KR20210011818A - 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치는, 섬광체가 광섬유를 통해 연결된 이미지 센서를 구비하는 섬광 검출기, 적어도 하나의 프로그램을 저장하는 메모리, 및 상기 섬광 검출기 및 상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써, 입사된 방사선에 의해 발생된 빛을 상기 섬광 검출기를 통해 센싱하고, 상기 센싱된 빛의 스펙트럼으로부터 제1 내지 제3 색상 값을 산출하고, 상기 섬광 검출기의 특성과 상기 산출된 제1 내지 제3 색상 값을 기반으로 방사선량 및 체렌코프 방사(Cherenkov radiation)의 크기를 구분하여 계산한다.

Description

섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ACCURATELY MEASURING RADIATION DOSE USING SCINTILLATION DETECTOR}

본 발명은 섬광 검출기를 이용한 국소 부위 방사선량 정밀측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

현재 병원에서 시행되는 방사선 치료 시, 치료와 동시에 현장에서 실시간으로 피폭 방사선량을 측정할 수 있는 방법이 없다. 매우 드물지만, 방사선량이 과하게 주어지는 사고가 발생한 사례가 국내외에 발생하고 있다. 환자의 안전과 정밀한 치료를 위해서, 의사 및 방사선 기사들이 치료 중에 방사선량을 모니터링할 수 있는 방법이 필요하다. 이에 따라, 치료 중에 실시간으로 피폭선량을 측정하는 방법이 개발되고 있다. 피폭선량 측정을 위한 대표적인 방법으로 섬광검출기가 사용된다. 그러나 그에 있어서 체렌코프 방사(Cherenkov Radiation)를 분리하여 제외하는 것이 매우 중요하다.

종래의 체렌코프 방사 영향을 제거하는 방법에는 감법(subtraction mehtod), 광학필터(optical filtering) 및 컬러메트릭 방법(Colorimetric method) 등이 있다.

감법은 광섬유 방사선 센서에서 발생되는 섬광량과 동일한 성질의 기준 광섬유에서 발생되는 체렌코프 빛의 섬광량을 동시에 측정하여 감하는 방법이다. 감법은 가장 이상적인 방법이지만, 광섬유 두 가닥을 사용해야 하고 2채널 광 계측장비를 사용해야 한다. 감법은 각 채널의 증폭률을 동일하게 조정해야 한다는 어려움이 있다.

광학필터 방법은 섬광체에서 발생되는 섬광빛의 파장과 가시광선 영역에서 체렌코프 빛의 파장에 차이를 두어 체렌코프 빛을 두 종류의 광학 필터를 사용하여 제거하는 방법이다. 광학필터 방법은 2채널 광 계측장비를 사용할 필요가 없으며, 감법에 사용되었던 기준 광섬유를 사용하지 않으므로, 센서의 부피를 줄일 수 있는 장점이 있다. 하지만, 광학 필터에 의해 검출되는 섬광체의 빛이 감소되는 단점이 있고 정확도가 떨어진다.

컬러메트릭 방법은 섬광 검출기에서 방출되는 빛의 스펙트럼을 분석하는 방법으로, 현재까지 대부분의 연구는 섬광체에서 나온 빛보다 체렌코프의 빛이 작은 경우에 대해 사용되었다. 그러나 실제 경우에는 광섬유의 어느 부분이 방사선에 의해 조사될 것인지 조절이 용이하지 않아서 검출기의 배열에 따라 어떤 빛이 지배적일지를 예상하기 어렵다는 단점이 있다. 어느 섬광 검출기가 낮은 선량 영역에 위치한 섬광체와 높은 선량 영역에 위치한 광섬유로 되어 있으면 체렌코프 빛이 지배적인 상황이 될 수 있어, 체렌코프 빛이 지배적일 경우에 대한 연구가 필요하다. 또한, 기존의 컬러메트릭 분석 방법은 RGB를 모두 사용하지 않고 주로 그린(Green) 및 블루(Blue) 두 개의 색상 채널만을 이용하기 때문에 정밀도 향상이 필요하다.

광폭 X-선을 이용한 방사선 치료 시 방사선량 분포의 정밀한 측정은 환자 치료에 있어서 매우 중요하다. 그러나 높은 변화율, 소조사면, 낮은 선량분포 등으로 정밀한 선량측정에 어려움이 있다. 실제로 전달된 선량과 계획한 선량을 비교하고 치료의 질을 높이기 위해서 기존의 방법보다 더 높은 정확도를 갖는 방법을 찾아야 한다.

이를 위하여, 본 발명의 실시예들은 다른 검출기에 비해 인체와 가장 유사한 성질(water-equivalent)을 지니고 있어 보다 정확한 선량측정이 가능하다는 장점을 비롯하여, 에너지 의존성이 낮고 선량률이 선형적인 특성을 갖는 플라스틱 섬광검출기를 이용하여, 광폭 X-선에 의한 방사선량의 실시간 및 국소부위(예컨대, 1mm×1mm)를 정밀하게 측정함으로써, 실시간 방사선량 측정이 가능하고 복잡하고 까다로운 방사선 치료 계획에 적합한, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예들은 플라스틱 섬광체 검출기(Plastic Scintillation Detector, PSD)를 이용한 방사선량의 측정에 있어 발생하는 체렌코프(Cherenkov) 빛의 영향을 제거하는 컬러메트릭 방법(Colorimetric method)을 3개의 색상(RGB)을 이용하여 개선함으로써, 광폭 X-선에 의한 방사선량을 실시간 및 국소부위로 정밀하게 측정할 수 있는, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 섬광체가 광섬유를 통해 연결된 이미지 센서를 구비하는 섬광 검출기; 적어도 하나의 프로그램을 저장하는 메모리; 및 상기 섬광 검출기 및 상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써, 입사된 방사선에 의해 발생된 빛을 상기 섬광 검출기를 통해 센싱하고, 상기 센싱된 빛의 스펙트럼으로부터 제1 내지 제3 색상 값을 산출하고, 상기 섬광 검출기의 특성과 상기 산출된 제1 내지 제3 색상 값을 기반으로 방사선량 및 체렌코프 방사(Cherenkov radiation)의 크기를 구분하여 계산하는, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치가 제공될 수 있다.

상기 섬광 검출기는, 상기 발생된 빛의 초점을 상기 이미지 센서에 맞추는 렌즈를 더 포함할 수 있다.

상기 섬광체는, 플라스틱 섬광체일 수 있다.

상기 섬광체와 상기 광섬유는 서로 동일한 지름을 가지고, 상기 섬광체는 상기 광섬유의 피복에 의해 둘러싸질 수 있다.

상기 섬광 검출기는, 복수의 섬광체와 각각 연결된 복수의 광섬유를 포함할 수 있다.

상기 섬광 검출기는, 서로 이격된 복수의 구멍을 구비하고, 상기 복수의 광섬유와 연결되는 어댑터; 및 상기 복수의 광섬유가 연결된 어댑터 및 상기 이미지 센서를 연결시키는 연결관을 더 포함하고, 상기 복수의 광섬유는 상기 복수의 구멍에 각각 고정될 수 있다.

상기 이미지 센서는, 컬러 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서 또는 컬러 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서일 수 있다.

상기 제1 내지 제3 색상 값은, 레드(Red) 색상 값, 그린(Green) 색상 값 및 블루(Blue) 색상 값일 수 있다.

상기 섬광 검출기의 특성은, 상기 섬광 검출기에 구비된 광섬유의 파장에 따른 감쇠 계수와 상기 섬광 검출기에 구비된 이미지 센서의 민감도일 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 광섬유의 파장에 따른 감쇠 계수와 상기 이미지 센서의 민감도를 기설정된 의사역행렬(pseudoinverse matrix)에 적용하여, 방사선량 및 체렌코프 방사의 크기를 구분하여 계산할 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 센싱된 빛의 스펙트럼에서 노이즈를 제거하기 위해 중간값 필터를 적용할 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 센싱된 빛의 스펙트럼으로부터 미리 센싱된 배경 노이즈를 제거할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치에 의해 수행되는 방사선량 측정 방법에 있어서, 섬광체가 광섬유를 통해 연결된 이미지 센서를 구비한 섬광 검출기를 통해, 입사된 방사선에 의해 발생된 빛을 센싱하는 단계; 상기 센싱된 빛의 스펙트럼으로부터 제1 내지 제3 색상 값을 산출하는 단계; 및 상기 섬광 검출기의 특성과 상기 산출된 제1 내지 제3 색상 값을 기반으로 방사선량 및 체렌코프 방사(Cherenkov radiation)의 크기를 구분하여 계산하는 단계를 포함하는, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 방법이 제공될 수 있다.

상기 방법은, 상기 섬광 검출기에 구비된 렌즈를 통해, 상기 발생된 빛의 초점을 상기 이미지 센서에 맞추는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 내지 제3 색상 값은, 레드(Red) 색상 값, 그린(Green) 색상 값 및 블루(Blue) 색상 값일 수 있다.

상기 섬광 검출기의 특성은, 상기 섬광 검출기에 구비된 광섬유의 파장에 따른 감쇠 계수와 상기 섬광 검출기에 구비된 이미지 센서의 민감도일 수 있다.

상기 방사선량 및 체렌코프 방사의 크기를 구분하여 계산하는 단계는, 상기 광섬유의 파장에 따른 감쇠 계수와 상기 이미지 센서의 민감도를 기설정된 의사역행렬(pseudoinverse matrix)에 적용하여, 방사선량 및 체렌코프 방사의 크기를 구분하여 계산할 수 있다.

상기 방법은, 상기 센싱된 빛의 스펙트럼에서 노이즈를 제거하기 위해 중간값 필터를 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 방법은, 상기 센싱된 빛의 스펙트럼으로부터 미리 센싱된 배경 노이즈를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 프로세서에 의해 실행 가능한 적어도 하나의 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 적어도 하나의 프로그램은 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금: 섬광체가 광섬유를 통해 연결된 이미지 센서를 구비한 섬광 검출기를 통해, 입사된 방사선에 의해 발생된 빛을 센싱하고, 상기 센싱된 빛의 스펙트럼으로부터 제1 내지 제3 색상 값을 산출하고, 상기 섬광 검출기의 특성과 상기 산출된 제1 내지 제3 색상 값을 기반으로 방사선량 및 체렌코프 방사(Cherenkov radiation)의 크기를 구분하여 계산하게 하는 명령어들을 포함하는, 비 일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체가 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 종래 방식들과 달리 3개의 RGB 채널을 이용하여 높은 정밀도로 체렌코프 빛의 영향을 제거함으로써, 선량 측정 기술의 정확도 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시예들은 방사선을 이용한 임상 치료 계획 및 치료에 대한 정확도 및 신뢰성을 향상시키고, 사이버나이프(Cyberknife), 방사선투과시험(RT, Radiographic Testing), 동물 실험과 같은 방사선 치료 및 바이오 연구에도 실시간 및 정밀 검출기로 활용할 수 있다.

일례로, 본 발명의 실시예들은 1 mm 직경, 및 1 mm 길이의 초소형 국소부위에 대한 방사선량 실시간 측정용 섬광 검출기를 이용하여 체렌코프(Cherenkov) 방사를 제거하고, 방사선 치료 등에 있어서 정밀하게 피폭선량 측정이 가능한 초소형 방사선 계측기를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 다른 검출기에 비해 인체와 가장 유사한 성질(water-equivalent)을 지니고 있어 보다 정확한 선량측정이 가능하다는 장점을 비롯하여, 에너지 의존성이 낮고 선량률이 선형적인 특성을 갖는 플라스틱 섬광검출기를 이용하여, 광폭 X-선에 의한 방사선량의 실시간 및 국소부위(예컨대, 1mm×1mm)를 정밀하게 측정함으로써, 실시간 방사선량 측정이 가능하고 복잡하고 까다로운 방사선 치료 계획에 적합할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 플라스틱 섬광체 검출기(Plastic Scintillation Detector, PSD)를 이용한 방사선량의 측정에 있어 발생하는 체렌코프(Cherenkov) 빛의 영향을 제거하는 측색법(Colorimetric method)를 3개의 색상(RGB)을 이용하여 개선함으로써, 광폭 X-선에 의한 방사선량을 실시간 및 국소부위로 정밀하게 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬광 검출기에서 섬광체 및 광섬유의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 입사된 방사선에 의해 섬광체 및 광섬유에서 발생하는 섬광 및 체렌코프 빛을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정 장치에서 연결 구조물의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬광 검출기에서 렌즈를 적용하기 전 촬영 및 적용한 후의 촬영 사진을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 사용된 BCF 섬광체 방출 스펙트럼 특성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 사용되는 광섬유의 파장별 광손실 특성을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 사용되는 중간값 필터를 적용하기 전 원본 데이터 및 필터 적용 후를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배경 노이즈 제거 전 및 노이즈 제거 후를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 10cm×10cm X선 조사영역과 검출기의 위치, 검증 실험의 모식도를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러메트릭 방법과, 이온챔버, 감법 등의 종래 방법으로 측정된 상대적 방사선량 비교를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러메트릭 방법의 2개 색상 채널을 이용하는 방법과 3개 색상을 이용하는 방법의 비교를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러메트릭-언핏 방법과 섬광체 없는 광섬유에 측정된 체렌코프 빛을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치는, 섬광 검출기, 메모리 및 프로세서를 포함한다. 그러나 도시된 구성요소 모두가 필수 구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 방사선량 측정 장치가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 방사선량 측정 장치가 구현될 수 있다.

이하, 도 1의 방사선량 측정 장치의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.

섬광 검출기는 섬광체가 광섬유를 통해 연결된 이미지 센서를 구비한다. 섬광체는, 플라스틱 섬광체일 수 있다. 섬광체와 광섬유는 서로 동일한 지름을 가지고, 섬광체는 광섬유의 피복에 의해 둘러싸여질 수 있다. 일례로, 이미지 센서는, 컬러 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서 또는 컬러 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서로 구현될 수 있다.

메모리는 적어도 하나의 프로그램을 저장한다.

프로세서는 섬광 검출기 및 메모리와 연결된다. 프로세서는, 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써, 입사된 방사선에 의해 발생된 빛을 섬광 검출기를 통해 센싱하고, 그 센싱된 빛의 스펙트럼으로부터 제1 내지 제3 색상 값을 산출하고, 섬광 검출기의 특성과 산출된 제1 내지 제3 색상 값을 기반으로 방사선량 및 체렌코프 방사(Cherenkov radiation)의 크기를 구분하여 계산한다. 여기서, 제1 내지 제3 색상 값은, 레드(Red) 색상 값, 그린(Green) 색상 값 및 블루(Blue) 색상 값일 수 있다. 섬광 검출기의 특성은, 섬광 검출기에 구비된 광섬유의 파장에 따른 감쇠 계수와 섬광 검출기에 구비된 이미지 센서의 민감도일 수 있다. 프로세서는, 광섬유의 파장에 따른 감쇠 계수와 이미지 센서의 민감도를 기설정된 의사역행렬(pseudoinverse matrix)에 적용하여, 방사선량 및 체렌코프 방사의 크기를 구분하여 계산할 수 있다. 프로세서는, 센싱된 빛의 스펙트럼에서 노이즈를 제거하기 위해 중간값 필터를 적용할 수 있다. 프로세서는, 센싱된 빛의 스펙트럼으로부터 미리 센싱된 배경 노이즈를 제거할 수 있다.

일례로, 섬광 검출기는 플라스틱 섬광체, 광섬유, 및 CCD(Charge Coupled Device)/CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서를 포함할 수 있다. 예를 들면, 플라스틱 섬광체는 지름 1 mm, 길이 1 mm일 수 있다. 광섬유는 지름 1 mm, 길이 15m 일 수 있다. 이와 같이, 섬광 검출기는 초소형 섬광 검출기로 구현될 수 있다.

한편, 체렌코프 빛의 영향을 제거하기 위한 종래의 기술들은 실험 장치의 한계, 또는 취득 정보의 한계에 따라 또는 편의상의 이유로 GB (Green, Blue) 2개 채널의 값만을 이용하였다. 또한, 섬광체의 방출 스펙트럼, 광섬유의 감쇠계수, 이미지 센서의 RGB 민감도 등의 정보 부재에 따라, 수식으로 정립한 방법이 아닌

의 관계식을 통하여 방사선량이 이미 알려진 2곳의 위치에서 측정을 통해 검출기를 보정하는 방법을 택하였다. 이에 반해, 본 발명의 일 실시예는 RGB 카메라 센서를 모두 활용하여 GB 센서만 사용하는 경우보다 정밀도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 컬러 이미지 센서(예컨대, 컬러 CMOS 센서)를 이용하여 촬영된 이미지에 대해 노이즈 제거 및 이득(Gain) 보정 등을 수행하고, 방사선량 및 체렌코프 빛을 구분하는 계산을 수행한다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 다중 케이블이 구비된 섬광 검출기에서 얻어지는 영상의 데이터를 빠르고 동시다발적으로 분석할 수 있다. 이를 손쉽게 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 그래픽 유저 인터페이스(GUI)를 갖춘 프로그램을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 측정 장치는 플라스틱 섬광 검출기(Plastic scintillation detector, PSD), 광섬유(optical fiber) 및 이미지 센서(예컨대, CCD 센서, CMOS 센서)를 이용하여 실제 방사선 치료 시 환자의 외부와 내부(예컨대, 내시경 등)를 실시간으로 측정할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스틱 섬광 검출기는 인체의 구성물질과 유사하며, 작은 사이즈를 제작하기 용이하기 때문에 국소부위 (예컨대, 1 mm × 1 mm)의 조사 선량을 측정할 수 있으며, X-선 산란을 최소화할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 측정 장치는 플라스틱 섬광 검출기, 광섬유 및 이미지 센서를 이용하여 환자 치료 부위에 대한 국소부위에 대한 방사선(예컨대, X-선) 선량을 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있으며, 이러한 측정 결과를 치료 및 치료 계획에 반영할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 측정 장치에서의 프로세서는 다중 케이블용 분석 프로그램을 구동시켜 분석 작업을 수행할 수 있다. 프로세서는 다중 케이블용 분석 프로그램에 따라 다음과 같은 기능을 수행할 수 있다.

프로세서는 다중 케이블용 분석 프로그램에 따라 데이터를 획득할 수 있다. 방사선으로 인해 플라스틱 섬광체에서 생성된 빛은 광섬유를 통해 이미지 센서에서 영상의 디지털 신호로 변환된다. 프로세서는 단순한 밝기의 정도가 아닌 레드(R), 그린(G), 블루(B) 각각의 값과 위치 정보, 총합 등의 데이터들을 이용하여 해당 영상을 분석하고 처리할 수 있다. 여러 개의 검출기의 영역을 추가할 수 있으며, 프로세서는 해당 프로그램을 통해 영상의 모든 영역 또는 일부 영역의 R, G, B 값과 색상값들의 합 등을 수치화시켜 저장할 수 있다.

프로세서는 다중 케이블용 분석 프로그램에 따라 감마값을 지정할 수 있다. 카메라 센서는 고유특성으로 각각 빛의 파장 및 세기에 대한 감도가 다르다. 또한 하드웨어 제조사에 따라 감마 보정이 있을 수 있기 때문에 같은 측정 상황에서도 측정값이 빛의 세기에 비례하지 않을 수 있다. 이는 비선형 전달 함수를 사용하여 빛의 강도 신호를 비선형적으로 변형하는 감마 보정을 통해 표준화 시킬 수 있다. 프로세서는 감마 보정을 위해 같은 세기의 빛 아래 거리별 측정을 통한 데이터를 이용하여 감마 보정값을 읽어 표준화시키고 데이터의 정확도를 높일 수 있다.

프로세서는 다중 케이블용 분석 프로그램에 따라 노이즈를 제거할 수 있다. 국소부위의 측정을 위해 작게 구성된 플라스틱 섬광체는 그 신호 또한 약하다. 때문에 카메라의 이득(Gain), 노출 시간 등이 높아지게 되며 그에 따라 노이즈가 발생하게 된다. 또한 온도의 영향, 센서의 한계 등으로 인한 노이즈도 발생한다. 이러한 노이즈를 제거하기 위해, 프로세서는 중간값 필터와 배경 노이즈를 제거할 수 있다. 프로세서는 중간 값 필터를 통해 데드 픽셀 또는 특정 픽셀의 이상현상 등을 제거할 수 있으며 배경 노이즈를 제거를 통해 온도의 영향 등으로 인한 노이즈를 제거할 수 있다. 프로세서는 관심 영역 외에서의 픽셀 값들을 통해 노이즈 함수를 만들어 제거함으로써, 사전에 각종 노이즈를 측정을 하거나 이에 따라 발생되는 차이를 줄일 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 측정 장치는 그린(Green) 및 블루(Blue) 두 개의 색상 채널만을 이용한 종래 기술에서 벗어나, 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 세 개의 색상 채널을 모두 이용하여 정밀도를 높일 수 있다.

플라스틱 섬광체에서 발생되는 빛

은 하기의 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.

여기서,

는 플라스틱 섬광체에서 발생되는 빛의 파장에 따른 스펙트럼이며,

는 플라스틱 섬광체에 흡수된 방사선량 D에 비례하며, D가 구하고자 하는 피폭선량이다.

는 보정 상수를 나타낸다.

[수학식 1]과 같은 방식으로 광섬유에서 발생되는 체렌코프 빛

을 파장에 따라 나타내면 하기의 [수학식 2]와 같다.

여기서, C는 체렌코프 방사(Cherenkov radiation)의 크기,

는 체렌코프의 스펙트럼,

는 상수를 나타낸다. 일반적으로 PMMA 재질의 광섬유에서 발생되는 체렌코프의 스펙트럼

는

에 비례하는 것으로 알려져 있다.

방사선에 의해 발생된 섬광체의 빛과 체렌코프 빛은 플라스틱 광섬유를 통해 검출센서에 도달하게 되며, 빛이 진행하는 동안 광섬유에 의하여 빛의 세기가 감쇠하게 된다. 또한 광검출 센서는 빛의 파장에 따라 다른 효율을 가지고 있다. 광섬유의 파장에 따른 감쇠계수를

, RGB 삼색 이미지 센서의 검출 효율을

이라 하면, RGB 삼색 픽셀에 도달하여 출력되는 값은 하기의 [수학식 3]과 같이 표현할 수 있다.

상기의 [수학식 3]의 우변에 있는 적분을 간략히 쓰기 위해 [수학식 4]와 같이

와

를 정의한다.

종래의 기술에서는 RGB 색상 중 그린(Green)과 블루(Blue)만을 이용하여 [수학식 3] 식을 간단히 [수학식 5]와 같이 처리하였다.

위의 [수학식 5]를 통해 방사선량 D는 [수학식 6]과 같이 나타낼 수 있다.

게다가, 종래 기술에서는 빛의 스펙트럼 정보, 광섬유의 감쇠계수 정보, 이미지 센서의 RGB 민감도 정보의 부재 또는 불확실성으로 위의 방법을 이용하지 않고, 실제로는 다음과 같은 [수학식 7]을 이용한다.

여기서 G와 B는 측정값이며, 방사선량 D가 계산(또는 측정)이 가능한 지점을 2곳을 측정하여 미지수 a, b를 구하는 방법을 택하였다.

반면, 본 발명의 일 실시예에서는 종래 기술들과 달리, [수학식 3]을 조금도 변경하지 않고 하기의 [수학식 8]과 같이 써서 RGB 삼색의 정보를 최대한 활용한다.

본 발명의 일 실시예는 위와 같은 관계에서, 식에서 볼 수 있듯이 구하고자 하는 양은 D와 C인데, 실험으로 측정 가능한 정보는 R, G, B 세 가지이므로, 중복성이 있어 하기의 [수학식 9]와 같이 무어-펜로즈 의사역행렬(Moore-Penrose pseudoinverse matrix)을 이용하여 방사선량 D와 체렌코프의 크기 C를 매우 정밀하게 구할 수 있다.

무어-펜로즈 의사역행렬을 이용하여, RGB 3개의 측정값으로부터 방사선량 D 및 체렌코프 C, 2개의 미지수를 하기의 [수학식 10] 및 [수학식 11]과 같이 구하게 된다.

또한, 섬광체 및 체렌코프 빛의 스펙트럼, 광섬유의 감쇠계수, 이미지 센서의 민감도가 불확실할 경우를 가정하여, 방사선량 D를 아는 지점 3곳의 위치에서 측정된 값을 통해 하기의 [수학식 12]의 a, b, c를 구하여 보정하는 방법을 추가적으로 수행할 수도 있다.

[수학식 12]의 관계식을 이용하는 경우에는 종래 기술과 달리 선량계 보정을 위하여 2개 지점이 아닌 최소 3개 지점의 측정을 해야 하나, 보다 더 정밀한 측정이 가능하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬광 검출기에서 섬광체 및 광섬유의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 플라스틱 섬광체(Plastic scintillator)는 지름 1 mm, 길이 1 mm 이며, 광섬유는 지름 1 mm, 길이 15m이다. 광섬유의 길이는 치료실 상황에 따라 조정 가능하다.

본 발명의 일 실시예에서는 1 mm 섬광 검출기를 통해 국소화를 실현하고, 조직 등가(Tissue-equivalent) 섬광체를 이용한 인-비보(in-vivo) 및 빠른 연산을 통한 실시간(real time) 선량 분석이 가능하다. 이는 방사선 치료 시 국소 영역의 환부 주변 및 동물실험 등에 대한 선량을 실시간 측정이 가능하게 한다. 또한, 체렌코프 빛에 대한 영향을 분리하여 선량 측정 기술의 정확도 및 신뢰성을 향상시켜 사이버나이프(Cyberknife), RT, 동물실험과 같은 방사선 치료 및 바이오 연구에 실시간·정밀 검출기로 활용할 수 있다. 이는 환자의 피폭을 최소화하며 치료 비용 및 시간을 절약할 수 있다.

플라스틱 섬광체에 대해서 설명하기로 한다.

광학적으로 투명한 특정 물질에 방사선(하전 입자 및 gamma, x-ray 등)이 입사하면 결정내의 원자가 여기 또는 전리된다. 약 10^-14∼10^-12 초 후에 안정상태로 되돌아가면서 여분의 에너지를 빛으로 방출하게 되는데, 이러한 현상을 섬광(Scintillation)이라 하며, 섬광을 내는 물질을 섬광체(Scintillator)라 부른다.

섬광체는 크게 무기섬광체 (Inorganic scintillator)와 유기섬광체(Organic scintillator)로 구분된다. 본 발명의 일 실시예에서 이용될 플라스틱 섬광체는 유기섬광체를 용매로 녹인 후 고분자화시켜 고용체로 제작되며, 별도의 용기가 필요하지 않으며 다양한 형태로 제작 가능한 이점을 가지고 있다. 일반적으로 붕괴시간은 짧고, 방출스펙트럼의 최대강도에 대응하는 파장은 350∼450nm이다.

본 발명의 일 실시예에 이용된 섬광체는 섬유가닥의 형태를 취하고 있다. 섬광체의 일반적인 성질은 [표 1]과 같다.

플라스틱 섬광체의 최대 방출 파장, 붕괴 시간, 용도 등은 [표 2]와 같다.

도 3은 입사된 방사선에 의해 섬광체 및 광섬유에서 발생하는 섬광 및 체렌코프 빛을 설명하기 위한 도면이다.

사이버나이프, 방사선치료 등에서 나오는 치료용 X-선은 1 MeV 보다 높은 에너지 영역에 많이 분포되어 있는데, 플라스틱 광섬유 자체에서 체렌코프 빛이 발생해 섬광체에서의 광신호 측정에 방해요소로 작용하는 단점이 있다.

체렌코프 빛은 하전입자가 어떠한 매질 속에서 빛보다 빠른 속도로 움직일 때 발생되고, 생성된 체렌코프 빛의 파장은 광범위한 영역에 걸쳐 존재한다. 이 체렌코프 빛은 광 계측 장비를 이용하여 섬광체에서 발생하는 섬광량을 계측하는데 방해요소로 작용하며 정확한 선량측정을 위해서 제거되어야 한다.

체렌코프 빛의 방출 스펙트럼은 전체 가시광선 영역에 나타나며 문턱에너지는 광섬유의 굴절률과 하전입자의 종류에 의존한다. 예를 들어, 문턱에너지는 폴리아크릴산메틸의 경우 178 keV이고 폴리스티렌의 경우는 144 keV이다.

방사선 치료 시 치료효과를 높이기 위해서는 국소부위에 미치는 선량을 실시간으로 정확하게 측정하는 섬광 검출기가 필요하다. 방사선 치료 시 사용되는 X-선은 저 에너지부터 고에너지까지 광범위의 에너지를 가지므로 넓은 에너지 영역의 X-선을 측정할 수 있는 섬광 검출기가 요구된다. 하지만 체렌코프 빛은 플라스틱 섬광검출기의 정확도에 영향을 미치는 중요한 요인 중 하나로, 조사된 광섬유에서 발생된 체렌코프 빛은 섬광체에서 발생되는 빛에 더해져 구분하기 힘들며 섬광체에서 발생되는 빛의 세기 측정을 어렵게 하고, 정확한 선량 측정을 어렵게 한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정 장치는 입사된 방사선에 의해 발생하는 체렌코프 빛을 측정하고, 분석하여 이를 제거할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정 장치에서 연결 구조물의 구성을 나타낸 도면이다.

조사된 방사선으로 인해 섬광체에서 생성된 빛은 연결된 광섬유를 따라 CMOS 이미지 센서에 전달된다. 방사선 치료과정에서 동시다발적으로 측정하기 위하여 총 9가닥의 다중 케이블 검출기 시스템을 구현할 수 있다. 예를 들어 9가닥의 플라스틱 섬광체와 광섬유의 연결체를 만들어 섬광 검출기를 구성할 수 있다. 이 과정에서 CCD/CMOS 이미지 센서와 9가닥의 플라스틱 섬광체-광섬유를 연결할 구조물이 필요하다. 해당 연결 구조물은 원기둥 형태의 연결관과 9가닥의 플라스틱 섬광체-광섬유를 연결 및 고정시키는 어댑터로 구성되어 있다. 연결관은 지름 36cm, 길이 10cm로 구성되어 있으며 어댑터는 지름 36cm, 높이 15cm로 구성될 수 있다. 연결관과 어댑터에는 각각 나사선을 만들어 용이하게 연결될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 섬광 검출기는, 서로 이격된 복수의 구멍을 구비하고, 복수의 광섬유와 연결되는 어댑터 및 복수의 광섬유가 연결된 어댑터 및 이미지 센서를 연결시키는 연결관을 더 포함할 수 있다. 섬광 검출기는, 발생된 빛의 초점을 이미지 센서에 맞추는 렌즈를 더 포함할 수 있다. 섬광 검출기는, 복수의 섬광체와 각각 연결된 복수의 광섬유를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 광섬유는 복수의 구멍에 각각 고정될 수 있다.

이와 같이, 섬괌 검출기는 복수 개(예컨대, 9 가닥)의 플라스틱 섬광체와 광섬유를 이미지 센서와 연결하기 위한 연결 구조물 등을 더 포함할 수 있다. 여기서, 연결 구조물은 원기둥 형태의 연결관과 플라스틱 섬광체-광섬유를 연결 및 고정시키는 어댑터를 포함할 수 있다. 그러나 복수 개는 특정 개수로 한정되지 않으며, 수십 개의 섬광체 및 광섬유를 연결하는 것도 가능하다. 일례로, 연결관은 지름 3.6 cm, 길이 10cm 이고, 어댑터는 지름 3.6 cm, 높이 1.5 cm 로 구성될 수 있다. 그러나 이 크기는 필요에 따라 조절 가능하다.

앞서 살펴본 바와 같이 플라스틱 섬광검출기는 다른 검출기에 비해 인체와 가장 유사한 성질(water-equivalent)을 지니고 있어 보다 정확한 선량측정이 가능하다는 장점을 비롯하여, 에너지 의존성이 낮고 선량률이 선형적인 특성을 가지는 장점을 가지고 있다. 또한 생체 내에서 실시간으로 방사선량을 측정이 가능하여 복잡하고 까다로운 방사선 치료 계획에 적합하다.

플라스틱 섬광 검출기(plastic scintillation detector: PSDs)는 플라스틱 섬광체 섬유(plastic scintillating fiber), 광섬유(optical fiber), 광 검출기로 구성되어 있다. 섬광체로 흡수 된 에너지를 가시광선으로 바꾸며, 이 가시광선을 광검출기를 통해 신호로 읽는다.

플라스틱 섬광체는 중심(core)부분과 클래딩(cladding)으로 나눌 수 있는데, 예를 들어 중심은 폴리비닐톨루엔(Polyvinyltoluene)이나 폴리스티렌(Polystyrene)으로 용매가 사용되며, 클래딩은 폴리아크릴산메틸(Polymethylacrylate: PMMA)이 사용된다.

플라스틱 섬광체가 물 등가(water-equivalent)물질로 구성되어 있다는 큰 장점을 비롯하여 작은 크기, 낮은 에너지 의존성, 높은 공간 해상도, 선량 및 선량률에 대한 선형성, 실시간 측정 가능, 높은 민감도 등의 특징을 가진다. 플라스틱 섬광체 섬유(예컨대, BCF-12, BCF-60)에 따라 발생되는 섬광의 파장은 방출 스펙트럼이 달라지며, 그 용도를 달리하게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선량 측정 장치는 2개 이상의 멀티 케이블의 섬광 검출기와 하나의 이미지 센서를 이용하는 시스템으로 구현될 수 있다.

섬광 검출기의 광측정을 위해 사용한 이미지 센서의 경우, 열노이즈가 높게 발생하는 현상이 발생할 수 있다. 정확한 광측정을 위해서는 센서 냉각이 필요하다. 이미지 센서의 열노이즈에 의하여 테두리 부근에 높은 값이 나타난다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선량 측정 장치는 센서 냉각이 가능한 이미지 센서를 이용할 수 있다.

한편, 이미지 센서가 16비트 값을 가지면, 각 픽셀의 출력 값(P)은 0~65535 의 정수값을 가지게 된다. 이미지 센서를 섬광체 방사선량계로 이용할 경우, 각 픽셀의 출력 값은 빛의 광도에 비례하여야 한다. 만약 CMOS 이미지 센서에서 이미지의 출력 값을 일련의 보정을 통해 나타내게 되면, 방사선량이 광도에 비례하지 않을 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선량 측정 장치를 통해 이미지 센서의 감마값을 보정할 필요가 있다. 이미지 센서에 사용되는 카메라의 감마값을 찾는 테스트 과정은 암실에서 수행될 수 있다.

빛의 밝기(L)는 광선원에서부터 거리(d)의 제곱에 반비례하게 된다. LED 선원으로부터 CMOS 이미지 센서의 거리를 변화하여 [수학식 13]의 γ 값을 구하였다.

여기서 P는 이미지 픽셀의 출력값, L은 빛의 밝기, c는 상수이다. 이 식을 거리(d)에 대한 함수로 바꾸면 다음의 [수학식 14]와 같다.

일례로, RGB 삼색 채널에 대해서 테스트를 진행해본 결과, 본 발명자가 사용한 센서의 경우 이를 통하여 감마 보정값은 약 211 +/- 004 로 측정될 수 있으며, 이는 센서에 따라 다른 값을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선량 측정 장치는 광선원으로부터 이미지 센서 거리에 따른 픽셀의 값을 통하여 얻어진 센서의 감마 보정값을 이용하여 감마값을 보정할 수 있다.

여기서, 이미지 센서의 출력값을 감마보정의 과정을 거치면 픽셀의 값이 0 ~ 65535의 범위가 아닌 0 ~ 1917의 범위가 된다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선량 측정 장치는 다중 케이블을 이용하여 섬광 검출기를 구현할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 방사선 치료 시 환자의 외부와 내부(예컨대, 내시경 등)를 실시간으로 측정하는 섬광 검출기를 제공하는 것이다. 본 발명의 실시예들은 방사선 치료 과정에서 국소부위를 동시다발적으로 측정하기 위해서 높은 공간분해능과 다중으로 측정할 수 있는 시스템을 갖춘 섬광 검출기를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라스틱 섬광체는 지름 1mm, 길이 1mm로 구현될 수 있다. 플라스틱 섬광체의 거친 절단면은 5, 3, 1, 0.3 μm 굵기의 연마지를 각각 차례대로 활용해 연마하여 신호의 전달에 손실이 없도록 할 수 있다. 광섬유는 지름 1mm, 길이 15m로 구성하여 거리에 따른 측정환경의 제약을 줄일 수 있다. 광섬유 또한 거친 절단면을 5, 3, 1, 0.3 μm 굵기의 연마지를 각각 차례대로 활용해 연마하여 신호의 전달에 손실이 없도록 할 수 있다.

플라스틱 섬광체와 광섬유는 연결면에 광학 그리스(Optical grease)를 활용하여 신호의 손실이 없도록 할 수 있다. 또한 플라스틱 섬광체와 광섬유의 지름이 같은 점을 활용하여 광섬유의 피복으로 플라스틱 섬광체를 둘러싸 방사선을 제외한 외부 빛의 유입을 차단하였을 뿐만 아니라, 두 물질(제품, 가닥, 케이블) 간의 연결을 쉽게 할 수 있다. 플라스틱 섬광체와 광섬유의 피복은 굴절율이 유사한 에폭시를 활용하여 접합할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 다중 케이블 검출기를 활용하기 위한 프로그램을 이용하여 다중 케이블용 검출기에서 얻어지는 영상의 데이터를 처리할 수 있다. 동시에 얻어지는 많은 지점의 데이터들을 한 번에 분석할 수 있다. 다중 케이블 검출기를 위한 전용 프로그램을 통해 빠른 데이터 처리 및 동시다발적 분석을 이룬다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬광 검출기에서 렌즈를 적용하기 전 및 적용한 후의 촬영 사진을 나타낸 도면이다.

단일 케이블 검출기와 달리 다중 케이블 검출기는 각각의 신호를 구분 짓는 것이 중요하다. 다른 영역의 신호에 의해 각각의 신호들이 오염되는 것을 방지하여 신호 해석의 정확성을 높여야 되는 것이다. 때문에 본 발명의 일 실시예에 따른 섬광 검출기는 플라스틱 섬광체-광섬유와 이미지 센서 사이에 렌즈를 추가로 구성하여 빛의 초점을 맞춰 각각의 신호 영역을 명확히 구분할 수 있다.

도 5에는 렌즈를 적용하기 전 촬영 사진(a) 및 적용한 후의 촬영 사진(b)이 도시되어 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 사용된 BCF 섬광체 방출 스펙트럼 특성을 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 컬러메트릭 방법(Colorimetric method)의 경우, RGB 컬러 이미지 센서를 이용하므로 섬광체에서 방출되는 빛의 스펙트럼 분포가 중요하다. PMMA 광섬유에서 발생되는 체렌코프 빛 또한 짧은 파장이 강하기 때문에 BCF-10 또는 BCF-12와 같이 짧은 파장이 높은 섬광체는 적합하지 않다. 또한 많은 이미지 센서의 경우, 녹색 부근이 파장에서 높은 민감도를 가지고 있어, 최대 방출 파장이 녹색 부근에 위치하는 것이 좋다.

도 6은 BCF 섬광체 방출 스펙트럼을 나타내고 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 녹색 파장의 방출이 가장 높은 BCF-60 섬광체를 이용할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 사용되는 광섬유의 파장별 광손실 특성을 나타낸 도면이다.

광섬유는 섬광체로부터 발생되는 빛을 최소한의 손실로 이미지 센서까지 전송하는데 쓰이며, 일반적으로 플라스틱 광섬유나 실리카 재질의 광섬유가 사용된다. 실리카 재질의 광섬유는 플라스틱 광섬유 대비 전송 손실이 적으며, 높은 온도 (~1000℃)에서도 변형이 적으며, 열팽창 계수가 작다. 또한 가시광선 영역부터 적외선 영역까지 여러 파장에 적용이 가능한 장점을 가지고 있다.

이에 반해, 플라스틱 광섬유는 잘 부러지지 않고 취급이 용이하며, 가격이 저렴하여 장점을 지니고 있다. 유리광섬유와 비교하여 전송손실이 큰 단점을 지니고 있다. 플라스틱 섬광체 및 광섬유를 이용한 검출기 시스템에서는 광섬유 광손실 특성을 고려하여 선정되어야 한다. 광섬유에서의 광손실(transmission loss)은 [수학식 15]와 같이 표현된다.

여기서, L은 광손실, P1과 P2는 각각 입사 빛과 출력 빛의 세기를 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에서는 플라스틱 광섬유를 이용하였으며, 이는 취급이 용이할 뿐만 아니라 섬광 검출기에 널리 쓰이고 있다. 본 발명의 일 실시예는 광섬유의 파장별 광손실에 대한 특성을 이용하며, 이에 대한 정보가 잘 알려진 제품이 선정될 수 있다. 파장별 광손실의 특성은 도 7에 도시되어 있다.

일반적으로 방사선 진단 및 치료시 이용되는 섬광 검출기의 경우, 발생된 빛의 측정은 광전 증폭관(PMT, Photo Multiplier Tube), 포토다이오드(Photodiode), 실리콘 포토다이오드(Silicon photodiode), 아발란치 포토다이오드(Avalanche photodiode) 등이 주로 사용된다. 이에 따라 단일 채널의 신호를 단위 시간당 카운트로 측정하는 것이 일반적이다. 이미지 센서는 주로 방사선 영상에 사용되고 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는 컬러 이미지 센서를 이용하여 방사선량을 측정한다.

이미지 센서의 경우 PMT 등과 비교하여, 추가적인 전자회로 기기들이 요구되지 않아 편리하게 구성이 가능해진다. 컬러 CCD/CMOS의 경우 RGB 색상의 필터가 각각의 픽셀 앞에 위치하게 되어, 기본적으로 CCD/CMOS 센서 하나로 RGB 3개 채널의 신호를 얻을 수 있는 장점이 있다. 또한 여러 개의 섬광체 검출기를 이용하여 각각의 빛을 CCD/CMOS 센서의 각기 다른 영역에 빛이 들어가게 함으로써, 하나의 센서로 여러 섬광체의 신호를 동시에 처리하는 것이 가능해진다. 반면, 일반적으로 쓰이는 PMT 등에 비해 검출 효율이 낮으며, 온도에 민감한 단점을 가지고 있다.

본 발명의 일 실시예에서 CCD/CMOS의 선정 기준은 다음과 같다.

컬러 CCD/CMOS 이며, RGB 응답 함수(response function)에 대한 기술자료 존재, USB를 이용한 제어, 제어의 용이성 및 추가 하드웨어의 불필요, 이미지 센서의 사이즈가 4 mm 이상 (다중 검출기 구성) 및 1~2 메가픽셀 이상, 20 FPS 이상인 이미지 센서가 선정될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 사용되는 중간값 필터를 적용하기 전 원본 데이터 및 필터 적용 후를 나타낸 도면이다.

컬러 이미지 센서를 이용하여 촬영된 이미지는 노이즈 제거 및 이득 보정 등을 거쳐, 앞서 기술된 방사선량 및 체렌코프 빛을 구분하는 계산을 수행하여야 한다. 이를 손쉽게 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 그래픽 유저 인터페이스(GUI)를 갖춘 분석 프로그램을 제공할 수 있다. 분석 프로그램이 가지는 기본적인 기능은 다음과 같다.

첫째, 방사선량 측정 장치는 이득 및 노출 타임(Exposure time) 보정 기능을 수행한다.

이미지 센서는 적절한 빛을 받아들이기 위하여 이득 및 노출 시간을 달리하게 될 경우가 있어, 서로 다른 설정 값에 대하여 일관성 있는 보정이 필요하다. 따라서, 방사선량 측정 장치는 이득 = 0, 노출 타임 = 1초를 기준으로 하여 RGB 값을 보정할 수 있다.

둘째, 방사선량 측정 장치는 광손실 보정 기능을 수행할 수 있다.

섬광체에서 발생된 빛은 광섬유를 통하여 이미지 센서에 도달하게 되는데, 광섬유의 물질 및 길이에 따라서 빛의 파장별 광손실은 달리 나타나게 된다. 따라서, 방사선량 측정 장치는 빛의 파장별 광손실 데이터를 이용하여, 검출기별 길이에 따른 광손실량의 값을 보정할 수 있다.

셋째, 방사선량 측정 장치는 중간값 필터(Median filter)를 적용할 수 있다.

중간값 필터는 비선형 디지털 필터 기술로 이미지나 기타 신호로부터 노이즈를 제거하는 데 주로 이용되며, 특히 이미지 처리에 널리 이용되는 기술이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에서 측정된 데이터 중 특정 픽셀 위치를 본 그래프이다. 도 8의 (a)는 중간값 필터 적용 전의 원본 데이터이고, 도 8의 (b)는 중간값 필터를 적용한 경우이다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정 장치는 중간값 필터를 적용하여 원본 데이터로부터 노이즈를 제거할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배경 노이즈 제거 전 및 노이즈 제거 후를 나타낸 도면이다.

넷째, 방사선량 측정 장치는 배경 노이즈를 제거할 수 있다.

빛이 충분히 강한 대상에 대한 영상 촬영이 아닌 매우 약한 빛을 수 초에서 수십초에 걸쳐 촬영하게 되면 CCD/CMOS의 특성상 다크 노이즈(Dark Noise)가 발생하게 된다. 센서에 빛이 거의 들어오지 않았음에도 일정 수준 이상의 신호가 쌓이게 되는데, 정밀한 방사선량의 측정을 위해서 반드시 제거가 되어야 한다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정 장치는 방사선량 측정때와 동일한 CCD/CMOS 카메라 설정으로 배경 노이즈만을 촬영하여, 배경 노이즈를 제거할 수 있다. 도 9의 (a) 및 (b)는 중간값 필터를 적용한 데이터(a)에서 배경 노이즈를 제거하여 신호만 추출한 그래프(b)를 나타내고 있다.

방사선량 측정 장치는 다양한 그래프 옵션을 제공할 수 있다. CCD/CMOS로 측정된 데이터의 처리를 가시화함으로써, 데이터 확인을 용이하게 하였다. 그래프의 옵션으로 원본 데이터, RGGB 베이어(bayer) 분리, RGB 개별, 특정 픽셀 라인 등의 데이터를 즉시 그려내어, 데이터 확인을 쉽게 할 수 있다.

방사선량 측정 장치는 방사선량(D) 및 체렌코프 빛(C)을 구분하여 계산할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 CCD/CMOS 영상으로부터 앞서 기술된 보정 및 데이터, 컬러메트릭 식별 방법(Colorimetric discrimination method) 등을 이용하여 방사선량 및 체렌코프 빛을 구분하여 계산할 수 있다. 다른 검출기로 측정한 데이터와 비교하기 위하여 변환 인자(Conversion factor)를 넣을 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 10cm×10cm X선 조사영역과 검출기의 위치, 검증 실험의 모식도를 나타낸 도면이다.

앞서 기술한 바와 같이 종래 기술들은 실험 장치의 한계, 또는 취득 정보의 한계에 따라 RGB 3개 채널의 값을 이용하지 못하였고, GB (Green, Blue) 2개 채널의 값만을 이용하였다. 또한 섬광체의 방출 스펙스럼, 광섬유의 감쇠계수, 이미지 센서의 RGB 민감도 등의 정보의 부재에 따라, 수식으로 정립한 방법이 아니라,

의 관계식을 통하여 방사선량이 알려진 2곳의 위치에서의 측정을 통해 검출기를 보정하는 방법을 택하였다.

본 발명의 일 실시예에서는 종래 기술들과 차별적으로 RGB 3개 채널을 모두 활용하는 방법을 택하였으며, 컬러메트릭 방법(Colorimetric method)을 검증하는 실험의 구성은 도 10과 같다.

도 10과 같이, 10 cm × 10 cm 크기의 X-선 조사 영역을 검출기가 y 방향으로 가로지르며 측정을 한다. 이는 체렌코프 영향이 미미한 영역에서부터 섬광체 빛과 체렌코프 빛이 큰 영역, 섬광체 빛이 약하고 체렌코프 빛이 큰 영역 모두를 확인하기 위한 것이다.

검출기는 수면으로부터 15 cm 하단에 위치하며, 이는 (x,y) = (0,0)의 위치에서 3 Gy/min 의 방사선량률을 가지는 깊이이다.

측정값의 검증을 위하여 동일 위치에서 IBA CC13 이온 챔버로 측정한 값과 비교하였으며, 섬광체가 달리지 않은 광섬유를 나란하게 놓아서 감법(subtraction method)를 동시에 수행하여 비교하였다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러메트릭 방법과, 이온챔버, 감법 등의 종래 방법으로 측정된 상대적 방사선량 비교를 나타낸 도면이다.

여기서, 원 데이터(Raw data) 외 다른 값들은 y=0의 위치에서 보정된다.

도 11은 이온챔버와 각각의 방법들을 이용하여 얻어진 상대적인 도스(dose) 값(상단)과 각 방법의 값과 이온챔버 측정값의 차이(하단)를 보이고 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 별 모양의 컬러메트릭-언핏(Colorimetric-unfitted) 방법은 BCF-60의 스펙트럼, 광섬유의 감쇠계수, 이미지 센서의 RGB 민감도 자료를 이용하여, 무어-펜로즈 의사역행렬(Moore-Penrose pseudoinverse matrix)을 이용하게 얻어진 값이다. 이 방법의 장점으로는 방사선량을 보정할 때, 단 1곳의 방사선량을 알고 있는 위치의 측정만으로 가능하다. 원 모양의 컬러메트릭-핏(Colorimetric-fitted) 방법은 이미 방사선량을 알고 있는 위치 3곳을 이용하여

수학식을 이용한 방법이다. 3곳의 위치와 값은 y = -8, 0, 8 cm 로, 각각 체렌코프 빛과 섬광체 빛이 작은 위치, 체렌코프 빛과 섬광체 빛이 강한 위치, 체렌코프 영향이 크고 섬광체 빛이 약한 위치이다. 세모 모양의 값은 섬광체가 없는 광섬유를 나란하게 놓아 감법을 통해 얻어진 값이다. 네모 모양(Raw data)의 값은 이미지 센서의 출력 값에 감마 보정만 수행한 경우이다. 원 데이터(Raw data) 값이 붉은 실선의 이온챔버 측정값과 어긋나는 정도가 체렌코프 빛의 영향이라 할 수 있다.

3곳의 측정값을 통해 보정한 컬러메트릭-핏(Colorimetric-fitted) 값이 급격하게 방사선량이 변화하는 구간을 제외하고 이온챔버와 약 2 % 이내에 일치함을 보여준다.

컬러메트릭-언핏(Colorimetric-unfitted)의 값은, 광섬유를 나란히 놓아 측정한 감법과 유사하게 이온 챔버와 4 % 이내(y = -5, 5 제외)로 일치함을 보인다.

세 곳의 위치를 측정하여 보정한 컬러메트릭-핏(Colorimetric-fitted) 값이, 컬러메트릭-언핏(Colorimetric-unfitted)의 값보다 잘 일치함을 알 수 있다. 이는 섬광체의 방출 스펙트럼, 광섬유의 감쇠계수, 이미지 센서의 민감도 등의 값이 각종 영향(예컨대, 온도, 꺾임, 파장 적분 범위, 등등)에 의해 완벽하지 않을 수 있을 것으로 보인다. 하지만, 정보의 불확실성에도 불구하고 단 1곳의 측정 값으로 보정한 컬러메트릭-언핏(Colorimetric-unfitted) 방법은 종래 기술들에서는 수행되지 않았던 방법으로, 본 발명의 일 실시예에서는 이온챔버와 매우 근접한 결과를 얻을 수 있었다.

방사선량의 분포는 Y=0 위치를 기준으로 대칭적이나, y = -9 ~ -6 과 y = 6 ~ 9 의 위치에서 우측이 더 오차 값이 큰 것을 확인할 수 있다. 앞서 빛이 밝아지면 픽셀에서의 값 분포가 넓어짐을 확인하였는데, 좌측은 섬광체 및 체렌코프 빛이 약한 위치인 반면 우측이 체렌코프에 의해 빛이 강해지며 오차가 커지게 된 것을 확인할 수 있다.

또한 방사선량이 급격하게 변하는 위치에서 이온 챔버와의 차이가 커지는 것을 확인할 수 있으며, 이는 뒤의 공간 분해능을 확인하는 실험에서 두드러지게 나타난다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러메트릭 방법의 2개 색상 채널을 이용하는 방법과 3개 색상을 이용하는 방법의 비교를 설명하기 위한 도면이다.

도 12는 컬러메트릭-핏 방법(Colorimetric-fitted method)을 그린(Green), 블루(Blue) 2개 채널과 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 3개의 채널을 이용한 것을 비교한 그래프이다. 종래의 기술에서는 2개의 색상 채널을 섬광체 빛이 우세한 곳과 체렌코프 빛이 우세한 2개의 지점을 측정하여,

의 관계식을 이용하여 보정하였다. 종래 기술과 유사하게 GB 2개의 채널을 보정하기 위하여 y = -4, 8 위치의 이온 챔버 측정 값을 이용하였다. 이들 보정의 기반이 되는 위치는 매우 중요해지는 데, 이에 따라 값이 크게 변화하게 된다. 따라서 위의 y = -4, 8의 위치는 모든 측정 지점에서 2개 지점의 조합으로 계산한 결과 이온 챔버 측정값과의 차이가 가장 적게 나타난 값을 택한 것이다.

위의 결과와 같이, 2개 색상 채널을 이용하는 방법보다 3개 색상 채널을 이용하는 것이 전체적으로 이온 챔버의 값과 차이가 적게 나는 것을 확인할 수 있다. 특히, 2개 색상을 택한 기존의 방법에서는 체렌코프 빛과 섬광체의 빛이 함께 강하거나 약한 영역에서 큰 차이가 나타남을 알 수 있다.

2개 색상 채널을 이용하는 방법보다 3개 색상 채널을 이용하는 것이 전체적으로 이온 챔버의 값과의 차이가 적게 나는 것을 확인할 수 있다. 특히 2개 색상을 택한 기존의 방법에서는 체렌코프 빛과 섬광체의 빛이 함께 강하거나 약한 영역에서 큰 차이가 나타나는 것을 알 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러메트릭-언핏 방법과 섬광체 없는 광섬유에 측정된 체렌코프 빛을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 컬러메트릭-언핏 방법은 RGB의 값과 무어-펜로즈 의사역행렬을 통해 체렌코프 빛을 구분해낼 수 있다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러메트릭-언핏 방법과 감법(Subtraction method)을 비교하기 위해 나란히 놓은 광섬유에서 측정된 값(Green 채널)과 상대적으로 비교한 그래프이다. 두 개의 패턴이 매우 유사한 것으로 보아 컬러메트릭-언핏 방법이 방사선량 값뿐만 아니라 체렌코프 빛을 매우 잘 구분해냄을 알 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예들에 따른 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 본 발명의 실시예들에 따른 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다.

프로세서에 의해 실행 가능한 적어도 하나의 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 적어도 하나의 프로그램은 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금: 섬광체가 광섬유를 통해 연결된 이미지 센서를 구비한 섬광 검출기를 통해, 입사된 방사선에 의해 발생된 빛을 센싱하고, 상기 센싱된 빛의 스펙트럼으로부터 제1 내지 제3 색상 값을 산출하고, 상기 섬광 검출기의 특성과 상기 산출된 제1 내지 제3 색상 값을 기반으로 방사선량 및 체렌코프 방사(Cherenkov radiation)의 크기를 구분하여 계산하게 하는 명령어들을 포함하는, 비 일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체가 제공될 수 있다.

상술한 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.

이상, 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

구체적으로, 설명된 특징들은 디지털 전자 회로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 또는 그들의 조합들 내에서 실행될 수 있다. 특징들은 예컨대, 프로그래밍 가능한 프로세서에 의한 실행을 위해, 기계 판독 가능한 저장 디바이스 내의 저장장치 내에서 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품에서 실행될 수 있다. 그리고 특징들은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 설명된 실시예들의 함수들을 수행하기 위한 지시어들의 프로그램을 실행하는 프로그래밍 가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 설명된 특징들은, 데이터 저장 시스템으로부터 데이터 및 지시어들을 수신하기 위해, 및 데이터 저장 시스템으로 데이터 및 지시어들을 전송하기 위해, 결합된 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 프로세서, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스를 포함하는 프로그래밍 가능한 시스템 상에서 실행될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들 내에서 실행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 소정 결과에 대해 특정 동작을 수행하기 위해 컴퓨터 내에서 직접 또는 간접적으로 사용될 수 있는 지시어들의 집합을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 해석된 언어들을 포함하는 프로그래밍 언어 중 어느 형태로 쓰여지고, 모듈, 소자, 서브루틴(subroutine), 또는 다른 컴퓨터 환경에서 사용을 위해 적합한 다른 유닛으로서, 또는 독립 조작 가능한 프로그램으로서 포함하는 어느 형태로도 사용될 수 있다.

지시어들의 프로그램의 실행을 위한 적합한 프로세서들은, 예를 들어, 범용 및 특수 용도 마이크로프로세서들 둘 모두, 및 단독 프로세서 또는 다른 종류의 컴퓨터의 다중 프로세서들 중 하나를 포함한다. 또한 설명된 특징들을 구현하는 컴퓨터 프로그램 지시어들 및 데이터를 구현하기 적합한 저장 디바이스들은 예컨대, EPROM, EEPROM, 및 플래쉬 메모리 디바이스들과 같은 반도체 메모리 디바이스들, 내부 하드 디스크들 및 제거 가능한 디스크들과 같은 자기 디바이스들, 광자기 디스크들 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크들을 포함하는 비휘발성 메모리의 모든 형태들을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 ASIC들(application-specific integrated circuits) 내에서 통합되거나 또는 ASIC들에 의해 추가될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 일련의 기능 블록들을 기초로 설명되고 있지만, 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

전술한 실시예들의 조합은 전술한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 구현 및/또는 필요에 따라 전술한 실시예들 뿐 아니라 다양한 형태의 조합이 제공될 수 있다.

전술한 실시예들에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

100: 방사선량 측정 장치
110: 섬광 검출기
111: 섬광체
112: 광섬유
113: 이미지 센서
114: 어댑터
115: 연결관
116: 렌즈
120: 메모리
130: 프로세서

Claims (20)

1. 섬광체가 광섬유를 통해 연결된 이미지 센서를 구비하는 섬광 검출기;
   적어도 하나의 프로그램을 저장하는 메모리; 및
   상기 섬광 검출기 및 상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고,
   상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써,
   입사된 방사선에 의해 발생된 빛을 상기 섬광 검출기를 통해 센싱하고,
   상기 센싱된 빛의 스펙트럼으로부터 제1 내지 제3 색상 값을 산출하고,
   상기 섬광 검출기의 특성과 상기 산출된 제1 내지 제3 색상 값을 기반으로 방사선량 및 체렌코프 방사(Cherenkov radiation)의 크기를 구분하여 계산하는, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 섬광 검출기는,
   상기 발생된 빛의 초점을 상기 이미지 센서에 맞추는 렌즈를 더 포함하는, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 섬광체는,
   플라스틱 섬광체인, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 섬광체와 상기 광섬유는 서로 동일한 지름을 가지고, 상기 섬광체는 상기 광섬유의 피복에 의해 둘러싸지는, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 섬광 검출기는,
   복수의 섬광체와 각각 연결된 복수의 광섬유를 포함하는, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 섬광 검출기는,
   서로 이격된 복수의 구멍을 구비하고, 상기 복수의 광섬유와 연결되는 어댑터; 및
   상기 복수의 광섬유가 연결된 어댑터 및 상기 이미지 센서를 연결시키는 연결관을 더 포함하고,
   상기 복수의 광섬유는 상기 복수의 구멍에 각각 고정되는, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 이미지 센서는,
   컬러 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서 또는 컬러 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서인, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 내지 제3 색상 값은,
   레드(Red) 색상 값, 그린(Green) 색상 값 및 블루(Blue) 색상 값인, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 섬광 검출기의 특성은,
   상기 섬광 검출기에 구비된 광섬유의 파장에 따른 감쇠 계수와 상기 섬광 검출기에 구비된 이미지 센서의 민감도인, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 광섬유의 파장에 따른 감쇠 계수와 상기 이미지 센서의 민감도를 기설정된 의사역행렬(pseudoinverse matrix)에 적용하여, 방사선량 및 체렌코프 방사의 크기를 구분하여 계산하는, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 센싱된 빛의 스펙트럼에서 노이즈를 제거하기 위해 중간값 필터를 적용하는, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 센싱된 빛의 스펙트럼으로부터 미리 센싱된 배경 노이즈를 제거하는, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치.
13. 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 장치에 의해 수행되는 방사선량 측정 방법에 있어서,
    섬광체가 광섬유를 통해 연결된 이미지 센서를 구비한 섬광 검출기를 통해, 입사된 방사선에 의해 발생된 빛을 센싱하는 단계;
    상기 센싱된 빛의 스펙트럼으로부터 제1 내지 제3 색상 값을 산출하는 단계; 및
    상기 섬광 검출기의 특성과 상기 산출된 제1 내지 제3 색상 값을 기반으로 방사선량 및 체렌코프 방사(Cherenkov radiation)의 크기를 구분하여 계산하는 단계를 포함하는, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 섬광 검출기에 구비된 렌즈를 통해, 상기 발생된 빛의 초점을 상기 이미지 센서에 맞추는 단계를 더 포함하는, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 방법.
15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 색상 값은,
    레드(Red) 색상 값, 그린(Green) 색상 값 및 블루(Blue) 색상 값인, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 방법.
16. 제13항에 있어서,
    상기 섬광 검출기의 특성은,
    상기 섬광 검출기에 구비된 광섬유의 파장에 따른 감쇠 계수와 상기 섬광 검출기에 구비된 이미지 센서의 민감도인, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 방법.
17. 제13항에 있어서,
    상기 방사선량 및 체렌코프 방사의 크기를 구분하여 계산하는 단계는,
    상기 광섬유의 파장에 따른 감쇠 계수와 상기 이미지 센서의 민감도를 기설정된 의사역행렬(pseudoinverse matrix)에 적용하여, 방사선량 및 체렌코프 방사의 크기를 구분하여 계산하는, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 방법.
18. 제13항에 있어서,
    상기 센싱된 빛의 스펙트럼에서 노이즈를 제거하기 위해 중간값 필터를 적용하는 단계를 더 포함하는, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 방법.
19. 제13항에 있어서,
    상기 센싱된 빛의 스펙트럼으로부터 미리 센싱된 배경 노이즈를 제거하는 단계를 더 포함하는, 섬광 검출기를 이용한 방사선량 정밀측정 방법.
20. 프로세서에 의해 실행 가능한 적어도 하나의 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 적어도 하나의 프로그램은 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금:
    섬광체가 광섬유를 통해 연결된 이미지 센서를 구비한 섬광 검출기를 통해, 입사된 방사선에 의해 발생된 빛을 센싱하고,
    상기 센싱된 빛의 스펙트럼으로부터 제1 내지 제3 색상 값을 산출하고,
    상기 섬광 검출기의 특성과 상기 산출된 제1 내지 제3 색상 값을 기반으로 방사선량 및 체렌코프 방사(Cherenkov radiation)의 크기를 구분하여 계산하게 하는 명령어들을 포함하는, 비 일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.

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