KR101140200B1 - Ｘ선 촬영법에 의한 ｘ선 촬상 시스템을 위한 미러의 장착, 위치 맞춤, 주사 기구 및 주사 방법, 그들을 구비한 ｘ선 촬상 장치 - Google Patents

Ｘ선 촬영법에 의한 ｘ선 촬상 시스템을 위한 미러의 장착, 위치 맞춤, 주사 기구 및 주사 방법, 그들을 구비한 ｘ선 촬상 장치 Download PDF

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Abstract

X선 촬상(撮像) 장치와 위치 맞춤/주사(走査) 시스템은, 주사축 주위로 회전 가능한 다축에서 조정 가능한 미러 재치(載置)대 상에 재치되는 적어도 하나의 다층 X선 미러를 포함한다. 미러 주사 장치가 미러 재치대와 연결되어 X선원(線源)과 동기(同期)하고, 그것에 의하여 미러 주사 장치는 주사축 주위로 미러 재치대를 이동시킨다. 본 발명은, 스택상(狀)에 임의의 복수의 미러를 포함하여도 무방하고, 바람직하게는 제1 및 제2 미러를 포함하고, 각각 제1 및 제2 에너지의 X선을 반사하도록 구성된다. 윈도우를 가지는 이동 가능한 감쇠판은 선택적으로, X선이 미러의 1개에 의하여 전달되는 것을 가능하게 하고, 또한 다른 미러로부터 X선을 차단한다. 복수의 미러의 조는, 한 덩어리로 구성되거나, 또는 서로 점재(點在)시켜져도 무방하다. 미러 주사 장치는, 상기 미러의 주사 속도의 선택적 제어를 가능하게 하기 위하여, 변경 가능한 속도로 동작 가능하여도 무방하다.

Description

Ｘ선 촬영법에 의한 Ｘ선 촬상 시스템을 위한 미러의 장착, 위치 맞춤, 주사 기구 및 주사 방법, 그들을 구비한 Ｘ선 촬상 장치{MIRROR MOUNTING, ALIGNMENT AND SCANNING MECHANISM AND SCANNING METHOD FOR RADIOGRAPHIC X-RAY IMAGING, AND X-RAY IMAGING DEVICE HAVING SAME}
2008년 1월 30일에 출원되고, "X선 촬영법에 의한 X선 촬상 시스템을 위한 미러의 장착, 위치 맞춤, 주사 기구 및 주사 방법"이라고 하는 제목이 붙어 있는 미국 가출원 번호 61/062, 918에 기초하는 우선권이 주장되고, 그 전체가 여기에 참조를 위하여 편입된다.
본 발명은 촬상(撮像) 시스템에 관한 것이고, 특히, 의료, 산업 또는 다른 용도를 위한 X선 촬영법에 의한 X선 촬상 시스템에 관한 것이다.
의료, 공업 또는 다른 용도를 위한 X선 촬영법에 의한 X선 촬상 시스템은 대표적으로, 점원(點源) X선 튜브를 사용하고, 그 점원 X선 튜브 내에서는, 에너지값이 높은 전자가 고체 금속의 목표물 상에 부딪치고, 그것에 의하여, 초점 스폿(spot)으로부터 발하는 X선광의 원추상(圓錐狀) 빔을 생성한다. 그와 같은 튜브로부터 발해지는 X선의 스펙트럼은, 튜브에 사용되는 애노드(anode) 재료(일반적으로 텅스텐, 또는 맘모그라피(mammography)의 경우에는 몰리브덴, 로듐)의 휘선 방사 특성이, 인가 전압에 의하여 결정되는 고에너지(high-energy)의 컷오프(cutoff)까지 연장되는 제동 방사(Bremsstrahlung)에 의한 방사가 넓은 연속체의 위에 겹쳐질 때에는, 다에너지의 상태(poly-energetic)이다. 그렇지만, 많은 촬상 작업에서는, 증가한 상(像)의 콘트라스트(contrast) - 나아가, 의료 용도의 경우에는, 환자에 대한 저량의 방사선량 - 를, 단일 에너지의 상태의 방사를 사용하여 달성할 수 있다.
전자 충격의 X선 튜브(또는 다른 X선의 점원)로부터 (거의) 단일 에너지의 방사선을 생성하는 하나의 방법은, X선광이 검토 대상의 조직 또는 샘플에 달하기 전에 X선광을 반사하고 여광(濾光)하는 다층의 X선 미러를 이용하는 것이다.(예를 들면, 'X-ray monochromator for divergent beam radiography using conventional and laser produced X-ray sources', H. W. Schnopper, S. Romaine, and A. Krol, Proc. SPIE, 4502, 24, (2001)을 참조.) X선 미러는, 좁은 에너지 대에만 걸쳐 X선을 반사하는 X선 반사의 다층 코팅에 의하여 피복된 평탄한 기판을 포함한다. 다층 X선 미러는, X선 튜브 초점 스폿과 샘플 혹은 환자의 사이에 위치 결정된다. 미러는 얕은 입사각에서 작동하기 때문에, 단일 미러는 단일 에너지의 X선광이 얇은 부채꼴상 빔만을 만들어 낸다. 그 때문에, 상면(像面)에서 큰 필드에 걸쳐 단일 에너지광을 생성하기 위하여, 2개의 어프로치 중 1개를 이용할 수 있다. 제1 어프로치에서는, 단일 미러가 X선 노광 중에 넓은 각도 범위에 걸쳐 주사(走査)된다. 제2 어프로치에서는, 스택(stack)된 미러 배열이 사용되지만, 이것은, 쐐기형으로 고정도(高精度)로 모두 스택된(겹쳐 쌓인) 다수의 얇은 미러와 스페이서로부터 짜 맞추어지는 것이며, 각각의 개개의 미러는 좁은 부채꼴상 빔을 생성하고, 미러 배열은 공동으로, 모두 위치 맞춤시켜진 부채꼴상 빔을 생성한다. 그렇지만, 미러 스택을 이용하는 제2 어프로치에서는, 조명 패턴은, X선광이 미러의 단(端)에서 차단되는 영역에 대응하는 어두운 편(dark strip)도 포함한다. 이 어두운 편을 보상하기 위하여, 미러 스택은 노광 중에, (훨씬 작은 각도 범위에 걸쳐있음에도 불구하고) 단일 미러가 제1 어프로치에서 주사되는 것과 유사한 방법으로 주사할 수 있고, 그것에 의하여 밝은 편과 어두운 편이 모두 평균화되어 균일한 조명을 생성한다.
어떠한 경우라도, 초점 스폿에 대하여 미러를 위치 결정하는 것에 있어서의 요구는 엄격하고, 특히 각 미러의 각도 위치는, X선의 입사각이 각도의 단수(端數)까지 제어되도록 하지 않으면 안된다. 예로서 약 20KeV를 작동하는 맘모그라피 시스템을 위하여 설계된 다층 X선 미러의 특정의 경우에는, 대략 대표적인 입사각은 0.3 ~ 0.7도의 범위이며, 협대역(狹帶域)의 다층 코팅의 수광(受光)각은, 0.02도와 같이 작은 것도 있을 수 있다. 그러므로, 미러는, 입사각의 오차가 틀림없이 수광각의 반분(半分), 즉 0.01도이거나, 또는 그것보다 작게 되도록 위치 결정되지 않으면 안 된다. 보다 높은 에너지의 X선을 이용하는 X선 촬상 시스템의 다른 타입에 대하여는, 입사각과 수광각은 한층 더 작고, 그 때문에, 위치 맞춤에 대한 요구는 맘모그라피에 대한 것보다도 한층 더 엄격하다.
상술한 X선 미러, 즉 단일 미러 또는 미러 스택을 이용하는 어느 하나의 어프로치에 대하여, 넓은 필드에 걸쳐 조명을 위하여 정밀 주사 기구가 필요로 된다. 그와 같은 정밀 주사 기구는, X선 초점 스폿에 대한 미러 또는 미러 스택의 위치 맞춤이 주사 기간 중에 정도(精度) 좋게 유지되고, 주사 범위가 정확하게(즉 1도의 작은 단수까지) 제어되지 않으면 안되고, 나아가 노광 불량을 초래하지 않도록 주사 기구가 고도로 반복 가능하지 않으면 안되도록 하여, 짜 맞추어지지 않으면 안된다. 정밀 주사 기구는, 초점 스폿의 사이즈 및 다층 미러의 수광각에 의해서 결정되는 정도(精度)로써 회전축이 초점 스폿과 일치하도록 이루어지는 것이 가능하도록, 짜 맞추어지지 않으면 안 된다. 예를 들면, 맘모그라피에 대하여는, 회전축과 초점 스폿의 사이의 변위 불량이 대략 0.05mm보다도 작지 않으면 안 된다. 다른 촬상 용도에 대하여는, 변위 불량은 그것보다도 클지도 모르고, 작을지도 모른다.
요컨데, X선 촬영법에 의한 촬상을 위한 단일 에너지의 X선을 생성하는 점원 X선원(線源)과 연결하여 다층의 X선 미러를 사용한다고 하는 생각이 상술되어 왔지만, 미러를 정확하게 정도 좋게 장착, 위치 맞춤을 하여, 주사하는 기구가 아직도 개발되어 있지 않다.
본 발명은, X선 점원과 연결하여 사용되는 입사 X선 미러의, 장착, 위치 맞춤, 및 주사의 기구이다. 본 발명은, (a) 5축에서 조정 가능한 미러 재치(載置, 물건의 위에 다른 것을 올리는 것)대와, (b) X선 생성기와 동기(同期)한, 컴퓨터 제어되는 미러 주사 장치와, (c) X선 초점 스폿에 대하여 주사축을 정도 좋게 위치 결정하기 위한 2축 조정 기구와, (d) 개개의 X선 노광에 어느 미러가 사용될지 선택하기 위하여, X선 미러 스택에 대하여 정도 좋게 위치 결정되는 것이 가능한, 이동하는 입구 그리드(grid)와, (e) 특정의 미러 배치에 의하여 정의되는 조명 패턴으로 조합된, 감쇠용의, 슬롯이 붙여진 판을 가지는 주사(scanning) 비산란 그리드를 구비한다. 주사 비산란 그리드는, 1 방향에 있어서의 산란을 최소화하는 데에 사용된다. 본 발명은 특히, 맘모그라피의 용도를 향하게 되어 있지만, 모든 다른 의료 및 산업의 X선 촬영법에 의한 X선 촬상 용도에 동일하게 적용 가능하다.
일 실시예에서는, 본 발명은, X선 초점 스폿을 가지는 X선 점원을 이용한 X선 촬상 장치를 위한 다층의 X선 미러의 위치 맞춤 및 주사 시스템이다. 이 위치 맞춤 및 주사 시스템은, 다축에서 조정 가능한 미러 재치대이고, 그 위에 적어도 하나의 다층 X선 미러가 재치되어 있는 미러 재치대를 포함한다. 미러 재치대는, 초점 스폿과 위치 맞춤 가능한 주사축 주위로 회전 가능하다. 컴퓨터 제어되는 미러 주사 장치는 미러 재치대와 연결되고, X선 점원과 동작에 있어서 동기하고 있다. X선 점원이 동작시켜질 때에, 미러 주사 장치는 주사축 주위로 미러 재치대를 회전시킨다. 미러 재치대는 바람직하게는, 초점 스폿에 대하여 회전 가능하게 재치되는 광학 브래킷(bracket)에 장착되어 있다. 미러 주사 장치는 바람직하게는, 상기 광학 브래킷과는 반대 방향으로 힘을 가하는 선형 모터 드라이브를 구비하고, 광학 브래킷과 미러 재치대를 주사축 주위로, 초점 스폿과 위치 맞춤된 채로 회전시킨다. 바람직하게는, 미러 재치대는 나아가, 3개의 직교 변환 및 2개의 직교 회전을 가지는 5축의 광학 포지셔너(positioner)를 구비하고, 이 광학 포지셔너는, 초점 스폿 및 주사 축에 대한 미러의 위치 결정을 가능하게 하도록 구성되어 있다. 바람직하게는, X선 초점 스폿에 대한 미러 재치대의 주사축을 위치 결정하도록 구성된 2축 조정 기구도 설치된다.
바람직한 실시예에서는, 적어도 하나의 다층 X선 미러는, 미러 스택 내에서 서로 강고하게 고정된 복수의 다층 미러를 포함하고, 보다 바람직하게는, 제1 에너지의 X선을 반사하도록 구성된 제1 조의, 혹은 복수의 다층 미러와, 제2 에너지의 X선을 반사하도록 구성된 제2 조의, 혹은 복수의 다층 미러를 포함한다. 복수의 미러의 2 이상의 조(예를 들면, 3 또는 그 이상의 조)가 설치되어도 무방하고, 각 조가 각각 다른 에너지의 X선을 반사하도록 구성된다. 이 바람직한 실시예에서는, 적어도 하나의 윈도우를 가지는 이동 가능한 감쇠판이, i) X선 점원과 미러 스택의 사이에 개삽(介揷, 사이에 삽입하는 것)되거나, 또는 ii) 미러 스택과 촬상되어야 할 항목과의 사이에 개삽되는 것 중 어느 하나로 배치되고, 상기 윈도우는, 복수의 미러 중 적어도 하나가, 적어도 하나의 대응하는 에너지를 상기 촬상되어야 할 항목으로 전달하는 것을 선택적으로 가능하게 하고, 나머지의 감쇠판은, 복수의 미러 중 다른 미러가, 적어도 하나의 다른 대응하는 에너지의 X선을 전달하는 것을 방지한다. 이 방법으로, 스택 내의 복수의 미러의 몇 개를 선택적으로 차단하고, 또한 동시에, X선이 스택 내의 다른 미러로부터 촬상되어야 할 항목까지 반사하는 것을 가능하게 하는 것으로, 촬상을 위해서 전달되어야 할 X선 에너지(또는 복수의 에너지)를 선택한다.
미러 스택 내의 복수의 미러의 다수의 조는 다른 방법으로 배치되어도 무방하다. 예를 들면, 제1 복수의 미러는 실질적으로 제1 블록 내에서 모두 서로 인접하도록 설치되어도 무방하고, 상기 제2 복수의 미러는 실질적으로 제2 블록 내에서 모두 서로 인접하도록 설치되어도 무방하다. 이 배치에서는, 감쇠판의 윈도우는, X선이 미러의 블록의 일방(一方)에 대하여/일방으로부터 전달되는 것을 가능하게 하면서 블록의 타방(他方)을 차단하는 것과 같은 치수에 맞추어진 애퍼처(aperture)일 수 있다. 대체적으로, 제1 및 제2 복수의 미러는, 서로 점재(點在)시켜질 수 있다. 그와 같은 배치에서는, 감쇠판의 윈도우는, X선이 복수의 미러 중 1개로부터 촬상되어야 할 항목까지 반사되는 것을 가능하게 하면서 복수의 미러 중 다른 미러를 차단하는 것과 같은 치수에 맞추어진 복수의 슬롯을 포함한다.
본 발명의 위치 맞춤 및 주사 시스템은 또한, 주사 비산란 그리드를 포함하여도 무방하고, 해당 그리드는, 촬상되어야 할 항목과 X선 센서(필름식 또는 디지털식)와의 사이에 배치되고, 적어도 하나의 X선 미러에 의하여 생성되는 조명 패턴으로 조합된, 감쇠용의, 슬롯이 붙여진 판을 가진다.
임의로, 미러 주사 장치는, 선택적으로 변경 가능한 속도로 동작 가능하고, 그것에 의하여 미러의 주사 속도의 선택적 제어를 가능하게 한다. 미러의 주사 속도(예를 들면, 선형 모터 드라이브가 광학 브래킷을 미는 속도)와 입구 그리드의 애퍼처의 위치의 쌍방을 제어하는 것에 의하여, 본 발명은, 상면 내의 위치의 기능으로서, X선의 강도 및 에너지의 각각에 걸친 제한없는 제어를 제공한다.
본 발명의 다른 관점은, X선 촬상 장치이다. 본 발명의 장치는, 초점 스폿을 가지는 X선 점원과, 다축에서 조정 가능한 미러 재치대 상에 장착되는 적어도 하나의 다층 X선 미러를 포함한다. 미러 재치대는, 초점 스폿과 위치 맞춤 가능한 주사축 주위로 회전 가능하다. 컴퓨터 제어되는 미러 주사 장치가 미러 재치대와 연결되고, X선 점원과 동작에 있어서 동기하고 있다. X선 점원이 동작시켜질 때에, 미러 주사 장치는 주사축 주위로 미러 재치대를 이동시킨다. 미러 주사 장치는 바람직하게는, 미러 재치대와는 반대 방향으로 힘을 가하는 선형 모터 드라이브를 포함하고, 미러 재치대를 주사축 주위로, 초점 스폿과 위치 맞춤된 상태를 유지하면서 회전시킨다.
상술한 바와 같이, 적어도 하나의 다층 X선 미러는, 미러 스택 내에서 서로 강고하게 고정된 복수의 다층 미러를 포함하여도 무방하고, 스택은 바람직하게는, 제1 에너지의 X선을 반사하도록 구성된 제1 조의, 혹은 복수의 다층 미러와, 제2 에너지의 X선을 반사하도록 구성된 제2 조의, 혹은 복수의 다층 미러를 포함한다. i) X선 점원과 미러 스택의 사이에 개삽되거나, 또는 ii) 미러 스택과 촬상되어야 할 항목과의 사이에 개삽되는 것 중 어느 하나로 배치되는, 적어도 하나의 윈도우를 가지는 이동 가능한 감쇠판이 설치된다. 윈도우는, 복수의 미러 중 적어도 하나가, 적어도 하나의 대응하는 에너지를 촬상되어야 할 항목으로 전달하는 것을 선택적으로 가능하게 하고, 나머지의 감쇠판은, 복수의 미러 중 적어도 다른 미러가, 적어도 하나의 다른 대응하는 에너지의 X선을 전달하는 것을 방지하여, 그것에 의하여, 촬상을 위하여 전달되어야 할 적어도 하나의 X선 에너지의 선택을 가능하게 한다. 복수의 미러의 조는, 동종(同種)의 블록 내에서 배치되어도 무방하고, 그 경우에는 감쇠판의 윈도우는, 블록의 일방에 대한/일방으로부터의 X선의 전달을 가능하게 하면서 블록의 타방을 차단하는 것과 같은 치수에 맞추어진 애퍼처를 포함한다. 대체적으로, 제1 및 제2 복수의 다층 미러는, 서로 점재시켜지고, 그 경우에는, 감쇠판의 윈도우는, 복수의 미러 중 하나(또는 그 이상)의 미러에 대하여/로부터의 X선의 전달을 가능하게 하면서 복수의 미러 중 다른 미러를 차단하는 것과 같은 치수에 맞추어진 복수의 슬롯을 포함한다.
본 발명의 X선 촬상 장치는 임의로, 미러 주사 장치를 선택적으로 변경 가능한 속도로 동작 가능하게 하고, 그것에 의하여 상기 미러의 주사 속도의 선택적 제어를 가능하게 한다. 촬상되어야 할 항목의 특정의 영역에 걸치는, 보다 느린 주사 속도는, 그 영역의 것보다 큰 X선 노광에 대응하는 한편, 보다 빠른 주사 속도는, 보다 적은 X선 노광에 대응한다. 위치의 기능으로서 X선 노광을 제어하는 것에 의하여, 상의 품질은 최적화되는 것이 가능하고, 의료의 촬상의 경우에는, 촬상되어야 할 각각의 특정의 항목에 대한 환자로의 방사선량을 최소화하는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 관점에서는, 본 발명은, 초점 스폿을 가지는 X선 점원을 가지는 X선 촬상 장치이다. 복수의 다층 X선 미러가 미러 스택 내에서 서로 강고하게 고정되고, 미러 스택은, 제1 에너지의 X선을 반사하도록 구성된 제1 복수의 다층 미러와, 제2 에너지의 X선을 반사하도록 구성된 제2 복수의 다층 미러를 포함한다. 주사 가능한 미러 재치대가 설치되고, 그 위에 미러 스택이 재치되어 있고, 미러 재치대는 초점 스폿과 위치 맞춤 가능하다. i) X선 점원과 미러 스택의 사이에 개삽되거나, 또는 ii) 미러 스택과 촬상되어야 할 항목과의 사이에 개삽되는 것 중 어느 하나로 배치되는, 적어도 하나의 윈도우를 가지는 이동 가능한 감쇠판이 설치된다. 윈도우는, 복수의 미러 중 적어도 하나가, 적어도 하나의 대응하는 에너지를 촬상되어야 할 항목으로 전달하는 것을 선택적으로 가능하게 하고, 나머지의 감쇠판은, 복수의 미러 중 다른 미러가, 적어도 하나가 다른 대응하는 에너지의 X선을 전달하는 것을 방지하여, 그것에 의하여, 촬상을 위하여 전달되어야 할 적어도 하나의 X선 에너지의 선택을 가능하게 한다.
제1 복수의 미러는 실질적으로 제1 블록 내에서 모두 서로 인접하고 있고, 제2 복수의 미러는 실질적으로 제2 블록 내에서 모두 서로 인접하고 있다.이 배치에 있어서 감쇠판의 윈도우는, X선이 블록의 일방에 의하여 전달되는 것을 가능하게 하면서 블록의 타방을 차단하는 것과 같은 치수에 맞추어진 애퍼처를 포함한다(바람직하게는, 1개의 블록으로부터의 X선의 전달을 가능하게 하면서 다른 모든 블록으로부터의 X선의 전달을 차단한다). 대체적으로, 제1 및 제2 복수의 다층 미러는 서로 점재시켜지고, 이 배치에 있어서의 감쇠판의 윈도우는, 복수의 미러 중 하나의 미러에 대하여/로부터의 X선의 전달을 가능하게 하면서 복수의 미러의 다른 미러를 차단하는 것과 같은 치수에 맞추어진 복수의 슬롯을 포함한다.
본 발명에 관한 X선 촬상 장치에 있어서는, 미러 재치대는 바람직하게는, 상기 초점 스폿과 위치 맞춤 가능한 주사축 주위로 회전 가능하고, X선 촬상 장치는 나아가, 미러 재치대와 연결되고, 상기 X선 점원과 동작에 있어서 동기한, 컴퓨터 제어되는 미러 주사 장치를 포함한다. X선 점원이 동작시켜질 때에, 미러 주사 장치는 주사축 주위로 미러 재치대를 이동시킨다. 미러 주사 장치는 바람직하게는, 선택적으로 변경 가능한 속도로 동작 가능하고, 그것에 의하여 미러의 주사 속도의 선택적 제어를 가능하게 한다.
본 발명의 다른 관점은, 실질적으로 단일 에너지의 X선을 이용하는 X선 촬상을 실행하는 방법이다. 미러 스택 내에서 서로 강고하게 고정된 복수의 다층 미러가 준비되고, 그 미러 스택은, 제1 에너지의 X선을 반사하도록 구성된 제1 복수의 다층 미러와, 제2 에너지의 X선을 반사하도록 구성된 제2 복수의 다층 미러를 포함한다.
X선원으로부터의 X선이 복수의 미러 중 하나에 부딪치고, 또한 복수의 미러 중 다른 미러로부터의 X선을 차단하는 것을 가능하게 하여, 그것에 의하여 촬상을 위하여 전달되어야 할 X선의 에너지를 선택한다. 바람직하게는, 선택적으로 가능하게 하는 스텝은 나아가, X선 점원과 미러 스택의 사이, 또는 미러 스택과 촬상되어야 할 항목과의 사이의 어느 하나에 적어도 하나의 윈도우를 가지는 이동 가능한 감쇠판을 준비하는 스텝과, 윈도우가 X선 미러 중 소망의 것과 위치 맞춤하도록, 감쇠판을 선택적으로 이동시키는 스텝을 포함한다.
미러 스택은 바람직하게는, X선원의 초점 스폿과 위치 맞춤 가능한 주사축 주위로 회전 가능한 미러 재치대 상에 재치된다. 이 경우, 본 발명의 방법은, X선 초점 스폿과의 주사축의 위치 맞춤을 유지하면서, 미러 재치대를 주사축 주위로 회전시키는 스텝을 포함한다. 임의로, 본 발명의 방법은 나아가, 주사축 주위로 미러 재치대의 회전의 속도를 변경하는 스텝이고, 그것에 의하여 미러의 주사 속도의 선택적 제어를 가능하게 하는 스텝을 포함한다. 속도를 변경하는 스텝과, 감쇠판을 이동시키는 스텝을 이용하는 것에 의하여, 본 발명의 방법은, 촬상되어야 할 항목에 대한 위치의 기능으로서 X선의 강도 및 에너지의 각각의 제어를 가능하게 한다.
도 1a는, 단일 에너지의 촬상을 위한 종래의 점원 X선 튜브와 연결한, 평탄한 다층 X선 미러의 사용을 도시하는 개략도이다. 도 1a는, 1개의 단일 에너지의 부채꼴상 빔을 생성하는 단일의 미러를 도시한다.
도 1b는, 단일 에너지의 촬상을 위한 종래의 점원 X선 튜브와 연결한, 평탄한 다층 X선 미러의 사용을 도시하는 개략도이다. 도 1b는, 복수의 단일 에너지의 부채꼴상 빔이 모두 위치 맞춤된 배열을 생성하는 미러 스택을 도시한다.
도 2a는, 본 발명에 관련되는, X선 미러 스택과, 5축의 위치 결정을 구비한 미러 스택의 재치대와, 주사(scanning) 광학 브래킷 어셈블리와 드라이브 시스템을 도시하고, 모두 종래의 점원 X선 튜브에 재치되어 있다.
도 2b는, 본 발명에 관련되는, X선 미러 스택과, 5축의 위치 결정을 구비한 미러 스택의 재치대와, 주사 광학 브래킷 어셈블리와 드라이브 시스템을 도시하고, 모두 종래의 점원 X선 튜브에 재치되어 있다.
도 2c는, 본 발명에 관련되는, X선 미러 스택과, 5축의 위치 결정을 구비한 미러 스택의 재치대와, 주사 광학 브래킷 어셈블리와 드라이브 시스템을 도시하고, 모두 종래의 점원 X선 튜브에 재치되어 있다.
도 2d는, 본 발명에 관련되는, X선 미러 스택과, 5축의 위치 결정을 구비한 미러 스택의 재치대와, 주사 광학 브래킷 어셈블리와 드라이브 시스템을 도시하고, 모두 종래의 점원 X선 튜브에 재치되어 있다.
도 2e는, 본 발명에 관련되는, X선 미러 스택과, 5축의 위치 결정을 구비한 미러 스택의 재치대와, 주사 광학 브래킷 어셈블리와 드라이브 시스템을 도시하고, 모두 종래의 점원 X선 튜브에 재치되어 있다.
도 2f는, 본 발명에 관련되는, X선 미러 스택과, 5축의 위치 결정을 구비한 미러 스택의 재치대와, 주사 광학 브래킷 어셈블리와 드라이브 시스템을 도시하고, 모두 종래의 점원 X선 튜브에 재치되어 있다.
도 3은, 본 발명에 관련되는, 도 2의 주사 광학 브래킷 어셈블리와, X선 초점 스폿에 대하여 주사축의 위치 결정의 방법을 제공하는 피벗(pivot) U형 브래킷 어셈블리의 절취도(切取圖)이다.
도 4는, 본 발명에 따라 미러 주사 드라이브, 및 임의로 비산란 그리드 주사 드라이브가 어떻게 X선 생성기와 동기시켜지는지를 도시하는 블럭도이다.
도 5a는, 본 발명에 관련되는 주사 광학 브래킷 어셈블리의 절취도이고, 주사 감쇠판의 입구 그리드를 강조하는 도면이다.
도 5b는, 본 발명에 관련되는 주사 광학 브래킷 어셈블리의 절취도이고, 주사 감쇠판의 입구 그리드를 강조하는 도면이다.
도 6a은, 본 발명에 따라, 다에너지의 미러 스택과 변환 가능한 입구 그리드와 주사 비산란 그리드의 예를 도시한다. 도 6a는, 3개의 번갈아 바뀌는 미러 타입을 가지고, 각 미러 타입이 다른 X선 에너지에 튜닝된 미러 스택을 구비한 시스템을 도시한다.
도 6b는, 본 발명에 따라, 다에너지의 미러 스택과 변환 가능한 입구 그리드와 주사 비산란 그리드의 예를 도시한다. 도 6b는, 3개의 미러 타입을 한 덩어리로 가지는 미러 스택을 구비한 시스템을 도시한다.
도 7a은, 본 발명에 관련되는 입구 그리드의 예를 도시한다. 도 7a의 실시예는, 도 6a에 도시되는 3개의 에너지가 교대로 바뀌는 미러 스택의 사용을 위한 것이다.
도 7b는, 본 발명에 관련되는 입구 그리드의 예를 도시한다. 도 7b의 실시예는, 도 6b에 도시되는 3개의 에너지의 블록(덩어리)상 미러 스택의 사용을 위한 것이다.
본 발명의 기술은 도 2 ~ 7을 참조하여 이루어진다. 이해되어야 할 것은, 이들 도면은 예시적인 것에 지나지 않고, 이하에 나타나는 청구항에 의하여 정의되는 본 발명의 범위를 제한하는 데에 도움이 되는 것은 아니라고 하는 것이다.
전통적인 X선 촬영법에 의한 X선 촬상 시스템은, 점원 X선 튜브와, X선에 반응하는 상 검출기(필름/스크린식 또는 디지털식의 어느 하나)를 구비하고 있고, 초점 스폿으로부터 발하여지는 X선 광자가 검토 중의 조직 또는 샘플을 통과하고, 그곳에서는 X선 광자가 샘플의 조성 및 밀도에 따른 양만큼 감쇠시켜진다. 그리고, 결과로서 발생하는 상은, X선 전파(傳播)의 방향을 따라 통합되는, 샘플의 감쇠 맵이다.
많은 용도에 대하여, 증가한 신호의 콘트라스트(의료 용도의 경우에는, 저량의 방사선량)는, 예를 들면 단계적으로 주기적인 다층 X선 미러에 의하여 생성되는 것과 같은 단일 에너지의 X선을 사용하여 얻을 수 있다. X선 미러를 이용하는 1개의 구성이 도 1a에 도시되어 있고, 그곳에서는 단일 미러(106)가 단일 에너지의 X선의 부채꼴상 빔(107)을 생성하는 데에 사용된다. 다른 구성은 도 1b에 도시되어 있고, 그곳에서는 모두 위치 맞춤된 복수의 X선 미러의 배열(108)이 평행한 단일 에너지의 부채꼴상 빔(109)의 배열을 생성하는 데에 사용된다. 도 1a 및 도 1b의 쌍방은, X선 튜브(101), X선 초점(102), 검토 중의 조직(103), 검출기(104) 및 다에너지 상태의 부채꼴상 빔(105)을 도시하고 있다.
도 2에 도시되는 것은, 종래의 맘모그라피의 X선 튜브(101)에 대하여 복수의 X선 미러를 강고하게 장착하고, 또한 위치 맞춤하기 위한, 본 발명에 관련되는 기구이고, 그 어셈블리(조립체)는 또한, 정밀 주사 기구도 짜 넣고 있다. 도 2에 도시되는 장착, 위치 맞춤, 및 주사하는 기구는, 본 발명의 일부이다. 도 2에 도시되는 시스템은 X선 미러 스택(108)을 나타내고 있지만, 이 컨셉은 단일 미러 구성(106)의 경우에도 동일하게 들어맞는다.
X선 미러 스택은, 쐐기 형상으로 강고하게 모두 장착되는 복수의 얇은 X선 미러와 복수의 스페이서를 포함한다. 미러 스택은, 그것이 시스템 내에 완전하게 장착된 때에 쐐기형의 초점이 X선 튜브 초점 스폿(102)과 일치하도록 하여 설계되어 있다. 미러 스택은, 기판(208)에 대하여 불변적으로 장착되어 있고, 그 기판 자체는, 3개의 직교 변환 및 2개의 직교 회전을 제공하는 5축의 광학 포지셔너(예를 들면 형식 LP-2A 등, 캘리포니아주의 어바인의 Newport Corp.로부터 상업적으로 입수 가능한 것)의 장착 표면에 장착되어 있다. 광학 포지셔너(209)(도 3에도 도시되어 있다)는, "광학 브래킷 좌측판"(203)에 강고하게 장착되어 있고, 그러므로, 모든 필요한 축을 따라, X선 튜브 초점 스폿에 대하여 미러 또는 미러 스택의 고정도의 위치 결정을 위한 기구를 제공한다. 광학 포지셔너를 편성하는 액츄에이터 및/또는 스테이지는 록킹 타입(locking type)일 수 있고, 그것에 의하여 미러가 일단 적당하게 위치 맞춤된 후는 잘못된 위치 조정을 방지한다.
(미러 또는 미러 스택이 장착되는) "광학 브래킷 좌측판"(203)은 "광학 브래킷 어셈블리"의 일부이고, "광학 브래킷 어셈블리"는 또한, "광학 브래킷 우측판"(204)과 강성 향상을 위한 2개의 횡단 지주(cross-brace)를 포함한다. "광학 브래킷 좌측판" 및 "광학 브래킷 우측판"(도 3에도 도시된다)은 각각, 원주상의 굴곡 피벗(213)(예를 들면 형식 5016-800 등, 뉴욕주의 뉴 하트포드의 Riverhawk Co.로부터 상업적으로 입수 가능한 것)의 일단(一端)으로의 장착을 위한 정밀하게 열려진 구멍을 포함한다. 각 굴곡 피벗의 타단(他端)은, "피벗 U형 브래킷 좌측판"(304) 또는 "피벗 U형 브래킷 우측판"(302)에 장착되고, 각각 굴곡 피벗을 수용하기 위해, 짜 맞추어진 정밀하게 열린 구멍을 포함한다. 종래의 회전 베어링이 또한, 굴곡 피벗 대신에 사용될 수 있다. "피벗 U형 브래킷 어셈블리"는, "피벗 U형 브래킷 좌측판"(304), "피벗 U형 브래킷 우측판"(302) 및 "피벗 U형 브래킷 기판"(303)을 포함한다. "피벗 U형 브래킷 기판"(303)은, 수직 변환을 위해서 방향지어진 선형 변환 스테이지(307)(Newport Corp.의 형식 M-426A와 같은 것)의 일방의 측에 장착된다. 그 변환 스테이지의 타방의 측은 "L형 브래킷 어셈블리"(306)에 장착되고, "L형 브래킷 어셈블리"(306)는 마찬가지로 수평 변환을 위해서 방향지어진 다른 선형 변환 스테이지(305)에 장착되어 있다. 수평 변환 스테이지는, 방해되는 것 없이 X선 빔을 통과시키는 중앙의 애퍼처(aperture)(216)를 포함하고, "X선 튜브 장착판"(314)에 강고하게 장착되어 있으며, X선 튜브도 또한 당해 장착판에 대하여 강고하게 장착되어 있다.
수평(305) 및 수직(307) 변환 스테이지는 그러므로, 좌측 및 우측 굴곡 피벗(301)을 동시에 위치 결정하는 정밀 조정 기구를 제공한다. 따라서, 이 기구는, 궁극적으로는 변환 스테이지의 정도(精度), 반복성 및 안정성에 따라 한정되는 정도(精度)를 가지고 X선 튜브 초점 스폿과 일치하도록, 굴곡 피벗(또는 베어링)의 축을 위치 결정하는 데에 사용된다. 상용 단계는, 1 미크론(micron)이나 그것보다도 양호한 정도를 용이하게 제공할 수 있다. 스테이지 및/또는 액츄에이터는 록킹 타이프일 수 있고, 그것에 의하여 시스템이 일단 적당하게 위치 맞춤된 후는 잘못된 위치 조정을 방지한다. 일단, 장착된 미러 또는 미러 스택을 포함하는 "광학 브래킷 어셈블리"가 굴곡 피벗에 장착되면, 미러 또는 미러 스택은 굴곡 피벗축 주위에, 그런 까닭으로 X선 튜브 초점 스폿 주위에 자유롭게 회전할 수 있고, 그것은 광학 위치 맞춤에 있어서의 어떤 열화(劣化)를 발생시키는 것이 없다.
초점 스폿 주위의 "광학 브래킷 어셈블리"의 정도가 좋은 제어된 회전은, 사인 바(sine-bar) 구성으로 배치된, 선형 모터 드라이브(구동) 또는 선형 변환 스테이지(210)를 사용하여 달성된다. 선형 드라이브 또는 스테이지는, 중간 드라이브 판(211) 및 드라이브용 지주(212)를 통하여 광학 브래킷 어셈블리의 일단과는 반대 방향으로 밀고, 그것에 의하여 우측으로부터 바라보았을 때에 반시계 방향에 있어서 초점 스폿(102) 주위의 미러(106) 또는 미러 스택(108)의 회전을 발생시킨다. 간이한 용수철(217)에 의하여 보충된 굴곡 피벗 또는 베어링은, 선형 드라이브가 수축시켜질 때에 시계 방향으로 광학 브래킷 어셈블리를 회전시키는 데에 필요로 되는 복원 토크(restoring torque)를 제공한다. 이 설계의 정도는 충분 이상이다. 예를 들면, 1미크론의 분해능을 구비하고, 회전축으로부터 80mm의 거리까지 광학 브래킷 어셈블리와 반대로 누르도록 위치 결정된 변환 스테이지를 사용하면, 0.001도보다도 양호한 각도 분해능이 얻어진다.
도 4의 블럭도에 도시되는 바와 같이, X선 미러를 회전시키기 위하여 사용되는 선형 모터 드라이브 또는 선형 변환 스테이지는, X선 생성기와 동기시켜지는 전기(電氣) 모터 제어기/드라이버에 의하여 활성화되고, 그것에 의하여, X선 노광 중에 상면에 소망의 X선 조명 패턴을 제공하는 것과 같은 방법으로 미러가 이동하는 것을 확실하게 한다. 예를 들면, 단일의 X선 미러를 사용한 전 필드의 노광의 경우에는, 미러 주사는, X선 노광이 개시 및 종료하였을 때에 각각 개시 및 정지하고, 미러의 회전(즉, 개시 및 정지 위치)의 정도(程度)는 상면에 있어서의 소망의 노광 필드에 의하여 결정된다. 미러의 회전 속도는, 미러(힐 효과를 위하여 일 방향을 따라 강도를 단조(單調) 감소시킨다)를 사용하는 것 없이 얻어질 것 같은 조명 패턴과 동일한 것을 제공하기 위하여, 노광의 전체에 걸쳐 일정하게 유지될 수 있고, 혹은, 회전 속도는, 촬상 태스크에 따라, 최적인 촬상을 위하여 소망의 임의의 조명 패턴이라면 무엇이든(예를 들면, 일 방향을 따라 대체로 급격하게 감소하는 강도, 비단조인 강도의 감소, 등) 생성하는 데에 조절될 수 있다. 예를 들면, 맘모그라피의 용도에서는, 미러의 회전 속도는, 토르소(torso)에 인접한 영역에 결쳐 주사할 때에는 늦은 속도로 설정될 수 있지만, 주사가 니플(nipple)에 가까워짐에 따라 증가할 수 있다(조직의 것보다 두꺼운 부분에 대하여는 전형적으로는 보다 큰 강도가 필요로 된다). 유사한 동기 및 조명의 유연성은 또한, 단일의 미러에 대신하여 미러 스택에 의하여도 얻을 수 있다.
선 미러의 스택을 짜 넣는 시스템의 경우에는, 스택 내의 각 미러 상의 다층 코팅의 설계를 제어하는 것에 의하여, 개개의 반사된 부채꼴상 빔을 모두, 같은 X선 에너지에 튜닝할 수 있고, 혹은 개개의 미러를 다른 X선 에너지에 튜닝할 수 있다. 즉, 모든 미러는, 단일의 X선 에너지에 튜닝하기 위한 동일의 다층으로 피막(코트)될 수 있고, 혹은 대체적으로 스택은, 각 미러의 조가 특정의 X선 에너지에 튜닝된, 미러의 복수의 조를 포함하도록 하여도 무방하다. 복수의 특정의 X선 에너지에 튜닝된 미러의 복수의 조로부터 미러 스택을 짜 맞추는 것에 의하여, 나아가 스택 내의 특정의 미러의 조를 선택하기 위한 기구를 제공하는 것에 의하여, 시스템은, X선 기술자가 구체적으로 에너지를 "튜닝"하는 방법을 제공하고, 그것에 의하여 소정의 촬상 태스크를 위한 X선 노광을 최적화한다. 덧붙여, 다에너지의 미러 배열은, 예를 들면, 콘트라스트 에이전트를 이용한 2 에너지의 확장 콘트라스트의 촬상과 같은, 2(또는 다(多)) 에너지에 의한 촬상 기술의 발전성을 가능하게 한다.
본 발명은, 노광 중의 사용에 대하여 특정의 미러의 조를 선택하는 기구를 포함하고, 그 기구는, X선 감쇠판, 또는 미러 스택에 대하여 고정도로 위치 결정되는 유사 구조를 포함한다. 감쇠판은, 미러 스택에 있어서 복수의 미러의 특정의 구성으로 조합되어 있고, 특정의 미러만이 X선 빔을 반사 또한 여광하는 것을 가능하게 한다. 그러므로, 감쇠판의 위치의 조정은, 손이 미치는 범위에 있어서 특정의 촬상 태스크에 대하여 X선 에너지의 개별적인 "튜닝"을 위한 기구를 제공한다. 도 5는, 미러 스택에 있어서 특정의 미러를 선택하기 위한 변환 가능한 X선 감쇠판을 도시하고, 선형 변환 스테이지(312)와, 소망의 그리드 패턴 또는 윈도우가 형성되어 있는 얇은 금속판(313)을 포함한다. 금속제의 그리드는, 종래의 기계 가공 또는 화학적 에칭의 어느 하나를 사용하여 제작할 수 있다. 하나의 바람직한 실시예는, 1~2mm 오더의 두께의 기계 가공된 놋쇠의 판에 의하여 제작된 그리드를 이용한다. 다른 바람직한 실시예에서는, 그리드는 0.5mm 오더의 두께의 탄탈룸(tantalum) 시트에 의하여 제작되지만, 그것은 리소그라피(lithography)에 의하여 패턴이 붙여지고, 그 후 화학적으로 에칭된다(예를 들면, 미국 일리노이주 시카고의 회사 Fotofab(3758 W. Belmont Ave., Chicago, IL 60618) 참조). 그리드는 변환 스테이지에 강고하게 장착되고, 변환 스테이지는 광학 브래킷 좌측판(203)에 장착된다. 도 5에 있어서의 실시예에서는, 스테이지/그리드의 어셈블리의 전체가 X선 미러 스택(108)에 대하여, 공간상에서, 즉 X선 튜브와 미러 스택(108)의 사이에서 고정되어 있다. 판(313)은 여기에서는, X선이 미러 스택의 특정의 위치에 부딪치는 것을 방지하면서 X선이 미러 스택의 다른 위치에 부딪치는 것을 가능하게 하기 위한 입구(entrance) 그리드로서 작용한다. 다른 옵션으로서, 감쇠판(313)은, 미러 스택(108)의 "하류"에 배치되어 있어도 무방하고, 그것에 의하여, 미러 스택에서 반사된 특정의 에너지의 X선이 촬상되어야 할 항목(item)에 도달하는 것을 방지한다. 어느 하나의 배치(X선 튜브와 미러 스택의 사이, 또는 미러 스택과 촬상되어야 할 항목과의 사이)에 있어서, 그리드와 미러 스택의 상대 위치는, 상술한 사인 바의 드라이브 기구를 사용하여 미러 스택이 주사될 때에는 변경되지 않는다.
도 6 및 도 7에 도시되는 것은, 다에너지 상태의 미러 스택(도 6)의 2개의 예와, 소정의 노광을 위한 미러의 조를 선택하는 데에 사용되는 대응하는 주사 감쇠판(도 7에서 가장 잘 보인다)이다. 도 6 및 도 7에 있어서 감쇠판의 쌍방의 예는, 입구 그리드로서 미러 스택의 "상류"에 있고, 그들은 출구(exit) 그리드로서 미러 스택의 "하류"에 용이하게 배치될 수 있다. 도 6a는 3개의 다른 미러 타입(505, 506, 507)의 배열을 도시하고 있고, 그 각각이 몇 개의 특정의 에너지(예를 들면, 18KeV, 20KeV 및 25KeV)에 튜닝되고, 예를 들면 505/506/507/505/506/507…과 같이 번갈아 바뀌는 배열로 구성된다. 그와 같은 미러 배열을 위한 적절한 입구 그리드(503)가 도 7a에 도시된다. 도 6b에 도시되는 것은, 다른 가능한 미러 스택 배치이고, 이 경우에는, 3개의 타입의 미러(512, 513, 514)가 한 덩어리(블록)로 모두 그룹화되어 있으며, 이 구성을 위한 입구 그리드(504)가 도 7b에 도시된다. 미러의 순서붙임의 가능한 한 많은 수의 순열을 가지고 2 또는 그 이상의 다른 타입의 미러를 사용한, 많은 다른 배치가 가능하다. 어느 경우라도, 실질적으로 단일 에너지의 X선의 선택을 가능하게 하는 것에 의하여, 상의 콘트라스트가 대폭으로 개선되는 것과 함께(임상 용도에서는) 환자에 대한 방사선량을 감소시킨다.
상술한 바와 같이, 단일 에너지의 X선을 생성하는 X선 미러는, 좁은 부채꼴상 빔을 생성하거나, 또는 미러의 적층(스택)한 배열의 경우에는, 모두 위치 맞춤시켜진 복수의 좁은 부채꼴상 빔의 배열을 생성한다. 상면에 있어서 결과로서 발생하는 조명 패턴은, 단일의 미러의 경우의 단일의 밝은 편(片)이거나, 또는 미러 배열의 경우의 밝은 복수의 편의 배열이다. 그 때문에, 상면에 있어서의 '어두운' 영역은 노광 중에 마스크될 수 있고, 이것은 조명 패턴에 대하여 정확하게 조합되는 감쇠용의, 슬롯(가늘고 긴 홈)이 붙여진 판을 사용하여 행하여지고, 그 판은, 일 방향을 따라 산란을 최소화하기 위한 비산란 그리드로서 동작한다. 비산란 그리드는, 노광 중에 미러의 주사와 동기하여 주사될 수 있다.
본 발명의 마지막 컴퍼넌트(component)는, 지금 개설(槪說)한 바와 같이, 주사 비산란 그리드이다. 종래의 비산란 그리드와는 달리, 본 발명은, 1 또는 그 이상의 X선 미러에 의하여 생성되는 상면 내의 조명 패턴에 대하여 정확하게 조합된 그리드를 포함한다. 예를 들면, X선 노광 중에 상면에 걸쳐 주사되는 좁은 부채꼴상 빔을 생성하는 단일 미러의 경우에는, 비산란 그리드는, 상면 내에 생성되는 X선광의 밝은 편의 폭과 동일한 폭의 단일의 슬롯을 가진다. 노광 중에 미러가 주사됨에 따라, 비산란 그리드는, (도 4의 블럭도에 도시되는 바와 같이) 동기하여 주사되고, 그것에 의하여, 샘플 또는 조직에 의해서 산란시켜지는 X선광이, 부채꼴상 빔의 엔벨로프(envelope)(외형)의 외부의 X선 검출기의 영역에 도달하는 것을 방지한다. 미러 배열의 경우에는, 비산란 그리드는, 평행한 복수의 슬롯의 1조를 포함하고, 각 슬롯의 폭은, 상면에 있어서의 밝은 X선의 편의 각각의 폭에 동일하다. 여기에서도 비산란 그리드는, 노광 중에 미러 배열과 동기하여 주사된다. 비산란 그리드는 또한, 도 6에 도시되는 것과 같이, 다에너지의 미러 배열의 구성과 함께 사용할 수 있다. 3 에너지의 미러 스택과 조합되는, 일례의 주사 비산란 그리드(515)가 도 6에 도시된다.
하나의 바람직한 실시예는, 1~2mm 오더의 두께의 기계 가공된 놋쇠의 판에 의하여 제작된 비산란 그리드를 이용한다. 다른 바람직한 실시예에서는, 그리드는 0.5mm 오더의 두께의 탄탈룸 시트에 의하여 제작되지만, 그것은 리소그라피에 의하여 패턴이 붙여지고, 그 후 화학적으로 에칭된다.
작용에 있어서 본 발명은 이하와 같이 기능한다. 임상 환경에 있어서의 사용 전에, 시스템은 위치 맞춤되지 않으면 안 된다. 미러 또는 미러 스택의 주사축은, 수평 및 수직 변환 스테이지(305 및 307)을 사용하여, X선 튜브의 초점 스폿과 적절하게 위치 맞춤되지 않으면 안 된다. 미러/스택의 위치는, 5축의 광학 포지셔너를 사용하여 주사축과 적절하게 위치 맞춤되지 않으면 안 되지만, 이 조정은, 나사산이 붙여진 변환 요소의 수동 조작을 통하여, 또는, 여러가지 정도의 자동화 및 컴퓨터 제어(예를 들면, 키보드, 조이스틱, 혹은 트랙볼, 또는 다른 유사한 장치)에 의하여 달성할 수 있다. 덧붙여, 가시광원 등록 시스템(도시하지 않음)도 또한, X선 미러 또는 미러 스택과 위치 맞춤되지 않으면 안되고, 그것에 의하여 오퍼레이터는 자신이 미러/스택으로부터의 X선을 향하고 있는지 여부를 용이하게 결정할 수 있다. 종래의 가시광선 위치 맞춤 시스템이 구비되어 있는지, 또는, 모두 계속하여, 공유되고 발명된, 2009년 1월 28일에 출원되고, "X선 촬영법에 의한 X선 촬상을 위한 광학 위치 맞춤 시스템 및 위치 맞춤 방법"이라고 하는 제목이 붙어 있는 미국 특허 출원 번호 12/360, 928에 기술되는 바와 같은 가시광 위치 맞춤 시스템이 구비되어 있어도 무방하고, 그 출원의 교시(敎示)가 여기에 참조를 위해서 짜 넣어진다. 또한, 이들 위치 맞춤은 모두 임상 사용의 전에 서비스 기술자에 의하여 실행되고, 임상 기술자는 미러의 위치 맞춤 또는 주사 장치의 위치 맞춤의 어느 하나를 조절해서는 안된다.
어느 사상(事象)에 있어서도, X선이 환자 또는 촬상되어야 할 항목에 부딪치는 장소를 오퍼레이터가 알기 위한 시각적 표시 장치가 설치된다. 손이 미치는 범위의 촬상 태스크에도 의하지만, 오퍼레이터는, 촬상되어야 할 항목에 전달하기 위해서 1 또는 그 이상의 X선 에너지를 선택한다. 그와 같은 선택을 하는 것에 의하여, 판(313) 상의, 감쇠시키는 입구 또는 출구 그리드(503, 504)는, 선형 변환 스테이지(312)를 통하여 이동시켜지고, 그것에 의하여, 그리드(503, 504)는 적절한 미러 또는 적절한 1조의 미러(512, 513, 514)와 위치 맞춤된다.
X선 튜브가 활성화되고, 선형 변환 스테이지(210)를 광학 브래킷 어셈블리(203, 204, 205)와 반대 방향으로 밀고, 그것에 의하여 굴곡 피벗(213) 주위의 회전을 발생시킨다. 피벗 주위의 어셈블리의 회전은, X선 미러/스택에 대하여 주사를 행하게 한다. 주사를 하는 미러와 동기하여 변위하는 것은, 산란을 최소화하기 위한 비산란 그리드(515)이다. 미러/스택의 주사 속도는 조절 가능하고, 주사 속도가 늦을수록 촬상되어야 할 항목에 전달시켜지는 X선의 강도가 커진다.
본 발명은, 상기 기술에 한정되지 않는다. 예를 들면, 각각의 미러가 동일한 X선 에너지에 튜닝된 다수의 미러가 한 덩어리(블록)로 설치되어도 무방하고, 미러 스택 내에 점재시켜진 조로서 설치되어도 무방하지만, 본 발명은 그것에 한정되지 않고, 단일의 미러(또는 1 이상의 미러)가 각각 소망의 X선 에너지를 위하여 설치되어도 무방하다. 나아가, 각각의 미러가 다른 X선 에너지에 튜닝된 이들 미러 각각은, 공통의 미러 스택 내에 설치되어도 무방하고, 혹은 그와 같이 할 필요가 없고, 또는 개별적으로 독자의 미러 재치대 상에 재치되어도 무방하다.
본 발명의 특정의 실시예에 관하여 서술하여 왔지만, 이해되어야 하는 것은, 본 발명은 상기 기술 또는 첨부된 예시적인 도면에 한정되지 않는다고 하는 것이다. 그것보다도 오히려, 본 발명의 범위는, 여기에 나타나는 청구항과, 본 기술 분야의 당업자에 의하여 바르게 이해되는 청구항의 균등물에 의하여 정의된다.

Claims (32)

  1. 초점 스폿(spot)을 가지는 X선 점원(點源)을 이용한 X선 촬상(撮像) 장치를 위한 다층 X선 미러의 위치 맞춤 및 주사(走査) 시스템이고,
    다축으로 조정 가능한 미러 재치(載置)대이고, 그 위에 적어도 하나의 다층 X선 미러가 재치되어 있고, 상기 초점 스폿과 위치 맞춤 가능한 주사축 주위로 회전 가능한 미러 재치대와,
    상기 미러 재치대와 연결되고, 상기 X선 점원과 동작에 있어서 동기(同期)한, 컴퓨터 제어되는 미러 주사 장치,
    를 구비하고,
    상기 X선 점원이 동작시켜질 때에, 상기 미러 주사 장치는 상기 주사축 주위로 상기 미러 재치대를 이동시키는,
    X선 촬상 장치를 위한 위치 맞춤 및 주사 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미러 재치대는, 상기 초점 스폿에 대하여 회전 가능하게 재치되는 광학 브래킷(bracket)에 장착되어 있는,
    X선 촬상 장치를 위한 위치 맞춤 및 주사 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 미러 주사 장치는, 상기 광학 브래킷과는 반대 방향으로 힘을 가하는 선형(線形) 모터 드라이브를 구비하고, 상기 광학 브래킷과 상기 미러 재치대를 상기 주사축 주위로, 상기 초점 스폿과 위치 맞춤된 채로 회전시키는,
    X선 촬상 장치를 위한 위치 맞춤 및 주사 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미러 재치대는, 나아가, 3개의 직교 변환 및 2개의 직교 회전을 가지는 5축의 광학 포지셔너(positioner)를 구비하고, 당해 광학 포지셔너는, 상기 초점 스폿 및 상기 주사 축에 대한 상기 다층 X선 미러의 위치 결정을 가능하게 하도록 구성되어 있는,
    X선 촬상 장치를 위한 위치 맞춤 및 주사 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 초점 스폿에 대한 상기 미러 재치대의 상기 주사축을 위치 결정하도록 구성된 2축 조정 기구를 더 구비한,
    X선 촬상 장치를 위한 위치 맞춤 및 주사 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 다층 X선 미러는, 미러 스택(stack) 내에서 서로 고정된 복수의 다층 미러를 구비한,
    X선 촬상 장치를 위한 위치 맞춤 및 주사 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 다층 미러는, 적어도, 제1 에너지의 X선을 반사하도록 구성된 제1 복수의 다층 미러와, 제2 에너지의 X선을 반사하도록 구성된 제2 복수의 다층 미러를 구비한,
    X선 촬상 장치를 위한 위치 맞춤 및 주사 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    i) 상기 X선 점원과 상기 미러 스택의 사이에 개삽(介揷)되거나, 또는 ii) 상기 미러 스택과 촬상되어야 할 항목과의 사이에 개삽되는 것 중 어느 하나로 배치되고, 적어도 하나의 윈도우를 가지는 이동 가능한 감쇠판을 더 구비하고,
    상기 윈도우는, 상기 복수의 다층 미러 중 적어도 하나가, 적어도 하나의 대응하는 에너지를 상기 촬상되어야 할 항목으로 전달하는 것을 선택적으로 가능하게 하고, 상기 이동 가능한 감쇠판은, 상기 복수의 다층 미러 중 적어도 다른 것이, 적어도 하나의 다른 대응하는 에너지의 X선을 전달하는 것을 방지하는,
    X선 촬상 장치를 위한 위치 맞춤 및 주사 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 복수의 다층 미러는 제1 블록 내에서 모두 서로 인접하고 있고, 상기 제2 복수의 다층 미러는 제2 블록 내에서 모두 서로 인접하고 있고,
    상기 윈도우는, X선이 상기 블록 중 일방(一方)에 의하여 전달되는 것을 가능하게 하면서 상기 블록의 타방(他方)을 차단하는 것과 같은 치수에 맞추어진 애퍼처(aperture)를 가지는,
    X선 촬상 장치를 위한 위치 맞춤 및 주사 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 복수의 다층 미러는, 서로 점재(點在)시켜지고,
    상기 윈도우는, X선이 상기 복수의 다층 미러 중 적어도 1개에 의하여 전달되는 것을 가능하게 하면서 상기 복수의 다층 미러 중 적어도 다른 것을 차단하는 것과 같은 치수에 맞추어진 복수의 슬롯을 가지는,
    X선 촬상 장치를 위한 위치 맞춤 및 주사 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    주사 비산란 그리드(grid)를 더 구비하고, 해당 그리드는, 촬상되어야 할 항목과 X선 센서와의 사이에 배치되고, 상기 적어도 하나의 다층 X선 미러에 의하여 생성되는 조명 패턴으로 조합된, 감쇠용의, 슬롯이 붙여진 판을 가지는,
    X선 촬상 장치를 위한 위치 맞춤 및 주사 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 미러 주사 장치는, 선택적으로 변경 가능한 속도로 동작 가능하고, 그것에 의하여 상기 다층 X선 미러의 주사 속도의 선택적 제어를 가능하게 하는,
    X선 촬상 장치를 위한 위치 맞춤 및 주사 시스템.
  13. 초점 스폿을 가지는 X선 점원과,
    적어도 하나의 다층 X선 미러와,
    다축에서 조정 가능한 미러 재치대이고, 그 위에 상기 적어도 하나의 다층 X선 미러가 재치되어 있고, 상기 초점 스폿과 위치 맞춤 가능한 주사축 주위로 회전 가능한 미러 재치대와,
    상기 미러 재치대와 연결되고, 상기 X선 점원과 동작에 있어서 동기한, 컴퓨터 제어되는 미러 주사 장치,
    를 구비하고,
    상기 X선 점원이 동작시켜질 때에, 상기 미러 주사 장치는 상기 주사축 주위로 상기 미러 재치대를 이동시키는,
    X선 촬상 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 미러 주사 장치는, 상기 미러 재치대와는 반대 방향으로 힘을 가하는 선형 모터 드라이브를 구비하고, 상기 미러 재치대를 상기 주사축 주위로, 상기 초점 스폿과 위치 맞춤된 채로 회전시키는,
    X선 촬상 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 다층 X선 미러는, 미러 스택 내에서 서로 고정된 복수의 다층 미러를 구비한,
    X선 촬상 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 다층 미러는, 적어도, 제1 에너지의 X선을 반사하도록 구성된 제1 복수의 다층 미러와, 제2 에너지의 X선을 반사하도록 구성된 제2 복수의 다층 미러를 구비한,
    X선 촬상 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    i) 상기 X선 점원과 상기 미러 스택의 사이에 개삽되거나, 또는 ii) 상기 미러 스택과 촬상되어야 할 항목과의 사이에 개삽되는 것 중 어느 하나로 배치되는, 적어도 하나의 윈도우를 가지는 이동 가능한 감쇠판을 더 구비하고,
    상기 윈도우는, 상기 복수의 다층 미러 중 적어도 하나가, 적어도 하나의 대응하는 에너지를 상기 촬상되어야 할 항목으로 전달하는 것을 선택적으로 가능하게 하고, 상기 이동 가능한 감쇠판은, 상기 복수의 다층 미러 중 다른 것이, 적어도 하나의 다른 대응하는 에너지의 X선을 전달하는 것을 방지하는,
    X선 촬상 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 복수의 다층 미러는 제1 블록 내에서 모두 서로 인접하고 있고, 상기 제2 복수의 다층 미러는 제2 블록 내에서 모두 서로 인접하고 있고,
    상기 윈도우는, X선이 상기 블록의 일방에 의하여 전달되는 것을 가능하게 하면서 상기 블록의 타방을 차단하는 것과 같은 치수에 맞추어진 애퍼처를 가지는,
    X선 촬상 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 복수의 다층 미러는, 서로 점재시켜지고,
    상기 윈도우는, X선이 상기 복수의 다층 미러의 적어도 1개에 의하여 전달되는 것을 가능하게 하면서 상기 복수의 다층 미러의 적어도 다른 것을 차단하는 것과 같은 치수에 맞추어진 복수의 슬롯을 가지는,
    X선 촬상 장치.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 미러 주사 장치는, 선택적으로 변경 가능한 속도로 동작 가능하고, 그것에 의하여 상기 다층 X선 미러의 주사 속도의 선택적 제어를 가능하게 하는,
    X선 촬상 장치.
  21. 초점 스폿을 가지는 X선 점원과,
    상기 X선 점원과의 사이에서 전달하고, 제1 에너지의 X선을 반사하도록 구성된 제1 다층 미러와, 제2 에너지의 X선을 반사하도록 구성된 제2 다층 미러를 포함하는, 복수의 다층 X선 미러와,
    주사 가능한 미러 재치대이고, 그 위에 상기 복수의 다층 X선 미러가 재치되어 있고, 상기 초점 스폿과 위치 맞춤 가능한 미러 재치대와,
    i) 상기 X선 점원과 상기 복수의 다층 X선 미러의 사이에 개삽되거나, 또는 ii) 상기 복수의 다층 X선 미러와 촬상되어야 할 항목과의 사이에 개삽되는 것 중 어느 하나로 배치되는, 적어도 하나의 윈도우를 가지는 이동 가능한 감쇠판이고, 상기 윈도우는, 상기 복수의 다층 X선 미러 중 적어도 하나가, 적어도 하나의 대응하는 에너지를 상기 촬상되어야 할 항목으로 전달하는 것을 선택적으로 가능하게 하고, 상기 이동 가능한 감쇠판은, 상기 복수의 다층 X선 미러 중 적어도 다른 것이, 적어도 하나의 다른 대응하는 에너지의 X선을 전달하는 것을 방지하는, 상기 이동 가능한 감쇠판,
    을 구비하는 X선 촬상 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 복수의 다층 X선 미러는, 미러 스택 내에서 서로 고정되어 있고,
    상기 제1 다층 미러는 제1 복수의 미러를 더 가지고, 상기 제2 다층 미러는 제2 복수의 미러를 더 가지고, 상기 제1 복수의 미러는 제1 블록 내에서 모두 서로 인접하고 있고, 상기 제2 복수의 미러는 제2 블록 내에서 모두 서로 인접하고 있고,
    상기 윈도우는, X선이 상기 블록의 일방에 의하여 전달되는 것을 가능하게 하면서 상기 블록의 타방을 차단하는 것과 같은 치수에 맞추어진 애퍼처를 가지는,
    X선 촬상 장치.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 복수의 다층 X선 미러는, 미러 스택 내에서 서로 고정되어 있고,
    상기 제1 다층 미러는 제1 복수의 미러를 더 가지고, 상기 제2 다층 미러는 제2 복수의 미러를 더 가지고,
    상기 제1 및 제2 복수의 미러는, 서로 점재시켜지고,
    상기 윈도우는, X선이 상기 제1 및 제2 복수의 미러 중 적어도 1개에 의하여 전달되는 것을 가능하게 하면서 상기 제1 및 제2 복수의 미러 중 적어도 다른 것을 차단하는 것과 같은 치수에 맞추어진 복수의 슬롯을 가지는,
    X선 촬상 장치.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 미러 재치대는, 상기 초점 스폿과 위치 맞춤 가능한 주사축 주위로 회전 가능하고,
    상기 미러 재치대와 연결되고, 상기 X선 점원과 동작에 있어서 동기한, 컴퓨터 제어되는 미러 주사 장치를 더 구비하고,
    상기 X선 점원이 동작 시켜질 때에, 상기 주사 장치는 상기 주사축 주위로 상기 미러 재치대를 이동시키는,
    X선 촬상 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 미러 주사 장치는, 선택적으로 변경 가능한 속도로 동작 가능하고, 그것에 의하여 상기 복수의 다층 X선 미러의 주사 속도의 선택적 제어를 가능하게 하는,
    X선 촬상 장치.
  26. 초점 스폿을 가지는 X선 점원과,
    상기 X선 점원과의 사이에서 전달하고, 제1 에너지의 X선을 반사하도록 구성된 제1 다층 미러와, 제2 에너지의 X선을 반사하도록 구성된 제2 다층 미러를 포함하는, 복수의 다층 X선 미러와,
    주사 가능한 제1 미러 재치대이고, 그 위에 적어도 상기 제1 다층 미러가 재치되어 있고, 상기 초점 스폿과 위치 맞춤 가능한 제1 미러 재치대와,
    주사 가능한 제2 미러 재치대이고, 그 위에 적어도 상기 제2 다층 미러가 재치되어 있고, 상기 초점 스폿과 위치 맞춤 가능한 제2 미러 재치대와,
    i) 상기 X선 점원과 상기 복수의 다층 X선 미러 사이에 개삽되거나, 또는 ii) 상기 복수의 다층 X선 미러와 촬상되어야 할 항목과의 사이에 개삽되는 것 중 어느 하나로 배치되고, 적어도 하나의 윈도우를 가지는 이동 가능한 감쇠판이고, 상기 윈도우는, 상기 복수의 다층 X선 미러 중 적어도 일방이, 적어도 하나의 대응하는 에너지를 상기 촬상되어야 할 항목으로 전달하는 것을 선택적으로 가능하게 하고, 상기 이동 가능한 감쇠판은, 상기 복수의 다층 X선 미러의 적어도 타방이, 적어도 하나의 다른 대응하는 에너지의 X선을 전달하는 것을 방지하는, 상기 이동 가능한 감쇠판,
    을 구비한 X선 촬상 장치.
  27. 단일 에너지의 X선을 이용하는 X선 촬상을 실행하는 방법이고,
    적어도, 제1 에너지의 X선을 반사하도록 구성된 제1 다층 미러와, 제2 에너지의 X선을 반사하도록 구성된 제2 다층 미러를 포함하는, 복수의 다층 X선 미러를 준비하는 스텝과,
    X선원으로부터의 X선이 상기 복수의 다층 X선 미러의 적어도 일방에 의하여 전달되고, 상기 복수의 다층 X선 미러의 적어도 타방으로부터 X선을 차단하는 것을 선택적으로 가능하게 하는 스텝이고, 그것에 의하여 촬상을 위하여 전달되어야 할 X선 에너지를 선택하는, 상기 선택적으로 가능하게 하는 스텝,
    을 포함하는, 단일 에너지의 X선 촬상을 실행하는 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 선택적으로 가능하게 하는 스텝은 나아가,
    상기 X선원과 상기 복수의 다층 X선 미러의 사이, 또는 상기 복수의 다층 X선 미러와 촬상되어야 할 항목과의 사이의 어느 하나에, 적어도 하나의 윈도우를 가지는 이동 가능한 감쇠판을 준비하는 스텝과,
    상기 윈도우가 상기 복수의 다층 X선 미러 중 소망의 것과 위치 맞춤하도록, 상기 이동 가능한 감쇠판을 선택적으로 이동시키는 스텝,
    을 가지는, 단일 에너지의 X선 촬상을 실행하는 방법.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 X선원의 초점 스폿과 위치 맞춤 가능한 주사축 주위로 회전 가능한 미러 재치대 상에 상기 복수의 다층 X선 미러를 재치하는 스텝과,
    상기 초점 스폿과의 상기 주사축의 위치 맞춤을 유지하면서, 상기 미러 재치대를 상기 주사축 주위로 회전시키는 스텝,
    을 더 가지는, 단일 에너지의 X선 촬상을 실행하는 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 주사축 주위로 상기 미러 재치대의 회전의 속도를 변경하는 스텝이고, 그것에 의하여 상기 복수의 다층 X선 미러의 주사 속도의 선택적 제어를 가능하게 하는 스텝,
    을 더 가지는, 단일 에너지의 X선 촬상을 실행하는 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 X선원과 상기 복수의 다층 X선 미러의 사이, 또는 상기 복수의 다층 X선 미러와 촬상되어야 할 항목과의 사이의 어느 하나에, 적어도 하나의 윈도우를 가지는 이동 가능한 감쇠판을 준비하는 스텝과,
    상기 윈도우가 상기 복수의 다층 X선 미러 중 소망의 것과 위치 맞춤하도록, 선택적으로 상기 이동 가능한 감쇠판을 이동시키는 스텝,
    을 더 가지는, 단일 에너지의 X선 촬상을 실행하는 방법.
  32. 제30항에 있어서,
    촬상되어야 할 항목에 대한 위치의 기능으로서 X선의 강도 및 에너지를 각각 제어하기 위하여, 상기 속도를 변경하는 스텝과, 상기 이동 가능한 감쇠판을 이동시키는 스텝을 이용하는 스텝,
    을 더 가지는, 단일 에너지의 X선 촬상을 실행하는 방법.
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