KR20190140641A - Single Source Cone Beam Computed Tomography System Operating in Dual Energy Mode Using Binary Moving Modulation Blocker - Google Patents
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Abstract
Description
본 실시예가 속하는 기술 분야는 빔의 에너지를 변조하고 빔의 일부를 차단하여 획득한 검출 데이터의 산란을 보정하는 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템에 관한 것이다.The technical field to which this embodiment belongs is related to a cone beam computed tomography system for modulating the energy of a beam and correcting scattering of detection data obtained by blocking part of the beam.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the present embodiment and do not constitute a prior art.
콘빔 전산화 단층 촬영 (Cone Beam Computed Tomography, CBCT) 시스템은 기존의 일반 CT 촬영과 비교하여, 방사선 조사량이 상대적으로 적고 짧은 시간 동안 촬영하여 영상을 획득할 수 있다. 그러나 CBCT는 피검사체(예를 들면, 환자의 몸)에 X선이 조사될 때 발생하는 산란 현상으로 인하여 영상의 품질이 열화되는 문제가 있다. 이러한 X선의 산란 현상을 제거하고 영상의 품질을 개선하는 방식 중에 빔 차단기(Beam Blocker)를 사용하는 방식이 있다.The Cone Beam Computed Tomography (CBCT) system has a relatively low radiation dose and can acquire an image in a short time compared with conventional CT imaging. However, CBCT has a problem in that image quality deteriorates due to scattering phenomenon generated when X-rays are irradiated onto a subject (eg, a patient's body). A beam blocker is used to remove the scattering of X-rays and to improve image quality.
비특허문헌1은 두 번의 스캔을 수행하여 영상 품질을 개선한다. 한 번의 스캔 과정에서 빔 차단기를 삽입하지 아니하고 검출 대상 물체로부터 X선 영상을 획득한다. 다른 한 번의 스캔 과정에서 빔 차단기를 삽입하여 그늘진 영역이 포함된 X선 영상을 획득하고 이로부터 산란 영상을 획득한다. 최종적으로 빔 차단기를 삽입하지 아니하고 획득한 X선 영상에서 산란 영상을 제거함으로써, 산란 현상이 제거된 영상을 획득한다. 이러한 방식은 총 두 번의 스캔을 수행하여 피검사체가 받는 방사선량이 증가하고 시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.Non-Patent
비특허문헌2는 한 번의 스캔만으로 산란 영상을 획득한다. 이러한 방식은 슬릿을 갖는 빔 차단기를 일정한 속도로 이동시켜 프로젝션의 차단 영역을 이용하여 산란 영상을 획득하고, 프로젝션의 비차단 영역에서 산란 영상을 제거하여 산란이 제거된 영상을 획득한다. 이러한 방식은 풀 팬 모드(Full-Fan Mode)에서 동작하며, 검출기가 갠트리의 회전축에 대칭하여 좌우로 넓게 설치되어야 하는 문제가 있다. 하프 팬 모드(Half-Fan Mode)로 확장시키려면, 갠트리가 회전하는 동안 검출기의 차단 영역이 계속 변하기 때문에, 매 프로젝션마다 차단 영역 및 비차단 영역의 위치 이동을 파악하는 전처리 과정이 추가로 필요하다. 게다가, 이러한 방식은 빔 차단기가 지연 시간 없이 계속하여 이동하기 때문에, 차단 영역 또는 비차단 영역에서 과다 노출된 데이터가 원본 영상 또는 산란 영상과 시간적으로 잔상이 생기는 이미지 래그(Image Lag)가 발생하는 문제가 있다.Non-Patent Document 2 acquires scattered images by only one scan. In this method, a beam blocker having a slit is moved at a constant speed to obtain a scattering image using a blocking region of the projection, and a scattering image is obtained by removing the scattering image from a non-blocking region of the projection. This method operates in a full fan mode, and there is a problem in that the detector should be installed wide to the left and right in symmetry with the rotation axis of the gantry. Extending to Half-Fan Mode requires an additional preprocessing process to keep track of the positional movements of the blocked and non-blocked areas on every projection, as the detector's blocked area changes continuously while the gantry rotates. . In addition, this approach causes an image lag in which the overexposed data in the blocking area or non-blocking area may cause image lag in time with the original image or scattering image because the beam blocker continuously moves without delay. There is.
따라서, 하프 팬 모드에서도 동작하며 산란 현상을 효율적으로 제거하여 복원된 영상의 품질을 향상시킬 수 있는 CBCT가 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a CBCT that operates in half pan mode and can effectively remove scattering to improve the quality of a reconstructed image.
CBCT는 서로 다른 에너지 준위를 갖는 X선을 방사하여 영상정보를 획득하는 듀얼 에너지 방식으로 동작할 수 있다.The CBCT may operate in a dual energy method of obtaining image information by radiating X-rays having different energy levels.
듀얼 에너지 방식으로 동작하는 CBCT는 고속 스위칭(Fast kV Switching) 방식, 듀얼 소스(Dual Source) 방식, 이중 디텍터(Sandwich Detector) 방식, 교번 회전(Alternating Rotation) 방식 등이 있다. CBCT operating in a dual energy method includes a fast kV switching method, a dual source method, a dual detector method, and an alternating rotation method.
고속 스위칭 방식은 갠트리를 회전시키면서 고 에너지 빔과 저 에너지 빔을 계속 스위칭한다. 광원이 에너지 준위를 주기적으로 변경하며, 최대 에너지 준위를 갖는 구간에서 고 에너지 촬영을 하고, 최소 에너지 준위를 갖는 구간에서 저 에너지 촬영을 한다. 이러한 방식은 최대 에너지 준위까지 도달하기 위한 시간과 최저 에너지 준위까지 도달하기 위한 시간이 필요하고, 광원 자체가 에너지 준위를 조절할 수 있어야 한다.The fast switching method continuously switches high and low energy beams while rotating the gantry. The light source periodically changes the energy level, photographs high energy in the section having the highest energy level, and photographs low energy in the section having the minimum energy level. This method requires time to reach the maximum energy level and time to reach the lowest energy level, and the light source itself must be able to adjust the energy level.
듀얼 소스 방식은 X선을 방사하는 소스(Source)를 2개로 구비하여 서로 다른 각도에서 촬영을 하는 방식으로 고가의 광원을 복수로 구비해야 한다.The dual source method includes two sources that emit X-rays and photographs from different angles, thereby providing a plurality of expensive light sources.
이중 디텍터 방식은 2개의 층으로 형성된 디텍터에서 하이 에너지 데이터와 로우 에너지 데이터를 획득하는 방식이다. 이중 디텍터 방식도 2대의 디텍터를 구비해야 하므로 가격이 고가이다.The dual detector method obtains high energy data and low energy data in a detector formed of two layers. The dual detector system is also expensive because it requires two detectors.
교번 회전방식은 갠트리의 회전 시마다 하이 에너지와 로우 에너지로 변경하는 방식으로, 첫 번째 회전시 하이 에너지 데이터를 얻고, 두 번째 회전시 로우 에너지 데이터를 획득하며, 환자의 움직임으로 인해 영상 품질이 저하될 수 있다.Alternating rotation method is to change the high energy and low energy with each rotation of the gantry.The high energy data is obtained at the first rotation, the low energy data is obtained at the second rotation, and the image quality is deteriorated due to the movement of the patient. Can be.
본 발명의 실시예들은 방사선 빔의 진행 경로에 복수의 스트립을 삽입한 제1 촬영 모드에서 획득한 제1 프로젝션 데이터의 산란 맵로부터 방사선 빔의 진행 경로에 복수의 스트립을 삽입하지 않은 고 에너지 빔에 의한 제2 촬영 모드에서 획득한 제2 프로젝션 데이터의 산란 맵 및 방사선 빔의 진행 경로에 복수의 스트립을 삽입하지 않고 에너지 변조판을 삽입하여 저 에너지 빔에 의한 제3 촬영 모드에서 획득한 제3 프로젝션 데이터의 산란 맵을 추정함으로써, 단일 에너지 광원을 구비한 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템에 대하여 듀얼 에너지 방식으로 X선 촬영이 가능하고 한 번의 스캔으로 X선 영상에서 X선 산란 현상을 정확하게 제거하는데 발명의 주된 목적이 있다.Embodiments of the present invention are directed from a scattering map of first projection data obtained in a first imaging mode in which a plurality of strips are inserted into a path of a radiation beam to a high energy beam without a plurality of strips inserted into a path of a radiation beam. The third projection obtained in the third imaging mode by the low energy beam by inserting an energy modulator plate without inserting a plurality of strips into the scattering map of the second projection data acquired in the second imaging mode and the path of travel of the radiation beam By estimating the scattering map of the data, X-ray imaging can be performed in a dual-energy manner for a cone-beam computed tomography system with a single energy source, and a single scan is used to accurately remove the X-ray scattering phenomenon from the X-ray image. There is a purpose.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Still other objects of the present invention may be further considered without departing from the following detailed description and effects thereof.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 콘빔 전산화 단층 촬영(Cone-Beam Computed Tomography) 시스템에 있어서, 본체부(Body), 상기 본체부에 연결되며 상기 본체부에 대해 적어도 일 방향으로 회전 가능하도록 형성된 갠트리(Gantry), 상기 갠트리에 연결되며 피검사체에 방사선 빔을 조사하는 방사선 헤드(Radiation Head), 상기 갠트리에 연결되며 상기 피검사체를 투과한 방사선 빔을 감지하여 복수의 프로젝션(Projection) 데이터를 획득하는 패널 감지기(Panel Detector), 상기 방사선 헤드에 장착되며 상기 방사선 헤드 및 상기 패널 감지기 간의 경로에 위치하여 (i) 상기 방사선 빔의 진행 경로에 복수의 스트립을 삽입한 제1 촬영 모드, (ii) 상기 방사선 빔의 진행 경로에 상기 복수의 스트립을 삽입하지 않은 제2 촬영 모드, 및 (iii) 상기 방사선 빔의 진행 경로에 상기 복수의 스트립을 삽입하지 않고 에너지 변조판을 삽입한 제3 촬영 모드 중에서 하나의 촬영 모드로 변경하는 촬영 모드 변환 장치 및 상기 복수의 프로젝션 데이터에 관한 산란 맵을 추정하여 재구성 영상을 생성하는 처리부(Processor)를 포함하는 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템을 제공한다.According to an aspect of the present embodiment, in a cone-beam computed tomography system, a body part, a gantry connected to the body part and formed to be rotatable in at least one direction with respect to the body part ( Gantry, a radiation head connected to the gantry and radiating a radiation beam to an object to be inspected, a panel connected to the gantry and sensing a radiation beam transmitted through the object to obtain a plurality of projection data. A panel detector, mounted in the radiation head and positioned in the path between the radiation head and the panel detector, (i) a first imaging mode in which a plurality of strips are inserted in the path of travel of the radiation beam, (ii) the radiation A second imaging mode in which the plurality of strips are not inserted in the path of the beam, and (iii) the plurality of strips in the path of the radiation beam; A photographing mode converting apparatus for changing to one photographing mode among the third photographing modes in which the energy modulator plate is inserted without inserting the slit, and a processor for estimating scattering maps of the plurality of projection data to generate a reconstructed image; It provides a cone beam computerized tomography system.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 콘빔 전산화 단층 촬영(Cone-Beam Computed Tomography) 시스템에 의한 콘빔 전산화 단층 촬영 방법에 있어서, 상기 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템의 방사선 헤드는 하나의 광원을 통해 방사선 빔을 조사하고, 상기 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템의 갠트리가 회전하는 동안에 기 설정된 온오프 주기에 따라 상기 방사선 빔을 켜고 끄는 동작을 반복하는 단계, 상기 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템의 방사선 헤드 및 상기 패널 감지기 간의 경로에 위치하여 (i) 상기 방사선 빔의 진행 경로에 복수의 스트립을 삽입한 제1 촬영 모드, (ii) 상기 방사선 빔의 진행 경로에 상기 복수의 스트립을 삽입하지 않은 제2 촬영 모드, 및 (iii) 상기 방사선 빔의 진행 경로에 상기 복수의 스트립을 삽입하지 않고 에너지 변조판을 삽입한 제3 촬영 모드 중에서 하나의 촬영 모드로 변경하는 단계, 상기 피검사체를 투과한 방사선 빔을 감지하여 복수의 프로젝션(Projection) 데이터를 획득하는 단계, 및 상기 복수의 프로젝션 데이터에 관한 산란 맵을 추정하여 재구성 영상을 생성하는 단계를 포함하는 콘빔 전산화 단층 촬영 방법을 제공한다.According to another aspect of the present embodiment, in a cone beam computed tomography method using a cone-beam computed tomography system, the radiation head of the cone beam computed tomography system irradiates a radiation beam through one light source and Repeating an operation of turning on and off the radiation beam according to a preset on / off cycle while the gantry of the cone beam computed tomography system rotates, located in a path between the radiation head of the cone beam computed tomography system and the panel detector. (i) a first imaging mode in which a plurality of strips are inserted in a traveling path of the radiation beam, (ii) a second imaging mode in which the plurality of strips is not inserted in a traveling path of the radiation beam, and (iii) the radiation Third imaging mode in which an energy modulator is inserted without inserting the plurality of strips into a path of a beam Changing to a single photographing mode, detecting a radiation beam passing through the subject, obtaining a plurality of projection data, and estimating a scattering map of the plurality of projection data to generate a reconstructed image It provides a cone beam computerized tomography method comprising the step of.
본 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 복수의 스트립을 갖는 빔 차단기, 빔 통과창, 및 에너지 변조판을 배치한 홀더, 및 상기 홀더를 이동시키는 구동부를 포함하는 촬영 모드 변환 장치를 제공한다.According to still another aspect of the present embodiment, there is provided a photographing mode converting apparatus including a beam blocker having a plurality of strips, a beam passing window, a holder on which an energy modulating plate is disposed, and a driving unit to move the holder.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 방사선 빔의 진행 경로에 복수의 스트립을 삽입한 제1 촬영 모드에서 획득한 제1 프로젝션 데이터의 산란 맵로부터 방사선 빔의 진행 경로에 복수의 스트립을 삽입하지 않은 고 에너지 빔에 의한 제2 촬영 모드에서 획득한 제2 프로젝션 데이터의 산란 맵 및 방사선 빔의 진행 경로에 복수의 스트립을 삽입하지 않고 에너지 변조판을 삽입하여 저 에너지 빔에 의한 제3 촬영 모드에서 획득한 제3 프로젝션 데이터의 산란 맵을 추정함으로써, 단일 에너지 광원을 구비한 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템에 대하여 듀얼 에너지 방식으로 X선 촬영이 가능하고 한 번의 스캔으로 X선 영상에서 X선 산란 현상을 정확하게 제거할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the exemplary embodiments of the present invention, the plurality of strips may be disposed in the path of the radiation beam from the scattering map of the first projection data acquired in the first imaging mode in which the plurality of strips are inserted in the path of the radiation beam. The third energy induced by the low energy beam by inserting an energy modulator plate without inserting a plurality of strips into the scattering map of the second projection data acquired in the second imaging mode by the high energy beam without the insertion of the radiation beam and the path of the radiation beam. By estimating the scattering map of the third projection data acquired in the imaging mode, X-ray imaging is possible in a dual-energy method for a cone beam computerized tomography system equipped with a single energy light source, and X-ray scattering in an X-ray image in one scan It is effective to remove the phenomenon accurately.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if the effects are not explicitly mentioned herein, the effects described in the following specification and the tentative effects expected by the technical features of the present invention are treated as described in the specification of the present invention.
도 1은 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템을 예시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템이 광원을 회전시키고 촬영 모드를 변경하며 프로젝션 데이터를 획득하는 동작을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템이 제1 촬영 모드에서 획득한 제1 프로젝션 데이터들의 산란 맵으로부터 제2 촬영 모드에서 획득한 제2 프로젝션 데이터의 산란 맵 및 제3 촬영 모드에서 획득한 제3 프로젝션 데이터의 산란 맵을 추정하는 동작을 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템이 획득한 제1 프로젝션 데이터, 제2 프로젝션 데이터, 및 제3 프로젝션 데이터를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템이 제1 프로젝션 데이터를 획득하고 다시 제1 프로젝션 데이터를 획득하는 구간에서 복수의 제2 프로젝션 데이터 및 제3 프로젝션 데이터를 획득하는 동작을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템의 촬영 모드 변환 장치가 선형 이동하는 동작을 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템의 촬영 모드 변환 장치가 회전 이동하는 동작을 예시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템이 방사선이 켜지고 꺼지는 시간을 고려하여 촬영 모드를 변경하는 시간을 예시적으로 설정한 것이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템이 생성한 재구성 영상을 예시적으로 도면이다.1 is a diagram illustrating a cone beam computed tomography system.
2 is a block diagram illustrating a cone beam computerized tomography system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an operation in which the cone beam computerized tomography system according to an embodiment of the present invention rotates a light source, changes an imaging mode, and acquires projection data.
4 is a scattering map and a third image of the second projection data acquired in the second image capture mode from the scattering map of the first projection data acquired by the cone beam computerized tomography system according to an embodiment of the present invention; FIG. 9 is a diagram illustrating an operation of estimating a scatter map of third projection data acquired in a mode.
5 is a diagram illustrating first projection data, second projection data, and third projection data acquired by the cone beam computerized tomography system according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating an operation of acquiring a plurality of second projection data and third projection data in a section in which a cone beam computed tomography system acquires first projection data and then obtains first projection data again according to an embodiment of the present invention; The illustrated figure.
7 is a diagram illustrating an operation of linearly moving a photographing mode converting apparatus of a cone beam computed tomography system according to an exemplary embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating an operation of rotating the photographing mode converting apparatus of the cone-beam computed tomography system according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 9 exemplarily sets a time for changing a photographing mode in consideration of the time for turning on and off the radiation in the cone beam computed tomography system according to an exemplary embodiment of the present invention.
10 to 12 are diagrams exemplarily illustrating reconstructed images generated by the cone beam computed tomography system according to an exemplary embodiment.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.Hereinafter, in the following description of the present invention, if it is determined that the subject matter of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted and some embodiments of the present invention will be omitted. It will be described in detail by way of example drawings.
콘빔 전산화 단층 촬영 시스템은 원추형으로 발산하는 X선을 조사에서 획득한 2차원 투시 영상에서 복수의 단층 영상을 한꺼번에 복원하는 장비이다. 1회전의 투사영상 측정만으로도 복수의 수평 단층 영상을 계산할 수 있어 피검사체의 3차원 구조를 고속으로 복원할 수 있다.The cone beam computed tomography system is a device for reconstructing a plurality of tomography images at once from a two-dimensional perspective image obtained by irradiation of a cone-shaped X-ray. A plurality of horizontal tomography images can be calculated only by measuring a projection image of one rotation, so that the three-dimensional structure of the inspected object can be restored at high speed.
도 1을 참조하면, 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템은 갠트리(110), 방사선 헤드(120), 패널 감지기(130)를 포함한다. 갠트리(110)는 방사선 헤드(120) 및 패널 감지기(130) 사이에 위치한 피검사체 주위를 360도 회전한다. 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템은 소정의 각도 간격으로 650장 정도의 2차원 영상을 촬영하고 이를 재구성한다.Referring to FIG. 1, the cone beam computerized tomography system includes a
콘빔 전산화 단층 촬영 시스템은 시야각(Field of View, FOV)의 크기에 따라 풀 팬 모드(Full-Fan Mode) 또는 하프 팬 모드(Half-Fan Mode)로 작동할 수 있다. 검출기의 크기가 피검사체의 해부학적 크기를 다 포함하지 못하면, 하프 팬 모드로 작동한다. 환자의 피폭 선량을 최소화하고 X선의 세기를 균등하게 하기 위해 X선 앞에 알루미늄 등으로 구성된 Bowtie 필터를 부착하여 영상을 획득하기도 한다.The cone beam computed tomography system can operate in either full-pan or half-pan mode, depending on the size of the field of view (FOV). If the size of the detector does not cover the anatomical size of the subject, it operates in half pan mode. In order to minimize the exposure dose of the patient and equalize the intensity of the X-ray, an image may be acquired by attaching a bowtie filter made of aluminum or the like in front of the X-ray.
도 2는 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템을 예시한 블록도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템(200)는 장치(100)는 본체부(210), 갠트리(220), 방사선 헤드(230), 패널 감지기(240), 촬영 모드 변환 장치(250), 및 처리부(260)를 포함한다. 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템(200)는 도 2에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다. 예컨대, 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템(200)은 방사선 상태 변환부, 펄스 생성기, 또는 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다.2 is a block diagram illustrating a cone beam computed tomography system. As shown in FIG. 2, in the cone beam
콘빔 전산화 단층 촬영 시스템(200)는 갠트리(220)를 일정한 회전 각도로 회전시키고, 방사선 헤드(230)가 조사한 방사선 빔이 피검사체를 투과하면 패널 감지기(240)가 프로젝션 데이터를 획득한다. The cone beam
갠트리(220)는 본체부(210)에 연결되며 본체부(210)에 대해 적어도 일 방향으로 회전 가능하도록 형성된다. 갠트리(220)는 경사계 센서를 추가로 포함할 수 있다.The gantry 220 is connected to the main body 210 and is formed to be rotatable in at least one direction with respect to the main body 210. The gantry 220 may further include an inclinometer sensor.
방사선 헤드(230)는 갠트리(220)에 연결되며 피검사체에 방사선 빔을 조사한다. 방사선 헤드(230)는 방사선 빔이 켜진 제1 방사선 상태 및 방사선 빔이 꺼진 제2 방사선 상태 간의 상태를 변환시키는 방사선 상태 변환부를 포함할 수 있다. The
방사선 헤드(230)는 피검사체를 촬영하는 스캔 시간 동안 작동한다. 여기서, 스캔 시간은 방사선 빔이 켜진 방사선 온 시간 및 방사선 빔이 꺼진 방사선 오프 시간을 포함한다.The
패널 감지기(240)는 갠트리(220)에 연결되며 피검사체를 투과한 방사선 빔을 감지하여 복수의 프로젝션(Projection) 데이터를 획득한다. 패널 감지기(240)는 촬영 모드 변환 장치(250)가 변경한 촬영 모드에서 프로젝션 데이터를 획득한다. 패널 감지기(240)는 제1 촬영 모드에서 제1 프로젝션 데이터를 획득하고, 제2 촬영 모드에서 제2 프로젝션 데이터를 획득하고, 제3 촬영 모드에서 제3 프로젝션 데이터를 획득한다.The
촬영 모드 변환 장치(250)는 방사선 헤드(230)에 장착된다. 촬영 모드 변환 장치(250)는 방사선 헤드(230)가 회전할 때 함께 회전한다. 촬영 모드 변환 장치(250)는 방사선 헤드(230) 및 패널 감지기(240) 간의 방사선 빔의 경로에 위치한다. The photographing
촬영 모드 변환 장치(250)는 갠트리가 회전하는 동안 회전 각도마다 촬영 모드를 변경한다. 촬영 모드 변환 장치(250)는 (i) 방사선 빔의 진행 경로에 복수의 스트립을 삽입한 제1 촬영 모드, (ii) 방사선 빔의 진행 경로에 복수의 스트립을 삽입하지 않은 제2 촬영 모드, 및 (iii) 방사선 빔의 진행 경로에 복수의 스트립을 삽입하지 않고 에너지 변조판을 삽입한 제3 촬영 모드 중에서 하나의 촬영 모드로 변경한다. The photographing
예컨대, 갠트리가 회전하는 동안 제1 촬영 모드 -> 제2 촬영 모드 -> 제3 촬영 모드 -> 제1 촬영 모드 순서로 변경할 수도 있고, 제1 촬영 모드 -> 제2 촬영 모드 -> 제3 촬영 모드 -> 제2 촬영 모드 -> 제3 촬영 모드 -> 제1 촬영 모드로 변경할 수도 있다. 제1 촬영 모드 내지 제3 촬영 모드는 갠트리가 회전하는 동안 회전 각도마다 다양한 순서로 변경될 수 있다.For example, while the gantry rotates, the first shooting mode-> second shooting mode-> third shooting mode-> first shooting mode may be changed in the order, or the first shooting mode-> second shooting mode-> third shooting. You can also change the mode-> second shooting mode-> third shooting mode-> first shooting mode. The first to third imaging modes may be changed in various orders for each rotation angle while the gantry rotates.
촬영 모드 변환 장치(250)는 빔 차단기(251), 빔 통과창(252), 및 에너지 변조판(253)를 포함한다. 빔 차단기(251), 빔 통과창(252), 및 에너지 변조판(253)는 홀더에 형성되거나 부착된다. 촬영 모드 변환 장치(250)는 제1 촬영 모드에서 빔 차단기(251)를 방사선 빔의 진행 경로에 위치시키고 방사선 헤드(230)가 방사선 빔을 조사한다. 촬영 모드 변환 장치(250)는 제2 촬영 모드에서 빔 통과창(252)를 방사선 빔의 진행 경로에 위치시키고 방사선 헤드(230)가 방사선 빔을 조사한다. 촬영 모드 변환 장치(250)는 제3 촬영 모드에서 에너지 변조판(253)을 방사선 빔의 진행 경로에 위치시키고 방사선 헤드(230)가 방사선 빔을 조사한다.The photographing
빔 차단기(251)는 리드 스트립(Lead Strip) 차단부와 비차단부를 포함한다. 스트립은 기 설정된 간격으로 이격된 복수의 슬릿으로 형성될 수 있다. 스트립 차단부 및 비차단부는 교대로 배치되어 방사선 빔을 차단하거나 통과시킬 수 있다. The
빔 통과창(252)은 방사선 빔을 그대로 통과시키는 프레임이다. 실제로는 홀더에 빔 차단기(251)와 에너지 변조판(253)를 이격하여 배치하는 구조로 빔 통과창(252)을 형성할 수도 있고, 홀더를 관통하여 빔 통과창(252)을 형성할 수도 있다.The
에너지 변조판(253)은 방사선 빔의 에너지를 감쇄시킨다. 에너지 변조판(253)을 통과하면 광자(Photon)의 에너지 스펙트럼이 변화가 생긴다. 광자가 매질을 통과하게 되면 상호작용하면서 에너지가 감쇄하게 된다. 또한, 전방 산란(Forward Scatter)이 증가하고, 검출기에 도달하는 광자의 수가 감소하여 콘트라스트(Contrast)가 낮아지게 된다. 예컨대, 에너지 변조판(253)을 구리 2mm 두께로 형성하면, 평균에너지가 1/3로 줄어들게 되고 노이즈를 포함한 영상을 획득하게 된다. The
촬영 모드 변환 장치(250)는 갠트리(220)의 경사계 센서가 측정한 경사 각도 또는 엔코더가 측정한 회전 각도를 기반으로 갠트리(220)가 이동 또는 정지하는지 여부를 파악하여 촬영 모드를 변경한다. 즉, 촬영 모드 변환 장치(250)는 빔 차단기(251), 빔 통과창(252), 및 에너지 변조판(253) 중에서 하나를 선택하여 빔의 경로에 위치시킨다.The photographing
처리부(260)는 복수의 프로젝션 데이터에 재구성 알고리즘을 적용하여 재구성 영상을 생성한다. 처리부(260)는 ART(Algebraic Reconstruction Technique), SART(Simultaneous Algebraic Reconstruction Technique), DART(Directional Algebraic Reconstruction Technique), EM(Expectation Maximization), FBP(Filtered Backprojection), FDK(Feldkamp-Davis-Kress), Back Projection, CS-IR(Compressed Sensing-Based Iterative Reconstruction), TV(Total Variation) 등의 재구성 알고리즘으로 이용할 수 있다. FBP는 역투영법에서 발생하는 역투영 데이터의 번짐을 제거하기 위해서 필터를 먼저 처리하는 방식이다. 기존의 역투영법은 역투영상의 합산 후 필터 처리를 하는 반면에, 필터보정 역투영법은 투영영상에 대해서 필터 처리를 한 다음 역투영한다. FDK는 FBP의 원리를 기본으로 하여 재구성하여, 연산 과정이 픽셀 하나하나 독립적으로 처리하는 방식이다.The processor 260 generates a reconstructed image by applying a reconstruction algorithm to the plurality of projection data. The processing unit 260 includes an Algebraic Reconstruction Technique (ART), a Simultaneous Algebraic Reconstruction Technique (SART), a Directive Algebraic Reconstruction Technique (DART), an Expectation Maximization (EM), a Filtered Backprojection (FBP), and a Feldkamp-Davis-Kress (FDK). It can be used as a reconstruction algorithm such as Projection, Compressed Sensing-Based Iterative Reconstruction (CS-IR), and Total Variation (TV). FBP is a method of first processing the filter to remove the blurring of the reverse projection data generated by the reverse projection method. The conventional reverse projection method performs filter processing after summing up the reverse projection images, while the filter correction reverse projection method performs filter processing on the projection image and then reverse projection. The FDK is reconstructed based on the principle of FBP, and the operation process is processed independently of each pixel.
처리부(260)는 획득된 제1 프로젝션 데이터에서 빔 차단기(251)에 의하여 X선이 차단된 영역의 중간 부분의 영상 신호를 이용하여 보간 및 필터링을 거쳐 산란 영상을 생성한다.The processor 260 generates the scattered image through interpolation and filtering using the image signal of the middle portion of the region where the X-ray is blocked by the
콘빔 전산화 단층 촬영 시스템(200)은 반음영효과(Penumbra Effect)를 피하기 위하여, 빔 차단기(251)에 의하여 X선이 차단된 영역에서 차단된 영역의 에지 부분이 아닌 기 설정된 중간 부분에서의 영상 신호를 이용할 수 있다. 중간 부분에서의 영상신호를 이용하여 나머지 부분을 내삽(Interpolation) 또는 외삽(Extrapolation)하여 전체 산란 영상을 생성할 수 있다. 이때 노이즈를 제거하기 위하여 이동 평균 필터를 사용하여 내삽 또는 외삽하여 생성한 산란 영상을 처리한다.In order to avoid the penumbra effect, the cone beam
콘빔 전산화 단층 촬영 시스템(200)은 X선 광원이 피검사체를 소정의 회전 속도를 가지고 회전하는 동안, 주기적으로 빔 차단기(251)를 X선 광원과 피검사체 사이의 경로에 삽입하였다가 제거한다.The cone beam computed
콘빔 전산화 단층 촬영 시스템(200)은 빔 차단기(251)가 삽입된 상태에서 제1 프로젝션 데이터를 획득하고, 빔 차단기(251)가 제거된 상태에서 제2 프로젝션 데이터 및 제3 프로젝션 데이터를 획득한다. The cone beam computed
콘빔 전산화 단층 촬영 시스템(200)은 획득된 제1 프로젝션 데이터에서 빔 차단기(250)에 의하여 X선이 차단된 영역의 중간 부분의 영상 신호를 이용하여 보간 및 필터링을 거쳐 산란 영상을 생성한다.The cone beam computed
콘빔 전산화 단층 촬영 시스템(200)은 제2 프로젝션 데이터 및 제3 프로젝션 데이터으로부터 앞뒤로 인접하여 획득된 제1 프로젝션 데이터에 대하여 각 생성된 적어도 두 개의 산란 영상을 합하여 평균 산란 영상을 생성할 수 있다. 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템(200)은 제2 프로젝션 데이터 및 제3 프로젝션 데이터에서 평균 산란 영상의 소정의 배수를 차감하여 산란 현상이 제거된 영상을 생성한다.The cone beam computed
콘빔 전산화 단층 촬영 시스템(200)은 펄스 생성기를 추가로 포함할 수 있다. 펄스 생성기는 방사선 헤드(230) 및 촬영 모드 변환 장치(250)에 연결되며, 기 설정된 펄스 폭을 갖는 제어신호를 생성한다. The cone beam computed
도 3은 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템이 광원을 회전시키고 촬영 모드를 변경하며 프로젝션 데이터를 획득하는 동작을 예시한 도면이다.3 is a diagram illustrating an operation of a cone beam computerized tomography system to rotate a light source, change a photographing mode, and obtain projection data.
단일 에너지 X선 광원이 일정한 각도로 회전하면서 X선을 조사한다. BMMB(Binary Moving Modulation Blocker), 즉, 촬영 모드 변환 장치가 X선 광원 및 피검사체 간의 경로에서 X선의 일부를 차단하거나 통과시키거나 에너지를 변조한다. A single energy X-ray light source rotates at an angle to irradiate X-rays. A Binary Moving Modulation Blocker (BMMB), that is, a photographing mode conversion device blocks or passes a portion of X-rays or modulates energy in a path between the X-ray light source and the object under test.
패널 감지기가 제1 촬영 모드에서 획득하는 제1 프로젝션 데이터는 음영 영역(Shaded Region) 및 비음영 영역(Unshaded Region)을 포함한다. 제1 프로젝션 데이터의 음영 영역은 스트라이프 패턴을 갖는다. 패널 감지기가 획득하는 제2 프로젝션 데이터 및 제2 프로젝션 데이터는 비음영 영역을 포함한다.The first projection data acquired by the panel detector in the first photographing mode includes a shaded region and an unshaded region. The shaded area of the first projection data has a stripe pattern. The second projection data and the second projection data acquired by the panel detector include a non-shaded area.
촬영 모드 변환 장치는 제2 촬영 모드에서 방사선 빔의 진행 경로에 에너지 변조판을 삽입하지 않고 고 에너지 빔을 형성한다. 패널 감지기는 제2 촬영 모드에서 고 에너지 빔에 의한 비음영 영역을 포함하는 제2 프로젝션 데이터를 획득한다.The photographing mode converting apparatus forms a high energy beam without inserting an energy modulator in the traveling path of the radiation beam in the second photographing mode. The panel detector acquires second projection data including the non-shaded region by the high energy beam in the second imaging mode.
촬영 모드 변환 장치는 제3 촬영 모드에서 방사선 빔의 진행 경로에 에너지 변조판을 삽입하여 저 에너지 빔을 형성한다. 패널 감지기는 제3 촬영 모드에서 저 에너지 빔에 의한 비음영 영역을 포함하는 제3 프로젝션 데이터를 획득한다.The photographing mode converting apparatus inserts an energy modulator into the traveling path of the radiation beam in the third photographing mode to form a low energy beam. The panel detector acquires third projection data including the non-shaded region by the low energy beam in the third photographing mode.
방사선 헤드는 갠트리가 회전하는 동안에, 기 설정된 온오프 주기에 따라 방사선 빔을 켜고 끄는 동작을 반복하며, 패널 감지기는 방사선 빔이 켜진 시구간마다 제1 프로젝션 데이터, 제2 프로젝션 데이터, 또는 제3 프로젝션 데이터를 선택적으로 획득하여 스캔한다. 도 4에서는 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템이 획득한 제1 프로젝션 데이터, 제2 프로젝션 데이터, 및 제3 프로젝션 데이터가 예시되어 있다.The radiation head repeats the operation of turning on and off the radiation beam according to a preset on / off period while the gantry rotates, and the panel detector first projection data, second projection data, or third projection data every time the radiation beam is turned on. Selectively acquire and scan data. In FIG. 4, first projection data, second projection data, and third projection data acquired by the cone beam computed tomography system are illustrated.
도 5는 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템이 제1 촬영 모드에서 획득한 제1 프로젝션 데이터들의 산란 맵으로부터 제2 촬영 모드에서 획득한 제2 프로젝션 데이터의 산란 맵 및 제3 촬영 모드에서 획득한 제3 프로젝션 데이터의 산란 맵을 추정하는 동작을 예시한 도면이다.5 is a scattering map of second projection data acquired in a second photographing mode and a third projection data obtained in a third photographing mode from a scattering map of first projection data acquired by the cone beam computed tomography system in a first photographing mode; A diagram illustrating an operation of estimating a scattering map of.
처리부는 제1 프로젝션 데이터에 관한 제1 산란 맵(Scatter Map), 제2 프로젝션 데이터에 관한 제2 산란 맵, 및 제3 프로젝션 데이터에 관한 제3 산란 맵을 추정하여 재구성 영상을 생성한다.The processor generates a reconstructed image by estimating a first scatter map related to the first projection data, a second scatter map related to the second projection data, and a third scatter map related to the third projection data.
처리부는 제1 프로젝션 데이터에 포함된 음영 영역에서의 산란 데이터를 이용하여 제1 프로젝션 데이터에 관한 제1 산란 맵을 추정하여 생성한다. 처리부는 획득한 프로젝션 데이터의 순서에 따라 제2 프로젝션 데이터 및 제3 프로젝션 데이터에 인접한 두 개의 제1 프로젝션 데이터에 관한 제1 산란 맵들을 이용하여 제2 프로젝션 데이터에 관한 제2 산란 맵 및 제3 프로젝션 데이터에 관한 제3 산란 맵을 추정하여 생성한다.The processor estimates and generates a first scattering map of the first projection data using scattering data in the shaded area included in the first projection data. The processing unit uses the first scattering maps related to the second projection data and the two first projection data adjacent to the third projection data according to the order of the obtained projection data, and the second scattering map and the third projection of the second projection data. A third scatter map of the data is estimated and generated.
처리부는 제1 프로젝션 데이터에 포함된 음영 영역에서의 산란 데이터를 기반으로 3차원 다항식을 사용하여 매끄러운 함수를 산출하는 큐빅 스플라인 보간법을 이용하여 제1 프로젝션 데이터에 관한 제1 산란 맵을 추정하여 생성한다. 제2 프로젝션 데이터에 관한 산란 맵 및 제3 프로젝션 데이터에 관한 산란 맵은 제2 프로젝션 데이터 및 제3 프로젝션 데이터에 인접한 두 개의 제1 프로젝션 데이터에 관한 산란 맵들의 평균을 이용하여 산출될 수 있다. The processor estimates and generates a first scattering map of the first projection data by using a cubic spline interpolation method that calculates a smooth function using a three-dimensional polynomial based on scattering data in the shaded region included in the first projection data. . The scattering map for the second projection data and the scattering map for the third projection data may be calculated using an average of scattering maps for the two first projection data adjacent to the second projection data and the third projection data.
산란 맵은 v 방향에 대해 1-Dimensional Cubic B-Spline Interpolation을 적용하여 추정된다. X선 빔의 방향 및 스트립의 두께로 인한 Penumbra Effect를 피하기 위하여, 산란 맵을 추정할 때 스트립의 에지에 인접한 영역을 제외시킨다. 각각의 음영 영역의 일부(예컨대, 1/3) 중앙 영역에 존재하는 산란 데이터의 평균 값은 1-Dimensional Cubic B-Spline Interpolation의 대표 기준점으로 고려될 수 있다.Scattering map is estimated by applying 1-Dimensional Cubic B-Spline Interpolation for v direction. To avoid the Penumbra Effect due to the direction of the X-ray beam and the thickness of the strip, the area adjacent to the edge of the strip is excluded when estimating the scatter map. The average value of the scattering data present in a portion (
제2 프로젝션 데이터에 관한 제2 산란 맵 및 제3 프로젝션 데이터에 관한 제3 산란 맵은 제2 프로젝션 데이터 및 제3 프로젝션 데이터에 인접한 두 개의 제1 프로젝션 데이터에 관한 산란 맵들로부터 두 개의 제1 프로젝션 데이터로부터의 거리에 기반한 가중치 합을 이용하여 산출될 수 있다.The second scattering map relating to the second projection data and the third scattering map relating to the third projection data are two first projection data from the scattering maps relating to the second projection data and the two first projection data adjacent to the third projection data. It can be calculated using the weighted sum based on the distance from.
처리부는 제2 프로젝션 데이터에서 제2 산란 맵을 차감하고 제3 프로젝션 데이터에서 제3 산란 맵을 차감하여 산란 보정 데이터(Scatter Corrected Data)를 생성하고, 복원 알고리즘을 이용하여 산란 보정 데이터로부터 재구성 영상을 생성할 수 있다. The processing unit subtracts the second scattering map from the second projection data, subtracts the third scattering map from the third projection data to generate scatter corrected data, and reconstructs an image from the scattering correction data using a reconstruction algorithm. Can be generated.
처리부는 제2 프로젝션 데이터 및 제3 프로젝션 데이터에 대하여 복원 알고리즘에 비지역적 가중치가 적용할 수 있다. 비지역적 가중치(Non-Local Weight)가 적용된 전체분산(Total Variation)에 관한 정규함수를 최소화하면서 재구성 영상의 노이즈를 제거하는 과정을 반복한다. 비지역적 가중치는 특정 영역이 아닌 전체 영상에 관하여 가중치를 설정하며 매끄러운 프로젝션을 획득할 수 있다.The processor may apply the non-local weight to the reconstruction algorithm on the second projection data and the third projection data. The process of removing the noise of the reconstructed image is repeated while minimizing the normal function for the total variance to which the non-local weight is applied. The non-local weight sets a weight for the entire image, not a specific region, and acquires a smooth projection.
처리부는 제1 프로젝션 데이터의 전체에 관한 산란 맵을 추정하여 생성하여, 백프로젝션(Backprojection)을 이용하여 3D 산란 볼륨(3D Scatter Volume)을 재구성할 수 있다. 백프로젝션은 각 방향에서 얻어진 투영영상의 값을 거꾸로 되돌려서 연속해서 합산하는 방식이다. 합산이 다 된 후에 전체 픽셀 값 중에서 가장 수치가 낮은 기본 값을 각각의 픽셀 값에서 뺀 다음 다시 픽셀들의 최소공배수 값으로 나누어 원래의 픽셀 값으로 재구성한다.The processor estimates and generates a scatter map for the entirety of the first projection data, and reconstructs the 3D scatter volume by using backprojection. Back projection is a method of successively adding upside down values of projection images obtained in each direction. After the summation is completed, the lowest value among the total pixel values is subtracted from each pixel value, and then divided by the least common multiple of the pixels to reconstruct the original pixel value.
처리부는 3D 산란 볼륨을 리프로젝션(Reprojection)하여 제2 프로젝션 데이터 및 제3 프로젝션 데이터의 전체에 관한 산란 맵을 추정하여 생성할 수 있다. The processor may reproject the 3D scattering volume to estimate and generate a scattering map of the entirety of the second projection data and the third projection data.
도 6은 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템이 제1 프로젝션 데이터를 획득하고 다시 제1 프로젝션 데이터를 획득하는 구간에서 복수의 제2 프로젝션 데이터 및 제3 프로젝션 데이터를 획득하는 동작을 예시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating an operation of acquiring a plurality of second projection data and third projection data in a section in which the cone beam computed tomography system acquires first projection data and then acquires first projection data.
갠트리가 회전하는 동안 제1 촬영 모드, 제2 촬영 모드, 제3 촬영 모드, 제1 촬영 모드, ... 순서로 변경할 수도 있고, 제1 촬영 모드, 제2 촬영 모드, 제3 촬영 모드, 제2 촬영 모드, 제3 촬영 모드, 제1 촬영 모드, ... 순서로 변경할 수도 있다.While the gantry is rotating, the first shooting mode, the second shooting mode, the third shooting mode, the first shooting mode, ... may be changed in the order, the first shooting mode, the second shooting mode, the third shooting mode, the first shooting mode. 2 shooting mode, the third shooting mode, the first shooting mode, ... in order.
이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여, 촬영 모드 변환 장치를 설명하기로 한다. 도 7은 촬영 모드 변환 장치가 선형 이동하는 동작을 예시하고, 도 8은 촬영 모드 변환 장치가 회전 이동하는 동작을 예시한다.Hereinafter, the photographing mode converting apparatus will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 illustrates an operation of linearly moving the photographing mode converter, and FIG. 8 illustrates an operation of rotating the photographing mode converter.
촬영 모드 변환 장치는 복수의 스트립을 갖는 빔 차단기(210), 빔 통과창(252), 및 에너지 변조판(253)을 배치한 홀더 및 홀더를 이동시키는 구동부를 포함한다. The photographing mode converting apparatus includes a beam blocker 210 having a plurality of strips, a
구동부는 홀더를 선형 운동, 회전 운동, 왕복 운동, 또는 이들의 조합으로 이동시킬 수 있다. 구동부는 모터, 특히 스텝 모터로 구현될 수 있다. 홀더는 가이드 라인을 따라 이동할 수 있으며, 구동부는 체인, 벨트 등의 컨베이어를 통하여 동력을 전달하고 회전 운동을 직선 운동으로 변환하거나 회전 방향을 전환할 수 있다. The drive may move the holder in linear motion, rotational motion, reciprocating motion, or a combination thereof. The drive unit may be implemented as a motor, in particular as a step motor. The holder may move along the guide line, and the driving unit may transmit power through a conveyor such as a chain or a belt, and convert rotational motion into linear motion or change rotational direction.
촬영 모드 변환 장치가 빔의 경로에 빔 차단기(210)를 위치시키고, 방사선 헤드가 방사선 빔을 조사하면 패널 감지기가 스프라이트 패턴을 갖는 제1 프로젝션 데이터를 획득한다. The photographing mode converter places the beam blocker 210 in the path of the beam, and when the radiation head irradiates the beam of radiation, the panel detector acquires first projection data having a sprite pattern.
촬영 모드 변환 장치가 빔의 경로에 빔 통과창(252)를 위치시키고, 방사선 헤드가 방사선 빔을 조사하면 패널 감지기가 고 에너지 빔에 의한 제2 프로젝션 데이터를 획득한다.The photographing mode converting apparatus positions the
촬영 모드 변환 장치가 빔의 경로에 에너지 변조판(253)을 위치시키고, 방사선 헤드가 방사선 빔을 조사하면 패널 감지기가 저 에너지 빔에 의한 제3 프로젝션 데이터를 획득한다.The imaging mode converter places the
촬영 모드 변환 장치는 방사선 빔이 꺼진 시구간에 홀더에 배치된 빔 차단기, 빔 통과창, 및 에너지 변조판 중에서 하나를 다른 하나로 변경하여 방사선 빔의 진행 경로에 위치시킨다. 촬영 모드 변환 장치는 방사선 빔이 켜진 시구간에 홀더의 위치를 유지한다. 방사선 빔이 켜지거나 꺼진 시구간은 갠트리의 회전 각도와 매칭될 수 있다. The photographing mode converting apparatus changes one of the beam blocker, the beam passing window, and the energy modulating plate disposed in the holder to another during the time period when the radiation beam is turned off, and places it in the path of the radiation beam. The photographing mode converting apparatus maintains the position of the holder at the time interval when the radiation beam is turned on. The time period in which the radiation beam is turned on or off can be matched with the rotation angle of the gantry.
도 9는 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템이 방사선을 켜고 끄는 시간을 고려하여 촬영 모드 변환 장치가 촬영 모드를 변경하는 시간을 예시적으로 설정한 것이다.FIG. 9 exemplarily sets a time when the photographing mode converting apparatus changes the photographing mode in consideration of a time for turning on and off the radiation by the cone beam computed tomography system.
촬영 모드 변환 장치는 갠트리가 회전하는 사이클 시간에 맞춰 작동한다. 여기서 사이클 시간은 촬영 모드를 유지하는 시간 및 촬영 모드를 변환하는 시간을 포함한다.The shooting mode changer operates according to the cycle time when the gantry rotates. The cycle time here includes a time for maintaining the shooting mode and a time for switching the shooting mode.
촬영 모드 변환 장치는 촬영 모드를 유지하는 시간을 방사선 온 시간에 매칭시키고, 촬영 모드를 변환하는 시간을 방사선 오프 시간보다 짧게 설정한다. 촬영 모드 변환 장치는 촬영 모드를 유지하는 시간 및 촬영 모드를 변환하는 시간 간에 지연 시간을 포함시켜, 촬영 모드를 변환하는 시간 및 지연시간을 방사선 오프 시간에 매칭시킨다. 지연 시간은 제1 지연 시간 및 제2 지연 시간으로 구분될 수 있다.The photographing mode converting apparatus matches the time for holding the photographing mode to the radiation on time, and sets the time for converting the photographing mode to be shorter than the radiation off time. The photographing mode converting apparatus includes a delay time between the time of maintaining the photographing mode and the time of converting the photographing mode to match the time and the delay time of converting the photographing mode to the radiation off time. The delay time may be divided into a first delay time and a second delay time.
펄스 생성기는 제1 지연 시간 및 제2 지연 시간을 동일한 시간 간격으로 설정하여 제어할 수 있다. 펄스 생성기는 촬영 모드를 유지하는 시간 및 촬영 모드를 변환하는 시간을 기준 시간 단위의 배수로 설정하여 제어할 수 있다. The pulse generator may control the first delay time and the second delay time by setting the same time interval. The pulse generator may be controlled by setting a time for maintaining the photographing mode and a time for converting the photographing mode to a multiple of a reference time unit.
촬영 모드 변환 장치는 펄스 생성기의 제어신호에 따라 빔 차단기, 빔 통과창, 및 에너지 변조판을 이동 또는 정지시킨다. The photographing mode converting apparatus moves or stops the beam blocker, the beam passing window, and the energy modulator in accordance with the control signal of the pulse generator.
콘빔 전산화 단층 촬영 시스템은 갠트리의 회전 속도, 갠트리의 회전각, 및 패널 감지기의 프레임 레이트의 관계로부터 패널 감지기가 획득하는 복수의 프로젝션 데이터의 개수를 설정하고, 방사선 빔의 허용 전력 및 허용 에너지의 범위 내에서 방사선 빔의 에너지, 프레임별 표준 전류, 프레임별 노출 시간을 설정할 수 있다.The cone beam computerized tomography system sets the number of projection data obtained by the panel detector from the relationship between the rotation speed of the gantry, the rotation angle of the gantry, and the frame rate of the panel detector, and the range of allowable power and allowable energy of the radiation beam. The energy of the radiation beam, the frame-by-frame standard current, and the frame-by-frame exposure time can be set.
프레임 레이트는 패널 감지기가 단위 시간당 프로젝션 데이터(프레임)를 획득하는 비율이다. 프레임 레이트는 5.5 frames/second로 설정될 수 있고, 방사선 빔의 허용 전력은 40 kW로 설정될 수 있고, 허용 에너지는 800 kJ로 설정될 수 있다. NominalmsPerFrame은 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 또는 160으로 설정될 수 있다. 1 프레임은 180 ms로 설정될 수 있다. 빔 차단기, 빔 통과창, 및 에너지 변조판으로 변경하는 시간은 100 ms로 설정될 수 있으나, 이는 예시일 뿐이며 이에 한정되는 것은 아니고 구현되는 설계에 따라 적합한 수치가 사용될 수 있다. The frame rate is the rate at which the panel detector acquires projection data (frames) per unit time. The frame rate can be set at 5.5 frames / second, the allowable power of the radiation beam can be set at 40 kW, and the allowable energy can be set at 800 kJ. NominalmsPerFrame can be set to 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, or 160. One frame may be set to 180 ms. The time to change to the beam blocker, the beam pass-through window, and the energy modulator may be set to 100 ms, but this is only an example and is not limited thereto, and a suitable value may be used depending on the design implemented.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템이 생성한 재구성 영상을 예시적으로 도면이다.10 to 12 are diagrams exemplarily illustrating reconstructed images generated by the cone beam computed tomography system according to an exemplary embodiment.
CT 영상은 3차원의 조직블록(Voxel)의 X선 감쇄(Attenuation)을 픽셀의 조합으로 된 2차원의 평면영상인 그레이 스케일로 재구성하여 화면에 표시한다. CT는 일반적으로 100 kVp이상의 고 에너지를 사용하며, 콤프톤 산란이 주로 일어나므로 X선의 감쇄는 주로 조직의 밀도와 비례한다. 투과된 X선의 세기 값(Intensity Value)은 CT 계수(Hounsfield Unit, HU)로 표현한다.The CT image is displayed on the screen by reconstructing the X-ray attenuation of the three-dimensional tissue block (Voxel) into a gray scale, which is a two-dimensional planar image of a combination of pixels. CT generally uses high energy of more than 100 kVp and compton scattering mainly occurs, so attenuation of X-ray is mainly proportional to the density of tissue. The intensity value of the transmitted X-rays is expressed as a CT coefficient (Hounsfield Unit, HU).
이중 에너지 CT는 다른 에너지 준위의 두 X선(80 kV와 140 kV, 혹은 100 kV와 140 kV)이 특정 물질에서 일으키는 감쇄 정도의 차이가 있다는 사실에 착안하여 물질의 종류를 구분하는 원리를 이용하는 방식이다.Dual-energy CT uses the principle of classifying matter by taking note of the difference in the degree of attenuation caused by two X-rays (80 kV and 140 kV, or 100 kV and 140 kV) at different energy levels. to be.
도 10의 (a)는 고 에너지 CBCT에서 빔 차단기를 사용하지 않고 220 개의 프로젝션에 대하여 FDK로 복원한 CT 영상이고, 도 10의 (b)는 저 에너지 CBCT에서 빔 차단기를 사용하지 않고 220 개의 프로젝션에 대하여 FDK로 복원한 CT 영상이다.10 (a) is a CT image reconstructed by FDK for 220 projections without using a beam blocker in a high energy CBCT, Figure 10 (b) is 220 projections without using a beam blocker in a low energy CBCT CT image reconstructed by FDK.
도 10의 (c)는 고 에너지 CBCT에서 BMMB를 사용하여 220 개의 프로젝션에 대하여 비지역적 가중치에 따라 FDK로 복원한 CT 영상이고, 도 10의 (d)는 저 에너지 CBCT에서 BMMB를 사용하여 220 개의 프로젝션에 대하여 비지역적 가중치에 따라 FDK로 복원한 CT 영상이다.(C) of FIG. 10 is a CT image reconstructed by FDK according to non-regional weight for 220 projections using BMMB in high energy CBCT, and FIG. 10 (d) is 220 images using BMMB in low energy CBCT. CT image reconstructed with FDK according to non-local weights for projection.
도 11의 (a)는 FDK로 복원한 CT 영상이고, 도 11의 (b)는 비지역적 가중치에 따라 FDK로 복원한 CT 영상이고, 도 11의 (c)는 MDCT 영상이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 노이즈와 세이딩 아티팩트가 제거된 선명한 CT 영상을 획득하는 것을 확인할 수 있다.FIG. 11A is a CT image reconstructed with an FDK, FIG. 11B is a CT image reconstructed with an FDK according to a non-local weight, and FIG. 11C is an MDCT image. As shown in FIG. 11, it may be confirmed that a clear CT image obtained by removing noise and shading artifacts is obtained.
도 12의 (a)는 최대 세기 프로젝션에서 빔 차단기를 사용하지 않고 FDK로 복원한 영상이고, 도 10의 (b)는 최대 세기 프로젝션에서 BMMB를 사용하여 비지역적 가중치에 따라 FDK로 복원한 영상이다. 골격 구조를 보다 선명하게 복원하는 것을 확인할 수 있다.FIG. 12A is an image reconstructed with FDK without using a beam blocker in maximum intensity projection, and FIG. 10B is an image reconstructed with FDK according to non-regional weight using BMMB in maximum intensity projection. . It can be seen that the skeleton structure is more clearly restored.
도 12의 (c)는 최저 세기 프로젝션에서 빔 차단기를 사용하지 않고 FDK로 복원한 영상이고, 도 12의 (d)는 최저 세기 프로젝션에서 BMMB를 사용하여 비지역적 가중치에 따라 FDK로 복원한 영상이다. 세이딩 아티팩트를 감소시키는 데 현저한 효과가 있음을 확인할 수 있다.FIG. 12C is an image reconstructed with FDK without using a beam blocker in the lowest intensity projection, and FIG. 12D is an image reconstructed with FDK according to non-local weights using BMMB in the lowest intensity projection. . It can be seen that there is a significant effect in reducing the shading artifacts.
콘빔 전산화 단층 촬영 시스템에 포함된 구성요소들이 도 2에서는 분리되어 도시되어 있으나, 복수의 구성요소들은 상호 결합되어 적어도 하나의 모듈로 구현될 수 있다. 구성요소들은 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작한다. 이러한 구성요소들은 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.Although components included in the cone beam computed tomography system are separately illustrated in FIG. 2, the plurality of components may be combined with each other to be implemented as at least one module. The components are connected to the communication path connecting the software module or the hardware module inside the device and operate organically with each other. These components communicate using one or more communication buses or signal lines.
콘빔 전산화 단층 촬영 시스템은 하드웨어적 요소가 마련된 컴퓨팅 디바이스에 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합하는 형태로 구현될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신장치, 프로그램을 실행하기 위한 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 명령하기 위한 마이크로프로세서 등을 전부 또는 일부 포함한 다양한 장치를 의미할 수 있다.The cone beam computerized tomography system may be implemented in the form of software, hardware, or a combination thereof in a computing device provided with a hardware element. The computing device may include various or all communication devices such as a communication modem for performing communication with various devices or wired and wireless communication networks, a memory for storing data for executing a program, and a microprocessor for executing and operating a program. It can mean a device.
본 실시예들에 따른 동작은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 실행을 위해 프로세서에 명령어를 제공하는 데 참여한 임의의 매체를 나타낸다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 자기 매체, 광기록 매체, 메모리 등이 있을 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드, 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.The operations according to the embodiments may be implemented in the form of program instructions that may be executed by various computer means, and may be recorded in a computer readable medium. Computer-readable media refers to any medium that participates in providing instructions to a processor for execution. Computer-readable media may include program instructions, data files, data structures, or a combination thereof. For example, there may be a magnetic medium, an optical recording medium, a memory, and the like. The computer program may be distributed over networked computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. Functional programs, codes, and code segments for implementing the present embodiment may be easily inferred by programmers in the art to which the present embodiment belongs.
본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The present embodiments are for describing the technical idea of the present embodiment, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.
200: 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템
210: 본체부
220: 갠트리
230: 방사선 헤드
240: 패널 감지기
250: 촬영 모드 변환 장치
251: 빔 차단기
252: 빔 통과창
253: 에너지 변조판
260: 처리부200: cone beam computerized tomography system
210: main body 220: gantry
230: radiation head 240: panel detector
250: shooting mode converter 251: beam breaker
252: beam pass through window 253: energy modulator
260: processing unit
Claims (20)
본체부(Body);
상기 본체부에 연결되며 상기 본체부에 대해 적어도 일 방향으로 회전 가능하도록 형성된 갠트리(Gantry);
상기 갠트리에 연결되며 피검사체에 방사선 빔을 조사하는 방사선 헤드(Radiation Head);
상기 갠트리에 연결되며 상기 피검사체를 투과한 방사선 빔을 감지하여 복수의 프로젝션(Projection) 데이터를 획득하는 패널 감지기(Panel Detector);
상기 방사선 헤드에 장착되며 상기 방사선 헤드 및 상기 패널 감지기 간의 경로에 위치하여 (i) 상기 방사선 빔의 진행 경로에 복수의 스트립을 삽입한 제1 촬영 모드, (ii) 상기 방사선 빔의 진행 경로에 상기 복수의 스트립을 삽입하지 않은 제2 촬영 모드, 및 (iii) 상기 방사선 빔의 진행 경로에 상기 복수의 스트립을 삽입하지 않고 에너지 변조판을 삽입한 제3 촬영 모드 중에서 하나의 촬영 모드로 변경하는 촬영 모드 변환 장치; 및
상기 복수의 프로젝션 데이터에 관한 산란 맵을 추정하여 재구성 영상을 생성하는 처리부(Processor)
를 포함하는 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템.In the Cone Beam Computed Tomography System,
Body;
A gantry connected to the main body and formed to be rotatable in at least one direction with respect to the main body;
A radiation head connected to the gantry and radiating a radiation beam to the object under test;
A panel detector connected to the gantry and configured to acquire a plurality of projection data by detecting a radiation beam passing through the object under test;
A first imaging mode mounted on the radiation head and positioned in a path between the radiation head and the panel detector, (i) a first imaging mode in which a plurality of strips are inserted in the path of travel of the radiation beam, and (ii) in the path of travel of the radiation beam; Shooting for changing to one of the second photographing modes in which a plurality of strips are not inserted, and (iii) a third photographing mode in which an energy modulator plate is inserted without inserting the plurality of strips in the traveling path of the radiation beam. Mode conversion device; And
A processor for generating a reconstructed image by estimating scattering maps of the plurality of projection data.
Cone beam computed tomography system comprising a.
상기 방사선 헤드는 단일 에너지 광원을 통해 상기 방사선 빔을 조사하고,
상기 촬영 모드 변환 장치는 (i) 상기 방사선 빔의 진행 경로에 상기 에너지 변조판을 삽입하지 않고 고 에너지 빔을 형성하거나 (ii) 상기 방사선 빔의 진행 경로에 상기 에너지 변조판을 삽입하여 저 에너지 빔을 형성하는 것을 특징으로 하는 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템.The method of claim 1,
The radiation head irradiates the radiation beam through a single energy light source,
The photographing mode converting apparatus may be configured to (i) form a high energy beam without inserting the energy modulator into the path of the radiation beam, or (ii) insert the energy modulator into the path of the radiation beam to insert the low energy beam. A cone beam computerized tomography system, characterized in that to form a.
상기 패널 감지기는,
(i) 상기 제1 촬영 모드에서 스트라이프 패턴을 갖는 음영 영역(Shaded Region) 및 비음영 영역(Unshaded Region)을 포함하는 제1 프로젝션 데이터를 획득하고, (ii) 상기 제2 촬영 모드에서 고 에너지 빔에 의한 비음영 영역을 포함하는 제2 프로젝션 데이터를 획득하고, (iii) 상기 제3 촬영 모드에서 저 에너지 빔에 의한 비음영 영역을 포함하는 제3 프로젝션 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템.The method of claim 1,
The panel detector,
(i) obtaining first projection data including a shaded region and an unshaded region having a stripe pattern in the first photographing mode, and (ii) obtaining a high energy beam in the second photographing mode Obtaining second projection data including the non-shaded region by (iii) and obtaining (3) third projection data including the non-shaded region by the low energy beam in the third imaging mode. Shooting system.
상기 방사선 헤드는 상기 갠트리가 회전하는 동안에, 기 설정된 온오프 주기에 따라 상기 방사선 빔을 켜고 끄는 동작을 반복하며,
상기 패널 감지기는 상기 방사선 빔이 켜진 시구간마다 상기 제1 프로젝션 데이터, 상기 제2 프로젝션 데이터, 또는 상기 제3 프로젝션 데이터를 선택적으로 획득하여 스캔하는 것을 특징으로 하는 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템.The method of claim 3,
The radiation head repeats the operation of turning on and off the radiation beam according to a preset on / off period while the gantry rotates,
And the panel detector selectively acquires and scans the first projection data, the second projection data, or the third projection data for each time period when the radiation beam is turned on.
상기 촬영 모드 변환 장치는,
상기 복수의 스트립을 갖는 빔 차단기, 빔 통과창, 및 에너지 변조판을 배치한 홀더; 및
상기 홀더를 이동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템.The method of claim 4, wherein
The photographing mode conversion device,
A holder in which the beam blocker having the plurality of strips, a beam passing window, and an energy modulating plate are disposed; And
And a drive unit for moving the holder.
상기 촬영 모드 변환 장치는,
상기 방사선 빔이 꺼진 시구간에 상기 홀더에 배치된 상기 빔 차단기, 상기 빔 통과창, 및 상기 에너지 변조판 중에서 하나를 다른 하나로 변경하여 상기 방사선 빔의 진행 경로에 위치시키고,
상기 방사선 빔이 켜진 시구간에 상기 홀더의 위치를 유지하는 것을 특징으로 하는 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템.The method of claim 5,
The photographing mode conversion device,
In the time period when the radiation beam is turned off, one of the beam blocker, the beam passing window, and the energy modulation plate disposed in the holder is changed to another one, and placed in the path of the radiation beam,
And maintaining the position of the holder at a time interval in which the radiation beam is turned on.
상기 구동부는 상기 홀더를 선형 운동, 회전 운동, 왕복 운동, 또는 이들의 조합으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템.The method of claim 5,
And the drive unit moves the holder in linear motion, rotational motion, reciprocating motion, or a combination thereof.
상기 처리부는,
상기 제1 프로젝션 데이터에 관한 제1 산란 맵(Scatter Map), 상기 제2 프로젝션 데이터에 관한 제2 산란 맵, 및 상기 제3 프로젝션 데이터에 관한 제3 산란 맵을 추정하여 상기 재구성 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템.The method of claim 4, wherein
The processing unit,
Generating the reconstructed image by estimating a first scatter map related to the first projection data, a second scatter map related to the second projection data, and a third scatter map related to the third projection data; A cone beam computed tomography system.
상기 처리부는,
상기 제1 프로젝션 데이터에 포함된 상기 음영 영역에서의 산란 데이터를 이용하여 상기 제1 프로젝션 데이터에 관한 제1 산란 맵을 추정하여 생성하고, 상기 획득한 프로젝션 데이터의 순서에 따라 상기 제2 프로젝션 데이터 및 상기 제3 프로젝션 데이터에 인접한 두 개의 제1 프로젝션 데이터에 관한 제1 산란 맵들을 이용하여 상기 제2 프로젝션 데이터에 관한 제2 산란 맵 및 상기 제3 프로젝션 데이터에 관한 제3 산란 맵을 추정하여 생성하는 것을 특징으로 하는 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템.The method of claim 8,
The processing unit,
Estimate and generate a first scattering map related to the first projection data using scattering data in the shadow area included in the first projection data, and generate the second projection data and the second projection data according to the order of the obtained projection data. Estimating and generating a second scattering map of the second projection data and a third scattering map of the third projection data using first scattering maps of two first projection data adjacent to the third projection data A cone beam computed tomography system, characterized in that.
상기 처리부는,
상기 제1 프로젝션 데이터에 포함된 상기 음영 영역에서의 산란 데이터를 기반으로 큐빅 스플라인 보간법을 이용하여 상기 제1 프로젝션 데이터에 관한 제1 산란 맵을 추정하여 생성하는 것을 특징으로 하는 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템.The method of claim 8,
The processing unit,
And estimating and generating a first scattering map of the first projection data using cubic spline interpolation based on scattering data in the shadowed area included in the first projection data.
상기 제2 프로젝션 데이터에 관한 제2 산란 맵 및 상기 제3 프로젝션 데이터에 관한 제3 산란 맵은 상기 제2 프로젝션 데이터 및 상기 제3 프로젝션 데이터에 인접한 두 개의 제1 프로젝션 데이터에 관한 산란 맵들로부터 상기 두 개의 제1 프로젝션 데이터로부터의 거리에 기반한 가중치 합을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템.The method of claim 8,
The second scattering map relating to the second projection data and the third scattering map relating to the third projection data are derived from scattering maps relating to the second projection data and two first projection data adjacent to the third projection data. And computed using a sum of weights based on distances from the first projection data.
상기 처리부는,
상기 제2 프로젝션 데이터에서 상기 제2 산란 맵을 차감하고 상기 제3 프로젝션 데이터에서 상기 제3 산란 맵을 차감하여 산란 보정 데이터(Scatter Corrected Data)를 생성하고, 복원 알고리즘을 이용하여 상기 산란 보정 데이터로부터 상기 재구성 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템.The method of claim 8,
The processing unit,
Subtract the second scatter map from the second projection data, subtract the third scatter map from the third projection data to generate scatter corrected data, and use a reconstruction algorithm to generate scatter correction data. And generating the reconstructed image.
상기 처리부는,
상기 제2 프로젝션 데이터 및 상기 제3 프로젝션 데이터에 대하여 상기 복원 알고리즘에 비지역적 가중치가 적용하여 상기 재구성 영상의 노이즈를 제거하는 과정을 반복하는 것을 특징으로 하는 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템.The method of claim 12,
The processing unit,
And removing the noise of the reconstructed image by applying a non-local weighting to the reconstruction algorithm with respect to the second projection data and the third projection data.
상기 갠트리의 회전 속도, 상기 갠트리의 회전각, 및 상기 패널 감지기의 프레임 레이트의 관계로부터 상기 패널 감지기가 획득하는 상기 복수의 프로젝션 데이터의 개수를 설정하고, 상기 방사선 빔의 허용 전력 및 허용 에너지의 범위 내에서 상기 방사선 빔의 에너지, 프레임별 표준 전류, 프레임별 노출 시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템.The method of claim 1,
Setting the number of the plurality of projection data acquired by the panel detector from a relationship between the rotational speed of the gantry, the rotation angle of the gantry, and the frame rate of the panel detector, and a range of allowable power and allowable energy of the radiation beam A cone beam computed tomography system, characterized in that for setting the energy of the radiation beam, the standard current per frame, the exposure time per frame.
상기 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템의 방사선 헤드는 단일 에너지 광원을 통해 방사선 빔을 조사하고, 상기 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템의 갠트리가 회전하는 동안에 기 설정된 온오프 주기에 따라 상기 방사선 빔을 켜고 끄는 동작을 반복하는 단계;
상기 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템의 방사선 헤드 및 상기 패널 감지기 간의 경로에 위치하여 (i) 상기 방사선 빔의 진행 경로에 복수의 스트립을 삽입한 제1 촬영 모드, (ii) 상기 방사선 빔의 진행 경로에 상기 복수의 스트립을 삽입하지 않은 제2 촬영 모드, 및 (iii) 상기 방사선 빔의 진행 경로에 상기 복수의 스트립을 삽입하지 않고 에너지 변조판을 삽입한 제3 촬영 모드 중에서 하나의 촬영 모드로 변경하는 단계;
상기 피검사체를 투과한 방사선 빔을 감지하여 복수의 프로젝션(Projection) 데이터를 획득하는 단계; 및
상기 복수의 프로젝션 데이터에 관한 산란 맵을 추정하여 재구성 영상을 생성하는 단계
를 포함하는 콘빔 전산화 단층 촬영 방법.In the cone beam computed tomography method by a cone-beam computed tomography system,
The radiation head of the cone beam computed tomography system irradiates a beam of radiation through a single energy source, and repeats the operation of turning on and off the radiation beam according to a preset on / off cycle while the gantry of the cone beam computed tomography system rotates. step;
(I) a first imaging mode in which a plurality of strips are inserted in a path of the radiation beam, and (ii) in a path of the radiation beam, positioned in a path between the radiation head of the cone beam computed tomography system and the panel detector; Changing to one of the second photographing modes in which the plurality of strips are not inserted, and (iii) the third photographing mode in which the energy modulator plate is inserted without inserting the plurality of strips in the path of travel of the radiation beam; ;
Sensing a beam of radiation that has passed through the object to obtain a plurality of projection data; And
Generating a reconstructed image by estimating scatter maps of the plurality of projection data
Cone beam computed tomography method comprising a.
상기 촬영 모드로 변경하는 단계는,
(i) 상기 방사선 빔의 진행 경로에 상기 에너지 변조판을 삽입하지 않고 고 에너지 빔을 형성하거나 (ii) 상기 방사선 빔의 진행 경로에 상기 에너지 변조판을 삽입하여 저 에너지 빔을 형성하는 것을 특징으로 하는 콘빔 전산화 단층 촬영 방법.The method of claim 14,
The step of changing to the shooting mode,
(i) forming a high energy beam without inserting the energy modulator plate in the path of travel of the radiation beam or (ii) inserting the energy modulator plate in the path of travel of the radiation beam to form a low energy beam Cone beam computed tomography method.
상기 복수의 프로젝션 데이터를 획득하는 단계는,
(i) 상기 제1 촬영 모드에서 스트라이프 패턴을 갖는 음영 영역(Shaded Region) 및 비음영 영역(Unshaded Region)을 포함하는 제1 프로젝션 데이터를 획득하고, (ii) 상기 제2 촬영 모드에서 고 에너지 빔에 의한 비음영 영역을 포함하는 제2 프로젝션 데이터를 획득하고, (iii) 상기 제3 촬영 모드에서 저 에너지 빔에 의한 비음영 영역을 포함하는 제3 프로젝션 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 콘빔 전산화 단층 촬영 방법.The method of claim 14,
Acquiring the plurality of projection data,
(i) obtaining first projection data including a shaded region and an unshaded region having a stripe pattern in the first photographing mode, and (ii) obtaining a high energy beam in the second photographing mode Obtaining second projection data including the non-shaded region by (iii) and obtaining (3) third projection data including the non-shaded region by the low energy beam in the third imaging mode. How to shoot.
상기 복수의 프로젝션 데이터를 획득하는 단계는,
상기 방사선 빔이 켜진 시구간마다 상기 제1 프로젝션 데이터, 상기 제2 프로젝션 데이터, 또는 상기 제3 프로젝션 데이터를 선택적으로 획득하여 스캔하는 것을 특징으로 하는 콘빔 전산화 단층 촬영 방법.The method of claim 17,
Acquiring the plurality of projection data,
And the first projection data, the second projection data, or the third projection data are selectively acquired and scanned at each time interval when the radiation beam is turned on.
상기 재구성 영상을 생성하는 단계는,
상기 제1 프로젝션 데이터에 관한 제1 산란 맵(Scatter Map), 상기 제2 프로젝션 데이터에 관한 제2 산란 맵, 및 상기 제3 프로젝션 데이터에 관한 제3 산란 맵을 추정하여 상기 재구성 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 콘빔 전산화 단층 촬영 방법.The method of claim 18,
Generating the reconstructed image,
Generating the reconstructed image by estimating a first scatter map related to the first projection data, a second scatter map related to the second projection data, and a third scatter map related to the third projection data; A cone beam computed tomography method characterized by the above-mentioned.
상기 홀더를 이동시키는 구동부를 포함하는 촬영 모드 변환 장치.
A holder disposed with a beam blocker having a plurality of strips, a beam passing window, and an energy modulating plate; And
And a driving unit to move the holder.
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