KR20170074435A - 엑스선 영상 장치, 그 제어 방법 및 엑스선 디텍터 - Google Patents

엑스선 영상 장치, 그 제어 방법 및 엑스선 디텍터 Download PDF

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Abstract

엑스선 디텍터에 마련된 마커를 카메라로 촬영함으로써, 저비용으로 엑스선 소스와 엑스선 디텍터 사이의 거리에 관한 정보 및 엑스선 디텍터의 자세에 관한 정보를 획득할 수 있는 엑스선 영상 장치, 그 제어 방법 및 엑스선 디텍터를 제공한다.
일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치는, 엑스선을 발생시켜 조사하는 엑스선 소스; 상기 엑스선 소스에 장착되어 마커 영상을 촬영하는 촬영부; 상기 마커 영상에서 엑스선 디텍터의 표면에 형성된 멀티 마커 어레이를 구성하는 복수의 마커 중 적어도 하나의 마커가 검출되지 않으면 마커 미검출 알림을 출력하고, 상기 마커 미검출 알림의 출력 이후에 촬영된 마커 영상에서 싱글 마커를 검출하는 제어부;를 포함한다.

Description

엑스선 영상 장치, 그 제어 방법 및 엑스선 디텍터{X-RAY IMAGING APPARATUS, CONTROL METHOD FOR THE SAME AND X-RAY DETECTOR }
마커를 이용하여 엑스선 디텍터와 엑스선 소스 사이의 거리에 관한 정보를 획득하는 엑스선 영상 장치, 그 제어 방법 및 엑스선 디텍터에 관한 것이다.
엑스선 영상 장치는 대상체에 엑스선을 조사하고 대상체를 투과한 엑스선을 분석하여 대상체의 내부구조를 파악할 수 있도록 하는 장치이다. 대상체를 구성하는 조직에 따라 엑스선의 투과성이 다르므로 이를 수치화한 감쇠계수(attenuation coefficient)를 이용하여 대상체의 내부구조를 영상화할 수 있다.
한편, 엑스선 조사 조건을 설정하기 위해서는 엑스선 소스와 대상체 사이의 거리를 나타내는 SOD(Source to Object Distance) 또는 엑스선 소스와 엑스선 디텍터 사이의 거리를 나타내는 SID(Source to Image receptor Distance)에 관한 정보가 필요하다.
또한, 엑스선 소스와 엑스선 디텍터의 자세 및 위치를 자동으로 정렬시키기 위해서는 엑스선 소스와 엑스선 디텍터 사이의 거리뿐만 아니라 엑스선 디텍터의 자세 및 위치에 관한 정보도 필요하다.
엑스선 디텍터에 마련된 마커를 카메라로 촬영함으로써, 저비용으로 엑스선 소스와 엑스선 디텍터 사이의 거리에 관한 정보 및 엑스선 디텍터의 자세에 관한 정보를 획득할 수 있는 엑스선 영상 장치, 그 제어 방법 및 엑스선 디텍터를 제공한다.
일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치는, 엑스선을 발생시켜 조사하는 엑스선 소스; 상기 엑스선 소스에 장착되어 마커 영상을 촬영하는 촬영부; 상기 마커 영상에서 엑스선 디텍터의 표면에 형성된 멀티 마커 어레이를 구성하는 복수의 마커 중 적어도 하나의 마커가 검출되지 않으면 마커 미검출 알림을 출력하고, 상기 마커 미검출 알림의 출력 이후에 촬영된 마커 영상에서 싱글 마커를 검출하는 제어부;를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 복수의 마커 중 적어도 하나의 마커가 검출되면, 상기 검출된 마커의 위치를 판단하고, 상기 검출된 마커와 상기 엑스선 디텍터의 중심 사이의 위치 관계에 기초하여 SID(Source to Image receptor Distance)를 판단할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 싱글 마커가 검출되면, 상기 검출된 싱글 마커의 위치를 판단하고, 상기 검출된 싱글 마커와 상기 엑스선 디텍터의 중심 사이의 위치 관계에 기초하여 SID(Source to Image receptor Distance)를 판단할 수 있다.
상기 멀티 마커 어레이를 구성하는 복수의 마커의 특징 및 상기 싱글 마커의 특징을 저장하는 저장부;를 더 포함할 수 있다.
상기 촬영부는, 동영상을 촬영하고, 상기 제어부는, 상기 촬영된 동영상에서 움직임을 검출하고, 상기 움직임이 미리 설정된 시간 동안 검출되지 않으면 상기 촬영부가 상기 마커 영상을 촬영하도록 제어할 수 있다.
상기 싱글 마커는, 모바일 기기의 디스플레이부에 표시되고, 상기 모바일 기기로부터 상기 모바일 기기의 가속도 정보 및 자세 정보 중 적어도 하나를 수신하는 통신부;를 더 포함 할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 수신된 가속도 정보 및 자세 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 모바일 기기의 움직임을 판단하고, 미리 설정된 시간동안 상기 모바일 기기가 움직임이지 않는 것으로 판단되면, 상기 촬영부가 상기 마커 영상을 촬영하도록 제어 신호를 전송 할 수 있다.
상기 엑스선 소스에는. 콜리메이터 마커가 형성되고, 상기 통신부는, 상기 모바일 기기로부터 상기 콜리메이터 마커가 촬영된 영상을 수신 할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 콜리메이터 마커가 촬영된 영상에 기초하여 상기 엑스선 소스의 위치를 판단하고, 상기 마커 영상에 기초하여 상기 엑스선 디텍터의 위치를 판단 할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 복수의 마커 중 적어도 하나의 마커가 검출되거나, 또는 상기 싱글 마커가 검출되면, 상기 검출된 마커에 기초하여 상기 엑스선 디텍터의 자세를 판단 할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 엑스선 디텍터의 자세에 기초하여 상기 엑스선 소스의 자세를 정렬시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 검출된 마커의 위치에 기초하여 상기 엑스선 디텍터의 위치를 판단하고, 상기 엑스선 디텍터의 위치에 기초하여 상기 엑스선 소스의 위치를 정렬시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 SID에 기초하여 대상체의 두께를 판단하고, 상기 대상체의 두께에 기초하여 엑스선 조사 조건을 설정 할 수 있다.
일 실시예에 따른 엑스선 디텍터는, 엑스선을 감지하고, 상기 감지된 엑스선에 대응되는 전기적 신호를 발생시키는 엑스선 감지부; 상기 엑스선 감지부를 수용하는 케이스; 상기 엑스선이 입사되는 상기 케이스의 전면에 형성되는 복수의 마커를 포함하는 멀티 마커 어레이; 및 상기 케이스의 측면에 형성되어 싱글 마커가 장착되는 마커 장착부;를 포함한다.
상기 마커 장착부는, 상기 싱글 마커가 장착 및 탈착 가능하도록 형성되는 상기 마커 장착부에 폴딩(folding) 및 언폴딩(unfolding) 가능하게 장착되는 싱글 마커;를 더 포함하고, 상기 싱글 마커는, 상기 폴딩되었을 때 상기 엑스선 디텍터의 후면에 위치하고, 상기 언폴딩되었을 때 상기 엑스선 디텍터의 측면에 위치 할 수 있다.
상기 복수의 마커는 상호 구별되는 다른 특징을 갖고, 상기 특징은, 컬러 및 패턴 중 적어도 하나를 포함 할 수 있다.
일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법은, 엑스선 소스에 장착된 카메라가 마커 영상을 촬영하고; 상기 마커 영상에서 엑스선 디텍터의 표면에 형성된 멀티 마커 어레이를 구성하는 복수의 마커 중 적어도 하나의 마커가 검출되지 않으면 마커 미검출 알림을 출력하고; 상기 마커 미검출 알림의 출력 이후에 촬영된 마커 영상에서 싱글 마커를 검출하는 것;을 포함 할 수 있다.
상기 싱글 마커가 검출되면, 상기 검출된 싱글 마커의 위치를 판단하고; 상기 검출된 싱글 마커와 상기 엑스선 디텍터의 중심 사이의 위치 관계에 기초하여 SID(Source to Image receptor Distance)를 판단하는 것을 더 포함 할 수 있다.
상기 마커 영상을 촬영하는 것은, 상기 카메라가 촬영한 동영상에서 움직임을 검출하고; 상기 움직임이 미리 설정된 시간 동안 검출되지 않으면 상기 마커 영상을 캡쳐하는 것을 포함 할 수 있다.
상기 싱글 마커는, 모바일 기기의 디스플레이부에 표시되고, 상기 모바일 기기로부터 상기 모바일 기기의 가속도 정보 및 자세 정보 중 적어도 하나를 수신하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 마커 영상을 촬영하는 것은, 상기 수신된 가속도 정보 및 자세 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 모바일 기기의 움직임을 판단하고; 미리 설정된 시간동안 상기 모바일 기기가 움직임이지 않는 것으로 판단되면, 상기 카메라가 상기 마커 영상을 캡쳐하는 것을 포함 할 수 있다.
상기 엑스선 소스에는. 콜리메이터 마커가 형성되고, 상기 모바일 기기로부터 상기 콜리메이터 마커가 촬영된 영상을 수신하는 것을 더 포함할 수 있다.
일 측면에 따른 엑스선 영상 장치, 그 제어 방법 및 엑스선 디텍터에 의하면, 엑스선 디텍터에 마련된 마커를 카메라로 촬영함으로써, 저비용으로 엑스선 소스와 엑스선 디텍터 사이의 거리에 관한 정보 및 엑스선 디텍터의 자세에 관한 정보를 정확하게 획득할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어 블럭도이다.
도 2 및 도 3은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 구성을 나타낸 외관도이다.
도 4는 엑스선 소스를 엑스선이 조사되는 방향에서 바라본 도면이다.
도 5a는 엑스선 디텍터의 내부 구조를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 5b는 멀티 마커 어레이가 마련된 엑스선 디텍터의 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 멀티 마커 어레이가 마커 영상에 나타나는 경우의 예시를 나타낸 도면이다.
도 7은 SOD를 획득하는 방식의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 8은 멀티 마커 어레이가 마커 영상에 나타나지 않는 경우의 예시를 나타낸 도면이다.
도 9 내지 도 11은 엑스선 디텍터에 장착되는 싱글 마커의 예시를 나타낸 도면이다.
도 12 및 도 13은 리모트 컨트롤러를 싱글 마커로 이용하는 예시를 나타낸 도면이다.
도 14는 모바일 기기를 싱글 마커로 이용하는 예시를 나타낸 도면이다.
도 15는 엑스선 소스에 마커가 형성되는 예시를 나타낸 도면이다.
도 16 내지 도 18은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법에 관한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 일 측면에 따른 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법에 관한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어 블럭도이고, 도 2 및 도 3은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 구성을 나타낸 외관도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치(100)는 엑스선을 발생시켜 대상체에 조사하는 엑스선 소스(110), 엑스선 소스(110)에 장착되어 마커 영상을 촬영하는 촬영부(120), 엑스선 소스(110)를 이동시키는 소스 구동부(130), 촬영부(120)가 촬영한 마커 영상을 분석하여 엑스선 디텍터(200)와 엑스선 소스(110) 사이의 거리를 판단하는 제어부(140), 사용자에게 엑스선 촬영에 관한 정보, 사용자의 제어 명령 입력을 가이드하기 위한 화면, 촬영부(120)가 촬영한 영상 또는 엑스선 영상 등을 표시하는 디스플레이부(150), 사용자로부터 제어 명령을 입력받는 입력부(160), 대상체의 두께 별 엑스선 조사 조건 등이 저장된 저장부(170) 및 엑스선 디텍터(200) 또는 기타 다른 외부 기기들과 통신하여 데이터를 주고 받는 통신부(180)를 포함한다.
이하, 엑스선 영상 장치(100)의 각 구성요소들의 구체적인 동작을 외관도를 함께 참조하여 설명한다.
도 2에 도시된 외관은 엑스선 영상 장치의 일 예시로서 엑스선 소스가 검사실의 천장에 연결된 실링(ceiling) 타입의 엑스선 영상 장치에 관한 것이다.
도 2를 참조하면, 엑스선 영상 장치(100)가 배치되는 검사실 천장에는 가이드 레일(30)이 설치될 수 있고, 가이드 레일(30)을 따라 이동하는 이동 캐리지(40)에 엑스선 소스(110)를 연결하여 대상체에 대응되는 위치로 엑스선 소스(110)를 이동시킬 수 있다.
가이드 레일(30)은 서로 소정의 각도를 이루도록 설치되는 제 1 가이드 레일(31)과 제 2 가이드 레일(32)을 포함할 수 있다. 일 예로, 제 1 가이드 레일(31)과 제 2 가이드 레일(32)은 서로 직교하게 설치될 수 있다.
제1가이드 레일(31)은 검사실의 천장에 설치되고, 제 2 가이드 레일(32)은 제 1 가이드 레일(31)의 하측에 슬라이딩 이동 가능하게 장착될 수 있다.
이동 캐리지(40)는 제 2 가이드 레일(32)을 따라 이동 가능하도록 제 2 가이드 레일(32)의 하측에 배치된다. 이동 캐리지(40)는 제 2 가이드 레일(32)과 함께 제 1 방향(D1)으로 이동 가능하고, 제 2 가이드 레일(32)을 따라 제 2 방향(D2)으로 이동 가능하다.
포스트 프레임(50)은 이동 캐리지(40)의 하부에 연결된다. 포스트 프레임(50)은 복수 개의 포스트(51, 52, 53, 54, 55)를 구비할 수 있다. 복수 개의 포스트(51, 52, 53, 54, 55)는 서로 절첩 가능하게 연결되어 포스트 프레임(50)은 이동 캐리지(40)에 고정된 채로 검사실의 상측 방향, 즉 제 3방향(D3)으로 단축되거나 하측 방향으로 신장될 수 있다.
포스트 프레임(50)의 하단에 엑스선 소스(110)가 연결되므로, 포스트 프레임(50)의 신장과 단축에 의해 엑스선 소스(110)의 지면으로부터의 높이가 제어될 수 있다.
전술한 바와 같이, 엑스선 소스(110)는 대상체에 엑스선을 조사하는 장치이다. 엑스선 소스(110)에는 엑스선을 발생시키는 엑스선 튜브와, 발생된 엑스선의 조사 범위를 조절하는 콜리메이터(collimator)가 포함될 수 있다.
엑스선 소스(110)는 연결관(75)을 통해 이동 캐리지(40)와 연결될 수 있다. 연결관(75) 내부에는 엑스선 소스(110)와 다른 장치들을 연결하는 각종 케이블 및 전선이 내장될 수 있고, 고전압 발생기에서 발생된 고전압 역시 연결관(75)을 통해 엑스선 소스(110)에 공급될 수 있다.
엑스선 소스(110)는 대상체의 엑스선 영상을 촬영하는 반면, 촬영부(120)는 CCD 카메라, CMOS 카메라 등의 카메라로 구현되어 동영상을 촬영할 수 있다. 또는, 짧은 간격으로 정지 영상을 촬영하는 것도 가능하고, 동영상 촬영 중 특정 순간에 정지 영상을 캡쳐하는 것도 가능하다. 일 예로, 동영상 촬영 중 특정 순간에 정지 영상을 캡쳐함으로써 마커 영상을 촬영할 수 있다.
제어부(140)는 미리 설정된 이벤트가 발생되면, 정지 영상을 캡쳐하도록 촬영부(120)를 제어할 수 있다. 정지 영상을 캡쳐하기 위한 이벤트는, 후술하는 리모트 컨트롤러(300), 워크스테이션(150) 또는 서브 유저 인터페이스(80)에 마련된 입력부를 통해 입력된 사용자의 제어 명령일 수 있다.
이러한 제어 명령이 입력된 시점에서 마커 영상을 캡쳐할 수도 있고, 제어 명령이 입력된 시점에서 미리 설정된 일정 시간이 경과한 시점에서 마커 영상을 캡쳐할 수도 있으며, 제어 명령이 입력된 시점에서부터 미리 설정된 일정 시간 동안 주기적으로 마커 영상을 캡쳐할 수도 있다.
또는, 제어부(140)가 촬영부(120)가 촬영한 동영상을 실시간으로 분석하여 움직임을 검출하고, 미리 설정된 시간 동안 움직임이 검출되지 않으면 엑스선 촬영 준비가 완료된 것으로 보고 마커 영상을 캡쳐할 수도 있다.
일 예로, 촬영부(120)는 엑스선 소스(110)에 장착될 수 있고, 더 구체적으로는 엑스선 소스(110)가 엑스선을 조사하는 방향과 동일한 방향으로 장착될 수 있다. 즉, 대상체와 엑스선 디텍터(200)가 위치하는 방향을 촬영할 수 있도록 장착될 수 있다.
촬영부(120)가 엑스선 소스(110)에 장착되면, 엑스선 영상에 나타난 영역과 대상체 영상에 나타난 영역 사이의 오프셋이 작아지기 때문에, 사용자가 대상체 영상을 보고 엑스선 영상과 관련된 설정을 수행하기가 더 용이해질 수 있다.
엑스선 소스(110)와 포스트 프레임(50) 사이에는 회전 조인트(60)가 배치된다. 회전 조인트(60)는 포스트 프레임(50)의 하단 포스트(51)와 연결되는 제 1 회전 조인트(61)와, 엑스선 소스(10)와 연결되는 제 2 회전 조인트(62)를 구비할 수 있다.
제 1 회전 조인트(61)는 제4방향(D4)으로 회전할 수 있고, 제2회전 조인트(62)는제5방향(D5)으로 회전할 수 있다. 제 2 회전 조인트(62)를 제5방향(D5)으로 회전시키면 엑스선 소스(110)의 틸트(tilt) 각도를 조절할 수 있다.
또한, 엑스선 소스(110)는 회전 조인트(60)에 의하여 포스트 프레임(50)에 연결되어 제 1 방향(D1), 제 2 방향(D2) 및 제 3 방향(D3)으로 직선 이동할 수 있다.
소스 구동부(130)는 엑스선 소스(110)를 제 1 방향(D1) 내지 제 5 방향(D5)으로 직선 이동시키거나 회전시키기 위한 복수의 모터를 포함할 수 있다.
엑스선 소스(110)의 일 측면에는 사용자에게 정보를 제공하고 사용자로부터 제어 명령을 입력 받는 서브 유저 인터페이스(80)가 마련될 수 있다. 여기서, 사용자는 엑스선 영상 장치(100)를 이용하여 대상체의 엑스선 영상을 촬영하는 자로서 의사, 방사선사, 간호사 등을 포함하는 의료진일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 엑스선 영상 장치(100)를 사용하는 자이면 모두 사용자가 될 수 있는 것으로 한다.
도면에 도시되지는 않았으나, 서브 유저 인터페이스(80)에는 디스플레이부와 입력부가 마련될 수 있다. 사용자는 디스플레이부와 입력부를 이용하여 엑스선 소스(110)의 이동 위치를 입력할 수 있다. 제어부(140)는 사용자의 입력에 따라 소스 구동부(130)를 제어하여 엑스선 소스(110)를 제 1 방향(D1), 제 2 방향(D2) 또는 제3방향(D3)으로 직선 이동시키거나, 제4방향(D4) 또는 제5방향(D5)으로 회전 이동시킬 수 있다. 이를 자동 이동모드라고 정의할 수 있다. 수동 이동모드에서는 사용자가 직접 엑스선 소스(110)를 움직여 원하는 위치로 이동시킨다.
또한, 전술한 바와 같이, 서브 유저 인터페이스(80)에 마련된 입력부를 통해 마커 영상의 캡쳐를 위한 제어 명령을 입력하는 것도 가능하다.
엑스선 영상 장치(100)는 엑스선 영상 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하는 워크 스테이션(150)을 더 포함할 수 있다. 일 예로, 워크 스테이션(150)은 엑스선 소스(110)가 위치하는 공간과 차폐막(B)에 의해 분리된 공간에 위치할 수 있다.
워크 스테이션(150)에는 엑스선 영상, 제어 명령의 입력을 가이드하기 위한 화면, 엑스선 영상 장치(100)와 관련된 각종 설정 정보 등을 표시하는 디스플레이부(151)와 사용자로부터 엑스선 촬영과 관련된 각종 제어 명령을 입력 받는 입력부(152)가 마련될 수 있다.
디스플레이부(151)는 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT), 디지털 광원 처리(Digital Light Processing: DLP) 패널, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panell), 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 등의 디스플레이 패널 중 하나를 포함할 수 있으나, 디스플레이부(151)에 포함되는 패널의 종류가 이에 한정되지는 않는다.
입력부(152)는 키보드, 마우스, 트랙볼, 조그 셔틀(jog shuttle), 터치 패드 등의 입력 장치로 구현될 수 있다. 입력부(152)가 터치 패드로 구현되고 디스플레이부(151)의 전면에 배치되는 경우에는 디스플레이부(151)와 함께 터치 스크린을 구현할 수 있다.
엑스선 소스(110)의 이동 범위와 인접한 위치에는 엑스선 촬영을 위해 대상체가 눕거나 앉을 수 있는 촬영 테이블(10)이 마련될 수 있다.
엑스선 디텍터(200)는 촬영 테이블(10)의 디텍터 장착부(14)에 장착되거나, 촬영 스탠드(20)의 디텍터 장착부(24)에 장착되어 사용될 수도 있으나, 환자의 상태나 촬영 부위에 따라 엑스선 디텍터(200)를 촬영 테이블(10)이나 촬영 스탠드(20)에 장착하지 않고 엑스선 촬영을 수행하는 것도 가능하다. 이 경우, 엑스선 디텍터(200)를 대상체의 촬영 부위 후방에 위치시킨 상태에서 촬영 부위에 엑스선을 조사하여 엑스선 촬영을 수행할 수 있다.
한편, 엑스선 영상 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 모바일 엑스선 영상 장치로 구현되는 것도 가능하다. 모바일 엑스선 영상 장치는 엑스선 소스(110)가 연결된 본체(101)가 자유롭게 이동가능하고 엑스선 소스(110)와 본체(101)를 연결하는 암(103) 역시 다자유도를 갖기 때문에 엑스선 소스(110)를 자유롭게 이동시킬 수 있다.
엑스선 영상 장치(100)가 모바일 엑스선 영상 장치로 구현되는 경우에도 마찬가지로, 엑스선 디텍터(200)를 촬영 부위 후방에 위치시킨 상태에서 촬영 부위에 엑스선을 조사하여 엑스선 촬영을 수행할 수 있다.
한편, 대상체의 특성이나 촬영 환경 등에 따라 엑스선 조사 조건이 결정될 수 있다. 엑스선 조사 조건은 관전압, 관전류, 노출 시간, 필터 종류 및 두께, 양극의 타겟 물질, 초점 크기(focal spot size) 등의 노출 파라미터, 그리드 각도나 중심 위치 및 시야각(FOV) 등의 산란 파라미터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
특히, 엑스선 조사 조건을 결정함에 있어, 대상체의 두께가 고려될 수 있는바, 일 예로, 제어부(140)는 SID에서 SOD를 감산하는 방식으로 대상체의 두께를 획득할 수 있다. 이 경우, 대상체의 두께를 획득하기 위해 SID 및 SOD에 관한 정보를 필요로 한다.
또한, 엑스선 소스(110)의 위치 및 자세 정렬을 자동으로 수행하는 자동 이동모드인 경우, 엑스선 소스(110)의 위치와 자세를 엑스선 디텍터(200)에 정렬시키기 위해 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(200) 사이의 거리, 엑스선 디텍터(200)의 자세(pose) 및 위치에 관한 정보를 필요로 한다.
일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치(100)는 엑스선 디텍터(200)에 마련되거나 엑스선 디텍터(200)와 인접한 위치에 마련되는 마커를 인식함으로써 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(200) 사이의 거리 및 엑스선 디텍터(200)의 자세 및 위치를 판단할 수 있다. 이하, 구체적인 실시예를 설명한다.
도 4는 엑스선 소스를 엑스선이 조사되는 방향에서 바라본 도면이다.
전술한 바와 같이, 엑스선 소스(110)는 엑스선을 발생시키는 엑스선 튜브와 함께, 발생된 엑스선의 조사 범위를 조절하는 콜리메이터를 포함한다. 콜리메이터는 엑스선 튜브의 전방, 즉 엑스선이 조사되는 방향에 위치한다.
도 4의 예시를 참조하면, 콜리메이터(113)는 복수의 이동 가능한 블레이드(113a, 113b, 113c, 113d)를 포함할 수 있고, 블레이드는 밴드갭(bandgap)이 높은 물질로 이루어져 엑스선을 흡수할 수 있다. 블레이드가 이동하면서 엑스선의 조사 범위를 조절할 수 있으며, 복수의 블레이드에 의해 형성되는 슬롯(S)을 통해 엑스선이 조사된다.
콜리메이터(113)는 각각의 블레이드에 구동력을 제공하는 모터를 더 포함할 수 있다. 복수의 블레이드는 각각 독립적으로 이동할 수 있다. 제어부(140)는 설정된 조사 영역에 엑스선이 조사되도록 하기 위한 각 블레이드의 이동량을 산출하고, 블레이드를 산출된 이동량만큼 이동시키기 위한 제어 신호를 콜리메이터(113)에 전송한다.
한편, 콜리메이터(113)와 인접한 영역에 촬영부(120)가 내장될 수 있다. 콜리메이터(113)의 전면에는 하우징(110a)이 형성될 수 있는바, 하우징은 투명 수지나 유리와 같은 소재로 구성되어 엑스선 튜브(111)로부터 조사되는 엑스선에 미치는 영향을 최소화할 수 있다
또한, 콜리메이터(113)의 전면에 형성된 하우징에는 십자 형태의 가이드 라인(GL)이 표시될 수 있다. 엑스선 소스(110)에 내장된 광원이 빛을 조사하면, 가이드 라인(GL)의 그림자가 엑스선 조사 영역에 표시될 수 있고, 사용자는 가이드 라인(GL)의 그림자를 보고 엑스선 조사 영역의 위치를 직관적으로 파악할 수 있다.
촬영부(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 엑스선 소스(110)에 내장될 수도 있으나, 엑스선 영상 장치(100)의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 촬영부(120)는 엑스선 소스(110)의 외부에 마련되는 것도 가능하고, 마커 영상을 촬영할 수 있는 위치이면 제한을 두지 않는다.
도 5a는 엑스선 디텍터의 내부 구조를 간략하게 나타낸 도면이고, 도 5b는 멀티 마커 어레이가 마련된 엑스선 디텍터의 예시를 나타낸 도면이며, 도 6은 멀티 마커 어레이가 마커 영상에 나타나는 경우의 예시를 나타낸 도면이다. 도 7은SOD를 획득하는 방식의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 엑스선 디텍터(200)는 엑스선을 감지하고, 그에 대응되는 전기적 신호를 발생시키고 읽어내는(read-out) 엑스선 감지부와 엑스선 디텍터(200)의 외관을 형성하고 감지부가 내장되는 케이스(201)를 포함한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 엑스선 감지부는 엑스선을 감지하여 전기 신호를 발생시키는 수광 소자(210)와 발생된 전기 신호를 읽어 내는(read-out) 독출 회로(220)를 포함할 수 있다.
수광 소자(210)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.
수광 소자(210)는 고저항의 n형 반도체 기판(211)의 하부에, 2차원 어레이 구조의 p형 반도체 기판(213)이 접합되는 PIN 포토다이오드 형태를 형성할 수 있다.
CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 공정을 이용한 독출 회로(220)는 2차원 어레이 구조를 형성하여, 픽셀(Px)별로 수광 소자(210)의 p형 기판(213)과 결합될 수 있다. 이 때, 결합 방식은 땜납(PbSn), 인듐(In) 등의 범프(bump)(230)를 형성한 후 reflow하고 열을 가하며 압착하는 플립칩 본딩 방식이 이용될 수 있다. 다만, 도 5a의 엑스선 감지부의 구조는 엑스선 디텍터(200)에 적용될 수 있는 일 예시에 불과하며, 엑스선 디텍터(200)는 도 5a의 구조 외에도 다양한 방식의 엑스선 감지부를 채용할 수 있다.
엑스선 디텍터(200)는 엑스선 영상 장치(100)에 포함되어 함께 판매될 수도 있고, 엑스선 영상 장치(100)와 별도로 판매된 이후에 엑스선 영상 장치(100)에 등록되어 사용될 수도 있다. 따라서, 엑스선 영상 장치(100)는 엑스선 디텍터(200)를 포함하는 것도 가능하고, 포함하지 않는 것도 가능하다.
도 5b를 참조하면, 엑스선 디텍터(200)의 표면에 복수의 마커(M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8)로 이루어지는 멀티 마커 어레이가 마련될 수 있다. 멀티 마커 어레이는 엑스선 디텍터(200)의 표면에 인쇄될 수도 있고, 부착될 수도 있으며, 음각이나 양각의 방식으로 형성되는 것도 가능하다. 촬영부(120)가 촬영하는 마커 영상에 광학적으로 식별 가능하게 나타나기만 하면 되고, 멀티 마커 어레이를 형성하는 방식에는 제한을 두지 않는다.
멀티 마커 어레이는 엑스선 디텍터(200)의 전면, 즉 엑스선이 입사되는 면에 형성된다. 또한, 엑스선 촬영은 엑스선 디텍터(200)의 전면에 대상체가 위치한 상태에서 이루어진다는 점, 특히 엑스선 디텍터(200)의 중심을 대상체의 촬영 부위에 대응시킨 상태에서 이루어진다는 점을 고려하여 복수의 마커를 엑스선 디텍터(200)의 테두리에 위치시킬 수 있다.
복수의 마커(M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8)는 서로 구별 가능하게 형성될 수 있다. 일 예로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 각각의 마커가 서로 다른 패턴을 가짐으로써 구별될 수도 있고, 다른 예로, 각각의 마커가 서로 다른 컬러를 가짐으로써 구별될 수도 있다.
또한, 촬영부(120)에 의해 촬영된 마커 영상에서 마커가 하나만 검출된 경우에도 엑스선 디텍터(200)의 자세를 판단할 수 있도록, 각각의 마커는 일정 면적을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 마커는 4개의 꼭지점을 갖는 사각형의 형상을 가질 수 있고, 사각형 내부에 형성된 패턴에 의해 복수의 마커들이 서로 구별될 수 있다.
당해 실시예에서는 복수의 마커가 각각 구별될 수 있고, 마커가 하나만 검출된 경우에도 엑스선 디텍터(200)의 자세를 판단할 수 있도록 일정 면적을 갖도록 형성되면 되고, 구체적인 형상, 패턴, 컬러 등에 대해서는 제한을 두지 않는다.
또한, 도 5b의 예시에서는 마커가 여덟 개 구비되는 것으로 하였으나, 이 역시 예시에 불과하며, 마커의 개수에 대해서도 제한을 두지 않는바, 엑스선 디텍터(200)의 크기와 마커의 위치 등을 고려하여 적절한 개수의 마커를 형성할 수 있다.
엑스선 촬영을 위해 엑스선 디텍터(200)의 전면에 대상체가 위치한 상태에서 촬영부(120)로 마커 영상을 촬영한다. 이 때, 대상체의 위치나 크기에 따라 도 6에 도시된 바와 같이 복수의 마커 중 적어도 하나는 대상체에 가려지지 않고 마커 영상에 나타날 수 있다.
제어부(140)는 촬영부(120)가 촬영한 마커 영상을 입력받고, 입력된 마커 영상에서 마커를 검출한다. 이를 위해, 마커의 형상, 패턴이나 컬러와 같은 특징을 저장부(170)에 미리 저장하고, 다양한 인식 알고리즘 등을 이용하여 마커 영상에 나타난 마커를 인식할 수 있다.
예를 들어, 마커가 네 개의 꼭지점에 의해 형성되는 사각형의 형상을 갖는 경우, 마커 영상으로부터 네 개의 꼭지점을 검출하고, 검출된 꼭지점에 의해 형성되는 사각형을 인식할 수 있다.
또한, 사각형 내의 패턴이나 컬러를 인식하여 해당 마커가 복수의 마커 중 어느 마커인지 식별할 수 있다.
또한, 저장부(170)에는 엑스선 디텍터(200)에서 각 마커의 위치에 관한 정보도 저장될 수 있다. 예를 들어, 각각의 마커(M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8)가 엑스선 디텍터(200)의 중심으로부터 어느 방향으로, 얼마나 떨어져 있는지에 관한 정보가 저장될 수 있으며, 일 예로 이 정보는2차원 공간 좌표의 형태로 저장될 수 있다.
제어부(140)는 마커를 이용한 자세 예측(pose estimation) 알고리즘과 카메라 캘리브레이션 파라미터(camera calibration parameter)를 이용하여, 검출된 마커와 촬영부(120) 간의 천이 행렬을 산출하고, 촬영부(120)를 중심으로 한 카메라 좌표계에서의 마커의 중심 위치, 마커의 자세를 획득할 수 있다.
그리고, 검출된 마커와 엑스선 디텍터(200) 중심 사이의 기하학적 관계를 이용하여 엑스선 디텍터(200)의 중심 위치를 산출할 수 있다. 그리고, 산출된 천이 행렬과 엑스선 디텍터(200)의 중심 위치에 기초하여 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(200) 사이의 거리인 SID를 획득할 수 있다.
제어부(140)는 SID로부터 SOD를 감산하여 대상체의 두께를 결정할 수 있다. 이 때, SOD는 다양한 방식에 의해 획득될 수 있는바, 직접 측정할 수도 있고 도 7에 도시된 바와 같이 대상체에 별도의 마커를 위치시킨 후 촬영부(120)가 대상체 영상을 촬영하고 제어부(140)가 대상체 영상에서 마커를 검출하는 방식으로 획득될 수도 있다. 여기서, 별도의 마커는 레이저와 같이 광원으로부터 조사되는 점광(spotlight: SL)도 포함할 수 있다. 이 외에 다른 방식에 의해 SOD가 획득될 수도 있는바, 당해 실시예에서는 SOD의 획득 방식에 대해서는 제한을 두지 않는다.
도 8은 멀티 마커 어레이가 마커 영상에 나타나지 않는 경우의 예시를 나타낸 도면이다.
대상체의 크기나 위치에 따라 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 마커가 전부 대상체에 의해 가려지는 경우도 발생할 수 있다. 이 경우, 마커 영상에서 마커가 검출되지 않게 된다.
이와 같이, 마커 영상에서 마커가 검출되지 않는 경우, 제어부(140)는 사용자에게 알림(notice)을 출력할 수 있다. 예를 들어, 워크스테이션(150)의 디스플레이부(151)나 서브 유저 인터페이스(80)에 마련된 디스플레이부를 통해 시각적으로 알림을 출력할 수 있다. 또는, 워크스테이션(150) 또는 서브 유저 인터페이스(80)에 마련된 스피커를 통해 청각적으로 알림을 출력하는 것도 가능하고, 사용자가 소지한 별도의 모바일 기기를 통해 시각적 또는 청각적으로 출력하는 것도 가능하다.
도 9 내지 도 11은 엑스선 디텍터에 장착되는 싱글 마커의 예시를 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같이, 엑스선 디텍터(200)의 표면에 형성된 복수의 마커가 대상체에 의해 모두 가려진 경우에는 별도의 싱글 마커를 사용할 수 있다.
도 9내지 도 11에 도시된 바와 같이, 별도의 싱글 마커(Ms) 역시 마커 영상에서 식별 가능한 형태, 패턴 또는 컬러를 가질 수 있고, 엑스선 디텍터(200)의 전면에 마련된 멀티 마커 어레이와 구별되는 특징을 가질 수 있다.
싱글 마커(Ms)는 엑스선 디텍터(200)에 탈착 및 장착 가능하게 마련될 수 있다. 일 예로, 도 9에 도시된 바와 같이 싱글 마커(Ms)에 마련된 자석과 엑스선 디텍터(200)에 마련된 자석(203) 사이의 인력에 의해 싱글 마커(Ms)가 엑스선 디텍터(200)에 장착될 수 있다.
다른 예로, 도 10에 도시된 바와 같이 엑스선 디텍터(200)의 일 측에 홀더(205)를 형성하고, 싱글 마커(Ms)를 홀더(205)에 기구적으로 결합하는 방식으로 싱글 마커(Ms)를 엑스선 디텍터(200)에 장착할 수 있다.
또는, 도 11에 도시된 바와 같이 힌지(207) 등의 구조물을 이용하여 싱글 마커(Ms)를 엑스선 디텍터(200)에 결합하되, 멀티 마커 어레이가 검출되지 않는다는 알림이 출력되기 전까지는 싱글 마커(Ms)를 엑스선 디텍터(200)의 후면으로 폴딩(folding)시킬 수 있다. 멀티 마커 어레이가 검출되지 않는다는 알림이 출력되면, 사용자가 폴딩되어 있던 싱글 마커(Ms)를 언폴딩(unfolding)하여 엑스선 디텍터(200)와 동일 평면 상에 나타나게 할 수 있다.
싱글 마커(Ms)를 엑스선 디텍터(200)에 장착하기 위해 마련되는 자석(203), 홀더(205), 힌지(207) 등의 구조물은 엑스선 디텍터(200)의 측면 중 어느 위치에 형성되어도 무방하다. 다만, 도 9내지 도 11에 도시된 바와 같이 환자(P)의 길이 방향이 아닌 두께 방향의 측면에 형성되면 싱글 마커(Ms)가 환자(P)에 의해 가려질 확률을 줄일 수 있다. 여기서, 엑스선 디텍터(200)의 측면이라 함은, 엑스선이 입사되는 전면과 그 반대면인 후면을 제외한 나머지 면을 모두 포함할 수 있다.
또는, 전술한 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이 싱글 마커(Ms)를 엑스선 디텍터(200)에 장착하지 않더라도, 사용자가 수동으로 싱글 마커(Ms)를 엑스선 디텍터(200)와 인접하게 위치시키는 것도 가능하다.
싱글 마커(Ms)를 사용하는 경우에도 마찬가지로, 촬영부(120)가 캡쳐한 마커 영상은 제어부(140)로 입력되고, 제어부(140)는 마커 영상을 분석하여 싱글 마커(Ms)를 검출한다. 싱글 마커(Ms)의 검출과, 싱글 마커(Ms)를 이용한 엑스선 디텍터(200)의 위치 및 자세 판단에 관한 내용은 앞서 멀티 마커의 사용 예시에서 설명한 바와 같다. 추가적으로, 저장부(170)에는 멀티 마커 어레이를 구성하는 마커들의 특징 뿐만 아니라, 싱글 마커의 특징이나 엑스선 디텍터(200)의 중심과의 위치 관계도 함께 저장되고, 제어부(140)는 싱글 마커를 검출함에 있어 저장부(170)에 미리 저장된 싱글 마커의 특징을 사용하고 SID나 엑스선 디텍터(200)의 위치를 판다하기 위해 싱글 마커와 엑스선 디텍터(200)의 위치 관계를 사용할 수 있다.
도 12 및 도 13은 리모트 컨트롤러를 싱글 마커로 이용하는 예시를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 엑스선 영상 장치(100)는 워크스테이션(150)이나 서브 유저 인터페이스(80)뿐만 아니라 원격으로 사용자의 제어 명령을 입력 받을 수 있는 리모트 컨트롤러(300)를 더 포함할 수 있다.
사용자는 리모트 컨트롤러(300)에 마련된 입력부(310)를 조작하여 엑스선의 조사, 엑스선 소스(110)의 이동, 촬영부(120)의 촬영 등과 관련된 각종 제어 명령을 입력할 수 있다.
또한, 도 12에 도시된 바와 같이 리모트 컨트롤러(300)의 후면에 싱글 마커(Ms)를 형성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제어부(140)가 멀티 마커 어레이를 구성하는 복수의 마커 중 적어도 하나를 검출하지 못하여 알림이 출력된 경우, 도 13에 도시된 바와 같이 사용자는 소지하고 있던 리모트 컨트롤러(300)를 엑스선 디텍터(200)의 측면에 위치시킬 수 있다.
이 때, 마커 영상에 싱글 마커(Ms)가 나타나도록 리모트 컨트롤러(300)의 후면이 촬영부(120)를 향하게 위치시킬 수 있다. 또한, 싱글 마커(Ms)의 자세로부터 엑스선 디텍터(200)의 자세를 추정할 수 있도록 리모트 컨트롤러(300)를 엑스선 디텍터(200)와 동일한 평면 상에 평행하게 위치시킬 수 있다.
이 경우, 마커 영상의 촬영은, 전술한 바와 같이, 동영상에서의 움직임이 미리 설정된 시간 이상 나타나지 않는 경우에 이루어지거나, 리모트 컨트롤러(300)에 마련된 입력부(310)를 통해 촬영 명령을 입력한 후 미리 설정된 시간이 경과한 후에 이루어질 수 있다.
도 14는 모바일 기기를 싱글 마커로 이용하는 예시를 나타낸 도면이다.
다른 예로, 스마트폰, 스마트 워치, 태블릿 PC 등과 같은 모바일 기기를 싱글 마커로 이용하는 것도 가능하다. 스마트폰의 경우를 예로 들면, 도 14에 도시된 바와 같이, 모바일 기기(400)의 디스플레이부(450)가 싱글 마커(Ms)를 표시할 수 있다.
디스플레이부(450)에 싱글 마커(Ms)를 표시하기 위한 일 예로, 모바일 기기(400)에 설치된 어플리케이션을 실행시킬 수 있다. 어플리케이션은 모바일 기기(400)의 제조 시에 미리 설치된 것일 수도 있고, 사용자가 외부의 서버로부터 다운로드하여 설치한 것일 수도 있다.
제어부(140)가 멀티 마커 어레이를 구성하는 복수의 마커 중 적어도 하나를 검출하지 못하여 마커 미검출 알림이 출력된 경우, 사용자는 싱글 마커를 표시하기 위한 어플리케이션을 실행시키고, 싱글 마커(Ms)가 표시된 모바일 기기(400)를 엑스선 디텍터(200)의 측면에 위치시킬 수 있다. 이 때, 마커 영상에 싱글 마커(Ms)가 나타나도록 모바일 기기(400)의 디스플레이부(450)가 촬영부(120)를 향하게 위치시킬 수 있다.
모바일 기기(400)를 싱글 마커로 사용하는 경우, 모바일 기기(400)에 내장된 자이로 센서 등의 자세 센서가 측정한 자세 정보를 엑스선 디텍터(200)의 자세를 판단하는데 사용할 수 있다. 이를 위해, 싱글 마커(Ms)를 표시하기 위한 어플리케이션이 실행되면 모바일 기기(400)와 통신부(180)가 통신하여 데이터를 주고 받을 수 있도록 연결될 수 있다.
모바일 기기(400)와 통신부(180)가 연결되면 모바일 기기(400)는 자신이 측정한 롤, 피치, 요우 등의 자세 정보를 통신부(180)에 전송할 수 있다. 제어부(140)는 모바일 기기(400)로부터 수신한 자세 정보를 이용하여 엑스선 디텍터(200)의 자세 정보 판단값의 오차를 최소화할 수 있다.
또한, 마커 영상의 촬영은, 전술한 예시들 중 하나에 따라 이루어지는 것도 가능하고, 제어부(140)가 모바일 기기(400)의 가속도 센서 또는 자세 센서로부터 수신한 모바일 기기(400)의 가속도 또는 자세 정보에 기초하여 모바일 기기의 움직임을 판단하고, 미리 설정된 시간 이상 모바일 기기의 움직임이 감지되지 않으면 촬영부(120)에 제어 신호를 전송하여 마커 영상을 캡쳐하는 것도 가능하다.
도 15는 엑스선 소스에 마커가 형성되는 예시를 나타낸 도면이다.
전술한 예시들과는 반대로, 도 15에 도시된 바와 같이 엑스선 소스(110)에 콜리메이터 마커(Mc)를 형성하고, 모바일 기기(400)에 마련된 카메라를 이용하여 콜리메이터 마커(Mc)를 촬영하는 것도 가능하다.
제어부(140)가 멀티 마커 어레이를 구성하는 복수의 마커 중 적어도 하나를 검출하지 못하여 알림이 출력된 경우, 사용자는 모바일 기기(400)에 어플리케이션을 실행시키고, 엑스선 디텍터(200)의 일 측에 모바일 기기(400)를 위치시킬 수 있다. 이 때, 실행되는 어플리케이션은 카메라로 콜리메이터 마커(Mc)를 촬영한 뒤 촬영된 영상을 통신부(180)에 전송하는 동작을 포함할 수 있다.
제어부(140)는 통신부(180)가 수신한 영상을 분석하여 콜리메이터 마커(Mc)를 검출하고, 콜리메이터 마커(Mc)의 위치 및 자세에 기초하여 엑스선 디텍터(200)의 자세 및 SID를 판단할 수 있다.
또는, 전술한 도 14의 예시와 같이 모바일 기기(400)에서 실행되는 어플리케이션에 싱글 마커(Ms)를 표시하는 동작이 더 포함될 수도 있다. 이 경우, 모바일 기기(400)의 카메라는 엑스선 소스(110)의 콜리메이터 마커(Mc)를 촬영하고, 촬영부(120)는 모바일 기기(400)의 디스플레이부(450)에 표시된 싱글 마커(Ms)를 촬영한다.
촬영된 두 영상은 모두 제어부(140)로 입력될 수 있고, 제어부(140)는 엑스선 소스(110)를 기준으로 한 엑스선 디텍터(200)의 상대적인 위치 및 자세, 엑스선 디텍터(200)를 기준으로 한 엑스선 소스(110)의 상대적인 위치 및 자세를 모두 판단함으로써 결과값의 정확도를 향상시킬 수 있다.
멀티 마커 어레이에 포함되는 복수의 마커 중 적어도 하나를 검출하는 경우이든, 싱글 마커를 검출하는 경우이든, 제어부(140)는 검출된 마커의 위치에 기초하여 SID를 판단하고, SID에 기초하여 대상체의 두께를 판단할 수 있다. 전술한 바와 같이, 대상체의 두께에 기초하여 엑스선 조사 조건을 설정할 수 있고, 설정된 엑스선 조사 조건에 따라 엑스선 촬영이 수행될 수 있도록 엑스선 소스(110)를 제어할 수 있다.
제어부(140)가 엑스선 소스(110)를 제어함에 있어서, 제어부(140)가 엑스선 소스(110)를 제어하기 위한 제어 신호를 반드시 엑스선 소스(110)에 직접 전송해야 하는 것은 아니며, 고전압 발생기 등의 다른 구성요소를 통해 엑스선 소스(110)를 제어하는 것도 가능함은 물론이다.
또한, 자동 이동 모드인 경우에는 엑스선 디텍터(200)의 위치 또는 자세에 기초하여 엑스선 소스(110)를 자동으로 정렬시키는 것도 가능하다. 이를 위해, 제어부(140)는 엑스선 소스(110)의 이동 방향 및 이동량을 산출하여 그에 대응되는 제어 신호를 소스 구동부(130)에 전송할 수 있고, 소스 구동부(130)는 전송된 제어 신호에 따라 엑스선 소스(110)를 이동시킴으로써 엑스선 소스(110)의 위치 또는 자세를 엑스선 디텍터(200)에 대응되도록 정렬시킬 수 있다.
이하 일 측면에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법에 관한 실시예를 설명하도록 한다. 엑스선 영상 장치의 제어 방법에는 전술한 엑스선 영상 장치(100)가 사용될 수 있다. 따라서, 앞서 도 1 내지 도 15를 참조한 설명은 엑스선 영상 장치의 제어 방법에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 16 내지 도 18은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법에 관한 순서도이다.
도 16을 참조하면, 마커 영상을 촬영한다(510). 엑스선 소스(110)에 장착된 촬영부(120)는 동영상을 촬영할 수 있고, 미리 설정된 이벤트가 발생하면 정지 영상을 캡쳐할 수 있다. 이 때 캡쳐되는 정지 영상이 마커 영상이 될 수 있다.
정지 영상을 캡쳐하기 위한 이벤트는, 리모트 컨트롤러(300), 워크스테이션(150) 또는 서브 유저 인터페이스(80)에 마련된 입력부를 통해 입력된 사용자의 제어 명령일 수 있다. 이러한 제어 명령이 입력된 시점에서 마커 영상을 캡쳐할 수도 있고, 제어 명령이 입력된 시점으로부터 미리 설정된 일정 시간이 경과한 시점에서 마커 영상을 캡쳐할 수도 있으며, 제어 명령이 입력된 시점에서부터 미리 설정된 일정 시간 동안 주기적으로 마커 영상을 캡쳐할 수도 있다.
또는, 제어부(140)가 촬영부(120)가 촬영한 동영상을 실시간으로 분석하여 움직임을 검출하고, 미리 설정된 시간 동안 움직임이 검출되지 않으면 엑스선 촬영 준비가 완료된 것으로 보고 마커 영상을 캡쳐할 수도 있다.
촬영된 마커 영상에서 마커를 검출하기 위한 알고리즘을 수행한다(511). 예를 들어, 마커가 네 개의 꼭지점에 의해 형성되는 사각형의 형상을 갖는 경우, 마커 영상으로부터 네 개의 꼭지점을 검출하고, 검출된 꼭지점에 의해 형성되는 사각형을 인식할 수 있다.
그러나, 대상체(P)의 위치나 크기에 따라 복수의 마커가 모두 대상체(P)에 의해 가려지는 경우가 발생할 수 있다. 즉, 멀티 마커 어레이 중 적어도 하나의 마커가 검출되지 않으면(512의 아니오), 마커 미검출 알림을 출력한다(513). 마커의 미검출을 알리는 알림은 시각적 또는 청각적인 방식으로 출력될 수 있다.
마커 미검출 알림이 출력되면, 사용자는 싱글 마커를 사용할 수 있다. 일 예로, 싱글 마커(Ms)는 전술한 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이 엑스선 디텍터(200)에 탈착 및 장착 가능하게 마련되거나, 폴딩 가능하게 마련될 수 있다. 또는, 리모트 컨트롤러(300)에 형성된 싱글 마커를 사용할 수도 있고, 모바일 기기(400)에 설치된 어플리케이션을 실행시켜 디스플레이부(450)에 싱글 마커를 표시하는 것도 가능하다. 어느 예시이든 싱글 마커를 엑스선 디텍터(200)와 동일 평면에 평행하게 위치시켜 촬영부(120)가 촬영하는 마커 영상에 싱글 마커가 나타나면 된다.
다시 마커 영상을 촬영한다(514). 앞서 510 단계에서 설명한 바와 마찬가지로, 미리 설정된 이벤트가 발생하면 정지 영상을 캡쳐할 수 있다. 또한, 모바일 기기(400)에 표시된 싱글 마커를 촬영하는 경우에는, 싱글 마커를 표시하는 어플리케이션이 실행된 후, 모바일 기기(400)에 마련된 가속도 센서나 자세 센서에 의해 감지되는 움직임이 미리 설정된 시간 동안 없을 시에 마커 영상이 캡쳐되는 것도 가능하다.
촬영된 마커 영상에서 마커를 검출하기 위한 알고리즘을 수행한다(515). 이 때, 저장부(170)에 저장된 싱글 마커의 특징에 기초하여 싱글 마커를 검출할 수 있다.
싱글 마커가 검출되면(516의 예), 검출된 마커의 위치 및 자세를 판단하고(517), 마커의 위치 및 자세에 기초하여 SID 를 판단한다(518). 마커의 위치, 자세 및 SID를 판단하는 과정에 관한 설명은 엑스선 영상 장치(100)의 실시예에서 설명한 바와 같으므로, 여기서는 생략하도록 한다.
한편, 싱글 마커도 검출되지 않는 경우에는(516의 아니오), 마커 미검출 알림을 출력한다(519).
또한, 멀티 마커 어레이 중 적어도 하나의 마커가 검출되는 경우에도 마찬가지로(512의 예), 검출된 마커의 위치 검출된 마커의 위치 및 자세를 판단하고(517), 마커의 위치 및 자세에 기초하여 SID 를 판단한다(518).
도 17을 참조하면, 판단된 SID와 SOD에 기초하여 대상체의 두께를 판단할 수 있다(520). SOD는 다양한 방식에 의해 획득될 수 있는바, 당해 실시예에서는 SOD의 획득 방식에 대해서는 제한을 두지 않는다.
대상체의 두께에 기초하여 엑스선 조사 조건을 설정할 수 있다(521). 엑스선 조사 조건은 관전압, 관전류, 노출 시간, 필터 종류 및 두께, 양극의 타겟 물질, 초점 크기(focal spot size) 등의 노출 파라미터, 그리드 각도나 중심 위치 및 시야각(FOV) 등의 산란 파라미터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
엑스선 조사 조건이 설정되면, 제어부(140)가 설정된 엑스선 조사 조건에 따라 엑스선을 조사하도록 엑스선 소스(110)를 제어하여 엑스선 촬영을 수행할 수 있다(522).
한편, 마커를 이용하여 엑스선 소스(110)의 위치와 자세를 정렬하는 것도 가능하다. 도 18을 참조하면, 마커 영상의 촬영(530)부터 싱글 마커의 검출(536) 까지의 일련의 과정은 전술한 도 16의 마커 영상의 촬영(510)부터 싱글 마커의 검출(516)에 관한 설명과 같다.
멀티 마커 어레이 중 적어도 하나의 마커가 검출되거나(532의 예), 싱글 마커가 검출된 경우(536), 검출된 마커의 위치 및 자세를 판단한다(537). 마커의 위치 및 자세에 기초하여 엑스선 소스의 위치 또는 자세를 정렬할 수 있다(538). 검출된 마커의 위치에 대응되는 위치로 엑스선 소스(110)의 위치를 정렬할 수 있고, 검출된 마커의 자세에 대응되는 자세로 엑스선 소스(110)의 자세를 정렬할 수 있다. 엑스선 소스의 위치 또는 자세를 정렬하기 위해, 제어부(140)가 엑스선 소스(110)의 이동 방향 및 이동량을 산출하여 그에 대응되는 제어 신호를 소스 구동부(130)에 전송할 수 있고, 소스 구동부(130)는 전송된 제어 신호에 따라 엑스선 소스(110)를 이동시킬 수 있다.
당해 예시에서도 마찬가지로, 싱글 마커가 검출되지 않으면(536의 아니오), 마커 미검출 알림을 출력한다(539).
한편, 마커를 이용하여 엑스선 소스(110)의 위치 및 자세를 정렬하는 경우에도, 전술한 예시에 따라 SID의 계산이 이루어질 수 있음은 물론이다.
전술한 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법의 동작들 중 일부는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 프로그램으로서 저장될 수 있다. 기록 매체는 롬(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크 등의 자기 기록 매체이거나 CD-ROM, DVD 등의 광 기록 매체일 수 있다. 다만, 기록 매체의 종류가 상기 예시에 한정되는 것은 아니다.
기록 매체는 어플리케이션이나 프로그램을 제공하는 서버에 포함될 수 있고, 워크스테이션, 서브 유저 인터페이스 또는 모바일 기기가 인터넷 등의 통신 프로토콜을 통해 이 서버에 접속하여 해당 프로그램을 다운로딩할 수 있다.
예를 들어, 전술한 제어부(140)의 동작을 포함하는 프로그램을 모바일 기기(400)에 설치하여, 모바일 기기(400)가 해당 동작을 수행하도록 하는 것도 가능하다. 이 경우, 모바일 기기(400)는 마커의 검출, SID 산출, 엑스선 소스(110)의 위치 및 자세 정렬 뿐만 아니라 엑스선 영상 장치(100)의 전반적인 제어 동작을 수행하는 것도 가능하다.
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: 엑스선 영상 장치
110: 엑스선 소스
120: 촬영부
130: 소스 구동부
140: 제어부
151: 디스플레이부
152: 입력부
200: 엑스선 디텍터

Claims (24)

  1. 엑스선을 발생시켜 조사하는 엑스선 소스;
    상기 엑스선 소스에 장착되어 마커 영상을 촬영하는 촬영부;
    상기 마커 영상에서 엑스선 디텍터의 표면에 형성된 멀티 마커 어레이를 구성하는 복수의 마커 중 적어도 하나의 마커가 검출되지 않으면 마커 미검출 알림을 출력하고, 상기 마커 미검출 알림의 출력 이후에 촬영된 마커 영상에서 싱글 마커를 검출하는 제어부;를 포함하는 엑스선 영상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 마커 중 적어도 하나의 마커가 검출되면, 상기 검출된 마커의 위치를 판단하고, 상기 검출된 마커와 상기 엑스선 디텍터의 중심 사이의 위치 관계에 기초하여 SID(Source to Image receptor Distance)를 판단하는 엑스선 영상 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 싱글 마커가 검출되면, 상기 검출된 싱글 마커의 위치를 판단하고, 상기 검출된 싱글 마커와 상기 엑스선 디텍터의 중심 사이의 위치 관계에 기초하여 SID(Source to Image receptor Distance)를 판단하는 엑스선 영상 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티 마커 어레이를 구성하는 복수의 마커의 특징 및 상기 싱글 마커의 특징을 저장하는 저장부;를 더 포함하는 엑스선 영상 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬영부는, 동영상을 촬영하고,
    상기 제어부는,
    상기 촬영된 동영상에서 움직임을 검출하고, 상기 움직임이 미리 설정된 시간 동안 검출되지 않으면 상기 촬영부가 상기 마커 영상을 촬영하도록 제어하는 엑스선 영상 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 싱글 마커는, 모바일 기기의 디스플레이부에 표시되고,
    상기 모바일 기기로부터 상기 모바일 기기의 가속도 정보 및 자세 정보 중 적어도 하나를 수신하는 통신부;를 더 포함하는 엑스선 영상 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수신된 가속도 정보 및 자세 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 모바일 기기의 움직임을 판단하고, 미리 설정된 시간동안 상기 모바일 기기가 움직임이지 않는 것으로 판단되면, 상기 촬영부가 상기 마커 영상을 촬영하도록 제어 신호를 전송하는 엑스선 영상 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 엑스선 소스에는. 콜리메이터 마커가 형성되고,
    상기 통신부는,
    상기 모바일 기기로부터 상기 콜리메이터 마커가 촬영된 영상을 수신하는 이동형 엑스선 영상 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 콜리메이터 마커가 촬영된 영상에 기초하여 상기 엑스선 소스의 위치를 판단하고, 상기 마커 영상에 기초하여 상기 엑스선 디텍터의 위치를 판단하는 엑스선 영상 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 마커 중 적어도 하나의 마커가 검출되거나, 또는 상기 싱글 마커가 검출되면, 상기 검출된 마커에 기초하여 상기 엑스선 디텍터의 자세를 판단하는 엑스선 영상 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 엑스선 디텍터의 자세에 기초하여 상기 엑스선 소스의 자세를 정렬시키는 엑스선 영상 장치.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 검출된 마커의 위치에 기초하여 상기 엑스선 디텍터의 위치를 판단하고, 상기 엑스선 디텍터의 위치에 기초하여 상기 엑스선 소스의 위치를 정렬시키는 엑스선 영상 장치.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 SID에 기초하여 대상체의 두께를 판단하고, 상기 대상체의 두께에 기초하여 엑스선 조사 조건을 설정하는 엑스선 영상 장치.
  14. 엑스선을 감지하고, 상기 감지된 엑스선에 대응되는 전기적 신호를 발생시키는 엑스선 감지부;
    상기 엑스선 감지부를 수용하는 케이스;
    상기 엑스선이 입사되는 상기 케이스의 전면에 형성되는 복수의 마커를 포함하는 멀티 마커 어레이; 및
    상기 케이스의 측면에 형성되어 싱글 마커가 장착되는 마커 장착부;를 포함하는 엑스선 디텍터.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 마커 장착부는,
    상기 싱글 마커가 장착 및 탈착 가능하도록 형성되는 엑스선 디텍터.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 마커 장착부에 폴딩(folding) 및 언폴딩(unfolding) 가능하게 장착되는 싱글 마커;를 더 포함하고,
    상기 싱글 마커는,
    상기 폴딩되었을 때 상기 엑스선 디텍터의 후면에 위치하고, 상기 언폴딩되었을 때 상기 엑스선 디텍터의 측면에 위치하는 엑스선 디텍터.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 마커는 상호 구별되는 다른 특징을 갖고,
    상기 특징은, 컬러 및 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 엑스선 디텍터.
  18. 엑스선 소스에 장착된 카메라가 마커 영상을 촬영하고;
    상기 마커 영상에서 엑스선 디텍터의 표면에 형성된 멀티 마커 어레이를 구성하는 복수의 마커 중 적어도 하나의 마커가 검출되지 않으면 마커 미검출 알림을 출력하고;
    상기 마커 미검출 알림의 출력 이후에 촬영된 마커 영상에서 싱글 마커를 검출하는 것;을 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 싱글 마커가 검출되면, 상기 검출된 싱글 마커의 위치를 판단하고;
    상기 검출된 싱글 마커와 상기 엑스선 디텍터의 중심 사이의 위치 관계에 기초하여 SID(Source to Image receptor Distance)를 판단하는 것을 더 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 마커 영상을 촬영하는 것은,
    상기 카메라가 촬영한 동영상에서 움직임을 검출하고;
    상기 움직임이 미리 설정된 시간 동안 검출되지 않으면 상기 마커 영상을 캡쳐하는 것을 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 싱글 마커는, 모바일 기기의 디스플레이부에 표시되고,
    상기 모바일 기기로부터 상기 모바일 기기의 가속도 정보 및 자세 정보 중 적어도 하나를 수신하는 것을 더 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 마커 영상을 촬영하는 것은,
    상기 수신된 가속도 정보 및 자세 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 모바일 기기의 움직임을 판단하고;
    미리 설정된 시간동안 상기 모바일 기기가 움직임이지 않는 것으로 판단되면, 상기 카메라가 상기 마커 영상을 캡쳐하는 것을 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 엑스선 소스에는. 콜리메이터 마커가 형성되고,
    상기 모바일 기기로부터 상기 콜리메이터 마커가 촬영된 영상을 수신하는 것을 더 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 콜리메이터 마커가 촬영된 영상에 기초하여 상기 엑스선 소스의 위치를 판단하고;
    상기 마커 영상에 기초하여 상기 엑스선 디텍터의 위치를 판단하는 것을 더 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
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