WO2020022664A1 - 이중 에너지 x선 촬영 장치 - Google Patents

이중 에너지 x선 촬영 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 X선을 한번 조사하여 X선 필터에서 X선을 감쇄시킴으로써, 고선량 영상과 저선량 영상을 생성할 수 있도록 하는 이중 에너지 X선 촬영 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 소정의 선량을 가지는 X선을 발생시키는 X선 발생기, X선 발생기로부터 수신되는 X선을 인식하는 X선 디텍터, X선 발생기 및 X선 디텍터 사이에 위치하여, 발생되는 X선의 일부를 필터링하여, X선 디텍터에 2가지 선량을 가지는 X선이 도달하도록 하는 X선 필터 및 X선 디텍터에서 인식되는 2가지 선량 각각에 해당하는 의료영상을 생성하는 의료영상 처리부를 포함하는 이중 에너지 X선 촬영 장치에 관한 것이다.

Description

이중 에너지 X선 촬영 장치
본 발명은 이중 에너지 X선 촬영 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 X선을 한번 조사하여 X선 필터에서 X선을 감쇄시킴으로써, 고선량 저에너지 영상과 저선량 고에너지 영상을 생성할 수 있도록 하는 이중 에너지 X선 촬영 장치에 관한 것이다.
X선 촬영장치는 X선을 발생하고 발생한 X선을 사람 또는 동물에 투사시켜 뼈나 장기등의 X선 이미지를 획득하기 위한 장치이다. 획득한 이미지를 통해 사람 또는 동물의 건강상태를 확인할 수 있다. 뼈와 장기 등의 X선 이미지를 획득하기 위해 X선을 투사하게 되는데 뼈와 장기가 잘 구분되는 사람 또는 동물이 있는 반면 사람 또는 동물에 따라 골밀도가 떨어지는 환자의 경우 X선 투시 영상 등의 연조직과 뼈 등의 경조직 간의 밀도차가 작기 때문에 X선 상으로 뼈와 장기 등의 구분이 어려운 경우가 발생할 수 있다. 이에 따라 한번만 X선을 조사하여 경조직과 연조직 간의 경계면이 높은 대조도를 가진 X선 이미지를 획득할 수 있는 X선 촬영 장치가 요구된다.
종래에는 한국공개특허 제 10-2016-0079961호 "이중 에너지 준위 엑스선원을 이용한 엑스선 투시 촬영 장치"는 고에너지 준위의 X선과 저에너지 준위의 X선을 조사하여 경조직과 연조직 간의 경계면의 높은 대조도를 가지는 X선 이미지를 획득할 수 있는 X선 촬영 장치에 관한 기술을 개시하고 있다.
위 선행기술은 인체에 고에너지 준위의 X선과 저에너지 준위의 X선을 모두 방사함으로써 상대적으로 많은 방사선에 노출되어 인체에 해를 발생할 수 있다는 문제점이 있다. 따라서 X선을 인체에 한번만 조사하여 경조직과 연조직 간의 경계면이 높은 대조도를 가진 X선 이미지를 획득할 수 X선 촬영 장치가 필요하다.
본 발명은 이중 에너지 X선 촬영 장치를 제공함으로써 X선을 한번만 조사하여 인체에 방사선이 적게 노출될 수 있으면서 선량이 다른 2가지의 X선 영상을 얻을 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 발생된 소정의 X선의 양을 감쇄시키거나 감쇄시키지 않으므로써, 하나의 필터로 두 가지 X선인 저선량 고에너지 X선 및 고선량 저에너지 X선를 생산할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 일정한 격자 무늬를 갖는 필터를 적용하여 감쇄부와 투과부를 규칙적으로 이루도록 배치함으로써, 감쇄부와 투과부 영역에서 필터링되는 X선을 이용하여 보다 수월하게 X선 영상을 추정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 감쇄부 및 투과부 사이의 경계면이 X선 발생기 방향으로 경사를 이루도록 함으로써, X선이 감쇄부와 투과부를 모두 통과하지 않고 감쇄부와 투과부 중 하나에만 통과하여 발생된 X선을 보다 정확하게 인식할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 감쇄부의 두께가 X선 디텍터에서 X선이 수직으로 조사되는 지점을 중심으로 바깥쪽으로 갈수록 점차 얇아지도록 함으로써, 감쇄부를 통과하는 X선 중에서 수직으로 조사되는 X선과 경사로 조사되는 X선의 감쇄되는 양을 동일하게 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 감쇄부 및 투과부의 크기가 X선 디텍터의 최소 측량 단위 면적의 정수배를 이루도록 함으로써 X선 디텍터의 최소 측량 단위에서 감쇄부 및 투과부 중 둘 중에 하나의 X선만 인식하도록 하여 저선량의 X선인지 고선량의 X선인지를 명확하기 구분할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 고선량에 해당하는 부분의 인식 정보를 기초로 저선량에 해당하는 부분이 비어있는 부분을 추정하여 고선량 영상을 생성함으로써, 하나의 X선 필터로 한번 방사되는 X선의 일부를 필터하여도 2종류의 X선 영상을 생성할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일실시예에 따른 소정의 선량을 가지는 X선을 발생시키는 X선 발생기, 상기 X선 발생기로부터 수신되는 X선을 인식하는 X선 디텍터, 상기 X선 발생기 및 상기 X선 디텍터 사이에 위치하여, 상기 발생되는 X선의 일부를 필터링하여, 상기 X선 디텍터에 2가지 선량을 가지는 X선이 도달하도록 하는 X선 필터 및 상기 X선 디텍터에서 인식되는 2가지 선량 각각에 해당하는 의료영상을 생성하는 의료영상 처리부를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 X선 필터는 납, 구리, 니오븀, 주석, 금 중 적어도 하나의 재료로 이루어져 상기 X선을 상기 발생된 소정의 선량보다 감쇄시키는 감쇄부 및 상기 X선을 상기 감쇄부보다 높은 선량으로 투과시키는 투과부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 감쇄부와 상기 투과부는 각각 격자 무늬를 이루도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 감쇄부 및 상기 투과부 사이의 경계면은 상기 X선 발생기 방향으로 경사를 이루도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 감쇄부의 두께는 상기 X선 디텍터에서 상기 X선이 수직으로 조사되는 지점을 중심으로 바깥쪽으로 갈수록 점차 얇아지도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 감쇄부 및 상기 투과부의 크기는 상기 감쇄부를 통과한 X선과 상기 투과부를 통과한 X선이 상기 디텍터의 표면에 도달하는 각각의 면적이 상기 X선 디텍터의 최소 측량 단위 면적의 정수배를 이루도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 의료영상 처리부는 상기 X선 디텍터에서 인식되는 2가지 선량 중 고선량에 해당하는 부분의 인식 정보를 기초로 저선량에 해당하는 부분이 비어있는 임시 고선량 영상을 생성하고, 상기 임시 고선량 영상의 정보를 기초로 상기 비어있는 부분을 추정하여, 최종 고선량 영상을 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 이중 에너지 X선 촬영 장치를 제공함으로써 X선을 한번만 조사하여 인체에 방사선이 적게 노출될 수 있으면서 선량이 다른 2가지의 X선 영상을 얻을 수 있는 X선 촬영 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 발생된 소정의 X선의 양을 감쇄시키거나 감쇄시키지 않으므로써, 하나의 필터로 두 가지 X선인 저선량 고에너지 X선 및 고선량 저에너지 X선을 얻을 수 있는 X선 촬영 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 격자 무늬를 갖는 필터를 적용하여 감쇄부와 투과부를 규칙적으로 이루도록 배치함으로써, 감쇄부와 투과부 영역에서 필터되는 상이한 에너지를 갖는 X선을 이용하여 보다 수월하게 X선 영상을 추정할 수 있는 X선 촬영 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 감쇄부 및 투과부 사이의 경계면이 X선 발생기 방향으로 경사를 이루도록 함으로써, X선이 감쇄부와 투과부를 모두 통과하지 않고 감쇄부와 투과부 중 하나에만 통과하여 발생된 X선을 보다 정확하게 인식할 수 있는 X선 촬영 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 감쇄부의 두께가 X선 디텍터에서 X선이 수직으로 조사되는 지점을 중심으로 바깥쪽으로 갈수록 점차 얇아지도록 함으로써, 감쇄부를 통과하는 X선 중에서 수직으로 조사되는 X선과 경사로 조사되는 X선의 감쇄되는 양을 동일하기 할 수 있는 X선 촬영 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 감쇄부 및 투과부의 크기가 X선 디텍터의 최소 측량 단위 면적의 정수배를 이루도록 함으로써 X선 디텍터의 최소 측량 단위에서 감쇄부 및 투과부 중 둘 중에 하나의 X선만 인식하도록 하여 저선량의 X선인지 고선량의 X선인지를 명확하기 구분할 수 있는 X선 촬영 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 고선량에 해당하는 부분의 인식 정보를 기초로 저선량에 해당하는 부분이 비어있는 부분을 추정하여 고선량 영상을 생성함으로써, 하나의 X선 필터로 한번 방사되는 X선의 일부를 필터하여도 2종류의 X선 영상을 생성할 수 있는 X선 촬영 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 에너지 X선 촬영 장치의 구성도의 일례를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 격자 무늬의 X선 필터 정면의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 줄무늬의 X선 필터 정면의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 감쇄부 및 투과부 사이의 경계면이 수직을 이루고 있는 측면의 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 감쇄부 및 투과부 사이의 경계면이 경사를 이루어진 측면의 일례를 도시한 도면이다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 감쇄부의 두께가 바깥쪽으로 갈수록 얇아지는 측면의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 X선을 감지하는 센서와 감쇄부 및 투과부의 면적과 정수배를 이루지 않은 일례를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 X선을 감지하는 센서와 감쇄부 및 투과부의 면적과 정수배를 이룬 일례를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 X선 필터의 감쇄부 및 투과부가 오브젝트를 인식하는 일례를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 X선 필터의 감쇄부 및 투과부에 따라 X선 이미지를 추출하는 일례를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 X선 필터의 두께에 따른 선량 획득 결과의 일례를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 X선 필터의 물질별 두께별 입사 광자량 대비 출력 광자량 비율을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 X선 필터의 감쇄부 및 투과부의 크기를 결정하기 위한 삼각비 계산 및 X선 필터의 감쇄부 및 투과부의 크기를 결정하기 위한 파라미터의 일례를 도시한 도면이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일실시예에 따른 소정의 선량을 가지는 X선을 발생시키는 X선 발생기, 상기 X선 발생기로부터 수신되는 X선을 인식하는 X선 디텍터, 상기 X선 발생기 및 상기 X선 디텍터 사이에 위치하여, 상기 발생되는 X선의 일부를 필터링하여, 상기 X선 디텍터에 2가지 선량을 가지는 X선이 도달하도록 하는 X선 필터 및 상기 X선 디텍터에서 인식되는 2가지 선량 각각에 해당하는 의료영상을 생성하는 의료영상 처리부를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 X선 필터는 납, 구리, 니오븀, 주석, 금 중 적어도 하나의 재료로 이루어져 상기 X선을 상기 발생된 소정의 선량보다 감쇄시키는 감쇄부 및 상기 X선을 상기 감쇄부보다 높은 선량으로 투과시키는 투과부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 감쇄부와 상기 투과부는 각각 격자 무늬를 이루도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 감쇄부 및 상기 투과부 사이의 경계면은 상기 X선 발생기 방향으로 경사를 이루도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 감쇄부의 두께는 상기 X선 디텍터에서 상기 X선이 수직으로 조사되는 지점을 중심으로 바깥쪽으로 갈수록 점차 얇아지도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 감쇄부 및 상기 투과부의 크기는 상기 감쇄부를 통과한 X선과 상기 투과부를 통과한 X선이 상기 디텍터의 표면에 도달하는 각각의 면적이 상기 X선 디텍터의 최소 측량 단위 면적의 정수배를 이루도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 의료영상 처리부는 상기 X선 디텍터에서 인식되는 2가지 선량 중 고선량에 해당하는 부분의 인식 정보를 기초로 저선량에 해당하는 부분이 비어있는 임시 고선량 영상을 생성하고, 상기 임시 고선량 영상의 정보를 기초로 상기 비어있는 부분을 추정하여, 최종 고선량 영상을 생성하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 에너지 X선 촬영 장치의 구성도의 일례를 도시한 도면이다.
본 발명은 CT 장치와 X레이 장치에 모두 적용 가능한 이중 에너지 X선 촬영 장치로써, X선 발생기(110), X선 디텍터(120), X선 필터(130), 의료영상 처리부(140), 감쇄부(210), 투과부(220)를 포함한다.
X선 발생기(110)는 소정의 선량을 가지는 X선을 발생시킨다.
X선 발생기(110)는 X선을 발생시키는 X선 Source 또는 X선 튜브일 수 있으며, 고압변압기, 정류기, 제어기, X선관 등의 X선을 발생시키는데 필요한 기기를 조합한 장치일 수 있다.
X선 디텍터(120)는 X선 발생기(110)로부터 수신되는 X선을 인식한다.
X선 디텍터(120)는 X선을 검출하기위한 것으로, X선용의 필름과 건판, 형광판 이외의 X선에 의한 형광판 이외의 X선에 의한 형광으로 증폭할 수 있다. X선을 촬영하고자 하는 오브젝트에 X선 디텍터(120)를 대고 X선 발생기(110)에서 X선을 방사하면 X선 발생기(110)에서 발생되는 X선을 검출하여 X선 촬영을 하고자 하는 오브젝트의 X선 정보를 생성할 수 있다.
X선 필터(130)는 X선 발생기(110) 및 X선 디텍터(120) 사이에 위치하여, 발생되는 X선의 일부를 필터링하여, X선 디텍터(120)에 2가지 선량을 가지는 X선이 도달하도록 한다.
X선 디텍터(120)에 도달하는 2가지 선량을 가지는 X선은 고선량 저에너지 X선과 저선량 고에너지 X선일 수 있으며, X선 발생기에서 발생한 X선은 저에너지와 고에너지를 포함하고 있으며, X선 필터(130)를 투과하는 X선은 저에너지들의 X선이 필터되고 고에너지의 X선이 투과 되므로 저선량 고에너지 X선일 수 있으며, 반대로 필터가 되지 않은 부분의 X선은 고선량이면서 저에너지와 고에너지가 모두 도달할 수 있어 고선량 저/고에너지 X선이라고 표현할 수 있지만 저선량 고에너지 X선과 명확하게 구분하기 위하여 고선량 저에너지 X선이라고 표현 할 수 있다.
X선 발생기(110)는 X선 촬영을 하고자 하는 오브젝트를 향해 X선을 방사하면 X선 디텍터(120)는 X선 발생기(110)에서 방사한 X선을 검출하는데, 오브젝트는 X선 발생기(110)와 X선 디텍터(120) 사이에 위치하고 있다. X선 필터(130)는 X선 발생기(110)와 X선 디텍터(120) 사이에 위치할 수 있으며, X선 필터(130)는 X선 발생기(110) 가까이에 위치(131)할 수 있고, X선 디텍터(120) 가까이(132)에 위치할 수 있다. 즉, X선 필터(130)가 X선 발생기(110) 가까이에 위치하고 있다고 하면 X선 발생기(110), X선 필터(130), 오브젝트, X선 디텍터(120)의 순으로 X선 촬영 장치가 구성될 것이며, X선 필터(130)가 X선 디텍터(120) 가까이에 위치하고 있고 하면 X선 발생기(110), 오브젝트, X선 필터(130), X선 디텍터(120)의 순으로 X선 촬영 장치가 구성될 수 있다.
X선 필터(130)는 X선 발생기(110)에서 발생하는 X선을 저선량의 X선 또는 고선량의 X선으로 필터링 하여 X선 디텍터(120)가 X선 발생기(110)가 저선량의 고에너지 X선 또는 고선량의 X선을 방사한 것처럼 X선을 인식 할 수 있다. 즉 X선 발생기(110)는 한종류의 X선을 오브젝트를 향해 방사하면, X선 필터(130)는 X선 발생기(110)에서 발생하는 X선을 고선량의 X선과 저선량의 X선으로 필터할 수 있고, X선 디텍터(120)는 X선 필터(130)에서 필터한 2가지 선량(고선량의 X선 및 저선량의 X선)을 인식하여 X선 발생기(110)가 처음부터 2가지 선량을 가진 X선을 방사한것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
X선 필터(130)는 납, 구리, 니오븀, 주석, 금 중 적어도 하나의 재료로 이루어져 X선이 발생된 소정의 선량보다 감쇄부(210) 및 X선을 감쇄부(210) 보다 높은 선량으로 투과시키는 투과부(220)를 포함한다.
X선 필터(130) 물질 최적화를 위해 사용된 구성 물질의 종류는 X선 영상 쵤영 시 필터에 주로 적용되는 구리일 수 있으며, 치아 X선 영상 획득용 필터로써 적용되는 니오븀, 이중에너지 CT 장비의 필터로써 적용되는 주석, 및 금을 사용할 수 있다. X선 필터(130)의 두께 최적화를 위해 납, 구리, 니오븀, 주석 및 금의 각 물질의 두께는 약 0.1mm 이상 약 1.0mm 이하일 수 있다.
X선 필터(130)의 감쇄부(210)는 X선 발생부로부터 발생된 X선을 받아 저선량의 X선으로 필터링할 수 있으며, X선의 투과부(220)는 X선 발생부로부터 발생된 X선을 받아 고선량의 X선으로 필터링할 수 있다. 따라서 X선 필터(130)는 X선 발생부에서 발생된 X선을 저선량 고에너지 X선과 고선량 저에너지 X선인 2가지 선량의 X선으로 필터링할 수 있다.
감쇄부(210)와 투과부(220)는 각각 격자 무늬를 이루도록 배치할 수 있다.
X선 필터(130)의 감쇄부(210)와 투과부(220)는 각각 격자 무늬를 이루어 배치할 수 있으며, 발생되는 X선에 노출되었을 경우 감쇄부(210)가 배치된 부분은 X선이 저선량으로 필터되고, 투과부(220)가 배치된 부분은 X선이 고선량으로 필터될 수 있다. 필터된 X선은 X선 디텍터(120)에서 수신할 수 있으며, X선의 격자 무늬에 따라 X선을 인식할 수 있다.
감쇄부(210)와 투과부(220)는 각각 감쇄부(210)와 투과부(220)를 번갈아 가며 배치되는 줄무늬를 이루도록 배치할 수 있다.
X선 필터(130)의 감쇄부(210)와 투과부(220)는 각각 줄무늬를 이루어 배치할 수 있으며, 발생되는 X선에 노출되었을 경우 감쇄부(210)가 배치된 부분은 X선이 저선량으로 필터되고, 투과부(220)가 배치된 부분은 X선이 선량으로 필터될 수 있다. 필터된 X선은 X선 디텍터(120)에서 수신할 수 있으며, X선의 줄무늬에 따라 X선을 인식할 수 있다.
감쇄부(210) 및 투과부(220) 사이의 경계면은 X선 발생기(110) 방향으로 경사를 이룬다.
X선 발생기(110)는 X선을 X선 디텍터(120)를 향해 방사할 수 있다. X선 발생기(110)를 기준으로 X선 디텍터(120)를 향해 방사하는 경우 X선은 X선 발생기(110)를 기준으로 X선 디텍터(120)로 퍼지는 형태로 방사되어, X선이 방사되는 각도는 X선 디텍터(120)와 X선 발생기(110)로 봤을 때 수직으로 뻗어 나가는 것이 아닌 경사진 모양으로 뻗어갈 것이다. X선이 방사되는 방향에 따라 X선 필터(130)의 감쇄부(210) 및 투과부(220)의 방향도 X선 발생기(110) 방향으로 경사를 이룬다. 감쇄부(210) 및 투과부(220)의 경계면이 X선 발생기(110) 방향으로 경사를 이루게 되면 X선이 X선 필터(130)를 향해 X선을 방사할 때 감쇄부(210)와 투과부(220)에 정확하게 투과하여 필터를 보다 정확하게 할 수 있다.
만약 X선 필터(130)의 감쇄부(210) 및 투과부(220)의 경계면이 X선 발생기(110) 방향으로 경사를 이루지 않고 수직(410)을 이루게 될 경우 X선은 X선 디텍터(120)를 향해 경사진 면으로 X선을 방사하게 되는 경우 X선이 감쇄부(210)와 투과부(220)를 모두 지나가게 되는 경우(420)가 발생할 수 있다. X선이 감쇄부(210)와 투과부(220)를 모두 지나가면서 방사하게 되는 경우 X선이 반은 투과되며 반은 감쇄하는 효과를 갖게 되어 정확하게 X선의 선량을 필터하지 못한다는 문제점이 있다. 그러나 감쇄부(210) 및 투과부(220)의 경계면이 X선 발생기(110) 방향으로 경사를 이루게 되는 경우 X선이 감쇄부(210)와 투과부(220)를 동시에 지나가게 되는 경우가 발생하지 않아 보다 정확하게 X선을 필터할 수 있다는 장점이 있다.
감쇄부(210)의 두께는 X선 디텍터(120)에서 X선이 수직으로 조사되는 지점을 중심으로 바깥쪽으로 갈수록 점차 얇아진다.
X선 발생기(110)에서 X선을 방사하게 되는 경우 X선 발생기(110)를 기준으로 X선 디텍터(120) 방향으로 X선을 방사하게 되는데 이렇게 되면 X선 발생기(110)에서 방사되는 X선은 경사를 이루면서 퍼지는 형태로 방사된다. X선 필터(130)는 X선을 필터하기 위해 구비되어 있으며 X선 필터(130)는 X선을 필터하기 위해서 경사진 형태의 X선을 필터해야한다. 동일한 양의 X선을 필터하기 위해서는 X선이 지나가는 X선 필터(130)의 감쇄부(210)와 투과부(220)의 두께가 일정해야할 것이다. 즉, 방사되는 X선을 X선 필터(130)가 필터하게 되는데 X선 필터(130)를 지나가는 길이에 따라 X선을 필터하게 되는 양이 달라지게될 것이다. 즉, X선 필터(130)의 감쇄부(210)에서 X선을 저선량으로 필터하게 되는데 X선이 감쇄부(210)의 많은 면에 노출되게 되는 경우 X선이 감쇄부(210)에 적은 면에 노출되는 경우보다 X선이 더 저감될 수 있다. 즉, X선의 감쇄부(210)에 통과하는 면 또는 길에 따라 X선을 필터하는 양이 달라질 수 있다. 따라서 X선 필터(130)에 모든 부분에 동일하게 X선이 노출될 수 있도록 X선 필터(130)의 두께를 동일하게 할 필요가 있다. X선 발생기(110)를 기준으로 X선 필터(130)에 X선이 수직으로 조사되는 지점은 상대적으로 거리가 짧다. 그리고 X선 발생기(110)를 기준으로 X선 필터(130)의 끝부분(바깥부분)은 X선이 넓게 펴지면서 조사되므로 상대적으로 거리가 멀다. 또한 X선은 경사진 방향으로 조사되며, 감쇄부(210)의 두께는 X선이 수직으로 조사되든 경사진 방향으로 조사되든 동일한 양에 노출될 수 있도록 X선이 수직으로 조사되는 부분은 상대적으로 두껍고 바깥쪽으로 갈수록 점차 얇아진다. 바깥쪽으로 갈수록 X선이 경사져서(눕혀져서) 조사되기 때문에 X선이 수직으로 조사되는 지점과 동일한 두께일 경우 X선이 더 많은 감쇄부(210)에 노출되므로 X선이 수직으로 조사되는 지점보다 더 많이 필터되는 것을 방지하기 위함이다.
감쇄부(210) 및 투과부(220)의 크기는 감쇄부(210)를 통과한 X선과 투과부(220)를 통과한 X선이 디텍터의 표면에 도달하는 각각의 면적이 X선 디텍터(120)의 최소 측량 단위 면적이 정수배를 이룬다.
X선의 디텍터는 X선을 인식하기 위해서 다수의 CCD(charge coupled device) 센서 또는 CCD 영상 센서로 이루어질 수 있다. 보통의 경우 X선 디텍터(120) CCD 센서의 최소 단위는 X선 필터(130)의 감쇄부(210) 및 투과부(220)를 통과한 X선의 크기와 같거나 작을 수 있다. X선 필터(130)는 X선 발생기(110)에 가깝게 구성될 수 있고 X선 디텍터(120)와 가깝게 구성될 수 있다. X선은 X선 발생기(110)에서 발생한 후에 X선 필터(130)에서 필터한 후에 X선 디텍터(120)에 도달하게 되는데, X선 필터(130)에서 필터된 1개 단위의 X선(감쇄부(210) 및 투과부(220) 1개의 단위에서 필터된 X선) 각각의 면적과 X선 디텍어의 CCD 센서의 측량 단위 면적이 정수배를 이루도록 한다.
의료영상 처리부(140)는 X선 디텍터(120)에서 인식되는 2가지 선량 각각에 해당하는 의료영상을 생성한다.
의료영상 처리부(140)는 X선 디텍터(120)에서 인식한 고선량 X선(고선량 저에너지 X선)과 저선량 X선(저선량 고에너지 X선)을 기초로 X선 촬영 영상을 생성할 수 있다. 의료영상 처리부(140)에서 의료영상을 생성하기 위해서 보간법(Interpolation)이 이루어져야 하며, 보간법이란 알려진 지점의 값 사이에 위치한 값을 알려진 값으로부터 추정하는 작업이다.
의료영상 처리부(140)는 X선 디텍터(120)에서 인식되는 2가지 선량 중 고선량에 해당하는 부분의 인식 정보를 기초로 저선량에 해당하는 부분이 비어있는 임시 고선량 영상을 생성하고, 임시 고선량 영상의 정보를 기초로 비어있는 부분을 추정하여, 최종 고선량 영상을 생성한다. X선 디텍터(120)에서 인식한 고선량 X선(고선량 저에너지 X선)과 저선량 X선(저선량 고에너지 X선)을 각각 고선량 X선과 저선량 X선으로 구분하여 각각의 영상을 추출한다. 보간법을 통해 비워진 부분을 채우며, 2D 프로젝션 데이터에서 보간법을 적용하기 위해 수평화법(horizontal method) 및 수직화법(vertical method)을 통해 2개의 영상을 획득하고, 합병방법(merge method)를 적용하여 1개의 영상으로 변환할 수 있다. 의료영상 처리부(140)는 이를 고선량 영상과 저선량 영상에 각각 적용할 수 있으며, 영상의 왜곡을 최소화하고 노이즈를 감소시키고자 가우시안 필터링(Gaussian filtering) 및 메디안 필터링(median filtering)을 적용하여 최종적으로 고선량 영상 및 저선량 영상을 획득 할 수 있다.
X선 디텍터(120)는 저선량 X선(저선량 고에너지 X선)과 고선량 X선(고선량 저에너지 X선)의 영역을 동시에 인식하며, 의료영상 처리부(140)가 X선 디텍터(120)에서 인식한 고선량 저에너지 X선이 투과된 영역만 추출하면, 저선량 고에너지 X선을 투과한 영역을 인식하는 부분은 비어있을 것이다. 의료영상 처리부(140)는 고선량 X선(고선량 저에너지 X선)으로 고선량 영상을 생성할 때 X선 디텍터(120)에서 인식한 고선량 X선을 추출하고, 저선량 X선(저선량 고에너지 X선)을 추출하는 부분이어서 비어있는 부분의 형태를 추정하여 고선량 영상을 생성할 수 있다. 마찬가지로 X선 저선량 영상을 생성하기 위해서 의료영상 처리부(140)는 X선 디텍터(120)에서 인식한 저선량 고에너지 X선에 해당하는 부분을 추출하고 고선량 저에너지 X선에 해당하는 비어있는 부분을 추정하여 최종 저선량 영상을 생성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 격자 무늬의 X선 필터 정면의 일례를 도시한 도면이다.
감쇄부와 투과부는 각각 격자 무늬를 이루도록 배치할 수 있다.
X선 필터의 감쇄부와 투과부는 각각 격자 무늬를 이루어 배치할 수 있으며, 발생되는 X선에 노출되었을 경우 감쇄부가 배치된 부분은 X선이 저선량으로 필터되고, 투과부가 배치된 부분은 X선이 선량으로 필터될 수 있다. 필터된 X선은 X선 디텍터에서 수신할 수 있으며, 감쇄부와 투과부가 배치된 형태인 격자 무늬로 X선을 인식할 수 있다. 즉 투과부로 투과한 X선에는 고선량 저에너지 X선을, 감쇄부로 투과한 X선은 저선량 고에너지 X선으로 필터되는데 이에 맞게 X선 디텍터는 격자 무늬로 X선을 인식할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 줄무늬의 X선 필터 정면의 일례를 도시한 도면이다.
감쇄부와 투과부는 각각 감쇄부와 투과부를 번갈아 가며 배치되는 줄무늬를 이루도록 배치할 수 있다.
X선 필터의 감쇄부와 투과부는 각각 줄무늬를 이루어 배치할 수 있으며, 발생되는 X선에 노출되었을 경우 감쇄부가 배치된 부분은 X선이 저선량으로 필터되고, 투과부가 배치된 부분은 X선이 선량으로 필터될 수 있다. 필터된 X선은 X선 디텍터에서 수신할 수 있으며, X선의 줄무늬에 따라 X선을 인식할 수 있다. 즉 투과부로 투과한 X선에는 고선량 X선을, 감쇄부로 투과한 X선은 저선량 X선으로 필터되는데 이에 맞게 X선 디텍터는 '저선량 X선, 고선량 X선, 저선량 X선, 고선량 X선쪋'의 순서로 X선을 인식할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 감쇄부 및 투과부 사이의 경계면이 수직을 이루고 있는 측면의 일례를 도시한 도면이다.
감쇄부 및 투과부 사이의 경계면은 X선 발생기 방향으로 경사를 이룬다.
만약 X선 필터의 감쇄부 및 투과부의 경계면이 X선 발생기 방향으로 경사를 이루지 않고 수직(410)을 이루게 될 경우 X선은 X선 디텍터를 향해 경사진 면으로 X선을 방사하게 되는 경우 X선이 감쇄부와 투과부를 모두 지나가게 되는 경우(420)가 발생할 수 있다. X선이 감쇄부와 투과부를 모두 지나가면서 방사하게 되는 경우 감쇄부를 통과하는 부분은 X선이 감쇄하고, 투과부를 통화하는 부분은 X선이 상대적으로 감쇄되지 않아 X선의 선량을 일괄되게 필터하지 못한다는 문제점이 발생한다. 그러나 감쇄부 및 투과부의 경계면이 X선 발생기 방향으로 경사를 이루게 되는 경우 X선이 감쇄부와 투과부를 동시에 지나가게 되는 경우가 발생하지 않아 보다 정확하게 X선을 필터할 수 있다는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 감쇄부 및 투과부 사이의 경계면이 경사를 이루어진 측면의 일례를 도시한 도면이다.
감쇄부 및 투과부 사이의 경계면은 X선 발생기 방향으로 경사(510)를 이룬다.
X선 발생기는 X선을 X선 디텍터를 향해 방사할 수 있다. X선 발생기를 기준으로 X선 디텍터를 향해 방사하는 경우 X선은 X선 발생기를 기준으로 X선 디텍터로 퍼지는 형태로 방사되어, X선이 방사되는 각도는 X선 디텍터와 X선 발생기로 봤을 때 수직으로 뻗어 나가는 것이 아닌 경사진 모양으로 뻗어갈 것이다. X선이 방사되는 방향에 따라 X선 필터의 감쇄부 및 투과부의 방향도 X선 발생기 방향으로 경사를 이룬다. 감쇄부 및 투과부의 경계면이 X선 발생기 방향으로 경사를 이루게 되면 X선이 X선 필터를 향해 X선을 방사할 때 감쇄부와 투과부에 정확하게 투과하여 필터를 보다 정확하게 할 수 있다.
예를 들면, X선 발생기를 기준으로 X선 발생기에서 X선 디텍터 방향의 수직으로 향하는 부분의 X선 필터의 각도(530)는 클것 것이며, X선 디텍터의 바깥쪽에 해당하는 X선 필터의 각도(520)는 상대적으로 작을 것이다. X선 발생기를 기준으로 X선을 조사하는 각도는 각자 다르므로 감쇄부톼 투과부의 각도 또한 이에 맞춰 경사를 이룰 수 있다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 감쇄부의 두께가 바깥쪽으로 갈수록 얇아지는 측면의 일례를 도시한 도면이다.
감쇄부의 두께는 X선 디텍터에서 X선이 수직으로 조사되는 지점을 중심으로 바깥쪽으로 갈수록 점차 얇아진다.
X선 발생기에서 X선을 방사하게 되는 경우 X선 발생기를 기준으로 X선 디텍터 방향으로 X선을 방사하게 되는데 이렇게 되면 X선 발생기에서 방사되는 X선은 경사를 이루면서 퍼지는 형태로 방사된다. X선 필터는 X선을 필터하기 위해 구비되어 있으며 X선 필터는 X선을 필터하기 위해서 경사진 형태의 X선을 필터해야한다. 동일한 양의 X선을 필터하기 위해서는 X선이 지나가는 X선 필터의 감쇄부와 투과부의 두께가 일정해야할 것이다. 즉, 방사되는 X선을 X선 필터가 필터하게 되는데 X선 필터를 지나가는 길이에 따라 X선을 필터하게 되는 양이 달라지게될 것이다. 즉, X선 필터의 감쇄부에서 X선을 저선량으로 필터하게 되는데 X선이 감쇄부의 많은 면에 노출되게 되는 경우 X선이 감쇄부에 적은 면에 노출되는 경우보다 X선이 더 저감될 수 있다. 즉, X선의 감쇄부에 통과하는 면 또는 길에 따라 X선을 필터하는 양이 달라질 수 있다. 따라서 X선 필터에 모든 부분에 동일하게 X선이 노출될 수 있도록 X선 필터의 두께를 동일하게 할 필요가 있다. X선 발생기를 기준으로 X선 필터에 X선이 수직으로 조사되는 지점은 상대적으로 거리가 짧다. 그리고 X선 발생기를 기준으로 X선 필터의 끝부분(바깥부분)은 X선이 넓게 펴지면서 조사되므로 상대적으로 거리가 멀다. 또한 X선은 경사진 방향으로 조사되며, 감쇄부의 두께는 X선이 수직으로 조사되든 경사진 방향으로 조사되든 동일한 양에 노출될 수 있도록 X선이 수직으로 조사되는 부분은 상대적으로 두껍고 바깥쪽으로 갈수록 점차 얇아진다. 바깥쪽으로 갈수록 X선이 경사져서(눕혀져서) 조사되기 때문에 X선이 수직으로 조사되는 지점과 동일한 두께일 경우 X선이 더 많은 감쇄부에 노출되므로 X선이 수직으로 조사되는 지점보다 더 많이 필터되는 것을 방지하기 위함이다.
예를 들면 X선 발생기에서 X선(620)을 조사하면 X선 디텍터를 향해 X선이 인식될 것이다. 그전에 X선 필터에서 저선량 X선(저선량 고에너지 X선)과 고선량 X선(고선량 저에너지 X선)을 추출하기 위해 X선을 필터하는데 감쇄부와 투과부가 구비되어 있다. A 감쇄부(621)에서 필터되는 X선과 B감쇄부(622)에서 필터되는 X선의 감쇄량이 같게 하기 위해 A감쇄부에서 X선의 통과되는 두께(631)와 B감쇄부에서 X선의 통과되는 두께(632)는 동일한 두께여야한다. 즉, X선이 통과되는 감쇄부의 두께는 X선이 조사되는 각도에 따라 결정될 수 있으며, 상대적으로 X선이 수직으로 조사되는 지점은 두껍고 바깥쪽으로 갈수록 기울어져 X선이 조사되기 때문에 감쇄부의 두께는 상대적으로 얇아지게 될 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 X선을 감지하는 센서와 감쇄부 및 투과부의 면적과 정수배를 이루지 않은 일례를 도시한 도면이다.
감쇄부 및 투과부의 크기는 감쇄부를 통과한 X선과 투과부를 통과한 X선이 디텍터의 표면에 도달하는 각각의 면적이 X선 디텍터의 최소 측량 단위 면적이 정수배를 이룬다.
그러나 X선을 감지하는 센서와 감쇄부 및 투과부의 면적과 정수배를 이루지 않는 경우 고선량 X선(고선량 저에너지 X선)과 저선량 X선(저선량 고에너지 X선)을 정확하게 감지하는데 어려움이 발생한다. 예를 들면, 격자 무늬로 되어있는 2X2의 X선 필터(720)가 있는데 (1,1)와 (2,2)의 위치는 저선량 X선을 발생하는 감쇄부이며, 이해하기 쉽게 왼쪽 맨위의 칸을 (1,1)이라고 기준한다면, (1,2)와 (2,1)은 고선량 X선(고선량 저에너지 X선)을 발생하는 투과부이다. 감쇄부 및 투과부의 1단위가 X선을 감지하는 센서(830) 면적의 2X2보다 조금 넓게 차지하고 있으며, 이렇게되면 X선을 감지하는 센서는 2X2의 단위는 저선량으로 인식하였으나, 3번째 단위에는 저선량과 고선량 모두를 인식하는 부분(710)으로 X선을 고선량인지 저선량인지 인식할 수 없다. 감쇄부와 투과부를 크기가 X선 디텍터의 최소 측량 단위 면적과 정수배를 이루지 않으면 1개의 단위에서 고선량과 저선량을 모두 측정하는 일이 발생하고 이렇게 되면 정확한 X선의 선량을 측정할 수 없기 때문에 개선이 필요하다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 X선을 감지하는 센서와 감쇄부 및 투과부의 면적과 정수배를 이룬 일례를 도시한 도면이다.
감쇄부 및 투과부의 크기는 감쇄부를 통과한 X선과 투과부를 통과한 X선이 디텍터의 표면에 도달하는 각각의 면적이 X선 디텍터의 최소 측량 단위 면적이 정수배를 이룬다.
X선의 디텍터는 X선을 인식하기 위해서 다수의 CCD(charge coupled device) 센서 또는 CCD 영상 센서로 이루어질 수 있다. 보통의 경우 X선 디텍터 CCD 센서의 최소 단위는 X선 필터의 감쇄부 및 투과부를 통과한 X선의 크기와 같거나 작을 수 있다. X선 필터는 X선 발생기에 가깝게 구성될 수 있고 X선 디텍터와 가깝게 구성될 수 있다. X선은 X선 발생기에서 발생한 후에 X선 필터에서 필터한 후에 X선 디텍터에 도달하게 되는데, X선 필터에서 필터된 1개 단위의 X선(감쇄부 및 투과부 1개의 단위에서 필터된 X선) 각각의 면적과 X선 디텍어의 CCD 센서의 측량 단위 면적이 정수배를 이루도록 한다.
예를 들면, 격자 무늬로 되어있는 2X2의 X선 필터(720)가 있는데 (1,1)와 (2,2)의 위치는 저선량 X선을 발생하는 감쇄부이며, 이해하기 쉽게 왼쪽 맨위의 칸을 (1,1)이라고 기준한다면, (1,2)와 (2,1)은 고선량 X선(고선량 저에너지 X선)을 발생하는 투과부이다. X선 필터의 감쇄부 및 투과부의 1단위는 X선을 감지하는 센서의 2X2의 부분을 차지하고 있어, 감쇄부 1단위당 X선 디텍터의 4단위에서 저선량과 고선량의 선량을 정확하게 측정할 수 있다. 즉, X선 필터의 (1,1)에 위치하는 감쇄부를 통과한 X선은 X선 디텍터의 (1,1), (1,2), (2,1), (2,1)에 위치하는 단위에 저선량 X선을 인식할 수 있게 하고, (1,2)에 위치하는 투과부를 통과한 X선은 X선 디텍터의 (1,3), (1,4), (2,3), (2,4)에 위치하는 고선량 X선(고선량 저에너지 X선)을 인식할 수 있게 한다. 마찬가지로 (2,1)에 위치하는 투과부를 통과한 X선은 X선 디텍터의 (3,1), (3,2), (4,1), (4,2)에 고선량 X선(고선량 저에너지 X선)을, (2,2)에 위치하는 감쇄부를 통과한 X선은 X선 디텍터의 (3,3), (3,4), (4,3), (4,)에 저선량 X선(저선량 고에너지 X선)을 인식할 수 있게 한다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 X선 필터의 감쇄부 및 투과부가 오브젝트를 인식하는 일례를 도시한 도면이다.
의료영상 처리부는 X선 디텍터에서 인식되는 2가지 선량 각각에 해당하는 의료영상을 생성한다.
X선 발생기에서 발생하는 X선의 경우 저에너지와 고에너지를 모두 포함하고 있으며, X선 발생기에서 X선을 발생시키면 X선 필터를 X선이 투과하여 X선 디텍터로 도달한다. X선 필터의 감쇄부톼 투과부에서 X선이 필터될 수 있는데 감쇄부에서는 저에너지는 필터되고 고에너지는 X선 필터를 투과하여 X선 디텍터에 도달할 수 있으며, 투과부에서는 고에너지와 저에너지가 모두 통과하여 X선 디텍터에 도달할 수 있다. 따라서 X선 필터의 무늬에 따라 X선의 저에너지와 고에너지가 통과하는 영역이 다를 수 있다.
예를 들면, X선 필터가 격자 무늬인 경우 X선 촬영하고자 하는 사람의 흉부인 오브젝트(910)를 촬영한다고 한다면, X선 디텍터는 저선량 고에너지 X선(921)과 고선량 저에너지 X선(911) 영역을 동시에 인식하여 촬영할 수 있다. 그 다음 촬영된 영상을 의료영상 처리부는 저에너지와 고에너지가 모두 인식된 고선량으로 처리된 영상(A)과 고에너지로 인식된 저선량으로 처리된 영상(B)으로 따로 추출할 수 있다. 고선량으로 처리된 영상(A)은 저선량에 해당하는 부분은 비어있고(932) 고선량에 해당하는 부분만 추출(942)되었을 것이다. 마찬가지로 저선량으로 처리된 영상(B)은 고선량에 해당하는 부분은 비어있고(931) 저선량에 해당하는 부문만 추출(941)되었을 것이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 X선 필터의 감쇄부 및 투과부에 따라 X선 이미지를 추출하는 일례를 도시한 도면이다.
의료영상 처리부는 X선 디텍터에서 인식되는 2가지 선량 중 고선량에 해당하는 부분의 인식 정보를 기초로 저선량에 해당하는 부분이 비어있는 임시 고선량 영상을 생성하고, 임시 고선량 영상의 정보를 기초로 비어있는 부분을 추정하여, 최종 고선량 영상을 생성한다.
예를 들면, 오브젝트인 사람의 흉부를 X선 촬영하고 의료영상 처리부가 고선량으로 처리된 영상(A)과 저선량으로 처리된 영상(B)을 각각 추출하여 두가지의 영상으로 나누었다. 오브젝트를 기준으로 고선량의 X선은 상대적으로 단단한 뼈가 촬영되었을 것이고, 오브젝트를 기준으로 저선량의 X선은 장기를 촬영하였을 것이다. 다음으로 의료영상 처리부는 고선량으로 처리된 영상(A)의 비어있는 부분은 보간법을 이용하여 고선량으로 처리된 영상(A)을 기초로 비어있는 부분을 추정하여 오브젝트의 뼈가 촬영된 최종 고선량 영상(A-1)을 생성할 수 있다. 또한, 저선량으로 처리된 영상(B)의 비어있는 부분은 보간법을 이용하여 저선량으로 처리된 영상(B)을 기초로 비어있는 부분을 추정하여 오브젝트의 장기가 촬영된 최종 저선량 영상(B-1)을 생성할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 X선 필터의 두께에 따른 선량 획득 결과의 일례를 도시한 도면이다.
Uniform Phantom을 이용한 Grid 두께별 선량을 획득하였으며, Gafchromic EBT3 필름을 통해 획득한 선량 환산 인자인 7.2x10^4 cGy/output 을 MCNP로 획득한 결과값과 곱하여 X선 필터의 두께별 선량을 획득하였으며, 그 결과는 도11의 그래프와 같다. MCNPX를 이용하여 관전압이 80, 120 kVp일 때 팬텀이 받는 선량을 계산한 결과, 80 kVp와 120kVp에서 선량은 각각 10.1cGy 와 9.8 cGy로 80 kVp가 약 3% 높은 선량을 보였다. X선 필터의 두께에 따른 선량을 계산한 결과, 0.5 mm 두께의 X선 필터를 위치시켰을 때 선량은 두 관전압에 대하여 모두 4.0 cGy로 X선 필터가 없을 때와 비교하여 약 40%로 감소하였으며, X선 필터의 두께가 2.0 mm까지 두꺼워질 때 팬텀이 받는 선량은 약 33%까지 감소하였다. X선 필터에서 컴프턴 산란 반응에 의해 생성된 산란선에 의한 선량은 전체 선량의 0.04%로 매우 낮은 수치를 보였다. 80 kVp 관전압으로 전산모사하여 계산한 선량이 120 kVp 관전압으로 전산모사하여 계산한 선량에 비해 3% 가량 높은 이유는 표면선량을 확인하기 위해 팬텀 표면으로부터 2.0 mm 안쪽의 cell에서 선량을 보았기 때문에 상대적으로 저에너지 X-선이 많은 80 kVp에서 더 많은 X-선이 흡수되기 때문으로 판단된다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 X선 필터의 물질별 두께별 입사 광자량 대비 출력 광자량 비율을 도시한 도면이다.
X선 필터 물질 최적화를 위해 사용된 구성물질의 종류는 X선 영상 촬영 시 필터에 주로 적용되는 구리는 (Copper, 8.96g/cm3), 치아 X선 영상 획득용 필터로써 적용되는 니오븀 (Niobium, 8.57g/cm3), 이중에너지 CT 장비의 필터로써 적용되는 주석 (Stannum, 7.31g/cm3), 금 (Gold,19.32g/cm3)을 채택하였다. 또한, 두께 최적화를 위해 각 물질별, 0.1mm, 0.5mm, 1.0mm 두께의 X선 필터를 적용하여 스펙트럼을 검출하였다. X선 필터를 통과한 후 검출된 광자 에너지를 Matlab 프로그램을 이용하여 스펙트럼을 분석하였으며,에너지변조 필터를 통과한 광자 스펙트럼의 크기를 상대적으로 표현하기 위해, X선 필터를 통과하지 않은 광자 스펙트럼의 최댓값을 기준으로 정규화(Normalization) 하였다. X선 필터로인해 발생하는 선속강화를 확인하기 위해 X선 필터를 통과하지 않은 광자 스펙트럼과 X선필터를 통과한 광자스펙트럼의 평균에너지를 정량적으로 비교한 결과, 금의 경우 0.1mm 두께에서 평균에너지가 가장 높았으나, 두께에 따른 평균에너지 증가비율이 상대적으로 낮고, 필터에서 흡수되는 광자량이 많아 전체 출력 광자량이 적은 것으로 나타났다. 또한, X선 필터를 통과 한 후 검출기에서 검출된 광자 스펙트럼의 경우 평균 광자의 운동에너지는 상승하는 효과를 볼 수 있지만, 검출기에서의 광자의 수집량이 필터를 사용하지 않았을 때보다 감소하기 때문에, X선 필터를 통한 고에너지 광자 스펙트럼을 사용 할 경우, 영상의 품질을 유지하기 위해 관전류를 효과적으로 보정해야 한다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 X선 필터의 감쇄부 및 투과부의 크기를 결정하기 위한 삼각비 계산 및 X선 필터의 감쇄부 및 투과부의 크기를 결정하기 위한 파라미터의 일례를 도시한 도면이다.
주어진 FOD, ODD, FDD에서 X선 발생기 앞에 X선 필터가 있을 경우와 X선 디텍터 앞에 X선 필터가 있을 경우에 감쇄부 및 투과부 의 크기를 결정하기 위하여 도 13에서 13-A에서와 같이 삼각비를 이용하여 계산하였으며, 13-B는 삼각비 계산을 통해 나온 Modeling 주요 파라미터를 나타낸다. 도 13의 삼각비 계산법을 통해 X선 필터의 cell 크기를 결정하여 X선 발생기 바로 앞에 위치시켜 모델링하여 시뮬레이션을 진행하였음. X선 필터는 100 x 100mm 의 크기에 1.066mm 사이 wm의 감쇄부 및 투과부의 셀로 구성될 수 있다.
본 발명은 X선을 한번 조사하여 X선 필터에서 X선을 감쇄시킴으로써, 고선량 영상과 저선량 영상을 생성할 수 있도록 하는 이중 에너지 X선 촬영 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 소정의 선량을 가지는 X선을 발생시키는 X선 발생기, X선 발생기로부터 수신되는 X선을 인식하는 X선 디텍터, X선 발생기 및 X선 디텍터 사이에 위치하여, 발생되는 X선의 일부를 필터링하여, X선 디텍터에 2가지 선량을 가지는 X선이 도달하도록 하는 X선 필터 및 X선 디텍터에서 인식되는 2가지 선량 각각에 해당하는 의료영상을 생성하는 의료영상 처리부를 포함하는 이중 에너지 X선 촬영 장치에 관한 것이다.

Claims (7)

  1. 소정의 선량을 가지는 X선을 발생시키는 X선 발생기;
    상기 X선 발생기로부터 수신되는 X선을 인식하는 X선 디텍터;
    상기 X선 발생기 및 상기 X선 디텍터 사이에 위치하여, 상기 발생되는 X선의 일부를 필터링하여, 상기 X선 디텍터에 2가지 선량을 가지는 X선이 도달하도록 하는 X선 필터 및
    상기 X선 디텍터에서 인식되는 2가지 선량 각각에 해당하는 의료영상을 생성하는 의료영상 처리부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 에너지 X선 촬영 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 X선 필터는
    납, 구리, 니오븀, 주석, 금 중 적어도 하나의 재료로 이루어져 상기 X선을 상기 발생된 소정의 선량보다 감쇄시키는 감쇄부 및
    상기 X선을 상기 감쇄부보다 높은 선량으로 투과시키는 투과부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 에너지 X선 촬영 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 감쇄부와 상기 투과부는 각각 격자 무늬를 이루도록 배치되는 것
    을 특징으로 하는 이중 에너지 X선 촬영 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 감쇄부 및 상기 투과부 사이의 경계면은 상기 X선 발생기 방향으로 경사를 이루도록 구성되는 것
    을 특징으로 하는 이중 에너지 X선 촬영 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 감쇄부의 두께는 상기 X선 디텍터에서 상기 X선이 수직으로 조사되는 지점을 중심으로 바깥쪽으로 갈수록 점차 얇아지도록 구성되는 것
    을 특징으로 하는 이중 에너지 X선 촬영 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 감쇄부 및 상기 투과부의 크기는
    상기 감쇄부를 통과한 X선과 상기 투과부를 통과한 X선이 상기 디텍터의 표면에 도달하는 각각의 면적이 상기 X선 디텍터의 최소 측량 단위 면적의 정수배를 이루도록 구성되는 것
    을 특징으로 하는 이중 에너지 X선 촬영 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 의료영상 처리부는
    상기 X선 디텍터에서 인식되는 2가지 선량 중 고선량에 해당하는 부분의 인식 정보를 기초로 저선량에 해당하는 부분이 비어있는 임시 고선량 영상을 생성하고,
    상기 임시 고선량 영상의 정보를 기초로 상기 비어있는 부분을 추정하여, 최종 고선량 영상을 생성하는 것
    을 특징으로 하는 이중 에너지 X선 촬영 장치.
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