KR20170024909A - 방사선 영상의 처리방법 및 방사선 촬영시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방사선 영상의 처리방법 및 방사선 촬영시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 간접방식 방사선 디텍터의 섬광체 패널에서 발생하는 빛의 산란에 의한 번짐 현상을 보정할 수 있는 방사선 영상의 처리방법 및 방사선 촬영시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 방사선 영상의 처리방법은 섬광체 패널 및 픽셀 어레이 패널을 포함하는 간접방식 방사선 디텍터를 이용하여 방사선 영상을 획득하는 단계; 상기 섬광체 패널 또는 픽셀 어레이 패널에 따라 점상분포함수(PSF)를 정의하는 파라미터의 값을 결정하는 단계; 및 상기 파라미터의 값이 적용된 점상분포함수(PSF)를 이용해 상기 방사선 영상을 디콘볼루션하여 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 방사선 영상의 처리방법은 섬광체 패널 및 픽셀 어레이 패널을 포함하는 간접방식 방사선 디텍터를 이용하여 방사선 영상을 획득하는 단계; 상기 섬광체 패널 또는 픽셀 어레이 패널에 따라 점상분포함수(PSF)를 정의하는 파라미터의 값을 결정하는 단계; 및 상기 파라미터의 값이 적용된 점상분포함수(PSF)를 이용해 상기 방사선 영상을 디콘볼루션하여 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 방사선 영상의 처리방법 및 방사선 촬영시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 간접방식 방사선 디텍터의 섬광체 패널에서 발생하는 빛의 산란에 의한 번짐 현상을 보정할 수 있는 방사선 영상의 처리방법 및 방사선 촬영시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 방사선을 이용한 의료용 영상촬영에는 10 keV 내지 200 keV의 방사선 에너지를 사용하는데, 방사선 광자의 에너지 일부만이 전자(electron)로 전달되는 콤프턴 효과(Compton effect) 또는 모든 에너지가 전자로 전달되고 방사선이 완전히 흡수되는 광전 효과를 통해 피사체 물질을 촬상한다.
방사선 영상을 얻기 위한 디지털 방사선 촬영장치는 피사체를 통과한 방사선이 섬광체 패널의 섬광체(scintillator)에 부딪혀 가시광선을 만들어내고 이를 전하결합소자(Charge Coupled Device; CCD)나 포토다이오드(Photodiode)가 설치된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 등을 통해 화상 신호로 바꾸는 간접 방식(indirect type)의 장비와 피사체를 통과한 방사선이 광도전체(Photoconductor) 혹은 광도전소자(Photoresistor)가 설치된 박막 트랜지스터에 직접적으로 조사되어 이를 화상 신호화함으로써 영상을 획득하는 직접 방식(direct type)의 장비로 구분된다.
이러한 방사선 촬영장치는 방사선 발생장치로부터 방사되는 방사선이 원뿔 형태로 일시에 넓은 면적에 조사되어 방사선의 산란에 의한 영상의 왜곡을 초래하며, 이러한 방사선의 산란선을 제거하기 위한 방법으로 산란선 제거용 그리드(anti-scatter grid)나 에어 갭(air gap)을 이용한 방식을 사용하고 있다.
그리드(Grid) 방식은 1차 방사선(primary radiation)은 방사선 디텍터(radiation detector)에 거의 수직으로 입사되는 반면, 산란선 성분(scatter radiation)은 랜덤한 방향으로 입사되는 점을 이용한 것으로서, 납과 알루미늄으로 구성된 산란선 제거용 그리드를 피사체(patient)와 방사선 디텍터 사이에 위치시킴으로써 피사체를 통과한 방사선이 납으로 된 격자를 통과하는 과정에서 비스듬하게 입사되는 산란선 성분이 방사선 디텍터에 도달하지 못하도록 물리적으로 차단하는 것이다.
에어 갭(Air gap)을 이용한 방법은 피사체와 방사선 디텍터 사이에 공간을 두고 촬영하는 방식으로서, 산란선의 진행 방향은 디텍터에 수직이 아닌 비스듬하게 입사되기 때문에 디텍터와 피사체 사이에 에어 갭을 두게 되면 피사체를 통과한 광자들 중 1차 방사선 성분은 방사선 디텍터에 도달하는 반면, 산란선 성분은 주변으로 흩어져 도달하지 못하게 하는 것이다.
그러나 섬광체 패널을 이용하는 간접방식 방사선 디텍터를 이용하는 경우에는 이러한 방법들을 사용하여 피사체에 의한 산란선 성분은 제거할 수 있지만, 방사선 디텍터 내부의 섬광체(scintillator)에 의한 산란은 제거하지 못하게 된다. 또한, 이러한 방사선 촬영시스템으로 방사선 영상을 얻게 되면 방사선 영상에 번짐(blur) 현상이 생기게 되어 방사선 영상의 선예도(sharpness)가 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명은 간접방식 방사선 디텍터의 섬광체 패널에서 발생하는 빛의 산란에 의한 번짐 현상을 점상분포함수(PSF)를 이용한 디콘볼루션으로 보정할 수 있는 방사선 영상의 처리방법 및 방사선 촬영시스템을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 방사선 영상의 처리방법은 섬광체 패널 및 픽셀 어레이 패널을 포함하는 간접방식 방사선 디텍터를 이용하여 방사선 영상을 획득하는 단계; 상기 섬광체 패널 또는 픽셀 어레이 패널에 따라 점상분포함수(PSF)를 정의하는 파라미터의 값을 결정하는 단계; 및 상기 파라미터의 값이 적용된 점상분포함수(PSF)를 이용해 상기 방사선 영상을 디콘볼루션하여 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방사선 영상을 디콘볼루션하여 보정하는 단계 이전에 상기 방사선 영상에서 결함 요소를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 파라미터는 상기 점상분포함수(PSF)의 크기 및 상기 점상분포함수(PSF)의 모양을 정의하는 것일 수 있다.
상기 파라미터의 값을 결정하는 단계에서는 점상분포함수(PSF)를 이용하여 상기 방사선 영상을 디콘볼루션한 보정 영상이 영상품질의 기준을 만족하는 파라미터의 값으로 결정할 수 있다.
상기 영상품질은 변조전달함수(MTF), 양자검출효율(DQE), 정규화 잡음력스펙트럼(NNPS) 및 신호대잡음비(SNR) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 측정하여 평가할 수 있다.
상기 영상품질의 기준은 상기 보정 영상의 양자검출효율(DQE) 값이 동일한 공간 주파수에서의 상기 방사선 영상의 양자검출효율(DQE) 값의 90 내지 110 % 범위 내에 속하는 조건을 포함할 수 있다.
상기 영상품질의 기준은 상기 보정 영상의 공간 주파수에 대한 변조전달함수(MTF)의 값이 공간 주파수가 증가함에 따라 감소하고, 상기 파라미터의 값에 따른 상기 보정 영상 중에서 변조전달함수(MTF)의 값이 가장 높은 조건을 포함할 수 있다.
결정된 상기 파라미터의 값을 픽셀 어레이 패널의 픽셀 크기, 섬광체 패널의 두께 및 섬광체의 종류 중 적어도 어느 하나에 따라 구분하여 저장하는 단계를 더 포함하고, 상기 방사선 영상을 디콘볼루션하여 보정하는 단계에서는 저장된 상기 파라미터의 값 중에서 상기 방사선 영상을 획득하는데 이용된 픽셀 어레이 패널의 픽셀 크기, 섬광체 패널의 두께 및 섬광체의 종류 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 파라미터의 값을 선택하여 상기 방사선 영상을 보정할 수 있다.
상기 방사선 영상을 디콘볼루션하여 보정하는 단계에서는 상기 파라미터의 값이 적용된 상기 점상분포함수(PSF)를 이용한 디콘볼루션을 반복하여 상기 방사선 영상을 보정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 촬영시스템은 피사체에 방사선을 조사하는 방사선 조사부; 상기 피사체를 통과하여 입사되는 방사선을 가시광으로 변환시키는 섬광체 패널과 상기 가시광에 의해 생성된 전하를 픽셀별로 저장하는 픽셀 어레이 패널을 포함하고, 상기 픽셀별 전하의 양에 따라 방사선 영상을 구현하는 간접방식 방사선 디텍터; 및 상기 간접방식 방사선 디텍터에서 획득한 방사선 영상을 점상분포함수(PSF)로 디콘볼루션하여 상기 방사선 영상을 보정하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
상기 영상 처리부는 픽셀 어레이 패널의 픽셀 크기, 섬광체 패널의 두께 및 섬광체의 종류 중 적어도 어느 하나에 따른 점상분포함수(PSF)에 적용되는 파라미터의 값이 픽셀 어레이 패널의 픽셀 크기, 섬광체 패널의 두께 및 섬광체의 종류 중 적어도 어느 하나에 따라 구분되어 저장된 데이터 저장부; 상기 픽셀 어레이 패널의 픽셀 크기, 섬광체 패널의 두께 및 섬광체의 종류 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 파라미터의 값을 선택하는 파라미터 선택부; 및 선택된 상기 파라미터의 값이 적용된 점상분포함수(PSF)를 이용하여 상기 방사선 영상을 디콘볼루션하는 영상보정부를 포함할 수 있다.
상기 영상 처리부는 획득한 상기 방사선 영상에서 결함 요소를 제거하는 전처리부를 더 포함할 수 있다.
상기 영상 처리부는 상기 방사선 영상을 디콘볼루션하는 횟수를 설정하는 반복설정부를 더 포함할 수 있다.
상기 반복설정부는 상기 방사선 영상을 점상분포함수(PSF)로 디콘볼루션하여 보정된 방사선 보정 영상의 양자검출효율(DQE) 값이 동일한 공간 주파수에서의 상기 방사선 영상의 양자검출효율(DQE) 값의 90 내지 110 % 범위 내에 속하는 조건을 만족하도록 상기 횟수를 설정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 방사선 영상의 처리방법은 점상분포함수(PSF)를 이용하여 방사선 영상과 디콘볼루션함으로써 간접방식 방사선 디텍터의 섬광체 패널에서 발생하는 빛의 산란에 의한 방사선 영상의 번짐(blur) 현상을 보정할 수 있고, 이에 따라 간접방식 방사선 디텍터로 선예도(sharpness)가 향상된 방사선 영상을 얻을 수 있다. 또한, 높은 양자검출효율(DQE)을 갖는 간접방식 방사선 디텍터로 선예도가 향상된 방사선 영상을 얻을 수 있으므로, 적은 방사선량으로도 선명한 방사선 영상을 얻을 수 있고, 이에 따라 피검자의 피폭선량을 낮출 수 있다.
그리고 번짐 현상이 보정된 방사선 영상의 영상품질을 평가하여 인위적인 선예도 향상을 방지하고, 방사선 영상에서 번짐 현상만을 보정할 수 있다. 또한, 파라미터 데이터를 이용하여 섬광체 패널의 두께에 따라 영상품질을 만족하면서 선예도가 가장 높은 파라미터의 값을 쉽게 얻을 수도 있다.
한편, 방사선 영상의 번짐 현상을 보정하기 전에 결함 요소를 제거하는 방사선 영상의 전처리를 통해 방사선 영상의 번짐 현상을 보정하는 과정에서 결함 요소가 증폭되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 번짐 현상을 인위적으로 삭제하는 것이 아니라 번짐 현상을 완화시켜 사라지게 하는 것이기 때문에 방사선 영상의 데이터 정보의 손실을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 영상의 처리방법을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 섬광체 패널의 두께에 의한 빛의 산란 정도의 차이를 설명하기 위한 개념도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 픽셀 어레이 패널의 픽셀 크기에 따른 점상분포함수의 크기를 설명하기 위한 개념도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가우시안 형태의 점상분포함수를 나타낸 그림.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 점상분포함수의 파라미터의 값을 선택하는 기준을 설명하기 위한 그래프.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 영상품질를 위한 변조전달함수(MTF), 정규화 잡음력스펙트럼(NNPS) 및 양자검출효율(DQE)의 그래프.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 간접방식 방사선 디텍터를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 섬광체 패널의 두께에 의한 빛의 산란 정도의 차이를 설명하기 위한 개념도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 픽셀 어레이 패널의 픽셀 크기에 따른 점상분포함수의 크기를 설명하기 위한 개념도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가우시안 형태의 점상분포함수를 나타낸 그림.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 점상분포함수의 파라미터의 값을 선택하는 기준을 설명하기 위한 그래프.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 영상품질를 위한 변조전달함수(MTF), 정규화 잡음력스펙트럼(NNPS) 및 양자검출효율(DQE)의 그래프.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 간접방식 방사선 디텍터를 나타낸 단면도.
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.
점상분포함수(Point Spread Function; PSF)는 영상 내에서 한 점이 번짐(blur)에 의해 표현되는 형태를 묘사한 것으로, 점상분포함수(PSF)의 형태에 따라 번짐 현상의 정도가 달라질 수 있고, 영상 내의 각 점에서 번짐(blur) 면적이 넓을수록 영상의 번짐(blur) 현상이 보다 심해질 수 있다. 이에 점상분포함수(PSF)의 형태를 조절하여 번짐 현상의 정도를 조절할 수 있고, 이를 이용하면 선명한 영상과 점상분포함수(PSF)의 콘볼루션(convolution) 연산을 통하여 번짐 현상이 포함된 영상을 만들 수 있다.
따라서, 이러한 원리를 통해 선명한 영상에 번짐(blur) 효과를 적용할 수 있을 뿐만 아니라 본 발명에서와 같이 번짐 현상이 포함된 방사선 영상을 점상분포함수(PSF)를 이용하여 디콘볼루션(deconvolution)함으로써 방사선 영상의 번짐 현상을 보정해 줄 수도 있다. 한편, 번짐 현상이 포함된 방사선 영상을 점상분포함수(PSF)를 이용하여 디콘볼루션함으로써 보정하게 되면, 번짐 현상을 인위적으로 삭제하는 것이 아니라 번짐 현상을 완화시켜 사라지게 하는 것이기 때문에 상기 방사선 영상의 데이터 정보들이 손실되지 않을 수 있다. 이에 방사선 영상을 보정하는 경우에 방사선 영상의 품질이 저하되지 않을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 영상의 처리방법을 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 영상의 처리방법은 섬광체 패널(110) 및 픽셀 어레이 패널(120)을 포함하는 간접방식 방사선 디텍터를 이용하여 방사선 영상을 획득하는 단계(S100); 상기 섬광체 패널(110) 또는 픽셀 어레이 패널(120)에 따라 점상분포함수(PSF)에 정의하는 파라미터의 값을 결정하는 단계(S200); 및 상기 파라미터의 값이 적용된 점상분포함수(PSF)를 이용해 상기 방사선 영상을 디콘볼루션하여 보정하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
방사선 영상의 처리를 위해 섬광체 패널(110) 및 픽셀 어레이 패널(120)을 포함하는 간접방식 방사선 디텍터를 이용하여 방사선 영상을 획득한다(S100). 섬광체 패널(110)을 이용하는 간접방식 방사선 디텍터로 방사선 영상을 촬영하게 되면, 섬광체 패널(110)의 섬광체(111)에 의해 빛이 산란되어 방사선 영상의 번짐 현상이 발생하게 된다. 이때, 섬광체(111)에 의한 빛의 산란은 가우시안(Gaussian) 형태를 가질 수 있다. 이러한 방사선 영상의 번짐 현상을 보정하여 방사선 영상의 선예도(sharpness)를 향상시키기 위해 본 발명에서는 번짐 현상이 포함된 방사선 영상을 선명한 방사선 영상과 점상분포함수(PSF)를 콘볼루션한 영상으로 규정하고, 점상분포함수(PSF)를 이용하여 번짐 현상이 포함된 방사선 영상을 디콘볼루션함으로써 방사선 영상을 보정한다.
픽셀 어레이 패널(120)은 방사선이 섬광체 패널(110)에 조사되어 변환된 가시광에 의해 생성되는 전하를 픽셀별로 저장할 수 있다. 여기서, 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기에 따라 방사선 영상의 해상도(resolution)가 달라질 수 있다.
그리고 상기 방사선 영상을 획득하는 단계(S100)와 병렬적으로 상기 섬광체 패널(110) 또는 픽셀 어레이 패널(120)에 따라 점상분포함수(PSF)를 정의하는 파라미터의 값을 결정한다(S200). 상기 파라미터의 값을 결정하는 단계(S200)에서는 상기 방사선 영상을 획득하는 단계(S100)와 동시에 상기 파라미터의 값을 결정할 수도 있고, 상기 방사선 영상을 획득하는 단계(S100)보다 먼저 상기 파라미터의 값을 결정하거나 상기 방사선 영상을 획득하는 단계(S100) 이후에 상기 파라미터의 값을 결정할 수도 있는데, 섬광체 패널(110) 또는 픽셀 어레이 패널(120)에 따라 점상분포함수(PSF)를 정의하는 파라미터의 값을 결정할 수 있다. 이때, 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기, 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류에 따라 점상분포함수(PSF)를 정의하는 파라미터의 값을 결정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 섬광체 패널의 두께에 의한 빛의 산란 정도의 차이를 설명하기 위한 개념도로, 도 2(a)는 얇은 섬광체 패널을 나타내고, 도 2(b)는 중간 두께의 섬광체 패널을 나타내며, 도 2(c)는 두꺼운 섬광체 패널을 나타낸다.
선상분포함수(Line Spread Function; LSF)는 어떠한 값의 분포를 1차원적으로 나타낸 것으로, 도 2에서는 어느 하나의 섬광체(111)에서 방출된 가시광(11)의 위치에 따른 분포(또는 세기 차이)를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 선상분포함수(LSF)를 통해 빛이 산란되는 정도를 확인할 수 있는데, 빛의 산란 정도가 커질수록 선상분포함수(LSF)의 시그마(또는 표준편차)가 넓어지게 된다. 따라서, 도 2a 내지 도 2c를 통해 섬광체 패널(110)의 두께가 두꺼울수록 빛의 산란이 증가하는 것을 알 수 있다. 여기서, 선상분포함수의 시그마가 좁을수록 선명한 방사선 영상을 의미하는데, 선상분포함수의 시그마가 넓어질수록 빛이 산란되는 정도가 커지게 된다. 즉, 섬광체 패널(110)의 두께가 두꺼울수록 방사선(10)이 가시광(11)으로 변환되는 변환 효율이 높아지지만, 변환 효율에 따라 빛의 산란도 증가하게 되어 방사선 영상에 더욱 심한 번짐 현상이 발생하게 된다.
그리고 섬광체 패널(110)의 두께뿐만 아니라 섬광체 패널(110)의 종류(또는 섬광체의 종류)에 따라 빛이 산란되는 정도가 달라질 수도 있다. 도 2를 보면, 일직선으로 입사되는 방사선(10)이 섬광체(111)에 부딪혀 섬광체(111)에서 사방으로 가시광(11)이 방출되게 되는데, 이러한 사방으로 방출되는 가시광(11) 중 수직으로 입사되지 않고 대각선으로 입사되는 가시광(11)에 의해 방사선 영상에 번짐 현상이 발생하게 된다. 섬광체(111)의 종류(또는 섬광체 패널의 종류)에 따라 방사선(10)을 가시광(11)으로 변환시키는 변환 효율이 좋아지게 되면, 변환 효율이 좋아짐에 따라 빛의 산란이 증가하게 되어 방사선 영상에 번짐 현상이 심해지게 된다.
한편, 방사선 영상의 번짐 현상은 섬광체 패널(110)에 입사되는 방사선(10)의 세기에 달라질 수도 있다. 낮은 에너지의 방사선(10)이 섬광체 패널(110)에 입사될 경우, 섬광체 패널(110)의 두께가 두꺼우면 빛의 산란이 증가하여 방사선 영상에 번짐 현상이 심해지기 때문에 공간분해능이 감소하게 되지만, 감도(speed)는 증가하게 된다. 반면에, 높은 에너지의 방사선(10)이 섬광체 패널(110)에 입사될 경우, 섬광체 패널(110)의 두께가 두꺼울수록 방사선(10)이 섬광체(111)와 반응할 확률이 높아지므로 공간분해능이 좋아질 수 있다. 다시 말하면, 각 방사선(10)의 세기마다 적정한 섬광체 패널(110)의 두께가 존재하고, 적정한 섬광체 패널(110)의 두께보다 얇을 경우에는 공간분해능이 나빠지며, 적정한 섬광체 패널(110)의 두께보다 두꺼울 경우에는 빛의 산란이 증가하여 방사선 영상에 번짐 현상이 심해진다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 픽셀 어레이 패널의 픽셀 크기에 따른 점상분포함수의 크기를 설명하기 위한 개념도로, 도 3(a)는 픽셀 크기가 큰 픽셀 어레이 패널을 나태내고, 도 3(b)는 픽셀 크기가 작은 픽셀 어레이 패널을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기에 따라 방사선 영상의 해상도(resolution)가 달라질 수 있다. 도 3a와 도 3b 모두 동일한 면적에 음영이 들어가 있지만, 도 3a는 픽셀 크기가 크기 때문에 위치별 명암을 잘 표현하지 못하고, 도 3b는 픽셀 크기가 도 3a보다 작기 때문에 외곽 부분의 명암을 낮게 표현할 수 있어 상대적으로 위치별 명암을 잘 표현할 수 있다. 이와 같이, 픽셀 크기가 작을수록 높은 해상도를 가질 수 있다.
상기 파라미터는 상기 점상분포함수(PSF)의 크기 및 상기 점상분포함수(PSF)의 모양을 정의하는 것일 수 있다. 여기서, 점상분포함수(PSF)의 크기 및 상기 점상분포함수(PSF)의 모양은 섬광체 패널(110)에 의한 빛의 산란 형태를 양자화하여 디지털 신호로 변환한 상황에서 빛의 산란 형태를 묘사하는 파라미터이다.
상기 점상분포함수(PSF)의 크기는 디지털 값이 들어있는 픽셀의 개수(또는 행렬의 크기)를 의미할 수 있고, 한 점(point)의 빛이 섬광체 패널(110)에 의해 산란된 면적에 해당하는 픽셀 개수와 대응될 수 있다. 따라서, 동일한 섬광체 패널(110)일 경우에 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기가 크면, 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기가 작은 것보다 한 점의 빛이 섬광체 패널(110)에 의해 산란된 면적에 해당하는 픽셀 개수가 작기 때문에 점상분포함수(PSF)의 크기가 상대적으로 작게 될 수 있다. 점상분포함수(PSF)의 크기는 섬광체 패널(110)에 의해 산란된 면적을 충분히 포함할 수 있을 정도의 크기가 되어야 하므로, 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기에 따라 점상분포함수(PSF)의 크기가 달라질 수 있다.
상기 점상분포함수(PSF)의 모양은 상기 점상분포함수(PSF)의 각 픽셀값(또는 행렬값)이 만들어내는 그래프의 모양일 수 있다. 상기 점상분포함수(PSF)의 모양은 상기 점상분포함수(PSF)의 행렬(matrix)에 의해 정해질 수 있다. 상기 점상분포함수(PSF)의 모양(또는 행렬)에 의해 영상에서 각 영역별로 명도의 변화량을 다르게 할 수 있고, 이를 통해 선명한 영상에 상기 점상분포함수(PSF)를 적용하여 다양한 번짐 효과를 줄 수 있으며, 번짐 현상이 포함된 방사선 영상에서 번짐(blur) 형태에 따라 상기 점상분포함수(PSF)의 모양을 달리하여 디콘볼루션함으로써 번짐 형태에 따른 효과적인 보정을 해줄 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 상기 점상분포함수(PSF)의 모양을 가우시안(Gaussian) 형태로 할 수 있는데, 방사선(10)이 섬광체(111)에 부딪히면 섬광체(111)에서 사방으로 가시광(11)이 방사되기 때문에 한 점에서 사방으로 분산되는 것을 잘 표현할 수 있는 가우시안 형태로 상기 점상분포함수(PSF)의 모양을 결정하는 것이 효과적일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 번짐 현상이 포함된 방사선 영상의 번짐 형태에 따라 상기 점상분포함수(PSF)의 모양이 정해질 수 있다.
상기 점상분포함수(PSF)의 모양이 가우시안 형태일 경우에는 가우시안 분포의 시그마(σ)에 의해 가우시안의 모양이 정해질 수 있는데, 가우시안 분포의 시그마(σ)를 상기 파라미터 중 하나로 사용할 수 있다. 따라서, 가우시안 형태의 상기 점상분포함수(PSF)는 상기 점상분포함수(PSF)의 크기 및 가우시안 분포의 시그마(σ)를 상기 파라미터로 사용할 수 있다.
그리고 가우시안 형태의 상기 점상분포함수(PSF)는 수학식 1로 표현될 수 있다.
[수학식 1]
수학식 1에서 x와 y는 x 좌표와 y 좌표를 나타내고, σ는 가우시안 분포의 시그마를 나타내며, 수학식 1에 x, y 및 σ를 대입하면 (x, y) 좌표에서의 가우시안 값을 구할 수 있다.
한편, 섬광체 패널(110)의 두께가 두꺼워질수록 상기 점상분포함수(PSF)의 크기와 가우시안 분포의 시그마(σ)가 증가할 수 있는데, 섬광체 패널(110)의 두께가 두꺼워질수록 섬광체(111)에서 사방으로 방출되는 가시광(11)이 포토다이오드(121)에 입사되기 전까지 더 넓게 퍼질 수 있어 번짐 현상의 면적이 증가하게 되므로, 이에 따라 상기 점상분포함수(PSF)의 크기가 커질 수 있고, 상기 점상분포함수(PSF)의 크기에 따라 가우시안 분포의 시그마(σ)를 증가시킬 수 있어 상기 점상분포함수(PSF)를 통해 번짐 현상을 효과적으로 묘사할 수 있다. 그리고 상기 점상분포함수(PSF)의 크기 및 상기 점상분포함수(PSF)의 모양은 모서리(edge) 영상으로부터 1차원의 선상분포함수(LSF)를 구한 후에 선상분포함수(LSF)를 2차원으로 확장하여 얻어질 수 있다.
이와 같이, 점상분포함수(PSF)의 크기는 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기, 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류에 따라 달라질 수 있고, 가우시안 분포의 시그마(σ)는 점상분포함수(PSF)의 크기가 정해진 경우에 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류에 따라 달라질 수 있다. 이에 본 발명에서는 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기, 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류에 따라 점상분포함수(PSF)의 크기 및 가우시안 분포의 시그마(σ)를 구할 수 있고, 이로 인해 보다 효과적인 보정으로 최상의 선예도를 갖는 방사선 영상을 얻을 수 있다.
다음으로, 상기 파라미터의 값이 적용된 점상분포함수(PSF)를 이용해 상기 방사선 영상을 디콘볼루션하여 보정한다(S300). 상기 파라미터의 값이 적용된 점상분포함수(PSF)를 이용해 상기 방사선 영상을 디콘볼루션하여 보정하는데, 상기 파라미터의 값만 알 수 있으면, 상기 방사선 영상과 점상분포함수(PSF)를 디콘볼루션하여 상기 방사선 영상을 보정할 수 있다. 디콘볼루션 과정은 번짐 현상이 포함된 영상을 점상분포함수(PSF)와 선명한 영상의 콘볼루션으로 생성된 것이라고 가정하고, 촬영으로부터 얻어진(즉, 섬광체에 의한 빛의 산란이 포함된) 번짐(blur) 이미지와 사용자가 추정한 번짐(blur) 이미지와의 잔여 오류(residual error) 값이 충분히 작을 때까지 반복적으로 알고리즘을 수행할 수 있다. 그리고 디콘볼루션은 하나의 점상분포함수(PSF)를 사용하여 영상 전체를 복원하는 공간불변 디콘볼루션(spatial-invariant deconvolution)을 사용할 수 있다. 한편, 영상의 위치에 따라 개별적인 다수의 점상분포함수(PSF)를 사용하여 영상을 복원하는 공간변이 디콘볼루션(spatial-variant deconvolution)을 사용할 수도 있는데, 각 위치에 맞게 개별적인 점상분포함수(PSF)를 사용하는 공간변이 디콘볼루션은 공간불변 디콘볼루션보다 선예도가 높을수는 있지만, 각 위치에 맞는 개별적인 점상분포함수(PSF)를 구하는 과정이 복잡하기 때문에 공간불변 디콘볼루션을 주로 사용할 수 있다.
간접방식 방사선 디텍터는 직접방식 방사선 디텍터에 비해 높은 양자검출효율(Detective Quantum Efficiency; DQE)을 가지고 있지만, 직접방식 방사선 디텍터에 비해 낮은 선예도(또는 MTF)를 가진다. 여기서, 양자검출효율(DQE)은 방사선 변환효율로서, 양자검출효율(DQE)이 높을수록 적은 방사선량을 사용하여도 좋은 영상을 얻을 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명에서는 간접방식 방사선 디텍터를 사용할 때, 하드웨어의 구조적 특징에서 발생하는 섬광체에 의한 산란(scintillator scatter)을 소프트웨어 알고리즘으로 보정하여 간접방식 방사선 디텍터의 높은 양자검출효율(DQE)을 유지한 채 직접방식 방사선 디텍터에 준하는 높은 선예도를 얻을 수 있도록 하였다.
본 발명에 따른 알고리즘의 수행 결과, 높은 선예도를 가지면서 직접방식 방사선 디텍터보다 높은 양자검출효율(DQE)을 가지는 영상을 얻을 수 있었는데, 이러한 경우에 더 적은 방사선량으로 더 선명하고 고품질의 영상을 얻을 수 있는 효과가 있다. 즉, 높은 양자검출효율(DQE)의 제품을 사용할 경우, 방사선량을 적게 조사해도 되므로 환자의 피폭선량이 낮아지며, 선예도가 높을 경우에 보다 더 선명한 영상을 얻을 수 있어 진단에 유용하게 된다.
특히, 유방암진단 촬영(Mammography)에서는 미세석회, 유방 종괴 등을 관찰하는 과정에서 더욱 선명한 방사선 영상으로 인해 아주 미세한 부분까지 관찰할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에서는 방사선 디텍터의 전 영역에 걸쳐 섬광체 패널(110)의 두께는 동일하다고 가정하며 가정에 따른 오차가 크지 않다고 정의하여 디콘볼루션시 하나의 점상분포함수(PSF)와 취득된 영상을 이용하여 복원할 수 있다. 이 과정에서 영상의 취득시 조사된 방사선량에 따라 정규화 잡음력스펙트럼(NNPS), 양자검출효율(DQE) 등의 영상측정평가 인자가 변하게 되지만, 본 발명에 따른 변조전달함수(MTF)의 상승에는 방사선량이 영향을 주지 않는다. 변조전달함수(MTF)는 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기와 섬광체 패널(110)의 구조(예를 들어, 요오드화세슘(CsI)의 바늘(needle) 구조)에 영향을 받는데, 본 발명에서는 섬광체 패널(110)의 구조에 의해 저하되는 변조전달함수(MTF)를 복원하여 방사선 영상의 선예도를 향상시킬 수 있다. 이와 같이, 노이즈 성분을 판단하는 정규화 잡음력스펙트럼(NPS), 종합성능을 판단하는 양자검출효율(DQE) 등의 방사선량에 영향을 받는 변수 대신에 방사선량에 영향을 받지 않는 변조전달함수(MTF)를 통해 섬광체 패널(110)에서 발생하는 빛의 산란에 의한 영향을 파악할 수 있고, 변조전달함수(MTF)를 향상시켜 방사선 영상의 선예도를 향상시킬 수 있다. 또한, 변조전달함수(MTF)는 방사선량에 영향을 받지 않으므로 방사선 영상의 선예도를 측정하는 인자로 적합하며, 본 발명에서는 변조전달함수(MTF)를 통해 방사선 영상의 선예도를 측정하고, 변조전달함수(MTF)를 향상시켜 방사선 영상의 선예도를 향상시킨다. 방사선 영상의 선예도를 측정하는 인자가 방사선량에 영향을 받게 되면, 방사선 영상의 선예도를 측정하기 어려워지지만, 본 발명에서는 방사선량에 영향을 받지 않는 변조전달함수(MTF)를 방사선 영상의 선예도를 측정하는 인자로 사용하여 어려움 없이 방사선 영상의 선예도를 측정할 수 있고, 변조전달함수(MTF)를 향상시켜 방사선 영상의 선예도를 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가우시안 형태의 점상분포함수를 나타낸 그림이다.
도 4를 살펴보면, 점선으로 된 큰 눈금들은 영상에서 x축, y축 및 픽셀값(또는 z축값)을 나타내고, 실선으로 구획된 픽셀들의 총 면적이 상기 점상분포함수(PSF)의 크기가 되며, 각 픽셀값들의 조합이 상기 점상분포함수(PSF)의 행렬(matrix)이 된다. 여기서, 픽셀값은 각 픽셀의 명도값일 수 있다.
선명 영상에 이러한 가우시안 형태의 상기 점상분포함수(PSF)를 콘볼루션하게 되면, 가우시안 분포의 중앙부 주변에 번짐 현상이 발생하게 되고, 번짐 현상이 포함된 방사선 영상을 이러한 가우시안 형태의 상기 점상분포함수(PSF)로 디콘볼루션하게 되면, 가우시안 분포의 중앙부 주변에 생긴 번짐 현상이 완화되어 상기 방사선 영상이 보정될 수 있다.
상기 파라미터의 값을 결정하는 단계(S200)에서는 점상분포함수(PSF)를 이용하여 상기 방사선 영상을 디콘볼루션한 보정 영상이 영상품질의 기준을 만족하는 파라미터의 값으로 결정할 수 있다. 상기 방사선 영상을 디콘볼루션하여 보정하게 되면, 보정 영상의 선예도가 상기 방사선 영상의 선예도보다 향상되게 되는데, 너무 인위적으로 선예도를 향상시키게 되면, 방사선 영상 고유의 특성을 왜곡시키게 된다. 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡되면, 의료진단용 영상으로서의 가치가 없어지기 때문에 보정 영상의 영상품질을 평가하여 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡되었는지를 판단함으로써 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡된 보정 영상을 걸러낼 수 있다. 따라서, 상기 영상품질의 기준을 만족하는 파라미터의 값으로 상기 파라미터의 값을 결정하게 되면, 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡되지 않으면서 선예도가 향상된 보정 영상으로 상기 방사선 영상을 보정할 수 있다.
상기 영상품질은 변조전달함수(Modulation Transfer Function; MTF), 양자검출효율(Detective Quantum Efficiency; DQE), 정규화 잡음력스펙트럼(Normalized Noise Power Spectrum; NNPS) 및 신호대잡음비(Signal-to-Noise Ratio; SNR) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 측정하여 평가할 수 있다. 상기 변조전달함수(MTF), 양자검출효율(DQE), 정규화 잡음력스펙트럼(NNPS) 및 신호대잡음비(SNR)의 측정값은 영상평가 도구를 이용하여 측정할 수 있는데, 각 측정값의 특성 그래프를 분석하여 상기 영상품질을 평가할 수 있다. 즉, 각 측정값의 특성 그래프를 통해 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡되었는지 여부를 판단할 수 있다.
변조전달함수(MTF)는 어떤 영상시스템의 주파수응답을 나타내는 것으로써, 피사체대조도(subject contrast)에 대한 영상대조도(image contrast)의 비로 정의할 수 있는데, 선예도 관련 측정인자이다. 그리고 변조전달함수(MTF)는 영상의 공간 주파수를 측정하여 각 주파수에 해당하는 영역의 주파수 기록 능력으로서, 영상 시스템이 영상의 공간적 변화에 반응하는 정도를 표시하여 해상도(resolution)를 구할 수 있고, 영상의 선예도를 평가하는데 많이 사용되며, 변조전달함수(MTF)를 통해 선예도가 향상되었는지를 판단할 수 있다.
양자검출효율(DQE)은 신호대잡음비(SNR)의 전달 특성을 나타낸 것으로, 최종 이미지에 의해 생긴 노이즈의 양을 표현한 파라미터이다. 즉, 방사선 디텍터의 전체적인 신호대잡음비 성능, 신호대잡음비를 전달하는 방사선 디텍터의 능력을 측정하는 것이다. 그리고 양자검출효율(DQE)은 입력 신호대잡음비(SNR)에 대한 출력 신호대잡음비(SNR) 비의 제곱으로 정의될 수 있으며, 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 2]
또한, 양자검출효율(DQE)은 방사선 영상의 품질을 나타내는 종합 지표로서, 변조전달함수(MTF), 정규화 잡음력스펙트럼(NNPS) 및 신호대잡음비(SNR) 등에 의해 구해지는 것이기 때문에 변조전달함수(MTF), 정규화 잡음력스펙트럼(NNPS) 및 신호대잡음비(SNR)를 포함하여 종합적으로 영상품질을 평가할 수 있고, 효과적으로 영상 고유의 특성이 왜곡되었는지 여부를 판단할 수 있다.
잡음력스펙트럼(NPS)은 잡음의 분산값의 분포를 공간주파수 상에 표현한 것으로, 영상에서 픽셀 간의 변동요인인 잡음의 공간주파수에 대한 의존도를 나타내며, 노이즈 관련 측정인자이다. 그리고 정규화 잡음력스펙트럼(NNPS)은 정규화된(normalized) 잡음력스펙트럼(NPS)을 말하는데, 모든 스펙트럼의 샘플을 평균화하여 얻어질 수 있다.
영상의 잡음(noise)은 영상신호에서의 불확정성 또는 부정확성을 의미하며, 크게 영상정보를 구성하는 광자수에 기인한 잡음과 영상신호처리 회로에 의한 잡음으로 구분될 수 있다. 전자는 영상정보를 구성하는 광자수가 적을 때, 그 불확정성의 정도가 증가하며, 반면에 광자수가 증가하면 영상신호로서 검출될 확률이 높아져 영상신호에 대한 잡음의 영향이 감소할 수 있다. 방사선 영상시스템의 신호대잡음비를 평가하기 위해 중심부분을 제거한 납 팬텀을 사용하여 영상을 획득할 수 있으며, 지시선을 따라 측정한 획득영상의 그레이 스케일(gray-scale) 값을 이용할 수 있다. 영상신호는 주변의 납 팬텀과 중심의 원형 영역에서의 그레이 스케일 값의 차(ΔD)를 의미하고, 영상잡음은 획득영상의 그레이 스케일 값의 표준편차(s)를 의미하는데, 이들의 비(ΔD/s)가 신호대잡음비(SNR)로 정의될 수 있는데, 이러한 신호대잡음비(SNR)는 신호(Signal)와 노이즈(Noise) 관련 측정인자이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 점상분포함수의 파라미터의 값을 선택하는 기준을 설명하기 위한 그래프이다.
간접방식 방사선 디텍터는 직접방식 방사선 디텍터에 비해 높은 양자검출효율(DQE)을 가지고 있지만, 직접방식 방사선 디텍터에 비해 낮은 선예도(또는 MTF)를 가지기 때문에 간접방식 방사선 디텍터의 높은 양자검출효율(DQE)을 유지한 채 높은 선예도를 얻을 수 있도록 상기 파라미터를 결정하는데 있어서, 점상분포함수(PSF)의 크기 및 가우시안 분포의 시그마(σ)의 효과적인 결정을 위해 상기 영상품질의 기준으로 선예도를 확인하는 지표인 변조전달함수(MTF)를 제일 먼저 확인할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 영상품질의 기준은 상기 보정 영상의 공간 주파수에 대한 변조전달함수(MTF)의 값이 공간 주파수가 증가함에 따라 감소하고, 상기 파라미터의 값에 따른 상기 보정 영상 중에서 변조전달함수(MTF)의 값이 가장 높은 조건을 포함할 수 있다. 상기 방사선 영상(보정전)의 그래프는 공간 주파수에 대한 변조전달함수(MTF)의 값이 공간 주파수가 증가함에 따라 감소하면서 우하향하는 것을 확인할 수 있는데, 번짐 현상이 포함된 상기 방사선 영상(보정전)은 공간 주파수(Spatial Frequency)가 커지게 되면 번짐 현상도 증폭되어 변조전달함수(MTF)가 줄어들게 된다. 하지만, 보정3 그래프는 획득된 상기 방사선 영상(보정전)의 그래프와는 달리 일정 구간(공간 주파수가 약 0.7 내지 1.4 lp/mm)에서 우하향하지 않고, 상향하는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 보정3 그래프를 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡된 것으로 추정할 수 있다. 이를 검증하기 위해 양자검출효율(DQE)을 분석해 볼 수 있는데, 보정3 그래프는 그 형태가 많이 달라진 것처럼 보정 영상의 양자검출효율(DQE) 값과 상기 방사선 영상의 양자검출효율(DQE) 값의 차이가 발생하여 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡된 것으로 나왔다. 보정2 그래프도 획득된 상기 방사선 영상(보정전)의 그래프와 그 형태가 조금 달라졌지만, 우하향하는 특성을 가지기 때문에 양자검출효율(DQE)의 분석에서 보정 영상이 상기 방사선 영상의 양자검출효율(DQE) 값을 유지하여 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡되지 않은 것으로 나왔다. 이와 같이, 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡된 여부를 변조전달함수(MTF)의 그래프를 통해 알 수 있다. 즉, 변조전달함수(MTF)의 그래프가 우하향하는 특성을 가지지 않고 상향하는지를 판단하여 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡된 여부를 판단할 수 있다. 한편, 변조전달함수(MTF)의 그래프뿐만 아니라 정규화 잡음력스펙트럼(NNPS) 및 신호대잡음비(SNR)의 그래프 형태로도 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡된 여부를 알 수도 있다.
그리고 상기 파라미터의 값에 따라 보정된 상기 보정 영상 중에서 변조전달함수(MTF)의 값이 가장 높은 보정 영상을 상기 영상품질의 기준으로 설정할 수 있는데, 변조전달함수(MTF)의 값이 가장 높으면 상기 보정 영상의 선예도가 가장 좋기 때문에 상기 파라미터의 값에 따른 상기 보정 영상 중에서 선예도가 가장 좋은 보정 영상을 얻을 수 있다. 하지만, 선예도가 너무 높아져 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡되면 안되기 때문에 보정 영상이 상기 방사선 영상의 양자검출효율(DQE) 값을 유지하고 그 중에서 상기 보정 영상의 변조전달함수(MTF)의 값이 가장 높은 상기 보정 영상을 선택할 수 있고, 이러한 조건을 만족하는 상기 보정 영상으로 획득된 상기 방사선 영상을 디콘볼루션할 수 있도록 상기 파라미터를 결정할 수 있다. 이에 따라 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡되지 않으면서 선예도가 가장 좋은 보정 영상을 얻을 수 있다. 이처럼, 본 발명에서는 적은 방사선량으로도 선명한 방사선 영상을 얻을 수 있고, 이로 인해 피검자의 피폭선량을 줄일 수 있으며, 선명한 방사선 영상으로 더욱 정확한 진단을 할 수 있다. 특히, 유방암진단 촬영에서는 미세석회, 유방 종괴 등을 관찰하는 과정에서 더욱 선명한 방사선 영상으로 인해 아주 미세한 부분까지 관찰할 수 있다.
도 5는 가우시안 형태의 상기 점상분포함수(PSF)에서 상기 점상분포함수(PSF)의 크기를 고정시키고 가우시안 분포의 시그마(σ)를 변화시키면서 얻은 그래프로, 보정1 그래프는 상기 시그마(σ)가 0.5일 때이고, 보정2 그래프는 상기 시그마(σ)가 0.7일 때이며, 보정3 그래프는 상기 시그마(σ)가 1.0일 때이다. 상기 보정1, 보정2, 보정3 그래프 중에서는 보정2 그래프를 선택할 수 있는데, 보정3 그래프는 변조전달함수(MTF)의 그래프가 가장 높긴 하지만, 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡되었기 때문에 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡되지 않은 것 중에서 변조전달함수(MTF)의 그래프가 가장 높은 보정2 그래프를 선택할 수 있고, 가우시안 분포의 시그마(σ) 값으로 0.7을 결정할 수 있으며, 고정된 상기 점상분포함수(PSF)의 크기를 상기 파라미터의 값으로 결정할 수 있다. 한편, 다른 파라미터들도 상기 방법으로 실험을 통해 파라미터의 값을 결정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 영상품질을 평가하기 위한 변조전달함수(MTF), 정규화 잡음력스펙트럼(NNPS) 및 양자검출효율(DQE)의 그래프로, 도 6(a)는 변조전달함수의 그래프이고, 도 6(b)는 정규화 잡음력스펙트럼의 그래프이며, 도 6(c)는 양자검출효율의 그래프이다.
도 6을 참조하면, 상기 영상품질의 기준을 만족하는 보정 영상은 선예도 관련 측정인자인 변조전달함수의 그래프가 증가하지만, 정규화 잡음력스펙트럼(NNPS)의 그래프도 증가하게 되므로 양자검출효율(DQE)의 그래프가 거의 변화하지 않는다. 결과적으로, 상기 영상품질의 기준을 만족하는 보정 영상은 보정 전의 상기 방사선 영상과 동일한 양자검출효율(DQE) 특성을 갖는다. 이는 보정 영상이 상기 방사선 영상과 방사선 영상 고유의 특성이 동일하고, 보정에 의해 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡되지 않은 것을 의미한다. 따라서, 양자검출효율(DQE)이 높은 간접방식 방사선 디텍터의 특성은 유지하면서 선예도가 향상된 방사선 영상을 얻을 수 있고, 이에 따라 적은 방사선량으로도 선명한 방사선 영상을 얻을 수 있다. 이를 통해 피검자의 피폭선량을 줄일 수 있고, 선명한 방사선 영상으로 더욱 정확한 진단을 할 수 있다. 특히, 유방암진단 촬영에서는 미세석회, 유방 종괴 등을 관찰하는 과정에서 더욱 선명한 방사선 영상으로 인해 아주 미세한 부분까지 관찰할 수 있다.
상기 영상품질의 기준은 상기 보정 영상의 양자검출효율(DQE) 값이 동일한 공간 주파수에서의 상기 방사선 영상의 양자검출효율(DQE) 값의 90 내지 110 % 범위 내에 속하는 조건을 포함할 수 있다. 양자검출효율(DQE)은 변조전달함수(MTF), 정규화 잡음력스펙트럼(NNPS) 및 신호대잡음비(SNR) 등에 의해 구해지는 것으로, 변조전달함수(MTF), 정규화 잡음력스펙트럼(NNPS) 및 신호대잡음비(SNR)를 포함하여 종합적으로 영상품질을 평가할 수 있고, 효과적으로 영상 고유의 특성이 왜곡되었는지 여부를 판단할 수 있다. 방사선 영상의 보정으로 인해 양자검출효율(DQE)이 변화하게 되면, 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡된 것을 의미하기 때문에 양자검출효율(DQE) 값의 차이가 생기지 않아야 하지만, 변조전달함수(MTF)를 변화시키면서 양자검출효율(DQE)을 오차없이 동일하게 유지하는 것은 어려운 일이므로 ± 10 %의 오차범위를 둘 수 있다. 상기 보정 영상의 양자검출효율(DQE) 값이 동일한 공간 주파수에서의 상기 방사선 영상의 양자검출효율(DQE) 값의 90 내지 110 % 범위 내에 속하면, 상기 보정 영상의 양자검출효율(DQE)의 그래프가 획득된 상기 방사선 영상의 양자검출효율(DQE)의 그래프와 동일한 형태를 유지할 수 있으며, 양자검출효율(DQE) 값만 조금 차이가 나기 때문에 상기 보정 영상과 획득된 상기 방사선 영상의 방사선 영상 고유의 특성이 동일하다고 판단할 수 있다. 반면에, 상기 보정 영상의 양자검출효율(DQE) 값이 동일한 공간 주파수에서의 상기 방사선 영상의 양자검출효율(DQE) 값의 90 내지 110 %의 범위를 벗어나면, 상기 보정 영상의 양자검출효율(DQE)의 그래프가 획득된 상기 방사선 영상의 양자검출효율(DQE)의 그래프 형태와 다르게 변화하게 되고, 양자검출효율(DQE) 값의 차이도 크기 때문에 이러한 상기 보정 영상은 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡되었다고 판단할 수 있다. 이와 같이, 상기 보정 영상의 양자검출효율(DQE) 값이 동일한 공간 주파수에서의 상기 방사선 영상의 양자검출효율(DQE) 값의 90 내지 110 % 범위 내에 속하는 조건을 만족하지 못하는 보정 영상은 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡된 보정 영상이기 때문에 의료진단용 영상으로서의 가치가 없으므로, 상기 보정 영상은 양자검출효율(DQE) 값이 동일한 공간 주파수에서의 상기 방사선 영상의 양자검출효율(DQE) 값의 90 내지 110 % 범위 내에 속하는 조건을 필수적으로 만족하여야 한다.
상기 양자검출효율(DQE) 값의 조건은 상기 보정 영상이 만족해야 하는 필수 조건이지만, 양자검출효율(DQE)은 변조전달함수(MTF), 정규화 잡음력스펙트럼(NNPS) 및 신호대잡음비(SNR)를 모두 알아야 구할 수 있으므로 가장 먼저 확인해야 하는 값은 아니다. 예를 들어, 선예도를 판단할 수 있는 변조전달함수(MTF)를 가장 먼저 확인할 수 있고, 변조전달함수(MTF)의 그래프 형태로 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡된 것을 추정할 수 있다. 하지만, 정확한 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡된 여부를 정확히 알기 위해 양자검출효율(DQE)을 확인할 필요가 있다.
한편, 정규화 잡음력스펙트럼(NNPS)와 변조전달함수(MTF)의 측정용 영상은 서로 다를 수 있다. 정규화 잡음력스펙트럼(NNPS)의 측정용 영상은 피사체(object)없이 촬영한 영상일 수 있고, 변조전달함수(MTF)의 측정용 영상은 피사체의 모서리(Edge object)를 촬영한 영상일 수 있다. 정규화 잡음력스펙트럼(NNPS)는 피사체없이 촬영한 영상에서 하얀색으로 표시되는 노이즈들을 측정하여 분석하는 것이고, 변조전달함수(MTF)는 피사체의 모서리 부분에서 피사체 부분과 피사체가 없는 부분이 확실하게 경계되는지를 판단하여 번짐 현상의 정도를 파악하는 것이다. 이를 통해 정규화 잡음력스펙트럼(NNPS)와 변조전달함수(MTF)을 측정하고, 정규화 잡음력스펙트럼(NNPS)와 변조전달함수(MTF)를 통해 양자검출효율(DQE)을 계산할 수 있다.
결정된 상기 파라미터의 값을 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기, 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류 중 적어도 어느 하나에 따라 구분하여 저장하는 단계를 더 포함하고, 상기 방사선 영상을 디콘볼루션하여 보정하는 단계(S300)에서는 저장된 상기 파라미터의 값 중에서 상기 방사선 영상을 획득하는데 이용된 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기, 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 파라미터의 값을 선택하여 상기 방사선 영상을 보정할 수 있다. 상기 방사선 영상을 상기 파라미터의 값이 적용된 점상분포함수(PSF)로 디콘볼루션한 보정 영상이 상기 영상품질의 기준을 만족하는지 검증하기 위해서는 많은 시간이 필요하므로, 사전에 미리 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기, 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류 중 적어도 어느 하나에 따라 파라미터 데이터를 생성하고, 상기 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기, 상기 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류 중 적어도 어느 하나에 대응되는 상기 파라미터의 값을 선택하여 점상분포함수(PSF)에 적용할 수 있다.
상기 파라미터 데이터는 상기 방사선 영상을 획득하는 단계(S100) 이전에 각각의 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기, 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류 중 적어도 어느 하나마다 모든 상기 파라미터의 값을 적용하여 상기 보정 영상을 생성한 후 각각의 상기 보정 영상에 대한 상기 영상품질의 기준을 만족하는 여부를 판단하여 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기, 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 보정 영상이 상기 영상품질의 기준을 만족하는 상기 파라미터의 값이 저장된 것일 수 있다. 상기 파라미터 데이터를 통해 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기, 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류 중 적어도 어느 하나에 따라 해당되는 상기 파라미터의 값들의 조합을 얻을 수 있고, 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡되지 않으면서 변조전달함수(MTF)의 그래프가 높은 보정 영상을 쉽게 얻을 수 있다.
한편, 나머지 파라미터를 고정시키고 어느 하나의 파라미터를 변화시키면서 양자검출효율(DQE)의 조건을 만족하며 변조전달함수(MTF)의 값이 가장 높은 파라미터의 값을 찾고 나머지 파라미터들도 동일한 방법으로 양자검출효율(DQE)의 조건을 만족하며 변조전달함수(MTF)의 값이 가장 높은 파라미터의 값을 찾은 후, 찾아진 상기 파라미터의 값들을 상대적으로 변화시키면서 양자검출효율(DQE)의 조건을 만족하며 변조전달함수(MTF)의 값이 가장 높은 상기 파라미터의 값들의 조합을 얻을 수 있다. 이때, 점상분포함수(PSF)의 크기는 소정 크기(예를 들어, 물리적 산란의 범위를 충분히 포함할 수 있을 정도의 크기) 이상으로만 정하면 되기 때문에 다른 파라미터를 고정시킨 후 상기 영상 품질의 평가를 통해 점상분포함수(PSF)의 크기를 먼저 결정할 수 있다. 다음으로, 결정된 점상분포함수(PSF)의 크기를 이용해 가우시안 분포의 시그마(σ)를 결정할 수 있고, 결정된 점상분포함수(PSF)의 크기와 가우시안 분포의 시그마(σ)를 고정시켜 양자검출효율(DQE)의 조건을 만족하며 변조전달함수(MTF)의 값이 가장 높도록 다른 파라미터들을 결정할 수 있다. 이렇게 얻어진 상기 파라미터의 값들의 조합이 결정된 상기 파라미터의 값일 수 있으며, 결정된 상기 파라미터의 값이 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기, 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류 중 적어도 어느 하나에 따라 구분되어 저장된 것이 상기 파라미터 데이터일 수 있다.
상기 방사선 영상을 디콘볼루션하여 보정하는 단계(S300)에서는 상기 파라미터의 값이 적용된 상기 점상분포함수(PSF)를 이용한 디콘볼루션을 반복하여 상기 방사선 영상을 보정할 수 있다. 상기 파라미터의 값들의 조합이 획득된 상기 방사선 영상의 디콘볼루션시에 보정 영상의 방사선 영상 고유의 특성을 왜곡시키지 않는 조합이면, 변조전달함수(MTF)의 그래프가 높지 않더라도 상기 파라미터의 값이 적용된 상기 점상분포함수(PSF)를 이용한 디콘볼루션을 반복하여 상기 방사선 영상을 방사선 영상 고유의 특성을 왜곡되지 않는 보정 영상 중 변조전달함수(MTF)의 그래프가 가장 높은 보정 영상으로 상기 방사선 영상을 보정할 수 있다. 이때도 방사선 영상 고유의 특성을 왜곡되지 않도록 보정 영상의 양자검출효율(DQE) 값이 동일한 공간 주파수에서의 상기 방사선 영상의 양자검출효율(DQE) 값의 90 내지 110%인 조건을 만족하여야 한다. 이와 같이, 상기 점상분포함수(PSF)의 크기, 상기 점상분포함수(PSF)의 모양 및 디콘볼루션의 횟수에 따라 상기 방사선 영상의 보정 정도를 조절할 수도 있다. 즉, 상기 방사선 영상의 보정 정도는 상기 점상분포함수(PSF)의 모양 및 크기, 디콘볼루션의 횟수에 따라 정해질 수 있다. 한편, 디콘볼루션의 횟수도 사전 실험을 통해 상기 파라미터의 값들의 조합에서의 방사선 영상 고유의 특성을 왜곡되지 않는 최대(maximum) 횟수를 확인하여 미리 설정해 둘 수 있다. 그리고 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기, 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 파라미터의 값들의 조합 및 상기 최대 횟수를 룩업테이블(Look-Up Table; LUT) 등과 같이 미리 저장해 둘 수도 있다.
상기 방사선 영상을 디콘볼루션하여 보정하는 단계 이전에 상기 방사선 영상에서 결함 요소를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 결함 요소는 플랫 필드(Flat Field), 게인(Gain) 및 디펙트(defect)를 포함할 수 있는데, 상기 방사선 영상의 디콘볼루션시에 디펙트가 상기 방사선 영상에 가장 큰 영향을 미칠 수 있다. 디펙트(defect)는 픽셀값이 제대로 출력되지 않은 부분으로, 상기 방사선 영상의 디콘볼루션시에 상기 방사선 영상 내에 디펙트가 존재하게 되면, 디펙트가 증폭되는 현상이 발생하여 상기 방사선 영상의 품질에 악영향을 미칠 수 있다. 이에 상기 방사선 영상을 디콘볼루션하여 보정하기 전에 상기 방사선 영상 내에 디펙트를 제거할 수 있다.
상기 디펙트를 제거할 때는 점(point/pixel) 또는 선(line) 형태의 디펙트를 주변 정보를 이용하여 보정할 수 있다. 이러한 경우, 주변 정보를 이용하여 보정하기 때문에 실제 픽셀값과 유사한 픽셀값을 얻을 수 있고, 이에 따라 상기 방사선 영상의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 디펙트가 제거되어 디펙트가 증폭되는 현상을 방지할 수 있다.
그리고 상기 방사선 영상의 전처리 과정으로 플랫 필드(Flat Field) 보정과 게인(Gain) 보정도 수행할 수 있다. 플랫 필드(Flat Field) 보정은 하드웨어적인 원인에 의해 발생하는 픽셀의 선량 반응성의 차이를 보정하여 주는 것이고, 게인(Gain) 보정은 방사선 소스(radiation source)에 의해 발생하는 선량 불균일성을 보정하여 주는 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 간접방식 방사선 디텍터를 나타낸 단면도로, 도 7(a)는 포토다이오드형이고, 도 7(b)는 전하결합소자형이다.
도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 촬영시스템을 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 영상의 처리방법과 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 촬영시스템은 피사체에 방사선(10)을 조사하는 방사선 조사부; 상기 피사체를 통과하여 입사되는 방사선(10)을 가시광(11)으로 변환시키는 섬광체 패널(110)과 상기 가시광(11)에 의해 생성된 전하를 픽셀별로 저장하는 픽셀 어레이 패널(120)을 포함하고, 상기 픽셀별 전하의 양에 따라 방사선 영상을 구현하는 간접방식 방사선 디텍터(100); 및 상기 간접방식 방사선 디텍터(100)에서 획득한 방사선 영상을 점상분포함수(PSF)로 디콘볼루션하여 상기 방사선 영상을 보정하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
방사선 조사부는 방사선(10)의 세기를 조절할 수 있고, 피사체에 일정한 세기의 방사선(10)을 조사하여 상기 피사체를 통과한 방사선(10)이 섬광체 패널(110)에 입사되게 할 수 있다.
간접방식 방사선 디텍터(100)는 섬광체 패널(110)을 포함할 수 있는데, 섬광체 패널(110)에 입사된 방사선(10)이 섬광체(111)에 부딪혀 가시광(11)으로 변환된다. 여기서, 간접방식 방사선 디텍터(100)는 가시광(11)으로 변환된 빛의 세기를 포토다이오드(121) 또는 전하결합소자(120b)가 설치된 박막 트랜지스터(122)를 통해 전기 신호로 바꾸어 영상으로 구현할 수 있다.
영상 처리부는 섬광체 패널(110)의 섬광체(111)에 의해 빛이 산란되어 발생된 방사선 영상의 번짐 현상을 점상분포함수(PSF)로 디콘볼루션(deconvolution)하여 보정할 수 있다. 이를 통해 상기 방사선 영상의 선예도가 향상되어 상기 방사선 영상을 이용한 의료진단의 정확도를 향상시킬 수 있다.
상기 영상 처리부는 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기, 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류 중 적어도 어느 하나에 따른 점상분포함수(PSF)에 적용되는 파라미터의 값이 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기, 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류 중 적어도 어느 하나에 따라 구분되어 저장된 데이터 저장부; 상기 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기, 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 파라미터의 값을 선택하는 파라미터 선택부; 및 선택된 상기 파라미터의 값이 적용된 점상분포함수(PSF)를 이용하여 상기 방사선 영상을 디콘볼루션하는 영상보정부를 포함할 수 있다.
데이터 저장부는 미리 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기, 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류 중 적어도 어느 하나에 따라 구분되어 일정한 조건을 만족하는 파라미터의 값들의 조합이 저장될 수 있다. 이러한 파라미터의 값들의 조합을 점상분포함수(PSF)에 적용하여 상기 방사선 영상을 디콘볼루션하면, 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡되지 않으면서 변조전달함수(MTF)의 그래프가 높은 보정 영상을 얻을 수 있고, 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기, 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류 중 적어도 어느 하나에 따른 상기 파라미터의 값을 쉽게 선택할 수 있다.
파라미터 선택부는 상기 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기, 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 파라미터의 값을 선택할 수 있는데, 상기 데이터 저장부에 저장된 파라미터의 값들(즉, 파라미터 데이터)을 이용하여 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기, 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류 중 적어도 어느 하나에 따른 상기 파라미터의 값을 선택할 수 있다.
영상보정부는 선택된 상기 파라미터의 값이 적용된 점상분포함수(PSF)를 이용하여 상기 방사선 영상을 디콘볼루션함으로써 상기 방사선 영상을 보정할 수 있다. 번짐 현상이 포함된 상기 방사선 영상을 통해 선명 영상과의 콘볼루션으로 상기 번짐 현상과 동일한 번짐 효과를 발생시키는 점상분포함수(PSF)를 찾아 이러한 점상분포함수(PSF)를 이용하여 번짐 현상이 포함된 상기 방사선 영상을 디콘볼루션함으로써 번짐 현상이 완화되도록 보정할 수 있다.
상기 영상 처리부는 상기 방사선 영상을 디콘볼루션하는 횟수를 설정하는 반복설정부를 더 포함할 수 있다. 1회 디콘볼루션으로 선예도의 향상이 미미하면, 상기 디콘볼루션을 반복하여 상기 방사선 영상의 선예도를 향상시킬 수 있다. 이와 같이, 반복설정부는 디콘볼루션의 횟수에 따라 상기 방사선 영상의 보정 정도를 조절할 수 있도록 할 수 있다. 한편, 디콘볼루션하는 횟수도 사전 실험을 통해 상기 파라미터의 값들의 조합에서의 방사선 영상 고유의 특성을 왜곡되지 않는 최대(maximum) 횟수를 확인하여 미리 설정해 둘 수 있고, 픽셀 어레이 패널(120)의 픽셀 크기, 섬광체 패널(110)의 두께 및 섬광체(111)의 종류 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 파라미터의 값들의 조합 및 상기 최대 횟수를 룩업테이블(Look-Up Table; LUT) 등과 같이 데이터 저장부에 미리 저장해 둘 수도 있다.
상기 반복설정부는 상기 방사선 영상을 점상분포함수(PSF)로 디콘볼루션하여 보정된 방사선 보정 영상의 양자검출효율(DQE) 값이 동일한 공간 주파수에서의 상기 방사선 영상의 양자검출효율(DQE) 값의 90 내지 110 % 범위 내에 속하는 조건을 만족하도록 상기 횟수를 설정할 수 있다. 방사선 보정 영상의 양자검출효율(DQE) 값이 동일한 공간 주파수에서의 상기 방사선 영상의 양자검출효율(DQE) 값의 90 내지 110 %의 범위를 벗어나면, 방사선 보정 영상의 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡되기 때문에 방사선 보정 영상의 양자검출효율(DQE) 값이 동일한 공간 주파수에서의 상기 방사선 영상의 양자검출효율(DQE) 값의 90 내지 110 % 범위 내에 속하는 조건을 만족하도록 할 수 있다. 디콘볼루션의 반복도 선예도 향상을 위해 너무 많이 하면, 방사선 영상 고유의 특성이 왜곡되기 때문에 방사선 보정 영상의 양자검출효율(DQE) 값이 동일한 공간 주파수에서의 상기 방사선 영상의 양자검출효율(DQE) 값의 90 내지 110 % 범위 내에 속하는 조건을 만족하도록 상기 횟수를 설정할 수 있다.
상기 영상 처리부는 획득한 상기 방사선 영상에서 결함 요소를 제거하는 전처리부를 더 포함할 수 있다. 전처리부는 획득한 상기 방사선 영상을 전처리해 줄 수 있는데, 상기 방사선 영상의 디콘볼루션시에 상기 방사선 영상 내에 디펙트(defect) 등의 결함 요소가 존재하게 되면, 디펙트 등의 결함 요소가 증폭되는 현상이 발생하여 상기 방사선 영상의 품질에 악영향을 미칠 수 있기 때문에 상기 방사선 영상을 디콘볼루션하여 보정하기 전에 상기 방사선 영상 내에 디펙트 등의 결함 요소를 제거할 수 있다. 상기 결함 요소는 디펙트뿐만 아니라 플랫 필드(Flat Field)와 게인(Gain)을 포함할 수 있는데, 상기 방사선 영상의 디콘볼루션시에 디펙트가 상기 방사선 영상에 가장 큰 영향을 미칠 수 있다.
이처럼, 본 발명에서는 점상분포함수(PSF)를 이용하여 방사선 영상과 디콘볼루션함으로써 간접방식 방사선 디텍터의 섬광체 패널에서 발생하는 빛의 산란에 의한 방사선 영상의 번짐 현상을 보정할 수 있고, 이에 따라 간접방식 방사선 디텍터로 선예도가 향상된 방사선 영상을 얻을 수 있다. 또한, 높은 양자검출효율(DQE)을 갖는 간접방식 방사선 디텍터로 선예도가 향상된 방사선 영상을 얻을 수 있으므로, 적은 방사선량으로도 선명한 방사선 영상을 얻을 수 있고, 이에 따라 피검자의 피폭선량을 낮출 수 있으며, 선명한 방사선 영상으로 더욱 정확한 진단을 할 수 있다. 특히, 유방암진단 촬영에서는 미세석회, 유방 종괴 등을 관찰하는 과정에서 더욱 선명한 방사선 영상으로 인해 아주 미세한 부분까지 관찰할 수 있다.
그리고 번짐 현상이 보정된 방사선 영상의 영상품질을 평가하여 인위적인 선예도 향상을 방지하고, 방사선 영상에서 번짐 현상만을 보정할 수 있다. 또한, 파라미터 데이터를 이용하여 섬광체 패널의 두께에 따라 영상품질을 만족하면서 선예도가 가장 높은 파라미터의 값을 쉽게 얻을 수도 있다. 한편, 방사선 영상의 번짐 현상을 보정하기 전에 디펙트 등의 결함 요소를 제거하는 방사선 영상의 전처리를 통해 방사선 영상의 번짐 현상을 보정하는 과정에서 디펙트 등의 결함 요소가 증폭되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 번짐 현상을 인위적으로 삭제하는 것이 아니라 번짐 현상을 완화시켜 사라지게 하는 것이기 때문에 방사선 영상의 데이터 정보의 손실을 방지할 수 있고, 방사선 영상을 보정하더라도 방사선 영상의 품질이 저하되지 않을 수 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.
10 : 방사선 11 : 가시광
100 : 간접방식 방사선 디텍터 110 : 섬광체 패널
111 : 섬광체 120 : 픽셀 어레이 패널
120b : 전하결합소자 121 : 포토다이오드
122 : 박막 트랜지스터
100 : 간접방식 방사선 디텍터 110 : 섬광체 패널
111 : 섬광체 120 : 픽셀 어레이 패널
120b : 전하결합소자 121 : 포토다이오드
122 : 박막 트랜지스터
Claims (14)
- 섬광체 패널 및 픽셀 어레이 패널을 포함하는 간접방식 방사선 디텍터를 이용하여 방사선 영상을 획득하는 단계;
상기 섬광체 패널 또는 픽셀 어레이 패널에 따라 점상분포함수(PSF)를 정의하는 파라미터의 값을 결정하는 단계; 및
상기 파라미터의 값이 적용된 점상분포함수(PSF)를 이용해 상기 방사선 영상을 디콘볼루션하여 보정하는 단계를 포함하는 방사선 영상의 처리방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 방사선 영상을 디콘볼루션하여 보정하는 단계 이전에 상기 방사선 영상에서 결함 요소를 제거하는 단계를 더 포함하는 방사선 영상의 처리방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 파라미터는 상기 점상분포함수(PSF)의 크기 및 상기 점상분포함수(PSF)의 모양을 정의하는 것인 방사선 영상의 처리방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 파라미터의 값을 결정하는 단계에서는 점상분포함수(PSF)를 이용하여 상기 방사선 영상을 디콘볼루션한 보정 영상이 영상품질의 기준을 만족하는 파라미터의 값으로 결정하는 방사선 영상의 처리방법.
- 청구항 4에 있어서,
상기 영상품질은 변조전달함수(MTF), 양자검출효율(DQE), 정규화 잡음력스펙트럼(NNPS) 및 신호대잡음비(SNR) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 측정하여 평가하는 방사선 영상의 처리방법.
- 청구항 4에 있어서,
상기 영상품질의 기준은 상기 보정 영상의 양자검출효율(DQE) 값이 동일한 공간 주파수에서의 상기 방사선 영상의 양자검출효율(DQE) 값의 90 내지 110 % 범위 내에 속하는 조건을 포함하는 방사선 영상의 처리방법.
- 청구항 4에 있어서,
상기 영상품질의 기준은 상기 보정 영상의 공간 주파수에 대한 변조전달함수(MTF)의 값이 공간 주파수가 증가함에 따라 감소하고, 상기 파라미터의 값에 따른 상기 보정 영상 중에서 변조전달함수(MTF)의 값이 가장 높은 조건을 포함하는 방사선 영상의 처리방법.
- 청구항 1에 있어서,
결정된 상기 파라미터의 값을 픽셀 어레이 패널의 픽셀 크기, 섬광체 패널의 두께 및 섬광체의 종류 중 적어도 어느 하나에 따라 구분하여 저장하는 단계를 더 포함하고,
상기 방사선 영상을 디콘볼루션하여 보정하는 단계에서는 저장된 상기 파라미터의 값 중에서 상기 방사선 영상을 획득하는데 이용된 픽셀 어레이 패널의 픽셀 크기, 섬광체 패널의 두께 및 섬광체의 종류 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 파라미터의 값을 선택하여 상기 방사선 영상을 보정하는 방사선 영상의 처리방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 방사선 영상을 디콘볼루션하여 보정하는 단계에서는 상기 파라미터의 값이 적용된 상기 점상분포함수(PSF)를 이용한 디콘볼루션을 반복하여 상기 방사선 영상을 보정하는 방사선 영상의 처리방법.
- 피사체에 방사선을 조사하는 방사선 조사부;
상기 피사체를 통과하여 입사되는 방사선을 가시광으로 변환시키는 섬광체 패널과, 상기 가시광에 의해 생성된 전하를 픽셀별로 저장하는 픽셀 어레이 패널을 포함하고, 상기 픽셀별 전하의 양에 따라 방사선 영상을 구현하는 간접방식 방사선 디텍터; 및
상기 간접방식 방사선 디텍터에서 획득한 방사선 영상을 점상분포함수(PSF)로 디콘볼루션하여 상기 방사선 영상을 보정하는 영상 처리부를 포함하는 방사선 촬영시스템.
- 청구항 10에 있어서,
상기 영상 처리부는,
픽셀 어레이 패널의 픽셀 크기, 섬광체 패널의 두께 및 섬광체의 종류 중 적어도 어느 하나에 따른 점상분포함수(PSF)에 적용되는 파라미터의 값이 픽셀 어레이 패널의 픽셀 크기, 섬광체 패널의 두께 및 섬광체의 종류 중 적어도 어느 하나에 따라 구분되어 저장된 데이터 저장부;
상기 픽셀 어레이 패널의 픽셀 크기, 섬광체 패널의 두께 및 섬광체의 종류 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 파라미터의 값을 선택하는 파라미터 선택부; 및
선택된 상기 파라미터의 값이 적용된 점상분포함수(PSF)를 이용하여 상기 방사선 영상을 디콘볼루션하는 영상보정부를 포함하는 방사선 촬영시스템.
- 청구항 11에 있어서,
상기 영상 처리부는,
획득한 상기 방사선 영상에서 결함 요소를 제거하는 전처리부를 더 포함하는 방사선 촬영시스템.
- 청구항 11에 있어서,
상기 영상 처리부는,
상기 방사선 영상을 디콘볼루션하는 횟수를 설정하는 반복설정부를 더 포함하는 방사선 촬영시스템.
- 청구항 13에 있어서,
상기 반복설정부는 상기 방사선 영상을 점상분포함수(PSF)로 디콘볼루션하여 보정된 방사선 보정 영상의 양자검출효율(DQE) 값이 동일한 공간 주파수에서의 상기 방사선 영상의 양자검출효율(DQE) 값의 90 내지 110 % 범위 내에 속하는 조건을 만족하도록 상기 횟수를 설정하는 방사선 촬영시스템.
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