KR20180067024A

KR20180067024A - 엑스선을 이용하여 내장 지방량을 측정하는 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20180067024A
Application number: KR1020160168282A
Authority: KR
Inventors: 구준범; 구수연
Original assignee: 구준범
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2018-06-20
Also published as: KR101945856B1

Abstract

엑스선을 이용하여 내장 지방량을 측정하는 시스템에 있어서, 대상체의 복부 측면에 엑스선을 조사하고, 상기 대상체의 복부를 투과한 엑스선을 검출하는 엑스선 장치 및 상기 엑스선 장치로부터 상기 대상체의 복부 측면의 엑스선 이미지를 획득하고, 상기 획득된 엑스선 이미지로부터 상기 대상체의 척추체의 전단부로부터 전복벽까지의 제1 거리를 측정하고, 상기 제1 거리로부터 상기 대상체의 내장 지방량을 산출하는 워크스테이션을 포함하는 시스템이 개시된다.

Description

엑스선을 이용하여 내장 지방량을 측정하는 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING VISCERAL FAT USING X-RAY}

본 발명은 엑스선을 이용하여 내장 지방량을 측정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

최근 피험자의 건강 상태를 아는 하나의 지표로서, 체지방량이 주목받고 있다. 특히, 내장 지방량은 내장 지방형 비만인지의 여부를 판단하기 위한 지표로서 주목 받고 있다. 이러한 내장 지방형 비만은, 당뇨병, 고혈압증, 고지혈증과 같은 동맥경화를 일으키기 쉬운 생활 습관병을 유발한다고 알려져 있다. 특히, 내장 지방이란, 복근의 내측에 있어서 내장 주위에 축적된 지방을 말하며, 복부의 표층에 축적되는 피하 지방과 구별된다. 또한, 내장 지방량을 나타내는 지표로서는, 배꼽 위치에 대응하는 부분의 복부 단면에 있어서 내장 지방이 차지하는 면적을 채용하는 것이 일반적이다.

한편, 내장 지방량을 측정할 수 있는 방법으로는 캘리스법, CT (Cmputed Tomography)법, DEXA (Dual Energy X-ray Absorptiometry)법, MRI (Magnetic Resonance Imager)법, 초음파 측정법 등 인체의 단면을 영상으로 판독 측정하는 방법이 적용되어 왔다. 특히, 복부 내부의 지방량의 측정은 척추의 요추 (Lumber) 4-5번에 해당하는 CT 촬영을 통한 방법이 현존하는 가장 정확한 방법으로 여겨지고 있으나, 방사선 노출과 비용상의 문제점이 존재하는 바 이를 개선할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.

엑스선 장치는 엑스선을 인체에 투과시켜 인체의 내부 구조를 이미지로 획득하는 의료 영상 장치이다. 엑스선 장치는 MRI 장치, CT 장치 등을 포함하는 다른 의료 영상 장치에 비해 간편하고, 짧은 시간 내에 대상체의 의료 이미지를 획득할 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 엑스선 장치는 단순 흉부 촬영, 단순 복부 촬영, 단순 골격 촬영, 단순 부비동 촬영, 단순 경부 연조직(neck soft tissue) 촬영 및 유방 촬영 등에 널리 이용되고 있다.

공개특허공보 제10-2000-0011890호, 2000.02.25 공개

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 엑스선을 이용하여 내장 지방량을 측정하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따라 엑스선을 이용하여 내장 지방량을 측정하는 시스템은, 대상체의 복부 측면에 엑스선을 조사하고, 상기 대상체의 복부를 투과한 엑스선을 검출하는 엑스선 장치 및 상기 엑스선 장치로부터 상기 대상체의 복부 측면의 엑스선 이미지를 획득하고, 상기 획득된 엑스선 이미지로부터 상기 대상체의 척추체의 전단부로부터 전복벽까지의 제1 거리를 측정하고, 상기 제1 거리로부터 상기 대상체의 내장 지방량을 산출하는 워크스테이션을 포함한다.

또한, 상기 워크스테이션은, 상기 대상체의 척추체의 전단부로부터 상기 대상체의 배꼽까지의 거리를 측정함으로써 상기 제1 거리를 측정할 수 있다.

또한, 상기 워크스테이션은, 상기 대상체의 척추체의 요추 4번과 5번 사이의 전단부로부터 상기 대상체의 배꼽까지의 거리를 측정함으로써 상기 제1 거리를 측정할 수 있다.

또한, 상기 시스템은, 상기 배꼽의 위치를 지시하기 위하여 상기 대상체의 배꼽에 삽입되며, 상기 대상체보다 엑스선 투과성이 낮은 제1 부재로 구성된 배꼽 위치 지시자를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 시스템은, 상기 배꼽 위치 지시자를 고정하기 위한 고정밴드를 더 포함하고, 상기 고정밴드는 상기 대상체보다 엑스선 투과성이 높은 제2 부재로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 워크스테이션은, 상기 획득된 엑스선 이미지를 보정하고, 상기 보정된 엑스선 이미지를 이용하여 상기 대상체의 척추체의 전단부 및 상기 대상체의 전복벽의 위치를 추정할 수 있다.

또한, 상기 워크스테이션은, 상기 엑스선 이미지의 콘트라스트를 강조하여 상기 대상체의 각 부분의 엑스선 흡수도 차이에 따라 상기 대상체의 각 부분을 구분할 수 있다.

또한, 상기 엑스선 장치는, 상기 엑스선이 상기 대상체를 투과하면서 발생하는 위상 변화에 따른 굴절률을 측정하고, 상기 측정된 굴절률에 기초하여 상기 엑스선 이미지의 콘트라스트를 생성할 수 있다.

또한, 상기 내장 지방량은 하기 수학식에 의해 산출될 수 있다.

내장 지방량 = 가중치 × 제1 거리 - 조정값

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 면에 따라 엑스선을 이용하여 내장 지방량을 측정하는 방법은, 대상체의 복부 측면에 엑스선을 조사하는 단계, 상기 대상체의 복부를 투과한 엑스선을 검출하는 단계, 상기 검출된 엑스선으로부터 엑스선 이미지를 획득하는 단계, 상기 획득된 엑스선 이미지로부터 상기 대상체의 척추체의 전단부로부터 전복벽까지의 제1 거리를 측정하는 단계 및 상기 제1 거리로부터 상기 대상체의 내장 지방량을 산출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

개시된 실시 예에 따르면, 단순 복부 측면사진, 보다 구체적으로 X 선 촬영 영상을 통한 복부 내부 영상에서 척추체의 전단부로부터 전복벽까지의 거리를 산출하여, 종래 단일 CT 스캔으로 측정한 내장 지방량과 유의한 상관관계 확인하였는바, 상기 척추체의 전단부로부터 전복벽까지의 거리 측정만으로도 내장 지방량의 산출이 가능하다.

따라서, 종래 단일 CT 스캔을 대체하여 CT 촬영에 따른 검사 비용 및 방사선 피폭량을 최소화하면서, 보다 간단하고 효과적으로 내장 비만을 진단할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 엑스선 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따라 엑스선을 이용하여 내장 지방량을 측정하는 시스템을 도시한 구성도이다.
도 3은 대상체의 복부 단면 영상의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4는 대상체의 복부 측면을 촬영한 엑스선 이미지의 예시를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따라 배꼽의 위치를 지시하기 위한 기구를 도시한 도면이다.
도 6은 배꼽 위치 지시자 및 고정밴드를 이용하여 대상체의 복부 측면의 엑스선 이미지를 획득하는 일 예를 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따라 대상체의 복부 측면을 촬영하는 모습을 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따라 엑스선을 이용하여 내장 지방량을 측정하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 9는 내장 지방량(A) 측정 실험 데이터의 일부이다.
도 10은 내장 지방량(B) 산출 실험 데이터의 일부이다.
도 11 및 도 12는 내장 지방량(A)과 내장 지방량(B) 사이의 상관관계를 분석한 결과이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

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.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 명세서에서 "이미지"는 이산적인 이미지 요소들(예를 들어, 2차원 이미지에 있어서의 픽셀들 및 3차원 이미지에 있어서의 복셀들)로 구성된 다차원(multi-dimensional) 데이터를 의미할 수 있다. 이미지의 예로는 엑스선 장치, CT 장치, MRI 장치, 초음파 장치 및 다른 의료 영상 장치에 의해 획득된 대상체의 의료 이미지 등을 포함할 수 있다.

또한, 본 명세서에서 "대상체(object)"는 사람 또는 동물, 또는 사람 또는 동물의 일부일 수 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)일 수도 있다. 팬텀은 생물의 밀도와 실효 원자 번호에 아주 근사하고 또한 생물의 부피에 아주 근사한 물질을 의미하는 것으로, 신체와 유사한 성질을 갖는 구형(sphere)의 팬텀을 포함할 수 있다.

또한, 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.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 엑스선 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 엑스선 시스템(10)은 엑스선 장치(100) 및 워크스테이션(110)을 포함한다. 도 1에 도시된 엑스선 장치(100)는 고정식 엑스선 장치 또는 이동식 엑스선 장치가 될 수 있다. 엑스선 장치(100)는 엑스선 조사부(120), 고전압 발생부(121), 검출부(130), 조작부(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다. 제어부(150)는 엑스선 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.

고전압 발생부(121)는 엑스선의 발생을 위한 고전압을 발생시켜 엑스선 소스(122)에 인가한다.

엑스선 조사부(120)는 고전압 발생부(121)에서 발생된 고전압을 인가받아 엑스선을 발생시키고 조사하는 엑스선 소스(122) 및 엑스선 소스(122)에서 조사되는 엑스선의 경로를 안내하여 엑스선의 조사영역을 조절하는 콜리메이터(collimator)(123)를 포함할 수 있다.

엑스선 소스(122)는 엑스선관(X-ray tube)을 포함하며, 엑스선관은 양극과 음극으로 된 2극 진공관으로 구현될 수 있다. 엑스선관 내부를 약 10mmHg 정도의 고진공 상태로 만들고 음극의 필라멘트를 고온으로 가열하여 열전자를 발생시킨다. 필라멘트로는 텅스텐 필라멘트를 사용할 수 있고 필라멘트에 연결된 전기도선에 10V의 전압과 3-5A 정도의 전류를 가하여 필라멘트를 가열할 수 있다.

그리고 음극과 양극 사이에 10-300kVp 정도의 고전압을 걸어주면 열전자가 가속되어 양극의 타겟 물질에 충돌하면서 엑스선을 발생시킨다. 발생된 엑스선은 윈도우를 통해 외부로 조사되며, 윈도우의 재료로는 베륨 박막을 사용할 수 있다. 이 때, 타겟 물질에 충돌하는 전자의 에너지 중 대부분은 열로 소비되며 열로 소비되고 남은 나머지 에너지가 엑스선으로 변환된다.

양극은 주로 구리로 구성되고, 음극과 마주보는 쪽에 타겟 물질이 배치되며, 타겟 물질로는 Cr, Fe, Co, Ni, W, Mo 등의 고저항 재료들이 사용될 수 있다. 타겟 물질은 회전자계에 의해 회전할 수 있으며, 타겟 물질이 회전하게 되면 전자 충격 면적이 증대되고 고정된 경우에 비해 열 축적율이 단위 면적당 10배 이상 증대될 수 있다.

엑스선관의 음극과 양극 사이에 가해지는 전압을 관전압이라 하며, 이는 고전압 발생부(121)에서 인가되고, 그 크기는 파고치 kVp로 표시할 수 있다. 관전압이 증가하면 열전자의 속도가 증가되고 결과적으로 타겟 물질에 충돌하여 발생되는 엑스선의 에너지(광자의 에너지)가 증가된다. 엑스선관에 흐르는 전류는 관전류라 하며 평균치 mA로 표시할 수 있고, 관전류가 증가하면 필라멘트에서 방출되는 열전자의 수가 증가하고 결과적으로 타겟 물질에 충돌하여 발생되는 엑스선의 선량(엑스선 광자의 수)이 증가된다.

따라서, 관전압에 의해 엑스선의 에너지가 제어될 수 있고, 관전류 및 엑스선 노출 시간에 의해 엑스선의 세기 또는 선량이 제어될 수 있다.

검출부(130)는 엑스선 조사부(120)에서 조사되어 대상체를 투과한 엑스선을 검출한다. 검출부(130)는 디지털 검출부일 수 있다. 검출부(130)는 TFT를 사용하여 구현되거나, CCD를 사용하여 구현될 수 있다. 도 1에서는 검출부(130)가 엑스선 장치(100)에 포함되는 것으로 도시되어 있으나, 검출부(130)는 엑스선 장치(100)에 연결 및 분리 가능한 별개의 장치인 엑스선 디텍터일 수도 있다.

또한, 엑스선 장치(100)는 엑스선 장치(100)의 조작을 위한 인터페이스를 제공하는 조작부(140)를 더 포함할 수 있다. 조작부(140)는 출력부(141) 및 입력부(142)를 포함할 수 있다. 입력부(142)는 사용자로부터 엑스선 장치(100)의 조작을 위한 명령 및 엑스선 촬영에 관한 각종 정보를 입력받을 수 있다. 제어부(150)는 입력부(142)에 입력된 정보를 기반으로 엑스선 장치(100)를 제어하거나 조작할 수 있다. 출력부(141)는 제어부(150)의 제어 하에 엑스선의 조사 등 촬영 관련 정보를 나타내는 사운드를 출력할 수 있다.

워크스테이션(110) 및 엑스선 장치(100)는 서로 무선 또는 유선으로 연결될 수 있고, 무선으로 연결된 경우에는 서로 간의 클럭을 동기화하기 위한 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 워크스테이션(110)은 엑스선 장치(100)와 물리적으로 분리된 공간에 존재할 수도 있다.

워크스테이션(110)은 출력부(111), 입력부(112) 및 제어부(113)를 포함할 수 있다. 출력부(111) 및 입력부(112)는 사용자에게 워크스테이션(110) 및 엑스선 장치(100)의 조작을 위한 인터페이스를 제공한다. 제어부(113)는 워크스테이션(110) 및 엑스선 장치(100)를 제어할 수 있다.

엑스선 장치(100)는 워크스테이션(110)을 통해 제어될 수 있고, 엑스선 장치(100)에 포함되는 제어부(150)에 의해서도 제어될 수 있다. 따라서, 사용자는 워크스테이션(110)을 통해 엑스선 장치(100)를 제어하거나, 엑스선 장치(100)에 포함되는 조작부(140) 및 제어부(150)를 통해 엑스선 장치(100)를 제어할 수도 있다. 다시 말해, 사용자는 워크스테이션(110)을 통해 원격으로 엑스선 장치(100)를 제어할 수도 있고, 엑스선 장치(100)를 직접 제어할 수도 있다.

도 1에서는 워크스테이션(110)의 제어부(113)과 엑스선 장치(100)의 제어부(150)를 별개로 도시하였으나, 도 1은 예시일 뿐이다. 다른 예로, 제어부들(113, 150)은 하나의 통합된 제어부로 구현될 수도 있고, 통합된 제어부는 워크스테이션(110) 및 엑스선 장치(100) 중 하나에만 포함될 수도 있을 것이다. 이하, 제어부(113, 150)는 워크스테이션(110)의 제어부(113) 및 엑스선 장치(100)의 제어부(150) 중 적어도 하나를 의미한다.

워크스테이션(110)의 출력부(111) 및 입력부(112)와 엑스선 장치(100)의 출력부(141) 및 입력부(142)는 각각 사용자에게 엑스선 장치(100)의 조작을 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 도 1에서는 워크스테이션(110) 및 엑스선 장치(100) 각각이 출력부(111, 141) 및 입력부(112, 142)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 출력부 또는 입력부는 워크스테이션(110) 및 엑스선 장치(100) 중 하나에만 구현될 수도 있을 것이다.

이하, 입력부(112, 142)는 워크스테이션(110)의 입력부(112) 및 엑스선 장치(100)의 입력부(142) 중 적어도 하나를 의미하고, 출력부(111, 141)는 워크스테이션(110)의 출력부(111) 및 엑스선 장치(100)의 출력부(141) 중 적어도 하나를 의미한다.

입력부(112, 142)의 예로는 키보드, 마우스, 터치스크린, 음성 인식기, 지문 인식기, 홍채 인식기 등을 포함할 수 있으며, 기타 당업자에게 자명한 입력 장치를 포함할 수 있다. 사용자는 입력부(112, 142)를 통해 엑스선 조사를 위한 명령을 입력할 수 있는데, 입력부(112, 142)에는 이러한 명령 입력을 위한 스위치가 마련될 수 있다. 스위치는 두 번에 걸쳐 눌러야 엑스선 조사를 위한 조사명령이 입력되도록 마련될 수 있다.

즉, 사용자가 스위치를 누르면 스위치는 엑스선 조사를 위한 예열을 지시하는 준비명령이 입력되고, 그 상태에서 스위치를 더 깊게 누르면 실질적인 엑스선 조사를 위한 조사명령이 입력되는 구조를 가질 수 있다. 이와 같이 사용자가 스위치를 조작하면, 제어부(113, 150)는 스위치 조작을 통해 입력되는 명령에 대응하는 신호 즉, 준비신호를 생성하여 엑스선 발생을 위한 고전압을 생성하는 고전압 발생부(121)로 전달한다.

고전압 발생부(121)는 제어부(113, 150)로부터 전달되는 준비신호를 수신하여 예열을 시작하고, 예열이 완료되면, 준비완료신호를 제어부(113, 150)로 전달한다. 그리고, 엑스선 검출을 위해 검출부(130) 또한 엑스선 검출준비가 필요한데, 제어부(113, 150)는 고전압 발생부(121)의 예열과 함께 검출부(130)가 대상체를 투과한 엑스선을 검출하기 위한 준비를 할 수 있도록 검출부(130)로 준비신호를 전달한다. 검출부(130)는 준비신호를 수신하면 엑스선을 검출하기 위한 준비를 하고, 검출준비가 완료되면 검출준비완료신호를 제어부(113, 150)로 전달한다.

고전압 발생부(121)의 예열이 완료되고, 검출부(130)의 엑스선 검출준비가 완료되며, 제어부(113, 150)는 고전압 발생부(121)로 조사신호를 전달하고, 고전압 발생부(121)는 고전압을 생성하여 엑스선 소스(122)로 인가하고, 엑스선 소스(122)는 엑스선을 조사하게 된다.

제어부(113, 150)는 조사신호를 전달할 때, 엑스선 조사를 대상체가 알 수 있도록, 출력부(111, 141)로 사운드 출력신호를 전달하여 출력부(111, 141)에서 소정 사운드가 출력되도록 할 수 있다. 또한, 출력부(111, 141)에서는 엑스선 조사 이외에 다른 촬영 관련 정보를 나타내는 사운드를 출력할 수 있다. 도 1은 출력부(141)가 조작부(140)에 포함되는 것으로 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 출력부(141) 또는 출력부(141)의 일부는 조작부(140)가 위치하는 지점과 다른 지점에 위치할 수 있다. 예를 들어, 대상체에 대한 엑스선 촬영이 수행되는 촬영실 벽에 위치할 수도 있다.

제어부(113, 150)는 사용자에 의해 설정된 촬영 조건에 따라 엑스선 조사부(120)와 검출부(130)의 위치, 촬영 타이밍 및 촬영 조건 등을 제어한다.

구체적으로, 제어부(113, 150)는 입력부(112, 142)를 통해 입력되는 명령에 따라 고전압 발생부(121) 및 검출부(130)를 제어하여 엑스선의 조사 타이밍, 엑스선의 세기 및 엑스선의 조사 영역 등을 제어한다. 또한, 제어부(113, 150)는 소정의 촬영 조건에 따라 검출부(130)의 위치를 조절하고, 검출부(130)의 동작 타이밍을 제어한다.

개시된 실시 예에서, 엑스선 조사부(120)는 대상체의 복부 측면에 엑스선을 조사하고, 검출부(130)는 대상체의 복부를 투과한 엑스선을 검출한다.

또한, 제어부(113, 150)는 검출부(130)를 통해 수신되는 이미지 데이터를 이용하여 대상체에 대한 의료 이미지를 생성한다. 구체적으로, 제어부(113, 150)는 검출부(130)로부터 이미지 데이터를 수신하여, 이미지 데이터의 노이즈를 제거하고, 다이나믹 레인지(dynamic range) 및 인터리빙(interleaving)을 조절하여 대상체의 의료 이미지를 생성할 수 있다.

개시된 실시 예에서, 제어부(113, 150)는 대상체의 복부 측면의 엑스선 이미지를 획득한다. 또한, 제어부(113, 150)는 획득된 엑스선 이미지로부터 대상체의 척추체의 전단부로부터 전복벽까지의 제1 거리를 측정한다. 또한, 제어부(113, 150)는 제1 거리로부터 대상체의 내장 지방량을 산출한다.

출력부(111, 141)는 제어부(113, 150)에 의해 생성된 의료 이미지를 출력할 수 있다. 출력부(111, 141)는 UI(user interface), 사용자 정보 또는 대상체 정보 등 사용자가 엑스선 장치(100)를 조작하기 위해 필요한 정보를 출력할 수 있다. 출력부(111, 141)의 예로서 스피커, 프린터, CRT 디스플레이, LCD 디스플레이, PDP 디스플레이, OLED 디스플레이, FED 디스플레이, LED 디스플레이, VFD 디스플레이, DLP 디스플레이, FPD 디스플레이, 3D 디스플레이, 투명 디스플레이 등을 포함할 수 있고, 기타 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한 출력 장치들을 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 엑스선 장치(100)는, 다수의 디지털 신호 처리 장치(DSP), 초소형 연산 처리 장치 및 특수 용도용(예를 들면, 고속 A/D 변환, 고속 푸리에 변환, 어레이 처리용 등) 처리 회로 등을 포함할 수 있다.

한편, 워크스테이션(110)과 엑스선 장치(100) 사이의 통신은, LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 등의 고속 디지털 인터페이스, UART(universal asynchronous receiver transmitter) 등의 비동기 시리얼 통신, 과오 동기 시리얼 통신 또는 CAN(Controller Area Network) 등의 저지연형의 네트워크 프로토콜이 이용될 수 있으며, 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한 통신 방법이 이용될 수 있다.

개시된 실시 예에서, 엑스선 장치(100) 또는 워크스테이션(110)은 네트워크 또는 근거리 통신방법을 이용하여 사용자의 클라이언트와 통신한다. 개시된 실시 예에 따라 내장 지방량을 측정하는 방법은 사용자의 클라이언트에 설치된 프로그램 또는 어플리케이션에 의하여 수행될 수도 있다.

도 2는 일 실시 예에 따라 엑스선을 이용하여 내장 지방량을 측정하는 시스템을 도시한 구성도이다.

도 2를 참조하면, 시스템(200)은 엑스선 조사부(210), 이미지 획득부(220), 이미지 보정부(230) 및 내장 지방량 측정부(240)를 포함한다. 한편, 도 2에 도시된 시스템(200)에는 실시예들과 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 2에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 시스템(200)에 더 포함될 수 있음을 당해 기술분야의 통상의 기술자라면 이해할 수 있다.

개시된 실시 예에서, 시스템(200)은 도 1에 도시된 시스템(10)에 대응한다.

엑스선 조사부(210)는 도 1에 도시된 엑스선 장치(100) 또는 엑스선 장치(100)에 포함된 엑스선 조사부(120) 및 검출부(130)에 대응한다.

엑스선 조사부(210)는 대상체의 복부 측면에 엑스선을 조사하고, 대상체의 복부를 투과한 엑스선을 검출한다.

개시된 실시 예에서, 이미지 획득부(220), 이미지 보정부(230) 및 내장 지방량 측정부(240) 중 적어도 일부 또는 전부는 도 1에 도시된 엑스선 장치(100), 워크스테이션(110) 또는 사용자의 클라이언트에서 소프트웨어 또는 하드웨어적으로 제공된다.

이미지 획득부(220)는 엑스선 조사부(210)에서 검출된 엑스선을 이용하여 대상체의 복부 측면의 엑스선 이미지를 획득한다.

일 실시 예에서, 엑스선 조사부(210)는 엑스선이 대상체를 투과하면서 발생하는 위상 변화에 따른 굴절률을 측정한다. 이미지 획득부(220)는 측정된 굴절률에 기초하여 엑스선 이미지의 콘트라스트를 생성한다. 이 경우, 엑스선 흡수율이 낮은 부위에 대해서도 엑스선의 위상 변화에 따라 콘트라스트를 생성할 수 있는 바 엑스선 이미지에서 대상체의 각 부분을 더 용이하게 구분할 수 있다.

이미지 보정부(230)는 이미지 획득부(220)에서 획득된 엑스선 이미지를 보정한다.

일 실시 예에서, 척추체의 전단부로부터 전복벽까지의 거리를 측정할 때, 척추체 부위는 신체부위가 두껍고 배꼽 주위의 전복부는 상대적으로 신체부위가 얇은바, 엑스선의 투과성의 차이로 인해서 정확한 경계면이 확보된 영상을 획득하는데 어려움이 있을 수 있다.

따라서, 이미지 보정부(230)는 척추체의 전단부에서 전복벽까지의 거리를 측정하는데 있어서, 정확도를 높이기 위하여 엑스선 이미지의 화질을 보정한다.

보다 구체적으로, 엑스선 이미지가 디지털 이미지인 경우 이미지 보정부(230)는 엑스선 투과성의 차이에 따른 구분을 명확히 하기 위해서, 엑스선 이미지의 화이트 밸런스, 색감 또는 명암비 등을 조절할 수 있으며, 이에 제한없이 선명도를 높일 수 있는 화질 개선 방법을 사용할 수 있다.

일 실시 예에서, 이미지 보정부(230)는 엑스선 이미지의 콘트라스트를 강조하여 대상체의 각 부분의 엑스선 흡수도 차이에 따라 대상체의 각 부분을 구분할 수 있도록 한다.

다른 실시 예에서, 엑스선 이미지가 아날로그 이미지인 경우 상기 이미지 처리 방법을 적용하기 어려울 수 있다. 이 경우, 엑스선 필터를 이용하여 대상체의 전복벽 또는 배꼽의 위치를 확인하기 용이한 엑스선 이미지를 획득할 수 있다. 예를 들어, 엑스선 필터를 이용하여 엑스선 이미지의 밝기를 조절할 수 있다.

내장 지방량 측정부(240)는 이미지 획득부(220)에서 획득된 엑스선 이미지 또는 이미지 보정부(230)에서 보정된 엑스선 이미지를 이용하여 내장 지방량을 측정한다.

내장 지방량 측정부(240)는 엑스선 이미지로부터 대상체의 척추체 및 전복벽을 식별한다. 내장 지방량 측정부(240)는 엑스선 이미지로부터 대상체의 척추체의 전단부로부터 전복벽까지의 제1 거리를 측정한다. 내장 지방량 측정부(240)는 제1 거리로부터 대상체의 내장 지방량을 산출한다.

일 실시 예에서, 내장 지방량 측정부(240)는 엑스선 이미지에서 대상체의 배꼽을 식별한다. 내장 지방량 측정부(240)는 대상체의 척추체의 전단부로부터 대상체의 배꼽까지의 거리를 측정함으로써 제1 거리를 측정한다.

일 실시 예에서, 내장 지방량 측정부(240)는 엑스선 이미지에서 대상체의 척추체의 요추 4번 및 요추 5번의 위치를 식별한다. 내장 지방량 측정부(2400는 엑스선 이미지에서 대상체의 척추체의 요추 4번, 요추 5번 또는 요추 4번과 요추 5번 사이의 일 지점의 전단부로부터 대상체의 배꼽까지의 거리를 측정함으로써 제1 거리를 측정한다.

도 3은 대상체의 복부 단면 영상의 일 예를 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 대상체(300)의 복부 단면 영상은 CT(Computed Tomography)촬영을 통하여 획득될 수 있다. CT를 이용하여 대상체(300)의 복부 단면 영상을 획득하는 경우, 대상체(300)의 내장 지방량을 직관적으로 획득할 수 있다. 하지만, CT 촬영은 시간 및 비용이 엑스선 촬영에 비해 많이 소요되는 단점이 있다.

개시된 실시 예에 따르면, 대상체(300)의 척추체(310)의 전단부로부터 대상체(300)의 전복벽(320)까지의 제1 거리(d)를 이용하여 대상체(300)의 내장 지방량을 산출할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 거리(d)는 대상체(300)의 척추체(310)의 전단부로부터 대상체(300)의 배꼽(330)까지의 거리를 측정함으로써 획득된다.

일 실시 예에서, 내장 지방량은 다음 수학식을 통해 산출된다.

내장 지방량 = 가중치 × 제1 거리 - 조정값

가중치 및 조정값은 실험에 따라 조정될 수 있다. 예를 들어, 가중치는 0.8797이고, 조정값은 29.932로 설정된다고 가정한다.

상기 수학식에 따른 제1 거리와 내장 지방량의 상관관계를 확인하기 위하여, 10대부터 60대 사이의 남녀 157명을 대상으로 실험을 진행하였다. 실험 대상의 내장 지방량을 측정하기 위하여, 배꼽 부위에서의 단일 CT 스캔을 수행하였다.

구체적으로, 배꼽 부위의 단일 CT 횡단면의 선 추적 (line Tracing) 방식을 이용하여 복부 근육을 경계로 대망 지방, 장간막 지방 및 복막후방 지방을 모두 포함하여 -30에서 -190 Hounsfield units 사이를 지방으로 정의하여 실험 대상의 내장 지방량(A)를 측정하였다. 실제 측정 데이터의 일부를 도 9에 첨부한다.

또한, 상기 수학식에 따른 계산 결과와의 비교를 위하여 위 157명을 대상으로 복부 측면의 엑스선 촬영을 실시하였으며, 엑스선 이미지에서 척추체의 전단부로부터 배꼽 주위의 전복벽까지의 거리를 5회에 걸쳐서 측정하여 거리의 평균값을 산출하였다. 도 4를 참조하면, 대상체의 복부 측면을 촬영한 엑스선 이미지의 예시가 도시되어 있다.

위 평균값을 상기 수학식에 대입하여 내장 지방량(B)을 산출하였다. 실제 산출된 데이터의 일부를 도 10에 첨부한다.

또한, CT를 이용하여 측정된 내장 지방량(A)와 엑스선 이미지를 이용하여 산출된 내장 지방량(B) 사이의 유사도에 기초하여 엑스선 이미지를 이용한 내장 지방량(B) 산출방법의 신뢰도를 확인하였다.

실험 결과, 실험대상 157명 중 124명이 70% 이상의 유사도를 갖는 것이 확인되었으며, 실험대상 157명 중 95명이 80% 이상의 유사도를 갖는 것으로 확인되었다.

나아가, 내장 지방량(A)과 내장 지방량(B) 사이의 상관관계를 확인하기 위하여, 통계 소프트웨어 SPSS를 이용하여 분석을 진행하였다.

보다 구체적으로는 157명의 내장 지방량(A) 평균값 및 엑스선 이미지에서 157명의 척추제 전단부로부터 전복벽까지의 거리 평균값을 변수로하여 상관관계를 측정하였으며, 그 결과를 도 11 및 도 12에 나타내었다.

이 때, 상관관계의 정도는 -1부터 1까지로 나타나며, +1에 가까울수록 상관관계는 높아지고, 0에 가까울수록 상관관계는 낮아진다. 또한, -1에 가까울수록 음(-)의 상관관계가 높아진다.

도 11에 도시된 바와 같이, 내장 지방량 평균값 VAR00001에 대한 척추체 전단부로부터 전복벽까지의 거리 평균값 VAR00002의 Pearson 상관계수가 0.825이고, 유의도는 0.01수준(양쪽)이므로 통계적으로 유의하며, 이를 통해 내장 지방량과 척추제 전단부로부터 전복벽까지의 거리가 강한 상관관계를 가진다고 할 수 있다. 또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 비모수 상관관계 분석에 있어서도 상관계수가 0.814로 산출되었는바, 내장 지방량과 척추제 전단부로부터 전복벽까지의 거리와의 강한 상관관계를 확인할 수 있었다.

도 5는 일 실시 예에 따라 배꼽의 위치를 지시하기 위한 기구를 도시한 도면이다.

따라서, 배꼽의 위치를 정확하게 지시할 수 있는 배꼽 위치 지시자(400)가 이용된다. 배꼽 위치 지시자(400)는 대상체(300)의 배꼽 주위의 전복부보다 엑스선 투과성이 낮은 제1 부재로 구성된다. 예를 들어, 배꼽 위치 지시자(400)는 실리콘으로 구성될 수 있다.

배꼽 위치 지시자(400)가 대상체(300)의 배꼽에 삽입되면, 엑스선 이미지에서 대상체(300)의 배꼽의 위치를 용이하게 식별할 수 있다.

또한, 배꼽 위치 지시자(400)를 대상체(300)의 배꼽에 고정할 수 있도록 하는 고정밴드(410)가 이용될 수 있다. 고정밴드(410)는 엑스선 이미지에 방해가 되지 않도록, 대상체(300)보다 엑스선 투과성이 높은 제2 부재로 구성된다. 예를 들어, 고정밴드(410)는 엑스선 투과성이 높은 천 등의 재질로 구성될 수 있다.

도 6을 참조하면, 배꼽 위치 지시자(400) 및 고정밴드(410)를 이용하여 대상체(300)의 복부 측면의 엑스선 이미지를 획득하는 예시가 도시되어 있다.

도 7은 일 실시 예에 따라 대상체의 복부 측면을 촬영하는 모습을 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 엑스선 조사부(120)를 이용하여 대상체(300)의 복부 측면에 엑스선을 조사하고, 대상체(300)를 투과한 엑스선을 검출부(130)를 이용하여 검출하는 예시가 도시되어 있다.

다른 실시 예에서, 대상체(300)의 복부를 촬영하기 위하여 대상체(300)를 세로로 촬영한다. 예를 들어, 엑스선 조사부(120)가 대상체(300)의 머리 위에서 세로로 엑스선을 조사하고, 검출부(130)가 발 밑에서 대상체(300)를 투과한 엑스선을 검출한다.

내장 지방량 측정부(240)는 획득된 엑스선 이미지를 이용하여 척추체의 전단부와 전복벽 사이의 제1 거리를 측정하고, 측정된 제1 거리를 상기 수학식에 대입하여 대상체(300)의 내장 지방량을 산출한다.

도 8은 일 실시 예에 따라 엑스선을 이용하여 내장 지방량을 측정하는 방법을 도시한 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 엑스선을 이용하여 내장 지방량을 측정하는 방법은 도 2에 도시된 시스템(200)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 도 8의 내장 지방량 측정 방법에 대하여 생략된 내용이라 하더라도 도 2의 시스템(200)에 대하여 설명된 내용은 도 8의 방법에도 적용될 수 있다.

단계 S510에서, 시스템(200)은 대상체의 복부 측면에 엑스선을 조사한다.

단계 S520에서, 시스템(200)은 대상체의 복부를 투과한 엑스선을 검출한다.

단계 S530에서, 시스템(200)은 검출된 엑스선으로부터 엑스선 이미지를 획득한다.

단계 S540에서, 시스템(200)은 획득된 엑스선 이미지로부터 대상체의 척추체의 전단부로부터 전복벽까지의 제1 거리를 측정한다.

단계 S550에서, 시스템(200)은 제1 거리로부터 대상체의 내장 지방량을 산출한다.

본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 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, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

200: 엑스선을 이용하여 내장 지방량을 측정하는 시스템
210: 엑스선 조사부
220: 이미지 획득부
230: 이미지 보정부
240: 내장 지방량 측정부

Claims

엑스선을 이용하여 내장 지방량을 측정하는 시스템에 있어서,
대상체의 복부 측면에 엑스선을 조사하고, 상기 대상체의 복부를 투과한 엑스선을 검출하는 엑스선 장치; 및
상기 엑스선 장치로부터 상기 대상체의 복부 측면의 엑스선 이미지를 획득하고, 상기 획득된 엑스선 이미지로부터 상기 대상체의 척추체의 전단부로부터 전복벽까지의 제1 거리를 측정하고, 상기 제1 거리로부터 상기 대상체의 내장 지방량을 산출하는 워크스테이션; 을 포함하는, 시스템.
제1 항에 있어서, 상기 워크스테이션은,
상기 대상체의 척추체의 전단부로부터 상기 대상체의 배꼽까지의 거리를 측정함으로써 상기 제1 거리를 측정하는, 시스템.
제2 항에 있어서, 상기 워크스테이션은,
상기 대상체의 척추체의 요추 4번과 5번 사이의 전단부로부터 상기 대상체의 배꼽까지의 거리를 측정함으로써 상기 제1 거리를 측정하는, 시스템.
제2 항에 있어서, 상기 시스템은,
상기 배꼽의 위치를 지시하기 위하여 상기 대상체의 배꼽에 삽입되며, 상기 대상체보다 엑스선 투과성이 낮은 제1 부재로 구성된 배꼽 위치 지시자를 더 포함하는, 시스템.
제4 항에 있어서, 상기 시스템은,
상기 배꼽 위치 지시자를 고정하기 위한 고정밴드를 더 포함하고,
상기 고정밴드는 상기 대상체보다 엑스선 투과성이 높은 제2 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는, 시스템.
제1 항에 있어서, 상기 워크스테이션은,
상기 획득된 엑스선 이미지를 보정하고, 상기 보정된 엑스선 이미지를 이용하여 상기 대상체의 척추체의 전단부 및 상기 대상체의 전복벽의 위치를 추정하는, 시스템.
제6 항에 있어서, 상기 워크스테이션은,
상기 엑스선 이미지의 콘트라스트를 강조하여 상기 대상체의 각 부분의 엑스선 흡수도 차이에 따라 상기 대상체의 각 부분을 구분하는, 시스템.
제6 항에 있어서, 상기 엑스선 장치는,
상기 엑스선이 상기 대상체를 투과하면서 발생하는 위상 변화에 따른 굴절률을 측정하고, 상기 측정된 굴절률에 기초하여 상기 엑스선 이미지의 콘트라스트를 생성하는, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 내장 지방량은 하기 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는, 시스템.
내장 지방량 = 가중치 × 제1 거리 - 조정값
엑스선을 이용하여 내장 지방량을 측정하는 방법에 있어서,
대상체의 복부 측면에 엑스선을 조사하는 단계;
상기 대상체의 복부를 투과한 엑스선을 검출하는 단계;
상기 검출된 엑스선으로부터 엑스선 이미지를 획득하는 단계;
상기 획득된 엑스선 이미지로부터 상기 대상체의 척추체의 전단부로부터 전복벽까지의 제1 거리를 측정하는 단계; 및
상기 제1 거리로부터 상기 대상체의 내장 지방량을 산출하는 단계; 를 포함하는, 방법.