WO2012099314A1 - 병변 진단 장치 및 방법 - Google Patents

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rays
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최영욱
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for diagnosing lesions. More specifically, the present invention relates to a lesion diagnosis apparatus and method capable of accurately diagnosing a lesion such as breast cancer by a digital breast tomosynthesis (DBT) method.
  • DBT digital breast tomosynthesis
  • cancer is the number one cause of death among Korean people. It is one of the most serious threats to national health.
  • cancer when the cancer is classified according to the type of cancer, men are more likely to develop gastric cancer, lung cancer, liver cancer, and colon cancer, which account for 66% of all cancer cases, while women are more likely to develop breast cancer, thyroid cancer, It has been shown that breast cancer is invented higher than four cancers in order of stomach cancer, colon cancer and lung cancer.
  • the screening ability is low, so that the probability of false positive or false negative is high, and in fact, the diagnosis of false positive in a medical diagnosis field is performed. That's up to 30%.
  • breast false negatives which are normally or positively read despite breast cancer, may overlook breast cancer, causing false reassurance to the patient and erroneous diagnosis of breast cancer. It is becoming the main cause of trouble.
  • the present invention has been made to solve the above problems to provide a lesion diagnosis apparatus and method that can accurately diagnose lesions such as breast cancer while minimizing X-ray exposure to the diagnosis target by the Digital Breast Tomosynthesis (DBT) method
  • DBT Digital Breast Tomosynthesis
  • An apparatus for diagnosing lesions according to the present invention for achieving the above object comprises: an X-ray irradiation unit generating X-rays and irradiating the diagnosis object; A diagnosis subject arranging unit spaced apart from the X-ray radiator and arranged at an upper portion thereof; A diagnosis subject image generator coupled to a lower portion of the diagnosis subject placement unit and generating a first diagnosis subject image which is a two-dimensional image of the diagnosis subject from X-rays passing through the diagnosis subject; And a lesion determination unit configured to generate a second diagnosis object image, which is a 3D image of the diagnosis object, by combining the first diagnosis object image, and determine whether the diagnosis object has a lesion, using the second diagnosis object image.
  • the X-ray radiator rotates intermittently or continuously according to a preset angle range, and irradiates the X-rays to the diagnosis subject only when stopped during the intermittent rotation, or radiates the X-rays at a predetermined angle during the continuous rotation.
  • the diagnosis object image generation unit generates a projection image of the diagnosis object generated for a plurality of positions by X-rays passing through the diagnosis object as the first diagnosis object image according to the rotation. do.
  • the lesion diagnosis method comprises the steps of (a) the X-ray irradiation unit generating X-rays to irradiate the diagnosis subject; (b) generating a first diagnosis subject image, which is a two-dimensional image of the diagnosis subject, from X-rays passing through the diagnosis subject; (c) generating a second diagnosis subject image that is a three-dimensional image of the diagnosis subject by combining the first diagnosis subject image; And (d) determining the presence or absence of a lesion of the diagnosis subject from the second diagnosis subject image, and in step (a), the X-ray radiator intermittently or continuously rotates according to a preset angle range.
  • the X-ray is irradiated to the diagnostic object only when the vehicle is stopped during rotation, or the X-ray is irradiated to the diagnostic object at a predetermined angle during the continuous rotation.
  • a diagnosis object such as breast
  • a lesion such as breast cancer
  • FIG. 1 is a perspective view of a lesion diagnosis apparatus according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a control block diagram of an apparatus for diagnosing lesions according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a partially enlarged view of a first driver and a second driver of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a reference graph of vibration characteristics of the X-ray radiator of FIG. 1;
  • 5 to 8 is a reference view of the operation of the lesion diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 9 and 10 are reference diagrams for the operation controller screen of FIG.
  • FIG. 11 is a reference diagram for a first diagnosis subject image and a second diagnosis subject image according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view of a lesion diagnosis apparatus according to another preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a sectional view of the grid of FIG. 12;
  • 17 is a flow chart of a method for diagnosing lesions according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 19 is a reference diagram of a planar image of X-rays passing through a calibration phantom
  • FIG. 22 is a reference diagram of the X-ray focus position calibration method according to a preferred embodiment of the present invention
  • 23 to 27 are reference diagrams for a focus calibration method of an X-ray radiator.
  • FIG. 28 is a detailed flowchart of S10 of FIG. 11.
  • FIG. 1 is a perspective view of a lesion diagnosis apparatus according to a preferred embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a control block diagram of a lesion diagnosis apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the lesion diagnosis apparatus 1 may include an X-ray radiator 10, a diagnosis object placement unit 20, a diagnosis object image generation unit 30, and lesion determination.
  • the unit 40 includes a first driver 50, a second driver 60, and an operation controller 70.
  • the X-ray radiator 10 generates X-rays to irradiate the diagnosis subject.
  • the X-ray radiator 10 may be an X-ray tube and rotates intermittently or continuously according to a preset angle range, and radiates X-rays to a diagnosis object only when stopping during intermittent rotation, or diagnoses X-rays at a predetermined angle during continuous rotation.
  • the subject may be irradiated.
  • the preset angle range that is an intermittent or continuous rotation range of the X-ray radiator 10 may be -20 degrees to 20 degrees.
  • the diagnosis object arranging unit 20 is spaced apart from the X-ray irradiating unit 10, and the central axis of the diagnosis object arranging unit 10 is configured to coincide with the X-ray radiating unit 10 so that the focus of X-rays irradiated from the X-ray radiating unit 10 is the center of the diagnosis subject arranging unit 20.
  • the diagnostic object may be positioned on the diagnostic object placement unit 20.
  • the diagnosis subject may be a breast of a diagnosis subject and may further include a fixing plate which is located on the diagnosis subject and fixed to the diagnosis subject, although not shown in the drawing.
  • the diagnosis object image generator 30 is coupled to the bottom of the diagnosis object placement unit 20 and generates a first diagnosis object image, which is a two-dimensional image of the diagnosis object, from X-rays passing through the diagnosis object.
  • the diagnostic object image generating unit 30 may be a digital semiconductor flat panel detector.
  • the semiconductor flat panel detector a plurality of sensors are configured in a matrix form, and thus have a higher resolution and a wider dynamic range than a conventional film. range), generation of high electrical signals, and easy data processing.
  • a high resolution first diagnosis object image may be obtained from a relatively small amount of X-rays.
  • the first diagnosis object image is a diagnosis object generated for a plurality of locations by X-rays passing through the diagnosis object after being irradiated from the X-ray irradiation unit 10 to the diagnosis object only when the X-ray irradiation unit 10 stops during intermittent rotation. It may be a projection image for.
  • the lesion determiner 40 generates a second diagnosis subject image, which is a three-dimensional image of the diagnosis subject, by combining the first diagnosis subject image transmitted from the diagnosis subject image generator 30, and diagnosed from the second diagnosis subject image.
  • the occurrence of lesions (eg breast cancer) in the subject is determined.
  • the lesion determiner 40 may recognize the presence or absence of breast cancer in the diagnosis subject by determining the lesion as a lesion.
  • the first driver 50 rotates the X-ray radiator 10 in accordance with a preset angle range
  • the second driver 60 rotates the diagnostic object placement unit 20 in accordance with a preset angle range.
  • the operation controller 70 controls the operations of the X-ray radiator 10, the diagnosis object image acquirer 30, the lesion determiner 40, the first driver 50, and the second driver 60.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view of the first driver 50 and the second driver 60 of FIG. 2.
  • the first drive unit 50 includes a first rotary gear 52, a first drive belt 54, and a first drive pulley 56
  • the second drive unit 60 includes a first drive unit 50.
  • the first drive pulley 56 and the second drive pulley 66 are connected to the motor and the rotating shaft of the motor for generating the driving force to reduce the vibration generated in the motor by adjusting the driving force generated in the motor It may further include.
  • the driving force of the first driving pulley 56 is transmitted through the first driving belt 54. Since the first rotary gear 52 is transmitted to the first rotary gear 52 to rotate, the X-ray radiator 10 coupled to the first rotary gear 54 may be rotated within a preset angle range.
  • the rotational speed of the X-ray radiator 10 by the operation of the driver 50 may be 3 ° / sec to 5 ° / sec (about 4.3 ° / sec.)
  • the rotational speed range of the X-ray irradiation unit 10 presented as described above is considered to be -20 ° to 20 °, which is the rotation angle range of the X-ray irradiation unit 10, and the X-ray irradiation of the diagnosis subject during the time when the breathing of the diagnosis subject is not disturbed. Is the value given as the range of rotational speeds that can be completed.
  • the driving force generated in the motor of the first driving pulley 56 is adjusted by the reduction gear and then transmitted to the first rotating gear 52 through the first driving belt 54. Since the first rotation gear 52 is rotated, vibration generated when the X-ray radiator 10 is rotated may be reduced.
  • the second driving unit 60 when the second driving pulley 66 is electrically driven by the control of the operation control unit 70, the driving force of the second driving pulley 66 is transmitted through the second driving belt 64.
  • the second rotating gear 62 is rotated so that the second rotating gear 62 rotates, so that the diagnosis object placing unit 20 coupled with the second rotating gear 62 is set in a preset angle range (-90 degrees to 90 degrees). Can be rotated.
  • the driving force generated in the motor of the second drive pulley 66 is adjusted by the reduction gear and then transmitted to the first rotary gear 62 through the second drive belt 64. Since the first rotation gear 62 is rotated, vibration generated when the diagnosis object placement unit 20 is rotated may be reduced.
  • the first driving unit for intermittently or continuously rotating the X-ray radiator 10 within a preset angle range under the control of the operation controller 70.
  • the X-ray irradiation unit may be configured by separately configuring the second driver 60 to rotate the 50 and the diagnosis object placing unit 20 within a preset angle range, respectively, by rotating the X-ray radiator 10 and the diagnosis object placing unit 20. 10 and the high speed and precise rotation of the diagnosis object placement unit 20 are possible.
  • the focus correction of the X-ray irradiated from the X-ray radiator 10 or the position correction of the diagnosis object placement unit 20 may be easily performed, the first error of minimizing the error that may improve the accuracy of the diagnosis of the lesion is diagnosed accordingly.
  • the diagnosis subject image can be generated.
  • FIG. 4 is a reference graph illustrating vibration characteristics of the X-ray radiator of FIG. 1.
  • the vibration of the X-ray radiator 10 is compared when the vibration characteristic of the X-ray radiator of the conventional product (FIG. 4A) and the vibration characteristic of the X-ray radiator 10 (FIG. 4B) are compared. It can be seen that the characteristics are excellent (the vibration is reduced).
  • the first pulley 56 and the second pulley 66 generating the driving force of the first driving unit 50 and the second driving unit 60.
  • a combination of a motor and a reduction gear, and the X-ray radiator 10 and the diagnosis object placing unit 20 rotate by the rotation of the first rotary gear 52 and the second rotary gear 62.
  • the vibration characteristics and the mechanical driving characteristics of the diagnosis object placement unit 20 may be improved.
  • the vibration of the focal point of the X-ray radiated from the X-ray radiator 10 to the diagnostic object side is reduced to prevent the resolution of the first diagnosis object image generated by the diagnostic object image generator 30 from falling, and the X-ray radiator 10 Since the vibration of the diagnosis object arranging unit 20 is reduced, a comfortable vibration environment can be provided to the diagnosis subject, and since the overall vibration is reduced, the durability and lifespan of the lesion diagnosis apparatus 1 can be increased.
  • 5 to 8 is a reference view of the operation of the lesion diagnosis apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the X-ray radiator 10 and the diagnosis object disposition unit 20 Prior to operation of the lesion diagnosis apparatus 1 according to the preferred embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, the X-ray radiator 10 and the diagnosis object disposition unit 20 spaced apart from the X-ray radiator 10 in a vertical direction, The central axes of the diagnosis object B disposed on the diagnosis object placement unit 20 and the diagnosis object image generation unit 30 coupled to the bottom of the diagnosis object placement unit 20 may coincide in the vertical direction.
  • the reason why the central axes of the X-ray radiator 10, the diagnosis object B, the diagnosis object disposition unit 20, and the diagnosis object image generator 30 are aligned in the vertical direction is determined from the X-ray radiator 10.
  • the first diagnosis subject image generated by the diagnosis subject image generator 30 is generated without error by adjusting the focus of the X-ray irradiated from (B) to the center of the diagnosis subject placement unit 20.
  • the X-ray radiator 10 is transferred from the initial position O to one point P1 according to a preset angle range for the operation of the lesion diagnosis apparatus 1, and As shown in FIG. 7, the X-ray radiator 10 positioned at one point P1 is rotated to the other point P2 according to a preset angle range A. As shown in FIG. 6, the X-ray radiator 10 is transferred from the initial position O to one point P1 according to a preset angle range for the operation of the lesion diagnosis apparatus 1, and As shown in FIG. 7, the X-ray radiator 10 positioned at one point P1 is rotated to the other point P2 according to a preset angle range A. As shown in FIG.
  • the preset angle range A that is, the angle range from one point P1 to another point P2 is -20 degrees based on the initial position O of the X-ray radiator 10 (first position O).
  • the angle ranges presented as such The range of irradiation of X-rays radiated from the X-ray radiator 10 to the diagnosis subject B is presented in a minimum range without departing from the diagnosis subject B.
  • the rotation of the X-ray radiator 10 formed from one point P1 to the other point P2 may be an intermittent rotation in which STOP and RUN are repeatedly performed. 10) X-rays are irradiated to the diagnosis subject B only when STOP during intermittent rotation.
  • the number of stops of the X-ray radiator 10 may be determined according to the number of X-ray irradiation preset by the operation controller 70.
  • the rotation of the X-ray radiator 10 formed from one point P1 to another point P2 may be a continuous rotation, and the X-ray radiator 10 may be previously used by the operation controller 70 during the continuous rotation.
  • X-rays are irradiated to the diagnostic object B at a predetermined angle (for example, -20 degrees, -10 degrees, 0 degrees, 10 degrees, and 20 degrees when the number of X-ray irradiation is 5 times) according to the set number of X-ray irradiation. can do.
  • the diagnosis object arranging unit 20 may be rotated according to a preset angle range (for example, ⁇ 90 ° to 90 °).
  • the reason for rotating the diagnosis object placement unit 20 prior to the intermittent rotation of the X-ray radiator 10 is that the diagnosis object B is dependent on the thickness of the diagnosis object B when the diagnosis object placement unit 20 is in a horizontal state. In some cases, it may be difficult to acquire the first diagnosis object image of the region of interest within the internal region of interest, and to obtain the correct first diagnosis object image of the region of interest inside the diagnosis subject B.
  • 9 and 10 are reference diagrams for a display screen of an operation controller.
  • the operation controller 70 automatically controls operations of the first driver 50 and the second driver 60 according to a user's input using a separate display means and an input means. 10) and focusing of the X-rays irradiated from the X-ray radiator 10 to the diagnosis object B by adjusting the angle of the diagnosis object placement unit 20.
  • the operation controller 70 may automatically control the intensity of X-rays radiated from the X-ray radiator 10 according to a user input using a separate display means and an input means.
  • the operation controller 70 controls the X-ray irradiation unit 10 to automatically rotate within the set angle range according to the user's angle range setting using a separate display means and an input means, and the user. If the X-ray irradiation unit 10 automatically stops during intermittent rotation by the set number of irradiation times according to the X-ray irradiation number of the control unit to control to irradiate the X-rays to the diagnostic object (B) or the diagnostic object (B) at a predetermined angle during the continuous rotation Can be controlled to irradiate X-rays.
  • the operation controller 70 may consider the case in which the X-ray radiator 10 stops for X-ray irradiation. ) Rotates at about 4.3 ° / s and controls X-rays to be irradiated to the diagnosis subject B ten times.
  • control of the X-ray radiator 10 of the operation controller 70 according to different setting angles and the number of irradiation may be similarly performed.
  • the operation controller 70 may control the image to be automatically displayed on the display means so that the user can directly check the second diagnosis object image.
  • FIG. 11 is a reference diagram for a first diagnosis subject image and a second diagnosis subject image according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the first diagnosis object image which is a two-dimensional image of the diagnosis object shown in FIG. 11A
  • it is not easy to determine whether a lesion has occurred in the diagnosis object B but it is illustrated in FIG. 11B.
  • the second diagnosis subject image which is a three-dimensional image of the diagnosed diagnosis subject
  • the presence or absence of the lesion C for the diagnosis subject B can be reliably identified, so that the diagnosis of the subject's lesion can be accurately diagnosed.
  • FIG. 12 is a perspective view of a lesion diagnosis apparatus according to another preferred embodiment of the present invention
  • Figure 13 is a cross-sectional view of the grid of FIG.
  • the apparatus for diagnosing lesions 100 includes a grid 130 disposed between the diagnosis subject B and the diagnosis subject placement unit 120. Further, except for the grid 130, the other components are the same as the lesion diagnosis apparatus 1 according to the preferred embodiment of the present invention and are not separately illustrated, and detailed description thereof will also be omitted.
  • the grid 130 includes a body wall 132 through which X-rays generated by the X-ray radiator 110 pass through the diagnosis object B, and a plurality of partition walls 134 provided at predetermined intervals inside the body part 132. And a transmission member 136 filled in the inner space of the body portion 132 except for the plurality of partition walls 134.
  • the body portion 132 may be a plastic, polymer, ceramic, graphite (graphite), or carbon fiber material excellent in X-ray transmittance, the plurality of partitions 134 to shield the X-rays passing through the body portion 134 It may be a lead material, the transmission member 136 may be a carbon or acrylic material excellent in X-ray transmittance.
  • a plurality of grooves are formed in the body portion 132 so as to have a predetermined distance in a height direction, and lead is formed in the formed grooves. It is also possible to configure the plurality of partitions 134 inside the body portion 132 in a manner to fill the.
  • the plurality of partitions 134 disposed in the body 132 have a shape in which a distance from the upper surface of the body 132 is widened from one side to the other inside of the body 132.
  • the partition walls 134 are each arranged in the vertical direction (FIG. 13B), or the other partition walls 134 except for the partition walls arranged on one side among the plurality of partition walls 134 having the same height are previously formed with respect to the vertical direction. It may be arranged in an inclined form by the determined angle (Fig. 13 (c)).
  • the angle of inclination with respect to the vertical direction of the remaining partitions except for the partitions disposed on one side inside the body portion 132 in FIGS. 13A and 13C is from one side inside the body portion 132 to the other direction. It is preferable to arrange the remaining partitions so as to increase gradually.
  • the partitions arranged on one side of the body 132 in the vertical direction are arranged in the vertical direction even if the X-ray radiator 110 rotates intermittently or continuously. This is because is located vertically above the partition wall disposed on one side, the reason for configuring the grid 130 in the forms shown in (a), (b) and (c) of Figure 13 is as follows.
  • X-rays irradiated in the conventional two-dimensional mammography is irradiated in a single direction (that is, perpendicular to the diagnosis subject), whereas in the case of the lesion diagnosis apparatus 100 according to another preferred embodiment of the present invention to the diagnosis subject
  • the X-ray radiator 110 rotates intermittently or continuously to obtain a 3D image, and radiates X-rays to the diagnosis subject B at a predetermined angle during the intermittent rotation or at a predetermined angle during the continuous rotation.
  • the height of the X-ray radiator 110 changes according to the intermittent or continuous rotation of the X-ray radiator 110, and accordingly, the X-rays radiated from the X-ray radiator 110 to the bottom surface of the grid 130 are connected to each other. Since the angle formed by the bottom surface is continuously changed, when the grid used in the related art is applied as it is, X-rays radiated from the X-ray radiator 110 may be cut-off inside the grid. Since the first X-rays transmitted through the diagnosis object B and then projected to the diagnosis object image acquirer are reduced according to the cut-off phenomenon, image contrast of the first diagnosis object image may be reduced, and aliasing may be performed on the first diagnosis object image. This is to prevent image noise such as aliasing and moire.
  • 14 to 16 is a reference diagram of the operation of the lesion diagnosis apparatus according to another preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 illustrates a grid 130 having a shape shown in FIG. 13A, that is, a partition 134 having a plurality of partitions 134 arranged inside the body 132, from one side of the body 132 to the other side. 132) a grid 130 in which the height with the upper surface is reduced, and the partitions excluding the partitions disposed on one side of the plurality of partitions 134 are inclined at a predetermined angle with respect to the vertical direction.
  • a plurality of partition walls 134 arranged inside the body portion 132 of the grid 130 is arranged in such a manner that the height of the body portion 132 and the upper surface of the body portion 132 is reduced from one side of the body portion 132 to the other side. Since the remaining partitions are arranged in an inclined form at a predetermined angle with respect to the vertical direction, the partitions except for the partitions disposed on one side of the plurality of partitions 134 may be diagnosed even when the height of the X-ray radiator 110 is lowered. X-rays passing through the grid 130 may be prevented from being cut off by colliding with the plurality of partitions 134.
  • FIG. 15 shows the grid 130 having the shape shown in FIG. 13B, that is, the partition walls 134 arranged in the same height in the body 132 in the vertical direction, respectively, in the vertical direction.
  • the height adjusting unit 140 is the body portion 132 according to the position of the X-ray irradiation unit 110 when the X-ray irradiation unit 110 rotates to reach a predetermined point (P1, P2) from the initial position (O). Since the height of the other side is adjusted, as shown in (b) of FIG. 13, even when each of the partition walls 134 arranged in the body portion 132 of the grid 130 is arranged in the vertical direction at the same height, By the operation of the height adjusting unit 140, the other side of the lower surface of the body portion 132 can form an inclination angle of a predetermined value.
  • X-rays passing through the diagnosis object B may be prevented from being cut off by colliding with the plurality of partition walls 134 in the process of passing through the grid 130. .
  • the height adjustment unit 140 may be a shape memory alloy, an electromagnet, or a separate mechanical device capable of raising or lowering.
  • the predetermined angle of inclination may be 19 degrees to 22 degrees, more preferably 19.2 degrees to 21.9 degrees, such an angle range, the shape of the grid 130 shown in (b) of Figure 13, the X-ray It is a value that is presented as an optimal range in consideration of the initial height of the irradiation unit 110, the height that changes according to the rotation of the X-ray irradiation unit 110, and the width of the grid 130.
  • the initial height of the X-ray irradiation unit 110 is 660 mm
  • the height of the X-ray irradiation unit 110 (point P1 in FIG. 14) when the X-ray irradiation unit 110 is rotated to one side by 20 degrees.
  • 620mm the X-ray irradiation unit 110 when the X-ray irradiation unit 110 is rotated to one side by 30 degrees
  • the inclination angles of the X-rays irradiated from the other side of the lower surface of the body 132 may be 70.8 degrees, 69.6 degrees, and 68.1 degrees, respectively.
  • the inclination angles of the other side of the lower surface of the body 130 formed by the operation of the height adjusting unit 140 in consideration of the inclination angles of the X-rays are set to 19.2 degrees, 20.4 degrees, and 21.9 degrees, respectively. It is possible to prevent the X-rays passing through B) from being cut off by colliding with the plurality of partitions 134 in the process of passing through the grid 130.
  • FIG. 16 is disposed on one side of the body 130 of the grid 130 having the same height as that of the grid 130 having the shape shown in FIG. 13C, ie, the body 132.
  • An operation in which the grid 130 excluding the partitioned partitions 134 is arranged between the diagnosis object B and the diagnosis object arranging unit 120 in which a grid 130 in which the remaining partitions 134 are arranged in an inclined form at a predetermined angle with respect to the vertical direction is disposed. See also.
  • the body 132 is coupled between the other side of the lower surface of the body 132 and the upper surface of the diagnosis object placement unit 120 by a predetermined height according to the intermittent or continuous rotation of the X-ray radiator 110. It may further include a height adjusting unit 140 for adjusting the other side of the height.
  • the height adjustment unit 140 is the body portion 132 according to the position of the X-ray irradiation unit 110 when the X-ray irradiation unit 110 rotates to reach a predetermined point (P1, P2) from the initial position (O). Since the other side of the height is adjusted as shown in (c) of FIG. 13 in one side of the body portion 132 of the partition wall 134 is arranged in the same height inside the body portion 132 of the grid 130 Even when the remaining partitions 134 except the arranged partitions are arranged in an inclined form by a predetermined angle with respect to the vertical direction, the other side of the lower surface of the body part 132 is predetermined by the operation of the height adjusting unit 140. It is possible to form the inclination angle of the value.
  • X-rays passing through the diagnosis object B may be prevented from being cut off by colliding with the plurality of partition walls 134 in the process of passing through the grid 130. .
  • the predetermined angle of inclination may be up to 2 to 4 degrees, more preferably 2.7 degrees, such an angle range, the shape of the grid 130 shown in (c) of Figure 13, the X-ray irradiation unit 110 ) Is a value that is presented as an optimal range in consideration of the initial height, the height that changes according to the rotation of the X-ray irradiation unit 110, and the width of the grid 130, and the grid 130 shown in FIG.
  • the partitions are formed by the operation of the height adjusting unit 140 because the remaining partitions are disposed at a predetermined angle with respect to the vertical direction except for the partitions disposed on one side of the body part 130. It is possible to make the inclination angle of the other side of the lower surface of the body portion 130 smaller.
  • 17 is a flowchart of a method for diagnosing lesions according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the X-ray radiators 10 and 110 generate X-rays and irradiate the diagnosis subjects in S10.
  • the X-ray radiator 10 or 110 may be an X-ray tube, and intermittently or continuously rotates according to a preset angle range, and radiates X-rays to a diagnosis object only when stopped during intermittent rotation, or X-rays at a predetermined angle during continuous rotation. Can be investigated as a diagnostic subject.
  • the X-ray irradiated from the X-ray radiator 110 passes through the diagnostic object B, and then passes through the grid 130 disposed between the diagnostic object B and the diagnosis object placement unit 110. It may further include, the description of the detailed configuration of the grid 130 has been described above, so it will be omitted.
  • the diagnosis object image generator 20 or 120 generates a first diagnosis object image, which is a two-dimensional image of the diagnosis object, from X-rays passing through the diagnosis object.
  • diagnosis object image generators 20 and 120 may be digital semiconductor flat panel detectors, and the first diagnosis object images may be positioned in plural positions by X-rays passing through the diagnosis object B as the X-ray radiators 10 and 110 rotate. It may be a projection image of the diagnosis object B generated for.
  • the lesion determiner 40 generates a second diagnosis subject image, which is a 3D image of the diagnosis subject B, by using the first diagnosis subject image generated by the diagnosis image generator 20, 120.
  • the lesion state when multiple lesions exist in the vertical direction, when X-rays are irradiated in only one direction, it is not easy to accurately determine the lesion state by overlapping the multiple lesions, but passes through the diagnosis subject B from various angles.
  • the second diagnosis object image which is a three-dimensional image in which one two-dimensional image is combined, even in the case of a plurality of lesions in the vertical direction, the lesion state may be accurately identified.
  • the method may further include correcting a focus position of the X-rays radiated from the X-ray radiator 10 before S10.
  • correcting the X-ray focus position the focus of the X-rays using the X-ray projection image, which is a two-dimensional image.
  • the former may be classified into a method of correcting a position and a method of correcting a position of the X-ray radiator 10. The former case will be described in detail with reference to FIGS. 18 to 22, and the latter case will be described in detail with reference to FIGS. 23 to 27. Explain it.
  • FIG. 18 is a reference diagram of a calibration phantom
  • FIG. 19 is a reference diagram of a planar image of X-rays passing through a calibration phantom.
  • the calibration phantom used to correct the X-ray focus position is configured by stacking five multi-hole collimators in which 196 holes are formed (FIG. 18).
  • the diameter of the hole (H) formed in each multi-hole collimator may be 1.5mm
  • the distance between each hole 2mm and the depth of the hole may be 50mm
  • the X-rays radiated from the X-ray source such as the X-ray tube T are formed at the center of the calibration phantom CP, compared to the hole h1 formed at the center of the calibration phantom CP.
  • the X-rays pass through the hole h2 at a predetermined angle, so that the X-rays formed by the partition wall between the hole h1 and the hole h2 The cutoff phenomenon occurs.
  • the hole formed in the center of the calibration phantom CP by the X-ray passing through the hole h1 formed in the center of the calibration phantom CP While h1 is circular in the planar image I2, the hole h2 is spaced apart from the hole h1 formed at the center of the calibration phantom CP by a predetermined distance and is cut off due to X-ray cutoff.
  • the planar image I2 has an elliptic shape similar to the rugby ball shape, and the longer the distance is with respect to the hole h1 formed at the center of the calibration phantom CP, the narrower the hole appearing in the planar image I2 is.
  • the actual distance d1 between the two holes h1 and h2 formed in the calibration phantom CP and the distance d2 between the two holes h1 and h2 formed in the calibration phantom CP which can be checked in the planar image I2. are different from each other by the cutoff phenomenon of the X-rays.
  • FIG. 20 is a flowchart illustrating an X-ray focus position calibration method according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 21 is a detailed flowchart of S130 of FIG. 20
  • FIG. 22 is an X-ray focus position using a calibration phantom according to an exemplary embodiment of the present invention. See also the calibration method.
  • the planar image of the X-ray passing through the calibration phantom CP may include a plurality of hole regions formed by a plurality of holes formed in the calibration phantom CP as illustrated in FIG. 22A. .
  • a calibration area including a plurality of hole areas formed by the plurality of holes is set from the planar image acquired in S110.
  • the calibration region may be set in a square or rectangular form as shown in (b) of FIG. 22, and the number of hole areas included in the calibration region may be the case where the calibration region is a square. 49 (7x7) or 64 (8x8) as shown in 22 (b), 42 (6x7) or 63 (7x9) if the calibration area is rectangular. Can be.
  • the size of a single pixel envisioning the calibration region may be 0.075 mm x 0.075 mm, and the X-ray focus size on the calibration region may be 0.3 mm x 0.3 mm.
  • hole areas closest to each corner of the calibration area are determined.
  • a distance from the center point of each of the determined hole regions (c1, c2, c3, and c4 in FIG. 22B) to the X-ray focal point first determined on the calibration region is calculated.
  • the X-ray focal position determined primarily on the calibration region may be determined as the center of the hole region having a value closest to the area ratio of the hole region of the calibration phantom CP, that is, the calibration region.
  • the center of the hole region having a shape most similar to that of a circle, which is a shape of a hole predetermined by the calibration phantom CP, of the plurality of hole regions included in the hole region.
  • the distance from the determined hole area to the X-ray focal point determined first on the calibration area in S131 may be calculated by the following equation.
  • r i is the distance from the hole region i to the first determined X-ray focus position
  • d is the distance from the X-ray focus position primarily determined on the calibration region to the center of the hole region nearest the edge of the calibration region
  • a i is the area of the hole region i
  • a c is the area of the hole formed in the calibration phantom.
  • arcs (a1, a2, a3, a4 in Fig. 22B) are generated, with the center point of each hole area determined on the calibration area as the radius and the calculated angular distance as a radius.
  • the predetermined reference value may be a value considering the X-ray focus size (0.3 mm x 0.3 mm) on the calibration region described above.
  • the d value of Equation 1 is adjusted to the X-ray focus position determined first on the calibration area. It is possible to recalculate the distance so that the variance value of the x, y coordinate values of the intersection point that is re-determined does not exceed the predetermined reference value (Fig. 22 (c)).
  • the hole areas are selected in the order closest to each hole area determined in S131 (c1, c2, c3, c4 in FIG. 22 (b)) (c11, c22, c33, c44 in FIG. 22 (d)).
  • the arc centered on the center point of each selected hole area and the radius of each calculated distance (d) in FIG. A11, a22, a33, a44) and the intersections generated by the generated arcs (a11, a22, a33, a44 in (d) of FIG. 22) (ip11, ip22 in (d) of FIG. 22).
  • 23 to 27 are reference diagrams for an X-ray focus calibration method according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the diagnosis object image generator 30 As shown in FIG. 23, when the slit jig J having the slit S formed at the center thereof is coupled to the upper portion of the diagnosis object placing unit 20, the X-ray is irradiated from the X-ray radiator 10 to the slit jig J. As illustrated in FIG. 24, in the diagnosis object image generator 30, a slit S is displayed in white, and a projection image of the slit jig J in which the remaining portion is black is generated.
  • the X-ray irradiated from the X-ray radiator 10 to the diagnosis object arranging unit 20 using the projection image of the slit jig J may determine whether the focal point corresponds to the center of the diagnosis object arranging unit 20. For example, the pixel number of the sensor corresponding to the center of the diagnosis object placement unit 20 and the pixel of the position where the projection image of the slit S is generated among the matrix-type sensors constituting the diagnosis object image generation unit 30. If the numbers match, it may be determined that the focus of the X-rays fits in the center of the diagnosis object placement unit 20. If the numbers do not match, the focus of the X-rays is adjusted by adjusting the angle of the X-ray radiator 10 by the operation controller 70. It can be made to fit in the center part of this diagnostic object placement part 20.
  • the central axis of the measurement assistant device M is the central axis of the X-ray radiator 10.
  • the X-ray irradiation unit 10 irradiates X-rays to the measurement assistant M, the pinholes are displayed in white and the remaining portions are in black, as shown in FIGS. 26A and 26B.
  • the diagnosis object image generator 30 may generate the projected image of the measurement assistant M displayed.
  • the X-ray radiator which can be seen in the projection image of the central axis (System Center) of the X-ray radiator 10 and the actual measurement assistance device M, which are set during the initial design of the lesion diagnosis apparatus 1 ( If the center of the 10 (Focal Center) does not match, as shown in Fig. 21 (b) by adjusting the angle of the X-ray irradiation unit 10 to match the two center axes to focus the X-rays irradiated from the X-ray irradiation unit 10 It may be adapted to the center of the diagnosis object placement unit 20.
  • the center axis of the X-ray irradiation unit 10 on the upper part of the diagnosis object placement unit 20 is formed in a three-dimensional square through which the X-rays shown in FIG. And the center axis is aligned so as to check the projection image of the phantom generated by irradiating X-rays, the angle of the X-ray irradiation unit 10 when the projection image of the phantom is not symmetrical as shown in FIG. As shown in FIG. 27B, the focus of the X-rays may be adjusted to the center of the diagnosis object arranging unit 20.
  • FIG. 28 is a detailed flowchart of S10 of FIG. 17.
  • the first driver 50 transfers the X-ray radiator 10 to one point (P1 of FIG. 6) according to a preset angle range.
  • the first driver 50 rotates the X-ray radiator 10 from one point according to a preset angle range to another point (P2 in FIG. 7) according to a preset angle range.
  • operation S15 when the X-ray radiator 10 stops by checking whether the X-ray radiator 10 is stopped, in operation S17, the X-ray radiator 10 irradiates X-rays to the diagnosis object, and then the process proceeds to S19.
  • the operation control unit 70 checks whether the X-ray irradiation unit 10 has reached another point at S19. When the X-ray radiator 10 reaches another point, the end is completed. When the X-ray radiator 10 does not reach another point, the X-ray radiator 10 returns to S13 and the first driving unit 50 hits the X-ray radiator 10. Rotate to the point side.
  • the apparatus and method for diagnosing lesions of the present invention is for breast cancer diagnosis technology (DBT) using a three-dimensional image capable of overcoming a problem of mammography, which is a conventional breast cancer diagnosis technique using two-dimensional images.
  • DBT breast cancer diagnosis technology
  • the first diagnosis object image which is a plurality of two-dimensional projection images by X-rays radiated from various angles, is generated by the diagnosis object image generator 20.
  • the lesion determining unit 30 reconstructs the first diagnosis subject image to obtain a second diagnosis subject image, which is a three-dimensional image, and then analyzes the same to distinguish the existence and location of the lesion from the tissue of the diagnosis subject without causing overlap. It has an effect to increase.
  • the rotational speed of the X-ray irradiation unit 10 is a high speed of 3 ° / sec to 5 ° / sec (about 4.3 ° / sec), even if considering the intermittent rotation of the X-ray irradiation unit 10 within 10 seconds (about 9.73 seconds)
  • Rotation of the X-ray irradiation unit 10 for generating the first diagnosis object image may be completed, so that a high-resolution image of 3D may be generated in a state where the hob of the diagnosis subject is not disturbed and X-ray exposure of the diagnosis object may be compared with CT. It has an effect that can be minimized.
  • the first drive pulley 56 for generating a driving force of the first drive unit 50 is connected to the motor and the motor includes a reduction gear for adjusting the driving force generated in the motor, the rotation of the first rotary gear 52 As the X-ray radiator 10 rotates, vibration characteristics and mechanical driving characteristics of the X-ray radiator 10 may be improved.

Abstract

본 발명은 병변 진단 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 DBT(Digital Breast Tomosynthesis) 방식으로 유방암과 같은 병변을 정확하게 진단할 수 있는 병변 진단 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 엑스선을 발생시켜 진단 대상체로 조사하는 엑스선 조사부; 상기 엑스선 조사부와 이격되며 상부에 상기 진단 대상체가 배치되는 진단 대상체 배치부; 상기 진단 대상체 배치부 하부에 결합되며 상기 진단 대상체를 통과한 엑스선으로부터 상기 진단 대상체에 대한 2차원 이미지인 제1 진단 대상체 이미지를 생성하는 진단 대상체 이미지 생성부; 및 상기 제1 진단 대상체 이미지를 조합하여 상기 진단 대상체에 대한 3차원 이미지인 제2 진단 대상체 이미지를 생성하고 상기 제2 진단 대상체 이미지를 이용하여 상기 진단 대상체의 병변 발생 유무를 판단하는 병변 판단부를 포함하고, 상기 엑스선 조사부는 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하며, 상기 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 상기 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사하고, 상기 진단 대상체 이미지 생성부는 상기 회전에 따라 상기 진단 대상체를 통과한 엑스선에 의해 복수의 위치에 대하여 생성되는 상기 진단 대상체에 대한 투영 이미지를 상기 제1 진단 대상체 이미지로써 생성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 병변 진단에 대한 정확도와 조기 진단율을 향상시킬 수 있다.

Description

병변 진단 장치 및 방법
본 발명은 병변 진단 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 DBT(Digital Breast Tomosynthesis) 방식으로 유방암과 같은 병변을 정확하게 진단할 수 있는 병변 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 고령화 시대가 도래하고 국민 생활 수준이 향상됨에 따라 건강한 삶을 영위하기 위한 질병의 조기 진단과 치료에 대한 관심이 점점 높아지고 있는 추세에 있으며, 여러 질병 중 암의 경우 우리나라 국민의 사망원인 1위로서 국민건강을 위협하는 가장 중대한 요인이 되고 있다.
보건 복지 가족부 산하 암 등록본부에 따르면 국내에서 매년 약 13만명 이상의 신규 암환자가 발생하는 것으로 추정되고 있으며, 2003년부터 2005년 사이에 등록된 암 발생 건수를 이용하여 그 발생률은 인구 10만명 당 남성은 300.0건 여성은 248.2 건에 이르고 있다.
또한, 발생된 암의 종류별로 구분하는 경우 남성은 전체 남자 암 발생의 66%를 차지하는 위암, 폐암, 간암, 및 대장암의 순서로 발생률이 높은 반면, 여성의 경우 암 발생률이 유방암, 갑상선 암, 위암, 대장암, 폐암 순서로써 유방암이 4대 암보다도 높게 발명하는 것으로 나타나고 있다.
이와 같이, 여성의 경우 발병률이 가장 높은 유방암을 조기에 진단하고 치료하는 것은 여성의 건강한 삶의 영위를 위해서 반드시 선행되어야 하는 중요한 요소라 하겠다.
그러나, 유방암 진단 방법 중 무증상 여성에 대한 유방암 진단을 위해 주로 사용되는 유방 촬영술(Mammography)의 경우 엑스선을 이용한 촬영 결과물이 2차원 영상이므로 관심영역의 병변이 정상조직과 겹치게 되어 유방암 조기 진단의 중요한 요소인 미세 석회화(micro-calcification)의 검출이 힘든 문제점이 있었다.
또한, 유방 조직과 암에 대한 엑스선 흡수율 차이가 매우 작기 때문에 선별 능력이 낮아 유방 위양성(false positive) 또는 유방 위음성(false negative)이 발생할 확률이 높으며, 실제로 의료진단현장에서 유방 위양성(false positive) 진단이 30%에 달하고 있는 실정이다.
특히, 유방암이 있는데도 불구하고 정상 혹은 양성으로 판독하는 유방 위음성의 경우 유방암을 간과하여 환자에게 잘못된 안심을 시키고 유방암을 늦게 진단하는 오류를 범하게 하므로 환자의 건강을 위협함과 동시에 의료사고에 따른 법적 문제를 일으키는 주원인이 되고 있다.
따라서, 유방암 진단에 있어서 위양성과 위음성의 확률을 줄여 불필요한 재촬영과 생검 등의 추가적인 검사가 필요하지 않도록 높은 정확성을 갖는 유방암 진단 방법의 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 DBT(Digital Breast Tomosynthesis) 방식으로 진단 대상자에 대한 엑스선 피폭을 최소화함과 동시에 유방암과 같은 병변을 정확하게 진단할 수 있는 병변 진단 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 병변 진단 장치는 엑스선을 발생시켜 진단 대상체로 조사하는 엑스선 조사부; 상기 엑스선 조사부와 이격되며 상부에 상기 진단 대상체가 배치되는 진단 대상체 배치부; 상기 진단 대상체 배치부 하부에 결합되며 상기 진단 대상체를 통과한 엑스선으로부터 상기 진단 대상체에 대한 2차원 이미지인 제1 진단 대상체 이미지를 생성하는 진단 대상체 이미지 생성부; 및 상기 제1 진단 대상체 이미지를 조합하여 상기 진단 대상체에 대한 3차원 이미지인 제2 진단 대상체 이미지를 생성하고 상기 제2 진단 대상체 이미지를 이용하여 상기 진단 대상체의 병변 발생 유무를 판단하는 병변 판단부를 포함하고,상기 엑스선 조사부는 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하며, 상기 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 상기 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사하거나 상기 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 상기 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사하고, 상기 진단 대상체 이미지 생성부는 상기 회전에 따라 상기 진단 대상체를 통과한 엑스선에 의해 복수의 위치에 대하여 생성되는 상기 진단 대상체에 대한 투영 이미지를 상기 제1 진단 대상체 이미지로써 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 병변 진단 방법은 (a) 엑스선 조사부가 엑스선을 발생시켜 진단 대상체로 조사하는 단계; (b) 상기 진단 대상체를 통과한 엑스선으로부터 상기 진단 대상체에 대한 2차원 이미지인 제1 진단 대상체 이미지를 생성하는 단계; (c) 상기 제1 진단 대상체 이미지를 조합하여 상기 진단 대상체에 대한 3차원 이미지인 제2 진단 대상체 이미지를 생성하는 단계; 및 (d) 상기 제2 진단 대상체 이미지로부터 상기 진단 대상체의 병변 유무를 판단하는 단계를 포함하고, 상기 (a) 단계에서 상기 엑스선 조사부는 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하며, 상기 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 상기 진단 대상체로 엑스선을 조사하거나 상기 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 상기 진단 대상체로 엑스선을 조사하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 유방 등의 진단 대상체에 대한 3차원 이미지를 생성한 후 이를 이용하여 이미지의 겹침 없이 유방암 등의 병변을 진단할 수 있으므로 병변 진단에 대한 정확도와 조기 진단율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 엑스선 조사부의 단속적 또는 연속적 회전이 고속으로 이루어지고 단속적 회전 중 엑스선 조사부가 정지하는 경우 또는 연속적 회전 중 엑스선 조사부가 특정한 각도에 위치하는 경우에만 엑스선이 진단 대상체로 조사되므로 진단 대상자에 대한 엑스선 피폭을 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병변 진단 장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병변 진단 장치의 제어 블록도,
도 3은 도 2의 제1 구동부와 제2 구동부에 대한 부분 확대도,
도 4는 도 1의 엑스선 조사부의 진동 특성 참고 그래프,
도 5 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병변 진단 장치의 동작참고도,
도 9와 도 10은 도 2의 동작 제어부 화면에 대한 참고도,
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제1 진단 대상체 이미지와 제2 진단 대상체 이미지에 대한 참고도,
도 12는 본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따른 병변 진단 장치의 사시도,
도 13은 도 12의 그리드에 대한 단면도,
도 14 내지 도 16은 본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따른 병변 진단 장치의 동작 참고도,
도 17은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병변 진단 방법의 순서도,
도 18은 교정 팬텀의 참고도,
도 19는 교정 팬텀을 통과한 엑스선에 대한 평면 영상의 참고도
도 20은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엑스선 초점 위치 교정 방법의 순서도,
도 21은 도 20의 S130에 대한 상세 순서도, 및
도 22는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엑스선 초점 위치 교정 방법의 참고도
도 23 내지 도 27는 엑스선 조사부의 초점 교정 방법에 대한 참고도, 및
도 28은 도 11의 S10에 대한 상세 순서도 이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병변 진단 장치의 사시도, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병변 진단 장치의 제어 블록도 이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병변 진단 장치(1)는 엑스선 조사부(10), 진단 대상체 배치부(20), 진단 대상체 이미지 생성부(30), 병변 판단부(40), 제1 구동부(50), 제2 구동부(60), 및 동작 제어부(70)를 포함한다.
엑스선 조사부(10)는 엑스선을 발생시켜 진단 대상체로 조사한다.
이때, 엑스선 조사부(10)는 엑스레이 튜브일 수 있으며 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하고, 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 엑스선을 진단 대상체로 조사하거나 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 엑스선을 진단 대상체로 조사할 수 있다.
이때, 엑스선 조사부(10)의 단속적 또는 연속적 회전 범위인 미리 설정된 각도 범위는 -20도 내지 20도일 수 있다.
진단 대상체 배치부(20)는 엑스선 조사부(10)와 이격되며 엑스선 조사부(10)와 중심축이 일치하도록 구성되어 엑스선 조사부(10)로부터 조사되는 엑스선의 초점이 진단 대상체 배치부(20)의 중심부에 위치할 수 있으며, 진단 대상체 배치부(20)의 상부에 진단 대상체가 배치된다.
이때, 진단 대상체는 진단 대상자의 유방일 수 있고, 도면에는 도시되지 않았지만 진단 대상체의 상부에 위치하여 진단 대상체를 고정할 수 있는 고정판을 더 포함할 수 있다.
진단 대상체 이미지 생성부(30)는 진단 대상체 배치부(20) 하부에 결합되며 진단 대상체를 통과한 엑스선으로부터 진단 대상체에 대한 2차원 이미지인 제1 진단 대상체 이미지를 생성한다.
이때, 진단 대상체 이미지 생성부(30)는 디지털 방식의 반도체 평판 검출기일 수 있으며, 반도체 평판 검출기의 경우 복수의 센서들이 매트릭스 형태로 구성되어 종래에 사용되던 필름에 비해 높은 해상도, 넓은 동적 영역(dynamic range), 높은 전기적 신호의 생성, 및 손쉬운 데이터 처리 등의 장점을 가질 수 있다.
따라서, 제1 진단 대상체 이미지에 대한 실시간 처리와 재생이 가능할 뿐만 아니라 비교적 적은 양의 엑스선으로부터 고해상도의 제1 진단 대상체 이미지를 획득할 수 있다.
또한, 제1 진단 대상체 이미지는 엑스선 조사부(10)가 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 엑스선 조사부(10)로부터 진단 대상체로 조사된 후 진단 대상체를 통과한 엑스선에 의해 복수의 위치에 대하여 생성되는 진단 대상체에 대한 투영 이미지일 수 있다.
병변 판단부(40)는 진단 대상체 이미지 생성부(30)로부터 전송된 제1 진단 대상체 이미지를 조합하여 진단 대상체에 대한 3차원 이미지인 제2 진단 대상체 이미지를 생성하고, 제2 진단 대상체 이미지로부터 진단 대상체의 병변(예를 들어 유방암)의 발생 유무를 판단한다.
예를 들어, 병변 판단부(40)는 3차원 이미지 내에 특정 크기와 휘도를 갖는 영상이 포함된 것으로 판단하면, 이를 병변으로 판단하는 방식으로 진단 대상체의 유방암 발생 유무를 인지할 수 있다.
제1 구동부(50)는 엑스선 조사부(10)를 미리 설정된 각도 범위에 따라 회전시키고, 제2 구동부(60)는 진단 대상체 배치부(20)를 미리 설정된 각도 범위에 따라 회전시킨다.
이때, 제1 구동부(50)와 제2 구동부(60)의 상세 구성은 이하 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.
동작 제어부(70)는 엑스선 조사부(10), 진단 대상체 이미지 획득부(30), 병변 판단부(40), 제1 구동부(50), 및 제2 구동부(60)의 동작을 제어한다.
이때, 동작 제어부(70)의 상세 동작 제어 과정은 이하 도 3, 도 9, 및 도 10을 참조하여 설명하도록 한다.
도 3은 도 2의 제1 구동부(50)와 제2 구동부(60)에 대한 부분 확대도 이다.
도 3에 도시된 바와 같이 제1 구동부(50)는 제1 회전 기어(52), 제1 구동 벨트(54), 및 제1 구동 풀리(56)를 포함하고, 제2 구동부(60)는 제2 회전 기어(62), 제2 구동 벨트(64), 및 제2 구동 풀리(66)를 포함한다.
이때, 제1 구동 풀리(56)와 제2 구동 풀리(66)는 구동력 발생을 위한 모터와 모터의 회전축과 연결되어 모터에서 발생되는 구동력을 조절함으로써 모터에서 발생되는 진동을 감소시킬 수 있는 감속 기어를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 구동부(50)의 경우 동작 제어부(70)의 제어에 의해 제1 구동 풀리(56)가 전기적으로 구동되면 제1 구동 풀리(56)의 구동력이 제1 구동 벨트(54)를 통해 제1 회전 기어(52)에 전달되어 제1 회전 기어(52)가 회전하게 되므로 제1 회전 기어(54)에 결합된 엑스선 조사부(10)를 미리 설정된 각도 범위 이내에서 회전시킬 수 있으며, 제1 구동부(50)의 동작에 의한 엑스선 조사부(10)의 회전 속도는 3°/sec 내지 5°/sec(약 4.3°/sec일 수 있다.)
상기와 같이 제시되는 엑스선 조사부(10)의 회전 속도 범위는 엑스선 조사부(10)의 회전 각도 범위인 -20도 내지 20도를 고려하여 진단 대상자의 호흡이 흐트러지지 않는 시간 동안에 진단 대상체에 대한 엑스선 조사가 완료될 수 있는 회전 속도 범위로써 제시되는 값이다.
또한, 제1 구동부(50)의 경우 제1 구동 풀리(56)의 모터에서 발생되는 구동력이 감속 기어에 의해 조절된 후 제1 구동 벨트(54)를 통해 제1 회전 기어(52)에 전달되어 제1 회전 기어(52)가 회전하게 되므로 엑스선 조사부(10)의 회전 시 발생하는 진동을 줄일 수 있다.
또한, 제2 구동부(60)의 경우 동작 제어부(70)의 제어에 의해 제2 구동 풀리(66)가 전기적으로 구동되면 제2 구동 풀리(66)의 구동력이 제2 구동 벨트(64)를 통해 제2 회전 기어(62)에 전달되어 제2 회전 기어(62)가 회전하게 되므로 제2 회전 기어(62)와 결합된 진단 대상체 배치부(20)를 미리 설정된 각도 범위(-90도 내지 90도)로 회전시킬 수 있다.
또한, 제2 구동부(60)의 경우 제2 구동 풀리(66)의 모터에서 발생되는 구동력이 감속 기어에 의해 조절된 후 제2 구동 벨트(64)를 통해 제1 회전 기어(62)에 전달되어 제1 회전 기어(62)가 회전하게 되므로 진단 대상체 배치부(20)의 회전 시 발생하는 진동을 줄일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병변 진단 장치(1)의 경우 동작 제어부(70)의 제어에 의해 엑스선 조사부(10)를 미리 설정된 각도 범위 이내에서 단속적 또는 연속적으로 회전시키기 위한 제1 구동부(50)와 진단 대상체 배치부(20)를 미리 설정된 각도 범위 이내에서 회전시키기 위한 제2 구동부(60)를 별도로 구성하여 엑스선 조사부(10)와 진단 대상체 배치부(20)를 각각 회전시킴으로써 엑스선 조사부(10)와 진단 대상체 배치부(20)의 고속 및 정밀 회전이 가능해진다.
따라서, 엑스선 조사부(10)로부터 조사되는 엑스선의 초점 교정 또는 진단 대상체 배치부(20)의 위치 교정이 용이하게 이루어질 수 있으므로 이에 따라 진단 대상자 병변 진단의 정확도를 향상시킬 수 있는 오차가 최소화된 제1 진단 대상체 이미지 생성이 가능해진다.
도 4는 도 1의 엑스선 조사부의 진동 특성 참고 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이 종래 제품의 엑스선 조사부의 진동특성(도 4의 (a))과 엑스선 조사부(10)의 진동특성(도 4의 (b))의 비교 시 엑스선 조사부(10)의 진동특성이 우수(진동이 감소)한 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 다른 병변 진단 장치(1)의 경우 제1 구동부(50)와 제2 구동부(60)의 구동력을 발생시키는 제1 풀리(56)와 제2 풀리(66)를 모터와 감속 기어의 조합으로 구성하고, 제1 회전 기어(52)와 제2 회전 기어(62)의 회전에 의해 엑스선 조사부(10)와 진단 대상체 배치부(20)가 회전하므로 엑스선 조사부(10)와 진단 대상체 배치부(20)의 진동 특성과 기계적 구동 특성이 향상될 수 있다.
따라서, 엑스선 조사부(10)로부터 진단 대상체 측으로 조사되는 엑스선의 초점의 진동을 줄여 진단 대상체 이미지 생성부(30)에서 생성되는 제1 진단 대상체 이미지의 해상도가 떨어지는 것을 방지하고, 엑스선 조사부(10)와 진단 대상체 배치부(20)의 진동이 감소하므로 진단 대상자에게 쾌적한 진동 환경을 제공할 수 있으며, 전체적인 진동이 감소하므로 병변 진단 장치(1)의 내구성 향상 및 수명 증가가 가능해진다.
또한, 이하 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병변 진단 장치(1)의 동작 과정을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병변 진단 장치의 동작 참고도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병변 진단 장치(1)의 동작에 앞서 도 5에 도시된 바와 같이 엑스선 조사부(10), 엑스선 조사부(10)로부터 수직 방향으로 이격되는 진단 대상체 배치부(20), 진단 대상체 배치부(20) 상부에 배치되는 진단 대상체(B), 및 진단 대상체 배치부(20) 하부에 결합되는 진단 대상체 이미지 생성부(30)의 중심축이 수직 방향으로 일치할 수 있다.
이와 같이, 엑스선 조사부(10), 진단 대상체(B), 진단 대상체 배치부(20), 및 진단 대상체 이미지 생성부(30)의 중심축을 수직 방향으로 일치시키는 이유는 엑스선 조사부(10)로부터 진단 대상체(B)로부터 조사되는 엑스선의 초점이 진단 대상체 배치부(20) 중심에 맞도록 하여 진단 대상체 이미지 생성부(30)에서 생성되는제1 진단 대상체 이미지가 오차 없이 생성되도록 하기 위함이다.
또한, 병변 진단 장치(1)의 동작에 앞서 엑스선 조사부(10) 또는 진단 대상체 배치부(20)의 각도를 조절하는 방식으로 엑스선 조사부(10)로부터 진단 대상체(B)로 조사되는 엑스선의 초점 교정이 이루어질 수 있는데, 엑스선 초점 교정에 대한 상세 과정은 이하 도 13 내지 도 17을 참조하여 설명하도록 한다.
도 6에 도시된 바와 같이 병변 진단 장치(1)의 동작을 위해 엑스선 조사부(10)를 최초 위치(O)에서 미리 설정된 각도 범위에 따른 일 지점(P1)으로 엑스선 조사부(10)를 이송시키고, 도 7에 도시된 바와 같이 일 지점(P1)에 위치한 엑스선 조사부(10)를 미리 설정된 각도 범위(A)에 따른 타 지점(P2) 측으로 회전시킨다.
이때, 미리 설정된 각도 범위(A) 다시 말해서 일 지점(P1)부터 타 지점(P2) 까지의 각도 범위는 엑스선 조사부(10)의 최초 위치(O)를 기준으로 -20도(최초 위치(O)에서부터 일 지점(P1) 까지의 각도) 내지 20도(최초 위치(O)에서 타 지점 까지의 각도)일 수 있고, 보다 바람직하게는 -7.5도 내지 7.5도 일 수 있는데, 이와 같이 제시되는 각도 범위는 엑스선 조사부(10)에서 진단 대상체(B)로 조사되는 엑스선의 조사 범위가 진단 대상체(B)를 벗어나지 않는 최소한 범위로 제시되는 것이다.
또한, 진단 대상체(B)의 폭에 따라 동작 제어부(70)에서 미리 설정된 각도 범위를 조정하는 것이 가능하다.
도 7에 도시된 바와 같이 일 지점(P1)으로부터 타 지점(P2) 까지 이루어지는 엑스선 조사부(10)의 회전은 정지(STOP)와 회전(RUN)이 반복적으로 이루어지는 단속적 회전일 수 있고, 엑스선 조사부(10)는 단속적 회전 중 정지(STOP)한 경우에만 엑스선을 진단 대상체(B)로 조사한다.
이때, 엑스선 조사부(10)의 정지(STOP) 횟수는 동작 제어부(70)에서 미리 설정되는 엑스선 조사 횟수에 따라 결정될 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았으나 일 지점(P1)으로부터 타 지점(P2) 까지 이루어지는 엑스선 조사부(10)의 회전은 연속적 회전일 수 있고, 엑스선 조사부(10)는 연속적 회전 중 동작 제어부(70)에서 미리 설정되는 엑스선 조사 횟수에 따라 미리 설정된 각도(예를 들어, 엑스선 조사 횟수가 5회인 경우 -20도, -10도, 0도, 10도, 및 20도)에서 엑스선을 진단 대상체(B)로 조사할 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이 엑스선 조사부(10)의 단속적 회전에 앞서 진단 대상체 배치부(20)를 미리 설정된 각도 범위(예를 들어 -90도 내지 90도)에 따라 회전시킬 수 있는데, 이와 같이 엑스선 조사부(10)의 단속적 회전에 앞서 진단 대상체 배치부(20)를 회전시키는 이유는 진단 대상체 배치부(20)가 수평 상태에 있는 경우 진단 대상체(B)의 두께에 따라 진단 대상체(B) 내부의 관심 영역에 대한 제1 진단 대상체 이미지의 획득이 용이하지 못한 경우가 발생할 수 있어 이를 방지하고 진단 대상체(B) 내부의 관심 영역에 대한 정확한 제1 진단 대상체 이미지를 획득하도록 하기 위함이다.
도 9와 도 10은 동작 제어부의 디스플레이 화면에 대한 참고도이다.
도 9에 도시된 바와 같이 동작 제어부(70)는 별도의 디스플레이 수단과 입력 수단을 이용한 사용자의 입력에 따라 자동으로 제1 구동부(50)와 제2 구동부(60)의 동작을 제어하여 엑스선 조사부(10)와 진단 대상체 배치부(20)의 각도 조절을 수행함으로써 엑스선 조사부(10)로부터 진단 대상체(B)로 조사되는 엑스선의 초점 조절이 가능하다.
도 10에 도시된 바와 같이 동작 제어부(70)는 별도의 디스플레이 수단과 입력 수단을 이용한 사용자의 입력에 따라 자동으로 엑스선 조사부(10)로부터 조사되는 엑스선의 세기를 제어할 수 있다.
또한, 동작 제어부(70)는 도 9에 도시된 바와 같이 별도의 디스플레이 수단과 입력 수단을 이용한 사용자의 각도 범위 설정에 따라 설정된 각도 범위 내에서 자동으로 엑스선 조사부(10)가 회전하도록 제어하고, 사용자의 엑스선 조사 횟수 설정에 따라 설정된 조사 횟수만큼 자동으로 엑스선 조사부(10)가 단속적 회전 중 정지하는 경우 진단 대상체(B)로 엑스선을 조사하도록 제어하거나 또는 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 진단 대상체(B)로 엑스선을 조사하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 사용자가 각도 범위를 -15도 내지 15도로 설정하고 조사 횟수를 10회로 설정하면 동작 제어부(70)는 엑스선 조사부(10)가 엑스선 조사를 위해 정지하는 경우를 고려하여 엑스선 조사부(10)가 약 4.3°/s 로 회전하며 엑스선을 10회 진단 대상체(B)로 조사하도록 제어할 수 있다.
또한, 다른 설정 각도와 조사 횟수에 따른 동작 제어부(70)의 엑스선 조사부(10)제어도 유사하게 이루어질 수 있다.
또한, 동작 제어부(70)는 도 9에 도시된 바와 같이 제2 진단 대상체 이미지를 사용자가 직접 확인할 수 있도록 디스플레이 수단에 해당 이미지가 자동으로 디스플레이 되도록 제어할 수 있다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제1 진단 대상체 이미지와 제2 진단 대상체 이미지에 대한 참고도이다.
도 11의 (a)에 도시된 진단 대상체에 대한 2차원 이미지인 제1 진단 대상체 이미지의 경우 진단 대상체(B)에 대한 병변 발생 여부의 판단이 용이하지 않은 반면, 도 11의 (b)에 도시된 진단 대상체에 대한 3차원 이미지인 제2 진단 대상체 이미지의 경우 진단 대상체(B)에 대한 병변(C) 유무를 확실히 파악할 수 있으므로 진단 대상자의 병변을 정확하게 진단할 수 있다.
도 12는 본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따른 병변 진단 장치의 사시도, 도 13은 도 12의 그리드에 대한 단면도이다.
도 12와 도 13에 도시된 바와 같이 본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따른 병변 진단 장치(100)는 진단 대상체(B)와 진단 대상체 배치부(120) 사이에 배치되는 그리드(130)를 포함하며, 그리드(130)를 제외한 나머지 구성 요소들은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병변 진단 장치(1)와 동일하므로 별도로 도시하지 않았고, 이에 대한 상세한 설명 또한 생략하도록 한다.
그리드(130)는 엑스선 조사부(110)에서 발생된 엑스선이 진단 대상체(B)를 통과한 후 투과되는 몸체부(132), 몸체부(132) 내부에 미리 결정된 간격으로 복수 개가 구비되는 격벽(134), 및 상기 복수 개가 구비되는 격벽(134)을 제외한 몸체부(132)의 내부 공간에 채워지는 투과 부재(136)를 포함한다.
이때, 몸체부(132)는 엑스선 투과성이 우수한 플라스틱, 폴리머, 세라믹, 그래파이트(graphite), 또는 탄소 섬유 재질일 수 있고, 복수 개의 격벽(134)은 몸체부(134)를 투과하는 엑스선을 차폐할 수 있는 납 재질일 수 있으며, 투과 부재(136)는 엑스선 투과성이 우수한 카본 또는 아크릴 재질일 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만 몸체부(132) 내부 공간에 투과 부재(136)를 채우는 대신 몸체부(132) 내부에 높이 방향으로 미리 결정된 간격을 갖도록 복수 개의 홈을 형성한 후 상기 형성된 홈에 납을 채우는 방식으로 상기 복수 개의 격벽(134)을 몸체부(132) 내부에 구성하는 방식이 또한 가능하다.
또한, 도 13에 도시된 바와 같이 몸체부(132) 내부에 배치되는 복수 개의 격벽(134)은 몸체부(132) 내부의 일측으로부터 타측으로 몸체부(132) 상부면과의 간격이 넓어지는 형태로 배열되고 상기 복수 개의 격벽(134) 중 일측에 배치된 격벽을 제외한 나머지 격벽들이 수직 방향에 대하여 미리 결정된 각도만큼 경사진 형태로 배열되거나(도 13의 (a)), 동일한 높이를 갖는 복수 개의 격벽(134)이 각각 수직 방향으로 배열되거나(도 13의 (b)), 또는 동일한 높이를 갖는 복수 개의 격벽(134) 중 일측에 배치된 격벽을 제외한 나머지 격벽(134)들이 수직 방향에 대하여 미리 결정된 각도만큼 경사진 형태로 배열될 수 있다.(도 13의 (c))
이때, 도 13의 (a)와 (c)에서 몸체부(132) 내부의 일측에 배치되는 격벽을 제외한 나머지 격벽들의 수직 방향에 대하여 기울어지는 각도가 몸체부(132) 내부의 일측에서 타측 방향으로 점차 증가하는 형태가 되도록 상기 나머지 격벽들을 배열하는 것이 바람직하다.
또한, 도 13의 (a)와 (c)에서 몸체부(132) 내부의 일측에 배치되는 격벽을 수직 방향으로 배열하는 이유는 엑스선 조사부(110)가 단속적 또는 연속적으로 회전하더라도 엑스선 조사부(110)가 일측에 배치된 격벽의 수직 상공에 위치하기 때문이며, 도 13의 (a), (b), 및 (c)에 도시된 형태들로 그리드(130)를 구성하는 이유는 다음과 같다.
종래의 2차원 유방 촬영술에서 조사되는 엑스선은 단일 방향(다시 말해서, 진단 대상체에 대하여 수직 방향)으로 조사되는 반면, 본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따른 병변 진단 장치(100)의 경우 진단 대상체에 대한 3차원 이미지 획득을 위하여 엑스선 조사부(110)가 단속적 또는 연속적으로 회전하며, 상기 단속적 회전 중 정지하는 경우 또는 상기 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 엑스선을 진단 대상체(B)로 조사하게 된다.
따라서, 엑스선 조사부(110)의 단속적 또는 연속적 회전에 따라 엑스선 조사부(110)의 높이가 변화하고, 이에 따라 엑스선 조사부(110)로부터 그리드(130)의 바닥면으로 조사되는 엑스선과 그리드(130)의 바닥면이 이루는 각도가 계속적으로 변화하게 되므로, 종래에 사용되던 그리드를 그대로 적용하는 경우 엑스선 조사부(110)로부터 조사되는 엑스선이 그리드 내부에서 컷-오프(cut-off) 될 수 있고, 상기와 같은 컷-오프 현상에 따라 진단 대상체(B)를 투과한 후 진단 대상체 이미지 획득부로 투사되는 1차 엑스선의 감소되므로 제1 진단 대상체 이미지의 영상 대조도가 저하될 수 있고, 제1 진단 대상체 이미지에서 알리아싱(aliasing) 및 모이레(moire) 등의 영상 잡음이 초래될 수 있으므로 이를 방지하기 위함이다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따른 병변 진단 장치의 동작 참고도이다.
도 14는 도 13의 (a)에 도시된 형태의 그리드(130), 다시 말해서 몸체부(132) 내부에 복수 개가 배열된 격벽(134)이 몸체부(132)의 일측으로부터 타측으로 몸체부(132) 상부면과의 높이가 줄어드는 형태로 배열되고, 복수 개의 격벽(134) 중 일측에 배치된 격벽을 제외한 나머지 격벽들이 수직 방향에 대하여 미리 결정된 각도만큼 경사진 형태로 배열되어 있는 그리드(130)를 진단 대상체(B)와 진단 대상체 배치부(120) 사이에 배치한 경우의 동작 참고도이다.
도 14에 도시된 바와 같이 엑스선 조사부(110)가 회전하여 최초 위치(O)에서부터 일측 방향으로 미리 결정된 지점(P1, P2)로 회전하게 되면, 엑스선 조사부(110)의 높이가 낮아지게 된다.
그러나, 그리드(130)의 몸체부(132) 내부에 복수 개가 배열된 격벽(134)이 몸체부(132)의 일측으로부터 타측으로 몸체부(132) 상부면과의 높이가 줄어드는 형태로 배열되고, 복수 개의 격벽(134) 중 일측에 배치된 격벽을 제외한 나머지 격벽들이 수직 방향에 대하여 미리 결정된 각도만큼 경사진 형태로 배열되어 있으므로, 엑스선 조사부(110)의 높이가 낮아지더라도 진단 대상체(B)를 통과한 엑스선이 그리드(130)를 투과하는 과정에서 복수 개의 격벽(134)과 충돌하여 컷-오프 되는 것을 방지할 수 있다.
도 15는 도 13의 (b)에 도시된 형태의 그리드(130), 다시 말해서 몸체부(132) 내부에 동일한 높이로 복수 개가 배열된 격벽(134)이 각각 수직 방향으로 몸체부(132) 내부에 배열되어 있는 그리드(130)를 진단 대상체(B)와 진단 대상체 배치부(120) 사이에 배치한 경우에 대한 동작 참고도이다.
이때, 도 15에 도시된 바와 같이 몸체부(132) 하부면의 타측과 진단 대상체 배치부(120) 상부면 사이에 결합되어 엑스선 조사부(110)의 단속적 또는 연속적 회전에 따라 미리 결정된 높이만큼 몸체부(132)의 타측 높이를 조절하는 높이 조절부(140)를 더 포함할 수 있다.
또한, 높이 조절부(140)는 엑스선 조사부(110)가 회전하여 최초 위치(O)에서부터 미리 결정된 지점(P1, P2)에 도달할 시에 엑스선 조사부(110)의 위치에 따라 몸체부 (132)의 타측 높이를 조절하므로 도 13의 (b)에 도시된 바와 같이 그리드(130)의 몸체부 (132) 내부에 복수 개가 배열된 격벽(134) 각각이 동일한 높이의 수직 방향으로 배열되는 경우에도, 높이 조절부(140)의 동작에 의해 몸체부(132) 하부면의 타측이 미리 결정된 값의 경사각을 형성할 수 있게 된다.
따라서, 엑스선 조사부(110)의 높이가 낮아지더라도 진단 대상체(B)를 통과한 엑스선이 그리드(130)를 투과하는 과정에서 복수 개의 격벽(134)과 충돌하여 컷-오프되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 높이 조절부(140)는 형상기억합금, 전자석, 또는 상승 또는 하강 동작이 가능한 별도의 기계 장치일 수 있다.
여기에서, 상기 미리 결정된 경사각은 19도 내지 22도일 수 있으며, 보다 바람직하게는 19.2도 내지 21.9도일 수 있는데, 이와 같은 각도 범위는 도 13의 (b)에 도시된 그리드(130)의 형태, 엑스선 조사부(110)의 최초 높이, 엑스선 조사부(110)의 회전에 따라 변화하는 높이, 및 그리드(130)의 폭을 고려한 최적의 범위로써 제시되는 값이다.
일 예로, 엑스선 조사부(110)의 최초 높이(도 14의 O 지점)가 660mm, 엑스선 조사부(110)가 20도 만큼 일측으로 회전한 경우의 엑스선 조사부(110) 높이(도 14의 P1 지점)가 620mm, 및 엑스선 조사부(110)가 30도 만큼 일측으로 회전한 경우의 엑스선 조사부(110) 높이(도 14의 P2 지점)가 572mm 이며, 그리드(130)의 폭이 230mm인 경우 엑스선 조사부(110)로부터 조사되어 몸체부(132) 하부면의 타측을 투과하는 엑스선의 경사각은 각각 70.8도, 69.6도, 및 68.1도일 수 있다.
따라서, 상기와 같은 엑스선의 경사각들을 고려하여 높이 조절부(140)의 동작에 의해 형성되는 몸체부(130)의 하부면 타측의 경사각을 각각 19.2도, 20.4도, 및 21.9도가 되도록 함으로써 진단 대상체(B)를 통과한 엑스선이 그리드(130)를 투과하는 과정에서 복수 개의 격벽(134)과 충돌하여 컷-오프되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 16은 도 13의 (c)에 도시된 형태의 그리드(130), 다시 말해서 몸체부(132) 내부에 동일한 높이로 복수 개가 배열된 격벽(134) 중 몸체부(132) 내부의 일측에 배치된 격벽을 제외한 나머지 격벽(134)들이 수직 방향에 대하여 미리 결정된 각도만큼 경사진 형태로 배열되어 있는 그리드(130)를 진단 대상체(B)와 진단 대상체 배치부(120) 사이에 배치한 경우의 동작 참고도이다.
도 16에 도시된 바와 같이 몸체부(132) 하부면의 타측과 진단 대상체 배치부(120) 상부면 사이에 결합되어 엑스선 조사부(110)의 단속적 또는 연속적 회전에 따라 미리 결정된 높이만큼 몸체부(132)의 타측 높이를 조절하는 높이 조절부(140)를 더 포함할 수 있다.
이때, 높이 조절부(140)는 엑스선 조사부(110)가 회전하여 최초 위치(O)에서부터 미리 결정된 지점(P1, P2)에 도달할 시에 엑스선 조사부(110)의 위치에 따라 몸체부 (132)의 타측 높이를 조절하므로 도 13의 (c)에 도시된 바와 같이 그리드(130)의 몸체부 (132) 내부에 동일한 높이로 복수 개가 배열된 격벽(134) 중 몸체부(132) 내부의 일측에 배치된 격벽을 제외한 나머지 격벽(134)들이 수직 방향에 대하여 미리 결정된 각도만큼 경사진 형태로 배열되는 경우에도, 높이 조절부(140)의 동작에 의해 몸체부(132) 하부면의 타측이 미리 결정된 값의 경사각을 형성할 수 있게 된다.
따라서, 엑스선 조사부(110)의 높이가 낮아지더라도 진단 대상체(B)를 통과한 엑스선이 그리드(130)를 투과하는 과정에서 복수 개의 격벽(134)과 충돌하여 컷-오프되는 것을 방지할 수 있다.
여기에서, 상기 미리 결정된 경사각은 최대 2 내지 4도일 수 있으며, 보다 바람직하게는 2.7도일 수 있는데, 이와 같은 각도 범위는 도 13의 (c)에 도시된 그리드(130)의 형태, 엑스선 조사부(110)의 최초 높이, 엑스선 조사부(110)의 회전에 따라 변화하는 높이, 및 그리드(130)의 폭을 고려한 최적의 범위로써 제시되는 값이며, 도 13의 (b)에 도시된 그리드(130)와 비교시에 복수 개의 격벽(134) 중 몸체부(130)의 일측에 배치된 격벽을 제외한 나머지 격벽들이 수직 방향에 대하여 미리 결정된 각도 만큼 기울어져 배치되므로 높이 조절부(140)의 동작에 의해 형성되는 몸체부(130) 하부면 타측의 경사각을 보다 작게 하는 것이 가능하다.
도 17은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병변 진단 방법의 순서도 이다.
도 17에 도시된 바와 같이 S10에서 엑스선 조사부(10,110)가 엑스선을 발생시켜 진단 대상체로 조사한다.
이때, S10에서 엑스선 조사부(10,110)는 엑스레이 튜브일 수 있고, 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하며 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 엑스선을 진단 대상체로 조사하거나 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 엑스선을 진단 대상체로 조사할 수 있다.
또한, S10의 상세 과정은 이하 도 23을 참조하여 설명하도록 한다.
또한, S10에 이어서 엑스선 조사부(110)로부터 조사되는 엑스선이 진단 대상체(B)를 통과한 후 진단 대상체(B)와 진단 대상체 배치부(110) 사이에 배치되는 그리드(130)를 투과하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 그리드(130)의 상세 구성에 대한 설명은 앞서 언급한 바 있으므로 생략하도록 한다.
S20에서 진단 대상체 이미지 생성부(20,120)가 진단 대상체를 통과한 엑스선으로부터 진단 대상체에 대한 2차원 이미지인 제1 진단 대상체 이미지를 생성한다.
이때, 진단 대상체 이미지 생성부(20,120)는 디지털 방식의 반도체 평판 검출기일 수 있고, 제1 진단 대상체 이미지는 엑스선 조사부(10,110)의 회전에 따라 진단 대상체(B)를 통과한 엑스선에 의해 복수의 위치에 대하여 생성되는 진단 대상체(B)에 대한 투영 이미지일 수 있다.
S30에서 병변 판단부(40)가 진단 이미지 생성부(20,120)에서 생성된 제1 진단 대상체 이미지를 이용하여 진단 대상체(B)에 대한 3차원 이미지인 제2 진단 대상체 이미지를 생성한다.
이때, 진단 대상체(B)의 특정 위치에 병변 발생 유무를 판단하는 경우에 엑스선 조사부(10)의 회전에 의해 여러 각도에서 진단 대상체(B)를 통과한 2차원 이미지를 조합하여 3차원 이미지를 생성하므로, 특정 위치에 대한 병변 상태를 좀더 정확하게 파악할 수 있다.
예를 들어, 병변이 수직 방향으로 다수 개 존재하는 경우 한 방향에서만 엑스선이 조사되는 경우 다수 개의 병변의 겹침에 의해 병변 상태를 정확하게 파악하는 것이 용이하지 못하지만, 여러 각도에서 진단 대상체(B)를 통과한 2차원 이미지를 조합한 3차원 이미지인 제2 진단 대상체 이미지의 경우 수직 방향으로 다수 개 존재하는 병변의 경우에도 병변 상태를 정확하게 파악할 수 있다.
S40에서 병변 판단부(40)가 제2 진단 대상체 이미지로부터 진단 대상체의 병변(예를 들어 유방암) 발생 유무를 판단하면 종료가 이루어진다.
또한, S10에 앞서 엑스선 조사부(10)로부터 조사되는 엑스선의 초점 위치를 교정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 엑스선 초점 위치를 교정하는 단계의 경우 2차원 이미지인 엑스선 투사 영상을 이용하여 엑스선의 초점 위치를 교정하는 방법과 엑스선 조사부(10)의 위치를 교정하는 방법으로 구분할 수 있는데 전자의 경우 이하 도 18 내지 도 22를 참조하여 상세하게 설명하도록 하고, 후자의 경우 도 23 내지 27을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 18은 교정 팬텀의 참고도, 도 19는 교정 팬텀을 통과한 엑스선에 대한 평면 영상의 참고도이다.
도 18에 도시된 바와 같이 엑스선 초점 위치를 교정하기 위해 사용되는 교정 팬텀(calibration phantom)은 각각 196개의 홀이 형성된 5개의 멀티 홀 콜리메이터(multi-hole collimator)를 적층한 형태로 구성되며(도 18의 (a)), 각 멀티홀 콜리메이터에 형성된 홀(H)의 직경은 1.5mm, 각 홀 간의 간격은 2mm, 및 홀의 깊이는 50mm일 수 있다.(도 19의 (b))
도 19에 도시된 바와 같이 엑스선 튜브(T)와 같은 엑스 선원으로부터 조사되는 엑스선이 수직으로 통과하게 되는 교정 팬텀(CP)의 중심부에 형성된 홀(h1)에 비하여 교정 팬텀(CP)의 중심부에 형성된 홀(h1)에 대하여 소정 거리만큼 이격되어 위치하는 홀(h2)을 통과하는 엑스선의 경우 소정 각도로 홀(h2)을 통과하게 되므로 홀(h1)과 홀(h2) 사이의 격벽에 의한 엑스선의 컷오프 현상이 발생하게 된다.
따라서, 교정 팬텀(CP)을 통과한 엑스선에 대한 평면 영상(I2)을 확인해보면 교정 팬텀(CP)의 중심부에 형성된 홀(h1)을 통과한 엑스선에 의해 교정 팬텀(CP)의 중심부에 형성된 홀(h1)은 평면 영상(I2)에 원형으로 나타나게 되는 반면, 교정 팬텀(CP)의 중심부에 형성된 홀(h1)에 대하여 소정 거리만큼 이격되어 위치하는 홀(h2)의 경우 엑스선의 컷오프 현상에 의해 평면 영상(I2)에 럭비공 형태와 유사한 타원 형태를 갖게 되며, 교정 팬텀(CP)의 중심부에 형성된 홀(h1)에 대하여 거리가 멀어질수록 평면 영상(I2)에 나타나는 홀이 더 좁아지는 형태가 될 수 있다.
또한, 교정 팬텀(CP)에 형성된 두 홀(h1, h2)간의 실제 거리(d1)와 평면 영상(I2)에서 확인가능한 교정 팬텀(CP)에 형성된 두 홀(h1, h2) 간의 거리(d2)는 엑스선의 컷오프 현상에 의해 서로 상이하게 된다.
도 20은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엑스선 초점 위치 교정 방법의 순서도, 도 21은 도 20의 S130에 대한 상세 순서도, 및 도 22는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교정 팬텀을 이용한 엑스선 초점 위치 교정 방법의 참고도이다.
S110에서 교정 팬텀(CP)을 통과한 엑스선에 대한 평면 영상을 획득한다.
이때, 교정 팬텀(CP)을 통과한 엑스선에 대한 평면 영상은 도 22의 (a)에 도시된 바와 같이 교정 팬텀(CP)에 형성된 복수 개의 홀에 의하여 형성되는 복수 개의 홀 영역을 포함할 수 있다.
S120에서 S110에서 획득된 평면 영상으로부터 상기 복수 개의 홀에 의하여 형성되는 복수 개의 홀 영역을 포함하는 교정 영역을 설정한다.
이때, 상기 교정 영역은 도 22의 (b)에 도시된 바와 같은 정사각형 형태 또는 직사각형 형태로 설정될 수 있으며, 상기 교정 영역에 포함되는 복수 개의 홀 영역의 갯수는 상기 교정 영역이 정사각형 형태인 경우 도 22의 (b)에 도시된 바와 같이 49개(7x7) 이거나 또는 64개(8x8)일 수 있고, 상기 교정 영역이 직사각형 형태인 경우 42개(6×7) 이거나 또는 63개(7×9)일 수 있다.
또한, 상기 교정 영역을 구상하는 단일 픽셀의 사이즈는 0.075mm x 0.075mm일 수 있고, 상기 교정 영역 상의 엑스선 초점 사이즈는 0.3mm x 0.3mm 일 수 있다.
S130에서 S120에서 설정된 교정 영역에 포함된 복수 개의 홀 영역을 이용하여 상기 엑스선 초점 위치를 결정하면 종료가 이루어진다.
이때, S130의 상세 과정은 이하 도 21과 도 22을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 21에 도시된 바와 같이 S131에서 상기 설정된 교정 영역에 포함된 복수 개의 홀 영역 중 상기 교정 영역의 각 모서리에 최 인접한 홀 영역(도 22의 (b)에서 c1, c2, c3, c4)을 결정한 후 상기 결정된 각 홀 영역(도 22의 (b)에서 c1, c2, c3, c4)의 중심점으로부터 상기 교정 영역 상에 1차 결정되는 엑스선 초점 위치까지의 거리를 산출한다.
이때, 상기 교정 영역 상에 1차 결정되는 엑스선 초점 위치는 교정 팬텀(CP)의 홀 영역의 면적 대비 비율값이 1에 가장 가까운 값을 갖는 홀 영역의 중심부로 결정될 수 있는데, 다시 말해서 상기 교정 영역에 포함된 복수 개의 홀 영역 중 교정 팬텀(CP)에 의해 미리 결정되는 홀의 형태인 원의 형태와 가장 유사한 형태를 갖는 홀 영역의 중심부일 수 있다.
또한, S131에서 상기 결정된 각 홀 영역으로부터 상기 교정 영역 상에 1차 결정된 엑스선 초점 위치까지의 거리는 아래의 수학식에 의해 산출될 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2011007015-appb-M000001
여기에서, ri는 홀 영역 i로부터 상기 1차 결정된 엑스선 초점 위치까지의 거리, d는 교정 영역 상에 1차 결정되는 엑스선 초점 위치로부터 교정 영역의 모서리와 최인접한 홀 영역의 중심까지의 거리, Ai는 홀 영역 i의 면적, 및 Ac는 교정 팬텀에 형성된 홀의 면적을 의미한다.
S132에서 상기 교정 영역 상에 결정된 각 홀 영역의 중심점을 중심으로 하고 상기 산출된 각 거리를 반지름으로 하는 호(도 22의 (b)에서 a1, a2, a3, a4)를 생성한다.
S133에서 상기 생성된 각 호(도 22의 (b)에서 a1, a2, a3, a4)에 의해 발생하는 교점(도 22의 (b)에서 ip1, ip2, ip3, ip4)의 x,y 좌표값의 이상 유무를 확인한다.
이때, 상기 교점(도 22의 (b)에서 ip1, ip2, ip3, ip4)의 x,y 좌표값의 이상 유무 확인은 상기 교점(도 22의 (b)에서 ip1, ip2, ip3, ip4)의 x 좌표값의 분산값 및 y 좌표값의 분산값이 미리 결정된 기준값을 초과하는지를 확인하는 방식으로 이루어질 수 있으며, 상기 미리 결정된 기준값은 상기 교정 영역을 구성하는 복수 개의 픽셀 중 3픽셀의 길이 일 수 있다.(예를 들어, 0.075x3=0.225[mm])
이때, 상기 미리 결정된 기준값은 앞서 설명한 상기 교정 영역 상의 엑스선 초점 사이즈(0.3mm x 0.3mm)를 고려한 값일 수 있다.
S134에서 상기 교점의 x,y 좌표값의 분산값이 미리 결정된 기준값을 초과하는 경우 상기 교점의 x,y 좌표값에 이상이 있는 것으로 판단하여 S131 내지 S133 단계가 반복 수행되며, 상기 교점의 x,y 좌표값의 분산값이 미리 결정된 기준값 이하인 경우 상기 교점의 x,y 좌표값에 이상이 없는 것으로 판단하여 S135에서 상기 교점의x,y 좌표값에 대한 평균값을 계산한다.(도 22의 (c)에서 fs1)
이때, 상기 교점의 x,y 좌표값의 분산값이 미리 결정된 기준값을 초과하는 경우 상기 수학식 1의 d 값을 조절하여 상기 결정된 각 홀 영역으로부터 상기 교정 영역 상에 1차 결정된 엑스선 초점 위치까지의 거리를 재산출하고, 이에 따라 재결정되는 상기 교점의 x,y 좌표값의 분산값이 미리 결정된 기준값을 초과하지 않도록 할 수 있다.(도 22의 (c))
S136에서 S131에서 결정된 각 홀 영역(도 22의 (b)에서 c1, c2, c3, c4)에 최인접한 순서대로 홀 영역을 선택하고 (도 22의 (d)에서 c11, c22, c33, c44) 선택된 각 홀 영역의 중심점으로부터 상기 교정 영역 상에 1차 결정된 엑스선 초점 위치와의 거리를 계산한 후 선택된 각 홀 영역의 중심점을 중심으로 하고 계산된 각 거리를 반지름으로 한 호(도 22의 (d)에서 a11, a22, a33, a44)를 생성하며 상기 생성된 각 호(도 22의 (d)에서 a11, a22, a33, a44)에 의해 발생하는 교점(도 22의 (d)에서 ip11, ip22, ip33, ip44)의 x,y 좌표값의 이상 유무를 확인한 후 이상이 없는 경우 상기 교점(도 22의 (d)에서 ip11, ip22, ip33, ip44)의 x,y 좌표값의 평균값(도 22의 (e)에서 fs2)을 계산하는 방식으로 상기 교정 영역에 포함된 모든 홀 영역에 대하여 S131 내지 S135를 반복 수행한다.
S137에서 S131 내지 S136에서 생성된 복수 개의 교점 좌표의 평균값에 대한 평균값을 계산한 후 상기 계산 결과값을 엑스선 초점 위치로 최종 결정(도 22의 (f)에서 fs)하면 엑스선 초점 위치 교정이 완료될 수 있다.
도 23 내지 도 27은 본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따른 엑스선 초점 교정 방법에 대한 참고도이다.
도 23에 도시된 바와 같이 중심부에 슬릿(S)이 형성된 슬릿 지그(J)를 진단 대상체 배치부(20) 상부에 결합시킨 후 엑스선 조사부(10)로부터 엑스선을 슬릿 지그(J)로 조사하면, 도 24에 도시된 바와 같이 진단 대상체 이미지 생성부(30)에서 슬릿(S)은 백색으로 나타나고 나머지 부분은 흑색으로 나타나는 슬릿 지그(J)에 대한 투영 이미지가 생성된다.
그리고, 슬릿 지그(J)에 대한 투영 이미지를 이용하여 엑스선 조사부(10)로부터 진단 대상체 배치부(20)로 조사되는 엑스선이 초점이 진단 대상체 배치부(20)의 중심부에 맞는지를 확인할 수 있는데, 일 예로 진단 대상체 이미지 생성부(30)를 구성하는 매트릭스 형태의 센서들 중 진단 대상체 배치부(20)의 중심부에 대응하는 센서의 픽셀 번호와 슬릿(S)에 대한 투영 이미지가 생성된 위치의 픽셀 번호가 일치하는 경우 엑스선의 초점이 진단 대상체 배치부(20)의 중심부에 맞는 것으로 판단할 수 있으며, 일치하지 않는 경우 동작 제어부(70)에 의해 엑스선 조사부(10)의 각도를 조정하여 엑스선의 초점이 진단 대상체 배치부(20)의 중심부에 맞도록 할 수 있다.
또한, 도 25에 도시된 바와 같이 진단 대상체 배치부(20)의 상부에 다수의 핀홀을 구비한 측정 보조 장치(M)를 측정 보조 장치(M)의 중심축이 엑스선 조사부(10)의 중심축과 일치하도록 배치한 후 엑스선 조사부(10)로부터 엑스선을 측정 보조 장치(M)로 조사하면 도 26의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이 핀홀 부분은 백색으로 표시되고 나머지 부분은 흑색으로 표시되는 측정 보조 장치(M)의 투영 이미지를 진단 대상체 이미지 생성부(30)에서 생성할 수 있다.
이때, 도 26의 (a)와 같이 병변 진단 장치(1)의 최초 설계 시 설정된 엑스선 조사부(10)의 중심축(System Center)과 실제 측정 보조 장치(M)의 투영 이미지에서 확인가능한 엑스선 조사부(10)의 중심축(Focal Center)이 일치하지 않는 경우 도 21의 (b)와 같이 두 중심축이 일치하도록 엑스선 조사부(10)의 각도를 조정하여 엑스선 조사부(10)로부터 조사되는 엑스선의 초점이 진단 대상체 배치부(20)의 중심부에 맞도록 할 수 있다.
또한, 도 27에 도시된 X선이 투과하는 입체 사각형으로 형성되어 상부와 하부에 서로 대칭되도록 다수의 베어링이 구비된 팬텀을 진단 대상체 배치부(20)의 상부에 엑스선 조사부(10)의 중심축과 중심축이 일치하도록 배치한 후 엑스선을 조사하여 생성된 팬텀에 대한 투영 이미지를 확인하여 도 27의 (a)와 같이 팬텀에 대한 투영 이미지가 좌우 대칭이 되지 않는 경우 엑스선 조사부(10)의 각도를 조정하는 방식으로 도 27의 (b)와 같이 엑스선의 초점이 진단 대상체 배치부(20)의 중심부에 맞도록 할 수 있다.
도 28은 도 17의 S10에 대한 상세 순서도 이다.
도 28에 도시된 바와 같이 S11에서 제1 구동부(50)가 엑스선 조사부(10)를 미리 설정된 각도 범위에 따른 일 지점(도 6의 P1)으로 이송시킨다.
S13에서 제1 구동부(50)가 엑스선 조사부(10)를 미리 설정된 각도 범위에 따른 일 지점으로부터 미리 설정된 각도 범위에 따른 타 지점(도 7의 P2) 측으로 회전시킨다.
S15에서 동작 제어부(70)가 엑스선 조사부(10)가 정지하였는지를 확인하여 엑스선 조사부(10)가 정지한 경우 S17에서 엑스선 조사부(10)가 엑스선을 진단 대상체로 조사한 후 S19로 진행이 이루어진다.
또한, S15에서 동작 제어부(70)가 엑스선 조사부(10)가 정지하였는지를 확인하여 엑스선 조사부(10)가 정지하지 않은 경우 S19에서 동작 제어부(70)가 엑스선 조사부(10)가 타 지점에 도달하였는지를 확인하여 엑스선 조사부(10)가 타 지점에 도달한 경우 종료가 이루어지며, 엑스선 조사부(10)가 타 지점에 도달하지 않은 경우 다시 S13으로 복귀하여 제1 구동부(50)가 엑스선 조사부(10)를 타 지점 측으로 회전시킨다.
본 발명의 병변 진단 장치 및 방법은 종래의 2차원 이미지를 이용한 유방암진단 기술인 유방 촬영술(Mammography)의 문제점을 극복할 수 있는 3차원 이미지를 이용한 유방암 진단 기술인 DBT(Digital Breast Tomosynthesis)를 위한 것으로서,엑스선 조사부(10)를 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전시켜 여러 각도에서 조사되는 엑스선에 의한 다수의 2차원 투영 이미지인 제1 진단 대상체 이미지를 진단 대상체 이미지 생성부(20)에서 생성한 후 병변 판단부(30)에서 제1 진단 대상체 이미지를 재구성하여 3차원 이미지인 제2 진단 대상체 이미지를 획득한 후 이를 분석하여 병변의 존재와 위치를 진단 대상체의 조직과 겹침 없이 구별함으로써 병변 진단이 정확성을 높일 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 엑스선 조사부(10)의 회전 속도가 3°/sec 내지 5°/sec(약 4.3°/sec)의 고속이므로 엑스선 조사부(10)의 단속적 회전을 고려하더라도 10초 이내(약 9.73초)에 제1 진단 대상체 이미지 생성을 위한 엑스선 조사부(10)의 회전이 완료될 수 있어 진단 대상자의 호홉이 흐트러지지 않는 상태에서 3차원의 고해상도 이미지를 생성 가능하고 CT와 비교시 진단 대상체에 대한 엑스선 피폭을 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 제1 구동부(50)의 구동력을 발생시키는 제1 구동 풀리(56)가 모터와 모터에 연결되어 모터에서 발생되는 구동력을 조절하는 감속 기어를 포함하고, 제1 회전 기어(52)의 회전에 의해 엑스선 조사부(10)가 회전하므로 엑스선 조사부(10)의 진동 특성과 기계적 구동 특성이 개선될 수 있다.
따라서, 엑스선 조사부(10)로부터 조사되는 엑스선의 초점 진동을 줄여 제1 진단 대상체 이미지의 해상도가 떨어지는 것을 방지하고, 진단 대상자에게 쾌적한 진단환 경을 제공하며, 저진동에 따라 병변 진단 장치의 내구성 및 수명을 증가시킬 수 있는 효과를 갖는다.
이상은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (25)

  1. 엑스선을 발생시켜 진단 대상체로 조사하는 엑스선 조사부;
    상기 엑스선 조사부와 이격되며 상부에 상기 진단 대상체가 배치되는 진단 대상체 배치부;
    상기 진단 대상체 배치부 하부에 결합되며 상기 진단 대상체를 통과한 엑스선으로부터 상기 진단 대상체에 대한 2차원 이미지인 제1 진단 대상체 이미지를 생성하는 진단 대상체 이미지 생성부; 및
    상기 제1 진단 대상체 이미지를 조합하여 상기 진단 대상체에 대한 3차원 이미지인 제2 진단 대상체 이미지를 생성하고 상기 제2 진단 대상체 이미지를 이용하여 상기 진단 대상체의 병변 발생 유무를 판단하는 병변 판단부를 포함하고,
    상기 엑스선 조사부는 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하며, 상기 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 상기 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사하거나 상기 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 상기 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사하고,
    상기 진단 대상체 이미지 생성부는 상기 회전에 따라 상기 진단 대상체를 통과한 엑스선에 의해 복수의 위치에 대하여 생성되는 상기 진단 대상체에 대한 투영 이미지를 상기 제1 진단 대상체 이미지로써 생성하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 엑스선 조사부를 상기 미리 설정된 각도 범위에 따라 회전시키는 제1 구동부와 상기 진단 대상체 배치부를 미리 설정된 각도 범위에 따라 회전시키는 제2 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 구동부는 구동력을 발생시키는 제1 풀리, 상기 구동력에 의해 동작하여 상기 엑스선 조사부를 회전시키는 제1 회전 기어, 및 상기 제1 풀리와 상기 제1 회전 기어 사이에 연결되어 상기 제1 풀리에서 발생된 구동력을 상기 제1 회전 기어로 전달하는 제1 구동 벨트를 포함하고,
    상기 제1 풀리의 동작을 제어하여 상기 엑스선 조사부가 상기 미리 설정된 각도 범위 내에서 3°/sec 내지 5°/sec로 회전하도록 제어하는 동작 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 풀리는 상기 제1 풀리에서 발생되는 구동력을 조절하는 감속 기어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 진단 대상체는 진단 대상자의 유방이고, 상기 병변은 유방암인 것을 특징으로 하는 병변 진단 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 엑스선 조사부가 상기 미리 설정된 각도 범위에 따라 회전하도록 제어하고, 상기 단속적 회전 중 미리 설정된 조사 횟수에 따라 상기 엑스선 조사부가 정지하는 경우 상기 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사하도록 제어하거나 또는 상기 연속적 회전 중 상기 미리 설정된 조사 횟수에 따라 상기 미리 설정된 각도에서 상기 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사하도록 제어하는 동작 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 미리 설정된 각도 범위는 -20도 내지 20도인 것을 특징으로 하는 병변 진단 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 진단 대상체와 상기 진단 대상체 배치부 사이에 배치되는 그리드를 더 포함하며,
    상기 그리드는 상기 진단 대상체를 통과한 엑스선이 투과되는 몸체부, 및 상기 몸체부 내부에 미리 결정된 간격으로 복수 개가 배열되는 격벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 복수 개의 격벽은 상기 몸체부 내부의 일측으로부터 타측으로부터 상기 몸체부 상부면과의 간격이 넓어지는 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 병변 진단 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 복수 개의 격벽 각각은 수직 방향으로 배열되거나 또는 수직 방향에 대하여 미리 결정된 각도만큼 경사진 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 병변 진단 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 몸체부 하부면의 타측과 상기 진단 대상체 배치부 상부면 사이에 결합되며, 상기 엑스선 조사부의 회전에 따라 상승 또는 하강하여 상기 몸체부 하부면 타측의 높이를 조절하는 높이 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 높이 조절부는 상기 몸체부 하부면의 타측이 19도 내지 22도의 경사각을 갖도록 상기 몸체부 하부면 타측의 높이를 조절하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 높이 조절부는 상기 몸체부 하부면의 타측이 2도 내지 4도의 경사각을 갖도록 상기 몸체부 하부면 타측의 높이를 조절하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 장치.
  14. (a) 엑스선 조사부가 엑스선을 발생시켜 진단 대상체로 조사하는 단계;
    (b) 상기 진단 대상체를 통과한 엑스선으로부터 상기 진단 대상체에 대한 2차원 이미지인 제1 진단 대상체 이미지를 생성하는 단계;
    (c) 상기 제1 진단 대상체 이미지를 조합하여 상기 진단 대상체에 대한 3차원 이미지인 제2 진단 대상체 이미지를 생성하는 단계; 및
    (d) 상기 제2 진단 대상체 이미지로부터 상기 진단 대상체의 병변 유무를 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 (a) 단계에서 상기 엑스선 조사부는 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하며, 상기 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 상기 진단 대상체로 엑스선을 조사하거나 상기 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 상기 진단 대상체로 엑스선을 조사하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    (a1) 상기 엑스선 조사부를 상기 미리 설정된 각도 범위에 따른 일 지점으로 이송시키는 단계; 및
    (a2) 상기 엑스선 조사부를 상기 일 지점으로부터 상기 미리 설정된 각도 범위에 따른 타 지점까지 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 (a) 단계에 앞서,
    상기 엑스선 조사부로부터 조사되는 엑스선의 초점 위치를 교정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 엑스선 조사부로부터 조사되는 엑스선의 초점 위치를 교정하는 단계는,
    (a11) 복수 개의 홀이 형성된 교정 팬텀(calibration phantom)을 통과한 엑스선에 대한 평면 영상을 획득하는 단계;
    (a12) 상기 획득된 평면 영상으로부터 상기 복수 개의 홀에 의해 형성되는 복수 개의 홀 영역을 포함하는 교정 영역을 설정하는 단계; 및
    (a13) 상기 설정된 교정 영역에 포함된 복수 개의 홀 영역을 이용하여 상기 엑스선 초점 위치를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 (a13) 단계는,
    (a131) 상기 설정된 교정 영역에 포함된 복수 개의 홀 영역 중 상기 교정 영역의 각 모서리에 최인접한 홀 영역을 결정한 후 상기 결정된 각 홀 영역의 중심점으로부터 상기 교정 영역 상에 1차 결정되는 엑스선 초점 위치까지의 거리를 산출하는 단계;
    (a132) 상기 교정 영역 상에 상기 결정된 각 홀 영역의 중심점을 중심으로 하고 상기 산출된 각 거리를 반지름으로 하는 호를 생성하는 단계;
    (a133) 상기 생성된 각 호에 의해 발생되는 교점의 좌표에 대한 이상 유무를 확인한 후 상기 교점 좌표가 이상이 없으면 상기 교점 좌표의 평균값을 계산하는 단계;
    (a134) 상기 (a131) 단계에서 결정된 각 홀 영역에 최인접한 순서대로 상기 교정 영역에 포함된 복수 개의 홀 영역 모두에 대하여 상기 (a131) 단계 내지 (a133) 단계를 반복 수행하는 단계; 및
    (a135) 상기 (a131) 단계 내지 (a134) 단계에서 계산된 복수 개의 상기 교점 좌표의 평균값에 대한 평균값을 계산한 후 상기 계산된 평균값을 상기 엑스선 초점 위치로 최종 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 (c1) 단계에서,
    상기 교정 영역의 각 모서리에 최인접한 홀 영역의 중심점으로부터 상기 1차 결정된 엑스선 초점까지의 거리는 하기 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 병변 진단 방법.
    Figure PCTKR2011007015-appb-I000001
    여기에서, ri는 홀 영역 i로부터 상기 1차 결정된 엑스선 초점까지의 거리, d는 교정 영역 상에 1차 결정되는 엑스선 초점 위치로부터 교정 영역의 모서리와 최인접한 홀 영역의 중심까지의 거리, Ai는 홀 영역 i의 면적, 및 Ac는 교정 팬텀에 형성된 홀의 면적을 의미한다.
  20. 제 14항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 상기 엑스선 조사부가 상기 미리 설정된 각도 범위에 따라 회전하도록 제어하고, 상기 단속적 회전 중 미리 설정된 조사 횟수에 따라 상기 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사하도록 제어하거나 또는 상기 연속적 회전 중 상기 미리 설정된 조사 횟수에 따라 미리 설정된 각도에서 상기 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사하도록 제어하는 단계인 것을 특징으로 하는 병변 진단 방법.
  21. 제 14항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 상기 엑스선 조사부는 상기 미리 설정된 각도 범위 내에서 3°/sec 내지 5°/sec로 회전하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 병변 진단 방법.
  22. 제 14항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서 상기 진단 대상체는 진단 대상자의 유방이고, 상기 병변은 유방암인 것을 특징으로 하는 병변 진단 방법.
  23. 제 14항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 상기 미리 설정된 각도 범위는 -20도 내지 20도인 것을 특징으로 하는 병변 진단 방법.
  24. 제 14항에 있어서,
    상기 (a) 단계에 이어서,
    상기 진단 대상체를 통과한 엑스선이 상기 진단 대상체 하부에 배치된 그리드를 투과하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 방법.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 그리드는 상기 진단 대상체를 통과한 엑스선이 투과되는 몸체부, 및 상기 몸체부 내부에 미리 결정된 간격으로 복수 개가 배치되는 격벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 병변 진단 방법.
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