KR101676426B1 - 방사선 디텍터 및 이를 이용한 방사선 촬영방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방사선 디텍터 및 이를 이용한 방사선 촬영방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동 노출 감지(AED) 기능을 갖는 방사선 디텍터 및 이를 이용한 방사선 촬영방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 방사선 디텍터는 서로 교차하는 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인에 연결되는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀을 포함하고, 방사선의 조사량에 비례하여 생성되는 전하를 상기 복수의 픽셀에 저장하는 방사선 검출부; 상기 복수의 게이트 라인 중 적어도 하나의 게이트 라인을 선택하고, 선택된 게이트 라인을 제어하는 게이트 모듈; 상기 복수의 데이터 라인 중 적어도 하나의 데이터 라인을 선택하고, 선택된 데이터 라인과 상기 선택된 게이트 라인에 의해 결정되는 적어도 하나의 노출 감지 픽셀에 저장된 전하를 읽어들이는 리드아웃 모듈; 및 상기 리드아웃 모듈이 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들이는 전하량을 이용하여 상기 방사선 검출부의 방사선 노출 여부를 판단하는 자동노출감지부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 방사선 디텍터는 서로 교차하는 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인에 연결되는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀을 포함하고, 방사선의 조사량에 비례하여 생성되는 전하를 상기 복수의 픽셀에 저장하는 방사선 검출부; 상기 복수의 게이트 라인 중 적어도 하나의 게이트 라인을 선택하고, 선택된 게이트 라인을 제어하는 게이트 모듈; 상기 복수의 데이터 라인 중 적어도 하나의 데이터 라인을 선택하고, 선택된 데이터 라인과 상기 선택된 게이트 라인에 의해 결정되는 적어도 하나의 노출 감지 픽셀에 저장된 전하를 읽어들이는 리드아웃 모듈; 및 상기 리드아웃 모듈이 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들이는 전하량을 이용하여 상기 방사선 검출부의 방사선 노출 여부를 판단하는 자동노출감지부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 방사선 디텍터 및 이를 이용한 방사선 촬영방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동 노출 감지(AED) 기능을 갖는 방사선 디텍터 및 이를 이용한 방사선 촬영방법에 관한 것이다.
일반적으로, 방사선 촬영장치는 방사선을 피사체에 조사하는 방사선 발생장치(Radiation Generator)와 피사체를 투과한 방사선을 검출하는 방사선 디텍터(Radiation Detector)로 구성된다.
이러한 방사선 촬영장치의 방사선 디텍터는 방사선 검출부에 쌓이는 암전류를 라인 단위로 비워내는 리셋(Reset) 동작, 방사선 발생장치에서 조사되는 방사선을 흡수하는 노출 동작 및 방사선 디텍터에서 방사선 조사에 의해 생성된 전하를 읽어들이는 리드아웃(Readout) 동작을 차례로 수행한다.
이때, 방사선 디텍터는 리셋 동작 중에 방사선 발생장치로부터 노출요청신호를 수신하면, 진행 중인 리셋 동작을 전체 영역에 걸쳐 완료한 후에 방사선 발생장치로 노출 준비가 완료되었음을 알리는 노출준비신호를 송신하여 노출 동작을 진행한다.
이와 같이, 방사선 발생장치와 방사선 디텍터 사이에 서로의 상태신호를 핸드셰이킹(handshaking)하는 트리거 방식을 액티브 라인 트리거(Active Line Trigger) 방식이라 한다.
이러한 액티브 라인 트리거 방식의 방사선 발생장치를 사용하는 경우, 방사선 디텍터는 노출요청신호의 수신시점과 노출준비신호의 송신시점 사이의 시간 동안 리셋 동작을 완료할 수 있기 때문에 양질의 전하량 데이터를 획득할 수 있다. 그러나, 액티브 라인 트리거 방식의 경우에 종래의 방사선 디텍터에서 별도의 장치를 추가하여야 하고, 방사선 디텍터의 구성이 복잡하다는 단점이 있다.
한편, 방사선 디텍터에 노출요청신호만 보내고 방사선을 조사하는 패시브 라인 트리거(Passive Line Trigger) 방식 또는 방사선 디텍터에 노출요청신호를 보내지 않고 방사선을 조사하는 넌-라인 트리거(Non-Line Trigger) 방식의 방사선 발생장치를 사용하는 경우, 방사선 디텍터의 리셋 동작에서 노출 동작으로 전환되는데 시간이 소요되기 때문에 조사된 방사선의 일부를 소실하게 되어 양질의 전하량 데이터를 획득할 수 없다.
또한, 방사선의 소실량을 줄이기 위해 방사선 디텍터에서 일부 영역의 라인에 대한 리셋 동작이 완료되지 않은 상태에서 노출 동작을 수행하게 되면 획득된 전하량 데이터를 출력하여 생성되는 방사선 영상에 라인 단위의 열화현상이 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 방사선 발생장치로부터 조사되는 방사선을 검출하여 자체적으로 방사선 조사를 알리기 위한 자동노출요청신호를 생성하여 비동기 방식으로 방사선이 조사되는 인터페이스 환경에서 방사선의 소실을 최소화함으로써 양질의 전하량 데이터를 획득할 수 있는 방식이 제안되었지만, 여전히 문제가 남아있다.
본 발명은 자동 노출 감지(AED)를 위한 별도의 복잡한 장치 없이 자동 노출 감지 기능을 수행할 수 있는 방사선 디텍터 및 이를 이용한 방사선 촬영방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 방사선 디텍터는 서로 교차하는 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인에 연결되는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀을 포함하고, 방사선의 조사량에 비례하여 생성되는 전하를 상기 복수의 픽셀에 저장하는 방사선 검출부; 상기 복수의 게이트 라인 중 적어도 하나의 게이트 라인을 선택하고, 선택된 게이트 라인을 제어하는 게이트 모듈; 상기 복수의 데이터 라인 중 적어도 하나의 데이터 라인을 선택하고, 선택된 데이터 라인과 상기 선택된 게이트 라인에 의해 결정되는 적어도 하나의 노출 감지 픽셀에 저장된 전하를 읽어들이는 리드아웃 모듈; 및 상기 리드아웃 모듈이 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들이는 전하량을 이용하여 상기 방사선 검출부의 방사선 노출 여부를 판단하는 자동노출감지부를 포함할 수 있다.
상기 자동노출감지부는 상기 방사선 검출부의 방사선 비노출시에 상기 리드아웃 모듈이 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들인 전하량을 이용하여 기준 전하량값을 설정하는 기준설정부; 상기 기준 전하량값과 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들이는 전하량을 비교하여 상기 방사선 검출부의 방사선 노출 여부를 판단하는 비교판단부; 및 상기 방사선 검출부의 방사선 노출 여부에 따라 선택적인 제어 신호를 생성하는 신호생성부를 포함할 수 있다.
상기 비교판단부는 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들이는 전하량이 상기 기준 전하량값 이상인 경우에 상기 방사선 검출부의 방사선 노출로 판단하고, 상기 신호생성부는 상기 방사선 검출부의 방사선 노출로 판단한 경우에 상기 복수의 픽셀을 스캔하여 영상출력용 전하를 읽어들이기 위한 스캔 요청 신호를 생성할 수 있다.
상기 비교판단부는 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들이는 전하량이 상기 기준 전하량값보다 작은 경우에 상기 방사선 검출부의 방사선 비노출로 판단하고, 상기 신호생성부는 상기 방사선 검출부의 방사선 비노출로 판단한 경우에 상기 방사선 검출부의 복수의 픽셀에 저장된 전하를 제거하기 위한 리셋 요청 신호를 생성할 수 있다.
상기 제어 신호를 전달받아 상기 게이트 모듈 및 리드아웃 모듈을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 게이트 모듈은 상기 복수의 게이트 라인이 순차적으로 선택되게 하는 라인 이동부를 포함하고, 상기 라인 이동부는 상기 노출 감지 픽셀에서 전하를 읽어들인 이후에 초기화하여 상기 선택된 게이트 라인이 다시 선택되게 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 촬영방법은 서로 교차하는 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인에 연결되는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀을 포함하고, 방사선의 조사량에 비례하여 생성되는 전하를 상기 복수의 픽셀에 저장하는 방사선 검출부를 포함하는 방사선 디텍터를 이용한 방사선 촬영방법에 있어서, (a) 상기 복수의 게이트 라인 중에서 적어도 하나의 게이트 라인을 선택하는 단계; (b) 상기 복수의 데이터 라인 중에서 적어도 하나의 데이터 라인을 선택하는 단계; (c) 상기 방사선 검출부의 방사선 비노출시에 상기 선택된 게이트 라인과 상기 선택된 데이터 라인에 의해 결정되는 적어도 하나의 노출 감지 픽셀에서 전하를 읽어들이는 단계; (d) 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들인 전하량을 이용하여 기준 전하량값을 설정하는 단계; (e) 상기 방사선 검출부의 복수의 픽셀에 저장된 전하를 제거하는 단계; 및 (f) 상기 노출 감지 픽셀에서 전하를 읽어들이고, 읽어들이는 전하량과 상기 기준 전하량값을 비교하여 상기 방사선 검출부의 방사선 노출 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방사선 검출부가 방사선에 노출되는 노출시간을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방사선 노출 여부를 판단하는 단계에서 상기 읽어들이는 전하량이 상기 기준 전하량값보다 작은 경우에는 상기 방사선 검출부의 방사선 비노출로 판단하고, 상기 (e) 단계와 상기 (f) 단계를 다시 수행할 수 있다.
상기 노출시간은 상기 (e) 단계와 상기 (f) 단계를 다시 수행하는 주기보다 길 수 있다.
상기 방사선 노출 여부를 판단하는 단계에서 상기 읽어들이는 전하량이 상기 기준 전하량값 이상인 경우에는 상기 방사선 검출부의 방사선 노출로 판단하고, 상기 노출시간 동안 상기 방사선 검출부의 방사선 노출을 유지시키는 단계; 및 상기 복수의 픽셀을 스캔하여 영상출력용 전하를 읽어들이는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 노출 감지 픽셀의 전하량 데이터를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전하량 데이터를 보정하는 단계에서는 상기 노출 감지 픽셀에 인접한 픽셀들의 전하량 데이터를 내삽하여 상기 노출 감지 픽셀의 전하량 데이터를 보정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 방사선 디텍터는 방사선 노출을 감지하기 위한 별도의 복잡한 장치 없이 게이트 모듈과 리드아웃 모듈을 제어하기 위해 필수적으로 사용되는 집적 회로(예를 들어, FPGA)에 내부 논리 회로(Logic)로서 자동 노출 감지(Auto Exposure Detection; AED) 모듈을 구성하여 간단하게 자동 노출 감지(AED) 기능을 수행할 수 있다. 또한, 방사선 검출부의 복수의 픽셀 중에서 선택된 적어도 하나의 노출 감지 픽셀을 이용하여 하나의 노출 감지 픽셀만으로도 자동 노출 감지(AED) 기능을 수행할 수 있으며, 이에 자동 노출 감지(AED) 속도가 빨라질 수 있고, 자동 노출 감지(AED) 과정에서 손실되는 전하량을 줄일 수도 있다.
그리고 방사선 노출을 감지한 후 방사선 검출부를 리셋하는 것이 아니라 지정된 방사선 노출시간 후에 전체 방사선에 노출되는 방사선 검출부로 방사선을 감지하고, 조사되는 방사선을 별다른 공정 없이 이어서 사용할 수 있기 때문에 조사되는 방사선을 효과적으로 사용할 수 있으며, 방사선 촬영시간을 줄일 수 있다. 또한, 효과적인 방사선의 사용으로 설정된 노출시간만큼만 피사체가 방사선에 노출될 수 있으므로 방사선에 피폭되는 검진자의 피폭선량을 최소화시킬 수도 있다. 즉, 효율적인 방사선 사용으로 설정된 노출시간을 전체 사용함으로써 검지자에 대한 불필요한 피폭의 증가를 줄일 수 있으며, 영상 품질의 저하를 효과적으로 막을 수 있다. 다시 말해, 방사선 손실 없이 촬영이 가능하다.
한편, 자동 노출 감지(AED) 모듈이 별도의 광 검출부재 또는 방사선 검출부재를 포함하는 별도의 장치가 아니기 때문에 진동에 의한 감지 오류를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 디텍터의 구성을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 노출 감지 픽셀을 설명하기 위한 개념도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 촬영방법을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 노출 감지 픽셀을 설명하기 위한 개념도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 촬영방법을 나타낸 순서도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 디텍터의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 노출 감지 픽셀을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 서로 교차하는 복수의 게이트 라인(121)과 복수의 데이터 라인(131)에 연결되는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀을 포함하고, 방사선의 조사량에 비례하여 생성되는 전하를 상기 복수의 픽셀에 저장하는 방사선 검출부(110); 상기 복수의 게이트 라인(121) 중 적어도 하나의 게이트 라인을 선택하고, 선택된 게이트 라인(125)을 제어하는 게이트 모듈(120); 상기 복수의 데이터 라인(131) 중 적어도 하나의 데이터 라인을 선택하고, 선택된 데이터 라인과 상기 선택된 게이트 라인(125)에 의해 결정되는 적어도 하나의 노출 감지 픽셀(115)에 저장된 전하를 읽어들이는 리드아웃 모듈(130); 및 상기 리드아웃 모듈(130)이 상기 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들이는 전하량을 이용하여 상기 방사선 검출부(110)의 방사선 노출 여부를 판단하는 자동노출감지부(140)를 포함할 수 있다.
방사선 검출부(110)는 방사선이 조사되며, 조사되는 방사선에 의해 전하가 생성될 수 있다. 방사선 검출부(110)는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀로 구획될 수 있고, 각 픽셀에 방사선의 조사량에 비례하여 생성되는 전하를 저장할 수 있다. 방사선 디텍터(100)는 방사선이 조사되어 전하를 생성하는 물질(예를 들어, 광도전물질 등)을 이용하여 직접 전하를 생성하는 직접(direct) 방식일 수도 있고, 방사선을 가시광선으로 변환시키는 물질(예를 들어, 신틸레이터 등)에 의해 조사되는 방사선을 가시광선으로 변환시켜 광 다이오드를 통해 간접적으로 전하를 생성하는 간접(indirect) 방식일 수도 있는데, 간접 방식일 경우에 방사선 검출부(110)는 각 픽셀마다 조사된 방사선을 수광하여 발광하면서 가시광선 포톤(photon)을 출력하는 신틸레이터(scintillator), 출력된 가시광선 포톤을 수광하여 전하(또는 전기적 신호)를 생성하는 광 다이오드(또는 포토 다이오드) 및 생성된 전하를 저장하는 저장소자(예를 들어, 스토리지 캐패시터)를 포함할 수 있다. 한편, 전하를 저장할 수 있는 광 다이오드를 사용할 수도 있다.
게이트 모듈(120)은 복수의 게이트 라인(121) 중 적어도 하나의 게이트 라인을 선택할 수 있고, 선택되는 게이트 라인을 제어할 수 있다. 예를 들어, 게이트 모듈(120)에서 게이트 라인을 선택하면 선택된 게이트 라인에 있는 저장소자(예를 들어 픽셀 전극, 스토리지 캐패시터 등)들을 온(On) 시킬 수 있고, 선택된 게이트 라인에 있는 저장소자들이 온(On) 되면 저장소자에 축적된 전하가 데이터 라인(131)으로 이동할 수 있다.
본 발명에서는 자동 노출 감지(Auto Exposure Detection; AED) 기능을 위해 복수의 게이트 라인(121) 중 방사선 노출을 감지할 게이트 라인(125)을 적어도 하나 선택할 수 있다. 방사선 노출을 감지할 게이트 라인(125)이 선택되면, 방사선 디텍터(100)는 방사선 노출이 감지될 때까지 선택된 게이트 라인(125)만을 스캔(또는 전하 리드아웃)하여 전하량을 읽어들임으로써 방사선 노출을 감지할 수 있다. 한편, 방사선 노출을 감지할 게이트 라인(125)은 보편적으로 방사선이 많이 조사되는 부분인 중앙부에 근접한 게이트 라인(121)으로 선택할 수 있는데, 이에 한정되지 않고, 원하는 위치(예를 들어 상단부, 하단부 등)에 선택하거나 복수의 게이트 라인(예를 들어, 상단부, 중앙부 및 하단부의 세 게이트 라인 등)을 선택할 수도 있다.
리드아웃 모듈(130)은 복수의 데이터 라인(131) 중 적어도 하나의 데이터 라인을 선택하고, 선택되는 데이터 라인과 게이트 모듈(120)에서 선택된 게이트 라인에 의해 결정되는(또는 선택되는 데이터 라인과 게이트 모듈에서 선택된 게이트 라인이 교차하는 점에 대응하는) 픽셀에 저장된 전하를 읽어들일 수 있다. 예를 들어, 저장소자가 온(On) 되어 저장소자에 축적된 전하가 데이터 라인(131)으로 이동하면, 리드아웃 모듈(130)이 전하가 이동된 데이터 라인을 선택하여 전하가 이동된 데이터 라인에서 전하를 읽어들일 수 있다. 이때, 리드아웃 모듈(130)은 읽어들인 전하를 전기 신호로 변환시킬 수도 있다.
본 발명에서는 복수의 데이터 라인(131) 중에서 방사선의 감지를 위해 선택된 게이트 라인(125)과 교차하는 적어도 하나의 데이터 라인을 선택하고, 선택된 적어도 하나의 데이터 라인과 방사선 노출의 감지를 위해 선택된 게이트 라인(125)에 의해 결정되는 적어도 하나의 노출 감지 픽셀(115)에 저장된 전하를 읽어들일 수 있다. 이때, 하나의 노출 감지 픽셀만을 이용하는 경우도 가능하나, 보다 안정적으로 방사선 노출을 감지하기 위하여 복수의 노출 감지 픽셀을 이용할 수 있다. 이를 통해 노출 감지 픽셀(115)에서만 전하를 읽어들여 간단하게 자동 노출 감지(AED) 기능을 수행할 수 있다.
한편, 복수의 게이트 라인(121) 및 복수의 데이터 라인(131)은 집적회로(Integrated Circuit; IC)에 연결될 수 있도록 그룹화될 수 있고, 각 집적회로(IC)는 복수의 라인이 각각 연결되는 복수의 채널을 포함할 수 있다. 예를 들어, 방사선 디텍터(100)는 가로 방향과 세로 방향에 각각 12개씩(총 24개)의 게이트 집적회로(Gate IC)와 리드아웃 집적회로(ReadOut IC; ROIC)를 포함할 수 있고, 각 집적회로(IC)는 256 채널을 가질 수 있는데, 이러한 경우에 방사선 검출부(110)는 3072 × 3072의 픽셀로 구획될 수 있으며, 각 집적회로(IC)에서 하나씩 12개의 데이터 라인(131)을 선택하여 12개의 노출 감지 픽셀(115)을 사용할 수도 있다. 여기서, 각 픽셀의 폭은 140 ㎛일 수 있고, 픽셀값(예를 들어, 픽셀에 저장된 전하량)의 범위는 0 내지 16,384(14 bit)일 수도 있다. 그리고 각 집적회로(IC)에서 하나씩 데이터 라인(131)을 선택하는 경우, 각 집적회로(IC)에서 동일한 채널에 해당하는 데이터 라인(131)을 선택할 수 있고, 어느 하나의 노출 감지 픽셀(115)에서 방사선 노출 감지의 불량(fail)이 발생하였을 때 신속히 다음 노출 감지 픽셀(115)로 이동할 수 있다. 또한, 각 노출 감지 픽셀(115)의 위치를 파악하기 용이하며, 각 노출 감지 픽셀(115)의 위치를 알면 방사선 노출 감지 속도가 증가될 수 있고, 방사선 노출 감지로 인해 손실된 전하량 데이터를 보정하기 쉬워질 수도 있다. 한편, 노출 감지 픽셀(115)은 반드시 12개를 선택할 필요는 없으며, 적어도 하나의 노출 감지 픽셀을 선택하면 족하고, 또한 노출 감지 픽셀에 의한 자동 노출 감지(AED) 운용의 제한이 아니라 전체 평균(mean) 혹은 희망하는 노출 감지 픽셀의 수를 변경할 수 있다.
자동노출감지부(140)는 리드아웃 모듈(130)이 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들이는 전하량을 이용하여 방사선 검출부(110)의 방사선 노출 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 방사선 검출부(110)의 비노출시(또는 자동 노출 감지 초기)에 리드아웃 모듈(130)이 읽어들인 전하량으로 기준 전하량값을 설정하고, 상기 기준 전하량값과 읽어들이는(또는 현재 읽어들인) 전하량을 비교하여 상기 읽어들이는 전하량이 상기 기준 전하량값 이상이면 방사선 검출부(110)의 방사선 노출을 판단할 수 있다.
자동노출감지부(140)는 방사선 검출부(110)의 방사선 비노출시에 리드아웃 모듈(130)이 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들인 전하량을 이용하여 기준 전하량값을 설정하는 기준설정부(141); 상기 기준 전하량값과 현재 노출 감지 픽셀(115)의 전하량을 비교하여 방사선 검출부(110)의 방사선 노출 여부를 판단하는 비교판단부(142); 및 방사선 검출부(110)의 방사선 노출을 판단한 경우에 방사선 검출부(110)의 복수의 픽셀을 스캔하여 방사선 검출부(110)의 복수의 픽셀에서 영상출력용 전하를 읽어들이는 스캔 신호를 생성하는 신호생성부(143)를 포함할 수 있다.
기준설정부(141)는 방사선 검출부(110)의 방사선 비노출시에 적어도 하나의 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들인 전하량을 이용하여 기준 전하량값을 설정하는데, 방사선 비노출시에 적어도 하나의 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들인 전하량은 각 노출 감지 픽셀(115)에 쌓인 암전류일 수 있고, 상기 기준 전하량값은 적어도 하나의 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들인 전하량보다 큰 값으로 선택될 수 있다. 여기서, 상기 기준 전하량값은 방사선 노출 감지 오류를 줄이기 위해 방사선 비노출시에 적어도 하나의 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들인 전하량보다 소정 비율만큼 큰 값으로 선택될 수 있는데, 상기 소정 비율은 방사선 디텍터의 사양과 방사선 촬영환경 등에 따라 알맞게 정해질 수 있다. 예를 들어, 방사선 비노출시에 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들인 전하량이 10일 경우에 상기 기준 전하량값이 50일 수 있는데, 진동에 의한 감지 오류를 회피하기 위해서는 진동에 의한 오차가 발생하여도 방사선 노출시에 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들일 수 있는 전하량이 50 이상이어야 하고, 진동에 의한 오차가 발생하여도 방사선 비노출시에 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들일 수 있는 전하량이 50 미만이어야 한다.
한편, 종래의 방사선 디텍터는 이동이나 검사를 위해 환자와의 마찰 또는 접촉이 빈번하게 이루어지는데, 이러한 마찰이나 접촉에 의해 발생하는 진동으로 인하여 광 검출부 또는 방사선 검출부의 상태가 변하면서 의도하지 않은 자동노출요청신호가 생성되는 문제가 발생한다. 하지만, 본 발명에서는 진동에 의한 오차를 반영하여 상기 기준 전하량값을 설정하므로 방사선 노출 감지의 오차를 줄일 수 있다.
비교판단부(142)는 상기 기준 전하량값과 현재 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들인 전하량을 비교하여 방사선 검출부(110)의 방사선 노출 여부를 판단할 수 있는데, 현재 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들인 전하량이 상기 기준 전하량값 이상인 경우에 방사선 검출부(110)의 방사선 노출을 판단할 수 있다. 노출 감지 픽셀(115)에 저장되는 전하량은 방사선의 조사량에 비례하기 때문에 방사선 검출부(110)가 방사선에 노출되지 않았다가 갑자기 방사선에 노출되게 되면, 현재 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들인 전하량이 보다 큰 값을 갖게 되어 현재 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들인 전하량이 상기 기준 전하량값 이상이 된다. 이를 이용하여 방사선 검출부(110)의 방사선 노출을 판단할 수 있다.
비교판단부(142)는 노출 감지 픽셀(115)이 복수일 때, 현재 복수의 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들인 전하량이 복수의 노출 감지 픽셀(115) 중 위치에 관계없이 적어도 하나의 노출 감지 픽셀(115)에서 상기 기준 전하량값 이상인 경우에 방사선 검출부(110)의 방사선 노출을 판단할 수 있다. 이때, 두 개 이상의 노출 감지 픽셀(115)에서 상기 기준 전하량값 이상인 경우에 방사선 검출부(110)의 방사선 노출을 판단하면, 보다 정확한 방사선 검출부(110)의 방사선 노출 여부를 판단할 수 있는데, 한 노출 감지 픽셀(115)의 고장 또는 불량이 발생하여도 다른 노출 감지 픽셀(115)의 감지(또는 판단)를 이용할 수 있으므로 한 노출 감지 픽셀(115)의 고장 또는 불량으로 인한 감지 오류를 방지할 수 있다. 한편, 방사선 노출시에 방사선 검출부(110)의 거의 모든 픽셀에 방사선이 조사되기 때문에 방사선 노출시에는 두 곳 이상의 노출 감지 픽셀(115)에 언제나 방사선이 조사될 수 있어 두 개 이상의 노출 감지 픽셀(115)에서 방사선이 감지되었을 때 방사선 검출부(110)의 방사선 노출을 판단하여도 아무런 문제가 없으며, 방사선 노출시에 방사선 검출부(110)의 중앙부는 일반적으로 방사선이 많이 조사되는 부분이므로 방사선 검출부(110)의 중앙부에 전체 또는 적어도 하나의 노출 감지 픽셀(115)이 위치할 수도 있다.
반면, 비교판단부(142)는 현재 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들인 전하량이 상기 기준 전하량값보다 작은 경우에 방사선 검출부(110)의 방사선 비노출을 판단할 수 있다. 노출 감지 픽셀(115)에 저장되는 전하량은 방사선의 조사량에 비례하기 때문에 방사선 검출부(110)가 계속 방사선에 노출되지 않으면, 현재 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들인 전하량이 계속 비슷한 값을 갖게 되어 방사선의 비노출시 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들인 전하량보다 큰 값을 갖는 상기 기준 전하량값보다 현재 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들인 전하량이 작게 된다. 이를 이용하여 방사선 검출부(110)의 방사선 비노출을 판단할 수 있다.
신호생성부(143)는 방사선 검출부(110)의 방사선 노출 여부 판단에 따라 스캔 요청 신호와 리셋 요청 신호를 포함하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 신호생성부(143)가 방사선 검출부(110)의 방사선 노출을 판단한 경우에는 방사선 검출부(110)의 복수의 픽셀을 스캔하여 방사선 검출부(110)의 복수의 픽셀에서 영상출력용 전하를 읽어들이기 위한 스캔 요청 신호를 생성할 수 있다. 방사선 검출부(110)의 복수의 픽셀을 스캔하는 방법은 왼쪽 최상단에서 오른쪽 최하단까지 순차적으로 스캔해가는 순차주사(progressive scan)할 수 있고, 이를 위해 쉬프트 레지스터(Shift Register)와 같은 라인 이동부(미도시)를 사용할 수도 있으며, 상기 영상출력용 전하는 방사선 영상을 생성하는데 이용될 수 있다. 한편, 하나의 게이트 라인(121)을 스캔하는 시간은 매우 짧은 시간일 수 있는데, 예를 들어 약 196 ㎲일 수 있으며, 하나의 게이트 라인(121)을 스캔하는 시간이 약 196 ㎲일 경우에 방사선 검출부(110)의 방사선 노출이 판단되어 설정된 노출시간(예를 들어, 500 ㎳)만큼 방사선 검출부(110)을 방사선에 노출시키면, 노출 감지 픽셀(115) 또는 방사선의 감지를 위해 선택된 게이트 라인(125)은 상기 기준 전하량값과 현재 노출 감지 픽셀(115)의 전하량 비교 때문에 약 196 ㎲의 방사선 조사량을 손실하게 된다. 그리고 쉬프트 레지스터에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
반면, 신호생성부(143)는 방사선 검출부(110)의 방사선 비노출을 판단한 경우에 방사선 검출부(110)의 복수의 픽셀에 저장된 전하를 모두 제거하기 위한 리셋 요청 신호를 생성할 수 있다. 방사선 검출부(110)의 방사선 비노출시에 적어도 하나의 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들인 전하량은 암전류일 수 있고, 방사선 검출부(110)의 복수의 픽셀 모든 곳에 암전류가 쌓여 있을 수 있으므로 정확한 방사선 검출부(110)의 방사선 노출 여부 판단과 고품질의 방사선 영상을 위해 방사선 검출부(110)의 방사선 노출 전에 방사선 검출부(110)의 복수의 픽셀에 저장된 전하를 모두 제거할 수 있다. 여기서, 신호생성부(143)는 방사선 검출부(110)의 방사선 비노출이 판단되면, 방사선 검출부(110)의 복수의 픽셀에 저장된 전하를 모두 제거하라는 상기 리셋 요청 신호를 생성할 수 있다.
게이트 모듈(120)은 상기 복수의 게이트 라인이 순차적으로 선택되게 하는 쉬프트 레지스터(Shift Register) 등의 라인 이동부(미도시)를 포함할 수 있다. 한편, 리드아웃 모듈(130)도 상기 복수의 데이터 라인이 순차적으로 선택되게 하는 라인 이동부(미도시)를 포함할 수도 있다. 상기 쉬프트 레지스터는 디지털 회로에서 선형 방식으로 설치된 프로세서 레지스터의 집합이며, 회로가 활성화되었을 경우에 데이터를 줄 아래로 이동시키는 것과 같은 방법으로 입출력을 서로 연결할 수 있는데, 상기 쉬프트 레지스터를 통해 방사선 검출부(110)의 복수의 픽셀 또는 복수의 노출 감지 픽셀(115)을 순차주사(progressive scan)할 수 있다.
그리고 상기 라인 이동부(미도시)는 복수의 노출 감지 픽셀(115)에서 전하를 읽어들인 이후에 초기화하여 선택된 게이트 라인(125)이 다시 선택되게 하는데, 방사선 검출부(110)의 방사선 노출이 판단되기 전까지 반복적으로 방사선의 감지를 위해 선택된 게이트 라인(125)이 선택되도록 방사선 검출부(110)의 방사선 노출 여부를 판단하기 위해 이루어지는 선택된 게이트 라인(125)의 스캔이 완료될 때마다 초기화될 수 있다. 여기서, 상기 라인 이동부(미도시)의 초기화는 왼쪽 첫번째 노출 감지 픽셀(115)부터 다시 스캔할 수 있도록 방사선의 감지를 위해 선택된 게이트 라인(125)의 스캔이 완료된 후 왼쪽 첫번째 노출 감지 픽셀(115)이 선택되게 한다는 의미로, 선택된 게이트 라인(125)에서 다른 게이트 라인(121)으로 이동하지 않고, 동일하게 선택된 게이트 라인(125)을 선택하여 방사선 노출 감지가 선택된 게이트 라인(125)에서 반복하여 수행될 수 있도록 하는 것이다. 이러한 경우, 선택된 게이트 라인(125)의 동일한 라인을 반복 스캔하는 스캔 속도가 빠르며, 방사선 노출 감지로 인해 손실된 전하량 데이터를 보정하기 쉬워질 수 있다. 한편, 상기 라인 이동부(미도시)의 초기화를 하지 않으면 방사선의 감지를 위해 선택된 게이트 라인(125)의 스캔이 완료된 후 선택된 게이트 라인(125)의 다음 게이트 라인이 선택되게 된다. 이때, 상기 다음 게이트 라인의 픽셀 중 왼쪽 첫번째 픽셀부터 선택된다. 그리고 방사선 검출부(110)의 방사선 노출이 판단될 경우, 상기 라인 이동부(미도시)를 초기화시켜 방사선 검출부(110)의 복수의 픽셀 중 왼쪽 최상단의 픽셀이 선택되도록 할 수도 있다. 여기서, 초기화를 안 하는 경우에 두 개 이상의 게이트 라인(121)이 온(On) 되어 이상 영상이 획득될 수 있다.
자동노출감지부(140)는 주 제어부(50)의 내부 논리 회로(Logic)일 수 있다. 주 제어부(50)는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array; FPGA)와 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)가 수행할 기능이 프로그래밍된 논리 회로(Logic)를 포함할 수 있는데, 필드 프로그래머블 게이트 어레이는 프로그램이 가능한 비메모리 반도체의 일종으로, 회로 변경이 불가능한 일반 반도체와 달리 용도에 맞게 회로를 다시 새겨넣을 수 있다. 따라서, 자동 노출 감지(AED) 기능을 위해 소프트웨어 프로그램 하듯이 자동 노출 감지(AED) 기능을 위한 논리 회로(Logic)를 구성하여 쉽게 반도체가 자동 노출 감지(AED) 기능을 갖도록 할 수 있고, 이에 필드 프로그래머블 게이트 어레이 내부의 논리 회로(Logic)로 자동 노출 감지(AED) 모듈을 구성하여 별도의 복잡한 자동 노출 감지(AED) 장치 없이도 간단하게 자동 노출 감지(AED) 기능을 수행할 수 있다. 다시 말하면, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)인 주 제어부(50)에 자동노출감지부(140)를 포함시켜 함께 형성할 수 있다.
한편, 종래의 자동노출요청신호를 생성하는 비동기 방식의 방사선 디텍터에서, 자동노출요청신호를 생성하는 회로에는 광 검출부 또는 방사선 검출부에서 낮은 레벨의 신호가 감지되는 경우에도 자동노출요청신호를 생성할 수 있도록 증폭 회로가 구비될 수 있는데, 임펄스(impulse)와 같은 잡음(noise) 신호가 증폭되어 의도하지 않게 자동노출요청신호가 생성될 수 있는 문제점이 있다. 또한, 방사선 노출을 감지하기 위한 별도의 복잡한 장치가 필요하기 때문에 방사선 디텍터가 사용되는 환경에서 급격한 온도변화에 의해 트리거 신호를 생성하는 회로를 구성하는 소자들의 상태가 변화하여 오프셋이 변경됨에 따라 의도하지 않은 자동노출요청신호가 생성될 수 있는 문제점도 있다. 하지만, 본 발명에서는 방사선 노출을 감지하기 위한 별도의 복잡한 장치 없이 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)인 주 제어부(50)에 자동노출감지부(140)를 포함시켜 함께 형성할 수 있으므로, 진동, 임펄스 등과 같은 잡음 신호에 의해 방사선 노출 감지 오류가 발생하는 것을 줄일 수 있다.
방사선 디텍터(100)는 상기 제어 신호를 전달받아 게이트 모듈(120) 및 리드아웃 모듈(130)을 제어하는 제어부(150)를 더 포함할 수 있다. 제어부(150)는 방사선 디텍터(100)의 전반적인 제어를 담당하는데, 상기 스캔 요청 신호와 상기 리셋 요청 신호가 자동노출감지부(140)에서 제어부(150)로 전송되면, 게이트 모듈(120) 및 리드아웃 모듈(130)이 상기 스캔 요청 신호에 대응하는 스캔 기능과 상기 리셋 요청 신호에 대응하는 리셋(Reset) 기능을 수행하도록 제어할 수 있다. 한편, 제어부(150)는 주 제어부(50)에 포함될 수도 있다.
그리고 주 제어부(50)는 데이터 인터페이스(160)를 더 포함할 수 있다. 데이터 인터페이스(160)는 방사선 검출부(110)의 방사선 노출이 판단되어 게이트 모듈(120) 및 리드아웃 모듈(130)이 스캔을 통해 읽어들인 상기 영상출력용 전하를 획득한 후에 상기 영상출력용 전하 데이터를 프레임(Frame) 형태로 배열하여 컴퓨터(Personal Computer; PC)로 전송하는 역할을 할 수 있다. 여기서, 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하여 데이터 인터페이스(160)로 전달할 수도 있는데, 방사선 디텍터(100)은 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환기(170)를 더 포함할 수 있다.
종래에는 별도의 복잡한 자동 노출 감지(auto exposure detection; AED) 장치를 이용하여 자동노출요청신호를 생성함으로써, 자동노출요청신호가 방사선 디텍터의 제어부에 전송되면 방사선 노출로 판단하고 방사선 검출부에 쌓이는 암전류를 라인 단위로 비워내는 리셋(Reset) 동작을 수행한 후, 소정 시간 동안 방사선을 흡수하는 노출 동작을 수행하였다. 이러한 경우, 리셋 동작을 수행 중에도 검진자에게 방사선이 피폭되기 때문에 검진자의 피폭선량이 증가하게 되고, 리셋 동작을 수행하는 동안의 방사선이 소실되게 된다.
이에 본 발명에서는 별도의 복잡한 자동 노출 감지(AED) 장치를 이용하는 대신에 일반적으로 사용되는 집적 회로(예를 들어, FPGA)에 내부 논리 회로(Logic)인 자동 노출 감지(AED) 모듈을 구성하여 별도의 복잡한 자동 노출 감지(AED) 장치 없이도 간단하게 자동 노출 감지(AED) 기능을 수행할 수 있다. 그리고 본 발명에서는 방사선 노출을 감지하기 전에 리셋 동작을 수행하고 방사선 노출을 감지한 후 바로 소정 시간 동안 방사선을 흡수하는 노출 동작을 수행할 수 있기 때문에 방사선의 소실 없이 방사선을 효과적으로 이용할 수 있으며, 이에 검진자에게 불필요한 방사선 피폭이 없으므로 검진자의 피폭선량을 최소화할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 디텍터(100)는 입사하는 방사선을 검출하여 방사선 노출을 감지하는 별도의 복잡한 장치 없이 게이트 모듈과 리드아웃 모듈을 제어하기 위해 필수적으로 사용되는 집적 회로(예를 들어, FPGA)에 내부 논리 회로(Logic)로서 자동 노출 감지(Auto Exposure Detection; AED) 모듈을 구성하여 간단하게 자동 노출 감지(AED) 기능을 수행할 수 있다. 또한, 방사선 검출부의 복수의 픽셀 중에서 선택된 적어도 하나의 노출 감지 픽셀을 이용하여 하나의 노출 감지 픽셀만으로도 자동 노출 감지(AED) 기능을 수행할 수 있으며, 이에 자동 노출 감지(AED) 속도가 빨라질 수 있고, 자동 노출 감지(AED) 과정에서 손실되는 전하량을 줄일 수도 있다. 그리고 자동 노출 감지(AED) 모듈이 별도의 광 검출부재 또는 방사선 검출부재를 포함하는 별도의 장치가 아니기 때문에 마찰이나 접촉에 의해 발생하는 진동에 의한 감지 오류를 감소시킬 수 있다. 또한, 효과적인 방사선의 사용으로 설정된 노출시간만큼만 피사체가 방사선에 노출될 수 있으므로 방사선에 피폭되는 검진자의 피폭선량을 최소화시킬 수도 있다. 한편, 기준 전하량값을 방사선 비노출시에 노출 감지 픽셀(115)에서 읽어들인 전하량보다 소정 비율만큼 큰 값으로 방사선 디텍터(100)의 사양과 방사선 촬영환경 등에 따라 알맞게 설정함으로써 진동, 온도 변화, 잡음 등의 방사선 노출 감지 오류를 줄일 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 촬영방법을 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 촬영방법을 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 디텍터와 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 촬영방법은 서로 교차하는 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인에 연결되는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀을 포함하고, 방사선의 조사량에 비례하여 생성되는 전하를 상기 복수의 픽셀에 저장하는 방사선 검출부를 포함하는 방사선 디텍터를 이용한 방사선 촬영방법에 있어서, (a) 상기 복수의 게이트 라인 중에서 적어도 하나의 게이트 라인을 선택하는 단계(S100); (b) 상기 복수의 데이터 라인 중에서 적어도 하나의 데이터 라인을 선택하는 단계(S200); (c) 상기 방사선 검출부가 상기 방사선에 비노출시에 상기 선택된 게이트 라인과 상기 선택된 데이터 라인에 의해 결정되는 적어도 하나의 노출 감지 픽셀에서 전하를 읽어들이는 단계(S300); (d) 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들인 전하량을 이용하여 기준 전하량값을 설정하는 단계(S400); (e) 상기 방사선 검출부의 복수의 픽셀에 저장된 전하를 제거하는 단계(S500); 및 (f) 상기 노출 감지 픽셀에서 전하를 읽어들이고, 읽어들이는 전하량과 상기 기준 전하량값을 비교하여 상기 방사선 검출부의 방사선 노출 여부를 판단하는 단계(S600)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 복수의 게이트 라인 중에서 방사선을 감지할 적어도 하나의 게이트 라인을 선택한다(S100). 방사선을 감지할 게이트 라인이 선택되면, 상기 방사선 디텍터는 방사선 노출이 감지될 때까지 방사선의 감지를 위해 선택된 게이트 라인만을 스캔(또는 전하 리드아웃)하여 전하량을 읽어들임으로써 방사선 노출을 감지할 수 있다. 이로 인해 종래에 필요하였던 별도의 복잡한 자동 노출 감지(Auto Exposure Detection; AED) 장치 없이 간단하게 자동 노출 감지(AED) 기능을 수행할 수 있다.
다음으로, 상기 복수의 데이터 라인 중에서 방사선의 감지를 위해 선택된 게이트 라인과 교차하는 적어도 하나의 데이터 라인을 선택한다(S200). 이때, 방사선 노출시에 일반적으로 방사선이 많이 조사되는 부분인 상기 방사선 검출부의 중앙부에 위치한 데이터 라인을 선택할 수도 있다.
그 다음 상기 방사선 검출부의 방사선 비노출시(또는 자동 노출 감지 초기)에 상기 선택된 적어도 하나의 게이트 라인과 상기 선택된 적어도 하나의 데이터 라인이 교차하는 적어도 하나의 노출 감지 픽셀에서 전하를 읽어들인다(S300). 이러한 경우, 상기 노출 감지 픽셀에서만 전하를 읽어들여 간단하게 자동 노출 감지(AED) 기능을 수행할 수 있다. 한편, 상기 방사선 검출부의 복수의 픽셀이 12 그룹으로 그룹화되어 있는 경우에 각 그룹에서 하나씩 12개의 데이터 라인이 선택될 수 있고, 12개의 상기 노출 감지 픽셀을 사용할 수도 있다.
그리고 적어도 하나의 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들인 전하량을 이용하여 기준 전하량값을 설정한다(S400). 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들인 전하량은 상기 방사선 검출부의 방사선 비노출시 또는 자동 노출 감지 초기에 읽어들인 전하량으로, 상기 방사선 검출부의 방사선 노출시에 읽어들일 수 있는 전하량과 비교하여 적정한 기준 전하량값을 설정할 수 있다. 한편, 방사선 비노출시에 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들인 전하량은 각 노출 감지 픽셀에 쌓인 암전류일 수 있고, 상기 기준 전하량값은 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들인 전하량보다 큰 값으로 선택될 수 있다. 여기서, 상기 기준 전하량값은 방사선 노출 감지 오류를 줄이기 위해 방사선 비노출시에 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들인 전하량보다 소정 비율만큼 큰 값으로 선택될 수 있는데, 상기 소정 비율은 방사선 디텍터의 사양과 방사선 촬영환경 등에 따라 알맞게 정해질 수 있다.
이후에 상기 방사선 검출부의 복수의 픽셀에 저장된 전하를 모두 제거한다(S500). 상기 방사선 검출부의 방사선 비노출시에 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들인 전하량은 암전류일 수 있고, 상기 방사선 검출부의 복수의 픽셀 모든 곳에 암전류가 쌓여 있을 수 있으므로 정확한 상기 방사선 검출부의 방사선 노출 여부 판단과 고품질의 방사선 영상을 위해 상기 방사선 검출부의 방사선 노출 전에 상기 방사선 검출부의 복수의 픽셀에 저장된 전하를 모두 제거할 수 있다.
다음으로, 적어도 하나의 상기 노출 감지 픽셀에서 전하를 읽어들이고, 읽어들이는 전하량과 상기 기준 전하량값을 비교하여 상기 방사선 검출부의 방사선 노출 여부를 판단한다(S600). 상기 읽어들이는(또는 현재 읽어들인) 전하량이 상기 기준 전하량값 이상인 경우에 상기 방사선 검출부의 방사선 노출을 판단할 수 있고, 상기 읽어들이는 전하량이 상기 기준 전하량값보다 작은 경우에 상기 방사선 검출부의 방사선 비노출을 판단할 수 있다. 이때, 상기 방사선 노출 여부를 판단하는 단계(S600)에서 상기 읽어들이는 전하량이 상기 기준 전하량값보다 작은 경우에는 상기 방사선 검출부의 방사선 비노출로 판단하고, 상기 (e) 단계와 상기 (f) 단계를 다시 수행할 수 있다. 이를 통해 상기 방사선 검출부의 방사선 노출을 판단할 때까지 상기 (e) 단계와 상기 (f) 단계를 반복하여 간단하게 자동 노출 감지(AED) 기능을 수행할 수 있다.
상기 방사선 검출부가 방사선에 노출되는 노출시간을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 노출시간이 설정되면, 상기 방사선 검출부의 방사선 노출이 감지된 후에 알맞은 방사선이 검진자에게 조사될 수 있도록 할 수 있으므로 방사선에 피폭되는 검진자의 피폭선량을 줄일 수 있고, 복잡한 구성없이 간단하게 방사선의 조사량을 제어할 수 있다. 한편, 상기 노출시간은 방사선의 강도에 따라 달라질 수 있는데, 상기 노출시간과 방사선의 강도는 검진자에 따라 알맞게 정해질 수 있다.
상기 방사선 노출 여부를 판단하는 단계(S600)에서 상기 읽어들이는 전하량이 상기 기준 전하량값 이상인 경우에는 상기 방사선 검출부의 방사선 노출로 판단할 수 있고, 상기 노출시간 동안 상기 방사선 검출부의 방사선 노출을 유지시키는 단계; 및 상기 복수의 픽셀을 스캔하여 영상출력용 전하를 읽어들이는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방사선 검출부의 방사선 노출을 유지시키는 단계는 방사선 영상을 생성하기 위해 상기 노출시간 동안 상기 방사선 검출부를 방사선에 노출시킨다. 본 발명에서는 상기 방사선 검출부의 방사선 노출을 판단한 후 상기 방사선 검출부를 리셋하는 것이 아니라 바로 상기 노출시간 동안 상기 방사선 검출부의 방사선 노출을 유지시킬 수 있다. 이러한 경우, 상기 방사선 검출부의 방사선 노출을 판단한 후 조사되는 방사선을 이어서 사용할 수 있기 때문에 조사되는 방사선을 효과적으로 사용할 수 있으며, 방사선 촬영시간을 줄일 수 있다. 또한, 효과적인 방사선의 사용으로 상기 노출시간만큼만 피사체가 방사선에 노출될 수 있으므로 방사선에 피폭되는 검진자의 피폭선량을 최소화시킬 수도 있다.
상기 영상출력용 전하를 읽어들이는 단계는 상기 방사선 검출부의 상기 복수의 픽셀을 스캔하여 상기 방사선 검출부의 상기 복수의 픽셀에서 영상출력용 전하를 읽어들인다. 상기 방사선 검출부의 상기 복수의 픽셀을 스캔하는 방법은 왼쪽 최상단에서 오른쪽 최하단까지 순차적으로 스캔해가는 순차주사(progressive scan)할 수 있고, 이를 위해 쉬프트 레지스터(Shift Register)를 사용할 수도 있으며, 상기 영상출력용 전하는 방사선 영상을 생성하는데 이용될 수 있다. 한편, 쉬프트 레지스터에 대한 자세한 설명은 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 디텍터에서 설명하여 생략하도록 한다. 상기 영상출력용 전하를 읽어들이는 단계에서도 상기 방사선 검출부의 방사선 노출을 판단한 후 상기 방사선 검출부의 리셋 없이 상기 설정된 노출시간 동안 상기 방사선 검출부의 방사선 노출을 유지시키고 바로 상기 영상출력용 전하를 읽어들이기 때문에 손실되는 방사선 없이 조사되는 방사선을 효과적으로 사용할 수 있으며, 방사선 촬영시간을 줄일 수 있다.
한편, 상기 방사선 검출부의 상기 복수의 픽셀에서 영상출력용 전하를 읽어들여 방사선 영상의 생성을 위해 컴퓨터(Personal Computer; PC)로 전송한 후에는 소정 시간(예를 들어, 7초) 동안 상기 방사선 검출부의 리셋(또는 상기 방사선 검출부의 상기 복수의 픽셀에 잔존하는 전하 제거) 작업을 수행할 수 있고, 방사선 영상의 최초 촬영이 끝난 후에는 상기 기준 전하량값의 설정 없이 일정 간격(예를 들어, 100 내지 500 ㎳ 간격)으로 상기 (e) 단계와 상기 (f) 단계를 반복하여 자동 노출 감지(AED) 기능을 수행하고 빠른 방사선 재촬영을 진행할 수 있다. 상기 방사선 검출부의 리셋을 위한 소정 시간은 상기 설정된 노출시간 및 방사선 강도에 따라 달라질 수 있는데, 방사선에 오랜 시간(예를 들어, 500 ㎳ 이상) 노출되거나 강도가 센 방사선에 노출되면 방사선 영상 생성으로 상기 방사선 검출부의 상기 복수의 픽셀에 저장된 전하가 다 빠져나가지 않고 잔존하게 된다. 이러한 잔존하는 전하에 의해 다음 방사선 촬영시에 고스트 이미지(ghost image), 잔상 등이 존재할 수 있다. 이에 상기 방사선 검출부의 리셋을 반복 실시하거나 리셋 시간을 늘려 상기 방사선 검출부의 상기 복수의 픽셀에 잔존하는 전하를 완전히 제거할 수 있다. 이때, 방사선 노출시간 및 방사선 강도에 비례하여 많은 양의 전하가 잔존하게 되므로 상기 설정된 노출시간이 길어지거나 방사선 강도가 세지면 상기 소정 시간이 길어질 수 있는데, 상기 방사선 검출부의 리셋을 위한 횟수가 늘어나거나 리셋 시간이 늘어날 수 있다.
한편, 종래의 방사선 디텍터는 방사선 촬영 이후 재촬영을 위한 준비 시간을 확보할 수 있어야 다음 방사선 촬영시 양질의 전하량 데이터를 획득할 수 있다. 따라서, 액티브 라인 트리거 방식의 방사선 디텍터에서는 일정시간의 재촬영 준비 시간을 확보하고 있다. 그리고 넌-라인 트리거 방식의 방사선 디텍터를 사용하는 경우에는 방사선 디텍터의 상태와 무관하게 방사선 조사가 이루어질 수 있는 문제점이 있다. 다시 말하면, 종래의 방사선 디텍터는 방사선 검출부가 미처 안정화되지 못한 상태에서 다음 방사선 촬영을 위한 조사가 매우 짧은 시간 내에 이루어져 방사선 디텍터가 유효한 자동노출요청신호를 생성하지 못하거나 양질의 전하량 데이터를 획득할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 하지만, 본 발명에서는 방사선 영상의 최초 촬영이 끝난 후에는 상기 기준 전하량값의 설정 없이 일정 간격(예를 들어, 100 내지 500 ㎳ 간격)으로 상기 (e) 단계와 상기 (f) 단계를 반복하여 자동 노출 감지(AED) 기능을 수행할 수 있기 때문에 빠르고 안정적으로 방사선 재촬영을 진행할 수 있다.
상기 방사선 노출 여부를 판단하는 단계(S600)에서는 상기 노출 감지 픽셀이 복수일 때, 상기 읽어들이는 전하량이 상기 복수의 노출 감지 픽셀 중 적어도 두 곳에서 상기 기준 전하량값 이상인 경우에 상기 방사선 검출부의 방사선 노출을 판단할 수 있다. 이러한 경우, 보다 정확한 상기 방사선 검출부의 방사선 노출 여부를 판단할 수 있는데, 한 상기 노출 감지 픽셀의 고장 또는 불량이 발생하여도 다른 상기 노출 감지 픽셀의 감지(또는 판단)를 이용할 수 있으므로 한 상기 노출 감지 픽셀의 고장 또는 불량으로 인한 감지 오류를 방지할 수 있다. 한편, 상기 방사선 검출부의 방사선 노출시에 상기 방사선 검출부의 거의 모든 픽셀에 방사선이 조사되기 때문에 방사선 노출시에는 두 곳 이상의 상기 노출 감지 픽셀에 언제나 방사선이 조사될 수 있어 두 개 이상의 상기 노출 감지 픽셀에서 방사선이 감지되었을 때 상기 방사선 검출부의 방사선 노출을 판단하여도 아무런 문제가 되지 않는다.
상기 노출 감지 픽셀의 전하량 데이터를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 노출 감지 픽셀에서 일정한 간격으로 전하를 읽어들여 상기 방사선 검출부의 방사선 노출 여부를 판단한 후 상기 방사선 검출부의 방사선 노출이 판단되면 바로 방사선 영상을 생성하기 때문에 상기 노출 감지 픽셀에 대응하는 전하량 데이터가 손실되어 상기 방사선 영상에서 방사선 영상의 품질이 저하될 수 있다. 이에 상기 노출 감지 픽셀의 전하량 데이터를 보정하면, 방사선 영상의 품질 저하를 방지할 수 있다.
상기 전하량 데이터를 보정하는 단계에서는 상기 노출 감지 픽셀에 인접한 픽셀들의 전하량 데이터를 내삽하여 상기 노출 감지 픽셀의 전하량 데이터를 보정할 수 있다. 상기 방사선 검출부에서 상기 노출 감지 픽셀은 전체 상기 복수의 픽셀에 비하면 아주 작은 부분을 차지하므로 상기 노출 감지 픽셀에 대응하는 전하량 데이터가 손실되어도 큰 문제는 없지만, 상기 노출 감지 픽셀이 상기 방사선 검출부의 중앙부에 위치하여 중요한 위치의 전하량 데이터가 손실될 경우에는 방사선 영상에 큰 문제가 되기 때문에 상기 노출 감지 픽셀에 인접한 픽셀들의 전하량 데이터를 내삽하여 상기 노출 감지 픽셀의 전하량 데이터를 보정할 수 있다. 이러한 경우, 상기 노출 감지 픽셀의 전하량 데이터에 상기 노출 감지 픽셀에 인접한 픽셀들의 전하량 데이터의 중앙값(median)이 들어가므로 상기 노출 감지 픽셀의 전하량 데이터를 손실된 상기 노출 감지 픽셀에 대응하는 전하량 데이터의 원 데이터에 근사하게 만들 수 있고, 이에 방사선 영상의 품질을 향상시킬 수 있다. 이로 인해 방사선 영상에 의한 정확한 검진을 가능하게 할 수도 있다.
상기 노출시간은 상기 (e) 단계와 상기 (f) 단계를 다시(또는 반복) 수행하는 주기보다 길 수 있다. 상기 노출시간이 상기 (e) 단계와 상기 (f) 단계를 다시 수행하는 주기 이하가 되면, 상기 방사선 검출부의 복수의 픽셀에 전하량 데이터가 충분히 획득될 수 없다. 상기 노출시간과 상기 (e) 단계와 상기 (f) 단계를 다시 수행하는 주기가 같으면, 상기 방사선 검출부의 방사선 노출 여부를 판단할 경우에 시간 오차의 최대치가 상기 노출시간이 되기 때문에 최적의 노출시간의 두 배만큼 검진자(또는 피사체)가 방사선에 노출되어 검진자의 피폭선량이 증가하게 될 수 있다. 그리고 상기 노출시간이 상기 (e) 단계와 상기 (f) 단계를 다시 수행하는 주기보다 작으면, 상기 방사선 검출부의 방사선 노출 여부를 판단할 경우에 시간 오차의 최대치가 상기 노출시간보다 크기 때문에 최적의 노출시간의 두 배보다 많이 검진자가 방사선에 노출되게 되어 검진자의 피폭선량이 더욱 증가하게 될 수 있다. 한편, 상기 노출시간은 500 ㎳, 1 s 등 검진자(또는 피사체)에 따라 설정될 수 있다.
이처럼, 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 디텍터는 입사하는 방사선을 검출하여 방사선 노출을 감지하는 별도의 복잡한 장치 없이 게이트 모듈과 리드아웃 모듈을 제어하기 위해 필수적으로 사용되는 집적 회로(예를 들어, FPGA)에 내부 논리 회로(Logic)로서 자동 노출 감지(Auto Exposure Detection; AED) 모듈을 구성하여 간단하게 자동 노출 감지(AED) 기능을 수행할 수 있다. 또한, 방사선 검출부의 복수의 픽셀 중에서 선택된 적어도 하나의 노출 감지 픽셀을 이용하여 하나의 노출 감지 픽셀만으로도 자동 노출 감지(AED) 기능을 수행할 수 있으며, 이에 자동 노출 감지(AED) 속도가 빨라질 수 있고, 자동 노출 감지(AED) 과정에서 손실되는 전하량을 줄일 수도 있다. 그리고 방사선 노출을 감지한 후 방사선 검출부를 리셋하는 것이 아니라 지정된 노출시간 동안 방사선을 감지하여 조사되는 방사선을 별다른 공정 없이 이어서 사용할 수 있기 때문에 조사되는 방사선을 효과적으로 사용할 수 있으며, 방사선 촬영시간을 줄일 수 있다. 또한, 효과적인 방사선의 사용으로 설정된 노출시간만큼만 피사체가 방사선에 노출될 수 있으므로 방사선에 피폭되는 검진자의 피폭선량을 최소화시킬 수도 있다. 한편, 자동 노출 감지(AED) 모듈이 별도의 광 검출부재 또는 방사선 검출부재를 포함하는 별도의 장치가 아니기 때문에 마찰이나 접촉에 의해 발생하는 진동에 의한 감지 요류를 감소시킬 수 있다. 그리고 기준 전하량값을 최초의 방사선 촬영시에만 설정하면 되기 때문에 빠른 시간 내에 방사선 재촬영을 진행할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
50 : 주 제어부 100 : 방사선 디텍터
110 : 방사선 검출부 115 : 노출 감지 픽셀
120 : 게이트 모듈 121 : 게이트 라인
125 : 선택된 게이트 라인 130 : 리드아웃 모듈
131 : 데이터 라인 140 : 자동노출감지부
141 : 기준설정부 142 : 비교판단부
143 : 신호생성부 150 : 제어부
160 : 데이터 인터페이스 170 : 아날로그-디지털 변환기
110 : 방사선 검출부 115 : 노출 감지 픽셀
120 : 게이트 모듈 121 : 게이트 라인
125 : 선택된 게이트 라인 130 : 리드아웃 모듈
131 : 데이터 라인 140 : 자동노출감지부
141 : 기준설정부 142 : 비교판단부
143 : 신호생성부 150 : 제어부
160 : 데이터 인터페이스 170 : 아날로그-디지털 변환기
Claims (13)
- 서로 교차하는 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인에 연결되는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀을 포함하고, 방사선의 조사량에 비례하여 생성되는 전하를 상기 복수의 픽셀에 저장하는 방사선 검출부;
상기 복수의 게이트 라인 중 적어도 하나의 게이트 라인을 선택하고, 선택된 게이트 라인을 제어하는 게이트 모듈;
상기 복수의 데이터 라인 중 적어도 하나의 데이터 라인을 선택하고, 선택된 데이터 라인과 상기 선택된 게이트 라인에 의해 결정되는 적어도 하나의 노출 감지 픽셀에 저장된 전하를 읽어들이는 리드아웃 모듈; 및
상기 리드아웃 모듈이 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들이는 전하량을 이용하여 상기 방사선 검출부의 방사선 노출 여부를 판단하는 자동노출감지부;를 포함하고,
상기 자동노출감지부는,
상기 방사선 검출부의 방사선 비노출시에 상기 리드아웃 모듈이 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들인 전하량을 이용하여 기준 전하량값을 설정하는 기준설정부;
상기 기준 전하량값과 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들이는 전하량을 비교하여 상기 방사선 검출부의 방사선 노출 여부를 판단하는 비교판단부; 및
상기 방사선 검출부의 방사선 노출 여부에 따라 선택적인 제어 신호를 생성하는 신호생성부를 포함하는 방사선 디텍터.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 비교판단부는 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들이는 전하량이 상기 기준 전하량값 이상인 경우에 상기 방사선 검출부의 방사선 노출로 판단하고,
상기 신호생성부는 상기 방사선 검출부의 방사선 노출로 판단한 경우에 상기 복수의 픽셀을 스캔하여 영상출력용 전하를 읽어들이기 위한 스캔 요청 신호를 생성하는 방사선 디텍터.
- 청구항 1에 있어서,
상기 비교판단부는 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들이는 전하량이 상기 기준 전하량값보다 작은 경우에 상기 방사선 검출부의 방사선 비노출로 판단하고,
상기 신호생성부는 상기 방사선 검출부의 방사선 비노출로 판단한 경우에 상기 방사선 검출부의 복수의 픽셀에 저장된 전하를 제거하기 위한 리셋 요청 신호를 생성하는 방사선 디텍터.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제어 신호를 전달받아 상기 게이트 모듈 및 리드아웃 모듈을 제어하는 제어부를 더 포함하는 방사선 디텍터.
- 청구항 1에 있어서,
상기 게이트 모듈은 상기 복수의 게이트 라인이 순차적으로 선택되게 하는 라인 이동부를 포함하고,
상기 라인 이동부는 상기 노출 감지 픽셀에서 전하를 읽어들인 이후에 초기화하여 상기 선택된 게이트 라인이 다시 선택되게 하는 방사선 디텍터.
- 서로 교차하는 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인에 연결되는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀을 포함하고, 방사선의 조사량에 비례하여 생성되는 전하를 상기 복수의 픽셀에 저장하는 방사선 검출부를 포함하는 방사선 디텍터를 이용한 방사선 촬영방법에 있어서,
(a) 상기 복수의 게이트 라인 중에서 적어도 하나의 게이트 라인을 선택하는 단계;
(b) 상기 복수의 데이터 라인 중에서 적어도 하나의 데이터 라인을 선택하는 단계;
(c) 상기 방사선 검출부의 방사선 비노출시에 상기 선택된 게이트 라인과 상기 선택된 데이터 라인에 의해 결정되는 적어도 하나의 노출 감지 픽셀에서 전하를 읽어들이는 단계;
(d) 상기 노출 감지 픽셀에서 읽어들인 전하량을 이용하여 기준 전하량값을 설정하는 단계;
(e) 상기 방사선 검출부의 복수의 픽셀에 저장된 전하를 제거하는 단계; 및
(f) 상기 노출 감지 픽셀에서 전하를 읽어들이고, 읽어들이는 전하량과 상기 기준 전하량값을 비교하여 상기 방사선 검출부의 방사선 노출 여부를 판단하는 단계를 포함하는 방사선 촬영방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 방사선 노출 여부를 판단하는 단계 이전에 상기 방사선 검출부가 방사선에 노출되는 노출시간을 설정하는 단계를 더 포함하는 방사선 촬영방법.
- 청구항 8에 있어서,
상기 방사선 노출 여부를 판단하는 단계에서 상기 읽어들이는 전하량이 상기 기준 전하량값보다 작은 경우에는 상기 방사선 검출부의 방사선 비노출로 판단하고,
상기 (e) 단계와 상기 (f) 단계를 다시 수행하는 방사선 촬영방법.
- 청구항 9에 있어서,
상기 노출시간은 상기 (e) 단계와 상기 (f) 단계를 다시 수행하는 주기보다 긴 방사선 촬영방법.
- 청구항 8에 있어서,
상기 방사선 노출 여부를 판단하는 단계에서 상기 읽어들이는 전하량이 상기 기준 전하량값 이상인 경우에는 상기 방사선 검출부의 방사선 노출로 판단하고,
상기 노출시간 동안 상기 방사선 검출부의 방사선 노출을 유지시키는 단계; 및
상기 복수의 픽셀을 스캔하여 영상출력용 전하를 읽어들이는 단계를 더 포함하는 방사선 촬영방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 방사선 노출 여부를 판단하는 단계 이후에 상기 노출 감지 픽셀의 전하량 데이터를 보정하는 단계를 더 포함하는 방사선 촬영방법.
- 청구항 12에 있어서,
상기 전하량 데이터를 보정하는 단계에서는 상기 노출 감지 픽셀에 인접한 픽셀들의 전하량 데이터를 내삽하여 상기 노출 감지 픽셀의 전하량 데이터를 보정하는 방사선 촬영방법.
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