KR20160103186A - 의료기기 진단 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

의료기기 진단 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

의료기기 진단 장치 및 의료기기 진단 장치의 제어 방법에 대한 것으로 의료기기 진단 장치는 피진단 의료기기와 연결되어 데이터를 수신하는 통신부 및 수신한 데이터에 기초해 피진단 의료기기의 복수의 구성 중 하나를 선택하고, 선택된 구성의 입출력 데이터와, 참조 데이터 중 선택된 구성에 대응되는 입출력 데이터의 차이값을 산출하고, 산출한 차이값이 미리 설정된 값을 초과하는 경우 선택된 구성을 비정상으로 판단하고, 비교한 입출력이 미리 설정된 값 이하인 경우 피진단 의료기기의 복수의 구성 중 다른 구성을 선택하여 입출력 데이터의 차이값을 산출하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

의료기기 진단 장치 및 그 제어 방법{MEDICAL DEVICE DIAGNOSIS APPARATUS AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
의료기기의 구성 중 오작동을 하는 구성을 진단하기 위한 의료기기 진단 장치에 대한 것이다.
의료기기는 기기, 기구, 재료, 물질 등을 사용하여 대상체의 질병이나 장애의 진단, 예방, 조정, 치료, 경감을 하는 장치이다. 이러한 의료기기는 대표적으로 초음파 영상 장치, 엑스선 영상 장치, 자기공명 영상 장치, 컴퓨터단층 영상 장치, 미세 유동 장치 등이 있다.
의료기기의 구성 중 적어도 하나가 오작동을 하는 경우, 의료기기가 정상적인 동작을 하기 위해서는 해당 구성을 교체해야 한다. 이 경우, 오작동이 발생하는 구성을 발견하기 어렵고, 의료기기의 경우 하나의 구성의 가격이 고액인바, 오작동이 발생한 것으로 판단되는 구성을 교체하는데 많은 시간 및 비용이 발생하는 문제가 있다.
의료기기 복수의 구성들을 가상으로 교체하여 의료기기를 동작시켜 봄으로써 의료기기의 오작동을 진단하는 의료기기 진단 장치 및 그 제어 방법을 제공한다.
의료기기 진단 장치의 일 실시예는 피진단 의료기기와 연결되어 데이터를 수신하는 통신부 및 수신한 데이터에 기초해 피진단 의료기기의 복수의 구성 중 하나를 선택하고, 선택된 구성의 입출력 데이터와, 참조 데이터 중 선택된 구성에 대응되는 입출력 데이터의 차이값을 산출하고, 산출한 차이값이 미리 설정된 값을 초과하는 경우 선택된 구성을 비정상으로 판단하고, 산출한 차이값이 미리 설정된 값 이하인 경우 피진단 의료기기의 복수의 구성 중 다른 구성을 선택하여 입출력 데이터의 차이값을 산출하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라서 참조 데이터는 피진단 의료기기에 대응되는 의료기기 시뮬레이션일수 있다.
또한, 일 실시예에 따라서 의료기기 진단 장치는 피진단 의료기기 구성의 입력 및 출력들의 집합인 정상 입출력 데이터가 저장된 저장부를 더 포함하고, 참조 데이터는 정상 입출력 데이터일 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라서 통신부는 피진단 의료기기에 대응되고 정상 동작을 하는 외부의 참조 의료기기와 연결되어 데이터를 수신하고, 참조 데이터는 상기 참조 의료기기로부터 수신한 데이터일 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라서 의료기기 진단 장치는 피진단 의료기기의 진단 상태를 표시하고 사용자로부터 진단 명령을 입력 받는 유저 인터페이스를 더 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라서 유저 인터페이스는 피진단 의료기기의 복수의 구성을 표시하고, 복수의 구성 중 비정상을 판단할 구성 선택을 입력받을 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라서 제어부는 피진단 의료기기의 복수의 구성 중 비정상 판단을 하지 않은 하나의 구성을 무작위로 선택할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라서 제어부는 복수의 구성을 포함하는 상위 구성을 결정하고, 결정된 상위 구성 중 하나를 선택하고, 선택된 상위 구성의 입출력 데이터와, 참조 데이터 중 선택된 상위 구성에 대응되는 입출력 데이터의 차이값을 산출하고, 산출한 차이값이 미리 설정된 값을 초과하는 경우 선택된 상위 구성을 비정상으로 판단할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라서 제어부는 선택된 상위 구성과 관련된 입출력 데이터의 차이값을 산출 후, 복수의 상위 구성 중 선택되지 않은 상위 구성을 선택할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라서 제어부는 비정상으로 판단된 상위 구성이 포함하는 하위 구성 중 하나를 선택하고, 선택된 하위 구성의 입출력 데이터와, 참조 데이터 중 선택된 하위 구성에 대응되는 입출력 데이터의 차이값을 산출하고, 산출한 차이값이 미리 설정된 값을 초과하는 경우 선택된 하위 구성을 비정상으로 판단할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라서 유저 인터페이스는 비정상으로 판단된 구성의 재고를 표시할 수 있고, 통신부는 상기 재고를 표시한 구성을 주문할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라서 의료기기 진단 장치는 비정상으로 판단된 구성의 교체에 대한 매뉴얼인 실교체 매뉴얼이 저장된 저장부를 더 포함하고, 유저 인터페이스는 실교체 매뉴얼에 기초하여 비정상으로 판단된 구성을 교체하는 방법을 표시할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라서 통신부는 서버로부터 참조 데이터를 업데이트시키기 위한 데이터를 수신할 수 있다.
또한, 의료기기 진단 장치의 제어 방법의 일 실시예는 피진단 의료기기로부터 데이터를 수신하는 단계, 수신한 데이터에 기초하여 피진단 의료기기의 복수의 구성 중 하나를 선택하는 단계, 선택된 구성의 입출력 데이터와, 참조 데이터 중 선택된 구성에 대응되는 입출력 데이터의 차이값을 산출하는 단계 및 산출한 차이값이 미리 설정된 값을 초과하는 경우 선택된 구성을 비정상으로 판단하고, 산출한 차이값이 미리 설정된 값 이하인 경우 피진단 의료기기의 복수의 구성 중 다른 구성을 선택하여 입출력 데이터의 차이값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 의료기기 진단 장치의 제어 방법의 다른 실시예는 피진단 의료기기로부터 데이터를 수신하는 단계, 수신한 데이터에 기초하여 복수의 구성을 포함하는 상위 구성을 결정하는 단계, 결정된 상위 구성 중 하나를 선택하는 단계, 선택된 상위 구성의 입출력 데이터와, 참조 데이터 중 선택된 상위 구성에 대응되는 입출력 데이터의 차이값을 산출하는 단계 및 산출한 차이값이 미리 설정된 값을 초과하는 경우 선택된 구성을 비정상으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 의료기기 진단 장치 및 의료기기 진단 장치의 제어 방법에 의하면, 고장이 의심되는 구성을 실재로 교체할 필요 없이 가상으로 교체하여 고장이 의심되는 구성을 정확히 판단할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 의료기기 진단 장치의 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 의료기기 진단 장치의 사시도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 의료기기 진단 장치의 사시도이다.
도 4는 피진단 의료기기의 일례인 초음파 영상 장치의 사시도이다.
도 5는 피진단 의료기기의 일례인 초음파 영상 장치의 블록도이다.
도 6은 피진단 의료기기의 일례인 초음파 영상 장치의 무선 프로브에 대한 블록도이다.
도 7은 피진단 의료기기의 다른례인 엑스선 영상 장치의 사시도이다.
도 8은 피진단 의료기기의 다른례인 엑스선 영상 장치의 블록도이다.
도 9는 피진단 의료기기의 다른례인 엑스선 영상 장치의 엑스선 튜브에 대한 사시도이다.
도 10은 피진단 의료기기의 다른례인 엑스선 영상 장치의 엑스선 디텍터에 대한 사시도이다.
도 11은 피진단 의료기기의 다른례인 엑스선 영상 장치의 엑스선 디텍터에 대한 회로도이다.
도 12는 피진단 의료기기의 또 다른례인 자기공명 영상 장치를 도시하고 있다.
도 13은 피진단 의료기기의 또 다른례인 컴퓨터단층 영상 장치의 사시도이다.
도 14는 피진단 의료기기의 또 다른례인 컴퓨터단층 영상 장치의 블록도이다.
도 15는 제 1 실시예에 따라 초음파 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이다.
도 16은 제 1 실시예에 따라 엑스선 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이다.
도 17은 제 1 실시예에 따라 자기공명 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이다.
도 18은 제 1 실시예에 따라 컴퓨터단층 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이다.
도 19 내지 도 21은 제 1 실시예에 따라 의료기기 진단 장치가 피진단 의료기기의 오작동을 진단하는 개념을 도시한 블록도이다.
도 22는 제 2 실시예에 따라 초음파 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이다.
도 23은 제 2 실시예에 따라 엑스선 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이다.
도 24는 제 2 실시예에 따라 자기공명 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이다.
도 25는 제 2 실시예에 따라 컴퓨터단층 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이다.
도 26 내지 도 28은 제 2 실시예에 따라 의료기기 진단 장치가 피진단 의료기기의 오작동을 진단하는 개념을 도시한 블록도이다.
도 29는 제 3 실시예에 따라 초음파 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이다.
도 30은 제 3 실시예에 따라 엑스선 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이다.
도 31은 제 3 실시예에 따라 자기공명 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이다.
도 32는 제 3 실시예에 따라 컴퓨터단층 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이다.
도 33 내지 도 35는 제 3 실시예에 따라 의료기기 진단 장치가 피진단 의료기기의 오작동을 진단하는 개념을 도시한 블록도이다.
도 36은 일 실시예에 따른 유저 인터페이스에 표시되는 화면을 도시하고 있다.
도 37은 일 실시예에 따른 의료기기 진단 장치가 피진단 의료기기의 비정상 동작을 판단하는 방법에 대한 플로우 차트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 실시예를 통하여 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 다만, 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
이하에서 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 이하에서 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 통상의 기술자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
아울러, 이하에서 선택적으로 기재된 양상이나 선택적으로 기재된 실시예의 구성들은 비록 도면에서 단일의 통합된 구성으로 도시되었다 하더라도 달리 기재가 없는 한, 통상의 기술자에게 기술적으로 모순인 것이 명백하지 않다면 상호간에 자유롭게 조합될 수 있는 것으로 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 의료기기 진단 장치 및 의료기기 진단 장치의 제어 방법의 실시예들에 대해서 설명하도록 한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 의료기기 진단 장치의 구성의 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
도 1은 의료기기 진단 장치의 블록도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 의료기기 진단 장치의 외관을 도시하고 있고, 도 3은 다른 실시예에 따른 의료기기 진단 장치의 외관을 도시하고 있다.
의료기기 진단 장치(100)는 피진단 의료기기(1000)와 연결되어 피진단 의료기기(1000)의 고장을 판단하고, 고장이 발생된 구성을 발견할 수 있다.
구체적으로, 의료기기 진단 장치(100)는 통신부(110)를 통해 피진단 의료기기(1000)와 연결되고, 피진단 의료기기(1000)의 특정 구성을 가상의 참조 데이터 상의 구성으로 교체하여 입출력을 비교해 봄으로써 피진단 의료기기(1000)의 고장 및 고장이 발생한 구성을 발견할 수 있다. 또한, 의료기기 진단 장치(100)는 피진단 의료기기(1000)와 가상의 참조 데이터 사이를 연결시켜주는 시뮬레이션 인터페이스로 기능할 수 있다. 또한, 의료기기 진단 장치(100)는 하드웨어 및 소프트웨어 사이의 연결 및 데이터 교환을 할 수 있는 하드웨어 인터페이스 및 소프트웨어 인터페이스로 기능할 수도 있다.
또한, 의료기기 진단 장치(100)는 통신부(110), 저장부(120), 유저 인터페이스(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.
통신부(110)는 피진단 의료기기(1000)의 고장을 판단하기 위해서 피진단 의료기기(1000)와 정보 등을 주고 받는다. 구체적으로, 통신부(110)는 피진단 의료기기(1000)에 포함된 구성들의 입력 및 출력(이하 "입출력"이라고 함.)에 대한 정보를 수신하여 제어부(140)에 전달할 수 있다. 또한, 통신부(110)는 피진단 의료기기(1000)에 대응되는 참조 의료기기(200)와 데이터를 송신 및 수신하여 제어부(140)에 전달할 수 있다. 또한, 통신부(110)는 피진단 의료기기(1000)와 케이블을 통해 유선으로 연결될 수도 있고, 네트워크(400)를 통해 무선으로 연결될 수도 있다.
통신부(110)는 유선 또는 무선으로 네트워크(400)와 연결되어 피진단 의료기기(1000), 참조 의료기기(200), 서버(410) 또는 다른 서브 유저 인터페이스(130)와 데이터를 주고 받을 수 있다. 예를 들어, 통신부(110)는 CAN(Controller Area Network), PCI(Peripheral Component Interconnect) 또는 이더넷을 통해 피진단 의료기기(1000) 등으로부터 데이터를 송수신 할 수 있다. 이외에도 다양한 종류의 통신 방법이 통신부(110)와 외부의 디바이스 및 네트워크(400)를 연결하는 방법의 일례로 이용될 수 있을 것이다.
통신부(110)는 네트워크(400)와 통신하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(110)는 무선 통신부(116) 및 유선 통신부(111)를 포함할 수 있다.
무선 통신부(116)는 네트워크(400)와 무선으로 연결되어 피진단 의료기기(1000) 또는 참조 의료기기(200)의 복수 개의 구성들에 대한 입력을 전달하고, 복수 개의 구성들의 출력을 받을 수 있다. 무선 통신부(116)는 무선 통신 포트(118) 및 무선 통신 모듈(117)을 포함할 수 있다.
무선 통신 포트(118)는 무선 통신 모듈(117)에서 피진단 의료기기(1000)로 전달하고자 하는 데이터를 피진단 의료기기(1000)의 통신부(110)에 전달하는 경로를 제공한다.
무선 통신 모듈(117)은 피진단 의료기기(1000)의 통신부(110)와 페어링하여 피진단 의료기기(1000)의 모델, 시리얼 넘버 및 디바이스 IP를 식별하고 설정하기 위한 정보를 주고 받을 수 있다. 무선 통신 모듈(117)은 안테나 시스템, RF 트랜시버, 하나 이상의 증폭기(1122a), 튜너, 하나 이상의 오실레이터, 디지털 신호 처리기, CODEC 칩셋, 가입자 식별 모듈(Subscriber Identity Module, SIM) 카드, 메모리 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 이러한 기능을 수행하기 위한 주지의 회로를 포함할 수 있다.
무선 통신은 GSM(Global System for Mobile Communication), EDGE(Enhanced Data GSM Environment), WCDMA(wideband code division multiple access), CDMA(code division multiple access), TDMA(time division multiple access), 블루투스(Bluetooth), BLE(Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication), 지그비(Zigbee), 와이 파이(Wireless Fidelity, Wi-Fi)(예를 들어, IEEE802.11a, IEEE802.11b, IEEE802.11g 및/또는 IEEE802.11n), VoIP(voice over Internet Protocol), Wi-MAX, WFD(Wi-Fi Direct), UWB(ultra wideband), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), 이메일, 인스턴트 메시징(instant messaging) 및/또는 단문 문자 서비스(SMS)용 프로토콜 또는 기타 다른 적절한 통신 프로토콜을 포함할 수 있다. 이외에도 다양한 무선 통신 방식이 무선 통신의 일례로 이용될 수 있을 것이다.
유선 통신부(111)는 네트워크(400)와 유선으로 연결되어 피진단 의료기기(1000) 또는 참조 의료기기(200)의 복수 개의 구성들에 대한 입력을 전달하고, 복수 개의 구성들의 출력을 받을 수 있다. 유선 통신부(111)는 유선 통신 포트(113) 및 유선 통신 모듈(112)을 포함할 수 있다.
유선 통신 포트(113)는 유선 통신 모듈(112)에서 피진단 의료기기(1000)로 전달하고자 하는 데이터를 피진단 의료기기(1000)의 통신부(110)에 전달하는 경로를 제공한다. 즉, 유선 통신 포트(113)는 통신 케이블을 통해 연결되어 피진단 의료기기(1000) 등과 데이터를 송신 및 수신할 수 있다.
또한, 유선 통신 포트(113)는 다양한 형태의 통신 케이블이 연결될 수 있다. 구체적으로, 유선 통신 포트(113)는 HDMI 포트(High-Definition Multimedia Interface port), DVI 포트(Digital Video Interface port), D-sub 포트(D-subminiature port), UTP 케이블 포트(Unshielded Twisted Pair cable port) 및 USB 포트(Universal Serial Bus port)를 포함할 수 있다. 이외에도 피진단 의료기기(1000) 또는 참조 의료기기(200)의 복수 개의 구성에 대한 입력 및 출력에 대한 데이터를 송신 및 수신하기 위한 다양한 통신 포트가 유선 통신 포트(113)의 일례로 이용될 수 있을 것이다.
유선 통신 모듈(112)은 통신 케이블을 통해 연결된 피진단 의료기기(1000), 참조 의료기기(200), 서버(410) 또는 다른 유저 인터페이스(420)와 데이터 교환을 할 수 있다. 구체적으로, 유선 통신 모듈(112)은 네트워크(400) 또는 피진단 의료기기(1000)에 연결 신호를 전달하고, 네트워크(400) 또는 피진단 의료기기(1000)의 반응 신호를 전달받아 양자를 세션할 수 있다.
또한, 유선 통신 모듈(112)은 전기적 신호 또는 광 신호를 이용한 통신을 위한 모듈을 의미한다. 유선 통신 기술은 페어 케이블(pair cable), 동축 케이블, 광섬유 케이블, 이더넷(ethernet) 케이블 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
저장부(120)는 피진단 의료기기(1000)의 복수 개의 구성에 대응되는 입력 및 출력에 대한 데이터인 정상 입출력 데이터(121), 피진단 의료기기(1000)의 구성 중 고장이 발생한 구성을 교환할 새로운 구성을 주문하기 위한 구성 주문 데이터(122) 및 전문 기사 없이 사용자가 고장이 발생할 구성을 새로운 구성으로 교환하는 것을 안내하기 위한 실교체 매뉴얼(123)을 저장할 수 있다.
여기서, 정상 입출력 데이터(121)는 피진단 의료기기(1000)의 복수의 구성이 정상 동작을 하는 경우의 입력 및 출력에 대한 미리 저장된 데이터이다. 또한, 정상 입출력 데이터(121)는 피진단 의료기기(1000)의 복수의 구성이 정상 동작을 하는 경우의 미리 저장된 입력 대비 출력의 비일 수도 있다. 이러한 정상 입출력 데이터(121)는 정상적인 동작을 하는 의료기기에서 실험적으로 얻은 데이터일 수도 있고, 제조 또는 설계시 고려한 데이터일 수도 있다.
구성 주문 데이터(122)는 피진단 의료기기(1000) 복수 개의 구성 중 고장이 발생한 구성을 주문하기 위한 미리 설정된 정보일 수 있다. 구성 주문 데이터(122)는 해당 구성을 갖고 있는 상점의 연락처 또는 홈페이지에 대한 정보 및 해당 구성을 제조 및 유통하는 자의 연락처 등이 포함될 수 있다.
실교체 매뉴얼(123)은 피진단 의료기기(1000)의 구성 중 고장이 발생한 구성의 교체를 위해 해당 피진단 의료기기(1000)를 분해하고 해당 구성을 교체하여 다시 재조립하는 방법을 시각, 청각 등으로 표현하기 위한 데이터일 수 있다.
저장부(120)는 롬(ROM), 고속 랜덤 액세스 메모리(RAM), 자기 디스크 저장 장치, 플래시 메모리 장치와 같은 불휘발성 메모리 또는 다른 불휘발성 반도체 메모리 장치를 포함할 수 있다.
예를 들어, 저장부(120)는 반도체 메모리 장치로서 SD(Secure Digital) 메모리 카드, SDHC(Secure Digital High Capacity) 메모리 카드, mini SD 메모리 카드, mini SDHC 메모리 카드, TF(Trans Flach) 메모리 카드, micro SD 메모리 카드, micro SDHC 메모리 카드, 메모리 스틱, CF(Compact Flach), MMC(Multi-Media Card), MMC micro, XD(eXtreme Digital) 카드 등이 이용될 수 있다.
또한, 저장부(120)는 네트워크(400)를 통하여 액세스되는 네트워크 부착형(attached) 저장 장치를 포함할 수도 있다.
유저 인터페이스(130)는 의료기기 진단 장치(100)의 동작과 관련된 각종 정보를 표시하고, 피진단 의료기기(1000)의 고장을 판단하기 위한 사용자의 명령을 입력받는다. 예를 들어, 유저 인터페이스(130)는 피진단 의료기기(1000)에 포함된 복수 개의 구성들을 표시하고 참조 데이터로 교체할 구성을 선택할 수 있도록 복수 개의 구성들에 대한 정보를 표시할 수 있다. 또한, 유저 인터페이스(130)는 사용자가 표시된 복수 개의 구성 중 하나의 구성을 선택하면 사용자의 명령을 제어부(140)에 전달할 수 있다.
또한, 유저 인터페이스(130)는 입력부(131) 및 디스플레이(136)를 포함할 수 있다.
입력부(131)는 사용자의 입력을 위해 각종 버튼이나 스위치, 키보드(131a), 마우스(131b), 트랙볼(track-ball), 각종 레버(lever), 핸들(handle)이나 스틱(stick) 등과 같은 하드웨어적인 입력장치를 포함할 수 있다. 또한, 입력부(131)는 풋 스위치(foot switch) 및 풋 페달(foot pedal)등으로 구현될 수도 있다.
입력부(131)는 사용자 입력을 위해 터치 패드(touch pad) 등과 같은 GUI(Graphical User interface), 즉 소프트웨어인 입력장치를 포함할 수도 있다. 터치 패드는 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel: TSP)로 구현되어 후술할 디스플레이(136)와 상호 레이어 구조를 이룰 수 있다.
디스플레이(136)는 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT), 디지털 광원 처리(Digital Light Processing: DLP) 패널, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Penal), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD) 패널, 전기 발광(Electro Luminescence: EL) 패널, 전기영동 디스플레이(Electrophoretic Display: EPD) 패널, 전기변색 디스플레이(Electrochromic Display: ECD) 패널, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 패널 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 패널 등으로 마련될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
전술한 바 있듯이, 터치 패드와 상호 레이어 구조를 이루는 터치 스크린 패널(TSP)으로 구성되는 경우, 디스플레이(136)는 표시 장치 외에 입력 장치로도 사용될 수 있다.
제어부(140)는 의료기기 진단 장치(100)의 모든 동작을 제어한다. 구체적으로, 제어부(140)는 통신부(110)를 통해 전달된 피진단 의료기기(1000)의 입력 및 출력과 참조 데이터의 입력 및 출력을 비교하여 피진단 의료기기(1000)가 비정상적인 동작을 하는지 여부를 결정할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 피진단 의료기기(1000)에 포함된 복수 개의 구성 중 하나의 구성을 선택하고, 참조 데이터 중 선택된 구성에 대응되는 입력 및 출력으로 피진단 의료기기(1000)를 구동시킬 수 있다. 또한, 제어부(140)는 피진단 의료기기(1000)에 포함된 복수 개의 구성을 복수 개의 그룹으로 그룹화하여 상위 구성 및 하위 구성으로 분류할 수 있다.
제어부(140)는 메인 제어부(150), 그룹 결정부(142), 구성 교체부(144), 입출력 비교부(146) 및 비정상 구성 결정부(148)를 포함할 수 있다.
메인 제어부(150)는 의료기기 진단 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다.
구체적으로, 메인 제어부(150)는 피진단 의료기기(1000)에 포함된 복수 개의 구성에 대응하는 참조 데이터를 구성 교체부(144)로 전달할 수 있다. 또한, 메인 제어부(150)는 피진단 의료기기(1000)로부터 데이터를 수신하여 그룹 결정부(142)에 전달할 수 있다. 또한, 메인 제어부(150)는 저장부(120)로부터 정상 입출력 데이터(121), 구성 주문 데이터(122) 및 실교체 매뉴얼(123) 등을 불러와 의료기기 진단 장치(100)의 제어에 이용할 수 있다.
메인 제어부(150)는 의료기기 진단 장치(100)에 포함된 각종 구성과 메인 제어부(150) 사이에서의 데이터 출입을 매개하는 입출력 인터페이스(155), 프로그램 및 데이터를 기억하는 메모리(157), 영상 처리를 수행하는 그래픽 프로세서(153) 및 메모리(157)에 기억된 프로그램 및 데이터에 따라 연산 동작을 수행하는 메인 프로세서(151), 피진단 의료기기(1000)에 대응되는 가상의 의료기기를 생성하는 시뮬레이션 프로세서(160), 입출력 인터페이스(155)와, 메모리(157)와, 그래픽 프로세서(153)와, 메인 프로세서(151) 사이의 데이터 송수신의 통로가 되는 시스템 버스를 포함할 수 있다.
입출력 인터페이스(155)는 저장부(120)에 저장된 정상 입출력 데이터(121), 구성 주문 데이터(122) 및 실교체 매뉴얼(123), 입력부(131)에서 감지한 사용자의 명령 및 비정상 구성 결정부(148)에서 판단한 해당 구성의 비정상 여부 등을 수신하고, 이를 시스템 버스를 통하여 메인 프로세서(151), 그래픽 프로세서(153), 메모리(157) 등으로 전송한다.
또한, 입출력 인터페이스(155)는 메인 프로세서(151)가 출력하는 각종 제어 신호를 그룹 결정부(142), 구성 교체부(144), 입출력 비교부(146), 통신부(110), 저장부(120) 및 유저 인터페이스(130)에 전달할 수 있다.
메모리(157)는 의료기기 진단 장치(100)의 동작을 제어하기 위한 제어 프로그램 및 제어 데이터를 저장부(120)로부터 불러와 기억하거나, 시뮬레이터 프로세서에 의해 생성된 참조 데이터 등을 임시로 기억할 수 있다.
메모리(157)는 S램, D랩 등의 휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서 메모리(157)는 플래시 메모리, 롬(Read Only Memory), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 이이피롬(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory: EEPROM) 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수도 있다.
그래픽 프로세서(153)는 피진단 의료기기(1000)의 구성에 대응되는 영상 및 매뉴얼 영상을 생성하고 영상의 해상도 또는 크기를 변경할 수 있다.
메인 프로세서(151)는 메모리(157)에 저장된 프로그램 및 데이터에 따라 비정상 구성 결정부(148)의 결과를 처리하거나, 비정상 동작을 하는 구성을 표시하기 위한 연산 동작을 수행한다.
예를 들어, 메인 프로세서(151)는 피진단 의료기기(1000)에 포함된 복수 개의 구성 중 비정상 동작을 한다고 결정한 구성을 인지하여 구성의 명칭 및 외관이 표시되도록 디스플레이(136)를 제어할 수 있다.
또한, 메인 프로세서(151)는 이외에도 제어부(140), 저장부(120), 유저 인터페이스(130) 및 통신부(110)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 각각의 구성에 전달할 수 있다.
시뮬레이션 프로세서(160)는 피진단 의료기기(1000) 또는 피진단 의료기기(1000)에 포함된 구성들에 대응되는 가상의 장치 및 구성을 구현하는 프로그램일 수 있다. 구체적으로, 시뮬레이션 프로세서(160)는 사용자가 관심이 있는 데이터를 피진단 의료기기(1000)를 가상으로 구현하여 산출할 수 있다. 에를 들어, 시뮬레이션 프로세서(160)는 초음파 영상 장치(1000a)가 피진단 의료기기(1000)로 의료기기 진단 장치(100)에 연결된 경우 수신부(1120a)에 공급되는 입력 대비 송신부(1110a)에서 출력하는 출력을 가상으로 구현하여 초음파 송수신부(1100a)의 입출력을 산출할 수 있다.
그룹 결정부(142)는 피진단 의료기기(1000)에 포함된 복수 개의 구성을 그룹화하여 복수 개의 구성을 포함하는 복수 개의 상위 구성을 생성할 수 있고, 구성 교체부(144)는 피진단 의료기기(1000)의 복수 개의 구성 중 선택된 하나의 구성을 참조 데이터 중 선택된 구성에 대응되는 참조 데이터로 교체할 수 있다. 또한, 입출력 비교부(146)는 피진단 의료기기(1000)의 복수 개의 구성 중 선택된 하나의 구성의 입력 및 출력과, 선택된 하나의 구성에 대응되는 참조 데이터에 따른 입력 및 출력을 비교할 수 있고, 비정상 구성 결정부(148)는 입출력 비교부(146)에서 비교한 피진단 의료기기(1000)의 입력 및 출력과, 참조 데이터에 의한 입력 및 출력의 차이가 미리 설정된 값을 초과하는 경우 비정상으로 결정할 수 있다.
그룹 결정부(142), 구성 교체부(144), 입출력 비교부(146) 및 비정상 구성 결정부(148)에 대한 구체적인 설명은 이하의 도 15 내지 도 35를 참조하여 설명하도록 한다.
또한, 의료기기 진단 장치(100)는 하우징을 포함할 수 있으며, 하우징의 일측면은 피진단 의료기기(1000)와 케이블로 연결되기 위한 다양한 종류의 유선 통신 포트(113)가 마련될 수 있다.
이상에서, 의료기기 진단 장치의 구성에 대해서 설명하였다. 이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 피진단 의료기기의 일례인 초음파 영상 장치에 대해서 설명하도록 한다.
도 4는 초음파 영상 장치의 외관을 도시하고 있다.
초음파 영상 장치(1000a)는 본체(1011a), 초음파 프로브(1010a), 입력부(1017a), 서브 디스플레이(1018a) 및 메인 디스플레이(1019a)를 포함할 수 있다.
본체(1011a)는 초음파 진단 시스템의 송신 신호 생성부를 수납할 수 있다. 사용자가 초음파 진단명령을 입력하는 경우, 송신 신호 생성부는 송신 신호를 생성하여 초음파 프로브(1010a)로 전송할 수 있다.
본체(1011a)의 일측에는 하나 이상의 암 커넥터(female connector; 1015a)가 마련될 수 있다. 암 커넥터(1015a)에는 케이블(1013a)과 연결된 수 커넥터(male connector; 1014a)가 물리적으로 결합될 수 있다. 송신 신호 생성부에 의해 생성된 송신 신호는 본체(1011a)의 암 커넥터(1015a)와 연결된 수 커넥터(1014a) 및 케이블(1013a)을 거쳐 초음파 프로브(1010a)로 전송될 수 있다.
한편, 본체(1011a)의 하부에는 초음파 영상 장치(1000a)의 이동성을 위한 복수 개의 캐스터(1016a)가 마련될 수 있다. 복수 개의 캐스터(1016a)는 초음파 영상 장치(1000a)를 특정 장소에 고정시키거나, 특정 방향으로 이동시킬 수 있다.
초음파 프로브(1010a)는 대상체(ob)의 체표에 접촉하는 부분으로, 초음파를 송신하거나 수신할 수 있다. 구체적으로, 초음파 프로브(1010a)는 본체(1011a)로부터 제공받은 발생신호를 초음파신호로 변환시켜, 변환된 초음파 신호를 대상체(ob)의 체내로 조사하고, 대상체(ob)의 체내의 특정 부위로부터 반사된 초음파 에코신호를 수신하여 본체(1011a)로 송신하는 역할을 한다.
이를 위해, 초음파 프로브(1010a)의 일측 말단에는 전기적 신호에 따라 초음파를 발생시키는 복수의 음향모듈이 마련될 수 있다.
음향모듈은 인가된 교류 전원에 따라 초음파를 생성할 수 있다. 구체적으로, 음향모듈 외부의 전원 공급 장치 또는 내부의 축전 장치로부터 교류 전원을 공급받을 수 있다. 음향모듈의 트랜스듀서는 공급받은 교류 전원에 따라 진동함으로써 초음파를 생성할 수 있다.
복수의 음향모듈은 메트릭스로 배열(Matrix Array)될 수도 있고, 직선으로 배열(Linear Array)될 수도 있으며, 볼록한 곡선으로 배열(Convex Array)될 수도 있다. 또한, 복수의 음향모듈은 위상차 배열(Phased Array)이 될 수도 있고, 오목한 곡선으로 배열(Concave Array)될 수도 있다. 또한, 음향모듈의 상부에는 음향모듈을 덮는 덮개가 마련될 수 있다.
초음파 프로브(1010a)의 타측 말단에는 케이블(1013a)이 연결되며, 케이블(1013a)의 말단에는 수 커넥터(1014a)가 연결될 수 있다. 수 커넥터(1014a)는 본체(1011a)의 암 커넥터(1015a)와 물리적으로 결합할 수 있다.
입력부(1017a)는 초음파 영상 장치(1000a)의 동작과 관련된 명령을 입력받을 수 있는 부분이다. 예를 들어, 입력부(1017a)를 통해 A-모드(Amplitude mode), B-모드(Brightness mode), D-모드(Doppler mode), M-모드(Motion mode), 3D 모드 등의 모드 선택 명령, 초음파 진단 시작 명령 등을 입력받을 수 있다. 입력부(1017a)를 통해 입력된 명령은 유선 통신 또는 무선 통신에 의해 본체(1011a)로 전송될 수 있다.
입력부(1017a)는 터치 패드, 키보드, 풋 스위치(foot switch) 및 풋 페달(foot pedal) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 터치 패드나 키보드는 하드웨어적으로 구현되어, 본체(1011a)의 상부에 위치할 수 있다. 키보드는 스위치, 키, 휠, 조이스틱, 트랙볼 및 놉(knop) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 예로 키보드는 그래픽 유저 인터페이스와 같이 소프트웨어적으로 구현될 수도 있다. 이 경우, 키보드는 서브 디스플레이(1018a)나 메인 디스플레이(1019a)를 통해 디스플레이(1230a)될 수 있다. 풋 스위치나 풋 페달은 본체(1011a)의 하부에 마련될 수 있으며, 조작자는 풋 페달을 이용하여 초음파 영상 장치(1000a)의 동작을 제어할 수 있다.
입력부(1017a)의 주변에는 초음파 프로브(1010a)를 거치하기 위한 프로브 홀더가 마련될 수 있다. 사용자는 초음파 진단 시스템를 사용하지 않을 때, 프로브 홀더에 초음파 프로브(1010a)를 거치하여 보관할 수 있다. 도 4는 입력부(1017a)의 주변에 하나의 프로브 홀더가 마련되어 있는 경우를 도시하고 있지만, 개시된 발명은 이로 한정되는 것은 아니며, 프로브 홀더의 위치나 개수는 초음파 영상 장치(1000a)의 전체적인 디자인 또는 일부 구성요소들의 디자인이나 위치에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
서브 디스플레이(1018a)는 본체(1011a)에 마련될 수 있다. 도 4는 서브 디스플레이(1018a)가 입력부(1017a)의 상부에 마련된 경우를 보여주고 있다. 서브 디스플레이(1018a)는 브라운관(Cathod Ray Tube; CRT), 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD) 등으로 구현될 수 있다. 이러한 서브 디스플레이(1018a)는 초음파 진단에 필요한 메뉴나 안내 사항 등을 디스플레이할 수 있다.
메인 디스플레이(1019a)는 본체(1011a)에 마련될 수 있다. 도 4는 메인 디스플레이(1019a)가 서브 디스플레이(1018a)의 상부에 마련된 경우를 보여주고 있다. 메인 디스플레이(1019a)는 브라운관 또는 액정표시장치로 구현될 수 있다. 메인 디스플레이(1019a)는 초음파 진단과정에서 획득한 초음파 영상을 디스플레이(1230a)할 수 있다. 메인 디스플레이(1019a)를 통해 디스플레이(1230a)되는 초음파 영상은 2차원 흑백 초음파 영상, 2차원 컬러 초음파 영상, 3차원 흑백 초음파 영상 및 3차원 컬러 초음파 영상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 4는 초음파 영상 장치(1000a)에 서브 디스플레이(1018a)와 메인 디스플레이(1019a)가 모두 마련된 경우를 예시하고 있으나, 경우에 따라 서브 디스플레이(1018a)는 생략될 수도 있다. 이 경우, 서브 디스플레이(1018a)를 통해 디스플레이(1230a)되는 어플리케이션이나 메뉴 등은 메인 디스플레이(1019a)를 통해 디스플레이(1230a)될 수 있다.
또한, 서브 디스플레이(1018a) 및 메인 디스플레이(1019a) 중 적어도 하나는 본체(1011a)와 분리 가능하도록 구현될 수도 있다.
도 5는 초음파 영상 장치의 구성을 블록으로 도시하고 있다.
초음파 영상 장치(1000a)는 프로브(1010a), 초음파 송수신부(1100a), 영상 처리부(1200a), 통신부(1300a), 메모리(1400a), 입력 디바이스(1500a), 및 제어부(1600a)를 포함할 수 있으며, 상술한 여러 구성들은 버스를 통해 서로 연결될 수 있다.
초음파 영상 장치(1000a)는 카트형뿐만 아니라 휴대형으로도 구현될 수 있다. 휴대형 초음파 진단 장치의 예로는 팩스 뷰어(PACS viewer), 스마트 폰(smart phone), 랩탑 컴퓨터, PDA, 태블릿 PC 등이 있을 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
프로브(1010a)는, 초음파 송수신부(1100a)로부터 인가된 구동 신호(driving signal)에 따라 대상체(ob)로 초음파 신호를 송출하고, 대상체(ob)로부터 반사된 에코 신호를 수신한다. 프로브(1010a)는 복수의 트랜스듀서를 포함하며, 복수의 트랜스듀서는 전달되는 전기적 신호에 따라 진동하며 음향 에너지인 초음파를 발생시킨다. 또한, 프로브(1010a)는 초음파 영상 장치(1000a)의 본체(1011a)와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있으며, 초음파 영상 장치(1000a)는 구현 형태에 따라 복수 개의 프로브(1010a)를 구비할 수 있다.
송신부(1110a)는 프로브(1010a)에 구동 신호를 공급하며, 펄스 생성부(1112a), 송신 지연부(1114a) 및 펄서(1116a)를 포함한다. 펄스 생성부(1112a)는 소정의 펄스 반복 주파수(PRF, Pulse Repetition Frequency)에 따른 송신 초음파를 형성하기 위한 펄스(pulse)를 생성하며, 송신 지연부(1114a)는 송신 지향성(transmission directionality)을 결정하기 위한 지연 시간(delay time)을 펄스에 적용한다. 지연 시간이 적용된 각각의 펄스는, 프로브(1010a)에 포함된 복수의 압전 진동자(piezoelectric vibrators)에 각각 대응된다. 펄서(1116a)는, 지연 시간이 적용된 각각의 펄스에 대응하는 타이밍(timing)으로, 프로브(1010a)에 구동 신호(또는, 구동 펄스(driving pulse))를 인가한다.
수신부(1120a)는 프로브(1010a)로부터 수신되는 에코 신호를 처리하여 초음파 데이터를 생성하며, 증폭기(1122a), ADC(1124a)(아날로그 디지털 컨버터, Analog Digital converter), 수신 지연부(1126a), 및 합산부(1128a)를 포함할 수 있다. 증폭기(1122a)는 에코 신호를 각 채널(channel) 마다 증폭하며, ADC(1124a)는 증폭된 에코 신호를 아날로그-디지털 변환한다. 수신 지연부(1126a)는 수신 지향성(reception directionality)을 결정하기 위한 지연 시간을 디지털 변환된 에코 신호에 적용하고, 합산부(1128a)는 수신 지연부(1126a)에 의해 처리된 에코 신호를 합산함으로써 초음파 데이터를 생성한다. 한편, 수신부(1120a)는 그 구현 형태에 따라 증폭기(1122a)를 포함하지 않을 수도 있다. 즉, 프로브(1010a)의 감도가 향상되거나 ADC(1124a)의 처리 비트(bit) 수가 향상되는 경우, 증폭기(1122a)는 생략될 수도 있다.
영상 처리부(1200a)는 초음파 송수신부(1100a)에서 생성된 초음파 데이터에 대한 주사 변환(scan conversion) 과정을 통해 초음파 영상을 생성하고 디스플레이(1230a)한다. 한편, 초음파 영상은 A 모드(amplitude mode), B 모드(brightness mode) 및 M 모드(motion mode)에서 대상체(ob)를 스캔하여 획득된 그레이 스케일(gray scale)의 영상뿐만 아니라, 도플러 효과(doppler effect)를 이용하여 움직이는 대상체(ob)를 표현하는 도플러 영상을 포함할 수도 있다. 도플러 영상은, 혈액의 흐름을 나타내는 혈류 도플러 영상 (또는, 컬러 도플러 영상으로도 불림), 조직의 움직임을 나타내는 티슈 도플러 영상, 및 대상체(ob)의 이동 속도를 파형으로 표시하는 스펙트럴 도플러 영상을 포함할 수 있다.
B 모드 처리부는, 초음파 데이터로부터 B 모드 성분을 추출하여 처리한다. 영상 생성부(1220a)는, B 모드 처리부에 의해 추출된 B 모드 성분에 기초하여 신호의 강도가 휘도(brightness)로 표현되는 초음파 영상을 생성할 수 있다.
마찬가지로, 도플러 처리부(1214a)는, 초음파 데이터로부터 도플러 성분을 추출하고, 영상 생성부(1220a)는 추출된 도플러 성분에 기초하여 대상체(ob)의 움직임을 컬러 또는 파형으로 표현하는 도플러 영상을 생성할 수 있다.
일 실시 예에 의한 영상 생성부(1220a)는, 볼륨 데이터에 대한 볼륨 렌더링 과정을 거쳐 3차원 초음파 영상을 생성할 수 있으며, 압력에 따른 대상체(ob)의 변형 정도를 영상화한 탄성 영상을 생성할 수도 있다. 나아가, 영상 생성부(1220a)는 초음파 영상 상에 여러 가지 부가 정보를 텍스트, 그래픽으로 표현할 수도 있다. 한편, 생성된 초음파 영상은 메모리(1400a)에 저장될 수 있다.
디스플레이(1230a)는 생성된 초음파 영상을 표시 출력한다. 디스플레이(1230a)는, 초음파 영상뿐 아니라 초음파 영상 장치(1000a)에서 처리되는 다양한 정보를 GUI(Graphic User Interface)를 통해 화면 상에 표시 출력할 수 있다. 한편, 초음파 영상 장치(1000a)는 구현 형태에 따라 둘 이상의 디스플레이(1230a)를 포함할 수 있다.
통신부(1300a)는, 유선 또는 무선으로 네트워크와 연결되어 외부 디바이스나 서버와 통신한다. 통신부(1300a)는 의료 영상 정보 시스템(PACS, Picture Archiving and Communication System)을 통해 연결된 병원 서버나 병원 내의 다른 의료 장치와 데이터를 주고 받을 수 있다. 또한, 통신부(1300a)는 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 데이터 통신할 수 있다.
통신부(1300a)는 네트워크를 통해 대상체(ob)의 초음파 영상, 초음파 데이터, 도플러 데이터 등 대상체(ob)의 진단과 관련된 데이터를 송수신할 수 있으며, CT, MRI, X-ray 등 다른 의료 장치에서 촬영한 의료 영상 또한 송수신할 수 있다. 나아가, 통신부(1300a)는 서버로부터 환자의 진단 이력이나 치료 일정 등에 관한 정보를 수신하여 대상체(ob)의 진단에 활용할 수도 있다. 나아가, 통신부(1300a)는 병원 내의 서버나 의료 장치뿐만 아니라, 의사나 환자의 휴대용 단말과 데이터 통신을 수행할 수도 있다.
통신부(1300a)는 유선 또는 무선으로 네트워크와 연결되어 서버, 의료 장치, 또는 휴대용 단말과 데이터를 주고 받을 수 있다. 통신부(1300a)는 외부 디바이스와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈, 유선 통신 모듈 및 이동 통신 모듈을 포함할 수 있다.
근거리 통신 모듈은 소정 거리 이내의 근거리 통신을 위한 모듈을 의미한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 근거리 통신 기술에는 무선 랜(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스, 지그비(zigbee), WFD(Wi-Fi Direct), UWB(ultra wideband), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), BLE (Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication) 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유선 통신 모듈은 전기적 신호 또는 광 신호를 이용한 통신을 위한 모듈을 의미하며, 일 실시 예에 의한 유선 통신 기술에는 페어 케이블(1013a)(pair cable), 동축 케이블(1013a), 광섬유 케이블(1013a), 이더넷(ethernet) 케이블(1013a) 등이 포함될 수 있다.
이동 통신 모듈은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 여기에서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
메모리(1400a)는 초음파 영상 장치(1000a)에서 처리되는 여러 가지 정보를 저장한다. 예를 들어, 메모리(1400a)는 입/출력되는 초음파 데이터, 초음파 영상 등 대상체(ob)의 진단에 관련된 의료 데이터를 저장할 수 있고, 초음파 영상 장치(1000a) 내에서 수행되는 알고리즘이나 프로그램을 저장할 수도 있다.
메모리(1400a)는 플래시 메모리(1400a), 하드디스크, EEPROM 등 여러 가지 종류의 저장매체로 구현될 수 있다. 또한, 초음파 영상 장치(1000a)는 웹 상에서 메모리(1400a)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버를 운영할 수도 있다.
입력 디바이스(1500a)는, 사용자로부터 초음파 영상 장치(1000a)를 제어하기 위한 데이터를 입력받는 수단을 의미한다. 입력 디바이스(1500a)는 키 패드, 마우스, 터치 패널, 터치 스크린, 트랙볼, 조그 스위치 등 하드웨어 구성을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 심전도 측정 모듈, 호흡 측정 모듈, 음성 인식 센서, 제스쳐 인식 센서, 지문 인식 센서, 홍채 인식 센서, 깊이 센서, 거리 센서 등 다양한 입력 수단을 더 포함할 수 있다.
제어부(1600a)는 초음파 영상 장치(1000a)의 동작을 전반적으로 제어한다. 즉, 제어부(1600a)는 프로브(1010a), 초음파 송수신부(1100a), 영상 처리부(1200a), 통신부(1300a), 메모리(1400a), 및 입력 디바이스(1500a) 간의 동작을 제어할 수 있다.
프로브(1010a), 초음파 송수신부(1100a), 영상 처리부(1200a), 통신부(1300a), 메모리(1400a), 입력 디바이스(1500a) 및 제어부(1600a) 중 일부 또는 전부는 소프트웨어 모듈에 의해 동작할 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 상술한 구성 중 일부가 하드웨어에 의해 동작할 수도 있다. 또한, 초음파 송수신부(1100a), 영상 처리부(1200a), 및 통신부(1300a) 중 적어도 일부는 제어부(1600a)에 포함될 수 있으나, 이러한 구현 형태에 제한되지는 않는다.
도 6은 초음파 영상 장치의 무선 프로브의 구성을 블록으로 도시하고 있다.
무선 프로브(1800a)는, 도 5에서 설명한 바와 같이 복수의 트랜스듀서를 포함하며, 구현 형태에 따라 도 5의 초음파 송수신부(1100a)의 구성을 일부 또는 전부 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 실시 예에 의한 무선 프로브(1800a)는, 송신부(1110a), 트랜스듀서, 및 수신부(1120a)를 포함하며, 각각의 구성에 대해서는 도5를 참조하여 설명한 바 있으므로 자세한 설명은 생략한다. 한편, 무선 프로브(1800a)는 그 구현 형태에 따라 수신 지연부(1126a)와 합산부(1128a)를 선택적으로 포함할 수도 있다.
무선 프로브(1800a)는, 대상체(ob)로 초음파 신호를 송신하고 에코 신호를 수신하며, 초음파 데이터를 생성하여 도 5의 초음파 영상 장치(1000a)로 무선 전송할 수 있다.
도 7은 엑스선 영상 장치의 외관을 도시하고 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 엑스선 장치는 엑스선 장치의 조작을 위한 인터페이스를 제공하고 엑스선 조사 시 소리를 출력할 수 있는 사운드 출력부를 포함하는 조작부(1140b), 대상체(ob)에 엑스선을 조사하는 엑스선 조사부(1120b), 대상체(ob)를 투과한 엑스선을 검출하는 엑스선 검출부(1150b) 및 엑스선 조사부(1120b)를 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 모터(1211b, 1212b, 1213b), 모터의 구동력에 의해 엑스선 조사부(1120b)를 이동시키기 위하여 마련되는 가이드레일, 이동캐리지(1230b), 포스트 프레임을 포함한다.
가이드레일은 서로 소정의 각도를 이루도록 설치되는 제1가이드레일과 제2가이드레일을 포함한다. 제1가이드레일과 제2가이드레일은 서로 직교하는 방향으로 연장되는 것이 바람직하다.
제1가이드레일은 엑스선 장치가 배치되는 검사실의 천장에 설치된다.
제2가이드레일은 제1가이드레일의 하측에 위치되고, 제1가이드레일에 슬라이딩 이동 가능하게 장착된다. 제1가이드레일에는 제1가이드레일을 따라 이동 가능한 롤러가 설치될 수 있다. 제2가이드레일은 이 롤러에 연결되어 제1가이드레일을 따라 이동할 수 있다.
제1가이드레일이 연장되는 방향으로 제1방향(D1)이 정의되고, 제2가이드레일이 연장되는 방향으로 제2방향(D2)이 정의된다. 따라서, 제1방향(D1)과 제2방향(D2)은 서로 직교하고 검사실의 천장과 평행할 수 있다.
이동캐리지(1230b)는 제2가이드레일을 따라 이동 가능하도록 제2가이드레일의 하측에 배치된다. 이동캐리지(1230b)에는 제2가이드레일을 따라 이동하도록 마련되는 롤러가 설치될 수 있다.
따라서, 이동캐리지(1230b)는 제2가이드레일과 함께 제1방향(D1)으로 이동 가능하고, 제2가이드레일을 따라 제2방향(D2)으로 이동 가능하다.
포스트프레임(1240b)은 이동캐리지(1230b)에 고정되어 이동캐리지(1230b)의 하측에 위치한다. 포스트프레임(1240b)은 복수 개의 포스트(1241b, 1242b, 1243b, 1244b, 1245b)를 구비할 수 있다.
복수 개의 포스트(1241b, 1242b, 1243b, 1244b, 1245b)는 서로 절첩 가능하게 연결되어 포스트프레임(1240b)은 이동캐리지(1230b)에 고정된 채로 검사실의 상하 방향으로 길이가 증가 또는 감소할 수 있다.
포스트프레임(1240b)의 길이가 증가 또는 감소하는 방향으로 제3방향(D3)이 정의된다. 따라서, 제3방향(D3)은 제1방향(D1) 및 제2방향(D2)과 서로 직교할 수 있다.
엑스선 조사부(1120b)는 엑스선을 발생시키는 엑스선 소스(1122b)와, 엑스선 소스(1122b)에서 발생되어 조사되는 엑스선의 조사영역을 조절하는 콜리메이터(1123b)(collimator)를 구비할 수 있다. 엑스선 소스(1122b)는 엑스선관을 포함하며, 엑스선관은 양극(1183b)과 음극(1185b)으로 된 2극 진공관으로 구현될 수 있다. 엑스선관 내부를 약 10mmHg 정도의 고진공 상태로 만들고 음극(1185b)의 필라멘트(1188b)를 고온으로 가열하여 열전자를 발생시킨다. 필라멘트(1188b)로는 텅스텐 필라멘트(1188b)를 사용할 수 있고 필라멘트(1188b)에 연결된 전기도선(1186b)에 10V의 전압과 3-5A 정도의 전류를 가하여 필라멘트(1188b)를 가열할 수 있다.
그리고 음극(1185b)과 양극(1183b) 사이에 10-300kvp 정도의 고전압을 걸어주면 열전자가 가속되어 양극(1183b)의 타겟 물질(1184b)에 충돌하면서 엑스선을 발생시킨다. 발생된 엑스선은 윈도우(1189b)를 통해 외부로 조사되며, 윈도우(1189b)의 재료로는 베륨 박막을 사용할 수 있다. 이 때, 타겟 물질(1184b)에 충돌하는 전자의 에너지 중 대부분은 열로 소비되며 열로 소비되고 남은 나머지 에너지가 엑스선으로 변환된다.
양극(1183b)은 주로 구리로 구성되고, 음극(1185b)과 마주보는 쪽에 타겟 물질(1184b)이 배치되며, 타겟 물질(1184b)로는 Cr, Fe, Co, Ni, W, Mo 등의 고저항 재료들이 사용될 수 있다. 타겟 물질(1184b)은 회전자계에 의해 회전할 수 있으며, 타겟 물질(1184b)이 회전하게 되면 전자 충격 면적이 증대되고 고정된 경우에 비해 열 축적율이 단위 면적당 10배 이상 증대될 수 있다.
엑스선관의 음극(1185b)과 양극(1183b) 사이에 가해지는 전압을 관전압이라 하며, 이는 고전압 발생부(1121b)에서 인가되고, 그 크기는 파고치 kvp로 표시할 수 있다. 관전압이 증가하면 열전자의 속도가 증가되고 결과적으로 타겟 물질(1184b)에 충돌하여 발생되는 엑스선의 에너지(광자의 에너지)가 증가된다. 엑스선관에 흐르는 전류는 관전류라 하며 평균치 mA로 표시할 수 있고, 관전류가 증가하면 필라멘트(1188b)에서 방출되는 열전자의 수가 증가하고 결과적으로 타겟 물질(1184b)에 충돌하여 발생되는 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 있다.
고전압 발생부(1121b)는 전술한 것처럼 엑스선 소스(1122b)에 마련될 수 있으나 이에 한정되지 않고, 엑스선 장치의 다른 곳에 마련될 수도 있다.
엑스선 검출부(1150b)는 디지털 검출부로 대상체(ob)를 투과한 엑스선을 검출하는데, 테이블 타입(1138b)이나 스탠드 타입(1137b)으로 구현될 수 있다. 엑스선 검출부(1150b)는 TFT를 사용하여 구현되거나, CCD를 사용하여 구현될 수 있다.
엑스선 조사부(1120b)와 포스트프레임(1240b) 사이에는 회전조인트(1250b)가 배치된다. 회전조인트(1250b)는 엑스선 조사부(1120b)를 포스트프레임(1240b)에 결합시키고 엑스선 조사부(1120b)에 작용되는 하중을 지지한다.
회전조인트(1250b)에 연결된 엑스선 조사부(1120b)는 제3방향(D3)과 수직을 이루는 평면상에서 회전할 수 있다. 이때, 엑스선 조사부(1120b)의 회전방향을 제4방향(D4)으로 정의할 수 있다.
또한, 엑스선 조사부(1120b)는 검사실의 천장과 수직을 이루는 평면상에서 회전 가능하도록 마련된다. 따라서, 엑스선 조사부(1120b)는 회전조인트(1250b)에 대해 제1방향(D1) 또는 제2방향(D2)과 평행한 축을 중심으로 한 회전방향인 제5방향(D5)으로 회전할 수 있다.
엑스선 조사부(1120b)를 제1방향(D1) 내지 제3방향(D3)으로 이동하기 위하여 모터(1211b, 1212b, 1213b)가 마련될 수 있다. 모터(1211b, 1212b, 1213b)는 전기적으로 구동되는 모터(1211b, 1212b, 1213b)일 수 있고, 모터(1211b, 1212b, 1213b)에는 엔코더가 포함될 수 있다.
모터(1211b, 1212b, 1213b)는 설계의 편의성을 고려하여 다양한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2가이드레일을 제1방향(D1)으로 이동시키는 제 1 모터(1211b)는 제1가이드레일 주위에 배치되고, 이동캐리지(1230b)를 제2방향으로 이동시키는 제 2 모터(1212b)는 제2가이드레일 주위에 배치되고, 포스트프레임(1240b)의 길이를 제3방향(D3)으로 증가 또는 감소시키는 제 3 모터(1213b)는 이동캐리지(1230b) 내부에 배치될 수 있다. 다른 예로, 모터(1211b, 1212b, 1213b)는 엑스선 조사부(1120b)를 제1방향(D1) 내지 제5방향(D3)으로 직선 이동시키도록 동력전달수단과 연결될 수 있다. 동력전달수단은 일반적으로 사용되는 벨트와 풀리, 체인과 스프라킷, 샤프트 등 일 수 있다.
다른 예로서, 엑스선 조사부(1120b)를 제4방향(D4) 및 제5방향(D5)으로 회전시키기 위해 회전조인트(1250b)와 포스트 프레임 사이 및 회전조인트(1250b)와 엑스선 조사부(1120b) 사이에 모터(1211b, 1212b, 1213b)가 마련될 수 있다.
엑스선 조사부(1120b)의 일 측면에는 엑스선 촬영에 관한 각종 정보를 입력하고 각각의 장치들을 조작할 수 있는 인터페이스를 제공하는 조작부(1140b)가 마련된다.
도 7은 검사실의 천장에 연결된 고정식 엑스선 장치에 대해 도시하고 있지만, 도 7에 도시된 엑스선 장치는 단지 이해의 편의를 위함일 뿐이며, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 장치는 도 7에 도시된 고정식 엑스선 장치뿐만 아니라 C-암(arm) 타입 엑스선 장치, 앤지오그래피 엑스선 장치 등 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한 구조의 엑스선 장치를 포함할 수 있다.
도 8은 엑스선 영상 장치의 구성을 블록으로 도시하고 있다.
엑스선 영상 장치(1000b)는 엑스선 조사부(1120b), 엑스선 검출부(1150b), 워크스테이션 및 조작부(1140b)를 포함할 수 있다.
엑스선 조사부(1120b)는 엑스선을 발생시켜 대상체(ob)에 조사하는 장치로서, 엑스선 조사부(1120b)는 고전압 발생부(1121b), 엑스선 소스(1122b) 및 콜리메이터(1123b)를 포함할 수 있다.
고전압 발생부(1121b)는 워크스테이션에서 제어 신호를 수신하여 엑스선 발생을 위한 고전압을 발생시킬 수 있다.
구체적으로, 고전압 발생부(1121b)는 조작부(1140b)로부터 출력되는 준비신호를 수신하여 예열을 시작하고, 예열이 완료되면, 준비완료신호를 워크스테이션으로 출력한다. 그리고, 엑스선 검출을 위해 엑스선 검출부(1150b) 또한 엑스선 검출준비가 필요한데, 고전압 발생부(1121b)는 조작부(1140b)로부터 출력되는 준비신호를 수신하면, 자신의 예열과 함께 엑스선 검출부(1150b)가 대상체(ob)를 투과한 엑스선을 검출하기 위한 준비를 할 수 있도록 엑스선 검출부(1150b)로 준비신호를 출력한다. 엑스선 검출부(1150b)는 준비신호를 수신하면 엑스선을 검출하기 위한 준비를 하고, 검출준비가 완료되면 검출준비완료신호를 고전압 발생부(1121b)와 워크스테이션으로 출력한다.
고전압 발생부(1121b)의 예열이 완료되고, 엑스선 검출부(1150b)의 엑스선 검출준비가 완료되며, 조작부(1140b)로부터 고전압 발생부(1121b)로 조사신호가 출력되면, 고전압 발생부(1121b)는 고전압을 생성하여 엑스선 소스(1122b)로 인가하고, 엑스선 소스(1122b)는 엑스선을 조사하게 된다.
엑스선 소스(1122b)는 고전압 발생부(1121b)에서 생성한 고전압을 전달받아 엑스선을 생성하여 조사시킬 수 있고, 콜리메이터(1123b)는 엑스선 소스(1122b)에서 조사하는 엑스선의 경로를 안내할 수 있다.
또한, 엑스선 소스(1122b)는 엑스선 튜브(1180b)를 포함할 수 있다.
도 9는 엑스선 튜브의 외관을 도시하고 있다.
도 9를 참조하면, 엑스선 튜브(1180b)는 양극(1183b)과 음극(1185b)을 포함하는 2극 진공관으로 구현될 수 있다. 이 때 관체는 규산경질 유리 등을 재료로 하는 유리관(1181b)일 수 있다.
음극(1185b)은 필라멘트(1188b)와 전자를 집속시키는 집속 전극(1187b)을 포함한다. 집속 전극(1187b)은 포커싱 컵(focusing cup)이라고도 한다. 유리관(1181b)의 내부를 약 10mmHg 정도의 고진공 상태로 만들고 음극(1185b)의 필라멘트(1188b)를 고온으로 가열하여 열전자를 발생시킨다. 필라멘트(1188b)의 일 예로 텅스텐 필라멘트(1188b)를 사용할 수 있고 필라멘트(1188b)에 연결된 전기도선(1186b)에 전류를 가하여 필라멘트(1188b)를 가열할 수 있다. 그러나 개시된 발명의 실시예가 음극(1185b)에 필라멘트(1188b)를 채용하는 것에 한정되는 것은 아니며, 고속 펄스로 구동 가능한 카본 나노 튜브(carbon nano-tube)를 음극(1185b)으로 할 수도 있다.
양극(1183b)은 주로 구리로 구성되고, 음극(1185b)과 마주보는 쪽에 타겟 물질(1184b)이 도포 또는 배치된다. 타겟 물질(1184b)로는 예를 들어, Cr, Fe, Co, Ni, W, Mo 등의 고저항 재료들이 사용될 수 있다. 타겟 물질(1184b)의 녹는점이 높을수록 초점 크기(focal spot size)가 작아진다.
음극(1185b)과 양극(1183b) 사이에 고전압을 걸어주면 열전자가 가속되어 양극(1183b)의 타겟 물질(1184b)에 충돌하면서 엑스선을 발생시킨다. 발생된 엑스선은 윈도우(1189b)를 통해 외부로 조사된다. 윈도우(1189b)의 재료로는 베릴륨(Be) 박막이 사용될 수 있다. 이 때, 윈도우(1189b)의 전면 또는 후면에는 필터를 위치시켜 특정 에너지 대역의 엑스선을 필터링할 수 있다.
타겟 물질(1184b)은 로터(1182b)에 의해 회전될 수 있다. 타겟 물질(1184b)이 회전하게 되면 타겟 물질(1184b)이 고정된 경우에 비하여 열 축적율이 단위 면적당 10배 이상 증대될 수 있고, 초점 크기가 감소될 수 있다.
엑스선 튜브(1180b)의 음극(1185b)과 양극(1183b) 사이에 가해지는 전압을 관전압(tube voltage)이라 한다. 관전압의 크기는 파고치 kVp로 표시할 수 있다.
관전압이 증가하면 열전자의 속도가 증가된다. 그 결과 타겟 물질(1184b)에 충돌하여 발생되는 엑스선의 에너지(광자의 에너지)가 증가한다. 엑스선의 에너지가 증가하면, 대상체(ob)를 투과하는 엑스선의 양이 증가한다. 엑스선의 투과량이 증가하면 엑스선 검출부(1150b)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 물질(1184b)에 충돌하여 발생되는 엑스선의 에너지가 감소한다. 엑스선의 에너지가 감소하면, 대상체(ob)로 흡수되는 엑스선의 양이 증가하고, 엑스선 검출부(1150b)에 의해 검출되는 엑스선의 양이 감소한다. 그 결과, 신호대잡음비가 낮은 영상 즉, 저품질의 엑스선 영상이 얻어진다.
엑스선 튜브(1180b)에 흐르는 전류는 관전류(tube current)라 하며 평균치 mA로 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(ob)의 종류나 특성에 따라 관전압 및 관전류를 제어하여, 조사되는 엑스선의 에너지 및 선량을 제어할 수 있다.
엑스선 소스(1122b)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 엑스선 소스(1122b)에 구비된 필터에 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.
엑스선 소스(1122b) 및 콜리메이터(1123b)는 이상의 도 7의 엑스선 소스(1122b) 및 콜리메이터(1123b)와 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
엑스선 검출부(1150b)는 대상체(ob)를 통과한 엑스선을 감지하여 이를 영상 신호로 변환할 수 있다. 엑스선 검출부(1150b)는 안착부(1156b) 및 엑스선 디텍터(1152b)를 포함할 수 있다.
안착부(1156b)는 엑스선 디텍터(1152b)가 안착될 공간을 제공하는 지지물로서, 안착부(1156b)는 내부에 엑스선 디텍터(1152b)가 마련되어 엑스선 영상을 촬영하도록 엑스선 디텍터(1152b)를 고정시킬 수 있다.
엑스선 디텍터(1152b)는 엑스선 소스(1122b)에서 조사되어 대상체(ob)를 투과한 엑스선을 검출하는 장치이며, 이러한 엑스선의 검출은 엑스선 디텍터(1152b) 내부의 감지 패널에서 이루어진다. 또한, 감지 패널은 검출된 엑스선을 전기적 신호로 변환하여, 대상체(ob) 내부의 엑스선 영상을 획득하게 한다.
감지 패널은 재료 구성 방식, 검출된 엑스선을 전기적 신호로 변환시키는 방식 및 전기적 신호를 획득하는 방식에 따라 분류될 수 있다.
먼저, 감지 패널은 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, 수광소자(1160b)인 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 각각 다른 소재로 구성되거나, 다른 공정으로 제조되는 경우에 해당한다. 예를 들어, 포토다이오드, CCD, CdZnTe 등의 수광소자(1160b)를 이용하여 엑스선을 검출하고 CMOS ROIC(Read Out Intergrated Circuit)을 이용하여 전기적 신호를 읽고 처리하는 경우, 스트립 디텍터를 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, 감지 패널은 엑스선을 전기적 신호로 변환시키는 방식에 따라 직접변환방식과 간접변환방식으로 구분된다.
직접변환방식에서는, 엑스선이 조사되면 수광소자(1160b) 내부에 일시적으로 전자-정공 쌍이 생성되고, 수광소자(1160b)의 양단에 인가되어 있는 전장에 의해 전자는 양극(1183b)으로 정공은 음극(1185b)으로 이동하는바, 감지 패널이 이러한 이동을 전기적 신호로 변환한다. 직접변환방식에서 수광소자(1160b)에 사용되는 물질은 a-Se, CdZnTe, HgI2, PbI2등이 있다.
간접변환방식에서는, 엑스선 소스(1122b)에서 조사된 엑스선이 섬광체(scintillator)와 반응하여 가시광 영역의 파장을 갖는 광자(photon)를 방출하면 이를 수광소자(1160b)가 감지하여 전기적 신호로 변환한다. 간접변환방식에서 수광소자(1160b)로 사용되는 물질은 a-Si 등이 있고, 섬광체로는 박막 형태의 GADOX 섬광체, 마이크로 기둥형 또는 바늘 구조형 CSI(T1) 등이 사용된다.
또한, 감지 패널은 전기적 신호를 획득하는 방식에 따라, 전하를 일정 시간 동안 저장한 후에 그로부터 신호를 획득하는 전하누적방식(Charge Integration Mode)과 단일 엑스선 광자에 의해 신호가 발생될 때마다 계수하는 광자계수방식(Photon Counting Mode)으로 구분된다.
감지 패널은 상술한 방식 중 어느 방식으로도 적용가능하나, 이하에서는 설명의 편의를 위해 엑스선으로부터 전기 신호를 직접 획득하는 직접 변환 방식, 엑스선을 검출하는 센서 칩과 독출회로(1170b) 칩이 결합되는 하이브리드 방식 및 광자계수방식을 적용하는 것으로 하여 상술하도록 한다.
도 10은 엑스선 디텍터에 대한 외관을 도시하고 있다.
감지 패널은 도 10에 도시된 바와 같은 복수의 픽셀을 포함하는 2차원 어레이 구조를 가질 수 있다.
도 10을 참조하면, 감지 패널은 엑스선을 검출하여 전기 신호를 발생시키는 수광소자(1160b)와 발생된 전기 신호를 읽어 내는(read-out) 독출회로(1170b)을 포함할 수 있다.
수광소자(1160b)로는 낮은 에너지와 적은 선량에서의 높은 해상도와 빠른 응답 시간 및 높은 동적 영역을 확보하기 위하여 단결정 반도체 물질이 사용될 수 있으며, 이 때 사용되는 단결정 반도체 물질은 Ge, CdTe, CdZnTe, GaAs 등이 있다.
수광소자(1160b)는 고저항의 n형 반도체 기판(1162b)의 하부에, 2차원 어레이 구조의 p형 반도체 기판이 접합되는 PIN 포토다이오드 형태를 형성할 수 있다.
CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 공정을 이용한 독출회로(1170b)는 2차원 어레이 구조를 형성하여, 픽셀별로 수광소자(1160b)의 p형 기판과 결합될 수 있다. 이 때, 결합 방식은 땜납(PbSn), 인듐(In) 등의 범프(bump, 1179b)를 형성한 후 reflow하고 열을 가하며 압착하는 플립칩 본딩 방식이 이용될 수 있다.
도 11은 엑스선 디텍터에 대한 회로도이다.
엑스선의 광자(photon)가 수광소자(1160b)에 입사하게 되면 가전도대(valance band)에 있던 전자들이 광자의 에너지를 전달 받아 밴드갭(band gap) 에너지 차이를 넘어 전도대(conduction band)로 여기된다. 이로써 전자와 정공이 존재하지 않은 공핍 영역에서 전자-정공쌍이 발생된다.
수광소자(1160b)의 p형 층(1163b)과 n형 기판에 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 범프(1179b)본딩을 통해 독출회로(1170b)로 입력된다.
독출회로(1170b)에 입력된 전하는 전증폭기(pre-amplifier)에 전달되고, 그에 대응되는 전압 신호를 출력하게 된다.
전증폭기에서 출력된 전압 신호는 비교기로 전달되고, 비교기는 외부에서 제어될 수 있는 임의의 문턱 전압과 입력된 전압 신호를 비교하여, 그 결과에 따라 '1' 또는 '0'의 펄스 신호를 출력한다. 즉, 비교기는 입력된 전압이 문턱 전압보다 크면 '1'의 신호를 출력하고, 문턱 전압보다 작으면 '0'의 신호를 출력한다. 카운터에서는 '1'이 몇 번 나왔는지를 계수하여 디지털 형태로 데이터를 출력한다.
또한, 대상체(ob)(ob)의 내부 조직 간의 대조도를 향상시키기 위해 서로 다른 복수의 에너지 대역의 엑스선 영상을 획득하여 다중 에너지 엑스선 영상을 생성할 수 있다. 이 때, 서로 다른 복수의 에너지 대역의 엑스선 영상을 획득하기 위해 에너지 대역을 달리하여 엑스선을 복수 회 조사할 수도 있으나, 엑스선 영상 장치(1000b)의 일 실시예는 엑스선 검출부(1150b)가 PCD로 구현되므로 엑스선 발생부는 엑스선을 한 번만 조사하고, 엑스선 검출부(1150b)가 검출된 엑스선을 복수의 에너지 대역 별로 분리한다.
이를 위해, 도 11에 도시된 바와 같이 비교기와 카운터를 복수 개 비교하여 복수의 에너지 대역 별로 광자를 카운팅한다. 도 11의 예시에는 비교기를 3개 구비하는 것으로 하였으나, 엑스선 검출부(1150b)의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고 분리하고자 하는 에너지 대역의 수에 따라 비교기를 구비할 수 있다.
도 11을 참조하면, 단일 광자에 의해 발생된 전자 또는 정공이 전증폭기로 입력되어 전압 신호로 출력되면 이 전압 신호는 3 개의 비교기로 입력된다. 그리고 각각의 비교기에 제 1 문턱 전압(Vth1) 내지 제 3 문턱 전압(Vth3)을 입력하면 비교기 1(1172b_1)에서는 제 1 문턱 전압(Vth1)과 입력 전압을 비교하고 카운터 1(1173b_1)에서는 제 1 문턱 전압(Vth1)보다 큰 전압을 발생시킨 광자의 개수를 카운팅한다. 같은 방식으로 카운터 2(1173b_2)에서는 제 2 문턱 전압(Vth2)보다 큰 전압을 발생시킨 광자의 개수를 카운팅하고, 카운터 3(1173b_3)에서는 제 3 문턱 전압(Vth3)보다 큰 전압을 발생시킨 광자의 개수를 카운팅한다.
또한, 엑스선 디텍터(1152b)는 디텍터 저장부(1155b), 디텍터 통신부(1154b) 및 디텍터 제어부(1153b)를 포함할 수 있다.
디텍터 저장부(1155b)는 해당 엑스선 디텍터(1152b)의 종류를 특정하기 위한 디텍터 식별 정보를 저장하고 있다.
여기서, 디텍터 식별 정보는 복수 개의 엑스선 디텍터(1152b) 중 특정 엑스선 디텍터(1152b)를 식별하기 위한 정보이다. 구체적으로, 디텍터 식별 정보는 디텍터 모델, 시리얼 넘버 및 디텍터 아이피를 포함할 수 있다. 디텍터 모델은 특정 제조사의 특정 디텍터의 모델명일 수 있다. 시리얼 넘버는 동일한 디텍터 모델인 복수 개의 디텍터를 식별하기 위한 정보로서, 해당 디텍터의 제조일자 또는 일련번호일 수 있다. 디텍터 아이피는 동일한 디텍터 모델 및 시리얼 넘버를 갖는 복수 개의 디텍터를 식별하기 위한 정보로서, 워크스테이션과의 통신을 위해 설정된 프로토콜일 수 있다.
디텍터 통신부(1154b)는 해당 엑스선 디텍터(1152b)를 식별 및 설정을 위한 정보 등을 주고 받는다. 구체적으로, 디텍터 통신부(1154b)는 디텍터 저장부(1155b)에 저장된 디텍터 식별 정보를 워크스테이션으로 전달하고, 워크스테이션이 해당 엑스선 디텍터(1152b)를 설정한 정보를 전달받을 수 있다. 또한, 디텍터 통신부(1154b)는 엑스선 디텍터(1152b)가 엑스선을 수신하여 변환한 전기적인 신호를 워크스테이션으로 전달할 수 있다. 또한, 디텍터 통신부(1154b)는 네트워크와 통신하기 위해 설정된 프로토콜을 워크스테이션에 전달하여 해당 엑스선 디텍터(1152b)가 위치한 촬영실을 인식하도록 할 수 있다. 또한, 디텍터 통신부(1154b)는 유선 또는 무선으로 네트워크와 연결되어 외부 서버나 다른 서브 유저 인터페이스나 다른 의료기기나 네트워크 허브와 통신할 수 있다. 또한, 디텍터 통신부(1154b)는 통신 표준에 따라 데이터 통신할 수 있다.
디텍터 통신부(1154b)는 네트워크를 통해 원격 조정과 관련된 데이터를 송수신할 수 있으며, 다른 의료기기의 동작 등을 송수신할 수 있다. 나아가, 디텍터 통신부(1154b)는 서버로부터 디텍터 모델의 오류 수정사항에 대한 정보를 수신하여 엑스선 영상 장치(1000b)의 동작에 활용할 수도 있다.
디텍터 통신부(1154b)는 유선 또는 무선으로 네트워크와 연결되어 서버, 다른 서브 유저 인터페이스, 다른 의료기기 또는 네트워크 허브와 데이터를 주고 받을 수 있다.
디텍터 제어부(1153b)는 엑스선 디텍터(1152b)의 모든 동작을 제어한다. 구체적으로, 디텍터 제어부(1153b)는 디텍터 저장부(1155b)로부터 디텍터 식별 정보를 전달받아 워크스테이션에 전달하고, 워크스테이션으로부터 설정 정보를 전달받아 엑스선 디텍터(1152b)의 촬영 조건을 설정하고, 해당 엑스선 디텍터(1152b)가 장착된 장착부의 특성에 따른 정보를 설정할 수 있다. 또한, 디텍터 제어부(1153b)는 디텍터 감지부가 감지한 해당 디텍터의 위치 정보를 워크스테이션에 전달하도록 제어할 수 있고, 해당 디텍터의 프로토콜을 워크스테이션에 전달하도록 제어할 수 있다. 또한, 디텍터 제어부(1153b)는 촬영한 엑스선을 전기적인 신호로 변환하여 영상 신호를 생성할 수 있다.
워크스테이션은 복수 개의 엑스선 디텍터(1152b)와 연결되어 엑스선 디텍터(1152b)를 제어하고, 촬영된 영상 신호를 전달받아 표시할 수 있다. 또한, 워크스테이션은 워크스테이션 저장부, 워크스테이션 통신부, 워크스테이션 유저 인터페이스 및 워크스테이션 제어부를 포함할 수 있다.
워크스테이션 저장부는 워크스테이션의 제어 및 동작 등을 위한 각종 데이터를 저장하고, 이를 워크스테이션 제어부에 전달할 수 있다.
워크스테이션 통신부는 엑스선 디텍터(1152b)로부터 디텍터 식별 정보를 수신하고, 엑스선 디텍터(1152b) 설정 정보 및 엑스선 디텍터(1152b)에 대한 제어 신호등을 엑스선 디텍터(1152b)로 전달한다.
워크스테이션 유저 인터페이스는 촬영한 엑스선 영상 및 엑스선 디텍터(1152b)의 설정을 위한 그래픽 유저 인터페이스를 표시하고, 엑스선 영상을 촬영하기 위한 제어 명령 및 엑스선 디텍터(1152b)를 설정하기 위한 명령 등을 입력할 수 있다.
워크스테이션 제어부는 워크스테이션의 모든 동작을 제어한다. 구체적으로, 워크스테이션 제어부는 수신한 복수 개의 디텍터 식별 정보를 디텍터 리스트와 비교하여 디텍터 리스트 중 디텍터 식별 정보와 동일한 정보를 검색할 수 있다. 또한, 워크스테이션 제어부는 워크스테이션과 연결 가능한 엑스선 디텍터(1152b)를 검색하여 이를 정렬하여 그래픽 유저 인터페이스로 표시하도록 제어할 수 있다. 또한, 워크스테이션 제어부는 연결 가능한 엑스선 디텍터(1152b) 중 하나의 엑스선 디텍터(1152b)를 선택하여 엑스선 디텍터(1152b)의 설정 정보를 저장하고, 저장된 설정 정보를 엑스선 디텍터(1152b)에 전달하도록 제어할 수 있다. 또한, 워크스테이션 제어부는 엑스선 조사부(1120b)에 제어 신호를 전달하여 엑스선 조사부(1120b)가 엑스선을 발생하여 대상체(ob)에 조사하도록 할 수 있다. 또한, 워크스테이션 제어부는 엑스선 검출부(1150b)가 제공하는 영상 신호를 수신할 수 있다.
조작부(1140b)는 엑스선 영상 장치(1000b)가 대상체(ob)의 엑스선 영상을 획득하는데 필요한 사용자의 명령을 입력받을 수 있다.
도 12는 자기공명 영상 장치를 도시하고 있다.
도 12를 참조하면, MRI 시스템은 갠트리(gantry, 1020c), 신호 송수신부(1030c), 모니터링부(1040c), 시스템 제어부(1050c) 및 오퍼레이팅부(1060c)를 포함할 수 있다.
갠트리(1020c)는 주 자석(1022c), 경사 코일(1024c), RF 코일(1026C) 등에 의하여 생성된 전자파가 외부로 방사되는 것을 차단한다. 갠트리(1020c) 내 보어(bore)에는 정자기장 및 경사자장이 형성되며, 대상체(ob)를 향하여 RF 신호가 조사된다.
주 자석(1022c), 경사 코일(1024c) 및 RF 코일(1026C)은 갠트리(1020c)의 소정의 방향을 따라 배치될 수 있다. 소정의 방향은 동축 원통 방향 등을 포함할 수 있다. 원통의 수평축을 따라 원통 내부로 삽입 가능한 테이블(table, 1028c)상에 대상체(ob)가 위치될 수 있다.
주 자석(1022c)은 대상체(ob)에 포함된 원자핵들의 자기 쌍극자 모멘트(magnetic dipole moment)의 방향을 일정한 방향으로 정렬하기 위한 정자기장 또는 정자장(static magnetic field)을 생성한다. 주 자석(1022c)에 의하여 생성된 자장이 강하고 균일할수록 대상체(ob)에 대한 비교적 정밀하고 정확한 MR 영상을 획득할 수 있다.
경사 코일(1024c)(Gradient coil)은 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축 방향의 경사자장을 발생시키는 X, Y, Z 코일을 포함한다. 경사 코일(1024c)은 대상체(ob)의 부위 별로 공명 주파수를 서로 다르게 유도하여 대상체(ob)의 각 부위의 위치 정보를 제공할 수 있다.
RF 코일(1026C)은 환자에게 RF 신호를 조사하고, 환자로부터 방출되는 MR 신호를 수신할 수 있다. 구체적으로, RF 코일(1026C)은, 세차 운동을 하는 원자핵을 향하여 세차운동의 주파수와 동일한 주파수의 RF 신호를 환자에게 전송한 후 RF 신호의 전송을 중단하고, 환자로부터 방출되는 MR 신호를 수신할 수 있다.
예를 들어, RF 코일(1026C)은 어떤 원자핵을 낮은 에너지 상태로부터 높은 에너지 상태로 천이시키기 위하여 이 원자핵의 종류에 대응하는 무선 주파수(Radio Frequency)를 갖는 전자파 신호, 예컨대 RF 신호를 생성하여 대상체(ob)에 인가할 수 있다. RF 코일(1026C)에 의해 생성된 전자파 신호가 어떤 원자핵에 가해지면, 이 원자핵은 낮은 에너지 상태로부터 높은 에너지 상태로 천이될 수 있다. 이후에, RF 코일(1026C)에 의해 생성된 전자파가 사라지면, 전자파가 가해졌던 원자핵은 높은 에너지 상태로부터 낮은 에너지 상태로 천이하면서 라모어 주파수를 갖는 전자파를 방사할 수 있다. 다시 말해서, 원자핵에 대하여 전자파 신호의 인가가 중단되면, 전자파가 가해졌던 원자핵에서는 높은 에너지에서 낮은 에너지로의 에너지 준위의 변화가 발생하면서 라모어 주파수를 갖는 전자파가 방사될 수 있다. RF 코일(1026C)은 대상체(ob) 내부의 원자핵들로부터 방사된 전자파 신호를 수신할 수 있다.
RF 코일(1026C)은 원자핵의 종류에 대응하는 무선 주파수를 갖는 전자파를 생성하는 기능과 원자핵으로부터 방사된 전자파를 수신하는 기능을 함께 갖는 하나의 RF 송수신 코일로서 구현될 수도 있다. 또한, 원자핵의 종류에 대응하는 무선 주파수를 갖는 전자파를 생성하는 기능을 갖는 송신 RF 코일(1026C)과 원자핵으로부터 방사된 전자파를 수신하는 기능을 갖는 수신 RF 코일(1026C)로서 각각 구현될 수도 있다.
또한, 이러한 RF 코일(1026C)은 갠트리(1020c)에 고정된 형태일 수 있고, 착탈이 가능한 형태일 수 있다. 착탈이 가능한 RF 코일(1026C)은 머리 RF 코일(1026C), 흉부 RF 코일(1026C), 다리 RF 코일(1026C), 목 RF 코일(1026C), 어깨 RF 코일(1026C), 손목 RF 코일(1026C) 및 발목 RF 코일(1026C) 등을 포함한 대상체(ob)의 일부분에 대한 RF 코일(1026C)을 포함할 수 있다.
또한, RF 코일(1026C)은 광섬유를 포함한 유선 및/또는 무선으로 외부 장치와 통신할 수 있다.
또한 RF 코일(1026C)은 두 개 이상의 공진 주파수를 송/수신 가능하여 두 개 이상의 원자핵에 대한 MR 신호를 수신 할 수 있는 듀얼 튠(dual tune) 또는 멀티 튠(multi tune) 코일을 포함 할 수 있다.
또한, RF 코일(1026C)은 코일의 구조에 따라 새장형 코일(birdcage coil), 표면 부착형 코일(surface coil) 및 횡전자기파 코일(TEM 코일)을 포함할 수 있다.
또한, RF 코일(1026C)은 RF 신호 송수신 방법에 따라, 송신 전용 코일, 수신 전용 코일 및 송/수신 겸용 코일을 포함할 수 있다.
또한, RF 코일(1026C)은 16 채널, 32 채널, 72채널 및 144 채널 등 다양한 채널의 RF 코일(1026C)을 포함할 수 있다.
갠트리(1020c)는 갠트리(1020c)의 외측에 위치하는 디스플레이(1029c)와 갠트리(1020c)의 내측에 위치하는 디스플레이(1029c)를 더 포함할 수 있다. 갠트리(1020c)의 내측 및 외측에 위치하는 디스플레이(1029c)를 통해 사용자 또는 대상체(ob)에게 소정의 정보를 제공할 수 있다.
신호 송수신부(1030c)는 소정의 MR 시퀀스에 따라 갠트리(1020c) 내부, 즉 보어에 형성되는 경사자장을 제어하고, RF 신호와 MR 신호의 송수신을 제어할 수 있다.
신호 송수신부(1030c)는 경사자장 증폭기(1032c), 송수신 스위치(1034c), RF 송신부(1036C) 및 RF 수신부(1038C)를 포함할 수 있다.
경사자장 증폭기(1032c)(Gradient Amplifier)는 갠트리(1020c)에 포함된 경사 코일(1024c)을 구동시키며, 경사자장 제어부(1054c)의 제어 하에 경사자장을 발생시키기 위한 펄스 신호를 경사 코일(1024c)에 공급할 수 있다. 경사자장 증폭기(1032c)로부터 경사 코일(1024c)에 공급되는 펄스 신호를 제어함으로써, X축, Y축, Z축 방향의 경사 자장이 합성될 수 있다.
RF 송신부(1036C) 및 RF 수신부(1038C)는 RF 코일(1026C)을 구동시킬 수 있다. RF 송신부(1036C)는 라모어 주파수의 RF 펄스를 RF 코일(1026C)에 공급하고, RF 수신부(1038C)는 RF 코일(1026C)이 수신한 MR 신호를 수신할 수 있다.
송수신 스위치(1034c)는 RF 신호와 MR 신호의 송수신 방향을 조절할 수 있다. 예를 들어, 송신 모드 동안에 RF 코일(1026C)을 통하여 대상체(ob)로 RF 신호가 조사되게 하고, 수신 모드 동안에는 RF 코일(1026C)을 통하여 대상체(ob)로부터의 MR 신호가 수신되게 할 수 있다. 이러한 송수신 스위치(1034c)는 RF 제어부(1056C)로부터의 제어 신호에 의하여 제어될 수 있다.
모니터링부(1040c)는 갠트리(1020c) 또는 갠트리(1020c)에 장착된 기기들을 모니터링 또는 제어할 수 있다. 모니터링부(1040c)는 시스템 모니터링부(1042c), 대상체 모니터링부(1044c), 테이블 제어부(1046c) 및 디스플레이 제어부(1048c)를 포함할 수 있다.
시스템 모니터링부(1042c)는 정자기장의 상태, 경사자장의 상태, RF 신호의 상태, RF 코일(1026C)의 상태, 테이블(1028c)의 상태, 대상체(ob)의 신체 정보를 측정하는 기기의 상태, 전원 공급 상태, 열 교환기의 상태, 컴프레셔의 상태 등을 모니터링하고 제어할 수 있다.
대상체 모니터링부(1044c)는 대상체(ob)의 상태를 모니터링한다. 구체적으로, 대상체 모니터링부(1044c)는 대상체(ob)의 움직임 또는 위치를 관찰하기 위한 카메라, 대상체(ob)의 호흡을 측정하기 위한 호흡 측정기, 대상체(ob)의 심전도를 측정하기 위한 ECG 측정기, 또는 대상체(ob)의 체온을 측정하기 위한 체온 측정기를 포함할 수 있다.
테이블 제어부(1046c)는 대상체(ob)가 위치하는 테이블(1028c)의 이동을 제어한다. 테이블 제어부(1046c)는 시퀀스 제어부(1052c)의 시퀀스 제어에 따라 테이블(1028c)의 이동을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 대상체(ob)의 이동 영상 촬영(moving imaging)에 있어서, 테이블 제어부(1046c)는 시퀀스 제어부(1052c)에 의한 시퀀스 제어에 따라 지속적으로 또는 단속적으로 테이블(1028c)을 이동시킬 수 있으며, 이에 의해, 갠트리(1020c)의 FOV(field of view)보다 큰 FOV로 대상체(ob)를 촬영할 수 있다.
디스플레이 제어부(1048c)는 갠트리(1020c)의 외측 및 내측에 위치하는 디스플레이(1029c)를 제어한다. 구체적으로, 디스플레이 제어부(1048c)는 갠트리(1020c)의 외측 및 내측에 위치하는 디스플레이(1029c)의 온/오프 또는 디스플레이(1029c)에 출력될 화면 등을 제어할 수 있다. 또한, 갠트리(1020c) 내측 또는 외측에 스피커가 위치하는 경우, 디스플레이 제어부(1048c)는 스피커의 온/오프 또는 스피커를 통해 출력될 사운드 등을 제어할 수도 있다.
시스템 제어부(1050c)는 갠트리(1020c) 내부에서 형성되는 신호들의 시퀀스를 제어하는 시퀀스 제어부(1052c), 및 갠트리(1020c)와 갠트리(1020c)에 장착된 기기들을 제어하는 갠트리 제어부(1058c)를 포함할 수 있다.
시퀀스 제어부(1052c)는 경사자장 증폭기(1032c)를 제어하는 경사자장 제어부(1054c), 및 RF 송신부(1036C), RF 수신부(1038C) 및 송수신 스위치(1034c)를 제어하는 RF 제어부(1056C)를 포함할 수 있다. 시퀀스 제어부(1052c)는 오퍼레이팅부(1060c)로부터 수신된 펄스 시퀀스에 따라 경사자장 증폭기(1032c), RF 송신부(1036C), RF 수신부(1038C) 및 송수신 스위치(1034c)를 제어할 수 있다. 여기에서, 펄스 시퀀스(pulse sequence)란, 경사자장 증폭기(1032c), RF 송신부(1036C), RF 수신부(1038C) 및 송수신 스위치(1034c)를 제어하기 위해 필요한 모든 정보를 포함하며, 예를 들면 경사 코일(1024c)에 인가하는 펄스(pulse) 신호의 강도, 인가 시간, 인가 타이밍(timing) 등에 관한 정보 등을 포함할 수 있다.
오퍼레이팅부(1060c)는 시스템 제어부(1050c)에 펄스 시퀀스 정보를 지령하는 것과 동시에, MRI 시스템 전체의 동작을 제어할 수 있다.
오퍼레이팅부(1060c)는 RF 수신부(1038C)로부터 수신되는 MR 신호를 처리하는 영상 처리부(1062c), 출력부(1064c) 및 입력부(1066c)를 포함할 수 있다.
영상 처리부(1062c)는 RF 수신부(1038C)로부터 수신되는 MR 신호를 처리하여, 대상체(ob)에 대한 MR 화상 데이터를 생성할 수 있다.
영상 처리부(1062c)는 RF 수신부(1038C)가 수신한 MR 신호에 증폭, 주파수 변환, 위상 검파, 저주파 증폭, 필터링(filtering) 등과 같은 각종의 신호 처리를 가한다.
영상 처리부(1062c)는, 예를 들어, 메모리의 k 공간 (예컨대, 푸리에(Fourier) 공간 또는 주파수 공간이라고도 지칭됨)에 디지털 데이터를 배치하고, 이러한 데이터를 2차원 또는 3차원 푸리에 변환을 하여 화상 데이터로 재구성할 수 있다.
또한, 영상 처리부(1062c)는 필요에 따라, 화상 데이터(data)의 합성 처리나 차분 연산 처리 등도 수행할 수 있다. 합성 처리는, 픽셀에 대한 가산 처리, 최대치 투영(MIP)처리 등을 포함할 수 있다. 또한, 영상 처리부(1062c)는 재구성되는 화상 데이터뿐만 아니라 합성 처리나 차분 연산 처리가 행해진 화상 데이터를 메모리 또는 외부의 서버에 저장할 수 있다.
또한, 영상 처리부(1062c)가 MR 신호에 대해 적용하는 각종 신호 처리는 병렬적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 다채널 RF 코일(1026C)에 의해 수신되는 복수의 MR 신호에 신호 처리를 병렬적으로 가하여 복수의 MR 신호를 화상 데이터로 재구성할 수도 있다.
출력부(1064c)는 영상 처리부(1062c)에 의해 생성된 화상 데이터 또는 재구성 화상 데이터를 사용자에게 출력할 수 있다. 또한, 출력부(1064c)는 UI(user interface), 사용자 정보 또는 대상체(ob) 정보 등 사용자가 MRI 시스템을 조작하기 위해 필요한 정보를 출력할 수 있다. 출력부(1064c)는 스피커, 프린터, CRT 디스플레이, LCD 디스플레이, PDP 디스플레이, OLED 디스플레이, FED 디스플레이, LED 디스플레이, VFD 디스플레이, DLP 디스플레이, PFD 디스플레이, 3D 디스플레이, 투명 디스플레이 등을 포함할 수 있고, 기타 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한 출력 장치들을 포함할 수 있다.
사용자는 입력부(1066c)를 이용하여 대상체(ob) 정보, 파라미터 정보, 스캔 조건, 펄스 시퀀스, 화상 합성이나 차분의 연산에 관한 정보 등을 입력할 수 있다. 입력부(1066c)는 키보드, 마우스, 트랙볼, 음성 인식부, 제스처 인식부, 터치 스크린 등을 포함할 수 있고, 기타 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한 입력 장치들을 포함할 수 있다.
도 12는 신호 송수신부(1030c), 모니터링부(1040c), 시스템 제어부(1050c) 및 오퍼레이팅부(1060c)를 서로 분리된 객체로 도시하였지만, 신호 송수신부(1030c), 모니터링부(1040c), 시스템 제어부(1050c) 및 오퍼레이팅부(1060c) 각각에 의해 수행되는 기능들이 다른 객체에서 수행될 수도 있다는 것은 당업자라면 충분히 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 영상 처리부(1062c)가, RF 수신부(1038C)가 수신한 MR 신호를 디지털 신호로 변환할 수 도 있지만, 이 디지털 신호로의 변환은 RF 수신부(1038C) 또는 RF 코일(1026C)이 직접 수행할 수도 있다.
갠트리(1020c), RF 코일(1026C), 신호 송수신부(1030c), 모니터링부(1040c), 시스템 제어부(1050c) 및 오퍼레이팅부(1060c)는 서로 무선 또는 유선으로 연결될 수 있고, 무선으로 연결된 경우에는 서로 간의 클럭(clock)을 동기화하기 위한 장치를 더 포함할 수 있다. 갠트리(1020c), RF 코일(1026C), 신호 송수신부(1030c), 모니터링부(1040c), 시스템 제어부(1050c) 및 오퍼레이팅부(1060c) 사이의 통신은, LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 등의 고속 디지털 인터페이스, UART(universal asynchronous receiver transmitter) 등의 비동기 시리얼 통신, 과오 동기 시리얼 통신 또는 CAN(Controller Area Network) 등의 저지연형의 네트워크 프로토콜, 광통신 등이 이용될 수 있으며, 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한 통신 방법이 이용될 수 있다.
도 13은 컴퓨터단층 영상 장치의 외관을 도시하고 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 컴퓨터단층 영상 장치(1000d)는 하우징, 테이블(1190d), 입력부(1130d) 및 디스플레이(1135d)를 포함할 수 있다.
하우징의 내부에는 갠트리(1102d)가 장착된다. 갠트리(1102d)의 내부에는 엑스선 발생부(1120d) 및 엑스선 검출부(1150d)가 서로 마주보도록 장착된다. 갠트리(1102d)는 보어(1105d)의 주위를 180도 내지 360도의 각도로 회전한다. 갠트리(1102d)가 회전함에 따라 엑스선 발생부(1120d) 및 엑스선 검출부(1150d)도 회전하게 된다.
엑스선 발생부(1120d)의 주변에는 깊이 카메라가 마련된다. 일 예로, 깊이 카메라는 엑스선 발생부(1120d)와 함께 갠트리(1102d)의 내부에 마련될 수 있다. 다른 예로, 깊이 카메라는 엑스선 발생부(1120d)와 대응되는 위치의 갠트리(1102d)의 외부에 마련될 수 있다. 이처럼 깊이 카메라는 갠트리(1102d)의 내부 또는 외부에 설치되므로, 갠트리(1102d)가 회전함에 따라 깊이 카메라도 회전하게 된다.
테이블(1190d)은 엑스선 촬영의 대상이 되는 대상체(ob)를 보어(1105d)(bore)의 내부로 이송시킨다. 테이블(1190d)은 지면에 대해 수평 상태를 유지하면서 전, 후, 좌, 우, 상, 하 방향으로 이동될 수 있다.
입력부(1130d)는 컴퓨터단층 영상 장치(1000d)의 동작을 제어하기 위한 지시나 명령을 입력받을 수 있다. 이를 위하여 입력부(1130d)는 키보드 및 마우스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
디스플레이(1135d)는 대상체(ob)에 대한 엑스선 영상을 디스플레이(1135d)할 수 있다. 엑스선 영상은 대상체(ob)에 대한 단면 영상, 3차원 영상(3D image) 및 3차원 입체 영상(3D stereo image) 중 하나일 수 있다.
3차원 영상은 복수의 단면 영상에 기초하여 생성된 3차원 볼륨 데이터를 소정 시점을 기준으로 볼륨 렌더링하여 얻은 영상을 말한다. 즉, 3차원 영상은 소정 시점을 기준으로 볼륨 데이터를 2차원 평면에 투영시킨 2차원 투영 영상(projected image)을 의미한다. 이에 비하여, 3차원 입체 영상은 사람의 좌우 눈에 각각 대응하는 두 개의 시점에서 볼륨 데이터를 볼륨 렌더링하여 좌 영상 및 우 영상을 획득하고, 획득된 두 영상을 조합한 영상을 말한다.
디스플레이(1135d)는 적어도 하나의 디스플레이(1135d)를 포함할 수 있다. 도 13은 디스플레이(1135d)가 제 1 디스플레이(1136d)(1135d) 및 제 2 디스플레이(1137d)(1135d)를 포함하는 경우를 도시하고 있다. 이 경우, 제 1 디스플레이(1136d)(1135d) 및 제 2 디스플레이(1137d)(1135d)에는 서로 다른 종류의 영상이 디스플레이(1135d)될 수 있다. 예를 들면, 제 1 디스플레이(1136d)(1135d)에는 단면 영상이 디스플레이(1135d)되고, 제 2 디스플레이(1137d)(1135d)에는 3차원 영상 또는 3차원 입체 영상이 디스플레이(1135d)될 수 있다. 또는, 제 1 디스플레이(1136d)(1135d) 및 제 2 디스플레이(1137d)(1135d)를 통틀어 한 종류의 영상이 디스플레이(1135d)될 수도 있다.
도 14는 컴퓨터단층 영상 장치의 구성을 블록으로 도시하고 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 컴퓨터단층 영상 장치(1000d)는 입력부(1130d), 제어부(1140d), 엑스선 발생부(1120d), 엑스선 검출부(1150d), 영상 처리부(1110d), 디스플레이(1135d), 저장부(1145d) 및 테이블(1190d)을 포함한다.
입력부(1130d)는 앞서 설명한 바와 같이 컴퓨터단층 영상 장치(1000d)의 동작을 제어하기 위한 지시나 명령을 입력받을 수 있다.
제어부(1140d)는 영상 처리부(1110d)의 검출부로부터 제공받은 대상체(ob)의 위치 정보에 기초하여 테이블(1190d)의 이동 방향 및 이동 거리를 산출하고, 산출 결과에 따라 테이블(1190d)을 이동시키기 위한 제어신호를 생성할 수 있다. 생성된 제어신호는 테이블(1190d)에 마련된 구동부로 제공되어, 테이블(1190d)을 이동시킬 수 있다.
엑스선 발생부(1120d)는 엑스선을 발생시켜 대상체(ob)에 조사할 수 있고, 엑스선 발생부(1120d)는 엑스선을 발생시키는 엑스선 튜브를 포함할 수 있다. 또한, 엑스선 검출부(1150d)는 대상체(ob)를 통과한 엑스선을 검출하여 영상 신호 또는 전기적인 신호로 변환할 수 있고, 엑스선 검출부(1150d)는 수광소자(1160d) 및 독출회로(1170d)를 포함할 수 있으며, 독출회로(1170d)는 전증폭기(1171d), 비교기(1172d) 및 카운터(1173d)를 포함할 수 있다.
컴퓨터단층 영상 장치(1000d)의 엑스선 발생부(1120d) 및 엑스선 검출부(1150d)는 엑스선 영상 장치의 엑스선 발생부(1120d) 및 엑스선 검출부(1150d)와 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
영상 처리부(1110d)는 단면 영상 생성부(1114d), 볼륨 데이터 생성부(1115d) 및 볼륨 렌더링부(1116d)를 포함할 수 있다.
단면 영상 생성부(1114d)는 엑스선 검출부(1150d)의 각 픽셀에서 출력된 전기적 신호를 기초로 단면 영상을 생성할 수 있다. 단면 영상은 대상체(ob)의 단면을 나타내는 영상이다. 앞서 설명한 바와 같이, 갠트리(1102d)가 회전함에 따라 엑스선 발생부(1120d) 및 엑스선 검출부(1150d)는 대상체(ob)의 주위를 일정 각도로 회전하게 되며, 그 결과 서로 다른 위치에서 대상체(ob)에 대한 투영 데이터가 획득된다. 단면 영상 생성부(1114d)는 서로 다른 위치에서 획득된 투영 데이터를 재구성하여 대상체(ob)에 대한 단면 영상을 생성할 수 있다.
투영 데이터를 재구성한다는 것은 투영 데이터에서 2차원으로 표현되어 있던 대상체(ob)를 실물과 유사하게 3차원으로 재구성(rconstruction)하는 것을 말한다. 투영 데이터를 재구성하는 방법으로는 반복적(iterative) 방법, 비반복적(non-iterative) 방법, 직접 푸리에(direct fourier) 방법, 역투영법(back projection)을 예로 들 수 있다.
반복적 방법은 투영 데이터를 연속적으로 보정하여 대상체(ob)의 원래 구조에 근접한 데이터가 얻어질 때까지 보정하는 방법이다. 비반복적 방법은 3차원의 대상체(ob)를 2차원으로 모델링하는데 사용되는 변환 함수의 역변환 함수를 복수의 투영 데이터에 적용하여 3차원으로 재구성하는 방법을 말한다. 비반복적 방법으로는 여과 역투사 방법(Filtered Back-projection)을 예로 들 수 있다. 여과 역투사 방법은 투영 데이터의 중심 부위 주변으로 형성되는 흐림(blur)를 상쇄시키기 위하여 여과 처리를 한 후에 역투영하는 방법이다. 직접 푸리에 변환법은 투영 데이터를 공간 영역에서 주파수 영역으로 변환하는 방법이다. 역투영법은 복수의 시점에서 얻은 투영 데이터들을 한 화면에 되돌려 놓는 방법이다.
볼륨 데이터 생성부(1115d)는 복수의 단면 영상들에 기초하여 대상체(ob)에 대한 3차원 볼륨 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 복수의 단면 영상들이 횡단면 영상인 경우에는 복수의 단면 영상들을 종축 방향으로 축적하여 대상체(ob)에 대한 볼륨 데이터를 생성할 수 있다.
볼륨 데이터는 다수의 복셀(Voxel)로 표현될 수 있다. 복셀은 볼륨(Volume)과 픽셀(pixel)의 합성어로, 픽셀이 2차원 평면에서의 한 점을 정의한다면, 복셀은 3차원 공간에서의 한 점을 정의한다. 픽셀은 x 좌표와 y 좌표를 포함하는데 비하여 복셀은 x, y, z 좌표를 포함한다.
볼륨 렌더링부(1116d)는 3차원 볼륨 데이터를 볼륨 렌더링(Volumn Rendering)하여 3차원 영상 또는 3차원 입체 영상을 생성할 수 있다. 볼륨 렌더링은 표면 렌더링(surface rendering)과 직접 볼륨 렌더링(direct volumn rendering)으로 분류될 수 있다.
표면 렌더링은 볼륨 데이터로부터 일정한 스칼라 값과 공간적인 변화량을 기반으로 표면 정보를 추출하여 이를 다각형이나 곡면 패치(patch) 등의 기하학적 요소로 변환하여 기존의 렌더링 기법을 적용하는 방법을 말한다. 표면 렌더링의 예로는 marching cubes 알고리즘, dividing cibes 알고리즘을 들 수 있다.
직접 볼륨 렌더링은 볼륨 데이터를 기하학적 요소로 바꾸는 중간 단계 없이 볼륨 데이터를 직접 렌더링하는 방법을 말한다. 직접 볼륨 렌더링은 물체의 내부 정보를 그대로 가시화할 수 있고, 반투명한 구조를 표현하는데 유용하다. 직접 볼륨 렌더링은 볼륨 데이터에 접근하는 방식에 따라, 객체 순서 방식(object-order method)과 영상 순서 방식(image-order method)으로 분류될 수 있다.
객체 순서 방식은 볼륨 데이터를 저장 순서에 따라 탐색하여 각 복셀을 그에 대응되는 픽셀에 합성하는 방식으로서, 대표적인 예로서 스플래팅(splatting) 방식이 있다.
영상 순서 방식은 영상의 스캔 라인 순서대로 각 픽셀 값을 차례로 결정해 나가는 방식이다. 영상 순서 방식의 예로는 광선 투사법(Ray-Casting), 광선 추적법(Ray-Tracing)을 들 수 있다.
광선 투사법은 시점에서부터 디스플레이(1135d) 화면의 소정 픽셀을 향하여 가상의 광선을 발사하고, 볼륨 데이터의 복셀들 중에서 상기 광선이 통과하는 복셀들을 검출한다. 그리고, 검출된 복셀들의 밝기값들을 누적하여 디스플레이(1135d) 화면의 해당 픽셀의 밝기값을 결정한다. 또는, 검출된 복셀들의 평균값을 디스플레이(1135d) 화면의 해당 픽셀의 밝기값으로 결정할 수도 있다. 또는, 검출된 복셀들의 가중 평균값을 디스플레이(1135d) 화면의 해당 픽셀의 밝기값으로 결정할 수도 있다.
광선 추적법은 관찰자의 눈에 들어오는 광선의 경로를 하나하나 추적하는 방식을 말한다. 광선이 볼륨 데이터와 만나는 교점만을 찾는 광선 투사법과는 달리, 광선 추적법은 조사된 광선의 추적하여 광선의 반사, 굴절과 같은 현상까지도 반영할 수 있다.
광선 추적법은 순방향 광선 추적법과 역방향 광선 추적법으로 나뉠 수 있다. 순방향 광선 추적법은 가상의 광원에서 조사된 광원이 볼륩 데이터에 닿아 반사, 산란, 투과되는 현상을 모델링하여 최종적으로 관찰자의 눈에 들어오는 광선을 찾는 기법이다. 역방향 광선 추적법은 관찰자의 눈에 들어오는 광선의 경로를 역방향으로 추적하는 기법이다.
볼륨 렌더링부(1116d)는 상술한 볼륨 렌더링 방식 중 하나로 3차원 볼륨 데이터를 볼륨 렌더링(Volumn Rendering)하여, 3차원 영상 또는 3차원 입체 영상을 생성할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 3차원 영상은 소정 시점을 기준으로 볼륨 데이터를 2차원 디스플레이(1135d) 화면에 투영시킨 2차원 투영 영상(projected image)을 말한다. 이에 비하여 3차원 입체 영상은 사람의 좌우 눈에 각각 대응하는 두 개의 시점에서 볼륨 데이터를 볼륨 렌더링하여 좌 영상 및 우 영상을 획득하고, 획득된 두 영상을 조합합 영상을 말한다.
디스플레이(1135d)는 영상 처리부(1110d)에 의해 생성된 영상을 디스플레이(1135d)할 수 있다. 디스플레이(1135d)는 앞서 설명한 바와 같이 제 1 디스플레이(1136d)(1135d) 및 제 2 디스플레이(1137d)(1135d)를 포함할 수 있다.
저장부(1145d)는 영상 처리부(1110d)가 동작하는데 필요한 데이터나 알고리즘, 영상 처리부(1110d)에 의해 생성된 영상을 저장할 수 있다. 이러한 저장부(1145d)는 휘발성 메모리 소자, 비휘발성 메모리 소자, 하드 디스크, 광 디스크 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 그러나, 저장부(1145d)는 상술한 예로 한정되는 것은 아니며, 당업계에 알려져 있는 임의의 다른 형태로 구현될 수도 있다.
이상에서는 의료기기 진단 장치의 구성 및 피진단 의료기기의 실시예들에 대해서 설명하였다. 이상에서 설명한 피진단 의료기기의 예로 초음파 영상 장치, 엑스선 영상 장치, 자기공명 영상 장치 및 컴퓨터단층 영상 장치를 들었으나, 이러한 설명으로 인해 피진단 의료기기의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 피진단 의료기기는 미세유동장치, 보행보조로봇 및 뇌-기계 접속 장치(Brain-Machine Interface, BMI) 등이 포함될 수 있다.
이하, 도 15 내지 도 21을 참조하여 시뮬레이션 프로세서를 통해 피진단 의료기기의 비정상 동작을 판단하는 제 1 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
도 15는 초음파 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이고, 도 16은 엑스선 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이고, 도 17은 자기공명 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이고, 도 18은 컴퓨터단층 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이다.
도 15 내지 도 18을 참조하면 의료기기 진단 장치(100)는 제어부(140) 및 통신부(110)를 포함할 수 있다. 통신부(110)는 초음파 영상 장치(1000a), 엑스선 영상 장치(1000b), 자기공명 영상 장치(1000c) 및 컴퓨터단층 영상 장치(1000d)와 같은 피진단 의료기기(1000)와 연결되어 의료기기 진단 장치(100)와 피진단 의료기기(1000) 사이의 데이터 교환을 수행할 수 있다.
제어부(140)는 의료기기 진단 장치(100)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(140)에 대한 구체적인 설명은 이하의 도 19 내지 도 21을 참조하여 설명하도록 한다.
피진단 의료기기(1000)로는 도 15와 같이 초음파 영상 장치(1000a)가 의료기기 진단 장치(100)에 연결되고, 초음파 영상 장치(1000a)는 초음파 송수신부(1100a), 영상 처리부(1200a), 통신부(1300a), 메모리(157), 입력 디바이스 및 제어부(140)를 포함할 있다. 또한, 초음파 송부신부는 수신부(1120a) 및 송신부(1110a)를 포함하고, 영상 처리부(1200a)는 데이터 처리부(1210a), 영상 생성부(1220a) 및 디스플레이(1230a)를 포함할 수 있다. 또한, 수신부(1120a)는 증폭기(1122a), ADC(1124A), 수신 지연부(1126a) 및 합산부(1128a)를 포함할 수 있고, 송신부(1110a)는 펄서(1116a), 송신 지연부 및 펄스 생성부(1112a)를 포함할 수 있고, 데이터 처리부(1210a)는 B모드 처리부(1212A) 및 도플러 처리부(1214a)를 포함할 수 있다.
또한, 피진단 의료기기(1000)로는 도 16과 같이 엑스선 영상 장치(1000b)가 의료기기 진단 장치(100)에 연결되고, 엑스선 영상 장치(1000b)는 엑스선 조사부(1120b), 엑스선 검출부(1150b), 워크스테이션 및 조작부를 포함할 수 있다. 또한, 엑스선 조사부(1120b)는 고전압 발생부(1121b), 엑스선 소스(1122b) 및 콜리메이터(1123b)를 포함할 수 있고, 엑스선 검출부(1150b)는 안착부(1156b) 및 엑스선 디텍터(1152b)를 포함할 수 있고, 워크스테이션은 워크스테이션 유저 인터페이스(130), 워크스테이션 통신부, 워크스테이션 저장부(120) 및 워크스테이션 제어부(140)를 포함할 수 있다. 또한, 엑스선 소스(1122b)는 엑스선 튜브(1180b)를 포함할 수 있고, 엑스선 디텍터(1152b)는 디텍터 제어부(1153b), 디텍터 통신부(1154b), 디텍터 저장부(1155b), 수광소자(1160b) 및 독출회로(1170b)를 포함할 수 있고, 워크스테이션 유저 인터페이스는 워크스테이션 입력부 및 워크스테이션 디스플레이를 포함할 수 있다.
또한, 피진단 의료기기(1000)로는 도 17과 같이 자기공명 영상 장치(1000c)가 의료기기 진단 장치(100)에 연결되고, 자기공명 영상 장치(1000c)는 신호 송수신부(1030c), 모니터링부(1040c), 시스템 제어부(1050c) 및 오퍼레이팅부(1060c)를 포함할 수 있다. 또한, 신호 송수신부(1030c)는 경사자장 증폭기(1032c)(1122a), 송수신 스위치(1034c), RF 송신부(1036C) 및 RF 수신부(1038C)를 포함할 수 있고, 모니터링부(1040c)는 시스템 모니터링부(1042c), 대상체 모니터링부(1044c), 테이블 제어부(1046c) 및 디스플레이 제어부(1048c)를 포함할 수 있고, 시스템 제어부(1050c)는 갠트리 제어부(1058c) 및 시퀀스 제어부(1052c)를 포함할 수 있고, 오퍼레이팅부(1060c)는 입력부(1066c), 출력부(1064c) 및 영상 처리부(1062c)를 포함할 수 있다.
또한, 피진단 의료기기(1000)로는 도 18과 같이 컴퓨터단층 영상 장치(1000d)가 의료기기 진단 장치(100)에 연결되고, 컴퓨터단층 영상 장치(1000d)는 엑스선 발생부(1120d), 엑스선 검출부(1150d), 영상 처리부(1110d), 저장부(1145d), 디스플레이(1135d), 입력부(1130d), 테이블(1190d) 및 제어부(1140d)를 포함할 수 있다. 또한, 엑스선 발생부(1120d)는 엑스선 튜브(1080d)를 포함할 수 있고, 엑스선 검출부(1150d)는 수광소자(1160d) 및 독출회로(1170d)를 포함할 수 있고, 영상 처리부(1110d)는 단면 영상 생성부(1114d), 볼륨 데이터 생성부(1115d) 및 볼륨 렌더링부(1116d)를 포함할 수 있다. 또한, 독출회로(1170d)는 전증폭기(1171d), 비교기(1172d) 및 카운터(1173d)를 포함할 수 있다.
도 19 내지 도 21은 의료기기 진단 장치가 피진단 의료기기의 비정상 동작을 진단하는 개념을 도시한 블록도이다.
제어부(140)는 의료기기 진단 장치(100)의 동작을 제어하고, 제어부(140)는 메인 제어부(150), 그룹 결정부(142), 구성 교체부(144), 입출력 비교부(146) 및 비정상 구성 결정부(148)를 포함할 수 있다.
메인 제어부(150)는 통신부(110)로부터 피진단 의료기기(1000)의 구성에 대한 데이터를 수신하여 구성을 시뮬레이션으로 교체하는데 이용할 수 있다. 구체적으로, 메인 제어부(150)는 초음파 영상 장치(1000a)로부터 초음파 영상 장치(1000a)에 포함된 복수 개의 구성에 대한 정보를 수신하고, 이를 그룹 결정부(142) 및 구성 교체부(144)에 전달하여 초음파 영상 장치(1000a)의 복수 개의 구성의 그룹을 결정하도록 하고, 초음파 영상 장치(1000a)에 포함된 하나의 구성을 교체하도록 할 수 있다.
또한, 메인 제어부(150)는 시뮬레이션 프로세서(160)를 포함할 수 있다. 시뮬레이션 프로세서(160)는 의료기기 진단 장치(100)에 연결된 피진단 의료기기(1000)에 대응되는 가상의 의료기기를 생성할 수 있다. 구체적으로, 시뮬레이션 프로세서(160)는 의료기기 진단 장치(100)에 피진단 의료기기(1000)로서 초음파 영상 장치(1000a)가 연결된 경우, 초음파 송수신부(1100a), 영상 처리부(1200a), 통신부(1300a), 메모리(1400a), 입력 디바이스(1500a) 및 제어부를 가상으로 구현하여 각각의 구성에 입력되는 입력값 및 각각의 구성이 출력하는 출력값을 파악하고, 이를 구성 교체부(144) 및 입출력 비교부(146)에 전달할 수 있다.
그룹 결정부(142)는 피진단 의료기기(1000)에 포함된 복수 개의 구성을 그룹화할 수 있다. 구체적으로, 그룹 결정부(142)는 피진단 의료기기(1000)가 초음파 영상 장치(1000a)로 설정된 경우 상위 구성으로 초음파 송수신부(1100a), 영상 처리부(1200a), 통신부(1300a), 메모리(1400a), 입력 디바이스(1500a) 및 제어부(1600a)를 설정할 수 있고, 초음파 송수신부(1100a)의 하위 구성으로 수신부(1120a) 및 송신부(1110a)를 설정할 수 있고, 영상 처리부(1200a)의 하위 구성으로 데이터 처리부(1210a), 영상 생성부(1220a) 및 디스플레이(1230a)를 설정할 수 있다.
그룹 결정부(142)가 상위 구성 및 하위 구성을 결정하면, 제어부(140)는 상위 구성만을 참조 데이터 중 상위 구성에 대응하는 데이터로 교체하여 피진단 의료기기(1000)가 정상적인 동작을 하는지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(140)가 해당 상위 구성이 비정상 동작을 한다고 결정하면, 제어부(140)는 해당 상위 구성에 포함된 하위 구성들을 교체하여 비정상 동작을 판단할 수 있다.
예를 들어, 도 19에 도시된 바와 같이 제어부(140)가 초음파 송수신부(1100a), 영상 처리부(1200a), 통신부(1300a), 메모리(1400a), 입력 디바이스 및 제어부(1600a)에 대응되는 시뮬레이션 프로세서(160)로 교환하여 정상 동작 여부를 판단할 수 있다. 이 경우, 제어부(140)가 비정상 동작을 하는 구성을 영상 처리부(1200a)로 판단하면, 제어부(140)는 영상 처리부(1200a)의 하위 구성인 데이터 처리부(1210a), 영상 생성부(1220a) 및 디스플레이(1230a) 각각을 시뮬레이션 프로세서(160)로 교환하여 정상 동작 여부를 판단할 수 있다.
구성 교체부(144)는 피진단 의료기기(1000)에 포함된 복수 개의 구성 중 하나를 선택하거나 복수 개의 상위 구성 또는 하위 구성을 선택할 수 있다. 구성 교체부(144)는 선택된 구성 등을 피진단 의료기기(1000)에서 전기적으로 분리하고 분리된 선택된 구성을 시뮬레이션 프로세서(160) 중 선택된 구성에 대응되는 데이터로 교체하여 피진단 의료기기(1000)를 구동시킬 수 있다.
예를 들어, 도 20에 도시된 바와 같이 구성 교체부(144)는 초음파 영상 장치(1000a)에 포함된 상위 구성 중 영상 처리부(1200a)가 비정상 동작을 한다고 판단되면, 영상 처리부(1200a)의 하위 구성 중 데이터 처리부(1210a)를 선택할 수 있다. 또한, 구성 교체부(144)는 메인 제어부(150)의 시뮬레이션 프로세서(160)를 불러오고, 시뮬레이션 프로세서(160) 중 데이터 처리부(1210a)에 대응되는 데이터 처리부 시뮬레이션(1210a_v1)을 데이터 처리부(1210a)와 교체하여 초음파 영상 장치(1000a)를 구동할 수 있다.
후술할 입출력 비교부(146) 및 비정상 구성 결정부(148)가 데이터 처리부(1210a)가 정상 동작을 하는 것으로 판단하면, 구성 교체부(144)는 영상 처리부(1200a) 중 다른 구성을 선택할 수 있다. 즉, 도 21에 도시된 바와 같이 구성 교체부(144)는 영상 처리부(1200a)의 하위 구성 중 선택되지 않은 다른 하위 구성인 영상 생성부(1220a)를 선택할 수 있다. 또한, 구성 교체부(144)는 메인 제어부(150)의 시뮬레이션 프로세서(160)를 불러오고, 시뮬레이션 프로세서(160) 중 영상 생성부(1220a)에 대응되는 영상 생성부 시뮬레이션(1220a_v1)을 영상 생성부(1220a)와 교체하여 초음파 영상 장치(1000a)를 구동할 수 있다.
입출력 비교부(146)는 피진단 의료기기(1000)에 포함된 복수 개의 구성 중 선택된 구성의 입력 및 출력을 읽고, 이를 시뮬레이션 프로세서(160) 중 선택된 구성에 대응되는 시뮬레이션에 의한 입력 및 출력을 비교하여 비정상 구성 결정부(148)에 전달할 수 있다.
예를 들어, 도 20에 도시된 바와 같이 입출력 비교부(146)는 데이터 처리부(1210a)의 입출력을 읽고, 이를 시뮬레이션 프로세서(160) 중 데이터 처리부(1210a)에 대응되는 데이터 처리부 시뮬레이션(1210a_v1)의 입출력과의 차이를 산출하여 비정상 구성 결정부(148)에 전달할 수 있다.
또한, 도 21에 도시된 바와 같이 입출력 비교부(146)는 영상 생성부(1220a)의 입출력을 읽고, 이를 시뮬레이션 프로세서(160) 중 영상 생성부(1220a)에 대응되는 영상 생성부 시뮬레이션(1220a_v1)의 입출력과의 차이를 산출하여 비정상 구성 결정부(148)에 전달할 수 있다.
구성 교체부(144)가 참조 데이터를 불러오는 것과 입출력 비교부(146)가 피진단 의료기기(1000) 구성의 입출력 및 참조 데이터의 입출력을 읽은 것은 이하의 수학식 1의 함수를 이용할 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1은 제어부(140)가 참조 데이터를 쓰고, 입출력을 읽는 함수이다. 수학식 1에서 PseudoSimulationInterface는 제어부(140)가 데이터를 읽기위한 함수 및 쓰기위한 함수의 집합을 의미하고, void Read()는 수신한 입출력 데이터를 읽기위한 함수를 의미하고, deviceID는 장치 ID를 의미하고, funtionalID는 기능 ID를 의미하고, functionalParameterAsInput는 입력 기능 파라미터를 의미하고, void Write()는 참조 데이터를 쓰기위한 함수를 의미하고, functionalParameterAsOutput는 출력 기능 파라미터를 의미할 수 있다.
또한, 장치 ID는 피진단 의료기기(1000)의 각각의 구성을 식별하기 위한 데이터이다. 구체적으로, 장치 아이디는 장치 모델, 시리얼 넘버 및 장치 아이피를 포함할 수 있다. 장치 모델은 특정 제조사의 특정 장치의 모델명일 수 있다. 시리얼 넘버는 동일한 장치 모델인 복수 개의 장치를 식별하기 위한 정보로서, 해당 장치의 제조일자 또는 일련번호일 수 있다. 장치 아이피는 동일한 장치 모델 및 시리얼 넘버를 갖는 복수 개의 장치를 식별하기 위한 정보로서, 의료기기 진단 장치(100)와 통신을 위해 설정된 프로토콜일 수 있다.
비정상 구성 결정부(148)는 입출력 비교부(146)가 선택된 구성의 입출력과 시뮬레이션 프로세서(160) 중 선택된 구성에 대응되는 시뮬레이션의 입출력을 비교한 정보에 기초하여 선택된 구성이 비정상 동작을 하는지 여부를 판단할 수 있다.
구체적으로, 비정상 구성 결정부(148)는 장치 ID에 기초하여 선택된 구성에 대해서 인지하고, 입출력 비교부(146)가 비교한 선택된 구성의 입출력과 시뮬레이션의 입출력의 차이에 기초하여 선택된 구성의 비정상 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 비정상 구성 결정부(148)는 선택된 구성의 입출력과 시뮬레이션의 입출력의 차이가 미리 설정된 값을 초과하는 경우 선택된 구성을 비정상으로 판단할 수 있다. 반대로, 비정상 구성 결정부(148)는 선택된 구성의 입출력과 시뮬레이션의 입출력의 차이가 미리 설정된 값 이하인 경우 선택된 구성을 정상으로 판단할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 값은 선택된 구성이 정상 동작을 하는 경우의 입출력의 오차를 의미하는 것으로, 선택된 구성의 입출력과 시뮬레이션의 입출력의 차이가 해당 오차를 넘는 경우 선택된 구성이 비정상 동작을 하는 것으로 판단할 수 있다. 미리 설정된 값은 선택된 구성 별로 상이할 수 있고, 미리 설정된 값은 피진단 의료기기(1000)의 종류, 스팩 등에 의해 제조시 또는 설계시 설정된 사항일 수 있다.
이하, 도 22 내지 도 28을 참조하여 정상 입출력 데이터를 통해 피진단 의료기기의 비정상 동작을 판단하는 제 2 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
도 22는 초음파 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이고, 도 23은 엑스선 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이고, 도 24는 자기공명 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이고, 도 25는 컴퓨터단층 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이다.
도 22 내지 도 25를 참조하면 의료기기 진단 장치(100)는 제어부(140) 및 통신부(110)를 포함할 수 있다. 통신부(110)는 초음파 영상 장치(1000a), 엑스선 영상 장치(1000b), 자기공명 영상 장치(1000c) 및 컴퓨터단층 영상 장치(1000d)와 같은 피진단 의료기기(1000)와 연결되어 의료기기 진단 장치(100)와 피진단 의료기기(1000) 사이의 데이터 교환을 수행할 수 있다.
제어부(140)는 의료기기 진단 장치(100)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(140)에 대한 구체적인 설명은 이하의 도 26 내지 도 28을 참조하여 설명하도록 한다.
피진단 의료기기(1000)로는 도 15 내지 도 18을 참조하여 상술한 것과 같이, 초음파 영상 장치(1000a), 엑스선 영상 장치(1000b), 자기공명 영상 장치(1000c) 및 컴퓨터단층 영상 장치(1000d) 등이 일례로 의료기기 진단 장치(100)와 연결될 수 있다.
도 26 내지 도 28은 의료기기 진단 장치가 피진단 의료기기의 오작동을 진단하는 개념을 도시한 블록도이다.
의료기기 진단 장치(100)는 통신부(110), 저장부(120) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.
통신부(110)는 피진단 의료기기(1000)와 연결되어 데이터를 송신 및 수신하는 것으로, 통신부(110)는 도 1의 통신부(110)와 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
저장부(120)는 정상 입출력 데이터(121)를 저장할 수 있다. 여기서, 정상 입출력 데이터(121)는 피진단 의료기기(1000)에 포함된 복수 개의 구성들의 입력 및 출력에 대한 데이터 또는 입력 대비 출력에 대한 데이터 일 수 있다. 또한, 정상 입출력 데이터(121)는 피진단 의료기기(1000)의 상위 구성 및 하위 구성의 입력 및 출력에 대한 데이터 또는 입력 대비 출력에 대한 데이터 일 수 있다.
정상 입출력 데이터(121)는 룩업테이블(look-up table) 형태 또는 수식으로 저장될 수 있다. 정상 입출력 데이터(121)는 피진단 의료기기(1000)의 종류, 스팩 등에 의해 제조시 또는 설계시 설정된 미리 저장된 데이터일 수 있다.
제어부(140)는 의료기기 진단 장치(100)의 동작을 제어하고, 제어부(140)는 메인 제어부(150), 그룹 결정부(142), 구성 교체부(144), 입출력 비교부(146) 및 비정상 구성 결정부(148)를 포함할 수 있다.
메인 제어부(150)는 통신부(110)로부터 피진단 의료기기(1000)의 구성에 대한 데이터를 수신하여 구성을 정상 입출력 데이터(121)로 교체하는데 이용할 수 있다. 구체적으로, 메인 제어부(150)는 엑스선 영상 장치(1000b)로부터 엑스선 영상 장치(1000b)에 포함된 복수 개의 구성에 대한 정보를 수신하고, 이를 그룹 결정부(142) 및 구성 교체부(144)에 전달하여 엑스선 영상 장치(1000b)의 복수 개의 구성의 그룹을 결정하도록 하고, 엑스선 영상 장치(1000b)에 포함된 하나의 구성을 교체하도록 할 수 있다.
그룹 결정부(142)는 피진단 의료기기(1000)에 포함된 복수 개의 구성을 그룹화할 수 있다. 구체적으로, 그룹 결정부(142)는 피진단 의료기기(1000)가 엑스선 영상 장치(1000b)로 설정된 경우 상위 구성으로 엑스선 조사부(1120b), 엑스선 검출부(1150b), 워크스테이션 및 조작부를 설정할 수 있고, 엑스선 조사부(1120b)의 하위 구성으로 고전압 발생부(1121b), 엑스선 소스(1122b) 및 콜리메이터(1123b)를 설정할 수 있고, 엑스선 검출부(1150b)의 하위 구성으로 안착부(1156b) 및 엑스선 디텍터(1152b)를 설정할 수 있고, 워크스테이션의 하위 구성으로 워크스테이션 유저 인터페이스(130), 워크스테이션 통신부, 워크스테이션 저장부 및 워크스테이션 제어부를 설정할 수 있다.
그룹 결정부(142)가 상위 구성 및 하위 구성을 결정하면, 제어부(140)는 상위 구성만을 참조 데이터 중 상위 구성에 대응하는 데이터로 교체하여 피진단 의료기기(1000)가 정상적인 동작을 하는지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(140)가 해당 상위 구성이 비정상 동작을 한다고 결정하면, 제어부(140)는 해당 상위 구성에 포함된 하위 구성들을 교체하여 비정상 동작을 판단할 수 있다.
예를 들어, 도 26에 도시된 바와 같이 제어부(140)가 엑스선 조사부(1120b), 엑스선 검출부(1150b), 워크스테이션 및 조작부에 대응되는 정상 입출력 데이터(121)로 교환하여 정상 동작 여부를 판단할 수 있다. 이 경우, 제어부(140)가 비정상 동작을 하는 구성을 엑스선 검출부(1150b)로 판단하면, 제어부(140)는 엑스선 검출부(1150b)의 하위 구성인 안착부(1156b) 및 엑스선 디텍터(1152b) 각각을 정상 입출력 데이터(121)로 교환하여 정상 동작 여부를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(140)가 비정상 동작을 하는 구성을 엑스선 디텍터(1152b)로 판단하면, 제어부(140)는 엑스선 디텍터(1152b)의 하위 구성인 디텍터 제어부(1153b), 디텍터 통신부(1154b), 디텍터 저장부(1155b), 수광소자 및 독출회로(1170b) 각각을 정상 입출력 데이터(121)로 교환하여 정상 동작 여부를 판단할 수 있다.
구성 교체부(144)는 피진단 의료기기(1000)에 포함된 복수 개의 구성 중 하나를 선택하거나 복수 개의 상위 구성 또는 하위 구성을 선택할 수 있다. 구성 교체부(144)는 선택된 구성 등을 피진단 의료기기(1000)에서 전기적으로 분리하고 분리된 선택된 구성을 정상 입출력 데이터(121) 중 선택된 구성에 대응되는 데이터로 교체하여 피진단 의료기기(1000)를 구동시킬 수 있다.
예를 들어, 도 27에 도시된 바와 같이 구성 교체부(144)는 엑스선 영상 장치(1000b)의 엑스선 검출부(1150b)에 포함된 상위 구성 중 엑스선 디텍터(1152b)가 비정상 동작을 한다고 판단되면, 엑스선 디텍터(1152b)의 하위 구성 중 디텍터 제어부(1153b)를 선택할 수 있다. 또한, 구성 교체부(144)는 저장부(120)의 정상 입출력 데이터(121)를 불러오고, 정상 입출력 데이터(121) 중 디텍터 데어부에 대응되는 디텍터 제어부 데이터(1153b_v2)를 디텍터 제어부(1153b)와 교체하여 엑스선 영상 장치(1000b)를 구동할 수 있다.
후술할 입출력 비교부(146) 및 비정상 구성 결정부(148)가 데이터 처리부(1210a)가 정상 동작을 하는 것으로 판단하면, 구성 교체부(144)는 엑스선 디텍터(1152b) 중 다른 구성을 선택할 수 있다. 즉, 도 28에 도시된 바와 같이 구성 교체부(144)는 엑스선 디텍터(1152b)의 하위 구성 중 선택되지 않은 다른 하위 구성인 디텍터 통신부(1154b)를 선택할 수 있다. 또한, 구성 교체부(144)는 저장부(120)의 정상 입출력 데이터(121)를 불러오고, 정상 입출력 데이터(121) 중 디텍터 통신부(1154b)에 대응되는 디텍터 통신부 데이터(1154b_v2)를 디텍터 통신부(1154b)와 교체하여 엑스선 영상 장치(1000b)를 구동할 수 있다.
입출력 비교부(146)는 피진단 의료기기(1000)에 포함된 복수 개의 구성 중 선택된 구성의 입력 및 출력을 읽고, 이를 정상 입출력 데이터(121) 중 선택된 구성에 대응되는 데이터에 의한 입력 및 출력을 비교하여 비정상 구성 결정부(148)에 전달할 수 있다.
예를 들어, 도 28에 도시된 바와 같이 입출력 비교부(146)는 디텍터 통신부(1154b)의 입출력을 읽고, 이를 정상 입출력 데이터(121) 중 디텍터 통신부(1154b)에 대응되는 디텍터 통신부 데이터(1154b_v2)의 입출력과의 차이를 산출하여 비정상 구성 결정부(148)에 전달할 수 있다.
또한, 도 28에 도시된 바와 같이 입출력 비교부(146)는 디텍터 통신부(1154b)의 입출력을 읽고, 이를 정상 입출력 데이터(121) 중 디텍터 통신부(1154b)에 대응되는 디텍터 통신부 데이터(1154b_v2)의 입출력과의 차이를 산출하여 비정상 구성 결정부(148)에 전달할 수 있다.
구성 교체부(144)가 참조 데이터를 불러오는 것과 입출력 비교부(146)가 피진단 의료기기(1000) 구성의 입출력 및 참조 데이터의 입출력을 읽은 것은 상술한 수학식 1의 함수를 이용할 수 있다.
비정상 구성 결정부(148)는 입출력 비교부(146)가 선택된 구성의 입출력과 정상 입출력 데이터(121) 중 선택된 구성에 대응되는 데이터의 입출력을 비교한 정보에 기초하여 선택된 구성이 비정상 동작을 하는지 여부를 판단할 수 있다.
구체적으로, 비정상 구성 결정부(148)는 장치 ID에 기초하여 선택된 구성에 대해서 인지하고, 입출력 비교부(146)가 비교한 선택된 구성의 입출력과 정상 입출력 데이터(121)의 입출력의 차이에 기초하여 선택된 구성의 비정상 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 비정상 구성 결정부(148)는 선택된 구성의 입출력과 정상 입출력 데이터(121)의 입출력의 차이가 미리 설정된 값을 초과하는 경우 선택된 구성을 비정상으로 판단할 수 있다. 반대로, 비정상 구성 결정부(148)는 선택된 구성의 입출력과 정상 입출력 데이터(121)의 입출력의 차이가 미리 설정된 값 이하인 경우 선택된 구성을 정상으로 판단할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 값은 선택된 구성이 정상 동작을 하는 경우의 입출력의 오차를 의미하는 것으로, 선택된 구성의 입출력과 정상 입출력 데이터(121)의 입출력의 차이가 해당 오차를 넘는 경우 선택된 구성이 비정상 동작을 하는 것으로 판단할 수 있다. 미리 설정된 값은 선택된 구성 별로 상이할 수 있고, 미리 설정된 값은 피진단 의료기기(1000)의 종류, 스팩 등에 의해 제조시 또는 설계시 설정된 사항일 수 있다.
이하, 도 29 내지 도 35를 참조하여 참조 의료기기를 통해 피진단 의료기기의 비정상 동작을 판단하는 제 3 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
도 29는 초음파 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이고, 도 30은 엑스선 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이고, 도 31은 자기공명 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이고, 도 32는 컴퓨터단층 영상 장치를 피진단 의료기기로 하는 의료기기 진단 장치의 블록도이다.
도 29 내지 도 32를 참조하면 의료기기 진단 장치(100)는 제어부(140) 및 통신부(110)를 포함할 수 있다. 통신부(110)는 초음파 영상 장치(1000a), 엑스선 영상 장치(1000b), 자기공명 영상 장치(1000c) 및 컴퓨터단층 영상 장치(1000d)와 같은 피진단 의료기기(1000)와 연결되어 의료기기 진단 장치(100)와 피진단 의료기기(1000) 사이의 데이터 교환을 수행할 수 있다.
제어부(140)는 의료기기 진단 장치(100)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(140)에 대한 구체적인 설명은 이하의 도 33 내지 도 35를 참조하여 설명하도록 한다.
피진단 의료기기(1000)로는 도 15 내지 도 18을 참조하여 상술한 것과 같이, 초음파 영상 장치(1000a), 엑스선 영상 장치(1000b), 자기공명 영상 장치(1000c) 및 컴퓨터단층 영상 장치(1000d) 등이 일례로 의료기기 진단 장치(100)와 연결될 수 있다.
도 33 내지 도 35는 의료기기 진단 장치가 피진단 의료기기의 오작동을 진단하는 개념을 도시한 블록도이다.
의료기기 진단 장치(100)는 통신부(110), 저장부(120) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.
통신부(110)는 피진단 의료기기(1000)와 연결되어 데이터를 송신 및 수신하는 것으로, 통신부(110)는 도 1의 통신부(110)와 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
또한, 통신부(110)는 피진단 의료기기(1000) 이외에도 참조 의료기기(200)와 연결될 수 있다. 여기서, 참조 의료기기(200)는 정상 동작을 하는 것으로 판단된 피진단 의료기기(1000)에 대응되는 의료기기로서, 참조 의료기기(200)는 유선 또는 무선으로 의료기기 진단 장치(100)의 통신부(110)와 연결될 수 있다. 따라서, 참조 의료기기(200)는 피진단 의료기기(1000)와 같은 공간 안에 마련될 수도 있고, 피진단 의료기기(1000)가 마련된 공간과 상이한 공간에 마련될 수도 있다.
저장부(120)는 의료기기 진단 장치(100)의 구동에 필요한 각종 데이터를 저장할 수 있고, 저장부(120)는 도 1의 저장부(120)와 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
제어부(140)는 의료기기 진단 장치(100)의 동작을 제어하고, 제어부(140)는 메인 제어부(150), 그룹 결정부(142), 구성 교체부(144), 입출력 비교부(146) 및 비정상 구성 결정부(148)를 포함할 수 있다.
메인 제어부(150)는 통신부(110)로부터 피진단 의료기기(1000)의 구성에 대한 데이터를 수신하여 구성을 참조 의료기기(200)에 대한 데이터로 교체하는데 이용할 수 있다. 구체적으로, 메인 제어부(150)는 자기공명 영상 장치(1000c)로부터 자기공명 영상 장치(1000c)에 포함된 복수 개의 구성에 대한 정보를 수신하고, 이를 그룹 결정부(142) 및 구성 교체부(144)에 전달하여 자기공명 영상 장치(1000c)의 복수 개의 구성의 그룹을 결정하도록 하고, 자기공명 영상 장치(1000c)에 포함된 하나의 구성을 교체하도록 할 수 있다.
그룹 결정부(142)는 피진단 의료기기(1000)에 포함된 복수 개의 구성을 그룹화할 수 있다. 구체적으로, 그룹 결정부(142)는 피진단 의료기기(1000)가 자기공명 영상 장치(1000c)로 설정된 경우 상위 구성으로 신호 송수신부(1030c), 모니터링부(1040c), 시스템 제어부(1050c) 및 오퍼레이팅부(1060c)를 설정할 수 있고, 신호 송수신부(1030c) 조사부의 하위 구성으로 경사자장 증폭기(1032c)(1122a), 송수신 스위치(1034c), RF 송신부(1036C) 및 RF 수신부(1038C)를 설정할 수 있고, 모니터링부(1040c)의 하위 구성으로 시스템 모니터링부(1042c), 대상체 모니터링부(1044c), 테이블 제어부(1046c) 및 디스플레이 제어부(1048c)를 설정할 수 있고, 시스템 제어부(1050c)의 하위 구성으로 갠트리 제어부(1058c) 및 시퀀스 제어부(1052c)를 설정할 수 있고, 오퍼레이팅부(1060c)의 하위 구성으로 입력부(1066c), 출력부(1064c) 및 영상 처리부(1062c)를 설정할 수 있다.
그룹 결정부(142)가 상위 구성 및 하위 구성을 결정하면, 제어부(140)는 상위 구성만을 참조 의료기기(200) 중 상위 구성에 대응하는 데이터로 교체하여 피진단 의료기기(1000)가 정상적인 동작을 하는지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(140)가 해당 상위 구성이 비정상 동작을 한다고 결정하면, 제어부(140)는 해당 상위 구성에 포함된 하위 구성들을 교체하여 비정상 동작을 판단할 수 있다.
예를 들어, 도 33에 도시된 바와 같이 제어부(140)가 신호 송수신부(1030c), 모니터링부(1040c), 시스템 제어부(1050c) 및 오퍼레이팅부(1060c)에 대응되는 참조 의료기기(200)의 구성으로 교환하여 정상 동작 여부를 판단할 수 있다. 이 경우, 제어부(140)가 비정상 동작을 하는 구성을 모니터링부(1040c)로 판단하면, 제어부(140)는 모니터링부(1040c)의 하위 구성인 시스템 모니터링부(1042c), 대상체 모니터링부(1044c), 테이블 제어부(1046c) 및 디스플레이 제어부(1048c) 각각을 참조 의료기기(200)의 구성으로 교환하여 정상 동작 여부를 판단할 수 있다.
구성 교체부(144)는 피진단 의료기기(1000)에 포함된 복수 개의 구성 중 하나를 선택하거나 복수 개의 상위 구성 또는 하위 구성을 선택할 수 있다. 구성 교체부(144)는 선택된 구성 등을 피진단 의료기기(1000)에서 전기적으로 분리하고 분리된 선택된 구성을 참조 의료기기(200)에 포함된 구성 중 선택된 구성으로 교체하여 피진단 의료기기(1000)를 구동시킬 수 있다.
예를 들어, 도 34에 도시된 바와 같이 구성 교체부(144)는 자기공명 영상 장치(1000c)에 포함된 상위 구성 중 모니터링부(1040c)가 비정상 동작을 한다고 판단되면, 모니터링부(1040c)의 하위 구성 중 시스템 모니터링부(1042c)를 선택할 수 있다. 또한, 구성 교체부(144)는 참조 의료기기(200)의 구성에 대한 데이터를 불러오고, 참조의료기기 중 시스템 모니터링부(1042c)에 대응되는 참조 시스템 모니터링부(1042c_v3)를 시스템 모니터링부(1042c)와 교체하여 자기공명 영상 장치(1000c)를 구동할 수 있다.
후술할 입출력 비교부(146) 및 비정상 구성 결정부(148)가 시스템 모니터링부(1042c)가 정상 동작을 하는 것으로 판단하면, 구성 교체부(144)는 모니터링부(1040c) 중 다른 구성을 선택할 수 있다. 즉, 도 35에 도시된 바와 같이 구성 교체부(144)는 모니터링부(1040c)의 하위 구성 중 선택되지 않은 다른 하위 구성인 대상체 모니터링부(1044c)를 선택할 수 있다. 또한, 구성 교체부(144)는 참조 의료기기(200)의 데이터를 불러오고, 참조 의료기기(200)의 구성 중 대상체 모니터링부(1044c)에 대응되는 참조 대상체 모니터링부(1044c_v3)를 대상체 모니터링부(1044c)와 교체하여 자기공명 영상 장치(1000c)를 구동할 수 있다.
입출력 비교부(146)는 피진단 의료기기(1000)에 포함된 복수 개의 구성 중 선택된 구성의 입력 및 출력을 읽고, 이를 참조 의료기기(200)의 구성 중 선택된 구성에 대응되는 데이터에 의한 입력 및 출력을 비교하여 비정상 구성 결정부(148)에 전달할 수 있다.
예를 들어, 도 35에 도시된 바와 같이 입출력 비교부(146)는 대상체 모니터링부(1044c)의 입출력을 읽고, 이를 참조 의료기기(200)의 구성 중 대상체 모니터링부(1044c)에 대응되는 참조 대상체 모니터링부(1044c_v3)의 입출력과의 차이를 산출하여 비정상 구성 결정부(148)에 전달할 수 있다.
또한, 도 35에 도시된 바와 같이 입출력 비교부(146)는 대상체 모니터링부(1044c)의 입출력을 읽고, 이를 참조 의료기기(200)의 구성 중 대상체 모니터링부(1044c)에 대응되는 참조 대상체 모니터링부(1044c_v3)의 입출력과의 차이를 산출하여 비정상 구성 결정부(148)에 전달할 수 있다.
구성 교체부(144)가 참조 데이터를 불러오는 것과 입출력 비교부(146)가 피진단 의료기기(1000) 구성의 입출력 및 참조 데이터의 입출력을 읽은 것은 상술한 수학식 1의 함수를 이용할 수 있다.
비정상 구성 결정부(148)는 입출력 비교부(146)가 선택된 구성의 입출력과 참조 의료기기(200)의 구성 중 선택된 구성에 대응되는 데이터의 입출력을 비교한 정보에 기초하여 선택된 구성이 비정상 동작을 하는지 여부를 판단할 수 있다.
구체적으로, 비정상 구성 결정부(148)는 장치 ID에 기초하여 선택된 구성에 대해서 인지하고, 입출력 비교부(146)가 비교한 선택된 구성의 입출력과 참조 의료기기(200)의 입출력의 차이에 기초하여 선택된 구성의 비정상 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 비정상 구성 결정부(148)는 선택된 구성의 입출력과 참조 의료기기(200)에 포함된 구성의 입출력의 차이가 미리 설정된 값을 초과하는 경우 선택된 구성을 비정상으로 판단할 수 있다. 반대로, 비정상 구성 결정부(148)는 선택된 구성의 입출력과 참조 의료기기(200)에 포함된 구성의 입출력의 차이가 미리 설정된 값 이하인 경우 선택된 구성을 정상으로 판단할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 값은 선택된 구성이 정상 동작을 하는 경우의 입출력의 오차를 의미하는 것으로, 선택된 구성의 입출력과 참조 의료기기(200)에 포함된 구성의 입출력의 차이가 해당 오차를 넘는 경우 선택된 구성이 비정상 동작을 하는 것으로 판단할 수 있다. 미리 설정된 값은 선택된 구성 별로 상이할 수 있고, 미리 설정된 값은 피진단 의료기기(1000)의 종류, 스팩 등에 의해 제조시 또는 설계시 설정된 사항일 수 있다.
도 36은 일 실시예에 따른 유저 인터페이스에 표시되는 화면을 도시하고 있다.
제어부가 피진단 의료기기에 포함된 구성 중 적어도 하나가 비정상 동작을 하는 것으로 판단하면, 디스플레이는 해당 피진단 의료기기에 포함된 해당 구성을 표시하고, 디스플레이는 사용자가 해당 구성에 대해서 기사를 호출하거나, 재고를 확인하거나, 해당 구성을 주문하거나, 해당 구성을 교체하기 위한 매뉴얼을 선택할 수 있도록 입력 버튼을 표시할 수 있다.
예를 들어, 의료기기 진단 장치에 연결된 피진단 의료기기가 엑스선 영상 장치인 경우, 디스플레이는 비정상 구성 표시 이미지(136a)로서 "엑스선 영상 장치에 있어서, 엑스선 디텍터의 디텍터 통신부에 고장이 검출되었습니다."라는 텍스트를 표시할 수 있다. 또한, 디스플레이는 엑스선 영상 장치를 수리하기 위해서 기사호출 이미지(136b)를 표시할 수도 있고, 디스플레이는 엑스선 디텍터 또는 디텍터 통신부의 재고를 확인하기 위해서 재고확인 이미지(136c)를 표시할 수도 있고, 디스플레이는 엑스선 디텍터 또는 디텍터 통신부를 주문하기 위해서 주문 이미지(136d)를 표시할 수도 있고, 디스플레이는 사용자에게 엑스선 디텍터 또는 디텍터 통신부를 교체를 안내하기 위해서 교체 매뉴얼 이미지(136e)를 표시할 수 있다.
사용자가 디스플레이에 표시된 기사호출 이미지(136b), 재고확인 이미지(136c), 주문 이미지(136d) 및 교체 매뉴얼 이미지(136e) 각각을 선택한 경우, 제어부는 저장부에 저장된 구성 주문 데이터 및 실교체 매뉴얼을 통해 해당 기능을 구현할 수 있다.
이상에서는 의료기기 진단 장치의 구성 및 동작에 대해서 설명하였다. 이하, 도 37을 참조하여 의료기기 진단 장치가 피진단 의료기기에 포함된 구성 중 비정상 동작을 하는 것으로 판단되는 구성을 결정하는 방법의 일 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
도 37은 의료기기 진단 장치가 피진단 의료기기의 비정상 동작을 판단하는 방법에 대한 플로우 차트이다.
먼저, 그룹 결정부는 피진단 의료기기의 구성들을 분류하고, 분류한 구성들의 우선 순위를 설정(S 10)할 수 있다. 또한, 구성 교체부는 동일한 우선 순위에 있는 상위 구성들 중 하나의 구성을 선택하고(S 20), 선택된 구성을 참조 데이터에 기초한 가상의 구성으로 교체(S 30)할 수 있다.
입출력 비교부 및 비정상 구성 결정부는 피진단 의료기기에 포함된 선택된 구성 또는 피진단 의료기기의 동작이 정상적으로 동작하는지 여부를 판단(S 40)할 수 있다.
만약, 피진단 의료기기에 포함된 선택된 구성 또는 피진단 의료기기의 동작이 정상적으로 동작하는 경우, 구성 교체부는 동일 우선 순위에 있는 상위 구성 중 선택되지 않은 다른 구성을 선택(S 50)하고, S 30 내지 S 40의 동작을 수행할 수 있다.
반대로, 피진단 의료기기에 포함된 선택된 구성 또는 피진단 의료기기의 동작이 정상적으로 동작하지 않는 경우, 구성 교체부는 선택된 상위 구성 중 동일한 우선 순위를 갖는 하위 구성 중 하나를 선택(S 60)하고, 구성 교체부는 선택된 하위 구성을 참조 데이터에 기초한 가상의 구성으로 교체(S 70)할 수 있다.
입출력 비교부 및 비정상 구성 결정부는 선택된 상위 구성에 포함된 선택된 하위 구성 또는 선택된 상위 구성의 동작이 정상적으로 동작하는지 여부를 판단(S 80)할 수 있다.
만약, 선택된 상위 구성에 포함된 선택된 하위 구성 또는 선택된 상위 구성의 동작이 정상적으로 동작하는 경우, 구성 교체부는 동일 우선 순위에 있는 하위 구성 중 선택되지 않은 다른 하위 구성을 선택(S 90)하고, S 70 내지 S 80의 동작을 수행할 수 있다.
반대로, 선택된 상위 구성에 포함된 선택된 하위 구성 또는 선택된 상위 구성의 동작이 정상적으로 동작하지 않는 경우, 메인 제어부는 선택된 하위 구성에 복수 개의 하위 구성이 존재하는지 여부를 판단(S 100)할 수 있다.
만약, 선택된 하위 구성에 복수 개의 하위 구성이 존재하는 경우 제어부는 S 60 내지 S 100의 동작을 수행할 수 있다.
반대로, 선택된 하위 구성에 복수 개의 하위 구성이 존재하지 않는 경우, 디스플레이에 피진단 의료기기를 진단한 결과를 표시하고 제어부는 의료기기 진단 장치의 동작을 종료할 수 있다.
상기의 설명은 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 상기에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 의료기기 진단 장치
110 : 통신부
120 : 저장부
121 : 정상 입출력 데이터
122 : 구성 주문 데이터
123 : 실교체 매뉴얼
130 : 유저 인터페이스
140 : 제어부
142 : 그룹 결정부
144 : 구성 교체부
146 : 입출력 비교부
148 : 비정상 구성 결정부
150 : 메인 제어부
160 : 시뮬레이션 프로세서
200 : 참조 의료기기
400 : 네트워크
1000 : 피진단 의료기기

Claims (27)

  1. 피진단 의료기기와 연결되어 데이터를 수신하는 통신부; 및
    상기 수신한 데이터에 기초해 상기 피진단 의료기기의 복수의 구성 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 구성의 입출력 데이터와, 참조 데이터 중 상기 선택된 구성에 대응되는 입출력 데이터의 차이값을 산출하고, 상기 산출한 차이값이 미리 설정된 값을 초과하는 경우 상기 선택된 구성을 비정상으로 판단하고, 상기 산출한 차이값이 상기 미리 설정된 값 이하인 경우 상기 피진단 의료기기의 복수의 구성 중 다른 구성을 선택하여 입출력 데이터의 차이값을 산출하는 제어부;
    를 포함하는 의료기기 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 참조 데이터는 상기 피진단 의료기기에 대응되는 의료기기 시뮬레이션인 의료기기 진단 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 피진단 의료기기 구성의 입력 및 출력들의 집합인 정상 입출력 데이터가 저장된 저장부;
    를 더 포함하고,
    상기 참조 데이터는 상기 정상 입출력 데이터인 의료기기 진단 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 통신부는 상기 피진단 의료기기에 대응되고 정상 동작을 하는 외부의 참조 의료기기와 연결되어 데이터를 수신하고,
    상기 참조 데이터는 상기 참조 의료기기로부터 수신한 데이터인 의료기기 진단 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 피진단 의료기기의 진단 상태를 표시하고 사용자로부터 진단 명령을 입력 받는 유저 인터페이스;
    를 더 포함하는 의료기기 진단 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유저 인터페이스는 상기 피진단 의료기기의 복수의 구성을 표시하고, 상기 복수의 구성 중 비정상을 판단할 구성 선택을 입력받는 의료기기 진단 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 피진단 의료기기의 복수의 구성 중 비정상 판단을 하지 않은 하나의 구성을 무작위로 선택하는 의료기기 진단 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 유저 인터페이스는 상기 비정상으로 판단된 구성의 재고를 표시하는 의료기기 진단 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 통신부는 상기 재고를 표시한 구성을 주문하는 의료기기 진단 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 비정상으로 판단된 구성의 교체에 대한 매뉴얼인 실교체 매뉴얼이 저장된 저장부;
    를 더 포함하고,
    상기 유저 인터페이스는 상기 실교체 매뉴얼에 기초하여 상기 비정상으로 판단된 구성을 교체하는 방법을 표시하는 의료기기 진단 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 통신부는 서버로부터 상기 참조 데이터를 업데이트시키기 위한 데이터를 수신하는 의료기기 진단 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    피진단 의료기기와 연결되어 데이터를 수신하는 통신부; 및
    상기 수신한 데이터에 기초해 상기 피진단 의료기기의 복수의 구성을 포함하는 상위 구성을 결정하고, 상기 결정된 상위 구성 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 상위 구성의 입출력 데이터와, 참조 데이터 중 상기 선택된 상위 구성에 대응되는 입출력 데이터의 차이값을 산출하고, 상기 산출한 차이값이 미리 설정된 값을 초과하는 경우 상기 선택된 상위 구성을 비정상으로 판단하는 제어부;
    를 포함하는 의료기기 진단 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 선택된 상위 구성과 관련된 입출력 데이터의 차이값을 산출 후, 상기 복수의 상위 구성 중 선택되지 않은 상위 구성을 선택하는 의료기기 진단 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 비정상으로 판단된 상위 구성이 포함하는 하위 구성 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 하위 구성의 입출력 데이터와, 참조 데이터 중 상기 선택된 하위 구성에 대응되는 입출력 데이터의 차이값을 산출하고, 상기 산출한 차이값이 미리 설정된 값을 초과하는 경우 상기 선택된 하위 구성을 비정상으로 판단하는 의료기기 진단 장치.
  15. 피진단 의료기기로부터 데이터를 수신하는 단계;
    상기 수신한 데이터에 기초하여 상기 피진단 의료기기의 복수의 구성 중 하나를 선택하는 단계;
    상기 선택된 구성의 입출력 데이터와, 참조 데이터 중 상기 선택된 구성에 대응되는 입출력 데이터의 차이값을 산출하는 단계; 및
    상기 산출한 차이값이 미리 설정된 값을 초과하는 경우 상기 선택된 구성을 비정상으로 판단하고, 상기 산출한 차이값이 상기 미리 설정된 값 이하인 경우 상기 피진단 의료기기의 복수의 구성 중 다른 구성을 선택하여 입출력 데이터의 차이값을 산출하는 단계;
    를 포함하는 의료기기 진단 장치의 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 참조 데이터는 상기 피진단 의료기기에 대응되는 의료기기 시뮬레이션인 의료기기 진단 장치의 제어 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 참조 데이터는 상기 피진단 의료기기 구성의 입력 및 출력들의 집합에 대한 정상 입출력 데이터인 의료기기 진단 장치의 제어 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 피진단 의료기기에 대응되고 정상 동작을 하는 외부의 참조 의료기기로부터 데이터를 수신하는 단계;
    를 더 포함하고,
    상기 참조 데이터는 상기 참조 의료기기로부터 수신한 데이터인 의료기기 진단 장치의 제어 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 피진단 의료기기의 복수의 구성을 표시하는 단계; 및
    상기 표시된 복수의 구성 중 비정상을 판단할 구성 선택을 입력받는 단계;
    를 더 포함하는 의료기기 진단 장치의 제어 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 피진단 의료기기의 복수의 구성 중 비정상 판단을 하지 않은 하나의 구성을 무작위로 선택하는 단계;
    를 더 포함하는 의료기기 진단 장치의 제어 방법.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 비정상으로 판단된 구정의 재고를 표시하는 단계;
    를 더 포함하는 의료기기 진단 장치의 제어 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 재고를 표시한 구성을 주문하는 단계;
    를 더 포함하는 의료기기 진단 장치의 제어 방법.
  23. 제15항에 있어서,
    상기 비정상으로 판단된 구성의 교체에 대한 매뉴얼인 실교체 매뉴얼에 기초하여 상기 비정상으로 판단된 구성을 교체하는 방법을 표시하는 단계;
    를 더 포함하는 의료기기 진단 장치의 제어 방법.
  24. 제15항에 있어서,
    서버로부터 상기 참조 데이터를 업데이트시키기 위한 데이터를 수신하는 단계;
    를 더 포함하는 의료기기 진단 장치의 제어 방법.
  25. 피진단 의료기기로부터 데이터를 수신하는 단계;
    상기 수신한 데이터에 기초하여 상기 피진단 의료기기의 복수의 구성을 포함하는 상위 구성을 결정하는 단계;
    상기 결정된 상위 구성 중 하나를 선택하는 단계;
    상기 선택된 상위 구성의 입출력 데이터와, 참조 데이터 중 상기 선택된 상위 구성에 대응되는 입출력 데이터의 차이값을 산출하는 단계; 및
    상기 산출한 차이값이 미리 설정된 값을 초과하는 경우 상기 선택된 구성을 비정상으로 판단하는 단계;
    를 포함하는 의료기기 진단 장치의 제어 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 선택된 상위 구성과 관련된 입출력 데이터의 차이값을 산출 후, 상기 복수의 상위 구성 중 선택되지 않은 상위 구성을 선택하는 단계;
    를 더 포함하는 의료기기 진단 장치의 제어 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 비정상으로 판단된 상위 구성이 포함하는 하위 구성 중 하나를 선택하는 단계;
    상기 선택된 하위 구성의 입출력 데이터와, 참조 데이터 중 상기 선택된 하위 구성에 대응되는 입출력 데이터의 차이값을 산출하는 단계; 및
    상기 산출한 차이값이 미리 설정된 값을 초과하는 경우 상기 선택된 하위 구성을 비정상으로 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 의료기기 진단 장치의 제어 방법.
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