KR20240159196A - 엑스레이 조사 시스템 - Google Patents

Abstract

대상(object)에 대해 엑스레이를 조사하는 엑스레이 조사 시스템이 제공된다.
상기 시스템은,
상기 대상에 대해 엑스레이를 조사(irradiate)하는 엑스레이 조사기;
상기 대상을 촬영하는 카메라;
상기 대상을 사이에 두고 상기 엑스레이 조사기 및 상기 카메라와 대향하는 위치에 배치되며, 상기 엑스레이 조사기로부터 조사되는 엑스레이를 감지하는 엑스레이 디텍터;
상기 엑스레이 디텍터를 보유지지(hold)하며 상기 디텍터의 위치를 이동시킬 수 있는 제1 로봇 아암; 및
상기 대상에 대한 상기 카메라로부터의 촬영 이미지에 기초하여, 상기 디텍터를 상기 대상에 근접하도록 상기 제1 로봇 아암을 이동시키도록 구성되는 제어부
를 포함한다.

Description

엑스레이 조사 시스템{X-RAY IRRADIATION SYSTEM}

본 발명은 엑스레이 조사 시스템에 관한 것이다.

예컨대, 엑스레이 이미징 장치, CT 장치, 방사선 치료기 등에 대한 것이다.

빠른 전자를 물체에 충돌시킬 때 투과력이 강한 복사선(전자기파)이 방출되는데, 이 복사선을 X선(엑스선, 엑스레이, X-ray)이라고 한다. 뢴트겐이 발견했다고 하여 뢴트겐선이라고도 부른다. 파장은 10~0.01nm이며, 주파수는 30PHz~120EHz 전자기파의 형태를 말한다. 이는 자외선보다 짧은 파장의 영역이고, 감마선보다 긴 파장의 영역에 속한다.

이러한 엑스선(엑스레이)은 자연적/인공적으로 여러 경로로 발생한다.

응용분야는 여러가지가 있는데, 의료 진단, 치료 등에 쓰이며, 엑스레이 이미지를 통해 장기나 뼈의 상태를 파악할 수 있다.

또한, 엑스레이를 여러 각도에서 찍은 이미지를 종합하면 CT(Computed Tomography, 컴퓨터 단층 촬영)가 된다. CT란, X-선을 투과시켜 그 흡수차이를 컴퓨터로 재구성하여, 인체의 단면영상(Cross-sectional Image)을 얻거나 3차원적인 입체영상을 얻는 영상진단법이다. 이를 가능하게 하는 기계를 CT 기계 또는 CT 장치라고도 한다.

또한, 엑스레이의 출력을 적절히 높게 하여 환부에 쪼여서 암 등을 치료하는 방사선 치료기도 응용의 한 종류이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 대상물(T)과 환부 사이의 거리 등에 기인한 엑스레이 이미지의 선명도 저하를 방지하는 것이다.

또한, 방사선 피폭량을 줄이는 것이다.

또한, 낮은 비용과 효율적인 구조를 갖는, 골연령 측정기, CT 기계, 방사선 치료기를 제공하는 것이다.

또한, 치과 등에서 사용하는 소형 엑스레이 센서(디텍터)(3~5cm)만으로도 디형 디텍터에 못지 않는 성능을 발휘하는 장치를 제공하는 것이다.

또한, 선명한 영상을 얻으면서도 저렴한 가격으로 엑스레이 조사 장치를 제공하는 것이다.

또한, 목표 대상물의 종류에 따라 대응가능한 장치(높이 조절의 용이 등)를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 의하면, 대상(object)에 대해 엑스레이를 조사하는 엑스레이 조사 시스템으로서,

상기 대상에 대해 엑스레이를 조사(irradiate)하는 엑스레이 조사기;

상기 대상을 촬영하는 카메라;

상기 대상을 사이에 두고 상기 엑스레이 조사기 및 상기 카메라와 대향하는 위치에 배치되며, 상기 엑스레이 조사기로부터 조사되는 엑스레이를 감지하는 엑스레이 디텍터;

상기 엑스레이 디텍터를 보유지지(hold)하며 상기 디텍터의 위치를 이동시킬 수 있는 제1 로봇 아암; 및

상기 대상에 대한 상기 카메라로부터의 촬영 이미지에 기초하여, 상기 디텍터를 상기 대상에 근접하도록 상기 제1 로봇 아암을 이동시키도록 구성되는 제어부

를 포함하는,

엑스레이 조사 시스템이 제공된다.

바람직하게는, 상기 대상이 올려지거나 지탱되는 테이블을 더 포함하며,

상기 카메라 및 상기 엑스레이 조사기는 상기 테이블의 상부에 배치되고, 상기 디텍터 및 상기 제1 로봇 아암은 상기 테이블의 하부에 배치되거나, 또는

상기 카메라 및 상기 엑스레이 조사기는 상기 테이블의 하부에 배치되고, 상기 디텍터 및 상기 제1 로봇 아암은 상기 테이블의 상부에 배치되거나, 또는

상기 카메라 및 상기 엑스레이 조사기는 상기 테이블의 전면(前面)에 배치되고, 상기 디텍터 및 상기 제1 로봇 아암은 상기 테이블의 후면(後面)에 배치되거나, 또는

상기 카메라 및 상기 엑스레이 조사기는 상기 테이블의 후면(後面)에 배치되고, 상기 디텍터 및 상기 제1 로봇 아암은 상기 테이블의 전면(前面)에 배치된다.

바람직하게는, 상기 카메라 또는 상기 엑스레이 조사기를 보유지지(hold)하며 상기 카메라 또는 엑스레이 조사기의 위치를 이동시킬 수 있는 제2 로봇 아암을 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 제어부는,

상기 대상(object)에 대한 상기 카메라로부터의 촬영 이미지에 기초하여 이미지 처리를 행하고,

그 이미지 처리의 결과에 따라 상기 대상 중에서 목표 대상물(target object)을 선정하고,

상기 엑스레이 조사기가 상기 목표 대상물을 향하도록 제어한다.

바람직하게는, 상기 제1 로봇 아암은,

제1 방향, 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 모두 직교하는 제3 방향 중 적어도 한 방향으로 상기 디텍터를 이동시키거나, 또는

상기 디텍터를 회전시킨다.

바람직하게는, 상기 제2 로봇 아암은,

제1 방향, 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 모두 직교하는 제3 방향 중 적어도 한 방향으로 상기 카메라 또는 상기 엑스레이 조사기를 이동시킨다.

바람직하게는, 상기 대상이 올려지거나 지탱되는 테이블 또는 지지 아암을 더 포함하며,

상기 카메라 및 상기 엑스레이 조사기는 상기 테이블 또는 지지 아암의 상부 또는 전면(前面)에 배치되며,

상기 디텍터 및 상기 제1 로봇 아암은 상기 테이블 또는 지지 아암의 하부 또는 후면(後面)에 배치되며,

상기 제2 로봇 아암에 보유지지되는 상기 엑스레이 조사기는,

상기 제2 로봇 아암의 움직임에 따라, 상기 테이블의 상부에서 지면과 평행한 원을 그리도록 움직이거나, 또는 상기 테이블의 전면(前面)에서 지면과 수직인 원을 그리도록 움직인다.

바람직하게는, 상기 제2 로봇 아암에 따른 엑스레이 조사기의 움직임에 맞추어, 상기 제1 로봇 아암은, 상기 디텍터가 상기 엑스레이 조사기로부터 조사되는 엑스레이를 감지하도록 상기 디텍터를 위치 이동한다.

바람직하게는, 상기 대상이 올려지거나 지탱되는 테이블 또는 지지 아암을 더 포함하며,

상기 카메라 및 상기 엑스레이 조사기는 상기 테이블 또는 지지 아암의 상부 또는 전면(前面)에 배치되며,

상기 디텍터 및 상기 제1 로봇 아암은 상기 테이블 또는 지지 아암의 하부 또는 후면(後面)에 배치되며,

상기 제2 로봇 아암에 보유지지되는 상기 엑스레이 조사기는, 복수의 엑스레이 조사원(irradiation source)를 가진다.

바람직하게는, 상기 엑스레이 조사기의 상기 복수의 엑스레이 조사원은,

상기 테이블의 상부에서 지면과 평행한 원의 형태로 배치되어 있거나, 또는 상기 테이블의 전면(前面)에서 지면과 수직인 원의 형태로 배치되어 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는,

(1) 상기 카메라를 이용하여 상기 대상(object)의 이미지를 얻고,

(2) 상기 얻어진 이미지에 대해서 이미지 처리를 행하여, 상기 대상에 있어서의 내부 구조를 추정하고,

(3) 상기 추정한 내부 구조에 기초하여 상기 대상 중에서 상기 목표 대상물(target object)의 위치를 선정하고,

(4) 상기 목표 대상물의 위치 근방으로 상기 디텍터 및 상기 엑스레이 조사기를 이동시킨다.

바람직하게는,

상기 대상은 사람의 손이며,

상기 목표 대상물은 사람의 손의 뼈 마디이며,

상기 제어부는 상기 목표 대상물의 엑스레이 이미지를 통해 골연령을 추정한다.

바람직하게는, 상기 대상은 사람의 인체이며,

상기 목표 대상물은 사람의 특정 장기 또는 종양 예상 부위이며,

상기 제어부는, 상기 목표 대상물에 대해 엑스레이 이미지 또는 CT 이미지를 얻거나, 또는 상기 목표 대상물에 대한 엑스레이 집중 조사를 통해 암치료를 행한다.

본 발명에 의하면, 대상물(T)과 환부 사이의 거리가 멀지 않기 때문에 선명한 영상을 얻을 수 있고, 영상의 번짐도 없으며, 인체 전체(또는 전체가 아니라도 환부 이외의 많은 부분)에 대한 피폭이 아니라 대상물(T)인 환부가 좁게 특정되어 방사선 피폭량을 줄일 수 있다.

부연하자면, 도 4a에서 엑스레이 조사기(20)와 대상물(T)와의 높이 차이가 A라 하고, 대상물(T)과 디텍터(30)의 높이 차이가 B라고 하면, 도 4a에서는 개략적으로만 도시되어 A와 B가 대략 비슷한 것으로 보일 수도 있으나, 도 3을 고려하면, 본 발명에서는 B가 A보다 더 짧을 것임을 알 수 있고, 이는 더 선명한 엑스레이 이미지를 얻을 수 있음을 의미한다.

도 5의 시스템(300)과 같이 엑스레이 멀티 빔(즉, 복수의 엑스레이 조사원(source))을 갖는 엑스레이 조사기(20)도 가능하고, 이 경우 기계적으로 돌면서 움직이지 않아도 되고 디지털 신호로 빔을 순차적으로 조사할 수 있기 때문에 도 3의 시스템(200)에 대비하여 추가적인 장점을 갖는다.

또한, 더 나아가서 빔의 크기를 조절한다면 암치료용 근접암치료 Xray 기계로도 활용가능하다.

현재 겐트리 타입의 선형가속기 형태의 방사선 치료기는 크기도 엄청 크고 가격도 수십억원에 달하는 실정이다. 매우 큰 고전압은 아니더라도 300kV~1000kV 정도의 고전압을 인가하고, 원하는 부위(대상물(T))에 원하는 선량만큼 조사하면 암치료도 가능하며, 종래에 비해 혁신적으로 저렴하며, 규모(사이즈)도 작은 기계이어서 유용하다.

(도 3, 도 4a, 도 4b의 형태에 대비한) 도 5, 도 6의 형태의 장점은 기계적 움직임의 계산, 상부 부재의 기계적 동작(X 이동, Y 이동)에 따른 부하가 줄어든다는 점이며, 단점은 엑스레이 조사원(21)이 복수개 필요(점대칭으로 배치)하여 그에 따른 제조 비용이 상승하다는 점이므로, 응용 분야에 맞게 선택할 수 있다.

일실시예의 시스템(100)은 치과 등에서 사용하는 소형 엑스레이 센서(디텍터)(3~5cm)를 사용하고, 원하는 손의 마디 위치를 AI vision으로 추출하여 원하는 위치로 X, Y이동 그리고 회전(rotation)시켜 손가락 마디를 정확히 영상 획득하는 것이다. 일예로서, 이로써 선명한 영상을 얻으면서도 저렴한 가격(예컨대, 약 200만원)으로 장치에 들어가는 디텍터(30)를 구현할 수 있다. 또한, 비교예에서는 손 전체를 엑스레이 조사하여야 하나, 본 실시예에서는 치과 등에서 사용하는 포터블 저 선량 엑스레이 조사기를 엑스레이 조사기(20)로서 사용할 수도 있으므로, 고감도의 CMOS 센서(디텍터(30))로, 저선량으로, 엑스레이 영상을 획득할 수 있다는 장점이 있다.

디텍터(30)의 회전(rotation)이라 함은, 예컨대, 디텍터(30)가 측정하고자 하는 손(T)의 특정 마디가 위에서 봤을 때에 북-남으로 배치되어 있다면 디텍터(30)를 회전시킬 필요가 없겠지만, 디텍터(30)가 측정하고자 하는 손(T)의 특정 마디가 위에서 봤을 때에 북동-남서로 배치되어 있다면 디텍터(30)를 시계 방향으로 45도 회전해 주면 좋다. 물론, 회전 각도는 45도에 한정되는 것은 아니며, 자유롭다. 이러한 회전은 디텍터(30)가 대형이라면 크게 필요치 않은 동작이지만, 3~5cm 정도 사이즈의 소형 디텍터(30)라면, 최소한의 디텍터 면적만으로도 원하는 부위를 촬영할 수 있게 해 주기 때문에 유용하다.

도 3의 시스템(200)는 Z 방향 이동이 가능하다. 즉, Z 방향 바(ZB)(Z 방향 부재)를 따라 상부 Y 방향 부재(YBH)의 높이가 조절 가능하며, 그에 따라 엑스레이 조사기(20)의 높이가 조절된다. 이로 인한 장점은, 인체의 어떤 부위를 측정하는지에 따라서 엑스레이 조사기(20)의 높이를 다르게 하고, 그에 따라서 대상물(T)에 대한 초점을 정확히 얻을 수 있다는 것이다. 예컨대, 유방을 촬영할 때에는 엑스레이 조사기(20)의 높이(Z 방향)를 다소 높게 하고, 췌장을 촬영할 때에는 엑스레이 조사기(20)의 높이(Z 방향)를 다소 낮게 하는 것이다. (이에 한정되는 것은 아니지만) 예컨대 도 1의 시스템(100)이 만약 손의 촬영에 국한된다면 굳이 Z 방향 높이의 조절은 불필요하겠지만, 도 3의 시스템(200)처럼 여러 용도가 있다면 Z 방향 높이 조절이 유용하다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1a는 본 발명에 따른 엑스레이 조사 시스템(100)의 일실시예이다.
도 1b는 기존의 골연령 측정기에서의 골연령 측정을 설명하는 도면이다.
도 1c는 본 발명의 골연령 측정기(시스템(100)의 일예)에서의 골연령 측정을 설명하는 도면이다.
도 1d는 전술한 이미지 처리(예컨대, AI 처리)를 위한 학습 과정을 나타낸다.
도 1e도 전술한 이미지 처리(예컨대, AI 처리)를 위한 학습 과정을 나타낸다.
도 1f는 전술한 이미지 처리(예컨대, AI 처리)를 위한 다른 학습 과정을 나타낸다.
도 1g도 전술한 이미지 처리(예컨대, AI 처리)를 위한 학습 과정을 나타낸다.
도 2는 도 1의 장치(시스템(100))에 있어서 하부 구조의 일예를 나타낸다.
도 3은 도 1과는 다른 실시예인 시스템(200)을 나타낸다.
도 4a는, 도 3의 실시예의 시스템(200)에 있어서, 엑스레이 조사기(20)와 디텍터(30)의 움직임의 일예를 간략히 나타내는 도면이며, 도 4b는, 도 3의 실시예의 시스템(200)에 있어서, 엑스레이 조사기(20)와 디텍터(30)의 움직임을 다른 일예를 간략히 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 다른 시스템(300)을 나타낸다.
도 6은 도 5의 시스템(300)에서의 카메라(10)와 복수의 엑스레이 조사원(21)을 포함하는 엑스레이 조사기(20)을 나타낸다.
도 7은 엑스레이 조사기(20)에 있어서 조리개(콜리메이터)로 엑스레이의 퍼짐을 조절하는 것을 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 다른 시스템(400)을 나타낸다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1a는 본 발명에 따른 엑스레이 조사 시스템(100)의 일실시예이다.

본 발명의 시스템(100)은 상부에 이동가능한 카메라(10), 이동가능한 X선 조사 장치(20)를 포함하며, 하부에 이동가능한 디텍터(30)(예컨대, CMOS 엑스레이 디텍터)를 포함한다.

더욱 구체적으로, 본 발명의 시스템(100)은 전술한 부재의 이동 등을 위해, 베드(B)(테이블 또는 대상물 테이블이라고도 함)의 하부에 있는 하부 X 방향 바(XBL), 하부 X 방향 바(XBL)의 상부에 연결되며 베드(B)의 하부에 있는 (전술한) 디텍터(30), 하부 X 방향 바(XBL)의 적어도 일단이 연결된 하부 Y 방향 바(YBL), 하부 Y 방향 바(YBL)의 적어도 일단이 연결된 Z 방향 바(ZB), Z 방향 바(ZB)의 적어도 일단이 연결된 상부 Y 방향 바(YBH), 상부 Y 방향 바(YBH)에 적어도 그 일단이 연결된 상부 X 방향 바(XBH)를 포함한다.

X 방향 바(XBL, XBH)는 X 방향 부재라고도 한다. 또한 Y 방향 바(YBL,YBH)는 Y 방향 부재라고도 하며, Z 방향 바(ZB)는 Z 방향 부재라고도 한다.

이들 X/Y/Z 방향 바는 부재가 그를 따라 움직이는 일종의 레일(rail)로서 기능할 수 있다. 또한, 이들 X/Y/Z 방향 바는 로봇 아암(robot arm)이라 칭할 수도 있다. 도 1a에서는 로봇 아암은 레일 형태로 나타나지만, 레일을 갖지 않고 3차원(또는 2차원)상에서 자유롭게 이동가능한 산업용 로봇 팔일 수 있다.

또한, XYZ 이동은 전술한 예나 도시에 한정되지 않으며, 예컨대, 타이밍벨트, 볼스크류, 리니어 모터 방식들이 있을 수 있다. 이하, 설명의 편의상, 레일 방식을 도시 및 설명하지만, XYZ 이동 가능하다면 이에 한정되지 않음을 이해할 수 있을 것이다.

이동가능한 카메라(10), 및 이동가능한 X선 조사 장치(20)(엑스레이 조사기)는 상부 X 방향 바(XBH)에 연결되어 있고, 이동가능한 디텍터(30)는 하부 X 방향 바(XBL)에 연결되어 있다.

X 방향은 제1 방향이라고 칭하기도 한다. 또한, Y 방향은 (X 방향에 직교하는) 제2 방향이라고 칭하기도 한다. Z 방향은 (X 방향 및 Y 방향에 직교하는) 제3 방향이라고 칭하기도 한다.

엑스레이 조사기(20)로 아래의 디텍터(30)(일예로 사각 형상)에 엑스레이를 조사하고, 그 디텍터(30) 위에 엑스레이로 촬영할 대상물(T)(예컨대, 사람의 손)을 얹어 놓고, (대상물(T)이 손인 경우,) 필요한 손가락의 마디에 대해 (AI를 이용하여) 위치를 판단하여 시스템에 전달한다.

본 실시예의 시스템(100)에서 손 전체를 찍지는 않을 것이므로, 손 전체가 아니라 손의 특정 마디가 대상물(T)이라고 볼 수도 있다. 대상이라는 용어를 쓰든 대상물이라는 용어를 쓰든 대략적인 의미는 통할 것이지만, 엄밀하게 구분하는 경우에는, 엑스레이 조사기(20)를 통해 엑스레이 조사를 행할 특정 부분을 대상물(T) 또는 목표 대상물(T)(target object)(세부 대상물)이라 하고, 그 대상물(T)보다 넓은 영역의 부분을 대상(object)이라 칭할 때도 있다. 일예로, 도 1a의 시스템(100)에서는 대상이 손이고 대상물(목표 대상물, 세부 대상물)이 손의 특정 마디일 수 있으며, 후술할 도 3의 시스템에서는 대상이 전신이고 대상물(목표 대상물, 세부 대상물)이 특정의 장기일 수 있다. 대상에 대해 카메라(10) 촬영을 하고, 그에 따라 얻은 이미지에 이미지 처리(AI 처리라 할 수도 있고, 소프트웨어 처리라 할 수도 있고, 소프트웨어 알고리즘 처리라 할 수도 있음)를 통해서 대상물(T)(목표 대상물, 세부 대상물)을 특정하고, 그 대상물(T)(목표 대상물, 세부 대상물)에 대해서 엑스레이 조사기(20)를 통해 엑스레이 조사를 행하는 것이다.

도 1a에서는 대상물(T)(손 또는 손의 특정 마디)이 베드(B)(테이블)의 좌측 하단 근방에 있으나, 이는 아직 대상물(T)을 베드(B) 위에 정확히 놓치 않은 상태이며, 실제 측정시에는 대상물(T)이 베드(B)이 가운데 근방에 위치하고, 후술할 카메라(10) 촬영, 디텍터(30) 위치 이동, 엑스레이 조사기(20) 위치 이동 및 조사를 하게 된다.

AI를 이용하여 손가락 마디의 위치를 판단한다 함은, 엑스레이 조사기(20)를 이용한 엑스레이의 조사 전에, 카메라(10)를 이용하여 베드(B)의 전체 또는 상당 부부에 대한 이미지(엑스레이 이미지가 아닌 일반적인 카메라로 촬상된 이미지)를 얻은 후에, 그 이미지 중에서 대상물(T)로서 손을 파악하면, 그 손의 외형을 보고 손의 부분에 어떠한 배치로 뼈 및/또는 마디가 존재하는지를 가상 적으로 알 수 있는(추정하는) 것을 의미한다. AI라 하였으나, 소프트웨어 알고리즘이라고 해도 좋고, 이미지 처리라 해도 좋고, 빅데이터 학습에 의한 소프트웨어적 처리라고 해도 좋다.

이와 같이, 본 발명의 시스템(100)의 제어부(미도시)는,

(1) 카메라(10)를 이용하여 이미지를 얻고,

(2) 그 이미지에 대해서 본 발명의 시스템의 제어부(미도시)에서 AI를 적용하여, 대상물(T)에 있어서의 뼈(및/또는 마디)의 배치를 파악하고,

(3) 대상물(T) 중에서도 특별히 엑스레이를 조사할 위치를 선정하고(만약, 본 시스템을 골연령 측정에 이용한다고 하면, 손가락 뼈 사이의 마디를 엑스레이 조사 위치로 선정함),

(4) 디텍터(30)를 X, Y, 회전(Rotation)으로 움직이고,

(5) 엑스레이 조사기(20)도 당해 디텍터(30)의 위치에 맞게 움직여서(X 이동, Y 이동), 엑스레이 영상(엑스레이 이미지)을 획득하여 골연령을 측정할 수 있다.

디텍터(30)의 이동과 엑스레이 조사기(20)의 이동은 그 순서는 어느 쪽이 먼저 이동해도 무방하고, 함께 이동해도 무방하다.

디텍터(30) 및/또는 엑스레이 조사기(20)의 X 이동(X축 이동, X 방향 이동)이라 함은, 도 1a에서 쉽게 알 수 있듯이, X 방향 부재(XBL, XBH)를 따라서 디텍터(30) 및/또는 엑스레이 조사기(20)를 이동시키는 것이며, 디텍터(30) 및/또는 엑스레이 조사기(20)의 Y 이동(Y축 이동, Y 방향 이동)이라 함은, 마찬가지로 도 1a에서 쉽게 알 수 있듯이, Y 방향 부재(YBL, YBH)를 따라서 X 방향 부재(XBL, XBH)를 이동시키는 것이다.

상/하부 X 방향 바(XBL, XBH), 상/하부 Y 방향 바(YBL, YBH), Z 방향 바(ZB)는 일반화하면 로봇 아암(robot arm)이라고 칭할 수도 있는데, 도 1a~7에서는 이들 로봇 아암이 X 방향, 그에 직교하는 Y 방향, X 및 Y에 모두 직교하는 Z 방향으로 움직이는 경우가 도시되어 있으나, 이는 일예이고, 산업 현장에서 많이 로봇 아암으로서 3차원(또는 2차원)적으로 자유롭게 이동가능한 다관절 로봇 아암이 사용될 수도 있다.

그리고, 디텍터(30)의 회전(rotation)이라 함은, 예컨대, 디텍터(30)가 측정하고자 하는 손(T)의 특정 마디가 위에서 봤을 때에 북-남으로 배치되어 있다면 디텍터(30)를 회전시킬 필요가 없겠지만, 디텍터(30)가 측정하고자 하는 손(T)의 특정 마디가 위에서 봤을 때에 북동-남서로 배치되어 있다면 디텍터(30)를 시계 방향으로 45도 회전해 주면 좋다. 물론, 회전 각도는 45도에 한정되는 것은 아니며, 자유롭다. 이러한 회전은 디텍터(30)가 대형이라면 크게 필요치 않은 동작이지만, 3~5cm 정도 사이즈의 소형 디텍터(30)라면, 최소한의 디텍터 면적만으로도 원하는 부위를 촬영할 수 있게 해 주기 때문에 유용하다.

한편 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 시스템을 엑스레이 조사를 이용한 골연령 측정에 이용하는 실시예의 경우, 나이에 따라 성장 속도가 달라 뼈 나이와 실재 만나이에서 성숙인지 조숙한지를 판단하는 솔루션으로 이용될 수 있다.

또한, 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 실시예의 디텍터(30)는 소형의 것으로서 치과에서 사용하는 3~5cm 정도의 디텍터가 사용될 수 있다.

비교예로서, 14×17인치 크기의 TFT 디텍터를 사용하여 한번에 손을 엑스레이 촬영한 다음, 그 영상을 바탕으로 골 연령을 소프트웨어 AI 등을 이용하여 예측하는 경우를 상정해 볼 수 있다. 그러나, 이러한 비교예의 경우, 손의 방향이나 크기 등을 소프트웨어로 처리하게 되어 측정 정확도가 떨어지며, 이미지 프로세싱을 하는데도 시간이 많이 걸리며, 무엇보다도 대형의 디텍터(일예로, 14×17인치 크기의 TFT 디텍터)를 사용하기 때문에 이 디텍터의 가격이 약 2000만원 정도이고, 여기에 엑스레이 카메라의 가격이 500만원 정도이며, 기타 부품을 종합하고 조립하면 소비자 가격 총 3000~5000만원에 이를 수 있다.

반면에 본 실시예는 치과 등에서 사용하는 소형 엑스레이 센서(디텍터)(3~5cm)를 사용하고, 원하는 손의 마디 위치를 AI vision으로 추출하여 원하는 위치로 X, Y이동 그리고 회전(rotation)시켜 손가락 마디를 정확히 영상 획득하는 것이다. 일예로서, 이로써 선명한 영상을 얻으면서도 저렴한 가격(예컨대, 약 200만원)으로 장치에 들어가는 디텍터(30)를 구현할 수 있다. 또한, 비교예에서는 손 전체를 엑스레이 조사하여야 하나, 본 실시예에서는 치과 등에서 사용하는 포터블 저 선량 엑스레이 조사기를 엑스레이 조사기(20)로서 사용할 수도 있으므로, 고감도의 CMOS 센서(디텍터(30))로, 저선량으로, 엑스레이 영상을 획득할 수 있다는 장점이 있다.

물론, 비교예에서는 대형의 디텍터(일예로, 14×17인치 크기의 TFT 디텍터)로 한번에 엑스레이 영상을 찍어서 짧은 시간(예컨대, 3초)에 영상을 획득할 수 있으나, 본 실시예에서는 하부에 있는 디텍터(30)가 X 방향 바(XBL) 및 Y 방향 바(YBL)에 의해 X, Y축으로 이용하는 시간이 더 들어가게 되어 상대적으로 더 긴 시간(일예로 약 10초 정도)이 소요될 수는 있다. 그러나, 이후의 이미지 프로세싱이나 AI 예측에 있어서는, 처리할 영역이 더 작으므로 처리 시간을 더 단축(일예로써 약 2분을 더 단축)시키는 효과를 가져오며, 더 선명하고 정확한 이미지 프로세싱을 할 수 있다.

물론, 이는 일예이지만, 전체적인 가격이, 엑스레이 조사기(20) 150만원, 디텍터(30) 200만원, 두 주요 부품의 합이 350만원이 되고, 기타 부품 및 조립 비용을 합하여 총 500만원 이하로 공급이 가능할 수도 있다. 비교예의 5000만원대에 비해 본 실시예의 500만원대가 되면, 동네 소형 소아과 등 많은 곳에서 확대/보급이 가능해진다.

또한, 본 실시예는 골연령 측정에 대해 주로 설명하였으나, 다른 다양한 응용분야가 있을 수 있다. 예컨대, 동물용, 인체 원하는 부위만 스케닝 등이 있고, 또한, 스포츠, 휴대용 엑스레이 기계로서도 사용가능하다.

또한 저선량의 엑스레이 조사기(20), 소형의 디텍터(30)로 병원 이외의 외부에서도 법적으로 사용 허가가 매우 쉬워질 수 있다.

도 1a의 실시예와 같이 손을 이용하여 골연령을 측정하는 경우에 한정하면 베드(B)가 그렇게 클 필요는 없지만, 인체(몸 전체)에 대해 사용한다면, 후술의 도 3 등과 같이, 베드(B)(테이블, 또는 XYR 테이블이라고도 함)의 크기는 2m × 2m 까지도 가능하며(필요시 그 이상도 가능), 그리고 센서(디텍터(30))의 크기도 다양한 산업, 의료에서 필요한 용도에 따라 제공 가능하다.

모두 기본 원리는 동일하며, 도 3에서도 후술하겠으나, 만약 인체 전체(전신)를 엑스레이 스캔한다면 대형의 디텍터(30)(17인치×17인치)를 XY로 움직이며 여러번에 나누어 찍게 되며, 이 엑스레이 영상(엑스레이 이미지)을 합성하면 전신의 엑스레이 영상을 얻을 수 있게 된다.

인체 뿐만 아니라, 자동차, 배터리, 비파괴 검사, 안전 검사 등 다양한 분야에서 이 기본 기능을 응용할 수 있다.

도 1b는 기존의 골연령 측정기에서의 골연령 측정을 설명하는 도면이다.

도 1b에는 비교예의 골연령 측정기에 의한 엑스레이 사진이 나타나 있다.

비교예에서는, 손의 전체를 한번에 엑스레이 촬영하고, AI 소프트웨어를 통하여 원하는 마디들을 추출해 낸다. 이때 영상의 밝고 어둡고 손의 위치와 회전등에 따라 정확한 마디를 추출할 수 없는 오류가 생기며 각 마디를 봤을 때 거의 비슷 비슷하여 정확한 위치파악에 취약하다.

특히, 바운딩 박스를 회전시켜야 하는 부분에서 정확히 각도를 찾는데는 이미지 프로세싱이 시간이 많이 소요된다.

도 1b는 13개의 네모 상자로 표시된 13개의 영역이 나타나 있다. 각각은 관심 영역(ROI; Region of Interest)이라 불리며, 이렇나 분석을 ROI 분석이라고도 한다.

도 1c는 본 발명의 골연령 측정기(시스템(100)의 일예)에서의 골연령 측정을 설명하는 도면이다.

도 1b의 비교예이든, 도 1c의 본 발명예이든, 13개의 ROI를 찾아서 골연령을 측정하는 것은 동일하다고 가정한다.

이때, 본 발명에서는, (도 1b에서처럼 한번에 넓게 손 전체를 엑스레이 촬영(조사)하는 것이 아니라,) 먼저 엑스레이가 아닌 일반 카메라(10)로 손을 촬영한다.

그 손 이미지에 AI 소프트웨어를 적용(반드시 AI가 아니어도 되고, 이미지 처리를 적용)하여 마디를 파악한다. AI가 마디를 파악하여 위치 정보를 컴퓨터(미도시의 제어부)에 보내면, 디텍터(30)에 X, Y, R 지령(command)을 보내고, 원하는 위치에서 조사한다. X, Y, R 지령이란, 디텍터(30)를 X 이동, Y 이동, 회전시키는 것을 의미한다. 회전은, 도 1c에서 굵은 네모가 약간씩 돌아가 있는 것을 보면 그 필요성을 알 수 있을 것이다. 물론, 디텍터(30)를 큰 것을 사용하면 회전의 필요가 없을 수도 있지만, 비용이 증가하므로, 일예로 가로 3cm, 세로 5cm의 디텍터(30)를 사용하고, 회전을 통해 최소한의 면적의 디텍터(30)로 최대의 효과를 얻고자 하는 것이다.

또한, 예컨대, 도 1c에 나타난 7개의 굵은 네모만큼의 횟수(즉, 7회)를 엑스레이 조사기(20)가 순차적으로 조사하고, 디텍터(30)는 도 1c에 나타난 7개의 굵은 네모의 위치에서 순차적으로 그 엑스레이를 검지한다. 이처럼 7회 조사(irradiate) 및 검지(detect)하는 데에는 총 약 7초가 걸릴 수 있다. 조사에 0.1초 정도, 디텍터(30)의 이동에 0.9초 정도가 소용되어, 이를 7회 행하면 7초이다. 물론, 이는 일예이며, 기기의 목적이나 사양에 따라 달라진다.

이렇게 7번 촬영한 엑스레이 이미지를 합성하여 도 1c와 같은 사진을 얻는다.

물론, 위 방식에 의하면, 도 1b의 비교예에서 전체 손의 엑스레이 사진을 얻는 데에 비하여, 본 발명예에서는 엄밀하게는 도 1c에서 검지와 약지가 생략된 엑스레이 사진이 얻어질 것이며, 그러한 부분 사진만으로도 골연령 측정에 필요한 13개의 ROI가 모두 얻어져 있다. 다만, 도 1c에는 굵은 네모에 대한 설명의 편의상, 전체 손의 엑스레이 사진이 나타나 있다.

그리고, 디텍터(30)를 X, Y, R 이동할 때에, 엑스레이 조사기(20)도 당해 디텍터(30)에 맞는 위치를 향하도록 해야 하는데,

(i) 엑스레이 조사기(20)도 X, Y 이동해도 좋고(필요시 회전도 가능), 또는

(ii) 도 1a에 나타난 엑스레이 조사기(20)가 틸팅하여 방향만 디텍터(30)쪽을 향하도록 해도 좋고, 또는

(iii) 상기 (i)과 (ii)의 방식을 혼용해도 좋다.

이와 같이 골연령 측정을 행하면, 선량이 저선량이고, 디텍터(30)는 CMOS 고감도이다. 흘리는 전류(mA)가 낮아도 되며 인가하는 전압은 높은 것(약, 즉 70kV~ 100kV)이 유리하다.

도 1d는 전술한 이미지 처리(예컨대, AI 처리)를 위한 학습 과정을 나타낸다.

도 1a~도 1c에 걸쳐, 이미지 처리(예컨대, AI 처리)를 언급하였는데, 골연령 측정에서는 예컨대, 골연령 측정에 필요한 손 마디를 잘 인식하는 것이다. 그러한 인식을 위해서 도 1d와 같은 방식의 다수의 자료를 미리 학습해 둘 필요가 있다.

학습을 통해 손 앞면이나 뒷면 또는 모양에 따른 각 마디들의 위치와 각도를 좌표로 순간적으로(예컨대, 30fps) 찾아낼 수 있다.

도 1e도 전술한 이미지 처리(예컨대, AI 처리)를 위한 학습 과정을 나타낸다.

도 1e처럼 각 손의 마디(노드)의 위치 및 번호를 학습하여 필요한 마디를 인식하면 좋다.

도 1a~도 1e를 통해 설명한 시스템(100)의 전형적인 응용예는 골연령 측정기이지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 대상이나 대상물이 손이나 손의 마디에 한정되는 것도 아니다. 전술한 원리를 이용하여 미리 형태 및 필요한 부위(노드 등)을 학습해 두는 것이라면, 인체(전신)도 좋고, 인간이 아닌 동물이라도 좋고, 식물도 좋고, 생명체가 아닌 다른 사물이라도 좋다.

도 1f는 전술한 이미지 처리(예컨대, AI 처리)를 위한 다른 학습 과정을 나타낸다.

도 1c, 1d, 1e는 대상을 손으로 하고, 대상물(T)(목표 대상물, 세부 대상물)을 손의 마디로 한 예였는데, 도 1f는 대상을 인체로 하고, 대상물(T)(목표 대상물, 세부 대상물)을 인체의 일부로 하는 예를 위한 학습에 사용되는 데이터의 일예이다. 인체의 일부란, 특정의 장기도 좋고, 특정의 관절도 좋고, 특정의 종양 예상 부위도 좋다.

즉, 본 발명의 시스템(100)의 실시예는 도 1a와 같은 골연령 측정기에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 후술할 시스템(200, 300)처럼 인체를 대상으로 할 수도 있음을 의미한다. 물론, 인체에 한정된다는 의미도 아니다.

도 1g도 전술한 이미지 처리(예컨대, AI 처리)를 위한 학습 과정을 나타낸다.

도 1g처럼 인체의 각 관절(노드)의 위치 및 번호를 학습하여 필요한 관절을 인식하면 좋다.

도 2는 도 1의 장치(시스템(100))에 있어서 하부 구조의 일예를 나타낸다.

도 1의 개략도에서는 하부에 Y 방향 부재(YBL)가 1개 있었으나, 그에 한정되는 것은 아니며, 도 2와 같이 하부에 Y 방향 부재(YBL)가 2개 있으면 더욱 안정적인 동작이 가능할 것이다.

이 경우, 하부 X 방향 부재(XBL)의 양단이 각각 Y 방향 부재(YBL)에 연결되면 좋다.

도 2에는 디텍터(30) 자체는 나타나 있지 않으나, 디텍터(30)가 놓일 디텍터 테이블(30T)이 나타나 있다. 이 디텍터 테이블(30T)의 움직임이 곧 디텍터(30)의 움직임이 된다. 이동 방식은 이에 한정되지는 않으나, 도 2의 예에서는 캐터필러 벨트를 이용하여, X 방향 이동 및 Y 방향 이동을 행하고 있다. 이 캐터필러 벨트는 폐곡면을 그리는 닫힌 구조라도 좋고, 이동 거리를 계산하여 적절한 길이로 만들어져서 양단이 열린 구조라도 좋다.

도 2에서는 도 1에 나타난 베드(B) 및 상부 구조는 생략되어 있다.

도 3은 도 1과는 다른 실시예인 시스템(200)을 나타낸다.

도 3에서도 큰 구조는 도 1과 유사하며, 일부 차이가 있다.

도 3에 나타난 본 발명의 시스템(200)은 상부에 이동가능한 카메라(10), 이동가능한 X선 조사 장치(20)(엑스레이 조사기)를 포함하며, 하부에 이동가능한 디텍터(30)(예컨대, CMOS 엑스레이 디텍터)를 포함하는 점은 도 1의 실시예의 시스템(100)과 공통된다. 엑스레이 조사기(20)는 틸팅 가능하며, 그에 따라 후술할 도 4a, 도 4b에서와 같이 대상물(T)을 향해 방향을 바꿀 수 있다.

또한, 본 발명의 시스템(200)은 전술한 부재의 이동 등을 위해, 베드(B)의 하부에 있는 하부 X 방향 바(XBL), 하부 X 방향 바(XBL)의 상부에 연결되며 베드(B)의 하부에 있는 (전술한) 디텍터(30), 하부 X 방향 바(XBL)의 적어도 일단이 연결된 하부 Y 방향 바(YBL), 하부 Y 방향 바(YBL)의 적어도 일단이 연결된 Z 방향 바(ZB), Z 방향 바(ZB)에 적어도 그 일단이 연결된 상부 Y 방향 바(YBH), 상부 Y 방향 바(YBH)에 적어도 그 일단이 연결된 상부 X 방향 바(XBH)를 포함하는 점도 도 1의 실시예의 시스템(100)과 공통된다.

X 방향 바(XBL, XBH)는 X 방향 부재라고도 한다. 또한 Y 방향 바(YBL,YBH)는 Y 방향 부재라고도 하며, Z 방향 바(ZB)는 Z 방향 부재라고도 한다.

X 방향은 제1 방향이라고 칭하기도 한다. 또한, Y 방향은 (X 방향에 직교하는) 제2 방향이라고 칭하기도 한다. Z 방향은 (X 방향 및 Y 방향에 직교하는) 제3 방향이라고 칭하기도 한다.

이동가능한 카메라(10), 및 이동가능한 X선 조사 장치(20)(엑스레이 조사기)는 상부 X 방향 바(XBH)에 연결되어 있고, 이동가능한 디텍터(30)는 하부 X 방향 바(XBL)에 연결되어 있는 점도 도 1의 실시예의 시스템(100)과 공통된다.

다만, 도 1의 시스템(100)이 예컨대 손과 같은 비교적 작은 대상물(T)에 엑스레이를 조사하기 위한 것이었다면, 도 3의 시스템(200)은 예컨대 인체 전체(전신)과 같은 비교적 큰 대상물(미도시)에 엑스레이를 조사하기 위한 것이다. 더 나아가 도 3의 시스템(200)은 단순 엑스레이 촬영 뿐만 아니라, CT 촬영을 행하는 데에도 적합한 구조이다(물론 도 1의 시스템(100)도 CT 촬영에 사용하도록 변형 가능하며, 이에 대해서는 후술하기로 한다).

도 3의 시스템(200)에 있어서, 베드(B)는 사람이 누울 수 있는 정도의 크기이면 좋다. 그에 따라서 디텍터(30)도 도 1의 시스템(100)의 디텍터(30)보다는 대체로 크다. 물론, 이는 일예이며 인체 촬영에 한정되는 것은 아니다.

본 실시예의 시스템(200)은, 직교 좌표 로봇팔(X 방향 부재(XBL, XBH), Y 방향 부재(YBL, YBH), Z 방향 부재(ZB))과 엑스레이 소스 회전체(엑스레이 조사기(20))를 이용한 3차원 부분 CT 기계로서 사용되어, 원하는 부위에 대해 3차원 CT 촬영을 행할 수 있다.

일예로, 가로/세로로 입체화 3D reconstruction을 행하여 DICOM 3D file을 만들 수 있다.

만약 인체(환자)에 적용한다 하면, 환자가 베드(B)에 누웠을 때, 카메라(10)로 환자를 촬영한다. 이 카메라(10)는 엑스레이 조사가 아닌 일반적인 사진 촬영이다. 이 촬영 결과로 얻어진 이미지에 대해, 소프트웨어적 처리(예컨대, AI 적용)로 기본적인 뼈와 장기의 위치를 식별할 수 있게 되며, 대상물(T)(타겟 장기 또는 종양 예상 부위 등)에 대해서 XYZ축으로 피봇(후술함)하여 엑스레이를 조사하도록 설정 가능하다.

X, Y 방향 이동은 도 1의 시스템(100)과 거의 유사하나, 도 3의 시스템(200)는 Z 방향 이동이 가능하다. 즉, Z 방향 바(ZB)(Z 방향 부재)를 따라 상부 Y 방향 부재(YBH)의 높이가 조절 가능하며, 그에 따라 엑스레이 조사기(20)의 높이가 조절된다. 이로 인한 장점은, 인체의 어떤 부위를 측정하는지에 따라서 엑스레이 조사기(20)의 높이를 다르게 하고, 그에 따라서 대상물(T)에 대한 초점을 정확히 얻을 수 있다는 것이다. 예컨대, 유방을 촬영할 때에는 엑스레이 조사기(20)의 높이(Z 방향)를 다소 높게 하고, 췌장을 촬영할 때에는 엑스레이 조사기(20)의 높이(Z 방향)를 다소 낮게 하는 것이다. (이에 한정되는 것은 아니지만) 예컨대 도 1의 시스템(100)이 만약 손의 촬영에 국한된다면 굳이 Z 방향 높이의 조절은 불필요하겠지만, 도 3의 시스템(200)처럼 여러 용도가 있다면 Z 방향 높이 조절이 유용하다.

일예로, 도 3의 시스템(200)에 사람이 누우면, 카메라(10)(엑스레이 조사 아님)가 사람(대상)을 찍어서 일반 이미지(엑스레이 이미지가 아닌 사진)를 얻는다. 이 일반 이미지는 한번의 카메라 촬영에 의한 사진 1장일 수도 있고, 여러번의 카메라 촬영에 의한 복수의 사진, 또는 복수의 사진을 조합하여 얻은 큰 사진 1장일 수도 있다. 복수의 사진이든 1장의 사진이든 이 일반 이미지가 있으면, 이 일반 이미지에 대한 이미지 처리(이미지 분석, AI, 소프트웨어적 처리, 소프트웨어 알고리즘 처리 등 다양한 이름으로 불릴 수 있음)를 행한다. 이미지 처리의 목적은 그 내부 구조를 추정하는 것이며, 축적된 데이터 또는 정해진 알고리즘이 있다면, 제어부(미도시)는 이 대상이 인체임을 파악할 수 있고, 엑스레이 사진이 아니라도 그 외곽선 등을 기준으로 하여 어느 부분에 어느 장기가 있는 등을 추정할 수 있다. 물론 정확한 파악은 추후 엑스레이 촬영을 통해 할 것이지만, 엑스레이 촬영을 위한 엑스레이 조사기(20)의 위치 선정 및 디텍터(30)의 위치 선정을 위해서, 카메라(10)로부터 얻은 이미지의 이미지 처리를 행하는 것이다. 즉, 대상(object)(인체) 중에서도 대상물(목표 대상물(target object)(예컨대, 간장))이 정해지면, 그 목표 대상물의 위치를 향하도록 엑스레이 조사기(20) 및 디텍터(30)를 이동시키는 것이다. 이동이라 함은 단순히 그 위치로 이동시키는 것 뿐만 아니라, 응용에 따라서는, 후술할 도 4a, 도 4b와 같이 원형 이동까지 포함한다.

물론 이는 인체를 대상으로 한 일예이고, 다른 동물이나 식물, 물건 등에 대해서도 적용 가능하다.

한편, 전술한 'XYZ축으로 피봇하여 엑스레이를 조사하는 것'에 대해서는 도 4a, 4b를 이용하여 추가로 설명하기로 한다.

도 4a는, 도 3의 실시예의 시스템(200)에 있어서, 엑스레이 조사기(20)와 디텍터(30)의 움직임의 일예를 간략히 나타내는 도면이며, 도 4b는, 도 3의 실시예의 시스템(200)에 있어서, 엑스레이 조사기(20)와 디텍터(30)의 움직임을 다른 일예를 간략히 나타내는 도면이다.

도 4a를 보면, 다른 부재는 생략되고, 엑스레이 조사기(20), 대상물(T)(인체 전체라기보다는, (인체 전체를 일반 카메라(10) 촬영한 후에 그 이미지를 AI 처리 등으로 특정된) 타겟 장기나 종양 예상 부위 등), 디텍터(30)만이 도시되어 있다.

엑스레이 조사기(20)는 특정 지점에서 한번 엑스레이를 조사하는 데에 그치는 것이 아니라, XY 평면 상에서 원을 그리면서 대상물(T)을 향해서 엑스레이를 조사한다. 그러면, 하부에 있는 디텍터(30)에서 이를 감지하여 엑스레이 이미지를 얻는다. 물론, 이렇게 계속 대상물(T)을 향하기 위해서, 엑스레이 조사기(20)는 틸팅 가능하며, 그에 따라 도 4a, 도 4b에서와 같이 항상 대상물(T)을 향하고 있도록 방향을 바꿀 수 있다.

원하는 부위(대상물(T))를 중점으로 XYZR 모터가 작동(X 이동, Y 이동, Z 이동, 필요시 회전(R))하여, 엑스레이 조사기(20)가 XY 평면 상에서 원(C1)을 그리며 3차원 스캔을 시작한다. 일예로 약 360장의 영상을 획득한 다음, 3차원 리콘스트럭션 프로그램으로 입체화 파일을 만든다. 그에 따라, 본 발명의 시스템(200)에 의한 CT 촬영(CT 조사)이 행해진다.

도 3에서는 엑스레이 조사기(20)로부터 조사되는 X선빔이 넓게 퍼지는 것으로 도시되어 있으나, 그에 한정되는 것은 아니며, 그 퍼지는 정도(촬영 각도, 조사 각도)는 필요에 따라서 좁히거나 넓힐 수 있다.

종래의 CT는 크게 2가지 방법으로 작동된다.

종래의 일반적인 대형 CT의 경우, 나선형으로 환자의 부위를 스켄한다. 이때, 헬리컬 방식으로 회전하면서 환자의 둘레를 돌기 때문에 많은 환자에게 피폭되는 방사선 선량이 높다. 또한, 중심에서 디텍터까지의 거리가 항상 결정되어 있고, 확대되기 때문에(확대에 따라 흐려짐) 선명한 영상을 획득하기 어렵다.

종래의 다른 한 방법은 콘빔(conebeam) CT라 하여, 일반 엑스레이 카메라와 같이 넓게 조사하고 디텍터와 함께 360도만큼 도넛 형태의 둘레를 돌면서 영상을 획득한다. 이때에도 환부와는 별 상관없이 환자의 중심이 평균적으로 촬영되므로, 영상이 번지고 쓸데없이 다른 곳에도 방사선 피폭이 된다.

즉, 기존의 CT 기계들은 도넛 형태의 터널 중심에 물체가 있어야 360도 회전하면서 영상을 획득하여 3차원 리컨스트럭션이 가능해진다. 그러나 디텍터와의 거리가 멀어지기 때문에 영상이 번짐과 확대가 되어 왜곡이 생기게 된다. 사람의 몸이라면 몸의 윗쪽을 중심으로 또는 허리 쪽을 중심으로 스캔할 수 없는 단점도 있다.

반면에 본 발명의 시스템(200)에서는 대상물(T)과 환부 사이의 거리가 멀지 않기 때문에 선명한 영상을 얻을 수 있고, 영상의 번짐도 없으며, 인체 전체(또는 전체가 아니라도 환부 이외의 많은 부분)에 대한 피폭이 아니라 대상물(T)인 환부가 좁게 특정되어 방사선 피폭량을 줄일 수 있다.

부연하자면, 도 4a에서 엑스레이 조사기(20)와 대상물(T)와의 높이 차이가 A라 하고, 대상물(T)과 디텍터(30)의 높이 차이가 B라고 하면, 도 4a에서는 개략적으로만 도시되어 A와 B가 대략 비슷한 것으로 보일 수도 있으나, 도 3을 고려하면, 본 발명에서는 B가 A보다 더 짧을 것임을 알 수 있고, 이는 더 선명한 엑스레이 이미지를 얻을 수 있음을 의미한다.

물론, 종래의 CT에서는 도 4a처럼 엑스레이 조사기(20)가 XY 평면에서 원을 그리지도 않는 점에서 큰 차이가 있지만, 굳이 도 4a를 이용해서 종래의 CT를 설명해 보자면, '종래의 CT에 있어서의 대상물(T)과 디텍터(30)의 높이 차이 LB'는 '본 발명의 CT(도 4a의 예)에 있어서의 대상물(T)과 디텍터(30)의 높이 차이 LB'보다 크기 때문에 엑스레이 이미지가 상대적으로 선명하지 않다(상이 확대되기 때문에 흐리다)고도 말할 수 있다. 또는 달리 표현하면, 종래의 CT에 있어서, 특정 시점에서 보면, 엑스레이 조사기(20)와 대상물(T)와의 높이 차이 LA와, 대상물(T)과 디텍터(30)의 높이 차이 LB가 대체로 비슷하기 때문에 엑스레이 이미지가 상대적으로 선명하지 않다(상이 확대되기 때문에 흐리다)고도 말할 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니지만, 도 3 등을 참조하면, 도 4의 LA:LB 비율은 2~20:1, 바람직하게는 3~15:1, 더욱 바람직하게는 4~10:1 일 수 있다.

한편, 도 4b를 보면, 도 4a와 유사하나, 도 4a에서 충분히 큰 디텍터(30)가 사용되어 디텍터(30)를 X 이동, Y 이동시켜 움직일 필요성이 적었던 것과는 달리, 도 4b에서는 디텍터(30)가 도 4a보다는 작으며, 디텍터(30)를 X 이동, Y 이동시켜서 그때 그때의 엑스레이 조사기(20)의 위치에 대응시킨다.

즉, 도 4b에서, 엑스레이 조사기(20)가 그리는 원 C1에 있어서 20(1)의 위치에 있을 때에는 디텍터(30)도 원 C2 중에서 30(1)의 위치에 있고, 엑스레이 조사기(20)가 그리는 원 C1에 있어서, 20(2)의 위치에 있을 때에는 디텍터(30)도 원 C2 중에서 30(2)의 위치에 있는 식으로, 엑스레이 조사기(20)의 움직임에 맞추어 디텍터(30)의 위치도 이동해준다. 이 경우, (도 4a의 예에 대비한) 장점은 더 작은 디텍터(30)의 사용 및 더 적은 방사선 선량에의 노출이며, 단점은 디텍터(30)의 빈번한 이동에 따른 계산량 증가 및 기계적 부담 증가이다.

이러한 장단점을 고려하여, 도 4a의 이동 방식이나 도 4b의 이동 방식을 선택할 수 있을 것이다. 물론, 도 4a에서의 디텍터(30)가 더 크기 쉽지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

인체에 한정되는 것은 아니고, 테이블(베드(B))에 동물 또는 물건(기판, 배터리, 상자)을 놓거나, 상자 내부에 있는 물체 3차원 확인(폭파물 등)도 가능한 등, 응용 분야는 넓다. 컴퓨터(미도시의 제어부)와, 비전(카메라(10) 등), 그리고 AI 소프트웨어(미도시의 제어부)와 image Processing(미도시의 제어부), 그리고 3차원 슬라이스(미도시의 제어부) 등으로 시스템(200)이 이루어질 수 있다.

즉, 디텍터(30)는 XY 이동하며 로테이션될 수도 있고(즉, 도 4b나 도 1처럼) 아닐 수도(즉, 4a처럼) 있는 것이며, 상단의 엑스레이 조사기(20)는 틸팅/로테이션/XYZ 이동가능한 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명에 따른 다른 시스템(300)을 나타낸다.

도 5의 시스템(300)에서도 도 1의 시스템(100), 도 3의 시스템(300)과 마찬가지로, 상부에 이동가능한 카메라(10), 이동가능한 X선 조사 장치(20)(엑스레이 조사기)를 포함하며, 하부에 이동가능한 디텍터(30)(예컨대, CMOS 엑스레이 디텍터)를 포함한다.

또한, 본 발명의 시스템(300)은 전술한 부재의 이동 등을 위해, 베드(B)의 하부에 있는 하부 X 방향 바(XBL), 하부 X 방향 바(XBL)의 상부에 연결되며 베드(B)의 하부에 있는 (전술한) 디텍터(30), 하부 X 방향 바(XBL)의 적어도 일단이 연결된 하부 Y 방향 바(YBL), 하부 Y 방향 바(YBL)의 적어도 일단이 연결된 Z 방향 바(ZB), Z 방향 바(ZB)에 적어도 그 일단이 연결된 상부 Y 방향 바(YBH), 상부 Y 방향 바(YBH)에 적어도 그 일단이 연결된 상부 X 방향 바(XBH)를 포함한다.

그리고 도 5의 시스템(300)에서, 제2 Z 방향 바(ZB2)는 상부 X 방향 바(XBH)에 연결되어, 상하로 이동함으로써 엑스레이 조사기(20)(멀티빔 조사기)의 높이를 조절하는 역할을 한다. 도 3의 시스템(200)에서는 Z 방향 바(ZB)에 연결된 상부 Y 방향 바(YBH)의 높이가 변함으로써 엑스레이 조사기(20)의 높이가 조절되는 것과는 다소 상이하다. 물론, 도 3의 시스템(200)의 높이 조절 방식을 도 5의 시스템(300)의 높이 조절 방식에 적용할 수도 있고, 그 반대로 마찬가지이다.

X 방향 바(XBL, XBH)는 X 방향 부재라고도 한다. 또한 Y 방향 바(YBL,YBH)는 Y 방향 부재라고도 하며, Z 방향 바(ZB)는 Z 방향 부재라고도 한다.

X 방향은 제1 방향이라고 칭하기도 한다. 또한, Y 방향은 (X 방향에 직교하는) 제2 방향이라고 칭하기도 한다. Z 방향은 (X 방향 및 Y 방향에 직교하는) 제3 방향이라고 칭하기도 한다.

이동가능한 카메라(10), 및 이동가능한 X선 조사 장치(20)(엑스레이 조사기)는 상부 X 방향 바(XBH)에 연결되어 있고, 이동가능한 디텍터(30)는 하부 X 방향 바(XBL)에 연결되어 있는 점도 도 1의 실시예의 시스템(100)이나 도 3의 실시예의 시스템(200)과 공통된다.

다만, 도 5의 시스템(300)은, 도 3의 시스템(200)이 하나의 엑스레이 조사기(20)를 갖고 있으면서 상부 X 방향 부재(XBH) 및 상부 Y 방향 부재(YBH)의 실시간 이동에 의해서 원 C1을 그린 것과는 달리, 엑스레이 조사기(20) 자체가 복수의 엑스레이 조사원(source)을 가지고 있다. 이때, 엑스레이 조사기(20)는 멀티빔 방식이라고 말할 수 있다.

즉, 도 5의 시스템(300)에서는, 상부 X 방향 부재(XBH) 및 상부 Y 방향 부재(YBH)의 실시간 이동 없이도, 상부 X 방향 부재(XBH) 및 상부 Y 방향 부재(YBH)를 한번만 이동하여 위치를 설정해 놓으면, 멀티빔 방식의 엑스레이 조사기(20)가 그 자리에서 멀티빔을 조사(이에 한정되지는 않지만, 바람직하게는 순차 조사)하여 도 4a, 도 4b에서와 유사한 효과를 얻을 수 있다.

도 5의 시스템(300)과 같이 엑스레이 멀티 빔(즉, 복수의 엑스레이 조사원(source))을 갖는 엑스레이 조사기(20)도 가능하고, 이 경우 기계적으로 돌면서 움직이지 않아도 되고 디지털 신호로 빔을 순차적으로 조사할 수 있기 때문에 도 3의 시스템(200)에 대비하여 추가적인 장점을 갖는다.

즉, 도 5의 시스템(300)은, (하나의 Xray 로 모터나 기구를 이용하여 회전하는 것이 아니고) 엑스레이 튜브를 여러개 원형(후술하는 도 6의 원 C3 참조)으로 미리 설치해 놓고, 높낮이만 조절하여, 원하는 부위를 조사하면, 프로그램을 돌려 입체적인 3D 데이터를 얻을 수 있기에 비파괴, 의료, 동물 등 여러 분야에서 활용할 수 있다.

또한, 더 나아가서 빔의 크기를 조절한다면 암치료용 근접암치료 Xray 기계로도 활용가능하다.

현재 겐트리 타입의 선형가속기 형태의 방사선 치료기는 크기도 엄청 크고 가격도 수십억원에 달하는 실정이다. 매우 큰 고전압은 아니더라도 300kV~1000kV 정도의 고전압을 인가하고, 원하는 부위(대상물(T))에 원하는 선량만큼 조사하면 암치료도 가능하며, 종래에 비해 혁신적으로 저렴하며, 규모(사이즈)도 작은 기계이어서 유용하다.

도 6은 도 5의 시스템(300)에서의 카메라(10)와 복수의 엑스레이 조사원(21)을 포함하는 엑스레이 조사기(20)을 나타낸다.

도 4a, 도 4b에서는 전형적으로 하나의 엑스레이 조사원을 포함하는 엑스레이 조사기(20)를 원 C1처럼 회전(상부 X 방향 바(XBH)의 X 이동과 상부 Y 방향 바(YBH)의 Y 이동의 조합에 의함)시키면서 조사한다.

그와는 달리 도 5나 도 6에서는, 멀티빔 방식으로서, 복수의 엑스레이 조사원(도 5, 도 6의 예에서는 약 12개)을 포함하는 엑스레이 조사기(20)를 이용하여 원 C3이 이미 형성되어 있다(상부 X 방향 바(XBH)의 X 이동과 상부 Y 방향 바(YBH)의 Y 이동의 조합에 의해 이동하는 것이 아님)는 차이가 있다.

따라서, 전술한 바와 같이, 도 6의 엑스레이 조사기(20)를 포함하는 도 5의 시스템(300)에서는, 상부 X 방향 부재(XBH) 및 상부 Y 방향 부재(YBH)의 실시간 이동 없이도, 상부 X 방향 부재(XBH) 및 상부 Y 방향 부재(YBH)를 한번만 이동하여 위치를 설정해 놓으면, 멀티빔 방식의 엑스레이 조사기(20)가 그 자리에서 멀티빔을 조사하면, 원 C3은 이미 형성되어 있는 것이므로, 도 4a, 도 4b에서와 유사한 효과를 얻을 수 있다.

물론, (도 3, 도 4a, 도 4b의 형태에 대비한) 도 5, 도 6의 형태의 장점은 기계적 움직임의 계산, 상부 부재의 기계적 동작(X 이동, Y 이동)에 따른 부하가 줄어든다는 점이며, 단점은 엑스레이 조사원(21)이 복수개 필요(점대칭으로 배치)하여 그에 따른 제조 비용이 상승하다는 점이므로, 응용 분야에 맞게 선택할 수 있다.

멀티빔 방식의 엑스레이 조사기(20)(멀티 엑스레이 튜브)의 경우, 복수의 조사원(21)을 갖는데, 이들 조사원(21)(튜브) 각각이 틸팅할 수 있어 비추는 방향을 다르게 할 수도 있다. 즉, 각각의 튜브들(조사원(21))이 중심을 향하여 모터로 각도를 모두 동일하게 또는 각각 다르게 조절 가능하다. 예컨대, 틸딩 각도는 0~45도이다.

이렇게 조사원(21)을 제어하는 경우, 엑스레이 조사기(20) 자체의 높이를 수정하지 않아도, 모든 엑스레이 조사원(21)들의 틸팅 각도를 동시에(또는 개별적으로) 조절하면, 뭉치는 촛점의 높이 위치를 변경가능하다. 또한, 각각을 다르게(예를 들어, 어떤 조사원(21)은 15도, 인접하는 다른 조사원(21)은 45도, 반대쪽에 있는 또다른 조사원(21)은 30도로 중앙을 향하여 조사할 때, 하나의 촛점만이 아닌 높낮이가 다르게 분포되어 있는 3차원 장기에 대하여 생긴 모양처럼 방향에 따라 선량을 다르게 하여 조사 가능하게 되어, 단순히 하나의 촛점으로 조사하는 것보다 예컨대 길게 형성된 다양한 모양의 암이나 세포를 더욱 정말한 위치와 방향에서 조사 가능하게 된다.

도 6에서 카메라(10)는 엑스레이가 아닌 일반 카메라(가시 광선 이용)이며, 그에 한정되는 것은 아니지만, 원 C3의 중심에 있으면 좋다. 이 카메라(10)는 전술한 바와 같이, 엑스레이 조사 전에 미리 베드에 있는 인체, 동물, 물건 등을 촬영하여, 그로 인해 얻은 이미지에 소프트웨어 알고리즘을 적용(AI 적용, 소프트웨어 처리, 전처리라고도 함)하여, 집중적으로 분석해야 할 대상물(T)을 선정하기 위함이다. 대상물(T)이 선정되면, 엑스레이 조사기(20)가 엑스레이를 조사한다.

그리고, 도 4a, 도 4b에서도 설명한 바와 같이, 도 6에서도 LA:LB의 비율은 LA가 LB에 비해 긴 것이 바람직하다. 디텍터(30)에 상이 정확하게(선명하게) 맺히게 하기 위함이다. 그 비율은 전술한 바와 같이, LA:LB 비율이 2~20:1, 바람직하게는 3~15:1, 더욱 바람직하게는 4~10:1 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

멀티 엑스레이 튜브(멀티빔)의 각각의 조사원(21)의 경우, 시차를 두어 항상 옆의 것이 순차로 원으로 찍을 수 도 있지만, 하나씩 건너 뛴다던지 순번을 정하여 조사 시간과 방사선량을 각각 다르게 하여 조사 가능한다. 디텍터(30)로 영상을 잡으면 엑스레이 영상 장치(또는 CT)가 되지만, 조사량과 조사 스폿 크기를 조절하고 시간을 조절한다면 엑스레이 치료기(방사선 치료기)가 된다.

도 7은 엑스레이 조사기(20)에 있어서 조리개(콜리메이터)로 엑스레이의 퍼짐을 조절하는 것을 나타낸다.

도 7에 도시된 부재는, 조리개라고도 하고 콜리메이터(collimator)라고도 하는데, 엑스레이 튜브(조사기(20) 또는 조사원(21))에서 나오는 엑스레이의 퍼짐을 조절하여 디텍터 또는 빔의 굵기를 조절하는 기능을 갖는다.

모터를 이용하여 자동으로 빔의 크기를 조절 가능하며, 또는 (예컨대, 골연령 측정기에서) 수동으로도 빔의 크기를 조절하여, 원하는 부위만큼만 엑스레이가 조사되도록 하는 기능을 갖는다.

이는 도 1a~도 7에 도시된 어떤 시스템(100, 200, 300)에도 적용 가능하며, 후술할 도 8의 시스템(400)에도 적용 가능하다.

도 8은 본 발명에 따른 다른 시스템(400)을 나타낸다.

도 8의 시스템(100)은 도 1에 나타낸 시스템(100)의 매우 단순화된 형태를 나타낸다.

도 1의 시스템(100)의 엑스레이 조사기(20)가 한정된 영역(도 1의 디텍터(30)와 비슷한 정도의 크기)에만 엑스레이를 조사하는 것과는 달리, 도 8의 시스템의 엑스레이 조사기(20)는 베드(B)의 전체 또는 전체는 아니더라도 상당 부분(50% 이상)에 걸쳐 조사된다. 그 상당 부분은 적어도 하부 X 방향 바(XBL) 및 하부 Y 방향 바(YBL)에 의해 디텍터(30)가 움직일 수 있는 영역을 커버한다. 이때, 엑스레이 조사기(20)가 베드(B)의 상당 부분을 커버하므로, 도 1에서와 같은 카메라(10)가 필수적이지는 않다.

도 8에서 상부 X 방향 바(XBH)의 일단이 Z 방향 바(ZB)에 연결되어 있는데, 상부 X 방향 바(XBH)의 높이는 필요에 따라서 상하 조절되도록 구성되어 있을 수 있다.

도 8의 시스템(400)은 도 1의 시스템(100)에 대해 설명한 사양 및 장점을 대부분 그대로 가지며, 상이한 부분은,

- 카메라(10)가 필수적이지 않은 점,

- 엑스레이 조사기(20)가 베드(B)의 상당 부분(예컨대 50% 이상)을 커버하는 점,

- 엑스레이 조사기(20)가 X 이동 및 Y 이동을 하지 않는 점,

- (필수적이지는 않으나,) 얻어진 이미지에 AI 처리(또는 소프트웨어 알고리즘 적용이라고도 함)를 하고자 하면 엑스레이 이미지에 대해 처리해야 한다는 점

등이다.

이러한 차이로 인해서 도 1의 시스템(100)에 대한 장단점이 존재한다.

도 8의 시스템(400)은 (도 1의 시스템(100)에 비해) 구조가 단순하므로 제조가 용이하고 제조 단가도 낮다. 다만, 엑스레이 조사기가 베드(B)의 상당 부분을 커버하므로, 대상물(미도시)에 대한 방사선 선량이 다소 많아질 수는 있다. 그러나, 이러한 방사선 선량이 많다는 것도, 도 1의 시스템(100)이 엑스레이 조사 범위를 매우 좁혔기 때문에 그에 대비했을 때에 그렇다는 것이지, 현재 사용되고 있는 통상의 엑스레이 촬영에 비하면 동등한 수준이다.

지금까지 크게 4개의 실시예(즉, 도 1의 시스템(100), 도 3의 시스템(200), 도 5의 시스템(300), 도 8의 시스템(400))에 대해 설명하였으나, 이들은 서로 완전히 독립적인 것은 아니고, 그 성질상 모순되지 않는 한도에서 서로의 구성을 상호 채용하여 변형하여 조합될 수 있음은 자명하다.

예컨대, 어떤 실시예는 Z 방향 높이 조절이 되고, 어떤 실시예는 되지 않으나, 이는 상호 바꾸거나 다른 실시예에도 적용가능하다.

또한, 어떤 실시예(예컨대 도 3의 시스템(200))는 Z 방향 높이 조절을 Z 방향 바(ZB)에 연결된 상부 Y 방향 바(YBH)의 높이를 조절함으로써 행하고, 어떤 실시예(예컨대, 도 5의 시스템(300))는 Z 방향 높이 조절을 제2 Z 방향 바(ZB2)의 높이를 조절함으로써 행하는데, 이 또한 상호 바꾸거나 다른 실시예에도 적용가능하다.

또한 도 1의 시스템(100)의 엑스레이 조사기(20)는 반드시 바로 아래로만 비추는 것이 아니라 필요에 따라서는 각도를 약간 틀어서 틸팅이 가능하다. 도 3, 4a, 4b의 시스템(200)에서, 엑스레이 조사기(20)가 틸딩 가능하다고 언급하였으나, 도 1의 엑스레이 조사기(20)도 이와 마찬가지로 틸팅 가능할 수 있고, 마찬가지로 도 1의 엑스레이 조사기(20)도 도 4a, 도 4b와 같이 원 C1을 그리면서 계속 대상물(T)을 향하도록 조절될 수 있다.

또한, 도 1의 시스템(100)이나 도 8의 시스템(400)은 손에 대해 적용하는 것(주로 골연령 측정기로서 사용)이고, 도 3의 시스템(200)이나 도 5의 시스템(300)은 인체(전신)에 대해 적용하는 것(주로 CT 기계로서 사용 가능)을 예시하였으나, 그에 한정되는 것은 아니며, 상호 바꾸거나 다른 적용예(인체나 동물이 아닌 물건에 적용, 골연령 측정이나 CT처럼 진단이 아닌 치료 분야에 적용 등)에도 적용가능하다.

시스템(100~400)은 서로 크기나 응용분야가 조금 다를 수 있지만 큰 틀에서 기계의 원리는 마찬가지이고, AI를 활용하는 것은 그것이 손이냐 발이냐 몸 전체이냐 얼굴이냐 또는 특정 장기이냐 등에 따라 응용 소프트웨어들은 달라지겠지만 소프트웨어 중간에 활용하여 기계와 연동 시킨다는 면에서는 공통점이 있다. 그리고, AI라는 표현을 자주 사용하였으나, 이것이 반드시 기계학습을 통한 것이어야만 하는 것은 아니고, 기계학습이 적용된 것이면 물론 바람직하겠지만 넓은 의미에서 소프트웨어적 처리, 소프트웨어 알고리즘의 적용이라고 해석할 수 있다. 이 소프트웨어적 처리는 전자, 기계, 소프트웨어, AI, 의학 기술을 접목시킨다.

도 1의 시스템(100)이나 도 8의 시스템(400)인 골연령 측정기와, 도 3의 시스템(200)이나 도 5의 시스템(300)인 XYZRT 기계(X 이동, Y 이동, Z 이동, R(rotation) 장치)는 공통점을 갖는 원리를 사용하며, 디텍터(30)의 크기와 조사하는 위치와 각도에서 차이가 있고, 그러한 차이에 따라서, 응용분야가 달라질 수 ㅇ있으며, 물론 골연령 측정기나 CT 장치로서의 사용에 한정되는 것은 아니다.

전술한 바와 같이, 시스템(100), 시스템(200), 시스템(300)은 엑스레이 조사기(20)가 이동하게 할 수 있고, 이렇게 되면 여러번 엑스레이 촬영을 행하여도 원하는 부위만 좁게 피폭되기 때문에 방사선 선량(피폭량)을 줄일 수 있다. 다만, (시스템(400)처럼 엑스레이 조사기(20)가 X 이동, Y 이동하지 않는 형태에 비해,) X 이동, Y 이동을 제어 및 실행해야 하는 번거로움은 있다.

그리고, 상/하부 X 방향 바(XBL, XBH), 상/하부 Y 방향 바(YBL, YBH), Z 방향 바(ZB)는 일반화하면 로봇 아암(robot arm)이라고 칭할 수도 있는데, 도 1~7에서는 이들 로봇 아암이 X 방향, 그에 직교하는 Y 방향, X 및 Y에 모두 직교하는 Z 방향으로 레일(rail)을 따라 움직이는 경우가 도시되어 있으나, 이는 일예이고, 산업 현장에서 많이 로봇 아암으로서 (레일의 개념없이) 3차원적으로 자유롭게 이동가능한 다관절 로봇 아암이 사용될 수도 있다.

그리고, X 방향, Y 방향, Z 방향의 3가지 움직임을 예시하였으나, 실시예에 따라서는, 이 중의 한가지 방향 또는 이 중의 두가지 방향만의 움직임만 가능한 형태라도 좋다.

이에 한정되지는 않으나, 베드(B)(테이블 또는 대상물 테이블이라고도 함) 아래의 로봇 아암은 레일에 따라 움직이는 형태이고, 베드(B) 위의 로봇 아암은 레일이 없는 다관절 로봇 아암일 수 있다.

또한, 베드(B) 아래의 로봇 아암은 레일이 없는 다관절 로봇 아암이고, 베드(B) 위의 로봇 아암도 레일이 없는 다관절 로봇 아암일 수 있다.

또한, 베드(B) 아래의 로봇 아암은 레일이 없는 다관절 로봇 아암이고, 베드(B) 위의 로봇 아암은 레일에 따라 움직이는 형태일 수 있다.

그리고, 도 1a~도 8에서는 테이블(베드(B)), 테이블 상부의 엑스레이 조사기(20), 테이블 하부의 디텍터(30)를 위주로 설명하였으나, 위치 관계가 반드시 상하에 있을 필요는 없고, 대상물(T)을 사이에 두고 엑스레이 조사기(20)와 디텍터(30)가 있으면 족하다. 즉, 엑스레이 조사기(20)가 앞에 디텍터(30)가 뒤에 있을 수도 있으며(서로 높이가 비슷할 수 있음), 이 경우 대상물(T)이 스스로 지탱하고 있다면, 테이블(베드(B))의 개념이 필요하지 않을 수도 있다. 예컨대, 사람이 스스로 서 있고, 사람의 앞에 엑스레이 조사기(20)가 있고, 사람의 특정 장기가 대상물(T)이 되고, 사람의 뒤에 디텍터(30)가 존재하는 경우를 일예로 상정할 수 있다. 물론 대상물(T)의 움직임을 최소화하기 위해서는 지면에 평행하든 지면에 수직이든 테이블(베드(B))이 있는 편이 바람직하기는 하다.

때에 따라서는 엑스레이 조사기(20)가 아래로, 그리고 디텍터(30)가 위쪽으로 놓일 수도 있다.

또한 테이블(베드(B))이라 하였으나, 반드시 평판의 형태일 필요는 없고, 지지 아암의 형태로 어떤 사물을 고정하여 대상 또는 목표 대상물로서 하여 사이에 두고, 엑스레이 조사기(20)와 디텍터(30)가 대향하여 배치되면 족하다.

X 방향 바(XBL, XBH)가 2개 있는 경우도 있고, 1개 있는 경우도 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

디텍터(30)의 회전은 도 1의 시스템(100)에서만 설명되었으나, 다른 예에서도 디텍터(30)의 회전이 배제되는 것은 아니다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 카메라
20: 엑스레이 조사기(x-ray irradiator)
30: 디텍터
100, 400: 엑스레이 조사 시스템(예컨대, 골연령 측정기)
200: 엑스레이 조사 시스템(예컨대, CT 장치)
300: 엑스레이 조사 시스템(예컨대, CT 장치 또는 방사선 치료기)
400: 엑스레이 조사 시스템(예컨대, 골연령 측정기)
B; 베드(테이블, 대상 테이블, 대상물 테이블)
T: 대상물(목표 대상물(target object), 세부 대상물(detailed object))
XBL: 하부 X 방향 바(부재)
XBH: 상부 X 방향 바(부재)
YBL: 하부 Y 방향 바(부재)
YBH: 상부 Y 방향 바(부재)
ZB: Z 방향 바(부재)

Claims (13)

1. 대상(object)에 대해 엑스레이를 조사하는 엑스레이 조사 시스템으로서,
   상기 대상에 대해 엑스레이를 조사(irradiate)하는 엑스레이 조사기;
   상기 대상을 촬영하는 카메라;
   상기 대상을 사이에 두고 상기 엑스레이 조사기 및 상기 카메라와 대향하는 위치에 배치되며, 상기 엑스레이 조사기로부터 조사되는 엑스레이를 감지하는 엑스레이 디텍터;
   상기 엑스레이 디텍터를 보유지지(hold)하며 상기 디텍터의 위치를 이동시킬 수 있는 제1 로봇 아암; 및
   상기 대상에 대한 상기 카메라로부터의 촬영 이미지에 기초하여, 상기 디텍터를 상기 대상에 근접하도록 상기 제1 로봇 아암을 이동시키도록 구성되는 제어부
   를 포함하는,
   엑스레이 조사 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 대상이 올려지거나 지탱되는 테이블을 더 포함하며,
   상기 카메라 및 상기 엑스레이 조사기는 상기 테이블의 상부에 배치되고, 상기 디텍터 및 상기 제1 로봇 아암은 상기 테이블의 하부에 배치되거나, 또는
   상기 카메라 및 상기 엑스레이 조사기는 상기 테이블의 하부에 배치되고, 상기 디텍터 및 상기 제1 로봇 아암은 상기 테이블의 상부에 배치되거나, 또는
   상기 카메라 및 상기 엑스레이 조사기는 상기 테이블의 전면(前面)에 배치되고, 상기 디텍터 및 상기 제1 로봇 아암은 상기 테이블의 후면(後面)에 배치되거나, 또는
   상기 카메라 및 상기 엑스레이 조사기는 상기 테이블의 후면(後面)에 배치되고, 상기 디텍터 및 상기 제1 로봇 아암은 상기 테이블의 전면(前面)에 배치되는,
   엑스레이 조사 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 카메라 또는 상기 엑스레이 조사기를 보유지지(hold)하며 상기 카메라 또는 엑스레이 조사기의 위치를 이동시킬 수 있는 제2 로봇 아암을 더 포함하는,
   엑스레이 조사 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 대상(object)에 대한 상기 카메라로부터의 촬영 이미지에 기초하여 이미지 처리를 행하고,
   그 이미지 처리의 결과에 따라 상기 대상 중에서 목표 대상물(target object)을 선정하고,
   상기 엑스레이 조사기가 상기 목표 대상물을 향하도록 제어하는,
   엑스레이 조사 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 로봇 아암은,
   제1 방향, 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 모두 직교하는 제3 방향 중 적어도 한 방향으로 상기 디텍터를 이동시키거나, 또는
   상기 디텍터를 회전시키는,
   엑스레이 조사 시스템.
6. 제3항 또는 제5항에 있어서,
   상기 제2 로봇 아암은,
   제1 방향, 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 모두 직교하는 제3 방향 중 적어도 한 방향으로 상기 카메라 또는 상기 엑스레이 조사기를 이동시키는,
   엑스레이 조사 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 대상이 올려지거나 지탱되는 테이블 또는 지지 아암을 더 포함하며,
   상기 카메라 및 상기 엑스레이 조사기는 상기 테이블 또는 지지 아암의 상부 또는 전면(前面)에 배치되며,
   상기 디텍터 및 상기 제1 로봇 아암은 상기 테이블 또는 지지 아암의 하부 또는 후면(後面)에 배치되며,
   상기 제2 로봇 아암에 보유지지되는 상기 엑스레이 조사기는,
   상기 제2 로봇 아암의 움직임에 따라, 상기 테이블 또는 지지 아암의 상부에서 지면과 평행한 원을 그리도록 움직이거나, 또는 상기 테이블 또는 지지 아암의 전면(前面)에서 지면과 수직인 원을 그리도록 움직이는,
   엑스레이 조사 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제2 로봇 아암에 따른 엑스레이 조사기의 움직임에 맞추어, 상기 제1 로봇 아암은, 상기 디텍터가 상기 엑스레이 조사기로부터 조사되는 엑스레이를 감지하도록 상기 디텍터를 위치 이동하는,
   엑스레이 조사 시스템.
9. 제6항에 있어서,
   상기 대상이 올려지거나 지탱되는 테이블 또는 지지 아암을 더 포함하며,
   상기 카메라 및 상기 엑스레이 조사기는 상기 테이블 또는 지지 아암의 상부 또는 전면(前面)에 배치되며,
   상기 디텍터 및 상기 제1 로봇 아암은 상기 테이블 또는 지지 아암의 하부 또는 후면(後面)에 배치되며,
   상기 제2 로봇 아암에 보유지지되는 상기 엑스레이 조사기는, 복수의 엑스레이 조사원(irradiation source)를 가지는,
   엑스레이 조사 시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 엑스레이 조사기의 상기 복수의 엑스레이 조사원은,
    상기 테이블의 상부에서 지면과 평행한 원의 형태로 배치되어 있거나, 또는 상기 테이블의 전면(前面)에서 지면과 수직인 원의 형태로 배치되어 있는,
    엑스레이 조사 시스템.
11. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    (1) 상기 카메라를 이용하여 상기 대상(object)의 이미지를 얻고,
    (2) 상기 얻어진 이미지에 대해서 이미지 처리를 행하여, 상기 대상에 있어서의 내부 구조를 추정하고,
    (3) 상기 추정한 내부 구조에 기초하여 상기 대상 중에서 상기 목표 대상물(target object)의 위치를 선정하고,
    (4) 상기 목표 대상물의 위치 근방으로 상기 디텍터 및 상기 엑스레이 조사기를 이동시키는,
    엑스레이 조사 시스템.
12. 제4항에 있어서,
    상기 대상은 사람의 손이며,
    상기 목표 대상물은 사람의 손의 뼈 마디이며,
    상기 제어부는 상기 목표 대상물의 엑스레이 이미지를 통해 골연령을 추정하는,
    엑스레이 조사 시스템.
13. 제4항에 있어서,
    상기 대상은 사람의 인체이며,
    상기 목표 대상물은 사람의 특정 장기 또는 종양 예상 부위이며,
    상기 제어부는, 상기 목표 대상물에 대해 엑스레이 이미지 또는 CT 이미지를 얻거나, 또는 상기 목표 대상물에 대한 엑스레이 집중 조사를 통해 암치료를 행하는,
    엑스레이 조사 시스템.

Images