KR20210044638A - 다중 에너지 x선 단층영상 촬영 장치 및 방법 - Google Patents

다중 에너지 x선 단층영상 촬영 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210044638A
KR20210044638A KR1020190128066A KR20190128066A KR20210044638A KR 20210044638 A KR20210044638 A KR 20210044638A KR 1020190128066 A KR1020190128066 A KR 1020190128066A KR 20190128066 A KR20190128066 A KR 20190128066A KR 20210044638 A KR20210044638 A KR 20210044638A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ray
image
energy
rays
subject
Prior art date
Application number
KR1020190128066A
Other languages
English (en)
Inventor
최영욱
김기현
최영진
Original Assignee
한국전기연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전기연구원 filed Critical 한국전기연구원
Priority to KR1020190128066A priority Critical patent/KR20210044638A/ko
Priority to PCT/KR2020/012027 priority patent/WO2021075723A1/ko
Publication of KR20210044638A publication Critical patent/KR20210044638A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/40—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4035—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis the source being combined with a filter or grating
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4291—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis the detector being combined with a grid or grating
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/502—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of breast, i.e. mammography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5205—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of raw data to produce diagnostic data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5258—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise
    • A61B6/5282—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise due to scatter

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

본 발명은 X선 단층영상 촬영 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 다중 에너지의 X선을 사용하여 피검체의 단층영상을 촬영할 수 있는 다중 에너지 X선 단층영상 촬영 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 미리 정해진 제1 경로를 따라 이동하면서 서로 다른 복수 에너지 레벨의 X선을 피검체로 순차 조사하는 X선원; 상기 X선원에서 조사되어 상기 피검체를 투과한 X선을 감지하여 X선 영상을 생성하는 X선 감지부; 상기 X선 감지부에서 생성된 복수의 X선 영상을 이용하여 상기 피검체에 대한 단층영상을 생성하는 단층영상 생성부; 및 상기 X선원, 상기 X선 감지부 및 상기 단층영상 생성부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 단층영상 촬영 장치를 구현하는 효과를 갖는다.

Description

다중 에너지 X선 단층영상 촬영 장치 및 방법{Apparatus and method for multiple energy X-ray tomosynthesis}
본 발명은 X선 단층영상 촬영 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 다중 에너지의 X선을 사용하여 피검체의 단층영상을 촬영할 수 있는 다중 에너지 X선 단층영상 촬영 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 암 등의 다양한 질환을 조기에 검진하고 치료하기 위한 시도가 이루어지고 있다. 특히, 암은 현대인에게 가장 중요한 사망 원인 중 하나라고 할 수 있으며, 나아가 한국인의 경우 음식 및 생활 패턴이 빠르게 서구화되면서 암 발병률이 급격하게 증가되고 있는 것으로 보고되고 있다. 암은 성별에 따라 종류별 발병률이 달라지는데, 예를 들어 여성의 경우 유방암은 가장 발병률이 높은 암 중 하나이다. 특히, 한국 여성의 경우 유방암 증가율이 세계 평균의 20배에 달할 정도로 빠르게 발병률이 증가하고 있어 그 심각성이 더욱 크다고 할 수 있다.
암은 발병 후 진행 정도에 따라 치료 가능성이 크게 달라질 수 있어, 이를 조기에 진단하기 위한 진단 기술이 매우 중요하다. 그러나, 현재 통상적으로 사용되고 있는 2차원 평명 영상의 유방 촬영술의 경우, 영상의 대조도(contrast)가 떨어지거나 암세포 조직이 근육이나 지방 조직 등에 가려져 분별이 어려운 경우 등 암의 발생을 정확하게 판별하기 어려운 영상이 촬영되는 비율이 36.6%에 달할 정도로 영상 판독을 통해 발병 여부를 정확히 판단하기 어렵다. 특히, 동양 여성의 경우 유방 조직이 치밀하여 암세포 조직을 판별하는데 더욱 어려움이 따른다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여, 2차원 평면 영상을 촬영하면서 고에너지와 저에너지의 이중 에너지 X선으로 두번 촬영하고, 두 영상의 대조도 차이를 분석하여 병변을 보다 자세하게 진단하는 방법이 시도되고 있다. 보다 구체적인 예를 들어, 영상을 1번 촬영하는 경우에는 30kV의 X선으로 촬영하는데 반하여, 영상을 두번 촬영하는 경우에는 43kV의 고에너지와 27kV의 저에너지 X선을 사용하여 두 영상을 획득하고 비교 분석하여 진단 효율을 높이게 된다(도 1(a)).
그러나, 이러한 경우 영상의 대조도 등은 개선할 수는 있겠으나, 암세포가 근육이나 지방 세포 등에 가려져 분별이 어려운 경우 등에는 여전히 병변을 정확히 판별하기 어려우며(도 2의 2D 참조), 또한 피검자는 X선 흡수 특성을 개선하기 위한 조영제 등을 주사하게 되면서 여러 부작용이 따를 수 있다는 문제점을 가진다.
이에 대하여, 디지털 유방 단층촬영(DBT)에서는, 도 1(b)에서 볼 수 있는 바와 같이, 일정 각도 간격으로 회전하면서 9 ~ 15장 정도의 2차원 영상을 촬영한 후 이를 처리하여 일련의 단층 영상을 합성해 내게 된다(도 2의 3D 참조). 이에 따라, 디지털 유방 단층촬영(DBT)에서는 보다 높은 해상도를 가지는 단층 영상을 생성할 수 있어 검진의 정확도를 높일 수 있으나, 다수의 영상 촬영에 따라 X선 조사량이 늘어날 수 있고, 위의 이중 에너지 X선 영상에 비하여 대조도 등이 떨어질 수 있으며, 나아가 고가의 장비가 필요하여 검사 비용을 증가시킬 뿐만 아니라 검사에 소요되는 시간도 늘어나는 문제점이 있다.
이에 따라, 상기와 같은 종래 X선 영상 촬영 기술의 문제점을 해결하기 위하여 영상의 대조도를 개선하면서도 낮은 X선 조사량으로 고해상도의 단층영상을 생성할 수 있는 X선 단층영상 촬영 장치 및 방법이 요구되고 있으나, 아직 이에 대한 적절한 대안이 제시되지 못하고 있다.
한국 공개특허공보 제10-2016-0079961호 (2016.07.07)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 영상의 대조도를 개선하면서도 낮은 X선 조사량으로 고해상도의 단층영상을 생성할 수 있는 X선 단층영상 촬영 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 아래에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술 분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 측면에 따른 X선 단층영상 촬영 장치는, 미리 정해진 제1 경로를 따라 이동하면서 서로 다른 복수 에너지 레벨의 X선을 피검체로 순차 조사하는 X선원; 상기 X선원에서 조사되어 상기 피검체를 투과한 X선을 감지하여 X선 영상을 생성하는 X선 감지부; 상기 X선 감지부에서 생성된 복수의 X선 영상을 이용하여 상기 피검체에 대한 단층영상을 생성하는 단층영상 생성부; 및 상기 X선원, 상기 X선 감지부 및 상기 단층영상 생성부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 X선원은 상기 제1 경로의 제1 위치와 제2 위치를 포함하는 복수의 위치에서 상기 복수 에너지 레벨의 X선을 피검체로 순차 조사하며, 상기 제1 위치에서는 제1 에너지의 X선을 상기 피검체로 조사하고, 상기 제1 위치에 인접하는 상기 제2 위치에서는 상기 제1 에너지보다 높은 제2 에너지의 X선을 상기 피검체로 조사할 수 있다.
이때, 상기 단층영상 생성부에서는, 상기 제1 위치에서 상기 제1 에너지의 X선을 사용하여 생성된 제1-1 영상을 이용하여 상기 제1 위치에서의 상기 제2 에너지에 대응하는 제1-2 영상을 생성할 수 있다.
또한, 상기 단층영상 생성부에서는, 상기 제2 위치에서 상기 제2 에너지의 X선을 사용하여 생성된 제2-1 영상을 이용하여 상기 제1 위치에서의 상기 제2 에너지에 대응하는 제1-2 영상을 생성할 수 있다.
또한, 상기 단층영상 생성부에서는, 상기 제1-1 영상과 상기 제1-2 영상을 이용하여 상기 제1 위치에 대하여 대조도가 개선된 제1-3 영상을 생성할 수 있다.
또한, 상기 단층영상 생성부에서는, U-network, Cycle-GAN 또는 다른 신경망 회로(neural network)를 이용하여 상기 제1-2 영상을 생성할 수 있다.
또한, 상기 단층영상 생성부에서는, 상기 복수의 위치에 대응하는 복수의 대조도 개선 영상을 이용하여 상기 피검체에 대한 단층영상을 생성할 수 있다.
또한, 상기 제1 에너지의 X선과 상기 제2 에너지의 X선 중 하나를 선택적으로 필터링하는 필터부가 구비될 수 있다.
이때, 상기 제1 에너지의 X선 조사시에는 상기 필터부를 상기 X선의 조사 경로에서 제거하고, 상기 제2 에너지의 X선 조사시에는 상기 필터부를 상기 X선의 조사 경로로 이동시키는 구동부가 구비될 수 있다.
또한, 상기 X선 감지부 상에 상기 X선의 산란을 감소시키는 그리드(grid)가 구비될 수 있다.
본 발명에 따르면, 미리 정해진 제1 경로를 따라 이동하면서 서로 다른 복수 에너지 레벨의 X선을 피검체로 순차 조사하면서 서로 다른 복수 에너지 레벨의 X선 영상을 생성하되, 각 위치에서의 조사되지 않은 에너지 레벨의 X선 영상도 산출한 후, 이를 이용하여 상기 피검체에 대한 단층영상을 생성하도록 함으로써, 영상의 대조도를 개선하면서도 낮은 X선 조사량으로 고해상도의 단층영상을 생성할 수 있는 X선 단층영상 촬영 장치를 구현할 수 있다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 유방암 진단을 위한 2D 및 3D 영상 진단 장치이다.
도 2는 종래 기술에 따른 2D 및 3D 영상의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층영상 촬영 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층영상 촬영 장치의 작동 원리를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층영상 촬영 장치의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층영상 촬영 장치의 필터부에 의한 X선 스펙트럼이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층영상 촬영 장치의 필터부 및 구동부의 예시도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명하고자 한다.
이하의 실시예는 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
아래에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층영상 촬영 장치 및 방법에 대한 예시적인 실시 형태들을 첨부된 도면을 참조하여 차례로 설명한다.
먼저, 도 3에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층영상 촬영 장치(100)의 블록도가 도시되어 있다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층영상 촬영 장치(100)는, 미리 정해진 제1 경로를 따라 이동하면서 서로 다른 복수 에너지 레벨의 X선을 피검체(200)로 순차 조사하는 X선원(110), 상기 X선원(110)에서 조사되어 상기 피검체(200)를 투과한 X선을 감지하여 X선 영상을 생성하는 X선 감지부(120), 상기 X선 감지부(120)에서 생성된 복수의 X선 영상을 이용하여 상기 피검체(200)에 대한 단층영상을 생성하는 단층영상 생성부(130) 및 상기 X선원(110), 상기 X선 감지부(120) 및 상기 단층영상 생성부(130)를 제어하는 제어부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층영상 촬영 장치(100)에서는, 미리 정해진 제1 경로를 따라 이동하면서 서로 다른 복수 에너지 레벨의 X선을 피검체(200)로 순차 조사하면서 서로 다른 복수 에너지 레벨의 X선 영상을 생성하되, 각 위치에서의 조사되지 않은 에너지 레벨의 X선 영상도 산출한 후, 이를 이용하여 상기 피검체(200)에 대한 단층영상을 생성하도록 함으로써, 영상의 대조도를 개선하면서도 낮은 X선 조사량으로 고해상도의 단층영상을 생성할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층영상 촬영 장치(100)를 구성 요소 별로 나누어 자세하게 살핀다.
먼저, 상기 X선원(110)은 미리 정해진 제1 경로를 따라 이동하면서 서로 다른 복수 에너지 레벨의 X선을 피검체(200)로 순차 조사하게 된다.
이때, 상기 X선원(110)은 상기 제1 경로의 제1 위치와 제2 위치를 포함하는 복수의 위치에서 상기 복수 에너지 레벨의 X선을 피검체(200)로 순차 조사하며, 상기 제1 위치에서는 제1 에너지의 X선을 상기 피검체로 조사하고, 상기 제1 위치에 인접하는 상기 제2 위치에서는 상기 제1 에너지보다 높은 제2 에너지의 X선을 상기 피검체(200)로 조사할 수 있다.
예를 들어, 상기 X선원(110)은 상기 피검체(200)을 중심으로 하는 원호(arc)를 따라 회전하면서 15도 간격으로 저에너지와 고에너지(예를 들어, 27KV 및 43KV)의 X선을 교대로 상기 피검체(200)로 조사할 수 있다.
보다 구체적인 예를 들자면, 상기 X선원(110)은 상기 피검체(200)를 중심으로 하는 원호를 따라 회전하면서 제1 위치(도 4의 (a1))에서는 27KV의 저에너지 X선을 상기 피검체(200)로 조사하고, 상기 제1 위치에서 15도 이동한 제2 위치(도 4의 (a2))에서는 43KV의 고에너지 X선을 상기 피검체(200)로 조사하게 된다.
이어서, 상기 제2 위치에서 15도 이동한 제3 위치(도 4의 (a3))에서는 다시 27KV의 저에너지 X선을 상기 피검체(200)로 조사하고, 상기 제3 위치에서 15도 이동한 제4 위치(도 4의 (a4))에서는 다시 43KV의 고에너지 X선을 상기 피검체(200)로 조사하게 된다.
그러나, 위에서는 저에너지 X선과 고에너지 X선을 교차로 조사하는 예를 들고 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 다른 3개의 에너지 레벨의 X선을 순차로 조사하거나, 4개 이상의 에너지 레벨의 X선을 순차로 조사하는 등 다양한 실시예가 가능하다.
또한, 본 발명에서 상기 X선원(110)이 균등한 각도 간격으로 이동하면서 복수의 에너지 레벨의 X선을 순차 조사할 수 있겠으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 피검체(200)의 특성 등을 고려하여 단층영상을 보다 효율적으로 생성할 수 있는 위치 등에 따라 균등하지 않은 각도 간격으로 X선을 조사하는 것도 가능하다.
또한, 상기 X선원(110)은 상기 복수의 에너지 레벨의 X선을 생성하여 상기 피검체(200)로 조사할 수 있어야 한다. 이때, 상기 X선원(110)은 X선 영상 생성에 사용될 수 있는 복수 에너지 레벨의 X선을 발생시켜 피검체(200)로 조사할 수 있는 다양한 장치를 사용하여 구성할 수 있다. 예를 들어, 종래 기술에 따라 하나 또는 복수의 X선 튜브(X-ray tube)와 고주파 X선 발생기(HFG)를 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
나아가, 복수의 X선 발생기(310)는 동심(concentric)의 원호(arc)를 따라 이동하면서 일정 각도 간격으로 복수의 에너지 레벨의 X선을 순차로 상기 피검체(200)에 조사하게 된다.
다음으로, X선 감지부(320)에서는 상기 X선원(110)에서 조사되어 상기 피검체(200)를 투과한 X선을 감지하여 X선 영상을 생성하게 된다.
이때, 상기 X선원(110)에서는 미리 정해진 제1 경로를 따라 이동하면서 서로 다른 복수 에너지 레벨의 X선을 피검체(200)로 순차 조사하게 되는 바, 상기 X선 감지부(120)에서도 상기 서로 다른 복수 에너지 레벨의 X선에 대한 X선 영상을 순차적으로 생성하게 된다.
보다 구체적인 예를 들어, 상기 X선원(110)이 상기 피검체(200)를 중심으로 하는 원호를 따라 회전하면서 제1 위치(도 4의 (a1))에서 27KV의 저에너지 X선을 상기 피검체(200)로 조사하면 상기 X선 감지부(320)에서는 상기 제1 위치에 대한 저에너지 X선 영상을 생성하고, 상기 X선원(110)이 상기 제2 위치(도 4의 (a2))에서 43KV의 고에너지 X선을 상기 피검체(200)로 조사하면 상기 X선 감지부(320)에서는 상기 제2 위치에 대한 고에너지 X선 영상을 생성하게 된다.
이때, 상기 X선 감지부(120)는 상기 X선 영상을 보다 효율적으로 처리할 수 있도록 디지털 영상으로 생성하는 것이 바람직하다. 이렇게 형성된 X선 영상은 단층영상 생성부(130)로 전달되어 상기 피검체(200)에 대한 단층영상을 생성하는데 사용된다.
또한, 위에서는 상기 X선 감지부(120)가 저에너지 X선과 고에너지 X선을 순차 감지하는 예를 들고 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 X선 감지부(120)는 서로 다른 3개의 에너지 레벨의 X선을 순차 감치하거나, 4개 이상의 에너지 레벨의 X선을 순차로 감지하여 X선 영상을 생성하는 등 다양한 방식으로 구성될 수 있다.
다음으로, 상기 단층영상 생성부(130)에서는, 상기 X선 감지부(120)에서 생성된 복수의 X선 영상을 이용하여 상기 피검체에 대한 단층영상을 생성하게 된다.
이때, 상기 단층영상 생성부(130)에서는, 상기 제1 위치에서 상기 제1 에너지의 X선을 사용하여 생성된 제1-1 영상을 이용하여 상기 제1 위치에서의 상기 제2 에너지에 대응하는 제1-2 영상을 생성할 수 있다.
보다 구체적인 예를 들어, 상기 X선원(110)이 상기 피검체(200)를 중심으로 하는 원호를 따라 회전하면서 제1 위치(도 4의 (a1))에서 27KV의 저에너지 X선을 상기 피검체(200)로 조사하면 상기 X선 감지부(320)에서 상기 제1 위치에 대한 27KV 저에너지 X선 영상을 생성하고, 상기 X선원(110)이 상기 제2 위치(도 4의 (a2))에서 43KV의 고에너지 X선을 상기 피검체(200)로 조사하면 상기 X선 감지부(320)에서는 상기 제2 위치에 대한 43KV 고에너지 X선 영상을 생성하게 된다. 이에 따라, 상기 단층영상 생성부(130)에서는 상기 제1 위치의 저에너지 X선 영상을 이용하여 상기 제1 위치에 대한 고에너지 X선 영상을 생성할 수 있다.
나아가, 상기 단층영상 생성부(130)에서는, 상기 제1 위치에 이웃하는 제2 위치의 고에너지 X선 영상을 함께 고려하여 상기 제1 위치에 대한 고에너지 X선 영상을 생성할 수도 있다.
또는, 상기 단층영상 생성부 (130)에서는, 상기 제2 위치에서 상기 제2 에너지의 X선을 사용하여 생성된 제2-1 영상을 이용하여 상기 제1 위치에서의 상기 제2 에너지에 대응하는 제1-2 영상을 생성할 수도 있다.
보다 구체적인 예를 들어, 상기 X선원(110)이 상기 피검체(200)를 중심으로 하는 원호를 따라 회전하면서 제1 위치(도 4의 (a1))에서 27KV의 저에너지 X선을 상기 피검체(200)로 조사하면 상기 X선 감지부(320)에서 상기 제1 위치에 대한 27KV 저에너지 X선 영상을 생성하고, 상기 X선원(110)이 상기 제2 위치(도 4의 (a2))에서 43KV의 고에너지 X선을 상기 피검체(200)로 조사하면 상기 X선 감지부(320)에서는 상기 제2 위치에 대한 43KV 고에너지 X선 영상을 생성하게 된다. 이에 따라, 상기 단층영상 생성부(130)에서는 상기 제2 위치의 고에너지 X선 영상을 이용하여 상기 제1 위치에 대한 고에너지 X선 영상을 생성할 수 있다.
나아가, 상기 단층영상 생성부(130)에서는, 상기 제1 위치에서의 저에너지 X선 영상을 함께 고려하여 상기 제1 위치에 대한 고에너지 X선 영상을 생성할 수도 있다.
이때, 상기 단층영상 생성부(130)에서는, U-network, Cycle-GAN 또는 다른 신경망 회로(neural network)를 이용하여 상기 제1 위치에 대한 고에너지 제1-2 영상을 생성할 수 있다. 이때, 상기 U-network, Cycle-GAN 등의 신경망 회로는 종래의 기술을 적용하여 구현이 가능하므로 여기서 자세한 설명은 생략한다.
나아가, 상기 단층영상 생성부(130)에서는 상기 제1 위치에서의 고에너지 제1-2 영상을 생성함에 있어, 상기 신경망 회로는 상기 제1 위치에서 생성된 저에너지 제1-1 영상을 입력받아 상기 제1 위치에 대한 고에너지 제1-2 영상을 생성하거나, 상기 제1 위치에 인접하는 제2 위치에서 생성된 고에너지 제2-1 영상을 입력받아 상기 제1 위치에 대한 고에너지 제1-2 영상을 생성할 수 있으며, 나아가 상기 제1-1 영상과 상기 제2-1 영상을 모두 입력 받아 상기 제1 위치에 대한 고에너지 제1-2 영상을 생성하는 것도 가능하다.
이에 따라, 상기 단층영상 생성부(130)에서는, 상기 제1-1 영상과 상기 제1-2 영상을 이용하여 상기 제1 위치에 대하여 대조도가 개선된 제1-3 영상을 생성할 수 있게 된다.
나아가, 상기 단층영상 생성부(130)에서는, 상기 복수의 위치에 대응하는 복수의 대조도 개선 영상을 이용하여 상기 피검체(200)에 대한 단층영상을 생성할 수 있게 된다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층영상 촬영 장치(100)에서는, 상기 X선원(110)이 각 위치에서 복수의 에너지 레벨 중 하나의 X선 만을 상기 피검체(200)로 조사하여 X선 영상을 생성하고, 나머지 에너지 레벨에 대한 X선 영상은 기 생성된 X선 영상을 신경망 회로 등에 입력하여 생성하게 되므로, 상기 피검체(200)로 조사되는 X선 조사량을 크게 줄이면서도 각 위치에서 복수의 에너지 레벨의 X선 영상을 산출하여 대조도 개선 X선 영상을 생성할 수 있게 된다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층영상 촬영 장치(100)에서는, 상기 X선원(110)이 이동하면서 생성한 복수의 대조도 개선 X선 영상을 이용하여 상기 피검체(200)에 대한 단층영상을 생성함으로써, 영상의 대조도를 개선하면서도 낮은 X선 조사량으로 고해상도의 단층영상을 생성할 수 있으며, 이를 통해 피검자가 조영제 등을 투여받지 않더라도 충분히 고품질의 단층영상을 생성하는 것이 가능하여, 조영제에 따른 부작용도 최소화할 수 있게 된다.
또한, 도 5에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층영상 촬영 장치(100)의 예시도를 보여주고 있다. 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 X선 단층영상 촬영 장치(100)에서 상기 X선원(110)은 구조체(150)에 장착되어 상기 구조체(150)의 회전에 따라 이동하면서 상기 피검체(200)로 X선을 조사할 수 있다.
또한, 상기 구조체(150)는 상기 X선 감지부(120)를 소정의 위치에 고정시키는 역할을 하게 된다. 그러나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 구조체(150)는 상기 X선원(110)과 상기 X선 감지부(120)를 고정하거나 구동시킬 수 있는 다양한 구조로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명에서 제어부(140)는 상기 X선원(110), X선 감지부(120) 및 상기 단층영상 생성부(130)가 적절하게 동작할 수 있도록 제어하게 된다. 예를 들어, 피검자가 준비를 마치면 상기 X선원(110)을 미리 정해진 제1 경로를 따라 이동시키면서 복수 에너지 레벨의 X선을 상기 피검체(200)로 조사하도록 제어하며, 그에 맞춰 X선 감지부(120)가 투과된 X선을 감지하여 각 위치에서의 X선 영상을 생성하여 단층영상 생성부(130)로 전달하도록 하며, 상기 단층영상 생성부(130)로 하여금 상기 복수의 X선 영상을 이용하여 상기 피검체(200)에 대한 단층영상을 생성하도록 제어하게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층영상 촬영 장치(100)에는, 상기 X선원(110)에서 생성된 복수 에너지 레벨의 X선 중 하나를 선택적으로 필터링하는 필터부(151)가 구비될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 X선원(110)이 제1 에너지의 X선과 상기 제1 에너지보다 높은 제2 에너지의 X선을 순차적으로 상기 피검체(200)로 조사하는 경우, 상기 필터부(151)는 이중 하나를 선택적으로 필터링하여 상기 피검체(200)로 조사할 수 있다.
예를 들어, 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 필터부(151)는 27KV의 저에너지 X선은 필터링하지 않으면서(도 6의 27KV), 43KV의 고에너지 X선이 조사되는 경우에는 3mm 두께의 알루미늄 필터 플레이트를 X선 조사 경로에 위치시켜 43KV X선 조사량을 조절할 수 있다(도 6의 43KV
Figure pat00001
43KV+Al 3mm).
나아가, 상기 필터부(151)에는 상기 제1 에너지의 X선 조사시에는 상기 필터부(151)를 상기 X선의 조사 경로에서 제거하고, 상기 제2 에너지의 X선 조사시에는 상기 필터부(151)를 상기 X선의 조사 경로로 이동시키는 구동부(152)가 구비될 수 있다.
보다 구체적인 예를 들어, 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 구조체(150)에는 알루미늄 플레이트 등으로 구성되는 필터부(151)와 상기 필터부(151)를 상기 X선 조사 경로로 구동시키거나 제거하기 위한 구동부(152)가 모터 등을 이용하여 구성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층영상 촬영 장치(100)에서는 상기 고에너지 및 저에너지 X선의 스펙트럼을 조절하여 생성되는 X선 영상의 대조도 등 영상 품질을 최적화할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층영상 촬영 장치(100)에서는, 상기 X선 감지부(120) 상에 상기 X선의 산란을 감소시키는 그리드(grid)가 구비될 수도 있다.
이때, 상기 그리드는 X선의 산란을 최소화할 수 있도록 깊이와 간격의 비율을 조절하는 것이 바람직하며, 보다 구체적인 예를 들어 상기 그리드의 깊이와 비율은 5:1 내지 8:1의 범위에서 제작되어 X선의 산란을 최소화할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층영상 촬영 장치(100)에서는, 미리 정해진 제1 경로를 따라 이동하면서 서로 다른 복수 에너지 레벨의 X선을 피검체로 순차 조사하면서 서로 다른 복수 에너지 레벨의 X선 영상을 생성하되, 각 위치에서의 조사되지 않은 에너지 레벨의 X선 영상도 산출한 후, 이를 이용하여 상기 피검체에 대한 단층영상을 생성하도록 함으로써, 영상의 대조도를 개선하면서도 낮은 X선 조사량으로 고해상도의 단층영상을 생성할 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : X선 단층영상 촬영 장치
110 : X선원
120 : X선 감지부
130 : 단층영상 생성부
140 : 제어부
150 : 구조체
151 : 필터부
152 : 구동부
200 : 피검체

Claims (10)

  1. 미리 정해진 제1 경로를 따라 이동하면서 서로 다른 복수 에너지 레벨의 X선을 피검체로 순차 조사하는 X선원;
    상기 X선원에서 조사되어 상기 피검체를 투과한 X선을 감지하여 X선 영상을 생성하는 X선 감지부;
    상기 X선 감지부에서 생성된 복수의 X선 영상을 이용하여 상기 피검체에 대한 단층영상을 생성하는 단층영상 생성부; 및
    상기 X선원, 상기 X선 감지부 및 상기 단층영상 생성부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 단층영상 촬영 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 X선원은 상기 제1 경로의 제1 위치와 제2 위치를 포함하는 복수의 위치에서 상기 복수 에너지 레벨의 X선을 피검체로 순차 조사하며,
    상기 제1 위치에서는 제1 에너지의 X선을 상기 피검체로 조사하고,
    상기 제1 위치에 인접하는 상기 제2 위치에서는 상기 제1 에너지보다 높은 제2 에너지의 X선을 상기 피검체로 조사하는 것을 특징으로 하는 X선 단층영상 촬영 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단층영상 생성부에서는,
    상기 제1 위치에서 상기 제1 에너지의 X선을 사용하여 생성된 제1-1 영상을 이용하여 상기 제1 위치에서의 상기 제2 에너지에 대응하는 제1-2 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 X선 단층영상 촬영 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 단층영상 생성부에서는,
    상기 제2 위치에서 상기 제2 에너지의 X선을 사용하여 생성된 제2-1 영상을 이용하여 상기 제1 위치에서의 상기 제2 에너지에 대응하는 제1-2 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 X선 단층영상 촬영 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 단층영상 생성부에서는,
    상기 제1-1 영상과 상기 제1-2 영상을 이용하여 상기 제1 위치에 대하여 대조도가 개선된 제1-3 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 X선 단층영상 촬영 장치.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 단층영상 생성부에서는,
    U-network, Cycle-GAN 또는 다른 신경망 회로(neural network)를 이용하여 상기 제1-2 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 X선 단층영상 촬영 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 단층영상 생성부에서는,
    상기 복수의 위치에 대응하는 복수의 대조도 개선 영상을 이용하여 상기 피검체에 대한 단층영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 X선 단층영상 촬영 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제1 에너지의 X선과 상기 제2 에너지의 X선 중 하나를 선택적으로 필터링하는 필터부가 구비되는 것을 특징으로 하는 X선 단층영상 촬영 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 에너지의 X선 조사시에는 상기 필터부를 상기 X선의 조사 경로에서 제거하고,
    상기 제2 에너지의 X선 조사시에는 상기 필터부를 상기 X선의 조사 경로로 이동시키는 구동부가 구비되는 것을 특징으로 하는 X선 단층영상 촬영 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 X선 감지부 상에 상기 X선의 산란을 감소시키는 그리드(grid)가 구비되는 것을 특징으로 하는 X선 단층영상 촬영 장치.
KR1020190128066A 2019-10-15 2019-10-15 다중 에너지 x선 단층영상 촬영 장치 및 방법 KR20210044638A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190128066A KR20210044638A (ko) 2019-10-15 2019-10-15 다중 에너지 x선 단층영상 촬영 장치 및 방법
PCT/KR2020/012027 WO2021075723A1 (ko) 2019-10-15 2020-09-07 다중 에너지 x선 단층영상 촬영 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190128066A KR20210044638A (ko) 2019-10-15 2019-10-15 다중 에너지 x선 단층영상 촬영 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210044638A true KR20210044638A (ko) 2021-04-23

Family

ID=75538767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190128066A KR20210044638A (ko) 2019-10-15 2019-10-15 다중 에너지 x선 단층영상 촬영 장치 및 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20210044638A (ko)
WO (1) WO2021075723A1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160079961A (ko) 2014-12-26 2016-07-07 한국전기연구원 이중 에너지 준위 엑스선원을 이용한 엑스선 투시 촬영 장치

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101687971B1 (ko) * 2010-07-19 2016-12-21 삼성전자주식회사 유방 촬영 장치 및 그 방법
KR102090597B1 (ko) * 2012-12-28 2020-03-19 삼성전자주식회사 엑스선 촬영 장치 및 엑스선 영상 처리 방법
KR20150018665A (ko) * 2013-08-08 2015-02-24 삼성전자주식회사 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법
JP7076970B2 (ja) * 2017-09-27 2022-05-30 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 Ｘ線ｃｔ装置
KR102023285B1 (ko) * 2018-10-01 2019-09-19 오준호 3차원 영상 재구성 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160079961A (ko) 2014-12-26 2016-07-07 한국전기연구원 이중 에너지 준위 엑스선원을 이용한 엑스선 투시 촬영 장치

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021075723A1 (ko) 2021-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8649479B2 (en) System and method for breast imaging using X-ray computed tomography
EP2491863B1 (en) Apparatus for tomosynthesis and mammography
US9138193B2 (en) Specimen radiography with tomosynthesis in a cabinet
EP2305120B1 (en) Apparatus and method for cone beam volume computed tomography breast imaging
US7697661B2 (en) Method for obtaining a tomosynthesis image
KR101687971B1 (ko) 유방 촬영 장치 및 그 방법
US11045151B2 (en) Cone-beam computed tomography imaging devices, systems, and methods
KR101477543B1 (ko) 엑스선 촬영 장치 및 방법
JP2010075338A (ja) Ｘ線治療機能を備える乳房用画像撮影及び治療装置
CN110049726B (zh) 射线照相设备和使用其的射线照相方法
US9770222B2 (en) Apparatus and method for X-ray-based breast imaging
CN110430817A (zh) 计算机断层摄影设备
CN107811647B (zh) Ct设备、参考探测装置及射线源的射线探测方法
JP5329256B2 (ja) ベッド位置決めシステム、放射線治療システム及びベッド位置決め方法
US20160038108A1 (en) X-ray ct apparatus
US20140133626A1 (en) X-ray imaging apparatus and x-ray imaging method
CN111150417A (zh) 一种二次荧光的断层合成影像设备及其成像方法
JP2024513188A (ja) 多線源インモーショントモシンセシスイメージングシステムのためのｘ線マルチリーフ動的コリメーション
US20210145378A1 (en) Dual energy x-ray imaging apparatus
JP5426379B2 (ja) Ｘ線ｃｔ装置
WO2019014251A1 (en) EVALUATION OF THE CALCIUM SCORE BY PARALLEL TOMOSYNTHESIS
Inscoe et al. Demonstration of a scatter correction technique in digital breast tomosynthesis
KR20210044638A (ko) 다중 에너지 x선 단층영상 촬영 장치 및 방법
KR102301409B1 (ko) 엑스선 장치 및 그 제어방법
KR101860145B1 (ko) 광자계수기반 디지털 단층영상합성 장치, 시스템에서의 이중에너지 영상화방법 및 이를 이용한 시스템