WO2018070678A1 - 방사선 영상 획득 및 분석 장치, 그 방법 - Google Patents

방사선 영상 획득 및 분석 장치, 그 방법 Download PDF

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WO2018070678A1
WO2018070678A1 PCT/KR2017/010165 KR2017010165W WO2018070678A1 WO 2018070678 A1 WO2018070678 A1 WO 2018070678A1 KR 2017010165 W KR2017010165 W KR 2017010165W WO 2018070678 A1 WO2018070678 A1 WO 2018070678A1
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WO
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image acquisition
image
diagnosis object
diagnosis
acquisition unit
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PCT/KR2017/010165
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최영욱
김기현
배영민
허두창
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한국전기연구원
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/54—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/40—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4021—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis involving movement of the focal spot
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4208—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector

Definitions

  • the present invention relates to a radiographic image acquisition and analysis device, and a method thereof, and in particular, an X-ray radiator intermittently or continuously rotates according to a preset angle range, and when the X-ray is irradiated to a diagnosis object, the X-ray detector is fixed or preset accordingly.
  • the present invention relates to a radiographic image acquisition and analysis apparatus and method for intermittently or continuously rotating according to an angular range to detect an X-ray and to analyze an image by applying an image synthesis program.
  • 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.
  • Publication No. 10-2016-0007799 is a device and method for early diagnosis of breast cancer developed according to this need.
  • the prior art uses a three-dimensional image obtained by a DBT (Digitial Breast Tomosynthesis) method and a three-dimensional image obtained by a DOT (Diffuse Optical Tomography) method to diagnose a breast cancer lesion. As a result, it is possible to improve the early diagnosis efficiency of breast cancer and reduce unnecessary biopsy.
  • DBT Digitial Breast Tomosynthesis
  • DOT Directuse Optical Tomography
  • the present invention is to solve the above problems, the X-ray irradiation unit intermittently or continuously rotates according to the preset angle range, and when the X-ray is irradiated to the diagnostic object, the X-ray detector is fixed or corresponding to the preset angle range Disclosed is a radiographic image acquisition and analysis apparatus and method for rotating X-rays intermittently or continuously.
  • an X-ray irradiation unit which rotates according to a preset angle range and generates X-rays and irradiates the diagnosis object;
  • the diagnostic image of the diagnosis object is fixed to the diagnosis object from the X-rays passing through the diagnosis object, or the X-ray irradiation unit rotates according to a preset angle range in the opposite direction.
  • An image acquisition unit that acquires while rotating at an angle; And controlling the X-ray radiator to rotate according to a preset angle range and to generate X-rays, while the image acquisition unit rotates the diagnostic image for the diagnostic object or the X-ray radiator rotates according to a preset angle range. It includes a control unit for controlling to obtain while rotating at a corresponding angle in the opposite direction about the rotation axis.
  • control unit of one side of the present invention controls to irradiate X-rays to the diagnostic subject or X-rays to the diagnostic subject at a predetermined angle during continuous rotation only when the X-ray radiator stops during intermittent rotation.
  • controller of one side of the present invention controls to acquire the diagnostic image only when the image acquisition unit stops during intermittent rotation or to obtain the diagnostic image at a predetermined angle during continuous rotation.
  • the irradiation drive unit for driving the X-ray irradiation unit to rotate intermittently or continuously according to a predetermined angle range under the control of the controller;
  • an acquisition driving unit which drives the X-ray irradiation unit to be fixed or rotates at an angle corresponding to the opposite direction about the rotation axis when the X-ray irradiation unit intermittently or continuously rotates according to a preset angle range under the control of the controller. It includes more.
  • one aspect of the present invention further includes an image determination unit for determining the presence or absence of a lesion inside the diagnosis subject using the diagnosis image.
  • the preset angle range of the X-ray irradiation unit of one side of the present invention is in the range of 25 degrees to 25 degrees from one side to the opposite side with respect to the center, the preset angle range of the image acquisition unit 25 to one side relative to the center It is in the range of 25 degrees to the opposite side in the figure.
  • the distance STD of the X-ray irradiation unit from the diagnosis subject is in a range of 500 mm to 800 mm
  • the distance DD of the image acquisition unit from the diagnosis subject Is in the range of 0 mm to 50 mm.
  • the distance STD of the X-ray radiator from the diagnosis object is in a range of 500 mm to 800 mm
  • the distance DD of the image acquisition unit from the diagnosis object is It is in the range of 0 mm to 200 mm.
  • an upper fixing plate positioned between the X-ray irradiation unit and the diagnostic object of one side of the present invention and fixing the upper surface of the diagnostic object;
  • a lower fixing plate positioned between the diagnosis subject and the image acquisition unit and fixing a lower surface to the diagnosis metabolism.
  • one side of the present invention is located between the image acquisition unit and the lower fixing plate, and further comprises a grid for removing the scattering lines generated in the diagnosis target during X-ray transmission.
  • X-ray irradiation unit rotates according to a predetermined angle range to generate the X-rays to irradiate to the diagnosis object;
  • step (A) of the other aspect of the present invention X-rays are irradiated to the diagnosis subject only when the X-ray radiator stops during intermittent rotation, or X-rays are irradiated onto the diagnosis subject at a predetermined angle during continuous rotation.
  • the diagnostic imaging apparatus acquires a diagnostic image only when the image acquisition unit stops during intermittent rotation, or acquires a diagnostic image at a predetermined angle during continuous rotation.
  • another aspect of the invention further includes the step (D) the lesion determining unit determines the presence or absence of the lesion inside the diagnosis object by using the diagnostic image.
  • step (D) of another aspect of the present invention (D-1) obtaining a three-dimensional image of the diagnosis object from the diagnosis image; (D-2) determining the suspected lesion site inside the diagnosis subject from the three-dimensional image; And (D-3) determining the presence or absence of a lesion inside the diagnosis subject.
  • the preset angle range of the X-ray irradiation unit of another aspect of the present invention is in the range of 25 degrees to one side relative to the center from 25 degrees
  • the preset angle range of the image acquisition unit is 25 to one side relative to the center It is in the range of 25 degrees to the opposite side in the figure.
  • the distance STD of the X-ray irradiation unit from the diagnosis subject is in a range of 500 mm to 800 mm, and the image from the diagnosis subject.
  • the distance DD of the acquisition unit is in the range of 0 mm to 50 mm.
  • the distance STD of the X-ray irradiation unit from the diagnosis subject is in a range of 500 mm to 800 mm, and the image acquisition from the diagnosis subject.
  • the negative distance DD is in the range of 0 mm to 200 mm.
  • the X-ray irradiation unit rotates intermittently or continuously according to a preset angle range, and when the X-ray is irradiated to a diagnosis object, the X-ray detector is fixed or correspondingly rotates intermittently or continuously according to a preset angle range. It is possible to detect the image accurately.
  • the present invention enables tracking of optimal image acquisition conditions while adjusting various shooting conditions.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a radiographic image acquisition and analysis apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a detailed block diagram of a lesion determining unit of a radiographic image acquisition and analysis apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 3 and 4 is a reference view of the operation of the radiographic image acquisition and analysis device according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart of a radiographic image acquisition and analysis method according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a detailed flowchart of S200 of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a photographing state when the image acquisition unit is fixed in the radiographic image acquisition and analysis apparatus of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a photographing state when the image acquisition unit rotates in the radiographic image acquisition and analysis apparatus of the present invention.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a radiographic image acquisition and analysis apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the radiographic image acquisition and analysis apparatus 1 includes an X-ray irradiation unit 10, an image acquisition unit 20, an upper fixing plate 30, and a lower fixing plate 40.
  • the irradiation driver 50, the acquisition driver 60, and the controller 70 are included.
  • the X-ray radiator 10 generates X-rays to irradiate the diagnosis subject.
  • the X-ray radiator 10 may be an X-ray tube
  • the diagnosis subject may be a breast of a diagnosis subject
  • a preset angle range is controlled according to the control of the irradiation driver 50 of the controller 70.
  • -21 degrees to 21 degrees rotates intermittently or continuously, and X-rays are irradiated onto the diagnostic object only when stopped during intermittent rotation under the control of the controller 70, or a preset angle during continuous rotation.
  • X-rays may be irradiated to the diagnosis subject.
  • the image acquisition unit 20 obtains a diagnosis image of the diagnosis object from X-rays that are positioned under the diagnosis object and transmitted through the diagnosis object.
  • the diagnostic image may be configured as a set (eg, 15) of a diagnosis object projection image by X-rays radiated from various angles.
  • the image acquisition unit 20 is fixed under the control of the acquisition drive unit 60 of the control unit 70 or based on the rotation axis.
  • the diagnostic image is acquired in a fixed state while rotating at a corresponding angle in the opposite direction, or the diagnostic image is acquired only when stopped during intermittent rotation, or the diagnostic image is acquired at a preset angle during continuous rotation. can do.
  • the number of images to be photographed is in the range of 10 to 15 images.
  • the image acquisition unit 20 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 conventionally used film. , High electrical signal generation, and easy data processing.
  • the upper fixing plate 30 is positioned between the X-ray radiator 10 and the diagnosis object to fix the upper surface of the diagnosis object (ie, the upper chest as the upper surface of the breast of the diagnosis subject), and the lower fixing plate 40 is the Located between the diagnosis subject and the image acquisition unit 20, the lower surface of the diagnosis object (that is, the lower chest of the breast of the diagnosis subject) is fixed.
  • the irradiation driver 50 drives the X-ray irradiation unit 10 to intermittently or continuously rotate according to a preset angle range (for example, -21 degrees to 21 degrees) under the control of the controller 70.
  • the acquisition driver 60 may fix the image acquisition unit 20 or center the rotation axis. To rotate at a corresponding angle in the opposite direction.
  • the control unit 70 controls the irradiation unit driver 50 so that the X-ray irradiation unit 10 rotates intermittently or continuously according to a preset angle range (for example, -21 degrees to 21 degrees), and the X-ray irradiation unit 10 Only when X is stopped during the intermittent rotation, the X-ray is irradiated to the diagnostic subject or X-ray is irradiated to the diagnostic subject at a predetermined angle during continuous rotation.
  • a preset angle range for example, -21 degrees to 21 degrees
  • the controller 70 controls the acquisition driver 60 when the X-ray irradiation unit 10 rotates intermittently or continuously according to a preset angle range, so that the image acquisition unit 20 is fixed or centered on the rotation axis. It rotates at a corresponding angle in the opposite direction and acquires a diagnostic image in a fixed state, or acquires a diagnostic image only when stopped during intermittent rotation, or acquires a diagnostic image at a preset angle during continuous rotation.
  • a grid is inserted between the image acquisition unit 20 and the lower fixing plate 40.
  • the role of the grid is to improve the sharpness, contrast, etc. of the image by removing the scattering lines generated from the diagnostic object during X-ray transmission.
  • the grid serves to improve the image quality.
  • the grid experiment can be performed for two cases of fixing the image acquisition unit 20 and rotating symmetrically with the X-ray irradiation unit 10. It also has the advantage of tracking grid effects.
  • Operation of the radiographic image acquisition and analysis device having such a configuration can take an image in two ways as follows.
  • One method is (1) to fix the image acquisition unit 20 and the X-ray irradiation unit 10 to take 10-15 images of the diagnostic object while rotating a certain angle, another method is (2) the image acquisition unit 20 is a method of photographing 10-15 diagnostic objects while rotating in a point symmetry while facing the X-ray radiator 10.
  • the rotation angle is up to about 50 degrees, and when taking pictures while rotating, it is possible to stop and shoot for each shooting angle, or it is a structure that can be taken while moving continuously.
  • Two imaging methods may be used to obtain 10-15 projection images of a diagnosis object (breast or breast phantom), and tomography images may be produced using an image synthesis program.
  • breast lesions breast cancer, etc.
  • the diagnostic efficiency of lesions can also be improved by 30%.
  • the radiographic image acquisition and analysis device 1 uses the diagnosis image to detect lesions inside the diagnosis subject (ie, inside the breast of the diagnosis subject).
  • Breast cancer lesion may further include an image determination unit 50 for determining the presence, the detailed configuration of the image determination unit 80 will be described in more detail with reference to FIG.
  • the image determiner 80 includes an image generator 81 and a determiner 83.
  • the image generator 81 generates a 3D image of the diagnostic object by using the diagnostic image acquired by the image acquirer 20.
  • the image generating unit 81 produces 10-15 projection images obtained on a diagnosis target (breast or breast phantom) by using two imaging methods as a tomography image using an image synthesis program.
  • a diagnosis target breast or breast phantom
  • tomograms are produced at intervals of 1 mm so that the breast lesions (breast cancer, etc.) can be observed in more detail when one-dimensional images of the breast are observed in two-dimensional images.
  • the diagnostic efficiency of breast cancer lesions can also be improved by 30%.
  • the determination unit 83 determines a lesion suspect area inside the diagnosis subject by using the three-dimensional image, and determines the presence or absence of a lesion inside the diagnosis subject.
  • the determination unit 83 may detect the breast mass and the microcalcification inside the diagnosis object using the three-dimensional image to determine the microcalcified area as the suspected lesion site. .
  • the determination unit 83 may be a computer-aided detection (CAD) module that automatically or semi-automatically detects a lesion using the diagnosis image or the three-dimensional image.
  • CAD computer-aided detection
  • the 3D image it may be easily used to determine a suspected lesion.
  • the thickness of the breast is 50 mm, tomograms are produced at intervals of 1 mm, and the breast lesions (breast cancer, etc.) can be observed in more detail when one-dimensional images of three-dimensional images of breast lesions are observed. It can also improve the diagnosis efficiency of breast cancer lesions by 30%.
  • 3 and 4 are reference diagrams of the operation of the radiographic image acquisition and analysis device according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the image acquirer 20 diagnoses from the X-rays transmitted through the diagnosis subject. Acquire an image.
  • the image acquisition unit 20 acquires the diagnostic image in a fixed state even if the X-ray irradiation unit 10 rotates intermittently or continuously according to a preset angle range.
  • the distance STD of the X-ray radiator 10 from the diagnosis subject is 657 mm, for example, and the distance DD of the image acquirer 20 from the diagnosis subject is 3 mm, for example.
  • the distance STD of the X-ray radiator 10 from the diagnosis subject and the distance DD of the image acquirer 20 from the diagnosis subject may be appropriately adjusted to obtain an optimal image.
  • the numerical value 21 degrees, -21 degrees, 657mm (STD), 3mm (DD), meaning that the center of rotation of the X-ray irradiation unit 10 is 3mm above the surface of the image acquisition unit 20 can be changed.
  • the angle can be changed up to ⁇ 25 degrees
  • STD is 500-800mm
  • DD is 0-50mm. It is possible to test while changing this value, and there is also a change in the image every time. It is possible.
  • the image acquisition unit 20 may detect the X-rays transmitted through the diagnosis subject. Acquire a diagnostic image.
  • the image acquisition unit 20 acquires a diagnostic image while the X-ray irradiation unit rotates intermittently or continuously according to a preset angle range and rotates at an angle corresponding to the opposite direction about the rotation axis.
  • the distance STD of the X-ray radiator 10 from the diagnosis object B is 657 mm, for example, and the distance DD of the image acquisition unit 20 is 80 mm, for example.
  • the distance STD of the X-ray radiator 10 from the diagnosis subject and the distance DD of the image acquirer 20 from the diagnosis subject may be appropriately adjusted to obtain an optimal image.
  • the angle can be changed up to ⁇ 25 degrees
  • STD is 500-800mm
  • DD is 0-200mm, and it is possible to test while changing this value. This is possible.
  • the breast phantom which is a diagnosis subject, is photographed in a fixed state.
  • FIG. 5 is a flowchart of a radiographic image acquisition and analysis method according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the diagnostic image for the diagnosis object is obtained from X-rays passing through the diagnosis object.
  • the X-ray radiator 10 generates X-rays to irradiate the diagnosis object, and intermittently or continuously rotates according to a preset angle range (for example, -21 degrees to 21 degrees), and stops during intermittent rotation. Only X-rays may be irradiated to the diagnostic object or X-rays may be irradiated to the diagnostic object at a predetermined angle during continuous rotation.
  • a preset angle range for example, -21 degrees to 21 degrees
  • the image acquisition unit 20 obtains a diagnosis image of the diagnosis object from X-rays that are positioned under the diagnosis object and transmitted through the diagnosis object.
  • the image acquisition unit 20 may be configured such that the X-ray radiator is located in a preset angle range. Therefore, even if rotated intermittently or continuously, a diagnostic image is obtained in a fixed state.
  • the image acquisition unit 20 is located under the diagnosis object and acquires a diagnosis image of the diagnosis object from X-rays passing through the diagnosis object.
  • the diagnosis image may be acquired while rotating at a corresponding angle in the opposite direction about the rotation axis.
  • the lesion determining unit 80 determines the presence or absence of a lesion inside the diagnosis object by using the diagnosis image in step S200, the process is terminated.
  • FIG. 6 is a detailed flowchart of S200 of FIG. 5. As shown in FIG. 6, the image generator 81 generates a 3D image of the diagnostic object from the diagnostic image in S210.
  • the determination unit 83 determines a lesion suspected area using the three-dimensional image, and when S250 determines the presence or absence of a lesion inside the diagnosis object, the termination is completed.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a photographing state when the image acquisition unit is fixed in the radiographic image acquisition and analysis apparatus of the present invention.
  • the image acquisition unit 20 is horizontally fixed, the X-ray radiator 10 is rotated, and at the focal spot of the X-ray radiator 10 when the image is captured at the left end or the right direction at the time of imaging.
  • the X-ray is irradiated toward the image acquisition unit 20
  • the width of the image acquisition unit 20 is 300 mm, for example, the distance that the X-ray travels to the right end of the left end of the image acquisition unit 20 is changed and the distance difference is different. Due to this, the dose of X-rays received by the image acquisition unit 20 may be different, and the quality of the image photographed at the angles of the left and right ends of the image acquisition unit 20 may be degraded.
  • the X-ray radiator 10 is rotated to be perpendicular to the image acquirer 20
  • the X-ray is incident on the pixel of the surface of the image acquirer 20 at a rectangular angle (bevel angle) at each corresponding angle.
  • a difference in pixel values occurs at each angle.
  • the distance between L and l is different at the positions 1 and 3, and thus the intensity of the image on the left and right sides of the image acquisition unit 20 is different, and the pixels on the surface of the image acquisition unit 20 at the position 2.
  • the direction of is perpendicular but the X-ray incidence comes in a square (bevel angle).
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a photographing state when the image acquisition unit rotates in the radiographic image acquisition and analysis apparatus of the present invention.
  • the distance from the focus of the X-ray radiator 10 to the image acquirer 20 is irrespective of the rotation angle. Maintain constant conditions.
  • the X-rays are incident vertically to the center of the image acquisition unit 20, but are also incident to the left and right ends at a rectangular angle.
  • the range of blind spots is very small than when the fixed image acquisition unit 20 is photographed.
  • the left and right distances of the image acquisition unit 20 and the X-ray radiator 10 are constant at positions 1, 2, and 3.
  • the image synthesis program technology for the two methods must be changed and the image synthesis optimization algorithm needs to be developed for each method.
  • the device can be used to determine which of the two imaging methods is better suited for the detection of breast lesions on certain diagnostic subjects (e.g., dense breasts of Asian women or fatty breasts of Western women). Have.
  • the present invention has produced a device that can be changed to two imaging structures in one diagnostic device.
  • the images of one diagnostic subject obtained by these two imaging methods can obtain the necessary data that can be applied to the development of the optimal image synthesis algorithm, respectively, and the image analysis algorithm can be further developed by comparing the images obtained under the two types of shooting conditions. It is very suitable as a capable device.

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Abstract

본 발명은 방사선 영상 획득 및 분석 장치, 그 방법에 관한 것으로, 엑스선 조사부; 영상 획득부; 제어부; 상기 제어부의 제어에 따라 상기 엑스선 조사부를 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하도록 구동하는 조사 구동부; 및 상기 제어부의 제어에 따라 상기 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하면 상기 영상 획득부를 고정되어 있도록 하거나 회전축을 중심으로 하여 반대 방향으로 대응되는 각도로 회전하도록 구동하는 획득 구동부를 포함하는 방사선 영상 획득 및 분석 장치, 그 방법이 제공된다.

Description

방사선 영상 획득 및 분석 장치, 그 방법
본 발명은 방사선 영상 획득 및 분석 장치, 그 방법에 관한 것으로, 특히 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하며 진단 대상체에 엑스선을 조사하면 엑스선 검출부가 고정되어 있거나 이에 대응되게 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하며 엑스선을 검출하고 영상합성 프로그램을 적용하여 영상을 분석하도록 한 방사선 영상 획득 및 분석 장치, 그 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 유방 종괴(mass)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.
이러한 필요에 따라 개발된 유방암 조기 진단 장치 및 방법으로 공개번호 10-2016-0007799호가 있다.
상기 종래 기술은 유방 등의 진단 대상체에 대한 DBT(Digitial Breast Tomosynthesis) 방식으로 획득되는 3차원 영상 및 DOT(Diffuse Optical Tomography) 방식으로 획득되는 진단 대상체의 3차원 영상을 상호 보완적으로 활용하여 유방암 병변 유무를 확인하므로 유방암에 대한 조기진단 효율을 향상시키고 불필요한 조직검사를 줄일 수 있는 효과를 갖는다.
하지만, 이와 같은 종래 기술은 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하며 진단 대상체에 엑스선을 조사하면 엑스선 검출부가 고정된 상태에서 엑스선을 검출하도록 하고 있어 엑스선 조사부의 각도 변화에 따른 정확한 영상 획득을 어렵게 하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하며 진단 대상체에 엑스선을 조사하면 엑스선 검출부가 고정되어 있거나 이에 대응되게 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하며 엑스선을 검출하도록 한 방사선 영상 획득 및 분석 장치, 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면은 미리 설정된 각도 범위에 따라 회전하며 엑스선을 생성하여 진단 대상체로 조사하는 엑스선 조사부; 상기 진단 대상체 하부에 위치하며 상기 진단 대상체를 투과한 엑스선으로부터 상기 진단 대상체에 대한 진단 영상을 고정된 상태에서 또는 상기 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 회전함에 따라 회전축을 중심으로 하여 반대 방향으로 대응되는 각도로 회전하면서 획득하는 영상 획득부; 및 상기 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 회전하며 엑스선을 생성하도록 제어하고, 상기 영상 획득부가 상기 진단 대상체에 대한 진단 영상을 고정된 상태에서 또는 상기 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 회전함에 따라 회전축을 중심으로 하여 반대 방향으로 대응되는 각도로 회전하면서 획득하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일측면의 상기 제어부는 상기 엑스선 조사부가 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사하거나 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사하도록 제어한다.
또한, 본 발명의 일측면의 상기 제어부는 상기 영상 획득부가 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 진단 영상을 획득하거나 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 진단 영상을 획득하도록 제어한다.
또한, 본 발명의 일측면은 상기 제어부의 제어에 따라 상기 엑스선 조사부를 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하도록 구동하는 조사 구동부; 및 상기 제어부의 제어에 따라 상기 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하면 상기 영상 획득부를 고정되어 있도록 하거나 회전축을 중심으로 하여 반대 방향으로 대응되는 각도로 회전하도록 구동하는 획득 구동부를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 일측면은 상기 진단 영상을 이용하여 상기 진단 대상체 내부의 병변 유무를 판단하는 영상 판단부를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 일측면의 상기 엑스선 조사부의 미리 설정된 각도 범위는 중앙을 기준으로 일측으로 25도에서 반대측으로 25도의 범위에 있고, 상기 영상 획득부의 미리 설정된 각도 범위는 중앙을 기준으로 일측으로 25도에서 반대측으로 25도의 범위에 있다.
또한, 본 발명의 일측면의 상기 영상 획득부가 고정되어 있는 상태에서는 상기 진단 대상체로부터 상기 엑스선 조사부의 거리(STD)는 500mm 내지 800mm의 범위 내에 있고, 상기 진단 대상체로부터 상기 영상 획득부의 거리(DD)는 0mm 내지 50mm의 범위 내에 있다.
또한, 본 발명의 일측면의 상기 영상 획득부가 회전하는 상태에서는 상기 진단 대상체로부터 상기 엑스선 조사부의 거리(STD)는 500mm 내지 800mm의 범위 내에 있고, 상기 진단 대상체로부터 상기 영상 획득부의 거리(DD)는 0mm 내지 200mm의 범위 내에 있다.
또한, 본 발명의 일측면의 상기 엑스선 조사부와 상기 진단 대상체 사이에 위치하며 상기 진단 대상체의 상부면을 고정하는 상부 고정판; 및 상기 진단 대상체와 상기 영상 획득부 사이에 위치하며 상기 진단 대사에의 하부면을 고정하는 하부 고정판을 더 포함한다.
또한, 본 발명의 일측면은 상기 영상획득부와 하부 고정판사이에 위치하며, 엑스선 투과시 진단대상에 발생하는 산란선을 제거하는 그리드를 더 포함한다.
한편, 본 발명의 다른 측면은 (A)엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 회전하며 엑스선을 생성하여 진단 대상체로 조사하는 단계; (B) 영상 획득부가 고정된 상태에서 상기 엑스선 조사부와 반대 방향으로 대응되는 각도로 회전하면서 상기 진단 대상체를 투과한 엑스선으로부터 상기 진단 대상체에 대한 진단 영상을 획득하는 단계; 및 (C) 상기 영상 획득부가 회전축을 중심으로 상기 엑스선 조사부와 반대 방향으로 대응되는 각도로 회전하면서 상기 진단 대상체를 투과한 엑스선으로부터 상기 진단 대상체에 대한 진단 영상을 획득하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 (A) 단계에서 상기 엑스선 조사부가 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사하거나 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사한다.
또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 (C) 단계에서 상기 영상 획득부가 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 진단 영상을 획득하거나 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 진단 영상을 획득한다.
또한, 본 발명의 다른 측면은 (D) 병변 판단부가 상기 진단 영상을 이용하여 상기 진단 대상체 내부의 병변 유무를 판단하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 (D) 단계는, (D-1) 상기 진단 영상으로부터 상기 진단 대상체에 대한 삼차원 영상을 획득하는 단계; (D-2) 상기 삼차원 영상으로부터 상기 진단 대상체 내부의 병변 의심 부위를 결정하는 단계; 및 (D-3) 상기 진단 대상체 내부의 병변 유무를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 엑스선 조사부의 미리 설정된 각도 범위는 중앙을 기준으로 일측으로 25도에서 반대측으로 25도의 범위에 있고, 상기 영상 획득부의 미리 설정된 각도 범위는 중앙을 기준으로 일측으로 25도에서 반대측으로 25도의 범위에 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 (B) 단계의 상기 영상 획득부가 고정되어 있는 상태에서는 상기 진단 대상체로부터 상기 엑스선 조사부의 거리(STD)는 500mm 내지 800mm의 범위 내에 있고, 상기 진단 대상체로부터 상기 영상 획득부의 거리(DD)는 0mm 내지 50mm의 범위 내에 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 (C) 단계의 상기 영상 획득부가 회전하는 상태에서는 상기 진단 대상체로부터 상기 엑스선 조사부의 거리(STD)는 500mm 내지 800mm의 범위 내에 있고, 상기 진단 대상체로부터 상기 영상 획득부의 거리(DD)는 0mm 내지 200mm의 범위 내에 있다.
본 발명은 상기와 같이 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하며 진단 대상체에 엑스선을 조사하면 엑스선 검출부가 고정되어 있거나 이에 대응되게 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하며 엑스선을 검출하도록 하여 정확한 영상 검출이 가능하도록 한다.
이처럼 본 발명은 다양한 촬영 조건을 조절해 가면서 최적의 영상 획득 조건의 추적이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면 각종 영상 진단을 위한 효율적 구조물 제작 기술의 향상이 가능하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사선 영상 획득 및 분석 장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사선 영상 획득 및 분석 장치의 병변 판단부에 대한 상세 블록도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 다른 방사선 영상 획득 및 분석 장치의 동작 참고도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사선 영상 획득 및 분석 방법의 순서도이다.
도 6은 도 5의 S200에 대한 상세 순서도 이다.
도 7은 본 발명의 방사선 영상 획득 및 분석 장치에서 영상 획득부가 고정된 경우의 촬영 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 방사선 영상 획득 및 분석 장치에서 영상 획득부가 회전하는 경우의 촬영 상태를 나타내는 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사선 영상 획득 및 분석 장치의 개념도 이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사선 영상 획득 및 분석 장치(1)는 엑스선 조사부(10), 영상 획득부(20), 상부 고정판(30) 및 하부 고정판(40), 조사 구동부(50), 획득 구동부(60) 및 제어부(70)를 포함한다.
엑스선 조사부(10)는 엑스선을 발생시켜 진단 대상체로 조사한다. 이때, 엑스선 조사부(10)는 엑스레이 튜브일 수 있고 상기 진단 대상체는 진단 대상자의 유방일 수 있으며, 엑스선 조사부(10)의 경우 제어부(70)의 조사 구동부(50)의 제어에 따라 미리 설정된 각도 범위(예를 들어, -21도 내지 21도)에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하고, 제어부(70)의 제어에 따라 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사하거나 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사할 수 있다.
영상 획득부(20)는 상기 진단 대상체 하부에 위치하며 상기 진단 대상체를 투과한 엑스선으로부터 상기 진단 대상체에 대한 진단 영상을 획득한다.
이때, 상기 진단 영상은 다양한 각도에서 조사되는 엑스선에 의한 진단 대상체 투사 영상의 집합(예를 들어, 15장)으로 구성될 수 있다.
이와 같은 영상 획득부(20)는 상기 엑스선 조사부(10)가 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하면 제어부(70)의 획득 구동부(60)의 제어에 따라 고정되어 있거나 회전축을 중심으로 하여 반대 방향으로 대응되는 각도로 회전하면서 제어부(70)의 제어에 따라 고정상태에서 진단 영상을 획득하도록 하거나, 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 진단 영상을 획득하거나 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 진단 영상을 획득할 수 있다. 이때 촬영되는 영상의 수는 10 내지 15장의 범위에 있다.
이러한 영상 획득부(20)는 디지털 방식의 반도체 평판 검출기일 수 있고, 상기 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, 상기 진단 영상에 대한 실시간 처리와 재생이 가능할 뿐만 아니라 비교적 적은 양의 엑스선으로도 고해상도의 상기 진단 영상을 획득할 수 있게 된다.
상부 고정판(30)은 엑스선 조사부(10)와 상기 진단 대상체 사이에 위치하며 상기 진단 대상체의 상부면(다시 말해서, 진단 대상자 유방의 상부면인 윗가슴)을 고정하고, 하부 고정판(40)은 상기 진단 대상체와 영상 획득부(20) 사이에 위치하며 상기 진단 대상체의 하부면(다시 말해서, 진단 대상자의 유방의 하부면인 밑가슴)을 고정한다.
한편, 상기 조사 구동부(50)는 제어부(70)의 제어에 따라 엑스선 조사부(10)를 미리 설정된 각도 범위(예를 들어, -21도 내지 21도)에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하도록 구동한다.
그리고, 상기 획득 구동부(60)는 제어부(70)의 제어에 따라 상기 엑스선 조사부(10)가 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하면 영상 획득부(20)를 고정되어 있도록 하거나 회전축을 중심으로 하여 반대 방향으로 대응되는 각도로 회전하도록 구동한다.
상기 제어부(70)는 엑스선 조사부(10)가 미리 설정된 각도 범위(예를 들어, -21도 내지 21도)에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하도록 조사부 구동부(50)를 제어하고, 엑스선 조사부(10)가 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사하거나 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사하도록 제어한다.
또한, 상기 제어부(70)는 상기 엑스선 조사부(10)가 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하면 획득 구동부(60)를 제어하여 영상 획득부(20)가 고정되어 있거나 회전축을 중심으로 하여 반대 방향으로 대응되는 각도로 회전하도록 하며, 고정상태에서 진단 영상을 획득하도록 하거나, 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 진단 영상을 획득하거나 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 진단 영상을 획득하도록 제어한다.
또한 영상획득부(20)와 하부 고정판(40)사이에는 그리드(Grid)를 삽입하는 구조를 가진다. 그리드의 역할은 엑스선 투과시 진단대상체에서 발생하는 산란선을 제거하여 영상의 선예도, 대조도 등을 향상시키는 역할을 한다. 즉 그리드는 영상의 품질을 향상시키는 역할을 한다. 본 발명에서는 영상획득부(20)를 고정할 경우와 엑스선 조사부(10)와 대칭으로 회전하는 경우의 두 가지 경우에 대해서 그리드 실험을 할 수 있으므로 각각의 경우에 대해서 진단대상체의 성질에 따른 최적의 그리드 효과를 추적할 수 있는 장점도 가진다.
이와 같은 구성을 가진 방사선 영상 획득 및 분석 장치의 동작은 다음과 같이 2가지 방법으로 영상을 촬영할 수 있다.
한 가지 방법은(1) 영상 획득부(20)를 고정시키고 엑스선 조사부(10)가 일정각도를 돌아가면서 진단 대상체를 10-15장 촬영하는 방법이고, 다른 한 가지 방법은 (2) 영상 획득부(20)가 엑스선 조사부(10)와 마주보며 점대칭으로 회전하면서 10-15장의 진단 대상체를 촬영하는 방법이다.
이때 회전 각도는 최대 50도 정도이고, 회전하면서 촬영할 때는 각 촬영 각도마다 정지하여 촬영할 수도 있고 연속적으로 움직이면서 촬영할 수 있는 구조이다.
두 가지 촬영법으로 진단 대상체(유방 혹은 유방팬텀)에 대한 10-15장의 투사 영상을 획득하고 영상 합성 프로그램을 이용하여 단층 영상을 제작할 수 있다.
즉, 유방의 두께가 50 mm라고 하면 1mm 간격으로 단층 영상을 제작하여 유방의 병변(유방암 등)을 3차원적으로 기존의 2차원 촬영시 한 장의 영상으로 관찰 할 때 보다 자세히 관찰할 수 있고 유방암 병변의 진단효율도 30% 향상 시킬 수 있다.
이러한 과정을 위해 도 1에서는 도시하지 않았지만 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사선 영상 획득 및 분석 장치(1)의 경우 상기 진단 영상을 이용하여 상기 진단 대상체 내부의 병변(다시 말해서, 진단 대상자 유방 내부의 유방암 병변) 유무를 판단하는 영상 판단부(50)를 더 포함할 수 있으며, 영상 판단부(80)의 상세 구성의 경우 이하 도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 영상 판단부의 상세 블록도 이다. 도 2에 도시된 바와 같이 영상 판단부(80)는 영상 생성부(81) 및 결정부(83)를 포함한다.
영상 생성부(81)는 영상 획득부(20)에서 획득된 진단 영상을 이용하여 상기 진단 대상체에 대한 삼차원 영상을 생성한다.
상기 영상 생성부(81)는 두 가지 촬영법으로 진단 대상(유방 혹은 유방팬텀)에 대하여 획득된 10-15장의 투사영상을 영상합성 프로그램을 이용하여 단층영상으로 제작한다. 즉, 유방의 두께가 50 mm라고 하면 1mm 간격으로 단층영상을 제작하여 유방의 병변(유방암 등)을 3차원적으로 기존의 2차원 촬영시 한 장의 영상으로 관찰 할 때 보다 자세히 관찰할 수 있도록 하고 유방암 병변의 진단효율도 30% 향상 시킬 수 있다.
다음으로, 결정부(83)는 상기 삼차원 영상을 이용하여 상기 진단 대상체 내부의 병변 의심부위를 결정하고, 상기 진단 대상체 내부의 병변 유무를 판단한다.
이때, 상기 삼차원 영상의 경우 상기 진단 영상을 FBP(Filtered Backprojection), MLEM(maximum likelihood expectation maximization), OSEM(ordered subset expectation maximization) 등의 방식으로 합성하여 생성되는 DBT(Digital Breast Tomosynthesis) 방식의 삼차원 단층 영상이므로, 결정부(83)가 상기 삼차원 영상을 이용하여 상기 진단 대상체 내부의 유방 종괴(mass)와 미세 석회화(microcalcification)를 검출하여 상기 미세 석회화된 영역을 상기 병변 의심 부위로 결정하는 것이 가능해진다.
또한, 결정부(83)는 상기 진단 영상 또는 상기 삼차원 영상을 이용하여 병변을 자동 또는 반자동으로 검출하는 병변 보조 검출(Computer-Aided Detection: CAD) 모듈일 수 있다.
이와 같이, 상기 삼차원 영상의 경우 병변 의심 부위를 결정하는 데 있어서는 용이하게 활용될 수 있다.
더욱이, 즉, 유방의 두께가 50 mm라고 하면 1mm 간격으로 단층영상을 제작하여 유방의 병변(유방암 등)을 3차원적으로 기존의 2차원 촬영시 한 장의 영상으로 관찰 할 때 보다 자세히 관찰할 수 있도록 하고 유방암 병변의 진단효율도 30% 향상 시킬 수 있다.
도 3과 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사선 영상 획득 및 분석 장치의 동작 참고도이다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 엑스선 조사부(10)가 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하며 진단 대상체 측으로 엑스선을 조사하면 영상 획득부(20)가 상기 진단 대상체를 투과한 엑스선으로부터 진단 영상을 획득한다.
이때, 영상 획득부(20)는 상기 엑스선 조사부(10)가 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하더라도 고정된 상태에서 진단 영상을 획득한다.
여기에서, 진단 대상체로부터 엑스선 조사부(10)의 거리(STD)는 일예로 657mm이며, 진단 대상체로부터 영상 획득부(20)의 거리(DD)는 일예로 3mm이다. 이와 같은 진단 대상체로부터 엑스선 조사부(10)의 거리(STD)와 진단 대상체로부터 영상 획득부(20)의 거리(DD)는 최적의 영상을 얻기 위해 적절하게 조절될 수 있다.
이때 수치 21도, -21도, 657mm(STD), 3mm(DD), 엑스선 조사부(10)의 회전중심이 영상 획득부(20)의 표면위에서 3mm위에 있다는 의미임)는 변경이 가능하다.
즉, 각도는 최대 ±25도, STD는 500-800mm, DD는 0-50mm로 변경가능하며 이 수치를 변화시키면서도 시험이 가능하고 그때마다 영상의 변화도 있으므로 여러 조건을 값으로 변경시키면서 다양한 실험이 가능하다.
다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이 엑스선 조사부(10)가 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하며 진단 대상체 측으로 엑스선을 조사하면 영상 획득부(20)가 상기 진단 대상체를 투과한 엑스선으로부터 진단 영상을 획득한다.
이때, 영상 획득부(20)는 상기 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하며 회전축을 중심으로 하여 반대 방향으로 대응되는 각도로 회전하면서 진단 영상을 획득한다.
여기에서, 진단 대상체(B)로부터 엑스선 조사부(10)의 거리(STD)는 일예로 657mm이며, 진단 대상체로부터 영상 획득부(20)의 거리(DD)는 일예로 80mm이다. 이와 같은 진단 대상체로부터 엑스선 조사부(10)의 거리(STD)와 진단 대상체로부터 영상 획득부(20)의 거리(DD)는 최적의 영상을 얻기 위해 적절하게 조절될 수 있다.
이 때 수치 21도, -21도, 657mm(STD), 80mm는(DD)는 변경이 가능하다.
즉, 각도는 최대 ±25도, STD는 500-800mm, DD는 0-200mm로 변경가능하며 이 수치를 변화시키면서도 시험이 가능하고 그 때마다 영상의 변화도 있으므로 여러 조건을 값으로 변경시키면서 다양한 실험이 가능하다. 진단 대상체인 유방 팬텀은 고정한 상태에서 촬영한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사선 영상 획득 및 분석 방법의 순서도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 S100에서 영상 획득부(20)가 엑스선 조사부(10)로부터 조사된 후 진단 대상체를 투과한 엑스선으로부터 상기 진단 대상체에 대한 진단 영상을 획득한다.
이때, 엑스선 조사부(10)는 엑스선을 발생시켜 진단 대상체로 조사하게 되는데, 미리 설정된 각도 범위(예를 들어, -21도 내지 21도)에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하고, 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사하거나 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사할 수 있다.
영상 획득부(20)는 상기 진단 대상체 하부에 위치하며 상기 진단 대상체를 투과한 엑스선으로부터 상기 진단 대상체에 대한 진단 영상을 획득하게 되는데, 영상 획득부(20)는 상기 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하게 되더라도 고정된 상태에서 진단 영상을 획득한다.
이와 달리 영상 획득부(20)는 상기 진단 대상체 하부에 위치하며 상기 진단 대상체를 투과한 엑스선으로부터 상기 진단 대상체에 대한 진단 영상을 획득하게 되는데, 영상 획득부(20)는 상기 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하면, 이에 따라 회전축을 중심으로 하여 반대 방향으로 대응되는 각도로 회전하면서 진단 영상을 획득할 수도 있다.
S200에서 병변 판단부(80)가 상기 진단 영상을 이용하여 상기 진단 대상체 내부의 병변 유무를 판단하면 종료가 이루어진다.
이때, S200의 상세 과정은 이하 도 6을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 6은 도 5의 S200에 대한 상세 순서도 이다. 도 6에 도시된 바와 같이 S210에서 영상 생성부(81)가 상기 진단 영상으로부터 상기 진단 대상체에 대한 삼차원 영상을 생성한다.
이때, 상기 진단 영상으로부터 상기 삼차원 영상을 생성하는 과정은 앞서 설명한 바 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
S230에서 결정부(83)가 상기 삼차원 영상을 이용하여 병변 의심 부위를 결정하고, S250에서 상기 진단 대상체 내부의 병변 유무를 판단하면 종료가 이루어진다.
한편, 위에서 설명한 두 가지 촬영법으로 유방의 단층영상을 획득할 때 장치의 구조적 차이로 인하여 각각의 투영 획득 영상의 질적인 차이가 발생한다.
도 7은 본 발명의 방사선 영상 획득 및 분석 장치에서 영상 획득부가 고정된 경우의 촬영 상태를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 영상 획득부(20)를 수평으로 고정시키고 엑스선 조사부(10)를 회전시키며 촬영시에는 좌방향 끝이나 우방향 끝에서 촬영할 때 엑스선 조사부(10)의 초점(focal spot)에서 영상 획득부(20)를 향해 엑스선이 조사되면 영상 획득부(20)의 폭이 예를 들어 300mm라고 하면 엑스선이 영상 획득부(20)의 좌측끝 우측끝으로 진행하는 거리가 달라지게 되고 거리차이로 인하여 영상 획득부(20)에서 받아들이는 엑스선의 조사량이 틀려지게 되며 영상 획득부(20)의 좌우 양끝의 각도에서 촬영하는 영상의 질이 저하될 수 있다.
또한 엑스선 조사부(10)가 회전하면서 영상 획득부(20)와 수직으로 배치될 때를 제외하고는 각 해당하는 각도마다 엑스선이 영상 획득부(20)의 표면의 픽셀에 사각(비스듬한 각)으로 입사하게 되어 각 각도마다 픽셀값의 차이가 발생한다.
도면에서 ①, ③의 위치에서 L과 l의 거리가 다르며, 이에 따라 영상 획득부(20)의 좌측과 우측의 영상의 강도가 달라지며, ②의 위치에서 영상 획득부(20)의 표면의 픽셀의 방향은 수직이나 엑스선 입사는 사각(비스듬한 각)으로 들어온다.
도 8은 본 발명의 방사선 영상 획득 및 분석 장치에서 영상 획득부가 회전하는 경우의 촬영 상태를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 영상 획득부(20)와 엑스선 조사부(10)가 마주보고 회전하며 촬영하는 조건에서는 항상 엑스선 조사부(10)의 초점으로부터 영상 획득부(20)까지의 거리는 회전 각도에 관계없이 일정한 조건을 유지한다.
이 방법의 촬영시에도 영상 획득부(20)의 중앙부에는 엑스선이 수직으로 입사하나 좌측끝과 우측끝에는 역시 사각(비스듬한 각)으로 입사한다. 그러나 영상 획득부(20)를 고정하여 촬영할 때 보다는 사각의 범위가 매우 적다.
도면에서 ①,②, ③의 위치에서 영상 획득부(20)와 엑스선 조사부(10)의 좌우 거리가 일정한다.
그러므로 이 두 촬영법에서 획득하는 영상의 차이점으로 인하여 두 가지 영상촬영법에 대한 영상합성 프로그램 기술이 달라져야 하고 각각의 촬영법에 대하여 영상합성 최적화 알고리즘 기법의 개발이 필요하게 된다.
나아가서 본 장치를 사용하여 어떤 진단 대상체(예를 들어 동양여성의 치밀유방 혹은 서양여성의 지방질유방)에 대하여 두 가지 촬영법 중 어느 방법이 더 유방병변의 관찰에 적합한지도 판단할 수 있는 장치로서의 목적도 가지고 있다.
그러므로 본 장치로 유방병변 영상을 관찰할 수 있는 영상합성 알고리즘 기법을 최대한 개발하는데 매우 기초적이고 필수적인 데이터를 얻을 수 있다.
결론적으로, 본 발명은 한 진단 장치에서 두 가지 촬영구조로 변경가능한 장치를 제작하였다.
이 두 가지의 촬영법으로 얻은 한 진단 대상체의 영상은 각각 최적의 영상합성 알고리즘 개발 기술에 적용할 수 있는 필수적 데이터를 얻을 수 있고 두 형태의 촬영조건에서 얻어진 영상을 비교하면서 영상분석 알고리즘을 더욱 발전시킬 수 있는 장치로서 매우 적합하다.
또한 진단 대상체의 종류에 따라서 더 적합한 장치나 영상합성 프로그램을 파악할 수 있는 장치로서 적합하다.
이상의 설명은 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 (15)

  1. 미리 설정된 각도 범위에 따라 회전하며 엑스선을 생성하여 진단 대상체로 조사하는 엑스선 조사부;
    상기 진단 대상체 하부에 위치하며 상기 진단 대상체를 투과한 엑스선으로부터 상기 진단 대상체에 대한 진단 영상을 고정된 상태에서 또는 상기 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 회전함에 따라 회전축을 중심으로 하여 반대 방향으로 대응되는 각도로 회전하면서 획득하는 영상 획득부;
    상기 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 회전하며 엑스선을 생성하도록 제어하고, 상기 영상 획득부가 상기 진단 대상체에 대한 진단 영상을 고정된 상태에서 또는 상기 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 회전함에 따라 회전축을 중심으로 하여 반대 방향으로 대응되는 각도로 회전하면서 획득하도록 제어하는 제어부;
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 엑스선 조사부를 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하도록 구동하는 조사 구동부; 및
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하면 상기 영상 획득부를 고정되어 있도록 하거나 회전축을 중심으로 하여 반대 방향으로 대응되는 각도로 회전하도록 구동하는 획득 구동부를 포함하는 방사선 영상 획득 및 분석 장치.
  2. 청구항 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 엑스선 조사부가 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사하거나 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사하도록 제어하는 방사선 영상 획득 및 분석 장치.
  3. 청구항 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 영상 획득부가 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 진단 영상을 획득하거나 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 진단 영상을 획득하도록 제어하는 방사선 영상 획득 및 분석 장치.
  4. 청구항 1항에 있어서,
    상기 진단 영상을 이용하여 상기 진단 대상체 내부의 병변 유무를 판단하는 영상 판단부를 더 포함하는 방사선 영상 획득 및 분석 장치.
  5. 청구항 1항에 있어서,
    상기 엑스선 조사부의 미리 설정된 각도 범위는 중앙을 기준으로 일측으로 25도에서 반대측으로 25도의 범위에 있고,
    상기 영상 획득부의 미리 설정된 각도 범위는 중앙을 기준으로 일측으로 25도에서 반대측으로 25도의 범위에 있는 방사선 영상 획득 및 분석 장치.
  6. 청구항 1항에 있어서,
    상기 영상 획득부가 고정되어 있는 상태에서는 상기 진단 대상체로부터 상기 엑스선 조사부의 거리(STD)는 500mm 내지 800mm의 범위 내에 있고, 상기 진단 대상체로부터 상기 영상 획득부의 거리(DD)는 0mm 내지 50mm의 범위 내에 있는 방사선 영상 획득 및 분석 장치.
  7. 청구항 1항에 있어서,
    상기 영상 획득부가 회전하는 상태에서는 상기 진단 대상체로부터 상기 엑스선 조사부의 거리(STD)는 500mm 내지 800mm의 범위 내에 있고, 상기 진단 대상체로부터 상기 영상 획득부의 거리(DD)는 0mm 내지 200mm의 범위 내에 있는 방사선 영상 획득 및 분석 장치.
  8. (A) 방사선 영상 획득 및 분석 장치의 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 회전하며 엑스선을 생성하여 진단 대상체로 조사하는 단계;
    (B) 상기 방사선 영상 획득 및 분석 장치의 영상 획득부가 고정된 상태에서 상기 진단 대상체를 투과한 엑스선으로부터 상기 진단 대상체에 대한 진단 영상을 획득하는 단계; 및
    (C) 상기 영상 획득부가 회전축을 중심으로 상기 엑스선 조사부와 반대 방향으로 대응되는 각도로 회전하면서 상기 진단 대상체를 투과한 엑스선으로부터 상기 진단 대상체에 대한 진단 영상을 획득하는 단계를 포함하며,
    상기 방사선 영상 획득 및 분석 장치는
    미리 설정된 각도 범위에 따라 회전하며 엑스선을 생성하여 진단 대상체로 조사하는 엑스선 조사부;
    상기 진단 대상체 하부에 위치하며 상기 진단 대상체를 투과한 엑스선으로부터 상기 진단 대상체에 대한 진단 영상을 고정된 상태에서 또는 상기 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 회전함에 따라 회전축을 중심으로 하여 반대 방향으로 대응되는 각도로 회전하면서 획득하는 영상 획득부;
    상기 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 회전하며 엑스선을 생성하도록 제어하고, 상기 영상 획득부가 상기 진단 대상체에 대한 진단 영상을 고정된 상태에서 또는 상기 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 회전함에 따라 회전축을 중심으로 하여 반대 방향으로 대응되는 각도로 회전하면서 획득하도록 제어하는 제어부;
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 엑스선 조사부를 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하도록 구동하는 조사 구동부; 및
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 엑스선 조사부가 미리 설정된 각도 범위에 따라 단속적 또는 연속적으로 회전하면 상기 영상 획득부를 고정되어 있도록 하거나 회전축을 중심으로 하여 반대 방향으로 대응되는 각도로 회전하도록 구동하는 획득 구동부를 포함하는 방사선 영상 획득 및 분석 방법.
  9. 청구항 8항에 있어서,
    상기 (A) 단계에서 상기 엑스선 조사부가 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사하거나 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 엑스선을 상기 진단 대상체로 조사하는 방사선 영상 획득 및 분석 방법.
  10. 청구항 8항에 있어서,
    상기 (C) 단계에서 상기 영상 획득부가 단속적 회전 중 정지하는 경우에만 진단 영상을 획득하거나 연속적 회전 중 미리 설정된 각도에서 진단 영상을 획득하는 방사선 영상 획득 및 분석 방법.
  11. 청구항 8항에 있어서,
    (D) 병변 판단부가 상기 진단 영상을 이용하여 상기 진단 대상체 내부의 병변 유무를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 영상 획득 및 분석 방법.
  12. 청구항 11항에 있어서,
    상기 (D) 단계는,
    (D-1) 상기 진단 영상으로부터 상기 진단 대상체에 대한 삼차원 영상을 획득하는 단계;
    (D-2) 상기 삼차원 영상으로부터 상기 진단 대상체 내부의 병변 의심 부위를 결정하는 단계; 및
    (D-3) 상기 진단 대상체 내부의 병변 유무를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 영상 획득 및 분석 방법.
  13. 청구항 8항에 있어서,
    상기 엑스선 조사부의 미리 설정된 각도 범위는 중앙을 기준으로 일측으로 25도에서 반대측으로 25도의 범위에 있고,
    상기 영상 획득부의 미리 설정된 각도 범위는 중앙을 기준으로 일측으로 25도에서 반대측으로 25도의 범위에 있는 방사선 영상 획득 및 분석 방법.
  14. 청구항 8항에 있어서,
    상기 (B) 단계의 상기 영상 획득부가 고정되어 있는 상태에서는 상기 진단 대상체로부터 상기 엑스선 조사부의 거리(STD)는 500mm 내지 800mm의 범위 내에 있고, 상기 진단 대상체로부터 상기 영상 획득부의 거리(DD)는 0mm 내지 50mm의 범위 내에 있는 방사선 영상 획득 및 분석 방법.
  15. 청구항 8항에 있어서,
    상기 (C) 단계의 상기 영상 획득부가 회전하는 상태에서는 상기 진단 대상체로부터 상기 엑스선 조사부의 거리(STD)는 500mm 내지 800mm의 범위 내에 있고, 상기 진단 대상체로부터 상기 영상 획득부의 거리(DD)는 0mm 내지 200mm의 범위 내에 있는 방사선 영상 획득 및 분석 방법.
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