KR20190140345A - 단층 영상의 생성 방법 및 그에 따른 엑스선 영상 장치 - Google Patents

Abstract

본 개시의 실시예는 대상체 내에 감쇠 계수가 큰 값을 갖는 물질이 삽입되어 있는 경우, 대상체를 이미징한 엑스선 영상인 단층 영상 상에 발생할 수 있는 리플 아티팩트(ripple artifact) 및/또는 언더슈트 아티팩트 등을 감소시켜서 화질을 개선할 수 있는, 단층 영상의 생성 방법 및 그에 따른 엑스선 영상 장치를 개시한다.

Description

단층 영상의 생성 방법 및 그에 따른 엑스선 영상 장치 {METHOD FOR GENERATING A TOMOGRAPHY IMAGE AND X-RAY IMAGING APPARATUS THEREOF}

본 개시의 실시예는 단층 영상의 생성 방법 및 그에 따른 엑스선 영상 장치에 대한 것이다.

구체적으로, 본 개시의 실시예는 엑스선을 대상체에 조사하여 획득된 데이터를 이용하여 단층 영상을 복원하는 단층 영상의 생성 방법 및 그에 따른 엑스선 영상 장치에 대한 것이다.

엑스선을 이용한 의료 영상 기술은 엑스선이 대상체를 투과할 때 대상체를 형성하는 물질의 감쇠계수에 따라 감쇠 정도가 다른 점을 이용하여 인체 내부 영상을 생성시키는 기법이다.

엑스선은 인체의 해부학적 구조를 가시화시킬 수 있으므로, 인체 내부의 병리현상, 질병 또는 비정상적인 해부학적 구조를 파악하기 위해 사용된다. 하지만, 엑스선 기술의 유용성은 인체 내부의 구조에 대한 3차원 정보를 제공하기 어렵다는 점에 한계가 있다. 즉, 기존의 엑스선 영상은 필름이나 이미지 센서를 이용한 2차원 영상일 뿐이므로, 의료 분야에서 인체 내부를 검사할 때 입체감이나 현실감이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 2차원 영상 만이 획득되므로, 깊이 방향으로 대상체의 내부 구조를 파악할 수 없는 문제점이 있었다. 그러므로, 최근에는 환자가 방사선에 제한적으로 노출되도록 하면서 비교적 사용이 간단한 방법으로 환자 신체 내부의 3차원 정보를 추출하기 위한 연구가 진행되고 있다.

엑스선 이미징을 통하여 3차원 의료 영상을 생성하는 기술로는 단층 합성 영상 복원(Tomosynthesis image reconstruction) 기술이 있다. 단층 합성 영상 복원 기술은 디지털 단층 합성(DT: Digital Tomosynthesis) 기술 또는 단층 합성(Tomosynthesis) 기술로 호칭될 수 있다. 이하에선, 엑스선 이미징을 통해 3차원 의료 영상을 생성하는 기술을 ‘단층 합성 기술’로 호칭하도록 하겠다.

단층 합성 기술은 엑스선을 이용하여 제한된 각도에서 프로젝션(projection) 데이터를 획득하고, 획득된 프로젝트 데이터를 이용하여 단층 합성(Tomosynthesis) 영상을 복원하는 기술로, 해석적인 방법(analytic method)과 반복법(iterative method)을 통한 영상 복원 방법을 이용할 수 있다. 구체적으로, backprojection filtration (BPF) 방법을 통하여 단층 합성(Tomosynthesis) 영상을 복원할 수 있다. 단층 합성 영상은 유방, 흉부, 관절 등과 같이 환자의 여러 신체 부위의 진단에 이용될 수 있다.

구체적으로, 단층 합성 기술은 CT(Computed Tomography)와 유사한 방식으로 영상을 복원한다. 반복법을 통한 영상 복원 방법의 경우, 영상의 품질을 높일 수 있지만 재건 시간이 오래 걸린다거나 영상 결과가 영상 복원 파라미터(parameter)에 크게 의존하는 단점이 있다. 따라서, 해석적인 방법을 통한 복원 방법이 상업적으로는 널리 사용되고 있다.

그러나, 단층 합성 기술은 인체의 대상체에 대한 단층 영상을 얻을 수 있다는 장점이 있지만, 제한된 데이터를 이용하여 영상을 재건하기 때문에 깊이 방향의 분해능(resolution)이 떨어진다는 문제가 있다. 또한, 대상체 내에 자연적인 인체 구성 물질이 아닌 인공 물질, 예를 들어, 금속 물질이 삽입되어 있는 경우, 아티팩트가 심하게 나타내게 되는 문제가 있다.

따라서, 화질을 개선하여 대상체를 명확하게 나타낼 수 있는 영상을 복원할 수 있도록 하는 단층 영상의 생성 방법 및 그에 따른 엑스선 영상 장치를 제공할 필요가 있다.

본 개시의 실시예는 복원된 단층 영상 내의 아티팩트를 감소시킬 수 있는 단층 영상의 생성 방법 및 그에 따른 엑스선 영상 장치의 제공을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 개시의 실시예는 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질을 포함하는 대상체를 이미징할 때, 해당 물질의 잔상이 남게 되는 리플 아티팩트(ripple artifact) 또는 언더슈트 아티팩트(undershoot artifact)를 감소시켜서 화질을 개선할 수 있는 단층 영상의 생성 방법 및 그에 따른 엑스선 영상 장치의 제공을 목적으로 한다.

본 개시의 실시예에 따른 단층 영상의 생성 방법은 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터(projection data)들을 획득하는 단계; 상기 N 개의 뷰들 중 일부인 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 투사 데이터들에 근거하여, 상기 N 개의 투사 데이터들이 역투사(back-projection) 될 때에 적용되는 최종 가중치 맵을 획득하는 단계; 상기 최종 가중치 맵 및 상기 N 개의 투사 데이터들을 이용하여, 상기 대상체를 나타내는 최종 단층 영상을 생성하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 M 개의 뷰들은 상기 제1 각도 구간에 포함되는 상기 N 개의 뷰들 중, 소정 간격마다 추출된 뷰들이며, 상기 M 은 상기 N 이하의 값을 가질 수 있다.

또한, 상기 소정 간격은 동일한 각도 간격이 될 수 있다.

또한, 상기 N 개의 투사 데이터들 각각에서의 경계 정보를 나타내는 N 개의 경계 영상들을 상기 최종 가중치 맵을 이용하여 보정한 후 역투사하여, 제1 영상을 생성하는 단계를 더 포함하며, 상기 최종 단층 영상을 생성하는 단계는 상기 제1 영상을 이용하여, 상기 최종 단층 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 최종 단층 영상을 생성하는 단계는 상기 제1 영상 내에 포함되는 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 영역의 화소 값을 수정하여 제1 수정 영상을 생성하는 단계; 및 상기 제1 영상 및 상기 제1 수정 영상을 이용하여, 상기 최종 단층 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질은 금속으로 형성된 물질로 인체 내에 삽입된 물질, 뼈, 석회 물질 중 적어도 하나가 될 수 있다.

또한, 상기 제1 수정 영상을 생성하는 단계는 상기 제1 영상의 화소 값에 근거하여, 화소 값이 소정 한계값 이상 또는 초과가 되는 특이점(outlier) 영역의 화소 값을 보정하여, 상기 제1 수정 미분 역투사 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 영상을 생성하는 단계는 상기 N 개의 투사 데이터들 각각을 미분 하여 획득한 N 개의 미분 영상들을 상기 최종 가중치 맵을 이용하여 보정한 후 역투사하여, 상기 제1 영상인 제1 미분 역투사 영상을 생성하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 최종 단층 영상을 생성하는 단계는 상기 제1 영상 내에 포함되는 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 영역의 화소 값을 보정하여 제1 수정 영상을 생성하는 단계; 및 상기 제1 영상 및 상기 제1 수정 영상을 각각 주파수 변조 변환하고, 상기 주파수 변조 변환된 상기 제1 영상 및 상기 주파수 변조 변환된 상기 제1 수정 영상을 블렌딩(blending)하여 상기 최종 단층 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 주파수 변조 변환은 힐버트 변환이 될 수 있다.

또한, 상기 블렌딩은 상기 힐버트 변환된 제1 영상 및 상기 힐버트 변환된 제1 수정 영상 중 픽셀의 화소 값이 큰 쪽을 선택적으로 이미징할 수 있다.

또한, 상기 N 개의 투사 데이터들을 획득하는 단계는 엑스선 장치에서의 엑스선 촬영을 통하여, 제1 각도 구간에서 엑스선 조사부를 이동시키며 대상체로 엑스선을 조사하고 상기 대상체를 통과한 엑스선을 감지하여, 상기 N 개의 투사 데이터들을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 N 개의 투사 데이터 들을 획득하는 단계는 CT 시스템 또는 토모신서시스 시스템에서, 상기 N 개의 투사 데이터들을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 개시의 실시예에 따른 단층 영상의 생성 방법은 상기 N 개의 투사 데이터들 각각을 경계 정보를 강화하는 처리를 하여 획득한 N 개의 경계 영상들을 상기 최종 가중치 맵을 이용하여 보정한 후 역투사하여, 제1 영상을 생성하는 단계; 상기 제1 영상 내에 포함되는 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 영역의 화소 값을 수정하여 제1 수정 영상을 생성하는 단계; 상기 제1 수정 영상을 주파수 변조 변환하여, 주파수 변조 변환된 상기 제1 수정 영상을 생성하는 단계; 및 상기 N 개의 투사 데이터들을 여과 후 역투사(filtered back-projection) 하여 여과 후 역투사 영상을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 최종 단층 영상을 생성하는 단계는 상기 주파수 변조 변환된 제1 수정 영상 및 상기 여과 후 역투사 영상을 블렌링하여, 상기 최종 단층 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 개시의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치는 1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터(projection data set)들을 저장하는 메모리; 및 하나 이상의 인스트럭션을 저장하며, 저장된 상기 하나 이상의 인스트럭션을 수행하는 프로세서를 적어도 하나 포함하는 제어부를 포함하며, 상기 프로세서는 상기 N 개의 뷰들 중 일부인 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 투사 데이터들에 근거하여, 상기 N 개의 투사 데이터들이 역투사(back-projection) 될 때에 적용되는 최종 가중치 맵을 획득하고, 상기 가중치 맵 및 상기 N 개의 투사 데이터들을 이용하여 상기 대상체를 나타내는 최종 단층 영상을 생성하도록 동작한다.

또한, 상기 M 개의 뷰들은 상기 제1 각도 구간에 포함되는 상기 N 개의 뷰들 중, 소정 간격마다 추출된 뷰들이며, 상기 M 은 상기 N 이하의 값을 가질 수 있다.

또한, 상기 프로세서는 상기 N 개의 투사 데이터들 각각을 경계 정보를 강화하는 처리를 하여 획득한 N 개의 경계 영상들을 상기 최종 가중치 맵을 이용하여 보정한 후 역투사하여, 제1 영상을 생성하고, 상기 최종 가중치 맵 및 상기 제1 영상을 이용하여, 상기 최종 단층 영상을 생성하도록 동작한다.

또한, 상기 프로세서는 상기 제1 영상 내에 포함되는 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 영역의 화소 값을 수정하여 제1 수정 영상을 생성하고, 상기 제1 영상 및 상기 제1 수정 영상을 이용하여 상기 최종 단층 영상을 생성할 수 있다.

또한, 상기 프로세서는 상기 제1 영상의 화소 값에 근거하여, 소정 한계값 이상 또는 초과가 되는 특이값(outlier) 영역의 화소 값을 보정하여, 상기 제1 수정 미분 역투사 영상을 생성할 수 있다.

또한, 상기 프로세서는 상기 제1 영상 내에 포함되는 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 영역의 화소 값을 보정하여 제1 수정 영상을 생성하고, 상기 제1 영상 및 상기 제1 수정 영상 각각 주파수 변조 변환하며, 상기 주파수 변조 변환된 상기 제1 영상 및 상기 주파수 변조 변환된 상기 제1 수정 영상을 블렌딩(blending)하여 상기 최종 단층 영상을 생성할 수 있다.

또한, 본 개시의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치는 엑스선 촬영을 통하여, 제1 각도 구간에서 엑스선 조사부를 이동시키며 대상체로 엑스선을 조사하고 상기 대상체를 통과한 엑스선을 감지하여, 상기 N 개의 투사 데이터들을 획득하는 데이터 획득부를 더 포함할 수 있다.

본 개시의 다른 실시예에 따른 단층 영상의 생성 방법은 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터(projection data)들을 획득하는 단계; 상기 N 개의 투사 데이터들 각각에서의 경계 정보를 나타내는 N 개의 경계 영상들을 역투사하여, 제1 영상을 생성하는 단계; 상기 제1 영상 내에 포함되는 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 영역의 화소 값을 수정하여 제1 수정 영상을 생성하는 단계; 상기 제1 수정 영상을 주파수 변조 변환하여, 주파수 변조 변환된 상기 제1 수정 영상을 생성하는 단계; 상기 N 개의 투사 데이터들을 여과 후 역투사(filtered back-projection) 하여 여과 후 역투사 영상을 생성하는 단계; 및 상기 주파수 변조 변환된 제1 수정 영상 및 상기 여과 후 역투사 영상을 블렌딩하여, 상기 최종 단층 영상을 생성하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 제1 수정 영상을 생성하는 단계는 상기 제1 영상의 화소 값에 근거하여, 화소 값이 소정 한계값 이상 또는 초과가 되는 특이값(outlier) 영역의 화소 값을 보정하여, 상기 제1 수정 미분 역투사 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 주파수 변조 변환은 힐버트 변환이 될 수 있다.

또한, 상기 N 개의 뷰들 중 일부인 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 투사 데이터들에 근거하여, 상기 N 개의 투사 데이터들이 역투사(back-projection) 될 때에 적용되는 최종 가중치 맵을 획득하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 영상을 생성하는 단계는 상기 N 개의 투사 데이터들 각각에 대응되며 경계 정보를 나타내는 N 개의 경계 영상들을 상기 최종 가중치 맵을 이용하여 보정한 후 역투사하여, 상기 제1 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 개시의 다른 실시예에 따른 엑스선 영상 장치는 제 1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터(projection data set)들을 저장하는 메모리; 및 하나 이상의 인스트럭션을 저장하며, 저장된 상기 하나 이상의 인스트럭션을 수행하는 프로세서를 적어도 하나 포함하는 제어부를 포함한다. 그리고, 상기 프로세서는 상기 N 개의 투사 데이터들 각각에서의 경계 정보를 나타내는 N 개의 경계 영상들을 역투사하여 제1 영상을 생성하고, 상기 제1 영상 내에 포함되는 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 영역의 화소 값을 수정하여 제1 수정 영상을 생성하며, 상기 제1 수정 영상을 주파수 변조 변환하여 주파수 변조 변환된 상기 제1 수정 영상을 생성하며, 상기 N 개의 투사 데이터들을 여과 후 역투사(filtered back-projection) 하여 여과 후 역투사 영상을 생성하고, 상기 주파수 변조 변환된 제1 수정 영상 및 상기 여과 후 역투사 영상을 블렌링하여, 상기 최종 단층 영상을 생성하도록 동작한다.

본 개시의 다른 실시예에 따른 단층 영상의 생성 방법은 1 각도 구간에서 X 선 소스를 이동시키며 대상체로 엑스선을 조사하여, 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터 들을 획득하는 단계; 상기 N 개의 뷰들 중 일부인 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 투사 데이터들을 각각 역투사(back projection)하여, 복수개의 복셀들을 포함하는 대상체 부위를 나타내며 상기 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 역투사 영상들을 생성하는 단계; 상기 M 개의 역투사 영상들에서의 복셀의 평균 값에 근거하여, 상기 M 개의 역투사 영상들에 적용될 M 개의 제1 가중치 맵을 획득하는 단계; 상기 M 개의 역투사 영상 각각에 대응되는 상기 제1 가중치 맵을 적용하여, 상기 M 개의 뷰에 대응되는 M 개의 제1 수정 역투사 영상들을 생성하는 단계; 상기 M 개의 수정 역투사 영상들에서의 복셀 평균 값을 이용하여, 상기 N 개의 투사 데이터들을 역투사 할 때 적용되는 N 개의 최종 가중치 맵을 획득하는 단계; 상기 N 개의 투사 데이터들 각각을 미분하여 획득한 N 개의 미분 영상을 상기 N 개의 최종 가중치 맵을 이용하여 보정한 후 역투사하여 제1 미분 역투사 영상을 생성하는 단계; 상기 제1 미분 역투사 영상 내에 포함되는 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 영역의 화소 값을 수정하여 제1 수정 미분 역투사 영상을 생성하는 단계; 및 상기 제1 미분 역투사 영상 및 상기 제1 수정 미분 역투사 영상을 이용하여, 최종 단층 영상을 생성하는 단계를 포함한다.

본 개시의 실시예에 따른 단층 영상의 생성 방법 및 그에 따른 엑스선 영상 장치는 복원된 단층 영상 내의 아티팩트를 감소시킬 수 있다.

구체적으로, 본 개시의 실시예에 따른 단층 영상의 생성 방법 및 그에 따른 엑스선 영상 장치는 대상체 내에 감쇠 계수가 큰 값을 갖는 물질이 삽입되어 있는 경우, 대상체를 이미징한 엑스선 영상인 단층 영상 상에 발생할 수 있는 리플 아티팩트(ripple artifact) 또는 언더슈트 아티팩트(undershoot artifact) 등과 같은 아웃 오브 플랜 아티팩트(out-of-plane artifact)를 감소시켜서 화질을 개선할 수 있다.

구체적으로, 본 개시의 실시예에 따른 단층 영상의 생성 방법 및 그에 따른 엑스선 영상 장치는 대상체 내에 감쇠 계수가 큰 값을 갖는 금속 물질이 삽입되어 있는 경우, 단층 영상 내에서 이미징되는 금속 물질이 원래 이미징되어야 하는 영역 이외에 영역에 이미징되는 아웃 오브 플랜 아티팩트(out-of-plane artifact)를 감소시켜서 화질을 개선할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 엑스선 장치의 구성을 도시하는 외관도이다. 도 1에서는 고정식 엑스선 장치를 예로 들어 설명한다.
도 2는 개시된 일 실시예에 따른 CT 시스템(201)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 개시의 다른 실시예에 따른 엑스선 영상 장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 개시의 실시예에서 이용되는 N 개의 투사 데이터들을 획득하는 동작을 설명하기 위한 일 도면이다.
도 6은 본 개시의 실시예에서 이용되는 N 개의 투사 데이터들을 획득하는 동작을 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 7은 본 개시의 실시예에서 이용되는 M 개의 투사 데이터들을 설명하기 위한 도면이다.
도 8는 본 개시의 실시예에서 이미징하고자 하는 대상체 부위를 복수개의 복셀(voxel)들로 나타내는 도면이다.
도 9a는 본 개시의 실시예에 따른 단층 영상의 생성 방법을 나타내는 일 흐름도이다.
도 9b는 본 개시의 실시예에 따른 단층 영상의 생성 방법을 나타내는 다른 흐름도이다.
도 9c는 본 개시의 실시예에 따른 단층 영상의 생성 방법을 나타내는 다른 흐름도이다.
도 10는 본 개시의 실시예에서, N 개의 투사 데이터들에 적용되는 가중치 값들을 획득하기 위해서 수행되는 동작을 상세히 나타내는 도면이다.
도 11은 본 개시의 실시예에서, 단층 영상을 획득하기 위해서 수행되는 동작을 상세히 나타내는 흐름도이다.
도 12a는 본 개시의 실시예에서, 단층 영상을 획득하기 위해서 수행되는 동작들을 상세히 설명하기 위한 일 도면이다.
도 12b는 본 개시의 실시예에서, 단층 영상을 획득하기 위해서 수행되는 동작들을 상세히 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 13은 본 개시의 다른 실시예에 따른 단층 영상의 생성 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 14는 본 개시의 다른 실시예에 따른 단층 영상을 획득하기 위해서 수행되는 동작들을 상세히 설명하기 위한 일 도면이다.
도 15a 는 각각 종래의 단층 영상 생성 방법에 따라서 획득된 단층 영상을 나타내는 도면이다.
도 15b는 본 개시의 실시예에서 획득된 단층 영상을 나타내는 도면이다.

본 명세서는 본 발명의 권리범위를 명확히 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있도록, 본 발명의 원리를 설명하고, 실시예들을 개시한다. 개시된 실시예들은 다양한 형태로 구현될 수 있다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 ‘부’(part, portion)라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 ‘부’가 하나의 요소(unit, element)로 구현되거나, 하나의 ‘부’가 복수의 요소들을 포함하는 것도 가능하다. 이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.

본 명세서에서 영상은 자기 공명 영상(MRI) 장치, 컴퓨터 단층 촬영(CT) 장치, 초음파 촬영 장치, 또는 엑스선 촬영 장치 등의 의료 영상 장치에 의해 획득된 의료 영상을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 ‘대상체(object)’는 촬영의 대상이 되는 것으로서, 사람,동물, 또는 그 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 신체의 일부(장기 또는 기관 등; organ) 또는 팬텀(phantom) 등을 포함할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 엑스선 장치의 구성을 도시하는 외관도이다. 도 1에서는 고정식 엑스선 장치를 예로 들어 설명한다.

도 1을 참조하면, 엑스선 장치(100)는 엑스선을 발생시켜 조사하는 엑스선 조사부(110), 엑스선 조사부로부터 조사되어 대상체를 투과한 엑스선을 검출하는 엑스선 디텍터(200), 및 사용자로부터 명령을 입력 받고 정보를 제공하는 워크스테이션(180)을 포함한다. 또한, 엑스선 장치(100)는 입력된 명령에 따라 엑스선 장치(100)를 제어하는 제어부(120) 및 외부 기기와 통신하는 통신부(140)를 포함할 수 있다.

제어부(120) 및 통신부(140)의 구성요소 중 일부 또는 전부는 워크스테이션(180)에 포함되거나 워크스테이션(180)과 별도로 마련될 수 있다.

엑스선 조사부(110)는 엑스선을 발생시키는 엑스선 소스와, 엑스선 소스에서 발생되는 엑스선의 조사영역을 조절하는 콜리메이터(collimator)를 구비할 수 있다.

엑스선 장치(100)가 배치되는 검사실 천장에는 가이드 레일(30)이 설치될 수 있고, 가이드 레일(30)을 따라 이동하는 이동 캐리지(40)에 엑스선 조사부(110)를 연결하여 대상체(P)에 대응되는 위치로 엑스선 조사부(110)를 이동시킬 수 있고, 이동 캐리지(40)와 엑스선 조사부(110)는 절첩 가능한 포스트 프레임(50)을 통해 연결되어 엑스선 조사부(110)의 높이를 조절할 수 있다.

워크스테이션(180)에는 사용자의 명령을 입력 받는 입력부(181) 및 정보를 표시하는 디스플레이부(182)가 마련될 수 있다.

입력부(181)는 촬영 프로토콜, 촬영 조건, 촬영 타이밍, 엑스선 조사부(110)의 위치 제어 등을 위한 명령을 입력 받을 수 있다. 입력부(181)는 키보드, 마우스, 터치스크린, 음성 인식기, 등을 포함할 수 있다.

디스플레이부(182)는 사용자의 입력을 가이드하기 위한 화면, 엑스선 영상, 엑스선 장치(100)의 상태를 나타내는 화면 등을 표시할 수 있다.

제어부(120)는 사용자로부터 입력된 명령에 따라 엑스선 조사부(110)의 촬영 타이밍, 촬영 조건 등을 제어할 수 있고, 엑스선 디텍터(200)로부터 수신된 이미지 데이터를 이용하여 의료 이미지를 생성할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 촬영 프로토콜 및 대상체(P)의 위치에 따라 엑스선 조사부(110)나 엑스선 디텍터(200)가 장착된 장착부(14, 24)의 위치 또는 자세를 제어할 수도 있다.

본 개시의 실시예에서, 제어부(120)는 엑스선 조사부(110)가 소정 각도 구간을 이동하면서 엑스선 조사를 하도록, 엑스선 조사부(110)를 제어할 수 있다. 그에 따라서, 엑스선 조사부(110)는 소정 각도 구간 동안을 이동하면서, 소정 각도 구간에 포함되는 복수개의 뷰(view)들 각각에서 대상체로 엑스선을 조사할 수 있다. 그에 따라서, 엑스선 디텍터(200)는 엑스선 조사부(110)에서 방출된 후 대상체를 통과한 엑스선을 감지할 수 있다. 제어부(120)는 엑스선 디텍터(200)에서의 엑스선 감지 결과에 근거하여 대응되는 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 소정 각도 구간을 이동하면서 엑스선을 조사하여 그에 대응되는 데이터를 획득하는 동작은 이하에서 도 5 및 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

제어부(120)는 전술한 동작 및 후술하는 동작을 수행하는 프로그램이 저장된 메모리 및 저장된 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함할 수 있다. 제어부(120)는 단일 프로세서를 포함할 수도 있고, 복수의 프로세서를 포함할 수도 있는바, 후자의 경우에는 복수의 프로세서가 하나의 칩 상에 집적될 수도 있고, 물리적으로 분리될 수도 있다.

엑스선 장치(100)는 통신부(140)를 통해 외부 장치 (예를 들면, 외부의 서버(191), 의료 장치(192) 및 휴대용 단말(193; 스마트폰, 태브릿 PC, 웨어러블 기기 등)) 와 연결되어 데이터를 송신하거나 수신할 수 있다.

통신부(140)는 외부 장치와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈, 유선 통신 모듈 및 무선 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 통신부(140)가 외부 장치로부터 제어 신호를 수신하고, 수신된 제어 신호를 제어부(120)에 전달하여 제어부(120)로 하여금 수신된 제어 신호에 따라 엑스선 장치(100)를 제어하도록 하는 것도 가능하다.

또한, 제어부(120)는 통신부(140)를 통해 외부 장치에 제어 신호를 송신함으로써, 외부 장치(미도시)를 제어부의 제어 신호에 따라 제어하는 것도 가능하다. 예를 들어, 외부 장치는 통신부(140)를 통해 수신된 제어부(120)의 제어 신호에 따라 외부 장치의 데이터를 처리할 수 있다.

또한, 통신부(140)는 엑스선 장치(100)의 구성요소들 간에 통신을 가능하게 하는 내부 통신 모듈을 더 포함할 수도 있다. 외부 장치에는 엑스선 장치(100)를 제어할 수 있는 프로그램이 설치될 수 있는 바, 이 프로그램은 제어부(120)의 동작 중 일부 또는 전부를 수행하는 명령어를 포함할 수 있다.

프로그램은 휴대용 단말(193)에 미리 설치될 수도 있고, 휴대용 단말(193)의 사용자가 어플리케이션을 제공하는 서버로부터 프로그램을 다운로딩하여 설치하는 것도 가능하다. 어플리케이션을 제공하는 서버에는 해당 프로그램이 저장된 기록매체가 포함될 수 있다.

한편, 엑스선 디텍터(200)는 스탠드(20)나 테이블(10)에 고정된 고정형 엑스선 디텍터로 구현될 수도 있고, 장착부(14, 24)에 착탈 가능하게 장착되거나, 임의의 위치에서 사용 가능한 휴대용 엑스선 디텍터(portable x-ray detector)로 구현될 수도 있다. 휴대용 엑스선 디텍터는 데이터 전송 방식과 전원 공급 방식에 따라 유선 타입 또는 무선 타입으로 구현될 수 있다.

엑스선 디텍터(200)는 엑스선 장치(100)의 구성 요소로 포함될 수도 있고, 포함되지 않을 수도 있다. 후자의 경우, 엑스선 디텍터(200)는 사용자에 의해 엑스선 장치(100)에 등록될 수 있다. 또한, 두 경우 모두 엑스선 디텍터(200)는 통신부(140)를 통해 제어부(120)와 연결되어 제어 신호를 수신하거나 이미지 데이터를 송신할 수 있다.

엑스선 조사부(110)의 일 측면에는 사용자에게 정보를 제공하고 사용자로부터 명령을 입력 받는 서브 유저 인터페이스(80)가 마련될 수 있고, 워크 스테이션(180)의 입력부(181) 및 디스플레이부(182)가 수행하는 기능 중 일부 또는 전부가 서브 유저 인터페이스(80)에서 수행될 수 있다.

제어부(120) 및 통신부(140)의 구성 요소 중 전부 또는 일부가 워크스테이션(180)과 별도로 마련되는 경우에는 엑스선 조사부(110)에 마련된 서브 유저인터페이스(80)에 포함될 수 있다.

도 1은 검사실의 천장에 연결된 고정식 엑스선 장치에 대해 도시하고 있지만, 엑스선 장치(100)는 C-암(arm) 타입 엑스선 장치, 모바일 엑스선 장치 등 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한 구조의 엑스선 장치를 포함할 수 있다.

도 2은 개시된 일 실시예에 따른 CT 시스템(201)의 구조를 나타낸 도면이다.

개시된 일 실시예에 따른 CT 시스템(201)은 갠트리(210), 테이블(205), 제어부(230), 저장부(240), 영상 처리부(250), 입력부(260), 디스플레이부(270), 및 통신부(280)를 포함할 수 있다.

갠트리(210)는 회전 프레임(211), 엑스선 생성부(212), 엑스선 검출부(213), 회전 구동부(214), 및 리드아웃부(215)를 포함할 수 있다. 또한 갠트리(210)는 축을 중심으로 회전하는 회전부(rotor) 및 회전부를 지지하는 고정부(stator)를 포함한다.

회전부는 회전 프레임(211), 엑스선 생성부(212), 및 엑스선 검출부(213)를 포함할 수 있다. 회전 프레임(211)은 소정의 회전축(RA: Rotation Axis)을 중심으로 회전하며, 예를 들면 원기둥(cylindrical) 또는 고리(ring) 형태를 가질 수 있다. 제어부(230)의 제어에 따라, 회전 구동부(214)는 모터 등을 이용하여 회전 프레임(211)을 회전시키는 구동력을 유도 또는 생성한다. 회전 프레임(211)의 회전에 의해, 회전 프레임(211)의 원주 방향을 따라 엑스선 생성부(212) 및 엑스선 검출부(213)가 회전할 수 있다. 추가적으로 회전부는 회전 프레임과 접촉하여 신호 또는 전력을 전달하는 슬립링, 회전부의 마찰력을 감소시키는 베어링 등을 포함할 수 있다.

고정부는 하우징, 고정 프레임, 또는 회전축 베어링 등을 이용하여 회전부를 지지할 수 있다.

엑스선 검출부(213)에 도달하는 방사선에는, 영상을 형성하는 감쇠된 주 방사선(attenuated primary radiation)과 영상의 품질을 떨어뜨리는 산란 방사선(scattered radiation)이 포함되어 있다. 산란 방지 그리드(216)는 대상체와 엑스선 검출부(213) 사이에 배치되어, 주 방사선은 대부분 투과시키고, 산란 방사선을 감쇠시켜 획득된 의료 영상 데이터의 화질을 개선시킬 수 있다.

대상체는 테이블(205) 상에 배치되고, 테이블(205)은 이동되거나, 기울어지거나(tilting), 회전(rotating)할 수 있다.

엑스선 생성부(212)는 전력 분배부(PDU; Power Distribution Unit)로부터 슬립 링을 거쳐 고전압 생성부(HVG, high voltage generator, 117)를 통하여 전압, 전류를 인가 받아 X선을 생성하고 방출할 수 있다. 엑스선 생성부(212)에서 방출되는 X선은 예를 들면, 콘 빔(cone beam), 또는 평행 빔(parallel beam) 등의 형태를 가질 수 있다.

엑스선 생성부(212)는 엑스선 생성부(212) 및 엑스선 검출부(213)가 각각 한 개씩 구비되는 단일 소스 방식, 각각 두 개씩 구비되는 듀얼 소스 방식 등으로 구현될 수 있다.

엑스선 검출부(213)는 대상체를 통과한 방사선을 검출한다. 엑스선 검출부(213)는 예를 들면, 신틸레이터(Scintillator), 포톤 카운팅 디텍터(photon counting detector) 등을 이용하여 방사선을 검출할 수 있다.

엑스선 생성부(212)와 엑스선 검출부(213)의 구동 방식은 대상체에 대한 스캔 방식에 따라 달라질 수 있다. 상기 스캔 방식은 엑스선 검출부(213)의 이동 경로에 따라 축상(axial) 스캔 방식, 나선형(helical) 스캔 방식 등을 포함한다. 또한 상기 스캔 방식은 X선이 조사되는 시간 구간에 따라 프로스펙티브(prospective) 모드, 레트로스펙티브(retrospective) 모드 등을 포함한다.

제어부(230)는 CT 시스템(201)의 각각의 구성요소들의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(230)는 제어를 수행하기 위한 프로그램 또는 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램 코드 및 데이터를 처리하는 프로세서를 포함할 수 있다. 제어부(230)는 하나 이상의 메모리 및 하나 이상의 프로세서의 다양한 조합으로 구현 가능하다. 프로세서는 CT 시스템(201)의 동작 상태에 따라 프로그램 모듈을 생성하고 삭제할 수 있으며, 프로그램 모듈의 동작들을 처리할 수 있다.

본 개시의 실시예에서, 제어부(230)는 엑스선 생성부(212)가 회전 프레임(211) 상의 소정 각도 구간을 이동하면서 엑스선 조사를 하도록, 엑스선 생성부(212)를 제어할 수 있다. 그에 따라서, 엑스선 생성부(212)는 소정 각도 구간 동안을 이동하면서, 소정 각도 구간에 포함되는 복수개의 뷰(view)들 각각에서 대상체로 엑스선을 조사할 수 있다. 그에 따라서, 엑스선 검출부(213)는 엑스선 생성부(212)에서 방출된 후 대상체를 통과한 엑스선을 감지할 수 있다. 제어부(230)는 엑스선 검출부(213)에서의 엑스선 감지 결과에 근거하여 대응되는 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 소정 각도 구간을 이동하면서 엑스선을 조사하여 그에 대응되는 데이터를 획득하는 동작은 이하에서 도 5 및 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

리드아웃부(215)는 엑스선 검출부(213)에서 생성된 검출 신호를 입력 받아, 영상 처리부(250)로 출력한다. 리드아웃부(215)는 DAS(Data Acquisition System, 115-1) 및 데이터 송신부(215-2)를 포함할 수 있다. DAS(215-1)는 적어도 하나의 증폭 회로를 이용하여, 엑스선 검출부(213)로부터 출력된 신호를 증폭하여, 데이터 송신부(215-2)로 출력한다. 데이터 송신부(215-2)는 멀티플렉서(MUX) 등의 회로를 이용하여, DAS(215-1)에서 증폭된 신호를 영상 처리부(250)로 출력한다. 슬라이스 두께(slice thickness)나 슬라이스 개수에 따라 엑스선 검출부(213)로부터 수집된 일부 데이터만이 영상 처리부(250)로 제공될 수 있다.

영상 처리부(250)는 리드아웃부(215)로부터 획득된 신호(예컨대, 가공 전 로 데이터)로부터 단층 데이터를 생성한다. 영상 처리부(250)는 생성된 신호에 대한 전처리, 단층 데이터로의 변환 처리, 상기 단층 데이터에 대한 후처리 등을 수행할 수 있다. 영상 처리부(250)는 본 개시에서 예시된 처리들 중 일부 또는 전부를 수행하며, 실시예에 따라 영상 처리부(250)에서 수행되는 처리의 종류 및 순서는 달라질 수 있다.

영상 처리부(250)는 실시예들에 따라, 단층 영상으로의 재구성 처리 중 일부 또는 전부를 수행하여 상기 단층 데이터를 생성한다. 실시예에 따라, 상기 단층 데이터는 역투영(filtered back-projection)된 데이터, 또는 단층 영상 등의 형태를 가질 수 있다. 실시예들에 따라, 단층 데이터에 대한 추가적인 처리가 서버, 의료 장치, 휴대용 장치 등의 외부 장치에 의해 수행될 수 있다.

로 데이터(raw data)는 대상체를 통과한 X선 세기에 상응하는 데이터 값의 집합으로서, 프로젝션 데이터(projection data) 또는 사이노그램(sinogram)을 포함할 수 있다. 역투영된 데이터는, X선이 방사된 각도 정보를 이용하여 상기 로 데이터를 역투영한 데이터이다. 단층 영상은 상기 로 데이터를 역투영하는 단계를 포함하는 재구성 영상기법들을 적용하여 획득된 영상이다.

저장부(240)는 제어 관련 데이터, 영상 데이터 등을 저장하는 저장매체로서, 휘발성 또는 비휘발성 저장매체를 포함할 수 있다.

입력부(260)는 사용자로부터 제어 신호, 데이터 등을 수신한다. 상기 제어 신호는, 예를 들면, 촬영 동작을 제어하는 제어 신호, 의료 영상의 표시를 제어하는 제어 신호 등을 포함할 수 있다.

디스플레이부(270)는 CT 시스템(201)의 동작 상태를 나타내는 정보, 의료 정보, 의료 영상 데이터 등을 표시할 수 있다.

CT 시스템(201)은 통신부(280)를 포함하며, 통신부(280)를 통해 외부 장치(예를 들면, 서버, 의료 장치, 휴대 장치(스마트폰, 태블릿 PC, 웨어러블 기기 등))와 연결할 수 있다.

통신부(280)는 외부 장치와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈, 유선 통신 모듈 및 무선 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

개시된 실시예들에 따른 CT 시스템(201)은 실시예에 따라 CT 촬영 시, 조영제를 이용하거나 이용하지 않을 수 있으며, 타 기기와 연계된 장치의 형태로 구현되는 것도 가능하다.

본 개시의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치는 대상체로 엑스선을 조사하여 획득한 데이터를 이용하여 단층 영상(Tomography image) 을 생성 또는 복원할 수 있는 모든 영상 장치가 될 수 있다. 여기서, 단층 영상은 엑스선을 조사하여 대상체를 3차원적으로 이미징한 모든 의료 영상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 단층 영상은 CT(Computed Tomography) 영상, 단층 합성 영상(Tomosynthesis image) 등을 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 개시의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치는 도 1에 도시된 엑스선 장치(100)가 될 수 있다. 또한, 본 개시의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치는 도 2에 도시된 CT 시스템(201)이 될 수 있다. 또한, 엑스선 장치(100) 또는 CT 시스템(201)은 소정 각도 구간 동안 회전하면 프로젝션 데이터를 획득할 수 있으며 유방 등에 대한 입체 영상(예를 들어, 단층 합성 영상)을 생성할 수 있도록 하는 토모신더시스(tomosynthesis) 시스템에 대응될 수도 있다.

즉, 본 개시의 실시예에에 따른 엑스선 장치는 엑스선 장치(100), CT 시스템(201) 또는 토모신더시스(tomosynthesis) 시스템이 될 수 있다.

이하에서는, 본 개시의 실시예에서 복원되는 단층 영상이 단층 합성 영상인 경우를 예로 들어 설명하도록 하겠다.

본 개시의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치(예를 들어, 도 3의 300 또는 도 4의 400)는 다양한 형태로 존재할 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치는 의료 영상 장치, 예를 들어, 도 1의 엑스선 장치(100)의 워크 스테이션(180), 도 2의 CT 시스템(201)의 제어부(210) 또는 영상 처리부(250) 등에 포함되는 형태로 형성될 수 있다.

또 다른 예로, 본 개시의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치는 도 1의 엑스선 장치(100), 도 2의 CT 시스템(201) 등과 같은 의료 영상 장치와 구별되는 독립된 별도의 장치 또는 서버 상에 형성될 수 있다. 여기서, 의료 영상 장치와 구별되는 독립된 별도의 장치 또는 서버를 ‘외부 장치’라 지칭할 수 있다. 예를 들어, 외부 장치로는 도 1에서 도시된 서버(191), 의료 장치(192), 및 휴대용 단말(193) 등이 될 수 있다.

이외에도, 엑스선을 대상체로 조사하여 획득된 데이터(구체적으로, 복수개의 뷰 각각에 대응되는 복수개의 투사 데이터(projection data)들 등)를 전송받고, 수신된 데이터를 이용하여 단층 영상을 생성 또는 복원할 수 있는 모든 전자 장치가 될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치는 분석용 워크 스테이션, 외부의 의료 장치, PACS(Picture Archiving Communications System) 서버, PACS 뷰어, 외부 의료 서버, 또는 병원 서버 상에 형성될 수 있다.

본 개시의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치는 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 도 3 내지 도 12를 참조하여, 본 개시의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 상세 동작 및 단층 영상의 생성 방법을 상세히 설명하도록 하겠다.

도 3은 본 개시의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치(300)는 메모리(310) 및 제어부(320)를 포함한다.

본 개시의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치(300)는 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터(projection data)들을 획득하고, 획득된 N 개의 투사 데이터를 이용하여 리플 아티팩트(ripple artifact) 또는 언더슈트 아티팩트(undershoot artifact)가 감소된 단층 영상을 생성한다.

메모리(310)는 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터(projection data)들을 저장한다. 여기서, 메모리(310)는 대상체로 엑스선을 조사하여 획득된 데이터인 N 개의 투사 데이터(projection data set)들을 저장하는 모든 저장 매체가 될 수 있다.

여기서, 대상체는 의료 영상을 획득하고자 하는 환자의 검사 부위로, 유방, 흉부, 관절 등에 대응되는 신체 부위가 될 수 있다.

엑스선 영상 장치(300)가 도 1의 엑스선 장치(100)의 워크 스테이션(180) 상에 형성되는 경우, 제어부(320)는 엑스선 촬영을 수행하여 획득된 데이터인 N 개의 투사 데이터(projection data)들이 메모리(310)로 저장되도록 제어할 수 있다. 또한, 엑스선 영상 장치(300)는 엑스선 장치(100)와 별개의 장치로 형성될 경우, 엑스선 영상 장치(300)는 엑스선 장치(100)에서 엑스선 촬영을 수행하여 획득된 데이터인 N 개의 투사 데이터(projection data set)들을 수신하고, 수신된 N 개의 투사 데이터(projection data set)들을 메모리(310)에 저장할 수 있을 것이다.

또한, 엑스선 영상 장치(300)가 도 2의 CT 시스템(201) 내에 형성되는 경우, 제어부(320)는 CT 촬영을 수행하여 획득된 데이터이 N 개의 투사 데이터들이 메모리(310)로 저장되도록 제어할 수 있다. 또한, 엑스선 영상 장치(300)는 엑스선 장치(100)와 별개의 장치로 형성될 경우, 엑스선 영상 장치(300)는 엑스선 장치(100)에서 엑스선 촬영을 수행하여 획득된 데이터인 N 개의 투사 데이터 들을 수신하고, 수신된 N 개의 투사 데이터들을 메모리(310)에 저장할 수 있을 것이다.

또한, 메모리(310)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.

제어부(320)는 하나 이상의 인스트럭션을 저장하며, 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 수행하는 프로세서(미도시)를 적어도 하나 포함한다.

본 개시의 실시예에서 수행되는 동작들은 제어부(320)의 제어에 따라서 수행될 수 있다. 구체적으로, 제어부(320)에 포함되는 적어도 하나의 프로세서(미도시)는 제어부(320)의 내부 또는 메모리(310)에 저장되어 있는 적어도 하나의 인스트럭션을 실행시켜서 소정 동작이 수행되도록 동작할 수 있다.

그리고, 제어부(320), 구체적으로, 제어부(320) 내에 포함되는 프로세서(미도시)는 N 개의 뷰들 중 일부인 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 투사 데이터들에 근거하여, N 개의 투사 데이터들에 적용되는 가중치 맵을 획득한다.

구체적으로, 제어부(320)는 N 개의 뷰들 중 일부인 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 투사 데이터들에 근거하여, N 개의 투사 데이터들이 역투사(back-projection) 될 때에 적용되는 최종 가중치 맵을 획득한다.

계속하여, 제어부(320)는 최종 가중치 맵 및 N 개의 투사 데이터들을 이용하여, 대상체를 나타내는 최종 단층 영상을 생성한다.

구체적으로, 제어부(320)는 N 개의 투사 데이터들을 역투사할 때 최종 가중치 맵을 적용하여 전술한 메탈 아티팩트가 감소될 수 있도록 하여 최종 단층 영상을 생성할 수 있다.

대상체 내에 엑스선의 감쇠 계수가 큰 물체가 존재하는 경우가 있다. 예를 들어, 환자의 다리 등의 뼈에 철심 등을 고정키는 수술을 하여, 뼈에 철심이 박혀있는 경우, 혈관을 넓히기 위해서 금속성 물질로 형성된 스탠드를 시술받은 환자의 경우 등을 예로 들 수 있다.

철심 등과 같은 금속성 물질은 엑스선의 감쇠 계수로 매우 큰 값을 가진다. 따라서, 대상체가 금속성 물질이 삽입된 환자의 신체 부위일 경우, 엑스선 촬영을 진행하게 되면 대상체에 삽입된 금속성 물질은 조사되는 엑스선을 거의 흡수하게 된다. 이러한 경우, 엑스선 영상 내에서 금속성 물질이 위치하는 부분에는 신호 값의 강도가 매우 높게 나타나며, 인접하는 주변에까지 신호의 강도 값이 매우 높게 나타나는 등 원래의 대상체의 형태가 왜곡되어 이미징될 수 있다. 이렇게, 엑스선 영상에서 금속성 물질에 의해서 나타나는 영상의 왜곡을 ‘리플 아티팩트(ripple artifact)’또는 '언더슈트 아티팩트(undershoot artifact)' 등과 같은 ‘아웃오브 플레인 아티팩트(out-of-plane artifact)’ 또는 ‘메탈 아티팩트(metal artifact)’ 등으로 칭할 수 있다. 이하에서는, 이러한 금속성 물질로 인하여 엑스선 영상 상에 나타내는 모든 아티팩트를 메탈 아티팩트(metal artifact)라 칭하도록 하겠다.

구체적으로, 도 15a를 참조하면, 환자의 팔 뼈(1502)에 철심1501)이 박혀있는 경우 이미징된 엑스선 영상(1510)이 도시된다.

엑스선 영상(1510)에 있어서, 철심(1501)은 비정상적으로 밝게 표현되며, 철심의 주위로 영상 왜곡되어 이미징된다. 여기서, 철심(1501)이 이미징되는 영역과 같이 비정상적으로 밝게 표현되는 영역을 특이점(outlier) 영역이라 칭할 수 있다. 구체적으로, 철심(1501)의 주위에 어두운 영역(1521)과 같은 잔상이 나타나게 된다. 여기서, 엑스선 영상 내에서 잔상처럼 나타나는 아티팩트를 언더슈트 아티팩트(undershoot artifact)라 한다. 그리고, 대상체내에 포함되는 물질, 예를 들어, 철심(1501)이 반복적으로 이미징되는 것처럼 보여지는 아티팩트를 리플 아티팩트(ripple artifact)라 한다. 따라서, 이러한 리플 아티팩트(ripple artifact) 및/또는 언더슈트 아티팩트를 제거 또는 감소시켜 영상이 왜곡되지 않도록 하기 위해서 적용되는 보정 값이 최종 가중치 맵이 될 수 있다.

그리고, 제어부(320)는 최종 가중치 맵 및 N 개의 투사 데이터들 이용하여 최종 단층 영상을 복원할 수 있다.

엑스선 촬영을 통하여 획득된 러 데이터(raw data)인 N 개의 투사 데이터들을 이용하여 단층 영상을 복원하는 방법으로는 크게 두 가지 방식이 이용될 수 있다. 첫 번째 복원 방식으로는 N 개의 투사 데이터들을 경계 강화 처리를 한 후 역투사(예를 들어, N 개의 투사 데이터들을 미분한 후 역투사(differentiated Back-projection))하고, 계속하여 힐버트 변환 등과 같은 주파수 변조 변환하여 단층 영상을 생성하는 방식이다. 그리고, 두 번째 복원 방식으로는 N 개의 투사 데이터들을 필터링 한 후에 역투사하는 여과 후 역투사(FBP: Filtered Back-Projection)하여 단층 영상을 생성하는 방식이 있다.

따라서, 제어부(320)는 최종 가중치 맵을 N 개의 투사 데이터들이 역투사 될 때 적용되도록 함으로써, 단층 영상이 복원될 수 있도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 전술한 첫 번째 복원 방식에 따라서 최종 단층 영상을 생성하는 경우, 제어부(320)는 N 개의 투사 데이터들 각각을 미분하여 획득한 N 개의 미분 영상을 보정한 후 역투사하여 제1 미분 역투사 영상(differentiation Backprojection image)을 생성할 수 있다. 계속하여, 제1 미분 역투사 영상을 이용하여, 대상체를 나타내는 최종 단층 영상을 생성하도록 동작할 수 있다.

전술한 첫 번째 복원 방식에 따라서 최종 단층 영상을 생성하는 동작들은 이하에서 도 9b 내지 도 12b를 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 두 번째 복원 방식에 따라서 최종 단층 영상을 생성하는 동작들은 이하에서 도 13 내지 도 14를 참조하여 상세히 설명한다.

구체적으로, 제어부(320)는 내부적으로 메모리, 예를 들어, ROM, RAM 등 및 전술한 동작을 수행하기 위한 명령어들을 수행하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 그리고, 제어부(320)에 포함되는 적어도 하나의 프로세서는 전술한 동작들을 수행하기 위한 명령어들을 실행시키도록 동작할 수 있다.

도 4는 본 개시의 다른 실시예에 따른 엑스선 영상 장치를 나타내는 도면이다. 도 4에 도시된 엑스선 영상 장치(400)에 있어서, 도 3에 도시된 엑스선 영상 장치(300)와 동일한 구성은 동일한 도면 기호를 이용하였다. 따라서, 도 3에서와 중복되는 설명은 생략한다.

도 4를 참조하면, 엑스선 영상 장치(400)는 엑스선 영상 장치(300)에 비하여 통신부(410), 디스플레이(420), 사용자 인터페이스(430) 및 데이터 획득 장치(440) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

통신부(410)는 유무선의 통신 네트워크를 통하여 외부의 전자 장치(미도시)와 데이터를 송수신할 수 있다. 구체적으로, 통신부(410)는 제어부(320)의 제어에 따라서 데이터의 송수신을 수행할 수 있다. 여기서, 통신부(410)는 도 1에 도시된 통신부(140) 또는 도 2에 도시된 통신부(280)에 대응될 수 있다.

또한, 통신부(410)와 유무선의 통신 네트워크로 연결되는 외부의 전자 장치(미도시)는 도 1에 도시된 서버(191), 의료 장치(192), 또는 휴대용 단말(193)이 될 수 있다. 또한, 외부 전자 장치(미도시)는 엑스선 영상 장치(400)와 독립적으로 형성되는 모든 의료 영상 장치 등이 될 수 있다.

본 개시의 실시예에서, 통신부(410)는 전술한 외부의 전자 장치(미도시) 로부터, 엑스선 촬영을 통하여 획득된 데이터를 수신할 수 있다. 구체적으로, 통신부(410)는 외부의 전자 장치(미도시)로부터 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터(projection data)을 수신할 수 있다.

또는, 통신부(410)는 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터(projection data)를 생성하기 위한 데이터를 수신할 수 있다. 이 경우, 제어부(320)의 제어에 따라서 수신된 데이터는 N 개의 투사 데이터로 변환될 수 있다. 또는, 제어부(320)의 제어에 따라서, 수신된 데이터에 근거하여 N 개의 투사 데이터가 생성될 수 있다.

디스플레이(420)는 사용자가 시각적으로 인식할 수 있는 이미지 데이터를 디스플레이 한다.

구체적으로, 디스플레이(420)는 의료 영상, 사용자 인터페이스 화면, 사용자 정보, 영상 처리 정보 등을 디스플레이 할 수 있다. 본 개시의 실시예에서, 디스플레이(420)는 제어부(320)의 제어에 따라서 생성된 최종 단층 영상을 디스플레이 할 수 있다. 또한, 디스플레이(420)는 제어부(320)의 제어에 따라서 본 개시의 실시예에 따른 최종 가중치 맵을 이용하여 메탈 아티팩트가 감소 또는 제거된 최종 단층 영상과 최종 가중치 맵을 적용하지 않고 종래의 방식으로 복원된 단층 영상을 하나의 화면에 포함하여 디스플레이 할 수도 있을 것이다.

사용자 인터페이스(430)는 사용자로부터 소정 데이터 또는 소정 명령을 입력받을 수 있다. 사용자 인터페이스(430)는 도 1의 서브 유저 인터페이스(80) 및 입력부(181) 중 적어도 하나에 대응될 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스(430)는 디스플레이(420)와 일체로 형성되는 터치 스크린으로 형성될 수 있다. 또 다른 예로, 사용자 인터페이스(430)는 포인터, 마우스, 키보드 등의 사용자 입력 장치를 포함할 수 있다.

본 개시의 실시예에서, 사용자 인터페이스(430)는 전술한 N개의 뷰들 중 일부인 M 개의 뷰를 설정하기 위한 정보를 입력받을 수 있다. 구체적으로, 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 중 M 개를 선택하기 위한 기준, 예를 들어, 각도 간격, 개수 등을 입력받을 수 있다.

데이터 획득 장치(440)는 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터(projection data)를 획득하기 위한 의료 영상 장치가 될 수 있다. 예를 들어, 데이터 획득 장치(440)는 도 1에서 설명한 엑스선 조사부(110) 및 엑스선 디텍터(200)를 포함하여, 도 5에서 설명한 N 개의 투사 데이터들을 획득하기 위한 동작을 수행할 수 있을 것이다. 엑스선 영상 장치(400)가 데이터 획득 장치(440)를 포함하는 경우, 엑스선 영상 장치(400)는 도 1에서 설명한 엑스선 장치(100)에 대응될 수 있을 것이다.

또 다른 예로, 데이터 획득 장치(440)는 도 2에서 설명한 엑스선 생성부(212) 및 엑스선 검출부(213)를 포함하여, 도 5에서 설명한 N 개의 투사 데이터들을 획득하기 위한 동작을 수행할 수 있을 것이다. 엑스선 영상 장치(400)가 데이터 획득 장치(440)를 포함하는 경우, 엑스선 영상 장치(400)는 도 2에서 설명한 CT 시스템(201)에 대응될 수 있을 것이다.

본 개시의 실시예에서 이용되는, N 개의 투사 데이터 (projection data set)들 및 M 개의 투사 데이터들은 이하에서 도 5 및 도 6을 참조하여, 상세히 설명한다.

본 개시의 실시예에서 이용되는 N 개의 투사 데이터들은 의료 영상 장치(미도시)에서 획득될 수 있다. 의료 영상 장치(미도시)는 소정 각도 구간을 이동하며, 소정 각도 구간에 포함되는 복수개의 뷰(view) 각각에서 대상체를 엑스선을 조사하고, 대상체를 통과하는 엑스선을 감지하여 투사 데이터(projection data)를 획득할 수 있는 모든 의료 영상 장치를 지칭한다. 의료 영상 장치(미도시)는 도 1의 엑스선 영상 장치(300) 또는 도 2의 CT 시스템(201)이 될 수 있을 것이다.

엑스선(x-ray)은 진공 방전에 있어서 음극에서 고속으로 튀어나오는 전자 선(electron ray)을 중금속에 충돌시키면 발생되는 파장이 짧은 전자파로써, 물체에 대하여 투과도가 매우 강할 뿐 아니라 형광 작용이 있다. 따라서, 대상체에 에 엑스선을 조사할 경우 엑스선의 일부는 대상체에 흡수되어 감쇠(attenuation)되기 때문에 대상체 내부의 밀도나 두께 등의 변화를 획득해 낼 수 있다. 의료 영상 장치(미도시)는 엑스선의 이와 같은 특성을 이용하여 대상체 내부의 형태, 구조를 나타내는 데이터인 투사 데이터(projection data)를 획득한다.

도 5는 본 개시의 실시예에서 이용되는 N 개의 투사 데이터들을 획득하는 동작을 설명하기 위한 일 도면이다.

도 5를 참조하면, 전술한 의료 영상 장치(미도시)는 엑스선 조사부(501) 및 엑스선 디텍터(530)를 포함한다. 여기서, 엑스선 조사부(501)는 엑스선을 발생시켜 대상체(503)의 소정 영역, 예를 들어, 피검 부위로 엑스선을 조사한다. 엑스선 조사부(501)는 소정 각도 구간을 이동하면서 엑스선을 생성 및 방출할 수 있다. 구체적으로, 엑스선 조사부(501)는 도 5 에 도시된 510 경로 에서와 같이 곡선 경로를 통하여 이동할 수 있다.

그리고, 엑스선 조사부(501)는 도 1의 엑스선 조사부(110) 및 도 2의 엑스선 생성부(212) 각각에 동일 대응되므로, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 엑스선 디텍터(530)은 도 1의 엑스선 디텍터(200) 및 도 2의 엑스선 검출부(213)에 각각 동일 대응되므로, 상세한 설명은 생략한다.

본 개시의 실시예에서, 의료 영상 장치(미도시)는 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에서 엑스선을 조사하고, 그에 대응되는 N 개의 투사 데이터들을 획득한다.

도 5를 참조하면, 제1 각도 구간은 기준점(P1)을 중심으로 511 위치에서 515 위치까지 이동하는 각도 구간이 될 수 있다. 그리고, 제1 각도 구간에 N 개의 뷰들이 포함된다. 또한, 제1 각도 구간 내에서 엑스선 조사부(501)를 이동시켜가면서 복수개의 뷰들인 N 개의 뷰들 각각에서 엑스선 조사부(501)를 통하여 대상체로 엑스선을 조사할 수 있다.

구체적으로, 의료 영상 장치(미도시)의 엑스선 조사부(501)는 제1 각도 구간 내에서 의료 영상 장치(미도시)는 환자의 대상체(503)의 주위를 회전하면서, 대상체(503)에 대하여 각각의 회전 각도에서 촬영된 러 데이터인 투사 데이터들을 획득한다. 의료 영상 장치(미도시)는 적어도 1개의 엑스선 조사부(501)를 구비하여 투사 데이터를 획득할 수 있다.

구체적으로, 엑스선 조사부(501)는 대상체(503)의 중심(예를 들어, P1 위치) 을 축으로 하여 회전하면서, 각각의 회전 각도인 소정 뷰(view)에서 대상체(503)에 엑스선을 조사한다. 예를 들면, 엑스선 조사부(501)는 어느 하나의 회전 각도인 511 위치에서 정지하여 엑스선을 조사하고, 그리고 나서 엑스선 조사부(501)는 다른 하나의 회전 각도인 512 위치로 이동하고 정지하여 엑스선을 조사한다. 이와 같은 회전 각도는 사용 환경에 맞게 사용자에 의해 임의로 설정되고 변경될 수 있다.

또한, 엑스선 디텍터(530)는 이와 같이 조사되어 대상체(503)를 투과한 엑스선을 각각 검출하고, 검출된 엑스선에 기초하여 엑스선 데이터(구체적으로, 투사 데이터 또는 투사 데이터에 대응되는 엑스선 영상 등)을 획득한다. 이 때, 엑스선 디텍터(530)는 획득된 엑스선 데이터가 어느 회전 각도에서 획득된 것인지에 대한 정보를 매핑(mapping)하여 저장할 수 있다.

여기서, 각각의 회전 각도에서 촬영된 엑스선 영상들은 동일한 엑스선의 선량(dose)의 조건으로 촬영될 수 있다. 일반적으로 엑스선은 엑스선의 강도를 나타내는 엑스선 선량에 따라 대상체(503)를 투과할 수 있는 정도가 달라진다. 따라서, 의료 영상 장치(미도시)의 사용자는 촬영이 시작되기 전에 촬영하고자 하는 선량의 조건을 설정할 수 있다. 또한, 선량의 조건은 촬영이 시작되기 전 사용자의 입력에 의해 변경될 수 있다.

본 개시의 실시예에서, 제1 각도 구간은 중심 위치, 예를 들어, A 위치를 기준으로 좌측으로 30도 내지 우측으로 30도로 설정되어 총 60도의 각도 구간이 될 수 있다. 또는, 제1 각도 구간은 중심 위치에서 좌우 20도로 설정되어 총 40도의 각도 구간이 될 수 있다. 또한, 제1 각도 구간은 기준점을 중심으로 대칭되는 형태를 갖는 각도 구간으로 40 내지 60도 사이의 값을 갖는 각도 구간이 될 수 있다.

또한, 제1 각도 구간에 포함되는 복수개의 뷰는 50개가 될 수 있다. 예를 들어, 제1 각도 구간이 50도인 경우, 50도를 50 등분하여 1도 간격으로 뷰를 설정하고, 엑스선 조사부(501)는 1도씩 이동하면서 50개의 뷰(view) 각각에서 50 회의 엑스선을 방출할 수 있을 것이다. 그에 따라서, 엑스선 디텍터(530)는 각각의 뷰에서 조사된 엑스선에 대응하여 50개의 뷰에 대응되는 엑스선을 감지할 수 있다. 이 경우, 의료 영상 장치(미도시)는 50 개의 엑스선 데이터(예를 들어, 투사 데이터)를 획득할 수 있다. 이렇게 1 각도 구간에서 복수개의 뷰들 각각에서 획득된 복수개의 투사 데이터들을 ‘제1 각도 구간 대응되는 투사 데이터 셋’이라 할 수 있을 것이다. 또한, 최초로 획득된 투사 데이터는 러 데이터(raw data)라 할 수 있다.

도 6은 본 개시의 실시예에서 이용되는 N 개의 투사 데이터들을 획득하는 동작을 설명하기 위한 다른 도면이다. 도 6 도시된 엑스선 조사부(601)는 각각 도 5에 도시된 엑스선 조사부(501)에 동일 대응된다. 다만, 도 6에서 도시된 엑스선 조사부(601)는 510 경로와 같은 회전 경로가 아닌 직선의 경로인 610 경로로 이동한다.

즉, 도 6에 도시된 실시예는 도 5에 도시된 실시예와 비교하여 제1 각도 구간을 이동하기 위한 엑스선 조사부(601)의 이동 경로만이 상이하다. 나머지 구성은 도 5에서 도시된 실시예와 모두 동일하며 동일한 도면 기호를 이용하여 도시하였으므로, 상세 설명은 생략한다.

본 개시의 실시예에서, 제어부(320), 구체적으로, 제어부(320)에 포함되는 프로세서(미도시)는 N 개의 뷰들 중 일부인 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 투사 데이터들에 근거하여, 상기 N 개의 투사 데이터들에 적용되는 최종 가중치 맵을 획득한다.

여기서, M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 투사 데이터들은 이하에서 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.

도 7은 본 개시의 실시예에서 이용되는 M 개의 투사 데이터들을 설명하기 위한 도면이다. 도 7에 있어서, 도 5에 도시된 실시예와 동일한 구성은 동일한 도면 기호를 이용하여 도시하였다.

도 7을 참조하면, 제1 각도 구간은 기준점(P1)을 중심으로 511 위치에서 515 위치를 포함하여 이동하는 각도 구간이며, 제1 각도 구간에 M 개의 뷰들이 포함된다.

본 개시의 실시예에서, N 개의 투사 데이터들에 적용되는 최종 가중치 맵을 구하기 위해서, 상기 M 개의 뷰들 중 일부인 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터들을 이용한다.

구체적으로, M 개의 뷰들은 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 중, 소정 간격마다 추출된 뷰들이 될 수 있다. 여기서, 상기 M 은 상기 N 이하의 값을 갖는 정수 값이 된다.

도 7을 참조하면, 제1 각도 구간에 포함되는 복수개의 뷰들 중 동일한 각도 간격으로 N 개의 뷰들 중 M 개의 뷰를 추출 수 있다. 예를 들어, 제1 각도 구간이 50도 값을 가질 수 있다. 또한, 도 7에서 도시된 실시예에서 N =50, M =5 값을 가지는 경우를 예로 들어 도시하였다.

또한, 1도 간격으로 제1 뷰 내지 제50 뷰를 포함하는 경우를 예로 들자. 여기서, N 은 50 이 될 수 있다. 이 경우, 511 위치가 제1 뷰에 대응되고, 511 위치와 10도 간격을 갖는 712 위치가 제11 뷰에 대응되며, 712 위치와 10도 간격을 갖는 A 위치가 제21 뷰에 대응되며, 501 위치와 10도 간격을 갖는 713 위치가 제31 뷰에 대응되며, 713 위치와 10도 간격을 갖는 515 위치가 제41 뷰에 대응될 수 있다. 즉, 제1 각도 구간에서 1도 간격으로 형성되는 각각의 뷰들을 제1 내지 제50뷰라 칭할 수 있을 것이다.

또한, M 개의 뷰는 상기 N 개의 뷰들 중 동일하지 않은 임의의 간격으로 추출된 뷰들이 될 수도 있을 것이다.

또한, N 개의 투사 데이터들 중 M 개의 투사 데이터들을 선택하는 것은, 실험적으로 최적화되는 방식으로 결정될 수 있을 것이다. 구체적으로, 획득된 최종 단층 영상의 화질이 개선되는 방향으로, 실험적으로 N 개의 투사 데이터들 중 M 개의 투사 데이터들을 동일한 각도 간격 또는 임의의 각도 간격으로 선택할 수 있을 것이다.

도 8는 본 개시의 실시예에서 이미징하고자 하는 대상체 부위를 복수개의 복셀(voxel)들로 나타내는 도면이다.

본 개시의 실시예에서, 엑스선이 조사되는 대상체는 복셀(voxel) 들로 형성된 복셀 영역(800)으로 표현될 수 있다. 복셀 영역(800)은 3차원 공간의 개념으로, X, Y, 및 Z 축 방향으로 각각 복수개의 복셀들을 포함할 수 있다.

도 5, 도 7 및 도 8을 참조하면, 511 위치에서 엑스선 조사부(501)가 대상체의 복셀 영역(800)으로 엑스선을 조사하는 뷰는 821 뷰가 된다. 또한, 712 위치에서 엑스선 조사부(501)가 대상체의 복셀 영역(800)으로 엑스선을 조사하는 뷰는 822 뷰가 된다. 그리고, A 위치에서 엑스선 조사부(501)가 대상체의 복셀 영역(800)으로 엑스선을 조사하는 뷰는 823 뷰가 된다. 또한, 713 위치에서 엑스선 조사부(501)가 대상체의 복셀 영역(800)으로 엑스선을 조사하는 뷰는 824 뷰가 되며, 515 위치에서 엑스선 조사부(501)가 대상체의 복셀 영역(800)으로 엑스선을 조사하는 뷰는 825 뷰가 된다. 즉, 도 7에서 설명한 제1 뷰, 제11 뷰, 제21뷰, 제31 뷰, 및 제41뷰는 각각 821 뷰, 822뷰, 823 뷰, 824 뷰, 및 825 뷰가 될 수 있다.

또한, 제1 뷰(821)에서 엑스선을 조사하여 획득된 투사 데이터를 제1 투사 데이터, 제11 뷰(822)에서 엑스선을 조사하여 획득된 투사 데이터를 제11 투사 데이터, 제21 뷰(823)에서 엑스선을 조사하여 획득된 투사 데이터를 제21 투사 데이터, 제31 뷰(824)에서 엑스선을 조사하여 획득된 투사 데이터를 제31 투사 데이터, 제41 뷰(825)에서 엑스선을 조사하여 획득된 투사 데이터를 제41 투사 데이터라 칭할 수 있을 것이다.

도 8을 참조하면, 소정 뷰에서 대상체로 엑스선을 조사하는 과정을 ‘투사(projection) 과정’이라고 칭할 수 있다. 또한, 소정 뷰에서 대상체로 엑스선을 조사하여 감지되는 엑스선을 데이터값으로 획득하는 과정을 ‘투사 과정’ 이라고 칭할 수도 있을 것이다.

구체적으로, 투사 과정은 영상화되는 대상인 복셀 영역(800)의 각 복셀(예를 들어, 810)을 지나는 엑스선(예를 들어, 821 뷰로 방출되는 엑스선)을 따라서 810 복셀에 대응되는 대상체 부위를 통과하는 엑스선의 감쇠 계수에 대응되는 값인 러 데이터(raw data)을 구하는 과정으로 정의될 수 있다. 즉, 러 데이터는 투사 데이터(projection data)가 될 수 있다.

또한, 투사 과정에서 획득된 엑스선의 감쇠 계수에 대응되는 값들인 러 데이터를 각 뷰들 별로 누적시켜서 대상체를 나타내는 영상으로 나타내는 과정을 ‘역투사(Back-projecton) 과정’이라 칭할 수 있다.

도 9a 는 본 개시의 실시예에 따른 단층 영상의 생성 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 9b는 본 개시의 실시예에 따른 단층 영상의 생성 방법을 나타내는 다른 흐름도이다.

도 9c는 본 개시의 실시예에 따른 단층 영상의 생성 방법을 나타내는 다른 흐름도이다.

또한, 본 개시의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치(300)는 도 9a 내지 도 9c에서 도시된 흐름도들 각각에 따르는 동작들을 수행할 수 있다.

그러므로, 이하에서는 도 9a 및 도 14를 참조하여 본 개시의 일 또는 다른 실시예에 따른 단층 영상의 생성 방법 및 그에 따른 엑스선 영상 장치(300)의 상세 동작을 설명하도록 하겠다.

도 9a를 참조하면, 단층 영상의 생성 방법(900)은 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터(projection data set)들을 획득한다(S910). 엑스선 영상 장치(300)는 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터들을 획득하고, 이를 메모리(310)에 저장할 수 있다. 구체적으로, 제어부(320)의 제어에 따라서 N 개의 투사 데이터들이 메모리(310)에 저장될 수 있다.

그리고, N 개의 뷰들 중 일부인 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 투사 데이터들에 근거하여, 상기 N 개의 투사 데이터들에 적용되는 최종 가중치 맵을 획득한다(S920). 구체적으로, N 개의 뷰들 중 일부인 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 투사 데이터들에 근거하여, 상기 N 개의 투사 데이터들이 역투사(back-projection) 될 때에 적용되는 최종 가중치 맵을 획득할 수 있다. S920 단계의 동작을 제어부(320)에서 수행될 수 있다. N 개의 투사 데이터들에 적용되는 최종 가중치 맵을 획득하는 동작은 도 10을 참조하여 상세히 설명한다.

S920 단계에서 획득된 최종 가중치 맵 및 S910 단계에서 획득된 N 개의 투사 데이터들을 이용하여, 대상체를 나타내는 최종 단층 영상을 생성한다(S930). 여기서, 최종 단층 영상은 단층 합성 영상을 포함할 수 있다. 또한, 대상체는 환자의 다리, 가슴, 팔 등의 신체의 적어도 일부가 될 수 있다. S920 단계의 동작을 제어부(320)에서 수행될 수 있다. 이하에서는 도 9b 및 도 9c를 참조하여, S930 동작을 상세히 설명하도록 하겠다.

도 9b는 본 개시의 실시예에 따른 단층 영상의 생성 방법을 나타내는 다른 흐름도이다. 도 9b 에 있어서, 도 9a와 동일한 구성은 동일한 도면기호를 이용하여 도시하였으므로, 도 9b 에 도시된 단층 영상 생성 방법(901)을 설명하는데 있어서, 도 9a 에서와 중복되는 설명은 생략한다.

도 9b를 참조하면, 최종 단층 영상을 생성하기 위한 단계(S930)는 제1 영상을 생성하는 단계(S935) 및 제1 영상 및 최종 가중치 맵을 이용하여 최종 단층 영상을 생성하는 단계(S940)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 단층 영상의 생성 방법(901)은 S910 단계에서 획득된 N 개의 투사 데이터들 각각에서의 경계 정보를 나타내는 N 개의 경계 영상들을 S910 단계에서 획득된 최종 가중치 맵을 이용하여 보정한 후 역투사하여, 제1 영상을 생성할 수 있다(S935). S935 단계의 동작을 제어부(320)에서 수행될 수 있다.

여기서, 경계 정보는 대상체 이미징하는 단층 영상 내에서 대상체를 형성 또는 대상체 내에 포함되는 모든 구성(예를 들어, 뼈, 장기, 조직, 또는 삽입물 등)이 이미징될 때, 대상체를 형성 또는 대상체 내에 포함되는 구성들을 나타내는 표면(surface) 및/또는 경계(edge)에 대한 정보를 의미한다. 구체적으로, N 개의 투사 데이터들 각각을 미분하면, N 개의 투사 데이터들 각각에서 이미징되는 표면 및/또는 경계가 더욱 명확하게 나타난다. 이 경우, N 개의 투사 데이터들 각각을 미분하여 획득한 N 개의 미분 영상들 각각이 N 개의 투사 데이터들 각각에 대응되는 경계 영상들이 될 수 있다. 또한, 경계 정보를 나타내는 경계 영상으로 미분 영상을 예로 들어 설명하였으나, 이외에도, 경계 영상은 대상체 내에 이미징되는 경계 또는 표면을 강화시키는 처리를 수행하여 획득되는 모든 영상을 포함할 수 있을 것이다.

그리고, 제1 영상을 이용하여, 최종 단층 영상을 생성할 수 있다(S940). S940 단계의 동작을 제어부(320)에서 수행될 수 있다. S940 단계의 동작은 도 11을 참조하여 더욱 상세히 설명하도록 하겠다.

도 9c는 본 개시의 실시예에 따른 단층 영상의 생성 방법을 나타내는 다른 흐름도이다. 도 9c에 있어서, 도 9a와 동일한 구성은 동일한 도면기호를 이용하여 도시하였으므로, 도 9c 에 도시된 단층 영상 생성 방법(902)을 설명하는데 있어서, 도 9a 에서와 중복되는 설명은 생략한다.

도 9c를 참조하면, 최종 단층 영상을 생성하기 위한 단계(S930)는 제1 미분 역투사 영상을 생성하는 단계(S950) 및 제1 미분 역투사 영상을 이용하여 최종 단층 영상을 생성하는 단계(S955)을 포함할 수 있다. 또한, 도 9c의 S950 단계 및 S955 단계는 각각 도 9b의 S935 단계 및 S940 단계에 대응될 수 있다.

구체적으로, 단층 영상의 생성 방법(901)은 S920 단계에서 획득된 최종 가중치 맵을 이용하여, N 개의 투사 데이터들 각각을 미분하여 획득한 N 개의 미분 영상들을 보정한다. 그리고, 보정된 N 개의 미분 영상들을 역투사하여 제1 미분 역투사 영상을 생성한다(S950). S950 단계의 동작을 제어부(320)에서 수행될 수 있다.

S950 단계에서 획득된 제1 미분 역투사 영상을 이용하여, 대상체를 나타내는 최종 단층 영상을 생성한다(S955). S955 단계의 동작을 제어부(320)에서 수행될 수 있다. 최종 단층 영상을 생성하는 동작은 이하에서 도 11 내지 도 12b를 참조하여 상세히 설명한다.

도 10는 본 개시의 실시예에서, N 개의 투사 데이터들에 적용되는 가중치 값들을 획득하기 위해서 수행되는 동작을 상세히 나타내는 도면이다. 도 10에 있어서, 도 9a에서와 동일한 구성은 동일한 도면 기호를 이용하여 도시하였다. 따라서, 도 9a에서와 중복되는 설명은 생략한다.

도 10을 참조하면, 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터(projection data)들을 획득한다(S910). 그에 따라서, 메모리(310)는 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터들을 저장한다. 또한, N 개의 투사 데이터들은 최초로 획득된 로 데이터(raw data)에서 노이즈를 제거하여 획득된 데이터가 될 수 있다. 예를 들어, 최초로 획득된 로 데이터(raw data)를 평활화(smoothing) 처리하여, N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터들이 획득될 수도 있을 것이다.

제어부(320)는 N 개의 뷰들 중 일부인 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 투사 데이터 셋을 각각 역투사(back projection)하여, M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 역투사 영상들을 생성한다(S1010).

구체적으로, N 개의 투사 데이터들에서 최종 가중치 맵을 구하기 위한 서브셋(subset)인 M 개의 투사 데이터들을 선택할 수 있다. 여기서, M 개의 투사 데이터들은 전술한 노이즈 제거(예를 들어, 평활화(smoothing) 처리 등)를 수행한 데이터들이 될 수 있다.

그리고, M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 투사 데이터들을 역투사(back-projection)하여, M 개의 역투사 영상을 생성할 수 있다. 여기서, M 개의 역투사 영상은 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 역투사 영상이 될 수 있다. 또한, M 개의 역투사 영상 각각은 대상체 부위를 나타내며 복수개의 복셀들을 포함할 수 있다.

계속하여, M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 역투사 영상들 각각에 적용될 M 개의 제1 가중치 맵을 획득한다(S1020). 여기서, M 개의 제1 가중치 맵들 각각은 M 개의 역투사 영상들 각각을 수정하기 위해서 이용된다. 예를 들어, 제1 뷰에 있어서, 제1 뷰에 대응되는 제1 역투사 영상을 수정하기 위해서는 제1 뷰에 대응되는 제1 가중치 맵을 이용할 수 있다. 구체적으로, 제1 뷰에 대응되는 제1 역투사 영상에 있어서 소정 영역의 화소 값을 수정하기 위해서 제1 뷰에 대응되는 제1 가중치 맵을 이용할 수 있다. 여기서, '소정 영역'은 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 영역이 될 수 있다.

구체적으로, M 개의 역투사 영상들에서의 복셀의 평균 값 및 표준 편차를 구하고, 구해진 평균 및 표준 편차에 근거하여 M 개의 투사 데이터들 각각을 역투사 할 때 적용되는 제1 가중치 맵을 획득할 수 있다.

구체적으로, 가중치 값은 이하의 [수학식 1]을 통하여 구해질 수 있다. 여기서, 제1 가중치 맵은 M 개의 역투사 영상 각각에서 화소의 값이 비 정상적으로 큰 화소 값을 보정하기 위한 맵이다. 예를 들어, 제1 가중치 맵은 소정 역투사 영상에서 금속성 물질이 위치하는 부분에 비 정상적으로 큰 화소값이 나타나는 경우, 이러한 비정상적으로 큰 화소값을 낮춰줄 수 있다. 그리고, 제1 가중치 맵은 소정 역투사 영상에서 금속성 물질의 주위에 비정상적으로 어둡게 나타나는 화소의 값을 높여 줄 수 있다.

[수학식 1]

[수학식 1]에 있어서,

는 M 개의 투사 데이터 중 제 n 번째 투사 데이터의 j 번째 복셀에 적용되는 가중치 값을 나타낸다. 그리고,

은 M 개의 투사 데이터 중 제 n 번째 투사 데이터에서 j 번째 복셀로 역투사되는 값을 의미한다.

는 M 개의 투사 데이터들에 있어서 j 번째 복셀에 역투사 되는 값들의 평균값을 의미한다.

그리고,

는 M 개의 투사 데이터들에 있어서 j 번째 복셀에 역투사 되는 값들의 표준편차를 의미한다.

따라서, M 개의 투사 데이터들 각각 별로 대응되는 가중치 맵을 구할 수 있다. 구체적으로, [수학식 1]을 이용하여 M 개의 투사 데이터들 각각에 있어서, 해당 투사 데이터에 포함되는 복셀들 각각에 대응되는 가중치 값들을 구할 수 있다. 그리고, 하나의 투사 데이터 포함되는 복셀들 별 가중치 값들의 모음을 ‘제1 가중치 맵’으로 생성할 수 있다.

전술한 바와 같이, 가중치 맵은 복셀 영역(800) 포함되는 복수개의 복셀들 각각에 적용되는 가중치값들로 형성될 수 있다. 도 8 및 도 15a를 참조하면, 언더슈트 아티팩트가 존재하는 어두운 영역(1521)에 대응되는 적어도 하나의 복셀들의 화소 값이 밝아지도록 최종 가중치 맵이 생성될 수 있다. 예를 들어서, 소정 복셀의 화소 값을 Pi라고 할 때, 소정 복셀에 대응되는 가중치 값을 Wi라고 할 수 있다. 가중치 값이 적용된 소정 복셀의 화소 값을 Pi_correct 라고 하면, Pi_correct = Pi * Wi 로 표현될 수 있을 것이다.

따라서, 본 개시의 실시예에서, 메탈 아티팩트가 감소 또는 제거 되도록 보정하는 동작은 복셀들 각각에 대응되는 가중치 값들을 포함하는 가중치 맵을 이용하여 적어도 하나의 복셀에 대응되는 적어도 하나의 화소 값을 가중시키는(weighting) 동작을 의미할 수 있다. 구체적으로, '가중시키는 동작'은 전술한 바와 같이 가중치 값 Wi를 소정 복셀에 대응되는 화소 값에 곱하여, 소정 복셀에 대응되는 화소 값이 보정되도록 하는 동작이 될 수 있다.

또 다른 예로, 화소의 값이 주변 대비 큰 값으로 이미징되는 물질로는 금속 이외에 뼈, 또는 석회 물질 등이 있을 수 있다. 즉, X 선 감쇄율이 큰 물질이 존재하는 경우, X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 영역은 X 선 영상인 단층 영상 내에서 주변에 비하여 큰 화소값으로 이미징되게 된다. 이렇게 주변 물질에 대비하여 X 선 감쇄율이 큰 물질을 포함하는 대상체를 이미징하는 경우, X 선 감쇄율이 큰 물질로 인하여 주변의 X 선 감쇄율이 작은 물질이 이미징되는 부분에 메탈 아티팩트와 유사한 아티팩트가 발생하게 된다. 따라서, 가중치 맵은 X 선 감쇄율이 큰 물질을 포함하는 대상체가 이미징될 때, X 선 감쇄율이 큰 물질로 인하여 나타나는 아티팩트들이 완화되도록 소정 복셀 값에 적용되는 가중치 값을 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1 가중치 맵은 M 개의 투사 데이터들의 복셀 값들 평균 및 표준편차를 이용하여 구할 수 있다.

계속하여, 상기 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 제1 가중치 맵 각각을 상기 M 개의 역투사 영상들 각각에 적용하여, 가중치 맵이 적용된 M 개의 제1 수정 역투사 영상들을 생성한다(S1030). 예를 들어, M 개의 투사 데이터들이 제1 뷰에 대응되는 투사 데이터를 포함할 때, S1020 단계에서 [수학식 1]을 이용하여 제1 뷰에 대응되는 투사 데이터를 역투사 할 때 적용하는 제1뷰에 대응되는 제1 가중치 맵을 생성할 수 있다. 그리고, 제1 뷰에 대응되는 투사 데이터를 역투사하여 생성한 제1 뷰 역투사 영상에 제1 뷰에 대응되는 제1 가중치 맵을 적용하여, 제1 뷰에 대응되는 역투사 영상을 보정할 수 있다. 그에 따라서, 제1 뷰에 대응되는 제1 수정 역투사 영상을 생성할 수 있다.

그에 따라서, S1030 단계에서 생성된 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 제1 수정 역투사 영상들이 생성된다.

계속하여, M 개의 제1 수정 역투사 영상들의 복셀 평균 값을 이용하여, 상기 N 개의 투사 데이터들을 역투사할 때 적용되는 N 개의 최종 가중치 맵을 획득할 수 있다(S1040).

구체적으로, S1030 단계에서 생성된 M 개의 제1 수정 역투사 영상들의 복셀들의 평균 값들을 계산한다. 그리고, M 개의 제1 수정 역투사 영상들에서 복셀들의 평균 값들을 복셀 별 ‘기준 값’으로 설정한다. 예를 들어, M 개의 제1 수정 역투사 영상들의 j 번째 복셀값들의 평균을 j 번째 복셀의 기준값으로 설정할 수 있다.

그리고, N 개의 투사 데이터들을 각각 역투영하여 N 개의 역투사 영상들을 생성한다. 즉, N 개의 뷰들에 각각 대응되는 N 개의 역투사 영상들을 생성한다.

전술한 기준값을 평균 값으로 설정하여, N 개의 역투사 영상들의 복셀들 각각의 표준편차를 계산한다. 그리고, N 개의 투사 데이터들 각각을 역투사할 때 적용되는 N 개의 최종 가중치 맵들을 획득한다(S1040). 즉, N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 최종 가중치 맵들을 획득한다.

N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 최종 가중치 맵들은 전술한 [제1 수학식]을 이용하여 계산할 수 있다.

다만, 최종 가중치 맵을 구하는데 있어서, [제1 수학식]에 정의되는 변수들은 이하와 같이 정의될 수 있다. [수학식 1]에 있어서,

는 N 개의 투사 데이터 중 제 n 번째 투사 데이터의 j 번째 복셀에 적용되는 가중치 값을 나타낸다. 그리고,

은 N 개의 투사 데이터 중 제 n 번째 투사 데이터에서 j 번째 복셀로 역투사되는 값을 의미한다.

는 전술한 j 번째 복셀의 기준값이 될 수 있다. 그리고,

는 N 개의 투사 데이터들의 볼셀 별 평균 값을 전술한 '기준값'으로 하여 구한, N 개의 투사 데이터들의 j 번째 복셀에 역투사 되는 값들의 표준편차를 의미한다.

따라서, N 개의 투사 데이터들 각각 별로 대응되는 최종 가중치 맵을 구할 수 있다.

도 11은 본 개시의 실시예에서, 단층 합성 영상을 획득하기 위해서 수행되는 동작을 상세히 나타내는 흐름도이다. 도 11에 있어서, 도 9에서와 동일한 구성은 동일한 도면 기호를 이용하여 도시하였다. 따라서, 도 9에서와 중복되는 설명은 생략한다.

그리고, 도 12는 본 개시의 실시예에서, 단층 합성 영상을 획득하기 위해서 수행되는 동작을 상세히 나타내는 다른 도면이다.

도 11을 참조하면, S920 단계에서 획득된 최종 가중치 맵을 이용하여, N 개의 투사 데이터들 각각을 미분하여 획득한 N 개의 미분 영상들을 보정한다. 그리고, 보정된 N 개의 미분 영상들을 역투사하여 제1 미분 역투사 영상을 생성한다(S930).

구체적으로, S930 단계의 하기와 같이 수행될 수 있다.

N 개의 투사 데이터들 각각을 미분하여 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 미분 영상들을 생성한다. 그리고, N 개의 미분 영상들 각각에 대응되는 최종 가중치 맵을 적용하여 N 개의 미분 영상들을 보정한다. 그리고, 수정된 N 개의 미분 영상들을 역투사하여 하나의 제1 미분 역투사 영상을 생성한다. 즉, 수정된 N 개의 미분 영상을 누적시켜 합산하는 역투사 과정을 통하여, 하나의 영상인 제1 미분 역투사 영상을 생성할 수 있다.

그리고, 도 9의 S940 단계는 S1110, S1120, 및 S1130 단계의 동작들을 포함할 수 있다.

구체적으로, S950 단계에서 획득한 제1 미분 역투사 영상 내에 포함되는 소정 물질에 대응되는 영역의 화소 값을 수정하여 제1 수정 미분 역투사 영상을 생성한다(S1110). S1110 단계는 제어부(320)에서 수행될 수 있다.

S1110 단계에서 수정 대상은 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 영역의 화소 값이 될 수 있다. 즉, S1110 단계에서는, 제1 미분 역투사 영상에서 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 영역의 화소 값을 수정하여 제1 수정 미분 역투사 영상을 생성할 수 있다.

여기서, '화소 값의 수정'은 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 화소 값을 감소시키는 방향으로 소정 화소 값을 조절하여 이뤄질 수 있다. 구체적으로, S1110 단계에서의 '수정'은 소정 물질에 대응되는 화소 값을 0 으로 만드는 경우뿐만 아니라, 소정 물질에 대응되는 화소 값을 감소시키는 것을 의미할 수도 있다. 또한, '수정'은 X 선 감쇄율이 큰 소정 물질에 대응되는 화소 값을 소정 물질의 주위의 화소 값들로 대체시키는 방식으로 이뤄질 수도 있을 것이다. 또한, '수정'은 X 선 감쇄율이 큰 소정 물질에 대응되는 화소 값들을 소정 물질의 주위의 화소 값들의 평균 값으로 대체시키는 방식으로 이뤄질 수도 있을 것이다.

예를 들어, 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질로는 금속 등의 인공 물질이 있다. 또 다른 예로, 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질로 뼈를 예로 들 수 있다. 뼈는 연조직(soft tissue)으로 둘러싸여 있으며, 연조직에 비하여 뼈는 높은 X 선 감쇄율을 갖는다. 이 경우, 뼈로 인하여 주변의 연조직이 이미징되는 부분에 메탈 아티팩트와 비슷한 아티팩트가 발생할 수 있다. 따라서, X 선 감쇄율이 낮은 연조직으로 둘러싸여 있는 뼈를 이미징하는 경우, 뼈로 인하여 주변 연조직에서 발생하는 아티팩트를 보정할 필요가 있다. 또한, 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질로 대상체 내에 석회화된 물질을 예로 들 수 있다. 뼈 또는 뼈에 인접한 연조직, 또는 기타의 연조직 등에 석회화가 진행된 경우, 석회화로 인하여 생성된 석회 물질은 주변의 연조직 등에 비하여 높은 X 선 감쇄율을 가진다.

또한, 금속, 뼈, 석회화된 물질 등을 이미징한 영역과 같이 '화소의 값이 비 정상적으로 큰 화소 값을 갖는 영역'은 특이값(outlier) 영역이라 호칭할 수 있다. 또한, 특이값 영역인지 여부는 화소 값이 한계값 이상 또는 초과가 되는지 여부에 근거하여 판단할 수 있다.

따라서, S1110 단계의 제거의 대상이 되는 소정 물질은 전술한 금속 등의 인공 물질, 뼈, 석회 물질 등이 될 수 있을 것이다.

그리고, 제1 미분 역투사 영상의 화소 값에 근거하여, 한계값 이상 또는 초과가 되는 화소 값을 수정하여 하여 제1 수정 미분 역투사 영상을 생성할 수 있다.

또한, 한계값은 영상(예를 들어, 수정 대상이 되는 영상인 제1 미분 역투사 영상)의 평균 화소 값, 제1 미분 역투사 영상 내의 소정 부분 영역에서의 평균 화소 값, 제1 미분 역투사 영상에서 금속성 물질에 대응되는 화소 값, 제1 미분 역투사 영상에서 뼈에 대응되는 화소 값, 또는 제1 미분 역투사 영상에서 석회질에 대응되는 화소 값 등이 될 수 있을 것이다. 또는, 한계값은 제1 미분 역투사 영상에서 평균 화소 값보다 소정 오프셋 만큼 크거나 같은 값, 제1 미분 역투사 영상에서 내의 소정 부분 영역에서의 평균 화소 값보다 소정 오프셋 만큼 크거나 같은 값이 될 수 있을 것이다.

또는, 한계값은 수정된 영상(예를 들어, 제1 수정 미분 역투사 영상 또는 최종 단층 합성 영상 등)의 화질을 고려하여 실험적으로 최적화된 값으로 설정될 수 있을 것이다.

또한, 한계값은 신체를 구성하는 물질(구체적으로 인공 물질 이외의 신체의 자연적인 물질)에 대응되는 화소값의 최대값이 될 수 있다. 즉, 한계값 이상이 되거나 초과하는 화소값은 인공 물질을 이미징한 것으로 판단될 수 있다.

구체적으로, 미분 영상은 이미징된 대상체의 외곽 또는 경계가 더욱 명확히 나타내는 영상이다. 따라서, 미분 영상 또는 미분 영상을 역투사한 미분 역투사 영상은 대상체의 외곽 또는 경계에 대한 정보를 포함하고 있다. 예를 들어, 미분 영상 또는 미분 역투사 영상에 있어서, 감쇠 계수가 큰 값을 갖는 금속성 물질의 인접 또는 주변 외곽에 있어서 신호 값이 금속성 물질이 아닌 부분의 신호 값에 비하여 큰 값을 가진다. 따라서, 미분 영상 또는 미분 역투사 영상에서는 소정 한계값 이상의 신호 값을 보정하여 한계값 기법(thresholding method)을 이용하고, 미분 영상 또는 미분 역투사 영상에서의 금속성 물질에 대응되는 영역의 화소 값을 수정할 수 있다.

따라서, 제1 미분 역투사 영상 내에 포함되는 X 선 감쇄율이 큰 물질, 예를 들어, 금속 등에 대응되는 영역의 화소 값을 수정하여 제1 수정 미분 역투사 영상을 생성하다. 즉, 제1 미분 역투사 영상(도 12b의 1210)에서 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 영역의 화소 값을 수정(예를 들어, 소정 영역의 화소 값을 평균 화소 값으로 낮추는 등의 수정) 하여 제1 수정 미분 역투사 영상(도 12b의 1220)을 생성할 수 있다. 여기서, 제1 미분 역투사 영상(1210) 내에 이미징되는 X 선 감쇄율이 큰 물질, 예를 들어, 금속 등에 대응되는 화소 값을 수정하는 것을 '특이값 수정(outlier correction)' 이라 칭할 수 있다.

이하에서, 도 11에서 설명한 최종 단층 합성 영상을 생성하기 위한 구체적인 동작들을 도 12a 및 도 12b를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 12a는 본 개시의 실시예에서, 단층 영상을 획득하기 위해서 수행되는 동작들을 상세히 설명하기 위한 일 도면이다.

도 12a를 참조하면, 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터(projection data)들(1201) 중 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 투사 데이터들(1251)을 선택한다. 그리고, S920 단계에서 설명한 바와 같이 최종 가중치 맵(1252)을 획득한다.

계속하여, N 개의 투사 데이터들 각각에서의 경계 정보를 나타내는 N 개의 경계 영상들을 최종 가중치 맵을 이용하여 보정한 후 역투사하여, 제1 영상을 생성한다. 구체적으로, N 개의 경계 영상들은 N 개의 미분 영상들이 될 수 있다. 즉, N 개의 투사 데이터들을 미분(1262)하여 획득한 N 개의 미분 영상들에, 최종 가중치 맵을 적용하여 역투사(weighted back-projection)(1263)하여, 제1 미분 역투사 영상(1210)을 생성할 수 있다.

계속하여, S1110 단계에서 설명한 바와 같이, 제1 미분 역투사 영상(1210) 내에 포함되는 X 선 감쇄율이 큰 물질, 예를 들어, 금속 등에 대응되는 영역의 화소 값을 수정하는 특이값 정정(outlier correction)(1265)을 수행하여, 제1 수정 미분 역투사 영상(1220)을 획득할 수 있다.

도 12b에 있어서, 제1 미분 역투사 영상(1210) 및 제1 수정 미분 역투사 영상(1220)이 도시된다. 도 12b 에 있어서, 도 12a 에서와 동일한 구성은 동일한 도면 기호를 이용하여 도시하였다.

본 개시의 실시예에서, 제어부(320)는 제1 미분 역투사 영상(1210) 및 제1 수정 미분 역투사 영상(1220)을 이용하여, 최종 단층 합성 영상을 생성할 수 있다.

구체적으로, 제1 미분 역투사 영상(1210)을 힐버트 변환(Hilbert transform)(1271)하고, 제1 수정 미분 역투사 영상(1220)을 힐버트 변환(Hilbert transform)(1272)한다(S1120).

그리고, 힐버트 변환된 제1 미분 역투사 영상(1230) 및 힐버트 변환된 제1 수정 미분 역투사 영상(1240)을 블렌딩(blending)(1280)하여 최종 단층 합성 영상(1250)을 생성한다(S1130).

여기서, 블렌딩 동작은 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 블렌딩 동작은 적어도 두개의 영상을 혼합, 결합 또는 이용하여 하나의 영상을 생성하는 동작을 의미할 수 있다. 예를 들어서, 힐버트 변환된 제1 미분 역투사 영상(1230) 및 힐버트 변환된 제1 수정 미분 역투사 영상(1240)에 있어서, 픽셀의 화소 값이 큰 쪽을 선택적으로 이미징하여, 최종 단층 합성 영상(1250)을 생성할 수 있다.

또 다른 예로, 힐버트 변환된 제1 미분 역투사 영상(1230) 및 힐버트 변환된 제1 수정 미분 역투사 영상(1240)을 평균하여 최종 단층 합성 영상(1250)을 생성할 수도 있을 것이다.

또 다른 예로, 힐버트 변환된 제1 미분 역투사 영상(1230) 및 힐버트 변환된 제1 수정 미분 역투사 영상(1240)을 RMS(root mean squre) 하여 최종 단층 합성 영상(1250)을 생성할 수도 있을 것이다.

이외에도, 두 개의 영상을 블렌딩하는 다양한 기법들이 이용될 수 있다.

또한, 단층 영상을 복원하는 방식으로, 전술한 두 번째 방식과 같이, N 개의 투사 데이터들을 필터링 한 후에 역투사하는 여과 후 역투사(FBP: Filtered Back-Projection)하여 단층 영상을 생성하는 방식이 있다. 두 번째 복원 방식에 따른 본 개시의 다른 실시예인 단층 영상의 생성 방법(1300) 및 그에 따른 엑스선 영상 장치(300)의 상세 동작을 도 13 및 도 14를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 13은 본 개시의 다른 실시예에 따른 단층 영상의 생성 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 13에 있어서, 도 9a 내지 도 11에서와 동일한 구성은 동일한 도면기호를 이용하여 도시하였다. 따라서, 도 13에 도시된 실시예를 설명하는데 있어서, 도 9a 내지 도 11에서와 중복되는 설명은 생략한다.

도 14는 본 개시의 다른 실시예에 따른 단층 영상을 획득하기 위해서 수행되는 동작들을 상세히 설명하기 위한 일 도면이다. 도 14에 있어서, 도 12에서와 동일한 구성은 동일한 도면기호를 이용하여 도시하였다. 따라서, 도 14에 도시된 실시예를 설명하는데 있어서, 도 12에서와 중복되는 설명은 생략한다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 본 개시의 다른 실시예에 따른 단층 영상의 생성 방법은 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터(projection data set)들(1201)을 획득한다(S910). 엑스선 영상 장치(300)는 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터들을 획득하고, 이를 메모리(310)에 저장할 수 있다. 구체적으로, 제어부(320)의 제어에 따라서 N 개의 투사 데이터들이 메모리(310)에 저장될 수 있다.

그리고, N 개의 뷰들 중 일부인 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 투사 데이터들(1251)에 근거하여, 상기 N 개의 투사 데이터들에 적용되는 최종 가중치 맵(1252)을 획득한다(S920). 구체적으로, N 개의 뷰들 중 일부인 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 투사 데이터들에 근거하여, 상기 N 개의 투사 데이터들이 역투사(back-projection) 될 때에 적용되는 최종 가중치 맵을 획득할 수 있다. S920 단계의 동작을 제어부(320)에서 수행될 수 있다.

계속하여, S910 단계에서 획득된 N 개의 투사 데이터들 각각에서의 경계 정보를 나타내는 N 개의 경계 영상들을 S910 단계에서 획득된 최종 가중치 맵을 이용하여 보정한 후 역투사하여, 제1 영상을 생성할 수 있다(S950). S935 단계의 동작을 제어부(320)에서 수행될 수 있다. 여기서, 제1 영상은 전술한 제1 미분 역투사 영상이 될 수 있다.

계속하여, S950 단계에서 획득한 제1 영상(예를 들어, 제1 미분 역투사 영상) 내에 포함되는 소정 물질에 대응되는 영역의 화소 값을 수정하여 제1 수정 영상(예를 들어, 제1 수정 미분 역투사 영상)을 생성한다(S1110). S1110 단계에서 수정의 대상이 되는 물질은 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질이 될 수 있다. S1110 단계는 제어부(320)에서 수행될 수 있다.

그리고, S1110 단계에서 획득된 제1 수정 영상(예를 들어, 제1 수정 미분 역투사 영상)을 주파수 변조 변환하여, 주파수 변조 변환된 제1 수정 영상을 생성할 수 있다. 구체적으로, S1110 단계에서 획득된 제1 수정 영상(예를 들어, 제1 수정 미분 역투사 영상)을 힐버트 변환(1272)하여, 힐버트 변환된 제1 수정 미분 역투사 영상을 생성할 수 있다(S1310). S1310 단계의 동작을 제어부(320)에서 수행될 수 있다.

또한, 단층 영상의 생성 방법(1300)은 N 개의 투가 데이터들을 여과 후 역투사(filtered back-projection)(1410) 하여 여과 후 역투사 영상을 생성할 수 있다(S1320). S1320 단계는 제어부(320)에서 수행될 수 있다. 여기서, S1320 단계에서 생성된 여과 후 역투사 영상은 도 12b에서 설명한 제1 미분 역투사 영상(1210)을 힐버트 변환(Hilbert transform)(1271)하여 획득한 영상에 대응될 수 있다.

그리고, 단층 영상의 생성 방법(1300)은 주파수 변조 변환된 제1 수정 영상(예를 들어, 힐버트 변환된 제1 수정 미분 역투사 영상) 및 S1320 단계에서 획득된 여과 후 역투사 영상을 블렌딩(1420)하여, 최종 단층 영상(1430)을 생성할 수 있다(S1330). S1330 단계는 제어부(320)에서 수행될 수 있다.

도 15a 는 각각 종래의 단층 합성 영상 생성 방법에 따라서 획득된 단층 합성 영상을 나타내는 도면이다.

종래의 기술에 있어서, X 선 감쇄율이 큰 물질, 예를 들어, 금속성 물질 등의 인공 물질, 뼈, 및/또는 석회 물질 등으로 인하여, 엑스선 영상, 예를 들어, 단층 합성 영상을 생성할 때 발생하는 리플 아티팩트(ripple artifact) 및/또는 언더슈트 아티팩트(undershoot artifact) 등의 아티팩트를 저감시키기 위해서 여러가지 기법들을 이용하였다.

대표적으로, 단층 합성 영상을 이미징하기 위해서 이용되는 전체 투사 데이터들의 평균값들을 이용하여 가중치값을 구하고, 구해진 가중치 값들을 이용하여 이상(abnormal) 점 또는 이상 영역의 영상 값을 보정하여 단층 합성 영상을 생성하는 기법이 있다. 구체적으로, 소정 각도 구간에 포함되는 전체 뷰들에서의 전체 투사 데이터들의 평균값을 이용하여 가중치 값들을 구하는 경우, 금속성 물질의 잔상 제거가 제대로 되지 않아서, 금속성 물질로 인하여 발생하는 아티팩트가 효과적으로 제거되지 않는다.

도 15a 및 도 15b 에서는 X 선 감쇄율이 큰 물질로 금속 물질인 철심이 대상체 내에 삽입된 경우를 예로 들어 도시 및 설명하도록 하겠다.

도 15a를 참조하면, 뼈(1502)에 철심(1501)이 박힌 경우, 종래의 기술에 따라서 아티팩트를 제거하여 생성한 단층 합성 영상(1510)이 도시된다.

단층 합성 영상(1510)에는 금속성 물질인 철심(1501)으로 인하여 발생하는 리플 아티팩트로, 철심(1501)이 존재하는 영역의 화소 값이 지나치게 높게 이미징되고, 철심(1501)이 존재하는 영역인 특이값(outlier) 영역(1521)으로 잔상이 남아서 지나치게 어둡게 이미징된다.

그에 따라서, 단층 합성 영상(1510)에 전체적으로 왜곡되어 이미징되며, 의사 등의 사용자의 영상 판독 효율 및 정확도를 저해할 수 있다.

도 15b는 본 개시의 실시예에서 획득된 단층 합성 영상을 나타내는 도면이다.

도 15b를 참조하면, 본 개시의 실시예에서 생성된 단층 합성 영상(1570)이 도시된다.

전술한 바와 같이, 종래의 기술들에서는 금속성 물질 등이 이미징되는 이상(abnormal) 지점 또는 이상 영역을 찾아서 수정하기 위한 기준값 또는 가중치 값을 구하기 위해서, 전체 각도에서 획득된 투사 데이터들을 모두 이용하였다. 구체적으로, 전술한 수정을 위한 기준값 또는 가중치를 구할 때, 전체 각도에서 획득된 투사 데이터들을 모두의 평균값을 이용하였다. 전체 각도의 모든 투사 데이터들 평균값을 사용할 경우, 금속성 물질의 잔상이 나타나는 영역에서 복수개의 뷰들에 대응되는 복수개의 엑스선 경로를 통과하는 엑스선이 감쇠 계수가 큰 물체(예를 들어, 금속성 물질)를 지나는 경우, 복셀에 역투사 되는 값들의 평균값이 감쇠 계수가 큰 영역에서의 화소 값들의 영향을 많이 받기 때문에, 평균과 표준편차 계산으로는 아티팩트 저감이 힘들다.

이러한 경우, 전체 각도 구간에서 획득된 모든 투사 데이터들(예를 들어, N 개의 투사 데이터들)이 아닌 몇 개의 투사 데이터들(예를 들어, M 개의 투사 데이터들)을 선택한 후, 선택된 몇 개의 투사 데이터들(예를 들어, M 개의 투사 데이터들)을 역투사 해주게 되면, 감쇠 계수가 큰 물체를 지나는 엑스선 경로의 수가 상대적으로 줄어든다. 즉, 종래에는 기준값 또는 가중치 값을 구하기 위해서 획득되는 데이터들에 있어서 감쇠 계수가 큰 물질, 예를 들어, 철심을 지나는 엑스선의 경로가 N 라면, 본 개시에서는 가중치 값을 구하기 위해서 획득되는 데이터들, 예를 들어, M 개의 투사 데이터들을 엑스선 경로가 M 개가 된다. 여기서 M 은 N 이하의 값을 갖는 정수이다. 따라서, 일부의 투사 데이터들을 이용하여 가중치 값을 구하는 경우, 감쇠 계수가 큰 물체의 잔상이 형성되는 영역 또한 줄어들게 된다.

따라서, 본 개시의 실시예에 따라 획득된 가중치 맵을 이용하여 역투사될 투사 데이터들을 보정하면, 감쇠계수가 큰 물질로 인하여 발생하는 아티팩트, 예를 들어, 리플 아티팩트가 발생하는 영역이 더 줄어들게 된다.

또한, 종래의 기술의 경우, 크기가 큰 금속 대상체 내에 삽입된 경우 다수의 엑스선 경로가 해당 금속을 지나기 때문에 금속에서 멀리 떨어진 깊이에서도 잔상의 강하게 난다. 이에 비하여, 본 개시의 실시예에서는 이러한 경우에도 가중치를 구하기 위해서 몇 개의 뷰들에 대응되는 투사 데이터들(예를 들어, M 개의 투사 데이터들)을 이용하므로 금속을 통과하는 엑스선 경로를 감소시킬 수 있으며, 그에 따라서 잔상을 효과적으로 저감할 수 있다.

또한, 본 개시의 실시예에서는 전술한 특이점(outlier) 보정을 통하여 X 선 감쇄율이 큰 물질로 인하여 발생하는 영상의 왜곡을 효과적으로 저감시할 수 있다.

도 15b를 참조하면, 본 개시의 실시예에 따라 생성된 최종 단층 합성 영상(1570)은 철심(1501) 주위에 잔상이 나타나는 영역(1581)이 도 15a 에서 도시한 단층 합성 영상(1510)에 비하여 매우 감소한 것을 알 수 있다.

한편, 개시된 실시예에 따른 단층 합성 영상의 생성 방법은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어 및 데이터를 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 상기 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 소정의 프로그램 모듈을 생성하여 소정의 동작을 수행할 수 있다. 또한, 상기 명령어는 프로세서에 의해 실행되었을 때, 개시된 단층 합성 영상의 생성 방법에 포함되는 복수의 동작들을 수행할 수 있다.

또한, 개시된 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어를 포함하는 S/W 프로그램으로 구현될 수 있다.

컴퓨터는, 저장 매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 개시된 실시예에 따른 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시예들에 따른 CT 시스템을 포함할 수 있다.

컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.

또한, 개시된 실시예들에 따른 단층 합성 영상의 생성 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 여기서, 컴퓨터 프로그램 제품은 S/W 프로그램, S/W 프로그램이 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 프로그램 제품은 CT 시스템의 제조사 또는 전자 마켓(예, 구글 플레이 스토어, 앱 스토어)을 통해 전자적으로 배포되는 S/W 프로그램 형태의 상품(예, 다운로더블 앱)을 포함할 수 있다. 전자적 배포를 위하여, S/W 프로그램의 적어도 일부는 저장 매체에 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다. 이 경우, 저장 매체는 제조사의 서버, 전자 마켓의 서버, 또는 SW 프로그램을 임시적으로 저장하는 중계 서버의 저장매체가 될 수 있다.

또한, 컴퓨터 프로그램 제품은, 서버 및 단말(예로, CT 시스템)로 구성되는 시스템에서, 서버의 저장매체 또는 단말의 저장매체를 포함할 수 있다. 또는, 서버 또는 단말과 통신 연결되는 제3 장치(예, 스마트폰)가 존재하는 경우, 컴퓨터 프로그램 제품은 제3 장치의 저장매체를 포함할 수 있다. 또는, 컴퓨터 프로그램 제품은 서버로부터 단말 또는 제3 장치로 전송되거나, 제3 장치로부터 단말로 전송되는 S/W 프로그램 자체를 포함할 수 있다.

이 경우, 서버, 단말 및 제3 장치 중 하나가 컴퓨터 프로그램 제품을 실행하여 개시된 실시예들에 따른 방법을 수행할 수 있다. 또는, 서버, 단말 및 제3 장치 중 둘 이상이 컴퓨터 프로그램 제품을 실행하여 개시된 실시예들에 따른 방법을 분산하여 실시할 수 있다.

예를 들면, 서버(예로, 클라우드 서버 또는 인공 지능 서버 등)가 서버에 저장된 컴퓨터 프로그램 제품을 실행하여, 서버와 통신 연결된 단말이 개시된 실시예들에 따른 단층 합성 영상의 생성 방법을 수행하도록 제어할 수 있다.

또 다른 예로, 제3 장치가 컴퓨터 프로그램 제품을 실행하여, 제3 장치와 통신 연결된 단말이 본 개시의 실시예들에 따른 단층 합성 영상의 생성 방법을 수행하도록 제어할 수 있다. 구체적인 예로, 제3 장치는 엑스선 장치 또는 CT 시스템을 원격 제어하여, X선을 대상체로 조사하고, 대상체를 통과하여 엑스선 검출부에서 검출된 방사선 정보에 기초하여 대상체 내부의 부위에 대한 영상인 본 개시의 실시예에 따른 최종 단층 영상을 생성하도록 제어할 수 있다.

이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

300, 400: 엑스선 영상 장치
310: 메모리
320: 제어부
410: 통신부
420: 디스플레이
430: 사용자 인터페이스
440: 데이터 획득 장치
501: 엑스선 조사부
503: 대상체
530: 엑스선 디텍터

Claims (27)

1. 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터(projection data)들을 획득하는 단계;
   상기 N 개의 뷰들 중 일부인 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 투사 데이터들에 근거하여, 상기 N 개의 투사 데이터들이 역투사(back-projection) 될 때에 적용되는 최종 가중치 맵을 획득하는 단계;
   상기 최종 가중치 맵 및 상기 N 개의 투사 데이터들을 이용하여, 상기 대상체를 나타내는 최종 단층 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상의 생성 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 M 개의 뷰들은
   상기 제1 각도 구간에 포함되는 상기 N 개의 뷰들 중, 소정 간격마다 추출된 뷰들이며, 상기 M 은 상기 N 이하의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 단층 영상의 생성 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 소정 간격은
   동일한 각도 간격인 것을 특징으로 하는 단층 영상의 생성 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 N 개의 투사 데이터들 각각에서의 경계 정보를 나타내는 N 개의 경계 영상들을 상기 최종 가중치 맵을 이용하여 보정한 후 역투사하여, 제1 영상을 생성하는 단계를 더 포함하며,
   상기 최종 단층 영상을 생성하는 단계는
   상기 제1 영상을 이용하여, 상기 최종 단층 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상의 생성 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 최종 단층 영상을 생성하는 단계는
   상기 제1 영상 내에 포함되는 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 영역의 화소 값을 수정하여 제1 수정 영상을 생성하는 단계; 및
   상기 제1 영상 및 상기 제1 수정 영상을 이용하여, 상기 최종 단층 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상의 생성 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질은
   금속으로 형성된 물질로 인체 내에 삽입된 물질, 뼈, 석회 물질 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 단층 영상의 생성 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 제1 수정 영상을 생성하는 단계는
   상기 제1 영상의 화소 값에 근거하여, 화소 값이 소정 한계값 이상 또는 초과가 되는 특이값(outlier) 영역의 화소 값을 보정하여, 상기 제1 수정 미분 역투사 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상의 생성 방법.
8. 제4항에 있어서, 상기 제1 영상을 생성하는 단계는
   상기 N 개의 투사 데이터들 각각을 미분 하여 획득한 N 개의 미분 영상들을 상기 최종 가중치 맵을 이용하여 보정한 후 역투사하여, 상기 제1 영상인 제1 미분 역투사 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상의 생성 방법.
9. 제4항에 있어서, 상기 최종 단층 영상을 생성하는 단계는
   상기 제1 영상 내에 포함되는 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는영역의 화소 값을 보정하여 제1 수정 영상을 생성하는 단계; 및
   상기 제1 영상 및 상기 제1 수정 영상을 각각 주파수 변조 변환하고, 상기 주파수 변조 변환된 상기 제1 영상 및 상기 주파수 변조 변환된 상기 제1 수정 영상을 블렌딩(blending)하여 상기 최종 단층 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상의 생성 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 주파수 변조 변환은
    힐버트 변환인 것을 특징으로 하는 단층 영상의 생성 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 블렌딩은
    상기 힐버트 변환된 제1 영상 및 상기 힐버트 변환된 제1 수정 영상 중 픽셀의 화소 값이 큰 쪽을 선택적으로 이미징하는 것을 특징으로 하는 단층 영상의 생성 방법.
12. 제1항에 있어서, 상기 N 개의 투사 데이터들을 획득하는 단계는
    엑스선 장치에서의 엑스선 촬영을 통하여, 제1 각도 구간에서 엑스선 조사부를 이동시키며 대상체로 엑스선을 조사하고 상기 대상체를 통과한 엑스선을 감지하여, 상기 N 개의 투사 데이터들을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상의 생성 방법.
13. 제1항에 있어서, 상기 N 개의 투사 데이터 들을 획득하는 단계는
    CT 시스템 또는 토모신서시스 시스템에서, 상기 N 개의 투사 데이터들을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상의 생성 방법.
14. 제1항에 있어서,
    상기 N 개의 투사 데이터들 각각을 경계 정보를 강화하는 처리를 하여 획득한 N 개의 경계 영상들을 상기 최종 가중치 맵을 이용하여 보정한 후 역투사하여, 제1 영상을 생성하는 단계;
    상기 제1 영상 내에 포함되는 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 영역의 화소 값을 수정하여 제1 수정 영상을 생성하는 단계;
    상기 제1 수정 영상을 주파수 변조 변환하여, 주파수 변조 변환된 상기 제1 수정 영상을 생성하는 단계; 및
    상기 N 개의 투사 데이터들을 여과 후 역투사(filtered back-projection) 하여 여과 후 역투사 영상을 생성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 최종 단층 영상을 생성하는 단계는
    상기 주파수 변조 변환된 제1 수정 영상 및 상기 여과 후 역투사 영상을 블렌링하여, 상기 최종 단층 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상의 생성 방법.
15. 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터(projection data set)들을 저장하는 메모리; 및
    하나 이상의 인스트럭션을 저장하며, 저장된 상기 하나 이상의 인스트럭션을 수행하는 프로세서를 적어도 하나 포함하는 제어부를 포함하며,
    상기 프로세서는
    상기 N 개의 뷰들 중 일부인 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 투사 데이터들에 근거하여, 상기 N 개의 투사 데이터들이 역투사(back-projection) 될 때에 적용되는 최종 가중치 맵을 획득하고, 상기 가중치 맵 및 상기 N 개의 투사 데이터들을 이용하여 상기 대상체를 나타내는 최종 단층 영상을 생성하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 M 개의 뷰들은
    상기 제1 각도 구간에 포함되는 상기 N 개의 뷰들 중, 소정 간격마다 추출된 뷰들이며, 상기 M 은 상기 N 이하의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상 장치.
17. 제15항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 N 개의 투사 데이터들 각각을 경계 정보를 강화하는 처리를 하여 획득한 N 개의 경계 영상들을 상기 최종 가중치 맵을 이용하여 보정한 후 역투사하여, 제1 영상을 생성하고,
    상기 최종 가중치 맵 및 상기 제1 영상을 이용하여, 상기 최종 단층 영상을 생성하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 제1 영상 내에 포함되는 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 영역의 화소 값을 수정하여 제1 수정 영상을 생성하고, 상기 제1 영상 및 상기 제1 수정 영상을 이용하여 상기 최종 단층 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상 장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 제1 영상의 화소 값에 근거하여, 소정 한계값 이상 또는 초과가 되는 특이값(outlier) 영역의 화소 값을 보정하여, 상기 제1 수정 미분 역투사 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상 장치.
20. 제17항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 제1 영상 내에 포함되는 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 영역의 화소 값을 보정하여 제1 수정 영상을 생성하고, 상기 제1 영상 및 상기 제1 수정 영상 각각 주파수 변조 변환하며, 상기 주파수 변조 변환된 상기 제1 영상 및 상기 주파수 변조 변환된 상기 제1 수정 영상을 블렌딩(blending)하여 상기 최종 단층 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상 장치.
21. 제15항에 있어서,
    엑스선 촬영을 통하여, 제1 각도 구간에서 엑스선 조사부를 이동시키며 대상체로 엑스선을 조사하고 상기 대상체를 통과한 엑스선을 감지하여, 상기 N 개의 투사 데이터들을 획득하는 데이터 획득부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상 장치.
22. 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터(projection data)들을 획득하는 단계;
    상기 N 개의 투사 데이터들 각각에서의 경계 정보를 나타내는 N 개의 경계 영상들을 역투사하여, 제1 영상을 생성하는 단계;
    상기 제1 영상 내에 포함되는 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 영역의 화소 값을 수정하여 제1 수정 영상을 생성하는 단계;
    상기 제1 수정 영상을 주파수 변조 변환하여, 주파수 변조 변환된 상기 제1 수정 영상을 생성하는 단계;
    상기 N 개의 투사 데이터들을 여과 후 역투사(filtered back-projection) 하여 여과 후 역투사 영상을 생성하는 단계; 및
    상기 주파수 변조 변환된 제1 수정 영상 및 상기 여과 후 역투사 영상을 블렌딩하여, 상기 최종 단층 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상의 생성 방법.
23. 제22항에 있어서, 상기 제1 수정 영상을 생성하는 단계는
    상기 제1 영상의 화소 값에 근거하여 화소 값이 소정 한계값 이상 또는 초과가 되는 특이값(outlier) 영역의 화소 값을 보정하여, 상기 제1 수정 미분 역투사 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상의 생성 방법.
24. 제22항에 있어서, 상기 주파수 변조 변환은
    힐버트 변환인 것을 특징으로 하는 단층 영상의 생성 방법.
25. 제22항에 있어서,
    상기 N 개의 뷰들 중 일부인 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 투사 데이터들에 근거하여, 상기 N 개의 투사 데이터들이 역투사(back-projection) 될 때에 적용되는 최종 가중치 맵을 획득하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제1 영상을 생성하는 단계는
    상기 N 개의 투사 데이터들 각각에 대응되며 경계 정보를 나타내는 N 개의 경계 영상들을 상기 최종 가중치 맵을 이용하여 보정한 후 역투사하여, 상기 제1 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상의 생성 방법.
26. 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터(projection data set)들을 저장하는 메모리; 및
    하나 이상의 인스트럭션을 저장하며, 저장된 상기 하나 이상의 인스트럭션을 수행하는 프로세서를 적어도 하나 포함하는 제어부를 포함하며,
    상기 프로세서는
    상기 N 개의 투사 데이터들 각각에서의 경계 정보를 나타내는 N 개의 경계 영상들을 역투사하여 제1 영상을 생성하고, 상기 제1 영상 내에 포함되는 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 영역의 화소 값을 수정하여 제1 수정 영상을 생성하며, 상기 제1 수정 영상을 주파수 변조 변환하여 주파수 변조 변환된 상기 제1 수정 영상을 생성하며, 상기 N 개의 투사 데이터들을 여과 후 역투사(filtered back-projection) 하여 여과 후 역투사 영상을 생성하고, 상기 주파수 변조 변환된 제1 수정 영상 및 상기 여과 후 역투사 영상을 블렌링하여, 상기 최종 단층 영상을 생성하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 엑스선 영상 장치.
27. 제1 각도 구간에서 X 선 소스를 이동시키며 대상체로 엑스선을 조사하여, 제1 각도 구간에 포함되는 N 개의 뷰들 각각에 대응되는 N 개의 투사 데이터 들을 획득하는 단계;
    상기 N 개의 뷰들 중 일부인 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 투사 데이터들을 각각 역투사(back projection)하여, 복수개의 복셀들을 포함하는 대상체 부위를 나타내며 상기 M 개의 뷰들 각각에 대응되는 M 개의 역투사 영상들을 생성하는 단계;
    상기 M 개의 역투사 영상들에서의 복셀의 평균 값에 근거하여, 상기 M 개의 역투사 영상들에 적용될 M 개의 제1 가중치 맵을 획득하는 단계;
    상기 M 개의 역투사 영상 각각에 대응되는 상기 제1 가중치 맵을 적용하여, 상기 M 개의 뷰에 대응되는 M 개의 제1 수정 역투사 영상들을 생성하는 단계;
    상기 M 개의 수정 역투사 영상들에서의 복셀 평균 값을 이용하여, 상기 N 개의 투사 데이터들을 역투사 할 때 적용되는 N 개의 최종 가중치 맵을 획득하는 단계;
    상기 N 개의 투사 데이터들 각각을 미분하여 획득한 N 개의 미분 영상을 상기 N 개의 최종 가중치 맵을 이용하여 보정한 후 역투사하여 제1 미분 역투사 영상을 생성하는 단계;
    상기 제1 미분 역투사 영상 내에 포함되는 주변 대비 X 선 감쇄율이 큰 물질에 대응되는 영역의 화소 값을 수정하여 제1 수정 미분 역투사 영상을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 미분 역투사 영상 및 상기 제1 수정 미분 역투사 영상을 이용하여, 최종 단층 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 영상의 생성 방법.

Images