WO2024085549A1 - 3차원 컴퓨터 단층 촬영 방법 및 장치 - Google Patents

3차원 컴퓨터 단층 촬영 방법 및 장치 Download PDF

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WO2024085549A1
WO2024085549A1 PCT/KR2023/015880 KR2023015880W WO2024085549A1 WO 2024085549 A1 WO2024085549 A1 WO 2024085549A1 KR 2023015880 W KR2023015880 W KR 2023015880W WO 2024085549 A1 WO2024085549 A1 WO 2024085549A1
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sub
dimensional
image
slice images
volume
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PCT/KR2023/015880
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최진욱
이인재
이강훈
이두용
정윤수
이행화
이정도
강산
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주식회사 덴티움
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    • 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
    • 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
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]

Definitions

  • the present invention relates to a 3D computed tomography method and device that can improve imaging speed and reduce or eliminate motion artifacts.
  • the image stitching technique is a technique that combines multiple images with overlapping areas into one image.
  • Video stitching techniques are used in various fields.
  • CBCT cone beam computed tomography
  • CBCT equipment has mechanical limitations in the field of view, so when the desired area cannot be imaged at once, the area is divided into multiple depth directions and imaged.
  • motion artifacts occur due to movement of the test object (eg, patient) during imaging time. Improvement is needed because the quality of the image is reduced by these artifacts. In particular, there is a problem that the quality of the image deteriorates due to motion artifacts even when the captured images are registered after photographing various parts of the inspection object, so there is a need to develop technology that can reduce or eliminate motion artifacts.
  • the present invention obtains a three-dimensional image by rotating the rotating arm in a first rotation direction, and then rotates the rotating arm in a stopped state in a second rotation direction opposite to the first rotation direction to obtain a three-dimensional image, thereby obtaining a three-dimensional image.
  • the purpose is to reduce unnecessary processes and reduce the time taken because there is no need to return the arm (for example, gantry) to its original position every time it rotates.
  • the present invention extracts point information by extracting a contour from a 2-dimensional slice image included in a 3-dimensional image, and compares the extracted point information to obtain a difference value ('point information') for motion artifacts occurring in several sub-volumes.
  • the purpose is to reduce or eliminate motion artifacts that may occur during shooting by calculating the 'difference value') and reflecting the calculated difference value in the image to correct and match it.
  • 3 including two-dimensional slice images for the N subvolumes such that an overlapping area exists in some of the N subvolumes set for the test object obtaining a dimensional image, detecting a contour for the two-dimensional slice image for each sub-volume, extracting point information corresponding to the detected contour, and Selecting two-dimensional slice images corresponding to overlapping areas among the three-dimensional images of the sub-volume, comparing point information corresponding to the outline of the selected two-dimensional slice images, and extracting a difference value for each point; , matching the selected two-dimensional slice images by correcting the two-dimensional slice images so that the corresponding selected two-dimensional slice images are at the same location using the extracted difference values for each point, and the matched two-dimensional slice images. and generating one 3D image by matching the N sub-volumes using the sub-volumes.
  • the step of acquiring a 3D image for N sub-volumes includes obtaining a 3D image for the first sub-volume by rotating the rotating arm in a first rotation direction, and moving the rotating arm to the second sub-volume. After rotating in the first rotation direction and stopping, rotating in a second rotation direction opposite to the first rotation direction to obtain a three-dimensional image of the second sub-volume, the first rotation direction and the Obtaining a 3D image of the N sub-volumes by alternately and repeatedly performing rotation in a second rotation direction to obtain a 3D image.
  • the step of acquiring a 3D image for N sub-volumes includes obtaining a 3D image for the first sub-volume by rotating the rotating arm in a first rotation direction, and moving the rotating arm to the second sub-volume. Then, rotating the rotary arm back to its original position to acquire a three-dimensional image of the second sub-volume by rotating it in the first rotation direction; and obtaining a three-dimensional image by rotating it in the first rotation direction. It includes the step of repeatedly executing to obtain a 3D image for the N sub-volumes.
  • the step of generating one 3D image by matching the N sub-volumes using the matched 2D slice images includes calculating a transform matrix using the difference value for each extracted point, and the selected Applying the calculated transformation matrix to correct 2D slice images to be converted among the 2D slice images, matching the N sub-volumes using the corrected 2D slice images to create one 3D image. Includes creation steps.
  • the 3D computed tomography method further includes removing outliers that exceed a set range from the extracted point information.
  • a three-dimensional computed tomography apparatus includes a rotating arm that fixes the X-ray irradiation unit and the image sensor unit to face each other at positions spaced apart from each other and rotates it along the periphery of the inspection object; and acquiring a 3-dimensional image including 2-dimensional slice images for the N sub-volumes such that an overlapping area exists in some of the N sub-volumes set for the inspection object, and for each sub-volume, the 2 Detect a contour for a 3D slice image, extract point information corresponding to the detected contour, and select 2D slice images corresponding to overlapping areas among the 3D images of the sub-volume.
  • the control unit rotates the rotary arm in the first rotation direction to obtain a three-dimensional image of the first sub-volume, moves the rotary arm to the second sub-volume, and then rotates in the first rotation direction and stops.
  • the process of obtaining a 3D image of the second sub-volume by rotating it in the second rotation direction, which is opposite to the first rotation direction, is alternately and repeatedly performed to obtain 3D images of the N sub-volumes.
  • the control unit calculates a transformation matrix using the extracted difference value for each point, applies the calculated transformation matrix to 2D slice images to be converted among the selected 2D slice images, and corrects the One 3D image is generated by matching the N sub-volumes using the corrected 2D slice images.
  • the control unit removes outliers that exceed a set range from the extracted point information.
  • a three-dimensional image is obtained by alternately rotating the rotating arm in the first rotation direction and in the second rotation direction opposite to the first rotation direction, so that the rotating arm is rotated. Since you do not have to return it to its original position every time, you can reduce unnecessary processes and reduce the time it takes.
  • point information is extracted by extracting the outline from the 2D slice image, and the extracted point information is compared to calculate the difference value ('point information difference value') for motion artifacts occurring in multiple sub-volumes.
  • the difference value 'point information difference value'
  • FIG. 1 is a flowchart for explaining a 3D computed tomography method according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a diagram for explaining a 3D computed tomography apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figures 3 and 4 are diagrams for explaining how the 3D computed tomography apparatus, which is an embodiment of the present invention, rotates the rotating arm.
  • Figures 5 and 6 are diagrams for explaining a process of extracting point information by a 3D computed tomography apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figures 7 and 8 are diagrams for explaining a process in which a 3D computed tomography imaging device, which is an embodiment of the present invention, corrects an image to reduce motion artifacts using point information.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a process in which a 3D computed tomography apparatus, which is an embodiment of the present invention, generates one final image using matched 2D slice images.
  • FIG. 1 is a flowchart for explaining a 3D computed tomography method according to an embodiment of the present invention.
  • a 3D computed tomography imaging device capable of improving imaging speed and reducing or eliminating motion artifacts performs calibration (S100).
  • the 3D computed tomography device may perform calibration for the rotation direction, rotation angle, data acquisition, angle sync value matching, etc. of the rotating arm (eg, gantry).
  • the 3D computed tomography device receives operation-related settings from the user, etc. (S110). For example, a 3D computed tomography device allows a user to select the number of sub-volumes (N), gantry direction, and rotation angle (full scan, short scan), etc., and operates according to the selected information.
  • N sub-volumes
  • gantry direction gantry direction
  • rotation angle full scan, short scan
  • a 3D computed tomography device is a 3D image containing 2D slice images for N subvolumes such that an overlapping area exists in some of the N subvolumes set for a test object (e.g., a patient, etc.).
  • a 3D computed tomography device can acquire 3D images of N sub-volumes of a test subject.
  • a 3D image may include multiple 2D slice images.
  • the 3D computed tomography apparatus acquires a 3D image of the first sub-volume by rotating the rotating arm in a first rotation direction (eg, counterclockwise).
  • the 3D computed tomography device moves the rotary arm to the second sub-volume (e.g., Z-axis movement), then rotates in the first rotation direction and stops, and moves in a second rotation direction opposite to the first rotation direction (
  • a three-dimensional image of the second sub-volume is obtained by rotating it clockwise.
  • the 3D computed tomography apparatus alternately acquires 3D images by rotating in a first rotation direction and a second rotation direction (e.g., first in the first rotation direction and second in the second rotation direction). By executing it repeatedly, 3D images of N subvolumes can be obtained.
  • the 3D computed tomography device acquires 3D images by alternately repeating the first rotation direction and the second rotation direction opposite to the first rotation direction, so that the rotation arm does not have to be returned to its original position every time after rotation. You can reduce unnecessary processes and reduce the time it takes.
  • the 3D computed tomography apparatus acquires a 3D image of the first sub-volume by rotating the rotating arm in the first rotation direction.
  • the 3D computed tomography apparatus moves the rotating arm to the second sub-volume and then rotates in the first rotation direction while returning the rotating arm to its original position to obtain a 3D image of the second sub-volume.
  • the 3D computed tomography apparatus may acquire 3D images for N sub-volumes by repeatedly executing a process of rotating in the first rotation direction to acquire 3D images.
  • the 3D computed tomography apparatus detects a contour of the 2D slice image for each sub-volume (S140).
  • the 3D computed tomography device extracts point information corresponding to the detected contour (S150).
  • the point information may be a coordinate value corresponding to the detected outline.
  • the dimensional computed tomography device can remove outliers that exceed a set range from the extracted point information (S160).
  • the 3D computed tomography apparatus may select 2D slice images corresponding to overlapping areas among the 3D images of the sub-volume (S170).
  • the overlapping area can be extracted based on hardware movement in a 3D computed tomography device, set as an overlapping area in advance by the user, etc., or extracted by comparing point information and using one of various methods. It can be extracted by combining one or more.
  • the inspection object may move between photographing the first sub-volume and the second sub-volume, and such motion artifacts may occur between the three-dimensional image corresponding to the first sub-volume and the three-dimensional image corresponding to the second sub-volume.
  • the problem of poor quality of various images occurs due to inconsistency.
  • the 3D computed tomography apparatus may compare point information corresponding to the outlines of selected 2D slice images and extract a difference value for each point (S180). For example, the point information of the two-dimensional slice image corresponding to the first sub-volume and the point information of the two-dimensional slice image corresponding to the second sub-volume may be compared to extract the difference value for each point.
  • the difference value for each point may mean the amount of movement of the test object between photographing the first sub-volume and photographing the second sub-volume.
  • the 3D computed tomography apparatus may match the selected 2D slice images by correcting the 2D slice images so that the corresponding selected 2D slice images are at the same location using the difference value for each extracted point (S190 ). For example, the 3D computed tomography device corrects the 2D slice image corresponding to the second subvolume based on the 2D slice image corresponding to the first subvolume using the extracted point difference value ('moved The image can be corrected by reflecting the amount of movement.
  • the 3D computed tomography apparatus performs the above process for the first sub-volume and the second sub-volume, performs the above process for the second sub-volume and the third sub-volume, etc. for N sub-volumes. It can be run.
  • the 3D computed tomography apparatus can generate one 3D image by matching N sub-volumes using the matched 2D slice images (S200). For example, a 3D computed tomography apparatus can generate one final 3D image by matching N bus volumes using matched 2D slice images corresponding to N subvolumes. In this way, by performing a correction process that can reduce or remove the motion effect of the inspection object using point information, the 3D computed tomography device can generate high-quality 3D images.
  • a 3D computed tomography device calculates a transformation matrix using the difference value for each extracted point, and applies the calculated transformation matrix to the 2D slice images to be converted among the selected 2D slice images. It can be corrected by applying .
  • the 3D computed tomography apparatus can generate one 3D image by matching the N sub-volumes using corrected 2D slice images.
  • Figure 2 is a diagram for explaining a 3D computed tomography apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the 3D computed tomography apparatus 200 may include an X-ray irradiation unit 210, an image sensor unit 220, a rotating arm unit 230, and a control unit 240.
  • the X-ray irradiation unit 210 can generate X-rays and irradiate them to the test object.
  • the X-ray irradiation unit 210 may include an X-ray source for generating X-rays, and a collimator for irradiating the generated X-rays to the inspection object.
  • the X-ray source includes an X-ray tube, and the X-ray tube generates X-rays by colliding electrons with high kinetic energy into a metal target. At this time, the generated X-rays may have a cone beam shape.
  • the image sensor unit 220 can detect X-rays that have passed through the inspection object.
  • the image sensor unit 220 is a two-dimensional area sensor (e.g., a digital image sensor including a two-dimensional array of image elements) or a one-dimensional linear sensor (e.g., a digital image sensor including at least one row of image elements). It may be a digital image sensor that includes a 'digital image sensor').
  • the rotating arm unit 230 is installed at each end with an
  • the rotating arm unit 230 may be installed so that the X-ray irradiation unit 210 and the image sensor unit 220 rotate while facing each other about a rotation axis located between them.
  • the rotating arm 230 may have a donut shape or an inverted U shape and may have a shape in which an inspection object can be placed, but the shape is not limited to this and may be implemented in various ways.
  • the rotating arm 230 is also referred to as a gantry.
  • the control unit 240 can control all components of the 3D computed tomography apparatus 200 and can execute the 3D computed tomography method described in FIG. 1.
  • the control unit 240 acquires a three-dimensional image including two-dimensional slice images for the N sub-volumes so that there is an overlapping area in some of the N sub-volumes set for the inspection object, For each sub-volume, detect a contour for the 2-dimensional slice image, extract point information corresponding to the detected contour, and correspond to an overlapping area among the 3-dimensional images of the sub-volume. select two-dimensional slice images, compare point information corresponding to the outline of the selected two-dimensional slice images, extract the difference value for each point, and use the extracted difference value for each point to select the corresponding point information.
  • the 2D slice images are corrected so that the 2D slice images are at the same location to match the selected 2D slice images, and the N sub-volumes are matched using the matched 2D slice images to create one 3D image. You can create it.
  • the control unit 240 rotates the rotary arm 230 in the first rotation direction to obtain a three-dimensional image of the first sub-volume, moves the rotary arm 230 to the second sub-volume, and then rotates the rotary arm 230 in the first rotation direction.
  • the process of acquiring a three-dimensional image of the second sub-volume by rotating in the second rotation direction opposite to the first rotation direction while rotating in the rotation direction and stopping is performed alternately and repeatedly to obtain images for the N sub-volumes.
  • a 3D image can be obtained.
  • the control unit 240 calculates a transformation matrix using the extracted difference value for each point, and applies the calculated transformation matrix to the 2D slice images to be converted among the selected 2D slice images to perform correction. And, one 3D image can be generated by matching the N sub-volumes using the corrected 2D slice images.
  • the control unit 240 may remove outliers that exceed a set range from the extracted point information.
  • Figures 3 and 4 are diagrams for explaining how the 3D computed tomography apparatus, which is an embodiment of the present invention, rotates the rotating arm.
  • the description will be based on the case where three sub-volumes (300, 310, and 320) are set and the rotation direction of the rotary arm unit 230 is alternately changed.
  • the description is based on the fact that the rotary arm unit 230 moves in the Z-axis direction and acquires images while rotating along the XY-axis plane, but the movement axis and rotation axis can be changed in various ways.
  • the rotating arm unit 230 when photographing a person's head in three sub-volumes, the Images are acquired while being arranged and rotated, and the rotary arm 230 can be moved to a position corresponding to each sub-volume while moving along the Z-axis.
  • the 3D computed tomography apparatus rotates the rotary arm 230 in the first rotation direction (for example, counterclockwise) with respect to the starting point 330 to measure the first sub-volume 300. 1 Acquire a 3D image of the subvolume.
  • the 3D computed tomography device moves the rotary arm 230 to the second sub-volume 310 (e.g., Z-axis movement), then rotates in the first rotation direction and stops (starting point 330 ) to obtain a three-dimensional image of the second sub-volume 310 by rotating in a second rotation direction (for example, clockwise), which is opposite to the first rotation direction.
  • the second sub-volume 310 e.g., Z-axis movement
  • the 3D computed tomography apparatus moves the rotary arm 230 to the third sub-volume 320 (e.g., moves the Z axis) and then A three-dimensional image of the third sub-volume 320 is obtained by rotating the rotary arm 230 in the first rotation direction (eg, counterclockwise) with reference to 330 .
  • the 3D computed tomography apparatus alternately acquires a 3D image by rotating in the first rotation direction and the second rotation direction (e.g., first in the first rotation direction and second in the second rotation). direction), it is possible to obtain 3D images of N sub-volumes by repeatedly executing the process.
  • the 3D computed tomography device acquires 3D images by alternately repeating the first rotation direction and the second rotation direction opposite to the first rotation direction, so that the rotation arm does not have to be returned to its original position every time after rotation. You can reduce unnecessary processes and reduce the time it takes.
  • the 3D computed tomography apparatus rotates the rotary arm 230 in the first rotation direction (for example, counterclockwise) with respect to the starting point 330 to measure the first sub-volume 300. 1 Acquire a 3D image of the subvolume.
  • the 3D computed tomography device moves the rotary arm 230 to the second sub-volume 310' (e.g., moves along the Z axis) and rotates the rotary arm 230 clockwise to reach the starting point ( After returning to 330), it rotates in the first rotation direction (eg, counterclockwise) to obtain a three-dimensional image of the second sub-volume 310.
  • the 3D computed tomography device moves the rotary arm 230 to the third sub-volume 320 (e.g., moves along the Z axis) and rotates the rotary arm 230 clockwise to reach the starting point 330. ), then rotates in the first rotation direction (eg, counterclockwise) to obtain a three-dimensional image of the third sub-volume 320.
  • the first rotation direction e.g, counterclockwise
  • Figures 5 and 6 are diagrams for explaining a process of extracting point information by a 3D computed tomography apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the 3D computed tomography apparatus can convert the acquired 3D images of each N subvolumes into 2D slice images.
  • the 3D computed tomography apparatus may convert the 3D image of the first sub-volume 300 into 2D slice images 501, 502, and 510.
  • a 3D computed tomography device may detect a contour of the converted 2D slice image for each sub-volume.
  • a 3D computed tomography device may detect a contour 550 for a 2D slice image 501. In this way, the 3D computed tomography device can detect outlines for all 2D slice images corresponding to each subvolume.
  • the 3D computed tomography device can extract point information corresponding to the detected contour.
  • point information may be a coordinate value corresponding to a detected outline, and may be expressed as values such as (x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ), etc., as shown in the table.
  • point information about the outline can be extracted from the slice image, and when the extracted point information is displayed, it can be expressed as the outline of a rabbit (picture on the right).
  • Figures 7 and 8 are diagrams for explaining a process in which a 3D computed tomography imaging device, which is an embodiment of the present invention, corrects an image to reduce motion artifacts using point information.
  • the 3D computed tomography apparatus may select 2D slice images 701, 710, 801, and 810 corresponding to overlapping areas among the 3D images of the sub-volume. .
  • the 3D computed tomography apparatus may produce two-dimensional slice images corresponding to the first sub-volume 300, which corresponds to the area 600 where the first sub-volume 300 and the second sub-volume 310 overlap.
  • Two-dimensional slice images (701, 710) and two-dimensional slice images (801, 810) corresponding to the second sub-volume (310) may be selected.
  • the 3D computed tomography apparatus may compare point information corresponding to the outline of selected 2D slice images and extract a difference value for each point.
  • the 3D computed tomography apparatus may use point information (x 1 , y 1 ) of the 2D slice image 701 corresponding to the first sub-volume 300 and point information (x 1 , y 1 ) corresponding to the second sub-volume 310.
  • point information (a 1 , b 1 ) of the two-dimensional slice image 801 By comparing the point information (a 1 , b 1 ) of the two-dimensional slice image 801, the difference values (2, 3) for each point can be extracted.
  • the difference value for each point may be (2, 3), and the difference value for each point may mean the amount of movement the test object moves between photographing the first sub-volume and photographing the second sub-volume. there is.
  • the 3D computed tomography apparatus can select the overlapping area.
  • the 3D computed tomography apparatus may compare point information corresponding to the outlines of selected 2D slice images and extract a difference value for each point.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a process in which a 3D computed tomography apparatus, which is an embodiment of the present invention, generates one final image using matched 2D slice images.
  • the 3D computed tomography apparatus corrects the 2D slice images so that the selected 2D slice images are at the same location using the extracted difference value for each point, thereby correcting the selected 2D slice images.
  • Slice images can be matched.
  • a 3D computed tomography device can correct and match 2D slice images corresponding to the overlapping areas 700, 710, 720, and 730.
  • the 3D computed tomography apparatus may generate one 3D image 1000 by matching the N sub-volumes 300, 310, and 320 using the matched 2D slice images.
  • the described embodiments may be configured by selectively combining all or part of each embodiment so that various modifications can be made.

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Abstract

본 발명에 따른 3차원 컴퓨터 단층 촬영 방법은, 검사 대상체에 대해 설정된 N개의 서브 볼륨들 중 일부에 겹치는 영역이 존재하도록, 상기 N개의 서브 볼륨에 대한 2차원 슬라이스 이미지들을 포함하는 3차원 이미지를 획득하는 단계와, 각각의 서브 볼륨에 대해 상기 2차원 슬라이스 이미지에 대한 윤곽선(contour)을 검출하는 단계와, 상기 검출된 윤곽선(contour)에 대응되는 포인트 정보를 추출하는 단계와, 상기 서브 볼륨의 3차원 이미지들 중 겹치는 영역에 대응되는 2차원 슬라이스 이미지들을 선택하는 단계와, 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들의 윤곽선에 대응되는 포인트 정보를 비교하여, 각 포인트별 차이값을 추출하는 단계와, 상기 추출된 각 포인트별 차이값을 이용하여 대응되는 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들이 동일한 위치가 되도록 2차원 슬라이스 이미지를 보정하여 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들을 매칭시키는 단계 및 상기 매칭된 2차원 슬라이스 이미지들을 이용하여 상기 N개의 서브 볼륨들을 정합하여 1개의 3차원 이미지를 생성하는 단계를 포함한다.

Description

3차원 컴퓨터 단층 촬영 방법 및 장치
본 발명은 촬영속도를 개선하고 모션 아티팩트를 줄이거나 제거할 수 있는 3차원 컴퓨터 단층 촬영 방법 및 장치에 관한 기술에 관한 것이다.
영상 스티칭 기법은 중첩되는 영역을 가진 여러 장의 영상들을 정합 한 후, 하나의 영상으로 합성하는 기법이다. 영상 스티칭 기법은 다양한 분야에 활용되고 있다. 특히 CBCT (cone beam computed tomography) 장비는 기계적으로 화각의 한계가 있어서 원하는 부위를 한번에 촬영할 수가 없는 경우, 깊이 방향으로 여러 번 영역을 나누어서 촬영하게 된다.
한쪽 방향으로만 움직이는 기존 방식을 사용한다면 촬영 시간이 많이 소요되어, 환자 입장에서는 촬영시간이 길어져 고통스럽거나 공포심을 느끼는 등 다양한 어려움을 겪고 있다. 이에, 촬영시간을 줄일 수 있는 기술에 대한 개발이 시급하다.
또한, 기존 촬영 장치에서는 촬영시간 동안 검사 대상체(예를 들면, 환자)의 움직임으로 인해 모션 아티팩트가 발생한다. 이러한 아티팩트에 의해 영상의 질이 떨어지기 때문에 개선이 필요하다. 특히, 검사 대상체의 여러 부분을 촬영한 후, 촬영된 이미지를 정합할 때에도 이러한 모션 아티팩트로 인해 영상의 질이 떨어지는 문제가 있어 모션 아티팩트를 줄이거나 제거할 수 있는 기술에 대한 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 회전 암부를 제 1 회전 방향으로 회전 시키면서 3차원 이미지를 획득한 후, 회전 암부가 정지된 상태에서 제 1 회전 방향과 반대되는 제 2 회전 방향으로 회전 시켜 3차원 이미지를 획득함으로써, 회전 암부(예를 들면, 갠트리)가 회전한 이후 매번 원래의 위치로 돌리지 않아도 되므로 이에 따른 불필요한 과정을 줄이고 소요되는 시간을 줄일 수 있는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 3차원 이미지에 포함된 2차원 슬라이스 이미지에서 윤곽선을 추출하여 포인트 정보를 추출하고, 추출된 포인트 정보를 비교하여 여러개의 서브 볼륨들에서 발생한 모션 아티팩트에 대한 차이값('포인트 정보의 차이값')을 연산하고, 연산된 차이값을 이미지에 반영하여 보정하고 정합함으로써, 촬영 중에 발생할 수 있는 모션 아티팩트를 줄이거나 제거하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 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.
3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치의 3차원 컴퓨터 단층 촬영 방법에 있어서, 검사 대상체에 대해 설정된 N개의 서브 볼륨들 중 일부에 겹치는 영역이 존재하도록, 상기 N개의 서브 볼륨에 대한 2차원 슬라이스 이미지들을 포함하는 3차원 이미지를 획득하는 단계와, 각각의 서브 볼륨에 대해 상기 2차원 슬라이스 이미지에 대한 윤곽선(contour)을 검출하는 단계와, 상기 검출된 윤곽선(contour)에 대응되는 포인트 정보를 추출하는 단계와, 상기 서브 볼륨의 3차원 이미지들 중 겹치는 영역에 대응되는 2차원 슬라이스 이미지들을 선택하는 단계와, 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들의 윤곽선에 대응되는 포인트 정보를 비교하여, 각 포인트별 차이값을 추출하는 단계와, 상기 추출된 각 포인트별 차이값을 이용하여 대응되는 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들이 동일한 위치가 되도록 2차원 슬라이스 이미지를 보정하여 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들을 매칭시키는 단계 및 상기 매칭된 2차원 슬라이스 이미지들을 이용하여 상기 N개의 서브 볼륨들을 정합하여 1개의 3차원 이미지를 생성하는 단계를 포함한다.
N개의 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하는 단계는 회전암부를 제 1 회전방향으로 회전하여 제 1 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하는 단계와, 상기 회전암부를 제 2 서브 볼륨으로 이동한 후, 상기 제 1 회전방향으로 회전하여 멈춘 상태에서 상기 제 1 회전방향의 역방향인 제 2 회전방향으로 회전시켜 제 2 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하는 단계와, 상기 제 1 회전 방향 및 상기 제 2 회전 방향으로 회전시켜 3차원 이미지를 획득하는 단계를 교대로 반복적으로 실행하여 상기 N개의 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하는 단계를 포함한다.
N개의 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하는 단계는 회전암부를 제 1 회전 방향으로 회전하여 제 1 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하는 단계와, 상기 회전암부를 제 2 서브 볼륨으로 이동한 후, 회전암부를 원 위치로 돌려 놓은 상태에서 상기 제 1 회전 방향으로 회전하여 제 2 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하는 단계와, 상기 제 1 회전 방향으로 회전하여 3차원 이미지를 획득하는 과정을 반복적으로 실행하여 상기 N개의 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하는 단계를 포함한다.
매칭된 2차원 슬라이스 이미지들을 이용하여 상기 N개의 서브 볼륨들을 정합하여 1개의 3차원 이미지를 생성하는 단계는 상기 추출된 각 포인트별 차이값을 이용하여 변환(transform) 매트릭스를 계산하는 단계, 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들 중 변환할 2차원 슬라이스 이미지들에 상기 계산된 변환 매트릭스를 적용하여 보정하는 단계, 상기 보정된 2차원 슬라이스 이미지들을 이용하여 상기 N개의 서브 볼륨들을 정합하여 1개의 3차원 이미지를 생성하는 단계를 포함한다.
3차원 컴퓨터 단층 촬영 방법은 상기 추출된 포인트 정보에서 설정된 범위를 넘는 이상치(outlier)를 제거하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 X선 조사부와 이미지 센서부를 서로 이격되는 위치에서 대향하도록 고정시켜 상기 검사 대상체의 주변을 따라 회전시키는 회전 암부; 및 상기 검사 대상체에 대해 설정된 N개의 서브 볼륨들 중 일부에 겹치는 영역이 존재하도록, 상기 N개의 서브 볼륨에 대한 2차원 슬라이스 이미지들을 포함하는 3차원 이미지를 획득하고, 각각의 서브 볼륨에 대해 상기 2차원 슬라이스 이미지에 대한 윤곽선(contour)을 검출하고, 상기 검출된 윤곽선(contour)에 대응되는 포인트 정보를 추출하고, 상기 서브 볼륨의 3차원 이미지들 중 겹치는 영역에 대응되는 2차원 슬라이스 이미지들을 선택하고, 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들의 윤곽선에 대응되는 포인트 정보를 비교하여, 각 포인트별 차이값을 추출하고, 상기 추출된 각 포인트별 차이값을 이용하여 대응되는 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들이 동일한 위치가 되도록 2차원 슬라이스 이미지를 보정하여 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들을 매칭시키고, 상기 매칭된 2차원 슬라이스 이미지들을 이용하여 상기 N개의 서브 볼륨들을 정합하여 1개의 3차원 이미지를 생성하는 제어부를 포함한다.
제어부는 회전암부를 제 1 회전방향으로 회전하여 제 1 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하고, 상기 회전암부를 제 2 서브 볼륨으로 이동한 후, 상기 제 1 회전방향으로 회전하여 멈춘 상태에서 상기 제 1 회전방향의 역방향인 제 2 회전방향으로 회전시켜 제 2 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하는 과정을 교대로 반복적으로 실행하여 상기 N개의 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득한다.
제어부는 상기 추출된 각 포인트별 차이값을 이용하여 변환(transform) 매트릭스를 계산하고, 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들 중 변환할 2차원 슬라이스 이미지들에 상기 계산된 변환 매트릭스를 적용하여 보정하고, 상기 보정된 2차원 슬라이스 이미지들을 이용하여 상기 N개의 서브 볼륨들을 정합하여 1개의 3차원 이미지를 생성한다.
제어부는 상기 추출된 포인트 정보에서 설정된 범위를 넘는 이상치(outlier)를 제거한다.
상술한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따르면, 회전 암부를 제 1 회전 방향 및 제 1 회전 방향과 반대되는 제 2 회전 방향으로 교대로 반복하면서 3차원 이미지를 획득함으로써, 회전 암부가 회전한 이후 매번 원래의 위치로 돌리지 않아도 되므로 이에 따른 불필요한 과정을 줄이고 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
또한, 2차원 슬라이스 이미지에서 윤곽선을 추출하여 포인트 정보를 추출하고, 추출된 포인트 정보를 비교하여 여러개의 서브 볼륨들에서 발생한 모션 아티팩트에 대한 차이값('포인트 정보의 차이값')을 연산하고, 연산된 차이값을 이미지에 반영하여 보정하고 정합함으로써, 촬영 중에 발생할 수 있는 모션 아티팩트를 줄이거나 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 3차원 컴퓨터 단층 촬영 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예인 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치가 회전 암부를 회전시키는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예인 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치가 포인트 정보를 추출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예인 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치가 포인트 정보를 이용하여 모션 아티팩트를 줄이기 위해 이미지를 보정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예인 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치가 매칭이 완료된 2차원 슬라이스 이미지들을 이용하여 1개의 최종 이미지를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정한 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 3차원 컴퓨터 단층 촬영 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 촬영속도를 개선하고 모션 아티팩트를 줄이거나 제거할 수 있는 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 캘리브레이션을 실행한다(S100). 예를 들면, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 회전암부(예를 들면, 갠트리)의 회전방향, 회전각도, 데이터 획득, 각도 싱크 값 일치 등에 대한 캘리브레이션을 실행할 수 있다.
3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 구동 관련한 설정을 사용자 등으로부터 입력 받는다(S110). 예를 들면, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 사용자 등에 의해서 서브 볼륨 개수 (N), 갠트리 방향 및 회전 각도(Full scan, short scan) 등을 선택할 수 있도록 하고, 선택된 정보에 맞게 구동을 실행할 수 있다.
3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 검사 대상체(예를 들면, 환자 등)에 대해 설정된 N개의 서브 볼륨들 중 일부에 겹치는 영역이 존재하도록, N개의 서브 볼륨에 대한 2차원 슬라이스 이미지들을 포함하는 3차원 이미지를 획득한다(S120). 예를 들면, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 검사 대상체를 대상으로 N개의 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득할 수 있다. 3차원 이미지는 다수의 2차원 슬라이스 이미지를 포함할 수 있다.
예를 들면, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 회전암부를 제 1 회전방향('예를 들면, 반시계 방향)으로 회전하여 제 1 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득한다. 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 회전암부를 제 2 서브 볼륨으로 이동한 후(예를 들면, Z축 이동), 제 1 회전방향으로 회전하여 멈춘 상태에서 제 1 회전방향의 역방향인 제 2 회전방향(예를 들면, 시계방향)으로 회전시켜 제 2 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득한다. 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 제 1 회전 방향 및 제 2 회전 방향으로 회전시켜 3차원 이미지를 획득하는 단계를 교대로(예를 들면, 첫번째는 제 1 회전 방향으로, 두번째는 제 2 회전 방향으로) 반복적으로 실행하여 N개의 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득할 수 있다.
3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 제 1 회전 방향 및 제 1 회전 방향과 반대되는 제 2 회전 방향으로 교대로 반복하면서 3차원 이미지를 획득함으로써, 회전 암부가 회전한 이후 매번 원래의 위치로 돌리지 않아도 되므로 이에 따른 불필요한 과정을 줄이고 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
또 다른 예를 들면, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 회전암부를 제 1 회전 방향으로 회전하여 제 1 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득한다. 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 회전암부를 제 2 서브 볼륨으로 이동한 후, 회전암부를 원 위치로 돌려 놓은 상태에서 상기 제 1 회전 방향으로 회전하여 제 2 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득한다. 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 제 1 회전 방향으로 회전하여 3차원 이미지를 획득하는 과정을 반복적으로 실행하여 N개의 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득할 수 있다.
3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 각각의 서브 볼륨에 대해 상기 2차원 슬라이스 이미지에 대한 윤곽선(contour)을 검출한다(S140).
3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 검출된 윤곽선(contour)에 대응되는 포인트 정보를 추출한다(S150). 여기서, 포인트 정보는 검출된 윤곽선에 대응되는 좌표값일 수 있다.
차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 추출된 포인트 정보에서 설정된 범위를 넘는 이상치(outlier)를 제거할 수 있다(S160).
3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 서브 볼륨의 3차원 이미지들 중 겹치는 영역에 대응되는 2차원 슬라이스 이미지들을 선택할 수 있다(S170). 예를 들면, 겹치는 영역은 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치에서 하드웨어적이 움직임에 기초하여 추출하거나 사용자 등에 의해 미리 겹치는 영역으로 설정되거나, 포인트 정보를 비교하여 겹치는 영역을 추출하는 등과 같은 다양한 방법 중 1개 또는 1개 이상을 조합하는 방법으로 추출될 수 있다.
검사 대상체가 제 1 서브 볼륨 및 제 2 서브 볼륨을 촬영하는 사이에 움직일 수 있으며, 이와 같은 모션 아티팩트가 발생하여 제 1 서브 볼륨에 대응되는 3차원 이미지와 제 2 서브 볼륨에 대응되는 3차원 이미지 간의 불일치로 인해 다양한 이미지의 질이 떨어지는 문제가 발생한다.
3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 선택된 2차원 슬라이스 이미지들의 윤곽선에 대응되는 포인트 정보를 비교하여, 각 포인트별 차이값을 추출할 수 있다(S180). 예를 들면, 제 1 서브 볼륨에 대응되는 2차원 슬라이스 이미지의 포인트 정보 및, 제 2 서브 볼륨에 대응되는 2차원 슬라이스 이미지의 포인트 정보를 비교하여 각 포인트별 차이값을 추출할 수 있다. 여기서, 포인트별 차이값은 검사 대상체가 제 1 서브 볼륨을 촬영한 이후 제 2 서브 볼륨을 촬영하는 사이에 움직인 이동량을 의미할 수 있다.
3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 추출된 각 포인트별 차이값을 이용하여 대응되는 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들이 동일한 위치가 되도록 2차원 슬라이스 이미지를 보정하여 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들을 매칭시킬 수 있다(S190). 예를 들면, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 추출된 포인트 차이값을 이용하여 제 1 서브 볼륨에 대응되는 2차원 슬라이스 이미지를 기준으로 제 2 서브 볼륨에 대응되는 2차원 슬라이스 이미지를 보정('움직인 이동량을 반영하여 이미지를 보정')할 수 있다. 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 제 1 서브 볼륨 및 제 2 서브 볼륨에 대해 위와 같은 과정을 실시하고, 제 2 서브 볼륨 및 제 3 서브 볼륨에 대해 위와 같은 과정을 실시하는 등과 같이 N개의 서브 볼륨에 대해 실행할 수 있다.
3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 매칭된 2차원 슬라이스 이미지들을 이용하여 N개의 서브 볼륨들을 정합하여 1개의 3차원 이미지를 생성할 수 있다(S200). 예를 들면, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 N개의 서브 볼륨에 대응되는 매칭이 완료된 2차원 슬라이스 이미지들을 이용하여 N개의 버스 볼륨을 정합하여 1개의 최종 3차원 이미지를 생성할 수 있다. 이와 같이, 포인트 정보를 이용하여 검사 대상체의 모션 이팩트를 줄이거나 제거할 수 있는 보정 과정을 수행함으로써, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 질이 좋은 3차원 이미지를 생성할 수 있게 된다.
예를 들면, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 추출된 각 포인트별 차이값을 이용하여 변환(transform) 매트릭스를 계산하고, 선택된 2차원 슬라이스 이미지들 중 변환할 2차원 슬라이스 이미지들에 상기 계산된 변환 매트릭스를 적용하여 보정할 수 있다. 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 보정된 2차원 슬라이스 이미지들을 이용하여 상기 N개의 서브 볼륨들을 정합하여 1개의 3차원 이미지를 생성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치(200)은 X선 조사부(210), 이미지 센서부(220), 회전 암부(230), 제어부(240)를 포함할 수 있다.
X선 조사부(210)는 X선을 생성하여 검사 대상체로 조사할 수 있다. 예를 들면, X선 조사부(210)는 X선을 생성하기 위한 X선 소스와, 생성된 X선을 검사 대상체로 조사하기 위한 콜리메이터를 구비할 수 있다. 여기서, X선 소스는 X선 튜브를 포함하고, X선 튜브는 높은 운동에너지를 지닌 전자를 금속의 타겟에 충돌시켜 X선을 생성한다. 이 때, 생성되는 X선은 콘 빔 형태를 가질 수 있다.
이미지 센서부(220)는 검사 대상체를 투과한 X선을 검출할 수 있다. 예를 들면, 이미지 센서부(220)는 2차원 영역 센서('예를 들면 이미지 소자의 2차원 어레이를 포함하는 디지털 이미지 센서') 이거나 1차원 선형 센서('예를 들어 적어도 1열의 이미지 소자를 포함하는 디지털 이미지 센서')일 수 있다.
회전 암부(230)는 각각의 단부에는 검사 대상체를 사이에 두고 대향하도록 위치되는 X선 조사부(210)와 이미지 센서부(220)가 설치된다. 예를 들면, 회전 암부(230)는 X선 조사부(210)와 이미지 센서부(220)는 이들 사이에 위치되는 회전축을 중심으로 서로 대면하면서 회전되도록 설치될 수 있다. 예를 들면, 회전 암부(230)는 도넛 형상 또는 U자가 반전된 형상을 가지며 내부에 검사 대상체가 놓일 수 있는 형상을 가질 수 있으며, 형상은 이에 한정되지 않고 다양하게 구현될 수 있다.
회전 암부(230)는 갠트리(Gantry)라고 지칭되기도 한다.
제어부(240)는 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치(200)의 모든 구성을 제어할 수 있으며, 도 1에서 설명한 3차원 컴퓨터 단층 촬영 방법을 실행할 수 있다.
예를 들면, 제어부(240)는 상기 검사 대상체에 대해 설정된 N개의 서브 볼륨들 중 일부에 겹치는 영역이 존재하도록, 상기 N개의 서브 볼륨에 대한 2차원 슬라이스 이미지들을 포함하는 3차원 이미지를 획득하고, 각각의 서브 볼륨에 대해 상기 2차원 슬라이스 이미지에 대한 윤곽선(contour)을 검출하고, 상기 검출된 윤곽선(contour)에 대응되는 포인트 정보를 추출하고, 상기 서브 볼륨의 3차원 이미지들 중 겹치는 영역에 대응되는 2차원 슬라이스 이미지들을 선택하고, 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들의 윤곽선에 대응되는 포인트 정보를 비교하여, 각 포인트별 차이값을 추출하고, 상기 추출된 각 포인트별 차이값을 이용하여 대응되는 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들이 동일한 위치가 되도록 2차원 슬라이스 이미지를 보정하여 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들을 매칭시키고, 상기 매칭된 2차원 슬라이스 이미지들을 이용하여 상기 N개의 서브 볼륨들을 정합하여 1개의 3차원 이미지를 생성하는 할 수 있다.
제어부(240)는 회전암부(230)를 제 1 회전방향으로 회전하여 제 1 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하고, 상기 회전암부(230)를 제 2 서브 볼륨으로 이동한 후, 상기 제 1 회전방향으로 회전하여 멈춘 상태에서 상기 제 1 회전방향의 역방향인 제 2 회전방향으로 회전시켜 제 2 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하는 과정을 교대로 반복적으로 실행하여 상기 N개의 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득할 수 있다.
제어부(240)는 상기 추출된 각 포인트별 차이값을 이용하여 변환(transform) 매트릭스를 계산하고, 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들 중 변환할 2차원 슬라이스 이미지들에 상기 계산된 변환 매트릭스를 적용하여 보정하고, 상기 보정된 2차원 슬라이스 이미지들을 이용하여 상기 N개의 서브 볼륨들을 정합하여 1개의 3차원 이미지를 생성할 수 있다.
제어부(240)는 상기 추출된 포인트 정보에서 설정된 범위를 넘는 이상치(outlier)를 제거할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예인 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치가 회전 암부를 회전시키는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 서브 볼륨을 3개(300, 310, 320)로 설정하고, 회전암부(230)의 회전 방향이 교대로 바뀌는 경우를 기준으로 설명한다. 여기서, 회전암부(230)는 Z축 방향으로 이동하며, XY축 평면을 따라 회전하면서 이미지를 획득하는 것을 기준으로 설명하나 이동축 및 회전축은 다양하게 변경될 수 있다. 회전암부(230)에 대해 구체적인 예를 들면, 사람의 머리를 3개의 서브 볼륨으로 촬영하는 경우, 회전 암부의 X선 조사부(210)와 이미지 센서부(220)는 사람의 머리를 기준으로 좌우에 배치되어 회전하면서 이미지를 획득하고, 회전암부(230)는 Z축으로 이동하면서 각각의 서브 볼륨에 해당하는 위치로 이동될 수 있다.
3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 제 1 서브 볼륨(300)을 측정할 때, 시작점(330)을 기준으로 회전암부(230)를 제 1 회전방향('예를 들면, 반시계 방향)으로 회전하여 제 1 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득한다.
그 다음, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 회전암부(230)를 제 2 서브 볼륨(310)으로 이동한 후(예를 들면, Z축 이동), 제 1 회전방향으로 회전하여 멈춘 상태(시작점(330)에 멈춘상태)에서 제 1 회전방향의 역방향인 제 2 회전방향(예를 들면, 시계방향)으로 회전시켜 제 2 서브 볼륨(310)에 대한 3차원 이미지를 획득한다.
그 다음, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 제 3 서브 볼륨(320)을 측정할 때, 회전암부(230)를 제 3 서브 볼륨(320)으로 이동한 후(예를 들면, Z축 이동), 시작점(330)을 기준으로 회전암부(230)를 제 1 회전방향('예를 들면, 반시계 방향)으로 회전하여 제 3 서브 볼륨(320)에 대한 3차원 이미지를 획득한다.
이와 같이, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 제 1 회전 방향 및 제 2 회전 방향으로 회전시켜 3차원 이미지를 획득하는 단계를 교대로(예를 들면, 첫번째는 제 1 회전 방향으로, 두번째는 제 2 회전 방향으로) 반복적으로 실행하여 N개의 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득할 수 있다.
3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 제 1 회전 방향 및 제 1 회전 방향과 반대되는 제 2 회전 방향으로 교대로 반복하면서 3차원 이미지를 획득함으로써, 회전 암부가 회전한 이후 매번 원래의 위치로 돌리지 않아도 되므로 이에 따른 불필요한 과정을 줄이고 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 서브 볼륨을 3개(300, 310', 320)로 설정하고, 회전암부(230)의 회전 방향이 한쪽 방향인 경우를 기준으로 설명한다.
3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 제 1 서브 볼륨(300)을 측정할 때, 시작점(330)을 기준으로 회전암부(230)를 제 1 회전방향('예를 들면, 반시계 방향)으로 회전하여 제 1 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득한다.
그 다음, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 회전암부(230)를 제 2 서브 볼륨(310')으로 이동하고(예를 들면, Z축 이동), 회전암부(230)를 시계 방향으로 회전시켜 시작점(330)으로 복귀한 후, 제 1 회전방향('예를 들면, 반시계 방향)으로 회전하여 제 2 서브 볼륨(310')에 대한 3차원 이미지를 획득한다.
그 다음, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 회전암부(230)를 제 3 서브 볼륨(320)으로 이동하고(예를 들면, Z축 이동), 회전암부(230)를 시계 방향으로 회전시켜 시작점(330)으로 복귀한 후, 제 1 회전방향('예를 들면, 반시계 방향)으로 회전하여 제 3 서브 볼륨(320)에 대한 3차원 이미지를 획득한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예인 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치가 포인트 정보를 추출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 획득한 각각의 N개의 서브 볼륨의 3차원 이미지를 2차원 슬라이스 이미지로 변환할 수 있다.
예를 들면, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 제 1 서브 볼륨(300)의 3차원 이미지를 2차원 슬라이스 이미지들(501, 502, 510)로 변활할 수 있다.
3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 각각의 서브 볼륨에 대해 변환된 상기 2차원 슬라이스 이미지에 대한 윤곽선(contour)을 검출할 수 있다.
예를 들면, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 2차원 슬라이스 이미지(501)에 대한 윤곽선(550)을 검출할 수 있다. 이와 같은 방식으로, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 각각의 서브 볼륨에 대응되는 모든 2차원 슬라이스 이미지에 대한 윤곽선을 검출할 수 있다.
3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 검출된 윤곽선(contour)에 대응되는 포인트 정보를 추출할 수 있다.
예를 들면, 포인트 정보는 검출된 윤곽선에 대응되는 좌표값일 수 있으며, 표에 도시한 바와 같이, (x1, y1), (x2, y2) 등과 같은 값으로 표현될 수 있다.
도 6을 참조하면, 윤곽선에 대한 포인트 정보를 슬라이스 이미지에서 추출할 수 있고, 추출된 포인트 정보를 표시하면 토끼의 외형(오른쪽 그림)으로 표현될 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예인 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치가 포인트 정보를 이용하여 모션 아티팩트를 줄이기 위해 이미지를 보정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 7을 참조하면, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 서브 볼륨의 3차원 이미지들 중 겹치는 영역에 대응되는 2차원 슬라이스 이미지들(701, 710, 801, 810)을 선택할 수 있다.
예를 들면, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 제 1 서브 볼륨(300)과 제 2 서브 볼륨(310)이 겹치는 영역(600)에 대응되는 제 1 서브 볼륨(300)에 대응되는 2차원 슬라이스 이미지들(701, 710) 및 제 2 서브 볼륨(310)에 대응되는 2차원 슬라이스 이미지들(801, 810)을 선택할 수 있다.
3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 선택된 2차원 슬라이스 이미지들의 윤곽선에 대응되는 포인트 정보를 비교하여, 각 포인트별 차이값을 추출할 수 있다.
예를 들면, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 제 1 서브 볼륨(300)에 대응되는 2차원 슬라이스 이미지(701)의 포인트 정보(x1, y1) 및, 제 2 서브 볼륨(310)에 대응되는 2차원 슬라이스 이미지(801)의 포인트 정보(a1, b1)를 비교하여 각 포인트별 차이값(2, 3)을 추출할 수 있다. 예를 들면, 포인트별 차이값은 (2, 3)일 수 있으며, 포인트별 차이값은 검사 대상체가 제 1 서브 볼륨을 촬영한 이후 제 2 서브 볼륨을 촬영하는 사이에 움직인 이동량을 의미할 수 있다.
도 8의 (a)를 참조하면, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 겹치는 영역을 선택할 수 있다.
도 8의 (b)를 참조하면, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 선택된 2차원 슬라이스 이미지들의 윤곽선에 대응되는 포인트 정보를 비교하여, 각 포인트별 차이값을 추출할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예인 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치가 매칭이 완료된 2차원 슬라이스 이미지들을 이용하여 1개의 최종 이미지를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 9를 참조하면, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 추출된 각 포인트별 차이값을 이용하여 선택된 2차원 슬라이스 이미지들이 동일한 위치가 되도록 2차원 슬라이스 이미지를 보정하여 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들을 매칭시킬 수 있다.
예를 들면, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 겹치는 영역(700, 710, 720, 730)에 대응되어 2차원 슬라이스 이미지를 보정하여 매칭시킬 수 있다.
그 다음, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치는 매칭된 2차원 슬라이스 이미지들을 이용하여 N개의 서브 볼륨들(300, 310, 320)을 정합하여 1개의 3차원 이미지(1000)를 생성할 수 있다.
설명된 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치의 3차원 컴퓨터 단층 촬영 방법에 있어서,
    검사 대상체에 대해 설정된 N개의 서브 볼륨들 중 일부에 겹치는 영역이 존재하도록, 상기 N개의 서브 볼륨에 대한 2차원 슬라이스 이미지들을 포함하는 3차원 이미지를 획득하는 단계;
    각각의 서브 볼륨에 대해 상기 2차원 슬라이스 이미지에 대한 윤곽선(contour)을 검출하는 단계;
    상기 검출된 윤곽선(contour)에 대응되는 포인트 정보를 추출하는 단계;
    상기 서브 볼륨의 3차원 이미지들 중 겹치는 영역에 대응되는 2차원 슬라이스 이미지들을 선택하는 단계;
    상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들의 윤곽선에 대응되는 포인트 정보를 비교하여, 각 포인트별 차이값을 추출하는 단계;
    상기 추출된 각 포인트별 차이값을 이용하여 대응되는 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들이 동일한 위치가 되도록 2차원 슬라이스 이미지를 보정하여 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들을 매칭시키는 단계; 및
    상기 매칭된 2차원 슬라이스 이미지들을 이용하여 상기 N개의 서브 볼륨들을 정합하여 1개의 3차원 이미지를 생성하는 단계를 포함하는, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 N개의 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하는 단계는,
    회전암부를 제 1 회전방향으로 회전하여 제 1 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하는 단계;
    상기 회전암부를 제 2 서브 볼륨으로 이동한 후, 상기 제 1 회전방향으로 회전하여 멈춘 상태에서 상기 제 1 회전방향의 역방향인 제 2 회전방향으로 회전시켜 제 2 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하는 단계; 및
    상기 제 1 회전 방향 및 상기 제 2 회전 방향으로 회전시켜 3차원 이미지를 획득하는 단계를 교대로 반복적으로 실행하여 상기 N개의 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하는 단계를 포함하는, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 N개의 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하는 단계는,
    회전암부를 제 1 회전 방향으로 회전하여 제 1 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하는 단계;
    상기 회전암부를 제 2 서브 볼륨으로 이동한 후, 회전암부를 원 위치로 돌려 놓은 상태에서 상기 제 1 회전 방향으로 회전하여 제 2 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하는 단계;
    상기 제 1 회전 방향으로 회전하여 3차원 이미지를 획득하는 과정을 반복적으로 실행하여 상기 N개의 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하는 단계를 포함하는, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 매칭된 2차원 슬라이스 이미지들을 이용하여 상기 N개의 서브 볼륨들을 정합하여 1개의 3차원 이미지를 생성하는 단계는
    상기 추출된 각 포인트별 차이값을 이용하여 변환(transform) 매트릭스를 계산하는 단계; 및
    상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들 중 변환할 2차원 슬라이스 이미지들에 상기 계산된 변환 매트릭스를 적용하여 보정하는 단계;
    상기 보정된 2차원 슬라이스 이미지들을 이용하여 상기 N개의 서브 볼륨들을 정합하여 1개의 3차원 이미지를 생성하는 단계를 포함하는, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 추출된 포인트 정보에서 설정된 범위를 넘는 이상치(outlier)를 제거하는 단계를 더 포함하는, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 방법.
  6. X선 조사부와 이미지 센서부를 서로 이격되는 위치에서 대향하도록 고정시켜 상기 검사 대상체의 주변을 따라 회전시키는 회전 암부; 및
    상기 검사 대상체에 대해 설정된 N개의 서브 볼륨들 중 일부에 겹치는 영역이 존재하도록, 상기 N개의 서브 볼륨에 대한 2차원 슬라이스 이미지들을 포함하는 3차원 이미지를 획득하고, 각각의 서브 볼륨에 대해 상기 2차원 슬라이스 이미지에 대한 윤곽선(contour)을 검출하고, 상기 검출된 윤곽선(contour)에 대응되는 포인트 정보를 추출하고, 상기 서브 볼륨의 3차원 이미지들 중 겹치는 영역에 대응되는 2차원 슬라이스 이미지들을 선택하고, 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들의 윤곽선에 대응되는 포인트 정보를 비교하여, 각 포인트별 차이값을 추출하고, 상기 추출된 각 포인트별 차이값을 이용하여 대응되는 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들이 동일한 위치가 되도록 2차원 슬라이스 이미지를 보정하여 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들을 매칭시키고, 상기 매칭된 2차원 슬라이스 이미지들을 이용하여 상기 N개의 서브 볼륨들을 정합하여 1개의 3차원 이미지를 생성하는 제어부를 포함하는, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    회전암부를 제 1 회전방향으로 회전하여 제 1 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하고, 상기 회전암부를 제 2 서브 볼륨으로 이동한 후, 상기 제 1 회전방향으로 회전하여 멈춘 상태에서 상기 제 1 회전방향의 역방향인 제 2 회전방향으로 회전시켜 제 2 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하는 과정을 교대로 반복적으로 실행하여 상기 N개의 서브 볼륨에 대한 3차원 이미지를 획득하는, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 추출된 각 포인트별 차이값을 이용하여 변환(transform) 매트릭스를 계산하고, 상기 선택된 2차원 슬라이스 이미지들 중 변환할 2차원 슬라이스 이미지들에 상기 계산된 변환 매트릭스를 적용하여 보정하고, 상기 보정된 2차원 슬라이스 이미지들을 이용하여 상기 N개의 서브 볼륨들을 정합하여 1개의 3차원 이미지를 생성하는, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 추출된 포인트 정보에서 설정된 범위를 넘는 이상치(outlier)를 제거하는, 3차원 컴퓨터 단층 촬영 장치.
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