KR20170025096A

KR20170025096A - 단층 영상 복원 장치 및 그에 따른 단층 영상 복원 방법

Info

Publication number: KR20170025096A
Application number: KR1020150121030A
Authority: KR
Inventors: 이경용; 김도일; 토시히로 리후; 이덕운
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2017-03-08
Also published as: EP3143935A1; US20170055932A1; KR101728046B1; EP3143935B1; US10307129B2

Abstract

제1 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제1 X-ray 생성부가 제1 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득한 단층 데이터를 이용하여 제1 영상을 획득하고, 제2 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제2 X-ray 생성부가 제2 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득한 단층 데이터를 이용하여 제2 영상을 획득하는 데이터 획득부; 상기 제1 영상과 상기 제2 영상을 이용하여 시간에 따른 상기 대상체의 움직임 량을 나타내는 움직임 정보를 획득하는 제어부; 및 상기 움직임 정보를 이용하여 목표 시점에서의 상기 대상체를 나타내는 목표 영상을 복원하는 영상 복원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 장치가 개시된다.

Description

단층 영상 복원 장치 및 그에 따른 단층 영상 복원 방법{TOMOGRAPHY APPARATUS AND METHOD FOR RECONSTRUCTING A TOMOGRAPHY IMAGE THEREOF}

본원발명은 단층 영상 복원 장치 및 그에 따른 단층 영상 복원 방법에 관한 것이다.

의료 영상 장치는 대상체의 내부 구조를 영상으로 획득하기 위한 장비이다. 의료 영상 처리 장치는 비침습 검사 장치로서, 신체 내의 구조적 세부사항, 내부 조직 및 유체의 흐름 등을 촬영 및 처리하여 사용자에게 보여준다. 의사 등의 사용자는 의료 영상 처리 장치에서 출력되는 의료 영상을 이용하여 환자의 건강 상태 및 질병을 진단할 수 있다.

이러한 의료 영상 장치 중 환자에게 엑스레이를 조사하여 대상체를 촬영하기 위한 장치로는 대표적으로 컴퓨터 단층 촬영(CT: Computed Tomography) 장치가 있다.

컴퓨터 단층 촬영(CT) 장치는 대상체에 대한 단면 영상을 제공할 수 있고, 일반적인 엑스레이 장치에 비하여 대상체의 내부 구조(예컨대, 신장, 폐 등의 장기 등)가 겹치지 않게 표현할 수 있다는 장점이 있어서, 질병의 정밀한 진단을 위하여 널리 이용된다. 이하에서는 단층 영상 복원 장치에 의해서 획득된 의료 영상을 단층 영상이라 한다.

단층 영상을 획득하는데 있어서, 단층 영상 복원 장치를 이용하여 대상체에 대한 단층 촬영을 수행하여, 로 데이터(raw data)를 획득한다. 그리고, 획득된 로 데이터를 이용하여 단층 영상을 복원(reconstruction)하게 된다. 여기서, 로 데이터는 엑스레이를 대상체로 조사(projection)하여 획득된 프로젝션 데이터(projection data) 또는 프로젝션 데이터의 집합인 사이노그램(sinogram)이 될 수 있다.

예를 들어, 단층 영상을 획득하기 위해서는 단층 촬영으로 획득된 사이노그램을 이용하여 영상 재구성의 동작을 수행하여야 한다. 단층 영상의 복원 동작은 이하에서 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 CT 영상 촬영 및 복원 동작을 설명하기 위한 도면이다.

구체적으로, 도 1의 (a)는 대상체(25)를 중심으로 회전하며 CT 촬영을 수행하고, 그에 대응되는 로 데이터를 획득하는 컴퓨터 단층 영상 복원 장치의 CT 촬영 동작을 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 1의 (b)는 CT 촬영에 의해서 획득된 사이노그램 및 복원 CT 영상을 설명하기 위한 도면이다.

컴퓨터 단층 영상 복원 장치는 엑스레이(X-ray)를 생성하여 대상체로 조사하고, 대상체를 통과한 엑스레이를 엑스레이 검출부(detector)(미도시)에서 감지한다. 그리고 엑스레이 검출부(미도시)는 감지된 엑스레이에 대응되는 로 데이터를 생성한다.

구체적으로, 도 1의 (a)를 참조하면, 컴퓨터 단층 영상 복원 장치에 포함되는 X-ray 생성부(20)는 대상체(25)로 엑스레이를 조사한다. 컴퓨터 단층 영상 복원 장치가 CT 촬영을 하는데 있어서, X-ray 생성부(20)는 대상체를 중심으로 회전하며, 회전된 각도에 대응되는 복수 개의 로 데이터(30, 31, 32)를 획득한다. 구체적으로, P1 위치에서 대상체로 인가된 엑스레이를 감지하여 제1 로 데이터(30)를 획득하고, P2 위치에서 대상체로 인가된 스레이를 감지하여 제2 로 데이터(31)를 획득한다. 그리고, P3 위치에서 대상체로 인가된 엑스레이를 감지하여 제3 로 데이터(32)를 획득한다. 여기서, 로 데이터는 프로젝션 데이터(projection data)가 될 수 있다.

하나의 단면 CT 영상을 생성하기 위해서는 X-ray 생성부(20)가 최소 180 도 이상 회전하며 CT 촬영을 수행하여야 한다.

도 1의 (b)를 참조하면, 도 1의 (a)에서 설명한 바와 같이 X-ray 생성부(20)를 소정의 각도 간격마다 이동시켜가며 획득된 복수개의 프로젝션 데이터들(30, 31, 32)을 조합하여 하나의 사이노그램(sinogram)(40)을 획득할 수 있다. 사이노그램(40)은 X-ray 생성부(20)가 한 주기 회전하며 CT 촬영을 하여 획득된 사이노그램으로, 한 주기 회전에 대응되는 사이노그램(40)은 하나의 단면 CT 영상의 생성에 이용될 수 있다. 한 주기 회전은 CT 시스템의 사양에 따라서 대략 반 바퀴 이상 또는 한 바퀴 이상이 될 수 있다.

그리고, 사이노그램(40)을 필터링한 후에 역투영(Filtered back-projection)하여 CT 영상(50)을 복원한다.

일반적으로, X-ray 생성부(20)가 반 바퀴 회전하는데 0.2 초 전후의 시간이 소요된다.

CT 촬영의 대상이 되는 대상체가 움직이는 경우, 한 주기 동안에도 대상체의 움직임이 발생하게 되며, 이러한 대상체의 움직임으로 인하여, CT 영상을 복원(reconstruction)하는데 있어서 움직임 아티팩트(motion artifact)가 발생하게 된다.

움직임 아티팩트가 발생되는 경우 복원된 CT영상에 있어서, 대상체의 최외곽 경계(edge) 가 선명하지 못하고 중첩적으로 표시되며, CT 영상 내에 대상체의 움직임으로 인하여 내부 경계가 블러링(blurring)되어 표시된다.

이러한 CT 영상 내의 움직임 아티팩트는 CT 영상의 화질을 저하시켜 의사 등의 사용자가 영상을 판독하여 질병을 진단하는데 있어서, 판독 및 진단의 정확성을 저하시킨다.

따라서, 움직이는 대상체를 CT 촬영하는 경우, 움직임 아티팩트가 최소화된 CT 영상을 복원하는 것이 무엇보다 중요하다.

개시된 실시예는 복원된 단층 영상 내에 발생할 수 있는 움직임 아티팩트를 감소시킬 수 있도록 시간 해상도를 향상 시키며, 보다 정확한 단층 영상을 복원할 수 있는 단층 영상 복원 장치 및 그에 따른 단층 영상 복원 방법을 제공한다.

구체적으로, 개시된 실시예는 서로 다른 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 두 개의 소스를 이용하여 보다 정확한 단층 영상을 복원할 수 있는 단층 영상 복원 장치 및 그에 따른 단층 영상 복원 방법의 제공한다.

또한, 개시된 실시예에서는 서로 다른 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 두 개의 소스를 이용한 단층 촬영으로 획득된 데이터를 이용하여 시간에 따른 대상체의 움직임량을 정확하게 측정하고, 측정된 움직임량에 근거하여 움직임 보정을 수행함으로써, 복원된 단층 영상의 시간 해상도를 향상시킬 수 있는 단층 영상 복원 장치 및 그에 따른 단층 영상 복원 방법을 제공한다.

개시된 실시예의 실시예에 따른 단층 영상 복원 장치는, 제1 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제1 X-ray 생성부가 제1 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득한 단층 데이터를 이용하여 제1 영상을 획득하고, 제2 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제2 X-ray 생성부가 제2 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득한 단층 데이터를 이용하여 제2 영상을 획득하는 데이터 획득부; 상기 제1 영상과 상기 제2 영상을 이용하여 시간에 따른 상기 대상체의 움직임 량을 나타내는 움직임 정보를 획득하는 제어부; 및 상기 움직임 정보를 이용하여 목표 시점에서의 상기 대상체를 나타내는 목표 영상을 복원하는 영상 복원부를 포함한다.

또한, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상은, 부분 영상이고, 상기 제1 각도 구간과 상기 제2 각도 구간은, 서로 마주보는 구간일 수 있다.

또한, 상기 제1 각도 구간 및 상기 제2 각도 구간 각각은, 180도 미만의 값을 가질 수 있다.

또한, 상기 움직임 정보는, 상기 대상체를 형성하는 표면(surface)의 움직임 량을 나타내는 정보일 수 있다.

또한, 상기 영상 복원부는, 상기 움직임 정보에 근거하여 상기 목표 시점에서의 상기 대상체의 움직임 량을 예측하고, 예측된 움직임 량에 근거하여 상기 목표 영상을 복원할 수 있다.

또한, 상기 데이터 획득부는, 상기 제1 X-ray 생성부 및 상기 제2 X-ray 생성부를 이용하여 180 도 + 추가 각도 구간에 해당하는 단층 데이터를 획득하며, 상기 추가 각도는 대략 30 내지 70도 값을 가질 수 있다.

또한, 상기 영상 복원부는, 상기 움직임 정보를 이용하여 상기 제1 X-ray 생성부가 획득한 단층 데이터를 기반으로 복원한 제1 복원 영상과 상기 제2 X-ray 생성부가 획득한 단층 데이터를 기반으로 복원한 제2 복원 영상에 근거하여 상기 목표 영상을 복원할 수 있다.

또한, 상기 영상 복원부는, 상기 제1 복원 영상과 상기 제2 복원 영상을 영상 정합하여 상기 목표 영상을 복원할 수 있다.

개시된 실시예의 실시예에 따른 단층 영상 복원 장치는, 제1 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제1 X-ray 생성부 및 제2 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제2 X-ray 생성부 각각이 제1 각도 구간 및 제2 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득한 단층 데이터를 이용하여 부분 영상인 제1 영상을 획득하고, 상기 제1 X-ray 생성부 및 상기 제2 X-ray 생성부 각각이 상기 제2 각도 구간 및 상기 제1 각도 구간과 마주보는 제3 각도 구간에서 상기 대상체를 중심으로 회전하여 획득된 단층 데이터를 이용하여 부분 영상인 제2 영상을 획득하는 데이터 획득부; 상기 제1 영상과 상기 제2 영상을 이용하여 시간에 따른 상기 대상체의 움직임 량을 나타내는 움직임 정보를 획득하는 제어부; 및 상기 움직임 정보를 이용하여 목표 시점에서의 상기 대상체를 나타내는 목표 영상을 복원하는 영상 복원부를 포함한다.

또한, 상기 제1 각도 구간, 제2 각도 구간 및 상기 제3 각도 구간 각각은, 180도 미만의 값을 가질 수 있다.

또한, 상기 제1 X-ray 생성부 및 상기 제2 X-ray 생성부는, 90 도 간격으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 X-ray 생성부 및 상기 제2 X-ray 생성부는, 각각 상기 대상체를 중심으로 90 도 + 추가 각도를 회전하여 상기 단층 데이터를 획득하고, 상기 추가 각도는 90 도 이하의 값을 가질 수 있다.

또한, 상기 데이터 획득부는, 상기 제1 X-ray 생성부 및 상기 제2 X-ray 생성부 각각을 이용하여 180 도 + 추가 각도 구간에 해당하는 2 개의 단층 데이터를 획득하며, 상기 추가 각도는 대략 30 내지 70도 값을 가질 수 있다.

개시된 실시예의 실시예에 따른 단층 영상 복원 방법은, 제1 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제1 X-ray 생성부가 제1 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득한 단층 데이터를 이용하여 제1 영상을 획득하고, 제2 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제2 X-ray 생성부가 제2 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득한 단층 데이터를 이용하여 제2 영상을 획득하는 단계; 상기 제1 영상과 상기 제2 영상을 이용하여 시간에 따른 상기 대상체의 움직임 량을 나타내는 움직임 정보를 획득하는 단계; 및 상기 움직임 정보를 이용하여 목표 시점에서의 상기 대상체를 나타내는 목표 영상을 복원하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 움직임 정보에 근거하여 상기 목표 시점에서의 상기 대상체의 움직임 량을 예측하고, 예측된 움직임 량에 근거하여 상기 목표 영상을 복원할 수 있다.

또한, 상기 제1 X-ray 생성부 및 상기 제2 X-ray 생성부 각각을 이용하여 180 도 + 추가 각도 구간에 해당하는 2 개의 단층 데이터를 획득할 수 있고, 상기 추가 각도는 대략 30 내지 70도 값을 가질 수 있다.

또한, 상기 움직임 정보를 이용하여 상기 제1 X-ray 생성부가 획득한 단층 데이터를 기반으로 복원한 제1 복원 영상과 상기 제2 X-ray 생성부가 획득한 단층 데이터를 기반으로 복원한 제2 복원 영상에 근거하여 상기 목표 영상을 복원할 수 있다.

또한, 상기 제1 복원 영상과 상기 제2 복원 영상을 영상 정합하여 상기 목표 영상을 복원할 수 있다.

개시된 실시예의 실시예에 따른 단층 영상 복원 방법은, 제1 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제1 X-ray 생성부 및 제2 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제2 X-ray 생성부 각각이 제1 각도 구간 및 제2 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득한 단층 데이터를 이용하여 부분 영상인 제1 영상을 획득하고, 상기 제1 X-ray 생성부 및 상기 제2 X-ray 생성부 각각이 상기 제2 각도 구간 및 상기 제1 각도 구간과 마주보는 제3 각도 구간에서 상기 대상체를 중심으로 회전하여 획득된 단층 데이터를 이용하여 부분 영상인 제2 영상을 획득하는 단계; 상기 제1 영상과 상기 제2 영상을 이용하여 시간에 따른 상기 대상체의 움직임 량을 나타내는 움직임 정보를 획득하는 단계; 및 상기 움직임 정보를 이용하여 목표 시점에서의 상기 대상체를 나타내는 목표 영상을 복원하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 제1 X-ray 생성부 및 상기 제2 X-ray 생성부 각각을 이용하여 180 도 + 추가 각도 구간에 해당하는 2 개의 단층 데이터를 획득하며, 상기 추가 각도는 대략 30 내지 70도 값을 가질 수 있다.

도 1은 CT 영상 촬영 및 복원 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일반적인 CT 시스템(100)의 개략도이다.
도 3은 개시된 실시예에 따른 CT 시스템(100)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 통신부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 개시된 실시예에 따른 CT 시스템(500)을 나타내는 도면이다.
도 6은 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 장치를 나타내는 블록도이다.
도 7은 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 장치의 동작을 설명하기 위한 일 도면이다.
도 8은 대상체의 움직임을 설명하기 위한 일 도면이다.
도 9는 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 장치의 동작을 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 10은 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 방법을 설명하기 위한 일 도면이다.
도 11은 개시된 실시예에 따른 영상 복원 방법을 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 12는 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 장치의 동작을 설명하기 위한 또다른 도면이다.
도 13은 대상체의 움직임 량을 나타내는 도면이다.
도 14는 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 과정을 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 16은 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 방법을 나타내는 순서도이다.
도 17은 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 방법을 나타내는 다른 순서도이다.

개시된 실시예의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 개시된 실시예는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 개시된 실시예의 개시가 완전하도록 하고, 개시된 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 개시된 실시예는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 개시된 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

개시된 실시예에서 사용되는 용어는 개시된 실시예에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 개시된 실시예에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 개시된 실시예의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 개시된 실시예의 실시예에 대하여 개시된 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 개시된 실시예는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 개시된 실시예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.

본 명세서에서 "영상"은 이산적인 영상 요소들(예를 들어, 2차원 영상에 있어서의 픽셀들 및 3차원 영상에 있어서의 복셀들)로 구성된 다차원(multi-dimensional) 데이터를 의미할 수 있다. 예를 들어, 영상은 CT 촬영 장치에 의해 획득된 대상체의 의료 영상 등을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 "CT(Computed Tomography) 영상"이란 대상체에 대한 적어도 하나의 축을 중심으로 회전하며 대상체를 촬영함으로써 획득된 복수개의 엑스레이 영상들의 합성 영상을 의미할 수 있다.

본 명세서에서 "대상체(object)"는 사람 또는 동물, 또는 사람 또는 동물의 일부 또는 전부일수 있다. 예를 들어, 대상체는 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장기, 및 혈관 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, "대상체"는 팬텀(phantom)일수도 있다. 팬텀은 생물의 밀도와 실효 원자 번호에 아주 근사한 부피를 갖는 물질을 의미하는 것으로, 신체와 유사한 성질을 갖는 구형(sphere)의 팬텀을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 "사용자"는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 임상 병리사, 의료 영상 전문가 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

CT 시스템은 대상체에 대하여 단면 영상을 제공할 수 있으므로, 일반적인 X-ray 촬영 기기에 비하여 대상체의 내부 구조(예컨대, 신장, 폐 등의 장기 등)가 겹치지 않게 표현할 수 있다는 장점이 있다.

CT 시스템은, 예를 들어, 2mm 두께 이하의 영상데이터를 초당 수백 회 획득하여 가공함으로써 대상체에 대하여 비교적 정확한 단면 영상을 제공할 수 있다. 종래에는 대상체의 가로 단면만으로 표현된다는 문제점이 있었지만, 다음과 같은 여러 가지 영상 재구성 기법의 등장에 의하여 극복되었다. 3차원 재구성 영상기법들로는 다음과 같은 기법들이 있다.

- SSD(Shade surface display): 초기 3차원 영상기법으로 일정 HU값을 가지는 복셀들만 나타내도록 하는 기법.

- MIP(maximum intensity projection)/MinIP(minimum intensity projection): 영상을 구성하는 복셀 중에서 가장 높은 또는 낮은 HU값을 가지는 것들만 나타내는 3D 기법.

- VR(volume rendering): 영상을 구성하는 복셀들을 관심영역별로 색 및 투과도를 조절할 수 있는 기법.

- 가상내시경(Virtual endoscopy): VR 또는 SSD 기법으로 재구성한 3차원 영상에서 내시경적 관찰이 가능한 기법.

- MPR(multi planar reformation): 다른 단면 영상으로 재구성하는 영상 기법. 사용자가 원하는 방향으로의 자유자제의 재구성이 가능하다.

- Editing: VR에서 관심부위를 보다 쉽게 관찰하도록 주변 복셀들을 정리하는 여러 가지 기법.

- VOI(voxel of interest): 선택 영역만을 VR로 표현하는 기법.

개시된 실시예의 실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영(CT) 시스템(100)은 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 설명될 수 있다. 개시된 실시예의 실시예에 따른 CT 시스템(100)은 다양한 형태의 장치들을 포함할 수 있다.

도 2는 CT 시스템(100)의 개략도이다. 도 2를 참조하면, CT 시스템(100)은 갠트리(102), 테이블(105), X-ray 생성부(106) 및 X-ray 검출부(108)를 포함할 수 있다.

갠트리(102)는 X-ray 생성부(106) 및 X-ray 검출부(108)를 포함할 수 있다.

대상체(10)는 테이블(105) 상에 위치될 수 있다.

테이블(105)은 CT 촬영 과정에서 소정의 방향(예컨대, 상, 하, 좌, 우 중 적어도 한 방향)으로 이동할 수 있다. 또한, 테이블(105)은 소정의 방향으로 소정의 각도만큼 기울어질 수 있거나(tilting) 또는 회전(rotating)될 수 있다.

또한, 갠트리(102)도 소정의 방향으로 소정의 각도만큼 기울어질 수 있다.

도 3은 개시된 실시예의 실시예에 따른 CT 시스템(100)의 구조를 나타낸 도면이다.

개시된 실시예의 실시예에 따른 CT 시스템(100)은 갠트리(102), 테이블(105), 제어부(118), 저장부(124), 영상 처리부(126), 입력부(128), 디스플레이부(130), 통신부(132)를 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 대상체(10)는 테이블(105) 상에 위치할 수 있다. 개시된 실시예의 실시예에 따른 테이블(105)은 소정의 방향(예컨대, 상, 하, 좌, 우 중 적어도 한 방향)으로 이동 가능하고, 제어부(118)에 의하여 움직임이 제어될 수 있다.

개시된 실시예의 실시예에 따른 갠트리(102)는 회전 프레임(104), X-ray 생성부(106), X-ray 검출부(108), 회전 구동부(110), 데이터 획득 회로(116), 데이터 송신부(120)을 포함할 수 있다.

개시된 실시예의 실시예에 따른 갠트리(102)는 소정의 회전축(RA; Rotation Axis)에 기초하여 회전 가능한 고리 형태의 회전 프레임(104)을 포함할 수 있다. 또한, 회전 프레임(104)는 디스크의 형태일 수도 있다.

회전 프레임(104)은 소정의 시야 범위(FOV; Field Of View)를 갖도록 각각 대향하여 배치된 X-ray 생성부(106) 및 X-ray 검출부(108)를 포함할 수 있다. 또한, 회전 프레임(104)은 산란 방지 그리드(anti-scatter grid, 114)를 포함할 수 있다. 산란 방지 그리드(114)는 X-ray 생성부(106)와 X-ray 검출부(108)의 사이에서 위치할 수 있다.

의료용 영상 시스템에 있어서, 검출기(또는 감광성 필름)에 도달하는 X-선 방사선에는, 유용한 영상을 형성하는 감쇠된 주 방사선 (attenuated primary radiation) 뿐만 아니라 영상의 품질을 떨어뜨리는 산란 방사선(scattered radiation) 등이 포함되어 있다. 주 방사선은 대부분 투과시키고 산란 방사선은 감쇠시키기 위해, 환자와 검출기(또는 감광성 필름)와의 사이에 산란 방지 그리드를 위치시킬 수 있다.

예를 들어, 산란 방지 그리드는, 납 박편의 스트립(strips of lead foil)과, 중공이 없는 폴리머 물질(solid polymer material)이나 중공이 없는 폴리머(solid polymer) 및 섬유 합성 물질(fiber composite material) 등의 공간 충전 물질(interspace material)을 교대로 적층한 형태로 구성될 수 있다. 그러나, 산란 방지 그리드의 형태는 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

회전 프레임(104)은 회전 구동부(110)로부터 구동 신호를 수신하고, X-ray 생성부(106)와 X-ray 검출부(108)를 소정의 회전 속도로 회전시킬 수 있다. 회전 프레임(104)은 슬립 링(미도시)을 통하여 접촉 방식으로 회전 구동부(110)로부터 구동 신호, 파워를 수신할 수 있다. 또한, 회전 프레임(104)은 무선 통신을 통하여 회전 구동부(110)로부터 구동 신호, 파워를 수신할 수 있다.

X-ray 생성부(106)는 파워 분배부(PDU; Power Distribution Unit, 미도시)에서 슬립 링(미도시)을 거쳐 고전압 생성부(미도시)를 통하여 전압, 전류를 인가 받아 X선을 생성하여 방출할 수 있다. 고전압 생성부가 소정의 전압(이하에서 튜브 전압으로 지칭함)을 인가할 때, X-ray 생성부(106)는 이러한 소정의 튜브 전압에 상응하게 복수의 에너지 스펙트럼을 갖는 X-ray들을 생성할 수 있다.

X-ray 생성부(106)에 의하여 생성되는 X-ray는, 콜리메이터(collimator, 112)에 의하여 소정의 형태로 방출될 수 있다.

X-ray 검출부(108)는 X-ray 생성부(106)와 마주하여 위치할 수 있다. X-ray 검출부(108)는 복수의 X-ray 검출 소자들을 포함할 수 있다. 단일 엑스선 검출 소자는 단일 채널을 형성할 수 있지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

X-ray 검출부(108)는 X-ray 생성부(106)로부터 생성되고 대상체(10)를 통하여 전송된 X 선을 감지하고, 감지된 X선의 강도에 상응하게 전기 신호를 생성할 수 있다.

X-ray 검출부(108)는 방사선을 광으로 전환하여 검출하는 간접방식과 방사선을 직접 전하로 변환하여 검출하는 직접방식 검출기를 포함할 수 있다. 간접방식의 X-ray 검출부는 Scintillator를 사용할 수 있다. 또한, 직접방식의 X-ray 검출부는 photon counting detector를 사용할 수 있다. 데이터 획득 회로(DAS; Data Acquisitino System)(116)는 X-ray 검출부(108)와 연결될 수 있다. X-ray 검출부(108)에 의하여 생성된 전기 신호는 DAS(116)에서 수집될 수 있다. X-ray 검출부(108)에 의하여 생성된 전기 신호는 유선 또는 무선으로 DAS(116)에서 수집될 수 있다. 또한, X-ray 검출부(108)에 의하여 생성된 전기 신호는 증폭기(미도시)를 거쳐 아날로그/디지털 컨버터(미도시)로 제공될 수 있다.

슬라이스 두께(slice thickness)나 슬라이스 개수에 따라 X-ray 검출부(108)로부터 수집된 일부 데이터만이 영상 처리부(126)에 제공될 수 있고, 또는 영상 처리부(126)에서 일부 데이터만을 선택할 수 있다.

이러한 디지털 신호는 데이터 송신부(120)를 통하여 영상 처리부(126)로 제공될 수 있다. 이러한 디지털 신호는 데이터 송신부(120)를 통하여 유선 또는 무선으로 영상 처리부(126)로 송신될 수 있다.

개시된 실시예의 실시예에 따른 제어부(118)는 CT 시스템(100)의 각각의 모듈의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(118)는 테이블(105), 회전 구동부(110), 콜리메이터(112), DAS(116), 저장부(124), 영상 처리부(126), 입력부(128), 디스플레이부(130), 통신부(132) 등의 동작들을 제어할 수 있다.

영상 처리부(126)는 DAS(116)로부터 획득된 데이터(예컨대, 가공 전인 러 데이터(raw data))를 데이터 송신부(120)을 통하여 수신하여, 전처리(pre-processing)하는 과정을 수행할 수 있다.

전처리는, 예를 들면, 채널들 사이의 감도 불균일 정정 프로세스, 신호 세기의 급격한 감소 또는 금속 같은 X선 흡수재로 인한 신호의 유실 정정 프로세스 등을 포함할 수 있다.

영상 처리부(126)의 출력 데이터는 로 데이터(raw data) 또는 프로젝션(projection) 데이터로 지칭될 수 있다. 이러한 프로젝션 데이터는 데이터 획득시의 촬영 조건(예컨대, 튜브 전압, 촬영 각도 등)등과 함께 저장부(124)에 저장될 수 있다.

프로젝션 데이터는 대상체를 통과한 X선의 세기에 상응하는 데이터 값의 집합일 수 있다. 설명의 편의를 위해, 모든 채널들에 대하여 동일한 촬영 각도로 동시에 획득된 프로젝션 데이터의 집합을 프로젝션 데이터 세트로 지칭한다.

저장부(124)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(SD, XD 메모리 등), 램(RAM; Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM; Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.

또한, 영상 처리부(126)는 획득된 프로젝션 데이터 세트를 이용하여 대상체에 대한 단면 영상을 재구성할 수 있다. 이러한 단면 영상은 3차원 영상일 수 있다. 다시 말해서, 영상 처리부(126)는 획득된 프로젝션 데이터 세트에 기초하여 콘 빔 재구성(cone beam reconstruction) 방법 등을 이용하여 대상체에 대한 3차원 영상을 생성할 수 있다.

입력부(128)를 통하여 X선 단층 촬영 조건, 영상 처리 조건 등에 대한 외부 입력이 수신될 수 있다. 예를 들면, X선 단층 촬영 조건은, 복수의 튜브 전압, 복수의 X선들의 에너지 값 설정, 촬영 프로토콜 선택, 영상재구성 방법 선택, FOV 영역 설정, 슬라이스 개수, 슬라이스 두께(slice thickness), 영상 후처리 파라미터 설정 등을 포함할 수 있다. 또한 영상 처리 조건은 영상의 해상도, 영상에 대한 감쇠 계수 설정, 영상의 조합비율 설정 등을 포함할 수 있다.

입력부(128)는 외부로부터 소정의 입력을 인가 받기 위한 디바이스 등을 포함할 수 있다. 예컨대, 입력부(128)는 마이크로폰, 키보드, 마우스, 조이스틱, 터치 패드, 터치팬, 음성, 제스처 인식장치 등을 포함할 수 있다.

디스플레이부(130)는 영상 처리부(126)에 의해 재구성된 X선 촬영 영상을 디스플레이할 수 있다.

전술한 엘리먼트들 사이의 데이터, 파워 등의 송수신은 유선, 무선 및 광통신 중 적어도 하나를 이용하여 수행될 수 있다.

통신부(132)는 서버(134) 등을 통하여 외부 디바이스, 외부 의료 장치 등과의 통신을 수행할 수 있다. 이와 관련하여서는 도 4를 참조하여 후술한다.

도 4는 통신부의 구성을 도시하는 도면이다.

통신부(132)는, 유선 또는 무선으로 네트워크(301)와 연결되어 외부 서버(134), 의료 장치(136) 또는 휴대용 장치(138) 와의 통신을 수행할 수 있다. 통신부(132)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(132)는 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 휴대용 장치 (138) 등과 데이터 통신을 수행할 수 있다.

통신부(132)는 네트워크(301)를 통해 대상체의 진단과 관련된 데이터를 송수신할 수 있다. 또한 통신부(132)는 MRI 장치, X-ray 장치 등 의료 장치(136)에서 획득된 의료 영상 등을 송수신할 수 있다.

나아가, 통신부(132)는 서버(134)로부터 환자의 진단 이력이나 치료 일정 등을 수신하여 환자의 임상적 진단 등에 활용할 수도 있다. 또한, 통신부(132)는 병원 내의 서버(134)나 의료 장치(136)뿐만 아니라, 사용자나 환자의 휴대용 장치(138) 등과 데이터 통신을 수행할 수도 있다.

또한 장비의 이상유무 및 품질 관리현황 정보를 네트워크를 통해 시스템 관리자나 서비스 담당자에게 송신하고 그에 대한 feedback을 수신할 수 있다.

도 5는 개시된 실시예에 따른 CT 시스템(500)을 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 개시된 실시예에 따른 CT 시스템(500) 두 개의 X-ray 생성부(510, 520)와 각 X-ray 생성부(510, 520)에 대응하는 두 개의 X-ray 검출부(530, 540)를 포함한다. 보다 구체적으로 두 개의 X-ray 생성부(510, 520) 각각이 하나의 엑스레이 소스(X-ray source)가 된다. 따라서, 두 개의 X-ray 생성부(510, 520)를 포함하는 개시된 실시예에 따른 CT 시스템(500)은 제1 X-ray 생성부(510)를 하나의 소스로, 제2 X-ray 생성부(520)를 또다른 소스로 포함하는 ‘듀얼 소스 단층 촬영 장치’라 할 수 있다. 구체적으로, 제1 X-ray 생성부(510)에서 방출되는 엑스선은 X-ray 검출부(530)에서 감지되고, 제2 X-ray 생성부(520)에서 방출되는 엑스선은 X-ray 검출부(540)에서 감지된다.

X-ray 생성부(510, 520)는 튜브 전압 및/또는 튜브 전류에 상응하는 에너지 또는 에너지 대역을 갖는 엑스선을 생성할 수 있다. 개시된 실시예에 따르면, 제1 X-ray 생성부(510)와 제2 X-ray 생성부(520)는 동일한 에너지를 갖는 엑스선을 생성할 수 있다. 또한, 제1 X-ray 생성부(510)와 제2 X-ray 생성부(520)는 서로 다른 에너지를 갖는 엑스선을 생성할 수도 있다. 구체적으로, 두 개의 X-ray 생성부(510, 520) 각각에 동일한 튜브 전압 또는 튜브 전류를 인가하면, 두 개의 X-ray 생성부(510, 520) 각각에서는 동일한 에너지를 갖는 엑스선이 방출된다. 또한, 두 개의 X-ray 생성부(510, 520) 각각에 서로 다른 튜브 전압 또는 튜브 전류를 인가하면, 두 개의 X-ray 생성부(510, 520) 각각에서는 서로 다른 에너지를 갖는 엑스선이 방출된다.

제1 X-ray 생성부(510)와 제2 X-ray 생성부(520)가 동일한 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 경우, 각 X-ray 생성부(510, 520)는 서로 다른 각도 구간을 이동하며 단층 촬영을 수행하여 각각 로 데이터를 획득할 수 있다. 이렇게 각각 얻어진 로 데이터는 단층 영상을 복원에 이용된다. 서로 다른 두 개의 X-ray 생성부(510, 520)를 사용하였다 하더라도, 각 X-ray 생성부(510, 520)는 동일한 에너지를 갖는 엑스선을 생성하므로, 제1 X-ray 생성부(510)를 통해 획득한 로 데이터와 제2 X-ray 생성부(520)를 통해 획득한 로 데이터를 함께 이용하여 하나의 단층 영상을 복원할 수 있다.

개시된 실시예와 같이 두 개의 X-ray 생성부(510, 520)를 이용하여 로 데이터를 획득하는 경우, 동일한 구간을 하나의 X-ray 생성부를 이용하여 로 데이터를 획득하는 경우보다 로 데이터 획득 시간을 1/2 로 단축할 수 있다. 그에 따라, 블러링이 발생하는 시간이 1/2로 단축되어 시간 해상도를 높일 수 있다. 높은 시간 해상도는 움직임 아티팩트를 감소시켜 보다 정확한 단층 영상 복원이 가능하다.

특히, 제1 X-ray 생성부(510)와 제2 X-ray 생성부(520)가 서로 다른 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 경우, 제1 X-ray 생성부(510)와 제2 X-ray 생성부(520)에서 생성된 엑스선 각각을 이용하여 획득된 로 데이터는 해당 에너지 대역에 대응되는 단층 영상을 복원하는데 이용될 수 있다. 이 경우, 각 X-ray 생성부는 서로 다른 두 개의 독립적인 소스와 같이 동작한다. 즉, 제1 X-ray 생성부(510)에서 생성된 엑스선을 이용하여 획득한 로 데이터를 바탕으로 제1 X-ray 생성부(510)가 생성하는 엑스선의 에너지 대역에 대응되는 제1 영상을 획득할 수 있고, 제2 X-ray 생성부(520)에서 생성된 엑스선을 이용하여 획득한 로 데이터를 바탕으로 제2 X-ray 생성부(520)가 생성하는 엑스선의 에너지 대역에 대응되는 제2 영상을 획득할 수 있다.

각 X-ray 생성부(510, 520)에서 생성되는 엑스선의 에너지 대역에 따라서, 영상 내에서 선명하게 이미징되는 대상체의 조직 또는 신체 부위가 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 에너지 대역을 갖는 엑스선을 이용하여 획득한 제1 영상의 경우, 지방 조직이 다른 조직들에 비하여 명확하게 이미징될 수 있고, 제1 에너지 대역과 다른 제2 에너지 대역을 갖는 엑스선을 이용하여 획득한 제2 영상의 경우, 연조직이 다른 조직들에 비하여 명확하게 이미징될 수도 있다. 따라서, 개시된 실시예와 같이 서로 다른 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 두 개의 X-ray 생성부(510, 520)를 이용하여 단층 영상을 복원하는 경우, 사용자가 원하는 특정 조직 또는 신체 부위가 더욱 명확하게 이미징된 단층 영상을 복원할 수 있다.

도 6은 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 장치를 나타내는 블록도이다.

도 6을 참조하면, 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 장치(600)는 데이터 획득부(610), 제어부(620) 및 영상 복원부(630)를 포함한다.

단층 영상 복원 장치(600)는 도 3 및 도 5에서 설명한 CT 시스템(500) 내에 포함될 수 있다. 또한, 단층 영상 복원 장치(600)는 도 4에서 설명한 의료 장치(136) 또는 휴대용 장치(138) 내에 포함되어, CT 시스템(500)과 연결되어 동작할 수도 있다. 구체적으로, 단층 영상 복원 장치(600)는 대상체를 투과한 광선을 이용하여 획득된 데이터를 이용하여 영상을 복원하는 모든 의료 영상 장치가 될 수 있다. 즉, 단층 영상 복원 장치(600)는 대상체를 투과한 광선을 이용하여 획득된 프로젝션 데이터(projection data)를 이용하여 영상을 복원하는 모든 의료 영상 장치가 될 수 있다. 구체적으로, 단층 영상 복원 장치(600)는 CT(computed Tomography) 장치, OCT(Optical Coherenc Tomography), 또는 PET(positron emission tomography)-CT 장치 등이 될 수 있다. 따라서, 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 장치(600)에서 획득되는 단층 영상은 CT 영상, OCT 영상, PET 영상 등이 될 수 있다. 이하에서 참조된 도면에서는 단층 영상으로 CT 영상을 예로 들어 첨부하였다. 또한, 단층 영상 복원 장치(600)가 도 3에서 설명한 단층 촬영 시스템에 포함되는 경우, 도 6에 도시된 데이터 획득부(610) 및 영상 복원부(630)는 도 3의 영상 처리부(126)에 포함될 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 데이터 획득부(610), 제어부(620), 및 영상 복원부(630)는 각각 도 3의 데이터 획득 회로(116) 및 데이터 송신부(120), 제어부(118) 및 영상 처리부(126)에 대응될 수도 있다.

데이터 획득부(610)는 대상체를 단층 촬영하여 데이터를 획득한다. 구체적으로, 대상체는 소정 장기를 포함할 수 있다. 구체적으로, 대상체는 심장, 복부, 자궁, 뇌, 유방 및 간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 표면(surface)에 의해 표현되는 심장을 포함할 수 있다. 여기서, 심장은 소정 영역 내 서로 다른 밝기 값을 가지는 적어도 하나의 조직을 포함할 수 있다.

여기서 데이터는 로 데이터(raw data) 일 수 있다. 로 데이터는 방사선을 대상체로 조사하여 획득된 프로젝션 데이터(projection data) 또는 프로젝션 데이터의 집합인 사이노그램(sinogram)이 될 수 있다. 또한, 로 데이터(raw data)는 프로젝션 데이터 또는 사이노그램을 여과 역투영(filtered backprojection)하여 생성한 영상이 될 수도 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 소정 위치에서 X-ray 생성부(106)가 대상체로 엑스레이를 방출할 때, X-ray 생성부(106)가 대상체를 바라보는 시점 또는 방향을 뷰(view)고 한다. 프로젝션 데이터는 하나의 뷰에 대응하여 획득한 로 데이터이며, 사이노그램은 복수개의 프로젝션 데이터를 순차적으로 나열하여 획득한 로 데이터를 뜻한다.

개시된 실시예에서는 복수개의 X-ray 생성부(예를 들어, 도 5의 510, 520)를 이용하여 획득된 로 데이터에 근거하여 단층 영상을 복원한다. 이하에서는, 도 5에서 설명한 단층 영상 복원 장치(500)에서와 같이, 서로 다른 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 두 개의 엑스선 소스인 제1 X-ray 생성부(510)와 제2 X-ray 생성부(520)를 이용하여 획득한 로 데이터를 이용하여 단층 영상을 복원하는 경우를 예로 들어 설명한다.

개시된 실시예에 따르면, 데이터 획득부(610)는 제1 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제1 X-ray 생성부(510)가 제1 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득한 단층 데이터를 이용하여 제1 영상을 획득하고, 제2 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제2 X-ray 생성부(520)가 제2 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득한 단층 데이터를 이용하여 제2 영상을 획득한다. 따라서, 제1 영상은 제1 에너지 대역에서 촬영된 영상이고, 제2 영상은 제2 에너지 대역에서 촬영된 영상이다.

여기서, 제1 각도 구간 및 제2 각도 구간 각각은 1회전 미만의 한 주기 각도 구간에 포함되는 부분 각도 구간을 의미한다. 개시된 실시예에 따른 제1 각도 구간 및 제2 각도 구간 각각은 180도 미만의 값을 가질 수 있다. 또한, 제1 영상 및 제2 영상은 부분 영상(partial image)일 수 있다. 구체적으로, 제1 영상 및 제2 영상은 일정 각도 구간에서 획득된 로 데이터 만을 이용하여 복원된 영상이므로, 대상체를 전체적으로 나타내는 완전한 영상(complete image)이 아니며, 대상체를 부분적으로 나타내는 불완전한 영상(incomplete image)이다. 제1 영상 및 제2 영상과 같이 대상체를 부분적으로 나타내는 불완전한 영상(incomplete image)을 부분 영상(partial image) 또는 부분 각도 영상(partial angle image)이라 할 수 있다. 부분 영상은 부분 각도 복원(PAR: partial angle reconstruction)에 따라서 복원되는 영상이 될 수 있다.

이하에서는, 적어도 하나 이상의 X-ray 생성부가 대상체를 반 바퀴 이상 한 바퀴 미만을 회전하여 획득된 로 데이터를 이용하여 하나의 단면 단층 영상을 복원하는 것을 절반 복원(half reconstruction) 방식이라 하고, 적어도 하나 이상의 X-ray 생성부가 대상체를 한 바퀴 회전하여 획득된 로 데이터를 이용하여 하나의 단면 단층 영상을 복원하는 것을 전체 복원(full reconstruction) 방식이라 한다. 또한, 이하에서는, 하나의 단면 단층 영상을 복원하는데 필요한 로 데이터를 획득하기 위해서, 적어도 하나의 X-ray 생성부가 회전하는 시간 또는 각도(또는 위상)를 ‘한 주기’라 한다. 또한, ‘한 주기 각도 구간’은 하나의 단면 단층 영상을 복원하는데 필요한 로 데이터를 획득하기 위해서 적어도 하나의 X-ray 생성부가 회전하는 각도 구간을 의미할 수 있다. 또한, ‘한 주기 각도 구간’은 하나의 단면 단층 영상을 복원하기 위해서 필요한 프로젝션 데이터의 구간을 의미할 수도 있으며, 이 경우에는 ‘프로젝션 데이터의 한 주기 각도 구간’이라 칭할 수 있다.

예를 들어, 하나의 X-ray 생성부(106)를 포함하는 단층 영상 복원 장치(100)에서 절반 복원에서는 한 주기가 180 도 이상이 되며, 전체 복원에서는 한 주기가 360도가 된다. 예를 들어, 리비닝된 평행빔을 이용하는 절반 복원에서 프로젝션 데이터의 한 주기 각도 구간은 180 도에 팬 각도(fan angle)를 추가하여 ‘180+ 팬 각도’가 될 수 있다. 예를 들어, 팬 각도가 대략 60도인 경우, 절반 복원에서 프로젝션 데이터의 한 주기 각도 구간은 대략 180 + 60 = 240 도가 될 수 있다. 또한, 전체 복원에서 한 주기 각도 구간은 360도에 팬 각도를 추가하여 대략 360 + 60 = 420 도가 될 수도 있다.

개시된 실시예에 따르면, 단층 영상 복원 장치(500)는 서로 다른 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 2 개의 X-ray 생성부(510, 520)를 포함한다. 즉, 제1 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제1 X-ray 생성부(510)와 제2 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제2 X-ray 생성부(520)를 포함할 수 있다. 개시된 실시예에 따르면, 데이터 획득부(610)는 제1 X-ray 생성부(510) 및 제2 X-ray 생성부(520)를 이용하여 180 도 + 추가 각도 구간에 해당하는 로 데이터를 획득할 수 있고, 이때, 추가 각도는 대략 30 내지 70 도 값을 가질 수 있다. 추가 각도는 이용되는 빔의 형태, CT 시스템, X-ray 생성부의 제품 사양 중 적어도 하나에 따라서 달라질 수 있다.

위에서 설명한 것과 같이 각 X-ray 생성부(510, 520)에서 생성되는 엑스선의 에너지 대역에 따라서, 영상 내에서 선명하게 이미징되는 대상체의 조직 또는 신체 부위가 달라질 수 있다. 따라서, 개시된 실시예와 같이 서로 다른 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 두 개의 X-ray 생성부(510, 520)를 이용하여 단층 영상을 복원하는 경우, 사용자가 원하는 특정 조직 또는 신체 부위가 더욱 명확하게 이미징된 단층 영상을 복원할 수 있다.

또한, 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 장치(600)는 이하와 같이 동작할 수 있다.

데이터 획득부(610)는, 제1 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제1 X-ray 생성부(510) 및 제2 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제2 X-ray 생성부(520) 각각이 제1 각도 구간 및 제2 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득한 단층 데이터를 이용하여 부분 영상인 제1 영상을 획득하고, 상기 제1 X-ray 생성부 및 상기 제2 X-ray 생성부 각각이 상기 제2 각도 구간 및 상기 제1 각도 구간과 마주보는 제3 각도 구간에서 상기 대상체를 중심으로 회전하여 획득된 단층 데이터를 이용하여 부분 영상인 제2 영상을 획득할 수 있다. 여기서, 제1 영상은 제1 에너지 대역에서 촬영된 영상이고, 제2 영상은 제2 에너지 대역에서 촬영된 영상이다.

여기서, 제1 각도 구간, 제2 각도 구간 및 제3 각도 구간 각각은 1회전 미만의 한 주기 각도 구간에 포함되는 부분 각도 구간을 의미한다. 개시된 실시예에 따른 제1 각도 구간, 제2 각도 구간 및 제3 각도 구간 각각은 180도 미만의 값을 가질 수 있다. 또한, 제1 영상 및 제2 영상은 부분 영상(partial image)이 된다. 구체적으로, 제1 영상 및 제2 영상은 일정 각도 구간에서 획득된 로 데이터 만을 이용하여 복원된 영상이므로, 대상체를 전체적으로 나타내는 완전한 영상(complete image)이 아니며, 대상체를 부분적으로 나타내는 불완전한 영상(incomplete image)이다.

개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 장치(500)과 같이 2 개의 X-ray 생성부(510, 520)를 포함하고, 서로 다른 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 X-ray 생성부(510, 520)는 서로 다른 독립적인 소스처럼 동작한다. 따라서, 절반 복원에서는 한 주기가 180 도 이상이 되며, 전체 복원에서는 한 주기가 360도가 된다.

개시된 실시예에 따르면, 데이터 획득부(610)는 제1 X-ray 생성부(510) 및 제2 X-ray 생성부(520) 각각을 이용하여 180 도 + 추가 각도 구간에 해당하는 2 개의 로 데이터를 획득할 수 있고, 이때, 추가 각도는 대략 30 내지 70 도 값을 가질 수 있다. 추가 각도는 이용되는 빔의 형태, CT 시스템, X-ray 생성부의 제품 사양 중 적어도 하나에 따라서 달라질 수 있다.

이때, 제1 X-ray 생성부(510) 및 제2 X-ray 생성부(520)가 90도 간격으로 이격되어 회전하는 경우, 팬 각도를 고려하면, 절반 복원에서는 한 주기가 90 도 이상이 되며, 전체 복원에서는 한 주기가 270도 이상이 된다. 따라서, 제1 X-ray 생성부(510) 및 제2 X-ray 생성부(520)는 각각 대상체를 중심으로 90 도 + 팬 각도를 회전하여 한 주기 각도 구간에 대한 로 데이터를 획득할 수 있고, 이때, 팬 각도는 90 도 이하의 값을 가질 수 있다.

하나의 X-ray 생성부를 이용하여 절반 복원 방식으로 단층 영상을 복원할 경우, 한주기 각도 구간은 180도 이상이 된다. 이와 비교하여, 동시에 회전하는 두 개의 X-ray 생성부(510, 520)를 이용하여 단층 영상을 복원하는 경우, 한주기 각도 구간을 90도 이상으로 감소시킬 수 있다. 즉, 두 개의 X-ray 생성부(510, 520)를 이용할 경우, 하나의 단층 영상을 복원하기 위하여 회전하는 각도 구간이 감소한다. 그에 따라 하나의 단층 영상을 복원하기 위한 데이터 획득 시간이 줄어들게 되어, 시간 해상도를 증가시킬 수 있다. 그러므로, 개시된 실시예에 다르면, 보다 정확한 단층 영상을 복원할 수 있다.

제어부(620)는 움직임 정보를 획득한다. 여기서 움직임 정보는 시간에 따라 대상체를 형성하는 표면(surface)의 움직임을 나타내는 정보가 될 수 있다. 또한, 움직임 량은 대상체의 움직임으로 인하여 발생하고, 제1 영상에 포함되는 소정 대상체와 제2 영상 내에 포함되는 소정 대상체 사이의 형태, 크기, 및 위치 중 적어도 하나의 차이가 될 수 있다.

영상 복원부(630)는 움직임 정보를 이용하여 목표 영상을 복원하는 역할을 수행한다. 영상 복원부(630)는 움직임 정보에 근거하여, 대상체의 움직임 보정(motion correction)을 통하여 목표 영상을 복원한다. 구체적으로, 영상 복원부(630)는 대상체를 나타내는 영상, 대상체를 이미징하기 위한 이미지 격자, 또는 대상체를 나타내는 복셀(voxel)을 와핑(warping)하여, 목표 영상을 복원할 수 있다. 여기서, 와핑(warping)은 영상 내에 포함되는 대상체를 팽창, 축소, 위치 이동, 및/또는 형태 등과 같은 대상체의 상태 변경을 통하여, 영상 내에 포함되는 대상체를 예측되는 대상체의 상태에 맞춰 조절하는 것을 의미한다.

개시된 실시예에 따르면, 영상 복원부(630)는 움직임 정보를 이용하여 제1 X-ray 생성부(510)가 획득한 단층 데이터를 기반으로 복원한 제1 복원 영상과 제2 X-ray 생성부(520)가 획득한 단층 데이터를 기반으로 복원한 제2 복원 영상에 근거하여 목표 영상을 복원할 수 있다. 이때, 영상 복원부(630)는 제1 복원 영상과 상기 제2 복원 영상을 영상 정합하여 목표 영상을 복원할 수 있다.

위에서 설명한 것과 같이 각 X-ray 생성부(510, 520)에서 생성되는 엑스선의 에너지 대역에 따라서, 영상 내에서 선명하게 이미징되는 대상체의 조직 또는 신체 부위가 달라질 수 있다. 따라서, 개시된 실시예와 같이 서로 다른 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 두 개의 X-ray 생성부(510, 520)를 이용하여 서로 다른 에너지 대역에 대응되는 두 개의 단층 영상을 복원하여 정합하는 경우, 사용자가 원하는 특정 조직 또는 신체 부위가 더욱 명확하게 이미징된 단층 영상을 복원할 수 있다.

여기서, 목표 시점은 영상 복원부(630)가 자체적으로 설정할 수 있으며, 또는 사용자로부터 입력 받은 소정 값으로 설정될 수도 있다.

또한, 여기서, 단층 영상의 복원에는 다양한 복원 방식이 이용될 수 있다. 예를 들어, 영상 복원 장치(600)에서 단층 영상을 복원하는 방식으로는 여과 역투영법(Filtered Back Projection), 반복재구성법(Iterative method) 등이 이용될 수 있다.

역투영법은 복수개의 방향(view)에서 획득한 프로젝션 데이터를 화소면에 거꾸로 되돌려 합산하여 영상을 복원하는 방법이다. 구체적으로, 역투영법은 복수개의 방향에서의 프로젝션 데이터들을 이용해 실제와 비슷한 영상을 획득할 수 있다. 또한, 복원된 영상 내에 존재하는 아티팩트를 제거하고 영상 화질을 개선하기 위해서 필터링(filtering)을 추가적으로 수행할 수 있다.

여과 역투영법은 역투영법에서 발생할 수 있는 아티팩트 또는 블러링을 제거하기 위해서 역투영법을 개선시킨 방법이다. 여과 역투영법은 역투영을 시행하기 이전에 로 데이터를 필터링하고, 필터링된 로 데이터를 역투영하여 단층 영상을 복원한다.

여과 역투영법(Filtered Back Projection)은 단층 영상 복원에서 일반적으로 가장 널리 이용되며, 구현이 간단하며 영상 복원을 위한 계산량 측면에서도 효과적인 방법이다. 여과 역투영법은 2D 영상으로부터 사이노그램을 획득하는 과정인 라돈(Radon) 변환으로부터 수학적으로 역 변환을 유도한 방법으로, 2D 영상을 3D 영상으로 확장하는 것도 비교적 간단하다. 구체적으로, 여과 역투영법은 고대역 통과 필터(High Pass Filter)의 일종인 Shepp and Logan 필터 등을 이용하여 프로젝션 데이터를 필터링 한 뒤 역투영을 하는 것에 의해서 영상을 복원하는 방법이다.

이하에서는 여과 역투영법(Filtered Back Projection)을 이용하여 단층 영상을 복원하는 경우를 예로 들어 설명한다.

도면에는 도시하지 않았지만, 개시된 실시예에 따른 영상 복원 장치(600)는 디스플레이부, 사용자인터페이스부, 저장부 및 통신부 등을 더 포함할 수 있다.

심장과 같이 대상체가 움직이는 경우, 한 주기에 해당하는 시간 또는 각도를 최소화하여 로 데이터를 획득하여야, 복원된 단층 영상에 존재하는 움직임 아티팩트(motion artifact)를 줄일 수 있다. 절반 복원 방식이 전체 복원 방식보다 움직임 아티팩트를 감소시킬 수 있으므로, 이하에서는 목표 영상 복원하는데 절반 복원 방식이 이용되는 경우를 예로 들어 설명한다.

도 7은 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 장치의 동작을 설명하기 위한 일 도면이다.

도 7을 참조하면, 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 장치(600)는 서로 다른 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 두 개의 X-ray 생성부(710, 720)를 이용하여 획득한 단층 데이터를 이용할 수 있다. 제1 X-ray 생성부(710)와 제2 X-ray 생성부(720)는 각각 도 5에서 도시 및 설명한 제1 X-ray 생성부(510)와 제2 X-ray 생성부(520)와 중복되므로, 도 5에서와 중복되는 설명은 생략한다.

도 7을 참조하면, 제1 영상(750)은 제1 시간 구간(T1) 동안 제1 X-ray 생성부(710)가 제1 각도 구간(711)을 회전하고, 동시에 제2 X-ray 생성부(720)가 제2 각도 구간(712)을 회전하며 촬영한 영상이다. 또한, 제2 영상(760)은 제2 시간 구간(T2) 동안 제1 X-ray 생성부(710)가 제2 각도 구간(712)을 회전하고, 동시에 제2 X-ray 생성부(720)가 제3 각도 구간(713)을 회전하며 촬영한 영상이다. 이때 촬영한 영상은 일정 각도 구간에서 획득된 로 데이터 만을 이용하여 복원된 영상이므로, 대상체를 전체적으로 나타내는 완전한 영상(complete image)이 아니며, 대상체를 부분적으로 나타내는 불완전한 영상(incomplete image), 즉, 부분 영상이다.

도 7의 (a)를 참조하면, 제1 X-ray 생성부(710)와 제2 X-ray 생성부(720)를 이용하여 t = a 부터 t = b 까지의 시간 구간 동안 대상체(701)를 촬영하게 된다.

위에서 설명한 것과 같이, 각 X-ray 생성부(510, 520)에서 생성되는 엑스선의 에너지 대역에 따라서, 영상 내에서 선명하게 이미징되는 대상체의 조직 또는 신체 부위가 달라질 수 있다. 따라서, 개시된 실시예와 같이 서로 다른 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 두 개의 X-ray 생성부(510, 520)를 이용하여 단층 영상을 복원하는 경우, 사용자가 원하는 특정 조직 또는 신체 부위가 더욱 명확하게 이미징된 단층 영상을 복원할 수 있다.

또한, 두 개의 X-ray 생성부(510, 520)를 이용하여 로 데이터를 획득하는 경우, 동일한 구간을 하나의 X-ray 생성부를 이용하여 로 데이터를 획득하는 경우보다 로 데이터 획득 시간을 1/2 로 단축할 수 있다. 그에 따라, 블러링이 발생하는 시간이 1/2로 단축되어 시간 해상도를 높일 수 있다. 높은 시간 해상도는 움직임 아티팩트를 감소시켜 보다 정확한 단층 영상 복원이 가능하다.

도 7의 (b)를 참조하면, 제1 시간 구간(T1) 동안 촬영한 부분 영상과 제2 시간 구간(T2) 동안 촬영한 부분 영상을 개략적으로 도시하고 있다. X-ray를 이용한 단층 촬영 수행 시, 엑스레이 빔 방향에 따라서, 명확하게 이미징 되는 표면 부분이 달라진다. 구체적으로, 엑스레이 빔 방향과 유사한 방향으로 확장되는 표면 부분이 다른 표면 부분보다 명확하게 이미징 될 수 있다.

제1 영상(750)을 살펴보면, 제1 X-ray 생성부(710)는 세로 방향으로 X-ray를 조사하게 되어 세로 방향의 표면(740)이 명확하게 이미징 될 수 있다. 이때, 제2 X-ray 생성부(720)는 가로 방향으로 X-ray를 조사하게 되어 가로 방향의 표면(730) 역시 명확하게 이미징 될 수 있다. 또한, 제2 영상(760)을 살펴보면, 제1 X-ray 생성부(710)는 가로 방향으로 X-ray를 조사하게 되어 가로 방향의 표면(741)이 명확하게 이미징 될 수 있다. 이때, 제2 X-ray 생성부(720)는 세로 방향으로 X-ray를 조사하게 되어 세로 방향의 표면(731) 역시 명확하게 이미징 될 수 있다.

이와 같이 두 개의 X-ray 생성부(710, 720)를 이용하는 경우, 하나의 X-ray 생성부를 이용하는 경우 보다 넓은 면적의 표면을 명확하게 이미징 할 수 있다. 즉, 제1 시간 구간(T1) 및 제2 시간 구간(T2) 모두에서 가로와 세로 방향의 표면을 명확하게 이미징 할 수 있고, 그에 따라 시간에 따른 대상체의 움직임을 나타내는 움직임 정보의 정확도를 높일 수 있다. 또한, 정확도가 높은 움직임 정보를 이용하여 초기 영상에 대한 움직임 보정을 수행함으로써, 최종적으로 복원된 목표 영상에서의 움직임 아티팩트를 감소시킬 수 있다.

이때, 제1 시간 구간(T1) 및 제2 시간 구간(T2)에서 얻을 수 있는 영상은 부분 각도 복원에 의해서 복원된 불완전한 영상이 될 수 있다.

또한, 제1 시간 구간(T1)에서 획득한 제1 영상(750)과 제2 시간 구간(T2)에서 획득한 제2 영상(760)을 비교하여 t = a 부터 t = b 까지의 시간 구간 동안 대상체(701)의 움직임을 추정할 수 있다. 이렇게 추정된 대상체(701)의 움직임은 이후의 과정에서 단층 영상을 복원하는데 사용될 수 있다.

보다 상세히 설명하면, 제1 시간 구간(T1)과 제2 시간 구간(T2)에서 촬영할 때 감지되는 대상체(701)의 표면(surface)은 동일하다. 이러한 점을 이용하여 제1 시간 구간(T1) 및 제2 시간 구간(T2)에서 획득한 영상을 통해 단층 영상을 복원하는 부분 각도 복원(PAR: partial angle reconstruction) 기법을 이용할 수 있다.

개시된 실시예에 따르면, 단층 영상 복원 장치(700)는 두 개의 X-ray 생성부(710, 720)를 이용함으로써 한 개의 X-ray 생성부를 이용하는 절반 복원 또는 전체 복원에 비하여, 상대적으로 작은 각도 구간을 회전하여 단층 영상을 복원할 수 있다. 이에 따라, 로 데이터 획득 시간이 줄어들어 시간 해상도(temporal resolution)를 높일 수 있고, 움직임 아티팩트를 최소화할 수 있다. 또한, 하나의 시점에서 가로 방향과 세로 방향의 표면을 모두 명확하게 이미징 할 수 있어, 정확하게 대상체의 움직임 량을 측정할 수 있다. 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.

도 8은 대상체의 움직임을 설명하기 위한 일 도면이다.

도 8은 도 7에 도시된 단층 영상 복원 장치의 동작에 따른 대상체의 움직임을 도시한다. 도 8에 있어서, 도 7에서와 중복되는 구성은 동일한 도면 기호로 표기하였다.

도 8을 참조하면, 제1 시간 구간(T1)에 비하여 제2 시간 구간(T2)에서 대상체(710)는 크기가 증가한 것을 알 수 있다. 즉, 대상체(701)는 제1 시간 구간(T1)과 제2 시간 구간(T2)의 사이에 제1 크기(810) 에서 제2 크기(820)만큼 증가하였다. 3차원 단층 영상 내에서 표면(surface)으로 표현되는 대상체(710)는 도 8과 같은 2차원 단층 영상에서는 경계(edge)(예를 들어, 730, 731, 740, 741)로 표현될 수 있을 것이다.

제1 시간 구간(T1)에서 획득한 제1 영상(750)과 제2 시간 구간(T2)에서 획득한 제2 영상(760)을 비교하면 t = a 부터 t = b 까지의 시간 구간 동안 대상체(701)의 움직임을 추정할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 영상(750) 및 제2 영상(760) 내에 각각 포함되며 대상체의 동일 표면(surface)을 나타내는 영상 내의 경계(edge)의 차이를 비교(예를 들어, 730과 741, 731과 740을 비교)함으로써 대상체의 움직임 정도를 파악할 수 있다.

또한, 3차원 단층 영상을 복원하고, 3차원 단층 영상인 제1 영상 및 제2 영상을 이용할 수도 있다. 제1 영상 및 제2 영상으로 3차원 단층 영상이 복원된 경우, 제1 영상 및 제2 영상 내에 각각 포함되며 대상체의 동일 표면(surface)을 나타내는 영상 내의 경계의 차이를 비교함으로써, t = a 부터 t = b 까지의 시간 구간 동안에 발생한 대상체의 움직임 량을 파악할 수도 있다.

도 9는 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 장치의 동작을 설명하기 위한 다른 도면이다. 도 9에 있어서, 도 7에서와 중복되는 구성은 동일한 도면 기호로 표기하였다.

도 9는 90 도 간격으로 형성된 두 개의 X-ray 생성부(710, 720)를 포함하는 단층 영상 복원 장치(600)가 영상 복원을 위한 단층 촬영을 수행하는 과정을 도시하고 있다.

도 9의 (a)를 참조하면, 도 9의 (a)를 참조하면, t = 0 부터 t = tend 까지의 시간 구간 동안 제1 X-ray 생성부(710) 및 제2 X-ray 생성부(720)는 대상체(701)를 중심으로 90 도 회전하며 X-ray를 조사하고, 이를 이용하여 로 데이터를 획득할 수 있다. 도 9에서는 편의상 90 도를 회전하는 것으로 표현하였으나, 실제 촬영 시에는 90 도 전후로 추가 각도만큼의 회전이 더 필요하다. 이렇게 획득한 로 데이터를 바탕으로 단층 영상을 복원한다. 보다 구체적으로, t = 0 부터 t = tend 까지의 시간 구간 동안 제1 X-ray 생성부(710) 및 제2 X-ray 생성부(720)가 회전하면서 복수개의 지점들(또는 복수개의 뷰(view)들)에서 엑스레이를 방출하여 복수 개의 필터링된 프로젝션 데이터를 획득한다. 그리고, 획득한 복수개의 필터링된 프로젝션 데이터를 누적하여 역투영(backprojection)하여 단층 영상을 복원한다. 즉, 필터링된 프로젝션 데이터를 이미지 픽셀들에 뿌려주는 역투영(backprojection) 과정을 통하여 대상체를 나타내는 영상을 획득할 수 있다.

그러나, 대상체의 움직임으로 인하여, 각 뷰에서 획득된 필터링된 프로젝션 데이터들 간의 표면 정보가 불일치하게 된다. 그러므로, 한주기 각도 구간에서 획득된 복수개의 필터링된 프로젝션 데이터들을 누적할 경우, 대상체의 표면이 명확하게 표현되지 못하고 블러링(blurring) 되어 나타나게 된다. 다라서, 대상체의 움직임을 추정하여 그에 따라 영상을 보정하여 단층 영상을 복원하면 보다 명확한 영상을 획득할 수 있다.

개시된 실시예에 따르면, 제1 X-ray 생성부(710)가 제1 시간 구간(T1) 동안 제1 각도 구간(711)을 회전하며 대상체를 촬영하고, 동시에 제2 X-ray 생성부(720)가 제2 각도 구간(712)을 회전하며 대상체를 촬영하여 제1 영상(750)를 획득한다. 또한, 제1 X-ray 생성부(710)가 제2 시간 구간(T2) 동안 제2 각도 구간(712)을 회전하며 대상체를 촬영하고, 동시에 제2 X-ray 생성부(720)가 제3 각도 구간(713)을 회전하며 대상체를 촬영하여 제2 영상(760)를 획득한다. 이때, 촬영한 영상은 일정 각도 구간에서 획득된 로 데이터 만을 이용하여 복원된 영상이므로, 대상체를 전체적으로 나타내는 완전한 영상(complete image)이 아니며, 대상체를 부분적으로 나타내는 불완전한 영상(incomplete image), 즉, 부분 영상이다.

부분 각도 복원(PAR)에 있어서, 엑스레이가 조사되는 시야 각도(view angle)에 따라서 복원되는 영상의 선명한 부분이 다르게 나타난다. 구체적으로, 시야 각도에 따라서 샘플링이 더 많이 되는 표면 영역이 있고 상대적으로 샘플링이 덜 되는 표면 영역이 존재하게 된다. 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 장치(600)는 두 개의 X-ray 생성부(710, 720)가 90 도 간격으로 형성되어 있는 바, 가로 방향과 세로 방향의 표면 영역을 선명하게 이미징 할 수 있어 대부분의 표면 영역을 선명하게 이미징 할 수 있다. 나아가, 목표 시점을 촬영 시작 시점과 촬영 종료 시점의 중간 시점으로 설정하는 경우, 가로 방향과 세로 방향의 표면의 경계에 위치한 표면까지 명확히 이미징 할 수 있다.

도 9의 (b)는 제1 X-ray 생성부(710) 및 제2 X-ray 생성부(720)가 회전하면서 촬영한 대상체(701)의 표면 영역을 나타내고 있다. 두 개의 X-ray 생성부(710, 720)가 90 도 간격으로 형성됨으로써 대부분의 표면 영역을 선명하게 이미징 할 수 있다.

개시된 실시예에 따르면, 제1 시간 구간(T1)에서 획득한 제1 영상(750)과 제2 시간 구간(T2)에서 획득한 제2 영상(760)을 비교하여 t = 0 부터 t = tend 까지의 시간 구간 동안 대상체(701)의 움직임을 추정할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 영상(750) 및 제2 영상(760) 내에 각각 포함되며 대상체의 동일 표면(surface)을 나타내는 영상 내의 경계(edge)의 차이를 비교(예를 들어, 730과 741, 731과 740을 비교)함으로써 대상체의 움직임 정도를 파악할 수 있다. 이와 같이 추정한 대상체의 움직임을 바탕으로, t = 0 과 t = tend 사이에 위치한 목표 시점(ttarget)에서의 대상체의 움직임을 보정하여 목표 영상을 획득할 수 있다.

도 7 내지 도 9에 개시된 실시예에서는 제1 영상(750)은 제1 시간 구간(T1)에서 제1 X-ray 생성부(710) 및 제2 X-ray 생성부(720)가 촬영한 대상체(701)의 표면 영역을 모두 포함하는 것으로 설명하고 있다. 이와 달리, 제1 시간 구간(T1)에서 제1 X-ray 생성부(710)가 대상체(701)의 표면 영역을 촬영한 영상을 제1 영상이라하고, 제2 시간 구간(T2)에서 제2 X-ray 생성부(720)가 대상체(701)의 표면 영역을 촬영한 영상을 제2 영상이라 할 수 있다. 이 경우, 도 7 내지 도 9에 개시된 실시예에와 비교하여 좁은 표면 영역을 이미징하게 되나, 데이터 처리량이 줄어들어 보다 빠르게 데이터를 처리할 수 있다.

도 10은 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 방법을 설명하기 위한 일 도면이다.

특히, 도 10은 도 9에서 제1 X-ray 생성부(710) 및 제2 X-ray 생성부(720)가 회전하면서 대상체(701)를 촬영하여 획득한 데이터를 바탕으로 단층 영상을 복원하는 방법에 대한 것이다. 도 10을 참조하면, 두 개의 X-ray 생성부(710, 720)가 원형의 소스 궤적(1090)을 따라 이동하며 소정 각도 간격을 갖는 복수 개의 위치들 각각에서 대상체로 엑스레이를 조사하여 프로젝션 데이터(projection data)를 획득한다. 그리고, 프로젝션 데이터를 필터링하여 획득한 필터링된 프로젝션 데이터(filtered projection data)를 획득한다.

도 10에 있어서, 소스 궤적(1090) 상에 위치하는 복수 개의 원형 점들은 제1 X-ray 생성부(710)가 위치하여 엑스레이를 방출하는 위치들을 나타낸다. 또한, 복수 개의 네모들은 제2 X-ray 생성부(720)가 위치하여 엑스레이를 방출하는 위치들을 나타낸다. 예를 들어, 제1 X-ray 생성부(710) 및 제2 X-ray 생성부(720)는 0.5도 간격, 1도 간격, 3도 간격 등과 같은 소정 간격마다 이동하며, 대상체(1010)로 엑스레이를 방출할 수 있다. 제1 X-ray 생성부(710)는 제1 위치(T1)에서 회전을 시작하여 제2 위치(T2)까지 회전한다. 또한, 제2 X-ray 생성부(712)는 제2 위치(T2)에서 회전을 시작하여 제3 위치(T3)까지 회전한다. 개시된 실시예에 따르면, 제1 X-ray 생성부(710) 및 제2 X-ray 생성부(720)의 회전 시, 추가 각도를 더 고려해야 하나, 여기서는 설명의 편의상 제1 위치(T1), 제2 위치(T2), 제3 위치(T3)라고 표현하기로 한다. 제1 위치(T1)을 0도라 하면, 제3 위치(T3)은 각도 180도에 대응된다. 이때, 제1 X-ray 생성부(710) 및 제2 X-ray 생성부(720)가 동일한 회전 프레임(104)에 결합되어 회전하는 경우, 각속도는 동일하다. 즉, 제1 X-ray 생성부(710) 및 제2 X-ray 생성부(720)의 회전 구간은 서로 다르나, 회전 시작 시점(t1 = 0, t2 = 0)과 종료 시점(t1 = end, t2 = end)는 동일하다.

구체적으로, 제1 X-ray 생성부(710)가 제1 각도 구간(1001)을 회전하며 대상체(1010)로 엑스레이를 조사하면, 제1 위치(T1)에서 대상체의 방향으로 방출된 엑스레이가 대상체(701)를 투과한 것과 같은 신호(1081)를 획득한다. 또한, 동일한 시간 구간에서 제2 X-ray 생성부(720)가 제2 각도 구간(1002)을 회전하며 대상체(1010)로 엑스레이를 조사하면, 제2 위치(T2)에서 대상체의 방향으로 방출된 엑스레이가 대상체(701)를 투과한 것과 같은 신호(1082)를 획득한다. 획득된 신호(1081, 1082)는 물질에 따른 엑스레이의 투과율 차이로 인하여 대상체의 표면에서 신호값이 달라질 수 있다. 구체적으로, 엑스레이 조사 방향에 평행한 방향으로 배열된 표면에서 신호값이 달라질 수 있다.

또한, 제1 X-ray 생성부(710)가 제1 목표 각도 구간을 회전하며 대상체(1010)로 엑스레이를 조사하면, 목표 시점(t1 = target)에서 대상체의 방향으로 방출된 엑스레이가 대상체(701)를 투과한 것과 같은 신호(1083)를 획득한다. 또한, 동일한 시간 구간에서 제2 X-ray 생성부(720)가 제2 목표 각도 구간을 회전하며 대상체(1010)로 엑스레이를 조사하면, 제2 목표 시점(t2 = target)에서 대상체의 방향으로 방출된 엑스레이가 대상체(701)를 투과한 것과 같은 신호(1082)를 획득한다. 획득된 신호(1083, 1084)는 엑스레이 조사 방향에 평행한 방향으로 배열된 표면에서 신호값이 달라질 수 있다.

또한, 제1 X-ray 생성부(710)가 제2 각도 구간(1002)을 회전하며 대상체(1010)로 엑스레이를 조사하면, 제2 위치(T2)에서 대상체의 방향으로 방출된 엑스레이가 대상체(701)를 투과한 것과 같은 신호(1085)를 획득한다. 또한, 동일한 시간 구간에서 제2 X-ray 생성부(720)가 제3 각도 구간(1003)을 회전하며 대상체(1010)로 엑스레이를 조사하면, 제3 위치(T3)에서 대상체의 방향으로 방출된 엑스레이가 대상체(701)를 투과한 것과 같은 신호(1086)를 획득한다. 획득된 신호(1085, 1086)는 엑스레이 조사 방향에 평행한 방향으로 배열된 표면에서 신호값이 달라질 수 있다.

각 신호(1081, 1082, 1083, 1084, 1085, 1086)는 X-ray 조사 방향으로 배열되는 표면에 대한 정보를 포함하고 있어서, 신호(1081, 1082, 1083, 1084, 1085, 1086)를 여과 역투영하여 영상을 획득할 수 있다. 획득된 영상은 X-ray 조사 방향으로 배열되는 표면을 이미징 하는데 기여한다. 즉, 각 뷰에서 획득된 프로젝션 데이터는 각각 각 뷰에 대응되는 대상체의 표면을 이미징 하는데 기여하게 된다. 이는, 대상체(701)를 평행 빔으로 프로젝션하여 획득된 프로젝션 데이터의 값과 영상의 주파수 성분 간의 관계를 나타내는 퓨리에 슬라이스 정리(Fourier slice theorem)로도 설명 가능하다. 여기서, ‘뷰(view)’는 제1 X-ray 생성부(710) 및 제2 X-ray 생성부(720)가 대상체를 엑스레이를 조사하는 방향, 위치 및/또는 회전 각도 등에 대응된다.

위에서 설명한 것과 같이 위에서 설명한 것과 같이 각 X-ray 생성부(510, 520)에서 생성되는 엑스선의 에너지 대역에 따라서, 영상 내에서 선명하게 이미징되는 대상체의 조직 또는 신체 부위가 달라질 수 있다. 이러한 특징에 대해서는 도 14에서 다시 설명하도록 한다.

나아가, 도 4에서 설명한 DAS(116)에서 신호(예를 들어, 1081)를 획득할 수 있으며, 그리고, 영상 처리부(126)에서 획득된 신호(1081)를 가공하여 필터링된 프로젝션 데이터로 생성할 수 있다. 그리고, 필터링된 프로젝션 데이터를 역투영하여 영상을 획득한다.

구체적으로, 제1 X-ray 생성부(710) 및 제2 X-ray 생성부(720)가 회전하면서 복수 개의 위치들(또는 복수 개의 뷰(view)들)에서 엑스레이를 방출하여 복수개의 필터링된 프로젝션 데이터를 획득할 때, 복수개의 필터링된 프로젝션 데이터를 누적하면서 역투영(backprojection)하여 단층 영상을 복원한다. 즉, 필터링된 프로젝션 데이터를 이미지 픽셀들에 뿌려주는 역투영(backprojection) 과정을 통하여 대상체를 나타내는 영상을 획득할 수 있다.

그러나, 대상체의 움직임으로 인하여, 각 뷰에서 획득된 필터링된 프로젝션 데이터들 간의 표면 정보가 불일치하게 된다. 그러므로, 한주기 각도 구간에서 획득된 복수개의 필터링된 프로젝션 데이터들을 누적할 경우, 대상체의 표면이 명확하게 표현되지 못하고 블러링(blurring) 되어 나타나게 된다. 따라서, 대상체의 움직임을 추정하여 그에 따라 영상을 보정하여 단층 영상을 복원하면 보다 명확한 영상을 획득할 수 있다. 아래에서는 이와 같이 획득한 영상으로 움직임 정보를 획득하고 목표 영상을 복원하는 과정을 도 11을 함께 참조하여 설명한다.

도 10 및 도 11의 (a)를 참조하면, 제1 X-ray 생성부(710) 및 제2 X-ray 생성부(720)가 대상체(1010)를 중심으로 각각 회전하며 획득한 제1 각도 구간(1001) 및 제2 각도 구간(1002)에 해당하는 프로젝션 데이터들을 이용하여 제1 영상(1110)을 획득한다. 제1 영상(1110)에는 제1 물체(1020)를 형성하는 표면들(1111, 1112, 1113, 1114) 및 제2 물체(1030)를 형성하는 표면들(1115, 1116, 1117, 1118)이 나타난다. 또한, 제1 X-ray 생성부(710) 및 제2 X-ray 생성부(720)가 대상체(1010)를 중심으로 각각 회전하며 획득한 제2 각도 구간(1002) 및 제3 각도 구간(1003)에 해당하는 획득된 프로젝션 데이터들을 이용하여 제2 영상(1120)을 획득한다. 제2 영상(1120)에는 제1 물체(1020)를 형성하는 표면들(1121, 1122, 1123, 1124) 및 제2 물체(1030)를 형성하는 표면들(1125, 1126, 1127, 1128)이 나타난다. 즉, 한 주기 각도 구간 내에 포함되는 각 뷰 또는 소정 각도 구간에서 획득된 프로젝션 데이터들은 대상체의 서로 다른 표면 또는 서로 다른 영역을 이미징 하는데 기여한다. 개시된 실시예에 따르면, 두 개의 X-ray 생성부(710, 720)를 통해 프로젝션 데이터를 획득함으로써 한 번에 이미징할 수 있는 영역이 넓어진다. 여기서 제1 영상과 제2 영상은 일정 각도 구간에서 획득된 로 데이터 만을 이용하여 복원된 영상이므로, 대상체를 전체적으로 나타내는 완전한 영상(complete image)이 아니며, 대상체를 부분적으로 나타내는 불완전한 영상(incomplete image)이다. 즉, 제1 영상과 제2 영상은 부분 영상이다.

또한, 제1 영상(1110) 및 제2 영상(1120)은 2 개의 X-ray 생성부(710, 720)를 이용하여 짧은 시간에 획득된 프로젝션 데이터들을 이용하여 복원된 영상이므로, 블러링이 발생하는 시간이 단축되어 시간 해상도가 높다. 그에 따라서 모션 아티팩트가 최소화된 영상이 될 수 있다.

제1 영상(1110) 및 제2 영상(1120) 내에는 대상체의 동일 부위에 대한 표면이 표시되므로, 데이터 획득부(610)는 제1 영상(1110) 및 제2 영상(1120)을 영상(1130)에서와 같이 비교하여, 대상체의 움직임을 나타내는 움직임 벡터장(MVF)(1140)을 획득한다. 움직임 벡터장(1140)에는 동일 부위 표면의 이동 방향 및 이동 정도(크기)를 나타내는 벡터들이 포함되어, 움직임 벡터장(1140)을 통하여, t1 = 0, t2 = 0 과 t1 = end, t2 = end 사이에서 시간에 따른 상기 대상체의 움직임 량을 나타내는 움직임 정보를 획득할 수 있다. 움직임 정보를 이용하여 목표 시점(t1 = target, t2 = target)에서의 대상체의 움직임 정도를 예측할 수 있다. 또는 움직임 정보를 이용하여 목표 시점(t1 = target, t2 = target)에서의 대상체의 크기, 형태, 및 위치 중 적어도 하나를 포함하는 상태를 예측할 수도 있다. 이때, 전술한 바와 같이, 제1 X-ray 생성부(710) 및 제2 X-ray 생성부(720)가 동일한 회전 프레임(104)에 결합되어 회전하는 경우, 각속도는 동일하다. 즉, 제1 X-ray 생성부(710) 및 제2 X-ray 생성부(720)의 회전 구간은 서로 다르나, 회전 시작 시점(t1 = 0, t2 = 0)과 종료 시점(t1 = end, t2 = end)는 동일하다.

영상 복원부(630)는 목표 영상을 복원하는데 있어서, 목표 시점(t1 = target, t2 = target)에서 획득된 프로젝션 데이터에 의해 이미징 되는 대상체의 표면 부위 또는 대상체의 영역을 제외한, 목표 시점(t1 = target, t2 = target) 이외의 시점에서 획득된 프로젝션 데이터들에 의해 이미징 되는 대상체의 표면 부위 또는 대상체의 영역은 움직임 정보를 이용하여 움직임 보정(motion correction)을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 대상체(1010)가, t1 = 0, t2 = 0 과 t1 = end, t2 = end 사이에서 움직인 총량을 전체 움직임 량으로 정의하고, 전체 움직임 량(W) = 1 이라 할 수 있다. 이때, 움직임 량(W)은 시작 시점(t1 = 0, t2 = 0)에서의 움직임 량(W)과 목표 시점(t1 = target, t2 = target) 에서의 움직임 량(W2)의 차이 값에 대응될 수 있다. 이 경우, 전체 움직임 량에 대비하여 시작 시점(t1 = 0, t2 = 0)에서 목표 시점(t1 = target, t2 = target)까지 발생한 움직임 량에 근거하여, 부분 영상을 움직임 보정(motion correction)하여 보정된 부분 영상을 생성할 수 있다. 보정된 부분 영상들은 목표 시점(t1 = target, t2 = target)에서의 대상체의 움직임 상태를 정확하게 반영하고 있어 모션 아티팩트가 최소화되어 생성될 수 있다.

도 11의 (b)를 참조하면, x 축은 시간, y 축은 대상체의 움직임을 나타내고 있다. t = 0 에서 대상체의 움직임을 0 이라 하면, 회전이 끝난 t = tend 에서 대상체의 움직임을 1이라 할 수 있다. 도 11의 (b)에서 tend 를 두 개의 X-ray 생성부가 한 주기 각도 구간을 회전하는데 걸리는 시간이라 하면, 하나의 X-ray 생성부가 한 주기 각도 구간을 회전하는데 걸리는 시간은 대략 2? tend 라 할 수 있다. 즉, 두 개의 X-ray 생성부를 이용할 경우, 하나의 단층 영상을 복원하기 위하여 회전하는 각도 구간이 감소한다.

따라서, 하나의 단층 영상을 복원하기 위한 데이터 획득 시간이 줄어들게 되어, 시간 해상도를 증가시킬 수 있다. 그러므로, 개시된 실시예에 따르면, 보다 정확한 단층 영상을 복원할 수 있다.

도 12는 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 장치의 동작을 설명하기 위한 또다른 도면이고, 도 13은 그에 따라 대상체의 움직임 량을 나타내는 도면이다. 도 12에 있어서, 도 7에서와 중복되는 구성은 동일한 도면 기호로 표기하였다.

도 12 를 참조하면, 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 장치(600)는 두 개의 X-ray 생성부(710, 720)를 이용하여 획득한 단층 데이터를 이용할 수 있다. 도 12의 (a)에서는, 제1 X-ray 생성부(710)와 제2 X-ray 생성부(720)를 이용하여 t = 0 부터 t = t180 까지의 시간 구간 동안 대상체(701)를 촬영하게 된다.

도 12의 (b)는 단층 촬영을 수행하는 동안, t = 0, t = t90, t = t180 시점에서 대상체의 움직임을 나타낸다. 도 12의 (b)를 참조하면, t = 0 에서 t = t90 사이에는 대상체의 움직임이 상대적으로 적고, t = t90 에서 t = t180 사이에는 대상체의 움직임이 상대적으로 많은 것을 알 수 있다. 도 13에서 시간에 따른 대상체의 움직임을 그래프로 나타내고 있다.

도 13을 참조하면, x 축은 시간, y 축은 대상체의 움직임을 나타내고 있다. t = 0 에서 대상체의 움직임을 0 이라 하면, 회전이 끝난 t = t180 에서 대상체의 움직임을 1이라 할 수 있다. 하나의 X-ray 생성부(720) 만을 사용하여 데이터를 획득하는 경우, t = 0 에서 획득한 부분 영상과 t = t180 에서 획득한 부분 영상을 바탕으로 움직임 정보를 생성하므로, t = 0 에서 t = t90 사이(예를 들어, t = t90)에서 발생하는 변화는 반영할 수 없다. 즉, t = 0 에서 t = t180 사이의 움직임 변화량을 점선(1310)과 같이 추정할 수 밖에 없다.

이와 비교하여, 2개의 X-ray 생성부(710, 720)를 사용하여 데이터를 획득하는 경우, t = 0 에서 획득한 부분 영상과 t = t90 에서 획득한 부분 영상을 바탕으로 움직임 정보를 생성하는 것이 가능하고, t = t90 에서 획득한 부분 영상과 t = t180 에서 획득한 부분 영상을 바탕으로 움직임 정보를 생성하는 것도 가능한 바, t = 0 에서 t = t90 사이(예를 들어, t = t90)에서 발생하는 변화까지 반영하여 보다 정확한 움직임 정보를 획득할 수 있다. 즉, t = 0 에서 t = t180 사이의 움직임 변화량을 실선(1320)과 같이 추정할 수 있다.

이와 같이, 두 개의 X-ray 생성부(710, 720)를 이용하여 한 개의 X-ray 생성부를 이용하는 것과 동일한 길이의 시간 구간에서 단층 촬영을 수행하는 경우, 보다 정확한 움직임 정보를 획득할 수 있고, 이를 통해 보다 정확한 복원 영상을 획득할 수 있다.

도 14는 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 14 의 (a)는 제1 X-ray 생성부(710)를 이용하여 획득한 로 데이터를 나타내고, 도 14 의 (b)는 제1 X-ray 생성부(710)를 이용하여 획득한 로 데이터를 나타낸다. 즉, 신호(1471, 1472, 1473, 1474, 1475, 1476)를 여과 역투영하여 영상(1411, 1412, 1413, 1414, 147, 1416)을 획득할 수 있다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 대상체(1010)는 제1 물체(1020)와 제2 물체(1030)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 물체(1020)와 제2 물체(1030)를 선명하게 이미징할 수 있는 엑스선의 에너지 대역이 다르다.

도 14 의 (a), 즉, 제1 X-ray 생성부(710)를 이용하여 획득한 영상(1411, 1413, 147)에서는 제1 물체(1412, 1460, 1452)가 제2 물체(1413, 1433, 1453)보다 선명하게 드러난다. 이와 비교하여 도 14 의 (b), 즉, 제2 X-ray 생성부(720)를 이용하여 획득한 영상(1412, 1414, 1416)에서는 제2 물체(1423, 1443, 1463)가 제1 물체(1422, 1442, 1462) 보다 선명하게 드러난다. 즉, 제1 X-ray 생성부(710)에서 생성된 엑스선은 제1 물체(1422, 1442, 1462) 보다 선명하게 촬영할 수 있는 에너지 대역을 가지고, 제2 X-ray 생성부(720)에서 생성된 엑스선은 제2 물체(1423, 1443, 1463) 보다 선명하게 촬영할 수 있는 에너지 대역을 갖는다. 이와 같이 서로 다른 에너지 대역을 갖는 두 개의 X-ray 생성부(710, 720)를 통해 영상을 복원하고, 그에 근거하여 목표 영상을 복원하는 경우 보다 정확한 단층 영상 복원이 가능하다.

도 15는 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 과정을 설명하기 위한 다른 도면이다.

도 15을 참조하면, 제1 X-ray 생성부(710)를 이용하여 획득한 영상(1510)과 제2 X-ray 생성부(720)를 이용하여 획득한 영상(1520)에 근거하여 목표 영상(153)을 복원하는 과정이 도시되어 있다.

제1 X-ray 생성부(710)를 이용하여 복원한 영상(1510)에서는 제1 물체(1511)가 제2 물체(1522)보다 선명하게 표시되고, 제2 X-ray 생성부(720)를 이용하여 복원한 영상(1520)에서는 제2 물체(1521)가 제1 물체(1512)보다 선명하게 표시된다. 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 장치(600)의 영상 복원부(630)는 제1 X-ray 생성부(710)를 이용하여 복원한 영상(1510)과 제2 X-ray 생성부(720)를 이용하여 복원한 영상(1520)에 근거하여 목표 영상(1530)을 복원할 수 있다. 이 경우, 제1 X-ray 생성부(710)를 이용하여 복원한 영상(1510)과 제2 X-ray 생성부(720)를 이용하여 복원한 영상(1520) 중 선명하게 표시된 부분을 선택하여 정합함으로써 보다 정확한 단층 영상 복원을 수행할 수 있다.

도 16은 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 방법을 나타내는 순서도이다.

도 16을 참조하면, 먼저, 1610 단계에서 제1 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제1 X-ray 생성부가 제1 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득한 단층 데이터를 이용하여 제1 영상을 획득하고, 제2 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제2 X-ray 생성부가 제2 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득한 단층 데이터를 이용하여 제2 영상을 획득한다. 개시된 실시예에 따르면, 제1 영상 및 제2 영상은 부분 영상이고, 제1 각도 구간과 제2 각도 구간은 서로 마주보는 구간일 수 있다. 또한, 제1 각도 구간 및 제2 각도 구간 각각은 180도 미만일 수 있다. 나아가, 제1 X-ray 생성부 및 제2 X-ray 생성부 각각을 이용하여 180 도 + 추가 각도 구간에 해당하는 2 개의 단층 데이터를 획득하고, 이때 추가 각도는 대략 30 내지 70도 값을 가질 수 있다. 1610 단계의 동작은 단층 영상 복원 장치(600)의 데이터 획득부(610)에서 수행될 수 있다.

다음으로, 1620 단계에서 제1 영상과 제2 영상을 이용하여 시간에 따른 대상체의 움직임 량을 나타내는 움직임 정보를 획득한다. 개시된 실시예에 따르면, 움직임 정보는 대상체를 형성하는 표면(surface)의 움직임 량을 나타내는 정보일 수 있다. 1620 단계의 동작은 단층 영상 복원 장치(600)의 제어부(620)에서 수행될 수 있다.

마지막으로, 1630 단계에서 움직임 정보를 이용하여 목표 시점에서의 대상체를 나타내는 목표 영상을 복원한다. 개시된 실시예에 따르면, 움직임 정보를 이용하여 제1 X-ray 생성부가 획득한 단층 데이터를 기반으로 복원한 제1 복원 영상과 제2 X-ray 생성부가 획득한 단층 데이터를 기반으로 복원한 제2 복원 영상에 근거하여 목표 영상을 복원할 수 있다. 그리고, 제1 복원 영상과 제2 복원 영상을 영상 정합하여 목표 영상을 복원할 수 있다. 1630 단계의 동작은 단층 영상 복원 장치(600)의 영상 복원부(630)에서 수행될 수 있다. 또한, 제1 X-ray 생성부 및 제2 X-ray 생성부 각각을 이용하여 180 도 + 추가 각도 구간에 해당하는 2 개의 단층 데이터를 획득하고, 이때 추가 각도는 대략 30 내지 70도 값을 가질 수 있다. 1710 단계의 동작은 단층 영상 복원 장치(600)의 데이터 획득부(610)에서 수행될 수 있다.

도 17은 개시된 실시예에 따른 단층 영상 복원 방법을 나타내는 다른 순서도이다.

도 17을 참조하면, 먼저, 1710 단계에서 제1 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제1 X-ray 생성부 및 제2 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제2 X-ray 생성부 각각이 제1 각도 구간 및 제2 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득한 단층 데이터를 이용하여 부분 영상인 제1 영상을 획득하고, 제1 X-ray 생성부 및 제2 X-ray 생성부 각각이 제2 각도 구간 및 제1 각도 구간과 마주보는 제3 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득된 단층 데이터를 이용하여 부분 영상인 제2 영상을 획득한다. 개시된 실시예에 따르면, 제1 각도 구간, 제2 각도 구간 및 제3 각도 구간 각각은 180도 미만일 수 있다. 또한, 제1 X-ray 생성부 및 제2 X-ray 생성부는 90 도 간격으로 형성될 수 있다. 나아가, 제1 X-ray 생성부 및 제2 X-ray 생성부 각각을 이용하여 대상체를 중심으로 90 도 + 추가 각도를 회전하여 단층 데이터를 획득할 수 있고, 이때, 추가 각도는 90 도 이하일 수 있다. 또한, 제1 X-ray 생성부 및 제2 X-ray 생성부 각각을 이용하여 180 도 + 추가 각도 구간에 해당하는 2 개의 단층 데이터를 획득하고, 이때 추가 각도는 대략 30 내지 70도 값을 가질 수 있다. 1710 단계의 동작은 단층 영상 복원 장치(600)의 데이터 획득부(610)에서 수행될 수 있다.

다음으로, 1720 단계에서 제1 영상과 제2 영상을 이용하여 시간에 따른 대상체의 움직임 량을 나타내는 움직임 정보를 획득한다. 개시된 실시예에 따르면, 움직임 정보는 대상체를 형성하는 표면(surface)의 움직임 량을 나타내는 정보일 수 있다. 1720 단계의 동작은 단층 영상 복원 장치(600)의 제어부(620)에서 수행될 수 있다.

마지막으로, 1730 단계에서 움직임 정보를 이용하여 목표 시점에서의 대상체를 나타내는 목표 영상을 복원한다. 개시된 실시예에 따르면, 움직임 정보를 이용하여 제1 X-ray 생성부가 획득한 단층 데이터를 기반으로 복원한 제1 복원 영상과 제2 X-ray 생성부가 획득한 단층 데이터를 기반으로 복원한 제2 복원 영상에 근거하여 목표 영상을 복원할 수 있다. 그리고, 제1 복원 영상과 제2 복원 영상을 영상 정합하여 목표 영상을 복원할 수 있다. 1730 단계의 동작은 단층 영상 복원 장치(600)의 영상 복원부(630)에서 수행될 수 있다.

한편, 상술한 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 설명하였지만, 개시된 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 개시된 실시예가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 시스템
102: 갠트리
104: 회전 프레임
105: 테이블
106: X-ray 생성부
108: X-ray 검출부
110: 회전 구동부
112: 콜리메이터
114: 산란 방지 그리드
118: 제어부
120: 데이터 송신부
124: 저장부
126: 영상 처리부
128: 입력부
130: 디스플레이부
132: 통신부
134: 서버
136: 의료 장치
301: 네트워크
600: 단층 영상 복원 장치
610: 데이터 획득부
620: 제어부
630: 영상 복원부

Claims

제1 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제1 X-ray 생성부가 제1 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득한 단층 데이터를 이용하여 제1 영상을 획득하고, 제2 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제2 X-ray 생성부가 제2 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득한 단층 데이터를 이용하여 제2 영상을 획득하는 데이터 획득부;
상기 제1 영상과 상기 제2 영상을 이용하여 시간에 따른 상기 대상체의 움직임 량을 나타내는 움직임 정보를 획득하는 제어부; 및
상기 움직임 정보를 이용하여 목표 시점에서의 상기 대상체를 나타내는 목표 영상을 복원하는 영상 복원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 영상 및 상기 제2 영상은,
부분 영상이고,
상기 제1 각도 구간과 상기 제2 각도 구간은,
서로 마주보는 구간인 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 각도 구간 및 상기 제2 각도 구간 각각은,
180도 미만인 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 장치.
제1항에 있어서,
상기 움직임 정보는
상기 대상체를 형성하는 표면(surface)의 움직임 량을 나타내는 정보인 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 장치.
제1항에 있어서,
상기 영상 복원부는
상기 움직임 정보에 근거하여 상기 목표 시점에서의 상기 대상체의 움직임 량을 예측하고, 예측된 움직임 량에 근거하여 상기 목표 영상을 복원하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 장치.
제1항에 있어서,
상기 데이터 획득부는,
상기 제1 X-ray 생성부 및 상기 제2 X-ray 생성부 각각을 이용하여 180 도 + 추가 각도 구간에 해당하는 2 개의 단층 데이터를 획득하며,
상기 추가 각도는
대략 30 내지 70 도 값을 갖는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 장치.
제1항에 있어서,
상기 영상 복원부는,
상기 움직임 정보를 이용하여 상기 제1 X-ray 생성부가 획득한 단층 데이터를 기반으로 복원한 제1 복원 영상과 상기 제2 X-ray 생성부가 획득한 단층 데이터를 기반으로 복원한 제2 복원 영상에 근거하여 상기 목표 영상을 복원하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 장치.
제7항에 있어서,
상기 영상 복원부는,
상기 제1 복원 영상과 상기 제2 복원 영상을 영상 정합하여 상기 목표 영상을 복원하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 장치.
제1 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제1 X-ray 생성부 및 제2 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제2 X-ray 생성부 각각이 제1 각도 구간 및 제2 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득한 단층 데이터를 이용하여 부분 영상인 제1 영상을 획득하고, 상기 제1 X-ray 생성부 및 상기 제2 X-ray 생성부 각각이 상기 제2 각도 구간 및 상기 제1 각도 구간과 마주보는 제3 각도 구간에서 상기 대상체를 중심으로 회전하여 획득된 단층 데이터를 이용하여 부분 영상인 제2 영상을 획득하는 데이터 획득부;
상기 제1 영상과 상기 제2 영상을 이용하여 시간에 따른 상기 대상체의 움직임 량을 나타내는 움직임 정보를 획득하는 제어부; 및
상기 움직임 정보를 이용하여 목표 시점에서의 상기 대상체를 나타내는 목표 영상을 복원하는 영상 복원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 각도 구간, 상기 제2 각도 구간 및 제3 각도 구간 각각은,
180도 미만인 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 X-ray 생성부 및 상기 제2 X-ray 생성부는,
90 도 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 X-ray 생성부 및 상기 제2 X-ray 생성부는,
각각 상기 대상체를 중심으로 90 도 + 추가 각도를 회전하여 상기 단층 데이터를 획득하고,
상기 추가 각도는,
90 도 이하인 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 장치.
제9항에 있어서,
상기 데이터 획득부는,
상기 제1 X-ray 생성부 및 상기 제2 X-ray 생성부를 이용하여 180 도 + 추가 각도 구간에 해당하는 단층 데이터를 획득하고,
상기 추가 각도는
대략 30 내지 70도 값을 갖는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 장치.
제9항에 있어서,
상기 영상 복원부는,
상기 움직임 정보를 이용하여 상기 제1 X-ray 생성부가 획득한 단층 데이터를 기반으로 복원한 제1 복원 영상과 상기 제2 X-ray 생성부가 획득한 단층 데이터를 기반으로 복원한 제2 복원 영상에 근거하여 상기 목표 영상을 복원하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 장치.
제14항에 있어서,
상기 영상 복원부는,
상기 제1 복원 영상과 상기 제2 복원 영상을 영상 정합하여 상기 목표 영상을 복원하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 장치.
제1 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제1 X-ray 생성부가 제1 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득한 단층 데이터를 이용하여 제1 영상을 획득하고, 제2 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제2 X-ray 생성부가 제2 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득한 단층 데이터를 이용하여 제2 영상을 획득하는 단계;
상기 제1 영상과 상기 제2 영상을 이용하여 시간에 따른 상기 대상체의 움직임 량을 나타내는 움직임 정보를 획득하는 단계; 및
상기 움직임 정보를 이용하여 목표 시점에서의 상기 대상체를 나타내는 목표 영상을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 방법.
제16항에 있어서,
상기 제1 영상 및 상기 제2 영상은,
부분 영상이고,
상기 제1 각도 구간과 상기 제2 각도 구간은,
서로 마주보는 구간인 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 방법.
제16항에 있어서,
상기 제1 각도 구간 및 상기 제2 각도 구간 각각은,
180도 미만인 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 방법.
제16항에 있어서,
상기 움직임 정보는
상기 대상체를 형성하는 표면(surface)의 움직임 량을 나타내는 정보인 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 방법.
제16항에 있어서,
상기 목표 영상을 복원하는 단계는,
상기 움직임 정보에 근거하여 상기 목표 시점에서의 상기 대상체의 움직임 량을 예측하고, 예측된 움직임 량에 근거하여 상기 목표 영상을 복원하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 방법.
제16항에 있어서,
상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 획득하는 단계는,
상기 제1 X-ray 생성부 및 상기 제2 X-ray 생성부 각각을 이용하여 180 도 + 추가 각도 구간에 해당하는 2 개의 단층 데이터를 획득하는 단계를 포함하고,
상기 추가 각도는
대략 30 내지 70도 값을 갖는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 방법.
제16항에 있어서,
상기 목표 영상을 복원하는 단계는,
상기 움직임 정보를 이용하여 상기 제1 X-ray 생성부가 획득한 단층 데이터를 기반으로 복원한 제1 복원 영상과 상기 제2 X-ray 생성부가 획득한 단층 데이터를 기반으로 복원한 제2 복원 영상에 근거하여 상기 목표 영상을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 방법.
제22항에 있어서,
상기 목표 영상을 복원하는 단계는,
상기 제1 복원 영상과 상기 제2 복원 영상을 영상 정합하여 상기 목표 영상을 복원하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 방법.
제1 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제1 X-ray 생성부 및 제2 에너지를 갖는 엑스선을 생성하는 제2 X-ray 생성부 각각이 제1 각도 구간 및 제2 각도 구간에서 대상체를 중심으로 회전하여 획득한 단층 데이터를 이용하여 부분 영상인 제1 영상을 획득하고, 상기 제1 X-ray 생성부 및 상기 제2 X-ray 생성부 각각이 상기 제2 각도 구간 및 상기 제1 각도 구간과 마주보는 제3 각도 구간에서 상기 대상체를 중심으로 회전하여 획득된 단층 데이터를 이용하여 부분 영상인 제2 영상을 획득하는 단계;
상기 제1 영상과 상기 제2 영상을 이용하여 시간에 따른 상기 대상체의 움직임 량을 나타내는 움직임 정보를 획득하는 단계; 및
상기 움직임 정보를 이용하여 목표 시점에서의 상기 대상체를 나타내는 목표 영상을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 방법.
제24항에 있어서,
상기 제1 각도 구간, 제2 각도 구간 및 상기 제3 각도 구간 각각은,
180도 미만인 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 방법.
제22항에 있어서,
상기 제1 X-ray 생성부 및 상기 제2 X-ray 생성부는,
90 도 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 방법.
제26항에 있어서,
상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 획득하는 단계는,
상기 제1 X-ray 생성부 및 상기 제2 X-ray 생성부 각각을 이용하여 상기 대상체를 중심으로 90 도 + 추가 각도를 회전하여 상기 단층 데이터를 획득하는 단계를 포함하며,
상기 추가 각도는 90 도 이하인 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 방법.
제24항에 있어서,
상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 획득하는 단계는,
상기 제1 X-ray 생성부 및 상기 제2 X-ray 생성부를 이용하여 180 도 + 추가 각도 구간에 해당하는 단층 데이터를 획득하는 단계를 포함하고,
상기 추가 각도는
대략 30 내지 70도 값을 갖는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 방법.
제24항에 있어서,
상기 목표 영상을 복원하는 단계는,
상기 움직임 정보를 이용하여 상기 제1 X-ray 생성부가 획득한 단층 데이터를 기반으로 복원한 제1 복원 영상과 상기 제2 X-ray 생성부가 획득한 단층 데이터를 기반으로 복원한 제2 복원 영상에 근거하여 상기 목표 영상을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 방법.
제29항에 있어서,
상기 목표 영상을 복원하는 단계는,
상기 제1 복원 영상과 상기 제2 복원 영상을 영상 정합하여 상기 목표 영상을 복원하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 복원 방법.