KR20190046085A - 콘 빔 컴퓨터 단층촬영장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘 빔 컴퓨터 단층촬영장치에 관한 것으로, 중심부에 촬영하고자 하는 피검사체가 삽입되는 촬영공간이 형성되어 있는 받침판, 받침판의 상측에서 수직축(Z)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 이동틀과, 이동틀에 좌우회전 가능하게 설치되는 X선 발생기와, 촬영공간을 중심으로 X선 발생기와 마주보도록 이동틀에 구비되되 좌우로 이동 가능하게 설치되는 X선 검출기로 구성된 촬영모듈; 및 촬영모듈이 수평축을 중심으로 회전 가능하게 설치되고 촬영모듈을 통해 촬영된 2차원 프로젝션 이미지를 이용해 3차원의 프로젝션 이미지로 재구성하여 출력하는 영상처리장치가 구비되어 있는 본체;를 포함하며, X선 검출기의 좌우이동시 X선의 조사 위치를 맞춰주기 위해 X선 발생기가 좌우로 회전함에 따라 피검사체를 촬영하기 위한 X선의 시야각이 늘어나게 된다.

Description

콘 빔 컴퓨터 단층촬영장치{CONE BEAM COMPUTED TOMOGRAPHY}

본 발명은 콘 빔 컴퓨터 단층촬영장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 X선 검출기의 좌우이동에 따라 X선 발생기가 좌우로 회전하며 X선 검출기에 X선의 조사위치를 맞춰줌으로써 X선의 시야각 크기를 변화시켜줄 수 있는 콘 빔 컴퓨터 단층촬영장치에 관한 것이다.

일반적으로 의료분야에서 사용되는 컴퓨터 단층촬영장치(CT, Computed Tomography)는 X선 발생기를 통해 X선(X-ray)을 여러 각도로 피검사체에 투영하고, X선 검출기를 이용해 피검사체를 투과한 X선을 감지하여 전기적 신호를 출력하며 이를 컴퓨터로 재구성하여 피검사체 내부 단면의 모습을 화상으로 처리하는 장치이다.

컴퓨터 단층촬영장치의 한 종류인 콘 빔 컴퓨터 단층촬영장치(CBCT)는 피검사체로 X선을 투영하면서 360° 회전하여 피검사체에 대한 2차원 프로젝션 데이터들을 획득하며, 획득된 수백 장의 2차원 프로젝션 데이터를 이용해 3차원의 결과 영상으로 재구성하여 출력하게 된다.

한편, 종래의 콘 빔 컴퓨터 단층촬영장치는 수백 장으로 구성되는 2차원 프로젝션 데이터를 획득하기 위하여 2차원 프로젝션 데이터의 수만큼 피검사체를 향해 일정한 시야각을 형성하는 X선을 조사하게 된다. 그러나 피검사체의 크기가 클 경우 X선 발생기로부터 조사되는 X선의 시야각이 피검사체에 모두 투영되지 못해 정확한 2차원 프로젝션 데이터 및 이를 이용한 3차원 결과 영상을 얻지 못하게 되는 문제점이 발생한다.

미국공개특허공보 제2014-0376684호, 'EXTREMITY IMAGING APPARATUS FOR CONE BEAM COMPUTED TOMOGRAPHY'

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 촬영하고자 하는 피검사체의 크기에 따라 조사되는 X선의 시야각을 변화시킬 수 있도록 X선 검출기의 좌우이동에 따라 X선 발생기가 좌우로 회전하며 X선 검출기에 X선의 조사위치를 맞춰줌으로써 X선의 시야각 크기를 변화시켜줄 수 있는 콘 빔 컴퓨터 단층촬영장치를 제공하는 것이다.

한편, 본 발명에 명시되지 않은 또 다른 목적들은 후술하는 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘 빔 컴퓨터 단층촬영장치는, 중심부에 촬영하고자 하는 피검사체가 삽입되는 촬영공간이 형성되어 있는 받침판, 받침판의 상측에서 수직축(Z)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 이동틀과, 이동틀에 좌우회전 가능하게 설치되는 X선 발생기와, 촬영공간을 중심으로 X선 발생기와 마주보도록 이동틀에 구비되되 좌우로 이동 가능하게 설치되는 X선 검출기로 구성된 촬영모듈; 및 촬영모듈이 수평축을 중심으로 회전 가능하게 설치되고 촬영모듈을 통해 촬영된 2차원 프로젝션 이미지를 이용해 3차원의 프로젝션 이미지로 재구성하여 출력하는 영상처리장치가 구비되어 있는 본체;를 포함하며, X선 검출기의 좌우이동시 X선의 조사위치를 맞춰주기 위해 X선 발생기가 좌우로 회전함에 따라 피검사체를 촬영하기 위한 X선의 시야각이 늘어나게 된다.

여기서, 이동틀은 구동모터의 작동시 하우징에 설치되어 있는 원형레일을 따라 회전하도록 작동된다.

본 발명에 따른 콘 빔 컴퓨터 단층촬영장치는 X선 검출기의 좌우이동에 따라 X선 발생기가 좌우로 회전하며 X선 검출기에 X선의 조사위치를 맞춰줌으로써 피검사체의 크기에 따라 X선의 시야각 크기를 변화시켜 다양한 크기의 피검체의 정확한 프로젝션 이미지를 촬영할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘 빔 컴퓨터 단층촬영장치의 사시도이다.
도 2의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영모듈의 상하 이동 및 회전 운동을 보여주는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영모듈의 내부를 보여주는 부분사시도이다.
도 4의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동틀 및 X선 발생기, X선 검출기의 회전에 따른 피검사체의 촬영 모습을 보여주는 사시도이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 발생기와 X선 검출기의 작동 없이 피검사체에 조사되는 X선의 시야각을 보여주는 도면이고, (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 발생기의 좌우 회전 및 X선 검출기의 좌우 이동에 따라 피검사체에 조사되는 X선의 시야각을 보여주는 도면이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속" 된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

먼저, 도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘 빔 컴퓨터 단층촬영장치의 사시도가 도시되어 있고, 도 2의 (a) 내지 (c)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영모듈의 상하 이동 및 회전 운동을 보여주는 측면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영모듈의 내부를 보여주는 부분사시도가 도시되어 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 콘 빔 컴퓨터 단층촬영장치(100)는, 촬영하고자 하는 피검사체(10)가 삽입되는 공간이 형성되어 있으며 피검사체(10) 주위를 회전하며 X선을 조사하여 영상을 촬영하되, 피검사체(10)의 크기에 따라 조사되는 X선의 시야각을 변화시키는 촬영모듈(110)과, 촬영모듈(110)로부터 촬영된 2차원 프로젝션 이미지를 이용해 3차원 프로젝션 이미지로 재구성하는 영상처리장치가 구비되며 상기 촬영모듈(110)이 수평축(X)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 본체(120)를 포함하여 구성된다.

촬영모듈(110)은 피검사체(10)에 X선을 조사·투과시켜 피검사체(10)의 내부 단면의 모습을 촬영하는 장치이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 콘 빔 컴퓨터 단층촬영장치(100)는 종래의 CBCT(Cone Beam Computed Tomography)와 피검사체에 X선을 조사·투과시켜 내부 단면의 모습을 촬영하도록 구성된다는 점에서 유사점이 있지만, 본 발명에 따른 콘 빔 컴퓨터 단층촬영장치(100)는 촬영하고자 하는 피검사체(10)의 크기에 따라 X선 발생기(116)로부터 조사되어 X선 검출기(118)에 흡수되는 X선의 시야각을 변화시키도록 구동된다는 점에서 특징을 갖는다.

촬영모듈(110)은 본체(120)로부터 승강하도록 작동하며, 수평축(X)을 중심으로 360°도 회전 가능하게 설치된다. 촬영모듈(110)은 중심부에 촬영하고자 하는 피검사체(10)가 삽입되는 촬영공간(111)이 형성되어 있는 받침판(112)과, 받침판(112)의 상측에 구비되는 하우징(113)과, 하우징(113)의 내부에 구비되며 받침판(112)의 상면으로부터 수직축(Z)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 이동틀(114)과, 이동틀(114)의 일측에 좌우회전 가능하게 설치되는 X선 발생기(116)와, 촬영공간(111)을 중심으로 X선 발생기(116)와 마주보도록 이동틀(114)에 설치되되 좌우로 이동 가능하게 구비되는 X선 검출기(118)와, 이동틀(114)이 회전 운동시키는 구동모터(119)를 포함한다.

받침판(112)은 브라켓(122)을 통해 본체(120)에 연결되며, 브라켓(122)은 본체(120)로부터 승강 및 수평축(X)을 중심으로 회전 가능하게 결합된다. 받침판(112)의 중심부에는 촬영하고자 하는 피검사체(10)가 삽입되는 촬영공간(111)이 마련된다. 촬영공간(111)은 중공의 형태를 갖는다. 받침판(112)의 상측에는 하우징(113)이 수직축(Z)을 중심으로 회전 가능하게 설치된다.

하우징(113)의 내부에는 이동틀(114)이 마련되며, 하우징(113)은 이동틀(114)과 함께 받침판(113)의 원형레일(1121)을 따라 수직축(Z)을 중심으로 회전 회전 가능하게 구동되나 이를 한정하는 것은 아니며, 하우징(113)은 받침판(112)과 일체형으로 제작된 상태로 이동틀(114)만 하우징(113)의 내부에서 받침판(112)의 상면으로부터 회전 가능하게 구성될 수 있다.

도 4의 (a) 내지 (c)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동틀 및 X선 발생기, X선 검출기의 회전에 따른 피검사체의 촬영 모습을 보여주는 사시도가 도시되어 있다.

도 3과 도 4를 참조하여 살펴보면, 이동틀(114)은 하우징(113)의 내부에 구비되며 받침판(112)의 상측에 설치되어 있는 원형레일(1121)을 따라 수직축(Z)을 중심으로 회전 회전한다. 이동틀(114)은 구동모터(119)와 받침판(112) 하면에 설치되어 있는 원형 래크기어(1122)의 기어 운동에 따라 상기한 바와 같이 원형레일(1121)을 따라 360°도 회전하게 된다. 이때, 본 실시예에서는 자세히 도시되어 있지 않지만 구동모터(119)에는 피니언기어가 연결될 수 있으며 구동모터(119)의 작동에 따라 피니언기어가 회전하며 원형의 래크기어(1122)와 맞물려 이동틀(114)을 회전시키게 된다. 이동틀(114)의 회전과 함께 이동틀(114)에 서로 마주보도록 설치되어 있는 X선 발생기(116)와 X선 검출기(118)를 통해 피검사체(10) 주위를 회전하며 X선을 조사하여 피검사체(10)의 내부 단면 2차원 프로젝션 이미지를 촬영하게 된다.

도 5의 (a)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 발생기와 X선 검출기의 작동 없이 피검사체에 조사되는 X선의 시야각을 보여주는 도면이 도시되어 있으며, (b)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 발생기의 좌우 회전 및 X선 검출기의 좌우 이동에 따라 피검사체에 조사되는 X선의 시야각을 보여주는 도면이 도시되어 있다.

도 3과 도 5를 참조하여 살펴보면, 이동틀(114)에는 촬영공간(111)을 중심으로 서로 마주보도록 X선 발생기(116)와 X선 검출기(118)가 설치된다. X선 발생기(116)로부터 조사된 X선은 피검사체(10)에 투과된 후 X선 검출기(118)에 흡수되어 2차원 프로젝션 이미지를 획득하게 된다. 이와 같은 X선 발생기(116)와 X선 검출기(118)의 작용은 종래에 공지되어 있는 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

X선 발생기(116)로부터 조사되어 X선 검출기(118)에 흡수되는 X선은 도 5와 같이 원뿔모양의 시야각(FOV, Field of View)을 형성한다. 도 5의 (a)에는 X선 발생기(116)로부터 조사되어 X선 검출기(118)에 흡수되는 X선의 시야각(FOV)이 피검사체(10)보다 크게 형성되어 피검사체(10)의 X선 영상을 무리 없이 촬영할 수 있지만, 도 5의 (b)에 도시되어 있는 실선 부분과 같이 X선 발생기(116)로부터 조사되어 X선 검출기(118)에 흡수되는 X선의 시야각(FOV)이 피검사체(10)보다 작게 형성되는 경우에는 피검사체(10)의 측면 일부분의 영상이 제대로 촬영되지 않아 정확한 프로젝션 이미지를 출력할 수 없는 문제점을 갖는다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 콘 빔 컴퓨터 단층촬영장치(100)는 도 5의 (b)와 같이 X선 검출기(118)가 좌우 이동하며, X선 검출기(118)의 좌우 이동에 따라 X선 발생기(116)가 좌우로 회전하며 조사위치를 맞춰줌으로써 X선 발생기(116)로부터 조사되어 X선 검출기(118)에 흡수되는 X선의 시야각(FOV)을 늘려 누락되는 부분 없이 피검사체(10)를 촬영할 수 있는 장점을 갖는다.

덧붙여, 본 실시예에서는 자세히 도시되어 있지 않지만, 이동틀(114)에는 3D 스캐너(미도시)가 장착될 수 있다. 3D 스캐너는 피검사체(10)의 X선 촬영 전 이동틀(114)을 따라 피검사체(10)의 주위를 회전하여 피검사체(10)의 크기를 스캔하여 1차적으로 피검사체(10)의 크기를 측정한다. 3D 스캐너를 통해 촬영·측정된 피검사체(10)의 위치별 크기에 따라 X선 발생기(116)와 X선 검출기(118)의 좌우 이동 및 회전에 의해 X선의 시야각(FOV)이 자동조절될 수 있다. 다시 말해, 하나의 피검사체(10)에서 3D 스캐너로 촬영된 피검사체(10)의 크기가 작은 부분에서는 X선 발생기(116)와 X선 검출기(118)의 작동 없이 X선을 조사하여 기본 시야각으로 피검사체(10)를 촬영하고, 3D 스캐너로 촬영된 피검사체(10)의 크기가 큰 부분에서는 X선 발생기(116)의 좌우 회전 및 X선 검출기(118)의 좌우 이동을 통해 X선의 시야각을 늘려 피검사체(10)를 촬영함으로써 피검사체(10)의 누락되는 부분 없이 정확하게 프로젝션 이미지를 획득할 수 있을 뿐만 아니라, 피검사체(10)의 크기에 따라 촬영에 필요한 X선량만을 조사하므로 과하게 X선이 방출되는 것을 예방할 수 있는 장점을 갖는다.

다시, 도 1과 도 2를 참조하여 살펴보면, 본체(120)에는 촬영모듈(110)이 수평축(X)을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 촬영모듈(110)을 통해 촬영된 2차원 프로젝션 이미지를 이용해 3차원의 프로젝션 이미지로 재구성하여 출력하는 영상처리장치가 구비된다.

본체(120)의 저면에는 구름 운동하는 캐스터(124)가 부착되어 본체(120)가 이동 가능한 형태로 마련된다. 영상처리장치는 상기한 바와 같이 촬영모듈(110)로부터 촬영된 2차원 프로젝션 이미지를 분석·처리하여 3차원의 프로젝션 이미지로 출력하는 장치이다. 본 실시예에서는 자세히 도시되어 있지 않지만 영상처리장치는 영상을 분석·처리하는 컴퓨터와 컴퓨터로부터 처리된 영상을 출력하는 디스플레이로 이루어질 수 있다.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100:콘 빔 컴퓨터 단층촬영장치 110:촬영모듈
111:촬영공간 112:받침판
114:이동틀 116:X선 발생기
118:X선 검출기 120:본체

Claims (2)

1. 중심부에 촬영하고자 하는 피검사체(10)가 삽입되는 중공의 촬영공간(111)이 형성되어 있는 받침판(112), 상기 받침판(112)의 상측에서 수직축(Z)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 이동틀(114)과, 상기 이동틀에 좌우회전 가능하게 설치되는 X선 발생기(116)와, 상기 촬영공간을 중심으로 상기 X선 발생기와 마주보도록 상기 이동틀에 구비되되 좌우로 이동 가능하게 설치되는 X선 검출기(118)로 구성된 촬영모듈(110); 및
   상기 촬영모듈이 수평축(X)을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 촬영모듈을 통해 촬영된 2차원 프로젝션 이미지를 이용해 3차원의 프로젝션 이미지로 재구성하여 출력하는 영상처리장치가 구비되어 있는 본체(120);를 포함하며,
   상기 X선 발생기의 좌우 회전시 X선의 조사 위치를 맞춰주기 위해 상기 X선 검출기의 좌우 이동함에 따라 상기 피검사체를 촬영하기 위한 X선의 시야각(FOV)이 늘어나는 것을 특징으로 하는 콘 빔 컴퓨터 단층촬영장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 이동틀은 구동모터(119)의 작동시 상기 받침판에 설치되어 있는 원형레일(1121)을 따라 회전하는 것을 특징으로 하는 콘 빔 컴퓨터 단층촬영장치.

Images