KR20190033622A - 주변부의 선량 효율이 보다 낮은 x-선 검출기 - Google Patents

주변부의 선량 효율이 보다 낮은 x-선 검출기 Download PDF

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Abstract

중심부 및 주변부를 갖는 구성으로 배열된 다수의 인접 검출기 모듈을 포함하는 x-선 검출기가 제공된다. x-선 검출기는 중심부의 선량 효율이 주변부의 선량 효율보다 높도록 구성된다.

Description

주변부의 선량 효율이 보다 낮은 x-선 검출기
본 발명은 일반적으로 x-선 촬영에 관한 것으로, 보다 상세하게는 x-선 검출기 및 x-선 촬영 시스템에 관한 것이다.
x-선 촬영과 같은 방사선 촬영은 의료 분야에서 비파괴 시험용으로 수년 간 사용되어 왔다.
통상적으로, x-선 촬영 시스템은 x-선 광원과 x-선 검출 시스템을 포함한다. x-선 광원은 x-선을 방출하는데, 해당 x-선은 피사체를 통과한 후 x-선 검출 시스템에 의해 기록된다. 몇몇 재질은 다른 재질에 비해 보다 많은 x-선 부분을 흡수하기 때문에 피사체 또는 대상의 화상이 형성된다.
먼저 도 10을 참조하여 예시적인 x-선 촬영 시스템 전반에 대해 간략히 살펴보기로 한다. 이 비제한적인 예에서, x-선 촬영 시스템(100)은 기본적으로 x-선 광원(10), x-선 검출 시스템(20) 및 관련 화상 처리 장치(30)를 포함한다. 일반적으로, x-선 검출 시스템(20)은 선택적인 x-선 광학기에 의해 집속되어 대상, 피사체 또는 그 일부를 통과할 수 있는, x-선 광원(10)으로부터의 방사선을 기록하도록 구성된다. 화상 처리 장치(30)에 의한 화상 처리 및/또는 화상 재구성이 가능하도록 x-선 검출 시스템(20)은 (x-선 검출 시스템(20)에 통합될 수 있는) 적절한 아날로그 처리 및 판독 전자 장치를 통해 화상 처리 장치(30)에 연결 가능하다.
어떤 x-선 검출기든 주어진 생산 비용 대비 최대 선량 효율을 얻는 것이 중요하다. 예로서, 광자 계수 스펙트럼 기반 차세대 x-선 검출기의 경우, 미국 특허 제 8,183,535호에서는 실리콘 재질의 에지-온 검출기의 사용을 제안한 바 있다. 실리콘의 형성 두께가 클수록 x-선 흡수량이 증가하여 선량 효율이 증가한다. 그러나, 검출기가 두꺼울수록 필요한 실리콘의 양이 많아지기 때문에 검출기 제조 비용이 증가하게 된다. 이는 여타의 재질의 경우에도 일반적인 문제이며, 검출기 구현 비용을 상승시키는 다른 양태와도 관련이 있다.
따라서 효과적인 x-선 검출기 구성 방법의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 다수의 인접 검출기 모듈을 포함하는 x-선 검출기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 x-선 촬영 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적 및 여타의 목적은 본 발명의 실시예에 의해 달성된다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 중심부 및 주변부을 갖는 구성으로 배열된 다수의 인접 검출기 모듈을 포함하되, 중심부의 선량 효율이 주변부의 선량 효율보다 높도록 구성되는 x-선 검출기가 제공된다.
이렇게 하여, 비용 효율이 높은 모듈식 x-선 검출기를 제공할 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 이런 x-선 검출기를 포함하는 x-선 촬영 시스템이 제공된다.
여타의 이점들은 상세한 설명을 통해 분명해질 것이다.
본 발명의 실시예와 그 추가적인 목적 및 이점은 첨부 도면과 함께 다음의 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1은 균일한 구성을 갖는 종래의 모듈식 x-선 검출기의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈식 x-선 검출기의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈식 x-선 검출기의 다른 예를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈식 x-선 검출기의 또 다른 예를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈식 x-선 검출기의 또 다른 예를 나타낸 개략도이다.
도 6 내지 도 8은 도 1 내지 도 4의 x-선 검출기를 사용하는 타원형 물 팬텀의 시뮬레이션 예를 나타낸 개략도이다.
도 9는 컴퓨터 단층 촬영 화상의 획득을 위한 구성의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 10은 x-선 촬영 시스템 전반의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 11은 예시적인 실시예에 따른 검출기 모듈의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 컴퓨터 구현의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 것으로, 대체로 선형 기하학적 구성으로 배열된 검출기 모듈을 갖는 모듈식 x-선 검출기의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 1에는 그 전체에 걸쳐 두께가 균일한 만곡형 검출기가 도시되어 있는데, 이는 종래의 CT 검출기에 있어 일반적인 형태이다. 본 명세서에서는 검출기가 다수의 인접 검출기 모듈 또는 부분을 기반으로 한다고 가정한다. 유효 검출 영역은 입사 x-선에 대해 에지-온 방식으로 배향될 수 있다.
물론, 만곡형 기하 구성이 아니라 예컨대 직선형 기하 구성을 포함하는 이와 다른 구성도 가능하다.
기본 사상은 중심부 및 주변부을 갖는 구성으로 배열된 다수의 인접 검출기 모듈을 포함하되, 중심부의 선량 효율이 주변부의 선량 효율보다 높도록 구성되는 x-선 검출기를 제공하는 것이다.
예로서, x-선 검출기는 중심부의 검출기 재질 두께가 주변부의 검출기 재질 두께보다 큰 검출기 구성을 따라 재질이 변화된다.
이에 대한 대안 또는 보완으로서, x-선 검출기는 중심부에서는 보다 높은 선량 효율을 갖는 제1 유형의 검출기 재질로 형성되고 주변부에서는 보다 낮은 선량 효율을 갖는 제2 유형의 검출기 재질로 형성되는 검출기 구성을 따라 재질이 변화된다.
예컨대, 제1 유형의 재질은 카드뮴 텔루라이드(CdTe), 카드뮴 아연 텔루라이드 및/또는 갈륨 비소이고, 제2 유형의 재질은 실리콘이다.
선택적으로, x-선 검출기는 중심부의 공간 해상도가 주변부의 공간 해상도보다 높도록 구성될 수 있다.
예컨대, x-선 검출기는 중심부의 화소 크기가 주변부의 화소 크기보다 작도록 구성된다.
특정 예에서, x-선 검출기는 보다 작은 화소가 검출기의 등중심 근처에 배치되도록 구성된다.
예시적인 실시예에서, x-선 검출기의 유효 검출 영역은 입사 x-선에 대하여 에지-온(edge-on) 방식으로 배향되고, 중심부의 검출기 모듈의 입사 x-선 방향 두께는 주변부의 입사 x-선 방향 두께보다 크다.
예컨대, 검출기 모듈의 두께는 점차적으로 변화되거나 적어도 두 개의 상이한 두께를 갖도록 하나 이상의 단계를 거쳐 변화될 수 있다.
검출기 재질과 유사한 산란 특성을 갖는 충진재를 사용하는 것도 가능하며, 이 때 충진재는 검출기 재질의 두께가 보다 얇은 영역에 배열된다.
이 경우, 검출기 및 충진재의 총 두께는 바람직하게는 산란 분포가 보다 균일해지도록 검출기에 걸쳐 일정하다.
선택적으로, x-선 검출기의 검출기 재질 두께 프로파일은 주어진 검출기 재질 총 부피에 대하여 결과 화상의 최대 편차(maximum variance)를 최소화하도록 선택된다.
특정 예에서, x-선 검출기는 심도 구획형 검출기를 포함하며, 주변부에 사용되는 심도 구획부의 개수는 중심부에 사용되는 심도 구획부의 개수보다 적고/적거나 주변부에 사용되는 각각의 심도 구획부의 길이는 중심부에 사용되는 각각의 심도 구획부의 길이보다 짧다.
예로서, 인접 검출기 모듈은 만곡형 기하학적 구성으로 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 x-선 검출기를 포함하는 x-선 촬영 시스템이 제공된다.
예로서, x-선 촬영 시스템은 컴퓨터 단층 촬영(CT) 시스템이다.
특정 예에서, x-선 촬영 시스템은 기본 재질 분해를 적용하여 검출기 두께 프로파일과 관계 없이 동일한 외양을 갖는 화상을 생성하도록 구성된다.
선택적으로, x-선 촬영 시스템은 중심부와 주변부에 상이한 정규화 강도를 사용함으로써 반복 영상 재구성을 적용하도록 구성될 수 있다.
이하, 예시적이고 비제한적인 실시예를 참조하여 본 발명을 설명한다.
예컨대, 본 발명자는 전체 검출기 영역의 중심부에서 보다 큰 두께를 갖도록 검출기의 두께에 변화를 줌으로써 최소의 비용으로 선량 효율을 최적화하는 방법을 제시한다. 검출기는 대체로 만곡형인 기하학적 구성을 갖는다고 가정한다. 따라서 예컨대 모듈식 검출기의 경우, 중심부의 검출기 모듈은 입사 x-선 방향으로 주변부의 검출기 모듈보다 큰 두께를 갖는다.
달리 표현하자면, 검출기의 주변부에는 중심부보다 얇은 검출기 모듈을 사용하여 검출기를 구성하는 것이 제안된다.
즉, 검출기 주변부에는 검출기 재질이 적게 사용되므로 비용 절감 효과가 있다.
도 9는 컴퓨터 단층 촬영 화상 획득을 위한 구성의 일례를 도시하는 개략도이다. 검출기의 만곡형 기하학적 구성과 관련하여, 검출기의 경축 방향 위치에 따라서는 검출기는 중심부와 주변부로 구성되는 것으로 보일 수 있다. 검출기의 중심부는 등중심(회전 중심)에 가깝게 통과하는 광선을 측정하는 검출기의 부분을 포함한다. 검출기의 주변부는 등중심에서 멀리 통과하는 광선을 측정하는 검출기의 부분을 포함한다.
본 발명자는 컴퓨터 단층 촬영에 있어 검출기로 입사하는 x-선별 화상 정보값이 검출기 주변부로 입사하는 x-선보다 검출기 중심부로 입사하는 x-선이 높다는 것을 인식하였다. 이는 일반적으로 인간의 머리나 심장을 포함하는 모든 피사체의 촬영 작업에 적용된다. 또한 왕(Wang), 지에(Xie), 펠크(Pelc) 등은 Proc. SPIE 691334-1에서 주변부의 검출기 모듈 또는 부분은 결과 화상의 주변부에만 영향을 미친다는 것을 보여 준다.
따라서, 본 발명의 목적은 검출기의 중심부가 선량 효율에 가장 큰 영향을 미친다는 점을 고려하여 검출기 중심부에서 선량 효율이 최대가 되도록 검출기에 걸쳐 검출기 두께(실리콘 두께)에 변화를 줌으로써 비용을 절감하고 선량 효율을 최적화하는 데 있다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 검출기의 두께는 다양한 방식 및/또는 정도로 변화될 수 있다.
도 2는 실리콘과 같은 검출기 재질 사용이 12% 저감된 예를 나타낸 개략도이다.
도 3은 실리콘과 같은 검출기 재질 사용이 38% 저감된 예를 나타낸 개략도이다.
도 4는 실리콘과 같은 검출기 재질 사용이 55% 저감된 예를 나타낸 개략도이다.
도 5는 두께 또는 깊이가 단계적으로 변화되는 구획형 검출기의 예를 나타낸 개략도이다.
선량 효율 손실의 예가 타원형 물 팬텀의 시뮬레이션을 나타낸 도 6 내지 도 8에 제시되어 있다.
■ 실리콘 사용이 12% 저감된 예: 콘트라스트 대 노이즈 비(contrast to noise ratio; CNR)가 미미하게 저감됨
■ 실리콘 사용이 38% 저감된 예: 주변부에서 최소 CNR2이 7% 저감됨
■ 실리콘 사용이 55% 저감된 예: 전체 CNR 최소치가 저감되지 않았음
제조 목적상, 도 5에 도시된 바와 같이 단계적으로 두께를 변화시키는 것이 유리할 수 있다. 이 경우, 두께 변화는 (두 개의 상이한 두께를 갖도록) 하나의 단계만을 거치거나 임의의 보다 많은 수효의 단계를 거칠 수 있다.
예로서, 검출기 재질 두께 프로파일은 주어진 검출기 재질 총 부피에 대하여 화상의 최대 편차를 최소화하도록 선택될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 것으로, 대체로 직선형인 기하학적 구성으로 배치된 검출기 모듈을 갖는 모듈식 x-선 검출기의 일례를 나타낸 개략도이다.
검출기 두께 프로파일과 관계 없이 동일한 외양을 갖는 화상을 생성하기 위해 기본 재질 분해를 적용할 수도 있다.
도 11은 예시적인 실시예에 따른 검출기 모듈의 일례를 나타낸 개략도이다. 이 예에서는, x-선이 가장자리를 통해 입사된다는 가정 하에, 검출기 모듈의 x-선 감지부(21)가 깊이 방향으로 소위 심도 구획부(22)로 분할된다.
통상, 검출 소자는 검출기의 개별 x-선 감지 하위소자(sub-element)이다. 일반적으로, 광자 상호 작용은 검출 소자에서 발생하며, 따라서 생성된 전하는 검출 소자의 해당 전극에 의해 수집된다.
일반적으로 각각의 검출 소자는 일련의 프레임으로서 입사 x-선속을 측정한다. 프레임은 프레임 시간이라고 지칭되는 소정의 시간 간격 동안 측정된 데이터이다.
검출기의 위상에 따라서는, 특히 검출기가 평면 패널형 검출기일 경우, 검출 소자는 화소에 대응할 수 있다. 심도 구획형 검출기는 각각 다수의 심도 구획부를 갖는 다수의 검출 띠(strip)를 갖는 것으로 간주될 수 있다. 이런 심도 구획형 검출기의 경우, 특히 각각의 심도 구획부가 고유한 개별 전하 수집 전극과 연관되어 있다면, 각각의 심도 구획부는 개별 검출 소자로 간주될 수 있다.
일반적으로 심도 구획형 검출기의 검출 띠는 통상의 평면 패널형 검출기의 화소에 대응한다. 그러나 심도 구획형 검출기는 각각의 화소(때로는 복셀(voxel)이라고 칭하기도 함)가 개별 심도 구획부/검출 소자에 대응하는 3차원 화소 어레이로 간주될 수도 있다.
검출기가 심도 구획형 검출기로서 구현되는 경우, 소비 전력 및 데이터율을 최소화하기 위해 주변부에 사용되는 심도 구획부의 개수를 저감시키는 것이 가능하다.
대안으로서, 각각의 판독 채널에서 적체 및 입력 커패시턴스를 저감시키기 위해 각각의 심도 구획부의 길이를 저감시킬 수도 있다.
두께가 상이한 검출기의 영역들 사이의 과도 부분에서 불균일한 산란 분포로 인해 발생하는 허상을 방지하기 위해, 검출기 재질과 유사한 산란 특성을 갖는 저렴한 충진재를 재질의 두께가 보다 얇은 영역을 충진하기 위해 사용할 수 있다. 검출기 및 충진재의 총 두께를 검출기에 걸쳐 일정하게 함으로써 산란 분포가 보다 균일하게 된다.
가능한 실행상 고려 사항의 몇 가지 예:
■ 실행시, 적은 수의(예컨대 둘 내지 다섯 개의) 상이한 센서 두께가 사용될 수 있다.
■ 센서 두께가 변화하는 위치에서 허상을 방지하는 것이 중요하다.
■ 기본 재질 분해를 사용하면 유효 스펙트럼 응답의 차이를 보상하여 이음매 없는(seamless) 화상 외양을 얻을 수 있다.
■ 검출기의 산란량이 불균등함으로 인해 센서 두께가 변경되는 위치에 허상이 초래되는 경우에는, 제거된 실리콘 대신 충진재를 삽입하여 산란 분포를 균등화할 수 있다.
■ 양자 효율이 낮아짐으로 인한 영향은 등중심에서 멀어짐에 따라 서서히 나타나기 때문에 화상 내 노이즈가 급격히 증가하지 않는다.
■ 몇몇 상황에서는, 주변 영역에서의 노이즈가 중심부에 비해 높아질 수 있다. 이로 인해 화상 감식이 어려울 경우에는, 중심부와 주변부에 상이한 정규화 강도를 사용하여 반복 영상 재구성을 적용함으로써 해결할 수 있다.
일반적으로, 재구성된 화상의 노이즈 편차는 가장 잡음이 있는 투사 x-선으로부터 비롯되는 노이즈 결과에 의해 좌우되는데, 해당 투사 x-선은 대개는 등중심에 근접하게 통과하는 것으로, 대상을 통과하는 경로가 가장 길다. 또한, 검출기의 중심부에 의해 발생하는 측정치 노이즈는 재구성된 화상 전체의 노이즈에 기여하는 반면, 검출기의 주변부에 의해 발생하는 측정치 노이즈는 재구성된 화상의 주변부의 노이즈에만 기여한다. 따라서, 적정한 비용으로 검출기의 중심부에서 가능한 한 높은 검출 효율을 갖도록 하는 것이 중요하다.
이는 본 명세서에서 제안하는 바와 같이 만곡형 검출기 구성을 따라 재질에 변화를 줌으로써 달성될 수 있다.
높은 선량 효율을 갖는 검출기를 제조하는 것은 비용이 많이 들기 때문에, 중심부에서는 높은 선량 효율을 갖고 주변부에서는 낮은 선량 효율을 갖도록 검출기를 제조하는 것을 선택할 수 있다. 이를 달성하는 한 가지 방법은 중심부에서는 검출기 재질을 두껍게 형성하고 주변부에서는 얇게 형성하는 것이다. 또 다른 방법은 중심부에서는 (높은 선량 효율을 갖는) 제1 유형의 검출기 재질을 사용하고 주변부에서는 (낮은 선량 효율을 갖는) 제2 유형의 검출기 재질을 사용하는 것이다.
따라서, 보다 높은 성능을 갖는 중심부에는 보다 값비싼 검출기 재질, 예컨대 고가의 진귀한 재질을 사용할 수 있고, 주변부는 실리콘과 같은 보다 흔하고 저렴한 재질로 제조할 수 있다. 예로서, 중심부에 사용되는 보다 값비싼 재질로는 CdTe나 CZT를 들 수 있고 갈륨 비소도 가능하다.
가장 관심을 끄는 화상 특징은 일반적으로 등중심 근처에 위치하기 때문에, 2015년 미국 로드아일랜드주 뉴포트에서 열린 방사선 및 핵 의학에서 완전 3차원 화상 재구성에 관한 제13차 국제 회의에서 GE 글로벌리서치(Global Research) 센터의 제드 팩(Jed Pack), 게 왕(Ge Wang), 쟈오 왕(Jiao Wang), 브루노 드 맨(Bruno De Man) 및 제프리 카(Jeffrey Carr)가 발표한 [심장 CT 촬영을 위한 "줌CT(zoomCT)" 아키텍처에 대한 연구]에서 논의된 바와 같이, 화상의 중심부에서 가장 높은 공간 해상도를 갖는 것도 중요하다.
이는 등중심에 인접하여 보다 작은 크기의 화소를 배치함으로써 달성될 수 있다. 대부분의 촬영 작업의 경우, 보다 작은 크기의 화소가 검출기의 중심부에 배치된다면 이들 화소에 의해 대부분의 정보가 화상에 부여된다. 이런 소형 화소는 데이터 속도 및 전력의 동인(driver)인데, 통상 검출기가 실제로 처리할 수 있는 총 전력 및 데이터 속도에는 제약이 있다. 과도한 전력은 검출기 온도의 과도한 상승을 초래하는 바, 이는 주변 실내 온도가 불쾌할 정도로 높아져서 공기 냉각 대신에 수냉 시스템과 같은 고가의 냉각 시스템의 설치가 필요하게 된다는 것을 의미한다. 슬립 링을 통해 전송할 수 있는 데이터는 그 최대량이 정해져 있는 데 반해 대개는 화상이 빠르게 표시될 필요가 있기 때문에, 검출기의 중심부에만 소형 화소를 사용하는 것은 이들 간에 절충이 이루어지도록 하는 데 도움이 된다.
따라서, 소형 화소가 비용의 동인이고, 검출기에 전체에 걸쳐 화소 크기가 균일한 종래 기술과 달리 검출기의 중심부에 보다 작은 크기의 화소를 배치하는 것이 보다 적합하므로, 중심부의 공간 해상도가 주변부에 비해 높도록 공간 해상도에 변화를 주는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명은 검출기의 중심부에는 검출기의 주변부에 비해 크기가 작은 화소 세트가 배치되도록 검출기를 구성하는 것을 제안한다.
물론, 본 명세서에 설명된 기술 및 장치는 다양한 방식으로 결합되고 재배열될 수 있다.
예컨대, 화상 처리 작업과 같은 특정 기능은 하드웨어로 구현되거나, 적절한 처리 회로에 의한 실행을 위한 소프트웨어로 구현되거나 이들의 조합으로 구현될 수 있다.
본 명세서에 설명된 단계, 기능, 절차, 모듈 및/또는 블록은 범용 전자 회로 및 주문형 회로 모두를 포함하는, 반도체 기술, 이산 회로 또는 집적 회로 기술과 같은 임의의 종래의 기술을 사용하여 하드웨어로 구현될 수 있다.
특정 예는 하나 이상의 적절히 구성된 디지털 신호 프로세서 및 여타의 공지된 전자 회로, 예컨대, 특별한 기능을 수행하기 위해 상호 연결된 이산 논리 게이트나 주문형 집적회로(ASIC)를 포함할 수 있다.
대안으로서, 본 명세서에 설명된 단계, 기능, 절차, 모듈 및/또는 블록 중 적어도 일부는 하나 이상의 프로세서 또는 처리 유닛 등의 적절한 처리 회로에 의한 실행을 위한 컴퓨터 프로그램과 같은 소프트웨어로 구현될 수 있다.
처리 회로의 예로는 하나 이상의 마이크로 프로세서, 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(DSP), 하나 이상의 중앙 처리 장치(CPU), 비디오 가속 하드웨어 및/또는 하나 이상의 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA)나 하나 이상의 프로그램 가능 논리 제어기(PLC)와 같은 임의의 적절한 프로그램 가능 논리 회로를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
또한 본 발명이 구현되는 임의의 종래의 장치 또는 유닛의 일반적인 처리 능력을 재사용하는 것도 가능함은 물론이다. 예컨대 기존 소프트웨어를 재프로그래밍하거나 새로운 소프트웨어 구성 요소를 추가함으로써 기존 소프트웨어를 재사용하는 것도 가능할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 컴퓨터 구현의 일례를 나타낸 개략도이다. 이 특정 예에서, 시스템(200)은 프로세서(210)와 메모리(220)를 포함하되, 메모리는 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하고, 이로써 프로세서는 본 명세서에서 설명된 단계 및/또는 동작을 수행하도록 동작한다. 통상, 명령어는 메모리(220)에 미리 구성되거나 외부 메모리 장치(230)로부터 다운로드될 수 있는 컴퓨터 프로그램(225, 235)으로 구성될 수 있다. 선택적으로, 시스템(200)은 프로세서(들)(210) 및/또는 메모리(220)에 접속되어 입력 파라미터(들) 및/또는 결과 출력 파라미터(들)와 같은 관련 데이터의 입력 및/또는 출력을 가능하게 하는 입/출력 인터페이스(240)를 포함한다.
용어 '프로세서'는 일반적인 의미로는 특정한 처리, 결정 또는 연산 작업을 수행하기 위해 프로그램 코드 또는 컴퓨터 프로그램 명령어를 실행할 수 있는 임의의 시스템 또는 장치로 해석되어야 한다.
따라서, 하나 이상의 프로세서를 포함하는 처리 회로는 컴퓨터 프로그램을 실행할 때 본 명세서에 설명된 바와 같은, 명확히 정의된 처리 작업을 수행하도록 구성된다.
처리 회로는 상술한 단계, 기능, 절차 및/또는 블록의 실행에 전용될 필요는 없으며 이와 다른 작업을 실행할 수도 있다.
상술한 실시예는 단지 예로서 제시된 것으로, 본 발명은 이에 제한되지 않음은 물론이다. 따라서, 첨부된 청구 범위에 의해 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 상기 실시예에 대한 수정, 조합 및 변경이 기술분야의 당업자에 의해 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 명세서에 설명된 구성은 다양한 방식으로 구현되고 조합되고 재배열될 수 있다. 특히, 상이한 실시예에서 제시된 상이한 부분적 해법은 기술적으로 가능할 경우 조합되어 다른 구성을 이룰 수 있다.

Claims (18)

  1. 중심부 및 주변부를 갖는 구성으로 배열된 다수의 인접 검출기 모듈을 포함하는 x-선 검출기로서,
    상기 중심부의 선량 효율이 상기 주변부의 선량 효율보다 높도록 구성되는, x-선 검출기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중심부의 검출기 재질 두께가 상기 주변부의 검출기 재질 두께보다 큰 검출기 구성을 따라 재질의 변화가 있는, x-선 검출기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중심부에서는 보다 높은 선량 효율을 갖는 제1 유형의 검출기 재질로 형성되고 상기 주변부에서는 보다 낮은 선량 효율을 갖는 제2 유형의 검출기 재질로 형성되는 검출기 구성을 따라 재질의 변화가 있는, x-선 검출기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 유형의 재질은 카드뮴 텔루라이드(CdTe), 카드뮴 아연 텔루라이드(CZT) 및/또는 갈륨 비소이고, 상기 제2 유형의 재질은 실리콘인, x-선 검출기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중심부의 공간 해상도가 상기 주변부의 공간 해상도보다 높도록 구성되는, x-선 검출기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 중심부의 화소의 크기가 주변부의 화소 크기보다 작도록 구성되는, x-선 검출기.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 검출기의 등중심 근처에 보다 작은 크기의 화소가 배치되도록 구성되는, x-선 검출기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 x-선 검출기의 유효 검출 영역은 입사 x-선에 대해 에지-온 방식으로 배향되고, 중심부에 배치된 검출기 모듈의 입사 x-선 방향 두께는 주변부에 배치된 검출기 모듈의 입사 x-선 방향 두께보다 큰, x-선 검출기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 검출기 모듈의 두께는 점진적으로 변화되거나 적어도 두 개의 상이한 두께를 갖도록 하나 이상의 단계를 거쳐 변화되는, x-선 검출기.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출기 재질과 유사한 산란 특성을 갖는 충진재가 검출기 재질 두께가 보다 얇은 영역에 배열되는, x-선 검출기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 검출기 및 충진재의 총 두께는 산란 분포가 보다 균일해지도록 상기 검출기에 걸쳐 일정한, x-선 검출기.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 x-선 검출기의 검출기 재질 두께 프로파일은 주어진 검출기 재질 총 부피에 대하여 결과 화상의 최대 편차가 최소화되도록 선택되는, x-선 검출기.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 x-선 검출기는 심도-구획형 검출기를 포함하고, 상기 중심부에는 상기 주변부보다 적은 개수의 심도 구획부가 사용되고/되거나 상기 주변부에 사용되는 각각의 심도 구획부는 상기 중심부의 심도 구획부보다 길이가 짧은, x-선 검출기.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인접 검출기 모듈은 만곡형 기하학적 구성으로 배열되는, x-선 검출기.
  15. 제1항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 따른 x-선 검출기를 포함하는 x-선 촬영 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 컴퓨터 단층 촬영(CT) 시스템인 x-선 촬영 시스템.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 검출기 두께 프로파일과 관계 없이 동일한 외양을 갖는 화상을 생성하기 위해 기본 재질 분해를 적용하도록 구성되는 x-선 촬영 시스템.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중심부와 상기 주변부에 상이한 정규화 강도를 사용함으로써 반복 영상 재구성을 적용하도록 구성되는 x-선 촬영 시스템.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024138731A1 (en) * 2022-12-30 2024-07-04 Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. Systems, methods, and devices for imaging

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130134316A1 (en) * 2010-08-31 2013-05-30 Fujifilm Corporation Radiography device
US20160178762A1 (en) * 2014-12-18 2016-06-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Non-uniform photon-counting detector array on a fourth-generation ring to achieve uniform noise and spectral performance in z-direction

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE32779E (en) * 1980-12-01 1988-11-08 University Of Utah Radiographic systems employing multi-linear arrays of electronic radiation detectors
US5278887A (en) * 1992-06-29 1994-01-11 Siemens Corporate Research, Inc. Apparatus and method for reducing X-ray dosage during a fluoroscopic procedure
US7136452B2 (en) * 1995-05-31 2006-11-14 Goldpower Limited Radiation imaging system, device and method for scan imaging
US6115452A (en) * 1998-01-08 2000-09-05 The Regents Of The University Of California X-ray radiography with highly charged ions
US6118840A (en) * 1998-01-20 2000-09-12 General Electric Company Methods and apparatus to desensitize incident angle errors on a multi-slice computed tomograph detector
WO2001039558A1 (en) * 1999-11-23 2001-05-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. X-ray examination apparatus with exposure control
CN100366222C (zh) * 2003-07-09 2008-02-06 上海医疗器械厂有限公司 移动式医用诊断x射线机
WO2006129282A2 (en) 2005-05-31 2006-12-07 Arineta Ltd. Graded resolution field of view ct scanner
US7560046B2 (en) * 2005-12-22 2009-07-14 General Electric Company Scintillator material and radiation detectors containing same
US8017906B2 (en) * 2008-04-08 2011-09-13 Robert Sigurd Nelson Slit and slot scan, SAR, and compton devices and systems for radiation imaging
US20160161426A1 (en) 2014-12-08 2016-06-09 Zena Technologies, Inc. Pillar Based Amorphous and Polycrystalline Photoconductors for X-ray Image Sensors
US9202961B2 (en) * 2009-02-02 2015-12-01 Redlen Technologies Imaging devices with solid-state radiation detector with improved sensitivity
US8183535B2 (en) * 2009-02-11 2012-05-22 Mats Danielsson Silicon detector assembly for X-ray imaging
BRPI1009079A2 (pt) * 2009-06-01 2016-03-01 Koninkl Philips Electronics Nv método para formação de imagem médica nuclear e sistema de formação de imagem médica nuclear
CN102802531B (zh) * 2009-06-23 2014-12-03 株式会社日立医疗器械 X射线ct装置
EP2476016B1 (en) * 2009-09-08 2017-06-14 Koninklijke Philips N.V. Imaging measurement system with a printed photodetector array
EP2675358B1 (en) * 2011-02-17 2016-11-09 Analogic Corporation Detector array having effective size larger than actual size
US20130016805A1 (en) * 2011-07-15 2013-01-17 Toshiba Medical Systems Corporation Method and system for acquiring sparse channel data and for image processing utilizing iterative reconstruction algorithms
US8831180B2 (en) * 2011-08-04 2014-09-09 General Electric Company Apparatus for scatter reduction for CT imaging and method of fabricating same
US10088580B2 (en) * 2012-05-31 2018-10-02 Minnesota Imaging And Engineering Llc Detector systems for radiation imaging
DE102013217941A1 (de) * 2013-09-09 2015-03-12 Siemens Aktiengesellschaft Röntgendetektor und Verfahren
JP2017161456A (ja) * 2016-03-11 2017-09-14 株式会社東芝 光検出器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130134316A1 (en) * 2010-08-31 2013-05-30 Fujifilm Corporation Radiography device
US20160178762A1 (en) * 2014-12-18 2016-06-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Non-uniform photon-counting detector array on a fourth-generation ring to achieve uniform noise and spectral performance in z-direction

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WO2018030929A1 (en) 2018-02-15
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