WO2015069039A1 - 다수의 엑스선원들을 구비하는 엑스선 영상 촬영 장치 - Google Patents

다수의 엑스선원들을 구비하는 엑스선 영상 촬영 장치 Download PDF

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WO2015069039A1
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WO
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ray
sources
ray sources
imaging apparatus
columns
Prior art date
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PCT/KR2014/010618
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백인재
김태우
이한성
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주식회사레이언스
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    • A61B6/502—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of breast, i.e. mammography

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray imaging apparatus having a plurality of X-ray sources.
  • X-ray imaging technology has been combined with the semiconductor sector, and instead of the traditional analog method using film, digital X-ray imaging technology has various advantages such as relatively high resolution, wide dynamic range, easy generation of electrical signals, and simple data processing and storage. Is rapidly evolving. Digital-based imaging technology strongly reflects the clinical and environmental needs of early diagnosis of disease based on the excellent diagnostic capabilities of digital imaging.
  • the internal structure of the breast as a test object is expressed in high resolution images, which is a breast-only X-ray imaging technique that can detect lesions and microcalcifications for the detection and early diagnosis of breast cancer.
  • Digital Mammography is introduced. Digital mammography is rapidly spreading due to various advantages of digital X-ray imaging technology and the unique characteristics of minimizing exposure through image magnification, decreasing number of shots, increasing resolution, adjusting brightness and contrast ratio.
  • a digital imaging apparatus for obtaining a two-dimensional projection image is difficult to diagnose when an abnormal part (lesion) of the subject is covered by human tissue or the like.
  • a subject may be photographed from various angles and then reconstructed to generate a three-dimensional tomographic image of the subject.
  • CT computed tomography
  • DBT digital breast tomosynthesis
  • one X-ray source is rotated relative to a subject while being examined.
  • Multi-directional X-ray projection images are generated by irradiating X-rays to a carcass and reconstructing them to produce three-dimensional images.
  • the conventional DBT device 1 is capable of lifting up and down along a support column 11 and a support column 11 having a vertical column shape fixed at a bottom thereof.
  • the detector 30 provided at the lower end of the device main body 10
  • the rotation support part 22 rotatably connected to the device main body 10
  • the subject BR is centered.
  • the X-ray generating unit 20 is rotated.
  • This DBT device 1 is placed on the subject (e.g., breast) of the subject on the detector 30 by the device main body 10 is raised or lowered along the support column 11 when the subject enters the photographing position. Its height is adjusted to Subsequently, the X-ray generation unit 20 is rotated by rotating the rotation support unit 22 to move the X-ray generation unit 20 of the left dotted line from the position of the X-ray generation unit 20 of the right dotted line while moving the subject BR. Shoot.
  • X-ray imaging a continuous-shot (continuous) to shoot the subject BR when the X-ray generator 20 reaches a predetermined angular interval while rotating about the subject BR. -shoot) method.
  • a motion blur phenomenon occurs in which the boundary of the image formed on the detector 30 is unclear. There is a problem that the image quality is degraded.
  • a stop-and-shot method of completely capturing and shooting at each interval to be photographed may be used.
  • a stop-and-shot method also has a problem that the overall shooting time is long and vibrations and noise are generated because the X-ray imaging has to be performed and moved again in a completely stopped state at each predetermined angular interval.
  • An object of the present invention is to solve the problems of the prior art, to provide an X-ray imaging apparatus capable of obtaining a high-resolution three-dimensional tomographic composite image.
  • the X-ray imaging apparatus of the present invention for achieving the above object is an X-ray imaging apparatus having an X-ray generator and a detector disposed to face each other with the inspection object interposed therebetween, the X-ray generator is located at different distances from the subject It includes a plurality of X-ray sources arranged along at least two columns to irradiate the X-rays toward the object.
  • At least two rows may be in the form of arcs of different radii.
  • the plurality of X-ray sources arranged in at least two columns may be alternately arranged at different angles with respect to the inspected object so that the X-rays directed to the inspected object do not overlap.
  • the at least two rows may be in the form of arcs of the same radius arranged in the front-rear direction.
  • the X-ray generator may further include a moving means for adjusting a gap between at least two columns.
  • X-ray sources can operate sequentially, either row by row or by switching rows.
  • Each of the X-ray sources may be a field emission X-ray source using a nano-structured field emission emitter.
  • X-ray imaging apparatus since X-ray imaging is rapidly performed at various angles with respect to a subject through a plurality of X-ray sources arranged according to a predetermined rule, a high-resolution 3D tomography image may be obtained. Accordingly, accurate lesion diagnosis is possible.
  • the X-ray imaging apparatus does not need to have additional movable parts for rotational driving, its vibration and noise do not occur at all.
  • FIG. 1 is a front view of a DBT apparatus according to the prior art.
  • FIG. 2 is a front view of the X-ray imaging apparatus according to the present invention.
  • FIG. 3 is a front view of the X-ray generator illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 4A is a front view of the X-ray generator illustrated in FIG. 2, and FIG. 4B is a plan view of the X-ray generator.
  • FIG. 5A is a front view of the X-ray generator illustrated in FIG. 2, and FIG. 5B is a plan view of the X-ray generator.
  • FIG. 6A is a front view of the X-ray generator illustrated in FIG. 2, and FIG. 6B is a plan view of the X-ray generator.
  • the X-ray imaging apparatus 100 includes a support column 111 having a vertical columnar shape and an apparatus main body 110 provided to be capable of lifting up and down along the support column 111.
  • the detector 130 which receives the X-rays irradiated by the X-ray generator 120, is installed to face each other.
  • the X-ray generator 120 may include at least two columns having different distances from the subject when viewed from the front of the X-ray generator 120, that is, from the subject.
  • each column of the X-ray sources 123 and 124 preferably has an arc shape with respect to the inspected object BR, but is not limited thereto and may have a straight line shape.
  • Each of the X-ray sources 123 and 124 may include an individual X-ray source of a field emission method using a field emission emitter such as a carbon nanotube.
  • each column of the X-ray sources 123 and 124 has an arc shape, as shown in FIG. 3, when viewed from the front of the X-ray generating unit 120, a plurality of X-ray sources 123-1 and 123- 2, ..., 123-n, 124-1, 124-2, ... 124-n) are staggered and staggered with respect to the subject BR along two rows with different distances from the subject. Are arranged.
  • the 2n X-ray sources 123 and 124 are two rows of n units each.
  • N-ray sources 123-1, 123-2, ..., 123-n are arranged in a first column along an arc at a first distance R1 from the subject BR, The remaining n X-ray sources 124-1, 124-2, ..., 124-n follow an arc at a second distance R2 greater than the first distance R1 with respect to the subject BR.
  • the interval between the X-ray sources 123 in the first column is preferably spaced apart so as not to interfere or interfere with the X-rays radiated from the X-ray sources 124 in the second column.
  • n X-ray sources 123-1, 123-2,..., 123-n forming the first column and the remaining n X-ray sources 124-1, 124- forming the second column. 2,..., 124-n are spaced apart from each other by a predetermined angular interval ⁇ , so that all X-ray sources 123 and 124 are different from each other with respect to the subject BR. X-rays can be examined.
  • the X-ray generator 120 includes a plurality of X-ray sources 125 arranged in at least two columns when viewed from the top of the X-ray generator 120. , 126, and a mounting unit 122 for detachably installing the plurality of X-ray sources 125 and 126 to the X-ray generating unit 120.
  • the X-ray sources 125 and 126 preferably form an arc shape before and after the same when viewed from the front of the X-ray generator 120, but are not limited thereto. It can also be straight.
  • the X-ray sources 125-1, 125-2,..., 125-n, 126-1, 126. -2, ..., 126-n) are arranged in a staggered staggered manner in the front-rear direction with respect to the subject BR along at least two rows.
  • each of n n-ray X-ray sources 125-1 and 125-. 2, ..., 125-n are arranged in a first row along an arc having a predetermined radius R with respect to the subject BR, and the remaining n X-ray sources 126-1, 126-2, 126-n are arranged in a second column along an arc having the same radius R with respect to the inspected object BR, and the first column is viewed from the upper surface of the X-ray generator 120.
  • the X-ray generator 120 is spaced apart from the heat by a predetermined distance l in the direction toward the apparatus main body 110.
  • n X-ray sources 125-1, 125-2,..., 125-n forming the first column and the remaining n X-ray sources 126-1, 126-2 forming the second column.
  • 126-n are spaced apart by a predetermined angular interval ⁇ with respect to the subject BR, so that all X-ray sources 125 and 126 are at different angles from each other. X-rays can be irradiated.
  • the X-ray generator 120 may include a plurality of X-ray sources 127 and 128 and X-ray sources 127 and 128 arranged in at least two columns. It includes a mounting portion 122 for attaching detachably to the X-ray generator 120.
  • the plurality of X-ray sources 127-1, 127-2,..., 127-n, 128-1, 128-2,..., 128-n are viewed from the front of the X-ray generating unit 120.
  • the zigzag is arranged alternately along at least two columns having different distances to the inspected object BR, and when viewed from the top of the X-ray generating unit 120, as shown in FIG.
  • the inspected objects BR are arranged in a zigzag form to be staggered with each other along at least two rows in the front-rear direction.
  • 2n X-ray sources 127 and 128, 2n X-ray sources 127 and 128 are formed in two rows of n when viewed from the front of the X-ray generator 120, n
  • the X-ray sources 127-1, 127-2,..., 127-n are arranged in a first row along an arc at a first distance R1 from the subject BR and the remaining n X-ray sources (128-1, 128-2, ..., 128-n) arranged in a second row along an arc at a second distance R2 greater than the first distance R1 with respect to the subject BR .
  • the second column is spaced apart from the first column by a predetermined distance l in the direction from the X-ray generator 120 toward the device body 110.
  • the second column is spaced apart from the first column by a predetermined distance l when viewed from the top surface of the X-ray generator 120. Therefore, the X-rays radiated from the X-ray sources 128-1, 128-2,. -n) to reach the subject BR without interference or obstruction, thereby maximally reducing the angular internal ( ⁇ ) between the X-ray sources 127 and 128, thereby increasing the number of X-ray sources.
  • the fields 127 and 128 may be arranged more densely in the X-ray source generator 120. Therefore, a clear high resolution three-dimensional composite image can be obtained.
  • FIG. 6A and 6B are front and plan views of the X-ray generator illustrated in FIG. 2.
  • the fourth embodiment shown in FIG. 6 is a modification of the first embodiment and will be described based on differences from the first embodiment.
  • the X-ray imaging apparatus 100 when the X-ray sources 123-1, 123-2,..., 123-n in the first column are viewed from the upper surface of the X-ray source generating unit 120, the X-ray imaging apparatus 100 performs X X-ray sources 123-1, 123-in at least one of the first row or the second row so as to be spaced apart from the sources 124-1, 124-2,..., 124-n by a predetermined distance l. And means for moving the second, ..., 123-n.
  • the moving means M is preferably a linear motor capable of moving the X-ray sources 123 of at least one of the first row and the second row, but may also be configured as a rotary motor. .
  • the X-ray generator 120 may be applied in various ways depending on the purpose. For example, when the X-ray generator 120 is viewed from an upper surface of the X-ray source generator 120, the first and second columns overlap with each other.
  • the first driving method in which X-ray sources in the first column and the second column alternately irradiate X-rays sequentially or X-ray sources in the first or second column sequentially irradiate X-rays, and then X-ray sources in the other column sequentially irradiate X-rays. It is also possible.
  • the first column and the second column when viewed from the top of the X-ray source generator 120 as another example.
  • the X-ray sources 123-1, 123-2, ..., 123-n in the first row sequentially irradiate the X-ray toward the subject BR, and then the X in the first row
  • the sources 123-1, 123-2,..., 123-n are moved by a predetermined distance l from the X-ray sources 124-1, 124-2,.
  • the X-ray sources of the first row ( A second driving method for returning 123-1, 123-2, ..., 123-n) to a position is also possible.
  • the X-ray sources 123 belonging to the first column have a predetermined distance l from the second column.
  • X-rays radiated from the X-ray sources 124-1, 124-2,..., 124-n forming the second row are moved apart from each other by).
  • , 127-2,..., 127-n arrive at the subject BR without interference or obstruction, thereby minimizing each interval ⁇ between the X-ray sources 123, 124.
  • the X-ray sources 123 and 124 may be arranged more densely in the X-ray source generator 120.
  • the fourth embodiment it is not necessary to correct the difference between the images according to the distance l between the first column and the second column when synthesizing the 3D stereoscopic image. Therefore, a clearer high resolution 3D composite image can be obtained.
  • a plurality of X-ray sources are arranged in two columns, but the present invention is not limited thereto and may be arranged in three, four, or more columns.
  • the X-ray generator 120 may be installed in the apparatus main body 110, the mounting unit 122 may be installed in the X-ray generator 120, and the X-ray sources may be detachably installed in the mounting unit 122.
  • the user may generate an X-ray unit having various patterns (for example, the distance between the X-ray sources and the distribution and arrangement of the X-ray sources, etc.) according to a photographing purpose corresponding to a desired resolution and / or a different type of inspected object. While selectively installed in the unit 120, it may be easy to replace and repair when the X-ray sources fail.
  • the apparatus main body 110 is moved up and down along the column 111 so that the subject BR is on the detector 130. The position is adjusted to lie in. At this time, it is preferable to press the subject BR placed on the detector 130 using a compression pad (not shown) in order to prevent the abnormal part inside the subject BR from being blocked by the mammary gland.
  • the plurality of X-ray sources operate in sequence or change the heat in sequence, thereby irradiating X-rays to the subject BR at different angles.
  • the irradiated X-rays pass through the object BR and are received by the detector 130, and the detector 130 generates an electric signal for each position proportional to the incident amount of the received X-ray, and reads the electric signal and the position information.
  • the detector 130 By processing with an image processing algorithm, X-ray images of the subject BR photographed at each angle are obtained.
  • X-ray images of the subject BR photographed from different angles may be synthesized according to a tomography image synthesis method well known in the art to obtain a high resolution 3D composite image.
  • the X-ray imaging apparatus according to the present invention is used as a mammography apparatus that is a mammography X-ray apparatus has been described, but the scope of the present invention is not limited to the apparatus used for such a purpose. That is, the X-ray imaging apparatus of the present invention is applicable to all types of X-ray imaging apparatus that acquires a projected image of a subject by using X-rays, and a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains It will be readily understood that the technical scope extends to such types of X-ray imaging apparatus. In addition, the X-ray imaging apparatus of the present invention may be modified or changed within the scope without departing from the spirit of the present invention, such modifications or changes are also within the scope of the present invention.

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Abstract

본 발명은 다수의 엑스선원들을 구비하는 엑스선 영상 촬영 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 엑스선 영상 촬영 장치는 피검사체를 사이에 두고 서로 대향 배치되는 엑스선 발생부와 디텍터를 구비하는 엑스선 영상 촬영 장치로서, 상기 엑스선 발생부는 상기 피검사체로부터 서로 다른 거리에 있는 적어도 두 개의 열을 따라 배치되어 상기 피검사체를 향해 각각 엑스선을 조사하는 다수의 엑스선원들을 포함한다.

Description

다수의 엑스선원들을 구비하는 엑스선 영상 촬영 장치
본 발명은 다수의 엑스선원들을 구비하는 엑스선 영상 촬영 장치에 관한 것이다.
최근 들어 엑스선 영상 기술은 반도체 부문과 접목되면서 필름을 이용한 전통의 아날로그 방식 대신에, 상대적으로 높은 해상도, 넓은 동적 영역, 손쉬운 전기적 신호의 생성, 간편한 데이터 처리 및 저장 등 다양한 장점을 지닌 디지털 엑스선 영상 기술로 빠르게 진화하고 있다. 디지털 기반의 영상 기술은 디지털 영상의 우수한 진단능을 기초로 질병의 조기 진단이라는 임상 환경적 요구를 강하게 반영하고 있다.
이에 따라 엑스선이 갖는 고유의 생체 조직 대조 능력을 활용하여, 피검사체로서 유방의 내부 구조를 고해상도 영상으로 표현함으로써 유방암의 검출과 조기 진단을 위한 병변 및 미세석회화를 검출할 수 있는 유방 전용 엑스선 촬영 기술인 "디지털 맘모그래피"가 소개되어 있다. 이러한 디지털 맘모그래피는 디지털 엑스선 영상 기술의 다양한 장점과 더불어 영상 확대, 촬영 횟수 감소, 해상도 상승, 휘도 및 대비비 조절을 통한 피폭의 극소화라는 고유의 특징으로 인해 빠르게 보급되고 있다.
또한, 2차원적인 투영 영상을 얻는 디지털 영상 촬영 장치는 피검사체의 이상 부위(병변)가 인체 조직 등에 가려질 경우 진단이 쉽지 않다. 이러한 문제의 해결책으로서, 피검사체를 여러 각도에서 촬영한 후 이들을 재구성하여 피검사체에 대한 3차원 단층 합성 영상을 생성할 수 있다. 이를 위하여, 기존의 엑스선 영상 장치의 일 예인 컴퓨터 단층 촬영(Computed Tomography, CT) 또는 디지털 유방 단층 영상 합성(Digital Breast Tomosynthesis, DBT) 장치에서는, 하나의 엑스선원을 피검사체에 대해 상대적으로 회전시키면서 피검사체에 엑스선을 조사하여 다 방향 엑스선 투영 영상을 생성하고, 이를 재구성하여 3차원 영상을 만들어 내고 있다.
도 1을 참조하여 종래 기술에 따른 DBT 장치를 설명하면, 종래의 DBT 장치(1)는 하단부가 바닥에 고정된 수직 기둥 형상의 지지 칼럼(11)과, 지지 칼럼(11)을 따라 승강 가능하게 설치된 장치 본체(10)와, 장치 본체(10)의 하단부에 설치되는 디텍터(30)와, 장치 본체(10)에 회전 가능하게 연결되는 회전 지지부(22)를 통해 피검사체(BR)을 중심으로 회전되는 엑스선 발생부(20)를 구비한다.
이러한 DBT 장치(1)는, 피검사자가 촬영 위치로 들어서면 장치 본체(10)가 지지 칼럼(11)을 따라 승강하거나 하강하여 디텍터(30) 상에 피검사자의 피검사체(예컨대, 유방) 상에 놓이도록 그 높이가 조절된다. 이어서, 회전 지지부(22)를 회전시켜서 엑스선 발생부(20)가 좌측 점선의 엑스선 발생부(20)의 위치로부터 우측 점선의 엑스선 발생부(20)의 위치로 회전 이동하면서 피검사체(BR)을 촬영한다.
이때, 엑스선 촬영은, 통상적으로 엑스선 발생부(20)가 피검사체(BR)를 중심으로 회전하면서 소정의 각 간격(angular interval)에 도달하면 피검사체(BR)를 촬영하는 컨티뉴어스-샷(continuous-shoot) 방식으로 이루어진다. 그러나, 이러한 컨티뉴어스-샷 방식은, 엑스선 발생부(20)가 회전 이동하면서 엑스선 촬영이 이루어지기 때문에, 디텍터(30)에 맺힌 영상의 경계가 불분명하게 나타나는 모션 블러(motion blur) 현상이 발생하여 영상 품질이 저하된다는 문제가 있다.
이러한 모션 블러 현상을 방지하기 위해, 촬영하고자 하는 각 간격 마다 완전히 정지한 후 촬영하는 스톱-앤드-샷(stop-and-shot) 방식이 이용되기도 한다. 그러나 이러한 스톱-앤드-샷 방식 또한 소정의 각 간격(angular interval) 마다 완전히 멈춘 상태에서 엑스선 촬영을 수행하고 다시 이동해야 하기 때문에 전체적으로 촬영 시간이 길어지고, 진동과 소음이 발생한다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고해상도의 3차원 단층 합성 영상을 얻을 수 있는 엑스선 영상 촬영 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엑스선 영상 촬영 장치는 피검사체를 사이에 두고 서로 대향 배치되는 엑스선 발생부와 디텍터를 구비하는 엑스선 영상 촬영 장치로서, 엑스선 발생부는 피검사체로부터 서로 다른 거리에 있는 적어도 두 개의 열을 따라 배치되어 피검사체를 향해 각각 엑스선을 조사하는 다수의 엑스선원들을 포함한다.
적어도 두 개의 열은 서로 다른 반경의 호 형태일 수 있다.
적어도 두 개의 열에 배치된 다수의 엑스선원들은 피검사체를 향하는 엑스선이 중첩되지 않도록 피검사체에 대해 서로 다른 각도로 엇갈려 배치될 수 있다.
적어도 두 개의 열은 전후 방향으로 배치된 동일 반경의 호 형태일 수 있다.
엑스선 발생부는 적어도 두 개의 열 사이의 간격을 조절하는 이동 수단을 더 포함할 수 있다.
다수의 엑스선원들은 열 별로 순차 작동하거나 열을 바꿔가며 순차 작동할 수 있다.
다수의 엑스선원들은 각각 나노구조물질 전계방출형 에미터를 이용한 전계방출방식 엑스선원일 수 있다.
본 발명에 따른 엑스선 영상 촬영 장치는 소정의 규칙으로 배열된 다수의 엑스선원들을 통해 피검사체에 대해 여러 각도에서 엑스선 촬영이 신속하게 이루어지기 때문에, 고해상도의 3차원 단층 합성 영상을 획득할 수 있으며, 이에 따라 정확한 병변 진단이 가능하다.
또한, 다수의 엑스선원들 중 일부에 불량이 발생한 경우에도 고해상도의 3차원 단층 합성 영상을 얻을 수 있어 제품의 신뢰성이 향상된다.
나아가, 본 발명에 따른 엑스선 영상 촬영 장치는 회전 구동을 위한 추가적인 가동 부품들을 구비할 필요가 없기 때문에, 그 진동 및 소음이 전혀 발생하지 않는다.
도 1은 종래 기술에 따른 DBT 장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 엑스선 영상 촬영 장치의 정면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 엑스선 발생부의 정면도이다.
도 4의 (a)는 도 2에 도시된 엑스선 발생부의 정면도이고, 도 4의 (b)는 엑스선 발생부의 평면도이다.
도 5의 (a)는 도 2에 도시된 엑스선 발생부의 정면도이고, 도 5의 (b)는 엑스선 발생부의 평면도이다.
도 6의 (a)는 도 2에 도시된 엑스선 발생부의 정면도이고, 도 6의 (b)는 엑스선 발생부의 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 엑스선 영상 장치의 정면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 엑스선 영상 촬영 장치(100)는, 수직 기둥 형상의 지지 칼럼(111)과, 지지 컬럼(111)을 따라 상하 방향으로 승강 가능하게 설치된 장치 본체(110)를 포함하고, 장치 본체(110)의 상단부에는 피검사체(BR)을 향해 엑스선을 조사하는 제너레이터 또는 엑스선 발생부(120)가 설치되고, 장치 본체(110)의 하단부에는 엑스선 발생부(120)와 서로 마주보며 엑스선 발생부(120)가 조사하는 엑스선을 수광하는 디텍터(130)가 설치된다.
(제1 실시예)
도 3은 도 2에 도시된 엑스선 발생부의 정면도이다. 도 3에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 엑스선 발생부(120)는 엑스선 발생부(120)의 정면, 즉 피검사자 방향에서 바라보았을 때 피검사체로부터 거리가 서로 다른 적어도 두 개의 열을 이루어 배열되는 다수의 엑스선원들(123, 124)과, 다수의 엑스선원들(123, 124)을 엑스선 발생부(120)에 탈부착 가능하게 설치하기 위한 장착부(122)를 포함한다.
이때, 엑스선원들(123, 124)의 각 열은 피검사체(BR)에 대해 호 형상을 이루는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 직선 형상을 이룰 수도 있다. 그리고, 엑스선원들(123, 124)의 각각은 탄소나노튜브 등의 나노구조물질 전계방출 에미터를 이용한 전계방출방식의 개별 엑스선원을 포함하여 구성될 수 있다.
엑스선원들(123, 124)의 각 열이 호 형상을 이루는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 엑스선 발생부(120)의 정면에서 바라보았을 때 다수의 엑스선원들(123-1, 123-2, ..., 123-n, 124-1, 124-2, ... 124-n)은 피검사체로부터 거리가 서로 다른 두 개 열을 따라 피검사체(BR)에 대해 서로 엇갈려 지그재그 형태로 배열된다.
구체적으로, 엑스선원 발생부(120)의 정면에서 바라보았을 때, 편의상 엑스선원들(123, 124)의 수를 2n개라 가정하면, 2n개의 엑스선원들(123, 124)은 n개씩 2개의 열을 이루되, n개의 엑스선원들(123-1, 123-2, ..., 123-n)은 피검사체(BR)로부터 제1 거리(R1)에 있는 호를 따라 제1 열로 배열되고, 나머지 n개의 엑스선원들(124-1, 124-2, ..., 124-n)은 피검사체(BR)에 대해 제1 거리(R1)보다 큰 제2 거리(R2)에 있는 호를 따라 제2 열로 배열된다. 이때, 제1 열의 엑스선원들(123) 간의 간격은 제2 열의 엑스선원들(124)으로부터 조사되는 엑스선을 간섭하거나 방해하지 않을 정도로 이격되는 것이 바람직하다.
따라서, 제1 열을 형성하는 n개의 엑스선원들(123-1, 123-2, ..., 123-n)과 제2 열을 형성하는 나머지 n개의 엑스선원들(124-1, 124-2, ..., 124-n)은 서로에 대해 소정의 각 간격(angular interval)(Δθ)만큼 이격되어, 모든 엑스선원들(123, 124)은 서로 상이한 각도로 피검사체(BR)에 대해 엑스선을 조사할 수 있다.
(제2 실시예)
도 4의 (a)와 도 4의 (b)는 도 2에 도시된 엑스선 발생부의 정면도와 평면도이다. 도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 엑스선 발생부(120)는, 엑스선 발생부(120)의 상면에서 바라보았을 때 적어도 두 개의 열을 이루어 배열되는 다수의 엑스선원들(125, 126)과, 다수의 엑스선원들(125, 126)을 엑스선 발생부(120)에 탈부착 가능하게 설치하기 위한 장착부(122)를 포함한다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 엑스선원들(125, 126)은 엑스선 발생부(120)의 정면에서 바라보았을 때 전후 동일형상의 호 형태를 이루는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것을 아니며 직선 형태를 이룰 수도 있다.
도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 엑스선 발생부(120)의 상면에서 바라보았을 때, 엑스선원들(125-1, 125-2, ..., 125-n, 126-1, 126-2, ..., 126-n)은 적어도 두 열을 따라 피검사체(BR)에 대해 전후 방향으로 서로 엇갈려 지그재그 형태로 배열된다.
구체적으로, 엑스선원들(125, 126)이 2n개라 가정하면, 2n개의 엑스선원들(125, 126)이 각각 n개씩 2개의 열을 이루되, n개의 엑스선원들(125-1, 125-2, ..., 125-n)은 피검사체(BR)에 대해 소정의 반경(R)을 갖는 호를 따라 제1 열로 배열되고, 나머지 n개의 엑스선원들(126-1, 126-2, ..., 126-n)은 피검사체(BR)에 대해 같은 반경(R)을 갖는 호를 따라 제2 열로 배열되고, 제1 열은 엑스선 발생부(120)의 상면에서 바라보았을 때 제2 열로부터 엑스선 발생부(120)에서 장치 본체(110)를 향하는 방향으로 소정의 거리(l)만큼 이격된다.
그리고, 제1 열을 형성하는 n개의 엑스선원들(125-1, 125-2, ..., 125-n)과 제2 열을 형성하는 나머지 n개의 엑스선원(126-1, 126-2, ..., 126-n)은 피검사체(BR)에 대해 소정의 각 간격(angular interval)(Δθ)만큼 이격되어, 모든 엑스선원들(125, 126)은 서로 상이한 각도로 피검사체(BR)에 엑스선을 조사할 수 있다.
(제3 실시예)
도 5의 (a)와 도 5의 (b)는 도 2에 도시된 엑스선 발생부의 정면도와 평면도이다. 도 5에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 엑스선 발생부(120)는, 적어도 두 개의 열을 이루어 배열되는 다수의 엑스선원들(127,128)과, 엑스선원들(127, 128)을 엑스선 발생부(120)에 탈부착 가능하게 설치하기 위한 장착부(122)를 포함한다.
다수의 엑스선원들(127-1, 127-2, ..., 127-n, 128-1, 128-2, ..., 128-n)은, 엑스선 발생부(120)의 정면에서 바라보았을 때 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 피검사체(BR)에 대해 거리가 서로 다른 적어도 두 개의 열을 따라 서로 엇갈려 지그재그 형태로 배열되고, 엑스선 발생부(120)의 상면에서 바라보았을 때에도 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 피검사체(BR)에 대해 전후 방향으로 적어도 두 개의 열을 따라 서로 엇갈려 지그재그 형태로 배열된다.
구체적으로, 엑스선원들(127,128)을 2n개로 가정하면, 2n개의 엑스선원들(127, 128)은, 엑스선 발생부(120)의 정면에서 바라보았을 때 n개씩 두 개의 열을 이루되, n개의 엑스선원들(127-1, 127-2, ..., 127-n)은 피검사체(BR)로부터 제1 거리(R1)에 있는 호를 따라 제1 열로 배열되고, 나머지 n개의 엑스선원들(128-1, 128-2, ..., 128-n)에 대해 피검사체(BR)에 대해 제1 거리(R1)보다 큰 제2 거리(R2)에 있는 호를 따라 제2 열로 배열된다. 동시에 엑스선 발생부(120)의 상면에서 바라보았을 때에도, 제2 열은 제1 열로부터 엑스선 발생부(120)에서 장치 본체(110)를 향하는 방향으로 소정의 거리(l)만큼 이격된다.
이러한 제3 실시예에 따른 엑스선원들(127, 128)의 배열구조에 따르면, 엑스선 발생부(120)의 상면에서 바라보았을 때 제2 열이 제1 열로부터 소정 거리(l)만큼 이격되어 있기 때문에, 제2 열의 엑스선원들(128-1, 128-2, ..., 128-n)로부터 조사된 엑스선은 제1 열의 엑스선원들(127-1, 127-2, ..., 127-n)의 간섭이나 방해를 받지 않고 피검사체(BR)에 도달하게 되고, 이에 따라 엑스선원들(127, 128) 간의 각 간격(angular internal)(Δθ)을 최대로 줄일 수 있어 다수의 엑스선원들(127, 128)은 엑스선원 발생부(120) 내에서 보다 조밀하게 배열될 수 있다. 따라서, 선명한 고해상도의 3차원 합성 영상을 얻을 수 있다.
(제4 실시예)
도 6의 (a) 및 도 6의 (b)는 도2에 도시된 엑스선 발생부의 정면도 및 평면도이다. 도 6에 도시된 제4 실시예는 제1 실시예의 변형예로서 제1 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다. 엑스선 영상 촬영 장치(100)는, 엑스선원 발생부(120)의 상면에서 바라보았을 때 제1 열의 엑스선원들(123-1, 123-2, ..., 123-n)이 제2열의 엑스선원들(124-1, 124-2, ..., 124-n)로부터 소정의 거리(l)만큼 이격되도록 제1 열 또는 제2 열 중 적어도 한 열의 엑스선원들(123-1, 123-2, ..., 123-n)을 이동시키기 위한 이동 수단(M)을 더 포함한다.
이때, 이동 수단(M)은 제1 열 또는 제2 열 중 적어도 한 열의 엑스선원들(123)을 이동시킬수 있는 리니어 모터(linear motor)인 것이 바람직하나 로터리 모터(rotary motor)로 구성될 수도 있다.
제4 실시예에 따른 엑스선 발생부(120)는, 목적에 따라 다양한 방식이 적용될 수 있으나, 일례로 엑스선원 발생부(120)의 상면에서 바라보았을 때 제1 열과 제 2열이 상하 오버랩된 상태에서 제1 열과 제2 열의 엑스선원들이 서로 번갈아 가며 순차로 엑스선을 조사하거나 먼저 제1 또는 제2 열의 엑스선원들이 순차로 엑스선을 조사한 후 다른 열의 엑스선원들이 순차로 엑스선을 조사하는 제 1 구동방식도 가능하다. 다만, 이 경우 엑스선원들의 수량 등에 따라 제1 열과 제2 열의 엑스선원 사이에 간섭이나 방해가 있을 수 있으므로, 또 다른 예로 엑스선원 발생부(120)의 상면에서 바라보았을 때 제1 열과 제 2열이 상하 오버랩된 상태에서 먼저 제1 열의 엑스선원들(123-1, 123-2, ..., 123-n)이 순차로 피검사체(BR)를 향해 엑스선을 조사하고, 이어서 제1 열의 엑스선원들(123-1, 123-2, ..., 123-n)을 제2 열의 엑스선원들(124-1, 124-2, ..., 124-n)로부터 소정 거리(l)만큼 이격된 위치로 이동시킨 다음 제2 열의 엑스선들(124-1, 124-2, ..., 124-n)이 순차로 피검사체(BR)을 향해 엑스선을 조사한 후 제 1 열의 엑스선원들(123-1, 123-2, ..., 123-n)을 제 위치로 복귀시키는 제2 구동방식 등도 가능하다.
제4 실시예의 제2 구동방식에 따르면, 제3 실시예와 마찬가지로, 엑스선 발생부(120)의 상면에서 바라보았을 때 제1 열에 속하는 엑스선원들(123)이 제2 열로부터 소정의 거리(l)만큼 이격되어 이동되기 때문에, 제2 열을 이루는 엑스선원들(124-1, 124-2, ..., 124-n)로부터 조사된 엑스선은 제1 열을 이루는 엑스선원들(127-1, 127-2, ..., 127-n)의 간섭이나 방해를 받지 않고 피검사체(BR)에 도달하게 되고, 이에 따라 엑스선원들(123, 124) 간의 각 간격(Δθ)을 최대로 줄일 수 있어 엑스선원들(123, 124)이 엑스선원 발생부(120) 내에서 보다 조밀하게 배열될 수 있다. 아울러, 제3 실시예와는 달리 제4 실시예의 경우에는 3차원 입체 영상 합성 시 제1 열과 제2 열 간의 이격된 거리(l)에 따른 각 영상 간의 차이를 보정할 필요가 없다. 따라서 보다 선명한 고해상도의 3차원 합성 영상을 얻을 수 있다.
지금까지의 바람직한 실시예들에서는 다수의 엑스선원들을 2개의 열로 배열한 것을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 3열, 4열, 또는 그 이상의 열로 배열될 수 있다.
임의의 엑스선원이 고장난 경우에도, 해당 열을 제외한 다른 열들의 엑스선원만으로 촬영을 하거나, 그 고장난 엑스선원과 인접한 다른 열의 이웃한 다른 엑스선원으로 대체 촬영한 후 영상을 보정하면 이상 없이 고해상도의 3차원 합성 영상을 얻을 수 있다.
엑스선 발생부(120)는 장치 본체(110)에, 장착부(122)는 엑스선 발생부(120)에, 그리고 엑스선원들은 장착부(122)에 각각 탈부착 가능하게 설치될 수 있다. 이에 통해, 사용자는, 원하는 해상도 및/또는 상이한 유형의 피검사체에 대응하여 촬영 목적에 따라 다양한 패턴(예를 들어, 엑스선원들 간의 간격 및 엑스선원들의 분포 및 배열 등)을 갖는 장착부를 엑스선 발생부(120)에 선택적으로 설치할 수 있는 한편, 엑스선원들의 고장 시 교체 및 수리를 용이하게 할 수 있다.
이제, 본 발명의 제1 내지 제4 실시예들에 따른 엑스선 영상 촬영 장치(100)를 이용한 단층 영상 합성 촬영에 대해 설명한다.
우선, 피검사자가 입식 또는 좌식 상태로 엑스선 영상 촬영 장치(100)의 촬영 위치로 정 위치한 후, 장치 본체(110)는 칼럼(111)을 따라 상하 이동되어 피검사체(BR)가 디텍터(130) 상에 놓이도록 위치가 조정된다. 이때, 피검사체(BR) 내부의 이상 부위가 유선 조직 등에 가려지는 것을 방지하기 위해 압박패드(미도시)을 이용하여 디텍터(130) 상에 놓여진 피검사체(BR)를 가압하는 것이 바람직하다.
이어서, 다수의 엑스선원들은 열 별로 순차로 작동하거나 열을 바꿔가며 순차 작동하여 작동하여 각각 상이한 각도로 피검사체(BR)에 대해 엑스선을 조사한다. 조사된 엑스선은 피검사체(BR)를 투과해서 디텍터(130)에 수광되고, 디텍터(130)는 수광된 엑스선의 입사량에 비례한 위치별 전기 신호를 생성하고, 그 전기 신호와 위치 정보를 읽어 영상 처리 알고리즘으로 처리함으로써 각각의 각도에서 촬영된 피검사체(BR)의 엑스선 영상들을 얻는다.
이후 각각 상이한 각도에서 촬영된 피검사체(BR)의 엑스선 영상들을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 단층 영상 합성 방법에 따라 합성함으로써 고해상도의 3차원 합성 영상을 획득할 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 엑스선 영상 촬영 장치가 유방 촬영용 엑스선 장치인 맘모그래피 장치로서 사용된 경우를 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위가 그와 같은 용도로 사용되는 장치에만 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 엑스선 영상 촬영 장치는 엑스선을 이용하여 피검사체의 투사 영상을 획득하는 모든 타입의 엑스선 촬영 장치에도 적용 가능한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자라면 본 발명의 기술적 범위가 그와 같은 타입의 엑스선 촬영 장치에도 미친다는 것을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 엑스선 영상 촬영 장치는 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 안에서 수정되거나 변경될 수 있고, 그러한 수정이나 변경 또한 본 발명의 권리 범위에 속한다.

Claims (7)

  1. 피검사체를 사이에 두고 서로 대향 배치되는 엑스선 발생부와 디텍터를 구비하는 엑스선 영상 촬영 장치로서,
    상기 엑스선 발생부는 상기 피검사체로부터 서로 다른 거리에 있는 적어도 두 개의 열을 따라 배치되어 상기 피검사체를 향해 각각 엑스선을 조사하는 다수의 엑스선원들을 포함하는 엑스선 영상 촬영 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 열은 서로 다른 반경의 호 형태인 엑스선 영상 촬영 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 열에 배치된 상기 다수의 엑스선원들은 상기 피검사체를 향하는 엑스선이 중첩되지 않도록 상기 피검사체에 대해 서로 다른 각도로 엇갈려 배치되는 엑스선 영상 촬영 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 열은 전후 방향으로 배치된 동일 반경의 호 형태인 엑스선 영상 촬영 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엑스선 발생부는 상기 적어도 두 개의 열 사이의 간격을 조절하는 이동 수단을 더 포함하는 엑스선 영상 촬영 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 엑스선원들은 열 별로 순차 작동하거나 열을 바꿔가며 순차 작동하는 엑스선 영상 촬영 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 엑스선원들은 각각 나노구조물질 전계방출형 에미터를 이용한 전계방출방식 엑스선원인 엑스선 촬영 장치.
PCT/KR2014/010618 2013-11-06 2014-11-06 다수의 엑스선원들을 구비하는 엑스선 영상 촬영 장치 WO2015069039A1 (ko)

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