KR100942160B1 - 영상정합 평가를 위한 인체모사 팬텀 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 영상정합 평가를 위한 인체모사 팬텀에 관한 것이다. 이는 CT장치나 MRI장치 또는 SPECT장치나 PET장치를 포함하는 의료용 영상촬영장치를 통해 얻은 영상물을 영상정합도구를 이용한 영상정합과정을 통해 정합하여 상호 비교함으로써 해당 영상정합도구의 정확성을 판단할 수 있게 하는 것으로, 인체의 겉모양을 모사하며 그 내부에 물을 밀폐 수용하는 내부공간을 갖는 팬텀본체와; 상기 팬텀본체의 외부에 착탈 가능하게 장착되며 내부에 물을 수용할 수 있는 밀폐공간을 가지고 촬영을 통한 영상에 그 모습이 나타나는 다수의 외부표적자와; 상기 팬텀본체를 촬영장치의 촬영위치에 정위치시킬 수 있도록 팬텀본체를 지지하는 프레임을 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 실제 인체의 외형을 모사한 팬텀본체 외부의 일정한 지점에 영상정합을 위한 기준을 제공하는 외부표적자를 견고하고 착탈 가능하게 구비하여, 팬텀본체 내부에 표적자를 설치할 필요가 없어 그만큼 내부구성이 단순하고, 또한 촬영된 영상 분석을 통해 해당 영상의 기울어짐을 파악할 수 도 있게 한다는 효과를 갖는다.
팬텀, 영상정합, 인체모사, 표적자
Description
본 발명은 영상정합 평가를 위한 인체모사 팬텀에 관한 것이다.
과학기술의 급속한 발전에 따라 의료장비도 첨단화하여 과거에는 불가능했던 각종 시술이나 진단 등이 하나씩 가능해지고 있다. 이러한 의료장비 중에는 인체의 내부상태를 보다 자세히 관찰할 수 있게 하는 촬영장치도 있다.
상기 촬영장치로는 예컨대 컴퓨터단층촬영장치(CT)나 자기공명영상촬영장치(MRI)나 핵의학영상촬영장치(SPECT)나 양전자방출단층촬영장치(PET) 등이 있으며 각종 종양을 진단하고 치료하는데 중요한 역할을 담당한다.
상기 컴퓨터단층촬영장치(이하, CT장치)나 자기공명영상촬영장치(이하, MRI장치)나 핵의학영상촬영장치(이하, SPECT장치)나 양전자방출단층촬영장치(이하, PET장치)는 촬영원리가 서로 달라 각각의 장단점을 가지므로, 진단목적에 따라 영상이 가장 정확하고 깨끗하게 나오는 촬영장치를 선택하여 사용한다.
참고로, 상기 CT장치는 전자밀도의 변화에 따른 엑스선 감쇠계수의 차이를 발현기전으로 삼아 영상을 얻는 장치로서 영상의 왜곡이 적고 양호한 해부학적 영 상정보를 제공한다. 특히 뼈조직 촬영에 탁월하며 전자밀도 정보를 선량계산에 바로 활용할 수 있어 방사선 치료계획시 기준영상으로 사용할 수 있다.
또한 MRI장치는 인체내 수소원자의 자기화와 이완 과정에서의 주파수 변환신호를 발현기전으로 하여 영상을 얻는 장치로서 뛰어난 연조직 대조도를 보여 우수한 해부학적 영상정보를 제공한다. 하지만 자장의 분균일도 및 여러 가지 영향으로 인한 영상의 왜곡이 발생할 가능성을 안고 있다.
상기 SPECT장치는 인체내에 감마선을 방출하는 방사성 핵종을 포함한 시약을 주입한 후 진단하고자 하는 관심 부위에 위치하는 방사성 핵종에서 방출된 감마선을 발현기전으로 하여 영상을 얻는 장치이다. 이는 진단 대상부위의 대사적 기능 및 신경기능을 분석하는데 주로 사용하지만 영상의 해상도가 낮아 해부학적 정보를 얻기 힘들다는 단점이 있다.
또한 상기 PET장치는 인체 내에 악성 종양이 발생할 경우 그 부분이 다른 부분에 비하여 더 많은 포도당을 소모한다는 점을 이용해 이를 화면상에서 확인할 수 있는 장치이다. 몸의 변화를 일으키는 당이나 산소 및 단백질의 대사활동 정도를 보여주므로 이상징후를 조기에 잡아낼 수 있게 하기는 하지만 의사가 수술들을 위해 어떤 부위에 얼마나 큰 부위의 종양이 있는지 정확하게 알게 하는데는 취약하다.
상기와 같이 각 촬영장치는 각각의 장단점을 가지므로 보다 정확한 진단 및 치료가 이루어지기 위해서는 가능한 한 여러 종류의 촬영장치로 촬영하고 촬영을 통해 얻은 영상물을 비교해가면서 분석해야 한다.
한편, 서로 다른 촬영장치로부터 얻은 촬영내용의 정확한 비교 분석을 위해서는 각 촬영장치로 촬영한 내용을 동일한 좌표에 위치시키는 영상정합(image registration)이 필수적이다. 상기 영상정합은 서로 다른 촬영장치로 획득한 영상 내용중 관심부위의 단면형상을 얻어 하나의 참조좌표로 이동시켜 겹쳐보는 것을 의미한다. 이와같이 영상물을 상호 겹쳐 분석함으로써 정확한 진단 및 치료효과를 높일 수 있다.
한편 상기 영상정합을 위해 사용되는 소프트웨어(즉, 영상정합도구)는, 각 촬영장치로 촬영한 영상을 하나의 좌표에 정확하게 맞추기 위해 사용하는 것이므로 영상정합도구의 정확성이 담보되지 않을 경우 정확한 영상정합을 증명할 수 없고 그에 따라 정확한 진단 및 치료를 할 수 가 없게 된다.
이에 따라 영상정합에 관한 연구가 계속적으로 진행되고 있으며 그 연구 결과를 기초로 보다 정확하고 편리한 영상정합 도구가 개발되고 있다.
한편 상기 영상정합도구는 그 성능 적합성 및 정밀성을 검증받기 위하여 다중 영상획득이 가능하고 정합결과의 정확한 오차분석이 용이하도록 하는 팬텀을 필요로 한다. 상기 팬텀은 각 촬영장치에 의해 촬영되는 촬영대상이다. 즉, 상기 팬텀은 촬영을 통해 얻은 영상물에 자신의 형상이 나오도록 함으로써, 획득된 영상간의 정합 및 기타 필요한 작업을 가능하게 하는 하나의 도구이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 팬텀으로서 본 출원발명의 발명자에 의해 출원되어 특허 등록된 영상정합 정확성 평가용 팬텀(특허등록번호 제517889호)(이하, 선행자료)이 있다.
그런데 상기한 선행자료에 개시된 팬텀은, 일정 직경을 갖는 원통형태의 케이싱 내부에 장기(臟器) 모사체를 수용하는 방식이므로, (단층 영상에서 팬텀의 방위를 정확히 결정하기 곤란할 때가 있어,) 각 촬영장치를 통해 얻은 영상을 하나의 좌표에 정확히 겹치기 위해서 반드시 하나 이상의 기준점을 필요로 하였다. 즉 영상정합을 위해 기준점으로 사용하기 위한 별도의 표적자를 케이싱 내부에 설치하여야 하였다.
상기 표적자는 봉의 형태를 취하여 단층 촬영면에 큰 면적을 차지하지는 않지만, 팬텀의 내부 구조를 복잡하게 하고, 특히 모사체와 근접한 위치에 있는 표적자는 단층촬영 영상을 지저분하게 만들어 영상정합에 오히려 방해가 되기도 한다.
이러한 문제 때문에 팬텀 외부에 고정할 수 있는 이른바 외부표적자가 요구되고 있으나, 팬텀에 대한 외부표적자의 고정 재현성과 표적자 자체의 견고성에 문제가 있어 적용되지 못하고 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 실제 인체의 외형을 모사한 팬텀본체 외부의 일정한 지점에 영상정합을 위한 기준을 제공하는 외부표적자를 견고하고 착탈 가능하게 구비하여, 팬텀본체 내부에 표적자를 설치할 필요가 없어 그만큼 내부구성이 단순하고, 또한 촬영된 영상 분석을 통해 해당 영상의 기울어짐을 파악할 수 도 있게 하는 영상정합 평가를 위한 인체모사 팬텀을 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 컴퓨터단층촬영장치(CT)나 자기공명영상촬영장치(MRI) 또는 핵의학영상촬영장치(SPECT)나 양전자방출단층촬영장치(PET)를 포함하는 의료용 영상촬영장치 중 선택된 두 개 이상의 영상촬영장치에 의해 촬영되며, 촬영을 통해 얻은 두 개 이상의 영상물을 영상정합도구를 이용해 영상정합(image registration)하여, 상기 두 개 이상의 영상물을 상호 비교함으로써, 상기 영상정합도구의 정확성을 판단할 수 있게 하는 것으로, 인체의 겉모양을 모사하며 그 내부에 물을 밀폐 수용하는 내부공간을 갖는 팬텀본체와; 상기 팬텀본체의 외부에 착탈 가능하게 장착되며 내부에 물을 수용할 수 있는 밀폐공간을 가지고, 촬영을 통한 영상에 그 모습이 나타나는 다수의 외부표적자와; 상기 팬텀본체를 촬영장치의 촬영위치에 정위치시킬 수 있도록 팬텀본체를 지지하는 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외부표적자는; 아크릴로 제작되며 구(球)형 내부공간을 가지고 그 일측에는 상기 내부공간을 외부로 개방하는 유출입구가 마련되어 있는 표적자바디와, 상기 유출입구를 개폐하는 밀폐플러그를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 팬텀본체와 표적자바디의 결합을 위해, 팬텀본체에는 다수의 암나사구 또는 연결수나사가 형성되어 있고, 상기 표적자바디에는 상기 암나사구 또는 연결수나사에 나사 결합하는 연결수나사 또는 암나사구가 마련된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 팬텀본체의 내부에는, 상기 촬영장치의 촬영에 의해 얻은 영상물에 그 단면 형상이 나타나며 해당 영상물이 팬텀본체의 어느 지점에 해당하는 단면의 영상인지 파악할 수 있는 기준을 제공하는 다수의 표시막대가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 표시막대는; 상호 평행하며 두 개씩 쌍을 이루되, 쌍을 이루는 두 개의 표시막대를 포함하는 가상의 평면이 상호 직각으로 교차하도록 배치되는 네 개의 표시막대와, 상기 두 쌍의 표시막대 중 한 쌍의 표시막대 사이에 위치하되, 그 하단부가 일측 표시막대의 하단부에 근접 위치하고 상단부가 타측 표시막대의 상단부에 근접하도록 기울어지게 설치된 하나의 표시막대로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 표시막대는; 길이방향으로 연장되며 상기 팬텀본체에 고정 지지되고 그 일단부가 팬텀본체의 외부로 연장되는 아크릴튜브와, 상기 아크릴튜브의 연장 단부에 구비되며 아크릴튜브의 내부 공간을 개폐하는 밀폐캡을 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 아크릴튜브의 내부공간에는, 촬영장치의 촬영을 통해 얻은 영상물에 그 단면 형상이 나타나는 삽입로드가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 실제 인체의 외형을 모사한 팬텀본체 외부의 일정한 지점에 영상정합을 위한 기준을 제공하는 외부표적자를 견고하고 착탈 가능하게 구비하여, 팬텀본체 내부에 표적자를 설치할 필요가 없어 그만큼 내부구성이 단순하고, 또한 촬영된 영상 분석을 통해 해당 영상의 기울어짐을 파악할 수 도 있게 한다는 효과를 갖는다.
이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상정합 평가를 위한 인체모사 팬텀을 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 상기 도 1에 도시한 인체모사 팬텀의 측단면도로서, XYZ좌표축을 그 옆에 추가로 나타내었다.
기본적으로 본 실시예에 따른 영상정합 평가를 위한 인체모사 팬텀(10)은, CT장치나 MRI장치 또는 SPECT장치나 PET장치 중 두 개 이상의 촬영장치에 의해 촬영되는 촬영 대상이다. 상기 촬영을 통해 획득된 다수의 영상물은 영상정합도구를 이용해 정합되어 해당 영상정합도구의 정확성을 판단할 수 있게 한다.
여하튼, 본 실시예에 따른 팬텀(10)은, 인체의 두부(頭部) 형태를 취하는 팬텀본체(16)와, 상기 팬텀본체(16)의 외측에 착탈 가능하게 구비되는 다수의 외부표 적자(24)와, 상기 팬텀본체(16)를 수용 지지하는 프레임(12)을 포함한다.
상기 팬텀본체(16)는 아크릴수지로 성형 제작되며 일정두께를 갖는다. 특히 그 외형(contour)은 사람의 머리 모습과 매우 유사하여 눈 코 입이 모두 표현되어 있다. 이러한 특징은 종래 팬텀의 단순한 원통형 케이싱과 대비된다.
상기 팬텀본체(16)의 내부공간은 물을 수용할 수 있도록 밀폐되어 있고, 프레임(12)의 제 1지지판(12a)에 접하는 바닥부(16c)에 유출입구(16b)가 형성되어 있다. 상기 유출입구(16b)는 팬텀본체(16)의 내부에 물을 공급하거나 또는 팬텀본체(16)에 공급되어 있는 물을 외부로 배출하기 위하여 마련한 통로로서 그 내주면에 암나사산이 형성되어 있다. 참고로 팬텀(10)을 CT장치나 MRI장치로 촬영할 때에는 물만 주입하고, PET장치나 SPECT장치로 촬영할 때에는 물과 함께 조영제를 추가로 주입한다.
상기 유출입구(16b)는 후술할 밀폐플러그(12e)에 의해 밀폐된다. 상기 밀폐플러그(12e)는 유출입구(16b)에 결합하여 팬텀본체(16)의 내부공간을 밀폐하거나, 유출입구(16b)로부터 분리되어 내부공간을 개방한다.
아울러, 상기 팬텀본체(16)의 외측면에는 다수의 암나사구(16a)가 마련되어 있다. 상기 암나사구(16a)는 그 내주면에 암나사산이 형성되어 있는 홈으로서 본 실시예에서는 모두 다섯 군데에 위치한다. 상기 암나사구(16a)는 팬텀본체(16)의 이를테면 이마부위에 수평으로 배치되어 도면상 바닥부(16c)로부터 동일한 높이에 위치한다.
또한 상기 팬텀본체(16)의 내부에는 모두 다섯 개의 표시막대(20)가 구비된 다. 상기 표시막대(20)는 도 2의 Z축방향 단층 촬영시 그 단면형상이 점으로 표현되는 부재로서 모두 동일한 구성을 갖는다.
상기 표시막대(20)는, 그 하단부가 상기 바닥부(16c)에 박혀 고정되고 상부로 연장되어 팬텀본체(16)의 정수리부분을 상향 통과하는 아크릴튜브(20a)와, 상기 아크릴튜브(20a)의 내부에 삽입되는 삽입로드(20d)와, 상기 아크릴튜브(20a)의 상단부에 나사 결합하여 아크릴튜브(20a)의 내부공간을 밀폐하는 밀폐캡(20c)을 포함한다.
상기 아크릴튜브(20a)의 하단부는 막혀, 내부에 수용하고 있는 삽입로드(20d)가 바닥부(16c)에 접하지 않게 한다. 특히 도시되어 있는 바와같이 상기 삽입로드(20d)의 하단부는 바닥부(16c)와 같은 평면상에 위치한다. 또한 상기 아크릴튜브(20a)의 상단부 내주면에는 상기 밀폐캡(20c)이 나사 결합하는 암나사부(20b)가 형성되어 있다.
특히 상기 팬텀본체(16)에 있어서 아크릴튜브(20a)가 상향 통과하는 부위에는 시일(미도시)을 적용하여 물이 새어나가지 않도록 한다. 시일을 적용하지 않을 경우에는 아크릴튜브(20a)가 통과하는 부위를 아예 접착제로 밀봉할 수 도 있다.
상기와 같이 밀폐캡(20c)이 아크릴튜브(20a)에 나사 결합하므로, 필요시 밀폐캡(20c)을 열어 아크릴튜브(20a)의 내부공간을 외부로 개방할 수 있다. 즉 필요에 따라 아크릴튜브(20a) 내부에 삽입로드(20d)를 넣거나 뺄 수 있는 것이다.
상기 삽입로드(20d)의 재질은 촬영장치의 종류에 따라 달라진다. 예컨대 팬텀(10)을 CT장치로 촬영할 경우에는 알루미늄봉을 적용할 수 있고, SPECT장치나 PET장치로 촬영할 경우에는 황동봉을 사용할 수 있다. 또한 MRI장치로 촬영할 때에는 삽입로드(20d)를 적용하지 않고 아크릴튜브(20a)를 비워둔다.
상기 다섯 개의 표시막대(20) 중 네 개는 수직으로 배치되고 나머지 하나는 기울어진 상태를 유지한다. 즉, 상기 네 개의 표시막대(20)는, 상호 평행하며 두 개씩 쌍을 이루되, 쌍을 이루는 두 개의 표시막대를 포함하는 가상의 평면이 상호 직각으로 교차하도록 배치된다.
또한 기울어진 하나의 표시막대(20)는, 상기 두 쌍의 표시막대 중 한 쌍의 표시막대 사이에 위치하되, 그 하단부가 일측 표시막대의 하단부에 근접 위치하고 상단부가 타측 표시막대의 상단부에 근접하도록 위치된다. 상기 기울어진 표시막대에 의해, (도 2에 도시되어 있는 바와같이) 세 개의 표시막대가 N자의 형태를 취한다.
한편, 상기 프레임(12)은 팬텀본체(16)의 바닥부(16c)에 접하는 제 1지지판(12a)과, 상기 팬텀본체(16)의 상부에 위치하는 제 2지지판(12b)과, 상기 제 1지지판(12a)과 제 2지지판(12b)을 연결하는 연결판(12c)으로 이루어진다. 상기 제 1,2지지판(12a,12b)은 연결판(12c)에 직각을 이룬다.
기본적으로 상기 프레임(12)은 팬텀본체(16)를 수직으로 세우거나 아니면 도 2에 도시한 바와같이 수평으로 눕히기 위한 것이다. 팬텀본체(16) 의 외표면에 평평한 부위가 없어 수직이나 수평으로 위치시킬 수 없기 때문에 프레임(12)을 적용하는 것이다.
상기 제 1지지판(12a)의 중앙부에는 유출입구(12d)가 마련되어 있다 상기 유 출입구(12d)는 (제 1지지판(12a)에 팬텀본체(16)가 안착되었을 때) 팬텀본체(16)의 유출입구(16b)에 맞추어지는 구멍으로서, 상기 밀폐플러그(12e)의 수나사 부분을 통과시켜 밀폐플러그(12e)가 팬텀본체(16)의 유출입구(16b)에 나사 결합할 수 있게 한다.
상기 밀폐플러그(12e)는 제 1지지판(12a)에 걸쳐진 상태로 유출입구(16b)에 나사 결합함으로써, 제 1지지판(12a)에 팬텀본체(16)를 고정시킴과 동시에 팬텀본체(16)의 내부공간을 밀폐한다. 도면부호 12g는 시일을 위한 오링이다. 또한 도면부호 12f 는 상기 오링(12g)이 수용되는 홈이다.
또한 상기 제 2지지판(12b)에는 다섯 개의 지지구멍(12k)이 형성되어 있다. 상기 지지구멍(12k)은 표시막대(20)를 상향 통과시키는 구멍이다. 상기 표시막대(20)의 상단부는 지지구멍(12k)을 통해 제 2지지판(12b) 상부로 돌출되고 밀폐캡(20c)에 결합한다.
이와같이 표시막대(20)가 지지구멍(12k)을 통과하므로, 표시막대(20)가 지지구멍(12k)에 삽입되어 있는 이상, 제 2지지판(12b)에 대해 팬텀본체(16)가 흔들릴 염려가 없다.
한편, 상기 외부표적자(24)는 상기 암나사구(16a)에 나사 결합하는 구(球)형 부재이다. 상기 외부표적자(24)는 팬텀본체(16)와 마찬가지로 아크릴로 제작된다.
상기 외부표적자(24)는, 구형 내부공간을 갖는 표적자바디(24a)와, 상기 표적자바디(24a)의 외주면 일측에 고정되며 상기 암나사구(16a)에 나사 결합하는 연결수나사(24c)를 갖는다. 또한 상기 표적자바디(24a)의 내부공간은 유출입구(24b) 를 통해 외부로 개방되며 상기 유출입구(24b)는 밀폐플러그(24d)에 의해 개폐된다.
상기와 같이 팬텀본체(16)의 일정 위치에 암사사구(16a)를 형성하고, 또한 상기 외부표적자(24)를 상기 암나사구(16a)에 나사 결합하므로, 외부표적자의 고정에 대한 재현성이 충분히 보장될 수 있음은 물론, 팬텀본체(16)에 대한 외부표적자(24)의 결합이 견고히 유지될 수 있다.
이와같이 재현성 및 견고성이 보증되므로 외부표적자(24) 자체가 기준 좌표계의 역할을 할 수 있다.
상기 유출입구(24b)는, 표적자바디(24a)에 물을 주입하거나, 또는 주입되어 있던 물을 외부로 배출하기 위한 통로로서 그 내주면에 암나사산이 형성되어 있다. 상기 밀폐플러그(24d)는 유출입구(24b)에 나사 결합함으로써 표적자바디(24a)의 내부공간을 밀폐한다.
아울러 상기 팬텀본체(16)와 마찬가지로, 팬텀(10)을 CT장치나 MRI장치로 촬영할 때에는 표적자바디(24a)에 물만 주입하고, PET장치나 SPECT장치로 촬영할 때에는 물과 함께 조영제를 함께 주입한다.
도 3은 상기 도 2에 도시한 팬텀(10)을 Z방향으로 단층 촬영했을 때 얻는 다수의 단층영상 중, 단층면 R의 영상을 개략적으로 도시한 도면이다. 또한 도 4는 상기 도 3에 나타난 고정점 A1 및 A3와 이동점 A2의 간격을 이용해 도 3의 단층면(R)이 바닥부(16c)으로부터 어느 정도 높이의 영상인지 파악하게 하는 원리를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 팬텀본체(16)의 단층면(R)의 영상에 상기 표시막 대(20)의 단면이 점으로 나타나 있음을 알 수 있다. 상기 점은 네 개의 고정점(A1,A3,A4,A5)과 한 개의 이동점(A2)으로 이루어진다.
특히 고정점 A1과 A3 및 이동점 A2의 위치정보는, 해당 단층영상의 Z축 방향 거리(H2) 즉 바닥부(16c)의 바닥면으로부터 단층촬영 지점까지의 거리를 파악하는데 사용된다.
상기 고정점 A1과 A3는 Z축 방향의 촬영위치에 관계없이 항상 고정되어 고정점을 이루며 일정한 간격(w)만큼 이격되어 있다. 반면에 이동점 A2는 Z축방향의 촬영지점에 따라 고정점(A1,A3)의 사이에서 이동하여 고정점 A1측으로 근접하거나 또는 다른 고정점 A3측으로 근접한다.
한편 상기 고정점 A3에 대한 이동점 A2의 간격(S)을 알아냄으로써 영상물의 액셜방향 높이를 계산해 낼 수 있다. 즉, 현재 얻은 영상물이 바닥부(16c)로부터 과연 얼마의 높이에 해당하는 단면의 영상인지 상기 고정점에 대한 이동점의 간격을 조사함으로서 알 수 있는 것이다. 상기 간격 S는 해당 영상물을 통해 알 수 있다.
도 4에 도시한 바와같이, 고정점 A1과 A3의 간격이 W이고 일측 고정점 A3로부터 이동점 A2이 S만큼 벌어져 있을 때의 영상(R)의 Z축방향 거리(H2)는, 삽입로드(20d)의 길이(H1) * S/고정점간의 간격(W)이 된다.
즉, H2 = (H1 * S) / W이다.
결국 팬텀(10)을 단층 촬영한 후 필요한 단면의 영상을 컴퓨터 모니터로 불러 왔을 때 상기 고정점(A1,A3) 및 이동점(A2)의 간격을 파악하기만 함으로써 불러 온 영상의 액셜방향의 높이를 계산해 낼 수 있는 것이다.
한편, Z방향 단층촬영을 통해 획득한 영상내에 나타난 표시막대의 간격을 파악하여, 획득한 영상이 Z축에 직교하지 않는 비정상적으로 기울어진 영상인지 또한 얼만큼 기울어져 있는지 판단할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 상기 도 2에 도시한 인체모사 팬텀(10)에 있어서, Z축방향의 단층촬영을 통해 얻은 영상물에 나타난 표시막대의 간격 변화량을 통해 획득 영상의 기울어짐 정도를 파악하는 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 5a는 상기 팬텀(10)을 Z축방향으로 단층 촬영할 때 표시막대(20)가 Z축에 평행함을 나타내 보인 도면이고, 도 5b는 상기 단층 촬영을 통해 얻은 영상을 나타낸 도면이다.
도 5b에 도시한 바와같이, 이를테면 모니터상에 띄워진 단층 촬영 영상내의 고정점 A1과 A3의 간격이 실제 표시막대(20)의 간격(D1, 이미 알고 있는 값임)과 같을 경우, 현재 모니터에 띄워진 영상이 Z축과 직교하는 영상이고 이를 근거로 해당 단층 영상이 정상적인 것이라고 판단할 수 있다.
그런데 모니터상에 올라온 영상이 도 6b와 같은 경우, 즉 고정점 A1과 A3의 간격(D2)이 실제 표시막대(20)의 간격 D1보다 클 때에는, 모니터에 디스플레이되고 있는 해당 영상이 정상적인 단층평면(Z축과 직교하는 평면)으로부터 도 6a의 θ1 만큼 기울어진 촬영면(S1)의 영상이라고 볼 수 있다. 이와 같이 부정확한 영상은 보정용 소프트웨어를 통해 보정한 후 영상정합을 수행한다.
또한 도 7b와 같이 모니터상에 올라온 단층촬영 영상에 있어서, 고정점 A4와 A5의 간격(D4)이, 실제 표시막대(20)의 간격 D1보다 클 경우, 모니터에 올라온 영상이 정상적인 단층평면(Z축과 직교하는 평면)으로부터 도 7a의 θ2 만큼 기울어진 촬영면(S2)의 영상이라고 볼 수 있다. 이와 같이 부정확한 영상은 보정용 소프트웨어를 통해 보정된 후 영상정합에 사용된다.
상기와 같이, 영상정합에 앞서 상기 표시막대(20)를 이용한 이른바 로테이션보정을 통해 3차원적 영상정합이 가능하므로 영상정합도구의 정확성을 충분히 평가할 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상정합 평가를 위한 인체모사 팬텀을 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 상기 도 1에 도시한 인체모사 팬텀의 단면도이다.
도 3은 상기 도 2에 도시한 팬텀을 Z방향으로 단층 촬영했을 때 얻는 다수의 단층영상 중 단층면 R의 영상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 상기 도 3에 나타난 고정점 A1 및 A3와 이동점 A2의 간격을 이용해 단층면(R)의 높이를 파악하는 원리를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 상기 도 2에 도시한 인체모사 팬텀에 있어서, Z축방향의 단층촬영을 통해 얻은 영상물에 나타난 표시막대의 간격을 기준으로 획득영상의 기울어짐 정도를 파악하는 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10:팬텀 12:프레임
12a:제 1지지판 12b:제 2지지판
12c:연결판 12d:유출입구
12e:밀폐플러그 12f:홈
12g:오링 12k:지지구멍
16:팬텀본체 16a:암나사구
16b:유출입구 16c:바닥부
20:표시막대 20a:아크릴튜브
20b:암나사부 20c:밀폐캡
20d:삽입로드 24:외부표적자
24a:표적자바디 24b:유출입구
24c:연결수나사 24d:밀폐플러그
Claims (7)
- 컴퓨터단층촬영장치(CT)나 자기공명영상촬영장치(MRI) 또는 핵의학영상촬영장치(SPECT)나 양전자방출단층촬영장치(PET)를 포함하는 의료용 영상촬영장치 중 선택된 두 개 이상의 영상촬영장치에 의해 촬영되며, 촬영을 통해 얻은 두 개 이상의 영상물을 영상정합도구를 이용해 영상정합(image registration)하여, 상기 두 개 이상의 영상물을 상호 비교함으로써, 상기 영상정합도구의 정확성을 판단할 수 있게 하는 것으로,인체의 겉모양을 모사하며 그 내부에 물을 밀폐 수용하는 내부공간을 갖는 팬텀본체(16)와;상기 팬텀본체(16)의 외부에 착탈 가능하게 장착되며 내부에 물을 수용할 수 있는 밀폐공간을 가지고 촬영을 통한 영상에 그 모습이 나타나는 다수의 외부표적자(24)와;상기 팬텀본체(16)를 촬영장치의 촬영위치에 정위치시킬 수 있도록 팬텀본체를 지지하는 프레임(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상정합 평가를 위한 인체모사 팬텀.
- 제 1항에 있어서,상기 외부표적자(24)는;아크릴로 제작되며 구(球)형 내부공간을 가지고 그 일측에는 상기 내부공간을 외부로 개방하는 유출입구(24b)가 마련되어 있는 표적자바디(24a)와,상기 유출입구(24b)를 개폐하는 밀폐플러그(24d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상정합 평가를 위한 인체모사 팬텀.
- 제 2항에 있어서,상기 팬텀본체(16)와 표적자바디(24a)의 결합을 위해, 팬텀본체에는 다수의 암나사구(16a) 또는 연결수나사(24c)가 형성되어 있고, 상기 표적자바디(24a)에는 상기 암나사구 또는 연결수나사에 나사 결합하는 연결수나사(24c) 또는 암나사구가 마련된 것을 특징으로 하는 영상정합 평가를 위한 인체모사 팬텀.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 팬텀본체(16)의 내부에는, 상기 촬영장치의 촬영에 의해 얻은 영상물에 그 단면 형상이 나타나며 해당 영상물이 팬텀본체의 어느 지점에 해당하는 단면의 영상인지 파악할 수 있는 기준을 제공하는 다수의 표시막대(20)가 구비된 것을 특징으로 하는 영상정합 평가를 위한 인체모사 팬텀.
- 제 4항에 있어서,상기 표시막대(20)는;상호 평행하며 두 개씩 쌍을 이루되, 쌍을 이루는 두 개의 표시막대를 포함하는 가상의 평면이 상호 직각으로 교차하도록 배치되는 네 개의 표시막대와,상기 두 쌍의 표시막대 중 한 쌍의 표시막대 사이에 위치하되, 그 하단부가 일측 표시막대의 하단부에 근접 위치하고 상단부가 타측 표시막대의 상단부에 근접하도록 기울어지게 설치된 하나의 표시막대로 이루어진 것을 특징으로 하는 영상정합 평가를 위한 인체모사 팬텀.
- 제 4항에 있어서,상기 표시막대(20)는;길이방향으로 연장되며 상기 팬텀본체에 고정 지지되고 그 일단부가 팬텀본체의 외부로 연장되는 아크릴튜브(20a)와,상기 아크릴튜브의 연장 단부에 구비되며 아크릴튜브의 내부 공간을 개폐하는 밀폐캡(20c)을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상정합 평가를 위한 인체모사 팬텀.
- 제 6항에 있어서,상기 아크릴튜브(20a)의 내부공간에는, 촬영장치의 촬영을 통해 얻은 영상물에 그 단면 형상이 나타나는 삽입로드(20b)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 영상정합 평가를 위한 인체모사 팬텀.
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