KR20200066866A - Phantom apparatus and method to verify reproducibility of exposure dose - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 팬텀 장치 및 이를 이용한 조사선량 재현성 검증 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 원뿔형 피라미드 형상을 갖는 팬텀 구조에 의해서 X선에 의해 발생 가능한 산란선을 최소화하여 영상의 농도를 정량적으로 측정할 수 있는 팬텀 장치 및 이를 이용한 조사선량 재현성 검증 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a phantom device and a method for verifying the irradiated dose reproducibility using the same, and more specifically, quantitatively measuring the concentration of an image by minimizing scattering rays generated by X-rays by a phantom structure having a conical pyramid shape. It relates to a phantom device and a method for verifying the radiation dose reproducibility using the same.
진단용 엑스선 촬영장치는 X선을 이용하여 인체 내 예를 들면 흉부 또는 근골격계 등에 대한 각종 질병을 진단하는 것으로서, 필름 없이 촬영하여 신속하게 영상을 처리하고 빠르게 여러 부위를 촬영할 수 있는 최신 장비이다. The diagnostic X-ray imaging apparatus is a state-of-the-art equipment that diagnoses various diseases in the human body, such as the chest or musculoskeletal system, by using X-rays, and is capable of quickly processing images and taking various parts quickly by shooting without a film.
진단용 엑스선 촬영장치의 조사선량은 이온 챔버, 반도체 선량계 또는 면적선량을 이용하는 직접적인 방법과 계산을 통한 간접적인 방법을 통해서 할 수 있다. 그러나 이러한 방법들은 고가의 선량계가 필요하기 때문에 중소병원 이하의 의료기관에서는 선량계를 구비하는데 경제적으로 어려워하고 있다. The irradiation dose of the diagnostic X-ray imaging apparatus can be performed through an direct method using an ion chamber, a semiconductor dosimeter or an area dose, and an indirect method through calculation. However, because these methods require an expensive dosimeter, it is economically difficult to provide a dosimeter in medical institutions below small and medium-sized hospitals.
최근 디지털 엑스선 촬영장치가 개발되면서 사용자에게 영상검출기의 흡수선량을 대략적으로 알려줌으로써 방사선의 과다노출 및 과소 노출의 오류를 예방하고 최소화할 수 있는 노출지표(exposure indicator; EI)를 개발하였다. 노출 지표는 영상검출기에 획득된 신호가 공기커마 값과 비례한다는 전제하에 설정되고 있고 영상화된 신호가 히스토그램으로 변환된 정보를 기반으로 하고 있다. With the recent development of digital X-ray imaging devices, exposure indicators (EI) have been developed to prevent and minimize errors in overexposure and underexposure of radiation by notifying users about the absorbed dose of the image detector. The exposure index is set on the premise that the signal acquired by the image detector is proportional to the air kerma value, and is based on the information obtained by converting the imaged signal into a histogram.
선량과 노출지표 간에는 규칙적인 함수관계를 가지고 있어 상대적인 선량의 증감을 알 수 있다. 예를 들면 노출 지표는 아래 그림 1과 같이 영상검출기에 획득된 신호가 공기 커마 값과 비례한다는 전제하에 설정되고 있고 영상화된 신호가 히스토그램으로 변환된 정보를 기반으로 하고 있다.Since there is a regular functional relationship between dose and exposure indicator, the relative increase or decrease in dose can be seen. For example, as shown in Figure 1 below, the exposure index is set on the premise that the signal acquired by the image detector is proportional to the air kerma value, and is based on the information converted into the histogram.
따라서 정량적으로 히스토그램을 생성할 수 있는 팬텀을 개발하여 조사선량과 노출지표의 상대적인 상관관계를 도출하여 조사선량의 재현성 성능유지 방안으로 활용하고 있다. Therefore, by developing a phantom that can generate a histogram quantitatively, it derives the relative correlation between the exposure dose and the exposure indicator, and uses it as a method to maintain the reproducible performance of the irradiation dose.
노출지표는 AAPM의 TG-116에서 권고하는 표준방사선 조사조건과 등가인 공기 커마값을 이용하여 교정해야 하지만 이들 위해서는 표준필터와 고정밀 선량계를 이용하여 반복적으로 실험해야 한다. 이러한 일련의 작업들은 임상에서 손쉽게 할 수 없는 한계점이 있다. 따라서 노출지표의 특성을 이용하여 조사선량 증가에 따른 노출지표의 상대적인 비례관계를 평가하는 방식이 있다. Exposure indicators should be calibrated using the air kerma value equivalent to the standard radiation irradiation conditions recommended by AAPM's TG-116, but for these, the experiments should be repeated using standard filters and high-precision dosimeters. This series of tasks has limitations that cannot be easily done in clinical practice. Therefore, there is a method of evaluating the relative proportionality of exposure indicators according to the increase in irradiation dose using the characteristics of the exposure indicators.
이를 위해서 영상검출기를 통해 획득되는 영상의 농도를 정량적으로 측정할 수 있는 팬텀이 필요하다. 전통적으로 필름/스크린 방식에서는 계단 모양의 스텝 웨지(Step wedge) 팬텀을 이용하여 팬텀에 흡수되어 감약되는 X선의 농도 값을 평가하였다. 이러한 방법은 방사선영상의 특성곡선을 작도하기 위한 방법으로 일반적으로 사용되었다. For this, a phantom capable of quantitatively measuring the concentration of the image acquired through the image detector is required. Traditionally, in the film/screen method, a step-shaped step wedge phantom was used to evaluate the concentration value of X-rays absorbed and attenuated by the phantom. This method was generally used as a method for constructing a characteristic curve of a radiographic image.
그러나 아노드힐(anode-heel) 영향으로 X선관의 음극-양극축에 수직이 되도록 위치해야 하고 조사된 X선 빔의 방사형태의 기하학적인 성질을 고려하지 못하여 팬텀에 의하여 산란선이 발생되어 팬텀 주변에 포그(fog)를 생성하였다. 아울러 산란선은 X선 에너지에 의존하기 때문에 고관전압일수록 발생하기 쉬운 한계가 있었다.However, it should be positioned to be perpendicular to the cathode-anode axis of the X-ray tube under the influence of anode-heel and scattered rays are generated by the phantom because the geometrical properties of the radiated shape of the irradiated X-ray beam are not taken into account. Fog was generated around. In addition, since scattered rays depend on X-ray energy, the higher the voltage, the more likely to occur.
따라서 X선이 방사 형태로 조사되는 기하학적 특성을 고려하여 산란선을 최소화하고 영상의 농도를 정략적으로 측정할 수 있는 새로운 구조의 팬텀의 개발이 요구되는 실정이다. Therefore, it is necessary to develop a new structured phantom that minimizes scattered rays and can accurately measure the concentration of images in consideration of the geometric characteristics of X-ray radiation.
관련 선행기술로는, 대한민국 공개특허 10-2017-0096399호(발명의 명칭: 방사선치료기의 선량 검사용 팬텀 장치)가 있다.As a related prior art, there is Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0096399 (name of the invention: a phantom device for radiation dose monitoring of a radiation therapy device).
본 발명의 실시예들은 원뿔형 피라미드 형상을 갖는 팬텀 구조에 의해서 X선에 의해 발생 가능한 산란선을 최소화하여 영상의 농도를 정량적으로 측정할 수 있으며, 이를 통해 노출지표와 선량간의 선형성을 관찰하여 디지털 방사선 영상장비의 조사선량 재현성을 검증할 수 있는, 팬텀 장치 및 이를 이용한 조사선량 재현성 검증 방법을 제공한다. The embodiments of the present invention can quantitatively measure the concentration of an image by minimizing the scattering line generated by X-rays by a phantom structure having a conical pyramid shape, and through this, observe the linearity between the exposure index and the dose to digital radiation Provided is a phantom device capable of verifying the irradiated dose reproducibility of imaging equipment and a method of verifying the irradiated dose reproducibility using the same.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problem(s) mentioned above, and another problem(s) not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 실시예에 따른 팬텀 장치는, X선 발생 장치의 조사선량 재현성을 검증하기 위한 팬텀 장치로서, 상부로 갈수록 직경이 감소되는 복수 개의 팬텀을 포함하며, 상기 복수 개의 팬텀은 적층에 의해 원뿔형 피라미드 형상을 가짐으로써 방사 방향으로 조사되는 X선에 의해 발생되는 영상의 농도의 정량적 측정이 가능하다. Phantom device according to an embodiment of the present invention, as a phantom device for verifying the reproducibility of the irradiation dose of the X-ray generator, includes a plurality of phantoms that decrease in diameter toward the top, the plurality of phantoms are conical by lamination By having a pyramid shape, it is possible to quantitatively measure the concentration of an image generated by X-rays radiated in the radial direction.
또한 본 발명의 실시예에 따른 상기 복수 개의 팬텀들은 각각 동일한 형상을 가진 2개의 원형 팬텀부재가 적층되어 형성될 수 있다. In addition, the plurality of phantoms according to an embodiment of the present invention may be formed by stacking two circular phantom members each having the same shape.
또한 본 발명의 실시예에 따른 상기 복수 개의 팬텀 중 제일 하부에 놓인 제1 팬텀으로부터 가장 상부에 놓인 제10 팬텀으로 갈수록 동일한 직경이 감소되어 전체적으로 원뿔형 피라미드 형상으로 형성될 수 있다. In addition, the same diameter may be reduced from the first phantom placed at the bottom of the plurality of phantoms to the tenth phantom placed at the top of the plurality of phantoms according to an embodiment of the present invention, thereby forming a conical pyramid shape as a whole.
또한 본 발명의 실시예에 따른 상기 복수 개의 팬텀은 용융적층방식(Fused Deposition Modeling, FDM)의 3D 프린터 장비에 의해 제조될 수 있다. In addition, the plurality of phantoms according to an embodiment of the present invention may be manufactured by 3D printer equipment of a fused deposition modeling (FDM).
또한 본 발명의 실시예에 따른 상기 복수 개의 팬텀은 폴리락트산으로 제조될 수 있다.In addition, the plurality of phantoms according to an embodiment of the present invention may be made of polylactic acid.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 팬텀 장치와, 상기 팬텀 장치에 X선을 조사하는 X선 발생 장치와, 상기 X선 발생 장치로부터 상기 팬텀 장치로 X선을 조사함으로써 발생되는 영상을 검출하는 검출 장치를 이용한 조사선량 재현성 검증 방법은, 상기 X선 발생 장치로부터 조사되는 X선의 관전압 조사 조건을 일정한 간격으로 증가시키면서 상기 관전압 각각에서 관전류량을 증가시켜 조사선량을 정규화시키는, 조사선량 정규화 단계와, 상기 조사선량 정규화 단계에 의해 획득된 노출지표를 확인하는, 노출지표 확인 단계를 포함할 수 있다. On the other hand, a phantom device according to an embodiment of the present invention, an X-ray generator for irradiating X-rays to the phantom device, and detection for detecting an image generated by irradiating X-rays from the X-ray generator to the phantom device The method for verifying the reproducibility of irradiated dose using a device includes the step of normalizing the irradiated dose by increasing the tube current at each of the tube voltages while increasing the conditions for irradiating the tube voltage of the X-rays irradiated from the X-ray generator at regular intervals, It may include a step of confirming the exposure indicator obtained by the step of normalizing the irradiation dose.
또한 본 발명의 실시예에 따른 상기 조사선량 정규화 단계 시, 상기 검출 장치의 중앙에 상기 팬텀 장치를 배치하고, 상기 팬텀 장치의 수직 상부에서 상기 X선 발생 장치를 통해 상기 팬텀 장치에 X선을 조사할 수 있다. In addition, during the normalizing step of the irradiation dose according to the embodiment of the present invention, the phantom device is disposed in the center of the detection device, and the X-ray is irradiated to the phantom device through the X-ray generator in a vertical upper portion of the phantom device. can do.
또한 본 발명의 실시예에 따른 상기 조사선량 정규화 단계 시, 상기 X선 발생 장치로부터 조사되는 X선의 관전압 조사 조건을 40 kVp부터 120 kVp까지 10 kVp씩 증가시키면서, 상기 관전압 각각에서 관전류량을 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 mAs로 두 배씩 증가시켜 조사선량을 정규화할 수 있다. In addition, during the normalizing step of the irradiation dose according to an embodiment of the present invention, while increasing the tube voltage irradiation conditions of the X-rays irradiated from the X-ray generator from 40 kVp to 120 kVp by 10 kVp, the tube current amount is 1 at each of the tube voltages, Irradiation doses can be normalized by doubling to 2, 4, 8, 16, 32, 64 and 128 mAs.
또한 본 발명의 실시예에 따른 상기 노출지표 확인 단계 시, 상기 노출지표에 로그(log)를 곱하여 구한 선형 회귀방정식과 상관계수를 통해 조사선량 재현성을 검증할 수 있다. In addition, in the step of confirming the exposure indicator according to an embodiment of the present invention, the exposure reproducibility can be verified through a linear regression equation and a correlation coefficient obtained by multiplying the exposure indicator by a log.
본 발명의 실시예에 따르면, 원뿔형 피라미드 형상을 갖는 팬텀 구조에 의해서 X선에 의해 발생 가능한 산란선을 최소화하여 영상의 농도를 정량적으로 측정할 수 있으며, 이를 통해 노출지표와 선량간의 선형성을 관찰하여 디지털 방사선 영상장비의 조사선량 재현성을 검증할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the concentration of the image can be quantitatively measured by minimizing the scattering line generated by X-rays by a phantom structure having a conical pyramid shape, through which the linearity between the exposure index and the dose is observed. The radiation dose reproducibility of digital radiographic imaging equipment can be verified.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬텀 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 정면도이다.
도 3은 도 1의 팬텀 장치와, X선 발생 장치 및 검출 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 따른 팬텀 장치를 이용하여 구한 노출지표와 선량간의 선형 곡선 그래프이다.
도 5는 도 3에 따른 장치들에 의해 획득한 상관 곡선 그래프이다.
도 6a 및 도 6b는 40 kVp와 60 kVp에서 관전류량 변화에 따른 X선 영상을 나타낸 것이다. 1 is a schematic perspective view of a phantom device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of FIG. 1.
FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of the phantom device, the X-ray generator, and the detection device of FIG. 1.
4 is a linear curve graph between exposure index and dose obtained using the phantom device according to FIG. 1.
5 is a graph of correlation curves obtained by the devices according to FIG. 3.
6A and 6B show X-ray images according to changes in tube current at 40 kVp and 60 kVp.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and/or features of the present invention and methods for achieving them will be made clear by referring to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬텀 장치의 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이며, 도 3은 도 1에 따른 팬텀 장치를 이용하여 구한 노출지표와 선량간의 선형 곡선 그래프이다. 1 is a schematic perspective view of a phantom device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of FIG. 1, and FIG. 3 is a linear curve graph between exposure index and dose obtained using the phantom device according to FIG. 1 .
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 팬텀 장치(100)는, X선 발생 장치의 조사선량 재현성을 검증하는 데 사용되는 것으로서, 상부로 갈수록 직경이 감소되는 복수 개의 팬텀(110)을 포함할 수 있다. 복수 개의 팬텀(110)이 적층되어 원뿔형 피라미드 형상을 가짐으로써 방사 방향으로 조사되는 X선에 의해 발생되는 영상의 농도를 정량적으로 측정할 수 있다. 1 and 2, the
도 2에 도시된 바와 같이, 복수 개의 팬텀(110)들은 각각 동일한 형상을 가진 2개의 원형 팬텀부재(110aa, 110ab)가 적층되어 형성될 수 있다. 즉, 2개의 원형 팬텀부재(110aa, 110ab)가 겹쳐져 하나의 팬텀 장치(100)의 한 층을 형성하는 것이다. As illustrated in FIG. 2, the plurality of
본 실시예의 경우, 총 10개의 팬텀(110a~110j)이 적층되어 본 실시예의 원뿔형 피라미드 팬텀 장치(100)를 형성할 수 있다. In the present embodiment, a total of ten
부연하면, 복수 개의 팬텀(110a~110j) 중 제일 하부에 놓인 제1 팬텀(110a)으로부터 가장 상부에 놓인 제10 팬텀(110j)으로 갈수록 동일한 직경이 감소되어 전체적으로 원뿔형 피라미드 형상으로 형성된다. In other words, the same diameter decreases from the
가장 하부에 놓인 제1 팬텀(110a)의 직경은 190mm이고, 그 상부에 놓인 제2 팬텀(110b)의 직경은 170mm이며, 그 위에 놓인 제3 팬텀(110c)의 직경은 150mm이고, 그 상부에 놓인 제4 팬텀(110d)의 직경은 130mm이며, 그 상부에 놓인 제5 팬텀(110e)의 직경은 110mm이다. The diameter of the
또한, 그 상부에 놓인 제6 팬텀(110f)의 직경은 90mm이고, 그 상부에 놓인 제7 팬텀(110g)의 직경은 70mm이며, 제8 팬텀(110h)의 직경은 50mm이고, 제9 팬텀(110i)의 직경은 30mm이고, 가장 위에 있는 제10 팬텀(110j)의 직경은 10mm이다.In addition, the diameter of the
그리고 각각의 팬텀(110)의 높이는 10mm이어서, 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 전체적으로 원뿔형의 피라미드 형상을 가질 수 있다. 이러한 형상에 의해 X선의 감약을 정규화시킬 수 있으며, 따라서 X선이 방사 방향으로 조사되는 기하학적인 특성을 고려하여 산란선을 최소화함으로써 영상의 농도를 정량적으로 측정할 수 있다.And the height of each
부연하면, 복수 개의 팬텀(110)은 용융적층방식(Fused Deposition Modeling, FDM)의 3D 프린터 장비에 의해 제조될 수 있고, 복수 개의 팬텀(110)은 폴리락트산으로 제조될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 적층 방식 및 재질이 사용될 수 있음은 당연하다. Incidentally, the plurality of
한편, 전술한 본 실시예의 팬텀 장치(100) 및 X선 발생 장치(200) 및 검출 장치 등을 이용하여 조사선량 재현성을 검증할 수 있는데, 이하에서는 도면을 참조하여 그에 대해 설명하기로 한다. On the other hand, it is possible to verify the irradiated dose reproducibility using the
도 3은 도 1의 팬텀 장치와, X선 발생 장치 및 검출 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 1에 따른 팬텀 장치를 이용하여 구한 노출지표와 선량간의 선형 곡선 그래프이다. 3 is a diagram schematically showing the configuration of the phantom device of FIG. 1, an X-ray generator, and a detection device, and FIG. 4 is a linear curve graph between exposure index and dose obtained using the phantom device of FIG. 1.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 팬텀 장치(100)는 다른 장치들과 같이 이용되어 조사선량 재현성을 검증할 수 있다. 즉, 팬텀 장치(100)와, 팬텀 장치(100)에 X선을 조사하는 X선 발생 장치(200)와, X선 발생 장치(200)로부터 팬텀 장치(100)로 X선을 조사함으로써 발생되는 영상을 검출하는 검출 장치(300)를 이용하여 조사선량 재현성을 검증할 수 있는 것이다. Referring to FIG. 3, the
여기서, X선 발생 장치(200)로는 예를 들면 인버터방식의 디지털 X-선 발생 장치가 사용될 수 있다. 그리고 검출 장치(300)로는 포터블 형태의 무선 디텍터가 사용될 수 있는데, 산란선 제거를 위한 그리드 없이 사용할 수 있다.Here, as the
검출 장치(300)의 크기는14×17 inch이고, 픽셀은 2446×3040 pixels이며, Amorphous Silicon TFT가 적용되고, 픽셀의 깊이(depth)는 14 bits, 공간해상력은 3.57 lp/㎜, 픽셀 피치(pitch)는 140 ㎛ 가 적용될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다. The size of the
부연하면, 실험 대상인 X선 발생 장치(200)의 EI(노출지표)는 IEC(International Electrotechnical Commission) 62494-1에 근거하여 다음의 식으로 정의할 수 있다.Incidentally, the EI (exposure indicator) of the
EI = C0 · KCAL ...식 1EI = C 0 · K CAL ... Equation 1
여기서, C0는 상수로 100
제조사에서 제공한 X선 발생 장치(200) 및 검출 장치(300)에서의 EI 값은 도 4에서와 같이 선형적인 관계를 보이고 있다.The EI values of the
한편, 본 실시예의 조사선량 재현성 검증 방법은, X선 발생 장치(200)로부터 조사되는 X선의 관전압 조사 조건을 일정한 간격으로 증가시키면서 관전압 각각에서 관전류량을 증가시켜 조사선량을 정규화시키는 조사선량 정규화 단계와, 조사선량 정규화 단계에 의해 획득된 노출지표를 확인하는 노출지표 확인 단계를 포함할 수 있다. On the other hand, the method for verifying the irradiated dose reproducibility of the present embodiment is an irradiation dose normalization step of normalizing the irradiation dose by increasing the amount of tube current at each of the tube voltages while increasing the tube voltage irradiation conditions of the X-rays irradiated from the
먼저, 본 실시예의 조사선량 정규화 단계 시, 검출 장치(300)의 중앙에 팬텀 장치(100)를 배치하고, 팬텀 장치(100)의 수직 상부에서 예를 들면 100cm 거리에서 X선 발생 장치(200)를 통해 팬텀 장치(100)에 X선을 조사할 수 있다. First, in the normalization step of the irradiation dose of the present embodiment, the
예를 들면, 조사선량 정규화 단계 시, X선 발생 장치(200)로부터 조사되는 X선의 관전압 조사 조건을 40 kVp부터 120 kVp까지 10 kVp씩 증가시키면서, 관전압 각각에서 관전류량을 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 mAs로 두 배씩 증가시켜 조사선량을 정규화할 수 있는 것이다. For example, during the normalization of the irradiation dose, while increasing the tube voltage irradiation conditions of the X-rays irradiated from the
그리고 본 실시예의 노출지표 확인 단계 시, X선 발생 장치(200)에 구비된 영상 모니터(400)를 통해 노출지표를 확인할 수 있다. Also, in the exposure indicator checking step of the present embodiment, the exposure indicator may be checked through the image monitor 400 provided in the
부연하면, X선의 관전압 40 kVp부터 120 kVp까지 총 9가지의 구간에서 관전류량은 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 mAs까지 측정한 노출지표에 log를 곱하여 구하여 선형 회귀방정식과 상관계수를 구할 수 있으며, 이는 다음의 표와 같다.Incidentally, the linear current regression equation is obtained by multiplying the logarithm of the exposure index measured from 1 to 2, 4, 8, 16, 32, 64, and 128 mAs in 9 sections from 40 kVp to 120 kVp of X-ray tube voltage. And the correlation coefficient can be obtained, as shown in the following table.
[표 1][Table 1]
상기 표에 기록된 것처럼, 40 kVp에서 상관계수가 0.9995로 가장 높은 상관계수가 도출되었으며 이는 본 발명의 통해 얻고자 하는 노출지표의 선형적 특성과 가장 일치함을 확인할 수 있다. As recorded in the above table, it was confirmed that the highest correlation coefficient was derived from 40 kVp to 0.9995, which is the most consistent with the linear characteristics of the exposure index to be obtained through the present invention.
한편, 도 5는 도 3에 따른 장치들에 의해 획득한 상관 곡선 그래프이고, 도 6a 및 도 6b는 40 kVp와 60 kVp에서 관전류량 변화에 따른 X선 영상을 나타낸 것이다.Meanwhile, FIG. 5 is a graph of correlation curves obtained by the devices according to FIG. 3, and FIGS. 6A and 6B show X-ray images according to changes in tube current at 40 kVp and 60 kVp.
도 5를 참고하면, 관전압별로 관전압 변화에 따른 노출지표의 상관관계를 알 수 있는데, 40 kVp와 50 kVp에서는 관전류량이 커질수록 노출지표의 변화가 정비례로 변화되는 것을 확인할 수 있지만, 상기 관전압을 제외한 나머지 관전압에서는 괸전류량이 커질수록 노출지표가 포화되어 노출지표의 변화가 나타나지 않는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 5, the correlation of the exposure index according to the change in the tube voltage for each tube voltage can be seen. At 40 kVp and 50 kVp, it can be seen that the change in the exposure index changes in direct proportion as the tube current amount increases. In the remaining tube voltages, it can be confirmed that as the amount of current increases, the exposure indicator becomes saturated and the change in the exposure indicator does not appear.
한편, 도 6a 및 도 6b를 참고하면, 40 kVp에서는 관전류량의 증가에도 불구하고 원뿔 피라미드 영상에 대한 일정한 형태의 히스토그램이 생성되지만, 60 kVp에서는 관전류량이 증가할수록 히스토그램의 폭이 좁아지면서 원뿔 피라미드의 바깥부분의 계단이 X선에 과노출되어 영상정보가 손실되는 것을 알 수 있다. 이는 노출지표가 포화되기 때문이다. On the other hand, referring to FIGS. 6A and 6B, a histogram of a certain shape for a conical pyramid image is generated at 40 kVp despite an increase in the amount of tube current, but at 60 kVp, as the amount of tube current increases, the width of the histogram becomes narrower and the cone pyramid decreases. It can be seen that the image of the stairs outside is overexposed to the X-rays and the image information is lost. This is because exposure indicators are saturated.
이처럼, 노출 지표가 영상에 대한 히스토그램을 이용한다는 점을 착안하여 원뿔형 피라미드 팬텀을 자체적으로 제작하여 손쉽게 디지털 방사선 영상장비와 같은 X선 발생 장치(200)의 조사선량 재현성에 대한 성능유지를 할 수 있다. As described above, considering that the exposure index uses a histogram for the image, a conical pyramid phantom can be manufactured in-house to easily maintain the performance of the radiation dose reproducibility of the
다시 말해, 본 실시예의 팬텀 장치(100)를 이용하여 예를 들면40 kVp에서 관전류량은 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 mAs까지 조사하여 도출된 노출지표와 선량간의 선형성을 관찰함으로써 디지털 방사선 영상장비의 조사선량 재현성의 성능 유지 방안으로 유용하게 사용할 수 있는 것이다.In other words, using the
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 원뿔형 피라미드 형상을 갖는 팬텀 구조에 의해서 X선에 의해 발생 가능한 산란선을 최소화하여 영상의 농도를 정량적으로 측정할 수 있으며, 이를 통해 노출지표와 선량간의 선형성을 관찰하여 디지털 방사선 영상장비의 조사선량 재현성을 검증할 수 있다. As described above, according to an embodiment of the present invention, the concentration of an image can be quantitatively measured by minimizing the scattering line that can be generated by X-rays by a phantom structure having a conical pyramid shape. Linearity can be observed to verify the reproducibility of the irradiated dose of digital radiographic imaging equipment.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.So far, specific embodiments according to the present invention have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the scope of the claims described below, but also by the claims and equivalents.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, although the present invention has been described by limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and modifications from these descriptions will be made by those skilled in the art to which the present invention pertains. Deformation is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only by the claims set forth below, and all equivalent or equivalent modifications thereof will be said to fall within the scope of the spirit of the present invention.
100: 팬텀 장치
110: 팬텀
110a~110j: 제1 팬텀 내지 제10 팬텀
200: X선 발생 장치
300: 검출 장치
400: 영상 모니터100: phantom device
110: Phantom
110a-110j: first phantom to tenth phantom
200: X-ray generator
300: detection device
400: video monitor
Claims (9)
상부로 갈수록 직경이 감소되는 복수 개의 단위 팬텀;
을 포함하며,
상기 복수 개의 단위 팬텀은 적층에 의해 원뿔형 피라미드 형상을 가짐으로써 방사 방향으로 조사되는 X선에 의해 발생되는 영상의 농도의 정량적 측정이 가능한 것을 특징으로 하는 팬텀 장치.
In the phantom device for verifying the reproducibility of the irradiation dose of the X-ray generator,
A plurality of unit phantoms whose diameter decreases as they go upward;
It includes,
The plurality of unit phantoms have a conical pyramid shape by lamination, thereby making it possible to quantitatively measure the concentration of an image generated by X-rays radiated in a radial direction.
상기 복수 개의 팬텀은 각각 동일한 형상을 가진 2개의 원형 팬텀부재가 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 팬텀 장치.
According to claim 1,
The plurality of phantoms, each of which is formed by stacking two circular phantom members having the same shape.
상기 복수 개의 팬텀 중 제일 하부에 놓인 제1 팬텀으로부터 가장 상부에 놓인 제10 팬텀으로 갈수록 동일한 직경이 감소되어 전체적으로 원뿔형 피라미드 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 팬텀 장치.
According to claim 2,
A phantom device, characterized in that the same diameter is reduced from the first phantom placed at the bottom of the plurality of phantoms to the tenth phantom placed at the top, thereby forming a conical pyramid shape as a whole.
상기 복수 개의 팬텀은 용융적층방식(Fused Deposition Modeling, FDM)의 3D 프린터 장비에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 팬텀 장치.
According to claim 1,
The plurality of phantom is a phantom device, characterized in that manufactured by 3D printer equipment of the fused deposition (Fused Deposition Modeling, FDM).
상기 복수 개의 팬텀은 폴리락트산으로 제조되는 것을 특징으로 하는 팬텀 장치.
According to claim 1,
The plurality of phantoms are made of polylactic acid, characterized in that the phantom device.
상기 X선 발생 장치로부터 조사되는 X선의 관전압 조사 조건을 일정한 간격으로 증가시키면서 상기 관전압 각각에서 관전류량을 증가시켜 조사선량을 정규화시키는, 조사선량 정규화 단계; 및
상기 조사선량 정규화 단계에 의해 획득된 노출지표를 확인하는, 노출지표 확인 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬텀 장치를 이용한 조사선량 재현성 검증 방법.
The phantom device according to claim 1, an X-ray generator that irradiates X-rays to the phantom device, and an irradiation using a detection device that detects an image generated by irradiating X-rays from the X-ray generator to the phantom device In the method of verifying the dose reproducibility,
An irradiation dose normalization step of normalizing the irradiation dose by increasing the tube current amount at each of the tube voltages while increasing the tube voltage irradiation conditions of the X-rays irradiated from the X-ray generator at regular intervals; And
Confirming an exposure index obtained by the irradiation dose normalization step, an exposure index checking step;
Method for verifying the radiation dose reproducibility using a phantom device comprising a.
상기 조사선량 정규화 단계 시, 상기 검출 장치의 중앙에 상기 팬텀 장치를 배치하고, 상기 팬텀 장치의 수직 상부에서 상기 X선 발생 장치를 통해 상기 팬텀 장치에 X선을 조사하는 것을 특징으로 하는 팬텀 장치를 이용한 조사선량 재현성 검증 방법.
The method of claim 6,
In the normalizing step of the irradiation dose, the phantom device is arranged in the center of the detection device, and irradiating X-rays to the phantom device through the X-ray generating device in a vertical upper portion of the phantom device. Method for verifying reproducibility of irradiated dose.
상기 조사선량 정규화 단계 시, 상기 X선 발생 장치로부터 조사되는 X선의 관전압 조사 조건을 40 kVp부터 120 kVp까지 10 kVp씩 증가시키면서, 상기 관전압 각각에서 관전류량을 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 mAs로 두 배씩 증가시켜 조사선량을 정규화하는 것을 특징으로 하는 팬텀 장치를 이용한 조사선량 재현성 검증 방법.
The method of claim 6,
During the normalization of the irradiation dose, while increasing the tube voltage irradiation conditions of the X-rays irradiated from the X-ray generator from 40 kVp to 120 kVp by 10 kVp, the tube current amount is increased by 1, 2, 4, 8, 16, respectively. A method for verifying reproducibility of irradiated dose using a phantom device, characterized by normalizing the irradiated dose by doubling it to 32, 64, and 128 mAs.
상기 노출지표 확인 단계 시, 상기 노출지표에 로그(log)를 곱하여 구한 선형 회귀방정식과 상관계수를 통해 조사선량 재현성을 검증하는 것을 특징으로 하는 팬텀 장치를 이용한 조사선량 검증 방법.The method of claim 7,
In the step of confirming the exposure indicator, the exposure dose reproducing method using a phantom device is characterized by verifying the reproducibility of the irradiation dose through a linear regression equation and a correlation coefficient obtained by multiplying the exposure indicator by a log.
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