다음에 의해 획득한다: 1) 처음 재구성된 부피 이미지로부터 대상의 전체 크기가 추론되는 두 개의 재구성 솔루션 및 2) 대상의 전체 크기가 위치 기하학적 구조의 알려진 영사 이미지를 이용하여 영사 이미지들로부터 직접 추론된다.
두 개의 재구성 실시예에서, 제1 재구성 이전에, 영사 이미지들이 두 개의 구성요소들: 공기 구성요소(감쇠 없음) 및 대상 구성요소(예를 들어, 영사 이미지 데이터의 나머지)의 수정된 영사 이미지들로 분할된다. 다음으로, 수정된 영사 이미지들이 분할된 영사 이미지들로부터 생성된다. 수정된 영사 이미지들은 오직 공기 구성요소 및 대상 구성요소 중 하나로부터 이미지 데이터를 구성한다. 실시예에서, 대상 구성요소는 동질의 감쇠를 가지고 추가로 표현된다. 전체 대상(예로서, 머리) 크기 정보는 수정된 영사 이미지들의 재구성으로부터 추론된다. 제2 재구성에서, 전체 대상 크기 정보가 제한된 시야 영사 이미지들로부터 이용가능한 불완전한 정보를 보충하도록 사용된다.
전체 대상의 크기가 영사 이미지들로부터 직접 추론되는 실시예에서, 종종 대상의 외부 에지(예를 들어, 피부-공기 경계)를 영사 이미지들의 에지 부근에서 볼 수 있다. 영사 이미지들로부터, 영사 이미지들의 감쇠된 부분에서도 피부-공기 에지가 식별될 수 있다. 피부-공기 경계를 식별함으로써, 이러한 실시예가 제한된 시야 밖에 존재하는 대상의 양을 직접 결정한다.
대상 전체 크기 정보가 추론되면, 예시적으로 전술된 바와 같은 두 개의 실시예들 중 하나에서, 이러한 정보가 예를 들어 사람의 의학적 및 3D 치아 애플리케이션과 같은 이미지의 재구성을 향상시키도록 사용될 수 있다. 이러한 재구성은 머리 평균 밀도가 물과 대략 동일하다고 추가로 가정함으로써 향상될 수 있다. 제한된 시야 밖의 대상의 부분들의 밀도는 사용자에 의해 선택되거나 애플리케이션에서 사전결정된 것과 같은 물의 밀도 또는 다른 밀도로 가정될 수 있다. 전술된 바와 같은 적어도 하나의 보정 파라미터가 영사 이미지, 예시적으로 대상 감쇠를 나타내는 영사 이미지 강도에 적용될 수 있다.
이상적인 조건에서, 제한된 시야 영사 이미지들에 대한 영사 이미지의 절단 없이, 영사 이미지 내에서 표현되는 총 감쇠가 스캔 각도로부터 독립적이다. 이러한 이상적인 조건은 오직 전체 대상을 모든 영사 이미지들 내에서 볼 수 있을 때에만 참이다. 제한된 시야 영사 이미지들이 사용될 때, 이상적인 조건은 예시적으로 전술된 바와 같은 방식들 중 하나로 전체 대상 크기가 결정된다면 외삽에 의해 영사 이미지들에 일반화된 밀도에 있는 전체 대상의 잃어버린 부분들을 추가함으로써 근사될 수 있다. 영사 이미지들의 근사된 잃어버린 부분들 내의 영사 이미지들을 전체 대상의 영사 이미지들의 총 감쇠에 외삽함으로써, 전체 대상이 영사 이미지들 사이에서 동일하고 영사 각도에 대해 독립적으로 정규화될 수 있다. 실시예에서, 외삽된 감쇠가 스캔 각도 상수당 총 감쇠를 유지함으로써 각 영사 이미지 내에서 재분배된다. 제한된 시야 밖의 대상의 위치들로부터의 값들의 재분배는 불균일할 수 있으며 가능한 한 원래의 전체 대상을 근사할 수 있다. 비제한적인 실시예에서, 만약 이미징된 대상의 좌측의 절단만이 존재한다면, 재분배는 제한된 시야 영사 이미지들의 좌측에 주로 공유될 것이다.
각 영사 이미지가 이미징되는 대상의 3차원 섹션을 통과하는 X선의 2차원 표현이기 때문에 제한된 시야 영사 이미지들은 제한된 시야 부피 밖으로부터 일부 세부사항을 포함한다. 또한, 정의된 적어도 하나의 보정 파라미터가 이미징된 대상 내의 해부학적 관심 구조의 위치와 관련된 정보를 포함할 수 있다. 이것은 제한된 시야 영사 이미지들의 3D 재구성에 대한 콘텍스트를 제공하며, 이는 제한된 시야 영사 이미지들 내에서 발견된 제한된 시야 밖으로부터의 이미지 정보를 식별하는 것을 돕는다. 전술된 바와 같이, 이미징된 대상 내에 해부학적 관심 구조를 위치시킴으로써, 증가된 밀도 덩어리의 위치와 관련된 정보가 획득된다. 이러한 덩어리가 제한된 시야 재구성 내에 또는 밖에 있는지 여부를 결정함으로써, 불균일한 밀도 분포 또는 잘못 증가된 밀도 값 아티팩트가 식별되어 보정될 수 있다. 예를 들어, 제한된 시야 밖의 증가된 밀도 덩어리의 위치를 식별함으로써, 전체 대상의 총 밀도 분포가 더욱 정확하게 알려질 수 있으며 제한된 시야 영사 이미지 내의 밀도 분포가 이러한 정보를 반영하여 보정된다. 다른 실시예에서, 적어도 하나의 보정 파라미터가 재구성에서 아티팩트-발생 대상에 기초한다. 보정 파라미터는 제한된 시야의 재구성에서 발견된 이러한 아티팩트-발생 대상의 효과를 감소시키거나 제거하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 전술된 바와 같이, 식별된 불균일한 밀도 분포가 영사 이미지들에 걸쳐 적용된 밀도 값 또는 함수를 이용하여 재구성 내의 밀도 분포를 평탄화함으로써 보정될 수 있다. 또한, 만약 제한된 시야 밖의 덩어리의 위치에 기초하여, 재구성이 잘못 증가된 밀도 분포를 가진다면, 제한된 시야 내의 밀도 분포가 전체 대상의 밀도 분포를 유지하도록 아래를 향해 보정될 수 있다.
단계(118)에서 적어도 하나의 보정 파라미터가 더 높은 신호 품질을 발생시키는 X선 빔의 전체 강도 부분을 이용하여 획득되는 영사 이미지들의 제한된 시야 부분들의 3D 이미지를 재구성하도록 사용된다. 전술된 바와 같이, 불균일한 밀도 분포는 제한된 시야 재구성에서 밀도 분포를 평탄화하도록 보정 파라미터를 이용하여 보정될 수 있다. 제한된 시야 재구성은 또한 밀도 값들의 부정확한 결정에 민감할 수 있으며, 이것 또한 아티팩트의 형태로 고려될 수 있다. 비제한적인 예에서, 의사 또는 임상의가 재구성으로부터 적어도 하나의 조직의 실제 밀도를 결정하는 것(예를 들어, 뼈가 단단한지 또는 연한지 여부 또는 재구성된 밀도와 실제 밀도 사이의 오류 크기를 결정하는 것)이 불가능할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 보정 파라미터가 예상된 밀도를 시뮬레이션하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 이미징될 전체 대상의 시뮬레이션 및 전체 대상의 밀도 분포가 특정한 해부학적 대상의 예상된 밀도 또는 전체 대상에 걸친 예상된 밀도 분포의 추정을 산출할 수 있다. 이러한 시뮬레이션으로부터의 밀도 값은 재구성된 밀도 값 내의 오류를 감소시키도록 사용될 수 있다. 실시예들에서, 적어도 하나의 보정 파라미터의 발달이 제한된 시야 내의 대상 밀도 및 밀도 분포의 추정의 이용을 포함할 수 있다. 추정이 더욱 정교하고 자세해지기 때문에, 결과적인 보정 파라미터들이 제한된 시야 재구성을 더욱 향상시킬 수 있다. 영사 이미지의 제한된 시야 부분의 재구성된 3D 이미지가 그래픽 디스플레이 상에 제시될 수 있거나 또는 이후 사용자에 의한 접근을 위해 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 저장될 수 있다.
본 명세서에 개시된 시스템 및/또는 방법의 실시예들이 일반적인 전체 시야 이미징 또는 제한된 시야 이미징을 제공할 수 있는 X선 이미징 디바이스와 관련하여 사용될 수 있다. 예시적으로, 전체 시야 이미징은 적어도 하나의 시준기 판이 X선 빔 밖에 있도록 조정함으로써 수행될 수 있으며, 예를 들어 X선 빔의 어떤 부분도 감쇠되지 않는다. 유사하게, 표준 제한된 시야 이미징은 복수의 시준기 판을 이용함으로써 수행될 수 있고 예를 들어 X선 빔의 감쇠된 부분들 내의 X선의 대부분 또는 전체가 결합된 시준기 판들에 의해 흡수되고 그에 따라 X선 빔의 제한된 시야 부분만이 이미징될 대상을 통과하여 이미징된다.
환자 내의 X선 선량을 제한하고자 하는 요구에 있어서, 시야 지름의 감소가 고품질 3D 재구성을 제공하도록 사용되는 중요한 맥락 정보를 제거할 수 있음이 발견되었다. 따라서, 여기에 개시된 시스템 및 방법이 솔루션을 제공하고, 그에 따라 이미징되는 해부학적 구조의 치수에 대해 세밀하게 조정될 수 있는 작은 지름의 3D 재구성을 위한 제한된 시야 영사를 이용함으로써 X선 선량이 제한될 수 있는 동시에 감쇠된 X선이 예시적으로 제한된 시야 영사 이미지들의 고품질 3D 재구성을 획득하도록 사용되는 맥락 정보를 획득하기 위해서 이미징되는 대상을 둘러싸는 영역 또는 주변 영역에 적용된다.
본 명세서에 개진된 설명은 최상의 모드를 포함하여 본 발명을 개시하며 또한 당업자가 본 발명을 실행하고 사용하는 것을 가능하게 하기 위한 예들을 사용한다. 본 발명의 특허 범주는 청구범위에 의해 정의되며, 당업자에게 발생할 수 있는 다른 예들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 예들은 이들이 청구범위의 문자 그대로와 상이하지 않은 구조적 요소들을 포함하는 경우, 또는 청구범위의 문자 그대로와 중요하지 않은 차이를 갖는 등가의 구조적 요소들을 포함하는 경우에 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (17)

  1. X선 이미징 시스템으로서,
    제1 X선 빔을 생성하도록 구성된 X선 방출기와;
    상기 제1 X선 빔을 수신하고 더 높은 강도의 빔 부분 및 더 낮은 강도의 빔 부분을 포함하는 제2 X선 빔을 출력하도록 배치된 필터 -상기 필터는 상기 더 낮은 강도의 빔 부분을 생성하기 위해 상기 제1 X선 빔의 일부분을 감쇠시키도록 적응된 적어도 하나의 거름판(filter leaf)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 거름판은 상기 더 낮은 강도의 빔 부분의 강도와 상기 더 낮은 강도의 빔 부분의 기하학적 구조 중 적어도 하나를 조정하도록 조정가능하며, 상기 X선 방출기 및 상기 필터가 상기 제2 X선 빔을 대상을 향해 다이렉팅하도록 배치됨- 와;
    상기 제2 X선 빔으로부터 흡수되지 않은 X선을 수신하도록 위치된 X선 수신기 -상기 필터는 상기 X선 방출기와 상기 X선 수신기 사이에 배치되고, 상기 X선 수신기는 상기 수신된 흡수되지 않은 X선으로부터 상기 대상에 대한 복수의 영사 이미지(projection image)들을 생성하도록 구성되며, 상기 복수의 영사 이미지들 각각이 상기 더 낮은 강도의 빔 부분으로부터 생성된 제1 영역 및 상기 더 높은 강도의 빔 부분으로부터 생성된 제2 영역을 포함함- 와; 그리고
    상기 X선 수신기와 통신하며 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 저장된 컴퓨터 판독가능한 코드를 실행하도록 적응된 프로세서를 포함하되,
    상기 컴퓨터 판독가능한 코드를 실행함에 따라 상기 프로세서가:
    상기 X선 수신기로부터 상기 복수의 영사 이미지들을 수신하는 단계, 및
    상기 복수의 영사 이미지들에 기초하여 제1 3차원 이미지를 재구성하는 단계를 수행하는, X선 이미징 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 재구성하는 단계는:
    정규화된 영사 이미지들의 세트를 생성하도록 각 영사 이미지의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 중 적어도 하나를 정규화하는 단계; 및
    상기 정규화된 영사 이미지들에 기초하여 상기 제1 3차원 이미지를 재구성하는 단계를 포함하는, X선 이미징 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 재구성하는 단계는:
    상기 재구성된 제1 3차원 이미지로부터 적어도 하나의 보정 파라미터를 결정하는 단계, 및
    상기 적어도 하나의 보정 파라미터 및 상기 영사 이미지들의 상기 더 높은 선량의 영역들에 적어도 기초하여 제2 3차원 이미지를 생성하는 단계를 포함하는, X선 이미징 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 X선 방출기가 콘 빔 X선 방출기인, X선 이미징 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 거름판이 상기 더 낮은 강도의 빔 부분의 기하학적 구조를 정의하도록 위치가 조정가능한, X선 이미징 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터가 상기 더 높은 강도의 빔 부분을 생성하기 위해 상기 X선 방출기로부터 실질적으로 감쇠되지 않은 X선을 통과시키고 상기 더 높은 강도의 빔 부분을 상기 대상의 선택된 부분으로 다이렉팅하도록 구성되며, 상기 필터가 상기 더 낮은 강도의 빔 부분을 상기 대상의 상기 선택된 부분 밖에 위치된 상기 대상의 부분으로 다이렉팅하도록 추가로 구성되는, X선 이미징 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 거름판이 복수의 거름판들을 포함하고, 상기 복수의 거름판들의 각 거름판이 X선의 사전결정된 부분을 흡수하도록 구성되며, 상기 복수의 거름판들이 상기 더 높은 강도의 빔 부분의 기하학적 구조를 정의하고 상기 더 낮은 강도의 빔 부분 내의 X선의 감쇠를 정의하도록 상기 필터 내에서 조정가능한, X선 이미징 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 대상이 상기 선택된 부분에 기초한 상기 재구성된 3차원 이미지를 제시하기 위해 상기 프로세서에 의해 동작가능한 그래픽 디스플레이를 더 포함하는, X선 이미징 시스템.
  9. X선 이미징 방법으로서,
    X선 방출기로부터 제1 X선 빔을 영사하는 단계;
    더 높은 강도의 빔 부분 및 더 낮은 강도의 빔 부분을 포함하는 제2 X선 빔을 생성하기 위해 필터를 이용하여 상기 제1 X선 빔을 필터링하는 단계 -상기 필터는 상기 더 낮은 강도의 빔 부분을 생성하기 위해 상기 영사된 X선의 적어도 일부분을 흡수하는 적어도 하나의 거름판을 포함함- ;
    복수의 영사 이미지들을 획득하기 위해 X선 수신기에서 상기 제2 X선 빔으로부터의 X선을 수신하는 단계 -상기 복수의 영사 이미지들 각각은 상기 더 낮은 강도의 빔 부분으로부터 생성된 제1 영역 및 상기 더 높은 강도의 빔 부분으로부터 생성된 제2 영역을 포함함- ; 및
    프로세서를 이용하여 상기 복수의 영사 이미지들에 기초해 제1 3차원 이미지를 재구성하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 재구성하는 단계는:
    정규화된 영사 이미지들의 세트를 생성하도록 각 영사 이미지의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 중 적어도 하나를 정규화하는 단계; 및
    상기 정규화된 영사 이미지들에 기초하여 상기 제1 3차원 이미지를 재구성하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 재구성하는 단계는:
    상기 재구성된 제1 3차원 이미지로부터 적어도 하나의 보정 파라미터를 결정하는 단계, 및
    상기 적어도 하나의 보정 파라미터 및 상기 영사 이미지들의 상기 더 높은 선량의 영역들에 적어도 기초하여 제2 3차원 이미지를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    그래픽 디스플레이 상에 상기 재구성된 제2 3차원 이미지를 제시하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    이미징될 대상의 크기 및 상기 재구성된 제1 3차원 이미지 내의 제한된 시야(limited field of view)의 위치를 식별함으로써 상기 재구성된 제1 3차원 이미지 내의 상기 제한된 시야의 위치를 찾는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보정 파라미터가 상기 이미징될 대상의 상기 식별된 크기 및 상기 재구성된 제1 3차원 이미지 내의 상기 제한된 시야의 상기 식별된 위치에 기초하는, 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 거름판이 복수의 거름판들을 포함하고,
    상기 복수의 거름판들의 상대적인 위치를 조정함으로써 상기 더 낮은 강도의 빔 부분 내의 X선의 감쇠를 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 더 높은 강도의 빔 부분의 기하학적 구조를 정의하도록 상기 복수의 거름판들의 상대적인 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 X선 방출기로부터 영사된 X선의 일부분을 전체적으로 차단함으로써 상기 X선 방출기로부터 영사된 X선을 시준(collimate)하도록 상기 복수의 거름판들의 상대적인 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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