KR20240013722A - 동작 보상된 다중 펄스 x선 소스를 갖춘 x선 유연한 곡선 패널 감지기를 사용하는 고속 3d 방사선 촬영 - Google Patents

동작 보상된 다중 펄스 x선 소스를 갖춘 x선 유연한 곡선 패널 감지기를 사용하는 고속 3d 방사선 촬영 Download PDF

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KR20240013722A
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마낫 마오린베이
췐-유안 쿠
린보 양
지안치앙 리우
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에익스캔 인크.
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Abstract

X선 연성 곡면 패널 검출기를 사용하는 고효율 초고속 3D 방사선촬영을 수행하기 위해 동작 중인 다중 펄스형 X선원을 사용하는 X선 촬상 시스템이 제시된다. 다중 펄스형 X선원이 선원의 어레이를 형성하기 위해 동작 중인 구조물상에 장착되어 있다. 선원은 그룹으로서 일정한 속도로 기획정된 원호 트랙상에서 객체에 대해 동시에 이동한다. 각각의 개별 X선원은 고정 위치를 약간의 거리를 두고 돌 수 있다. 개별 선원이 그룹 속도와 동일한 속도를 가지나 이동 방향이 반대인 경우, 개별 선원 및 검출기는 활성화된다. 이는 선원이 활성화 동안 상대적으로 정지 상태를 유지하게 한다. 작동은 각각의 개별 선원에 대한 감소되는 선원 주행 거리를 초래한다. 3D 방사선촬영 영상 데이터는 보다 더 짧은 시간 동안 보다 더 넓은 스윕 각도를 사용하여 획득할 수 있으며, 영상 분석도 실시간으로 수행할 수 있다.

Description

동작 보상된 다중 펄스 X선 소스를 갖춘 X선 유연한 곡선 패널 감지기를 사용하는 고속 3D 방사선 촬영
본 발명은 가출원 일련번호 제63182426호(2021년 4월 30일 출원); 제63226508호(2021년 7월 28일 출원); 제63170288호(2021년 4월 2일 출원), 제63175952호(2021년 4월 16일 출원); 제63194071호(2021년 5월 27일 출원); 제63188919호(2021년 5월 14일 출원); 제63225194호(2021년 7월 23일 출원); 제63209498호(2021년 6월 11일 출원); 제63214913호(2021년 6월 25일 출원); 제63220924호(2021년 7월 12일 출원); 제63222847호(2021년 7월 16일 출원); 제63224521호(2021년 7월 22일 출원); 및 미국 출원 일련번호 제17149133호(2021년 1월 24일 출원)에 대한 우선권을 주장하며, 이는 최종적으로 가출원 일련번호 제62967325호(2020년 1월 29일 출원)에 대한 우선권을 주장하며, 이는 전문이 참조로 원용된다.
본 특허 명세서는 3D X선 방사선촬영 시스템 및 방법 분야, 특히 펄스형 X선원 및 대면적 디지털 연성 패널 X선 검출기를 사용하는 방법에 관한 것이다.
디지털 X선 3D 방사선촬영에는 유방촬영술과 같은 종류가 있으며, 디지털 단층합성(DTS)은 기존 방사선촬영과 비슷한 방사선량 수준으로 고해상도 제한각 단층촬영을 수행하기 위한 방법이다. 이러한 디지털 단층합성 시스템은 전형적으로 회전 가능한 조립체의 일 단부에 장착되는 X선원 및 다른 단부에 장착되는 디지털 평면 패널 검출기를 사용한다. X선원과 검출기 사이에는 유방을 압박하고 고정할 수 있는 장치가 있다. X선 산란 감소, 방사선량 감소, 검출기 전체의 광학 밀도 균일화, 해부학적 시각화 개선 등의 이유로 유방 압박이 필요하다. 단층합성은 증상이 없는 여성의 유방암 초기 징후를 선별하는 데 사용될 수 있다. 또한, 이러한 유형의 촬상은 유방암 증상이 있는 여성을 위한 진단 도구로 사용될 수 있다. 단층합성은 고급형 유방촬영술이다. 디지털 유방 단층합성(DBT)은 2D 유방촬영술보다 더 많은 암을 검출하고 위양성 재현율(false-positive recall)이 적으며 병변 국소화가 더 정밀하다. 단층합성을 수행하는 경우, X선원은 유방을 원호로 돌아야 한다.
X선원이 유방을 도는 동안, 일련의 저선량 X선 영상이 상이한 각도에서 획득된다. 수집되는 데이터 세트로 평행 평면을 재구성할 수 있다. 각 평면에 초점이 맞춰지고, 평면을 벗어난 조직 영상은 흐릿해진다. 일반적으로, 스윕 각도가 넓을수록 더 많은 데이터 투영이 생성되고 3D 해상도가 향상되지만 시간이 더 오래 소요된다. 상이한 재구성 알고리즘이 사용될 수 있으므로 데이터 처리는 제조사마다 다르다. 또한, 이러한 종류의 디지털 단층합성 시스템 및 방법이 다른 X선 3D 방사선촬영 응용분야, 예컨대, 코로나용 X선 3D 흉부 진단 시스템, X선 3D 비파괴 시험(NDT) 시스템 및 X선 3D 보안 검사 시스템에 적용될 수 있다는 점이 강조되어야 한다. X선 3D 방사선촬영 수행하기 위해 단일 X선원 및 단일 평면 패널을 사용한 선행 기술이 있다.
그러나 이들 선행기술들에는 단점이 있다. 주요 단점은 단일 X선원이 양호한 데이터 투영을 획득하는 데 매우 긴 시간이 소요된다는 점이다. 제2 단점은 전체가 너무 느리기 때문에 실시간 재구성이 어렵다는 점이다. 제3 단점은 강성 X선 평면 패널 검출기를 사용하면 기하학적 형태 왜곡이 악화된다는 점이다. 기술이 날마다 발전하고 있기 때문에, 오늘날의 전자 제품은 유연하고, 더 고속이며, 더 소형이고, 더 효율적으로 제조되고 있다. 연성 태양광 패널 충전기와 마찬가지로 X선 검출기도 연성으로 제조될 수 있다. 전형적인 최신 X선 패널 검출기는 박막 트랜지스터(TFT), X선 섬광체(scintillator) 층, 판독 전자 장치 등을 포함한다. 판독 전자 기판은 현재 기술로는 연성으로 제조될 수 없으나, TFT 기반 검출기는 연성 기질을 사용하여 연성일 수 있다. Gd2O2S: Tb(GOS 또는 GADOX)와 같은 섬광 물질 층 또는 섬광체는 이미 수십 년 전에 X선 촬상용 연성 필름에 부착하기 위해 다소 연성으로 제조되었다.
제1 양태에서, 동작 중인 다중 펄스형 X선원을 사용하는 고속 3D 방사선촬영을 제공하기 위한 시스템은 기결정된 형상을 갖는 원호 레일상에서 자유롭게 이동하는 1차 모터 스테이지; 상기 1차 모터 스테이지와 맞물리며 1차 모터 스테이지의 속도를 제어하는 1차 모터; 상기 1차 모터 스테이지에 결합되어 원호 레일의 방향을 따라 이동하는 복수의 2차 모터 스테이지; 각각 2차 모터 스테이지와 맞물리고 2차 모터 스테이지의 속도를 제어하는 복수의 2차 모터; 2차 모터 스테이지에 의해 이동되는 복수의 X선원; 1차 모터 스테이지 및 2차 모터 스테이지를 위한 하우징을 제공하는 지지 프레임 구조물; X선 촬상 데이터를 수신하는 연성 곡면 패널 검출기를 포함한다.
제2 양태에서, 동작 중인 다중 펄스형 X선원을 사용하는 고속 3D 방사선촬영의 방법은 1차 모터 스테이지 및 하나 이상의 2차 모터 스테이지를 기결정된 초기 위치에 위치시키는 단계; 상기 1차 모터에 의해 기결정된 일정한 속도로 1차 모터 스테이지를 스윕시키는 단계; 대응하는 2차 모터에 의해 각각의 2차 모터 스테이지를 기결정된 순서로 진동시키는 단계; 2차 모터 스테이지가 1차 모터 회전 스테이지와 반대 방향으로 그리고 1차 모터 스테이지의 선택된 속도로 이동하는 경우, X선원 및 연성 곡면 패널 검출기를 전기적으로 활성화시키는 단계; 및 연성 곡면 패널 검출기로 X선원으로부터 영상 데이터를 획득하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 초고속, 고효율 3D 방사선촬영을 수행하기 위해 동작 중인 다중 펄스형 X선원을 사용하는 X선 촬상 시스템이 제시된다. 시스템에서, 다중 펄스형 X선원이 선원의 어레이를 형성하기 위해 동작 중인 구조물상에 장착된다. 다중 X선원은 그룹의 일정한 속도로 기획정된 트랙상에서 객체를 동시에 돈다. 또한, 각각의 개별 X선원은 고정 위치를 돌아 약간의 거리를 신속하게 이동할 수 있다. 개별 X선원이 그룹 속도와 동일한 속도를 가지나 이동 방향이 반대인 경우, 개별 X선원은 외부 노출 제어 유닛을 통해 트리거된다. 이러한 배열을 통해 X선원은 X선 펄스형 트리거 노출 기간 동안 상대적으로 정지 상태를 유지할 수 있다. 다중 X선원은 개별 X선원에 대한 보다 감소되는 주행 거리를 초래한다. X선 수신기는 가요성 곡선 패널 X선 검출기이다. 3D 방사선촬영 영상 투영 데이터는 전체적으로 보다 더 짧은 시간 보다 더 넓은 스윕을 사용하여 획득할 수 있다. 스캔이 진행되는 동안 영상 분석도 실시간으로 수행할 수 있다.
다른 양태에서, 고효율 초고속 3D 방사선촬영을 수행하기 위해 동작 중인 다중 펄스형 X선원을 사용하는 X선 촬상 시스템은 선원의 어레이를 형성하기 위해 동작 중인 구조물상에 장착된 다중 펄스형 X선원을 포함한다. 다중 X선원은 일정한 속도로 기획정된 원호 트랙상의 객체에 대해 그룹으로서 동시에 이동한다. 각각의 개별 X선 선원은 그 정적 위치 주변에서 짧은 거리로 빠르게 이동할 수도 있다. 개별 X선원이 그룹 속도와 동일한 속도를 가지나 이동 방향이 반대인 경우, 개별 X선원 및 X선 검출기는 외부 노출 제어 유닛을 통해 활성화된다. 이러한 구성을 통해서 X선 선원 활성화 및 X선 검출기 노출 동안 X선 선원이 상대적으로 정지 상태를 유지할 수 있다. X선 수신기는 가요성 곡선 패널 X선 검출기이다. 동작 중인 다중 X선원은 개별 X선원에 대한 보다 감소되는 선원 주행 거리를 초래한다. 전체적으로 더 넓은 원호(sweep) 각도로 훨씬 짧은 시간에 3D 방사선 촬영 데이터를 획득할 수 있으며, 촬영이 진행되는 동안에도 실시간으로 영상 분석을 수행할 수 있다.
다른 양태에서, X선 연성 곡면 패널 검출기는 왜곡을 최소화하기 위해 곡선 기하학적 형태을 가질 수 있다. 또한, 구현 시, X선은 무작위 발사 스킴을 사용하여 어레이에 있는 임의의 선원 중 하나에서 무작위로 활성화될 수 있다. 각각의 누적 분석 결과가 다음 X선원 및 노출 조건을 결정한다. 3D X선 방사선촬영 영상은 X선 노출 선원의 각진 기하학적 형태를 갖는 각각의 영상을 기준으로 재구성된다. 보다 더 광범위한 응용분야는 3D 유방촬영술 또는 단층합성, 코로나용 흉부 3D 방사선촬영 또는 고속 3D NDT, 고속 3D X선 보안 검사를 포함한다.
위 시스템의 이점은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 동작 중인 다중 X선원의 다양한 실시형태는 신규 초고속 5개의 3D 방사선촬영 시스템에서 사용된다. 제1 이점은 시스템 전체가 여러 배 더 고속이라는 점이다. 각각의 X선원은 원호 궤적의 전체 거리의 일부만을 기계적으로 주행하면 된다. 이는 X선 진단 기계에서 환자에게 요구되는 데이터 획득 시간량을 대폭 감소시킨다. 제2 이점은 스캔이 진행되는 동안 영상 분석도 실시간으로 수행할 수 있다는 것이다. 촬영된 영상에 대한 판단은 다음 촬영을 위한 X선원 위치에 영향을 미친다. 계층화 영상 재구성을 수행하기 위해 전체 영상 획득이 완료될 때까지 대기할 필요가 없다. 제3 이점은 동작 잡음의 감소로 인해 고해상도 고대비 영상 획득이 가능하다는 점이다. 각각의 X선원은 원점 주위에서 선원을 진동시키는 하부구조물상에도 장착된다. 진동 속도 및 트랙 속도의 구성은 개별 X선원이 활성화되는 경우 X선원의 상대적인 정지 상태 위치로 이어진다. 제4 이점은 시스템이 더 고속으로 더 많은 데이터 투영을 획득하기 위해 보다 더 넓은 스윕을 진행할 수 있다는 점이다. 더 많은 데이터 투영은 오진율 감소로 이어지는 더 나은 영상 구성을 의미한다. 제5 이점은 더 넓은 각도 및 더 고속인 촬상 획득 때문이다. 3D 공간 촬상에 시간 구성요소를 추가하여 4D 촬상 데이터 세트를 형성하는 것이 가능하다. 제6 이점은 X선 연성 곡면 패널 검출기 기하학적 형태가 영상 왜곡을 훨씬 적게 한다는 것이다.
본 발명은 바람직한 실시형태의 관점에서 설명되었으며, 첨부된 청구범위의 범위 내에서 명시적으로 언급된 것 외의 균등물, 대안 및 수정이 가능하다는 점이 인식된다.
도 1은 X선 연성 곡면 패널 검출기를 사용하는 동작 중인 다중 X선원을 갖는 초고속 3D 디지털 방사선촬영 시스템을 예시한다.
도 2는 1차 및 2차 모터 스테이지가 반대 방향으로 그러나 동일한 속도로 이동하는 경우 개별 X선원이 일시적 정지 상태 위치에서 X선 빔을 방출하는 예를 예시한다.
도 3은 5개 X선원 시스템이 X선 연성 곡면 패널 검출기를 사용하여 전체 거리의 1/5만 각각 주행하여 25세트의 투영 데이터를 취하는 예시적인 구성을 예시한다.
도 4는 보다 더 큰 X선 스캔 각도를 커버하기 위해 병렬로 사용될 수 있는 조합된 3개의 독립적인 시스템 세트의 예시적인 구성을 예시한다.
이하 다양한 바람직한 실시예를 도시하는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 완전하게 기술한다. 이제 다양한 실시형태가 도면을 참조하여 설명되며, 여기서 참조 번호는 전체적으로 해당 요소를 지칭한다. 다음의 설명에서, 설명의 목적을 위해, 다수의 구체적인 상세한 설명이 하나 이상의 실시형태의 완전한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나 그러한 실시예들이 그러한 구체적 특징들 없이도 실시될 수 있다는 점은 자명하다. 다른 경우에서, 잘 알려진 구조물 또는 장치는 하나 이상의 실시형태의 설명을 용이하게 하기 위해 블록도 형태로 나타나 있다.
따라서, 예를 들어, 통상의 기술자는 도표, 개략도, 예시 등이 본 발명을 구현하는 시스템 및 방법을 설명하는 개념적 모식도 또는 프로세스를 나타낸다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 도면에서 나타나 있는 다양한 요소의 기능은 전용 하드웨어 및 연관 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어의 사용을 통해 제공될 수 있다. 마찬가지로 도면에 표시된 모든 스위치는 단지 개념적인 것이다. 이들 기능은 프로그램 로직의 동작을 통해, 전용 로직을 통해, 프로그램 제어와 전용 로직의 상호작용을 통해, 또는 심지어 수동으로 수행될 수 있으며, 특정 기법은 본 발명을 실시하는 주체가 선택할 수 있다. 통상의 기술자는 본원에서 설명되는 예시적인 하드웨어, 소프트웨어, 과정, 방법 및/또는 운영 체제가 예시를 위한 것이며 따라서, 특정 명명된 제조업체에 제한되도록 의도되지 않는다는 것을 더 이해한다.
도 1은 동작 중인 다중 X선원(5)이 있는 X선 연성 곡면 패널 검출기(7)를 사용하는 초고속 3D 디지털 방사선촬영 시스템을 예시한다. 1차 모터(1)는 2차 모터(3), 2차 모터 스테이지(4) 및 다중 X선원(5)이 있는 1차 모터 스테이지(2)와 맞물린다. 모든 모터, 모든 모터 스테이지 및 X선원(5)은 지지 프레임 구조물(6)에 장착된다. 각각의 2차 모터(3)는 2차 모터 스테이지(4)에 맞물린다. 모든 2차 모터 스테이지(4)는 1차 모터 스테이지(2)상에 장착된다. 모든 X선원(5)은 2차 모터 스테이지(4)상에 장착된다. 모든 모터는 프로그래밍 가능한 동작 제어 하드웨어로 제어되며 모터 스테이지를 기결정된 속도로 전후로 이동할 수 있다. 2차 모터 스테이지(4)는 인접한 스테이지와의 간격이 동일하도록 위치된다. 그 결과, 모든 X선원(5)은 1차 모터 스테이지(2)와 함께 이동하나, 각각의 개별 X선원(5)은 2차 모터 스테이지(4)와 개별적으로 이동할 수 있다. X선 연성 곡면 패널 검출기(7)는 추가 선형 스테이지상에 장착될 수 있다. 또한, X선 연성 곡면 패널 검출기(7)는 X선원(5)의 위치기준으로 전후로 이동할 수 있어 더 넓은 범위의 영상을 갖는다.
주행 엔코더 및 위치 제어 시스템이 있는 1차 모터(1)는 임의의 기결정된 형상을 가질 수 있는 원호 레일을 따른 이동을 제공하기 위해 프레임 구조물(6)상에 장착될 수 있다. 결합을 통해 1차 모터(1)에 결합되고 축을 중심으로 회전 가능한 하나 이상의 2차 모터(3)가 1차 모터(1) 주위에 위치되고 1차 모터 스테이지(2)와 맞물려 2차 모터 스테이지(4)를 구동한다. 복수의 X선원(5)이 2차 모터 스테이지(4)상에 장착될 수 있으며 2차 모터(3)에 의해 구동되어 1차 모터(1)와 함께 원호 레일을 따라 이동할 수 있다. X선원(5)은 2차 모터(3)에 연결되는 외부 노출 제어 유닛을 통해 활성화될 수 있다. 일 실시형태에서, X선 연성 곡면 패널 검출기(7)를 X선 수신기로 사용할 수 있다. 1차 모터(1)는 주행 엔코더 및 위치 제어 시스템이 있는 모터 스테이지상에 장착될 수 있으며 1차 모터 제어기에 의해 작동되어 일 방향으로 일정한 속도로 원호 레일 주위를 스윕한다.
1차 모터 스테이지(2)는 X선원(5)에 대한 병진 운동을 제공한다. 2차 모터 스테이지(4)는 각 개별 X선원(5)에 좌측 또는 우측 진동 이동을 제공한다. 반복적 접근 방식을 기반으로 하는 3D 영상 재구성 각 개별 X선원(5)은 원호 세그먼트를 따라 모든 투영을 포함하는 3D 데이터 세트를 생성한다. 다중 X선원(5)이 있기 때문에, 단일 X선원이 획득할 수 있는 것보다 더 넓은 스윕을 사용한 투영 데이터를 획득하는 것이 가능하다. 신체 조직의 상이한 부분에 의한 X선 흡수의 불균일성으로 인해 상이한 필드 및 뷰의 X선 데이터는 왜곡에 매우 민감하다. 모든 영상은 촬상되는 객체와 유사한 조건하에서 획득되어 양호한 영상 재구성 데이터를 형성할 수 있다. 개별 영상 사이의 스윕 각도는 모든 촬상 데이터에서 일관된 품질을 보장하기 위해 매우 작다. 본 발명의 전체적인 영상 획득 과정은 동작 보정 영상 처리 기술을 사용한다.
1차 모터 스테이지(2)는 레일에 의해 획정되는 원호 궤적을 따라 동작 중인 구조물상에 장착되는 유성 기어를 통해 1차 모터(1)에 결합된다. X선원은 초기에 그룹으로서 동일한 속도로 이동하며, 각 개별 X선원(5)도 고정 위치를 돌아 약간의 거리를 신속하게 이동할 수 있다. 구조물상에 장착되는 X선원(5)의 수는 단지 예시를 위한 것이다. 구현에 따라 5개보다 많거나 적은 선원이 있을 수 있다. 2차 모터 스테이지(4)는 2차 모터(3)에 결합된다. 각각의 2차 모터 스테이지(4)는 레일의 원호 궤적을 따라 1차 모터 스테이지(2)의 전후 이동 방향으로 이동한다. X선원(5)은 객체에 대해 기결정된 속도로 이동하고 있다. 객체를 통한 X선의 투과는 객체의 영상을 형성하는 데 사용될 수 있는 투영 데이터 세트를 생성한다.
복수의 X선원(5)은 각각 2차 모터 스테이지(4)상에 장착된다. X선원(5)은 프로그래밍된 순서에 의해 트리거되며, 각각은 외부 노출 제어 유닛에 의해 순서대로 켜진다. 2차 모터 스테이지(4)의 속도가 1차 모터 스테이지(2)의 속도와 실질적으로 동일한 경우, 활성 개별 X선원은 X선 펄스 트리거 노출 기간 동안 상대적으로 정지 상태를 유지할 수 있다. 다른 양태에서, X선 연성 곡면 패널 검출기(7)가 강성 구조물의 외부 표면에 부착될 수 있다. 각각의 복수의 X선원(5)은 X선 연성 곡면 패널 검출기(7)에 의해 검출되는 객체를 통해 X선을 보내는 동안 순차적으로 활성화될 것이다.
어레이상의 다중 X선원(5)은 객체에 대해 상이한 이동 방향으로 일정한 속도로 이동한다. 개별 X선원이 그룹 속도와 동일한 속도를 가지나 이동 방향이 반대인 경우, 각각의 개별 X선원은 고정 위치를 돌아 약간의 거리를 신속하게 이동할 수 있다. 개별 X선원은 외부 노출 제어 유닛을 통해 트리거된다. 이러한 배열을 통해 X선원은 X선 펄스형 트리거 노출 기간 동안 상대적으로 정지 상태를 유지할 수 있다. 다중 X선원은 개별 X선원에 대한 보다 감소되는 주행 거리를 초래한다. 3D 방사선촬영 영상 데이터는 전체적으로 보다 더 짧은 시간 동안 더 넓은 스윕 각도를 사용하여 획득할 수 있으며, 영상 분석도 실시간으로 수행할 수 있다. 위의 시스템에서 스캔이 진행되는 동안, 3D X선 수신기는 X선 연성 곡면 패널 검출기(7)이며, 이는 왜곡이 최소화되도록 곡면 기하학적 형태를 가질 수 있다. 3D X선 수신기는 다양한 X선원(5)으로부터 투영되는 X선 영상을 검출한다.
지지 프레임 구조물(6)은 1차 모터 스테이지(2), 복수의 2차 모터 스테이지(4), X선원(5)을 상대적인 위치에서 지지하고 유지하는 데 사용될 수 있다. 각각의 2차 모터 스테이지(4)는 a d 전원에 의해 차례로 구동되는 대응하는 2차 모터(3)에 의해 구동될 수 있다. 지지 프레임 구조물(6)은 1차 모터 스테이지(2), 2차 모터 스테이지(4) 및 X선원(5)를 위한 충분한 공간을 갖는 관형 프레임워크 또는 직육면체 프레임일 수 있다. 1차 모터 스테이지(2)는 차례로 전원에 의해 구동되는 대응하는 1차 모터(1)에 의해 구동될 수 있다. 1차 모터(1)가 1차 모터 스테이지(2)와 맞물려, 회전하는 경우, 1차 모터 스테이지(2)도 회전할 수 있다. 일부 실시형태에서, 1차 모터(1)는 일정한 속도로 회전할 수 있고, 2차 모터(3)는 사용자에 의해 제공되는 다양한 이동 명령에 따라 상이한 속도로 회전할 수 있다. 지지 프레임 구조물(6)은 시스템에 대한 구조적 지지를 제공하기 위해 충분한 기계적 강도 및 강성을 가질 수 있다.
X선 연성 곡면 패널 검출기(7)는 동작 중인 X선원(5)의 어레이로부터 X선 플럭스를 수신하여 초고속, 고효율 3D 방사선촬영을 수행한다. 이러한 시스템에서, 다중 펄스형 X선원(5)이 선원의 어레이를 형성하기 위해 동작 중인 구조물상에 장착된다. 다중 X선원(5)은 그룹의 일정한 속도로 기획정된 트랙상에서 객체를 동시에 돈다. 또한, 각각의 개별 X선원은 고정 위치를 돌아 약간의 거리를 신속하게 이동할 수 있다. 개별 X선원이 그룹 속도와 동일한 속도를 가지나 이동 방향이 반대인 경우, 개별 X선원(5) 및 X선 연성 곡면 패널 검출기(7)는 외부 노출 제어 유닛을 통해 트리거된다. 이러한 배열을 통해 X선원(5)은 X선 펄스형 트리거 노출 기간 동안 상대적으로 정지 상태를 유지하여 영상 선명도를 유지할 수 있다. 다중 X선원(5)은 개별 X선원(5)에 대한 보다 감소되는 선원 주행 거리를 초래한다.
도 2는 1차 모터 스테이지(2) 및 2차 모터 스테이지(4)가 반대 방향으로 그러나 동일한 속도로 이동하는 순간에 개별 X선원이 일시적 정지 상태 위치에서 X선 빔을 방출하는 것을 예시한다. 1회의 데이터 획득 주기 동안, 1차 모터 스테이지(2)는 일정한 속도로 일 방향으로 이동한 후 초기 위치로 돌아온다. 1차 모터 스테이지(2)가 일정한 속도로 이동하는 동안, 각 2차 모터 스테이지(4)는 기결정된 속도로 진동한다. 2차 모터 스테이지(4)가 1차 모터 스테이지(1)와 반대 방향으로 주행하고 동일한 일정한 속도를 갖는 경우, X선원(5) 및 X선 연성 곡면 패널 검출기(7)가 트리거된다. 이러한 트리거 순간에, X선원(5)은 X선 빔을 방출하는 동안 X선원(5)이 정지 상태인 것과 같이 동작한다. 따라서, X선원(5)의 정지 상태의 동적 배열은 X선 촬상 시스템이 매우 짧은 시간에 상이한 공간적 각도 위치로부터 많은 수의 영상을 획득할 수 있게 한다. 2차 모터 스테이지(4)의 일정한 속도 동작의 기간은 X선 노출 시간과 일치하도록 소프트웨어로 프로그래밍할 수 있다. 하나의 2차 모터 스테이지(4)가 일정한 속도로 있는 경우, 다른 2차 모터 스테이지(4)는 가속, 감속 중이거나 다음 일정한 속도를 준비하기 위해 초기 위치로 돌아갈 수 있다. 또한, X선원(5)은 무작위 순서로 각각의 독립적인 외부 트리거 펄스를 기준으로 요구 시 노출을 수행하도록 프로그래밍될 수 있다. 널리 이용 가능한 초고속 컴퓨터를 고려하면, 영상 획득을 사용하여 영상 분석을 실시간으로 수행할 수 있다. 촬영된 영상에 대한 판단은 다음 촬영을 위한 X선원(5) 위치에 영향을 미친다. 영상 재구성을 수행하기 위해 전체 영상 획득이 완료될 때까지 대기할 필요가 없다.
1차 모터 스테이지(2)는 원호 레일상에서 하나 이상의 2차 모터 스테이지(4)와 함께 이동하며, 펄스형 X선원(5)의 어레이는 초고속, 고효율 차원 3D 방사선촬영을 수행하는 데 사용된다. 이러한 개념은 그룹의 일정한 속도로 기결정된 원호 트랙상에서 전체 구조를 이동하여 작동한다. 그룹은 펄스형 X선원(5)의 어레이가 부착되는 하나 이상의 2차 모터 스테이지(4)로 구성될 수 있다. 또한, 각각의 개별 X선원(5)은 그룹 속도에 비례하는 속도로 고정 위치를 돌아 약간의 거리를 신속하게 이동할 수 있다. 개별 X선원(5)이 그룹 속도와 동일한 속도를 가지나 이동 방향이 반대인 경우, 개별 X선원(5)은 외부 노출 제어 유닛을 통해 트리거된다. 이러한 배열을 통해 X선원(5)은 X선 펄스형 트리거 노출 기간 동안 상대적으로 정지 상태를 유지할 수 있다. 다중 X선원(5)은 개별 X선원(5)에 대한 보다 감소되는 선원 주행 거리를 초래한다. 펄스형 X선원(5)의 어레이는 투영 데이터 세트의 세트를 생성할 것이다. X선 검출기는 연성 곡면 패널 검출기(7)이며, 이의 곡률은 응용분야의 필요를 기준으로 현장에서 변경될 수 있다. X선 수신기는 X선 연성 곡면 패널 검출기(7)이다. 3D 방사선촬영 영상 투영 데이터는 전체적으로 보다 더 짧은 시간 보다 더 넓은 스윕을 사용하여 획득할 수 있다. 스캔이 진행되는 동안 영상 분석도 실시간으로 수행할 수 있다.
이러한 시점에 2차 모터(3)는 1차 모터 이동 방향을 따라 움직이기 시작한다. X선원(5)은 X선을 조사하기 시작하고, 동시에, X선 수신기는 방사선에 의해 생성되는 X선 촬상 데이터 또는 충전 패킷을 수신한다. 1차 모터(1) 이동 종료 시, 1차 모터가 시작 위치를 향해 다시 회전하기 시작한다. 2차 모터(3)도 X선원(5)이 X선 조사를 완료한 후 원래 위치로 다시 이동하기 시작한다.
하나 이상의 2차 모터 스테이지(4)가 X선원(5)의 각각의 어레이에 대한 구조물상에 장착된다. 각각의 2차 모터 스테이지(4)는 연관되는 X선원(5)을 기결정된 순서로 이동시키도록 설계된다. 기획정된 순서는 그룹의 일정한 속도로 기결정된 형상으로 원호 트랙 주위에 있는 연관되는 X선원(5)을 스윕할 수 있다. 또한, 2차 모터 스테이지(4)는 연관되는 X선원(5)이 초기 위치에 대해 약간의 거리를 두고 고정 위치를 고속으로 돌게 할 수 있다. 2차 모터 스테이지(4)의 속도를 독립적으로 제어할 수 있게 하는 속도 제어 유닛은 각각의 2차 모터 스테이지(4)에 결합된다. 이는 2차 모터 스테이지(4)의 속도를 제어하는 기능을 제공한다.
그룹과 함께 동작 중인 X선은 그룹 속도와 동일한 속도를 가지나 이동 방향이 반대인 경우에만 트리거된다. 또한, 각각의 개별 X선원은 다른 X선원(5)에 의한 반대 이동이 없는 경우 고정 위치를 돌아 약간의 거리를 신속하게 이동할 수 있다. 개별 X선원(5)이 그룹 속도와 동일한 속도를 가지나 이동 방향이 반대인 경우, 개별 X선원(5) 및 X선 연성 곡면 패널 검출기(7)는 외부 노출 제어 유닛을 통해 활성화된다. 이러한 배열을 통해 X선원(5)은 X선 펄스형 트리거 노출 기간 동안 상대적으로 정지 상태를 유지할 수 있다. 1차 모터 스테이지(2) 및 하나 이상의 2차 모터 스테이지(4)는 기결정된 초기 위치에 위치될 것이다. 1차 모터(1)는 기결정된 일정한 속도로 1차 모터 스테이지(2)를 스윕할 것이다. 1차 모터 스테이지(2) 및 2차 모터 스테이지(4)는 기어나 벨트 또는 체인, 케이블, 로프 등과 같은 다른 연결 장치에 의해 서로 결합된다. 하나 이상의 개별 펄스형 X선원(5)이 동작 중인 구조물상에 장착되어 선원의 어레이를 형성한다. 다중 X선원(5)은 그룹으로서 일정한 속도로 기획정된 원호 트랙상에서 객체에 대해 동시에 이동한다. 또한, 각각의 개별 X선원(5)은 고정 위치를 약간의 거리를 두고 신속하게 돌 수 있다.
X선 연성 곡면 패널 검출기(7)는 기존 X선 필름 플레이트에 비해 보다 더 얇은 신규 형태의 X선 검출기이다. 또한 매우 연성이며 많은 상이한 곡률로 쉽게 구부러질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 검출기는 인간 흉부 주위 영상을 획득하기 위해 원형 형상으로 구부러질 수 있다. 기하학적 형태 왜곡이 최소화되고 매우 민감하게 된다. 이러한 조합은 다중 선원을 동시에 사용하므로 유방촬영술 또는 3D X선 보안 검사에 적합하다. 검출기는 어레이의 중심부 위치에 배치될 수 있으며 모든 선원을 동시에 검출할 수 있다. 선원의 대규모 어레이는 무작위 발사 스킴을 통해 선원당 노출 시간을 감소시키면서 전체적으로 높은 영상 품질을 달성할 수 있다. 다양한 픽셀 크기를 갖는 X선 연성 곡면 패널 검출기(7)는 비닝에 의해 다양한 픽셀 크기를 포함하는 신규 유형의 X선 검출기이다. 이를 통해 단일 검출기가 다양한 응용분야에서 충분한 데이터 해상도를 제공할 수 있다.
도 3은 완전한 노출 위치를 예시한다. 이러한 경우, 5개의 X선원(5)이 있고, 5개의 X선원(5)은 상이한 각도 위치에서 총 25회의 X선 노출을 수행한다. 그러나, 각각의 2차 모터 스테이지(4)는 전체 주행 거리의 1/5만 주행하면 된다. 따라서, 다중 X선원(5)이 병렬로 작동하면, 적은 시간으로 많은 양의 투영 데이터를 획득할 수 있다. X선 연성 곡면 패널 검출기(7)는 X선 수신기이다. 이 경우, 전체 X선원(5)의 총 수는 한 세트에 5개이다. 실제로, X선원(5)의 총 수는 한 세트에 2개 내지 심지어 8개 이상이 될 수 있다. 전자 신호는 항상 기계적 동작보다 신속하게 진행된다. 제한 요인의 병목 현상은 항상 모터 스테이지 동작 자체이다. 다음 병목 현상은 검출기 판독 제한이다. 검출기도 많은 메가픽셀 데이터를 판독한 후 컴퓨터로 전송하는 데 시간이 소요되기 때문이다.
X선원(5)이 선원의 어레이를 형성하기 위해 동작 중인 구조물상에 장착되어 있다. 또한, 각각의 X선원(5)은 개별 X선원(5)이 그룹 속도와 동일한 속도를 가지나 이동 방향이 반대인 경우 고정 위치를 약간의 거리를 두고 신속하게 돌 수 있다. 개별 X선원(5) 및 X선 연성 곡면 패널 검출기(7)는 외부 노출 제어 유닛을 통해 활성화된다. 이러한 배열을 통해 X선원(5)은 X선 펄스형 트리거 노출 기간 동안 상대적으로 정지 상태를 유지할 수 있다. 다중 X선원은 개별 X선원(5)에 대한 보다 감소되는 주행 거리를 초래한다. X선 수신기는 X선 연성 곡면 패널 검출기(7)이다. 3D 방사선촬영 영상 데이터는 전체적으로 보다 더 짧은 시간 동안 보다 더 넓은 스윕을 사용하여 획득할 수 있으며, 스캔이 진행되는 동안 영상 분석도 실시간으로 수행할 수 있다. 촬상 수신기의 예로서 X선 검출기는 기판 물질의 특성으로 인해 매우 연성이므로 진동 충격, 강한 자기장 등과 같은 일부 원치 않는 영향에 대해 더 견고성 가질 수 있다. X선 연성 곡면 패널 검출기(7)는 일반적으로 하나의 단일 연속 물질로 형성된다.
X선 연성 곡면 패널 검출기(7)는 고전압 케이블을 통해 X선원(5)에 결합되고, 연성 케이블은 X선원(5)을 선원에 트리거 신호를 제공하는 노출 제어 유닛에 연결한다. 유사하게도, 연성 케이블은 X선 검출기를 노출 및 시점 신호를 생성하는 획득 제어 유닛에 결합하여 구조물상에 장착되고 일정한 그룹 속도로 원호 레일을 따라 이동하는 다중 X선원(5) 및 검출기를 검출한다. X선원(5)은 전형적안 피크 전력을 가지며 평균 전력을 갖는 펄스 빔을 생성한다. 각각의 검출기는 전형적으로 하나의 펄스 폭 동안 대량의 데이터를 수집한다. 검출기 신호 처리 유닛은 해당 기술분야에 알려진 일반적인 3D X선 검출기 시스템 방법을 사용하여 각각의 검출기의 신호를 디지털 영상 데이터로 변환한다. 이러한 고속 3D 방사선촬영 기법 및 장비는 광각 범위 및 고속 촬상을 모두 제공한다.
도 4는 더 많은 스윕 각도를 커버하기 위해 콤보로 병렬로 사용할 수 있는 독립적인 X선 촬상 시스템의 3 세트 구성을 예시한다. 각각의 개별 세트의 스윕 각도 범위가 상대적으로 작은 경우(예를 들어, 100도 미만), 3개 세트가 동일한 평면에 있어 360도에 가까운 범위를 커버할 수 있다. 그러나, 3 세트 콤보 구성에서, 3 세트가 동일한 평면에 있을 필요는 없다. 1 세트 및 3 세트 콤보에 더하여, 2 세트 콤보도 실제로 사용할 수 있다. 2 세트 구성의 한 가지 이점은 동일한 평면에 있을 가능성이 높다는 것이다. 본 발명은 현재 바람직한 실시형태를 특히 참조하여 상세히 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 변형 및 수정이 이루어질 수 있다는 점이 이해될 것이다. 따라서, 현재 개시되는 실시형태는 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적인 것이 아닌 것으로 간주된다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 표시되며, 이의 균등물의 의미 및 범위 내에 있는 모든 변경은 청구범위에 포함되도록 의도된다.
연성 곡면 패널 검출기(7)는 곡선 기하학적 형태를 형성하기 위해 곡면을 갖는 수광 영역을 포함한다. 갠트리는 검출기의 일 단부에서 X선원(5)을 지지하고 검사 중인 샘플에 대해 원호 궤적상에서 이동한다. 샘플은 예를 들어 인체의 일부일 수도 있고 전자 장치 부품과 같은 객체일 수 있다. 고정된 모터 구동 검출기 테이블을 검출기 뒤에 장착할 수도 있다. 다중 X선원(5)의 어레이는 모터 구동 X선원 테이블과 반대 방향으로 동시에 이동할 수 있는 구조물로 지지된다. 동작 중인 X선원(5)은 숫자로 표시된 5개의 선원을 포함한다. 선원은 원호 레일 주위에서 반원 모양으로 각각 점차 이격된다. 선원은 선원 각도로부터 이격된다. 각각의 선원은 대응하는 제어기에 결합되어 선원이 그룹 속도와 동일한 속도를 가지나 이동 방향이 반대인 경우 X선을 방출하도록 트리거된다.
스윕 각도 및 반경은 다를 수 있다. 원호 경로의 반경은 최대 객체 크기를 결정한다. 또한, 완전한 이동 시간에 대한 트랙 길이 또는 시간으로 측정할 수 있다. 각각의 X선원(5)은 동작 제어 시스템을 갖는다. 각각의 X선원(5)에 대해 하나인 다중 동작 시스템은 그룹의 일정한 속도로 기획정된 트랙상에서 객체를 동시에 돈다. 또한, 개별 X선원(5)은 고정 위치를 돌아 약간의 거리를 신속하게 이동할 수 있다. 개별 X선원(5)이 그룹 속도와 동일한 속도를 가지나 이동 방향이 반대인 경우, 개별 X선원(5)은 외부 노출 제어 유닛을 통해 트리거된다. 이러한 배열을 통해 X선원(5)은 X선 펄스형 트리거 노출 기간 동안 상대적으로 정지 상태를 유지할 수 있다. 각각의 X선원(5)은 각각의 독립적인 동작 제어 시스템에 의해 제어된다. 패널 검출기 구조물은 동작 중인 다중 펄스형 X선원(5) 작동에 대한 검출을 제공한다. 예를 들어, 연성 곡면 패널 검출기 또는 다른 유형의 X선 검출기가 있다. X선 연성 곡면 패널 검출기(7)는 영상 왜곡을 최소화하기 위해 곡선 기하학적 형태를 가질 수 있다.
본 발명은 초고속 3D X선 촬상에 관한 것이며 의료 진단, 산업 공정 검사, 교통 안전 검사, X선 보안 검사 등 상이한 분야에 사용될 수 있다. 또한, 본 특허는 다수의 실시형태를 제공한다. 제1 실시형태에서, 기결정된 형상을 갖는 원호 레일상에서 자유롭게 이동하는 1차 모터 스테이지가 있는 동작 중인 다중 펄스형 X선원을 사용하는 3D X선 촬상 시스템은 상기 1차 모터 스테이지(2)와 맞물리며 1차 모터 스테이지(2)의 속도를 제어하는 1차 모터; 상기 1차 모터 스테이지(2)에 결합되어 원호 레일의 방향을 따라 이동하는 복수의 2차 모터 스테이지(4); 각각 2차 모터 스테이지(4)와 맞물리고 2차 모터 스테이지(4)의 속도를 제어하는 복수의 2차 모터(3); 2차 모터 스테이지(4)에 의해 이동되는 복수의 X선원(5); 1차 모터 스테이지(1) 및 2차 모터 스테이지(4)를 위한 하우징을 제공하는 지지 프레임 구조물(6); X선 플럭스를 수신하여 촬상 데이터를 생성하는 X선 연성 곡면 패널 검출기(7)를 포함한다.
상기 1차 모터 스테이지(2)와 맞물려 1차 모터 스테이지(2)의 속도를 제어하는 1차 모터(1)로서, 여기서 구조물은 1차 모터 스테이지(2)에 이동 가능하게 결합되며 2차 모터 스테이지(4)와 결합한다. 본 발명의 일 실시형태는 X선원(5)의 어레이를 사용하여 기획정된 트랙상에서 각 X선원(5)을 이동시켜 고속 3D 차원 방사선촬영 영상을 제공한다. 주요 구동 구조물은 객체를 스캔하는 동안 동시에 2개의 직교 방향으로 하나 이상의 X선원(5)을 이동시키기 위해 사용된다. X선원(5)은 반대 방향으로 객체를 돌 수 있으며, 하나의 X선원(5)이 일 방향으로 이동하는 경우, 다른 X선원(5)은 반대 방향으로 이동한다. 다중 모터가 개별 모터를 제어하여 각 X선원(5)에 대한 개별 동작을 제어한다. 각각의 X선원(5)은 다른 X선원(5)과 동일한 속도로 그러나 상이한 시간 프레임으로 이동한다. 또한, 각각의 X선원(5)은 고정 위치를 돌아 약간의 거리를 신속하게 이동할 수 있으며, 개별 X선원(5)이 그룹 속도와 동일한 속도를 가지나 이동 방향이 반대인 경우, 개별 X선원(5)은 외부 노출 제어 유닛을 통해 트리거된다. 이러한 배열을 통해 X선원(5)은 X선 펄스형 트리거 노출 기간 동안 상대적으로 정지 상태를 유지할 수 있다. 연성 곡면 패널 검출기를 사용하면 왜곡을 최소화하기 위해 곡선 기하학적 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 제1 실시형태는 기결정된 형상을 갖는 원호 레일상에서 자유롭게 이동하는 1차 모터 스테이지; 상기 1차 모터 스테이지(2)와 맞물리며 1차 모터 스테이지(2)의 속도를 제어하는 1차 모터(1); 상기 1차 모터 스테이지(2)에 결합되어 원호 레일의 방향을 따라 이동하는 복수의 2차 모터 스테이지(4); 각각 2차 모터 스테이지(4)와 맞물리고 2차 모터 스테이지(4)의 속도를 제어하는 복수의 2차 모터(3); 2차 모터 스테이지(4)에 의해 이동되는 복수의 X선원(5); 1차 모터 스테이지(2) 및 2차 모터 스테이지(4)를 위한 하우징을 제공하는 지지 프레임 구조물(6); 및 X선 플럭스를 수신하여 촬상 데이터를 생성하는 X선 연성 곡면 패널 검출기(7)가 있는 동작 중인 다중 펄스형 X선원을 사용하는 고속 차원 3D 방사선촬영을 제공하기 위한 시스템을 포함한다.
1차 모터(1)는 1차 모터 스테이지(2)를 이동한다. 복수의 2차 모터(3)는 2차 모터 스테이지(4)와 맞물리며, 각각은 2차 모터 스테이지(4)의 속도를 제어한다. 2차 모터 스테이지(4)는 원호 레일의 방향을 따라 이동하도록 제어하는 2차 모터(3) 세트를 갖는다. 각각의 2차 모터 스테이지(4)상에는 하나 이상의 X선원(5)이 장착될 수 있다. X선 연성 곡면 패널 검출기(7)는 그룹의 일정한 속도로 기획정된 트랙상에서 객체를 동시에 도는 복수의 X선원(5)으로부터 X선 플럭스를 수신한다. 또한, 각각의 개별 X선원(5)은 고정 위치를 돌아 약간의 거리를 신속하게 이동할 수 있다. 개별 X선원(5)이 그룹 속도와 동일한 속도를 가지나 이동 방향이 반대인 경우, 개별 X선원(5)은 외부 노출 제어 유닛을 통해 트리거된다. 이러한 배열을 통해 X선원(5)은 X선 펄스형 트리거 노출 기간 동안 일시적 정지 상태를 유지할 수 있다.
지지 프레임 구조물(6)은 다음에서 상세히 설명된다. 이는 3개의 세트, 즉, 1차 모터 스테이지 세트, 2차 모터 스테이지 세트 및 검출기 세트의 장착 브라켓으로 구성되어 있다. 1차 모터 스테이지 세트는 하나 이상의 X선원(5)상에 장착되는 하나 이상의 모터 2차 스테이지를 지지한다. 1차 모터 스테이지는 모터를 갖고, 레일과 맞물려 원호 레일을 따라 이동하며, 1차 모터의 속도에 의해 제어된다. 모터는 전기 스테퍼 모터 또는 서보 모터 등일 수 있다. 하나 이상의 2차 모터 스테이지(4)는 각각의 X선원(5)을 지지하고 원호 레일 방향을 따라 이동한다. 1차 모터 스테이지(2) 및 이와 연관된 2차 모터 스테이지(4)의 동시 이동을 허용하기 위해 각각의 1차 모터 스테이지(2)에 대해 여러 쌍의 2차 모터 스테이지(4)가 있을 수 있다. 적어도 하나의 연성 곡면 패널 검출기(7)(X선 수신기)가 검출기 스테이지상에 장착되어 X선 플럭스를 수신한다. 제1 구동 유닛 및 제2 구동 유닛은 각각 제1 모터 스테이지 및 제2 모터 스테이지를 구동한다. 제1 구동 유닛은 1차 모터 스테이지 세트에 연결되는 제1 기어박스 및 제1 기어박스에 연결되는 제1 속도 제어 모듈을 포함한다.
본 발명은 일정한 속도로 이동하는 다중 펄스형 X선원(5)이 있는 초고속, 고효율 차원 3D 방사선촬영 시스템의 관점에서 설명된다. 다중 펄스형 X선원(5)이 선원의 어레이를 형성하기 위해 동작 중인 구조물상에 장착되어 있다. 어레이는 전체적으로 광각 뷰로 물체를 스윕하는 동안 기결정된 원호 트랙을 따라 이동한다. 또한, 각각의 개별 X선원(5)은 고정 위치를 신속하게 돌 수 있다. 개별 X선원(5)이 그룹 속도와 동일한 속도를 가지나 이동 방향이 반대인 경우, 개별 X선원(5)은 외부 노출 제어 유닛을 통해 트리거된다. 이러한 배열을 통해 X선원(5)은 X선 펄스형 트리거 노출 기간 동안 상대적으로 정지 상태를 유지할 수 있다. 영상 데이터는 X선 연성 곡면 패널 검출기(7)를 사용하여 X선원(5)으로부터 획득된다. 3D 투영 데이터의 데이터 획득은 2차 모터 스테이지(4)가 1차 모터 스테이지(2)의 반대 방향으로 그리고 1차 모터 스테이지(2)의 선택된 속도로 이동하는 경우 발생한다. 이러한 배열을 통해 X선원(5)은 X선 펄스형 트리거 노출 기간 동안 상대적으로 정지 상태를 유지할 수 있다.
본 설명은 고속 차원 X선 촬상을 수행하기 위한 시스템 및 방법에 초점을 맞추지만, 기법 및 장치는 다른 응용분야에, 예를 들어, 유방촬영술 또는 X선 연성 곡면 패널 검출기(7)와 같은 X선을 사용하는 다른 형태의 차원 촬상에 적용될 수 있다. 일 실시형태는 X선원(5)의 어레이를 형성하기 위해 동작 중인 구조물상에 장착되는 다중 펄스형 X선원(5)을 포함한다. 다중 X선원은 일정한 속도로 기획정된 원호 트랙상의 객체에 대해 그룹으로서 동시에 이동한다. 또한, 각각의 개별 X선원(5)은 고정 위치를 약간의 거리를 두고 신속하게 돌 수 있다. 개별 X선원(5)이 그룹 속도와 동일한 속도를 가지나 이동 방향이 반대인 경우, 개별 X선원(5) 및 X선 연성 곡면 검출기(7)는 외부 노출 제어 유닛을 통해 활성화된다. 이러한 배열은 X선원(5) 활성화 및 X선 검출기 노출 동안 X선원(5)이 상대적으로 정지 상태를 유지할 수 있게 한다. 본 발명의 추가 실시형태는 촬상되는 객체에 대해 이동하는 구조물상에 위치되는 X선원(5)으로부터 방출되는 X선 광자를 검출하기 위한 X선 연성 곡면 패널 검출기(7)를 포함하며, 여기서 연성 곡면 패널 검출기(7)는 X선 광자를 수신하는 X선 섬광체가 있는 전면을 포함한다.
1차 모터 스테이지(2)를 스윕하는 단계는 1차 모터(1)를 1차 모터 스테이지(2)와 맞물리게 한 후 상기 1차 모터(1)를 회전시켜 기결정된 수의 기어 및 축(shaft)과 맞물리게 하여 기결정된 형상을 갖는 상기 1차 모터 스테이지(2) 원호 레일의 자유로운 이동을 제공하기 위해 수행된다. 방법은 상기 1차 모터(1)에 의해 기결정된 일정한 속도로 상기 1차 모터 스테이지(2)를 스윕시키는 단계를 더 포함한다.
그룹의 일정한 속도로 기획정된 트랙상에서 객체를 동시에 도는 다중 X선원(5) 본 발명 중 3건이 본 특허 출원, 즉, 기결정된 형상을 갖는 원호 레일상에서 자유롭게 이동하는 1차 모터 스테이지(2); 상기 1차 모터 스테이지(2)와 맞물리며 1차 모터 스테이지(2)의 속도를 제어하는 1차 모터(1); 상기 1차 모터 스테이지(2)에 결합되어 원호 레일의 방향을 따라 이동하는 복수의 2차 모터 스테이지(4); 각각 2차 모터 스테이지(4)와 맞물리고 2차 모터 스테이지(4)의 속도를 제어하는 복수의 2차 모터(3); 2차 모터 스테이지(4)에 의해 이동되는 복수의 X선원; 1차 모터 스테이지(2) 및 2차 모터 스테이지(4)를 위한 하우징을 제공하는 지지 프레임 구조물(6); 및 X선 플럭스를 수신하여 촬상 데이터를 형성하는 X선 연성 곡면 패널 검출기(7)가 있는 동작 중인 다중 펄스형 X선원(5)을 사용하는 고속 3D 방사선촬영의 시스템 및 방법에서 설명되어 있다.
통상의 기술자에게 본 발명의 다양한 변형 및 변경이 첨부된 청구항에 정의된 본 발명의 사상과 범위에서 벗어나지 않는다는 점은 자명하다. 하기의 방법 청구항에 언급된 단계는 반드시 언급된 순서대로 수행될 필요는 없다는 점에 유의해야 하다. 통상의 기술자는 언급된 순서와 달리 단계를 변경해서 실시할 수 있음을 인정할 것이다. 또한 특징, 단계 또는 구성 요소에 대한 언급이나 논의가 결여된 것은 단서 조항으로 또는 유사한 청구 언어를 통해 부재하는 해당 특징 또는 구성 요소가 배제된 청구항의 근거가 된다.
본 발명의 다양한 실시형태가 위에서 설명되었으나 이들은 제한이 아니라 예시로서만 제시된 것으로 이해하여야 한다. 다양한 도면은 본 발명에 대한 예시적인 구조 또는 다른 구성을 도시할 수 있으며, 이는 본 발명에 포함될 수 있는 특징 및 기능의 이해를 보조하기 위한 것이다. 본 발명은 제시된 예시적인 구조 또는 구성으로 한정되지 않지만, 바람직한 특징은 다양한 대안적인 구조 및 구성을 사용하여 구현될 수 있다. 실제로, 대안적인 기능적, 논리적 또는 물리적 분할 및 구성이 본 발명의 원하는 특징을 구현하기 위해 구현될 수 있는 방법은 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 또한 본원에서 기술된 바 이외의 다수의 상이한 구성 모듈 명칭이 다양한 분할에 적용될 수 있다. 또한 흐름도, 동작 설명 및 방법 청구항과 관련하여 본원에 제시된 단계들의 순서는 문맥상 달리 지시하지 않는 한 다양한 실시예에서 언급된 기능을 수행하기 위해서 동일한 순서로 실행할 것을 규정하지 않는다.
본 문서에 사용된 용어와 문구 및 그 변형은 달리 명시되지 않는 한 제한적 의미가 아닌 개방적 의미로 해석되어야 하다. 앞서 예로서, 용어 "포함"은 "포함하나 이에 제한되지 않음" 등을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 용어 "예"는 논의 중인 항목의 예시적인 사례를 제공하는 데 사용되며, 이의 완전하거나 제한적인 목록을 제공하는 데 사용되지 않는다. 단수 표현은 "적어도 하나", "하나 이상" 등을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 형용사 "기존의", "전통적인", "일반적인", "표준적인", "공지된" 및 이와 유사한 의미의 용어는 설명되는 항목을 특정 기간 또는 특정 시점에 이용 가능한 항목으로 제한하는 것으로 해석하여서는 안 되며, 대신, 현재 또는 미래의 임의의 시점에 이용 가능하거나 공지될 수 있는 기존, 전통, 일반 또는 표준 기법을 포괄하는 것으로 해석되어야 한다. 따라서 본 문서가 통상의 기술자에게 명백하거나 알려진 기술을 언급하는 경우, 그러한 기술은 현재 또는 미래의 임의의 시점에 통상의 기술자에게 명백하거나 알려진 기술을 포함한다.

Claims (19)

  1. 동작 보정 다중 펄스형 X선원이 있는 X선 연성 곡면 패널 검출기를 사용하는 고속 3D 방사선촬영을 제공하기 위한 시스템으로서,
    기결정된 형상의 원호 레일상에서 자유롭게 이동하는 1차 모터 스테이지;
    상기 1차 모터 스테이지에 결합되어 상기 1차 모터 스테이지의 속도를 제어하는 1차 모터;
    상기 1차 모터 스테이지에 결합되고 상기 원호 레일 방향을 따라 이동되는 복수의 2차 모터 스테이지;
    각각 2차 모터 스테이지와 맞물리고 2차 모터 스테이지의 속도를 제어하는 복수의 2차 모터;
    2차 모터 스테이지에 의해 각각 이동되는 복수의 X선원;
    상기 1차 모터 스테이지 및 2차 모터 스테이지에 하우징을 제공하는 지지 프레임 구조물; 및
    X선 플럭스(flux)를 수신하는 X선 연성 곡면 패널 검출기를 포함하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    기획정된 트랙; 및
    동작 중인 구조물상에 장착되는 다중 펄스형 X선원을 포함하는 선원 어레이를 포함하며, 각각의 상기 다중 펄스형 X선원은 그룹의 일정한 속도로 상기 기획정된 트랙상에서 객체를 동시에 돌며, 개별 X선원 관이 그룹 관 속도와 동일한 속도를 가지나 이동 방향이 반대인 경우, 상기 개별 X선원 및 상기 X선 연성 곡면 패널 검출기는 노출 제어 유닛을 통해 트리거되는 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 1차 모터 스테이지 또는 2차 모터 스테이지의 속도 또는 위치는 소프트웨어에 의해 조정 가능한 시스템.
  4. 제1항에 있어서, X선원의 전류 및 전압은 소프트웨어에 의해 조정 가능한 시스템.
  5. 제1항에 있어서, X선원의 노출 시간은 소프트웨어에 의해 조정 가능한 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 X선원 관은 X선 펄스 트리거 노출 기간 동안 상기 X선 연성 곡면 패널 검출기에 대해 정지 상태인 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 각각의 누적 분석 결과가 다음 X선원 및 노출 조건을 결정하는 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 X선 연성 곡면 패널 검출기는 기결정된 시간 동안 기결정된 스윕으로 3D 방사선촬영 영상 투영 데이터를 획득하며, 영상 분석은 스캔 동안 실시간으로 수행되는 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 각각의 개별 X선원은 기결정된 거리로 고정 위치를 신속하게 도는 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 3D X선 방사선촬영 영상은 X선 노출 선원의 각진 기하학적 형태를 갖는 각각의 영상을 기준으로 재구성되는 시스템.
  11. 동작 보정 다중 펄스형 X선원이 있는 X선 연성 곡면 패널 검출기를 사용하는 고속 3D 방사선촬영의 방법으로서,
    1차 모터 스테이지 및 하나 이상의 2차 모터 스테이지를 기결정된 초기 위치에 위치시키는 단계;
    상기 1차 모터에 의해 기결정된 일정한 속도로 상기 1차 모터 스테이지를 스윕시키는 단계;
    대응하는 2차 모터에 의해 각각의 2차 모터 스테이지를 기결정된 순서로 진동시키는 단계;
    2차 모터 스테이지가 상기 1차 모터 스테이지와 반대 방향으로 그리고 상기 1차 모터 스테이지의 선택된 속도로 이동하는 경우, X선원 및 X선 연성 곡면 패널 검출기를 전기적으로 활성화시키는 단계; 및
    X선원들로부터 X선 플럭스를 수신한 후 X선 연성 곡면 패널 검출기를 사용하여 영상 데이터를 획득하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 스캔 객체에 대한 스테이지 테이블을 사용하는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 무작위 발사 스킴을 사용하여 상기 어레이에 있는 임의의 선원 중 하나로부터 상기 X선원을 무작위로 활성화하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제11항에 있어서, X선원의 각진 기하학적 형태를 갖는 각각의 영상을 기준으로 3D X선 방사선촬영을 재구성하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 X선 연성 곡면 패널 검출기가 스캔 동안 실시간으로 영상 분석을 수행하면서 기결정된 시간 동안 기결정된 스윕으로 3D 방사선촬영 영상 투영 데이터를 획득하는 방법.
  16. 제11항에 있어서, 관심 영역을 기준으로 스윕 각도를 변경하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제11항에 있어서, 스윕 동안 객체 밀도를 기준으로 X선원 전압 입력을 변경하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제11항에 있어서, X선 검출기는 선형 스테이지에 결합되어 X선원의 위치를 기준으로 위치를 조정하는 방법.
  19. 제11항에 있어서, 4D 촬상이 3D 공간적 촬상 데이터에 시간 요소를 추가하여 수행되는 방법.
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