KR20170088742A - Workstation, medical imaging apparatus comprising the same and control method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
개시된 실시예들은 워크 스테이션, 및 이를 포함하는 의료영상 장치와, 의료영상 장치의 제어 방법에 관한 것이다. The disclosed embodiments relate to a workstation, a medical imaging device including the same, and a method of controlling the medical imaging device.
일반적으로 의료영상 장치는 대상체의 내부를 영상화하여 의료영상을 획득하고, 획득한 의료영상을 진단에 이용할 수 있도록 하는 장치이다. 구체적으로, 의료영상 장치는 신체 내의 구조적 세부사항, 내부 조직 및 유체의 흐름 등을 촬영 및 처리하여 사용자에게 보여준다. 의사 등의 사용자는 의료영상 장치에서 출력되는 의료영상을 이용하여 환자의 건강 상태 및 질병을 진단할 수 있다. 따라서, 의료영상의 정밀도가 높아질수록 환자의 상태를 보다 정확히 판단할 수 있다. 이에 따라, 최근에는 의료영상을 보다 정밀하게 획득할 수 있는 방법에 관한 연구가 진행 중이다.In general, a medical imaging device is a device that acquires a medical image by imaging the inside of a target object, and makes the acquired medical image available for diagnosis. Specifically, the medical imaging device captures and processes structural details within the body, internal tissue, and fluid flow, and displays them to the user. A user such as a doctor can diagnose a health condition and a disease of a patient by using a medical image outputted from a medical imaging apparatus. Therefore, the more accurate the medical image, the more accurately the patient can be determined. Therefore, in recent years, research on a method of acquiring a medical image more precisely is underway.
일 측에 따른 의료영상 장치는, 엑스선을 조사하는 엑스선 소스; 상기 엑스선 소스로부터 조사된 엑스선을 검출하여 로우 데이터(raw data)를 획득하는 엑스선 디텍터; 및 상기 획득한 로우 데이터를 기초로 복원한 의료영상으로부터 대상체, 및 상기 엑스선 소스, 및 상기 엑스선 디텍터 중 적어도 하나의 움직임을 나타내는 움직임 파라미터를 결정하고, 상기 결정한 움직임 파라미터를 기초로 생성한 상기 엑스선 소스의 가상 궤적을 기초로 대상체의 움직임을 보상한 의료영상을 복원하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.A medical imaging apparatus according to one aspect, comprising: an X-ray source for irradiating an X-ray; An X-ray detector for detecting X-rays irradiated from the X-ray source and acquiring raw data; And a motion parameter indicating motion of at least one of the object, the x-ray source, and the x-ray detector from the medical image reconstructed based on the acquired raw data, And restoring the medical image in which the motion of the object is compensated based on the virtual trajectory of the object.
또한, 상기 영상 처리부는, 상기 획득한 로우 데이터로부터 기초로 복원한 의료영상에 대해 이미지 퀄리티 매트릭 프로세스를 적용하여, 적어도 하나의 스캔시점 또는 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값을 결정할 수 있다.In addition, the image processor may determine a motion parameter value at at least one scan time or scan time by applying an image quality metric process to the medical image restored based on the acquired raw data.
또한, 상기 영상 처리부는, 적어도 하나의 콘트롤 포인트를 설정하고, 상기 설정한 적어도 하나의 콘트롤 포인트에서의 움직임 파라미터 값을 결정하고, 상기 결정한 움직임 파라미터 값으로부터 근사화하여 움직임 파라미터 별 그래프를 생성할 수 있다.In addition, the image processing unit may set at least one control point, determine a motion parameter value at the set control point, and approximate from the determined motion parameter value to generate a graph for each motion parameter .
또한, 상기 영상 처리부는, 상기 움직임 파라미터를 변수로 설정하고, 엔트로피 값, 샤프니스(sharpness) 값, 및 그래디언트(gradient) 값 중 적어도 하나를 결과 값으로 설정한 상기 이미지 퀄리티 메트릭 프로세스를 적용하여 적어도 하나의 스캔시점 또는 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값을 결정할 수 있다.The image processing unit may set the motion parameter as a variable and apply the image quality metric process in which at least one of an entropy value, a sharpness value, and a gradient value is set as a result value, The motion parameter value can be determined at the scan time or the scan time.
또한, 상기 영상 처리부는, 상기 생성한 그래프를 이용하여 각 스캔시점 또는 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값을 계산하고, 상기 계산한 움직임 파라미터 값을 기초로 대상체의 움직임을 반영한 상기 엑스선의 가상 궤적을 생성할 수 있다.The image processing unit may calculate a motion parameter value at each scan time or scan time using the generated graph and generate a virtual trajectory of the X-ray reflecting movement of the object based on the calculated motion parameter value can do.
또한, 상기 영상 처리부는, 상기 생성한 엑스선 소스의 가상 궤적 상에서의 상기 엑스선 소스와 상기 엑스선 디텍터 간의 거리를 기초로, 상기 로우 데이터로부터 도출한 프로젝션 데이터에 대해 웨이팅(weighting) 프로세스를 수행할 수 있다.The image processing unit may perform a weighting process on the projection data derived from the row data based on the distance between the X-ray source and the X-ray detector on the virtual trajectory of the generated X-ray source .
또한, 상기 영상 처리부는, 상기 생성한 엑스선 소스의 가상 궤적의 접선방향을 기초로, 상기 상기 로우 데이터로부터 도출한 프로젝션 데이터에 대해 필터링(filtering) 프로세스를 수행할 수 있다.The image processing unit may perform a filtering process on the projection data derived from the row data based on the tangential direction of the virtual trajectory of the generated X-ray source.
또한, 상기 영상 처리부는, 상기 상기 로우 데이터로부터 도출한 프로젝션 데이터에 대해, FDK 알고리즘에 기반한 백프로젝션 프로세스를 수행하여 상기 대상체의 움직임을 보상한 의료영상을 복원할 수 있다.In addition, the image processing unit may perform a back projection process based on the FDK algorithm on the projection data derived from the row data to restore the medical image compensated for the motion of the object.
또한, 상기 움직임 파라미터는, 상기 대상체 자체의 움직임과, 상기 엑스선 소스, 및 상기 엑스선 디텍터 중 적어도 하나에 의한 움직임을 반영한 대상체의 상대적인 움직임 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the motion parameter may include at least one of a motion of the object itself, and a relative motion of the object reflecting movement of the at least one of the X-ray source and the X-ray detector.
또한, 상기 움직임 파라미터는, 상기 엑스선 소스와 상기 엑스선 디텍터 간의 거리를 나타내는 파라미터를 더 포함할 수 있다.In addition, the motion parameter may further include a parameter indicating a distance between the X-ray source and the X-ray detector.
또한, 상기 영상 처리부는, 기 저장된 템플릿 부분 의료영상과, 마커가 부착된 대상체에 엑스선을 조사하여 획득한 부분 의료영상을 비교하여, 상기 부분 의료영상 상에서의 마커를 식별할 수 있다.In addition, the image processing unit can identify the marker on the partial medical image by comparing the pre-stored template partial medical image and the partial medical image obtained by irradiating the X-ray to the object to which the marker is attached.
또한, 상기 영상 처리부는, 상기 부분 의료영상 상에서 식별한 마커의 위치를 추적하여 초기 움직임 파라미터 값을 결정하고, 상기 결정한 초기 움직임 파라미터 값을 기초로 대상체의 움직임을 보상한 의료영상을 복원할 수 있다.In addition, the image processor may determine an initial motion parameter value by tracking the position of the marker identified on the partial medical image, and restore the medical image in which the motion of the object is compensated based on the determined initial motion parameter value .
일 측에 따른 워크 스테이션은, 상기 입력 받은 스캔명령에 따라 로우 데이터를 획득하도록 엑스선 소스 및 엑스선 디텍터의 동작을 제어하는 제어부; 및 상기 획득한 로우 데이터로부터 제1 의료영상을 생성하고, 상기 제1 의료영상으로부터 결정한 움직임 파라미터를 기초로 상기 엑스선 소스의 가상 궤적을 생성하고, 상기 엑스선 소스의 가상 궤적을 기초로 대상체의 움직임을 보상한 제2 의료영상을 복원하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.A workstation according to one side controls a operation of an X-ray source and an X-ray detector so as to obtain raw data according to the input scan command; And generating a first medical image from the obtained raw data, generating a virtual trajectory of the X-ray source based on the motion parameter determined from the first medical image, and moving the object based on the virtual trajectory of the X- And an image processing unit for restoring the compensated second medical image.
또한, 상기 영상 처리부는, 상기 획득한 로우 데이터로부터 기초로 복원한 제1 의료영상에 대해 이미지 퀄리티 매트릭 프로세스를 적용하여, 적어도 하나의 스캔시점 또는 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값을 결정할 수 있다.In addition, the image processor may determine a motion parameter value at at least one scan time or scan time by applying an image quality metric process to the first medical image restored based on the acquired raw data.
또한, 상기 영상 처리부는, 적어도 하나의 콘트롤 포인트를 설정하고, 상기 설정한 적어도 하나의 콘트롤 포인트에서의 움직임 파라미터 값을 결정하고, 상기 결정한 움직임 파라미터 값으로부터 근사화하여 움직임 파라미터 별 그래프를 생성할 수 있다.In addition, the image processing unit may set at least one control point, determine a motion parameter value at the set control point, and approximate from the determined motion parameter value to generate a graph for each motion parameter .
또한, 상기 영상 처리부는, 상기 움직임 파라미터를 변수로 설정하고, 엔트로피 값, 샤프니스 값, 및 그래디언트 값 중 적어도 하나를 결과 값으로 설정한 상기 이미지 퀄리티 메트릭 프로세스를 적용하여 적어도 하나의 스캔시점 또는 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값을 결정할 수 있다.The image processing unit may set the motion parameter as a variable, apply the image quality metric process in which at least one of an entropy value, a sharpness value, and a gradient value is set as a result value, Can be determined.
또한, 상기 영상 처리부는, 상기 생성한 그래프를 이용하여 각 스캔시점 또는 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값을 계산하고, 상기 계산한 움직임 파라미터 값을 기초로 대상체의 움직임을 반영한 상기 엑스선의 가상 궤적을 생성할 수 있다.The image processing unit may calculate a motion parameter value at each scan time or scan time using the generated graph and generate a virtual trajectory of the X-ray reflecting movement of the object based on the calculated motion parameter value can do.
또한, 상기 영상 처리부는, 상기 생성한 엑스선 소스의 가상 궤적 상에서의 상기 엑스선 소스와 상기 엑스선 디텍터 간의 거리를 기초로, 상기 상기 로우 데이터로부터 도출한 프로젝션 데이터에 대해 웨이팅 프로세스를 수행할 수 있다.The image processing unit may perform the weighting process on the projection data derived from the row data based on the distance between the X-ray source and the X-ray detector on the virtual trajectory of the generated X-ray source.
또한, 상기 영상 처리부는, 상기 결정한 움직임 파라미터 중에서 상기 엑스선 소스와 상기 엑스선 디텍터 간의 거리를 나타내는 파라미터를 이용하여 상기 상기 로우 데이터로부터 도출한 프로젝션 데이터에 대해 웨이팅 프로세스를 수행할 수 있다.The image processing unit may perform a weighting process on the projection data derived from the row data using a parameter indicating a distance between the X-ray source and the X-ray detector among the determined motion parameters.
또한, 상기 영상 처리부는, 상기 생성한 엑스선 소스의 가상 궤적의 접선방향을 기초로, 상기 상기 로우 데이터로부터 도출한 프로젝션 데이터에 대해 필터링 프로세스를 수행할 수 있다.The image processing unit may perform a filtering process on the projection data derived from the row data based on the tangential direction of the virtual trajectory of the generated X-ray source.
일 측에 따른 의료영상 장치의 제어방법은, 상기 엑스선 소스로부터 조사된 엑스선을 검출하여 로우 데이터를 획득하는 단계; 상기 획득한 로우 데이터를 기초로 복원한 의료영상으로부터 대상체의 움직임을 나타내는 움직임 파라미터를 결정하는 단계; 및 상기 결정한 움직임 파라미터를 기초로 생성한 상기 엑스선 소스의 가상 궤적을 기초로 대상체의 움직임을 보상한 의료영상을 복원하는 단계를 포함할 수 있다.A method of controlling a medical imaging apparatus according to one aspect includes the steps of: detecting X-rays irradiated from the X-ray source to obtain raw data; Determining a motion parameter indicating a motion of the object from the medical image restored based on the acquired raw data; And reconstructing a medical image in which motion of the object is compensated based on the virtual trajectory of the X-ray source generated based on the determined motion parameter.
또한, 상기 결정하는 단계는, 상기 획득한 로우 데이터로부터 기초로 복원한 의료영상에 대해 이미지 퀄리티 매트릭 프로세스를 적용하여, 적어도 하나의 스캔시점 또는 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값을 결정할 수 있다.In addition, the determining step may determine a motion parameter value at at least one scan time or a scan time by applying an image quality metric process to the medical image restored based on the acquired raw data.
또한, 상기 결정하는 단계는, 적어도 하나의 콘트롤 포인트를 설정하고, 상기 설정한 적어도 하나의 콘트롤 포인트에서의 움직임 파라미터 값을 결정하고, 상기 결정한 움직임 파라미터 값을 근사화하여 움직임 파라미터 별 그래프를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The determining step may include setting at least one control point, determining a motion parameter value at the set at least one control point, and approximating the determined motion parameter value to generate a graph for each motion parameter As shown in FIG.
또한, 상기 결정하는 단계는, 상기 생성한 그래프를 이용하여 각 스캔시점 또는 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값을 계산하고, 상기 계산한 움직임 파라미터 값을 기초로 대상체의 움직임을 반영한 상기 엑스선의 가상 궤적을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the determining may include calculating a motion parameter value at each scan time or scan time using the generated graph, and calculating a virtual trajectory of the X-ray reflecting movement of the object based on the calculated motion parameter value And a step of generating the generated data.
일 측에 따른 워크 스테이션의 제어방법은, 사용자로부터 대상체에 관한 스캔명령을 입력 받는 단계; 상기 입력 받은 스캔명령에 따라 로우 데이터를 획득하도록 엑스선 소스 및 엑스선 디텍터의 동작을 제어하는 단계; 및 상기 획득한 로우 데이터로부터 제1 의료영상을 생성하고, 상기 제1 의료영상으로부터 결정한 움직임 파라미터를 기초로 엑스선 소스의 가상 궤적을 생성하고, 상기 엑스선 소스의 가상 궤적을 기초로 대상체의 움직임을 보상한 제2 의료영상을 복원하는 단계를 포함할 수 있다.A control method of a workstation according to one side includes: receiving a scan command related to a target from a user; Controlling an operation of an X-ray source and an X-ray detector so as to obtain raw data according to the input scan command; And generating a first medical image from the acquired raw data, generating a virtual trajectory of the x-ray source based on the motion parameter determined from the first medical image, and compensating for motion of the object based on the virtual trajectory of the x- And reconstructing a second medical image.
또한, 상기 복원하는 단계는, 상기 획득한 로우 데이터로부터 기초로 복원한 제1 의료영상에 대해 이미지 퀄리티 매트릭 프로세스를 적용하여, 적어도 하나의 스캔시점 또는 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The reconstructing may include determining a motion parameter value at at least one scan time or scan time by applying an image quality metric process to the first medical image reconstructed based on the acquired raw data .
또한, 상기 복원하는 단계는, 적어도 하나의 콘트롤 포인트를 설정하고, 상기 설정한 적어도 하나의 콘트롤 포인트에서의 움직임 파라미터 값을 결정하고, 상기 결정한 움직임 파라미터 값을 근사화하여 움직임 파라미터 별 그래프를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The restoring may include setting at least one control point, determining a motion parameter value at the set at least one control point, and approximating the determined motion parameter value to generate a graph for each motion parameter . ≪ / RTI >
또한, 상기 복원하는 단계는, 상기 생성한 그래프를 이용하여 각 스캔시점 또는 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값을 계산하고, 상기 계산한 움직임 파라미터 값을 기초로 대상체의 움직임을 반영한 상기 엑스선의 가상 궤적을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The restoring may include calculating a motion parameter value at each scan time or scan time using the generated graph and calculating a virtual trajectory of the X-ray reflecting the movement of the object based on the calculated motion parameter value And a step of generating the data.
도 1a 및 도 1b는 의료 영상장치 중의 일 예로써, 의료영상 장치의 외관을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 대상체가 놓인 테이블을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 서로 다른 일 실시예에 따른 엑스선 소스와 엑스선 디텍터 및 엑스선 소스와 엑스선 디텍터 사이에 위치한 대상체 간의 관계를 개략적으로 도시한 도면이다
도 5는 일 실시예에 따른 나선형 스캔방식을 통해 스캔이 수행되는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 서로 다른 실시예에 따른 엑스선 소스가 회전하는 궤적을 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 서로 다른 실시예에 따른 의료영상 장치의 제어 블록도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8a, 및 도 8b는 일 실시예에 따른 스캔타임 동안의 움직임 파라미터에 관한 그래프를 도시한 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 서로 다른 실시예에 따른 대상체의 움직임을 반영하여 생성한 엑스선 소스의 가상 궤적을 도시한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 직교 좌표계를 통해 엑스선 소스의 가상 궤적을 나타낸 도면이다.
도 11a, 도 11b, 도 11c는 서로 다른 일 실시예에 따른 엑스선 소스의 접선방향으로 필터링 방향을 설정하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 템플릿 부분 의료영상과, 기준 포인트에서의 초기 움직임 파라미터 값을 결정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 13a는 일 실시예에 따른 대상체와 마커가 포함된 부분 의료영상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13b는 일 실시예에 따른 마스킹 처리된 부분 의료영상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 기준 포인트에서의 초기 움직임 파라미터 값을 이용하여 생성한 초기 움직임 파라미터 값에 관한 그래프를 도시한 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 움직임 파라미터값을 기초로 제2 의료영상을 생성하는 의료영상 장치에 관한 동작 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 부분 의료영상을 이용하여 결정한 초기 움직임 파라미터 값을 기초로 제2 의료영상을 생성하는 의료영상 장치에 관한 동작 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 일 실시예에 따른 엑스선을 조사하여 대상체의 움직임을 보상한 의료영상을 생성하는 의료영상 장치에 관한 동작 흐름을 설명하기 위한 도면이다.Figs. 1A and 1B are views schematically showing an appearance of a medical imaging apparatus as an example of a medical imaging apparatus. Fig.
2 is a view schematically showing a table on which an object according to one embodiment is placed.
FIGS. 3 and 4 are views schematically showing a relationship between an X-ray source and an X-ray detector according to another embodiment, and a relationship between an object positioned between the X-ray source and the X-ray detector
FIG. 5 is a view for explaining a case where a scan is performed through a spiral scan method according to an embodiment.
6A and 6B are diagrams showing a trajectory in which an X-ray source according to another embodiment rotates.
7A and 7B are views schematically showing control block diagrams of a medical imaging apparatus according to different embodiments.
8A and 8B are graphs illustrating motion parameters during a scan time according to an exemplary embodiment.
FIGS. 9A and 9B are diagrams showing a virtual trajectory of an X-ray source generated by reflecting movement of an object according to different embodiments.
10 is a diagram showing a virtual trajectory of an x-ray source through an orthogonal coordinate system according to an embodiment.
FIGS. 11A, 11B, and 11C are diagrams for explaining a case where a filtering direction is set in a tangential direction of an X-ray source according to another embodiment.
12 is a diagram for explaining a template partial medical image according to an embodiment and an initial motion parameter value at a reference point.
13A is a view schematically showing a partial medical image including a subject and a marker according to an embodiment.
FIG. 13B is a view schematically showing a masked partial medical image according to an embodiment.
14 is a graph illustrating an initial motion parameter value generated using an initial motion parameter value at a reference point according to an exemplary embodiment.
FIG. 15 is a diagram for explaining an operational flow for a medical imaging apparatus for generating a second medical image based on a motion parameter value according to an embodiment.
16 is a view for explaining an operation flow of a medical imaging apparatus for generating a second medical image based on an initial motion parameter value determined using a partial medical image according to an embodiment.
FIG. 17 is a diagram for explaining an operation flow of a medical imaging apparatus for generating a medical image in which motion of an object is compensated by irradiating an X-ray according to an embodiment.
의료영상 장치는 대상체의 내부를 영상화한 의료영상을 획득하는 장치를 의미한다. 여기서, 대상체(ob)는 인간이나 동물의 생체, 또는 혈관, 뼈, 근육 등과 같은 생체 내 조직일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 팬텀(phantom) 등과 같이 의료영상 장치에서 조사되는 다양한 종류의 신호에 의해 그 내부 구조가 영상화 될 수 있는 것이라면 어떤 것이든 대상체가 될 수 있다.A medical imaging device means a device for acquiring a medical image that images the inside of a target object. Here, the object ob may be a living body of a human being or an animal, or a living tissue such as blood vessels, bones, muscles and the like, but is not limited thereto, and may include various types of signals, such as phantom, Can be any object as long as its internal structure can be imaged.
이하에서 서술되는 의료영상 장치는 대상체의 내부를 영상화한 의료영상을 획득하는 장치 전부를 포함한다. 예를 들어, 의료영상 장치는 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI) 장치, 초음파 프로브를 이용하는 초음파영상 장치 등 대상체의 내부에 관한 의료영상을 획득할 수 있는 모든 장치를 포함한다. 또한, 의료영상 장치는 컴퓨터단층(Computed Tomography, CT) 영상장치, OCT(Optical Coherence Tomography), 및 PET(positron emission tomography)-CT 영상장치 등과 같은 모든 단층영상 장치를 포함한다, The medical imaging apparatus described below includes all of the apparatus for acquiring the medical image that images the inside of the object. For example, the medical imaging device includes all devices capable of acquiring medical images related to the interior of a target object such as a magnetic resonance imaging (MRI) device and an ultrasound imaging device using an ultrasonic probe. Medical imaging devices also include all tomographic imaging devices such as Computed Tomography (CT) imaging devices, OCT (Optical Coherence Tomography), and PET (positron emission tomography) -CT imaging devices,
이하에서는 의료영상 장치의 일 예 중 하나로써, 컴퓨터단층 영상장치를 예로 설명하도록 하나, 후술할 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니고, 의료영상을 획득할 수 있는 장치라면 모두 적용될 수 있다.Hereinafter, one example of a medical imaging apparatus will be described as an example of a computer tomography imaging apparatus, but the embodiments described below are not limited thereto, and any apparatuses capable of acquiring medical images can be applied.
도 1a 및 도 1b는 의료 영상장치 중의 일 예로써, 의료영상 장치의 외관을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 일 실시예에 따른 대상체가 놓인 테이블을 개략적으로 도시한 도면이다. 또한, 도 3 및 도 4는 서로 다른 일 실시예에 따른 엑스선 소스와 엑스선 디텍터 및 엑스선 소스와 엑스선 디텍터 사이에 위치한 대상체 간의 관계를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5는 일 실시예에 따른 나선형 스캔방식을 통해 스캔이 수행되는 경우를 설명하기 위한 도면이고, 도 6a 및 6b는 서로 다른 실시예에 따른 엑스선 소스가 회전하는 궤적을 도시한 도면이다. 또한, 도 7a 및 도 7b는 서로 다른 실시예에 따른 의료영상 장치의 제어 블록도를 도시한 도면이다. 이하에서는 설명의 중복을 방지하기 위해 함께 설명하도록 한다.FIGS. 1A and 1B are views schematically showing an appearance of a medical imaging apparatus as an example of a medical imaging apparatus, and FIG. 2 is a view schematically showing a table on which an object is placed according to an embodiment. 3 and 4 are views schematically showing a relationship between an X-ray source and an X-ray detector according to another embodiment, and a relation between an object positioned between the X-ray source and the X-ray detector. FIG. 5 is a view for explaining a case where a scan is performed through a spiral scan method according to an embodiment, and FIGS. 6A and 6B are views showing a trajectory in which an X-ray source according to another embodiment is rotated. 7A and 7B are diagrams showing control block diagrams of a medical imaging apparatus according to different embodiments. Hereinafter, the description will be described together to prevent duplication of description.
도 1a을 참조하면, 의료영상 장치(100)는 엑스선의 조사 및 검출이 수행되는 하우징(101), 대상체의 이동을 위한 테이블(190)을 포함한다.Referring to FIG. 1A, a
하우징(101)의 내부에는 원통형의 갠트리(102)가 마련될 수 있다. 갠트리(102) 내부에는 엑스선을 조사하는 엑스선 소스(110) 및 엑스선을 검출하는 엑스선 디텍터(120)가 서로 마주보도록 마련될 수 있다.Inside the
엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120) 사이에는 대상체(ob)가 위치할 수 있다. 이때, 테이블(190) 상에는 대상체(ob)가 위치할 수 있으며, 테이블(190)은 갠트리(102) 내부(D1 방향)로 진입할 수 있다.The object ob may be positioned between the
한편, 도 1b를 참조하면, 의료영상 장치(100)는 의료영상 장치(100의 동작 제어 및 영상 복원 등을 수행하는 워크 스테이션(200)을 포함할 수 있다. 여기서, 워크 스테이션(200)은 호스트 장치 또는 콘솔이라고도 하나, 이하 상술할 실시예에서는 설명의 편의상 의료영상 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하는 장치를 워크 스테이션(200)이라 하기로 한다. 워크 스테이션(200)에 관한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.1B, the
도 2를 참조하면, 대상체(ob)는 테이블(190)에 누워 갠트리(102) 내부로 이송되고, 대상체(ob)의 스캔 부위, 즉 관심 영역이 스캔 위치에 위치하게 되면 갠트리(102) 내부의 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120)가 회전하면서 엑스선을 조사 및 검출하여 대상체(ob)를 스캔하게 된다. 이에 따라, 의료영상 장치(100)는 스캔 결과를 기초로 의료영상을 획득할 수 있다.2, the object ob lies on the table 190 and is transferred into the
갠트리(102)는 회전 프레임(미도시), 엑스선 소스(110), 엑스선 디텍터(120), 데이터 획득 회로(도 5, 116) 및 데이터 송신부(도 5, 117)를 포함할 수 있다.The
엑스선 소스(110)는 엑스선을 발생시켜 대상체(ob)에 조사하는 장치를 의미한다. 엑스선 소스(110)는 조사하는 엑스선을 필터링하는 필터링부 등이 마련될 수 있다.The
엑스선 소스(110)는 다양한 형태로 엑스선을 조사할 수 있다. 예를 들어, 엑스선 소스(110)는 3차원 콘-빔(cone-beam) 형태로 엑스선을 조사하거나 또는 2차원의 팬-빔(fan-beam) 형태로 엑스선을 조사할 수 있는 등 제한은 없다. 이하에서는 3차원 콘-빔 형태로 엑스선을 조사하는 경우에 대해 설명하도록 하나, 후술할 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다.The
엑스선 디텍터(120)는 대상체(ob)를 투과한 엑스선을 검출하는 장치를 의미한다. 이때, 엑스선 디텍터(120)는 엑스선 소스(100)의 맞은 편에 마련될 수 있다. 테이블(190)이 갠트리(102) 내부로 진입하면, 엑스선 소스(110) 및 엑스선 디텍터(120) 사이에 대상체(ob)가 위치할 수 있다. 그러면, 엑스선 소스(110)로부터 조사된 엑스선이 대상체(ob)를 투과하여 엑스선 디텍터(120)를 통해 검출될 수 있다.The
예를 들어, 엑스선 디텍터(120)는 엑스선 소스(110)로부터 조사된 엑스선을 검출하고, 검출한 엑스선의 강도에 대응되는 전기 신호를 생성할 수 있다. 엑스선 디텍터(120)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 엑스선 디텍터(120)는 플랫(flat) 형태로 구현되거나 또는 커브드(curved) 형태로 구현될 수 있는 등 제한은 없다.For example, the
엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 맞은 편에 위치하도록 마련될 수 있으며, 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120)는 회전 프레임을 통해 360ㅀ로 회전하면서 엑스선의 조사 및 검출을 수행하여 로우 데이터(raw data)를 획득할 수 있다. 일 실시예로, 대상체의 두부(c)를 스캔하고자 하는 경우, 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120)는 도 3, 및 도 4에 도시된 바와 같이, 두부(c)를 중심으로 360ㅀ로 회전하면서, 엑스선의 조사 및 검출을 통해 로우 데이터를 획득할 수 있다.The
의료영상 장치(100)는 로우 데이터에 대해 전처리(pre-processing) 과정을 수행함으로써 프로젝션 데이터(projection data)를 도출할 수 있다. 이에 관한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.The
대상체(ob)는 테이블(190)에 누워 갠트리(102) 내부로 이송되고, 대상체(ob)의 스캔 부위, 즉 관심 영역이 스캔 위치에 위치하게 되면, 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120)가 회전하면서 엑스선을 조사 및 검출하여 대상체(ob)를 스캔할 수 있다.The object ob is laid in the table 190 and transferred to the inside of the
대상체(ob)의 스캔은 예를 들어, 축방향 스캔(axial scan) 방식과 같이 테이블(190)이 고정된 상태에서 수행될 수 있다. 일 실시예로, 대상체(ob)가 누워 있는 테이블(190)이 일정한 속도로 갠트리(102) 내부로 이송되면, 대상체(ob)의 스캔 부위, 즉 관심 영역은 스캔 위치에 위치하게 될 수 있다. 그러면, 테이블(190)은 정지하게 되고 갠트리(102) 내부의 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120)가 회전하면서 엑스선을 조사 및 검출하여 대상체(ob)를 스캔하게 된다.The scanning of the object ob can be performed in a state where the table 190 is fixed, for example, an axial scan method. In one embodiment, when the table 190 in which the object ob is laid is transported into the
한편, 대상체(ob)의 스캔방법이 전술한 예로 한정되는 것은 아니다. 대상체(ob)의 스캔은 예를 들어, 나선형 스캔(helical scan) 방식과 같이, 테이블(190)이 특정 축 방향으로 이동하는 상태에서 수행되거나 또는 테이블(190)이 고정된 상태에서 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120)가 특정 축 방향으로 이동하면서 회전함에 따라 수행될 수 있다.On the other hand, the scanning method of the object ob is not limited to the example described above. The scan of the object ob may be performed in a state in which the table 190 moves in a specific axial direction, for example, in a helical scan manner, or in a state in which the table 190 is fixed, And the
도 5를 참조하면, 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120)가 장착된 갠트리(102) 또는 테이블(190) 중 어느 하나는 스캔 중에 D1축 방향으로 이동할 수 있다.5, either the
예를 들어, 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120)가 회전하는 동안, 테이블(190)은 D1축 방향으로 일정한 속도로 이동할 수 있다. 이때, 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120)가 회전하면서 엑스선을 조사 및 검출함으로써, 대상체(ob)의 스캔이 수행될 수 있다. 테이블(190)이 이동 중에 스캔이 수행됨에 따라, 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120)는 도 5에 도시된 바와 같이, 대상체(ob)를 나선형으로 회전하면서 스캔을 수행할 수 있다. 일 실시예로, 스캔시간은 약 250ms 에서 1초 사이로 설정될 수 있으며, 의료영상 장치(100)의 안정성에 따라 다르게 설정될 수 있는 등 제한은 없다.For example, while the
다만, 테이블(190)이 이동하는 중에 스캔이 수행되기 때문에, 다양한 요인에 의해 엑스선 소스(110), 엑스선 디텍터(120), 및 대상체(ob)의 움직임이 발생될 수 있다. 예를 들어, 의료영상 장치(100)가 위치한 바닥면이 평평하지 못한 경우, 테이블(190), 또는 갠트리(102) 등과 같은 의료영상 장치(100)는 이동 중에 움직임이 발생될 수 있다.However, since the scan is performed while the table 190 is moving, movement of the
여기서, 의료영상 장치(100)의 구성요소의 움직임이라 함은 스캔방식에 따라 기 설정된 움직임에서 벗어난 움직임을 의미한다. 이러한 움직임으로 인해 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120) 간의 거리뿐만 아니라, 엑스선 소스(110)와 대상체(ob) 간의 거리, 엑스선 디텍터(120)와 대상체(ob) 간의 거리는 변화될 수 있으며, 의료영상에 아티팩트 발생을 야기시킬 수 있다.Here, the motion of the components of the
또 다른 예로, 테이블(190)이 고정된 상태에서, 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120)가 마련된 갠트리(102)가 이동할 수 있다. 이에 따라, 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120)은 D1축 방향으로 이동하면서 스캔을 수행함에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이 나선형으로 회전하면서 스캔을 수행할 수 있다.As another example, in a state where the table 190 is fixed, the
예를 들어, 의료영상 장치(100)의 일 예 중 하나로써 수술실 등에서 주로 이용되는 모바일 컴퓨터단층 영상장치의 경우, 나선형 스캔방식이 주로 이용될 수 있다. 다만, 나선형 스캔방식은 의료영상 장치(100)가 위치한 바닥면의 평평도, 외부의 압력 등 다양한 요인에 의해 안정성이 떨어져, 움직임이 발생될 수 있다.For example, in the case of a mobile computer tomographic imaging apparatus, which is mainly used in an operating room or the like, as one example of the
이에 따라, 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120) 간의 거리가 변화될 확률이 높으며, 엑스선 소스(110)와 대상체 간의 거리, 엑스선 디텍터(120)와 대상체 간의 거리가 변화될 확률 또한 높다. 따라서, 이러한 변화는 의료영상에 아티팩트의 발생을 야기시키므로, 보상이 요구된다. 이에 관한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.Accordingly, the probability that the distance between the
실시예에 따른 의료영상 장치(100)는 전술한 다양한 스캔방식을 통해 스캔을 수행하여 로우 데이터를 획득할 수 있으며, 제한은 없다.The
예를 들어, 도 6a을 참조하면, 의료영상 장치(100)는 엑스선 소스(110)를 통해 대상체의 두부(c)에 엑스선을 조사함으로써, 대상체의 두부(c)에 관한 의료영상을 획득할 수 있다. 이때, 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120)는 마주보는 상태로 궤적(L1)에 따라 360ㅀ 회전하면서, 다양한 뷰(view), 즉 다양한 스캔시점, 또는 스캔각도에서의 로우 데이터를 획득할 수 있다. 여기서, 의료영상에서 관심영역으로 대상체의 두부만이 설정 가능한 것은 아니고, 이 밖에 다른 부위도 설정이 가능하며 제한은 없다. For example, referring to FIG. 6A, the
또 다른 예로, 도 6b를 참조하면, 의료영상 장치(100)는 엑스선 소스(110)를 나선형으로 회전시켜, 대상체의 두부(c)에 엑스선을 조사함으로써, 대상체의 두부(c)에 관한 의료영상을 획득할 수 있다. 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120)는 궤적(L3)에 따라 회전하면서, 다양한 스캔시점, 또는 스캔각도에서의 로우 데이터를 획득할 수도 있다.6B, the
이때, 도 6a의 도시된 궤적(L1)에 따라 획득한 로우 데이터로부터 의료영상을 복원하는 방법과, 도 6b의 도시된 궤적(L3)에 따라 획득한 로우 데이터로부터 의료영상을 복원하는 방법은 같거나 또는 다를 수 있다.At this time, a method of restoring the medical image from the raw data acquired according to the locus L1 shown in Fig. 6A and a method of restoring the medical image from the raw data acquired according to the locus L3 shown in Fig. Or may be different.
예를 들어, 도 6b의 도시된 궤적(L3)에 따라 획득한 로우 데이터로부터 의료영상을 복원하기 위해서는 360 리니어 보간법(360 linear interpolation), 180 리니어 보간법(360 linear interpolation) 등과 같은 기 공지된 영상처리 프로세스가 추가적으로 요구될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이하에서는 의료영상 장치(100)에 관한 제어 블록도에 대해 살펴보도록 한다.For example, in order to restore the medical image from the raw data acquired according to the locus L3 shown in FIG. 6B, it is necessary to perform known image processing such as 360 linear interpolation, 360 linear interpolation, Processes may be additionally required, but are not limited thereto. Hereinafter, a control block diagram of the
도 7a 및 도 7b는 서로 다른 실시예에 따른 의료영상 장치의 제어 블록도를 도시한 도면이다.7A and 7B are block diagrams showing control blocks of a medical imaging apparatus according to different embodiments.
도 7a를 참조하면, 의료영상 장치(100)는 갠트리(102), 엑스선 소스(110), 데이터 획득 회로(116), 데이터 송신부(117), 엑스선 디텍터(120), 유저 인터페이스부(130), 영상 처리부(140), 제어부(150), 저장부(160), 통신부(170), 및 테이블(190)을 포함한다.7A, the
여기서, 영상 처리부(140), 제어부(150), 저장부(160), 및 통신부(170) 중 적어도 하나는 의료영상 장치(100)에 내장된 시스템 온 칩(system on chip, SOC)에 집적될 수 있다. 다만, 의료영상 장치(100)에 내장된 시스템 온 칩이 하나만 존재하는 것은 아닐 수 있으므로, 하나의 시스템 온 칩에 집적되는 것으로 한정되는 것은 아니다. 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120), 및 테이블(190)에 관한 설명은 전술하였으므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.At least one of the
테이블(190)은 소정의 방향(예컨대, x축 방향, y축 방향, z축 방향 중 적어도 하나의 방향)으로 이동이 가능하다. 한편, 테이블(190)의 이동은 제어부(150)의 제어신호를 통해 제어될 수 있다. 제어부(150)에 관한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.The table 190 can move in a predetermined direction (e.g., at least one of x-axis direction, y-axis direction, and z-axis direction). Meanwhile, movement of the table 190 can be controlled through the control signal of the
데이터 획득 회로(DAS; Data Acquisition System)(116)는 엑스선 디텍터(120)와 유선 또는 무선으로 연결되어, 엑스선 디텍터(120)로부터 생성된 디지털 신호, 즉 디지털 데이터를 수집할 수 있다. 여기서, 디지털 데이터는 데이터 송신부(120)를 통해 유선 또는 무선으로 영상 처리부(150)로 전달될 수 있다. 여기서, 전달되는 디지털 데이터를 로우 데이터(raw data)라 한다.The data acquisition system (DAS) 116 is connected to the
유저 인터페이스부(130)는 사용자로부터 의료영상 장치(100)의 동작에 관한 각종 제어명령을 입력 받을 수 있고, 각종 정보를 제공할 수 있다. 유저 인터페이스부(130)에 관한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.The
영상 처리부(140)는 의료영상을 획득하기 위한 각종 프로세스를 수행할 수 있다. 예를 들어, 영상 처리부(140)는 그래픽 프로세서, 및 그래픽 메모리를 통해 구현될 수 있다.The
영상 처리부(140)는 전술한 로우 데이터를 전달 받아, 전처리(pre-processing) 과정을 수행할 수 있다. 여기서, 전처리 과정은 프로젝션 데이터(projection)의 획득을 위해 필요한 과정으로써, 예를 들어, 채널들 사이의 감도 불균일 정정 프로세스, 신호 세기의 급격한 감소 또는 금속 같은 엑스선 흡수재로 인한 신호의 유실 정정 프로세스 등과 같이, 프로젝션 데이터 획득을 위해 필요한 기 공지된 다양한 프로세스를 포함한다.The
여기서, 프로젝션 데이터는 어느 한 스캔각도에서 획득된 로우 데이터의 집합일 수 있다. 즉, 모든 채널들에 대해 동일한 스캔각도에서 획득된 로우 데이터의 집합을 프로젝션 데이터라 한다.Here, the projection data may be a set of row data obtained at any one scan angle. That is, a set of raw data obtained at the same scan angle for all the channels is referred to as projection data.
영상 처리부(140)는 모든 스캔각도에서 프로젝션 데이터를 획득함으로써, 사이노그램(sinogram)을 생성할 수 있다. 즉, 프로젝션 데이터의 집합을 사이노그램이라 하며, 예를 들어, 사이노그램은 엑스선 소스(110)의 회전 각도 0ㅀ에서 360ㅀ 사이의 다양한 스캔각도에서 촬영한 프로젝션 데이터를 포함할 수 있다.The
예를 들어, 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120)는 마주보고 있는 상태로 360ㅀ 회전하여, 스캔시간 250ms 동안 1440 뷰(view), 즉 1440의 스캔시점에서의 로우 데이터를 획득할 수 있다. 즉, 0.25ㅀ간격으로 전방향에 대한 로우 데이터를 획득하고, 전처리 과정을 수행하여 획득된 프로젝션 데이터의 집합에 해당하는 사이노그램에 대해, 백프로젝션(back projection) 프로세스 등과 같은 재구성(reconstruction) 기법을 적용함으로써, 의료영상이 생성될 수 있다. 여기서, 의료영상은 3차원으로 구현된 영상일 수 있다.For example, the
예를 들어, 영상 처리부(140)는 획득된 프로젝션 데이터를 이용하여 대상체에 관한 의료영상을 재구성할 수 있다. 예를 들어, 영상 처리부(140)는 프로젝션 데이터에 대해 일정 프로세스를 적용한 다음, Feldkamp, Davis 및 Kress(FDK)가 제안한 FDK 알고리즘에 기반한 백프로젝션 프로세스를 적용함으로써, 3차원의 의료영상을 생성할 수 있다. 이하에서는 재구성 기법 중 일 예로써, 전술한 FDK 알고리즘에 기반한 백 프로젝션을 통해 의료영상을 재구성하는 방법에 대해서 설명하나, 후술할 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 영상 재구성 기법도 적용될 수 있다.For example, the
영상 처리부(140)는 FDK 알고리즘에 기반한 백프로젝션 프로세스를 통해 프로젝션 데이터로부터 의료영상을 생성할 수 있다. 이때, 대상체는 엑스선의 조사 중에, 즉 스캔 도중에 움직일 수 있다. 예를 들어, 스캔 중에 사용자의 두부는 움직임이 있을 수도 있다. 따라서, 대상체의 움직임을 보정해 주지 않으면, 움직임에 의한 아티팩트가 발생되어, 정확한 의료영상을 제공할 수 없다.The
이에 따라, 실시예에 따른 영상 처리부(140)는 획득한 사이노그램으로부터 의료영상을 생성함에 있어 움직임 파라미터를 계산하고, 계산한 움직임 파라미터를 반영하여 움직임이 보상된 의료영상을 생성할 수 있다.Accordingly, in generating the medical image from the acquired sinogram, the
여기서, 움직임 파라미터는 좌표계를 통해 대상체의 움직임 정도를 나타낼 수 있는 파라미터를 의미한다. 여기서, 좌표계는 대상체의 움직임을 좌표로 나타낼 수 있는 것이면 다양한 종류의 좌표계를 모두 포함한다.Here, the motion parameter means a parameter capable of indicating the degree of motion of the object through the coordinate system. Here, the coordinate system includes all kinds of coordinate systems as long as it can represent the movement of the object by the coordinates.
예를 들어, 서로 직교하는 3개의 축(x축, y축, z축)으로 좌표를 표현하는 직교 좌표계를 이용하는 경우, 움직임 파라미터는 대상체의 x축, y축, z축으로의 각도 및 거리로 표현할 수 있다.For example, when an orthogonal coordinate system that expresses coordinates with three axes (x axis, y axis, z axis) orthogonal to each other is used, the motion parameters are expressed by the angles and distances to the x axis, y axis, Can be expressed.
예를 들어, 움직임 파라미터는 Rx(Ψ), Ry(Φ) Rz(θ), Tx, Ty, Tz 6개의 파라미터로 구성될 수 있다. 여기서, Rx(Ψ)는 대상체가 x축으로 움직인 각도를 나타내며, Ry(Φ)는 대상체가 y축으로 움직인 각도를 나타내고, Rz(θ)는 대상체가 z축으로 움직인 각도를 나타낸다. 또한, Tx는 대상체가 x축으로 움직인 거리를 나타내며, Ty는 대상체가 y축으로 움직인 거리를 나타나며, Tz는 대상체가 z축으로 움직인 거리를 나타낸다.For example, the motion parameters may be composed of Rx (), Ry () Rz (), Tx, Ty, Tz 6 parameters. Where Ry (Φ) represents the angle at which the object moves in the y-axis, and Rz (θ) represents the angle at which the object moves in the z-axis. Also, Tx represents the distance the object moves in the x-axis, Ty represents the distance the object moves in the y-axis, and Tz represents the distance the object moves in the z-axis.
한편, 전술한 바와 같이 스캔 중에 의료영상 장치(100)의 구성요소는 움직임이 발생될 수 있으며, 이로 인해 의료영상에는 아티팩트가 발생될 수 있다. 이때, 움직임 파라미터에는 대상체 자체의 움직임뿐만 아니라, 의료영상 장치(100)의 구성요소의 움직임이 포함될 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 의료영상 장치(100)는 대상체의 움직임뿐만 아니라, 의료영상 장치(100)의 구성요소의 움직임을 반영한 움직임 파라미터를 통해 의료영상의 아티팩트 발생을 최소화할 수 있다.Meanwhile, as described above, components of the
예를 들어, 특정 스캔타임 또는 스캔시점에서 엑스선 소스(110)에 움직임이 발생된 경우, 엑스선 소스(110)가 움직임이 없다고 가정하고, 즉 고정되어 있다고 가정하고, 엑스선 소스(110)의 움직임을 대상체의 움직임으로 반영한다면, 가상 궤적 상에는 엑스선 소스(110)의 움직임까지 반영될 수 있다.For example, when a movement occurs in the
다시 말해서, 특정 스캔타임 또는 스캔시점에서 의료영상 장치(100)내 구성요소의 움직임이 발생된 경우, 의료영상 장치(100)내 구성요소의 움직임은 대상체의 움직임으로 상대적으로 반영될 수 있다. 일 실시예로, 엑스선 소스(110)가 x축으로 +1cm 만큼 움직인 경우, 대상체가 x축으로 상대적으로 -1cm 만큼 움직인 것으로 반영해준다면 엑스선 소스(110)의 움직임이 반영될 수 있다. 이에 따라, 대상체의 움직임을 보상시켜주기 위해, 가상 궤적 상에서 엑스선 소스(110)의 위치를 x축으로 +1cm만큼 이동시켜주면, 가상 궤적 상에는 엑스선 소스(110)의 움직임이 반영될 수 있다. 이에 관한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.이하에서 설명되는 대상체의 움직임은 대상체 자체의 움직임뿐만 아니라, 의료영상 장치(100)의 구성요소의 움직임 변화를 반영한 대상체의 상대적인 움직임을 포함하며, 이하에서 설명되는 움직임 파라미터는 대상체의 움직임뿐만 아니라, 의료영상 장치(100)내 구성요소의 움직임을 포함한다.In other words, when a component movement occurs in the
또한, 움직임 파라미터는 전술한 6개의 파라미터 외에, 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120) 간의 움직임을 나타내는 파라미터 Tsd를 더 포함할 수 있다. 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120) 간의 거리가 변경되는 경우, 백프로젝션시 배율이 변경되어, 복원된 의료영상에는 아티팩트가 발생된다. 따라서, 실시예에 따른 영상 처리부(140)는 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120) 간의 거리를 나타내는 TSD를 더 포함하는 움직임 파라미터를 결정함으로써, 보다 선명한 의료영상을 생성하는데 이용할 수 있다.In addition to the above six parameters, the motion parameter may further include a parameter T sd indicating movement between the
대상체가 각 스캔시간 또는 스캔시점마다 어느정도 움직였는지를 파악할 수 있다면, 즉, 움직임 파라미터를 결정한다면, 영상 처리부(140)는 백프로젝션 프로세스를 수행함에 있어 움직임 파라미터를 기초로 백 프로젝션 위치를 조절함으로써, 보다 정확한 백프로젝션이 가능하다. 이하에서는 움직임 파라미터를 계산하는 방법에 대해서 설명하도록 한다.The
영상 처리부(140)는 프로젝션 데이터로부터 재구성한 의료영상(reconstructed medical image)으로부터 움직임 파라미터를 결정할 수 있다. 이때, 영상 처리부(140)는 기 설정된 초기 움직임 파라미터 값을 기초로 영상 복원을 수행할 수 있다. 여기서, 초기 움직임 파라미터 값은 기 설정되어, 영상 처리부(140)의 그래픽 메모리 등에 저장될 수 있다. 일 실시예로, 일반적으로 대상체의 초기 움직임은 적기 때문에, 초기 움직임 파라미터 값은 전부 '0'으로 설정할 수도 있다. 후술할 바와 같이, 영상 처리부(130)는 움직임 파라미터 값을 결정하고, 결정한 움직임 파라미터 값을 이용하여 의료영상을 재생성함으로써, 대상체의 움직임을 보상한 의료영상을 제공할 수 있다.The
이하에서는 설명의 편의상 기 설정된 초기 움직임 파라미터 값을 기초로 재구성 기법을 적용하여 생성한 의료영상을 제1 의료영상이라 하고, 움직임 파라미터 값을 결정한 다음, 이를 기초로 재구성 기법을 적용하여 생성한 의료영상을 제2 의료영상이라 하기로 한다.Hereinafter, for convenience of explanation, a medical image generated by applying a reconstruction technique based on a predetermined initial motion parameter value is referred to as a first medical image, a motion parameter value is determined, and a medical image Is referred to as a second medical image.
영상 처리부(140)가 백프로젝션을 통해 제1 의료영상을 복원함에 있어, 움직임이 많을수록 복원한 제1 의료영상의 화질은 낮아지게 된다. 한편, 백프로젝션의 프로세스 전에, 웨이팅 프로세스와 필터링 프로세스가 수행되나, 이에 관한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.When the
FDK 알고리즘에 기반한 백프로젝션 프로세스는 웨이팅 프로세스와 필터링 프로세스가 수행된 프로젝션 데이터를 의료영상으로 재구성하는 연산 프로세스로써, 3차원의 의료영상을 획득할 때 주로 이용된다. The back projection process based on the FDK algorithm is an operation process of reconstructing the projection data in which the weighting process and the filtering process have been performed into a medical image, and is mainly used when acquiring a three-dimensional medical image.
이때, 3차원 의료영상은 복수의 단면 영상에 기초하여 생성된 3차원 볼륨 데이터를 소정 시점을 기준으로 볼륨 렌더링하여 얻은 영상을 말한다. 예를 들어, 영상 처리부(140)는 다양한 각도에서 촬영한 프로젝션 데이터를 매핑(mapping)하여, 3차원의 의료영상으로 재구성할 수 있다. 이때, 백프로젝션의 기준위치를 이동시켜가면서 매핑하여, 가장 깔끔하게 영상이 복원될 때의 값을 해당 스캔시점에서의 움직임 파라미터 값으로 결정할 수 있다.In this case, the 3D medical image refers to an image obtained by volume rendering three-dimensional volume data generated based on a plurality of sectional images on the basis of a predetermined viewpoint. For example, the
예를 들어, 영상 처리부(140)는 1440개의 뷰에서 획득한 프로젝션 데이터에 대해 매핑을 수행하여 3차원으로 재구성한 의료영상이 가장 깔끔하게 나올 때의 움직임 파라미터 값을 해당 스캔시점, 또는 스캔타임에서의 움직임 파라미터 값으로 결정할 수 있다.For example, the
따라서, 영상 처리부(140)는 움직임 파라미터 값을 조절해가면서, 의료영상이 가장 깔끔하게 나올 때의 움직임 파라미터 값을 해당 스캔타임 또는 스캔시점에서의 대상체의 움직임을 나타내는 움직임 파라미터 값으로 결정할 수 있다.Accordingly, the
영상 처리부(140)는 복원한 제1 의료영상에 대해, 움직임 파라미터 값을 조절해가면서 화질을 평가하고, 평가 결과에 기초하여 최적의 움직임 파라미터 값을 결정할 수 있으며, 이를 기초로 움직임 파라미터 값을 업데이트함으로써, 움직임이 보상된 제2 의료영상을 복원할 수 있다.The
예를 들어, 영상 처리부(140)는 이미지 퀄리티 메트릭(image quality metric) 프로세스를 적용하여, 결과 값을 기초로 해당 스캔시간 또는 스캔시점에서의 움직임 파라미터 값을 결정할 수 있다. 여기서, 이미지 퀄리티 메트릭 프로세스는 영상의 화질 결정을 위한 정량적인 기법 중 하나를 의미한다.For example, the
일 실시예로, 영상 처리부(140)는 이미지 퀄리티 메트릭 프로세스를 적용하여, 결과 값이 가장 작게 나올 때의 값을 해당 스캔시간 또는 스캔시점에서의 움직임 파라미터 값으로 결정할 수 있다. 또는, 영상 처리부(140)는 복원한 제1 의료영상에 이미지 퀄리티 메트릭 기법을 적용하여, 결과 값이 일정 수준을 만족할 때의 값을 해당 스캔시간 또는 스캔시점에서의 움직임 파라미터 값으로 결정할 수 있다. 즉, 영상 처리부(140)는 제1 의료영상에 대해 이미지 퀄리틱 메트릭 프로세스를 적용한 결과 값이 최소 또는 최대가 될 때, 대상체의 움직임 아티팩트가 최소가 되는 것으로 보고, 해당 스캔시간 또는 스캔시점에서의 움직임 파라미터 값으로 결정할 수 있다.In one embodiment, the
이때, 영상 처리부(140)는 변수를 움직임 파라미터로 설정하고, 결과 값의 대상을 설정한 다음, 이미지 퀄리티 메트릭 프로세스를 적용할 수 있다. 여기서, 변수는 6개의 움직임 파라미터로 설정될 수도 있고, 7개의 움직임 파라미터로 설정될 수도 있는 등 제한은 없다.At this time, the
예를 들어, 영상 처리부(140)는 엔트로피를 결과 값으로 설정하여 이미지 퀄리티 메트릭 프로세스를 적용한 다음, 결과 값, 즉 엔트로피 값이 최소가 될 때의 움직임 파라미터 값을, 해당 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값으로 결정할 수 있다. 다시 말해서, 영상 처리부(140)는 엔트로피가 가장 작아질 때의 움직임 파라미터 값을 해당 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값으로 결정할 수 있다.For example, the
또 다른 예로, 영상 처리부(140)는 제1 의료영상 내에서 대상체를 표시한 영역 중에서 엣지 영역(edge area)의 샤프니스(sharpness) 정도 또는 그래디언트(gradient) 값을 결과 값의 대상으로 설정한 다음, 결과 값이 최대가 될 때의 움직임 파라미터 값을, 해당 스캔시간 또는 스캔시점에서의 움직임 파라미터 값으로 결정할 수도 있다.As another example, the
한편, 대상체의 움직임은 연속적이며 시시각각 변하기 때문에, 스캔시간 또는 스캔시점 별로 대상체의 움직임 파라미터 값은 달라질 수 있다. 따라서, 보다 정확한 영상의 복원을 위해서는 각 스캔시간 또는 스캔시점에서의 움직임 파라미터 값을 결정해야 하나, 연산이 증가된다는 단점이 있다.On the other hand, since the motion of the object changes continuously and varies instantaneously, the motion parameter value of the object may be changed by the scan time or the scan point. Therefore, in order to restore a more accurate image, it is necessary to determine the motion parameter value at each scan time or scan time, but there is a disadvantage that the calculation is increased.
따라서, 실시예에 따른 영상 처리부(140)는 모든 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값을 결정할 수도 있으나, 스캔시간을 등간격으로 나누어 하나 이상의 콘트롤 포인트를 설정하고, 설정한 콘트롤 포인트에서의 움직임 파라미터 값을 결정할 수 있다. 그러면, 영상 처리부(140)는 콘트롤 포인트에서의 움직임 파라미터 값을 라인으로 이어서, 스캔시간에 따른 움직임 파라미터 값에 관한 그래프를 생성할 수 있다. 여기서, 콘트롤 포인트는 스캔시간 중에서 특정시간 또는 스캔시점 중에서 특정 스캔시점을 가리킨다.Accordingly, the
예를 들어, 영상 처리부(140)는 전체 스캔시간 또는 전체 스캔시점에 대해 N(N≥1)개 이상의 콘트롤 포인트를 설정하고, 각 콘트롤 포인트에서의 움직임 파라미터 값을 결정한 다음, 각 움직임 파라미터 값을 이어 그래프를 설정할 수 있다. 이에 따라, 영상 처리부(140)는 그래프로부터 각 스캔시점 또는 스캔시간에 대응되는 파라미터 값을 결정하고, 이를 기초로 백프로젝션하는 위치를 조절함으로써, 보다 정확한 영상을 복원할 수 있다.For example, the
영상 처리부(140)는 전술한 바와 같이 움직임 파라미터 값을 결정하는 동작을 특정 지점, 포인트에서 반복 수행하고, 초기 설정한 움직임 파라미터 값을 결정한 움직임 파라미터 값으로 대체 또는 업데이트함으로써, 보다 정확한 영상을 복원할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 의료영상 장치(100)는 별도의 장치를 통해 대상체의 움직임을 파악할 필요가 없이, 의료영상 내에서 대상체의 움직임을 파악한 다음, 이를 기초로 대상체의 움직임을 보상한 의료영상을 제공할 수 있다.The
도 8a, 및 도 8b는 일 실시예에 따른 스캔타임 동안의 움직임 파라미터에 관한 그래프를 도시한 도면이다. 도 8a, 및 도 8b를 참조하면, 영상 처리부(1400)는 4개의 콘트롤 포인트(C1, C2, C3, C4)를 설정하고, 이미지 퀄리티 메트릭 프로세스를 적용하여 각 콘트롤 포인트에서의 움직임 파라미터 값을 결정할 수 있다. 그러면, 영상 처리부(1400)는 각 콘트롤 포인트에서의 6개의 움직임 파라미터 값을 결정하고, 이를 기초로 근사화하여 도 8a, 도 8b와 같은 그래프를 생성할 수 있다.8A and 8B are graphs illustrating motion parameters during a scan time according to an exemplary embodiment. 8A and 8B, the image processing unit 1400 sets four control points (C1, C2, C3, and C4), applies an image quality metric process, and determines a motion parameter value at each control point . Then, the image processing unit 1400 determines six motion parameter values at each control point, and approximates them based on the motion parameter values, thereby generating a graph as shown in FIGS. 8A and 8B.
다시 말해서, 영상 처리부(140)는 전체 스캔타임에서 특정타임에 해당하는 움직임 파라미터 값만을 이미지 퀄리티 메트릭 프로세스를 통해 결정한 다음, 이를 기초로 근사화하여 그래프를 생성할 수 있다. 그러면, 영상 처리부(140)는 그래프로부터 각 스캔시간 또는 스캔시점에서의 움직임 파라미터 값을 계산할 수 있고, 이를 기초로 보다 정확한 제2 의료영상을 생성할 수 있다.In other words, the
한편, 콘트롤 포인트의 개수가 많아질수록 그래프의 정확도는 높아진다. 이때, 콘트롤 포인트의 개수 및 콘트롤 포인트 간의 간격 등은 기 설정될 수 있다. 예를 들어, 콘트롤 포인트의 개수는 특정 개수로 기 설정되거나, 스캔시간 또는 뷰 개수에 비례하여 결정되도록 기 설정될 수 있다. 또한 콘트롤 포인트 간의 간격은 스캔시점의 개수 또는 스캔시간에 따라 등 간격으로 설정될 수 있다. 그래픽 메모리에는 콘트롤 포인트의 설정에 관한 데이터가 기 저장되어, 영상 처리부(140)는 그래픽 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 콘트롤 포인트의 개수 및 콘트롤 포인트 간의 간격 중 적어도 하나를 설정할 수 있다.On the other hand, as the number of control points increases, the accuracy of the graph increases. At this time, the number of control points and the interval between control points can be preset. For example, the number of control points may be preset to a specific number, or may be determined to be proportional to the scan time or number of views. In addition, the interval between the control points can be set at equal intervals according to the number of scan points or the scan time. Data relating to the setting of the control point is stored in the graphic memory, and the
또 다른 예로, 콘트롤 포인트의 개수, 및 콘트롤 포인트 간의 간격 등은 사용자에 의해 직접 설정될 수 있다. 일 실시예로, 사용자는 유저 인터페이스부(130)를 통해 콘트롤 포인트의 개수 및 간격 중 적어도 하나를 설정할 수 있다. 유저 인터페이스부(130)로부터 사용자가 설정한 콘트롤 포인트의 개수 및 간격 중 적어도 하나에 관한 정보를 전달 받으면, 영상 처리부(140)는 이를 기초로 해당 콘트롤 포인트에서의 움직임 파라미터 값을 결정한 다음, 결정한 움직임 파라미터 값을 기초로 근사화한 그래프를 생성함으로써, 생성한 그래프를 이용하여 제2 의료영상을 생성할 수 있다.As another example, the number of control points and the interval between control points can be set directly by the user. In one embodiment, the user can set at least one of the number and the interval of the control points through the
이에 따라, 실시예에 따른 의료영상 장치(100)는 사용자가 직접 의료영상의 정밀도와 복원 속도 중 우선 순위에 따라 콘트롤 포인트를 설정하게 함으로써. 사용자의 자유도를 높일 수 있다. 이하에서는 움직임 파라미터 값을 기초로, 대상체의 움직임을 보상한 제2 의료영상을 생성하는 경우에 대해 살펴본다.Accordingly, the
예를 들어, 움직임 파라미터 값을 통해 판단한 결과, 대상체가 특정 스캔타임 또는 스캔시점에서 x축으로 +1cm 움직인 것으로 파악될 수 있다. 대상체의 움직임을 보상시켜주기 위해선, 엑스선 소스(110)의 위치를 특정 스캔타임 또는 스캔시점에서 x축으로 -1cm 이동시켜주면 상대적으로 대상체의 움직임이 보상될 수 있다.For example, as a result of judging through the motion parameter value, it can be seen that the object moves + 1 cm in the x axis at a specific scan time or scan time. In order to compensate the motion of the object, if the position of the
이때, 대상체의 움직임은 특정 스캔타임 또는 스캔시점에서 대상체 자체의 움직임 및 의료영상 장치(100)의 구성요소의 움직임 중 적어도 하나에 의한 것일 수 있다.At this time, the movement of the object may be caused by at least one of movement of the object itself and movement of the components of the
따라서, 움직임 파라미터 값을 통해 판단한 결과, 대상체가 특정 스캔타임 또는 스캔시점에서 x축으로 +1cm 움직인 것으로 파악되는 경우, 대상체 자체가 +1cm 움직이거나 또는 엑스선 소스(110)가 -1cm 움직인 것일 수 있다. 또는, 대상체 자체가 +2cm 움직이고, 엑스선 소스(110)가 -1cm 움직인 것일 수 있다. 이때, 가상 궤적 상에는 대상체와 엑스선 소스(110) 중 어떠한 것이 얼마만큼 움직였는지는 표현될 필요 없으며, 대상체와 엑스선 소스(110)의 움직임 전부가 반영되면 족하다. 이 경우, 대상체의 움직임을 보상시켜주기 위해, 가상 궤적 상에서의 엑스선 소스(110)의 위치를 특정 스캔타임 또는 스캔시점에서 x축으로 -1cm 이동시켜주면 대상체 자체의 움직임과, 대상체의 상대적인 움직임 전부 보상될 수 있다.Accordingly, when it is determined through the motion parameter value that the object is moved by +1 cm in the x-axis at a specific scan time or scan time, the object itself moves by +1 cm or the
영상처리부(140)는 움직임 파라미터 값을 기초로, 엑스선 소스(110)의 가상 궤적을 생성할 수 있다. 엑스선 소스(110)의 가상 궤적이란 대상체의 위치를 고정시킨 채, 대상체의 움직임을 엑스선 소스(110)의 궤적에 반영하여 생성한 궤적을 의미한다. 즉, 엑스선 소스(110)의 가상 궤적은 엑스선 소스(110)이 스캔을 위해 실제로 이동한 궤적이 아니고, 대상체의 위치 변화를 엑스선 소스(110)의 궤적에 반영하여 생성한 가상의 궤적을 의미한다.The
따라서, 엑스선 소스(110)의 가상 궤적은 대상체의 움직임을 보상한 엑스선 소스(110)의 가장궤적으로써, 스캔타임 동안에 대상체가 움직임이 발생하였다면, 실제 엑스선 소스(110)가 촬영을 위해 회전한 실제 궤적과는 다르게 된다. 한편, 엑스선 소스(110)의 가상 궤적이라 하여 엑스선 소스(110)만 가상 궤적에 따라 회전하는 것은 아니고, 엑스선 디텍터(120) 또한 가상 궤적을 따라 회전하는 엑스선 소스(110)와 마주보도록 회전하는 것으로 가정한다.Accordingly, the virtual trajectory of the
영상 처리부(140)는 도 9a에 도시된 바와 같이, 대상체의 두부(c)의 움직임을 반영하여 가상공간 상에서의 엑스선 소스(110)의 가상 궤적(L2)을 생성할 수 있다. 이에 따라, 영상 처리부(140)는 엑스선 소스(110)의 가상 궤적(L2)을 기초로 엑스선 소스(110)와 두부(c) 간의 거리, 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120) 간의 거리를 재설정함으로써 움직임을 보상한 제2 의료영상을 생성할 수 있다.The
또한, 나선형 스캔방식에 따라 스캔이 수행된 경우, 도 9b에 도시된 바와 같이 영상 처리부(140)는 대상체의 움직임을 반영하여 가상 공간 상에서의 엑스선 소스(110)의 가상 궤적(L4)을 생성할 수 있다. 이때, 가상 공간 상에서의 가상 궤적(L4)에는 대상체의 두부(c) 자체의 움직임뿐만 아니라, 엑스선 소스(110), 엑스선 디텍터(120)와 같은 의료영상 장치(100)의 구성요소의 움직임 또한 반영될 것일 수 있다. 즉, 가상 궤적(L4)는 대상체 두부(c) 자체의 움직임을 보상하여 생성한 궤적일 수도 있고, 의료영상 장치(100)의 구성요소의 움직임을 보상하여 생성한 궤적일 수도 있으며, 전술한 2가지의 움직임을 전부 보상하여 생성한 궤적일 수도 있다.9B, the
도 10은 일 실시예에 따른 직교 좌표계를 통해 엑스선 소스(110)의 가상 궤적을 나타낸 도면이다. 전술한 바와 같이, 엑스선 소스(110)의 실제 이동궤적은 도 5a에 도시된 궤적(L1)이라 하더라도, 대상체의 움직임을 반영한 가상 궤적은 도 9에 도시된 가상 궤적(L2)으로 변경될 수 있다. 영상 처리부(140)는 도 10에 도시된 바와 같이, 직교 좌표계 상에서 엑스선 소스(110)의 가상 궤적(L2)을 표현할 수 있다. 한편, 엑스선 디텍터(120)는 엑스선 소스(110)와 마주보는 위치에 마련되어, 가상궤적에 따라 회전하는 것으로 가정한다.10 is a diagram showing a virtual trajectory of an
또한, 백프로젝션 프로세스의 수행하기에 앞서, 영상 처리부(140)는 엑스선 소스(110)의 가상 궤적을 반영하여, FDK 알고리즘 기반의 웨이팅(weighting) 프로세스와 필터링 프로세스를 수행할 수 있다.In addition, prior to performing the back projection process, the
여기서, 웨이팅 프로세스는 프로젝션 데이터 별로 밝기(intensity) 값을 복원하기 위한 프로세스를 의미한다. 이??, 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120) 간의 거리에 따라, 밝기 값의 복원 정도는 달라지게 된다.Here, the weighting process refers to a process for restoring an intensity value for each projection data. The degree of restoration of the brightness value varies depending on the distance between the
가상 궤적 상에서의 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120) 간의 거리는 실제 궤적 상에서의 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120) 간의 거리와 달라질 수 있다. 이때 대상체의 연속적인 움직임으로 인해, 가상 궤적 상에서의 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120) 간의 거리와 실제 궤적 상에서의 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120) 간의 거리는 스캔시점, 또는 스캔시간 별로 달라질 수 있다.The distance between the
따라서, 실시예에 따른 영상 처리부(140)는 엑스선 소스(110)의 가상 궤적에 기초하여 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120) 간의 거리를 계산하고, 이를 기초로 웨이팅 프로세스를 수행함으로써, 대상체에 관한 밝기 값을 보다 정확하게 복원한 제2 의료영상을 생성할 수 있다. 이때, 실시예에 따른 영상 처리부(140)는 스캔시점, 또는 스캔시간에 따른 엑스선 소스(110)의 가상 궤적 상에서의 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120) 간의 거리를 계산하고, 이를 기초로 웨이팅 프로세스를 수행함으로써, 제2 의료영상에서 대상체에 관한 밝기 값을 보다 정확하게 복원할 수 있다.The
또는, 실시예에 따른 영상 처리부(140)는 움직임 파라미터 중 하나인 TSD를 이용하여 웨이팅 프로세스를 수행할 수 있다. 즉, 가상 궤적으로부터 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120) 간의 거리를 계산할 필요 없이. 영상 처리부(140)는 이미지 퀄리티 매트릭 프로세스를 적용하여 TSD를 포함하는 7개의 움직임 파라미터를 결정할 수도 있다.Alternatively, the
또한, 영상 처리부(140)는 백프로젝션 프로세스를 수행하기 앞서, FDK 알고리즘 기반의 필터링 프로세스를 수행할 수 있다. 한편, 일반적으로 필터링 프로세스는 엑스선 디텍터(120)의 열(row) 방향을 기준으로 수행된다. 다만, 대상체의 움직임이 발생되었음에도 엑스선 디텍터(120)의 열 방향을 기준으로 필터링이 수행되면, 의료영상 상에 쉐이딩(shading)이 발생되는 등 선명한 의료영상이 생성되지 못한다. 이에 따라, 영상 처리부(140)는 가상 궤적을 기초로, 엑스선 소스의 이동 방향, 즉 접선 방향을 필터링 방향으로 설정함으로써, 필터링 프로세스를 수행할 수 있다.In addition, the
도 11a, 도 11b, 도 11c는 서로 다른 일 실시예에 따른 엑스선 소스의 접선방향으로 필터링 방향을 설정하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 11A, 11B, and 11C are diagrams for explaining a case where a filtering direction is set in a tangential direction of an X-ray source according to another embodiment.
먼저, 도 11a는 움직임이 반영되지 않은 엑스선 소스(110)와 실제 궤적 상에서의 대상체의 관심 영역(R)을 도시한 도면이다. 도 11a를 참조하면, 전술한 바와 같이, 엑스선 소스(110)는 회전궤적에 따라 360ㅀ도로 회전하여 대상체에 엑스선을 조사할 수 있다.11A is a diagram showing an
엑스선 디텍터(120)는 엑스선 소스(110)와 마주보는 위치에 마련되어, 엑스선 소스(110)로부터 조사된 엑스선을 검출한다. 이때, 스캔시간 동안 대상체가 움직이지 않으면, 영상 처리부(140)는 도 11a에 도시된 엑스선 디텍터(120)의 로우 방향을 필터링 방향으로 설정하여, 필터링 프로세스를 수행하면 된다.The
다만, 대상체는 스캔시간 동안 움직일 수 있으며, 특정 스캔시점에서의 대상체의 관심영역(R')은 도 11b에 도시된 바와 같이 위치할 수 있다. 이??, 영상 처리부(140)는 전술한 바와 같이 엑스선 소스(110)의 가상 궤적을 생성할 수 있다. 영상 처리부(140)는 특정 스캔시점에서 가상 궤적 상에서의 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120)가 도 11b에 도시된 바와 같은 방향 및 위치에 존재하는 것으로 결정할 수 있다.However, the object may be moved during the scan time, and the region of interest R 'of the object at a specific scan time may be located as shown in FIG. 11B. In this way, the
이때, 영상 처리부(140)가 도 11b에 도시된 제1 필터링 방향, 즉 엑스선 디텍터(120)의 열 방향으로 필터링 방향을 설정한 다음, 필터링 프로세스를 수행할 경우, 복원된 의료영상에는 쉐이딩(shading)이 발생될 수 있다. 또한, 의료영상 내에서 동일 영역에 대한 밝기 값이 일정하지 않게 되어, 대상체의 관심영역에 관한 정확한 진단이 어려울 수도 있다.In this case, when the
이에 따라, 실시예에 따른 영상 처리부(140)는 도 11c에 도시된 바와 같이, 엑스선 소스(110)의 접선 방향, 즉 제2 필터링 방향을 필터링 방향으로 설정함으로써, 이를 기초로 필터링 프로세스를 수행할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 영상 처리부(140)는 밝기 값이 보다 정확하게 복원된 3차원의 의료영상을 생성할 수 있다.11C, the
한편, 백프로젝션을 수행하는 도메인에서의 중심(coordinate)의 곡률을 고려하여야 한다. 예를 들어, 커브드 형태의 엑스선 디텍터를 이용할 경우, 디텍터의 곡률을 반영해줘야 한다. 특히, 가상 궤적 상에서 엑스선 소스(110)의 접선 방향을 필터링 방향으로 설정할 경우, 곡률이 계속 변경될 수 있다. 따라서, 가상 궤적에 따라 중심의 곡률이 지속적으로 변화되는 경우 해당 중심에서의 곡률을 고려해줘야 하기 때문에 계산이 복잡해진다.On the other hand, the curvature of the coordinate in the domain in which the back projection is performed should be considered. For example, if a curved X-ray detector is used, it should reflect the curvature of the detector. Particularly, when the tangential direction of the
이때, FDK 알고리즘에 기반한 백프로젝션 프로세스는 플랫 형태 또는 커브드 형태 별로 연산 방법이 미리 설정되어 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 영상 처리부(140)는 FDK 알고리즘에 기반한 백프로젝션 프로세스를 수행함으로써, 필터링 방향이 변경됨에 따라 백프로젝션이 수행되는 도메인의 중심의 곡률이 변경되어도, 복잡한 연산 없이 제2 의료영상을 복원할 수 있다.At this time, the back projection process based on the FDK algorithm has a predetermined calculation method for each flat type or curved type. Accordingly, even if the curvature of the center of the domain in which the back projection is performed is changed as the filtering direction is changed, the
한편, 기 설정된 초기 움직임 파라미터 값과 대상체의 움직임 간의 차이가 큰 경우, 움직임 파라미터 값을 대체 또는 업데이트 하는데 소요되는 연산량, 시간은 증가한다는 단점이 있을 수 있다. 예를 들어, 스캔 도중 대상체의 움직임이 많은 경우에 있어서, 초기 움직임 파라미터 값이 0으로 기 설정되어 있으면, 제1 의료영상에 대해 전술한 프로세스를 수행하여 초기 움직임 파라미터 값을 정확한 움직임 파라미터 값으로 대체 또는 업데이트하는 데에는 많은 연산량이 요구될 뿐만 아니라, 많은 시간이 소요된다는 단점이 있을 수 있다.On the other hand, when the difference between the predetermined initial motion parameter value and the motion of the object is large, there is a disadvantage that the amount of operation and time required to replace or update the motion parameter value increases. For example, if the initial motion parameter value is set to 0 in the case where there is a lot of motion of the object during scanning, the initial motion parameter value is replaced with an accurate motion parameter value by performing the process described above for the first medical image Or updating the data is required not only a large amount of computation but also a time-consuming disadvantage.
실시예에 따른 영상 처리부(140)는 전술한 단점을 극복하기 위해, 마커를 이용하여 대상체의 움직임이 어느정도 반영된 초기 움직임 파라미터 값을 결정한 다음, 이를 기준으로 전술한 프로세스를 수행하여 정확한 움직임 파라미터 값을 결정함으로써, 소요되는 연산량, 및 시간을 줄일 수 있다. 이하에서는 초기 움직임 파라미터 값을 결정하는 방법에 대해 설명하도록 한다. 다만, 전술한 실시예들 및 후술할 실시예들은 이하에서 설명하는 초기 움직임 파라미터 값을 결정하는 방법을 제외하고도 실시 가능하며, 제한은 없다.도 12는 일 실시예에 따른 템플릿 부분 의료영상과, 기준 포인트에서의 초기 움직임 파라미터 값을 결정하는 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 13a는 일 실시예에 따른 대상체와 마커가 포함된 부분 의료영상을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 13b는 일 실시예에 따른 마스킹 처리된 부분 의료영상을 개략적으로 도시한 도면이다. 또한, 도 14는 일 실시예에 따른 기준 포인트에서의 초기 움직임 파라미터 값을 이용하여 생성한 초기 움직임 파라미터 값에 관한 그래프를 도시한 도면이다. 이하에서는 설명의 중복을 방지하기 위해 함께 설명하도록 한다.In order to overcome the disadvantages described above, the
예를 들어, 스캔이 수행되는 동안, 대상체에는 마커가 부착될 수 있으며, 이로 인해 복원된 의료영상에는 대상체의 스캔 부위뿐만 아니라, 마커가 포함될 수 있다. 마커는 대상체의 스캔 부위를 파악하는데 영향을 미치지 않는 물질 또는 영향을 적게 미치는 물질로 구현될 수 있다.For example, during scanning, a marker may be attached to the object, and the restored medical image may include a marker as well as a scan region of the object. The marker may be implemented as a substance that does not affect the detection of the scan site of the object, or a substance that affects less.
예를 들어, 마커는 물, 아크릴, 합성 수지 등을 통해 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 마커는 전술한 물질을 둘러싸는 스펀지 등을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 복원된 의료영상 내에는 마커와 대상체 간에 일정거리 이상 이격되어, 보다 용이하게 식별 가능하다.For example, the marker may be implemented through water, acrylic, synthetic resin or the like, but is not limited thereto. Further, the marker may further include a sponge or the like surrounding the above-mentioned material. Accordingly, the restored medical image is separated from the marker by a predetermined distance or more between the target and the target, and can be more easily identified.
마커의 구현 가능한 형태에는 제한이 없으며, 구현 가능한 크기 또한 제한이 없다. 이때, 대상체의 스캔 부위의 특성에 따라, 마커와 대상체의 스캔 부위 간의 식별이 어려울 수 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 마커는 다양한 크기로 구현되어, 사용자는 대상체의 스캔 부위에 적합한 마커를 선택하여 대상체에 부착시킬 수 있다. 또는, 영상 처리부(140)는 마스킹(masking) 처리를 통해 부분의료영상에 포함된 마커를 식별할 수도 있다. 이에 관한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.There is no restriction on the possible form of the marker, and the size that can be implemented is also unlimited. At this time, depending on the characteristics of the scan region of the object, it may be difficult to distinguish between the marker and the scan region of the object. In order to overcome this problem, the markers are implemented in various sizes, and the user can select a marker suitable for the scan area of the object and attach the marker to the object. Alternatively, the
마커는 대상체의 부위 중 어디에도 부착 가능하며, 제한은 없다. 예를 들어, 대상체의 스캔 부위가 머리인 경우, 마커는 대상체의 코, 귀 등에 부착될 수 있는 등 제한은 없다.The marker can be attached to any part of the object and is not limited. For example, in the case where the scan region of the object is the head, there is no limitation such that the marker can be attached to the nose, ear, or the like of the object.
영상 처리부(140)는 기 저장된 사이노그램으로부터 획득한 템플릿 의료영상과, 마커가 부착된 대상체를 스캔하여 복원한 의료영상을 비교하여 복원한 의료영상 내에 포함된 마커를 식별한 다음, 마커의 위치변화를 기초로 초기 움직임 파라미터 값을 결정함으로써, 대상체의 움직임이 반영된 초기 움직임 파라미터 값을 결정할 수 있다.The
저장부(160)에는 마커를 스캔하여 획득한 로우 데이터로부터 복원된 템플릿 의료영상이 기 저장될 수 있다. 이때, 템플릿 의료영상은 스캔시점, 스캔시간 또는 스캔각도에 따라 분할된 복수 개의 템플릿 부분 의료영상을 포함할 수 있다. 템플릿 의료영상은 의료영상 장치(100)에 의해 생성되어 저장부(160)에 기 저장되거나 또는 외부 기기로부터 생성되어 저장부(160)에 기 저장될 수 있다. 또는, 템플릿 의료영상은 외부 기기에 저장될 수 있으며, 제어부(150)는 통신부(170)를 제어하여, 외부 기기로부터 템플릿 의료영상을 전달 받을 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상 영상 처리부(140)가 생성하는 경우를 전제로 설명한다.The template medical image reconstructed from the raw data acquired by scanning the marker may be stored in the
예를 들어, 영상 처리부(140)는 모든 스캔각도 또는 스캔시점에서 획득한 로우 데이터를 특정 스캔시점 범위 또는 특정 스캔각도 범위를 기준으로 나누어 템플릿 부분 사이노그램을 생성할 수 있다. 즉, 영상 처리부(140)는 전체 스캔시점 또는 전체 스캔각도를 C(C≥2)개의 특정 스캔시점 범위 또는 특정 스캔각도 범위로 분할한 다음, 각각의 범위 내에서의 로우 데이터를 기초로 템플릿 부분 사이노그램을 생성할 수 있다.For example, the
일 실시예로, 엑스선 소스(110)의 스캔이 시작되는 위치를 0ㅀ이라 하였을 때, 영상 처리부(140)는 반시계 방향 또는 시계 방향으로 0ㅀ이상 90ㅀ미만 각도에서 획득한 로우 데이터를 기초로 제1 템플릿 부분 사이노그램을 생성할 수 있고, 90ㅀ이상 180ㅀ미만의 각도에서 획득한 로우 데이터를 기초로 제2 템플릿 부분 사이노그램을 생성할 수 있다. 또한, 영상 처리부(140)는 180ㅀ이상 270ㅀ미만의 각도에서 획득한 로우 데이터를 기초로 제3 템플릿 부분 사이노그램을, 270ㅀ 이상 360ㅀ 미만의 각도에서 획득한 로우 데이터를 기초로 제4 템플릿 부분 사이노그램을 생성할 수 있다.In one embodiment, when the position at which the scan of the
그러면, 영상 처리부(140)는 각각의 템플릿 부분 사이노그램으로부터 템플릿 부분 의료영상을 복원할 수 있으며, 템플릿 부분 의료영상 상에 나타난 마커의 형상은 서로 다를 수 있다.Then, the
예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 템플릿 부분 의료영상(M1, M2, M3, M4)에서의 마커의 형상은 다를 수 있다. 여기서, 제1 내지 제4 템플릿 부분 의료영상(M1, M2, M3, M4)에는 구 형태의 마커가 포함되어 있으나, 전술한 바와 같이 마커의 구현 가능한 형태에는 제한이 없다.For example, as shown in FIG. 12, the shapes of the markers in the first to fourth template portion medical images M1, M2, M3, and M4 may be different. Here, the first through fourth template medical images M1, M2, M3, and M4 include spherical markers, but there is no limitation on the form in which the markers can be implemented as described above.
한편, 영상 처리부(140)는 마커가 부착된 대상체에 대해 스캔을 수행하고, 전술한 방법과 같이 특정 스캔시점 범위 또는 특정 스캔각도 범위에 따라 분할한 복수 개의 부분 의료영상을 복원할 수 있다. 이에 따라, 영상 처리부(140)는 템플릿 부분 의료영상과, 부분 의료영상 상에 나타난 마커의 형상을 비교하여, 마커를 식별할 수 있다. 즉, 영상 처리부(140)는 기 저장된 템플릿 부분 의료영상을 이용하여 부분 의료영상 내에 포함된 대상체와 마커를 구별할 수 있다.On the other hand, the
한편, 마커를 보다 정확하게 식별하기 위해, 영상 처리부(140)는 부분 의료영상에 대해 마스킹(masking) 처리를 수행할 수도 있다. 예를 들어, 도 13a는 일 실시예에 따른 대상체와 마커가 포함된 부분 의료영상을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 13b는 대상체에 대해 마스킹 처리를 수행한 부분 의료영상을 개략적으로 도시한 도면이다.Meanwhile, in order to more accurately identify the marker, the
도 13a에 도시된 부분 의료영상에는 대상체의 스캔 부위(D) 및 마커(M5)가 포함될 수 있다. 이때, 영상 처리부(140)는 대상체의 스캔 부위(D)를 마스킹 처리하여, 도 13b에 도시된 바와 같이 마커(M5)만이 포함된 부분 의료영상을 생성할 수 있다. 영상 처리부(140)는 도 13b에 도시된 마스킹 처리된 부분 의료영상과, 템플릿 부분 의료영상을 비교함으로써 마커를 보다 쉽게 식별할 수 있다. 이외에도, 대상체의 스캔 부위에 따라 마커와 식별이 곤란할 것으로 판단되는 경우, 사용자는 전술한 바와 같이 대상체의 스캔 부위에 적합한 마커를 대상체에 부착시킬 수도 있는 등 제한은 없다.The partial medical image shown in FIG. 13A may include the scan area D and the marker M5 of the target object. At this time, the
영상 처리부(140)는 부분 의료영상 상에서의 마커의 위치변화를 기초로 초기 움직임 파라미터 값을 결정할 수 있다. 대상체가 움직이는 경우, 대상체에 부착된 마커 또한 움직이게 된다. 따라서, 영상 처리부(140)는 마커의 위치를 추적하여 대상체의 움직임이 반영된 초기 움직임 파라미터 값을 결정할 수 있다.The
예를 들어, 제1 부분 의료영상 상에 나타난 마커의 위치는 제2 내지 제4 부분 의료영상 상에 나타난 마커의 위치와 달라질 수 있다. 영상 처리부(140)는 부분 의료영상 상에서의 마커의 상대적인 위치 변화를 기초로 초기 움직임 파라미터 값을 결정할 수 있다.For example, the position of the marker on the first partial medical image may be different from the position of the marker on the second to fourth partial medical images. The
한편, 대상체의 움직임은 연속적이기 때문에, 모든 스캔시점 또는 스캔시간 마다 다를 수 있다. 이때, 모든 스캔시점 또는 스캔시간 마다 움직임 파라미터 값을 결정하려면 연산의 과부하가 올 수 있다.On the other hand, since the motion of the object is continuous, it may be different at every scan time or scan time. At this time, an operation overload may occur to determine the motion parameter value at every scan time or scan time.
따라서, 영상 처리부(140)는 모든 스캔시점, 또는 모든 스캔각도 마다 초기 움직임 파라미터 값을 결정할 수도 있으나, 부분 의료영상 별로 기준 포인트를 설정한 다음, 설정한 기준 포인트에서의 초기 움직임 파라미터 값만을 결정함으로써, 연산량을 효율적으로 제어할 수 있다.Accordingly, the
예를 들어, 전술한 바와 같이 스캔각도 360ㅀ를 4분할하여 제1 내지 4 부분 의료영상을 획득한 경우, 영상 처리부(140)는 제1 부분 의료영상에서의 제1 기준 포인트(R1)를 45ㅀ로, 제2 부분 의료영상에서의 제2 기준 포인트(R2)를 135ㅀ로, 제3 부분 의료영상에서의 제3 기준 포인트(R3)를 225ㅀ로, 제4 부분 의료영상에서의 제4 기준 포인트(R4)를 315ㅀ로 설정할 수 있다.For example, if the first through fourth medical images are obtained by dividing the scan angle 360 by four, the
일 실시예로, 영상 처리부(140)는 제1 부분 의료영상과 제2 부분 의료영상 간의 마커의 위치 변화를 추적하여 제1 기준 포인트(R1)에서의 초기 움직임 파라미터 값을 결정할 수 있고, 제2 부분 의료영상과 제3 부분 의료영상 간의 마커의 위치 변화를 추적하여 제2 기준 포인트(R2)에서의 초기 움직임 파라미터 값을 결정할 수 있다. 영상 처리부(140)는 전술한 방식으로 제3 내지 제4 기준 포인트(R3, R4)에서의 초기 움직임 파라미터 값을 각각 결정할 수 있다.In one embodiment, the
영상 처리부(140)는 기준 포인트에서의 마커의 위치 변화를 비교하여 초기 움직임 파라미터 값을 결정한 다음, 이를 라인으로 이어서 초기 움직임 파라미터 값에 관한 그래프를 생성할 수 있다.The
예를 들어, 도 14를 참조하면, 영상 처리부(140)는 기준 포인트(R1, R2, R3, R4)에서의 대상체가 x축으로 움직인 거리를 나타내는 Tx를 결정한 다음, 이를 라인으로 이어 Tx에 관한 그래프를 생성할 수 있다. 영상 처리부(140)는 이와 같은 방법으로 다른 초기 움직임 파라미터 값 또한 결정할 수 있다.For example, referring to FIG. 14, the
그러면, 영상 처리부(140)는 정확한 움직임 파라미터 값을 결정하는데, 초기 움직임 파라미터 값에 관한 그래프를 이용할 수 있다. 예를 들어, 영상 처리부(140)는 초기 움직임 파라미터 값에 관한 그래프를 기준으로 제1 의료영상으로부터 움직임 파라미터 값을 결정할 수 있다.Then, the
영상 처리부(140)는 전술한 콘트롤 포인트에서의 움직임 파라미터 값과, 초기 움직임 파라미터 값에 관한 그래프를 전부 이용하여 움직임 파라미터 값을 정확한 값으로 대체 또는 업데이트할 수 있다. 또는, 대상체의 움직임이 적은 것으로 판단되면, 영상 처리부(140)는 초기 움직임 파라미터 값을 0으로 기 설정 해놓은 다음, 콘트롤 포인트에서의 움직임 파라미터 값에 관한 그래프만을 이용하여 움직임 파라미터 값을 0에서 정확한 값으로 대체 또는 업데이트할 수도 있는 등 제한은 없다.The
한편, 의료영상 장치(1)에는 제어부(150)가 마련될 수 있다. 제어부(150)는 프로세서(processor)와 같은 연산처리 장치를 통해 구현될 수 있다.On the other hand, the
제어부(150)는 의료영상 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 의료영상 장치(100)의 구성 요소를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 의료영상 장치(100)의 각 구성 요소의 동작을 제어할 수 있다. The
일 실시예로, 제어부(150)는 유저 인터페이스(130)로부터 입력된 제어 명령 등을 기초로 엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(120)의 동작을 제어하여, 다양한 각도에서의 로우 데이터를 획득할 수 있는 등 제한은 없다.In one embodiment, the
또 다른 예로, 제어부(150)는 제어신호를 통해 데이터 획득 회로(116)를 제어하여, 엑스선 디텍터(120)가 획득한 로우 데이터가 영상 처리부(140)로 전달되도록 할 수 있다. 이외에도, 제어부(150)는 제어 신호를 통해 테이블(190)의 동작을 제어하여, 대상체가 보어 내부로 진입할 수 있도록 하는 등 제한은 없다. 또한, 제어부(150)는 유저 인터페이스부(130)를 통해 사용자에게 획득한 의료영상을 제공할 수 있는 등 제한은 없다.In another example, the
한편, 의료영상 장치(100)에는 저장부(160)가 마련될 수 있다.Meanwhile, the
저장부(160)는 플래쉬 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory: RAM), 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 통해 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 당업계에 알려져 있는 임의의 다른 형태로 구현될 수도 있다.The
예를 들어, 저장부(160)는 의료영상 장치(100) 동작의 제어방법과 관련된 각종 데이터가 저장될 수 있다. 이에 따라, 제어부(150)는 저장부(160)에 저장된 데이터를 이용하여 의료영상 장치(100)의 동작을 제어할 수 있다. 또 다른 예로, 저장부(160)에는 영상 처리부(140)를 통해 복원한 의료영상이 저장될 수 있는 등, 저장 가능한 데이터의 타입에는 제한이 없다.For example, the
한편, 제어부(150)와 저장부(160)는 별개의 칩으로 각각 구현될 수 있으나, 제어부(150)와 저장부(160)는 단일의 칩으로 통합 구현될 수 있는 등 제한은 없다.The
한편, 의료영상 장치(100)에는 통신부(170)가 마련될 수 있다.Meanwhile, the
통신부(170)는 유선 통신모듈 및 무선 통신모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이에 따라, 통신부(180)는 유선 통신망 및 무선 통신망 중 적어도 하나를 통해 외부 기기 등과 데이터를 주고 받을 수 있다. 유선 통신모듈 및 무선 통신모듈은 각각 별개의 칩으로 구현되거나 또는 단일의 칩으로 통합 구현될 수 있는 등 제한은 없다.The
일 실시예로, 통신부(170)는 유/무선 통신망을 통해, 의료 영상 정보 시스템(PACS, Picture Archiving and Communication System)을 통해 연결된 병원 서버나 병원 내의 다른 의료 장치와 데이터를 주고 받을 수 있으며, 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 데이터를 주고 받을 수 있다. 또 다른 일 실시예로, 통신부(170)는 유무선 통신방식을 통해 대상체의 진단과 관련된 데이터와, 다른 의료영상 장치(100)에서 생성한 의료영상의 공유를 지원함으로써, 의사로 하여금 대상체에 관한 통합적인 진단이 가능하게 한다. In one embodiment, the
또 다른 일 실시예로, 통신부(170)는 서버로부터 환자의 진단 이력이나 치료 일정 등을 수신하여 대상체의 진단에 활용할 수도 있다. 또한, 통신부(170)는 병원 내의 서버나 의료 장치뿐만 아니라, 의사나 고객의 전자기기와 데이터 통신을 수행할 수도 있다. 또 다른 일 실시예로, 통신부(170)는 의료 장치의 이상 유무 또는 의료 영상에 관한 품질 정보를 유무선 통신망을 사용자에게 송신하고, 그에 대한 피드백을 사용자로부터 수신할 수도 있다.In another embodiment, the
한편, 의료영상 장치(100)의 구성 요소 중 적어도 하나는 워크스테이션(200)에 포함될 수도 있다. 예를 들어, 도 7b를 참조하면, 유저 인터페이스부(130), 영상 처리부(140), 제어부(150), 저장부(160), 및 통신부(170)는 워크스테이션(200)에 포함될 수 있다. 워크스테이션(200)과 엑스선 소스(110), 엑스선 디텍터(120) 등과 같이 워크스테이션(200)에 포함되지 않는 의료영상 장치(100)의 구성요소 간에는 무선 또는 유선으로 연결되어, 각종 명령, 데이터 등을 주고 받을 수 있다.At least one of the components of the
도 1b를 참조하면, 워크스테이션(200)에는 사용자 조작을 위한 위한 유저 인터페이스부(130)가 마련될 수 있다. 유저 인터페이스부(130)는 사용자로부터 의료영상 장치(100)의 동작을 제어하기 위한 지시나 명령을 입력 받고, 의료영상 장치(100)의 동작과 관련된 다양한 화면을 제공할 수 있다. Referring to FIG. 1B, the
일 실시예로, 유저 인터페이스부(130)는 사용자에게 각종 정보를 시각적으로 제공하는 디스플레이(131), 사용자로부터 각종 제어명령을 입력 받는 키보드(132), 마우스(133)를 통해 구현될 수 있다. 한편, 유저 인터페이스부(130)는 트랙볼, 풋 스위치(foot switch) 및 풋 페달(foot pedal) 등을 통해 구현될 수도 있는 등, 사용자와 상호 간에 인터렉션이 가능한 각종 기기를 통해 구현될 수 있으며 제한은 없다. 또한, 유저 인터페이스부(130)는 도 1b에 도시된 바와 같이 본체(200)의 상부에 마련될 수도 있으나, 전술한 바와 같이 풋 스위치 및 풋 페달 등으로 구현되는 경우에는 하부에 마련되는 것도 가능하다. In one embodiment, the
한편, 유저 인터페이스부(130)는 사용자와 의료영상 장치(100) 간의 각종 정보, 명령의 교환 동작이 보다 편리하게 수행되도록 그래픽으로 구현한 그래픽 유저 인터페이스(Graphical User Interface, GUI)를 디스플레이(131) 상에 표시함으로써, 사용자와 의료영상 장치(100) 상호 간의 인터렉션이 가능하도록 한다. 이 경우, 유저 인터페이스부(130)는 디스플레이(131) 만으로 구현될 수도 있다.The
유저 인터페이스부(130)는 사용자로부터 대상체가 위치하는 테이블(190)의 이동에 관한 명령, 엑스선 촬영 모드의 선택에 관한 명령, 엑스선 촬영 조건에 관한 명령, 촬영된 영상을 디스플레이 하는 것에 관한 명령 등과 같이, 의료영상 장치(100)의 동작에 관한 제어 명령을 입력 받을 수 있다. 이외에도, 사용자는 유저 인터페이스부(130)를 통해 엑스선 촬영 시작 명령, 촬영의 종류의 선택, 관심영역의 설정 등이 가능하며 제한은 없다.The
한편, 워크 스테이션(200)과 대상체의 스캔을 수행하는 구성요소들이 포함된 하우징(101)은 촬영 룸에 함께 마련될 수 있다. 또는, 대상체의 스캔이 이루어지는 촬영 룸과, 대상체의 촬영 및 영상 처리 동작을 제어하는 컨트롤 룸이 분리될 수 있다. 이때, 촬영룸에는 대상체의 스캔을 수행하는 구성요소들이 포함된 하우징(101)이 마련될 수 있으며, 스캔룸에는 워크 스테이션(200)이 마련될 수 있다.Meanwhile, the
다만, 워크 스테이션(200)이 컨트롤 룸에만 마련되는 것은 아니고, 대상체의 스캔을 제어하는 프로세스는 컨트롤 룸에서 수행하고, 이후 영상 처리는 별도의 룸에서 수행될 수 있다. 이때, 컨트롤 룸에 마련된 워크 스테이션(200)은 제1 워크 스테이션, 별도의 룸에 마련된 워크 스테이션은 제2 워크 스테이션에 대응한다. 전술한 워크 스테이션(200)은 제1 워크 스테이션 및 제2 워크 스테이션 중 적어도 하나를 포함한다.However, not only the
이하에서는 의료영상 장치(100)에 관한 동작 흐름에 대해서 간략하게 살펴보도록 한다.Hereinafter, an operation flow of the
도 15는 일 실시예에 따른 움직임 파라미터값을 기초로 제2 영상을 생성하는 의료영상 장치에 관한 동작 흐름을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 15 is a diagram for explaining an operational flow for a medical imaging apparatus that generates a second image based on a motion parameter value according to an embodiment.
도 15를 참조하면, 의료영상 장치는 전술한 바와 같이, 엑스선 디텍터를 통해 로우 데이터를 획득하고, 로우 데이터에 대해 전처리 프로세스를 수행하여 프로젝션 데이터를 획득할 수 있다(1000). 프로젝션 데이터는 특정 스캔각도, 또는 스캔시점에서 획득한 모든 채널의 로우 데이터에 대해 전처리 프로세스를 수행하여 도출된 데이터를 의미한다.Referring to FIG. 15, the medical imaging apparatus can acquire the row data through the X-ray detector and perform the preprocessing process on the row data as described above (step 1000). Projection data refers to data derived by performing a preprocessing process on a specific scan angle, or row data of all channels acquired at a scan time.
의료영상 장치는 모든 스캔각도에 관한 프로젝션 데이터를 수집하여 사이노그램을 생성할 수 있다(1010). 여기서, 사이노그램은 모든 스캔각도에 관한 프로젝션 데이터의 집합을 의미한다.The medical imaging device may generate a sinogram by collecting projection data for all scan angles (1010). Here, the sinogram means a set of projection data related to all scan angles.
이에 따라, 의료영상 장치는 사이노그램에 대해 웨이팅 프로세스, 필터링 프로세스와 같은 수학적 연산 프로세스를 적용하고, 백프로젝션 프로세스를 적용하여 제1 의료영상을 생성할 수 있다(1020). 여기서, 제1 의료영상은 미리 설정된 초기 움직임 파라미터 값을 기초하여 재구성된 영상으로써, 실제 스캔시 발생한 대상체의 움직임은 반영되지 않은 영상에 해당한다.Accordingly, the medical imaging device can apply a mathematical operation process such as a weighting process and a filtering process to the sinogram, and apply the back projection process to generate the first medical image (1020). Here, the first medical image is an image reconstructed based on a preset initial motion parameter value, and corresponds to an image in which the motion of the object generated during the actual scan is not reflected.
의료영상 장치는 제1 의료영상에서 움직임 파라미터 값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 움직임 파라미터는 대상체의 관심영역의 움직임 정도를 표현하기 위한 파라미터를 의미한다. 직표 좌표계를 통해 표현하면, 움직임 파라미터는 스캔 시작할 ??의 대상체의 관심영역의 위치를 원점으로 하여, x축, y축, z축으로부터 움직인 거리, 및 움직인 방향으로 6개의 값으로 표현될 수 있다. 또한, 움직임 파라미터는 엑스선 소스와 엑스선 디텍터 간의 거리를 나타내는 값을 더 포함할 수 있다.The medical imaging device may determine a motion parameter value in the first medical image. For example, the motion parameter refers to a parameter for expressing the degree of motion of a region of interest of an object. Expressed in the coordinate system of the drawing sheet, the motion parameter is represented by 6 values in the moving direction from the x-axis, the y-axis, and the z-axis, with the position of the region of interest of the object at the start of scanning as the origin . The motion parameter may further include a value indicating a distance between the x-ray source and the x-ray detector.
스캔 중에, 엑스선 소스, 엑스선, 디텍터, 및 대상체 간의 거리는 대상체 자체의 움직임에 의해 변할 수도 있으나, 의료영상 장치(100)의 구성요소의 움직임에 의해서도 변화될 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 모바일 컴퓨터단층 장치와 같이 엑스선 소스와 엑스선 디텍터가 도 5의 D1축 방향으로 이동하면서 스캔이 수행되거나 또는 테이블이 도 5의 D1축 방향으로 이동하면서 스캔이 수행되는 경우 안정성이 떨어지기 때문에, 엑스선 소스와 엑스선 디텍터, 및 대상체 간의 거리가 변화될 확률이 높을 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 의료영상 장치는 대상체 자체의 움직임뿐만 아니라, 의료영상 장치의 구성요소의 움직임을 반영한 대상체의 상대적인 움직임을 포함하는 움직임 파라미터 값을 결정할 수 있다.During the scan, the distance between the x-ray source, the x-ray, the detector, and the object may be changed by the movement of the object itself, but may also be changed by the movement of the components of the
예를 들어, 의료영상 장치는 영상 화질평가 기법 중 하나로써, 이미지 퀄리티 프로세스를 통해 움직임 파라미터 값을 특정 포인트마다 계산하고, 계산 결과에 기초하여 움직임 파라미터 값을 업데이트할 수 있다(1030). 이??, 의료영상 장치는 변수를 움직임 파라미터 값으로 설정하고, 엔트로피 값, 및 제1 의료영상에서 대상체를 표시한 영역 중에서 엣지 영역(edge area)에 관한 샤프니스(sharpness) 값, 및 그래디언트(gradient) 값 중 적어도 하나를 결과 값으로 설정하여, 이미지 퀄리티 프로세스를 적용할 수 있다. 여기서, 결과 값은 이미지 퀄리티 메트릭 값이라 지칭하기도 한다.For example, the medical imaging device may calculate the motion parameter value for each specific point through the image quality process as an image quality evaluation technique, and update the motion parameter value based on the calculation result (1030). In this case, the medical imaging device sets a variable as a motion parameter value, and calculates an entropy value and a sharpness value about an edge area in a region in which the object is displayed in the first medical image, ) ≪ / RTI > value to the resulting value, so that an image quality process can be applied. Here, the result value may be referred to as an image quality metric value.
일 실시예로, 의료영상 장치는 이미지 퀄리티 메트릭 값이 샤프니스 값, 또는 그래디언트 값 중 어느 하나인 경우, 이미지 퀄리티 메트릭 값이 최대가 될 때의 움직임 파라미터 값을 해당 스캔시점 또는 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값으로 업데이트할 수 있다. 또 다른 실시예로, 의료영상 장치는 이미지 퀄리티 메트릭 값이 엔트로피 값인 경우, 이미지 퀄리티 메트릭 값이 최소가 될 때의 움직임 파라미터 값을 해당 스캔시점 또는 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값으로 업데이트할 수 있다.In one embodiment, when the image quality metric value is one of a sharpness value and a gradient value, the medical image device sets a motion parameter value at which the image quality metric value becomes maximum to a motion parameter at the scan time or scan time Value. In another embodiment, the medical imaging apparatus may update the motion parameter value when the image quality metric value becomes the minimum, with the motion parameter value at the corresponding scan time or scan time, when the image quality metric value is the entropy value.
한편, 대상체의 움직임은 연속적이기 때문에, 모든 스캔시점 또는 스캔시간 마다 다를 수 있다. 이때, 모든 스캔시점 또는 스캔시간 마다 움직임 파라미터 값을 구하려면 연산의 과부하가 온다. 따라서, 의료영상 장치는 움직임 파라미터 값을 결정하는 동작을 복수 개의 특정 포인트에서 반복 수행하여 움직임 파라미터 값을 업데이트하고, 이를 기초로 전체 포인트에서의 움직임 파라미터 값을 계산할 수 있다. 이때, 포인트는 스캔시점, 즉 뷰 또는 스캔시간을 기준으로 설정될 수 있다.On the other hand, since the motion of the object is continuous, it may be different at every scan time or scan time. At this time, an operation overload occurs to obtain motion parameter values at every scan time or scan time. Accordingly, the medical imaging device can perform the motion parameter value determination operation repeatedly at a plurality of specific points to update the motion parameter value, and calculate the motion parameter value at the entire point based on the motion parameter value. At this time, the point can be set based on the scan point, i.e., the view or the scan time.
예를 들어, 의료영상 장치는 스캔시점 또는 스캔시간 별로 복수 개의 콘트롤 포인트를 설정하고, 설정한 복수 개의 콘트롤 포인트에서의 움직임 파라미터 값을 결정한 다음, 이를 기초로 전체 스캔시점 또는 스캔시간에 관한 움직임 파라미터 값을 근사화한 그래프를 생성할 수 있다. For example, the medical imaging apparatus sets a plurality of control points according to a scan time or a scan time, determines motion parameter values at a plurality of set control points, and then determines movement parameters related to the entire scan time or scan time You can create a graph that approximates a value.
의료영상 장치는 복수 개의 콘트롤 포인트에서의 움직임 파라미터 값을 기초로 전체 스캔시점 또는 전체 스캔시간에 관한 움직임 파라미터 별 그래프를 생성하여, 전체 스캔시점 또는 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값을 업데이트 할 수 있다. The medical imaging apparatus can generate a graph of motion parameters for the entire scan time or the entire scan time based on motion parameter values at a plurality of control points and update the motion parameter values at the entire scan time or scan time.
또한, 의료영상 장치는 업데이트된 움직임 파라미터 값에 기초하여 제2 의료영상을 생성할 수 있다(1040). 여기서, 제2 의료영상은 대상체의 움직임을 보상하여 복원한 의료영상으로써, 전술한 프로세스를 통해 업데이트된 움직임 파라미터 값을 기초로 재구성된 의료영상을 의미한다.In addition, the medical imaging device may generate a second medical image based on the updated motion parameter value (1040). Here, the second medical image is a medical image reconstructed by compensating for the motion of the object, and refers to a reconstructed medical image based on the updated motion parameter values through the above-described process.
예를 들어, 의료영상 장치는 움직임 파라미터 별 그래프를 이용하여 엑스선 소스의 가상 궤적을 생성할 수 있다. 여기서, 엑스선 소스의 가상 궤적은 엑스선 소스가 엑스선을 조사할 때 이동한 실제궤적에 대해 대상체의 움직임을 보상하여 생성된 궤적을 의미한다. 즉, 의료영상 장치는 대상체가 특정시점에서 원점을 기준으로 특정방향, 및 특정거리만큼 이동되어 있다면, 엑스선 소스가 특정방향의 반대방향으로 특정거리만큼 이동된 것으로 보상함으로써, 가상 궤적을 생성할 수 있다.For example, a medical imaging device can generate a virtual trajectory of an x-ray source using a graph of motion parameters. Here, the virtual trajectory of the x-ray source means a trajectory generated by compensating the movement of the object with respect to the actual trajectory moved when the x-ray source irradiates the x-ray source. That is, the medical imaging apparatus can generate a virtual trajectory by compensating that the x-ray source is shifted by a specific distance in the opposite direction of the specific direction, if the object has been moved by a specific direction and a certain distance with respect to the origin at a specific point in time have.
예를 들어, 엑스선 소스가 특정시점에서 특정방향으로 특정거리만큼 움직인 경우, 움직임 파라미터에는 대상체가 특정방향의 반대방향으로 특정거리만큼 이동된 것으로 표현될 수 있다. 그러면, 의료영상 장치는 대상체의 움직임을 보상하여, 엑스선 소스가 특정시점에서 특정방향으로 특정거리만큼 이동된 가상 궤적을 생성함으로써, 엑스선 소스의 움직임까지 반영된 가상 궤적을 생성할 수 있다.For example, if an x-ray source moves a certain distance in a specific direction at a particular point in time, the motion parameter may be represented as the object is moved a certain distance in the opposite direction of the specific direction. Then, the medical imaging device compensates for the motion of the object, and generates a virtual trajectory that is reflected to the movement of the x-ray source by generating a virtual trajectory in which the x-ray source is moved by a specific distance in a specific direction at a specific time.
이에 따라, 의료영상 장치는 프로젝션 데이터에 대해 웨이팅 프로세스, 및 필터링 프로세스, 및 백프로젝션 프로세스를 적용함에 있어, 가상 궤적을 기초로 엑스선 소스, 대상체, 및 엑스선 디텍터 간의 거리를 반영할 수 있다. 뿐만 아니라, 의료영상 장치는 필터링 프로세스를 적용함에 있어, 가상 궤적의 접선방향을 필터링 방향으로 설정함으로써, 대상체에 관한 밝기 값이 보다 정확하게 복원된 제2 의료영상을 제공할 수 있다.Accordingly, in applying the weighting process, the filtering process, and the back projection process to the projection data, the medical imaging device can reflect the distance between the X-ray source, the object, and the X-ray detector based on the virtual trajectory. In addition, in applying the filtering process to the medical imaging apparatus, the tangential direction of the virtual trajectory is set to the filtering direction, thereby providing the second medical image in which the brightness value of the target object is restored more accurately.
도 16은 일 실시예에 따른 부분 의료영상을 이용하여 결정한 초기 움직임 파라미터 값을 기초로 제2 의료영상을 생성하는 의료영상 장치에 관한 동작 흐름을 설명하기 위한 도면이다.16 is a view for explaining an operation flow of a medical imaging apparatus for generating a second medical image based on an initial motion parameter value determined using a partial medical image according to an embodiment.
도 16을 참조하면, 의료영상 장치는 프로젝선 데이터를 획득할 수 있다(1100). 프로젝션 데이터를 획득하는 방법은 전술한 단계 1000와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.의료영상 장치는 모든 스캔각도 또는 모든 스캔시점에 관한 프로젝션 데이터를 미리 설정된 스캔각도 범위 또는 미리 설정된 스캔시점 범위에 따라 분할하여 복수 개의 부분 사이노그램을 생성할 수 있다. 여기서, 부분 사이노그램은 미리 설정된 스캔각도 범위 또는 미리 설정된 스캔시점 범위에서의 프로젝션 데이터의 집합을 의미한다.Referring to FIG. 16, the medical imaging device may acquire project line data (1100). The method of acquiring projection data is the same as that of
의료영상 장치는 복수 개의 부분 사이노그램 각각에 대해 웨이팅 프로세스, 필터링 프로세스와 같은 수학적 연산 프로세스를 적용하고, 백프로젝션 프로세스를 적용하여 복수 개의 부분 의료영상을 생성할 수 있다(1110).The medical imaging device may apply a mathematical computation process such as a weighting process, a filtering process, and a back projection process to each of the plurality of partial inter-nograms to generate a plurality of partial medical images (1110).
의료영상 장치는 기 저장된 템플릿 부분 의료영상과 생성한 부분 의료영상을 비교하여, 생성한 부분 의료영상에 포함된 마커를 식별할 수 있다. 기 저장된 템플릿 부분 의료영상에는 특정 스캔시점 범위 또는 특정 스캔각도 범위에서의 마커의 형상이 포함되어 있어, 의료영상 장치는 기 저장된 템플릿 부분 의료영상에 포함된 마커의 형상을 이용하여, 생성한 부분 의료영상에서 마커를 식별할 수 있다(1120).The medical imaging device can compare the previously stored partial medical image with the generated partial medical image to identify the marker included in the generated partial medical image. Since the pre-stored template partial medical image includes the shape of the marker at a specific scan time point range or a specific scan angle range, the medical image device uses the shape of the marker included in the pre-stored template partial medical image, A marker may be identified in the image (1120).
의료영상 장치는 복수 개의 부분 의료영상 상에서의 마커의 위치 변화를 기초로 초기 움직임 파라미터 값을 결정할 수 있다(1130). 초기 움직임 파라미터 값이 대상체의 움직임을 반영하지 못하는 경우, 정확한 움직임 파라미터 값을 결정하는 데에는 많은 연산과, 시간이 소요된다. 따라서, 실시예에 따른 의료영상 장치는 마커의 위치를 추적하여 대상체의 움직임이 반영된 초기 움직임 파라미터 값을 대략적으로 결정한 다음, 이를 기준으로 정확한 움직임 파라미터 값을 계산하여 대체 또는 업데이트할 수 있다.The medical imaging device may determine an initial motion parameter value based on a change in the position of the marker on the plurality of partial medical images (1130). If the initial motion parameter value does not reflect the motion of the object, it takes a lot of computation and time to determine the correct motion parameter value. Therefore, the medical imaging apparatus according to the embodiment can roughly determine the initial motion parameter value reflecting the movement of the target object by tracking the position of the marker, and then calculate or replace or update the accurate motion parameter value based on the initial motion parameter value.
예를 들어, 실시예에 따른 의료영상 장치는 적어도 하나의 기준 포인트를 설정하고, 설정한 적어도 하나의 기준 포인트에서의 초기 움직임 파라미터 값을 결정할 수 있다.For example, the medical imaging device according to the embodiment may set at least one reference point and determine an initial motion parameter value at the set at least one reference point.
기준 포인트는 다양한 방법에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 전체 360ㅀ의 스캔각도를 4분할하여 4개의 부분 의료영상이 생성된 경우, 각 부분 의료영상은 90ㅀ의 스캔각도 범위에 따라 획득한 로우 데이터를 기초로 복원될 수 있다. 일 실시예로, 전술한 바와 같이 제1 부분 의료영상은 0ㅀ이상 90ㅀ미만의 스캔각도 범위에서 획득한 로우 데이터를 기초로 복원될 수 있고, 제2 부분 의료영상은 90ㅀ이상 180ㅀ미만, 제3 부분 의료영상은 180ㅀ이상 270ㅀ미만, 제4 부분 의료영상은 270ㅀ이상 360ㅀ미만의 스캔각도 범위에서 획득한 로우 데이터를 기초로 복원될 수 있다.The reference point can be set according to various methods. For example, if four partial medical images are generated by dividing the scan angle of 360 전체 into four, each partial medical image can be reconstructed based on raw data acquired according to a scan angle range of 90.. In one embodiment, as described above, the first partial medical image may be reconstructed based on the raw data obtained in a range of scan angles of 0 to 90 ㅀ, and the second partial medical image may be reconstructed from 90 ㅀ to 180 ㅀ , The third partial medical image can be reconstructed based on the raw data acquired in the range of the scan angles of 180 ㅀ to 270 ㅀ and the fourth partial medical image of 270 ㅀ to less than 360..
이때, 기준 포인트는 스캔각도 범위 90ㅀ의 평균에 해당하는 45ㅀ를 기준으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 부분 의료영상에서의 기준 포인트는 45ㅀ로, 제2 부분 의료영상에서의 기준 포인트는 135ㅀ로, 제3 부분 의료영상에서의 기준 포인트는 135ㅀ로, 제3 부분 의료영상에서의 기준 포인트는 225ㅀ로, 제4 부분 의료영상에서의 기준 포인트는 315ㅀ로 설정될 수 있다.At this time, the reference point can be set based on 45 해당 which corresponds to the average of the scan angle range 90.. For example, the reference point in the first partial medical image is 45 ㅀ, the reference point in the second partial medical image is 135,, the reference point in the third partial medical image is 135,, The reference point in the image can be set to 225,, and the reference point in the fourth partial medical image can be set to 315..
이외에도, 의료영상 장치는 다양한 방식으로 복수 개의 기준 포인트를 설정할 수 있다. 이때, 기준 포인트가 많아질수록 높은 연산량이 요구되는 바, 의료영상 장치는 기 설정된 개수에 따라 기준 포인트를 설정하거나 또는 처리 가능한 연산량을 판단하고, 판단 결과에 따라 기준 포인트를 자동 설정할 수 있는 등 제한은 없다.In addition, the medical imaging device can set a plurality of reference points in various ways. At this time, as the reference point is increased, a higher calculation amount is required. The medical imaging apparatus can set a reference point according to a predetermined number or determine a calculation amount that can be processed, and can automatically set a reference point according to a determination result There is no.
의료영상 장치는 부분 의료영상 상에서 변화되는 마커의 위치를 추적하여 기준 포인트에서의 초기 움직임 파라미터 값을 결정한 다음(1130), 근사화를 통해 초기 움직임 파라미터 값에 관한 그래프를 결정할 수 있다.The medical imaging device may track the position of the changed marker on the partial medical image to determine the initial motion parameter value at the
의료영상 장치는 전체 사이노그램에 대해 웨이팅 프로세스, 필터링 프로세스와 같은 수학적 연산 프로세스를 적용하고, 백프로젝션 프로세스를 적용하여 제1 의료영상을 생성할 수 있다(1140). 여기서의 제1 의료영상은 마커를 통해 대상체의 움직임을 반영한 초기 움직임 파라미터 값을 기초로 재구성된 영상일 수 있다.The medical imaging device may apply a mathematical computation process such as a weighting process, a filtering process to the entire sinogram, and apply a back projection process to generate a first medical image (1140). Here, the first medical image may be a reconstructed image based on the initial motion parameter value reflecting the motion of the object through the marker.
의료영상 장치는 제1 의료영상에서 움직임 파라미터 값을 계산할 수 있다. 이때, 제1 의료영상에는 마커를 통해 대상체의 움직임이 반영되어 있기 때문에, 의료영상 장치는 정확한 움직임 파라미터 값을 보다 빠르게 계산한 다음, 계산한 값으로 움직임 파라미터 값을 업데이트할 수 있다(1150).The medical imaging device may calculate motion parameter values in the first medical image. At this time, since the motion of the object is reflected on the first medical image through the marker, the medical imaging device can calculate the accurate motion parameter value more quickly and then update the motion parameter value with the calculated value (1150).
의료영상 장치는 업데이트된 움직임 파라미터 값을 기초로 제2 의료영상을 생성할 수 있다(1160). 이에 관한 동작은 단계 1040와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.The medical imaging device may generate a second medical image based on the updated motion parameter values (1160). Since the operation is the same as that in step 1040, a detailed description will be omitted.
대상체의 움직임이 많은 경우, 초기 움직임 파라미터 값이 어떻게 설정되어 있느냐에 따라 제2 의료영상을 생성하는데 소요되는 연산량과 시간은 달라질 수 있다. 이에 따라, 의료영상 장치는 복수 개의 부분 의료영상을 생성한 다음, 복수 개의 부분 의료영상에서의 마커의 위치를 추적하여 대상체의 움직임을 반영한 제1 의료영상을 생성함으로써, 제1 의료영상으로부터 움직임 파라미터 값을 보다 빠르게 계산할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 의료영상 장치는 제2 의료영상 또한 보다 빠르게 생성할 수 있다.When the motion of the object is large, the amount of computation and time required to generate the second medical image may vary depending on how the initial motion parameter value is set. Accordingly, the medical imaging apparatus generates a plurality of partial medical images, and then generates a first medical image reflecting the movement of the target by tracking the positions of the markers in the plurality of partial medical images, The value can be calculated more quickly. Accordingly, the medical imaging apparatus according to the embodiment can generate the second medical image more quickly.
도 17은 일 실시예에 따른 엑스선을 조사하여 대상체의 움직임을 보상한 의료영상을 생성하는 의료영상 장치에 관한 동작 흐름을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 17 is a diagram for explaining an operation flow of a medical imaging apparatus for generating a medical image in which motion of an object is compensated by irradiating an X-ray according to an embodiment.
도 17을 참조하면, 의료영상 장치는 엑스선 소스를 통해 대상체에 엑스선을 조사할 수 있다(1200). 이때, 의료영상 장치는 대상체를 중심으로, 의료영상을 통해 진단하고자 하는 대상체의 관심영역을 중심으로 360ㅀ회전하면서 엑스선 소스를 조사함으로써, 대상체의 관심영역을 스캔할 수 있다.Referring to FIG. 17, a medical imaging device may irradiate an object with an X-ray through an X-ray source (1200). At this time, the medical imaging apparatus can scan the region of interest of the object by irradiating the x-ray source while rotating 360 degrees around the region of interest of the object to be diagnosed, through the medical image, with respect to the object.
이때, 엑스선 소스와 마주보는 위치에는 엑스선 디텍터가 마련되어 있어, 의료영상 장치는 엑스선 디텍터를 통해 엑스선 소스로부터 조사되어, 대상체의 내부 또는 외부를 통과한 엑스선을 검출할 수 있고, 검출한 엑스선을 변환하여 로우 데이터를 획득할 수 있다(1210).At this time, an X-ray detector is provided at a position facing the X-ray source, and the medical imaging apparatus can detect the X-ray passing through the inside or the outside of the object by being irradiated from the X-ray source through the X-ray detector, The row data may be obtained 1210.
이때, 의료영상 장치는 로우 데이터를 기초로 복원한 의료영상으로부터 움직임 파라미터를 결정할 수 있다(1120). 의료영상 장치는 별도의 마커 등을 대상체의 관심영역에 부착하여, 이를 트래킹함으로써 대상체의 움직임을 파악하는 외부장치, 또는 카메라 등을 별도로 마련할 필요 없이, 의료영상으로부터 움직임 파라미터를 결정하고, 이를 기초로 움직임을 보상한 의료영상을 생성하여 제공할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 의료영상 장치는 비용을 감소시킬 뿐만 아니라, 의료영상의 화질 또한 높일 수 있다. 이때, 의료영상으로부터 움직임 파라미터를 결정하는 방법에 대한 구체적인 설명은 전술하였으므로 생략하도록 한다. At this time, the medical imaging apparatus can determine the motion parameters from the medical image restored based on the row data (1120). The medical imaging apparatus determines movement parameters from the medical image without attaching an external device or camera for identifying the movement of the object by attaching a marker or the like to a region of interest of the object and tracking the movement marker, A medical image compensated for motion can be generated and provided. Therefore, the medical imaging apparatus according to the embodiment not only reduces the cost, but also enhances the image quality of the medical image. At this time, a detailed description of the method for determining the motion parameters from the medical image has been described above, so it will be omitted.
의료영상 장치는 결정한 움직임 파라미터를 기초로 엑스선 소스의 가상 궤적을 생성할 수 있다(1130). 대상체의 초기 위치를 기준으로, 스캔시간 별 대상체의 위치는 대상체의 움직임으로 인해 계속적으로 변하게 된다. 또한, 엑스선 소스의 실제 이동궤적은 고정되어 있다. 따라서, 의료영상 장치는 대상체의 움직임을 반영한 엑스선 소스의 가상 궤적을 가상공간 상에서 생성할 수 있다. 의료영상 장치는 3차원의 의료영상을 복원함에 있어, 필요한 각종 연산 프로세스에 가상 궤적에 따른 엑스선 소스, 대상체, 및 디텍터 간의 거리를 반영할 수 있고, 전술한 바와 같이 가상 궤적에서의 접선 방향을 필터링 방향으로 반영할 수 있다. 이에 따라, 의료영상 장치는 대상체의 움직임을 보상한 의료영상을 생성하고(1140), 생성한 의료영상을 디스플레이 등을 통해 사용자에게 시각적으로 제공할 수 있다.The medical imaging device may generate a virtual trajectory of the x-ray source based on the determined motion parameters (1130). Based on the initial position of the object, the position of the object by the scan time continuously changes due to the movement of the object. Also, the actual movement trajectory of the x-ray source is fixed. Therefore, the medical imaging apparatus can generate a virtual trajectory of the x-ray source in the virtual space reflecting the motion of the object. In restoring the three-dimensional medical image, the medical imaging apparatus can reflect the distance between the x-ray source, the object, and the detector according to the virtual trajectory in various arithmetic processes required. The tangential direction in the virtual trajectory is filtered Direction. Accordingly, the medical imaging device generates the medical image compensated for the movement of the object (1140), and visually provides the generated medical image to the user through the display or the like.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention, as claimed, and it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.Also, the terms used herein are used to illustrate the embodiments and are not intended to limit and / or limit the disclosed invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.It is also to be understood that terms including ordinals such as " first ", "second ", and the like used herein may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms, It is used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term "and / or" includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
또한, 본 명세서 전체에서 사용되는 "~부(unit)", "~기", "~블록(block)", "~부재(member)", "~모듈(module)" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어를 의미할 수 있다. 그러나, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등이 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등은 접근할 수 있는 저장 매체에 저장되고 하나 또는 그 이상의 프로세서에 의하여 수행되는 구성일 수 있다.The terms "unit," "block," "member," "module," and the like used in the entire specification are intended to include at least one Or a unit for processing a function or an operation of the apparatus. For example, hardware such as software, FPGA, or ASIC. However, the meaning of "~", "~", "~ block", "absence", "~ module" is not limited to software or hardware, Quot ;, " block ", "absent "," module ", and the like may be constructions stored in accessible storage medium and performed by one or more processors.
1: 의료영상 장치1: medical imaging device
Claims (19)
상기 엑스선 소스로부터 조사된 엑스선을 검출하여 로우 데이터(raw data)를 획득하는 엑스선 디텍터; 및
상기 획득한 로우 데이터를 기초로 복원한 의료영상으로부터 대상체, 상기 엑스선 소스, 및 상기 엑스선 디텍터 중 적어도 하나의 움직임을 나타내는 움직임 파라미터를 결정하고, 상기 결정한 움직임 파라미터를 기초로 생성한 상기 엑스선 소스의 가상 궤적을 기초로 대상체의 움직임을 보상한 의료영상을 복원하는 영상 처리부;
를 포함하는 의료영상 장치.An X-ray source for irradiating X-rays;
An X-ray detector for detecting X-rays irradiated from the X-ray source and acquiring raw data; And
Determining a motion parameter indicating motion of at least one of the object, the x-ray source, and the x-ray detector from the medical image reconstructed based on the obtained raw data, and calculating a motion parameter of the x-ray source based on the determined motion parameter An image processing unit for restoring a medical image obtained by compensating a motion of a target object based on a locus;
And a medical imaging device.
상기 영상 처리부는,
상기 획득한 로우 데이터로부터 기초로 복원한 의료영상에 대해 이미지 퀄리티 매트릭 프로세스를 적용하여, 적어도 하나의 스캔시점 또는 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값을 결정하는 의료영상 장치.The method according to claim 1,
Wherein the image processing unit comprises:
And applies the image quality metric process to the medical image restored based on the acquired raw data to determine a motion parameter value at at least one scan time or scan time.
상기 영상 처리부는,
적어도 하나의 콘트롤 포인트를 설정하고, 상기 설정한 적어도 하나의 콘트롤 포인트에서의 움직임 파라미터 값을 결정하고, 상기 결정한 움직임 파라미터 값으로부터 근사화하여 움직임 파라미터 별 그래프를 생성하는 의료영상 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the image processing unit comprises:
Wherein at least one control point is set, a motion parameter value at the set at least one control point is determined, and the motion parameter value is approximated from the determined motion parameter value to generate a graph for each motion parameter.
상기 영상 처리부는,
상기 움직임 파라미터를 변수로 설정하고, 엔트로피 값, 샤프니스(sharpness) 값, 및 그래디언트(gradient) 값 중 적어도 하나를 결과 값으로 설정한 상기 이미지 퀄리티 메트릭 프로세스를 적용하여 적어도 하나의 스캔시점 또는 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값을 결정하는 의료영상 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the image processing unit comprises:
The motion parameter is set as a variable, and the image quality metric process in which at least one of an entropy value, a sharpness value, and a gradient value is set as a result value is applied so that at least one scan time or a scan time Wherein the motion parameter value of the medical imaging device is determined.
상기 영상 처리부는,
상기 생성한 그래프를 이용하여 각 스캔시점 또는 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값을 계산하고, 상기 계산한 움직임 파라미터 값을 기초로 대상체의 움직임을 반영한 상기 엑스선의 가상 궤적을 생성하는 의료영상 장치.The method of claim 3,
Wherein the image processing unit comprises:
Calculates a motion parameter value at each scan time or scan time using the generated graph, and generates a virtual trajectory of the X-ray reflecting movement of the object based on the calculated motion parameter value.
상기 영상 처리부는,
상기 생성한 엑스선 소스의 가상 궤적 상에서의 상기 엑스선 소스와 상기 엑스선 디텍터 간의 거리를 기초로, 상기 로우 데이터로부터 도출한 프로젝션 데이터에 대해 웨이팅(weighting) 프로세스를 수행하는 의료영상 장치.In the first aspect,
Wherein the image processing unit comprises:
And performs a weighting process on the projection data derived from the row data based on a distance between the X-ray source and the X-ray detector on a virtual trajectory of the generated X-ray source.
상기 영상 처리부는,
상기 생성한 엑스선 소스의 가상 궤적의 접선방향을 기초로, 상기 상기 로우 데이터로부터 도출한 프로젝션 데이터에 대해 필터링(filtering) 프로세스를 수행하는 의료영상 장치.The method according to claim 1,
Wherein the image processing unit comprises:
And performs a filtering process on the projection data derived from the row data based on the tangential direction of the virtual trajectory of the generated X-ray source.
상기 움직임 파라미터는,
상기 대상체 자체의 움직임과, 상기 엑스선 소스, 및 상기 엑스선 디텍터 중 적어도 하나에 의한 움직임을 반영한 대상체의 상대적인 움직임 중 적어도 하나를 포함하는 의료영상 장치,The method according to claim 1,
Wherein the motion parameter comprises:
A relative movement of the object reflecting movement of the object itself and movement of at least one of the X-ray source and the X-ray detector;
상기 움직임 파라미터는,
상기 엑스선 소스와 상기 엑스선 디텍터 간의 거리를 나타내는 파라미터를 더 포함하는 의료영상 장치.The method according to claim 1,
Wherein the motion parameter comprises:
And a parameter indicative of a distance between the x-ray source and the x-ray detector.
상기 영상 처리부는,
기 저장된 템플릿 부분 의료영상과, 마커가 부착된 대상체에 엑스선을 조사하여 획득한 부분 의료영상을 비교하여, 상기 부분 의료영상 상에서의 마커를 식별하는 의료영상 장치.The method according to claim 1,
Wherein the image processing unit comprises:
A medical imaging apparatus for identifying a marker on the partial medical image by comparing a pre-stored template partial medical image and a partial medical image obtained by irradiating an X-ray to a target object having a marker attached thereto.
상기 영상 처리부는,
상기 부분 의료영상 상에서 식별한 마커의 위치를 추적하여 초기 움직임 파라미터 값을 결정하고, 상기 결정한 초기 움직임 파라미터 값을 기초로 대상체의 움직임을 보상한 의료영상을 복원하는 의료영상 장치.The method according to claim 1,
Wherein the image processing unit comprises:
A first motion parameter value tracking unit for tracking a position of a marker identified on the partial medical image and restoring a medical image compensated for motion of the object based on the determined initial motion parameter value.
상기 입력 받은 스캔명령에 따라 로우 데이터를 획득하도록 엑스선 소스 및 엑스선 디텍터의 동작을 제어하는 제어부; 및
상기 획득한 로우 데이터로부터 제1 의료영상을 생성하고, 상기 제1 의료영상으로부터 결정한 움직임 파라미터를 기초로 상기 엑스선 소스의 가상 궤적을 생성하고, 상기 엑스선 소스의 가상 궤적을 기초로 대상체의 움직임을 보상한 제2 의료영상을 복원하는 영상 처리부;
를 포함하는 워크스테이션.An interface unit for receiving a scan command regarding a target object from a user;
A controller for controlling the operation of the X-ray source and the X-ray detector so as to acquire raw data according to the received scan command; And
Generating a first medical image from the acquired raw data, generating a virtual trajectory of the X-ray source based on the motion parameter determined from the first medical image, and compensating for motion of the object based on the virtual trajectory of the X- An image processor for restoring a second medical image;
≪ / RTI >
상기 영상 처리부는,
상기 획득한 로우 데이터로부터 기초로 복원한 제1 의료영상에 대해 이미지 퀄리티 매트릭 프로세스를 적용하여, 적어도 하나의 스캔시점 또는 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값을 결정하는 워크 스테이션.13. The method of claim 12,
Wherein the image processing unit comprises:
And applying an image quality metric process to the first medical image reconstructed based on the acquired raw data to determine a motion parameter value at at least one scan time or scan time.
상기 영상 처리부는,
상기 생성한 엑스선 소스의 가상 궤적 상에서의 상기 엑스선 소스와 상기 엑스선 디텍터 간의 거리를 기초로, 상기 상기 로우 데이터로부터 도출한 프로젝션 데이터에 대해 웨이팅 프로세스를 수행하는 워크 스테이션.In Item 12,
Wherein the image processing unit comprises:
And performs a weighting process on the projection data derived from the row data based on a distance between the X-ray source and the X-ray detector on a virtual trajectory of the generated X-ray source.
상기 영상 처리부는,
상기 결정한 움직임 파라미터 중에서 상기 엑스선 소스와 상기 엑스선 디텍터 간의 거리를 나타내는 파라미터를 이용하여, 상기 상기 로우 데이터로부터 도출한 프로젝션 데이터에 대해 웨이팅 프로세스를 수행하는 워크 스테이션.In Item 12,
Wherein the image processing unit comprises:
And performs a weighting process on the projection data derived from the row data by using a parameter indicating a distance between the X-ray source and the X-ray detector among the determined motion parameters.
상기 입력 받은 스캔명령에 따라 로우 데이터를 획득하도록 엑스선 소스 및 엑스선 디텍터의 동작을 제어하는 단계; 및
상기 획득한 로우 데이터로부터 제1 의료영상을 생성하고, 상기 제1 의료영상으로부터 결정한 움직임 파라미터를 기초로 엑스선 소스의 가상 궤적을 생성하고, 상기 엑스선 소스의 가상 궤적을 기초로 대상체의 움직임을 보상한 제2 의료영상을 복원하는 단계;
를 포함하는 워크스테이션의 제어방법.Receiving a scan command for a target object from a user;
Controlling an operation of an X-ray source and an X-ray detector so as to obtain raw data according to the input scan command; And
Generating a first medical image from the acquired raw data, generating a virtual trajectory of the x-ray source based on the motion parameter determined from the first medical image, and compensating the motion of the object based on the virtual trajectory of the x- Restoring the second medical image;
The control method comprising the steps of:
상기 복원하는 단계는,
상기 획득한 로우 데이터로부터 기초로 복원한 제1 의료영상에 대해 이미지 퀄리티 매트릭 프로세스를 적용하여, 적어도 하나의 스캔시점 또는 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값을 결정하는 단계;
를 포함하는 워크 스테이션의 제어방법.17. The method of claim 16,
Wherein,
Applying an image quality metric process to the first medical image restored based on the acquired raw data to determine a motion parameter value at at least one scan time or scan time;
The control method comprising the steps of:
상기 복원하는 단계는,
적어도 하나의 콘트롤 포인트를 설정하고, 상기 설정한 적어도 하나의 콘트롤 포인트에서의 움직임 파라미터 값을 결정하고, 상기 결정한 움직임 파라미터 값을 근사화하여 움직임 파라미터 별 그래프를 생성하는 단계;
를 포함하는 워크 스테이션의 제어방법.18. The method of claim 17,
Wherein,
Setting at least one control point, determining a motion parameter value at the set at least one control point, and approximating the determined motion parameter value to generate a graph for each motion parameter;
The control method comprising the steps of:
상기 복원하는 단계는,
상기 생성한 그래프를 이용하여 각 스캔시점 또는 스캔시간에서의 움직임 파라미터 값을 계산하고, 상기 계산한 움직임 파라미터 값을 기초로 대상체의 움직임을 반영한 상기 엑스선의 가상 궤적을 생성하는 단계;
를 포함하는 워크 스테이션의 제어방법.19. The method of claim 18,
Wherein,
Calculating a motion parameter value at each scan time or scan time using the generated graph and generating a virtual trajectory of the X-ray reflecting movement of the object based on the calculated motion parameter value;
The control method comprising the steps of:
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-
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- 2016-11-09 KR KR1020160148978A patent/KR20170088742A/en unknown
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