KR20170080594A - 스캐터링을 개선한 엑스레이 장치 및 그의 사용방법 - Google Patents

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게리 깁슨
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Abstract

x-선 장치는, x-선 소스와 x-선 검출기, 및 이들 사이에, 입사하는 x-선 광자를 교란시키도록 구성된 부재를 포함한다. 상기 장치는 물질 유형과 물질 두께를 나타내는 값의 제1 데이터베이스, 물질 유형 및/또는 물질 두께를 나타내는 산란 방사선 값의 제2 데이터베이스, 및 프로세서를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 x-축 검출기의 출력 신호를 상기 제1 데이터베이스의 값과 비교하고, 상기 제1 데이터베이스로부터 가장 가능성 있는 물질 및/또는 두께를 출력하고; 물질 유형 및/또는 물질 두께와 관련된 산란 방사선을 상기 제2 데이터베이스로부터 선택하고; 상기 x-선 검출기의 출력 신호로부터 상기 산란 방사선을 제거하는 알고리즘을 수행하도록 구성된다.

Description

스캐터링을 개선한 엑스레이 장치 및 그의 사용방법{IMPROVEMENTS RELATING TO SCATTER IN X-RAY APPARATUS AND METHODS OF THEIR USE}
본 발명은 일반적으로 산란 방지 격자(anti-scatter grid)를 사용하는 x-선 장비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 x-선 이미지를 분석하는데 산란된 x-선을 사용하는 장치에 관한 것이다.
물체가 x-선 방사선을 받을 때 x-선 광자 중 일부는 흡수되고 일부는 산란 없이 물체를 통과하여 x-선 검출기에 도달한다. 이것을 "직접 방사선(direct radiation)"이라고 말한다. 일부 x-선은 흡수되고 다른 x-선은 산란된다. 생성된 산란의 세기는 검출기에 의해 검출된 직접 방사선의 크기를 초과할 수 있다. 산란된 방사선은 콘트라스트를 감소시키고 잡음을 증가시켜서 이미지 품질을 저하시킨다. 흡수된 x-선은 x-선 이미지에서 콘트라스트를 제공한다. 산란된 x-선 광자가 검출기에 부딪히는 경우, 산란된 x-선 광자가 어디에서 왔는지를 식별할 수 없으므로 이미지의 랜덤 잡음이 증가된다.
산란 문제를 해결하는 데 사용되는 가장 널리 채택된 기술은 x-선 검출기와 테스트되는 물체 사이에 산란 방지 격자를 배치하는 것이다. 산란 방지 격자는 x-선 흡수 물질로 형성된 일련의 이격된 평행한 박판(lamellae)을 포함한다. 산란된 x-선의 대부분이 박판 중 하나와 결합하여 흡수된다. 따라서 산란 방지 격자가 존재할 때 x-선 검출기에 의해 검출되는 것은 주로 직접 방사선이다.
원래의 산란 방지 격자는 US1164987(Bucky)에 기재되어 있다.
산란 방지 격자의 문제점 중 하나는 검출된 이미지에서 산란 효과를 감소시키는 것에 더하여 x-선 흡수 박판이 직접 방사선의 일부를 흡수한다는 것, 즉 박판의 경로를 따라 이동하는 광자를 흡수한다는 것이다.
산란 방지 격자에서 손실된 광자를 보상하여 감소된 이미지 품질을 보상하기 위해서는 x-선 선속을 증가시키는 것이 일반적인 관행이다. 그러나, 이것은 x-선 이미징이 x-선 감응 물질로 이루어진 경우에 불리하다. 이것은 산란 방지 격자의 존재를 보상하기 위해 환자의 x-선 방사선 선량(dose)을 증가시켜야 하여서 의료 이미징 분야에서 가장 큰 문제이다.
x-선 이미징에 사용되는 x-선 전력을 감소시키려는 일부 시도가 있었다.
US7551716은 산란 방지 격자를 사용하는 대신 수학적 방법을 사용하여 대략적으로 산란 x-선 광자를 결정한다. 수학적 방법을 사용하여 대략적으로 산란 x-선 광자를 결정함으로써, 산란 방지 격자를 사용하는 x-선 장치에 비해 x-선 선량이 감소되거나 신호대 잡음비가 증가될 수 있다고 주장된다.
다중 흡수 판을 포함하는 x-선 장치는 번호 GB2498615로 공개된 본 출원인의 특허 출원 문헌에 기재되어 있다. 이 x-선 장치에서, x-선 에너지 스펙트럼은 많은 다른 방식으로 교란된다. 이 장치 및 방법은 물질 특성을 식별할 수 있는 정보를 제공한다. 특허 출원 번호 GB2498615는 그 전체 내용이 본 명세서에 병합되어 있다.
종래 기술은 산란 방지 격자를 사용하여 실질적으로 산란 방사선을 감소시키거나, 또는 수학적 보정을 적용하여 x-선 이미지에서 있을 수 있는 산란 방사선의 추정값을 제거함으로써 산란 방사선에 의해 야기되는 문제점을 해결한다.
본 발명은 직접 방사선과 산란된 방사선 모두를 측정하는 것을 포함하는 새로운 방식으로 산란 문제를 해결한다. 이것은 직접 방사선과 산란된 방사선 모두에 영향을 미치는 변화를 장치에 부과함으로써 달성된다.
산란 방사선은 x-선 이미지에 부정적인 영향을 미치는 것으로 이전에 고려되었다. 산란 문제를 해결하기 위한 이전의 시도는 산란 방사선을 최적으로 제거하는 데 초점을 두었기 때문에 이미지는 가능한 한 직접 x-선 방사선이 x-선 검출기에 도달하는 것에 의해 형성되었다.
산란 방사선을 측정하는 것뿐만 아니라, 본 발명은 산란된 방사선을 사용하여 물질과 물질의 두께를 식별하고 그리고 콘트라스트 대 잡음 비를 개선하는 것을 제공한다.
x-선 검출기로부터 측정된 출력 신호를 산란된 방사선의 독립적인 측정치와 비교함으로써, 직접 방사선과 산란 방사선을 포함하는 이미지에서 산란 방사선을 식별하고, 이 이미지로부터 산란 방사선을 제거하는 것이 가능하다. 이에 의해 콘트라스트 대 잡음 비율을 증가시킬 수 있다. x-선에 의해 손상될 수 있는 물질을 분석하기 위해 x-선을 사용하는 의료 응용 및 다른 응용 상황에서, 본 발명은 선량을 감소시켜 유사한 이미지 표준을 생성하거나 또는 동일한 x-선 선량을 사용하여 보다 선명한 이미지를 생성할 수 있다.
본 발명의 제1 양태에 따라, x-선 소스와 다중-픽셀의 x-선 검출기, 및 이들 사이에, 입사하는 x-선 광자를 교란시키도록 구성된 부재를 포함하는 x-선 장치로서, 상기 부재는 상기 x-선 광자의 입사 각도에 따라 입사하는 x-선 광자를 상이하게 교란하도록 적응되고, 상기 부재는 x-선 광자에 적어도 부분적인 반투명을 나타내는 물질로 형성된 복수의 요소를 포함하며, 상기 장치는,
물질 유형과 물질 두께를 나타내는 값의 제1 데이터베이스,
물질 유형 및/또는 물질 두께를 나타내는 산란 방사선 값의 제2 데이터베이스, 및
프로세서를 더 포함하고, 상기 프로세서는,
i) 상기 x-선 검출기의 각 픽셀의 출력 신호를 상기 제1 데이터베이스의 값과 비교하고, 상기 제1 데이터베이스로부터 가장 가능성 있는 물질 및/또는 두께를 출력하고;
ⅱ) 단계 (ⅰ)에서의 물질 유형 및/또는 물질 두께와 관련된 산란 방사선을 상기 제2 데이터베이스로부터 선택하고;
iii) 상기 x-선 검출기의 출력 신호로부터 상기 산란 방사선을 제거하는
알고리즘을 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 x-선 장치가 제공된다.
유리하게는, 상기 알고리즘은, 상기 제거된 산란 방사선을, 상기 제거된 산란 방사선의 x-선 광자가 산란되지 않았다면 상호 작용했을 수 있었던 상기 검출기의 공간 위치에서의 출력 신호에 가산함으로써 상기 x-선 검출기의 출력 신호를 변경하는 단계를 포함한다.
상기 물질 유형 및/또는 두께를 나타내는 값들의 제1 데이터베이스는, 예를 들어, 산란 방지 격자를 이용함으로써, 실질적으로 산란 없이 생성될 수 있다.
상기 알고리즘은 각 픽셀에 대한 상기 x-선 출력 신호에 대해 수행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 알고리즘은 상기 알고리즘의 단계 (ii)와 단계 (iii) 중 적어도 하나의 추가적인 반복에서 식별된 물질 및/또는 두께를 사용하여, 단계 (iii)의 출력에 대해 물질 및/또는 두께 식별 단계를 수행하는 단계를 포함한다.
유리하게는, 상기 알고리즘은 상기 변경된 x-선 출력 신호가 최적화되었는지 여부를 결정하는 추가적인 단계를 포함한다.
상기 변경된 x-선 출력 신호가 최적화되었는지 여부를 결정하는 단계는, 현재 반복(current iteration)의 이미지에서 물질 유형과 두께를 나타내는 값을, 이전 반복(previous iteration)의 이미지에서 물질 유형 및/또는 두께를 나타내는 값 또는 다수의 이전 반복에서 물질 유형 및/또는 두께를 나타내는 값들의 평균과 비교하고, 상기 현재 반복의 이미지에서 물질 유형 및/또는 두께를 나타내는 값들이 상기 이전 반복의 물질 유형 및/또는 두께를 나타내는 값들의 임계 한계값 내에 있는지, 또는 다수의 이전 반복에서 물질 유형 및/또는 두께를 나타내는 값들의 평균 내에 있는지 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 비교된 값들이 상기 임계값 내에 있다면, 상기 알고리즘의 단계 (ⅰ) 내지 단계 (ⅲ)의 재 반복은 중지될 수 있다.
상기 알고리즘은 상기 제거된 산란 방사선을, 상기 제거된 산란 방사선의 x-선 광자가 산란되지 않았다면 상호 작용했을 수 있었던 상기 검출기의 공간 위치에서의 출력 신호에 가산함으로써 상기 x-선 검출기의 출력 신호를 변경하는 추가적인 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 물질 유형 및/또는 두께를 나타내는 산란 방사선 값의 제2 데이터베이스 내의 산란 값은 산란 커널이다.
산란 커널은 x-선 광자의 단일 트랙이 물질을 통해 산란하는 것을 나타내는 것으로 정의될 수 있다.
상기 데이터베이스는 관심 있는 물질 범위 중 일부의 신원(identity) 및/또는 두께를 나타내는 산란 커널로 채워질(populated) 수 있다.
상기 x-선 검출기의 출력 신호로부터 산란 방사선을 제거하는 단계는, 상기 검출기의 각 픽셀에 대해, 단계 (ii)에서 상기 데이터베이스로부터 선택된 산란 커널로부터 산란 커널을 보간하는 단계를 포함하는 단계를 포함할 수 있고, 각 픽셀과 관련된 보간된 산란 커널로부터 전체 x-선 검출기 출력 신호에 대한 산란 추정값을 생성하는 추가적인 단계를 더 포함할 수 있다.
유리하게는, 상기 부재는 복수의 상이한 영역을 포함하는 판인 다중 흡수 판(multi-absorption plate: MAP)이고, 상이한 영역은 입사하는 x-선 에너지에 대해 상이한 투명도를 갖는다. 상기 복수의 상이한 영역은 반복 패턴으로 형성될 수 있고, 인접한 영역들은 입사하는 x-선 에너지에 대해 상이한 투명성을 갖는다.
상기 부재는 이미지 캡처 동안 고정 위치에 유지되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 양태에 따라, x-선 소스와 다중-픽셀의 x-선 검출기, 및 이들 사이에, 입사하는 x-선 광자를 교란시키도록 구성된 부재를 포함하는 x-선 장치로서, 상기 부재는 상기 장치의 적어도 2개의 상이한 구성을 제공하도록 적응되고, 상기 부재는 상기 상이한 구성들에서 상기 x-선 광자를 상이하게 교란시키는, 상기 x-선 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 부재는 상기 장치의 적어도 2개의 상이한 구성을 제공하도록 이동가능하다.
일 실시예에서, 상기 부재는 복수의 상이한 영역을 포함하는 판인 다중-흡수 판(MAP)이며, 각 영역은 입사하는 x-선 에너지에 대해 상이한 투명도를 갖는다. 이러한 MAP은 하나의 축, 2개의 축 또는 3개의 축으로 이동가능하고, 이들 축은 서로 직교할 수 있다.
상기 부재를 이동시키는 것에 의해 임의의 하나의 x-선 광자가 만날 가능성이 있는 상기 부재 부분은 각 상이한 구성마다 상이하고, 그리하여 상기 장치의 각 상이한 형상에 대한 산란 패턴이 상이하다.
직접 방사선의 경우, 알려진 상이한 구성들 사이를 이동하는 효과는 항상 동일하다. 즉, 구성 (a)으로부터 구성 (b)으로 상기 부재가 이동하면 상기 직접 방사선에 대해 항상 동일한 효과가 나타난다. 상기 부재를 구성 (b)으로부터 구성 (c)으로 이동하면 이와 동일한 효과가 상기 직접 방사선에 항상 나타나지만, 이 효과는 구성 (a)으로부터 구성 (b)으로 이동하는 경우의 효과와 다를 수 있다. 이러한 지식을 가지고, 산란 방사선은 직접 방사선이 아니기 때문에, 직접 방사선과 그리하여 산란 방사선을 식별하는 것이 가능하다.
다른 실시예에서, 상기 부재는 개별 박판이 프레임 내에서 회전가능하게 장착된다는 점을 제외하고는 산란 방지 격자와 매우 유사하다. 상기 박판이 상기 x-선 소스로부터 상기 x-선 검출기로 연장되는 축과 평행한 산란 패턴이 상기 박판이 상기 축과 평행한 선으로부터 예를 들어 5도에 있는 산란 패턴과 다를 것이기 때문에, 상기 프레임 내에서 상기 박판이 회전하면 상기 장치의 구성이 변화된다. 다른 실시예에서, MAP을 이동시키거나 또는 산란 방지 격자의 상기 박판을 회전하도록 구성하는 대신에, 상기 부재는 전기 전류와 같은 신호가 인가될 때 편평한 구성과 굴곡된 구성 사이에서 변하는 메모리 금속으로 형성될 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 부재는 전기 전류의 인가시 크기가 변하는 압전 물질로 형성된다.
상기 부재는 프레임 내에 회전 가능하게 장착된 개별 박판을 포함할 수 있다.
상기 부재는 신호의 인가시 형상이 변하는 것에 의해 구성들 사이에 변하는 메모리 금속으로 형성될 수 있다. 상기 부재는 신호 수신시 편평한 구성과 굴곡된 구성 사이에서 변하는 메모리 금속으로 형성될 수 있다.
상기 부재는 전기 전류의 인가시 크기 및/또는 형상이 변하는 압전 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따라, x-선 소스와 다중-픽셀의 x-선 검출기, 및 이들 사이에, 입사하는 x-선 광자를 교란시키도록 구성된 부재를 포함하는 x-선 장치로서, 상기 부재는 상기 x-선 광자의 입사 각도에 따라 입사하는 x-선 광자를 상이하게 교란하도록 적응되고, 상기 부재는 x-선 광자에 적어도 부분적인 반투명을 나타내는 물질로 형성된 복수의 요소를 포함하는, 상기 x-선 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 요소들은 상기 x-선 소스로부터 상기 x-선 검출기로 연장되는 축에 수직인 방향에서보다 상기 x-선 소스로부터 상기 x-선 검출기로 연장되는 축의 방향으로 더 연장된다.
상기 산란된 x-선 광자가 상기 요소를 통과할지 또는 상기 요소에 의해 흡수될지 여부에 상관 없이, 산란된 x-선 광자가 상기 요소들 중 하나에 도달할 때, 및 상기 x-선 광자가 상기 요소를 통과하는 경우, 그 에너지는 상기 x-선 광자가 상기 요소에 입사하는 각도에 따라 좌우된다. 이것은 상기 x-선 광자의 입사 각도가 상기 입사하는 x-선 광자가 통과해야 하는 물질의 두께를 결정하기 때문이다(물론 코너 인근 요소에 입사하는 x-선 광자는 동일한 입사각에서 코너로부터 먼 요소에 입사하였다면 경험했었을 수 있었던 것보다 덜 두꺼운 물질을 경험할 수 있다).
본 발명의 다른 양태에 따라, x-선 이미지로부터 산란 방사선을 제거하는 방법으로서, 본 발명의 제1 양태의 장치에서 테스트되는 물질에 x-선 광자를 인가하고, 상기 테스트 동안 상기 부재의 구성을 변화시키는 단계; 상기 x-선 이미지를 분석하고 상기 x-선 이미지에서 직접 방사선과 산란 방사선을 식별하는 단계; 상기 x-선 이미지로부터 상기 식별된 산란 방사선을 제거하는 단계를 포함하는 상기 방법이 제공된다.
상기 x-선 이미지로부터 산란 방사선을 제거하는 방법은 물질 유형 및/또는 물질 두께를 식별하는 추가적인 단계를 포함할 수 있다.
상기 물질 유형 및/또는 두께는 제거된 산란 방사선으로부터 식별될 수 있다. 상기 x-선 이미지는 식별된 물질 유형 및/또는 두께에 따라 변경될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 산란된 x-선 방사선과 직접 x-선 방사선 모두를 포함하는 원시 x-선 이미지에서 산란 방사선으로부터 물질 및/또는 물질 두께를 식별하는 방법이 제공된다.
본 발명의 장치를 사용하여, 알려지지 않은 물질 및/또는 두께를 테스트할 때, 결과적인 산란 패턴은 상기 데이터베이스에서 가장 가능성 있는 물질 및/또는 두께를 식별할 수 있는 산란 패턴과 비교하여, 물질 및/또는 두께를 식별할 수 있다.
물질 및/또는 두께를 식별하기 위해, 테스트 동안 상기 부재의 구성을 변화시키면서 본 발명의 제2 양태의 장치에서 x-선 광자가 알려진 두께의 알려진 물질에 인가될 수 있다. 이것에 의해 상기 부재의 상이한 구성들과 일치하는 상이한 산란 패턴들이 알려진 물질 및/또는 두께에 대해 생성될 수 있다. 이것은 데이터베이스에 저장될 수 있다. 이것은, 픽셀마다, 즉 다중-픽셀 검출기의 각 픽셀의 출력에 대해 수행될 수 있다.
알려진 물질 유형 및/또는 두께에 대한 산란 패턴들이 또한 데이터베이스에 기록되고 저장될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예를 도시하는 도면은 예로서 다음과 같다:
도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 부재의 예를 도시한다.
도 3은 본 발명의 대안적인 부재의 예를 도시한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 대안적인 부재의 예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 대안적인 부재의 예를 도시한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 대안적인 부재의 예를 도시한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 대안적인 부재의 예를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 대안적인 실시예를 도시한다.
도 9는 도 8a 및 도 8b에 도시된 본 발명의 실시예의 동작 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 10은 도 8a 및 도 8b에 도시된 본 발명의 실시예의 동작 방법을 나타내는 또 다른 흐름도이다.
도 10a는 도 8a 및 도 8b에 도시된 본 발명의 실시예의 대안적인 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
도 11a는 도 8a 내지 도 10에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 처리 이전에 검출된 샘플의 이미지를 도시한다.
도 11b는 도 8a 내지 도 10에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 처리 후에 검출 샘플의 이미지를 도시한다.
도 12a는 도 11a에 도시된 이미지에 대한 카운트 대 세기의 히스토그램을 도시한다.
도 12b는 도 11b에 도시된 이미지에 대한 카운트 대 세기의 히스토그램을 도시한다.
도 12c는 산란 재할당(scatter reassignment) 전후의 다수의 관심 영역에 대한 콘트라스트 대 잡음비를 나타내는 그래프이다.
도 13은 도 8a 및 도 8b에서와 같이 배향된 판을 갖는 다중 흡수 판을 위에서 본 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 장치(1)의 일반적인 배열을 도시한다. x-선 소스(2)는 검출기(3)와 정렬되며, 이 경우 다중 흡수 판 또는 산란 방지 격자인 부재(4)가 검출기(3)에 인접하여 소스 측 상에 위치된다. 테스트되는 샘플(5)은 소스(2)와 다중 흡수 판(MAP) 또는 산란 방지 격자(4) 사이에 위치된다.
도 2 내지 도 7은 부재의 다수의 상이한 대안적인 배열을 도시한다.
도 2에서 부재(4)는 일련의 대칭적인 단차(4a, 4b, 4c)를 포함하는 MAP로서, MAP의 중심 부분(4c)은 MAP의 최외측 부분과 비교할 때 물질 두께의 3배를 나타낸다. MAP는 도 2에서 좌측에 도시된 것과 같이 측방으로 움직이거나, 또는 도 2에서 우측에 도시된 것과 같이 상방과 하방으로 움직일 수 있다. 이제 좌측에 도시된 표현을 보면 이들은 장치의 6개의 상이한 구성을 보여준다. 최상위 아래의 각 표현은 솔리드 쉐이딩(solid shading)으로 MAP(4)의 새로운 위치, 및 그림자(shadow)에서 최상위 표현에 있는 MAP의 위치를 보여준다. 물론 추가적으로 또는 대안적으로 MAP(4)가 측방으로 움직이는 대신에 MAP는 앞뒤로 움직일 수도 있다.
우측에 도시된 표현을 보면 이들은 MAP의 5가지 상이한 구성을 보여준다. 중심 표현은 이동 이전의 MAP를 나타낸다. 중심 표현 위의 표현은 수직 방향으로 상방으로 2개의 이동 단계를 나타내는 반면, 중심 표현 아래의 표현은 수직 방향으로 하방으로 2개의 이동 단계를 보여준다.
도 2의 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, MAP가 수평으로 또는 수직으로 이동함에 따라, 특정 경로를 따라 이동하는 x-선 광자가 통과해야 하는 물질의 두께는 MAP의 위치가 변함에 따라 변하게 된다.
도 3에서 부재(4)는 서로 중첩하는 다수의 판(6a, 6b)으로 구성된다. 각 판(6a, 6b)은 물질 격자로 구성된다. 이 실시예에서, 상부 판(6a)은 하부 판(6b)보다 더 얇다. 최상위 표현에서, 격자(6a, 6b)들은 정렬된다. 최상위 표현 바로 아래의 표현에서, 상부 격자(6a)는 좌측으로 이동되어 상부 격자(6a)의 물질이 하부 격자의 공간 위에 부분적으로 중첩된다. 상부 격자가 더 이동됨에 따라, 상부 격자(6a)는 하부 격자(6b)의 공간 위에 중첩되도록 이동하고, 더 이동하면, 2개의 하위 표현에 도시된 바와 같이, 상부 격자(6a)가 이동하여 상부 격자(6a)의 물질의 3개의 구획이 하부 격자의 물질과 정렬되고, 하부 격자의 최우측 구획은 상부 격자에 의해 덮이지 않게 된다. 물론, 이 실시예에서 중요한 것은 판(6a, 6b)들 사이의 상대 이동이다. 이러한 이동은 상부 판 및/또는 하부 판(6a, 6b)으로 이루어질 수 있다.
다시, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 테스트되는 물질에 의해 산란된 x-선 광자는 상부 격자와 하부 격자가 서로에 대해 위치되는 방식에 따라 상이하게 영향을 받을 것이라는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 4에서 부재(4)는 프레임(도시되지 않음)에 대해 상대적인 회전이 가능하도록 이러한 프레임에 장착되게 구성된 박판(7a, 8a)의 상부 세트와 하부 세트(7, 8)를 포함한다. 박판(7a, 8a)이 회전함에 따라 특정 경로를 따라 이동해야 하는 x-선 광자(산란된 x-선 광자 또는 직접 x-선 광자)가 통과해야 하는 물질의 두께가 변하게 된다. 도 4에서 4개의 표현으로부터 알 수 있는 바와 같이, 박판(7a, 8a)은, 박판(7a, 8a)이 x-선 소스로부터 검출기로 연장되는 축과 실질적으로 동일한 평면에 놓여 있는 위치로부터, 박판(7a, 8a)이 이 축에 수직으로 놓여 있는 위치로까지 이동할 수 있다.
박판(7a, 8a)을 형성하는 물질은 x-선 광자에 대해 불투명하거나 반투명 할 수 있다. 박판의 반투명 효과는 도 5를 참조하여 아래에서 보다 상세히 설명된다.
도 5는 2개의 직교 방향으로 연장되는 박판(9a, 10a)을 갖는 산란 방지 격자 형태의 부재(4)를 도시한다. 좌측에서 우측으로 연장되는 박판(9a)은 x-선 광자에 대해 반투명한 반면, 이에 수직인 박판(10a)은 x-선 광자에 대해 불투명하다. 소스로부터 x-선 검출기로 연장되는 축에 대해 매우 작은 각도로 반투명 박판에 도달하는 산란된 x-선 광자는, 산란된 x-선 광자가 예를 들어 전술된 축에 수직한 방향을 향하는 경향이 있는 상당히 큰 각도로 반투명한 박판에 도달할 수 있는 것보다 훨씬 더 큰 물질 두께를 통과해야 할 수 있다. 이러한 x-선 광자는 거의 감쇠 없이 박판을 통과할 수 있다. 그리하여, 산란 x-선 광자는 반투명 박판에 대한 입사각에 따라 감쇠되는 것으로 이해될 수 있다.
도 5에 도시된 부재(4)는 정적 배열 또는 동적 배열로 사용될 수 있다.
동적 배열에서, 부재(4)는 이동될 수 있도록 장착되고, 이 이동은 도 2 및 도 3을 참조하여 설명된 것과 유사한 방식으로 이루어질 수 있다. 이들 도면을 참조하여 설명된 바와 같이, 도 5를 참조하여 설명된 부재(4)를 특정 방식으로 이동시키는 경우 직접 x-선 광자의 효과는 항상 동일하고, 이러한 예상된 변화는 직접 x-선 광자와 산란된 x-선 광자를 식별하는 데 사용될 수 있다.
정적 배열에서 부재는 서로 다른 구성들을 갖지 않으므로 직접 x-선 광자에 대한 영향은 변하지 않는다. 그러나 산란된 x-선 광자를 식별하는 것은 가능하다.
서로 다른 물질 유형과 두께들에 대해, 산란된 x-선 광자의 패턴은 물질과 두께의 특성인 것으로 알려져 있다. 서로 다른 알려진 두께의 서로 다른 알려진 물질을 테스트하여 x-선 검출기 출력의 데이터베이스를 구축할 수 있다. 이러한 x-선 검출기 출력은 각 픽셀에 기록된 신호를 포함한다. 알려지지 않은 물질의 샘플이 장치(1)에서 테스트될 때, 샘플(5)의 물질 유형 및/또는 두께를 식별하는 것은, 인접한 픽셀들에서 수신된 신호들 형태 또는 인접한 픽셀들에서 수신된 신호들 사이의 차이의 형태의 데이터를, 서로 다른 알려진 물질 유형 및/또는 두께와 관련된 신호 또는 신호들 사이의 차이의 데이터베이스와 비교하고 나서, 검출된 신호 또는 신호들 사이의 차이에 가장 근접하게 대응하는 데이터베이스로부터의 정보에 기초하여 샘플의 물질 유형 및/또는 두께에 대한 결정을 수행하는 것에 의해 달성될 수 있다.
도 6 및 도 7은 부재를 형성하는 물질에 물리적 변화를 줌으로써 부재(1)의 구성이 변경된다는 점에서 유사하다. 도 6은 압전 물질에 인가된 전하에 따라 형상을 변화시키는 압전 물질로 각각 구성된 4개의 박판(11a)으로 형성된 부재(1)를 도시한다. 일 구성(최상위 표현)에서, 박편(11a)은 깊고 좁으며, 평행한 박편들 사이의 공간은 개별 박편(11a)의 폭보다 상당히 더 크다. 전하가 인가되고 압전 물질이 변형되면 개별 박판이 더 얇아지거나 더 넓어지게 된다. 인가된 전하가 더 변함에 따라, 박판(11a)들이 도 6의 최하위 표현에 도시된 바와 같이 함께 연속적인 편평한 표면을 나타낼 때까지 물질이 형상을 변화시킨다.
도 7의 실시예에서, 부재(1)는 메모리 금속으로 형성되고, 이는 최상위 표현에 도시된 평면 형상과 만곡 영역(12a, 12b)을 제공하는 주름진 형상 사이를 이동한다. 부재(1)는 인가된 전기 전류에 따라 도시된 2개의 구성들 사이에서 형상을 변화시킨다.
도 2, 도 3, 도 6 및 도 7에는 동일한 화살표(a, b, c 및 d)가 도시되어 있다. 이들 화살표는 x-선 광자의 경로, 및 부재의 구성에 따라 상기 광자와 만나는 부재(1)의 물질을 나타낸다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 부재의 구성을 변경함으로써 x-선 광자에 대한 영향이 상당할 수 있다는 것을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 장치(1)를 도시한다. x-선 소스(2)는 검출기(3)와 정렬되고, 여기서 다중 흡수 판(MAP)(4)이 검출기(3)에 인접하게 소스 측 상에 위치된다. MAP(4)는 도 2를 참조하여 설명된 유형이거나 또는 도 13을 참조하여 설명된 MAP(16)일 수 있다. 도 2에 도시된 본 발명의 실시예와 도 8a 및 도 8b에 도시된 실시예 사이의 중요한 차이점은 MAP(4)가 이동한다는 것이다. 도 2의 실시예에서, MAP(4)는 소스(2)와 검출기(3)에 대해 이동하는 반면, 도 8a 및 도 8b의 실시예에서 MAP(4)는 정지해 있다.
도 13에 도시된 MAP(16)는 상이한 영역(16a-16i)을 포함한다. 판의 상이한 영역들은 상이한 x-선 흡수 능력을 갖는다. 이들 영역은 상이한 두께를 가지거나, 또는 예를 들어 상이한 물질로 형성될 수 있다.
도 8a는 테스트되는 물질(5)에 입사하는 x-선 광자에 일어나는 것을 도시한다. 전술된 바와 같이, x-선 소스(2)로부터 방출된 x-선 광자(m) 중 일부의 x-선 광자(m')는 테스트되는 물질(5)을 통과하여 직진하여 검출기(3)에 도달하고, 이 x-선 광자는 "직접 방사선"을 나타내고, 일부는 흡수되고 일부 x-선 광자(n)는 산란된다.
산란된 x-선 광자(n)는 바람직하지 않다. 본 발명의 이 실시예는 도 8a에 도시된 산란된 x-선 광자(n)를 이미지로부터 제거하고 이 산란된 x-선 광자를 의사 직접 방사선(pseudo-direct radiation)(n')으로서 이들과 연관된 직접 방사선(m')에 재할당하도록 한다. 그 결과 도 8b에서 검출기에 도달하는 x-선 광자로 초래되는 검출기(3)의 임의의 하나의 픽셀의 출력은 직접 방사선(m')과 재할당된 의사 직접 방사선(n')을 포함하게 된다. 이것은 검출기(3)에 의해 생성된 이미지에서 콘트라스트를 증가시켜 콘트라스트 대 잡음비를 증가시키고, 또한 산란된 x-선 광자(n)가 산란 방지 격자의 경우와 같이 제거되지 않고, x-선 광자가 산란되지 않았다면 상호 작용할 수 있었던 검출기의 공간 위치에서의 출력 신호에 가산되기 때문에 보다 바람직한 이미지를 제공한다. 그 결과 이미지 콘트라스트가 향상된다.
검출된 이미지로부터 산란 광자(n)를 제거하고 이들 광자를 의사-직접 방사선(n')으로 재할당하기 위해, 검출기(3)에 의해 검출된 신호는 다음과 같이 처리된다:
상이한 물질 및 상이한 두께의 산란 패턴의 데이터베이스가 생성된다. 이것은 x-선 광자의 펜슬 빔(pencil beam)이 입사하는 경우 상이한 물질 및 상이한 두께가 산란하는 정도를 시뮬레이팅하는 도 10에 도시된 시뮬레이션 모델을 사용하여 수행된다. 시뮬레이션 모델을 사용하는 대신, 실제 장비와 샘플을 사용하여 데이터베이스를 위한 데이터를 수집할 수 있고, 샘플은 상이한 물질 유형 및/또는 두께로 구성된다.
다중 픽셀 검출기의 하나의 픽셀과 정렬된 펜슬 빔을 사용함으로써 소스와 정렬된 픽셀에 도달하는 x-선 광자는 대부분 직접 방사선의 경로로부터 매우 작은 각도로 산란된 "직접 방사선" 또는 산란된 방사선을 나타내고, 다른 픽셀에 의해 검출된 모든 x-선 광자는 입사 펜슬 빔으로부터 온 산란된 x-선 광자라는 것을 확신할 수 있다. 그리하여 주어진 두께의 임의의 물질의 시그너처(signature) 산란 패턴을 수립할 수 있다. 동일한 물질의 상이한 두께에 대해 이 공정을 반복함으로써, 동일한 물질의 상이한 두께에 대한 시그니처 패턴이 수립될 수 있다. 유사하게, 상이한 물질 및/또는 상이한 물질의 상이한 두께에 대해 이 공정을 반복함으로써, 시그너처 산란 패턴의 데이터베이스가 구축될 수 있다.
x-선 시스템과 x-선 물리학의 몬테 카를로(Monte Carlo) 모델은 입자가 물질을 통과하는 것을 시뮬레이팅하는 GEANT4라고 언급되는 소프트웨어 패키지를 사용하여 생성되었다. 이 모델은 x-선 광자의 펜슬 빔이 상이한 물질 및 두께에 입사한 결과를 시뮬레이팅하는 데 사용되었다. 상이한 물질 및 상이한 두께에 대한 결과가 기록된다.
각 산란 패턴은 도 10에서 그래프(1)로 도시된 것과 유사한 형상을 갖는다. 산란과 관련하여, 이것은 산란 커널(scatter kernel: 산란 핵)이라고도 알려져 있다. 임의의 하나의 산란 커널에 대해, 펜슬 빔과 정렬되지 않은 검출기(2)의 픽셀 상에 입사하는 모든 x-선 광자에 의해 표현되는 산란된 광자가 식별되어 이미지로부터 제거될 수 있다. 이미지를 더 개선하기 위해, 제거된 산란 방사선은 직접 방사선으로서 펜슬 빔과 직접 정렬된 픽셀 또는 픽셀들에 기록된 광자 세기에 다시 가산될 수 있다. 그리하여, 픽셀 또는 픽셀들에서 결과적인 출력 세기는 직접 방사선 출력 신호와, 제거된 산란 방사선의 x-선 광자가 산란되지 않았다면 상호 작용했었 수 있었던 검출기의 공간 위치에서의 출력 신호의 합이다.
그러나 관심 있는 모든 물질과 두께에 대한 시그너처 산란 커널의 데이터베이스를 작성하고 사용하려면 방대한 데이터 저장 용량과 매우 강력한 처리 기능이 필요하거나 또는 대안적으로 이러한 데이터베이스에 저장된 데이터를 사용하는 것은 매우 느릴 수 있다.
따라서, 본 발명의 이 실시예의 모델은 보간 기술을 사용하여 구체적으로 시뮬레이팅되지 않은 물질과 두께의 조합에 대한 산란 커널을 유도한다. 보간 기술 및 이 실시예에서 에뮬레이션(emulation) 기술은 그 자체가 새로운 것은 아니다.
도 9는 본 발명의 공정이 x-선 검출기(2)에 의해 기록된 데이터로부터 산란된 x-선 광자를 제거하고 의사 직접 방사선으로서 산란 광자를 재할당하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10에 도시된 흐름도는 도 9에 도시된 공정을 보다 상세히 도시하고, 특히 산란 없는 이미지를 초래하는 하위 단계들이 도시된다.
단계(20)에서, 에너지 세기의 형태의 데이터는 각 픽셀에 대해 검출기(2)에 의해 기록된다.
단계(21)에서, 물질 유형과 물질 두께를 식별하는 하위-공정이, 예를 들어, 영국 특허 출원 GB2498615에 설명된 기술을 사용하여 수행되며, 여기서 픽셀화된 검출기의 출력 세기는 물질의 신원과 두께와 상기 출력 세기를 상관시키는 값의 데이터베이스(30)와 비교된다. 그리하여, 이 단계의 출력은 검출기(2)의 각 픽셀과 관련된 물질 식별 데이터베이스(30)로부터의 물질과 두께이다. "물질"이라는 용어는 물질의 조합을 포함한다. 예를 들어, 이 단계의 출력은 검출기(2)의 특정 픽셀에서 식별된 물질이 근육과 뼈인 것으로 나타날 수 있다. 실제로, 이 단계(21)의 출력은 물질의 신원 및/또는 두께의 제1 추정값이다.
단계(22)에서 식별된 물질에 대한 산란 커널은 단계(22a)에서 에뮬레이팅되는데, 즉 산란 커널(31)의 데이터베이스로부터의 산란 커널은 검출기(2)의 각 픽셀에 대해 단계(21)에서 식별된 물질에 대해 에뮬레이팅(유도)된다. 개별 산란 커널은 단계(22b)에서 함께 콘벌빙(convolved)된다. 산란 커널의 이러한 콘볼루션(convolution)은 이미지에 대한 산란 추정값으로 알려진 것을 형성하며, 이는 도 10에서 그래프 2로 도시되어 있다. 그래프 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 산란 추정값에서 검출기의 각 픽셀과 연관된 산란 값이 존재한다. 단계(22c)에서, 이미지를 나타내는 검출된 x-선 세기의 산란은 검출기의 각 픽셀에 대한 검출기 출력 값으로부터 산란 세기 값을 감산함으로써 제거된다. 단계(22c)의 출력은 이미지일 수 있는 산란 없는 이미지(22d)로 제시되거나 또는 이미지로 표현될 수 있는 세기 값일 수 있다.
공정의 이 지점에서 x-선 이미지의 개선이 중단될 수 있다. 그러나, 물질의 신원과 두께의 제1 추정값은 정확하지 않을 수 있으므로, 물질 식별 및/또는 두께의 제1 추정값에 기초하여 이미지로부터 산란 방사선을 제거하는 것을 초과하여 이미지를 개선하는 것이 바람직하다.
단계(22)에서, 물질과 물질 두께의 데이터베이스에 대해 검출기 출력을 교정하기 위해 초기 교정이 수행된다.
단계(23)에서, 물질 식별 단계가 단계(22)로부터 초래된 검출기의 각 픽셀에 대한 출력 세기에 대해 수행된다(이들 출력 세기는 이미지를 형성한다). 이 물질 식별 단계에서, 단계(22)로부터 검출기의 각 픽셀의 출력 세기는 이전에 식별된 물질 및/또는 두께에 대해 수립된 검출기 출력 세기의 데이터베이스와 비교된다.
단계(24)에서, 단계(23)에서 이루어진 물질 및/또는 두께를 식별한 것이 최적화되었는지 여부가 결정된다. 이것은, 단계(23)에서 이루어진 물질 및/또는 두께(또는 이와 상관된 파라미터)를 나타내는 값을, 단계(21)에서 이루어진 물질 및/또는 두께 식별을 나타내는 값과 비교하고 나서, 단계(23)의 결과가 단계(21)에서 이루어진 값들의 임계값 내에 있는지 여부를 수립하는 것에 의해 처음 수행된다. 만약 답이 아니오(아니오일 가능성도 있다)라면, 단계(22)와 단계(23)의 현재 반복에서 물질 및/또는 두께를 나타내는 값이 수렴할 때까지, 즉 이전 반복에서 물질 및/또는 두께를 나타내는 값들의 임계값 내에 또는 다수의 이전 반복의 평균 내에 있을 때까지 단계(22)와 단계(23)가 반복된다. 대답이 예인 경우, 공정은 단계(25)로 이동하고, 여기서 산란이 재할당되어 재할당된 산란을 갖는 이미지를 생성하거나, 또는 산란은 재할당되지 않아서 산란 없는 이미지가 생성된다.
각 반복에서, 산란 제거 단계(22)는 단계(20)로부터 산란을 갖는 x-선 이미지에 대해 수행되지만, 매 반복마다 제1 수행 이후의 모든 반복에 대해 이전 반복의 단계(23)로부터 물질 및/또는 두께 식별이 이루어진다. 단계(23)로부터 물질 및/또는 두께 식별을 사용함으로써, 산란 제거 단계 후에, 후속하는 산란 제거 단계(22)에서, 단계(23)의 출력은 일반적으로 다수의 반복시에 개선되고, 반복마다 개선이 반복의 수가 증가함에 따라 감소한다. 제2 반복과 후속 반복에서 물질 식별은 단계(21)에서 물질 및/또는 두께 식별을 위해 사용된 제1 데이터베이스에서 수행되거나 또는 물질 유형 및/또는 두께를 나타내는 값의 추가적인 데이터베이스에서 수행될 수 있다. 이러한 추가적인 데이터베이스 또는 제1 데이터베이스 자체는 실질적으로 산란 없이 수집된 데이터를 사용하여 채워질 수 있다. MAP는 단계(21)에서 물질의 신원 및/또는 두께의 제1 추정을 위해서만 요구된다.
물질 식별 및/또는 두께를 나타내는 값은 콘트라스트, 산란 커널, 산란 추 정값을 포함할 수 있다.
감소된 산란 효과에 의해, 단계(23)에서 물질 식별은 수렴 후 산란 없는 이미지(24')로 표현되는 보다 정확한 결과를 생성할 수 있다.
단계(21 내지 24)는 물질 유형과 두께의 식별이 수렴될 때까지 반복된다. 물론, 이 비교는 다수의 이전의 물질 값들의 평균으로 이루어질 수 있다. 그러나 동작 원리는 명확하다. 식별된 물질 유형과 두께(또는 이들과 상관된 파라미터)에 상당한 변화가 없을 때까지 단계(21 내지 24)가 반복된다.
식별된 물질 및/또는 두께에 상당한 변화가 없을 때, 공정은 단계(25)로 이동하며, 여기서 출력은 제거된 산란 방사선을, 제거된 산란 방사선의 x-선 광자가 산란되지 않았다면 상호 작용했을 수 있었던 검출기의 공간 위치에서의 출력 신호에 가산함으로써 산란이 재할당된 이미지이다. 재할당 단계(25)의 결과는 단계(25')에서 재할당된 이미지에 의해 표현된다.
도 10a는 보다 적은 수의 단계를 사용하지만 더 큰 처리 전력 및 더 큰 산란 커널 데이터베이스(31')를 필요로 하는 대안적인 공정을 도시한다. 일부 물질 및/또는 두께에 대해 산란 커널 데이터베이스를 생성하고 사용하는 대신에, 산란 커널 데이터베이스(31')는 관심 있는 모든 물질 및/또는 두께에 대한 산란 커널을 포함하도록 데이터베이스(31')를 고려할 수 있는 많은 수의 물질 및/또는 두께로 채워진다. 그리하여, 본 실시예에서 에뮬레이션에 의한 보간 단계(22a)는 필요치 않고, 데이터베이스(31')의 산란 커널 값으로부터 직접 단계(22b)에서 산란 추정값이 생성된다. 단계(22c 및 22d)는 도 10을 참조하여 설명된 바와 같고, 공정의 출력은 단계(22d)로부터 산란 없는 이미지이다.
그러나 더 적은 수의 단계를 요구하지만, 필요한 데이터 샘플링, 데이터 저장 및 처리 능력은 현재 도 9 및 도 10에 설명된 공정이 바람직함을 의미한다.
도 11a 내지 도 12b는 도 8a 내지 도 10에 도시된 본 발명의 공정을 수행하는 효과를 도시한다.
GEANT4에서 몬테 카를로 x-선 시뮬레이션을 사용한 시뮬레이션 실험에서 상당한 산란 방사선을 생성할 수 있는 알루미늄과 플라스틱(PMMA)의 중첩된 조각들의 시뮬레이션 샘플이 이 기술의 효과를 예시하기 위해 사용되었다. 시뮬레이션은 이미지에서 3개의 영역(R1, R2 및 R3)을 형성하는 3개의 샘플을 사용했다. R1은 PMMA로 알려진 물질이었고 샘플은 18.5mm 두께였다. R2는 18.5mm의 PMMA와 12.7mm의 알루미늄을 사용했다. R3은 18.5mm의 PMMA와 6.35mm의 알루미늄을 사용했다.
산란 제거 이전의 결과 이미지는 R1과 R2 사이의 CNR 비율(contrast to noise ratio)이 16.1인 인접한 영역들 간에 낮은 대비를 보여준다.
도 9 및 도 10에 도시된 공정은 산란 방사선을, x-선 광자가 산란되지 않았다면 상호 작용할 수 있었던 픽셀 위치에 재할당하고 나서, 보정된 이미지를 생성하는데 사용되었다. 도 11a에 도시된 이미지와 도 11b에 도시된 이미지 사이의 콘트라스트의 시각적 개선은 특히 R1과 R2 사이에서 명확하다. 신호 대 잡음은 58.7이었다(보정되지 않은 이미지보다 거의 4배 더 좋음). 도 12b의 히스토그램은 또한 개선을 보여준다. R1, R2 및 R3과 관련된 피크는 이제 충분히 이격되어 있다.
또한, 도 12c는 본 발명에 따라 x-선 신호를 처리함으로써 초래되는 콘트라스트 대 잡음비의 개선을 입증한다. 이 그래프는 R1과 R2 간 및 R1과 R3 간의 콘트라스트 대 잡음 비율을 보여준다. 이것은 표준 측정치이며, 두 영역의 표준 편차들 사이의 차이를 하나의 영역의 표준 편차로 나눈 값을 취하여 계산된다.
본 발명은 산란 방사선을 보다 잘 식별하여, 직접 방사선과 산란 방사선을 포함하는 이미지로부터 산란 방사선을 보다 쉽게 제거하도록 한다.
또한, 본 발명은 산란 방사선을 제거하거나, 또는 산란 방사선을 제거하고, 이 산란 방사선을, 제거된 산란 방사선의 x-선 광자가 산란되지 않았다면 상호 작용했을 수 있었던 검출기의 공간 위치에서의 출력 신호에 다시 가산함으로써, 콘트라스트 대 잡음비를 개선하도록 한다.
콘트라스트 대 잡음 비율을 향상시킴으로써 x-선 선량을 샘플 또는 환자에게 증가시키지 않으면서 x-선 선량을 감소시키거나 콘트라스트 대 잡음 비율을 증가시킬 수 있다. 의학적 맥적에서, 선량을 감소시키면 환자에게 해로울 가능성이 감소되어 매우 바람직하다는 것이 잘 알려져 있다.
따라서, 본 발명의 장치 및 방법은 의료 이미징에 사용되는 x-선 선량을 감소시킬 수 있도록 한다.
상이한 실시예의 특징은 본 명세서에 설명된 실시예로만 제한되지 않으며, 본 명세서에 설명된 다른 실시예와 함께 사용될 수 있다.

Claims (28)

  1. x-선 소스와 픽셀화된 x-선 검출기, 및 이들 사이에, 입사하는 x-선 광자를 교란시키도록 구성된 부재를 포함하는 x-선 장치로서, 상기 부재는 상기 x-선 광자의 입사 에너지 또는 각도에 따라 입사하는 x-선 광자를 상이하게 교란하도록 적응되고, 상기 부재는 x-선 광자에 적어도 부분적인 반투명을 나타내는 물질로 형성된 복수의 요소를 포함하며, 상기 장치는,
    물질 유형과 물질 두께를 나타내는 값의 제1 데이터베이스,
    물질 유형 및/또는 물질 두께를 나타내는 산란 방사선 값의 제2 데이터베이스, 및
    프로세서를 더 포함하고, 상기 프로세서는,
    i) 상기 x-선 검출기의 출력 신호를 상기 제1 데이터베이스의 값과 비교하고, 상기 제1 데이터베이스로부터 가장 가능성 있는 물질 및/또는 두께를 출력하고;
    ⅱ) 단계 (ⅰ)에서 물질 유형 및/또는 물질 두께와 관련된 산란 방사선을 상기 제2 데이터베이스로부터 선택하고;
    iii) 상기 x-선 검출기의 출력 신호로부터 상기 산란 방사선을 제거하는
    알고리즘을 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 x-선 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 알고리즘은, 상기 제거된 산란 방사선을, 상기 제거된 산란 방사선의 x-선 광자가 산란되지 않았다면 상호 작용했을 수 있었던 상기 검출기의 공간 위치에서의 출력 신호에 가산함으로써 상기 x-선 검출기의 출력 신호를 변경하는 추가적인 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 x-선 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 x-선 출력 신호는 상기 x-선 검출기의 각 픽셀에 대한 x-선 출력 신호인 것을 특징으로 하는 x-선 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 알고리즘은 각 픽셀에 대한 상기 x-선 출력 신호에 대해 수행되는 것을 특징으로 하는 x-선 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알고리즘은 상기 알고리즘의 단계 (ii)와 단계 (iii) 중 적어도 하나의 추가적인 반복에서 식별된 물질 및/또는 두께를 사용하여, 단계 (iii)의 출력에 대해 물질 및/또는 두께 식별 단계를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 x-선 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알고리즘은 상기 변경된 x-선 출력 신호가 최적화되었는지 여부를 결정하는 추가적인 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 x-선 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 변경된 x-선 출력 신호가 최적화되었는지 여부를 결정하는 단계는, 현재 반복의 이미지에서 물질 유형과 두께를 나타내는 값을, 이전 반복의 이미지에서 물질 유형 및/또는 두께를 나타내는 값 또는 다수의 이전 반복에서 물질 유형 및/또는 두께를 나타내는 값들의 평균과 비교하고, 상기 현재 반복의 이미지에서 물질 유형 및/또는 두께를 나타내는 값들이 상기 이전 반복의 물질 유형 및/또는 두께를 나타내는 값들의 임계 한계값 내에 있는지, 또는 다수의 이전 반복에서 물질 유형 및/또는 두께를 나타내는 값들의 평균 내에 있는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 x-선 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 비교된 값들이 상기 임계값 내에 있으면, 상기 알고리즘의 단계 (ⅰ) 내지 단계 (ⅲ)의 재 반복은 중지되는 것을 특징으로 하는 x-선 장치.
  9. 제2항을 인용하는 제8항에 있어서, 상기 제거된 산란 방사선을, 상기 제거된 산란 방사선의 x-선 광자가 산란되지 않았다면 상호 작용했을 수 있었던 상기 검출기의 공간 위치에서의 출력 신호에 가산함으로써 상기 x-선 검출기의 출력 신호를 변경하는 추가적인 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 x-선 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물질 유형 및/또는 두께를 나타내는 산란 방사선 값의 상기 제2 데이터베이스에서의 산란 값은 산란 커널인 것을 특징으로 하는 x-선 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 데이터베이스는 관심 있는 물질 범위 중 일부의 신원 및/또는 두께를 나타내는 산란 커널로 채워지는 것을 특징으로 하는 x-선 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 x-선 검출기의 출력 신호로부터 산란 방사선을 제거하는 단계는, 상기 검출기의 각 픽셀에 대해, 단계 (ii)에서 상기 데이터베이스로부터 선택된 산란 커널로부터 산란 커널을 보간하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 x-선 장치.
  13. 제12항에 있어서, 각 픽셀과 관련된 보간된 산란 커널로부터 전체 x-선 검출기 출력 신호에 대한 산란 추정값을 생성하는 추가적인 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 x-선 장치.
  14. x-선 이미지에서 콘트라스트 대 잡음 비를 향상시키는 방법으로서,
    i) x-선 검출기의 출력 신호를, 물질 유형 및/또는 물질 두께를 나타내는 제1 데이터베이스 값들 내 값들과 비교하고, 상기 제1 데이터베이스로부터 가장 가능성 있는 물질 및/또는 두께를 출력하는 단계;
    ⅱ) 단계 (ⅰ)에서 물질 유형 및/또는 물질 두께와 관련된 산란 방사선을, 물질 유형 및/또는 물질 두께를 나타내는 산란 방사선 값의 제2 데이터베이스로부터 선택하는 단계; 및
    iii) 상기 x-선 검출기의 출력 신호로부터 산란 방사선을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제거된 산란 방사선을, 상기 제거된 산란 방사선의 x-선 광자가 산란되지 않았다면 상호 작용했을 수 있었던 상기 검출기의 공간 위치에서의 출력 신호에 가산함으로써 상기 x-선 검출기의 출력 신호를 변경하는 추가적인 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 x-선 검출기의 출력 신호는 상기 x-선 검출기의 픽셀로부터의 출력 신호이고, 제14항 또는 제15항의 방법 단계들은 각 픽셀의 출력에 대해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알고리즘의 단계 (ii)와 단계 (iii) 중 적어도 하나의 추가적인 반복에서 식별된 물질 및/또는 두께를 사용하여 단계 (iii)의 출력에 대해 물질 및/또는 두께 식별 단계를 수행하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변경된 x-선 출력 신호가 최적화되었는지 여부를 결정하는 추가적인 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 변경된 x-선 출력 신호가 최적화되었는지 여부를 결정하는 단계는, 현재 반복의 이미지에서 물질 유형과 두께를 나타내는 값을, 이전 반복의 이미지에서 물질 유형 및/또는 두께를 나타내는 값 또는 다수의 이전 반복에서 물질 유형 및/또는 두께를 나타내는 값들의 평균과 비교하는 단계, 및 상기 현재 반복의 이미지에서 물질 유형 및/또는 두께를 나타내는 값들이 상기 이전 반복의 물질 유형 및/또는 두께를 나타내는 값들의 임계 한계값 내에 있는지 또는 다수의 이전 반복에서 물질 유형 및/또는 두께를 나타내는 값들의 평균값 내에 있는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 비교된 값들이 상기 임계값 내에 있는 경우, 상기 방법의 단계 (ⅰ) 내지 단계 (ⅲ)의 재 반복은 중지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제15항을 인용하는 제20항에 있어서, 상기 제거된 산란 방사선을, 상기 제거된 산란 방사선의 x-선 광자가 산란되지 않았다면 상호 작용했을 수 있었던 상기 검출기의 공간 위치에서의 출력 신호에 가산함으로써 상기 x-선 검출기의 출력 신호를 변경하는 추가적인 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제14항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물질 유형 및/또는 두께를 나타내는 산란 방사선 값의 상기 제2 데이터베이스 내의 산란 값은 산란 커널인 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 데이터베이스는 관심 있는 물질 범위 중 일부의 신원 및/또는 두께를 나타내는 산란 커널로 채워지는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 x-선 검출기의 출력 신호로부터 산란 방사선을 제거하는 단계는, 상기 검출기의 각 픽셀에 대해, 단계 (ii)에서 상기 데이터베이스로부터 선택된 산란 커널로부터 산란 커널을 보간하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 각 픽셀과 관련된 상기 보간된 산란 커널로부터 전체 x-선 검출기의 출력 신호에 대한 산란 추정값을 생성하는 추가적인 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 도 8a 내지 도 13에 도시되고 이를 참조하여 설명된 바와 실질적으로 같은 x-선 장치.
  27. 도 8a 내지 도 13에 도시되고 이를 참조하여 설명된 바와 실질적으로 같은 x-선 이미지에서 콘트라스트 대 잡음 비를 개선하는 방법.
  28. 도면에 도시되고 이를 참조하여 설명된 바와 실질적으로 같은 x-선 장치.
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