KR20220029440A - 엑스선 영상 장치 - Google Patents
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Abstract
본 실시예는 환자 크기에 따라 구동 매커니즘이 최적화된 엑스선 영상 장치 및 방법을 제공하기 위한 것으로, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엑스선 영상 장치는 피검사체를 사이에 두고 대향하는 엑스선 발생부와 엑스선 검출부를 포함하고, 제 1, 2 엑스선 촬영으로 각각 피검사체의 2, 3 차원 엑스선 영상을 위한 제 1, 2 엑스선 영상 데이터를 획득하는 영상 촬영부; 상기 제 1, 2 엑스선 영상 데이터에 기초해서 각각 상기 피검사체의 상기 2, 3 차원 엑스선 영상을 재구성하는 영상 형성부; 상기 2 차원 엑스선 영상으로 상기 피검사체의 크기정보를 획득하는 크기정보 획득부; 상기 제 2 엑스선 영상 촬영 시 상기 엑스선 발생부와 엑스선 검출부 사이의 회전축을 중심으로 상기 엑스선 발생부와 엑스선 검출부를 회전시키고, 상기 회전축 방향을 따라 상기 피검사체를 상기 엑스선 발생부와 엑스선 검출부에 대해 상대 이동시키는 제어부를 포함하고,상기 제어부는 상기 크기정보에 기초해서 상기 제 2 엑스선 영상 촬영 시 상기 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전에 대한 상기 피검사체의 상대 이동속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 엑스선 영상 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피검사체의 엑스선 영상을 촬영 및 표시하는 엑스선 영상 장치에 관한 것이다.
의료분야의 엑스선 영상 장치 중에서 CT(Computer Tomography) 장치는 엑스선을 여러 각도로 피검사체에 투과시켜 피검사체에 대한 여러 방향의 엑스선 투영 데이터인 엑스선 영상 데이터를 얻고, 이들 엑스선 영상 데이터를 재구성하여 피검사체의 내부구조를 3차원 엑스선 영상으로 나타내는 장치이다.
도 1은 종래의 CT 장치를 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, CT 장치는 엑스선 발생부(11), 엑스선 검출부(12), 하우징(13)을 포함할 수 있다.
엑스선 발생부(11)는 엑스선(14)을 발생시켜 피검사체(15)에 조사하고, 엑스선 검출부(12)는 피검사체(15)를 투과한 엑스선(14)을 검출하여 위치 별 엑스선 량에 따른 전기적 신호인 엑스선 영상 데이터를 생성한다.
하우징(13)은 도너츠형으로 구비되어, 중심의 개구부에 피검사체(15)를 수용하고, 그 내부로 엑스선 발생부(11)와 엑스선 검출부(12)를 실장한다.
엑스선 발생부(11)와 엑스선 검출부(12)는 하우징(13)의 내부에서 피검사체를 사이에 두고 서로 대향하고, 그 사이의 회전축을 중심으로 피검사체(15)의 주변을 회전하면서 엑스선을 조사 및 검출해서 피검사체(15)에 대한 여러 방향의 엑스선 영상 데이터를 획득한다.
그리고 이렇게 얻어진 여러 방향의 엑스선 영상 데이터는 컴퓨터 등의 제어장치에서 재구성되어 피검사체에 대한 3차원 엑스선 영상인 CT 영상으로 구현된다.
일반적인 CT 장치에서 피검사체(15)는 베드 또는 이와 유사한 형태의 검사대에 놓이고, 검사대는 피검사체(15)와 함께 하우징(13)의 개구부를 관통해서 엑스선 발생부(11)와 엑스선 검출부(12) 사이의 회전축 방향을 따라 직선 이동된다. 이렇게 엑스선 발생부(11)와 엑스선 검출부(12)의 회전 그리고 피검사체의 직선이동에 의한 스파이럴(spiral) 또는 헬리컬(helical) 방식의 엑스선 촬영을 통해 피검사체의 길이방향을 따라 피검사체에 대한 여러 방향의 엑스선 영상 데이터를 연속적으로 얻을 수 있다. 참고로, 엑스선 발생부(11)와 엑스선 검출부(12)의 회전 당 검사대의 이동거리는 피치(Pitch)로 정의된다.
종래의 CT 장치는 팬 빔(Pan Beam) 형태, 즉 부채꼴 모양의 엑스선 빔을 좁은 피치 간격으로 고속 회전시켜 엑스선 영상 데이터를 획득하므로, 촬영 시간이 길고 크기가 작은 피검사체의 경우 불필요하게 피폭이 증가한다는 문제점이 있다.
본 발명은 피검사체의 크기에 따라 엑스선 촬영 매커니즘이 최적화되어 촬영 시간 및 피폭량을 줄일 수 있는 엑스선 영상 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 피검사체를 사이에 두고 대향하는 엑스선 발생부와 엑스선 검출부를 포함하고, 제 1, 2 엑스선 촬영으로 각각 피검사체의 2, 3 차원 엑스선 영상을 위한 제 1, 2 엑스선 영상 데이터를 획득하는 영상 촬영부; 상기 제 1, 2 엑스선 영상 데이터에 기초해서 각각 상기 피검사체의 상기 2, 3 차원 엑스선 영상을 재구성하는 영상 형성부; 상기 2 차원 엑스선 영상으로 상기 피검사체의 크기정보를 획득하는 크기정보 획득부; 상기 제 2 엑스선 영상 촬영 시 상기 엑스선 발생부와 엑스선 검출부 사이의 회전축을 중심으로 상기 엑스선 발생부와 엑스선 검출부를 회전시키고, 상기 회전축 방향을 따라 상기 피검사체를 상기 엑스선 발생부와 엑스선 검출부에 대해 상대 이동시키는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 크기정보에 기초해서 상기 제 2 엑스선 영상 촬영 시 상기 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전에 대한 상기 피검사체의 상대 이동속도를 제어하는 엑스선 영상 장치를 제공한다.
본 발명은 피검사체의 크기에 따라 엑스선 촬영 매커니즘을 최적화하여 촬영 시간 및 피폭량을 최소화하는 의료용 엑스선 영상 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 엑스선 영상 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 내부구조를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어장치를 설명하는 도면이다.
도 5는 폭 방향의 길이가 서로 다른 피검사체 별 피치 및 및 유효 데이터 획득영역 차이를 비교하는 도면이다.
도 6은 폭 방향 길이가 다른 단일 피검사체의 위치 별 피치 및 유효 데이터 획득영역 차이를 비교하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 촬영방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 내부구조를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어장치를 설명하는 도면이다.
도 5는 폭 방향의 길이가 서로 다른 피검사체 별 피치 및 및 유효 데이터 획득영역 차이를 비교하는 도면이다.
도 6은 폭 방향 길이가 다른 단일 피검사체의 위치 별 피치 및 유효 데이터 획득영역 차이를 비교하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 촬영방법을 설명하는 순서도이다.
전술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다.
특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 출원의 명세서에서 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 출원의 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어 있다"거나 "접속되어 있다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어 있다"거나 또는 "직접 접속되어 있다"고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 인접하는"과 "∼에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원의 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 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 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명에 따른 엑스선 영상 장치는 피검사체의 3차원 엑스선 영상을 촬영하는 CT 촬영 장치일 수 있고, CT 촬영과 별도로 피검사체의 2차원 엑스선 영상을 촬영할 수 있다. 2차원 엑스선 영상은 CT 촬영을 위한 피검사체의 정렬, 촬영영역 설정 및 촬영 파라미터 설정 등에 활용될 수 있다. 제 1 엑스선 촬영인 2차원 엑스선 영상 촬영은 본 발명에 따른 엑스선 영상 장치를 이용하되, 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전은 고정되고, 피검사체가 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전축 방향을 따라 엑스선 발생부와 엑스선 검출부에 대해 상대 이동하여 피검사체의 길이방향에 대한 일 방향의 엑스선 영상 데이터를 얻는 과정이다. 이러한 일 방향의 엑스선 영상 데이터는 제어장치에서 피검사체의 길이방향에 대한 2차원 엑스선 영상으로 재구성된다. 제 2 엑스선 촬영인 3차원 엑스선 영상 촬영은 엑스선 발생부와 엑스선 검출부가 회전하고, 피검사체가 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전축 방향을 따라 엑스선 발생부와 엑스선 검출부에 대해 상대 이동하여 피검사체의 길이방향에 대한 여러 방향의 엑스선 영상 데이터를 얻는 과정이다. 이러한 여러 방향의 엑스선 영상 데이터는 제어장치에서 피검사체의 길이방향에 대한 3차원 엑스선 영상으로 재구성된다.
치과 분야 등에 주로 사용되는 콘 빔 엑스선 영상 장치는 원뿔 형태의 엑스선을 직사각형 또는 정사각형 형태의 엑스선 검출부로 검출함에 따라 상대적으로 넓은 면적의 엑스선 영상 데이터를 획득한다. 따라서, 콘 빔 형태의 엑스선을 이용한 엑스선 촬영은 팬 빔 형태의 엑스선을 이용한 엑스선 촬영보다 짧은 시간에 상대적으로 넓은 영역을 촬영하는 것이 가능하다. 하지만 콘 빔 형태의 엑스선을 스파이럴 또는 헬리컬 방식의 CT 촬영에 적용할 경우 피치에 따른 영상품질의 차이가 크기 때문에 검사대의 이동속도 및/또는 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전속도를 적절하게 조절하는 것이 매우 중요하다.
예를 들어, 콘 빔 형태의 엑스선을 이용한 스파이럴 또는 헬리컬 방식의 CT 촬영에서 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전에 대한 피검사체의 상대 이동속도가 느리면, 즉 피검사체의 이동속도가 상대적으로 느리거나 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전속도가 상대적으로 빠르면, 피치 간 엑스선 중첩량이 많아 재구성 후 유효 영상을 얻을 수 있는 유효 데이터 획득영역(SFOV, Scan Field of View)이 증가한다. 때문에 크기가 작은 피검사체의 경우 불필요하게 피폭 및 촬영시간이 증가할 수 있다. 반대로, 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전에 대한 피검사체의 상대 이동속도가 빠르면, 즉 피검사체의 이동속도가 상대적으로 빠르거나 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전속도가 상대적으로 느리면, 피치 간 엑스선의 중첩량이 적어 유효 데이터 획득영역이 감소한다. 때문에 크기가 큰 피검사체의 경우 유효 영상을 위한 엑스선 영상 데이터가 부족할 수 있다.
본 실시예에 따른 엑스선 영상 장치는 제 1 엑스선 촬영으로 피검사체의 2차원 엑스선 영상을 얻고, 상기 2차원 엑스선 영상으로 피검사체의 크기정보, 즉, 피검사체 별 크기정보나 피검사체의 위치 별 크기정보를 획득하며, 그 크기정보에 따라 3차원 엑스선 영상인 CT 촬영을 위한 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전속도 및/또는 피검사체의 이동속도를 조절하여 피검사체 별 또는 피검사체의 위치 별 크기에 최적화된 엑스선 촬영 매커니즘을 제공한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치를 설명하는 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 내부구조를 설명하는 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어장치를 설명하는 모식도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 엑스선 영상 장치(100)는 본체(110), 엑스선 발생부(112), 엑스선 검출부(113), 제1구동수단(111), 검사대(120), 제2구동수단(121)을 포함하는 영상 촬영부(100)와 제어장치(200)를 포함할 수 있다.
본체(110)는 중심부에 원통 형상의 개구부가 구비된 오링(O-ring) 또는 도넛 형상의 하우징을 포함하고, 피검사체(130)는 본체(110)의 개구부에 수용될 수 있다. 본체(110)의 내부에는 엑스선 발생부(112)와 엑스선 검출부(113)가 구비되고, 엑스선 발생부(112)와 엑스선 검출부(113)는 개구부를 사이에 두고 서로 대향하여 배치될 수 있다.
엑스선 발생부(112)는 엑스선을 발생시키는 엑스선 제너레이터, 엑스선 제너레이터에서 발생된 엑스선의 조사방향과 조사크기를 조절하는 콜리메이터를 포함할 수 있다. 엑스선 발생부(112)는 콘 빔(Cone beam) 형태의 엑스선을 발생시켜 피검사체에 조사할 수 있다. 피치 방향의 폭이 작은 팬 빔 형태의 엑스선과 달리 피치 방향의 폭이 큰 콘 빔 형태의 엑스선을 사용하면, 한번에 피검사체의 상대적으로 넓은 영역을 투과할 수 있어 촬영시간을 단축할 수 있다.
엑스선 검출부(113)는 엑스선 센서를 포함한다. 엑스선 센서는 직사각형 또는 정사각형 등 소정면적의 평면형태를 나타낼 수 있다.
엑스선 발생부(112)와 엑스선 검출부(113)는 제1구동수단(111)에 의해 그 사이의 회전축을 중심으로 피검사체(130)의 둘레를 회전하면서 엑스선을 조사 및 검출해서 피검사체에 대한 여러 방향의 엑스선 영상 데이터를 획득할 수 있다.
제1구동수단(111)은 본체(110)의 일정 영역에 구비되어, 엑스선 발생부(112)와 엑스선 검출부(113)가 피검사체(130)를 사이에 두고 그 사이의 회전축을 중심으로 회전하도록 하고, 엑스선 발생부(112)와 엑스선 검출부(113)의 회전속도를 제어할 수 있다. 제1구동수단(112)의 위치는 이에 한정되지 않으며, 엑스선 발생부(112)와 엑스선 검출부(113)를 회전시키고 그 회전속도를 제어할 수 있는 모든 위치에 있을 수 있다.
제1구동수단(111)은 제어장치(200)로부터 제어명령을 입력받고, 입력받은 제어명령에 따라 엑스선 발생부(112)와 엑스선 검출부(113)의 회전속도를 제어할 수 있다.
검사대(120)는 피검사체(130)를 지지하는 베드 또는 이와 유사한 형태를 나타낼 수 있다.
검사대(120)은 제2구동수단(121)에 의해 엑스선 발생부(112)와 엑스선 검출부(113)의 회전축 방향을 따라 이동할 있다.
제2구동수단(121)은 검사대(120)의 일정 영역에 구비되어, 검사대(120)가 본체(110)의 개구부를 통해 엑스선 발생부(112)와 엑스선 검출부(113) 사이의 회전축 방향을 따라 이동하도록 하고, 검사대(120)의 이동속도를 제어할 수 있다. 제2구동수단(121)의 위치는 이에 한정되지 않으며, 검사대(120)를 이동시키고 그 이동속도를 제어할 수 있는 모든 위치에 있을 수 있다.
제2구동수단(121)은 제어장치(200)로부터 제어명령을 입력받고, 입력받은 제어명령에 따라 검사대(120)의 이동속도를 제어할 수 있다.
제어장치(200)는 통신부(201), 입력부(202), 영상 형성부(206), 크기정보 획득부(207), 연산부(203), 제어부(204) 및 표시부(205)를 포함할 수 있다.
제어장치(200)는 별도의 콘솔 형태로 마련되어 본체(110)와 연결될 수 있다.
통신부(201)는 제어장치(200)와 본체(110), 특히 엑스선 발생부(112), 엑스선 검출부(113), 제 1 및 제 2 구동장치(111, 121)와 통신을 위한 것으로, 유선 또는 무선 통신장치를 포함할 수 있다. 엑스선 발생부(112), 엑스선 검출부(113), 제 1 및 제 2 구동장치(111, 121)에는 통신부(201)와 통신을 위한 유선 또는 무선 통신장치가 구비될 수 있다.
입력부(202)는 사용자 조작을 입력받기 위한 것으로, 키보드(keyboard), 키패드(keypad), 터치패드(touchpad) 등을 포함할 수 있다.
표시부(205)는 각종 화면과 엑스선 영상을 외부로 표시하는 것으로, 디스플레이 장치(display device) 외에도 프린터 등의 출력 수단을 포함할 수 있다.
영상형성부(206)는 본체(110), 특히 엑스선 검출부(113)로부터 전달되는 엑스선 영상 데이터로 엑스선 영상을 재구성할 수 있다. 영상형성부(206)는 엑스선 검출부(113)로부터 피검사체에 대한 일 방향의 엑스선 영상 데이터를 전달받아 피검사체에 대한 2차원 엑스선 영상을 재구성하고, 엑스선 검출부(113)로부터 피검사체에 대한 여러 방향의 엑스선 영상 데이터를 전달받아 피검사체에 대한 3차원 엑스선 영상을 재구성한다. 영상형성부(206)는 2차원 및 3차원 엑스선 영상을 재구성하기 위한 소정의 알고리즘을 포함할 수 있다.
크기정보 획득부(207)는 2차원 엑스선 영상을 근거로 피검사체 별 크기정보 또는 피검사체의 위치 별 크기정보를 획득하고, 연산부(203)는 크기정보 획득부(207)가 획득한 피검사체 별 크기정보 또는 피검사체의 위치 별 크기정보에 따라 3차원 엑스선 영상 촬영 시 엑스선 발생부(112)와 엑스선 검출부(113)의 회전에 대한 피검사체의 상대 이동속도를 연산할 수 있다.
제어부(204)는 엑스선 발생부(112), 엑스선 검출부(113), 제 1 및 제 2 구동수단(111, 121)을 제어해서 피검사체의 2차원 엑스선 영상과 3차원 엑스선 영상을 촬영한다. 제어부(204)는 제 1 구동수단(111)을 제어해서 엑스선 발생부(112) 및 엑스선 검출부(113)의 회전을 고정시킨 상태로 검사대(120)를 엑스선 발생부(112) 및 엑스선 검출부(113)의 회전축 방향을 따라 이동시키고, 이 과정 중에 엑스선 발생부(112)와 엑스선 검출부(113)를 제어해서 피검사체에 대한 일방향의 2차원 엑스선 영상을 촬영할 수 있다. 또한 제어부(204)는 제 1 및 제 2 구동수단(111, 121)을 제어해서 엑스선 발생부(112) 및 엑스선 검출부(113)를 회전시키는 동시에 검사대(120)를 엑스선 발생부(112) 및 엑스선 검출부(113)의 회전축 방향을 따라 이동시키고, 이 과정 중에 엑스선 발생부(112)와 엑스선 검출부(113)를 제어해서 피검사체에 대한 여러 방향의 3차원 엑스선 영상을 촬영할 수 있다.
제어부(204)는 2차원 엑스선 영상 촬영 시 미리 정해진 이동속도로 검사대가 이동하도록 제 1 구동수단(111)을 제어할 수 있다. 제어부(204)는 3차원 엑스선 영상 촬영 시 연산부(203)에서 연산된 엑스선 발생부(112)와 엑스선 검출부(113)의 회전에 대한 피검사체의 상대 이동속도로 엑스선 발생부(112)와 엑스선 검출부(113)가 회전하고 검사대(120)가 이동하도록 제 1 및 제 2 구동수단(111, 121)을 제어할 수 있다.
참고로, 영상형성부(206), 크기정보 획득부(2027), 연산부(203), 제어부(204)는 하드웨어적 측면에서 응용 주문형 집적회로(Application Specific Integrated Circuits: ASICs), 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processors: DSPs), 디지털 신호 처리 소자(Digital Signal Processing Devices: DSPDs), 프로그램 가능 논리 소자(Programmable Logic Devices: PLDs), 현장 프로그램 가능 게이트 어레이(Field-Programmable Gate Arrays: FPGAs), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers) 및 마이크로 프로세서(microprocessors) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 본 발명에 따른 절차나 단계 또는 기능을 포함하는 실시예들은 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행하게 하는, 하드웨어 플랫폼(platform) 상에서 실행 가능한 펌웨어(firmware)/소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드(code)는 적절한 프로그램(program) 언어로 쓰여진 소프트웨어 애플리케이션(application)에 의해 구현될 수 있다. 이 경우, 소프트웨어 코드는 제어부(120)에 저장되어 실행될 수 있다.
그 외에도 제어장치(200)는 각종 정보가 저장되는 저장부를 포함할 수 있고, 저장부는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드 디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어카드(multimedia card;MMC), 카드 타입의 메모리(예를 들어, SD(Secure Digital) 카드 또는 엑스선D(e엑스선tream Digital) 카드 등), RAM(Ramdom Access Memory), SRAM(Static Ramdom Access Memory), ROM(Read-0nly Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광 디스크 중 어느 하나의 저장 매체를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 엑스선 영상 장치를 이용한 엑스선 영상 촬영 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 3차원 엑스선 영상을 촬영하기 전에 피검사체의 2차원 엑스선 영상을 촬영할 수 있다.(S100) 2차원 엑스선 영상 촬영 시 본체의 엑스선 발생부와 엑스선 검출부는 고정되고, 검사대만 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전축 방향을 따라 엑스선 발생부 및 엑스선 검출부에 대해 상대 이동하여 피검사체의 2차원 엑스선 영상을 영상을 획득하는 과정이다.
이를 위해 제어장치는 입력부를 통해 2차원 엑스선 영상 촬영을 위한 사용자 조작이 입력되면, 제어부는 미리 저장된 2차원 엑스선 영상 촬영모드로 엑스선 발생부, 엑스선 검출부, 제 2 구동수단을 제어하고, 피검사체에 대한 일 방향의 엑스선 영상 데이터를 얻는다. 이렇게 얻어진 일 방향의 엑스선 영상 데이터는 영상 형성부로 전달되어 2차원 엑스선 영상으로 재구성된 후 디스플레이를 통해 표시된다.
이어서, 2차원 엑스선 영상으로 피검사체 별 또는 피검사체의 위치 별 크기를 검출할 수 있다.(S200)
이를 위해 크기정보 획득부는 2차원 엑스선 영상을 이용해서 피검사체 별 또는 피검사체의 위치 별 크기를 검출할 수 있다. 여기서, 크기란 엑스선 발생부와 엑스선 발생부의 회전축에 수직인 피검사체의 전후 또는 좌우의 폭 방향 길이를 의미하고, 폭 방향이란, 2차원 엑스선 영상 촬영을 위한 엑스선 조사 방향에 수직한 방향을 의미한다. 검사대에 피검사체인 환자가 위를 보고 누워있다고 가정할 때, 2차원 엑스선 영상은 환자의 전후 방향의 투과영상인 PA(posterio-anterior) 영상이거나, 좌우 방향의 투과영상인 LAT(lateral) 영상일 수 있다. PA 영상인 경우, 피검사체 또는 피검사체의 위치 별 폭 방향 길이는 환자의 좌우 폭 방향 길이, LAT 영상인 경우 피검사체 또는 피검사체의 위치 별 폭 방향 길이는 환자의 전후 폭 방향 길이가 된다.
크기정보 획득부는 피검사체 별 또는 피검사체의 위치 별 크기를 수동 또는 자동으로 검출할 수 있다. 수동으로 검출하는 경우, 크기정보 획득부는 2차원 엑스선 영상을 디스플레이에 표시하고, 사용자가 입력부인 마우스 등을 사용해서 피검사체의 폭 방향을 따라 그은 선의 길이를 검출할 수 있다. 즉, 디스플레이에 표시된 2차원 엑스선 영상에 기초해서 사용자가 입력부로 입력한 사용자 조작에 따라 피검사체의 폭 방향 길이를 산출할 수 있다.
자동으로 검출하는 경우, 크기정보 획득부에는 에지검출 알고리즘이 탑재될 수 있고, 이를 이용해서 2차원 엑스선 영상 내 콘트라스트 차이를 이용해서 피검사체의 좌우 경계부분을 검출함으로써 피검사체의 폭 방향 길이를 산출할 수 있다.
이어서, 연산부는 피검사체 별 또는 피검사체의 위치 별 크기에 다른 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전에 대한 피검사체의 상대 이동속도를 산출할 수 있다.(S300)
엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전에 대한 피검사체의 상대 이동속도에 의해 엑스선 빔의 피치 간격이 결정되고, 그 피치 간격에 따라 유효 데이터 획득영역의 크기가 결정된다.
도 6은 폭 방향의 길이가 서로 다른 피검사체 별 피치 및 유효 데이터 획득영역 차이를 비교하는 도면이다. 도 7은 위치 별 폭 방향의 길이가 다른 피검사체의 위치 별 피치 및 유효 데이터 획득영역 차이를 비교하는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 피검사체 별 크기, 즉, 회전축에 수직인 피검사체 별 폭 방향 길이에 따른 피검사체의 상대 이동속도 차이를 비교할 수 있다.
편의상 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전속도가 등속이라 가정하면, 제 1 피검사체의 폭 방향 길이가 제 2 피검사체의 폭 방향 길이보다 큰 경우, 제 1 피검사체의 상대 이동속도 V1은 제 2 피검사체의 상대 이동속도 V2보다 작을 수 있다. 이로써, 엑스선 빔의 피치 간격이 감소하고, 그 결과, 제 1 피검사체의 유효 데이터 획득 영역의 폭인 F1은 제 2 피검사체의 유효 데이터 획득 영역의 폭인 F2보다 클 수 있다. 이때, 바람직하게는 피검사체의 폭 방향 길이는 회전축에 수직인 피검사체의 폭 방향 길이 중 최대값이 될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 피검사체의 위치 별 크기 즉, 피검사체의 위치 별 폭 방향 길이에 따른 피검사체의 상대 이동속도 차이를 비교할 수 있다.
제 1 피검사체의 제 1 구간 내 제 1 위치에서의 폭 방향 길이인 W1이 제 2 구간 내 제 2 위치에서의 폭 방향 길이인 W2보다 클 때, 제 1 구간에서 피검사체의 상대 이동속도 V1은 제 2 구간에서 검사대의 상대 이동속도 V2보다 작을 수 있다. 이로써, 제 1 구간의 유효 데이터 획득 영역의 폭인 F1은 제 2 구간의 유효 데이터 획득 영역의 폭인 F2보다 클 수 있다. 이때, 바람직하게는 피검사체의 위치 별 폭 방향 길이는 피검사체의 위치 별로 미리 정해진 구간 내의 최대값이 될 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 피검사체 별 또는 피검사체의 위치 별 크기가 큰 경우, 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전에 대한 피검사체의 상대 이동속도를 감소시키고, 피검사체의 크기가 작은 경우, 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전에 대한 피검사체의 상대 이동속도를 증가시킬 수 있다.
위와 같이, 피검사체 별 또는 피검사체의 위치 별 크기에 따라 피검사체이 상대 이동속도를 조절함으로써 피검사체(130)가 받는 불필요한 선량을 최소화할 수 있으며, 불필요한 데이터를 최소화함해서 데이터량과 연산량을 최소화할 수 있다. 또한, 피검사체 별 또는 피검사체의 위치 별 크기에 최적화된 촬영시간으로 전체적인 촬영시간이 감소될 수 있다.
다시 도 5로 돌아와서, 제어부는 연산부에서 산출된 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전에 대한 피검사체의 상대 이동속도에 따라 제 1 및 제2구동수단을 제어해서 3차원 엑스선 영상을 촬영할 수 있다.(S400)
제어부는 발생부와 엑스선 검출부의 회전에 대한 피검사체의 상대 이동속도를 위해 제1구동수단(111)에 의한 엑스선 발생부(112)와 엑스선 검출부(113)의 회전속도와 제2구동수단(121)에 의한 검사대(120)의 이동 속도를 택일로 조절하거나 동시에 조절할 수 있다.
즉, 제어부는 제1 및 제2구동수단(111, 121)을 제어해서 엑스선 발생부(112)와 엑스선 검출부(113)의 회전속도와 검사대의 직선 이동 속도 중 적어도 하나를 피검사체 별로 조절하거나 피검사체의 위치 별로 조절할 수 있다. 이때, 엑스선 발생부(112)와 엑스선 검출부(113)의 회전속도는 피검사체의 크기 또는 위치 별 크기와 비례 관계에 있고, 검사대의 이동속도(120)는 피검사체의 크기 또는 위치 별 크기와 반비례 관계에 있다.
이어서, 영상 형성부는 3차원 엑스선 영상 촬영으로 얻어진 피검사체에 대한 여러 방향의 엑스선 영상 데이터로 3차원 엑스선 영상을 재구성하고(S500), 입력부를 통한 사용자 조작 등에 따라 디스플레이에 표시할 수 있다.
참고로, 이상에서는 별도의 검사대가 구비되고, 제 2 구동수단은 검사대의 이동속도를 조절하는 것으로 설명하였지만, 필요 시 검사대가 고정된 상태에서 엑스선 발생부와 엑스선 검출부를 회전축 방향으로 이동시키는 것도 가능하고, 더 나아가 별도의 검사대 없이 피검사체가 직립한 상태로 엑스선 발생부와 엑스선 검출부를 회전축 방향으로 이동시키는 것도 가능한다. 따라서 제 2 구동수단은 넓은 의미에서 피검사체를 엑스선 발생부와 엑스선 검출부에 대해 회전축 방향으로 상대 이동시킬 수 있는 모든 기구적 구성을 포괄한다.
위와 같이, 본 발명에 따른 엑스선 영상 장치 및 방법은 2차원 엑스선 영상촬영에 의한 2차원 엑스선 영상을 이용하여 피검사체 또는 피검사체의 위치 별 크기에 최적화된 3차원 엑스선 영상촬영의 구동 매커니즘을 결정하고, 그에 따라 3차원 엑스선 영상을 촬영하여 촬영 시간, 피폭량, 데이터 연산량 및 영상 처리 시간 등을 단축할 수 있는 장점이 있다.
100 : 촬영장치
110 : 본체
120 : 검사대
130 : 피검사체
200 : 제어장치
110 : 본체
120 : 검사대
130 : 피검사체
200 : 제어장치
Claims (11)
- 피검사체를 사이에 두고 대향하는 엑스선 발생부와 엑스선 검출부를 포함하고, 제 1, 2 엑스선 촬영으로 각각 피검사체의 2, 3 차원 엑스선 영상을 위한 제 1, 2 엑스선 영상 데이터를 획득하는 영상 촬영부;
상기 제 1, 2 엑스선 영상 데이터에 기초해서 각각 상기 피검사체의 상기 2, 3 차원 엑스선 영상을 재구성하는 영상 형성부;
상기 2 차원 엑스선 영상으로 상기 피검사체의 크기정보를 획득하는 크기정보 획득부;
상기 제 2 엑스선 영상 촬영 시 상기 엑스선 발생부와 엑스선 검출부 사이의 회전축을 중심으로 상기 엑스선 발생부와 엑스선 검출부를 회전시키고, 상기 회전축 방향을 따라 상기 피검사체를 상기 엑스선 발생부와 엑스선 검출부에 대해 상대 이동시키는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 크기정보에 기초해서 상기 제 2 엑스선 영상 촬영 시 상기 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전에 대한 상기 피검사체의 상대 이동속도를 제어하는 엑스선 영상 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 피검사체의 크기정보는 상기 회전축에 수직방향에 대한 상기 피검사체의 길이정보인 엑스선 영상 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 영상 촬영부는,
상기 회전축을 중심으로 상기 엑스선 발생부와 상기 엑스선 검출부를 회전시키는 제 1 구동수단을 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 제 1 구동수단을 제어해서 상기 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전속도에 대한 상기 피검사체의 상대 이동속도를 제어하는 엑스선 영상 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 엑스선 발생부와 상기 엑스선 검출부의 회전속도는 상기 피검사체의 길이와 반비례 관계에 있는 엑스선 영상 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 영상 촬영부는,
상기 피검사체를 상기 회전축 방향을 따라 상기 엑스선 발생부와 상기 엑스선 검출부에 대해 상대 이동시키는 제 2 구동수단을 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 제 2 구동수단을 제어해서 상기 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전속도에 대한 상기 피검사체의 상대 이동속도를 제어하는 엑스선 영상 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 피검사체의 상대 이동속도는 상기 피검사체의 길이와 비례 관계에 있는 엑스선 영상 장치. - 제1항에 있어서,
상기 크기정보 획득부는,
상기 2차원 엑스선 영상을 표시하는 디스플레이;
사용자의 사용자 조작이 입력되는 입력부를 더 포함하여, 상기 사용자가 상기 디스플레이에 표시된 상기 2차원 엑스선 영상에 근거해서 상기 입력부를 통해 입력되는 상기 사용자 조작에 따라 상기 크기정보를 획득하는 엑스선 영상 장치. - 제1항에 있어서,
상기 크기정보 획득부는,
소정의 에지검출 알고리즘으로 상기 2차원 엑스선 영상의 에지를 검출해서 상기 크기정보를 획득하는 엑스선 영상 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 피검사체의 크기정보는 서로 다른 피검사체 별 크기 또는 피검사체의 서로 다른 위치 별 크기인 엑스선 영상 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 서로 다른 피검사체 별 크기는 상기 서로 다른 피검사체의 크기 중 최대인 값이고, 상기 피검사체의 서로 다른 위치 별 크기는 상기 피검사체의 위치 별로 미리 정해진 구간 내에서 상기 피검사체의 크기 중 최대인 값인 엑스선 영상 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전에 대한 상기 피검사체의 상대 이동속도를 제어해서 상기 엑스선 발생부와 엑스선 검출부의 회전 당 상기 검사대의 이동거리인 피치를 조절하는 엑스선 영상 장치.
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