KR102234422B1 - 엑스선 촬영장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엑스선 촬영장치에 관한 것으로, 구체적으로는 촬영대상을 향해 각각 엑스선을 방출하는 복수의 엑스선 방출소자와 촬영대상을 투과한 엑스선을 각각 검출하는 복수의 엑스선 검출소자를 동일 또는 이종의 평면 또는 곡면 상에 형렬로 픽셀화하여 구성한 엑스선 촬영장치에 관한 것이다.

Description

엑스선 촬영장치{X-ray photographing apparatus}
본 발명은 엑스선 촬영장치에 관한 것으로, 구체적으로는 촬영대상을 향해 각각 엑스선을 방출하는 복수의 엑스선 방출소자와 촬영대상을 투과한 엑스선을 각각 검출하는 복수의 엑스선 검출소자를 동일 또는 이종의 평면 또는 곡면 상에 행렬로 픽셀화하여 구성한 엑스선 촬영장치에 관한 것이다.
일반적으로 엑스선은 광전효과(photoelectric effect), 컴프턴 산란(compton scattering) 등 진행경로 상에 놓인 물질의 X선 감쇄계수에 따라 감쇄된다.
엑스선 촬영장치는 이 같은 엑스선의 투과특성을 이용해 촬영대상의 2차원 투영상 또는 3차원 CT 영상을 구현하는 방사선사진장치로서, 엑스선을 방출하는 제너레이터와 엑스선을 검출하는 디텍터를 포함한다.
제너레이터는 진공관 내에 음극(cathode)과 양극(Anode)이 삽입 및 밀봉된 구조로서, 고전력에 의해 음극에서 방출된 열전자를 양극의 타겟(target)에 충돌시켜 엑스선을 생성한다. 이때, 제너레이터에서 생성된 엑스선은 타겟의 각도에 따라 사인함수로 발산하므로 통상의 제너레이터는 촬영대상의 크기 내지는 촬영목적에 따라 엑스선의 조사형태를 콘빔 또는 팬빔의 적절한 사이즈로 제어하는 콜리메이터를 포함한다.
디텍터는 엑스선에 감응하는 복수의 엑스선 검출소자를 2차원 평면상에 행렬로 배열한 구조로서, 각각의 엑스선 검출소자는 엑스선의 입사량에 비례한 전기신호를 생성한다. 이때 통상의 디텍터는 엑스선 검출소자 별 위치정보와 전기신호로 촬영대상에 대한 투영 데이터를 생성하는 신호처리회로를 포함한다.
도 1은 치과분야에서 주로 사용되는 콘빔형 엑스선 촬영장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 엑스선 촬영장치는 촬영대상(3)을 사이에 두고 대향 배치된 제너레이터(1)와 디텍터(2)를 포함한다.
제너레이터(1)에서 발생된 엑스선은 콘빔 형태로 확산되면서 촬영대상(3)을 투과해서 디텍터(2)로 입사되고, 디텍터(2)의 엑스선 검출소자는 각각 엑스선 입사량에 비례한 전기신호를 생성한다. 따라서, 디텍터(2)의 엑스선 검출소자 별 전기신호와 위치정보로 얻어진 투영 데이터를 영상 처리하면 인체 내부의 2차원 투영상을 얻을 수 있고, 촬영대상(3)을 기준으로 제너레이터(1)와 디텍터(2)를 회전시켜 얻어진 다 방향의 투영 데이터를 재구성하면 촬영대상(3)의 3차원 CT 영상을 얻을 수 있다.
한편, 종래의 엑스선 촬영장치는 제너레이터(1)로부터 발생된 엑스선이 콘빔 또는 팬빔의 형태로 확산되므로 일정 크기 이상의 촬영대상(3)을 촬영하기 위해서는 제너레이터(1)와 디텍터(2) 간 이격거리(Source to Detector Distance, SDD)를 충분히 확보해야 하는 것은 물론 촬영대상(3)보다 큰 폭 또는 면적의 디텍터(2)가 필요하다.
이로 인해, 엑스선 촬영장치의 크기와 제조비용을 증가시키고 더 나아가 엑스선 영상 내 기하학적 형태의 반음영(4)과 같은 영상왜곡이 발생하는 문제점을 나타내고 있다.
본 발명자들은 엑스선 촬영장치의 크기를 소형화하고 디텍터의 면적을 소면적화하며 엑스선 영상의 왜곡을 최소화하기 위해 연구 노력한 결과, 엑스선 촬영장치의 기술적 구성을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 엑스선 촬영장치를 소형화하고, 디텍터의 면적을 최소화하며, 영상 왜곡을 줄일 수 있는 엑스선 촬영장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 적어도 2X2의 행렬로 평면 또는 곡면 상에 픽셀화되어 촬영대상을 향해 각각 엑스선을 방출하는 복수의 엑스선 방출소자를 포함하는 엑스선 소스; 및 상기 촬영대상을 투과한 상기 엑스선을 검출하는 디텍터를 포함하는 엑스선 촬영장치를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 디텍터는, 상기 엑스선 소스와 일대일 또는 일대다 맵핑되도록 적어도 2X2의 행렬로 평면 또는 곡면 상에 픽셀화되어 상기 촬영대상을 투과한 상기 엑스선을 각각 검출하는 복수의 엑스선 검출소자를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 엑스선 방출소자는 탄소 나노튜브의 음극을 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 엑스선 방출소자와 상기 엑스선 검출소자는 각각 별도의 평면 또는 곡면에 배치된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 엑스선 방출소자와 상기 엑스선 검출소자는 상기 촬영대상을 사이에 두고 대향 배치된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 별도의 평면 또는 곡면을 연결하는 유연성을 지닌 밴딩부를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 엑스선 방출소자 또는 상기 엑스선 검출소자 중 어느 하나는 상기 촬영대상의 적어도 3면을 두르도록 상기 촬영대상의 종축 방향에 수직한 단면이 호 형상인 곡면을 따라 배열되고, 상기 엑스선 방출소자 또는 상기 엑스선 검출소자 중 나머지 하나는 상기 엑스선 방출소자 또는 상기 엑스선 검출소자 중 어느 하나와 상기 촬영대상 사이에서 상기 촬영대상에 대면하여 이동한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 엑스선 방출소자와 상기 엑스선 검출소자는 동일의 평면 또는 곡면에 배치된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 엑스선 방출소자와 상기 엑스선 검출소자는 임의의 행과 열을 따라 서로 다른 종류가 이웃하도록 격자 형태로 배열되거나, 임의의 행 또는 열을 따라 동일 종류가 이웃하도록 스트라이프 형태로 배열된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 평면 또는 곡면은 유연성을 지닌다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 엑스선 방출소자는 행 또는 열 별 순차적으로 엑스선을 방출한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
본 발명에 따른 엑스선 촬영장치는 촬영대상의 일부 또는 전부를 향해 엑스선을 각각 방출하도록 복수의 엑스선 방출소자가 행렬로 픽셀화된 엑스선 소스 그리고 상기 엑스선 방출소자와 일대일 또는 일대다로 맵핑되어 촬영대상의 일부 또는 전부를 투과한 엑스선을 각각 검출하도록 복수의 엑스선 검출소자가 행렬로 픽셀화된 디텍터를 제공한다.
그 결과 실질적으로 평행하게 집속된 엑스선으로 촬영대상의 2차원 또는 3차원 영상을 촬영할 수 있으므로 엑스선 소스와 디텍터 간 이격거리를 최소할 수 있고, 디텍터의 면적을 최소화할 수 있으며, 영상왜곡을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 엑스선 소스의 엑스선 방출소자와 디텍터의 엑스선 검출소자를 동일 또는 별개의 평면 또는 곡면에 배치하여 엑스선 소스 또는 디텍터 중 어느 하나 또는 이들 모두의 물리적인 위치이동 없이도 촬영대상의 3차원 영상을 얻을 수 있다.
따라서 본 발명의 일실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 구동 매커니즘을 단순하게 하여 장치의 크기를 최소화하고 구성을 단순화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 치과분야에서 주로 사용되는 콘빔형 엑스선 촬영장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치의 엑스선 소스 및 디텍터를 나타낸 모식도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 엑스선 촬영장치의 평면도와 사시도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제 2실시예에 따른 엑스선 촬영장치를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 엑스선 촬영장치를 나타낸 도면.
도 7a 및 도 7b, 도 8a 및 도 8b은 각각 본 발명의 제 4실시예에 따른 엑스선 촬영장치의 엑스선 소스 및 디텍터의 모식도.
도 9는 본 발명의 제 5실시예에 따른 엑스선 촬영장치의 엑스선 소스 및 디텍터의 모식도.
도 10은 본 발명의 제 6실시예에 따른 엑스선 촬영장치를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 제 7실시예에 따른 엑스선 촬영장치의 엑스선 소스 및 디텍터를 나타낸 모식도.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치의 엑스선 소스(110) 및 디텍터(120)를 나타낸 모식도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 인체의 엑스선 영상을 획득할 수 있으며, 특히, 환자의 두부 및 구강을 관심영역으로 하는 치과분야에서 효과적으로 사용될 수 있는 것으로, 엑스선 소스(110) 및 디텍터(120)를 포함한다.
상기 엑스선 소스(110)는 엑스선을 방출하기 위한 것으로, 촬영대상에 엑스선을 각각 방출하는 복수의 엑스선 방출소자(111)가 임의의 면을 따라 배치되어 있다. 상기 복수 개의 엑스선 방출소자(111)는 엑스선을 각각 방출하는 개별 광원이며, 예컨대, 캐소드와 애노드를 각각 구비한 별개의 구성을 나타낸다.
이때, 캐소드는 탄소 나노튜브(Carbon nanotube, CNT) 등의 나노물질을 이용한 전계방출방식인 것이 바람직한데, 나노물질을 이용한 전계방출방식은 종래의 열전자방식과 비교하면 캐소드의 과열로 인한 전력 과소비를 해소하면서 소형화된 크기로 전자 빔 집속 한계를 향상시킬 수 있다.
이러한 나노물질을 이용한 엑스선 방출소자(111)의 상세한 구성 및 작동은 본 발명이 속한 기술분야에서 널리 알려진 내용이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
그리고 바람직하게는 상기 복수 개의 엑스선 방출소자(111)는 임의의 면을 따라 행렬로 배치된다. 즉, 각각의 엑스선 방출소자(111)는 상기 엑스선 소스(110)의 단위 픽셀을 이루며, 촬영하고자 하는 촬영대상의 크기에 따라 N개의 행 및 M개의 열로 배열되어 촬영대상을 향해 각각 엑스선을 방출한다. 여기서, 상기 임의의 면은 평면이거나 곡면일 수 있다.
그 결과, 엑스선 방출소자(111)의 행렬구조를 포함하는 엑스선 소스(110)는 촬영대상의 전부 또는 일부 영역을 투과하는 엑스선 선속을 방출할 수 있고, 이를 위한 엑스선 방출소자(111)는 적어도 2X2의 행렬을 이룬다.
또한, 상기 각 엑스선 방출소자(111)는 개별적으로 제어 가능하도록 하는 것이 바람직하며, 예컨대, 상기 복수 개의 엑스선 방출소자(111)를 전기적으로 스위칭하는 수단 또는 제어 프로그램을 통해 상기 각 엑스선 방출소자(111)가 동시에 작동하거나, 특정 행 또는 특정 열에 배치된 엑스선 방출소자(111)들이 개별 또는 순차적으로 작동하게 할 수 있다.
상기 디텍터(120)는 상기 엑스선 소스(110)에서 방출된 엑스선을 검출하기 위한 것으로서, 촬영대상을 사이에 두고 상기 엑스선 방출소자(111)와 대면하며 각각 엑스선을 검출하는 복수 개의 엑스선 검출소자(121)를 포함한다. 상기 복수 개의 엑스선 검출소자(121)은 각각 엑스선의 입사량에 비례한 전기신호를 생성하는바, 일례로 이미지센서가 될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 엑스선 검출소자(121) 역시 임의의 면을 따라 N’개의 행 및 M’개의 열로 배열되도록 구비될 수 있으며, 상기 임의의 면은 평면이거나 곡면일 수 있다.
그리고 복수 개의 엑스선 방출소자(111)와 엑스선 검출소자(121)는 일대일 또는 일대다로 맵핑된다. 따라서 엑스선 방출소자(111)로부터 각각 방출된 엑스선은 적어도 하나의 엑스선 검출소자(121)에 입사되고, 이를 위해 복수 개의 엑스선 검출소자(121) 역시 적어도 2X2의 행렬로 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 디텍터(120)에는 상기 엑스선 검출소자(121) 각각의 위치정보와 전기신호를 기초로 촬영대상에 대한 투영 데이터를 생성하는 신호처리부(미도시)를 포함한다.
이상의 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치는 엑스선 소스(110)의 엑스선 방출소자(111)가 행렬 구조로 픽셀화되어 촬영대상을 향해 엑스선을 각각 방출하고, 디텍터(120)의 엑스선 검출소자(121)는 엑스선 방출소자(111)와 일대일 또는 일대다로 맵핑되어 촬영대상을 투과한 엑스선을 각각 검출한다.
따라서, 엑스선 검출소자(121) 별 전기신호와 위치정보를 기초로 얻어지는 투영 데이터를 영상 처리하면 인체 내부의 2차원 투영상을 얻을 수 있고, 촬영대상에 대한 다 방향의 투영 데이터를 재구성하면 촬영대상의 3차원 CT 영상을 얻을 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치는 엑스선 소스(110)의 엑스선 방출소자(111)와 디텍터(120)의 엑스선 검출소자(121)의 행렬 배치관계를 조절하여 엑스선 방출소자(111)에서 각각 방출된 엑스선이 촬영대상의 전 영역을 투과하는 평행의 선속을 이루도록 하면 엑스선 소스(110)와 상기 디텍터(120) 간의 이격거리를 최소화할 수 있고 상기 디텍터(120)의 크기도 최소화할 수 있다.
이 경우, 상기 디텍터(120)의 엑스선 검출소자(121)에서 감지되는 엑스선은 실질적으로 평행하게 집속된 형태를 나타내므로 영상의 해상도를 높일 수 있는 것은 물론 반음영 등 영상왜곡도 현저하게 줄일 수 있다.
이때, 필요하다면 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치는 엑스선 방출소자(111)와 엑스선 검출소자(121)가 일대일 또는 일대다 맵핑되도록 엑스선 소스(110)와 촬영대상 사이 및/또는 촬영대상과 디텍터(120) 사이에 적어도 하나의 콜리메이터를 개재할 수 있고, 상기 콜리메이터는 그리드 또는 이와 유사한 형태를 나타낼 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 엑스선 소스(110)의 엑스선 방출소자(111) 및 디텍터(120)의 엑스선 검출소자(121)는 서로 별개의 평면 또는 곡면 상에 배열되거나 단일의 평면 또는 곡면상에 배열될 수 있다. 아래에서는 설명의 편의상 각각을 구분하여 살펴본다. 이하, 도 2와 함께 별도 언급되는 도면을 적절히 참조한다.
먼저, 본 발명에 따른 엑스선 소스(110)의 엑스선 방출소자(111)와 디텍터(120)의 엑스선 검출소자(121)가 별개의 평면 또는 곡면에 배열된 경우이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 엑스선 촬영장치의 평면도와 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 엑스선 소스(110)의 엑스선 방출소자(111)와 디텍터(120)의 엑스선 검출소자(121)를 서로 다른 평면 또는 곡면 상에 배치한 것으로, 상기 엑스선 소스(110) 및 상기 디텍터(120) 그리고 촬영대상의 수용공간을 제공하는 하우징(130)을 포함한다.
이때, 상기 하우징(130)은 지지대 등에 고정된 것일 수 있으며, 촬영대상, 일례로 두부를 둘러싸는 원통형상으로서 상,하로 이동가능하게 구비된 것일 수 있다. 따라서, 촬영대상의 나이 또는 키를 고려하여 높이가 조정가능하다.
상기 엑스선 소스(110) 및 상기 디텍터(120)는 상기 하우징(130) 내부에 구비될 수도 있으나, 도시된 바와 같이 상기 하우징(130)의 하단에 배치될 수 있다.
또한, 상기 엑스선 소스(110) 및 상기 디텍터(120)는 촬영대상을 사이에 두고 상기 하우징(130)을 따라 대면 회전할 수 있다. 따라서, 상기 엑스선 소스(110)와 상기 디텍터(120)를 이용하여 촬영대상에 대한 2차원의 투영상을 얻을 수 있는 것은 물론, 상기 엑스선 소스(110) 및 상기 디텍터(120)가 회전하면서 촬영대상에 대한 다방향의 투영 데이터를 획득하면 이를 재구성하여 촬영대상에 대한 3차원 CT 영상을 얻을 수도 있다.
한편, 도 3 내지 도 4에서는 상기 엑스선 소스(110) 및 상기 디텍터(120)가 각각 서로 다른 평면에 배치된 것으로 도시되어 있으나, 상기 엑스선 소스(110)와 상기 디텍터(120)가 각각 촬영대상을 두르는 호 형상을 나타낼 수도 있다.
다음, 본 발명에 따른 엑스선 소스(110)의 엑스선 방출소자(111)와 디텍터(120)의 엑스선 검출소자(121)를 별개의 평면 또는 곡면에 배치하되, 적어도 하나의 평면 또는 곡면은 이동하거나 회전하지 않고도 3차원 CT 영상을 얻을 수 있게 한 경우이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제 2실시예에 따른 엑스선 촬영장치를 나타내는 도면이다.
보이는 것처럼, 본 발명의 제 2실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 엑스선 소스(110) 및 디텍터(120)를 서로 다른 곡면 상에 배치하되, 촬영대상의 3차원 CT 영상을 획득할 때 엑스선 소스(110) 또는 디텍터(120)를 회전시키지 않고도 3차원 CT 영상을 획득 가능하게 한 것이다.
이를 위해 임의로 상기 엑스선 소스(110)는 촬영대상의 적어도 3면을 두르도록 촬영대상의 종축 방향에 수직한 단면이 호 형상을 나타내며, 상기 촬영대상을 바라보는 상기 엑스선 소스(110)의 내면에는 엑스선을 각각 방출하는 복수의 엑스선 방출소자(111)가 행렬로 배치된다.
또한, 상기 디텍터(120)는 상기 엑스선 소스(110)와 촬영대상 사이에서 촬영대상 및 엑스선 소스(110)의 일부에 대면하여 이동 가능하며, 촬영대상을 바라보는 상기 디텍터(120)의 내면에는 엑스선을 각각 검출하는 복수의 엑스선 검출소자(121)가 행렬로 배치된다.
그리고, 바람직하게는 상기 엑스선 소스(110)의 일부에는 외부로 개방된 개방부가 형성된다. 상기 개방부는 외부에서 촬영대상을 확인할 수 있게 하며 촬영대상이 출입하는 통로로도 사용될 수 있다. 또한 디텍터(120)는 엑스선 소스(110)의 내면에 대응되는 곡면구조로서 엑스선 소스(110)보다 작게 형성되어 상기 엑스선 소스(110)의 내면을 따라 이동할 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 상기 디텍터(120)가 촬영대상의 적어도 3면을 두르는 호 형상을 나타내는 상기 엑스선 소스(110)의 내부 공간에 배치되어 상기 엑스선 소스(110)의 내면을 따라 이동 가능하다.
그 결과, 디텍터(120)와 대면된 위치의 엑스선 방출소자(111)로부터 방출된 엑스선으로 촬영대상에 대한 2차원의 투영상을 얻을 수 있고, 디텍터(120)를 이동시키면서 그와 대면된 위치의 엑스선 방출소자(111)가 순차적으로 엑스선을 방출하도록 하면 엑스선 소스(110)의 이동 없이도 촬영대상에 대한 3차원 CT 영상을 얻을 수 있다.
한편, 도면과 달리 상기 디텍터(120)가 촬영대상의 적어도 3면을 두르도록 촬영대상의 종축 방향에 수직한 단면이 호 형상을 나타내고, 상기 디텍터(120)의 내부에서 상기 엑스선 소스(110)가 상기 디텍터(120)의 내면을 따라 이동하더라도 동일한 역할을 기대할 수 있다.
다음, 본 발명에 따른 엑스선 소스(110) 및 디텍터(120)를 별개의 평면 또는 곡면에 배치하되, 촬영대상의 크기가 작거나 넓은 공간이 확보되지 않을 경우에도 용이하게 2차원 투영상을 획득할 수 있게 한 경우이다.
도 6은 본 발명의 제 3실시예에 따른 엑스선 촬영장치를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 3실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 엑스선 소스(110) 및 디텍터(120)를 유연성을 지닌 밴딩부(140)로 연결한 것으로, 상기 엑스선 소스(110) 및 상기 디텍터(120)는 서로 다른 평면 또는 곡면 상에서 구비되고 상기 밴딩부(140)를 통해서 연결된다.
본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 촬영대상이 엑스선 소스(110)와 디텍터(120) 사이에 위치하도록 밴딩부(140)를 적절히 구부린 후 엑스선 소스(110)의 엑스선 방출소자(111)로부터 방출되어 촬영대상을 투과한 엑스선을 디텍터(120)로 수광하면 촬영대상에 대한 2차원 투영상을 얻을 수 있다.
이 경우, 촬영대상이 작거나 넓은 공간의 확보가 어려운 경우에 용이하게 활용할 수 있으며, 일례로, 치과분야에서 수 개의 치아를 엑스선 촬영하는 구강 내 촬영에 유리하며, 촬영대상자나 촬영진행자 모두 보다 편리하게 엑스선 촬영을 할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 엑스선 소스(110)의 엑스선 방출소자(111)와 디텍터(120)엑스선 검출소자(121)가 단일의 평면 또는 곡면에 배열된 예이다.
먼저, 도 7a 및 도 7b는 각각 아래에서 살펴볼 본 발명의 제 4 내지 제 6실시예에 따른 엑스선 촬영장치에 적용가능한 엑스선 소스 및 디텍터의 모식도로서, 엑스선 방출소자(111) 및 엑스선 검출소자(121)의 배치구조를 개략적으로 나타낸다.
도 7a을 참조하면, 상기 엑스선 방출소자(111)와 상기 엑스선 검출소자(121)는 임의의 행 또는 열을 따라 동일 종류가 이웃하도록 단일 면을 따라 스트라이프 형태로 배열되어 있고, 도 7b을 참조하면, 상기 엑스선 방출소자(111)와 상기 엑스선 검출소자(121)는 임의의 행과 열을 따라 서로 다른 종류가 이웃하도록 단일 면을 따라 격자 형태로 배열되어 있다.
계속해서, 도 8a는 본 발명의 제 4실시예에 따른 엑스선 촬영장치의 모식도로서, 상기 엑스선 방출소자(111)와 상기 엑스선 검출소자(121)는 유연성을 지닌 단일 면을 따라 배열된다. 이때, 엑스선 방출소자(111)와 엑스선 검출소자(121)의 배치관계는 도 7a 또는 도 7b의 구조를 나타낸다.
따라서 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 촬영대상이 엑스선 소스(110)와 디텍터(120) 사이에 위치하도록 적절히 구부린 후 엑스선 소스(110)의 엑스선 방출소자(111)로부터 방출되어 촬영대상을 투과한 엑스선을 디텍터(120)로 수광하면 촬영대상에 대한 2차원 투영상을 얻을 수 있고, 촬영대상을 사이에 두고 엑스선 소스(110)와 디텍터(120)를 회전시켜 다 방향의 투영 데이터를 얻어 재구성하면 촬영대상에 대한 3차원 CT 영상을 얻을 수 있다.
도 8b는 본 발명의 제 5실시예에 따른 엑스선 촬영장치로서, 상기 엑스선 방출소자(111)와 상기 엑스선 검출소자(121)가 배열된 기판 구조를 2개 구비하고, 이들을 밴딩부(140)로 연결하여 2개의 기판 구조가 촬영대상을 사이에 두고 대향 배치될 수 있게 한 것이다. 이때, 각각의 기판 구조 내에서 엑스선 방출소자(111)와 엑스선 검출소자(121)의 배치관계는 도 7a 또는 도 7b와 같다.
이 경우, 특정 기판인 제 1 기판의 엑스선 방출수단에서 방출되어 촬영대상을 투과한 엑스선은 다른 기판인 제 2 기판의 엑스선 검출수단에서 검출되고, 제 2 기판의 엑스선 방출수단에서 방출되어 촬영대상을 투과한 엑스선은 제 1 기판의 엑스선 검출수단으로 검출된다. 따라서 제 1 및 제 2 기판의 엑스선 검출수단의 전기적 신호 및 위치정보를 기초로 촬영대상에 대한 투영상을 얻을 수 있고, 촬영대상을 사이에 두고 제 1 및 제 2 기판을 회전시켜 다 방향의 투영데이터를 얻어 재구성하면 촬영대상에 대한 3차원 CT상을 얻을 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 6실시예에 따른 엑스선 촬영장치의 엑스선 소스 및 디텍터의 모식도이다. 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 엑스선 소스(110)의 엑스선 방출소자(111)와 디텍터(120)의 엑스선 검출소자(121)를 촬영대상의 적어도 3면을 두르는 곡면을 따라 배치한 경우로서, 엑스선 소스 및 디텍터를 회전시키지 않고도 촬영대상의 2차원 투영상과 3차원 CT 영상을 얻을 수 있게 한 것이다.
도 9를 참조하면, 엑스선 소스(110)의 엑스선 방출소자(111)와 디텍터(120)의 엑스선 검출소자(121)는 소정 원주를 갖는 단일 곡면을 따라 배치되어 있다.
이때, 상기 엑스선 소스(110)의 엑스선 방출소자(111)와 디텍터(120)의 엑스선 검출소자(121)는 도 7a의 스트라이프 형태 또는 도 7b의 격자 형태가 가능하며, 엑스선 방출소자(111)에서 각각 방출되어 촬영대상을 투과한 엑스선을 각각 대면하는 엑스선 검출소자(121)로 검출하면 촬영대상의 2차원 투영상을 얻을 수 있게 된다.
또한, 상기 엑스선 방출소자(111)를 행 또는 열 별로 순차적으로 구동시켜 각각에 대면되는 엑스선 검출소자(121)로 검출하면 촬영대상에 대해 실질적으로 다 방향의 투영데이터가 얻어지는바, 이를 재구성하면 엑스선 소스(110) 및 디텍터(120)의 회전 없이도 촬영대상의 3차원 CT 영상을 얻을 수 있다.
특히 이 경우에는 상기 복수 개의 엑스선 방출소자(111)에서 방출된 엑스선의 후방산란을 이용하여 엑스선 영상 데이터를 획득할 수 있는 장점을 가진다.
도 10은 본 발명의 제 6실시예에 따른 엑스선 촬영장치의 일 양태를 나타낸 도면으로서 엑스선 소스(110)의 엑스선 방출소자(111)와 디텍터의 엑스선 검출소자(121)를 단일의 평면 또는 곡면에 배열하되, 장치 자체의 크기를 축소하여 컴팩트하게 제조하는 한편 별도의 고정부를 이용하여 휴대용으로 활용가능하게 한 것이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제 6실시예에 따른 엑스선 촬영장치는, 엑스선 소스(110)의 엑스선 방출소자(111)와 디텍터(120)의 엑스선 검출소자(121)가 소정 원주를 갖는 단일 곡면을 따라 배치되어 있다. 이때, 상기 엑스선 소스(110)의 엑스선 방출소자(111)와 디텍터(120)의 엑스선 검출소자(121)는 도 7a의 스트라이프 형태 또는 도 7b의 격자 형태가 가능하고, 별도의 케이스에 내장된다.
그리고 이들 엑스선 소스(110)의 엑스선 방출소자(111)와 디텍터(120)의 엑스선 검출소자(121)가 배치된 단일 곡면은 촬영대상의 머리 또는 신체 일부에 고정되는 고정부(132)에 결합된다. 이때, 고정부(132)는 촬영대상을 수용하는 소정의 공간부를 제공하고, 상기 공간부의 면적을 조절할 수 있는 조절수단(133)을 포함한다.
이때, 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 휴대가 용이하도록 컴팩트한 사이즈를 나타낼 수 있고, 촬영대상, 일례로 두부나 팔, 다리 등에 고정부(132)를 고정시킨 후 2차원의 투영상을 획득하거나, 엑스선 소스(110) 및 디텍터(120)의 회전없이도 3차원 CT 영상을 획득 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치의 엑스선 방출소자와 엑스선 검출소자는 일대일 또는 일대다의 관계로 맵핑되는데, 일대다 맵핑 관계에서 엑스선 방출소자를 개별제어하여 동일 촬영대상에 대해 서로 다른 방향에서 엑스선이 조사되도록 하면 촬영대상의 3차원 영상을 얻을 수도 있다.
도 11은 본 발명의 제 7실시예에 따른 엑스선 촬영장치의 엑스선 소스 및 디텍터를 나타낸 모식도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제 7실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 외관상 도 2와 유사하지만 엑스선 소스(110)에 구비된 엑스선 방출소자(111)가 디텍터(120)에 구비된 복수의 엑스선 검출소자(121)와 일대다의 관계로 매칭되는 것인 점에서 그 차이가 있다.
즉, 상기 엑스선 소스(110)의 엑스선 방출소자(111)가 상기 디텍터(120)의 엑스선 검출소자(121)와 일대다로 맵핑된 상태에서 엑스선 방출소자(111)가 순차적으로 엑스선을 조사하게 하는 구조를 갖는다. 이때, 적어도 하나의 열 또는 행을 이루는 엑스선 방출소자(111)가 상기 디텍터(120)의 전체 엑스선 검출수단(121)에 맵핑되어 순차적으로 엑스선을 조사하도록 구비하는 것이 바람직하다.
이에 따라 디텍터(120)에는 동일 촬영대상에 대해 서로 다른 방향에서 촬영대상을 투과한 엑스선이 검출되는바, 결국 다 방향의 엑스선 검출결과를 얻을 수 있고, 각 방향의 엑스선 검출결과로 얻어진 투영 데이터를 재구성하면 촬영대상의 3차원 CT 영상을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예는 전술한 본 발명의 여러 실시예들에도 적용될 수 있으며, 이 경우에는 엑스선 소스(110) 및/또는 디텍터(120)의 회전 없이도 촬영대상의 3차원 CT 영상을 얻을 수 있고, 엑스선 소스(110) 및/또는 디텍터(120)의 최소한의 회전으로 3차원 CT 영상을 얻을 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
110 : 엑스선 소스
111 : 엑스선 방출소자
120 : 디텍터
121 : 엑스선 검출소자
130 : 하우징
140 : 밴딩부

Claims (11)

  1. 적어도 2X2의 행렬로 제1의 평면 또는 곡면 상에 픽셀화되어 촬영대상을 향해 각각 엑스선을 방출하는 복수의 엑스선 방출소자를 포함하는 엑스선 소스; 및
    상기 엑스선 소스와 일대일 또는 일대다 맵핑되도록 적어도 2X2의 행렬로 제2의 평면 또는 곡면 상에 픽셀화되어 상기 촬영대상을 투과한 상기 엑스선을 각각 검출하는 복수의 엑스선 검출소자를 포함하는 엑스선 디텍터;
    상기 제1, 2의 평면 또는 곡면을 연결하는 유연성을 지닌 밴딩부를 포함하는 엑스선 촬영장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 엑스선 방출소자는 전계방출방식의 캐소드를 포함하는 엑스선 촬영장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 엑스선 방출소자와 상기 엑스선 검출소자는 상기 촬영대상을 사이에 두고 대향 배치되는 엑스선 촬영장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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