WO2015137759A1

WO2015137759A1 - 디지털 엑스레이 영상 시스템, 엑스레이 조사 조절 장치 및 그 방법

Info

Publication number: WO2015137759A1
Application number: PCT/KR2015/002437
Authority: WO
Inventors: 백인재
Original assignee: 주식회사레이언스
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2015-09-17
Also published as: US20170000445A1; KR101606746B1; KR20150107335A; US10188366B2

Abstract

본 발명은 디지털 엑스레이 영상 시스템, 엑스레이 조사 조절 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 영상 신호(Pixel Value)와 촬영 조건 간의 일정한 특성을 이용하여 프리샷 촬영 조건에 반응하여 출력된 영상 신호(예 : 레퍼런스 화소 값)를 바탕으로 메인샷 영상 신호를 얻기 위해 조사해야 할 메인샷 촬영 조건을 도출하기 위한, 디지털 엑스레이 영상 시스템과 엑스레이 조사 조절 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다. 이를 위하여, 본 발명은 프리샷 촬영 조건을 결정하는 프리샷 촬영 조건 결정부; 상기 프리샷 촬영 조건으로 촬영된 프리샷 영상으로부터 레퍼런스 화소 값(Reference Pixel Value)을 획득하는 레퍼런스 화소 값 획득부; 상기 레퍼런스 화소 값을 기반으로 촬영 조건과 영상 신호 간 상관 관계를 획득하는 상관 관계 획득부; 및 상기 상관 관계를 이용하여 메인샷 촬영 조건을 결정하는 메인샷 촬영 조건 결정부;를 포함한다.

Description

디지털 엑스레이 영상 시스템, 엑스레이 조사 조절 장치 및 그 방법

본 발명은 디지털 엑스레이 영상 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디지털 엑스레이 영상 시스템, 엑스레이 조사 조절 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

인공적인 방사선원에 의한 피폭은 자연 방사선에 의한 피폭에 비해 상대적으로 많은 양으로 인식되고 있다. 일 예로, 1회의 엑스선 촬영으로 인한 피폭량이 1년간의 자연 방사선에 의한 피폭량에 해당하는 경우가 있다.

이와 같은 상황임에도 불구하고, 의료 분야에 있어서 방사선의 이용에 대해서는 사회에서 받아들여지고 있는데, 이는 환자의 치료를 위해 방사선의 이용을 선택할 수밖에 없는 상황이 대부분이기 때문이다. 따라서 방사선을 진료에 사용할지 여부는 과학적인 근거에 의거한 의료의 실천(EBN : Evidence Based Medicine)에 의해 그 이용의 정당화(Justification)가 인정되어야 하고, 방사선 방호의 최적화(Optimization)와 함께 유익한 의학적인 정보가 얻어지는 범위 내에서 가능한 저선량으로 억제하는 선량한도(Limitation)가 지켜져야 한다.

종래의 필름 타입 엑스선 진단 장치의 경우, 엑스선량을 측정하는 이온 챔버를 필름 전단에 설치하여 엑스선량을 측정하였다.

그런데, 이온 챔버는 복수의 전극을 포함하므로 구조가 복잡해지고, 이온 챔버의 소형화가 어려우며, 따라서 고가의 대형 장비를 디텍터 앞쪽에 설치해야 되는 단점이 있었다.

최근에는 필름 타입이 아닌 CCD 타입이나 플랫패널형 엑스레이 검출 장치(이하, "FPD"라 하기로 함)가 사용되고 있다. FPD는 감응막이 기판상에 적층되어 구성되어 있으며, 그 감응막에 입사된 방사선을 검출하여, 검출된 방사선을 전하로 변환하여, 2차원 어레이상으로 배치된 커패시터에 전하를 축적한다. 축적된 전하는 스위칭 소자를 온(ON)함으로써 판독되어, 방사선 검출신호로서 영상 처리부로 전달된다. 그리고 영상 처리부는 방사선 검출신호에 의거한 화소를 가진 영상을 획득한다.

이러한 FPD를 사용한 경우에는 종래부터 사용되고 있는 필름 타입에 비하여 방사선 영상의 보관 및 처리가 간편하면서 복잡한 검출 왜곡이 발생하지 않는다. 따라서 장치 구조나 영상 처리의 면에서 FPD가 유리하다.

그런데, FPD를 사용한 촬상 장치에서 피사체를 촬상할 경우 엑스레이 촬영 조건, 즉 관전압(kVp)과 조사 선량(mAs)이 증가하면 피사체의 피폭량도 증가하게 된다.

반대로, 관전압(kVp) 또는 조사 선량(mAs)을 줄이면 FPD에서 획득되는 영상의 휘도가 낮아 판독에 어려움을 겪을 수 있다.

따라서 피사체의 피폭량을 최소화시키면서 FPD에서 획득된 영상의 휘도가 적정한 엑스레이 촬영 조건이 필요하다.

종래 필름 타입의 경우에는 엑스선량 측정을 위해서는 이온 챔버를 디텍터의 앞쪽에 설치해야 했고 이온 챔버에 조사된 엑스선량에 따라 엑스선 촬영 조건을 조절해야 하는 불편이 있었고, 이온 챔버의 설치가 사실상 불가능한 CCD 타입이나 플랫패널 타입의 경우에는 엑스레이 튜브의 관전압(kVp)이나 조사 선량(mAs) 등으로 이루어지는 엑스레이 촬영 조건에 근거하여 엑스레이 촬영이 실시되고 있고, 이를 위하여 피사체의 촬영 부위별로 룩업테이블(LUT)을 미리 만들어서 오퍼레이터가 룩업테이블을 기준으로 성별, 나이, 체중 등을 고려하여 엑스레이 촬영 조건을 결정하여 촬영하였다.

따라서 종래의 CCD 타입이나 플랫패널 타입의 경우 피사체의 신체 특성에 따라 정밀한 관전압, 조사 선량(mAs)이 결정되어 최소의 피폭량으로 최적의 영상을 얻는 방식이 아닌 이전의 경험치에 의한 오퍼레이터의 숙련도에만 의존한 촬영이었다.

종래의 대한민국 특허출원번호 제10-2010-0022618호의 "방사선 촬영 장치"를 살펴보면, "피사체의 방사선 영상을 촬영하는 방사선 촬영 장치는, 1차원 어레이 또는 2차원 어레이로 배치된 복수의 전자원에서 발생한 복수의 전자기선을 피사체에 조사하는 전자기선 발생부와, 본 장치가 사용 중일 경우 조사 각도가 다르고 피사체를 투과하도록 각각 배치된 복수의 전자기선의 검출에 의거하여 복수의 제 1 방사선 영상을 촬영하는 전자기선 검출부와, 전자기선 검출부에 의해 촬영된 복수의 제 1 방사선 영상을 사용하여 피사체 영역을 특정하는 영역 특정부와, 영역 특정부에 의해 특정된 피사체 영역에 의거하여 복수의 전자원으로부터 구동해야 할 전자원을 결정하는 결정부를 구비하며, 결정부에 의해 결정된 전자원에서 발생된 전자기선에 의거하여 제 2 방사선 영상을 촬영한다."라고 기재되어 있다. 이러한 유방 촬영 장치인 맘모 촬영 장치에 있어서, 유방은 피사체마다 조직이 서로 상이하고, 사이즈가 달라 유방 조직의 원하는 휘도의 적정 영상을 획득하기 위해서는 엑스레이를 미리 조사하는 프리샷(pre-shot) 과정을 거쳐 획득한 제 1 방사선 영상에 의해 피사체의 영역과 휘도를 판단하고, 그에 따라 실질적인 메인샷(main-shot)을 조사하게 된다.

따라서 상기와 같은 종래 기술은 프리샷을 통해서 정확한 메인샷 촬영 조건을 찾을 수 있는 것이 아니라 프리샷에 의해 단순히 룩업테이블(LUT) 값을 추정하는 것에 불과하여 신속하게 적절한 영상 획득이 불가능한 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.

따라서 본 발명은 영상 신호(Pixel Value)와 촬영 조건 간의 일정한 특성을 이용하여 프리샷 촬영 조건에 반응하여 출력된 영상 신호(예 : 레퍼런스 화소 값)를 바탕으로 메인샷 영상 신호를 얻기 위해 조사해야 할 메인샷 촬영 조건을 도출하기 위한, 디지털 엑스레이 영상 시스템과 엑스레이 조사 조절 장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 프리샷 촬영 조건을 결정하는 프리샷 촬영 조건 결정부; 상기 프리샷 촬영 조건으로 촬영된 프리샷 영상으로부터 레퍼런스 화소 값(Reference Pixel Value)을 획득하는 레퍼런스 화소 값 획득부; 상기 레퍼런스 화소 값을 기반으로 촬영 조건과 영상 신호 간 상관 관계를 획득하는 상관 관계 획득부; 및 상기 상관 관계를 이용하여 메인샷 촬영 조건을 결정하는 메인샷 촬영 조건 결정부;를 포함한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 프리샷 촬영 조건을 결정하는 단계; 상기 결정된 프리샷 촬영 조건으로 촬영된 프리샷 영상으로부터 레퍼런스 화소 값(Reference Pixel Value)을 획득하는 단계; 상기 레퍼런스 화소 값을 기반으로 촬영 조건과 영상 신호 간 상관 관계를 획득하는 단계; 및 상기 상관 관계를 이용하여 메인샷 촬영 조건을 결정하는 단계;를 포함한다.

한편, 본 발명의 시스템은, 프리샷 촬영 후 메인샷 촬영을 하는 디지털 엑스레이 영상 시스템으로서, 메인샷 촬영 조건에 따라 피검체를 촬영한 메인샷 영상들의 최고밀도 영역의 휘도값 차이는 임계치 이내의 값을 가진다.

상기와 같은 본 발명은, 영상 신호(Pixel Value)와 조사 선량 간의 일정한 특성을 이용하여 프리샷 촬영 조건에 반응하여 출력된 영상 신호(예 : 레퍼런스 화소 값)를 바탕으로 메인샷 영상 신호를 얻기 위해 조사해야 할 메인샷 촬영 조건을 도출할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 프리샷 촬영을 통해서 정확한 메인샷 촬영 조건을 찾을 수 있으므로 신속하게 적절한 영상을 획득할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 영상 시스템에서의 엑스레이 조사 조절 장치의 구성도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리샷 촬영 조건 결정부와 레퍼런스 화소 값 획득부를 상세 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유방 두께 값에 상응하는 프리샷 관전압 값을 도출하는 방식을 설명하기 위한 도면,

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레퍼런스 화소 값 획득 방식을 설명하기 위한 도면,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 상관 관계 획득부와 메인샷 촬영 조건 결정부를 상세 설명하기 위한 도면,

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리샷 촬영 시의 조사 선량과 그에 따라 획득된 레퍼런스 화소 값 간의 상관 관계를 나타내는 도면,

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 영상 신호를 얻기 위한 메인샷 조사 선량을 상관 관계를 사용하여 산출하는 방식을 설명하기 위한 도면,

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유방 두께에 따른 조사 선량 범위를 나타내는 도면,

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 유방 두께에 따라 결정되는 관전압 값 및 타겟 화소 값(TPV)을 나타내는 도면,

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 영상 시스템에서의 엑스레이 조사 조절 방법에 대한 흐름도이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체의 기재에 있어서 일부 구성요소들을 단수형으로 기재하였다고 해서, 본 발명이 그에 국한되는 것은 아니며, 해당 구성요소가 복수 개로 이루어질 수 있음을 알 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 영상 시스템에서의 엑스레이 조사 조절 장치의 구성도이다.

일반적으로 디지털 엑스레이 디텍터(Digital X-ray Detector)를 사용하는 디지털 엑스레이 영상 시스템에서는 선량계(종래의 조사 선량 조절 장치)에 의한 조사 선량(mAs)의 조절이 불가능하다. 이를 극복하기 위해 본 발명의 일 실시예에서는 디지털 엑스레이 디텍터로부터의 영상 신호를 기반으로 하는 엑스레이 촬영 조건의 조절 방식(엑스레이 조사 조절 장치 및 그 방법)을 제안하고자 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 영상 시스템은 예를 들어 맘모 촬영 장치(100)와 엑스레이 조사 조절 장치(200)를 구비한다.

여기서, 맘모 촬영 장치(100)는 유방 촬영 장치로서, 엑스레이 튜브, 압박대, 디지털 엑스레이 디텍터 등을 포함하여 이루어지며, 이미 구현되어 사용되고 있는 공지 기술이므로 여기서는 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.

그리고 엑스레이 조사 조절 장치(200)는 프리샷 촬영 조건을 결정하기 위한 프리샷 촬영 조건 결정부(210), 상기 결정된 프리샷 촬영 조건에 따라 촬영된 프리샷 영상으로부터 레퍼런스 화소 값(Reference Pixel Value)을 획득하기 위한 레퍼런스 화소 값 획득부(220), 상기 획득된 레퍼런스 화소 값을 기반으로 촬영 조건, 특히 조사 선량(mAs)과 영상 신호 간의 상관 관계를 획득하기 위한 상관 관계 획득부(230), 및 상기 획득된 상관 관계를 이용하여 메인샷 촬영 조건을 결정하기 위한 메인샷 촬영 조건 결정부(240)를 포함한다.

다음으로, 프리샷 촬영 조건 결정부(210), 레퍼런스 화소 값 획득부(220), 상관 관계 획득부(230), 및 메인샷 촬영 조건 결정부(240)에 대하여 좀 더 상세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 프리샷 촬영 조건 결정부(210)는 유방 두께에 따른 프리샷 관전압, 프리샷 조사 선량 등의 프리샷 촬영 조건을 결정하며, 그에 따라 맘모 촬영 장치(100)는 메인샷 촬영 전에 프리샷 촬영 조건에 따른 프리샷 관전압과 프리샷 조사 선량으로 프리샷 촬영을 수행하여 프리샷 영상을 레퍼런스 화소 값 획득부(220)로 전달한다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에서 유방 두께 값에 따른 프리샷 관전압(kVp)을 도출하기 위한 수식에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 기본적인 수식을 살펴보면 하기의 [수학식 1]과 같다. 참고로, [수학식 1]은 프리샷 촬영 조건 결정부(210)에서 결정되는 프리샷 관전압(kVp)과 메인샷 촬영 조건 결정부(240)에서 결정되는 메인샷 조사 선량의 유효범위 설정과, 레퍼런스 화소 값이 도달해야 할 타겟 화소값(TPV)의 결정에도 동일하게 적용된다.

수학식 1

여기서, y축은 관전압(kVp), 타겟 화소 값(TPV : Target Pixel Value), 조사 선량(mAs) 중 어느 하나가 될 수 있다. 그에 따라, y_min은 Y(kVp, TPV, mAs 중 어느 하나)의 하한 값(y축)을 나타내고, y_max는 Y(kVp, TPV mAs 중 어느 하나)의 상한 값(y축)을 나타낸다.

그리고 x 축은 유방 두께가 될 수 있다. 맘모그라피 촬영은 촬영하고자 하는 물체를 압박하여 시작되므로 압박 후 압박 두께 정보를 피드백(Feedback)받는다. 따라서 x는 현재 촬영하고자 하는 물체의 두께(Thickness), 즉 유방 두께 값이다. 그리고 x_min은 x축 변동구간의 하한 값, 즉 유방 두께의 하한값(x축)을 나타내고, x_max는 x축 변동구간의 상한 값, 즉 유방 두께의 상한값(x축)을 나타낸다.

그리고 γ는 변동구간의 변화율(증가율)을 나타낸다.

한편, 유방 두께에 따른 프리샷 관전압(kVp)을 도출하기 위한 수식은 하기의 [수학식 2]와 같다.

수학식 2

여기서, kVp_min은 관전압(kVp) 변동구간의 하한 값을 나타내고, kVp_max는 관전압(kVp) 변동구간의 상한 값을 나타낸다. 그리고 Thick은 현재 촬영하고자 하는 물체의 두께(Thickness), 즉 유방 두께 값이다. 또한 Thick_min은 유방 두께의 하한 값을 나타내고, Thick_max는 유방 두께의 상한 값을 나타낸다. 이때, kVp_min, kVp_max, Thick_min, Thick_max, 및 γ는 촬영목적 또는 맘모 촬영 장치(100)의 특성 등에 따라 기 결정되는 값이므로 Thick 값, 즉 촬영하고자 하는 유방 두께 값만 알면 유방 두께에 따른 프리샷 관전압(kVp)을 결정할 수 있다.

따라서 프리샷 촬영 조건 결정부(210)는 상기 [수학식 2]를 이용하여 '유방 두께에 따른 프리샷 관전압'을 결정할 수 있다. [수학식 2]에 의한 유방 두께와 관전압(kVp)의 관계는 도 10의 그래프 중 kVp로 표시되어 있다.

그리고 프리샷 조사 선량은 기 결정된 임의의 조사 선량으로서, 영상 획득을 위한 최소의 조사 선량, 예를 들어 5mAs일 수 있다.

다음으로, 레퍼런스 화소 값 획득부(220)는 프리샷 영상 내에서 가장 낮은 신호를 갖는 영역을 탐색하여 레퍼런스 화소 값을 획득한다. 이때, 프리샷 영상 내에서 가장 낮은 신호를 가지는 영역은 곧 피검체 내에서 엑스선 투과가 가장 잘 되지 않는 높은 밀도를 가지는 부분이 되며, 양질의 영상을 획득하고 판독을 용이하게 하기 위해서는 이 부분의 컨트라스트(Contrast)가 기 결정된 일정수준 이상이 되어야 한다.

그에 따라, 상관 관계 획득부(230)는 레퍼런스 화소 값과 프리샷 촬영 조건 등을 기반으로 촬영 조건, 특히 조사 선량(mAs)과 영상 신호 간의 상관 관계를 획득한다. 이때, 디지털 엑스레이 디텍터(Digital X-ray Detector)로부터 획득되는 영상 신호는 조사 선량에 대하여 선형적인 특성을 가지고 있다. 따라서 메인샷 촬영 전에 프리샷 촬영 조건에 따라 프리샷 조사 선량으로 촬영한 프리샷 영상 신호와 프리샷 조사 선량을 바탕으로 조사 선량(mAs)과 영상 신호 간의 상관 관계를 구할 수 있으며, 이를 수식화할 수 있다(예를 들어, y=ax+b).

그에 따라, 메인샷 촬영 조건 결정부(240)는 조사 선량(mAs)과 영상 신호 간 상관 관계, 즉 수식을 이용하여 메인샷 촬영 조건, 특히 메인샷 조사 선량을 결정한다. 다시 말하면, 상관 관계(예 : 수식)를 사용하여 레퍼런스 화소값을 목적하는 타겟 화소값으로 조절하기 위한 메인샷 조사 선량(mAs)을 산출하여 메인샷 촬영 조건을 결정할 수 있다. 그리고 메인샷 관전압은 앞서 프리샷 촬영 조건 결정부(210)에서 결정된 프리샷 관전압이 동일하게 사용된다.

이렇게 산출된 메인샷 촬영 조건에 따라 맘모 촬영 장치(100)가 메인샷 촬영을 수행하여 메인샷 영상을 출력한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리샷 촬영 조건 결정부(210)와 레퍼런스 화소 값 획득부(220)를 상세 설명하기 위한 도면으로, 일 예로 맘모 촬영 장치(100)에서 측정된 유방 두께 값을 입력받아 프리샷 촬영 조건을 결정하고, 상기 결정된 프리샷 촬영 조건에 따라 촬영된 프리샷 영상으로부터 레퍼런스 화소 값을 획득하는 방식을 나타내고 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 프리샷 촬영 조건 결정부(210)는 맘모 촬영 장치(100)의 압박대에서 압박된 상태로 측정된 유방 두께 값(즉, 촬영 대상물의 두께 값)을 입력받으면, [수학식 2] 또는 도 10의 kVp로 표시된 그래프를 통해 입력받은 유방 두께 값(예를 들어, 1.5cm 내지 8cm 범위의 값을 가질 수 있음)에 따른 프리샷 관전압(kV, 예를 들어, 26kV 내지 33kV 범위의 값을 가질 수 있음)을 도출한다.

이때, 바람직하게는 프리샷 촬영 조건 결정부(210)는 프리샷 관전압(kV)의 결정 전 또는 결정 후 필터를 결정하는 과정을 수행하는데, 이를 좀 더 상세히 살펴보면 다음과 같다.

관전압(kV)은 엑스레이(X-ray)의 선질을 결정하며 이는 엑스레이의 투과력을 의미한다. 예를 들어, 유방 촬영 시 유방의 밀도가 높고 두꺼운 경우 높은 투과력이 요구되어 관전압을 증가시켜야 하나, 관전압의 증가 없이 필터의 사용으로 엑스레이의 평균 포톤 에너지(Photon Energy)를 증가시켜 엑스레이의 투과력을 향상시키는 기법이 있으며, 유방 촬영 장치에서 텅스텐(W) 타켓을 사용하는 경우 일반적으로 로듐(Rh) 필터와 은(Ag) 필터를 사용한다. 이때, 얇은 두께의 유방에 대해서는 로듐(Rh) 필터를 사용하고, 두꺼운 유방에 대해서는 은(Ag) 필터를 사용한다. 따라서 프리샷 촬영 조건 결정부(210)는 프리샷 관전압(kVp)의 결정 전 또는 결정 후 현재 사용되는 필터에 따라 프리샷 관전압(kVp)을 보정할 수 있다. 참고로, 로듐(RH) 필터 또는 은(Ag)필터를 사용한 경우 유방 두께와 관전압의 관계는 도 3에 나타나 있다.

이처럼, 프리샷 촬영 조건 결정부(210)는 필터를 결정하는 과정, 유방 두께 값에 따른 프리샷 관전압을 결정하는 과정, 프리샷 조사 선량을 결정하는 과정 등을 수행하여 프리샷 촬영 조건을 결정한다. 이때, 프리샷 조사 선량은 기 결정된 임의의 조사 선량으로서, 영상 획득을 위한 최소의 조사 선량, 예를 들어 5mAs일 수 있으며, 또는 5~10mAs 범위의 값 중 어느 하나의 값을 사용할 수도 있다.

그러면, 맘모 촬영 장치(100)는 상기 결정된 프리샷 촬영 조건을 입력받고, 입력된 프리샷 촬영 조건에 따라 기 결정된 프리샷 조사 선량과 유방 두께에 따른 프리샷 관전압으로 프리샷 촬영을 수행하여 획득한 프리샷 영상을 레퍼런스 화소 값 획득부(220)로 전달한다.

그러면, 레퍼런스 화소 값 획득부(220)는 전달받은 프리샷 영상 내에서 가장 낮은 신호를 갖는 영역(즉, 엑스선 투과가 가장 잘 되지 않는 높은 밀도를 가지는 부분)을 탐색하여 레퍼런스 화소 값(Reference Pixel Value)을 획득한다. 이때, 레퍼런스 화소 값 획득부(220)는 도 4에 도시된 바와 같이 프리샷 영상 내의 적어도 하나의 포지션(ROI1, ROI2, ROI3)을 선택하여 휘도값을 비교하거나, 또는 도 5에 도시된 바와 같이 프리샷 영상을 순차적으로 이동(스캔)해 가며 영상 신호가 가장 낮은 위치를 탐색하여 해당 위치의 화소값을 레퍼런스 화소 값으로 획득한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 상관 관계 획득부(230)와 메인샷 촬영 조건 결정부(240)를 상세 설명하기 위한 도면으로, 레퍼런스 화소 값을 기반으로 조사 선량과 영상 신호 간의 상관 관계(선형적인 관계)를 획득하고, 상기 획득된 상관 관계를 이용하여 메인샷 촬영 조건을 결정하는 방식을 나타내고 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상관 관계 획득부(230)는 레퍼런스 화소 값 획득부(220)에서 획득된 레퍼런스 화소 값과 기 결정된 프리샷 촬영 조건 등을 기반으로 조사 선량(mAs)과 영상 신호 간의 상관 관계를 획득할 수 있으며, 이를 수식화할 수 있다(예를 들어, y=ax+b). 즉, 도 7에 도시된 바와 같이 상관 관계 획득부(230)는 프리샷 촬영 시의 프리샷 조사 선량과 그에 따라 획득된 레퍼런스 화소 값 간의 상관 관계(선형적인 관계)를 획득하여, 예를 들어 y=ax+b와 같이 수식화할 수 있다. 여기서, x는 프리샷 촬영 시의 프리샷 조사 선량이고, y는 프리샷 촬영 시의 조사 선량에 따라 획득된 레퍼런스 화소 값이고, a와 b는 상수이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 메인샷 촬영 조건 결정부(240)는 상관 관계를 이용하여 메인샷 촬영 조건을 산출한다. 다시 말하면, 도 7, 도 8에 도시된 바와 같이 메인샷 촬영 조건 결정부(240)는 레퍼런스 화소값의 영상 신호를 목적하는 타겟 화소값의 영상신호로 조절하기 위한 메인샷 조사 선량(mAs)을 산출할 수 있다. 이때, 산출된 메인샷 조사 선량(mAs)은 도 9에 도시된 바와 같이 유방 두께 값에 따라 입력 가능한 조사 선량의 최대치(mAsMax)와 유방 두께 값에 따라 입력 가능한 조사 선량의 최소치(mAsMin) 사이(조사 선량 범위) 내의 값을 가지는 것이 바람직하며, 만약 산출된 메인샷 조사 선량이 해당 조사 선량 범위를 벗어나면 산출된 메인샷 조사 선량을 조사 선량 범위 내로 보정하여 최종의 메인샷 조사 선량을 결정할 수 있다. 그리고 메인샷 촬영 조건 중 메인 관전압은 유방 두께에 따라 기 결정된 프리샷 관전압을 사용할 수 있다.

이때, 도 9의 mAsMax로 표시된 그래프는 [수학식 1]에 유방 두께 별 입력 가능한 조사 선량의 최대임계 밴드 내 최대값과 최소값을 각각 y_max와 y_min에 대입한 것이고, mAsMin으로 표시된 그래프는 [수학식 1]에 유방 두께 별 입력 가능한 조사 선량의 최소임계 밴드 내 최대값과 최소값을 각각 y_max와 y_min에 대입한 것으로서, 유방두께와 조사 선량을 각각 x, y 축으로 표시한 것이다. 따라서 메인샷 촬영 조건 결졍부(240)에서 산출된 유방 두께 별 메인샷 조사 선량은 동일 유방 두께에 대한 mAsMax와 mAsMin 사이에 존재하여야 하는 바, 이를 벗어날 경우 해당 유방 두께에 대한 mAsMax 또는 mAsMin를 최종의 메인샷 조사 선량으로 결정한다.

여기서, 타겟 화소값은 유방 두께에 따라 결정되는데, 유방 두께에 따른 타겟 화소값을 도출하기 위한 수식은 하기의 [수학식 3]과 같다.

수학식 3

여기서, TPV_min은 타겟 화소값(TPV) 변동구간의 하한 값을 나타내고, TPV_max는 타겟 화소값(TPV) 변동구간의 상한 값을 나타낸다. 그리고 이를 통해 얻어지는 유방 두께와 타겟 화소 값(TPV)의 관계가 도 10에 Target으로 표시되어 있다. 도 10에 Target으로 표시된 그래프는 위의 [수학식 3]에 의해 결정되는 유방 두께 별 타겟 화소값(TVP)으로서, 여기에 실제 유방 두께를 대입하면 원하는 타겟 화소값을 도출할 수 있다. 그리고 이 같은 유방 두께에 따른 타겟 화소값을 도 7 또는 도 8의 선형관계에 대입하면 메인샷 조사 선량을 도출할 수 있다.

다음으로, 맘모 촬영 장치(100)는 산출된 메인샷 조사 선량(mAs) 등의 메인샷 촬영 조건에 따라 메인샷 촬영을 수행하여 메인샷 영상을 출력한다. 이때, 메인샷 관전압은 앞서 프리샷 촬영 조건 결정부(210)에서 결정된 유방 두께에 따른 프리샷 관전압이 될 수 있다.

그 결과, 본 발명에 따른 디지털 엑스레이 영상 시스템에서의 엑스레이 조사 조절 장치 및 그 방법을 이용할 경우 '메인샷 촬영 조건에 따라 피검체를 촬영한 메인샷 영상'들은 '최고밀도 영역(예를 들어, 관심 영역)의 휘도값 차이'가 임계치 이내(예 : 10% 이내)의 값을 나타내는 바, 이는 본 발명의 중요한 특징에 해당한다.

전술한 바와 같이, 디지털 엑스레이 디텍터(Digital X-ray Detector)로부터 획득되는 영상 신호(Pixel Value)는 조사 선량(mAs)에 대하여 선형성을 가지며, 이러한 특성을 이용하면 디지털 엑스레이 디텍터에 입사된 프리샷 조사 선량에 반응하여 출력된 영상 신호(예 : 레퍼런스 화소 값)를 바탕으로 원하는 영상 신호, 즉 타겟 영상 신호를 얻기 위한 메인샷 촬영 시 조사해야 할 메인샷 조사 선량을 도출할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 영상 시스템에서의 엑스레이 조사 조절 방법에 대한 흐름도로서, 그 구체적인 실시예는 전술한 바와 같으므로 여기서는 그 동작 절차에 대해서 설명하기로 한다.

먼저, 프리샷 촬영 조건 결정부(210)가 프리샷 촬영 조건을 결정한다(810).

이때, 프리샷 촬영 조건은 프리샷 관전압(kVp)과 프리샷 조사 선량(mAs)을 포함하고, 프리샷 관전압은 [수학식 2]에 의해 얻어지는 유방 두께 값에 따른 프리샷 관전압, 즉 도 10의 kVp로 표시된 그래프에 실제 유방 두께를 대입시켜 산출할 수 있으며, 프리샷 조사 선량(mAs)은 최소 조사 선량, 일례로 5mAs가 될 수 있다. 그리고 바람직하게는 프리샷 촬영 조건 결정부(210)는 프리샷 관전압의 결정 시 도 3에 나타낸 것처럼 필터 종류를 감안할 수 있다.

이후, 레퍼런스 화소 값 획득부(220)가 상기 결정된 프리샷 촬영 조건에 따라 촬영된 프리샷 영상으로부터 레퍼런스 화소 값(Reference Pixel Value)을 획득한다(820).

이때, 레퍼런스 화소 값은 프리샷 영상 내에서 가장 낮은 신호 영역의 화소 값으로서, 도 4에 나타난 것처럼 프리샷 촬영 영상의 포지션 별 휘도를 비교하거나 도 5에 나타난 것처럼 프리샷 촬영 영상의 스캔을 통해 획득할 수 있다.

이후, 상관 관계 획득부(230)가 상기 획득된 레퍼런스 화소 값을 기반으로 조사 선량(mAs)과 영상 신호 간의 상관 관계를 획득한다(830).

이때, 조사 선량과 영상 신호 간 상관관계는 도 7에 나타난 것처럼 y=ax+b와 같은 선형적인 관계를 나타낸다.

이후, 메인샷 촬영 조건 결정부(240)가 상기 획득된 상관 관계를 이용하여 메인샷 촬영 조건을 결정한다(840).

이때, 메인샷 촬영 조건 결정부(240)는 메인샷 촬영 조건의 메인샷 조사 선량을 결정하기 위해 [수학식 3] 또는 도 10의 Target으로 표시된 그래프에 실제 유방 두께를 대입시켜 타겟 화소값(TPV)를 산출하고, 도 7에 표시된 조사 선량(mAs)과 영상 신호 간의 상관 관계를 이용하여 도 8과 같이 타겟 화소값을 위한 메인샷 촬영 조건으로서 메인샷 조사 선량을 결정한다. 그리고 바람직하게는 이와 같이 산정된 메인샷 조사 선량이 도 9에 나타난 유방 두께 별 입력 가능한 조사 선량의 최대치(mAsmax)와 최소치(mAsmin) 사이의 유효범위 내에 있는지 확인하고, 필요 시 유효범위 내로 보정하여 최종의 메인샷 조사 선량을 결정한다.

그리고 메인샷 관전압은 앞서 프리샷 촬영 조건 결정부(210)에 의해 결정된 프리샷 관전압과 동일하게 결정한다.

이후, 최종적으로 맘모 촬영 장치(100)는 메인샷 촬영 조건 결정부(240)에서 결정된 메인샷 조사 선량과 메인샷 관전압으로 메인샷 촬영을 한다.

그 결과, 본 발명에 따른 디지털 엑스레이 영상 시스템에서의 엑스레이 조사 조절 장치 및 그 방법을 이용한 메인샷 영상은 최고밀도 영역(예를 들어, 관심 영역)의 휘도값 차이가 임계치 이내(예 : 10% 이내)의 값을 나타내게 된다.

한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 디지털 엑스레이 영상 시스템에서의 엑스레이 조사 조절 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

프리샷 촬영 조건을 결정하는 프리샷 촬영 조건 결정부;

상기 프리샷 촬영 조건으로 촬영된 프리샷 영상으로부터 레퍼런스 화소 값(Reference Pixel Value)을 획득하는 레퍼런스 화소 값 획득부;

상기 레퍼런스 화소 값을 기반으로 촬영 조건과 영상 신호 간 상관 관계를 획득하는 상관 관계 획득부; 및

상기 상관 관계를 이용하여 메인샷 촬영 조건을 결정하는 메인샷 촬영 조건 결정부;

를 포함하는 엑스레이 조사 조절 장치.
제1항에 있어서,

상기 프리샷 촬영 조건은 프리샷 관전압과 프리샷 조사 선량을 포함하고,

상기 프리샷 촬영 조건 결정부는 촬영 대상의 두께에 따라 상기 프리샷 관전압을 결정하고, 기 지정된 조사 선량으로 상기 프리샷 조사 선량을 결정하는, 엑스레이 조사 조절 장치.
제1항에 있어서,

상기 레퍼런스 화소 값 획득부는,

상기 프리샷 영상 내에서 가장 낮은 신호 영역의 화소 값을 상기 레퍼런스 화소 값(Reference Pixel Value)으로 획득하는, 엑스레이 조사 조절 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 상관 관계 획득부는 조사 선량과 영상 신호 간 상관 관계를 획득하는, 엑스레이 조사 조절 장치.
제4항에 있어서,

상기 메인샷 촬영 조건 결정부는,

상기 레퍼런스 화소값이, 상기 메인샷 촬영 조건으로 촬영된 메인샷 영상에서 목적하는 타겟 화소값을 나타내도록 상기 메인샷 촬영 조건을 결정하는, 엑스레이 조사 조절 장치.
제5항에 있어서,

상기 메인샷 촬영 조건은 메인샷 관전압과 메인샷 조사 선량을 포함하고,

상기 메인샷 촬영 조건 결정부는 촬영 대상의 두께에 따라 상기 메인샷 관전압을 결정하고, 상기 촬영 대상의 두께에 따라 상기 타겟 화소값을 결정하여 상기 조사 선량과 영상 신호 간 상호 관계를 통해 상기 타겟 화소값을 위한 메인샷 조사 선량을 결정하는, 엑스레이 조사 조절 장치.
제1항에 있어서,

상기 메인샷 촬영 조건으로 촬영된 메인샷 영상들의 최고밀도 영역의 휘도값 차이는 임계치 이내인, 엑스레이 조사 조절 장치.
프리샷 촬영 조건을 결정하는 단계;

상기 결정된 프리샷 촬영 조건으로 촬영된 프리샷 영상으로부터 레퍼런스 화소 값(Reference Pixel Value)을 획득하는 단계;

상기 레퍼런스 화소 값을 기반으로 촬영 조건과 영상 신호 간 상관 관계를 획득하는 단계; 및

상기 상관 관계를 이용하여 메인샷 촬영 조건을 결정하는 단계;

를 포함하는 엑스레이 조사 조절 방법.
프리샷 촬영 후 메인샷 촬영을 하는 디지털 엑스레이 영상 시스템으로서,

메인샷 촬영 조건에 따라 피검체를 촬영한 메인샷 영상들의 최고밀도 영역의 휘도값 차이는 임계치 이내인, 디지털 엑스레이 영상 시스템.