KR20220047221A - 컴프턴 효과를 활용한 방사선 민감도 증진 방법 및 방사선 민감도 증진 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 콜리메이터의 구성 없이도 방사선 민감도를 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 방사선원의 양을 줄일 수 있고, 영상 획득 시간을 단축할 수 있어 빠른 영상 획득이 가능한, 컴프턴 효과를 활용한 방사선 민감도 증진 방법 및 방사선 민감도 증진 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 방사선 촬영 장치를 촬영 대상 물질에 대한 영상을 획득하기 위한 방사선의 민감도를 증진시키기 위한 방법으로서, 방사선과 촬영 물질과의 상호작용으로 발생하는 컴프턴 산란(compton scattering)의 컴프턴 에지(compton edge)에 기반하여 영상의 재구성 인자를 추출하여 이용하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 방사선 민감도 증진 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 컴프턴 효과를 활용한 방사선 민감도 증진 방법 및 방사선 민감도 증진 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 콜리메이터의 구성 없이도 방사선 민감도를 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 방사선원의 양을 줄일 수 있고, 영상 획득 시간을 단축할 수 있어 빠른 영상 획득이 가능한, 컴프턴 효과를 활용한 방사선 민감도 증진 방법 및 방사선 민감도 증진 시스템에 관한 것이다.
특정 물질에 조사된 방사선, 예를 들어 엑스선(X-ray) 등은 물체 내부의 물질의 특성, 예를 들어 물질의 밀도에 따라서 투과하거나 또는 물질에 일정 비율로 흡수된다.
이와 같이 방사선의 물질을 투과하거나 또는 흡수되는 성질을 이용하여 특정 물질 내부의 구조, 조직 또는 물질에 대한 이차원 또는 삼차원 영상을 획득하기 위한 영상 시스템이 방사선 촬영 장치다.
방사선 촬영 장치의 동작 원리에 대해 살펴보면, 방사선 촬영 장치의 방사선 발생부에서 발생된 방사선을 인체 등의 대상체로 조사하면, 대상체에 조사된 방사선 중 대상체 내부의 각종 물질에 의해 흡수된 방사선을 제외한 방사선, 즉 대상체를 투과하거나 또는 대상체 주변으로 조사된 방사선을 방사선 감지부(detector)가 수광한다. 방사선 감지부는 수광된 엑스선을 전기적 신호로 변환시켜 저장 소자, 예를 들어 스토리지 커패시터(storage capacitor)에 저장한다. 방사선 촬영 장치의 영상처리부는 저장 소자에 저장된 변환된 전기적 신호를 독출(read out)하여 방사선 영상을 생성하고, 모니터(monitor)와 같은 디스플레이 장치를 통하여 사용자에게 표시한다.
사용자는 이에 따라 대상체 내부의 조직이나 구조, 물질 등을 영상적으로 확인할 수 있게 된다.
방사선 촬영 장치는 설명한 바와 같이 대상체의 내부 조직이나 구조 등을 영상으로 확인할 수 있도록 하기 때문에, 의사 등이 인체 내부의 병변과 같은 이상을 검출하거나, 산업 현장 등에서 물체나 부품의 내부 구조를 파악하기 위해서 사용되고, 또한 공항 등에서 수하물 등의 내부를 스캐닝(scanning)하기 위해 사용되기도 한다.
이러한 방사선 촬영 장치의 응용기기는, 대표적으로 감마 카메라, 단광자 방사선 단층 촬영(SPECT: single-photon emission computed tomography), 양전자 단층촬영(PET: Positron Emission Tomography) 등이 있으며, 이러한 응용기기에서 사용하는 검출기는 크게 콜리메이터(collimator)(또는 조준기)와 블록형 섬광체를 포함한다.
감마카메라는 핵의학 영상기기로 활용될 뿐만아니라 환경방사선 모니터링 및 원자력 분야에서 미지의 방사선을 검출하기 위해 사용된다. 단광자 방사선 단층 촬영(SPECT) 시스템은 감마카메라를 기본으로 회전하여 영상을 획득함으로써 단층영상을 획득할 수 있도록 개발된 시스템이며, 양전자 단층촬영(PET) 시스템은 양전자에 의한 소멸 방사선을 검출하여 영상으로 나타내는 시스템이다.
구체적으로, 감마카메라는 영상을 획득하기 위해서 콜리메이터의 사용이 필수적이다. 콜리메이터를 사용하므로써 콜리메이터의 홀의 방향에서 입사한 감마선만을 선택적으로 영상화에 이용하며 그 외의 방향에서 입사한 방사선은 모두 차폐시킨다.
따라서, 콜리메이터의 홀에 의해 민감도가 결정되며, 민감도를 향상시키기 위해서는 큰 홀을 사용해야 하지만 공간분해능이 저하되는 단점이 발생하게 된다.
양전자 단층촬영(PET) 시스템에서는 민감도를 향상시키기 위해 블록검출기에서 차지하는 섬광체의 면적을 증가시키시 위한 방향으로 연구가 많이 이루어졌다. 즉, 감마카메라는 콜리메이터로 인해 민감도의 향상에 제한적이며, 양전자 단층촬영 시스템 또한 섬광체의 면적을 증가시키는 방법 이외에는 민감도를 향상시킬 수 있는 방안이 제한적이었다.
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 콜리메이터의 구성 없이도 방사선 민감도를 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 방사선원의 양을 줄일 수 있고, 영상 획득 시간을 단축할 수 있어 빠른 영상 획득이 가능한, 컴프턴 효과를 활용한 방사선 민감도 증진 방법 및 방사선 민감도 증진 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 방사선 촬영 장치를 촬영 대상 물질에 대한 영상을 획득하기 위한 방사선의 민감도를 증진시키기 위한 방법으로서, 방사선과 촬영 물질과의 상호작용으로 발생하는 컴프턴 산란(compton scattering)의 컴프턴 에지(compton edge)에 기반하여 영상의 재구성 인자를 추출하여 이용하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 방사선 민감도 증진 방법이 제공된다.
본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 방사선의 민감도 증진 방법은, 방사선이 물질과 상호작용함에 따라 산란된 산란 방사선에서 180° 산란된 광자를 검출하여 영상의 재구성 인자로 이용할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 방사선 촬영 장치에서 촬영 대상 물질에 대한 영상을 획득하기 위해 이용되는 방사선의 민감도를 증진시키기 위한 시스템으로서, 방사선 촬영 장치를 구성하는 섬광체 모듈; 및 상기 섬광체 모듈로 입사된 입사 방사선의 산란 방사선을 검출하고 추적하는 방사선추적 및 영상 구성부;를 포함하며, 상기 방사선추적 및 영상 구성부는 산란 방사선의 위치를 검출하고 추적하여 영상 구성을 위한 인자로 이용하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 방사선 민감도 증진 시스템이 제공된다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 방사선 촬영 장치에서 촬영 대상 물질에 대한 영상을 획득하기 위해 이용되는 방사선의 민감도를 증진시키기 위한 시스템으로서, 방사선 촬영 장치를 구성하며, 입사 방사선을 동심원으로 하여 방사상으로 배치되는 섬광체 모듈; 및 상기 섬광체 모듈로 입사된 입사 방사선의 산란 방사선을 검출하고 추적하는 방사선추적 및 영상 구성부;를 포함하며, 상기 방사선추적 및 영상 구성부는 산란 방사선의 위치를 검출하고 추적하여 영상 구성을 위한 인자로 이용하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 방사선 민감도 증진 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 관점들에 있어서, 상기 섬광체 모듈은, 서로 간격을 갖고 형성되는 한 쌍의 제1 섬광체와 제2 섬광체로 이루어지며, 상기 제1 섬광체는 제2 섬광체에 비하여 상대적으로 두께가 얇게 형성되고, 상기 제1 섬광체가 입사 방사선에 먼저 노출되도록 이루어지게 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 관점들에 있어서, 상기 방사선추적 및 영상 구성부는, 산란 방사선을 검출하고, 산란 방사선 중 180°의 산란 방사선의 위치를 추적하며, 추적된 180°의 산란 방사선을 영상 구성을 위한 인자로 이용하도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 관점들에 있어서, 상기 방사선추적 및 영상 구성부는, 입사 방사선에 의해 발생되는 컴프턴 산란 중 180°의 산란으로 방사선이 산란될 경우, 상기 제1 섬광체에서 산란 방사선을 검출하고, 상기 제2 섬광체에서 입사 방사선의 에너지 중 산란 방사선의 에너지를 제외한 에너지 만큼을 검출하여 X, Y 좌표값과 에너지를 구하며, 방사선의 에너지를 통해서 180°의 산란 방사선인지를 확인한 다음, 상기 제1 섬광체의 좌표값과 제2 섬광체의 좌표값을 통해 산란 방사선의 위치를 추적하여 입사 방사선의 처음 위치를 추적하여 영상 구성을 위한 인자로 이용하도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 관점들에 있어서, 상기 방사선추적 및 영상 구성부는, 입사 방사선에 의해 발생되는 컴프턴 산란 중 180°의 산란으로 방사선이 산란될 경우, 상기 제1 섬광체에서 산란 방사선을 검출하고, 상기 제2 섬광체에서 입사 방사선의 에너지 중 산란 방사선의 에너지를 제외한 에너지 만큼을 검출하여 X, Y 좌표값과 에너지를 구하며, 상기 제1 섬광체와 제2 섬광체에 대한 위치 좌표값을 통해 두 위치를 연결한 선을 연장하여 입사 방사선의 위치를 추적하여 영상 구성을 위한 인자로 이용하도록 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 컴프턴 효과를 활용한 방사선 민감도 증진 방법 및 방사선 민감도 증진 시스템에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 본 발명은 콜리메이터의 구성 없이도 방사선 민감도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
둘째, 본 발명은 콜리메이터의 구성을 생략할 수 있어 응용기기를 상대적으로 콤팩트하게 구성할 수 있으며, 제작 단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 본 발명은 방사선 민감도를 획기적으로 향상시킬 수 있어 방사선원의 양을 줄일 수 있음으로써, 의료분야의 감마카메라에 적용할 경우 환자의 피폭선량을 경감시킬 수 있는 효과가 있다.
넷째, 본 발명은 영상 획득 시간을 감소시킬 수 있어 영상 획득을 빠르게 실행할 수 있으며, 이에 따라 동일 시간동안 상대적으로 더욱 많은 환자를 검사할 수 있는 효과가 있다.
다섯째, 본 발명은 콜리메이터를 생략함으로써 산업분야의 감시시스템 등으로 사용할 경우, 영상을 획득하는 시간을 줄일 수 있고, 이에 따라 빠른 방사선원의 탐지로 이후 발생할 수 있는 방사선 사고 등에 따른 대피 시간을 확보할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 컴프턴 효과를 활용한 방사선 민감도 증진 시스템을 구성을 도식화하여 나타내는 도면이다.
도 2는 기존 양전자 단층촬영(PET) 시스템에서 소멸 방사선을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도식화 한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 방사선 민감도 증진 시스템에서 영상 재구성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 기존 양전자 단층촬영(PET) 시스템에서 소멸 방사선을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도식화 한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 방사선 민감도 증진 시스템에서 영상 재구성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 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.
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 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "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.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 컴프턴 효과를 활용한 방사선 민감도 증진 방법 및 방사선 민감도 증진 시스템에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 방사선 민감도 증진 방법에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 방사선 민감도 증진 방법은, 방사선과 물질과의 상호작용 중 컴프턴 산란을 활용하여 민감도를 향상시키는 방법이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 방사선 민감도 증진 방법은, 방사선 촬영 장치를 촬영 대상 물질에 대한 영상을 획득하기 위한 방사선의 민감도를 증진시키기 위한 방법으로서, 방사선과 물질과의 상호작용으로 발생하는 컴프턴 산란(compton scattering)의 컴프턴 에지(compton edge)에 기반하여 영상의 재구성 성분(인자(factor)을 추출하여 이용하도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 상기 방사선의 민감도 증진 방법은, 방사선이 물질과 상호작용함에 따라 산란된 산란방사선에서 180° 산란된 광자를 검출하여 영상의 재구성 성분으로 이용하게 된다.
컴프턴 산란은 물질에 방사선이 입사할 경우, 원자의 최외각 전자와 입사한 방사선이 상호작용하여 입사 방사선의 에너지 일부를 원자의 전자에 부여하여 원자로부터 방출시키고, 방사선 자신은 진행하던 각도가 변경되어 나아가는 현상이다.
변경되는 각도는 원자의 최외각 전자에 부여된 에너지에 따라 달라지게 되며, 최소 0°에서부터 최대 180° 각도로 산란된다.
컴프턴 산란 중에서 전자에 가장 많은 에너지를 부여할 경우, 즉, 180° 방향으로 산란되어 검출될 경우 산란된 방사선은 방사선에너지 스펙트럼에서 컴프턴 에지로 나타난다. 산란 광자의 에너지는 다음과 같은 식을 통해 계산된다.
여기서 Eγ'은 산란 광자의 에너지, Eγ는 입사 광자 에너지, θ는 산란 각도이다.
산란각이 180°일 경우, 입사한 방사선은 물질과 상호작용하여 본래의 방향으로 되돌아가는 방향으로 산란된다. 이 180°산란된 광자를 검출하여 영상의 재구성 성분으로 이용하며, 이에 따라 감마카메라에서는 콜리메이터를 사용하지 않고 영상을 재구성할 수 있게 되며, 양전자 단층촬영(PET) 시스템에서는 추가적인 영상의 재구성 성분으로 활용할 수 있다.
다음으로, 상기한 본 발명에 따른 방사선 민감도 증진 방법을 구현하기 위한, 본 발명에 따른 컴프턴 효과를 활용한 방사선 민감도 증진 시스템에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 컴프턴 효과를 활용한 방사선 민감도 증진 시스템에 대하여 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 컴프턴 효과를 활용한 방사선 민감도 증진 시스템을 구성을 도식화하여 나타내는 도면이다. 도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 방사선 민감도 증진 시스템이 감마카메라에 적용되는 경우를 예시하여 나타낸 것이다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 컴프턴 효과를 활용한 방사선 민감도 증진 시스템은, 방사선 촬영 장치를 촬영 대상 물질에 대한 영상을 획득하기 위해 이용되는 방사선의 민감도를 증진시키기 위한 시스템으로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 크게 제1 섬광체(111)와 제2 섬광체(112)로 이루어지는 섬광체 모듈(110); 및 방사선추적 및 영상 구성부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 컴프턴 효과를 활용한 방사선 민감도 증진 시스템은, 방사선 촬영 장치에 있어 촬영 대상 물질에 대한 영상을 획득하기 위해 이용되는 방사선의 민감도를 증진시키기 위한 시스템으로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 방사선 촬영 장치를 구성하며, 서로 간격을 갖고 평행하는 한 쌍의 제1 섬광체(111)와 제2 섬광체(112)로 이루어지는 섬광체 모듈(110); 및 입사 방사선이 상기 섬광체 모듈(110)의 제1 섬광체(111)와 제2 섬광체(112)로 입사되고, 그 섬광체 모듈(110)의 제1 섬광체(111)와 제2 섬광체(112)에서 산란되어 나오는 산란 방사선을 검출하고 추적하는 방사선추적 및 영상 구성부(미도시)를 포함하며, 상기 방사선추적 및 영상 구성부는 산란 방사선의 위치를 검출하고 추적하여 영상 구성을 위한 성분(인자(factor))으로 이용하도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 상기 섬광체 모듈(110)에서 제1 섬광체(111)과 제2 섬광체(112)는, 제1 섬광체(111)가 제2 섬광체(112)에 비하여 상대적으로 두께가 얇게 형성되며, 상기 제1 섬광체(111)가 입사 방사선에 먼저 노출되도록 이루어지게 구비된다.
계속해서, 상기 방사선추적 및 영상 구성부는, 산란 방사선을 검출하고, 산란 방사선 중 180°의 산란 방사선의 위치를 추적하며, 추적된 180°의 산란 방사선을 영상 구성을 위한 성분(즉, 영상 재구성을 위한 인자(factor))으로 이용하도록 이루어진다.
보다 구체적으로, 상기 방사선추적 및 영상 구성부는, 도 1에 나타낸 바와 같이 빨간색 선의 방향으로 입사 방사선이 입사한 경우, 컴프턴 산란 중 180° 산란에 의해서 파란색 선으로 방사선이 산란될 경우, 제1 섬광체(111)에서 산란 방사선을 검출하고, 제2 섬광체(112)에서 입사 방사선의 에너지 중 산란 방사선의 에너지를 제외한 에너지 만큼이 검출된다.
그리고 제1 섬광체(111)와 제2 섬광체(112) 각각에서 검출된 방사선은 X, Y 좌표값과 에너지로 검출된다. 방사선의 에너지를 통해서 180°의 산란 방사선인지를 확인하게 되며, 이는 에너지스펙트럼에서 컴프턴 에지로 나타난다. 이후 제1 섬광체(111)의 좌표값과 제2 섬광체(112)의 좌표값을 통해 산란 방사선의 위치를 추적하며, 이는 입사 방사선의 처음 위치를 추적할 수 있게 된다. 산란 방사선은 입사 방사선의 위치로 되돌아가는 방향으로 산란되기 때문이다.
이에 따라, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 컴프턴 효과를 활용한 방사선 민감도 증진 시스템은, 콜리메이터의 구성 없이 입사 방사선의 위치를 추적할 수 있으며, 콜리메이터를 사용하지 않음으로써 민감도를 향상시킬 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 방사선 민감도 증진 시스템에 대하여 설명한다.
본 발명의 제2 실시 예의 설명에 앞서, 제2 실시 예와 관련된 기존 양전자 단층촬영(PET) 시스템에서의 소멸 방사선 검출 방법에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 기존 양전자 단층촬영(PET) 시스템에서 소멸 방사선을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도식화 한 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 기존 양전자 단층촬영(PET) 시스템에서는 1번 방사선에 대한 소멸방사선에서 180° 반대방향에 위치한 검출기에서 모두 소멸 방사선을 검출하면 영상의 재구성 성분으로 활용하지만, 2번 방사선에 대한 소멸 방사선에서 180°로 방출된 방사선 중에 하나는 검출기에 의해 검출되었지만 다른 하나는 검출이 되지 않았을 경우에는 영상 재구성 성분으로 활용하지 못한다.
다시 말해서, 기존 양전자 단층촬영 시스템에서는 두 개의 방사선(감마선) 중 하나는 검출기에 검출되더라도 다른 하나가 검출기에 검출되지 않을 경우 동시 계수를 수행할 수 없으므로 사용하지 못한다.
그러나 앞서 설명한 제1 실시 예와 같이, 컴프턴 에지를 검출하는 것을 이용할 경우, 도 2의 2번 방사선에 대한 소멸 방사선 또한 영상의 재구성 성분으로 활용할 수 있게 된다. 또한, 소멸 방사선을 동시에 검출하지 않아도 각 입사한 입사 방사선의 에너지를 분석할 경우 컴프턴 에지를 검출하는 방법을 통해 영상을 재구성할 수 있다. 다시 말해서, 컴프턴 에지를 활용한 방법을 사용할 경우 감마선이 입사한 방향을 알 수 있으므로 영상의 재구성 성분으로 활용할 수 있다.
이하 본 발명의 제2 실시 예에 따른 방사선 민감도 증진 시스템에 대하여 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 방사선 민감도 증진 시스템에서 영상 재구성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 방사선 민감도 증진 시스템은, 방사선 촬영 장치에 있어 촬영 대상 물질에 대한 영상을 획득하기 위해 이용되는 방사선의 민감도를 증진시키기 위한 시스템으로서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 크게 섬광체 모듈(210); 및 방사선추적 및 영상 구성부를 포함한다.
구체적으로, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 방사선 민감도 증진 시스템은, 방사선 촬영 장치를 촬영 대상 물질에 대한 영상을 획득하기 위해 이용되는 방사선의 민감도를 증진시키기 위한 시스템으로서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 방사선 촬영 장치를 구성하며, 입사 방사선을 동심원으로 하여 방사상으로 배치되는 섬광체 모듈(210); 및 입사 방사선이 상기 섬광체 모듈(210)로 입사되고, 그 섬광체 모듈(210)에서 그 섬광체 모듈(210)에서 산란되어 나오는 산란 방사선을 검출하고 추적하는 방사선추적 및 영상 구성부(미도시)를 포함하며, 상기 방사선추적 및 영상 구성부는 산란 방사선의 위치를 검출하고 추적하여 영상 구성을 위한 성분(인자(factor))으로 이용하도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 섬광체 모듈(210)은 서로 간격을 갖고 형성되는 한 쌍의 제1 섬광체(211)와 제2 섬광체(212)로 이루어진다.
상기 제1 섬광체(211)과 제2 섬광체(212)는, 제1 섬광체(211)가 제2 섬광체(212)에 비하여 상대적으로 두께가 얇게 형성되며, 상기 제1 섬광체(211)가 입사 방사선에 먼저 노출되도록 이루어지게 구비된다.
계속해서, 상기 방사선추적 및 영상 구성부는, 입사 방사선이 상기 섬광체 모듈(210)의 제1 섬광체(211)와 제2 섬광체(212)로 입사되고, 그 섬광체 모듈(210)의 제1 섬광체(211)와 제2 섬광체(212)에서 산란되어 나오는 산란 방사선을 검출하고 추적하도록 이루어진다.
다시 말해서, 상기 방사선추적 및 영상 구성부는, 산란 방사선을 검출하고, 산란 방사선 중 180°의 산란 방사선의 위치를 추적하며, 추적된 180°의 산란 방사선을 영상 구성을 위한 성분(즉, 영상 재구성을 위한 성분)으로 이용하도록 이루어진다.
보다 구체적으로, 상기 방사선추적 및 영상 구성부는, 제2 섬광체(212)로 입사된 방사선은 그 제2 섬광체(212)와 상호 작용하여 일부의 에너지를 제1 섬광체(212)에 부여하고, 180° 방향으로 산란하여 제1 섬광체(211)와 상호작용하여 모든 에너지를 주고 사라지는 경우, 방사선 에너지스펙트럼 상에서 컴프턴 에지로 나타난다.
컴프턴 에지에 대한 방사선 에너지는 물질과 상호작용하여 180° 방향으로 산란한 산란 방사선이 제2 섬광체(212)에 부여한 에너지이므로 제1 섬광체(211)와 제2 섬광체(212)에 대한 위치 좌표값을 통해 두 위치를 연결한 선을 연장할 경우 입사 방사선의 위치를 추적할 수 있게 된다. 이러한 방사선의 에너지를 검출하여 영상의 구성 성분으로 활용하게 되며, 감마카메라의 필수구성요소인 콜리메이터를 사용하지 않으므로 민감도를 향상시킬 수 있게 된다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 컴프턴 효과를 활용한 방사선 민감도 증진 방법 및 방사선 민감도 증진 시스템은, 방사선을 검출하여 영상화하는 모든 분야, 의료분야, 감마카메라, SPECT(single-photon emission computed tomography), PET의 분야뿐만 아니라, 원자력 발전소 감시 시스템, 원전 해체시 발생할 수 있는 방사선원의 위치 추적 시스템, 사람들이 운집하는 장소의 감시 시스템에 적용될 수 있다.
또한, 일반적인 감마카메라에서는 콜리메이터의 사용이 필수적이므로 민감도를 향상시키기엔 제한이 있으나 본 발명은 민감도를 획기적으로 향상시킬 수 있으므로 의료분야의 감마카메라에 적용할 경우 환자에게 주입하는 방사선원의 양을 줄일 수 있으므로 환자의 피폭선량을 경감시킬 수 있으며, 영상획득 시간을 감소시킬 수 있으므로 빠르게 영상 획득을 할 수 있다. 이는 동일한 시간동안 더욱 많은 환자를 검사할 수 있게 된다. 산업분야의 감시시스템 등으로 사용할 경우에도 마찬가지로 콜리메이터를 사용하지 않으므로 영상을 획득하는 시간을 줄일 수 있으므로 빠른 방사선원의 탐지로 이후 발생할 수 있는 방사선 사고 등에 따른 대피 시간을 확보할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 컴프턴 효과를 활용한 방사선 민감도 증진 방법 및 방사선 민감도 증진 시스템에 의하면, 콜리메이터의 구성 없이도 방사선 민감도를 향상시킬 수 있으며, 콜리메이터의 구성의 생략으로 응용기기를 상대적으로 콤팩트하게 구성할 수 있으며, 제작 단가를 절감할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 방사선 민감도를 획기적으로 향상시킬 수 있어 방사선원의 양을 줄일 수 있어, 의료분야의 감마카메라에 적용할 경우 환자의 피폭선량을 경감시킬 수 있고, 영상 획득 시간을 감소시킬 수 있어 영상 획득을 빠르게 실행할 수 있으며, 산업분야의 감시시스템 등으로 사용할 경우에도, 빠른 방사선원의 탐지로 이후 발생할 수 있는 방사선 사고 등에 따른 대피 시간을 확보할 수 있는 이점이 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110, 210: 섬광체 모듈
111, 211: 제1 섬광체
112, 121: 제2 섬광체
111, 211: 제1 섬광체
112, 121: 제2 섬광체
Claims (5)
- 방사선 촬영 장치에서 촬영 대상 물질에 대한 영상을 획득하기 위해 이용되는 방사선의 민감도를 증진시키기 위한 시스템으로서,
방사선 촬영 장치를 구성하며, 입사 방사선을 동심원으로 하여 방사상으로 배치되는 섬광체 모듈; 및
상기 섬광체 모듈로 입사된 입사 방사선의 산란 방사선을 검출하고 추적하는 방사선추적 및 영상 구성부;를 포함하며,
상기 방사선추적 및 영상 구성부는 산란 방사선의 위치를 검출하고 추적하여 영상 구성을 위한 인자로 이용하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는
방사선 민감도 증진 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 섬광체 모듈은, 서로 간격을 갖고 형성되는 한 쌍의 제1 섬광체와 제2 섬광체로 이루어지며,
상기 제1 섬광체는 제2 섬광체에 비하여 상대적으로 두께가 얇게 형성되고, 상기 제1 섬광체가 입사 방사선에 먼저 노출되도록 이루어지게 구비되는 것을 특징으로 하는
방사선 민감도 증진 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 방사선추적 및 영상 구성부는,
산란 방사선을 검출하고, 산란 방사선 중 180°의 산란 방사선의 위치를 추적하며, 추적된 180°의 산란 방사선을 영상 구성을 위한 인자로 이용하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는
방사선 민감도 증진 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 방사선추적 및 영상 구성부는,
입사 방사선에 의해 발생되는 컴프턴 산란 중 180°의 산란으로 방사선이 산란될 경우, 상기 제1 섬광체에서 산란 방사선을 검출하고, 상기 제2 섬광체에서 입사 방사선의 에너지 중 산란 방사선의 에너지를 제외한 에너지만큼을 검출하여 X, Y 좌표값과 에너지를 구하고,
방사선의 에너지를 통해서 180°의 산란 방사선인지를 확인한 다음, 상기 제1 섬광체의 좌표값과 제2 섬광체의 좌표값을 통해 산란 방사선의 위치를 추적하여 입사 방사선의 처음 위치를 추적하여 영상 구성을 위한 인자로 이용하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는
방사선 민감도 증진 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 방사선추적 및 영상 구성부는,
입사 방사선에 의해 발생되는 컴프턴 산란 중 180°의 산란으로 방사선이 산란될 경우, 상기 제1 섬광체에서 산란 방사선을 검출하고, 상기 제2 섬광체에서 입사 방사선의 에너지 중 산란 방사선의 에너지를 제외한 에너지만큼을 검출하여 X, Y 좌표값과 에너지를 구하며,
상기 제1 섬광체와 제2 섬광체에 대한 위치 좌표값을 통해 두 위치를 연결한 선을 연장하여 입사 방사선의 위치를 추적하여 영상 구성을 위한 인자로 이용하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는
방사선 민감도 증진 시스템.
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