KR101067527B1 - An apparatus for strain imaging of breast tissue using x-ray - Google Patents

An apparatus for strain imaging of breast tissue using x-ray Download PDF

Info

Publication number
KR101067527B1
KR101067527B1 KR1020090074060A KR20090074060A KR101067527B1 KR 101067527 B1 KR101067527 B1 KR 101067527B1 KR 1020090074060 A KR1020090074060 A KR 1020090074060A KR 20090074060 A KR20090074060 A KR 20090074060A KR 101067527 B1 KR101067527 B1 KR 101067527B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
breast
image
ray
strain
tissue
Prior art date
Application number
KR1020090074060A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110016527A (en
Inventor
이수열
조민형
Original Assignee
경희대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경희대학교 산학협력단 filed Critical 경희대학교 산학협력단
Priority to KR1020090074060A priority Critical patent/KR101067527B1/en
Publication of KR20110016527A publication Critical patent/KR20110016527A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101067527B1 publication Critical patent/KR101067527B1/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Clinical applications
    • A61B6/502—Clinical applications involving diagnosis of breast, i.e. mammography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/10—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis
    • A61B90/14—Fixators for body parts, e.g. skull clamps; Constructional details of fixators, e.g. pins
    • A61B90/17—Fixators for body parts, e.g. skull clamps; Constructional details of fixators, e.g. pins for soft tissue, e.g. breast-holding devices

Abstract

본 발명은 유방조직을 압축할 때 유방 내에 형성되는 변형률의 분포를 엑스선을 이용해 촬영함으로써 유방조직 내 암 조직의 존재를 진단하는 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 유방조직 변형률 영상장치는 엑스선관과 엑스선 감지소자를 이용해 유방의 엑스선 투영영상을 얻을 수 있는 데이터 획득장치와, 엑스선관과 엑스선 감지소자를 회전할 수 있는 회전장치와, 유방의 압축 강도를 조정할 수 있는 유방 압축기와, 여러 각도에서 얻은 유방의 투영영상으로부터 유방의 단면영상을 계산하는 영상 재구성장치와, 유방의 압축률을 다르게 하여 얻은 유방의 단면영상으로부터 변형률의 공간적 분포를 계산하는 변형률 계산장치와, 상기 영상 재구성장치에 의해 재구성된 영상과 상기 변형률 계산장치에 의해 계산된 변형률의 공간적 분포를 도시하여 주는 영상 도시장치를 포함한다.The present invention relates to an apparatus for diagnosing the presence of cancer tissue in breast tissue by photographing the distribution of strains formed in the breast when the breast tissue is compressed. The breast tissue strain imaging apparatus according to the present invention comprises an X-ray tube and Data acquisition device to obtain X-ray projection image of breast using X-ray detector, Rotor to rotate X-ray tube and X-ray detector, Breast compressor to adjust compressive strength of breast, Obtained from various angles An image reconstruction device for calculating a cross-sectional image of the breast from a projection image of the breast, a strain calculation device for calculating a spatial distribution of strain from a cross-sectional image of the breast obtained by varying the compression rate of the breast, and an image reconstructed by the image reconstruction device And the spatial distribution of the strain calculated by the strain calculator And a video device that shown open.

변형률, 엑스선, 유방조직, 유방촬영장치, 변위벡터 Strain, X-ray, Breast Tissue, Mammogram, Displacement Vector

Description

엑스선을 이용한 유방조직 변형률 영상장치 {An apparatus for strain imaging of breast tissue using x-ray}An apparatus for strain imaging of breast tissue using x-ray}

본 발명은 의료 장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유방조직을 압축하여 획득한 엑스선(x-ray) 영상을 이용하여 유방암을 진단하는 데 유용한 유방조직의 변형률을 영상화하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to medical equipment, and more particularly, to an apparatus for imaging strain of breast tissue useful for diagnosing breast cancer using an x-ray image obtained by compressing breast tissue.

유방암을 영상으로 진단하는 장치로는 엑스선 유방촬영장치(x-ray mammography), 초음파스캐너, 자기공명영상장치(magnetic resonance imaging; MRI) 등이 있다. 이 중에서 유방암의 조기진단을 위해 정기 검진에서 가장 많이 쓰이는 장비는 엑스선 유방촬영장치이다. 엑스선 유방촬영장치는 조직에 따라 엑스선의 투과계수가 다른 현상을 이용하는 것으로 특히 엑스선을 잘 흡수하는 조직, 예를 들면 석회화(calcification)된 조직 등을 잘 구분해낸다. 석회화된 조직은 암 조직으로 발전될 확률이 높아 석회화된 조직을 조기에 찾아내는 것도 유방암을 예방하는데 크게 도움이 된다. 그러나 엑스선 유방영상에서 유방암 조직은 정상 조직과 비교하여 대조도(contrast)가 높지 않아 진단에 어려움이 있다. 엑스선 유방영상에서 암 조직으로 의심되어 초음파스캐너나 MRI로 재촬영하거나 조직검사를 하면 암 조직이 아닌 것으로 판명되는 위양성률(false positive rate)이 70%에서 80% 정도이다. 이와 같이 암 조직이 아닌데도 암 조직으로 의심되어 재촬영을 하거나 조직검사를 하는 것은 환자에게 심리적 그리고 육체적 고통을 줄뿐만 아니라 의료비용의 추가지출 등 경제적인 부담도 더하게 된다. 한편, 엑스선 유방영상으로 유방암을 진단할 때 암 조직인데 이를 진단하지 못하는 위음성률(false negative rate)도 30% 정도의 수준이어서 유방암의 사망률을 높이는 문제점이 있다.Examples of devices for diagnosing breast cancer include x-ray mammography, ultrasound scanners, and magnetic resonance imaging (MRI). Among these, X-ray mammography equipment is the most used equipment for regular screening for early diagnosis of breast cancer. The X-ray mammography apparatus uses a phenomenon in which the X-ray transmission coefficient is different according to tissues, and particularly distinguishes tissues that absorb X-rays well, for example, calcified tissues. Calcified tissues are more likely to develop into cancerous tissues, so early detection of calcified tissues can help prevent breast cancer. However, in x-ray breast imaging, breast cancer tissues are difficult to diagnose because their contrast is not high compared to normal tissues. When x-ray breast imaging is suspected of cancerous tissue, rescanning with an ultrasound scanner or MRI, or performing a biopsy, the false positive rate is 70% to 80%. Likewise, re-shooting or biopsy suspected of being cancerous tissue, even if it is not a cancerous tissue, not only causes psychological and physical pain for the patient, but also adds to the economic burden of additional medical expenses. Meanwhile, when diagnosing breast cancer by X-ray breast imaging, there is a problem that increases the mortality rate of breast cancer because the false negative rate that cannot be diagnosed is about 30%.

엑스선 유방촬영장치는 상기한 문제점에도 불구하고 촬영시간이 짧고 석회화 조직을 잘 찾아내는 장점이 있어 유방암 정기 검진에 널리 활용되고 있다. 최근 디지털 엑스선 센서 기술의 발달로 디지털 엑스선 센서가 장착된 엑스선 유방촬영장치가 널리 쓰이고 있다. 기존의 필름을 사용하는 방식에 비해 디지털 엑스선 센서를 사용하는 방식은 영상 정보가 컴퓨터로 저장되기 때문에 촬영 후 각종 영상처리를 하여 진단의 정확도를 높일 수 있고 또한 영상정보의 저장과 통신이 용이해 디지털 엑스선 유방촬영장치의 사용은 계속 늘어날 것으로 전망되고 있다.X-ray mammography apparatus has been widely used for regular breast cancer screening because of the advantages of short imaging time and finding calcified tissues despite the above problems. Recently, due to the development of digital X-ray sensor technology, an X-ray mammography apparatus equipped with a digital X-ray sensor is widely used. Compared to the conventional film method, the digital X-ray sensor uses a computer to store the image information. Therefore, it is possible to increase the accuracy of diagnosis by performing various image processing after shooting. The use of X-ray mammography equipment is expected to continue to grow.

엑스선 유방촬영장치의 유방암 진단 정확도를 높이기 위해 디지털 유방 단면영상합성장치(digital breast tomosynthesis; DBT)기술이 개발되었다. DBT는 엑스선 단층영상장치(computed tomography; CT)와 비슷한 원리로 작동한다. 즉, 여러 각도에서 엑스선 촬영을 한 뒤 이 엑스선 영상 정보로부터 단층영상을 수학적으로 재구성(reconstruction)하는 것이다. 다만 CT에서는 360도 전체 회전구간에서 엑스 선 촬영을 하는데 반해 DBT에서는 15도에서 50도 정도의 한정된 각도 내에서만 엑스선 촬영을 한다는 점이 다르다. DBT에서는 한정된 각도에서만 엑스선 투영영상 데이터를 획득하기 때문에 DBT의 영상화질은 CT의 영상의 화질에 비해 떨어질 수밖에 없다. 특히 종축방향의 해상도가 떨어진다. 그러나 DBT는 제한된 각도에서만 영상을 획득하기 때문에 CT에 비해 촬영시간이 짧고 엑스선량(X-ray exposure)도 작은 점 등의 장점이 있다. 또한 DBT에서는 70μm에서 100μm 정도의 화소 크기를 가진 평면형 디지털 엑스선 감지소자를 쓰기 때문에 횡축방향 공간해상도가 매우 뛰어난 장점이 있다. 70μm에서 100μm 정도의 화소 크기는 매우 작은 크기의 석회화된 조직을 감지하는데 매우 중요한 역할을 한다. DBT는 기존의 엑스선 유방촬영장치에 비해 화질이 뛰어나 유방암 진단의 정확도를 많이 개선시킨다. 기존의 엑스선 유방촬영장치에서는 유방의 전체 부분을 투영하여 2차원 투영영상으로 보기 때문에 암 조직이 있더라도 여타의 조직과 중첩되어 잘 구분이 가지 않지만 DBT는 단면 영상을 보여주기 때문에 중첩의 정도가 훨씬 작아져 암 조직의 구별이 쉬워지기 때문이다. 그러나 DBT도 여전히 유방암을 진단하는 데 있어 위양성률과 위음성률이 높아 유방암 진단의 정확도를 획기적으로 높이는 새로운 방법의 개발이 의학계에서 요구되고 있는 실정이다.Digital breast tomosynthesis (DBT) technology has been developed to improve the accuracy of breast cancer diagnosis in X-ray mammography. DBT works on a principle similar to X-ray computed tomography (CT). That is, X-ray imaging is performed at various angles and mathematically reconstructed a tomography image from the X-ray image information. However, in CT, X-ray imaging is performed in the entire 360-degree rotation section, whereas in DBT, 15 to 50 degrees The only difference is that X-rays are taken within a limited angle. Since the DBT acquires X-ray projection image data only at a limited angle, the image quality of the DBT is inferior to that of the CT image. In particular, the resolution in the longitudinal direction is poor. However, because DBT acquires images only from a limited angle, it has shorter shooting time and smaller X-ray exposure than CT. In addition, the DBT uses a planar digital X-ray sensing device having a pixel size of about 70 μm to 100 μm, so the horizontal resolution in the horizontal direction is excellent. Pixel sizes from 70 μm to 100 μm play an important role in detecting very small calcified tissue. DBT has better image quality than conventional X-ray mammograms, which greatly improves the accuracy of breast cancer diagnosis. Conventional X-ray mammography system shows the entire part of the breast as a 2D projection image, so even if there is cancer tissue, it overlaps with other tissues so that it is not easily distinguished. This is because it is easier to distinguish cancer tissues. However, DBT still has a high false positive rate and a false negative rate for diagnosing breast cancer. Therefore, the medical community is required to develop a new method to significantly improve the accuracy of breast cancer diagnosis.

유방암의 조기진단을 위한 검사에서 유방암 진단의 정확도를 높이기 위한 방법의 하나로, 유방 내 탄성도의 분포를 알려주는 탄성영상법(elastography)이 사용된다. 탄성영상법을 이용하면 유방암 조직의 탄성도(elasticity), 혹은 경 도(stiffness)가 정상조직의 탄성도나 경도에 비해 상대적으로 높다는 점을 이용하여 암조직과 정상조직을 구분할 수 있다. 탄성영상은 조직의 탄성분포를 영상으로 나타낸 것으로 탄성의 크기에 따라 화소(pixel)의 밝기를 조절하든지 혹은 화소의 색깔을 조절하는 방법으로 도시하는 것이 일반적이다.As a method for increasing the accuracy of breast cancer diagnosis in the examination for early diagnosis of breast cancer, elastic imaging (elastography) that informs the distribution of elasticity in the breast is used. The elastic imaging method can distinguish cancer tissue from normal tissue using the fact that the elasticity, or stiffness, of the breast cancer tissue is relatively higher than that of the normal tissue. An elastic image is an image of an elastic distribution of a tissue. The elastic image is generally illustrated as a method of adjusting a brightness of a pixel or a color of a pixel according to the size of elasticity.

탄성영상법으로 널리 알려진 것은 초음파 탄성영상법(ultrasound elastography; USE)과 자기공명 탄성영상법(magnetic resonance elastography; MRE)이 있다. USE에서는 인체 조직에 고정된 압력인 정압력(static pressure)이나 변동하는 압력인 동압력(dynanmic pressure)을 인가하고 이 압력이 조직 내에 야기하는 변위(displacement) 분포를 초음파 촬영기법으로 찾아낸 뒤 이 변위 분포 정보로부터 탄성영상을 계산해낸다. USE는 촬영속도가 빠르다는 장점이 있으나 탄성영상의 공간해상도가 열악하고 진단의 정확도를 저하시키는 영상 아티팩트(artifact)가 많다는 문제점이 있어 임상적으로 널리 쓰이고 있지 못하고 있다. MRE에서는 인체에 주기적으로 변동하는 압력파를 인가하고 이 압력파와 동기를 맞추어 자기공명영상을 촬영한다. 압력파는 자기공명영상으로 촬영하는 부위 내에 주기적인 진동을 유발하는데 이 진동은 자기공명영상에서는 위상의 변화로 표출된다. 진동이 유발하는 위상의 변화를 자기공명영상법을 이용해 측정한 뒤 위상변화 정보로부터 탄성영상을 계산해낼 수 있다. MRE는 USE에 비해 공간해상도와 신호대 잡음비가 높은 장점이 있으나 고가의 자기공명영상장치가 필요하고 또한 유방에 부착할 진동자를 자기공명영상장치 내에 설치해야 하는 기술적인 어려움이 있어 임상적으로 널리 쓰이고 있지 못하고 있다. Popularly known as the elastic imaging method is the ultrasonic acoustic imaging (USE) and magnetic resonance elastography (MRE). USE applies static pressure, which is a fixed pressure, or dynanmic pressure, which is a fixed pressure on human tissue, and finds the displacement distribution caused by the pressure in the tissue, and then finds the displacement distribution. The elastic image is calculated from the information. USE has the advantage of fast shooting speed, but has not been widely used clinically because of poor spatial resolution of elastic images and many imaging artifacts that lower the accuracy of diagnosis. In the MRE, a pressure wave that changes periodically is applied to the human body, and magnetic resonance images are taken in synchronization with the pressure wave. The pressure wave causes periodic vibrations in the area captured by the magnetic resonance image, which is expressed as a phase change in the magnetic resonance image. After measuring the change of phase caused by vibration using magnetic resonance imaging, an elastic image can be calculated from the phase change information. MRE has the advantage of higher spatial resolution and signal-to-noise ratio compared to USE, but it is widely used clinically because it requires expensive magnetic resonance imaging device and technical difficulty to install vibrator in breast in magnetic resonance imaging device. I can't.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 엑스선을 이용하는 DBT(digital breast tomosynthesis)로 얻은 유방의 단면영상으로부터 유방 내의 변형률 영상을 계산하여, 유방암 진단의 정확도를 높일 수 있는 유방조직 변형률 영상장치를 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to calculate the strain image in the breast from the cross-sectional image of the breast obtained by DBT (digital breast tomosynthesis) using X-ray, to improve the accuracy of breast cancer diagnosis The present invention provides a breast tissue strain imaging apparatus.

탄성이 큰 부위는 상대적으로 딱딱하여 변형률(strain)이 작고, 탄성이 작은 부위는 상대적으로 연하여 변형률이 크다. 유방의 경우, 유방암 조직은 정상조직에 비하여 상대적으로 딱딱하여 탄성도는 크고 변형률은 작다. 따라서, 본 발명의 유방조직 변형률 영상장치는 USE(ultrasound elastography)에 비하여 고해상도의 영상을 제공하며, MRE(magnetic resonance elastography)의 경우와 같은 추가적인 진동장치가 필요하지 않기 때문에 유방암 진단에 USE나 MRE보다 효과적이다. The areas of high elasticity are relatively hard, so the strain is small, and the areas of small elasticity are relatively soft, and the strain is large. In the case of breasts, breast cancer tissues are relatively harder than normal tissues, and thus have high elasticity and low strain. Therefore, the breast tissue strain imaging apparatus of the present invention provides a higher resolution image than USE (ultrasound elastography), and does not require an additional vibration device such as in the case of magnetic resonance elastography (MRE). effective.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유방조직 변형률 영상장치는, 엑스선관과 엑스선 감지소자를 이용해 유방의 엑스선 투영영상을 얻을 수 있는 데이터 획득장치와, 엑스선관과 엑스선 감지소자를 회전할 수 있는 회전장치와, 유방의 압축 강도를 조정할 수 있는 유방 압축기와, 여러 각도에서 얻은 유방의 투영영상으로부터 유방의 단면영상을 계산하는 영상 재구성장치와, 유방의 압축률을 다르게 하여 얻은 유방의 단면영상으로부터 변형률의 공간적 분포를 계산하는 변형률 계산장치와, 상기 영상 재구성장치에 의해 재구성된 영상과 상기 변형률 계산장치 에 의해 계산된 변형률의 공간적 분포를 도시하여 주는 영상 도시장치를 포함한다.Breast tissue strain imaging apparatus of the present invention for achieving the above object, a data acquisition device that can obtain the X-ray projection image of the breast using an X-ray tube and X-ray sensing element, and can rotate the X-ray tube and X-ray sensing element Rotational device, breast compressor that can adjust compressive strength of breast, image reconstruction device that calculates cross-sectional image of breast from projection image of breast from various angles, and cross-sectional image of breast obtained by different compression rate of breast A strain calculation device for calculating a spatial distribution of strains, and an image showing device for showing the spatial distribution of the images reconstructed by the image reconstruction device and the strain calculated by the strain calculation device.

상기 변형률 계산장치는, 상기 유방의 압축률을 다르게 하여 얻은 유방의 단면영상으로부터 변위벡터의 공간적 분포를 계산하고, 상기 변위벡터의 공간적 분포로부터 변형률 텐서를 계산하고, 상기 변형률 텐서의 9개 성분으로부터 유방의 진단변수를 계산하는 것을 특징으로 한다.The strain calculation device calculates the spatial distribution of the displacement vector from the cross-sectional image of the breast obtained by varying the compression rate of the breast, calculates the strain tensor from the spatial distribution of the displacement vector, and calculates the breast from nine components of the strain tensor. It is characterized by calculating the diagnostic variable.

본 발명에 따른 엑스선을 이용한 유방조직 변형률 영상장치는 다음과 같은 효과가 있다.Breast tissue strain imaging apparatus using the X-ray according to the present invention has the following effects.

약한 압축과 강한 압축의 두 압축을 인가하여 DBT(digital breast tomosynthesis) 영상을 획득하고, 획득한 단면영상으로부터 변형률 영상을 재구성하여 도시하므로, USE(ultrasound elastography)보다 공간해상도나 신호대잡음비가 우수하고, MRE(magnetic resonance elastography)보다 장비의 구현이 용이하다. 또한 DBT를 이용하여 엑스선 단면영상을 획득하기 때문에 CT(computed tomography) 영상보다 촬영시간이 짧고 엑스선에 대한 노출이 작다. 그리고 조직을 구분하는 대조도가 엑스선 투영영상보다 높다. 따라서, 엑스선 유방촬영장치(mammography)의 기능을 강화시킬 수 있으며, 유방암 진단의 정확도를 높이는데 유효하다.DBT (digital breast tomosynthesis) image is obtained by applying two compression, weak compression and strong compression, and reconstructed strain image from the obtained cross-sectional image, so spatial resolution and signal-to-noise ratio are superior to USE (ultrasound elastography). The instrument is easier to implement than magnetic resonance elastography (MRE). In addition, because X-ray cross-sectional images are acquired using DBT, the imaging time is shorter and the exposure to X-rays is smaller than that of CT (computed tomography) images. The contrast between the tissues is higher than that of the X-ray projection image. Therefore, the function of X-ray mammography can be enhanced, and it is effective to increase the accuracy of breast cancer diagnosis.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 엑스선을 이용한 유방조직 변형률 영상장치를 나타낸 도면 이다. 유방 변형률 영상장치는 엑스선을 발생하는 엑스선관(101), 엑스선관의 관전압과 관전류를 제어하는 엑스선 발생기(102), 엑스선이 유방조직을 투과하여 형성하는 엑스선 투영영상 데이터를 획득하기 위한 엑스선 감지소자(103), 유방에 기계적인 압력을 인가하는 유방 압축기(104), 전체 시스템을 제어하는 시스템 제어장치(105), 엑스선 감지소자로부터 투영영상 데이터를 획득하는 데이터 획득장치(106), 획득한 투영영상 데이터로부터 단면영상을 계산하는 영상 재구성장치(107), 재구성된 단면영상으로부터 변형률을 계산하는 변형률 계산장치(108), 그리고 재구성된 단면영상과 변형률영상을 도시하는 영상 도시장치(109)로 구성된다.1 is a diagram illustrating a breast tissue strain imaging apparatus using X-rays of the present invention. The breast strain imaging apparatus includes an X-ray tube 101 generating X-rays, an X-ray generator 102 controlling tube voltages and tube currents of the X-ray tube, and an X-ray sensing device for obtaining X-ray projection image data formed by X-rays penetrating breast tissue. (103), breast compressor 104 for applying mechanical pressure to the breast, system controller 105 for controlling the entire system, data acquisition device 106 for obtaining projection image data from the X-ray sensing element, obtained projection An image reconstruction device 107 for calculating a cross-sectional image from image data, a strain calculation device 108 for calculating a strain from a reconstructed cross-sectional image, and an image drawing device 109 for showing a reconstructed cross-sectional image and a strain image. do.

상기 엑스선관(101)은 엑스선 유방촬영장치(Mammography)에서 쓰는 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. 엑스선관은 유방영상의 대조도를 높이기 위해 비교적 낮은 전압, 즉 30kVp 정도에서 작동하는 것이 바람직하다. 엑스선 영상의 대조도를 높이기 위해 엑스선 관 앞에 몰리브데넘(molybdenum) 등의 엑스선 흡수 물질로 구성된 엑스선 필터를 설치할 수 있다. 상기 엑스선발생기(102)는 상기 엑스선관(101)에 고전압을 인가하고 엑스선관의 전류인 관전류를 조절하는 역할을 한다. 고전압을 인가할수록 엑스선관에서 발생되는 엑스선 광자의 평균에너지는 증가한다. 유방조직은 지방조직과 유선조직 등 연조직으로 이루어져 있기 때문에 엑스선이 쉽게 투과하므로 유방촬영을 위해서는 30kVp 이하의 낮은 전압을 인가하는 것이 바람직하다. 관전류를 증가하면 엑스선관이 발생하는 엑스선의 선량이 증가한다. 엑스선량이 증가할수록 엑스선 투영 영상의 신호대 잡음비는 증가하지만 유방조직이 흡수하는 엑스선 조사량이 증가하므로 적당한 범위에서 관전류를 제어하는 것이 필요하다. 통상 유방촬영에서는 엑스선량을 44mAs 정도를 사용한다.The X-ray tube 101 may be the same as that used in X-ray mammography. The X-ray tube is preferably operated at a relatively low voltage, that is, about 30 kVp in order to increase the contrast of the breast image. In order to increase the contrast of the X-ray image, an X-ray filter made of an X-ray absorbing material such as molybdenum may be installed in front of the X-ray tube. The X-ray generator 102 applies a high voltage to the X-ray tube 101 and adjusts a tube current which is a current of the X-ray tube. As the high voltage is applied, the average energy of X-ray photons generated in the X-ray tube increases. Since breast tissue is composed of soft tissues such as adipose tissue and mammary tissue, X-rays are easily transmitted, so it is desirable to apply a low voltage of 30kVp or less for mammography. Increasing the tube current increases the dose of X-rays generated by the X-ray tube. As the X-ray dose increases, the signal-to-noise ratio of the X-ray projection image increases, but the amount of X-ray radiation absorbed by the breast tissue increases, so it is necessary to control the tube current in an appropriate range. Normal mammography uses about 44 mAs of X-ray dose.

상기 엑스선 감지소자(103)는 유방조직을 투과한 엑스선을 전기신호로 변환하는 장치이다. 통상 2차원 평면 형태를 가진 엑스선 감지소자를 사용한다. 평면형 감지소자로는 비정질형 실리콘 (amorphous silicon; a-Si) 타입, CMOS(complementary metal oxide silicon) 타입, 비정질형 셀레늄(amorphous selenium;a-Se) 타입 등이 쓰일 수 있다. 비정질형 실리콘 타입과 CMOS 타입에서는 평면형 섬광체를 이용하여 엑스선을 일차적으로 가시광선을 변환한 뒤 이 가시광선을 다시 전기신호로 변환하는 방법을 쓰고 있는 반면 비정질형 셀레늄 타입에서는 광전현상을 이용해 엑스선을 바로 전기신호로 바꾸는 방법을 쓰고 있다. 평면형 감지소자는 다수의 감지소자를 2차원 배열 형태를 가지고 있는데 보통 2000 × 2500 정도의 배열 크기를 가지고 있다. 엑스선 감지소자의 평면 면적은 인체 유방의 투영 면적보다 다소 큰 것이 바람직하다. 18cm × 23cm 크기의 평면형 소자를 쓰는 것이 바람직하다.The X-ray detecting device 103 is a device for converting X-rays transmitted through breast tissue into an electrical signal. Typically, an X-ray sensing device having a two-dimensional planar shape is used. As the planar sensing device, an amorphous silicon (a-Si) type, a complementary metal oxide silicon (CMOS) type, an amorphous selenium (a-Se) type, or the like may be used. In the amorphous silicon type and the CMOS type, a planar scintillator converts X-rays to visible rays and converts the visible rays back to an electric signal. In the amorphous selenium type, X-rays are directly converted using photoelectric phenomena. It is a method of converting into an electric signal. The planar sensing element has a two-dimensional array of a plurality of sensing elements, and generally has an array size of about 2000 × 2500. Preferably, the planar area of the X-ray sensing element is somewhat larger than the projected area of the human breast. It is preferable to use a planar element having a size of 18 cm x 23 cm.

상기 유방 압축기(104)는 유방을 압축할 때 유방 내 조직들의 탄성에 따라 조직의 변형을 다르게 하기 위해 필요한 것이다. 일반적으로 엑스선 유방촬영기에서는 압축기를 엑스선 산란에 의해 엑스선 영상이 열화되는 것을 막기 위해 쓴다. 본 발명에서는 압축기를 엑스선 산란을 줄이기 위한 종래의 목적에 부가하여 유방 조직의 변형을 유발하기 위한 목적으로 사용한다.The breast compressor 104 is necessary to change the deformation of the tissue according to the elasticity of the tissues in the breast when compressing the breast. In general, an X-ray mammography apparatus uses a compressor to prevent deterioration of X-ray images by X-ray scattering. In the present invention, the compressor is used for the purpose of causing deformation of breast tissue in addition to the conventional purpose of reducing X-ray scattering.

상기 데이터 획득장치(106)는 엑스선 감지소자로부터 출력되는 영상전기신호를 디지털 신호로 변환하여 획득하는 장치이다. 획득된 영상신호는 다음 연산을 위 해 메모리에 저장될 수 있다.The data acquisition device 106 is a device for converting an image electrical signal output from an X-ray sensing element into a digital signal. The acquired video signal can be stored in memory for the next operation.

상기 영상 재구성장치(107)는 여러 각도에서 획득한 투영영상 데이터로부터 단면영상을 재구성한다. The image reconstruction apparatus 107 reconstructs a cross-sectional image from projection image data obtained at various angles.

상기 변형률 계산장치(108)는 상기 재구성된 단면영상으로부터 변형를을 계산하는 변형률 영상을 구성한다. 단면영상의 재구성과 변형률 영상의 재구성을 위한 수학적 연산에는 많은 계산량이 요구된다. 따라서, 상기 수학적 연산을 전문적으로 수행하는 연산장치를 포함할 수 있다.The strain calculation device 108 constructs a strain image for calculating a strain from the reconstructed cross-sectional image. A large amount of computation is required for the reconstruction of the cross-sectional image and the reconstruction of the strain image. Therefore, it may include a computing device for professionally performing the mathematical operation.

상기 영상 도시장치(109)는 엑스선 단면영상과 변형률 영상을 도시함으로써 진단에 필요한 정보를 제공하는 장치이다.The image drawing device 109 is a device that provides information necessary for diagnosis by showing an X-ray cross-sectional image and a strain image.

일반적인 엑스선 유방촬영장치에서는 엑스선관과 엑스선 감지소자가 고정되어 있어 한쪽 방향에서만 유방의 투영영상을 얻는다. 본 발명에서는 유방의 단면영상을 얻기 위해 엑스선관과 엑스선 감지소자를 같은 각도로 회전하면서 투영영상을 여러 각도에서 받거나 혹은 엑스선 감지소자는 고정시켜 놓고 엑스선관만 회전하면서 여러 각도에서 투영영상을 받는 DBT(digital breast tomosynthesis)의 투영영상 데이터 수집방식을 그대로 활용한다. DBT에서는 15도에서 50도 정도의 각도범위에서 엑스선관과 엑스선 감지소자를 회전하면서 투영영상 데이터를 획득한다. 일반적으로 회전 각도를 크게 하면 단면영상의 종축방향 해상도는 개선할 수 있으나 회전 각도가 커짐으로 해서 전체 시스템의 외형이 커지는 문제점이 있다. In a typical X-ray mammography apparatus, an X-ray tube and an X-ray detector are fixed so that a projection image of the breast is obtained only in one direction. In the present invention, to obtain a cross-sectional image of the breast DBT receiving the projection image from multiple angles while rotating the X-ray tube and the X-ray sensing element at the same angle or the X-ray tube is fixed while the X-ray tube is fixed, and receive the projection image from multiple angles (digital breast tomosynthesis) the projection image data collection method is used as it is. In the DBT, projection image data is acquired by rotating the X-ray tube and the X-ray sensing device in an angle range of 15 to 50 degrees. In general, if the rotation angle is increased, the longitudinal resolution of the cross-sectional image can be improved, but the appearance of the entire system is increased due to the increase in the rotation angle.

도 2는 엑스선 감지소자(103)는 고정시키고 엑스선관(101)만 회전하는 구조물을 나타낸 도면이다. 엑스선관(101)은 받침대(201)에 고정되어 있는데, 상기 받 침대(201)는 회전축(202)을 중심으로 회전할 수 있다. 즉 상기 받침대(201)를 회전하면 엑스선관(101)을 같은 각도로 회전할 수 있는 것이다. 받침대의 회전에는 모터를 사용할 수 있으며 정확한 회전 각도의 제어를 위해 광학 엔코더 등을 이용해 회전 각도를 피드백(feedback)하여 모터를 제어하는 방식을 사용할 수 있다. 도 2에 유방을 압축하는 압축기의 구조를 함께 보였다. 압축기는 고정된 밑판(203)과 상하로 움직일 수 있는 윗판(204)으로 구성되어 있다. 밑판(203)과 윗판(204) 사이에 유방을 삽입하고 윗판(204)을 아래 방향으로 누르면 유방을 압축할 수 있다. 윗판(204)을 아래 방향으로 누르기 위해 모터와 같은 동력장치를 이용할 수 있다. 압축기는 엑스선 감지소자 위에 놓이므로 엑스선 영상에 영향을 주게 된다. 엑스선 흡수율이 낮으면서 유방 압축에 필요한 충분한 기계적 강도를 가진 물질로 압축기를 만드는 것이 바람직하다. 압축기의 재료로는 플라스틱 등을 쓸 수 있으며 압축기의 윗판과 밑판의 두께는 일정하게 하여 엑스선 영상에 음영이 나타나지 않도록 해야 한다.2 is a view showing a structure in which the X-ray detecting device 103 is fixed and only the X-ray tube 101 rotates. The X-ray tube 101 is fixed to the pedestal 201, and the pedestal 201 may rotate about the rotation shaft 202. That is, when the pedestal 201 is rotated, the X-ray tube 101 can be rotated at the same angle. The motor can be used to rotate the pedestal, and the motor can be controlled by feeding back the rotation angle using an optical encoder for precise control of the rotation angle. Figure 2 also shows the structure of the compressor for compressing the breast. The compressor consists of a fixed bottom plate 203 and a top plate 204 that can move up and down. A breast may be compressed between the bottom plate 203 and the top plate 204 by pressing the top plate 204 downward. A power plant, such as a motor, may be used to press the top plate 204 downward. Since the compressor is placed on the X-ray sensing element, it affects the X-ray image. It is desirable to make the compressor from a material with low X-ray absorption and sufficient mechanical strength for breast compression. Plastics can be used as the material of the compressor, and the thickness of the top and bottom plates of the compressor should be constant so that no shadow appears on the X-ray image.

도 3에 엑스선관(101)과 엑스선 감지소자(103)가 동시에 회전하는 구조물을 나타낸 도면이다. 상기 엑스선관(101)과 엑스선 감지소자(103)는 받침대(201)에 고정되어 있는데 상기 받침대(201)는 회전축(202)을 중심으로 회전한다. 즉 상기 받침대(201)를 회전하면 상기 엑스선관(101)과 엑스선 감지소자(103)를 동시에 같은 각도로 회전시킬 수 있다.3 is a view illustrating a structure in which the X-ray tube 101 and the X-ray sensing device 103 rotate simultaneously. The X-ray tube 101 and the X-ray sensing device 103 are fixed to the pedestal 201, which is rotated about the rotation shaft 202. That is, when the pedestal 201 is rotated, the X-ray tube 101 and the X-ray detecting device 103 may be rotated at the same angle at the same time.

도 4는 유방의 압축강도를 다르게 하여 엑스선 투영영상을 획득하는 상황을 나타낸 도면이다. 좌측도는 유방을 상대적으로 약하게 압축하여 투영영상을 얻고 있는 상황을 우측도는 유방을 상대적으로 강하게 압축하여 투영영상을 얻고 있는 상황을 나타낸다. 엑스선관(101)에서 나온 엑스선 빔(beam)(301)은 압축기와 유방을 통과한 뒤 엑스선 감지소자(103)에서 감지되어 투영영상을 형성하게 된다.4 is a diagram illustrating a situation in which an X-ray projection image is obtained by varying the compressive strength of the breast. The left view shows a situation where a projection image is obtained by compressing the breast relatively weakly, and the right view shows a situation where a projection image is obtained by compressing the breast relatively strongly. The X-ray beam 301 from the X-ray tube 101 passes through the compressor and the breast and is detected by the X-ray sensing element 103 to form a projection image.

도 5는 엑스선 감지소자(103)를 고정시키고 엑스선관(101)을 일정한 각도로 회전하면서 유방의 투영영상 집합을 획득하는 과정을 나타낸 도면이다. 엑스선관(101)을 시계 방향으로 회전하면서 엑스선 빔(301)을 유방에 투사하면서 투영영상 데이터를 획득하고 있다. 도 5의 구조는 엑스선관의 회전축이 엑스선 감지소자 면에 있을 수 있다. 회전각도 내에서 수집하는 투영영상 데이터의 화면 수는 보통 10에서 20개 정도이다. 투영영상 데이터의 화면 수가 많을수록 단면 영상의 화질은 개선되지만 촬영 시간이 길어지므로 적당한 수의 화면 수를 얻어야 한다.5 is a view illustrating a process of obtaining a set of projection images of a breast while fixing the X-ray detecting device 103 and rotating the X-ray tube 101 at a predetermined angle. Projection image data is acquired while projecting the X-ray beam 301 onto the breast while rotating the X-ray tube 101 clockwise. In the structure of FIG. 5, the axis of rotation of the X-ray tube may be on the X-ray sensing element surface. The number of screens of projection image data collected within the rotation angle is usually about 10 to 20. As the number of screens of the projected image data increases, the image quality of the single-sided image improves, but the photographing time becomes longer. Therefore, an appropriate number of screens should be obtained.

도 6는 엑스선 감지소자(103)와 엑스선관(101)을 동시에 일정한 각도로 회전하면서 유방의 투영영상 집합을 획득하는 과정을 나타낸 도면이다. 엑스선관(101)을 시계 방향으로 회전시키고 엑스선 빔(301)을 유방에 투사하면서 투영영상 데이터를 획득하고 있다. 도 6과 같은 경우 회전축은 유방의 중앙에 놓는 것이 바람직하다.FIG. 6 is a diagram illustrating a process of acquiring a set of projection images of a breast while simultaneously rotating the X-ray detecting device 103 and the X-ray tube 101 at a predetermined angle. The X-ray tube 101 is rotated clockwise and the X-ray beam 301 is projected onto the breast to acquire projection image data. In the case of Figure 6 it is preferable to place the rotation axis in the center of the breast.

도 7은 투영영상 집합으로부터 단면영상을 재구성하는 과정을 나타낸 도면이다. 피사체(401) 내에 네모 모양의 조직(402)과 원 모양의 조직(403)이 종축방향으로 다른 위치에 놓여 있다. 엑스선관을 회전축이 있는 회전면(404)에 중심을 두고 회전하면서 다섯 개의 서로 다른 각도에서 얻은 투영데이터(405)의 집합을 A, B, C, D, E로 나타내었다. 투영데이터 A, B, C, D, E에는 네모 모양 조직과 원 모양 조직의 상대적인 위치가 횡축방향으로 바뀌고 있다. 즉, 네모 모양의 조직(402)은 회전면 위에 있기 때문에 횡축방향으로의 위치가 바뀌지 않는 반면, 원 모양의 조직(403)은 횡축방향으로의 위치가 좌에서 우로 바뀌고 있다. 이 다섯 장의 투영데이터를 전부 합쳐 단면합성영상(406)을 만들면 네모 모양의 조직(402)은 강한 휘도를 가지게 되는 반면 원 모양의 조직(403)은 횡축 방향으로 퍼져 약한 휘도를 가지게 된다. 즉, 단면합성영상(406)은 네모 모양의 조직(402) 부위에 초점이 맞추어지게 된다.7 is a diagram illustrating a process of reconstructing a cross-sectional image from a set of projection images. The square tissue 402 and the circular tissue 403 are placed at different positions in the longitudinal direction in the subject 401. A set of projection data 405 obtained at five different angles as the X-ray tube is rotated about a rotating surface 404 having a rotation axis is represented as A, B, C, D, and E. FIG. In the projection data A, B, C, D, and E, the relative positions of the square structure and the circular structure change in the horizontal axis direction. That is, since the square structure 402 is on the rotation surface, the position in the horizontal axis direction does not change, while in the circular structure 403, the position in the horizontal axis direction is changed from left to right. When the five pieces of projection data are combined to form the cross-sectional composite image 406, the square tissue 402 has a strong brightness while the circular tissue 403 spreads in the horizontal axis direction and has a weak brightness. That is, the cross-sectional composite image 406 is focused on the area of the square tissue 402.

도 8은 유방을 압축할 때 탄성이 다른 조직이 변형되는 정도가 서로 다름을 나타낸 도면이다. 본 발명에서는 DBT로 촬영한 유방의 단면영상으로부터 조직의 탄성에 관한 정보를 얻기 위해 도 4에서 나타낸 것처럼 약한 압축과 강한 압축으로 유방조직의 압축률을 서로 다르게 하여 단면영상을 획득한다. 이때, 획득한 단면영상에는 각 조직의 탄성 특성에 따라 변형률이 다르게 나타난다. 정상적인 유방은 근육, 지방, 유선, 유관 등의 조직으로 이루어져 있으며, 이들 조직은 암조직 보다 큰 변형률은 나타낸다. 도 8의 단면영상(500) 내에는 유선조직과 함께 탄성이 작은 조직으로 이루어진 부위(501)와 탄성이 큰 조직으로 이루어진 부위(502)가 포함되어 있다. 도 8의 좌측도는 유방의 압축을 작게 하여 얻은 영상의 형상도를, 그리고 우측도는 유방의 압축을 크게 하여 얻은 영상의 형상도를 나타내고 있다. 유방의 압축률을 크게 하면 탄성이 작은 부위(501)는 상대적으로 변형이 크게 일어나지만, 탄성이 큰 부위(502)는 변형이 작게 일어난다. 변형이 많이 일어나는 부위와 변형이 작게 일어나는 부위를 구별하여 영상으로 도시하는 변형률 영상은 해당 부위의 탄성에 관한 정보를 내포하고 있으므로 유방암의 진단에 유용하게 쓰일 수 있다.8 is a view showing that different degrees of deformation of tissues having different elasticities when compressing a breast. In the present invention, in order to obtain information on the elasticity of the tissue from the cross-sectional image of the breast taken by DBT as shown in Figure 4 to obtain a cross-sectional image by different compression rate of the breast tissue with a weak compression and strong compression. In this case, the obtained cross-sectional image appears different strain according to the elastic properties of each tissue. Normal breasts are composed of tissues such as muscles, fat, mammary glands and milk ducts, and these tissues show a greater strain than cancerous tissues. The cross-sectional image 500 of FIG. 8 includes a portion 501 made of a small elastic tissue and a portion 502 made of a large elastic tissue together with a mammary gland. 8 shows the shape of the image obtained by reducing the compression of the breast, and the right view shows the shape of the image obtained by increasing the compression of the breast. When the compressibility of the breast is increased, the small elastic portion 501 relatively deforms, but the large elastic portion 502 deforms small. The strain image, which is shown as an image by distinguishing a large portion of the deformation from a small portion of the deformation, may be useful for diagnosing breast cancer because it contains information about elasticity of the portion.

도 9는 유방을 압축할 때 영상의 화소가 이동하는 방향과 크기를 나타내는 변위벡터를 나타낸 도면이다. 인체 조직 등의 대상체(601)에 압력을 인가하면 물체 내에 변형이 일어난다. 변형이 일어나기 전 대상체(601) 내의 두 점 P, Q가 있을 때, 대상체(601)에 압력을 인가하여 변형을 일으키면 물체 내 두 점의 위치는 바뀌게 된다. 위치가 바뀐 두 점을 P*, Q*이라 표기하였다. 점 P에서 P*로 위치가 바뀐 것을 변위(displacement)라 하며, 이 변위를 벡터 u(P)로 표시하였다. 즉, 변위벡터 u(P)는 원래의 위치 P가 변형 후 P*로 바뀐 위치벡터를 가리킨다. 대상체 내의 임의의 점에 대해 변위벡터를 모두 구할 수 있다면 변위벡터 u는 벡터장(vector field)이 될 것이다. 즉 변위벡터는 3차원 공간함수가 되며 u(x,y,z)로 표현된다. 상기 변위벡터의 공간변화율을 변형율(strain)이라 부른다. 변형율은 방향성을 가지므로 일반적으로 텐서(tensor)로 표현된다. 즉 변형율 텐서 ε는 9개의 성분을 가지며 아래의 수학식 1과 같이 변위벡터 성분들의 미분으로부터 구할 수 있다.9 is a diagram illustrating a displacement vector representing a direction and a size in which pixels of an image move when compressing a breast. When pressure is applied to the object 601 such as human tissue, deformation occurs in the object. When there are two points P and Q in the object 601 before deformation occurs, when the pressure is applied to the object 601 to cause deformation, the positions of the two points in the object are changed. The two changed positions are marked P * , Q * . The change in position from point P to P * is called displacement, and this displacement is represented by the vector u (P). That is, the displacement vector u (P) indicates a position vector whose original position P is changed to P * after deformation. If all the displacement vectors can be found for any point in the object, the displacement vector u will be a vector field. That is, the displacement vector becomes a three-dimensional space function and is represented by u (x, y, z). The spatial rate of change of the displacement vector is called strain. Since strain is directional, it is usually expressed as a tensor. That is, the strain tensor ε has 9 components and can be obtained from the derivative of the displacement vector components as shown in Equation 1 below.

Figure 112009049078203-pat00001
Figure 112009049078203-pat00001

대상체에 대해 3차원 촬영을 하여 변위벡터 u의 x, y, z방향 성분인 u x, u y, u z에 대해 편미분을 취하면 변형율 텐서를 구할 수 있다. 변형률은 조직의 기계적인 물성인 탄성과 밀접하게 관련하고 있다. 즉, 변형률이 작은 부위는 상대적으로 딱딱하여 탄성이 큰 부위이고 반대로 변형률이 큰 부위는 상대적으로 연하여 탄성이 작은 부위이다. 유방의 경우 유방암 조직은 정상조직에 비해 상대적으로 딱딱하다. 따라서 유방암 조직의 변형률은 상대적으로 작다. 변형률을 나타내는 9개의 요소 모두 각각 다른 방향의 변형률을 나타내지만 9개의 요소를 진단에 적합하게 결합하여 하나의 진단변수로 활용할 수 있다. 예를 들면, 아래의 수학식 2의 I 1, I 2와 같은 진단변수를 사용할 수 있다.Strain tensors can be obtained by taking three-dimensional images of the object and taking partial derivatives of u x , u y , and u z , which are components of the displacement vectors u in x, y, and z directions. Strain is closely related to elasticity, the mechanical properties of tissues. In other words, the region where the strain is small is relatively hard and the elasticity is large, whereas the region where the strain is large is relatively soft and the elasticity is small. For breasts, breast cancer tissue is relatively harder than normal tissue. Therefore, the strain of breast cancer tissue is relatively small. All nine elements representing strains show strains in different directions, but nine elements can be combined as appropriate for diagnosis. For example, diagnostic variables such as I 1 and I 2 in Equation 2 below may be used.

Figure 112009049078203-pat00002
Figure 112009049078203-pat00002

I 1은 변형율 텐서의 주성분 크기의 합이고, I 2는 변형율의 전단성분(shear component)의 크기를 나타낸다. I 1 is the sum of the principal component sizes of the strain tensor, and I 2 represents the magnitude of the shear component of the strain.

도 10은 3차원 DBT 영상으로부터 변위벡터를 계산하는 과정을 나타낸 도면이다. 3차원 영상을 획득할 때 전술한 바와 같이 유방의 압축을 다르게 하여 두 종류의 3차원 영상(700)을 획득한다. 압축이 약할 때의 영상 내의 점 P는 압축이 강할 때의 영상에서는 위치가 변동하여 점 P*(r1 *)가 된다. 이때, r1은 영상 내 위치를 나타내는 위치벡터이다. DBT로 얻은 3차원 영상(700) 내에서, 임의의 점 P의 변위벡터는 아래의 수학식 3과 같이 표현된다.10 is a diagram illustrating a process of calculating a displacement vector from a 3D DBT image. When acquiring a three-dimensional image, as described above, two kinds of three-dimensional images 700 are obtained by different compression of breasts. The point P in the image when the compression is weak becomes a point P * (r 1 * ) due to a change in position in the image when the compression is strong. In this case, r 1 is a position vector representing a position in the image. In the three-dimensional image 700 obtained by the DBT, the displacement vector of any point P is expressed by Equation 3 below.

Figure 112009049078203-pat00003
Figure 112009049078203-pat00003

압축률을 작게 하여 얻은 첫 번째 영상 내 점 P가 압축률을 크게 하여 얻은 두 번째 영상에서 이동한 점 P*를 찾기 위해서는 여러 가지 방법을 적용할 수 있는데 두 영상간의 상관관계를 탐색하는 것이 하나의 예이다. 먼저, 첫 번째 영상 내의 한 점 P를 중심으로 적당한 크기의 창(window) W1(701)을 설정한다. 창의 크기는 영상의 성질에 따라 다르게 할 수 있는데, 예를 들면 15 × 15 × 15 정도의 크기를 선택할 수 있다. 이 창 내에 있는 화소의 분포와 가장 유사한 분포를 갖는 창 W2(702)의 중심점 P*를 두 번째 영상에서 찾아내면 수학식 3에 의해 변위벡터를 구할 수 있다. P*의 위치를 찾기 위해서는 두 번째 영상 내에서 원래의 창 W1을 x, y, z의 세 방향으로 이동하면서 두 창 사이의 상관계수를 계산해야 한다. 창을 이동하면서 상관계수를 계산하고, 이 상관계수 값이 가장 큰 창의 위치를 두 번째 영상에 서 찾으면, 그 창의 위치가 P*의 위치가 된다. 이와 같은 방법으로 첫 번째 영상의 모든 화소에 대해 이동한 점을 찾으면 변위벡터장(displacement vector field) u(x,y,z)를 구할 수 있다. 상기 변위벡터장에 대해 수학식 1과 같이 미분을 취해 변형률 텐서를 구할 수 있으며, 이 텐서로부터 진단변수 I 1(x,y,z)혹은 I 2(x,y,z) 등을 구해 이를 영상으로 도시할 수 있다. 상기 변형률 영상은 조직의 탄성에 관한 정보를 내포하고 있다.In order to find the point P * moved in the second image obtained by increasing the compression rate, the point P in the first image obtained by lowering the compression rate can be applied in various ways. . First, a window W 1 701 of an appropriate size is set around a point P in the first image. The size of the window can vary depending on the nature of the image. For example, a size of about 15 × 15 × 15 can be selected. If the center point P * of the window W 2 702 having the distribution most similar to the distribution of the pixels in this window is found in the second image, the displacement vector can be obtained by Equation 3. To find the position of P * , we need to calculate the correlation coefficient between the two windows by moving the original window W 1 in three directions x, y and z within the second image. As the window is moved, the correlation coefficient is calculated, and if the position of the window with the largest value of the correlation coefficient is found in the second image, the position of the window becomes the position of P * . In this way, the displacement vector field u (x, y, z) can be obtained by finding the shifted point for all the pixels of the first image. The strain tensor can be obtained by taking the derivative of the displacement vector field as shown in Equation 1, and from the tensor, a diagnostic variable I 1 (x, y, z) or I 2 (x, y, z) is obtained and the image is obtained. It can be shown as. The strain image contains information about the elasticity of the tissue.

이상에서 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야 한다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.

도 1은 본 발명의 엑스선을 이용한 유방조직의 변형률 영상장치를 나타낸 도면,1 is a view showing a strain imaging apparatus of breast tissue using X-rays of the present invention,

도 2는 엑스선 감지소자는 고정시키고 엑스선관만 회전하는 구조물을 나타낸 도면,2 is a view showing a structure in which the X-ray sensing device is fixed and only the X-ray tube is rotated;

도 3은 엑스선관과 엑스선 감지소자가 동시에 회전하는 구조물을 나타낸 도면,3 is a view showing a structure in which the X-ray tube and the X-ray sensing device rotates at the same time,

도 4는 유방의 압축강도를 다르게 하여 엑스선 투영영상을 획득하는 상황을 나타낸 도면,4 is a diagram illustrating a situation in which an X-ray projection image is obtained by different compressive strengths of breasts;

도 5는 엑스선 감지소자를 고정시키고 엑스선관을 일정한 각도로 회전하면서 유방의 투영영상 집합을 획득하는 과정을 나타낸 도면,5 is a view showing a process of acquiring a set of projection images of the breast while fixing the X-ray detecting element and rotating the X-ray tube at a predetermined angle;

도 6은 엑스선 감지소자와 엑스선관을 동시에 일정한 각도로 회전하면서 유방의 투영영상 집합을 획득하는 과정을 나타낸 도면,6 is a view showing a process of acquiring a projection image set of a breast while simultaneously rotating the X-ray detecting element and the X-ray tube at a predetermined angle;

도 7은 투영영상 집합으로부터 단면영상을 재구성하는 과정을 나타낸 도면,7 is a view showing a process of reconstructing a cross-sectional image from a set of projection images;

도 8은 유방을 압축할 때 탄성이 다른 조직이 변형되는 정도가 서로 다름을 나타낸 도면,8 is a view showing that different degrees of deformation of tissues having different elasticities when compressing a breast;

도 9는 유방을 압축할 때 영상의 화소가 이동하는 방향과 크기를 나타내는 변위벡터를 나타낸 도면,9 is a diagram illustrating a displacement vector indicating a direction and a size in which pixels of an image move when compressing a breast;

도 10은 3차원 엑스선 영상으로부터 변위벡터를 계산하는 과정을 나타낸 도면이다.10 is a diagram illustrating a process of calculating a displacement vector from a 3D X-ray image.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

101: 엑스선관101: X-ray tube

103: 엑스선 감지소자103: X-ray sensing element

104: 유방 압축장치104: breast compression device

108: 변형률 계산장치108: strain calculation device

201: 엑스선과 엑스선 감지소자를 고정하는 받침대201: base for fixing X-rays and X-ray sensing elements

202: 받침대를 회전하는 회전축202: rotation axis for rotating the base

203: 유방 압축장치의 밑판203: Bottom plate of breast compression device

204: 유방 압축장치의 윗판204: top plate of breast compression device

404: 단면 영상을 계산하는 초점면404: focal plane for calculating the cross-sectional image

405: 정해진 각도에서 얻은 엑스선 투영영상405: X-ray projection image obtained from a predetermined angle

406: 엑스선 투영 영상으로부터 계산한 단면영상406: the cross-sectional image calculated from the X-ray projection image

501: 유방 내 탄성이 적은 부위501: less elasticity in the breast

502: 유방 내 탄성이 큰 부위502: a large elastic area in the breast

701: 변위벡터를 계산하기 위한 3차원 영상 내 창701: Window in 3D image for calculating displacement vector

Claims (2)

삭제delete 엑스선관과 엑스선 감지소자를 이용해 유방의 엑스선 투영영상을 얻을 수 있는 데이터 획득장치와, 엑스선관과 엑스선 감지소자를 회전할 수 있는 회전장치와, 유방의 압축 강도를 조정할 수 있는 유방 압축기와, 여러 각도에서 얻은 유방의 투영영상으로부터 유방의 단면영상을 계산하는 영상 재구성장치와, 유방의 압축률을 달리하여 얻은 유방의 단면영상으로부터 변형률의 공간적 분포를 계산하는 변형률 계산장치와, 상기 영상 재구성장치에 의해 재구성된 영상과 상기 변형률 계산장치에 의해 계산된 변형률의 공간적 분포를 도시하여 주는 영상 도시장치를 포함하는 유방조직 변형률 영상장치에 있어서,Data acquisition device to obtain X-ray projection image of breast using X-ray tube and X-ray sensing element, Rotor to rotate X-ray tube and X-ray sensing element, Breast compressor to adjust compressive strength of breast, An image reconstruction apparatus for calculating a cross-sectional image of a breast from a projection image of a breast obtained at an angle, a strain calculation apparatus for calculating a spatial distribution of strains from a cross-sectional image of a breast obtained by varying a compression rate of a breast, and by the image reconstruction apparatus A breast tissue strain imaging apparatus comprising a reconstructed image and an image showing apparatus for showing a spatial distribution of strain calculated by the strain calculator, 상기 변형률 계산장치는 상기 유방의 압축률을 달리하여 얻은 유방의 단면영상으로부터 변위벡터의 공간적 분포를 계산하고, 상기 변위벡터의 공간적 분포로부터 변형률 텐서를 계산하고, 상기 변형률 텐서의 9개 성분으로부터 유방의 진단변수를 계산하는 것을 특징으로 하는 유방조직 변형률 영상장치.The strain calculation device calculates the spatial distribution of the displacement vector from the cross-sectional image of the breast obtained by varying the compressibility of the breast, calculates the strain tensor from the spatial distribution of the displacement vector, and calculates the strain from the nine components of the strain tensor. Breast tissue strain imaging device, characterized in that for calculating the diagnostic variable.
KR1020090074060A 2009-08-12 2009-08-12 An apparatus for strain imaging of breast tissue using x-ray KR101067527B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090074060A KR101067527B1 (en) 2009-08-12 2009-08-12 An apparatus for strain imaging of breast tissue using x-ray

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090074060A KR101067527B1 (en) 2009-08-12 2009-08-12 An apparatus for strain imaging of breast tissue using x-ray

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110016527A KR20110016527A (en) 2011-02-18
KR101067527B1 true KR101067527B1 (en) 2011-09-27

Family

ID=43774843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090074060A KR101067527B1 (en) 2009-08-12 2009-08-12 An apparatus for strain imaging of breast tissue using x-ray

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101067527B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101504102B1 (en) * 2013-04-23 2015-03-19 계명대학교 산학협력단 Mammography device for x-ray image and elasticity distribution information of breast tissue
US10172572B2 (en) 2016-02-22 2019-01-08 Electronics And Telecommunications Research Institute Assist device for elastography and digital breast tomosynthesis system and method using the same for breast lesion diagnosis

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9554777B2 (en) 2011-05-23 2017-01-31 University of Pittsburgh—of the Commonwealth System of Higher Education Methods and apparatuses for measuring tissue stiffness changes using ultrasound elasticity imaging
KR101460616B1 (en) 2011-08-31 2014-11-14 삼성전자주식회사 Method and apparatus for generating radiation image using multi-energy radiation data
KR102018813B1 (en) 2012-10-22 2019-09-06 삼성전자주식회사 Method and apparatus for providing 3 dimensional image
WO2024058758A1 (en) * 2022-09-13 2024-03-21 Polat Adem A deep technology-based system that provides three- dimensional imaging of a tumor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000066850A (en) * 1999-04-21 2000-11-15 김선주 Mammography
KR20090009735A (en) * 2007-07-20 2009-01-23 캐논 가부시끼가이샤 Radiation imaging apparatus
KR20090049845A (en) * 2007-11-14 2009-05-19 주식회사 메디슨 Ultrasound diagnostic device having transducers facing each other

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000066850A (en) * 1999-04-21 2000-11-15 김선주 Mammography
KR20090009735A (en) * 2007-07-20 2009-01-23 캐논 가부시끼가이샤 Radiation imaging apparatus
KR20090049845A (en) * 2007-11-14 2009-05-19 주식회사 메디슨 Ultrasound diagnostic device having transducers facing each other

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101504102B1 (en) * 2013-04-23 2015-03-19 계명대학교 산학협력단 Mammography device for x-ray image and elasticity distribution information of breast tissue
US10172572B2 (en) 2016-02-22 2019-01-08 Electronics And Telecommunications Research Institute Assist device for elastography and digital breast tomosynthesis system and method using the same for breast lesion diagnosis

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110016527A (en) 2011-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5872828A (en) Tomosynthesis system for breast imaging
Bissonnette et al. Digital breast tomosynthesis using an amorphous selenium flat panel detector
CN104540451B (en) Method and apparatus for differential phase contrast Cone-Beam CT and mixing Cone-Beam CT
Ren et al. Design and performance of the prototype full field breast tomosynthesis system with selenium based flat panel detector
KR101728046B1 (en) Tomography apparatus and method for reconstructing a tomography image thereof
KR101067527B1 (en) An apparatus for strain imaging of breast tissue using x-ray
US8913713B2 (en) Radiographic image generation device and method
Smith Full-field breast tomosynthesis
US8942342B2 (en) Multi-modality image acquisition
Smith Fundamentals of breast tomosynthesis
US9629594B2 (en) Contrast-enhanced imaging of objects
AU1581401A (en) Apparatus and method for cone beam volume computed tomography breast imaging
KR102369343B1 (en) X-ray image apparatus and control method for the same
JP3897925B2 (en) Cone beam CT system
CN107072615A (en) Mammography system and mammography image pickup method
EP3393362B1 (en) Tomographic image acquisition using asymmetric pixel binning
JP6099805B2 (en) Mammography equipment
US11195309B2 (en) Method for reconstructing a 2D image from a plurality of X-ray images
KR101860145B1 (en) Dual energy imaging method for digital tomosynthesis apparatus, system using photon counting detector and digital tomosynthesis system thereof
KR101504102B1 (en) Mammography device for x-ray image and elasticity distribution information of breast tissue
JP4388419B2 (en) Hardness measuring device
Choi et al. Effective detective quantum efficiency of two detectors in a prototype digital breast tomosynthesis
KR20170098610A (en) Assistance apparatus for elastography and digital breast tomosynthesis system and method using the same for breast lesion diagnosis
Benítez et al. Cone beam CT image quality measurements: PSF de-convolution
Bernhardsson Digital Tomosynthesis

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140912

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150907

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160906

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee