KR20160094565A - 구강 내 x선 촬영용 x선 발생장치 및 이를 포함하는 구강 내 x선 촬영 시스템 - Google Patents

Abstract

구강 내 X선 촬영용 X선 방출장치 및 이를 포함하는 X선 촬영 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 구강 내 X선 촬영용 X선 방출장치는, 구강 외부에서 구강 내 촬영대상을 향해 X선을 조사하는 것으로, 하나의 몸체부; 및 상기 몸체부의 서로 다른 위치에 배치되어 서로 같거나 다른 각도에서 상기 촬영대상을 향해 X선을 조사하는 다수의 X선 소스부를 포함하고, 상기 다수의 X선 소스부는 각각 상기 촬영대상에 대한 한 프레임의 X선 영상을 형성하는 X선을 조사한다. 본 발명에 따른 구강 내 X선 촬영 시스템은, 상기의 X선 발생장치; 상기 구강 내부에서 상기 촬영대상을 사이에 두고 상기 X선 발생장치와 대향 배치되고 상기 X선 발생장치에서 조사된 X선을 프레임 단위로 검출하는 X선 센서장치; 및 상기 X선 센서장치의 프레임 단위 검출결과로 상기 촬영대상에 대한 2차원 투과영상, 단층합성영상, 및 3차원 CT 영상 중 적어도 하나를 생성 및 표시하는 영상처리장치를 포함한다.

Description

구강 내 X선 촬영용 X선 발생장치 및 이를 포함하는 구강 내 X선 촬영 시스템 {X-ray Generator For Intraoral X-ray Photographing and System Comprising The Same}

본 발명은 구강 내 X선 촬영에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 촬영대상인 구강 내 치아 및 치아주변조직에 대한 다양한 형태의 영상을 획득할 수 있는 구강 내 X선 촬영용 X선 발생장치와 이를 포함하는 구강 내 X선 촬영 시스템에 관한 것이다.

잘 알려진 것처럼, X선은 직진성과 더불어 광전효과(photoelectric effect), 컴프턴 산란(compton scattering) 등 X선 진행경로 상에 놓인 물질고유의 X선 감쇠계수에 따라 감쇠되는 감쇠성을 나타낸다.

X선 촬영은 이 같은 X선의 직진성과 감쇠성을 이용한 방사선사진법으로서, 촬영대상을 투과하는 과정 중에 누적된 X선 감쇠량을 기초로 촬영대상의 내부구조에 대한 X선 영상을 제공한다. 그리고 이를 위한 X선 촬영시스템은 촬영대상을 향해 X선을 조사하는 X선 발생장치, 촬영대상을 사이에 두고 X선 발생장치와 대향 배치되어 촬영대상을 투과한 X선을 검출하는 X선 센서, X선 센서의 검출결과인 X선 투영데이터로 촬영영역의 내부구조에 대한 그레이 레벨(gray level)의 X선 영상을 구현하는 영상처리장치를 포함한다.

한편, 최근 들어 X선 촬영은 반도체 및 정보처리기술의 발전에 힘입어 디지털 센서를 이용한 DR(Digital Radiograhpy)로 빠르게 대체되는 가운데 X선 촬영기술 또한 목적에 따라 다양하게 응용 및 발전하고 있다.

일례로, 도 1은 치과 부문에서 주로 사용되는 구강 내 X선 촬영원리와 그 촬영결과인 구강 내 X선 영상을 나타낸 도면이다.

보이는 것처럼, 구강 내 X선 촬영은 피검자의 구강 내 한정된 영역의 X선 영상을 얻기 위한 X선 촬영기술로서, 피검자의 구강 내부에 X선 센서(S)를 배치하고 구강 외부의 X선 발생장치로부터 X선 센서(S)를 향해 X선을 조사하여 X선 발생장치와 X선 센서(S) 사이의 치아 및 치아주변조직에 대한 X선 영상을 획득한다. 이 같은 구강 내 X선 영상은 왜곡이 적고 해상도와 선예도가 우수하며 방사선 노출이 상대적으로 적다는 장점을 지니고 있어 고해상도가 요구되는 임플란트 시술이나 근관치료 등에 주로 활용되고 있다.

하지만, 일반적인 구강 내 X선 영상은 촬영대상인 치아 및 치아주변조직을 포함, X선 발생장치와 X선 센서(S) 사이에 존재하는 모든 물질에 의한 X선 감쇠결과가 X선 센서(S)의 수광면으로 정의되는 2차원 평면에 중첩 표시되는 2차원 투과 영상이다. 때문에 구강 내 X선 영상만으로는 병소 등 원하는 지점의 깊이, 다시 말해 X선의 진행방향에 대한 상대적인 위치관계를 알 수 없다.

따라서 구강 내 X선 영상의 원하는 부분에 대한 3차원 위치 등 보다 정확한 진단을 위해서는 촬영대상의 3차원 X선 영상을 얻기 위한 X선 CT 촬영을 추가로 진행하거나 영상진단자의 경험적 지식에 전적으로 의존하고 있는 실정이다. 하지만 전자의 경우에 전체적인 진료시간 및 절차가 복잡해지고 피검자의 피로도가 증가하는 것은 물론 불필요하게 방사선 노출이 증가하는 치명적인 문제를 야기하고, 후자의 경우에 영상진단자의 개인적 경험에 따른 진단결과의 편차가 존재하고 주관적 판단이 개입될 여지가 높아 진단의 신뢰도가 저하되는 문제점을 나타내고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구강 내 X선 촬영결과를 통해 촬영대상인 치아 및 치아주변조직에 대한 2차원 투과영상(이하 '투과영상'이라 함)뿐만 아니라 촬영 범위 내의 임의의 지점에 대한 3차원 위치정보, 특히 X선의 진행방향에 대한 깊이정보를 획득하여 3차원 단층합성(tomosynthes)영상(이하 '단층합성영상'이라 함) 및 3차원 CT(Computed Tomography)영상(이하 'CT 영상'이라 함)을 제공할 수 있는 구체적인 방도를 제시하는데 목적을 둔다.

이를 위해 구체적으로 본 발명은 구강 내 치아 및 치아주변조직에 대한 투과영상, 단층합성영상 및 CT 영상을 제공할 수 있는 구강 내 X선 촬영용 X선 발생장치와 이를 포함하는 구강 내 X선 촬영 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

전술한 과제의 해결을 위하여, 본 발명에 따른 구강 내 X선 촬영용 X선 방출장치는, 구강 외부에서 구강 내 촬영대상을 향해 X선을 조사하는 것으로, 하나의 몸체부; 및 상기 몸체부의 서로 다른 위치에 배치되어 서로 같거나 다른 각도에서 상기 촬영대상을 향해 X선을 조사하는 다수의 X선 소스부를 포함하고, 상기 다수의 X선 소스부는 각각 상기 촬영대상에 대한 한 프레임의 X선 영상을 형성하는 X선을 조사한다.

여기에, 상기 몸체부에 마련되어, 상기 다수의 X선 소스부를 구동하기 위한 전원 및 제어신호를 공급하는 콘트롤부를 더 포함할 수 있다.

상기 몸체부는 상기 촬영대상에 대한 소정의 궤적을 따라 이동하고, 상기 콘트롤부는 상기 몸체부의 이동과 연계하여 상기 다수의 X선 소스부를 구동할 수 있다.

상기 X선 소스부는 전계방출방식의 나노구조물질 에미터를 이용한 X선 소스 모듈을 포함하고, 상기 X선 소스모듈은 상기 몸체부에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

한편, 상기 다수의 X선 소스부는 상기 하나의 몸체부 상에 어레이 형태로 배열된 것으로, 전계방출방식의 나노구조물질 에미터를 이용한, 다수의 X선 소스 소자를 포함하고, 상기 다수의 X선 소스부 각각은 적어도 하나의 X선 소스 소자를 포함하는 X선 소스 소자 그룹으로 이루어질 수도 있다.

본 발명에 따른 X선 방출장치는, 소정의 구간 범위 내에서 상기 하나의 몸체부가 이동할 수 있도록, 상기 하나의 몸체부를 안내하는 가이드 프레임을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 구강 내 X선 촬영 시스템은, 구강 외부에서 구강 내 촬영대상을 향해 X선을 조사하는 것으로, 하나의 몸체부 및 상기 몸체부의 서로 다른 위치에 배치되어 서로 같거나 다른 각도에서 상기 촬영대상을 향해 X선을 조사하는 다수의 X선 소스부를 포함하고, 상기 다수의 X선 소스부는 각각 상기 촬영대상에 대한 한 프레임의 X선 영상을 형성하는 X선을 조사하는, X선 발생장치; 상기 구강 내부에서 상기 촬영대상을 사이에 두고 상기 X선 발생장치와 대향 배치되고 상기 X선 발생장치에서 조사된 X선을 프레임 단위로 검출하는 X선 센서장치; 및 상기 X선 센서장치의 프레임 단위 검출결과로 상기 촬영대상에 대한 2차원 투과영상, 단층합성영상, 및 3차원 CT 영상 중 적어도 하나를 생성 및 표시하는 영상처리장치를 포함한다.

상기 X선 센서장치는 곡면 X선 센서를 포함할 수 있다.

상기 영상처리장치는 상기 프레임 단위 검출결과마다 해당 프레임에 상기 다수의 X선 소스부 중 어느 X선 소스부가 구동되었는지를 파악하여, 상기 단층합성영상 또는 3차원 CT 영상의 재구성에 이를 활용할 수 있다.

본 발명에 따른 구강 내 X선 촬영용 X선 발생장치와 이를 포함하는 구강 내 X선 촬영 시스템은 촬영대상인 피검자의 구강 내 치아 및 치아주변조직에 대한 2차원 투과영상(투과영상)뿐만 아니라 3차원 단층합성영상(단층합성영상) 및 3차원 CT 영상(CT 영상)을 제공할 수 있다. 따라서 X선 CT 촬영 등 별도의 X선 촬영 없이도 구강 내 X선 촬영 결과만으로 촬영대상 내 임의의 지점에 대한 3차원 위치정보, 특히 X선의 진행방향에 대한 깊이 정보를 파악할 수 있는 장점을 나타낸다.

나아가 본 발명에 따르면, 피검자의 두부 둘레를 회전하는 X선 발생장치와 X선 디텍터를 포함하는 큰 규모의 장비 없이도 진료가 필요한 부위에 대한 CT 영상을 포함하는 다양한 X선 촬영 영상을 얻을 수 있다. 한편, 구강 내에 배치되는 작은 크기의 X선 센서를 이용함으로써 촬영 결과물의 높은 품질에 비해 피검자의 X선 피폭량을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 장점이 있다. 이를 통해 치과 의료 분야에서 X선 피폭에 대한 큰 부담 없이 진단의 정확도를 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 구강 내 X선 촬영원리 및 구강 내 X선 영상을 보인다.
도 2는 본 발명에 따른 구강 내 X선 촬영시스템의 개략적인 구성을 보인다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 X선 발생장치를 보인다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 X선 발생장치의 X선 소스부 배열의 예를 보인다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 X선 발생장치를 이용한 촬영 모습을 보인다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 X선 발생장치를 보인다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 X선 발생장치를 보인다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 X선 발생장치를 이용한 촬영 모습을 보인다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 X선 발생장치를 보인다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴본다.

도 2는 본 발명에 따른 구강 내 X선 촬영시스템의 개략적인 구성을 보인다.

보이는 것처럼, 본 발명에 따른 구강 내 X선 촬영시스템은 피검자의 구강 외부에서 구강 내 촬영대상인 치아 및 치아주변조직을 향해 X선을 조사하는 X선 발생장치(10), 피검자의 구강 내부에서 촬영대상을 사이에 두고 대향 배치되어 촬영대상을 투과한 X선을 검출하는 X선 센서장치(20), X선 센서장치(20)의 검출결과인 X선 투영데이터로 촬영대상에 대한 X선 영상을 구현하는 영상처리장치(30)를 포함한다.

이때, 특히 본 발명에 따른 구강 내 X선 촬영시스템의 X선 발생장치(10)는 촬영대상을 향해 서로 같거나 다른 각도의 X선을 프레임 단위로 조사하고, X선 센서장치(20)는 서로 같거나 다른 각도로 촬영대상을 투과한 X선을 프레임 단위로 검출하며, 영상처리장치(30)는 X선 센서장치(20)의 프레임 단위 검출결과인 서로 같거나 다른 방향의 X선 투영데이터로 촬영대상에 대한 2차원 투과영상(투과영상), 3차원 단층합성영상(단층합성영상) 또는 3차원 CT 영상(CT 영상) 중 적어도 하나를 생성 및 표시하는 것을 특징으로 한다. 이 경우 바람직하게는 X선 발생장치(10)는 서로 같거나 다른 각도의 X선을 초당 2~20 프레임 정도 조사 할 수 있고, X선 센서장치(20)는 X선을 초당 2~20 프레임 정도 검출할 수 있다.

본 발명에 따른 구강 내 X선 촬영시스템의 주요부를 각각 상세히 살펴보면 다음과 같다.

X선 발생장치(10)는 X선 센서장치(20)를 향해 서로 같거나 다른 각도의 X선을 프레임 단위로 각각 조사하는 다수의 X선 소스부(16), 이들 X선 소스부(16)의 구동을 위한 전원 및 제어신호를 공급하는 콘트롤부(12), X선 소스부(16) 및 콘트롤부(12)의 구동전원을 공급하는 전원공급부(14)를 포함하고, 이들 X선 발생장치의 각 구성요소는 몸체부(H)에 적절히 내장된다.

이때, 바람직하게는 몸체부(H)의 일측에는 다수의 X선 소스부(16)의 일부 또는 전부가 일대일로 내장되는 다수의 콘(18)이 구비될 수 있고, 이들 콘(18)은 실질적으로 X선 소스부(16)의 X선 방향을 조절하는 역할을 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 X선 발생장치를 보인다. 도 2와 함께 참조한다.

보이는 것처럼, X선 발생장치(20)의 콘트롤부(12), 전원공급부(14)는 몸체부(H)에 내장되고, 몸체부(H)의 일측, 일례로 전면에는 다수의 콘(18)이 구비될 수 있다. 그리고 몸체부(H)의 일측, 일례로 상면에는 X선 소스부(16)의 구동 및 제어를 위한 사용자 조작신호가 입력되는 사용자 인터페이스로서 디스플레이 장치(D) 및 적어도 하나의 버튼(B)이 구비될 수 있다.

그리고 다수의 콘(18)에는 다수의 X선 소스(16)의 일부 또는 전부가 각각 일대일로 대응되어 내장되는데, 좌측 (a)에 나타낸 것처럼 다수의 콘(18)은 몸체부(H)에 볼 조인트(미도시) 등으로 연결되어 그 각도를 개별 조절할 수 있다. 다른 예로서, 우측의 (b)에 나타낸 것처럼 X선 소스부(16)와 콘트롤부(12)를 연결하는 케이블(C)을 매개로 각각의 콘(18) 및 X선 소스부(16)는 몸체부(H)로부터 착탈 가능한 구성을 가질 수 있다. 이 경우에도 콘(18)의 위치 및 각도를 조절하여 X선 소스부(16)에서 각각 조사되는 X선의 방향 및 각도를 조절할 수 있다. 참고로, 다수의 콘(18)에는 각각 일대일 대응 내장된 X선 소스부(16)의 X선 조사범위를 조절하는 콜리메이터 등의 조절수단이 구비될 수 있다. 전원공급부(14)는 배터리 또는 외부 전원에 연결되는 전원케이블을 포함할 수 있다.

또 다른 예로서, X선 소스부(16)가 모듈화되어 X선 소스모듈로서 몸체부(H)에 착탈 가능하게 결합될 수도 있다. 이 경우 전원 및 컨트롤신호 공급을 위해 전원 단자 및 컨트롤 신호 단자 등 복수의 연결 단자 전극을 포함하는 결합구조를 통해 결합 및 분리될 수도 있다. 결합구조는 X선 소스모듈이 장착된 상태에서 그 각도가 조절될 수 있도록 기구적으로 구성될 수도 있다.

이러한 구성의 결과로 X선 발생장치(10)는 적어도 하나의 버튼(B)으로 입력되는 사용자 조작신호 또는 영상처리장치로부터의 제어신호에 따라서 전원공급부(14) 및 콘트롤부(12)의 전원 및 제어신호를 이용하여 복수의 X선 소스부(16)를 프레임 단위로 구동시켜 프레임 단위의 X선을 조사할 수 있고, 콘(18)의 각도 및 위치 조절을 통해 X선 센서장치(20)를 향해 서로 다른 각도의 X선이 조사되도록 할 수 있다.

한편, 도 3에서는 3개의 콘(18) 및 X선 소스부(16)가 수평 배치된 것으로 나타나 있지만, 콘(18) 및 X선 소스부(16)의 위치 및 수량은 목적에 따라 자유롭게 조절될 수 있다. 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 X선 발생장치의 X선 소스부 배열의 예를 보인다. 편의상 콘은 생략하였다.

보이는 것처럼, X선 발생장치의 X선 소스부(16)는 3개가 수평으로 배치되거나(a), 수직으로 배치되거나(b), 대각으로 배치되거나(c), 삼각형으로 배치(d)될 수 있다. 또는 이와 달리 X선 소스부(16)는 4개가 사각형으로 배치되거나(e), 수직 및 수평 교차하는 십자가형으로 배치되거나(f), 좌우 대각으로 교차하는 X자형으로 배치(g)될 수 있다. 하지만 이 역시 몇 가지 예시에 지나지 않으며, 목적에 따라 X선 소스부(16)의 위치 및 수량은 얼마든지 다양하게 변형될 수 있다.

한편, X선 발생장치(10)에 구비되는 다수의 X선 소스부(16)는 바람직하게는 CNT(Carbon Nano Tube) 등의 나노구조물질 에미터(emitter)를 이용한 전계방출방식의 X선 소스일 수 있다. 잘 알려진 것처럼 전계방출방식의 X선 소스 장치는 저전력으로도 고효율의 X선을 얻을 수 있으며 동작주기가 짧아 프레임 단위의 펄스 구동이 가능한 동시에 소형 및 경량의 특성을 나타낸다. 따라서 다수의 X선 소스부(16)가 단일의 장치에 구비되어 프레임 단위로 구동되는 본 발명의 X선 발생장치(10)에 적합하다. 그리고 이 경우 X선 발생장치(10)는 초당 2~20 프레임의 X선을 조사할 수 있다.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 X선 발생장치를 이용한 촬영 모습을 보인다.

전술한 바와 같이, 특히 본 발명에 따른 구강 내 X선 촬영시스템의 X선 발생장치(10)는 촬영대상을 향해, 좀 더 구체적으로는 촬영대상을 사이에 두고 대향 배치된 X선 센서장치(20)를 향해, 다수의 X선 소스부(16)에서 서로 같거나 다른 각도의 X선을 프레임 단위로 조사하고, X선 센서장치(20)는 서로 같거나 다른 각도로 촬영대상을 투과한 X선을 프레임 단위로 검출한다. 보이는 것처럼 3개의 X선 소스부(16A,16B,16C)가 구비된 경우를 예로 들면, 좌측의 X선 소스부(16A)에서 촬영대상에 뒤에 배치된 X선 센서장치(20)에 소정의 시간 동안 한 프레임의 투과영상을 형성할 수 있는 X선을 조사한다. 이때 X선 센서장치(20)는 검출된 해당 프레임의 투과 데이터A를 영상처리장치로 전송한다. 그런 다음, 가운데의 X선 소스부(16B)에서 다시 한 프레임의 투과영상을 형성할 수 있는 X선을 조사한다. X선 센서장치(20)는 다시 해당 프레임의 투과 데이터B를 영상처리장치로 전송하고, 오른쪽의 X선 소스부(16C)에 대해서도 이러한 과정을 반복하여 투과 데이터C를 확보한다.

한편, 바람직하게는 X선 센서장치(20)는 초당 2~20 프레임의 X선 투과데이터를 영상처리장치로 전송할 수 있고, 이를 통해 영상처리장치는 실시간의 X선 동영상을 표시할 수 도 있다.

다시 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 구강 내 X선 촬영시스템의 영상처리장치(30)는 X선 센서장치(20)로부터 프레임 단위로 전송된 X선 검출결과를 이용하여 명암 계조로 표현된 영상을 구성하고, 촬영대상에 대한 투과영상, 단층합성영상 또는 CT 영상 중 적어도 하나를 생성 및 표시한다. 이를 위해 영상처리장치(30)는 X선 영상표시를 위한 모니터(32)를 포함할 수 있다. 한편, X선 센서장치(20)의 X선 검출 결과는 영상처리장치(30)로 유선 또는 무선으로 전송될 수 있다.

영상처리장치(30)가 투과영상을 표시하는 경우에는, 서로 같거나 다른 각도에서 X선을 조사하여 획득된 2차원 X선 투영데이터, 즉 전술한 투과 데이터A,B,C 중 어느 하나를 촬영대상에 대한 2차원 투과 영상으로 표시할 수 있다. 경우에 따라서는 전술한 투과 데이터A,B,C를 평면적으로 중첩하여 구성된 2차원 투과 영상을 표시할 수도 있다.

영상처리장치(30)가 단층합성영상을 표시하는 경우에는, 서로 다른 각도의 2차원 투영데이터, 즉 전술한 투과 데이터A,B,C를 공지의 3차원 단층합성영상 알고리즘을 통해 단층합성영상을 구성할 수 있다. 일례로 각각의 2차원 투영데이터를 관심단층면(POI, Plane Of Interest)으로 역 투사하여 단층 영상을 획득하는 SAA(Shift And ADD) 알고리즘 등으로 재구성함으로써 촬영대상에 대한 3차원 단층합성영상을 표시할 수 있다. 사용자는 목적에 따른 X선 영상으로 통상의 구강 내 X선 영상 또는 임의의 지점에 대한 깊이 정보가 반영된 3차원 단층합성영상을 확인할 수 있다. 영상처리장치(30)가 CT 영상을 표시하는 경우에도, 이와 같이 프레임 단위로 획득된 다수의 투과 데이터를 재구성 알고리즘을 통해 재구성함으로써, 3차원 입체 영상을 제공할 수 있다. 다만, CT 영상의 구성을 위해서는 단층합성영상에 비해 좀 더 다양한 각도에서 획득된 투과 데이터가 요구될 수 있다.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 X선 발생장치를 보인다.

본 실시예에 따른 X선 발생장치(101)에서 다수의 X선 소스부는 하나의 몸체부(101H) 상에 어레이 형태로 배열된 것으로, 전계방출방식의 나노구조물질 에미터를 이용한, 다수의 X선 소스 소자(160)를 포함한다. 다수의 X선 소스부 각각은 적어도 하나의 X선 소스 소자(160)를 포함하는 X선 소스 소자 그룹(G1,G2,G3)으로 이루어진다. 다수의 X선 소스 소자 그룹(G1,G2,G3)은 그룹별로 구동될 수 있다. 다시 말해, 본 실시예에 따른 X선 발생장치(101)의 몸체부(101H)에 마련된 콘트롤부는 어레이 형태로 배열된 다수의 X선 소스 소자(160)를 각각 또는 그룹화하여 그룹 단위로 구동할 수 있다. 이 경우, 구동되는 X선 소스 소자 그룹(G1,G2,G3)은 X선 센서장치(20)에 대하여 각각 서로 같거나 다른 방향에서 각각 한 프레임의 X선 투과영상을 형성하도록 X선을 조사한다.

한편, 본 도면에서 예컨대 몸체부(101H)의 좌측에 위치한 X선 소스 소자 그룹(G1)으로부터 우측의 X선 소스 소자 그룹까지의 구동을 통해 프레임마다의 X선 투과 데이터가 획득되면, 영상처리장치에서 이를 이용하여 X선 CT 영상을 재구성할 수 있다. 이 경우, 다수의 X선 소스 소자(160)와 X선 센서 장치(20)가 다수의 분산된 포컬 스팟을 갖는 멀티 소스 인버스지오메트리 CT(Multi-Source Inverse Geometry CT) 시스템을 구성하여, X선 센서 장치(20)의 센서 면적보다 더 넓은 촬영대상(FOV)에 대한 3차원 CT 영상을 재구성할 수 있게 된다. 이와 같은 구성을 통해, 작은 크기의 X선 센서장치(20)을 피검자의 구강 내에 삽입하여 이물감을 경감시키면서도 치과용 진단에 필요한 충분한 촬영대상 영역에 대한 CT 영상을 제공할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 X선 발생장치를 보인다. 보이는 것처럼, 본 도면 위쪽의 (a)는 몸체부(102H)에 사각형 어레이 형태로 배열된 다수의 X선 소스 소자(160)를 갖는 X선 방출장치(102)의 예를 보이고, (b)는 소정의 구간 범위 내에서 하나의 몸체부(103M)가 이동할 수 있도록 이를 안내하는 가이드 프레임(103F)을 더 포함하는 X선 방출장치(103)의 예를 보인다.

먼저 (a)의 X선 방출장치(102)를 보면, 다수의 X선 소스 소자(160), 예컨대 25개의 X선 소스 소자(160)가 5x5 매트릭스 형태로 배열되어 있다. 이들은 하나 또는 둘 이상씩 그룹화되어 X선 소스 소자 그룹(GA,GB)을 구성하는데, 왼쪽의 X선 소스 소자 그룹(GA)과 같이 세로로 길게 배열된 그룹을 이룰 수도 있고, 위쪽의 X선 소스 소자 그룹(GB)과 같이 정사각형 형태로 배열된 그룹을 이룰 수도 있다. X선 소스 소자 그룹의 배열 형태는 이에 한정되지 않으며, 이 외에도 다양하게 그룹화될 수 있다. 그리고, X선 소스 소자 그룹은 고정적인 것이 아니라, 촬영대상의 위치나 크기 등에 따라서 다양하게 변경되어 설정될 수도 있다.

다음으로 (b)의 X선 방출장치(103)를 보면, 하나의 몸체부(103M)에 세로로 다수의 X선 소스 소자(160)가 배열되고, 일련의 X선 촬영 중에 그 몸체부(103M) 자체가 가이드 프레임(103F)을 따라 이동하면서 다양한 각도에서 X선을 조사하도록 구성된다. 여기서 다수의 X선 소스 소자(160)는 개별적으로 구동될 수 있고, 둘 이상으로 그룹을 이루어 그룹별로 구동될 수도 있다.

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 X선 발생장치를 이용한 촬영 모습을 보인다.

보이는 것처럼, 본 도면에 도시된 실시예에 따른 X선 발생장치(10M) 및 이를 포함하는 구강 내 X선 촬영시스템은, X선 발생장치(10M)의 하나의 몸체부(H) 상에 여러 위치에 배치된 다수의 X선 소스부(16)를 가진다는 점에서 도 2 또는 도 5에 도시된 실시예와 공통되나, 본 실시예에 따른 X선 발생장치(10M)는 일련의 X선 촬영 과정 중에 소정의 궤적(R)을 따라 이동하도록 구성된다는 점에 차이가 있다. 여기서 소정의 궤적(R)은 예컨대 원호형태의 궤적일 수 있으나 그에 한정되지 않는다. 소정의 궤적(R)은 실체적으로는 몸체부(H)의 이동 경로를 안내하는 레일이나 다양한 형태의 가이드 프레임에 의해 구현될 수 있다.

본 실시예에 따른 X선 발생장치(10M) 및 구강 내 X선 촬영시스템은 일련의 구강 내 X선 촬영 시에 다수의 X선 소스부(16)를 구동하는 것과 병행하여 몸체부(H)를 이동시킴으로써 더욱 다양한 각도에서 촬영된 더 많은 프레임의 X선 투과데이터를 획득할 수 있다. 따라서, 작은 크기의 구강 내 X선 센서장치(200)를 이용하면서도 고품질의 X선 CT 영상을 제공할 수 있다.

한편, 여기서 X선 센서장치(200)는 구강 내 치아 및 치아주변조직의 형태에 따라 소정의 범위 내에서 휘어지는 이른바 플렉시블(flexible) 센서 또는 벤더블(bendable) 센서를 포함하는 것일 수 있고, 임의의 곡률로 휘어진 곡면 X선 센서를 포함하는 것일 수도 있다. 곡면 X선 센서의 경우 구강 내에서 X선 센서장치(200)가 주로 배치되는 위치에 따라 여러 가지의 곡률을 가지는 것으로 다양하게 제공될 수도 있다. 이로써 X선 촬영시간 중 환자에게 가해질 수 있는 고통을 상대적으로 경감할 수 있다.

도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 X선 발생장치를 보인다.

본 실시예에 따른 X선 발생장치(102M)는 도 7의 (a)에 도시된 실시예에 따른 장치와 유사하나, 그 몸체부(102H)가 소정의 궤적을 따라 이동할 수 있도록 구성된다는 점에 가장 큰 차이가 있다. 일련의 X선 촬영과정을 예를 들어 보면, 각각 하나 또는 다수의 X소스 소자(160)로 구성된 X선 소스 소자 그룹(GC1,GC2)을 화살표 A1 방향으로 구동하면서, X선 센서장치에서 각 그룹(GC1,GC2)에 대응되는 프레임의 X선 투과 데이터를 획득하고, 그와 병행하여 화살표 A2 방향으로 몸체부(102H)를 이동시킬 수 있다. 다수의 X선 소스 소자 그룹(GC1,GC2)에 대한 구동과 몸체부(102H)의 이동은 동시에 이루어질 수도 있고, 전체 그룹에 대한 구동과 몸체부(102H)의 이동이 번갈아가며 반복적으로 이루어질 수도 있다.

한편, 전술한 다수의 X선 소스 소자 그룹(GC1,GC2)은 각 그룹이 일부의 X선 소스 소자(160)를 공유하도록 그룹화될 수도 있다. 다수의 X선 소스 소자 그룹은 하나의 그룹에 의한 X선 조사 범위가 적어도 대응되는 X선 센서 면적을 커버할 수 있도록 설정되는 것이 바람직하다. 또한 도시되지는 않았으나, 전술한 X선 발생장치의 X선 방출 경로 상에, 그룹별로 구동에 의해 조사되는 X선의 조사 범위가 각각 X선 센서 면적을 커버하도록 그 조사 범위를 조정하는 콜리메이터가 구비될 수도 있다.

한편, 이상의 도면 및 설명은 본 발명의 몇 가지 예시에 지나지 않으며 본 발명의 기술사상을 한정하지 않는다. 즉, 본 발명은 다양한 변형을 내포하며, 이들 변형이 본 발명의 기술사상 내에 있다면 본 발명의 권리범위에 속한다 해야 할 것인바, 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 따라 해석되어야 할 것이다.

10, 10M, 101, 102, 102M, 103 : X선 발생장치
12 : 콘트롤부 14 : 전원공급부
16 : X선 소스부 18 : 콘
20 : X선 센서장치 30 : 영상처리장치
32 : 모니터 160: X선 소스 소자

Claims (12)

1. 구강 외부에서 구강 내 촬영대상을 향해 X선을 조사하는 것으로,
   하나의 몸체부; 및
   상기 몸체부의 서로 다른 위치에 배치되어 서로 같거나 다른 각도에서 상기 촬영대상을 향해 X선을 조사하는 다수의 X선 소스부를 포함하고,
   상기 다수의 X선 소스부는 각각 상기 촬영대상에 대한 한 프레임의 X선 영상을 형성하는 X선을 조사하는,
   구강 내 X선 촬영용 X선 발생장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 몸체부에 마련되어, 상기 다수의 X선 소스부를 구동하기 위한 전원 및 제어신호를 공급하는 콘트롤부를 더 포함하는,
   구강 내 X선 촬영용 X선 발생장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 몸체부는 상기 촬영대상에 대한 소정의 궤적을 따라 이동하고,
   상기 콘트롤부는 상기 몸체부의 이동과 연계하여 상기 다수의 X선 소스부를 구동하는,
   구강 내 X선 촬영용 X선 발생장치.
   
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 X선 소스부는 전계방출방식의 나노구조물질 에미터를 이용한 X선 소스 모듈을 포함하고, 상기 X선 소스모듈은 상기 몸체부에 착탈 가능하게 결합되는,
   구강 내 X선 촬영용 X선 발생장치.
   
5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 다수의 X선 소스부는 상기 하나의 몸체부 상에 어레이 형태로 배열된 것으로, 전계방출방식의 나노구조물질 에미터를 이용한, 다수의 X선 소스 소자를 포함하고,
   상기 다수의 X선 소스부 각각은 적어도 하나의 X선 소스 소자를 포함하는 X선 소스 소자 그룹으로 이루어진,
   구강 내 X선 촬영용 X선 발생장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   소정의 구간 범위 내에서 상기 하나의 몸체부가 이동할 수 있도록, 상기 하나의 몸체부를 안내하는 가이드 프레임을 더 포함하는,
   구강 내 X선 촬영용 X선 발생장치.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 다수의 X선 소스부는 초당 2~20 프레임의 X선을 조사하는,
   구강 내 X선 촬영용 X선 발생장치.
   
8. 구강 외부에서 구강 내 촬영대상을 향해 X선을 조사하는 것으로, 하나의 몸체부 및 상기 몸체부의 서로 다른 위치에 배치되어 서로 같거나 다른 각도에서 상기 촬영대상을 향해 X선을 조사하는 다수의 X선 소스부를 포함하고, 상기 다수의 X선 소스부는 각각 상기 촬영대상에 대한 한 프레임의 X선 영상을 형성하는 X선을 조사하는, X선 발생장치;
   상기 구강 내부에서 상기 촬영대상을 사이에 두고 상기 X선 발생장치와 대향 배치되고 상기 X선 발생장치에서 조사된 X선을 프레임 단위로 검출하는 X선 센서장치; 및
   상기 X선 센서장치의 프레임 단위 검출결과로 상기 촬영대상에 대한 2차원 투과영상, 단층합성영상, 및 3차원 CT 영상 중 적어도 하나의 X선 영상을 생성 및 표시하는 영상처리장치를 포함하는,
   구강 내 X선 촬영 시스템.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 X선 센서장치는 곡면 X선 센서를 포함하는,
   구강 내 X선 촬영 시스템.
   
10. 제 8항에 있어서,
    상기 영상처리장치는 상기 프레임 단위 검출결과마다 해당 프레임에 상기 다수의 X선 소스부 중 어느 X선 소스부가 구동되었는지를 파악하여, 상기 단층합성영상 또는 3차원 CT 영상의 재구성에 이를 활용하는,
    구강 내 X선 촬영 시스템.
    
11. 제 8항에 있어서,
    상기 X선 발생장치는 상기 X선을 초당 2~20 프레임 조사하고, 상기 X선 센서장치는 상기 X선을 초당 2~20 프레임 검출하는
    구강 내 X선 촬영 시스템.
    
12. 제 11항에 있어서,
    상기 영상처리장치는 상기 X선 영상을 동영상으로 표시하는
    구강 내 X선 촬영 시스템.
    

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