KR20180014116A - X선 디텍터 장치 및 x선 디텍터 장치의 동작 방법 - Google Patents

X선 디텍터 장치 및 x선 디텍터 장치의 동작 방법 Download PDF

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KR20180014116A
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ray
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장대영
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 개시의 일 실시예에는, X선 단층 촬영을 진행하는 동안에 X선 디텍터 모듈에 공급되는 전원을 제어하는 X선 디텍터 장치 및 X선 디텍터 장치의 동작 방법을 제공한다.
본 개시의 일 실시예는, 방열 구조를 갖는 X선 디텍터 모듈을 포함하는 X선 디텍터 장치를 제공한다.

Description

X선 디텍터 장치 및 X선 디텍터 장치의 동작 방법{X-RAY DETECTOR SYSTEM AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 개시는 X선 디텍터 장치 및 X선 디텍터 장치의 동작 방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로는, X선 촬영이 진행되는 시간 동안 X선 디텍터 장치에 포함되는 X선 디텍터 모듈에 공급되는 전원을 제어하는 방법 및 X선 디텍터 장치에 관한 것이다.
의료 영상 장치는 대상체의 내부 구조를 영상으로 획득하기 위한 장비이다. 의료 영상 처리 장치는 비침습 검사 장치로서, 신체 내의 구조적 세부사항, 내부 조직 및 유체의 흐름 등을 촬영 및 처리하여 사용자에게 보여준다. 의사 등의 사용자는 의료 영상 처리 장치에서 출력되는 의료 영상을 이용하여 환자의 건강 상태 및 질병을 진단할 수 있다.
환자에게 X선을 조사하여 대상체를 촬영하기 위한 장치로는 대표적으로 컴퓨터 단층 촬영(CT: Computed Tomography) 장치가 있다. 컴퓨터 단층 촬영(CT) 장치는 대상체에 대한 단면 영상을 제공할 수 있고, 일반적인 X선 장치에 비하여 대상체의 내부 구조(예컨대, 신장, 폐 등의 장기 등)가 겹치지 않게 표현할 수 있다는 장점이 있어서, 질병의 정밀한 진단을 위하여 널리 이용된다.
컴퓨터 단층 촬영 장치와 같은 X선을 조사하여 대상체를 촬영하기 위한 의료 영상 장치에 있어서, 대상체를 통과한 X선을 감지하는 X선 디텍터가 필수적으로 구비되어야 한다. 또한, 대상체를 통과한 X선을 빠르고 정확하게 감지하여야 후속 과정에서 감지된 X선을 이용하여 정확한 의료 영상을 재구성(reconstruction) 할 수 있다.
최근에는 컴퓨터 단층 촬영 장치에서 촬영하는 슬라이스(Slice)가 커지고, 촬영된 슬라이스의 픽셀(Pixel) 크기가 작아지는 추세에 따라 픽셀의 개수가 늘어나는 경향이 있다. 이에 대하여, X선 디텍터 장치를 구성하는 회로들의 집적도가 커지고, 집적도가 커짐에 따라 X선 디텍터 장치에서 소비되는 전력 및 발열량이 증가된다. 또한, X선 디텍터 모듈과 내부 회로들의 오프셋 레벨을 안정화시키기 위하여 대기 시간이 필요하고, 대기 시간 동안 X선 디텍터 모듈에 전원이 계속 공급됨에 따라, X선 디텍터 모듈의 발열이 증가되고, X선 디텍터 장치의 노후화가 빨리 진행되는 문제점이 있다.
본 개시의 일 실시예는, X선 단층 촬영의 진행 여부에 따라 X선 디텍터 모듈에 공급되는 전원을 제어하여, X선 디텍터 모듈을 포함하는 X선 디텍터 장치에서 소비되는 전력을 감소시키고, X선 디텍터 장치의 노후화를 방지할 수 있는 X선 디텍터 장치의 동작 방법 및 X선 디텍터 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시의 일 실시예는, 방열 구조를 갖는 X선 디텍터 모듈을 포함하는 X선 디텍터 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 일 실시예는, 금속 재료로 형성되는 몸체부, 상기 몸체부의 일측에 배치되고, X선 생성부로부터 조사되는 X선을 수광하고, 수광된 X선 신호를 전기적 신호로 변환하는 수광 소자, 몸체부의 제1 면 상에 배치되는 제1 회로 기판, 제1 회로 기판의 상면에 실장되고, 상기 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환 칩(Analog/Digital Converter Chip, ADC chip) 및 상기 제1 면과 상기 아날로그/디지털 변환 칩의 상면 사이에 개재되는 방열 부재(Thermal pad)를 포함하는 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈을 포함하는 X선 디텍터 장치를 제공한다.
예를 들어, 상기 제1 면과 상기 제1 회로 기판의 상면은 서로 마주보는 형태로 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈은, 상기 제1 면의 반대면인 상기 몸체부의 제2 면 상에 배치되는 제2 회로 기판, 상기 제2 회로 기판의 상면에 실장되는 아날로그/디지털 변환 칩 및 상기 제2 면과 상기 제2 회로 기판에 실장되는 상기 아날로그/디지털 변환 칩 사이에 개재되는 방열 패드를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 수광 소자는, 상기 X선 생성부로부터 조사되는 X선을 수광하고, 수광된 X선을 가시 광선 영역의 광자로 방출하는 신틸레이터 및 상기 광자를 아날로그 전기 신호로 변환하는 포토 다이오드를 포함하고, 상기 포토 다이오드는 상기 몸체부의 일측에 배치되고, 상기 신틸레이터는 상기 포토 다이오드의 상면에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈은 복수개로 구성되어 어레이(array) 형태로 배열되고, 상기 복수의 X선 디텍터 모듈을 상호 연결하는 모듈 연결 프레임를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 몸체부는, 상기 수광 소자가 배치된 일측에서 제1 방향으로 연장되어 돌출되는 제1 체결부 및 상기 수광 소자가 배치된 일측에서 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 연장되어 돌출되는 제2 체결부를 포함하고, 상기 모듈 연결 프레임는, 상기 제1 체결부와 체결되는 제1 프레임 및 상기 제2 체결부와 체결되는 제2 프레임을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 X선 디텍터 모듈은, 회전하는 갠트리(gantry) 내에 장착되고, 상기 갠트리 내에 장착되는 상기 X선 생성부와 마주보도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 모듈 연결 프레임은, 상기 갠트리 내의 일측에 결착될 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 일 실시예는, X선 생성부로부터 대상체에 조사되는 X선을 검출하고, 촬영 프로토콜에 따라 상기 대상체에 조사되는 X선을 전기적 신호로 변환하여 상기 대상체에 대한 X선 데이터를 획득하는 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 전원을 공급하는 전원 공급부 및 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 대한 X선 단층 촬영 개시 신호를 수신하고, 수신된 X선 단층 촬영 개시 신호에 기초하여 X선 단층 촬영이 개시되는 경우 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 전원을 공급하고, X선 단층 촬영이 종료되는 경우 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 공급되는 전원을 차단하도록 전원 공급부를 제어하는 제어부를 포함하는, X선 디텍터 장치를 제공한다.
예를 들어, 상기 제어부는, 상기 X선 단층 촬영 개시 신호를 수신하지 않는 경우 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 공급되는 전원을 차단하도록 상기 전원 공급부를 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈의 외부 환경 변화를 인식하고, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈의 외부 환경 변화에 기초하여 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 전원의 공급 또는 차단하도록 상기 전원 공급부를 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈은 상기 대상체에 대한 X선 로 데이터 이미지(Raw data image)를 획득하고, 상기 제어부는, 상기 X선 로 데이터 이미지에 포함되는 헤더 정보(header information)를 분석하여, X선 단층 촬영의 종료를 결정하고, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 공급되는 전원을 차단하도록 상기 전원 공급부를 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 X선 디텍터 장치는 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈의 촬영 설정 파라미터 값을 저장하는 저장부를 더 포함하고, 상기 촬영 설정 파라미터 값은, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈의 기준값 보정(offset calibration) 및 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 포함되는 피드백 커패시터에 관한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈은, 상기 촬영 설정 파라미터 값에 기초하여, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈의 기준값 및 상기 피드백 커패시터 값을 보정하는 디텍터 모듈 제어부를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 디텍터 모듈 제어부는, X선 단층 촬영 개시 신호에 기초하여 X선 단층 촬영이 개시되는 경우 상기 저장부로부터 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈의 촬영 설정 파라미터 값을 수신할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 일 실시예는, X선 단층 촬영 개시 신호를 수신하는 단계, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 전원을 공급하는 단계, 촬영 프로토콜에 따라 상기 대상체에 조사된 X선을 검출하고, 상기 대상체에 대한 X선 데이터를 획득하는 단계 및 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 공급되는 전원을 차단하는 단계를 포함하는, X선 디텍터 장치의 동작 방법을 제공한다.
예를 들어, 상기 방법은 상기 X선 단층 촬영 개시 신호를 수신하는 단계 이전에 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 공급되는 전원을 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 X선 단층 촬영 개시 신호를 수신하는 단계는 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈의 외부 환경 변화를 인식하는 단계, 인식된 외부 환경 변화에 기초하여, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 전원을 공급 또는 차단을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 X선 데이터를 획득하는 단계는, 상기 대상체에 대한 X선 로 데이터를 획득하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 전원을 차단하는 단계는 상기 X선 로 데이터의 헤더 정보를 분석하여, X선 단층 촬영의 종료를 결정하는 단계 및 상기 결정에 기초하여, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 전원 공급을 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 방법은 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 전원을 공급하는 단계 이후에, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈의 촬영 설정 파라미터 값을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 촬영 설정 파라미터 값은, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈의 기준값 보정(offset calibration) 및 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 포함되는 피드백 커패시터에 관한 정보를 포함하고, 상기 방법은 상기 촬영 설정 파라미터 값에 기초하여, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈의 기준값 및 상기 피드백 커패시터 값을 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 일 실시예는, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 전술된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
도 1은 일반적인 단층 영상 장치의 개략도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 단층 영상 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 단층 영상 장치의 통신부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 모듈을 도시한 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 모듈의 평면도들이다.
도 6a는 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 장치를 도시한 사시도이다.
도 6b는 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 장치의 선 단면도이다.
도 7a는 본 개시의 일 실시예에 따른 단층 영상 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 7b는 본 개시의 일 실시예에 따른 단층 영상 장치의 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 장치의 구성 요소를 도시한 블록도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 모듈에 전원을 공급하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 장치의 전원 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 장치의 전원 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 장치의 전원 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 모듈의 촬영 설정 파라미터 값을 보정하는 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 모듈의 촬영 설정 파라미터 값을 보정하는 방법을 포함하는 X선 디텍터 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 개시의 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 개시에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 개시에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.
본 명세서에서 "영상"는 이산적인 영상 요소들(예를 들어, 2차원 영상에 있어서의 픽셀들 및 3차원 영상에 있어서의 복셀들)로 구성된 다차원(multi-dimensional) 데이터를 의미할 수 있다. 예를 들어, 영상은 단층 영상 촬영 장치에 의해 획득된 대상체의 의료 영상 등을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 "단층 촬영 영상(Computed Tomography Image, CT image)"이란 대상체에 대한 적어도 하나의 축을 중심으로 회전하며 대상체를 촬영함으로써 획득된 복수개의 엑스레이 영상들의 합성 영상을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 "대상체(object)"는 사람 또는 동물, 또는 사람 또는 동물의 일부 또는 전부일수 있다. 예를 들어, 대상체는 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장기, 및 혈관 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, "대상체"는 팬텀(phantom)일수도 있다. 팬텀은 생물의 밀도와 실효 원자 번호에 아주 근사한 부피를 갖는 물질을 의미하는 것으로, 신체와 유사한 성질을 갖는 구형(sphere)의 팬텀을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 "사용자"는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 임상 병리사, 의료 영상 전문가 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
단층 영상 장치(Computed Tomography, CT)은 대상체에 대하여 단면 영상을 제공할 수 있으므로, 일반적인 X선 촬영 기기에 비하여 대상체의 내부 구조(예컨대, 신장, 폐 등의 장기 등)가 겹치지 않게 표현할 수 있다는 장점이 있다.
단층 영상 장치는, 예를 들어, 2mm 두께 이하의 영상데이터를 초당 수십, 수백 회 획득하여 가공함으로써 대상체에 대하여 비교적 정확한 단면 영상을 제공할 수 있다. 종래에는 대상체의 가로 단면만으로 표현된다는 문제점이 있었지만, 다음과 같은 여러 가지 영상 재구성 기법의 등장에 의하여 극복되었다. 3차원 재구성 영상기법들로는 다음과 같은 기법들이 있다.
- SSD(Shade surface display): 초기 3차원 영상기법으로 일정 HU값을 가지는 복셀들만 나타내도록 하는 기법.
- MIP(maximum intensity projection)/MinIP(minimum intensity projection): 영상을 구성하는 복셀 중에서 가장 높은 또는 낮은 HU값을 가지는 것들만 나타내는 3D 기법.
- VR(volume rendering): 영상을 구성하는 복셀들을 관심영역별로 색 및 투과도를 조절할 수 있는 기법.
- 가상내시경(Virtual endoscopy): VR 또는 SSD 기법으로 재구성한 3차원 영상에서 내시경적 관찰이 가능한 기법.
- MPR(multi planar reformation): 다른 단면 영상으로 재구성하는 영상 기법. 사용자가 원하는 방향으로의 자유자제의 재구성이 가능하다.
- Editing: VR에서 관심부위를 보다 쉽게 관찰하도록 주변 복셀들을 정리하는 여러 가지 기법.
- VOI(voxel of interest): 선택 영역만을 VR로 표현하는 기법.
본 개시의 실시예에 따른 단층 영상 장치 (1000)은 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여 설명될 수 있다. 본 개시의 실시예에 따른 단층 영상 장치 (1000)은 다양한 형태의 장치들을 포함할 수 있다.
도 1은 단층 영상 장치 (Computed Tomography System, CT system) (1000)의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 단층 영상 장치 (1000)은 X선 디텍터 장치(100), 테이블(200), 갠트리(300) 및 X선 생성부(310)를 포함할 수 있다.
대상체(10)는 테이블(200) 상에 위치될 수 있다.
갠트리(300)는 X선 디텍터 장치(100) 및 X선 생성부(310)를 포함할 수 있다.
테이블(200)은 단층 영상 촬영 과정에서 소정의 방향(예컨대, 상, 하, 좌, 우 중 적어도 한 방향)으로 이동할 수 있다. 또한, 테이블(200)은 소정의 방향으로 소정의 각도만큼 기울어질 수 있거나(tilting) 또는 회전(rotating)될 수 있다.
또한, 갠트리(300)도 소정의 방향으로 소정의 각도만큼 기울어질 수 있다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 단층 영상 장치 (1000)의 구조를 나타낸 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 단층 영상 장치 (1000)은 X선 디텍터 장치(100), 테이블(200), 갠트리(300), 제어부(400), 저장부(420), 영상 처리부(430), 입력부(440), 디스플레이부(450), 통신부(460)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 대상체(10)는 테이블(200) 상에 위치할 수 있다. 본 개시의 실시예에 따른 테이블(200)은 소정의 방향(예컨대, 상, 하, 좌, 우 중 적어도 한 방향)으로 이동 가능하고, 제어부(400)에 의하여 움직임이 제어될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따른 갠트리(300)는 회전 프레임(302), X선 생성부(310), 회전 구동부(304), 데이터 송신부(410)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 갠트리(300)의 일측에는 X선 수광부(130) 및 X선 디텍터 장치(100)가 포함될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따른 갠트리(300)는 소정의 회전축(RA; Rotation Axis)에 기초하여 회전 가능한 고리 형태의 회전 프레임(302)을 포함할 수 있다. 또한, 회전 프레임(302)는 디스크의 형태일 수도 있다.
회전 프레임(302)은 소정의 시야 범위(FOV; Field Of View)를 갖도록 각각 대향하여 배치된 X선 생성부(310) 및 X선 디텍터 장치(100)를 포함할 수 있다. 또한, 회전 프레임(302)은 산란 방지 그리드(anti-scatter grid, 314)를 포함할 수 있다. 산란 방지 그리드(314)는 X선 생성부(310)와 X선 디텍터 장치(100)의 사이에서 위치할 수 있다.
의료용 영상 장치에 있어서, 검출기(또는 감광성 필름)에 도달하는 X선 방사선에는, 유용한 영상을 형성하는 감쇠된 주 방사선 (attenuated primary radiation) 뿐만 아니라 영상의 품질을 떨어뜨리는 산란 방사선(scattered radiation) 등이 포함되어 있다. 주 방사선은 대부분 투과시키고 산란 방사선은 감쇠시키기 위해, 환자와 검출기(또는 감광성 필름)와의 사이에 산란 방지 그리드(314)를 위치시킬 수 있다.
예를 들어, 산란 방지 그리드(314)는, 납 박편의 스트립(strips of lead foil)과, 중공이 없는 폴리머 물질(solid polymer material)이나 중공이 없는 폴리머(solid polymer) 및 섬유 합성 물질(fiber composite material) 등의 공간 충전 물질(interspace material)을 교대로 적층한 형태로 구성될 수 있다. 그러나, 산란 방지 그리드(314)의 형태는 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
회전 프레임(302)은 회전 구동부(304)로부터 구동 신호를 수신하고, X선 생성부(310)와 X선 디텍터 장치(100)를 소정의 회전 속도로 회전시킬 수 있다. 회전 프레임(302)은 슬립 링(미도시)을 통하여 접촉 방식으로 회전 구동부(304)로부터 구동 신호, 파워를 수신할 수 있다. 또한, 회전 프레임(302)은 무선 통신을 통하여 회전 구동부(304)로부터 구동 신호, 파워를 수신할 수 있다.
X선 생성부(310)는 파워 분배부(PDU; Power Distribution Unit, 미도시)에서 슬립 링(미도시)을 거쳐 고전압 생성부(미도시)를 통하여 전압, 전류를 인가 받아 X선을 생성하여 방출할 수 있다. 고전압 생성부가 소정의 전압(이하에서 튜브 전압으로 지칭함)을 인가할 때, X선 생성부(310)는 이러한 소정의 튜브 전압에 상응하게 복수의 에너지 스펙트럼을 갖는 X-ray들을 생성할 수 있다.
X선 생성부(310)에 의하여 생성되는 X-ray는, 콜리메이터(collimator, 312)에 의하여 소정의 형태로 방출될 수 있다.
X선 디텍터 장치(100)는 X선 생성부(310)와 마주하여 위치할 수 있다. X선 디텍터 장치(100)는 복수의 X선 검출 소자들을 포함할 수 있다. 단일 엑스선 검출 소자는 단일 채널을 형성할 수 있지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
X선 수광부(130)는 X선 생성부(310)로부터 생성되고 대상체(10)를 통하여 전송된 X 선을 감지하고, 감지된 X선의 강도에 상응하게 전기 신호를 생성할 수 있다.
X선 수광부(130)는 방사선을 광으로 전환하여 검출하는 간접방식과 방사선을 직접 전하로 변환하여 검출하는 직접방식 검출기를 포함할 수 있다. 간접방식의 X선 수광부(130)는 신틸레이터(Scintillator)를 사용할 수 있다. 또한, 직접방식의 X선 수광부는 photon counting detector를 사용할 수 있다. X선 디텍터 장치(100)가 X선 수광부(130)와 연결될 수 있다. X선 수광부(130)에 의하여 생성된 전기 신호는 X선 디텍터 장치(100)에서 수집될 수 있다. X선 수광부(130)에 의하여 생성된 전기 신호는 유선 또는 무선으로 X선 디텍터 장치(100)에서 수집될 수 있다. 도 2에서는 X선 수광부(130)와 X선 디텍터 장치(100)가 분리된 것으로 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니고, X선 수광부(130)가 X선 디텍터 장치(100)에 포함될 수 있다.
슬라이스 두께(slice thickness)나 슬라이스 개수에 따라 X선 디텍터 장치(100)로부터 수집된 일부 데이터만이 영상 처리부(430)에 제공될 수 있고, 또는 영상 처리부(430)에서 일부 데이터만을 선택할 수 있다.
이러한 디지털 신호는 데이터 송신부(410)를 통하여 영상 처리부(430)로 제공될 수 있다. 이러한 디지털 신호는 데이터 송신부(410)를 통하여 유선 또는 무선으로 영상 처리부(430)로 송신될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따른 제어부(400)는 단층 영상 장치 (1000)의 각각의 모듈의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(400)는 X선 디텍터 장치(100), 테이블(200), 회전 구동부(304), 콜리메이터(312), 저장부(420), 영상 처리부(430), 입력부(440), 디스플레이부(450), 통신부(460) 등의 동작들을 제어할 수 있다.
영상 처리부(430)는 X선 디텍터 장치(100)으로부터 획득된 데이터(예컨대, 가공 전인 로 데이터(Raw data))를 데이터 송신부(410)을 통하여 수신하여, 전처리(pre-processing)하는 과정을 수행할 수 있다.
전처리는, 예를 들면, 채널들 사이의 감도 불균일 정정 프로세스, 신호 세기의 급격한 감소 또는 금속 같은 X선 흡수재로 인한 신호의 유실 정정 프로세스 등을 포함할 수 있다.
영상 처리부(430)의 출력 데이터는 로 데이터(raw data) 또는 프로젝션(projection) 데이터로 지칭될 수 있다. 이러한 프로젝션 데이터는 데이터 획득시의 촬영 조건(예컨대, 튜브 전압, 촬영 각도 등)등과 함께 저장부(420)에 저장될 수 있다.
프로젝션 데이터는 대상체를 통과한 X선의 세기에 상응하는 데이터 값의 집합일 수 있다. 설명의 편의를 위해, 모든 채널들에 대하여 동일한 촬영 각도로 동시에 획득된 프로젝션 데이터의 집합을 프로젝션 데이터 세트로 지칭한다.
저장부(420)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(SD, XD 메모리 등), 램(RAM; Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM; Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
또한, 영상 처리부(430)는 획득된 프로젝션 데이터 세트를 이용하여 대상체에 대한 단면 영상을 재구성할 수 있다. 이러한 단면 영상은 3차원 영상일 수 있다. 다시 말해서, 영상 처리부(430)는 획득된 프로젝션 데이터 세트에 기초하여 콘 빔 재구성(cone beam reconstruction) 방법 등을 이용하여 대상체에 대한 3차원 영상을 생성할 수 있다.
입력부(440)를 통하여 X선 단층 촬영 조건, 영상 처리 조건 등에 대한 외부 입력이 수신될 수 있다. 예를 들면, X선 단층 촬영 조건은, 복수의 튜브 전압, 복수의 X선들의 에너지 값 설정, 촬영 프로토콜 선택, 영상재구성 방법 선택, FOV 영역 설정, 슬라이스 개수, 슬라이스 두께(slice thickness), 영상 후처리 파라미터 설정 등을 포함할 수 있다. 또한 영상 처리 조건은 영상의 해상도, 영상에 대한 감쇠 계수 설정, 영상의 조합비율 설정 등을 포함할 수 있다.
입력부(440)는 외부로부터 소정의 입력을 인가 받기 위한 디바이스 등을 포함할 수 있다. 예컨대, 입력부(440)는 마이크로폰, 키보드, 마우스, 조이스틱, 터치 패드, 터치팬, 음성, 제스처 인식장치 등을 포함할 수 있다.
디스플레이부(450)는 영상 처리부(430)에 의해 재구성된 X선 촬영 영상을 디스플레이할 수 있다.
전술한 엘리먼트들 사이의 데이터, 파워 등의 송수신은 유선, 무선 및 광통신 중 적어도 하나를 이용하여 수행될 수 있다.
통신부(460)는 서버(500) 등을 통하여 외부 디바이스, 외부 의료 장치 등과의 통신을 수행할 수 있다. 이와 관련하여서는 도 3을 참조하여 후술한다.
도 3은 단층 영상 장치 (1000)의 통신부(460)의 구성을 도시하는 도면이다.
통신부(460)는, 유선 또는 무선으로 네트워크(600)와 연결되어 외부 서버(500), 의료 장치(510) 또는 휴대용 장치(520) 와의 통신을 수행할 수 있다. 통신부(460)는 의료 영상 정보 시스템(PACS, Picture Archiving and Communication System)을 통해 연결된 병원 서버나 병원 내의 다른 의료 장치와 데이터를 주고 받을 수 있다.
또한, 통신부(460)는 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 휴대용 장치(520) 등과 데이터 통신을 수행할 수 있다.
통신부(460)는 네트워크(600)를 통해 대상체의 진단과 관련된 데이터를 송수신할 수 있다. 또한 통신부(460)는 MRI 장치, X-ray 장치 등 의료 장치(510)에서 획득된 의료 영상 등을 송수신할 수 있다.
나아가, 통신부(460)는 서버(500)로부터 환자의 진단 이력이나 치료 일정 등을 수신하여 환자의 임상적 진단 등에 활용할 수도 있다. 또한, 통신부(460)는 병원 내의 서버(500)나 의료 장치(510)뿐만 아니라, 사용자나 환자의 휴대용 장치(520) 등과 데이터 통신을 수행할 수도 있다.
또한 장비의 이상유무 및 품질 관리현황 정보를 네트워크를 통해 시스템 관리자나 서비스 담당자에게 송신하고 그에 대한 feedback을 수신할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 모듈(100-1)을 도시한 사시도이다.
도 4를 참조하면, X선 디텍터 모듈(100-1)은 몸체부(110), 제1 회로 기판(120), 수광 소자(130), 아날로그/디지털 변환 칩(140) 및 방열 패드(142)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, X선 디텍터 모듈(100-1)은 제2 회로 기판(122), 접속 부재(124) 및 디텍터 모듈 제어부(150)를 더 포함할 수 있다.
몸체부(110)는 소정의 두께를 갖는 육면체 형상을 가질 수 있다. 몸체부(110)에는 제1 회로 기판(120), 제2 회로 기판(122), 접속 부재(124), 수광 소자(130), 아날로그/디지털 변환 칩(140), 방열 패드(142) 및 디텍터 모듈 제어부(150)가 장착 또는 배치될 수 있다.
몸체부(110)의 일측면에는 제1 회로 기판(120)이 배치될 수 있다. 제1 회로 기판(120)이 배치된 측면과 같은 측면에는 제2 회로 기판(122)이 배치될 수 있다. 제2 회로 기판(122)이 배치된 몸체부(110)의 제1 방향(X 방향)으로의 높이는 제1 회로 기판(120)이 배치된 몸체부(110)의 제1 방향(X 방향)으로의 높이보다 낮을 수 있다. 다시 말하면, 제2 회로 기판(122)이 배치된 몸체부(110)의 측면은 제1 방향(X 방향)으로 움푹 패인 형태로 형성될 수 있다.
제1 회로 기판(120) 및 제2 회로 기판(122)이 배치된 몸체부(110)의 일측면과 인접한 측면에는 수광 소자(130)가 배치될 수 있다. 몸체부(110)의 수광 소자(130)가 배치된 측면에는 제3 방향(Z 방향)으로 연장되어 돌출된 제1 체결부(112) 및 제1 체결부(112)가 연장된 방향과 반대되는 방향으로 연장되어 돌출된 제2 체결부(114)가 형성될 수 있다.
몸체부(110)는 열 전도율이 높은 금속 재료로 형성될 수 있다. 몸체부(110)는 예컨대, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 은(Au), 백금(Pt), 금(Au) 및 이들의 합금 중 적어도 하나로 형성될 수 있으나, 전술한 예시로 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 몸체부(110)는 알루미늄으로 형성될 수 있다.
제1 회로 기판(120)은 아날로그/디지털 변환 칩(140)이 실장되는 지지 기판으로서, 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB), 세라믹 기판, 유기 기판, 인터포저 기판 및 패키지 기판 중에서 선택되는 적어도 하나를 기반으로 형성될 수 있다. 제1 회로 기판(120)의 상면에는 아날로그/디지털 변환 칩(140)이 실장되고, 제1 회로 기판(120)의 상면은 몸체부(110)의 일측면과 마주보도록 배치될 수 있다. 제1 회로 기판(120)이 몸체부(110) 상에 배치되는 구조는 도 5a 및 도 5b의 설명 부분에서 상세하게 설명하기로 한다.
제2 회로 기판(122)은, 제1 회로 기판(120)과 마찬가지로, 인쇄 회로 기판, 세라믹 기판, 유기 기판, 인터포저 기판 및 패키지 기판 중에서 선택되는 적어도 하나를 기반으로 형성될 수 있다.
제2 회로 기판(122)은 외부 장치, 예컨대, 제어부(400), 저장부(420), 영상 처리부(430), 입력부(440), 디스플레이부(450) 및 통신부(460, 이상 도 2 참조) 중 적어도 하나와 연결될 수 있는 접속 부재(124)를 포함할 수 있다. 또한, 접속 부재(124)는 X선 디텍터 모듈(100-1)을 외부의 시스템 기판이나 메인 보드에 실장 시키는 기능을 할 수도 있다. 일 실시예에서, X선 디텍터 모듈(100-1)은 접속 부재(124)를 통해 외부의 전원 공급부와 연결되어, 전원을 공급받을 수 있다.
수광 소자(130)는 몸체부(110)의 일측에 배치될 수 있다. 수광 소자(130)는 복수 개로 구성되고, 어레이(array) 형태로 배열될 수 있다. 수광 소자(130)는 X선 생성부(310, 도 1 및 도 2 참조)에서 생성되는 X선을 수광하고, 수광되는 X선 신호를 전기적 신호로 변경할 수 있다.
아날로그/디지털 변환 칩(Analog Digital Converter Chip, ADC chip)(140)은 제1 회로 기판(120)의 상면에 실장될 수 있다. 아날로그/디지털 변환 칩(140)은 수광 소자(130)에서 변환한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 아날로그/디지털 변환 칩(140)은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 연산 능력을 갖는 중앙 처리 장치(central processing unit), 마이크로 프로세서(microprocessor), 그래픽 프로세서(graphic processing unit) 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
아날로그/디지털 변환 칩(140)의 상면과 몸체부(110)의 일측면 사이에는 방열 패드(Thermal pad)(142)가 개재될 수 있다. 방열 패드(142)는 아날로그/디지털 변환 칩(140)에서 방출되는 열을 몸체부(110)로 전달하는 기능을 할 수 있다. 방열 패드(142)는 열 전도성이 높은 경화성 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 방열 패드(142)는 실리콘 수지(Silicone resin), 폴리우레탄 수지(Polyurethane resin), 폴리부타디엔 수지(Polybutadien resin), 폴리이소프렌 수지(Polyisoprene resin), 천연고무 수지, 폴리비닐클로라이드 수지(Polyvinyl Chloride resin), 폴리에틸렌 수지(polyisoprenepolyethylene resin), 폴리프로필렌 수지(Polypropylen resin), 폴리비닐리덴클로라이드 수지(Polyvinylidene chloride resin), 및 이들의 가소화된 수지 중 선택된 적어도 하나의 결합제와 경화제의 혼합물로 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이고, 방열 패드(142)가 전술한 예시로 형성되는 것으로 한정되는 것은 아니다.
디텍터 모듈 제어부(150)는 제2 회로 기판(122) 상에 실장될 수 있다. 디텍터 모듈 제어부(150)는 수광 소자(130) 및 아날로그/디지털 변환 칩(140)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 디텍터 모듈 제어부(150)는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)과 같은 하드웨어 구성 요소로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4에는 아날로그/디지털 변환 칩(140) 및 디텍터 모듈 제어부(150)가 각각 하나만 포함하는 것으로 도시되었으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이다. X선 디텍터 모듈(100-1)은 복수의 아날로그/디지털 변환 칩(140) 및 복수의 디텍터 모듈 제어부(150)를 포함할 수 있다. 특히, 수광 소자(130)에 포함되는 포토 다이오드(134, 도 5a, 도 5b 설명 부분 참조)와 아날로그/디지털 변환 칩(140)은 1:1로 연결되기 때문에 최근의 단층 영상 촬영에서 픽셀(pixel) 수가 늘어남에 따라 다 채널(channel)의 아날로그/디지털 변환 칩(140) 및 디텍터 모듈 제어부(150)가 필요하고, 이에 따라 X선 디텍터 모듈(100-1)의 발열량이 증가하게 된다. 또한, 일반적으로 X선 디텍터 모듈(100-1)은 단층 영상 장치 (1000, 도 1 및 도 2 참조)의 구성 요소와 비교하여 고용량, 고속 전기 동작을 수행하기 때문에 비교적 많은 전력 소모가 발생된다.
도 4에 도시된 X선 디텍터 모듈(100-1)은 발열이 상대적으로 많이 발생되는 아날로그/디지털 변환 칩(140)을 제1 회로 기판(120)의 상면에 실장하고, 제1 회로 기판(120)의 상면이 몸체부(110)의 일측면과 마주 보도록 배치하며, 아날로그/디지털 변환 칩(140)과 몸체부(110) 사이에 방열 패드(142)를 개재함으로써, 아날로그/디지털 변환 칩(140)에서 발생되는 열을 몸체부(110) 쪽으로 효율적으로 방출할 수 있게 하는 효과가 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 모듈(100-1)은 몸체부(110)는 열 전도성이 높은 금속 재질로 형성함으로써, 아날로그/디지털 변환 칩(140) 뿐만 아니라, 디텍터 모듈 제어부(150)에서 발생되는 열까지도 효율적으로 방출할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 모듈(100-1)의 평면도들이다.
도 5a를 참조하면, X선 디텍터 모듈(100-1)은 몸체부(110), 제1 회로 기판(120), 배선(126), 수광 소자(130), 아날로그/디지털 변환 칩(140) 및 방열 패드(142)를 포함할 수 있다.
제1 회로 기판(120)의 상면(120S)에는 아날로그/디지털 변환 칩(140)이 실장되고, 아날로그/디지털 변환 칩(140)과 몸체부(110)의 제1 면(110A) 사이에는 방열 패드(142)가 개재될 수 있다. 제1 회로 기판(120)의 상면(120S)은 몸체부(110)의 제1 면(110A)과 마주보도록 배치될 수 있다.
도 5a에서 제1 회로 기판(120)과 몸체부(110)의 제1 면(110A)은 소정 거리 만큼 이격된 것으로 도시되었으나, 이는 설명의 편의 및 이해를 돕기 위해 과장해서 도시한 것이고, 제1 회로 기판(120)과 몸체부(110)가 도 5a에 도시된 것과 같이 한정되는 것은 아니다.
배선(126)은 제1 회로 기판(120)과 수광 소자(130)를 전기적 및/또는 물리적으로 연결할 수 있다. 일 실시예에서, 배선(126)은 포토 다이오드(134)와 제1 회로 기판(120) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다. 배선(126)은 도 5a에 도시된 것과 같이 포토 다이오드(134)의 양 측면을 연결할 수 있으나, 이에 제한 되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 배선(126)은 제1 체결부(112)에 접하여 배치되고, 포토 다이오드(134)는 배선(126)의 상부 전체를 덮도록 배치될 수도 있다. 배선(126)은 전도성을 갖는 금속 재료로 형성될 수 있다. 배선(126)은 예컨대, 알루미늄(Al), 금(Au), 베릴륨(Be), 비스무트(Bi), 코발트(Co), 구리(Cu), 하프늄(Hf), 인듐(In), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 납(Pb), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 로듐(Rh), 레늄(Re), 루테늄(Ru), 탄탈륨(Ta), 텔루륨(Te), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 아연(Zn), 지르코늄(Zr) 중 적어도 하나로 형성될 수 있으나, 전술한 예시로 한정되는 것은 아니다.
X선 디텍터 모듈(100-1)은 배선(126)을 둘러싸고, 전기 절연성을 갖는 탄성의 가스켓 수단을 더 포함할 수 있다.
수광 소자(130)는 제1 체결부(112)의 일측에 접하여 배치되는 포토 다이오드(134) 및 포토 다이오드(134)에 접하고, 포토 다이오드(134)를 덮는 형태로 배치되는 신틸레이터(132)를 포함할 수 있다.
신틸레이터(Scintillator)(132)는 X선 생성부(310, 도 1 및 도 2 참조)로부터 대상체(10, 도 1 참조)에 조사되는 X선과 반응하여 가시 광선 영역의 파장을 갖는 광자(Photon)를 방출할 수 있다.
포토 다이오드(134)는 신틸레이터(132)가 방출한 광자를 수광하고, 이를 전기적 신호로 변환할 수 있다. 포토 다이오드(134)는 수광한 광자를 아날로그의 전기 신호로 변환하여, 아날로그/디지털 변환 칩(140)에 전송할 수 있다.
도 5b를 참조하면, X선 디텍터 모듈(100-1)은 몸체부(110)의 제1 면(110A) 및 제1 면(110A)의 대향면인 제2 면(110B)에 배치되는 2개의 제1 회로 기판(120)을 포함할 수 있다. 도 5b에 도시된 X선 디텍터 모듈(100-1)은 2개의 제1 회로 기판(120), 2개의 제1 회로 기판(120)에 각각 실장되는 제1 아날로그/디지털 변환 칩(140-1), 제2 아날로그/디지털 변환 칩(140-2), 몸체부(110)의 제1 면(110A)과 제1 아날로그/디지털 변환 칩(140-1) 사이에 개재되는 방열 패드(142-1) 및 몸체부(110)의 제2 면(110B)과 제2 아날로그/디지털 변환 칩(140-2) 사이에 개재되는 방열 패드(142-2)를 포함하는 것을 제외하고는 도 5a에 도시된 X선 디텍터 모듈(100-1)과 동일하다. 따라서, 이하에서는 중복되는 설명을 생략하기로 한다. 제1 아날로그/디지털 변환 칩(140-1) 및 제2 아날로그/디지털 변환 칩(140-2)은 도 5b에 도시된 X선 디텍터 모듈(100-1)이 도 5a에 도시된 X선 디텍터 모듈(100-1)과 비교했을 때 갖는 구조적 차이점을 강조하고자 사용한 표현이고, X선 디텍터 모듈(100-1)이 2개의 아날로그/디지털 변환 칩(140-1, 140-2)만을 포함하는 것을 의미하는 것은 아니다.
제1 회로 기판(120)은 제1 방향(X 방향)으로 몸체부(110)의 양 측면 상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 회로 기판(120)은 몸체부(110)의 제1 면(110A) 상에서 제1 면(110A)과 소정의 거리만큼 이격되어 배치되고, 몸체부(110)의 제2 면(110B) 상에서 제2 면(110B)과 소정의 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 제1 회로 기판(120)의 상면(120S)은 몸체부(110)의 제1 면(110A) 및 제2 면(110B)과 각각 마주보도록 배치될 수 있다. 2개의 제1 회로 기판(120) 상에는 제1 아날로그/디지털 변환 칩(140-1) 및 제2 아날로그/디지털 변환 칩(140-2)이 각각 실장될 수 있다. 몸체부(110)의 제1 면(110A)과 제1 아날로그/디지털 변환 칩(140-1)의 사이 및 제2 면(110B)과 제2 아날로그/디지털 변환 칩(140-2)의 사이에는 방열 패드(142-1, 142-2)가 각각 개재될 수 있다.
몸체부(110)의 제1 면(110A) 상에 배치되는 제1 회로 기판(120)과 제2 면(110B) 상에 배치되는 제1 회로 기판(120)은 배선(126)을 통해 서로 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다.
도 6a는 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 장치(100)를 도시한 사시도이다.
도 6a를 참조하면, X선 디텍터 장치(100)는 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)을 포함할 수 있다. X선 디텍터 장치(100)는 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)을 어레이(array) 형태로 배열하여 서로 연결할 수 있다. X선 디텍터 장치(100)는 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)을 소정의 중심각을 갖는 호 형태를 이루도록 배열할 수 있다.
X선 디텍터 장치(100)는 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)을 연결하는 모듈 연결 프레임(210, 220)을 포함할 수 있다. 모듈 연결 프레임(210, 220)은 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n) 각각의 제1 체결부(112, 도 6b 참조)와 체결되는 제1 프레임(210) 및 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n) 각각의 제2 체결부(114, 도 6b 참조)와 체결되는 제2 프레임(220)을 포함할 수 있다. 제1 프레임(210)과 제2 프레임(220)은 제3 방향(Z 방향)을 따라 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 제2 프레임(220)은 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)과 연결되는 연결부(220-1) 및 제1 방향(X 방향)으로 연장되고 접속 부재(230)가 장착되는 지지부(220-2)를 포함할 수 있다.
모듈 연결 프레임(210, 220)은 열 전도율이 높은 금속 재료로 형성될 수 있다. 모듈 연결 프레임(210, 220)은 예컨대, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 은(Au), 백금(Pt), 금(Au) 및 이들의 합금 중 적어도 하나로 형성될 수 있으나, 전술한 예시로 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 모듈 연결 프레임(210, 220)은 몸체부(110)와 동일한 금속 재료로 형성될 수 있다.
도 6b는 도 6a에 도시된 X선 디텍터 장치(100)의 A - A' 선 단면도이다.
도 6b를 참조하면, X선 디텍터 모듈(100-1)은 제1 프레임(210) 및 제2 프레임(220)과 연결될 수 있다. 구체적으로, X선 디텍터 모듈(100-1)의 제1 체결부(112)는 제1 프레임(210)과 체결되고, X선 디텍터 모듈(100-1)의 제2 체결부(114)는 제2 프레임(220)과 체결될 수 있다. 도 6b에는 도시되지 않았지만, 제1 체결부(112)는 예를 들어, 나사와 같은 체결 부재를 통하여 제1 프레임(210)과 체결될 수 있다. 마찬가지로, 제2 체결부(114)도 나사와 같은 체결 부재를 통하여 제2 프레임(220)과 체결될 수 있다.
접속 부재(124)는 접속 부재(230)와 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다. X선 디텍터 모듈(100-1)은 접속 부재(124) 및 접속 부재(230)를 통하여 외부 장치, 외부의 시스템 기판이나 메인 보드에 연결되고, 전기적 신호를 송수신 할 수 있다. 일 실시예에서, X선 디텍터 모듈(100-1)은 접속 부재(124) 및 접속 부재(230)를 통해 전원 공급부(170, 도 8 참조)와 연결되어, 전원을 공급받을 수 있다.
아날로그/디지털 변환 칩(140) 및 디텍터 모듈 제어부(150)에서 발생되는 열은 제1 체결부(112) 및 제2 체결부(114)를 통하여 각각 제1 프레임(210) 및 제2 프레임(220)으로 방출될 수 있다. 구체적으로, 아날로그/디지털 변환 칩(140)에서 발생되는 열은 제1 체결부(112)를 거쳐 제1 프레임(210)으로 이어지는 경로(H140-1) 및 제2 체결부(114)를 거쳐 제2 프레임(220)으로 이어지는 경로(H140-2)를 통해 외부로 방출될 수 있다. 디텍터 모듈 제어부(150)에서 발생되는 열은 제1 체결부(112)를 거쳐 제1 프레임(210)으로 이어지는 경로(H150-1) 및 제2 체결부(114)를 거쳐 제2 프레임(220)으로 이어지는 경로(H150-2)를 통해 외부로 방출될 수 있다.
도 6b에 도시된 X선 디텍터 모듈(100-1)에서 방출되는 열은 제1 프레임(210) 및 제2 프레임(220)을 거쳐 외부로 방출되는바, 방열을 효율성을 높일 수 있다. 특히, 몸체부(110) 및 모듈 연결 프레임(210, 220)은 모두 열 전도율이 높은 금속 재료로 형성되는바, 외부로 열 방출이 용이하여, X선 디텍터 모듈(100-1)의 온도의 상승을 억제시킬 수 있다.
도 7a는 본 개시의 일 실시예에 따른 단층 영상 장치 (1000)의 구조를 도시한 도면이다.
도 7a를 참조하면, 단층 영상 장치 (1000)은 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n), 모듈 연결 프레임(210, 220), 갠트리(300) 및 X선 생성부(310)를 포함할 수 있다.
갠트리(300)는 소정의 회전축을 중심으로 하여 회전하는 회전 프레임을 포함할 수 있다. 회전 프레임은 디스크 형태일 수 있다.
복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)은 모듈 연결 프레임(210, 220)을 통해 상호 연결되고, 갠트리(300) 내의 일측에 장착될 수 있다. 제2 프레임(220)은 갠트리(300)의 일측에 결착될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)은 제2 프레임(220)과 체결되지 않고, 직접 갠트리(300)와 연결될 수 있다.
X선 생성부(310)는 갠트리(300) 내의 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)과 마주보는 위치에 배치될 수 있다. 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)은 X선 생성부(310)에서 조사되는 X선을 검출할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 단층 영상 장치 (1000)은 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)을 모듈 연결 프레임(210, 220)을 통해 상호 연결하고, 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)을 회전하는 갠트리(300) 내부에 장착시킴으로써, 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)에서 발생되는 열을 효과적으로 갠트리(300) 외부로 방출시킬 수 있다. 구체적으로, 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)에서 발생된 열은 제1 프레임(210)을 통해서 갠트리(300)의 외부로 방출되고, 제2 프레임(220)을 통해서 갠트리(300)로 전달될 수 있다. 따라서, 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)의 온도가 올라가는 것을 방지할 수 있다.
도 7b는 본 개시의 일 실시예에 따른 단층 영상 장치 (1000)의 구조를 설명하기 위한 개념도이다. 도 7b는 도 7a에서 X선 생성부(310)를 포함하는 갠트리(300)의 단면도를 도시한 도면이다.
도 7b를 참조하면, X선 디텍터 모듈(100-1)은 갠트리(300) 내의 X선 생성부(310)과 마주보는 위치에 배치될 수 있다. X선 디텍터 모듈(100-1)은 X선 생성부(310)로부터 생성된 X선을 검출할 수 있다. X선 디텍터 모듈(100-1)의 제1 체결부(112)는 제1 프레임(210)과 체결되고, 제2 체결부(114)는 제2 프레임(220)과 체결될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 프레임(220)은 갠트리(300)와 연결될 수 있다. X선 디텍터 모듈(100-1)에서 발생되는 열(H)은 제1 프레임(210)를 거쳐 갠트리(300)의 외부로 방출되거나, 제2 프레임(220)를 거쳐 갠트리(300)로 전달될 수 있다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 장치(100)의 구성 요소를 도시한 블록도이다.
도 8을 참조하면, X선 디텍터 장치(100)는 X선 디텍터 모듈(100-1), 전원 공급부(170) 및 제어부(180)를 포함할 수 있다. 도 8에는 X선 디텍터 장치(100)가 하나의 X선 디텍터 모듈(100-1)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이고, X선 디텍터 장치(100)는 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)을 포함할 수 있다.
X선 디텍터 모듈(100-1)은 수광부(130), 아날로그/디지털 변환 칩(140), 증폭기(144), 디텍터 모듈 제어부(150) 및 저장부(160)를 포함할 수 있다.
수광부(130)는 X선 생성부(310, 도 1 및 도 2 참조)에서 생성되는 X선을 수광하고, 수광되는 X선 신호를 전기적 신호로 변경할 수 있다. 수광부(130)는 X선 생성부(310)에서 대상체(10, 도 1 참조)에 조사되는 X선과 반응하여 가시 광선 영역의 파장을 갖는 광자를 방출하는 신틸레이터(132) 및 신틸레이터(132)가 방출하는 광자를 아날로그 전기 신호로 변환하는 포토 다이오드(134)를 포함할 수 있다. 수광부(130)는 도 2에서 설명한 수광 소자(130)와 동일한 구성 요소인바, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
아날로그/디지털 변환 칩(140)은 수광 소자(130)에서 변환된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 데이터 송신부(410, 도 2 참조)를 통해 영상 처리부(430)에 전송할 수 있다. 아날로그/디지털 변환 칩(140)은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 연산 능력을 갖는 중앙 처리 장치(CPU), 마이크로 프로세서, 그래픽 프로세서(GPU) 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
증폭기(144)는 수광부(130)에서 변환한 아날로그 신호를 증폭하여 아날로그/디지털 변환 칩(140)에 전송할 수 있다.
디텍터 모듈 제어부(150)는 수광부(130), 아날로그/디지털 변환 칩(140) 및 증폭기(144)의 동작을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 디텍터 모듈 제어부(150)는 X선 디텍터 모듈(100-1)의 촬영 설정 파라미터 값을 보정할 수 있다. 촬영 설정 파라미터 값은, X선 디텍터 모듈(100-1)의 기준값 보정(offset calibration) 및 X선 디텍터 모듈(100-1)에 포함되는 피드백 커패시터에 관한 정보를 포함할 수 있다. 촬영 설정 파라미터 값의 보정에 관해서는 도 13 및 도 14의 설명 부분에서 후술하도록 한다.
일 실시예에서, 저장부(160)는 X선 디텍터 모듈(100-1)의 기준값 보정 및 X선 디텍터 모듈(100-1)의 피드백 커패시터에 관한 정보를 저장할 수 있다. 일 실시예에서, 디텍터 모듈 제어부(150)는 저장부(160)로부터 촬영 설정 파라미터 값을 수신하고, 수신된 촬영 설정 파라미터 값에 기초하여 X선 디텍터 모듈(100-1)의 기준값 및 피드백 커패시터 값을 보정할 수 있다.
도 8에서 저장부(160)는 디텍터 모듈 제어부(150)와 연결되는 것으로 도시되었지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 저장부(160)는 아날로그/디지털 변환 칩(140) 내에 포함될 수 있다. 저장부(160)는 예컨대, 플래시 메모리, 하드디스크, 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(SD, XD 메모리 등), 램(RAM; Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM; Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 자기 메모리, 자기 디스크, 광 디스크 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전원 공급부(170)는 X선 디텍터 모듈(100-1)에 전원을 공급할 수 있다. 전원 공급부(170)는 멀티 채널로 구성될 수 있고, 멀티 채널을 통해 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n, 도 6a 및 도 7a 참조)에 전원을 공급할 수 있다.
제어부(180)는 전원 공급부(170)와 연결되고, X선 단층 촬영이 진행되는 동안 X선 디텍터 모듈(100-1)에 전원을 공급하도록 전원 공급부(170)를 제어할 수 있다. 도 8에는 X선 디텍터 모듈(100-1)만 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이고, 제어부(180)는 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n, 도 6a 및 도 7a 참조)에 공급되는 전원을 제어할 수 있다.
제어부(180)는 X선 디텍터 모듈(100-1)에 대한 X선 단층 촬영 개시 신호를 수신하고, 수신된 X선 단층 촬영 개시 신호에 기초하여 X선 단층 촬영이 개시되는 경우, X선 디텍터 모듈(100-1)에 전원을 공급하고, X선 단층 촬영이 종료되는 경우 X선 디텍터 모듈(100-1)에 공급되는 전원을 차단할 수 있다. 일 실시예에서, 제어부(180)는 입력부(440, 도 2 참조)에서 수신되는 촬영 개시 사용자 입력을 통하여 X선 단층 촬영 개시 여부를 인식할 수 있다. 일 실시예에서, 제어부(180)는 X선 디텍터 장치(100)의 외부 환경 변화를 인식하고, 외부 환경 변화를 통해 X선 단층 촬영 개시 여부를 감지할 수 있다. 예컨대, 제어부(180)는 X선 생성부(310)에 공급되는 전압 또는 전류의 변화를 통해 X선 단층 촬영 개시 여부를 인식하거나, 갠트리(300)의 회전을 통해 X선 단층 촬영 개시 여부를 인식할 수 있다.
제어부(180)는 X선 단층 촬영이 종료되는 경우, X선 디텍터 모듈(100-1)에 공급되는 전원을 차단하도록 전원 공급부(170)를 제어할 수 있다. 제어부(180)는 예컨대, 기 설정된 X선 데이터를 모두 획득한 경우 X선 단층 촬영이 종료되었다고 인식하고, 전원 공급부(170)가 X선 디텍터 모듈(100-1)에 전원을 공급하지 않도록 제어할 수 있다.
일반적인 X선 디텍터에 있어서, X선 단층 촬영으로 획득한 단층 영상의 오프셋 레벨을 안정화시키기 위해서 X선 디텍터의 전원을 상시 공급하여야 하고, 이에 따라 X선 디텍터에서 소비되는 전력이 크고, 발열도 많이 발생된다. 특히, X선 디텍터에 포함되는 X선 디텍터 모듈들은 X선 디텍터의 내부 온도가 증가함에 따라 포토 다이오드를 구성하는 반도체의 누설 전류(Leakage Current)가 증가하고, 이에 따라 영상의 오프셋 레벨이 증가하는 경향이 있다. 따라서, X선 디텍터 내부의 온도가 일정 온도 이상으로 수렴(Saturation)된 이후 X선 단층 촬영을 해야 좋은 영상을 받을 수 있다. 다만, X선 디텍터 내부의 온도가 일정 이상 온도를 유지하기 위해서는 X선 단층 촬영을 하지 않는 경우에도 대기해야 하고, 대기 시간 동안 전원이 계속 공급되는 바, 발열에 의한 X선 디텍터의 노후화가 진행될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 장치(100)는 X선 단층 촬영이 시작되는 경우 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)에 전원을 공급하고, X선 단층 촬영이 종료되면 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)에 공급되는 전원을 차단하여, 전력 소비를 최소화하고, 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)의 발열을 억제하며, X선 디텍터 장치(100)의 노후화를 방지하는 효과가 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)에 전원을 공급하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 제1 촬영이 개시되는 신호를 수신하는 경우 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)에 전원을 공급되고, 제1 촬영이 종료되는 경우 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)에 공급되는 전원이 차단될 수 있다. 제1 촬영이 종료되면, 제1 촬영이 종료된 때부터 제2 촬영이 개시되는 시점까지의 대기 시간 동안에는 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)에 공급되는 전원이 차단될 수 있다. 마찬가지로, 제2 촬영이 개시되는 경우 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)에는 전원이 공급되고, 제2 촬영이 종료되면 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)에 공급되는 전원이 차단될 수 있다.
도 9에서 제1 촬영 내지 제3 촬영은 서로 다른 대상체를 촬영하는 시퀀스일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 촬영 내지 제3 촬영은 각각 서로 다른 촬영 프로토콜로 촬영된 시퀀스 일 수 있다.
도 9에서 제1 촬영은 제1 시간(t1) 동안 진행될 수 있다. 마찬가지로, 제2 촬영은 제2 시간(t2) 동안 진행되고, 제3 촬영은 제3 시간(t3) 동안 진행될 수 있다.
단층 영상 장치 (1000)에 따라 구동 방식의 차이는 있지만, 일반적으로 X선 디텍터 장치(100)에서는 시간 당 1.2kW 내지 1.5kW의 전력 소모가 발생된다. 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 장치(100)는 X선 단층 촬영이 진행되는 동안에만 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)에 전원을 공급하고, X선 단층 촬영이 종료되면 복수의 X선 디텍터 모듈(100-1 내지 100-n)에 공급되는 전원을 차단하여 시간 당 1kW 이상의 전력 소비 절감 효과가 있다. 예를 들어, 평균 환자 검진 시간을 5분 내지 10분이라고 가정하고, 촬영이 빈번하게 이루어지는 흉부 또는 복부의 조영제 X선 단층 촬영 시 촬영 시간, 즉 제1 시간(t1) 및 제2 시간(t2)을 10초라고 가정하면, X선 디텍터 장치(100)가 전원을 공급받는 시간이 20초로써, 전체 시간 300초 중 3.3% 내지 6.6%에 불과하게 된다. 따라서, 본 개시의 일 실시예는, X선 디텍터 장치(100)의 소비 전력을 획기적으로 감소시키고, 또한, X선 디텍터 장치(100)의 수명이 연장되는 효과가 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 장치(100)의 전원 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계 S1010에서, X선 디텍터 장치(100)는 X선 단층 촬영 개시 신호를 수신한다. 일 실시예에서 X선 디텍터 장치(100)는, X선 생성부(310, 도 2 참조)와 연결된 제어부(400, 도 2 참조) 또는 X선 단층 촬영의 프로토콜을 제어하는 외부의 시스템(예컨대, 콘솔 PC)으로부터 X선 단층 촬영을 개시하는 사용자 입력을 수신하여 X선 단층 촬영 개시 여부를 인식할 수 있다.
단계 S1020에서, X선 디텍터 장치(100)는 X선 디텍터 모듈에 전원을 공급한다. 일 실시예에서, X선 디텍터 장치(100)는 X선 단층 촬영 개시 신호가 수신되지 않은 경우 X선 디텍터 모듈에 전원을 공급하지 않을 수 있다.
단계 S1030에서, X선 디텍터 장치(100)는 촬영 프로토콜에 따라 조사된 X선을 검출하고, 대상체에 대한 X선 데이터를 획득한다. 일 실시예에서, X선 디텍터 장치(100)는 X선 생성부(310, 도 2 참조)에서 대상체에 조사되는 X선을 수광하여 가시 광선 영역의 파장을 갖는 광자로 출력하고, 출력된 광자를 전기적 신호로 변환하여 대상체에 대한 X선 데이터를 획득할 수 있다.
단계 S1040에서, X선 디텍터 장치(100)는 X선 디텍터 모듈에 공급되는 전원을 차단한다. 일 실시예에서, X선 디텍터 장치(100)는 X선 단층 촬영의 종료를 인식하고, 그에 따라 X선 디텍터 모듈에 공급되는 전원을 차단할 수 있다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 장치(100)의 전원 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계 S1110에서 X선 디텍터 장치(100)는, X선 디텍터 모듈의 외부 환경 변화를 인식한다. 일 실시예에서, X선 디텍터 장치(100)는 X선 디텍터 모듈의 온도, 압력, 풍향 등을 인식할 수 있는 센서를 포함할 수 있고, 센서를 이용하여 X선 디텍터 모듈의 온도, X선 디텍터 모듈에 가해지는 압력, X선 디텍터 모듈에 가해지는 바람의 방향, 세기 등을 인식할 수 있다. 일 실시예에서, X선 디텍터 장치(100)는 X선 생성부(310, 도 2 참조)에 공급되는 전압 또는 전류의 변화를 통해 X선 단층 촬영 개시 여부를 인식할 수 있다.
단계 S1120에서, X선 디텍터 장치(100)는 외부 환경 변화에 따라 X선 디텍터 모듈에 전원 공급을 결정할 수 있다. 일 실시예에서, X선 디텍터 장치(100)는 X선 디텍터 모듈에 가해지는 바람의 세기를 인식하고, 인식된 바람의 세기가 기 설정된 임계치 이상인 경우 X선 디텍터 장치(100)가 연결된 갠트리(300)가 회전하고 있음을 인식하고, X선 디텍터 모듈에 전원을 공급할 수 있다. X선 디텍터 장치(100)는 X선 디텍터 모듈에 가해지는 바람이 임계치 미만인 경우, 갠트리(300)의 회전이 멈췄음을 인식하고, X선 디텍터 모듈에 공급되는 전원을 차단할 수 있다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 장치(100)의 전원 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계 S1210에서, X선 디텍터 장치(100)는 대상체에 대한 X선 로 데이터(Raw data)를 획득한다. 일 실시예에서, X선 디텍터 장치(100)는 X선 생성부(310, 도 2 참조)로부터 대상체에 조사된 X선을 검출하고, 검출된 X선을 전기적 신호로 변환하여 X선 로 데이터를 획득할 수 있다. X선 로 데이터는 X선 디텍터 장치(100)에서 변환되고, 아직 영상 처리부(430, 도 2 참조)에서 가공되지 않은 X선 데이터를 의미한다.
단계 S1220에서, X선 디텍터 장치(100)는 X선 로 데이터의 헤더 정보를 분석한다. 일 실시예에서, X선 디텍터 장치는 X선 로 데이터의 헤더 정보를 분석하고, 이를 통해 X선 단층 촬영 프로토콜, 촬영 시퀀스, X선 단층 촬영 이미지의 개수 등을 인식할 수 있다.
단계 S1230에서, X선 디텍터 장치(100)는 X선 로 데이터의 헤더 정보에 기초하여 X선 단층 촬영 종료를 결정한다. 일 실시예에서, X선 디텍터 장치(100)는 X선 로 데이터 헤더 정보에 포함되는 정보 중 단층 영상의 개수를 확인하고, 단층 영상의 개수가 X선 로 데이터의 헤더 정보에 포함된 정보와 동일한 경우 X선 단층 촬영이 종료되었음을 결정할 수 있다. 일 실시예에서, X선 디텍터 장치(100)는 X선 로 데이터의 헤더 정보에 포함되는 X선 단층 촬영 프로토콜이 모두 촬영된 경우 X선 단층 촬영 종료를 결정할 수 있다.
단계 S1240에서, X선 디텍터 장치(100)는 X선 디텍터 모듈에 공급되는 전원을 차단한다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 모듈(100-1)의 촬영 설정 파라미터 값을 보정하는 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 13을 참조하면, X선 디텍터 모듈(100-1)은 포토 다이오드(134), 아날로그/디지털 변환 칩(140), 디텍터 모듈 제어부(150) 및 저장부(160)를 포함할 수 있다.
포토 다이오드(134)는 복수의 반도체 소자로 형성될 수 있다. X선 디텍터 모듈(100-1)에 전원이 공급되면, 아날로그/디지털 변환 칩(140) 및 디텍터 모듈 제어부(150)에서 발열이 생기는바, X선 디텍터 모듈(100-1)의 온도가 높아질 수 있다. 이 경우, 포토 다이오드(134)에 포함되는 복수의 반도체 소자의 누설 전류가 증가하고, 포토 다이오드(134)의 캐패시터(CP)의 값이 변하여, X선 단층 촬영에 의해 획득된 단층 영상의 오프셋 값(offset value)이 일정하지 않을 수 있다. 따라서, X선 디텍터 모듈(100-1)의 온도가 높아지는 경우 디텍터 모듈 제어부(150)는 설정 파라미터 값을 저장부(160)로부터 수신하고, 설정 파라미터 값을 이용하여 오프셋 값을 보정할 수 있다. 일 실시예에서, 설정 파라미터 값은 X선 디텍터 모듈(100-1)에 X선이 조사되지 않는 동안 획득된 다크 이미지(Dark image)에 기초하여 포토 다이오드(134)의 온도에 따라 획득된 단층 영상을 보정할 수 있는 오프셋 보정값 및 포토 다이오드(134)의 캐패시터(CP)와 아날로그/디지털 변환 칩(140)의 캐패시터(CADC)를 매칭시키는 피드백 캐패시터의 이득 값(gain value)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 저장부(160)는 오프셋 보정값 및 피드백 캐패시터의 이득 값에 관한 정보를 저장할 수 있다.
일반적으로, X선 디텍터는 X선 단층 촬영이 시작되기 전에 X선 디텍터에 포함되는 아날로그/디지털 변환 칩(140) 및 디텍터 모듈 제어부(150)를 포함하는 구성들의 온도를 일정 온도 이상으로 수렴되도록 소정의 시간 동안 대기하고, X선 디텍터의 온도가 일정 온도 이상으로 수렴되는 경우에 설정 파라미터 값으로 오프셋 값을 보정한다. X선 디텍터의 온도가 일정 온도 이상으로 수렴되기 전까지 온도의 상승 곡선에서 X선 촬영하는 경우 촬영된 영상과 다크 이미지와의 오프셋 레벨의 차이로 인하여 단층 영상의 품질에 영향을 주는 문제점이 있기 때문이다.
이에 대하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 장치(100)는 X선 단층 촬영이 개시되는 신호를 수신하는 경우 저장부(160)로부터 설정 파라미터 값을 수신하고, 수신된 설정 파라미터 값에 기초하여 오프셋 값을 보정할 수 있다. 즉, X선 단층 촬영이 개시되는 경우에 오프셋 값을 보정하는바, X선 디텍터 모듈의 온도가 일정 온도 이상 상승하는 것을 기다릴 필요없이 비교적 낮은 온도에서도 X선 단층 촬영을 수행할 수 있다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 X선 디텍터 모듈의 오프셋 값을 보정하는 방법을 포함하는 X선 디텍터 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계 S1410에서, X선 디텍터 장치(100)는 X선 디텍터 모듈에 전원을 공급한다. 일 실시예에서, X선 디텍터 장치(100)는 X선 단층 촬영이 개시되는 신호를 수신한 이후에 X선 디텍터 모듈에 전원을 공급할 수 있다.
단계 S1420에서, X선 디텍터 장치(100)는 X선 단층 촬영을 위한 X선 디텍터 모듈의 설정 파라미터 값을 수신한다. 일 실시예에서, 설정 파라미터 값은 다크 이미지에 기초하여 X선 디텍터 모듈의 오프셋 값을 보정하는 오프셋 보정값 및 피드백 캐패시터의 이득 값을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, X선 디텍터 장치(100)는 저장부로부터 오프셋 보정값 및 피드백 캐패시터의 이득 값에 관한 정보를 수신할 수 있다.
단계 S1430에서, X선 디텍터 장치(100)는 X선 디텍터 모듈의 오프셋 보정값 및 피드백 캐패시터 값을 보정한다.
단계 S1440에서, X선 디텍터 장치(100)는 보정된 오프셋 보정값 및 피드백 캐패시터 값에 기초하여 대상체에 대한 X선 데이터를 획득한다.
일 실시예에서, X선 디텍터 장치(100)는 X선 데이터를 획득한 이후에는 X선 디텍터 모듈에 공급되는 전원을 차단할 수 있다.
한편, 상술한 본 개시의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.
컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예를 설명하였지만, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 개시가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: X선 디텍터 장치, 100-1: X선 디텍터 모듈, 110: 몸체부, 112: 제1 체결부, 114: 제2 체결부, 120: 제1 회로 기판, 122: 제2 회로 기판, 124: 접속 부재, 126: 배선, 130: 수광부, 132: 신틸레이터, 134: 포토 다이오드, 140: 아날로그/디지털 변환 칩, 142: 방열 패드, 144: 증폭기, 150: 디텍터 모듈 제어부, 160: 저장부, 170: 전원 공급부, 180: 제어부, 200: 테이블, 210: 제1 프레임, 220: 제2 프레임, 230: 접속 부재, 300: 갠트리, 302: 회전 프레임, 304: 회전 구동부, 310: X선 생성부, 400: 제어부, 410: 데이터 송신부, 420: 저장부, 430: 영상 처리부, 440: 입력부, 450: 디스플레이부, 460: 통신부, 500: 서버, 510: 의료 장치, 520: 휴대용 장치, 600: 네트워크, 1000: 단층 영상 장치

Claims (13)

  1. X선 디텍터 장치에 있어서,
    X선 생성부로부터 대상체에 조사되는 X선을 검출하고, 촬영 프로토콜에 따라 상기 대상체에 조사되는 X선을 전기적 신호로 변환하여 상기 대상체에 대한 X선 데이터를 획득하는 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈;
    상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 전원을 공급하는 전원 공급부; 및
    상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 대한 X선 단층 촬영 개시 신호를 수신하고, 수신된 X선 단층 촬영 개시 신호에 기초하여 X선 단층 촬영이 개시되는 경우 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 전원을 공급하고, X선 단층 촬영이 종료되는 경우 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 공급되는 전원을 차단하도록 전원 공급부를 제어하는 제어부;
    를 포함하는, X선 디텍터 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 X선 단층 촬영 개시 신호를 수신하지 않는 경우 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 공급되는 전원을 차단하도록 상기 전원 공급부를 제어하는, X선 디텍터 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈의 적어도 하나의 외부 환경 변화를 인식하고, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈의 외부 환경 변화에 기초하여 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 전원의 공급 또는 차단하도록 상기 전원 공급부를 제어하는, X선 디텍터 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈은 상기 대상체에 대한 X선 로 데이터 이미지(Raw data image)를 획득하고,
    상기 제어부는, 상기 X선 로 데이터 이미지에 포함되는 헤더 정보(header information)를 분석하여, X선 단층 촬영의 종료를 결정하고, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 공급되는 전원을 차단하도록 상기 전원 공급부를 제어하는, X선 디텍터 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈의 촬영 설정 파라미터 값을 저장하는 저장부; 를 더 포함하고,
    상기 촬영 설정 파라미터 값은, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈의 기준값 보정(offset calibration) 및 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 포함되는 피드백 커패시터에 관한 정보를 포함하는, X선 디텍터 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈은,
    상기 촬영 설정 파라미터 값에 기초하여, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈의 기준값 및 피드백 커패시터 값을 보정하는 디텍터 모듈 제어부; 를 더 포함하는, X선 디텍터 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 디텍터 모듈 제어부는,
    X선 단층 촬영 개시 신호에 기초하여 X선 단층 촬영이 개시되는 경우 상기 저장부로부터 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈의 촬영 설정 파라미터 값을 수신하는, X선 디텍터 장치.
  8. X선 생성부로부터 대상체에 조사되는 X선을 검출하고, 상기 대상체에 대한 X선 데이터를 획득하는 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈을 포함하는 X선 디텍터 장치의 동작 방법에 있어서,
    X선 단층 촬영 개시 신호를 수신하는 단계;
    상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 전원을 공급하는 단계;
    촬영 프로토콜에 따라 상기 대상체에 조사된 X선을 검출하고, 상기 대상체에 대한 X선 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 공급되는 전원을 차단하는 단계; 를 포함하는, 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 X선 단층 촬영 개시 신호를 수신하는 단계 이전에 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 공급되는 전원을 차단하는 단계; 를 더 포함하는, 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 X선 단층 촬영 개시 신호를 수신하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈의 적어도 하나의 외부 환경 변화를 인식하는 단계;
    인식된 외부 환경 변화에 기초하여, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 전원을 공급 또는 차단을 결정하는 단계; 를 포함하는, 방법.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 X선 데이터를 획득하는 단계는, 상기 대상체에 대한 X선 로 데이터를 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 전원을 차단하는 단계는,
    상기 X선 로 데이터의 헤더 정보를 분석하여, X선 단층 촬영의 종료를 결정하는 단계; 및
    상기 결정에 기초하여, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 전원 공급을 차단하는 단계; 를 포함하는, 방법.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 전원을 공급하는 단계 이후에, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈의 촬영 설정 파라미터 값을 수신하는 단계; 를 더 포함하는, 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 촬영 설정 파라미터 값은, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈의 기준값 보정(offset calibration) 및 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈에 포함되는 피드백 커패시터에 관한 정보를 포함하고,
    상기 촬영 설정 파라미터 값에 기초하여, 상기 적어도 하나의 X선 디텍터 모듈의 기준값 및 피드백 커패시터 값을 보정하는 단계; 를 더 포함하는, 방법.
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