KR20170062789A - 흉부의 디지털 x선 일반촬영 및 디지털 단층영상합성의 영상을 통합적 및 연속적으로 획득하기 위한 디지털 x선 촬영 시스템의 제어방법 - Google Patents

흉부의 디지털 x선 일반촬영 및 디지털 단층영상합성의 영상을 통합적 및 연속적으로 획득하기 위한 디지털 x선 촬영 시스템의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 촬영 조건이 서로 다른, 디지털 X선 일반촬영 영상인 환자의 흉부 X선 영상과, 디지털 단층영상합성 영상인 흉부 재구성 단면 영상을 통합하여 한번에 획득하여 디스플레이하되, 재구성 단면 영상을 디스플레이할 때에는 각도별 투영영상을 함께 디스플레이하는 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법을 제공한다.
본 발명의 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법은, X선 검출기의 앞에 위치한 환자의 등 뒤에 X선관이 위치하여, 환자의 흉부 PA(후전방향) 영상을 데이터 획득부가 획득하여 서버로 전송하는, 흉부 PA영상 촬영단계; 흉부 PA영상 촬영단계 후, 제어부는 X선관과 X선 검출기의 사이 거리가 100cm가 되도록 X선관을 수평이동시키는, 촬영조건 변경단계; 촬영조건 변경단계 후, X선관이 환자 둘레를 따라 기설정된 각도만큼 회전하면서 각도별 흉부 영상을 데이터 획득부가 획득하여 서버로 전송하는, 각도별 흉부 촬영단계; 각도별 흉부 촬영단계에서 획득한 각도별 흉부 영상으로 재구성하여 토모신세시스(tomosynthesis) 영상을 생성하는, 토모신세시스 영상획득 단계; 재구성된 영상획득 단계 후, 서버는 흉부 PA영상, 각도별 흉부 촬영 영상, 및 토모신세시스 영상을 출력부를 통해 출력하는, 영상 출력단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
촬영조건 변경단계는 X선관의 측면에 장착된 레이저 발생기(레이저 광원)와, 검출기 지지대의 일측에는 레이저 검출기를 이용하여, X선 빔 센터(beam center)를 맞추기 위한 오프셋(offset) 크기를 측정하는 단계를 더 포함한다.

Description

흉부의 디지털 X선 일반촬영 및 디지털 단층영상합성의 영상을 통합적 및 연속적으로 획득하기 위한 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법{A method of integrated operation of chest X-ray digital radiography and chest digital tomosynthesis}
본 발명은, 촬영 조건이 서로 다른, 디지털 X선 일반촬영 영상인 환자의 흉부 X선 영상과, 디지털 단층영상합성 영상인 흉부 재구성 단면 영상을 통합하여 한번에 획득하여 디스플레이하되, 재구성 단면 영상을 디스플레이할 때에는 각도별 투영영상을 함께 디스플레이하는 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법을 제공한다.
일반 흉부 X선 촬영은 흉부 진단의 가장 기본이 되는 검사로써 흉부 후전방향촬영(흉부 PA) 영상과 흉부 측면방향촬영 영상, 즉 흉부의 왼쪽과 오른쪽 촬영(흉부 left/right lateral) 영상을 사용하여 진단하는 데, 이러한 일반 흉부검사는 인체 구조물의 중첩으로 인해 깊이 방향으로의 분해능이 매우 저하된다는 단점이 있으며, 이를 해결하기 위해 보통 CT를 찍어 단층영상을 제공하지만, CT는 일반 촬영에 비해 너무 많은 피폭량을 제공한다. 이를 보완하고자 CT보다는 피폭선량이 낮고 일반촬영에 비해 높은 깊이분해능을 제공하는 토모신세시스(tomosynthesis, 단층영상합성)가 최근 각광받고 있는 추세에 있다. 특히, 토모신세시스를 사용할 경우 CT보다 약 7배 낮은 선량을 사용하여, 일반 X선 촬영에 비해 약 3배의 진단 효율을 보인다고 한다.
따라서 흉부 토모신세시스(tomosynthesis) 촬영과 일반 흉부 X선 촬영을 함께 제공하여 비교/분석 한다면, 불필요한 흉부 CT 검사의 횟수를 줄이면서 진단 효율을 극대화시킬 수 있다.
디지털 단층영상합성 시스템 (Digital tomosynthesis system, DTS)은 전산화단층촬영(CT)의 단점인 높은 환자 피폭선량과 일반 X선 촬영의 단점인 깊이 분해능 저하를 해결하고자 제한적인 각도에서의 3차원 단면영상을 재구성하는 시스템으로, 현재 시장에서는 일반 X선 촬영 기능에 단층영상합성 기능을 탑재하여 판매하고 있다. 이러한 시스템은 일반 촬영을 기본으로 이용하며, 단층영상합성이 추가적으로 필요할 시 각도별 촬영을 진행하는 방식으로 진행된다.
도 1은 디지털 단층영상합성 시스템의 개략적인 구성도이다.
디지털 단층영상합성 시스템(DTS)는 X선 검출기(40)의 앞에 환자(10)를 위치시키고, X선관(X선 발생기)(30)으로부터 X선을 조사하여 영상을 획득하는 것으로, 환자(10)는 회전 가능하게 설치된 겐트리(gantry)(30) 위에 위치하며, X선관(30)과 X선 검출기(20)가 고정되어 있다. 재구성된 영상(토모신세시스 영상, 단층영상합성 영상)을 얻기 위해, 겐트리(30)가 회전하면서, 환자(10)의 둘레를 촬영하게 되며, 이는 마치 환자(10)의 둘레 주위를 X선관(30)이 돌면서 촬영하는 것과 같은 효과를 얻는다. 서버(70)는 겐트리 제어신호, X선관 제어신호를 생성하여 X선 제어부(35), 겐트리 제어부(55)으로 전송하고, X선 검출기(40)로부터 영상 데이터를 수신하여 재구성된 영상(토모신세시스 영상)을 획득한다. 이렇게 재구성된 영상은 메모리부(90)에 저장되거나, 모니터 또는 프린터 등으로 이루어진 출력부(80)를 통해 출력된다. 여기서, X선 제어부(35)와 겐트리 제어부(55)를 제어부(31)이라 한다.
경우에 따라서, 디지털 단층영상합성 시스템(DTS)에서 환자(10)는 고정되어 있고, X선관(30)과 X선 검출기(20)가 이동하여, 환자(10)의 둘레를 촬영하게 할 수도 있다.
단층영상합성은 CT와는 달리 제한된 각도 범위에서 얻은 투영 영상으로 단면을 재구성하기 때문에 인접한 깊이에 위치하는 단면의 잔상이 남게 되어, 보고자 하는 단면의 정확한 진단이 어렵다.
이를 해결하기 위해 촬영된 각도별 투영 영상과 재구성 단면 영상을 함께 비교한다면 상대적으로 오진의 확률을 낮출 수 있다.
도 2a는 일반 흉부 X선 촬영 방법을 설명하는 설명도이고, 도 2b는 일반 흉부 X선 촬영 시에 X-선 발생기의 위치를 설명하는 설명도이고, 도 3a는 디지털 단층영상합성 영상 획득방법을 설명하는 설명도이고, 도 3b는 디지털 단층영상합성 영상 촬영 시에 X-선 발생기의 위치를 설명하는 설명도이다.
도 2a에서와 같이, 디지털 X선 일반촬영 시, 즉, 일반 흉부 X선 촬영 시는 조직과 뼈의 대조도 차이를 없애기 위해 120 kVp 이상의 고관전압 촬영을 하고 이에 따른 피폭선량를 줄이기 위해 X선관(X선 발생기)(30)과 X선 검출기(40)의 촬영 거리로 최소 180 cm 이상을 필요로 한다. 즉, X선 검출기(40)의 앞에 환자(10)가 위치하고 환자로부터 180 cm 정도 떨어진 위치에 X선관(30)이 위치하며, 이때, 도 2b에서와 같이 일반 흉부 X선 촬영 시에는 흉부 후전방향촬영(흉부 PA) 영상과 흉부 측면방향촬영 영상들(흉부 left/right lateral)을 획득하며, 경우에 따라서는 흉부 측면방향촬영 영상들은 생략할 수 있다.
그러나, 도 3a에서와 같이, 디지털 단층영상합성(토모신세시스) 영상, 즉, 흉부 단층영상합성 영상의 획득시에는 가능한 한 넓은 범위로 각도별 투영 영상을 획득해야 하기 때문에 X선관(X-선 발생기)(30)과 X선 검출기(40)의 촬영거리가 100 cm 정도를 요구하며, 이때 환자(10)의 흉부 중앙을 중심으로 소정 각도씩 회전하면서 촬영된 영상을 획득하게 된다. 따라서 도 3b에서와 같이, 많은 양의 투영 영상을 촬영함에 따라 저 관전압과 저 관전류으로 영상을 획득한다.
그러나, 일반 흉부 X선촬영을 110 cm에서 하거나, 흉부 토모신세시스(tomosynthesis)를 180 cm에서 할 수 없으며, 이는 같은 자리에서 두 검사를 할 수 없음 나타낸다.
그 이유는 일반 흉부 X선 촬영에서는 폐 음영과 갈비뼈의 큰 밀도 차이로 인한 대조도 차이를 최대한 줄이기 위해 높은 관전압 (120 kVp 이상)을 사용하고, 이에 따른 선량감소와 심장음영의 확대방지를 위해 긴 촬영거리 (180 cm 이상)를 요구하는 반면, 흉부 토모신세시스(tomosynthesis)는 여러 각도에서 촬영하여 재구성 과정을 거치기 때문에 일반적인 촬영 조건 (100 kVp, 100 cm)보다 낮은 조건으로 검사를 진행하고, 여러 투영영상 (60~80장)을 사용하기 때문에 최대한 선량을 낮추기 위해 낮은 조건을 유지하기 때문이다.
이와같이, 일반적으로, X선 일반촬영과 DTS 촬영은 촬영 조건이 서로 확연히 다르기 때문에 두 검사를 동시에 연속적으로 진행하지 않는다. 이들을 통합구동 하기 위해서는 X선관의 위치 이동과 촬영조건의 변화의 문제를 필연적으로 해결해야한다.
따라서, 흉부촬영시 디지털 X선 일반촬영 영상과 디지털 단층영상합성 영상을 동시에 연속적으로 촬영하지 않기 때문에, 동시에 연속적으로 촬영할 경우보다 환자 피폭선량은 높으며, 또한, 이 두 영상을 촬영시, 환자의 위치(position)을 다시 조정해야 하므로, 일반 X선 촬영 영상과 DTS 촬영(tomosynthesis) 영상을 비교하고자 할 때 정확한 비교가 어렵다. 즉, 일반 X선 촬영 영상과 DTS 촬영 영상의 환자 위치가 달라 이에 따라 왜곡이 발생하며, 환자의 촬영 자세의 움직임에 따라 병변의 위치가 이동하여 두 영상에서 병변의 위치를 정확하게 비교하기 어렵다.
도 4는 흉부촬영시 디지털 X선 일반촬영 영상과 디지털 단층영상합성 영상을 동시에 연속적으로 촬영하지 않을 경우의 문제점을 설명하는 설명도이다.
도 4의 (a)는 일반 X선 촬영 때의 환자의 영상을 나타내며, 도 4의 (b)는 디지털 단층영상합성 촬영의 환자의 영상을 나타내며, 이 두 영상의 환자 위치가 달라 이에 따라 왜곡이 발생한다. 환자의 촬영 자세가 위/아래, 좌/우로 움직인다면 병변(20)의 위치도 이에 따라 이동하여 두 영상에서 병변의 위치를 정확하게 비교하기 어렵다.
그러나, 이 두 검사를 연속적으로 함께 진행한다면 환자 위치(positioning)에 있어서 오류가 최소한으로 이루어 질 수 있어 상대적으로 두 영상의 정확한 비교가 가능하다.
다시말해, 흉부 DTS(tomosynthesis) 촬영과 일반 흉부 X선 촬영을 함께 제공하여 비교/분석하려 한다면, 필수적으로 두 검사를 동시에 연속적으로 진행해야 한다.
따라서, 촬영 조건이 서로 다른, 디지털 X선 일반촬영 영상인 환자의 흉부 X선 영상과, 디지털 단층영상합성 영상인 재구성 단면 영상을 연속적으로 획득하여 디스플레이하는 것이 요망되며, 화면상에 각도별 투영 영상과 재구성 단면 영상을 함께 출력하는 것도 요망된다.
선행기술로, 국내 등록특허 제10-0687846호는 X-선 단층 영상 재구성 방법 및 장치에 관한 것으로, 즉, 디지털 단층영상합성 시스템에 관한 것이다. 그러나 국내 등록특허 10-0687846호는 영상 재구성 방법만을 제시하고 있으므로, 일반 X선 촬영 영상과 DTS 촬영 영상을 연속적인 획득하는 것은 어렵다.
다른 선행기술로, 국내 등록특허 제10-1226479호는 토모신테시스 재구성 과정과, 토모신테시스 재구성 과정을 거친 후에 진행되는 투영단면합성영상 또는 재구성된 단면영상으로 3차원상의 관심영역이 정확하게 구성되었는가를 판단하는 과정을 포함하여 구성되는 씨티에서 스카우트 영상 획득 방법에 관한 것이다. 국내 등록특허 제10-1226479호는 CT에 토모신테시스 기능을 추가한 것이나, 일반 X선 촬영 영상과 DTS 촬영 영상을 연속적인 획득하는 것은 어렵다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 촬영 조건이 서로 다른, 디지털 X선 일반촬영 영상인 환자의 흉부 X선 영상과, 디지털 단층영상합성 영상인 재구성 단면 영상을 통합하여 한번에 획득하여 디스플레이하되, 재구성 단면 영상을 디스플레이할 때에는 각도별 투영영상을 함께 디스플레이하는, 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 환자의 흉부 X선 영상을 검출하여 서버로 전송하는 X선영상 검출단계, X선영상 검출단계 후 X선튜브를 수평방향으로 기설정된 수평거리로 이동하는 영상검출조건 변경단계, 환자의 흉부에 대해 X선 각도별 투영영상을 촬영하여 서버로 전송하는 각도별 투영영상 검출단계, 각도별 투영영상들을 이용하여 서버에서 재구성 단면 영상을 검출하는 재구성 단면영상 검출단계를 포함하여 이루어진 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법은, X선 검출기의 앞에 위치한 환자의 등 뒤에 X선관이 위치하여, 환자의 흉부 PA(후전방향) 영상을 데이터 획득부가 획득하여 서버로 전송하는, 흉부 PA영상 촬영단계; 흉부 PA영상 촬영단계 후, 제어부는 X선관과 X선 검출기의 사이 거리가 100cm가 되도록 X선관을 수평이동시키는, 촬영조건 변경단계; 촬영조건 변경단계 후, X선관이 환자 둘레를 따라 기설정된 각도만큼 회전하면서 각도별 흉부 영상을 데이터 획득부가 획득하여 서버로 전송하는, 각도별 흉부 촬영단계; 각도별 흉부 촬영단계에서 획득한 각도별 흉부 영상으로 재구성하여 토모신세시스(tomosynthesis) 영상을 생성하는, 토모신세시스 영상획득 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법은, 재구성된 영상획득 단계 후, 서버는 흉부 PA영상, 각도별 흉부 촬영 영상, 및 토모신세시스 영상을 출력부를 통해 출력하는, 영상 출력단계;를 더 포함하여 이루어진다.
X선관의 측면에 레이저 발생기(레이저 광원)가 장착되어 있으며, X선 검출기가 장착된 검출기 지지대의 일측에는 레이저 검출기가 장착되어 있다.
촬영조건 변경단계는, X선 빔 센터(beam center)를 맞추기 위한 오프셋(offset) 크기를 레이저 검출기를 이용하여 측정하는 오프셋 크기 측정단계를 더 포함한다.
오프셋 크기 측정단계는, 레이저 검출기의 센터와 X선 검출기의 센터가 k cm 만큼 떨어져 있다고 할때, 레이저 검출기가 검출한 레이저 입사 지점을 데이터 획득부가 서버로 전송하고, 서버는 레이저 검출기로부터 k cm 만큼 떨어져 있는 X선 검출기 상의 지점의 좌표를 검출하여 X선 빔 센터을 맞추기 위한 오프셋 크기로 한다.
흉부 PA영상 촬영단계에서, X선관과 X선 검출기의 사이 거리가 180 cm 이상이다.
토모신세시스 영상획득 단계는, X-ray가 검출기에 도달한 가상의 지점을 x좌표와 y좌표로 나눌때, 서버는 재구성된 X-선 투영 영상의 최종 좌표를 구하는 전처리 단계; 전처리 단계에서 구하여진 최종 좌표를 이용하여 재구성된 X-선 투영 영상을 획득하는, 재구성된 영상 획득단계; 재구성된 영상 획득단계에서 재구성된 X-선 투영 영상을 X선 빔 센터을 맞추기 위한 오프셋(offset) 크기를 이용하여 보정을 행하는, 후처리 단계;를 포함하여 이루어진다.
각도별 흉부 촬영단계는, X선관이 기설정된 초기 촬영위치에 있을 때에 데이터 획득부는 X선 검출기로부터 초기 각도의 촬영 영상을 획득하는 제1단계; X선관이 환자 둘레를 따라 기 설정된 각도 만큼 회전된 위치에 있을 때에 데이터 획득부는 X선 검출기로부터 각도별 촬영 영상을 획득하는 제2단계; X선관이 최종 촬영위치에 위치되었는지를 판단하여, 최종 촬영위치가 아니라면, 최종 촬영위치가 될 때까지 데이터 획득부는 제2단계를 반복하는 제3단계; 제3단계에서 X선관이 최종 촬영위치에 있다면, 각도별 촬영 영상들을 서버로 전송하는 제4단계;를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법은, 흉부 PA영상 촬영단계와 촬영조건 변경단계의 사이에, 환자의 흉부 좌측 영상 및 우측 영상을 데이터 획득부가 획득하여 서버로 전송하는, 흉부 측면영상 촬영단계;를 더 포함하여 이루어진 다.
또한, 본 발명은 환자의 흉부 PA(후전방향) 영상, 각도별 흉부 영상, 토모신세시스 영상을 순차적으로 검출하여 동시에 출력하는 디지털 X선 촬영 시스템에 있어서, X선관의 측면에 레이저 발생기(레이저 광원)가 장착되어 있으며, X선 검출기가 장착된 검출기 지지대의 일측에는 레이저 검출기가 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.
환자의 흉부 PA(후전방향) 영상은, X선관과 X선 검출기의 사이 거리가 180 cm 이상이 되도록 하여 촬영된 영상이며, 각도별 흉부 영상은, X선관과 X선 검출기의 사이 거리가 100cm가 되도록 하여 촬영된 영상이며, 각도별 흉부 영상을 촬영할 때에 X선 빔 센터(beam center)를 맞추기 위한 오프셋(offset) 크기를 레이저 검출기를 이용하여 측정한다.
본 발명의 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법에 따르면, 촬영 조건이 서로 다른, 디지털 X선 일반촬영 영상인 환자의 흉부 X선 영상과, 디지털 단층영상합성 영상인 재구성 단면 영상을 통합하여 한번에 획득하여 디스플레이하되, 재구성 단면 영상을 디스플레이할 때에는 각도별 투영영상을 함께 디스플레이한다.
종래에, X선 일반촬영과 DTS 촬영은 촬영 조건이 서로 확연히 다르기 때문에 두 영상을 동시에 연속적으로 촬영하지 않지만, 본 발명에서는 X선관의 위치 이동과 촬영조건의 변화의 문제를 해결하여 이들을 연속적으로 촬영하며, 보다 환자 피폭선량을 낮추며, 무엇보다도, 종래에 이 두 영상을 촬영시, 환자의 위치(position)를 다시 조정해야 하므로, 일반 X선 촬영 영상과 DTS 촬영 영상의 환자 위치가 달라 이에 따라 왜곡이 발생하며, 환자의 촬영 자세의 움직임에 따라 병변의 위치가 이동하여 두 영상에서 병변의 위치를 정확하게 비교하기 어려웠던 단점을 본 발명은 해결하였다.
또한, 본 발명의 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법은, 환자의 흉부 X선 영상을 검출하여 서버로 전송하는 X선영상 검출단계, X선영상 검출단계 후 X선튜브를 수평방향으로 기설정된 수평거리로 이동하는 영상검출조건 변경단계, 환자의 흉부에 대해 X선 각도별 투영영상을 촬영하여 서버로 전송하는 각도별 투영영상 검출단계, 각도별 투영영상들을 이용하여 서버에서 재구성 단면 영상을 검출하는 재구성 단면영상 검출단계를 포함하여 이루어진다. 본 발명은 보다 사용자가 사용하기 쉽고 편리하도록 이루어져 있다.
이와 같이, 본 발명은 통합 구동함에 따라 일반 흉부 X선 촬영, 각도별 흉부 투영영상, 그리고 흉부 단층영상합성 세 가지 영상을 같이 디스플레이가 가능하다.
본 발명에서 제시하는 흉부촬영용 디지털 X선 일반 촬영과 디지털 단층영상합성의 통합 구동 방법은 180 cm 이상의 원거리와 100 cm 이하의 근거리를 요구하는 특이적 촬영 (일반흉부촬영, 경추뼈 측면촬영, 복장뼈 사방향 촬영 등)의 경우에 적용 될 수 있다.
또한, 본 발명은 통합 구동의 결과로 획득 가능한 일반 X선 촬영, 각도별 투영영상, 그리고 재구성된 단면 영상 세 가지를 함께 디스플레이 함으로써 단층영상합성의 부정확한 재구성 단점을 해결할 수 있으며, 따라서 의료시장에 본 발명을 적용할 시 좀 더 정확한 환자 진단과 함께 단층영상합성의 보급을 활성 할 수 있어 경제적, 산업적 기대효과가 크다고 할 수 있다.
도 1은 디지털 단층영상합성 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2a는 일반 흉부 X선 촬영 방법을 설명하는 설명도이다.
도 2b는 일반 흉부 X선 촬영 시에 X-선 발생기의 위치를 설명하는 설명도이다.
도 3a는 디지털 단층영상합성 영상 획득방법을 설명하는 설명도이다.
도 3b는 디지털 단층영상합성 영상 촬영 시에 X-선 발생기의 위치를 설명하는 설명도이다.
도 4는 흉부촬영시 디지털 X선 일반촬영 영상과 디지털 단층영상합성 영상을 동시에 연속적으로 촬영하지 않을 경우의 문제점을 설명하는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 흉부촬영시 디지털 X선 일반촬영 영상과 디지털 단층영상합성 영상을 연속적으로 획득하기 위한 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법을 개략적으로 설명하는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 디지털 X선 촬영 시스템에서 X선관(30)을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 디지털 X선 촬영 시스템에서 검출기 지지대를 나타낸다.
도 8은 도 7의 X선 검출기에서 x선의 빔 센터점의 오프셋 크기 설정을 설명하는 설명도이다.
도 9는 본 발명의 흉부촬영시 디지털 X선 일반촬영 영상과 디지털 단층영상합성 영상을 연속적으로 획득하기 위한 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법을 설명하는 흐름도이다.
도 10은 흉부 PA영상, 각도별 흉부 촬영 영상, 그리고 각도별 영상을 재구성한 X-선 투영 영상의 일예를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 출력부의 화면의 일예를 나타낸다.
이하, 본 발명의 흉부촬영시 디지털 X선 일반촬영 영상과 디지털 단층영상합성 영상을 연속적으로 획득하기 위한 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 흉부촬영시 디지털 X선 일반촬영 영상과 디지털 단층영상합성 영상을 연속적으로 획득하기 위한 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법을 개략적으로 설명하는 모식도이고, 도 6은 본 발명의 디지털 X선 촬영 시스템에서 X선관(30)을 나타내며, 도 7은 본 발명의 디지털 X선 촬영 시스템에서 검출기 지지대를 나타내며, 도 8은 도 7의 X선 검출기에서 x선의 빔 센터점의 오프셋 크기 설정을 설명하는 설명도이다.
본 발명의 디지털 X선 촬영 시스템에서는 X선관(30)의 측면에 레이저 발생기(즉, 레이저 광원)(35)가 장착되어 있으며, X선 검출기(40)가 장착된 검출기 지지대(41)의 일측에는 레이저 검출기(47)가 장착되어 있으며, 그 이외에, 본 발명의 디지털 X선 촬영 시스템의 구성은 도 1의 디지털 X선 촬영 시스템의 구성과 동일하다.
도 6의 (a)는 X선관(30)의 측면을 나타낸 것이며, 도 6의 (b)는 X선관(30)의 정면을 나타낸 것이다.
도 8에서와 같이, X선 검출기(40)의 중심과 레이저 검출기(47)의 중심은 일정한 거리인 k cm 만큼 떨어져 있다.
레이저 검출기(47)는 레이저가 입사된 지점의 부분이 그렇지 않은 부분보다 광 강도가 높으므로, 광 강도가 소정 치 이상인 값을 가지는 지점을 레이저 입사 지점(48)으로 검출하며 이를 데이터 획득부는 서버(70)로 전송하고, 서버(70)는 레이저 입사 지점(48)을 수신하여, 레이저 입사 지점(48)으로부터 k cm 만큼 떨어져 있는 X선 검출기(40) 상의 지점의 좌표, 즉 레이저 입사 지점의 X선 검출기상 대응지점(42)를 검출하고, 이를 x선의 빔 센터점(42)의 오프셋 크기로 설정하며, 이는 토모신세시스(tomosynthesis) 검사에서 단층 화상을 재구성하여 X-선 투영 영상을 생성할 때 사용된다.
즉, 본 발명에서는 X선관(30)에 레이저 발생기(37)를 장착하고, 검출기 지지대(41)에 레이저 검출기(47)를 탑재하여 일반 흉부촬영과 토모신세시스(tomosynthesis) 촬영에서 X선 빔 센터(beam center)를 맞추기 위한 오프셋(offset) 크기를 결정하고, 이를 재구성 시 사용한다.
본 발명에서는 먼저 흉부 PA검사를 위해 X선관(30)로부터 X선을 조사하고 영상을 X선 검출기(40)를 통해 검출하되, 촬영(검사) 조건은 120 kVp 이상의 고관전압 촬영을 하며 X선관(30)과 X선 검출기(40)의 촬영 거리를 180 cm 이상으로 한다. 이렇게 검출된 흉부 PA영상을 서버(70)로 전송하고 서버(70)는 수신된 흉부 PA영상을 메모리부(90)에 저장한다.
이후 X선관(30)이 토모신세시스(tomosynthesis) 검사를 위한 위치로 이동하여 촬영(검사) 조건을 변경하고 촬영을 시작하여, 각도별 촬영 영상을 획득하는 데, 촬영(검사) 조건은 X선관(30)과 X선 검출기(40)의 촬영거리가 100 cm 정도이며, 저 관전압과 저 관전류으로 영상을 획득하는 데, 바람직하게는 100 kVp의 저 관전압일 수 있다. 이렇게 획득된 각도별 촬영 영상을 서버(70)로 전송하고, 서버(70)는 수신된 각도별 촬영 영상으로부터 토모신세시스(tomosynthesis) 영상을 재구성한다.
서버(70)는 총 3종류의 영상, 즉, 흉부 PA영상, 각도별 흉부 촬영 영상, 그리고 각도별 영상을 재구성하여 획득한 재구성 영상을 출력부(80)를 통해 출력한다.
도 9는 본 발명의 흉부촬영시 디지털 X선 일반촬영 영상과 디지털 단층영상합성 영상을 연속적으로 획득하기 위한 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법을 설명하는 흐름도이다.
흉부 PA영상 촬영단계로, 디지털 X선 일반촬영으로 흉부 PA(후전방향 촬영)검사를 위해 환자의 흉부는 X선 검출기(40)의 앞에 위치하도록 환자의 위치를 조정하며(Patient positioning)(S110), X선관(30)은 환자의 등부 뒤에 X선관(30)이 위치하되, X선관(30)과 X선 검출기(40)의 사이의 거리가 180 cm 이상이 되도록 X선관(30)의 위치를 조정하며(X-ray tube positioning)(S120), AEC 모드(Automatic exposure control)로 노출 파라미터를 설정하며(Exposure parameter setting)(S130), X선관(30)으로부터 X선을 발생시켜 흉부 PA영상을 촬영하고(S140), 데이터 획득부(45)는 X선 검출기(40)로부터 촬영된 영상을 서버(70)로 전송한다(S150).
각도별 흉부 촬영단계로, 토모신세시스(tomosynthesis) 검사를 위한 위치로 X선관(30)을 이동하기 위해, 제어부(31)는 X선관(30)을 수평이동시켜, X선관(30)과 X선 검출기(40)의 사이의 거리가 100cm가 되게 하며(S160), 토모신세시스(tomosynthesis) 촬영에서 X선 빔 센터(beam center), 즉, 회전 중심(Rotation center)을 맞추기 위한 오프셋(offset) 크기를 공지된 시판용 포지셔닝 알고리즘(positioning algorithm)을 적용하여 결정하고, 결정된 오프셋(offset) 크기를 측정하기 위해, 제어부(31)는 레이저 발생기(즉, 레이저 광원)(35)에서 레이저를 출사하고, 출사된 레이저의 광강도로부터 레이저 입사 지점(48)을 레이저 검출기(47)가 검출하여 서버(70)로 전송하고, 서버(70)는 레이저 입사 지점(48)으로부터 k cm 만큼 떨어져 있는 X선 검출기(40) 상의 지점의 좌표, 즉 레이저 입사 지점의 X선 검출기상 대응지점(42)의 좌표를 검출하고 이를 X선 빔 센터을 맞추기 위한 오프셋(offset) 크기로 메모리부(90)에 저장하며(S170), 각도별 촬영 영상을 획득하기 위해 X선관(30)이 환자의 초기 촬영위치에 위치하도록 X선관(30)의 위치를 조정하며(S180), AEC 모드(AEC mode)로 노출 파라미터를 설정하며(Exposure parameter setting)(S190), X선관(30)이 환자의 초기 촬영위치에 위치되었을 때에 X선이 노출되어 데이터 획득부(45)는 X선 검출기(40)로부터 초기의 각도별 촬영 영상을 획득하고(S200), 다음에 환자 둘레를 따라 소정 각도 만큼 회전된 위치에 X선관(30)으로부터 X선이 노출되어 각도별 촬영 영상을 획득하되(S210), X선관(30)이 환자의 최종 촬영위치에 위치되었는지를 판단하여(S220), 최종 촬영위치가 될 때까지 S210에서 소정 각도 만큼 회전된 위치에서 각도별 촬영 영상을 획득하는 것을 계속하며, 최종 촬영위치일 경우, 각도별 촬영 영상을 서버(70)로 전송한다.
재구성 영상획득 단계로, 단층 화상을 재구성하여 X-선 투영 영상을 생성하기 위해, X-ray가 검출기에 도달한 가상의 지점을 x좌표와 y좌표로 나눌때, 서버(70)는 X-선 투영 영상의 최종 좌표를 구하는 전처리(Pre-processing)를 행하고(S240), 구하여진 최종 좌표를 이용하여 재구성된 X-선 투영 영상을 획득하며(S250), 재구성된 X-선 투영 영상을 X선 빔 센터을 맞추기 위한 오프셋(offset) 크기를 이용하여 보정을 행하는 후처리(Post-processing)을 행하고(S260), 이렇게 하여 재구성된 X-선 투영 영상을 서버(70)로 전송한다(S270).
서버(70)는 흉부 PA영상, 각도별 흉부 촬영 영상, 그리고 각도별 영상을 재구성하여 획득한 X-선 투영 영상(재구성 영상)을 출력부(80)를 통해 출력한다(S280).
도 9에서 디지털 X선 일반촬영 영상으로서 흉부 PA영상만을 촬영하지만, 이로써 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니며, 경우이 따라서 좌측 우측 측면 영상 (left, right lateral projection)을 더 촬영할 수 있음은 물론 이다.
도 10은 흉부 PA영상, 각도별 흉부 촬영 영상, 그리고 각도별 영상을 재구성한 X-선 투영 영상의 일예를 나타낸다.
도 10에서 (A)는 일반 흉부PA 촬영영상이고, (B)는 각도별로 획득한 흉부 촬영영상이고, (C)는 흉부 토모신세시스(tomosynthesis) 영상으로, 이와 같은 영상들이 출력부(80)을 통해 출력된다.
도 11은 본 발명의 출력부(80)의 화면의 일예를 나타낸다.
도 11의 출력부(80)의 화면은 그래픽 유저 인터페이스로 이루어지며, 도 11에서 (A)는 일반 흉부PA 촬영영상이고, (B)는 각도별로 획득한 흉부 촬영영상이고, (C)는 흉부 토모신세시스(tomosynthesis) 영상일 경우이다. 도 11의 (B)의 각도별로 획득한 흉부 촬영영상의 옆에 스크롤 바로 이루어진 각도별 영상 선택부(82)를 구비하여, 상기 스크롤 바를 올리고 내림에 따라 각도별 영상을 선택하여, 도 11의 (B)에 출력하게 한다. 도 11의 (C)의 흉부 토모신세시스(tomosynthesis) 영상의 옆에 스크롤 바로 이루어진 깊이별 영상 선택부(84)를 구비하여, 상기 스크롤 바를 올리고 내림에 따라 깊이별 흉부 토모신세시스 영상을 선택하여, 도 11의 (C)에 출력하게 한다.
본 발명의 흉부의 디지털 X선 일반촬영 및 디지털 단층영상합성의 영상을 통합적 및 연속적으로 획득하기 위한 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법은 다음과 같은 장점이 있다.
환자 위치가 고정된 상태에서 일반촬영과 토모신세시스(tomosynthesis) 검사가 진행되기 때문에 영상에서 왜곡 없이 영상들을 서로 비교할 수 있다.
토모신세시스는 제한된 각도에서 촬영한 영상을 재구성하기 때문에 CT에 비해 낮은 깊이분해능을 제공하지만, 일반 흉부PA 촬영영상, 각도별로 획득한 흉부 촬영영상, 흉부 tomosynthesis 영상 세 가지 영상을 함께 비교한다면 재구성의 한계를 극복 할 수 있다.
여기에 추가적으로 좌측 우측 측면 영상 (left, right lateral projection)까지 더하여 5가지 영상을 비교한다면 더욱 진단의 정확성을 높일 수 있다.
일반 X선 장치와 토모신세시스의 통합 구동에서 일반 흉부 X선 촬영의 특이성을 고려한 흉부 토모신세시스의 기계적 움직임에 대한 사례는 종래에 찾아 볼 수 없었으며, 또한, 통합 구동함에 따라 일반 흉부 X선 촬영, 각도별 흉부 투영영상, 그리고 흉부 tomosynthesis 세 가지 영상을 같이 디스플레이하는 기술이 필요하며, 이와 같은 사례는 종례에 찾아볼 수 없었다.
본 발명에서 제시하는 흉부촬영용 디지털 X선 일반 촬영과 디지털 토모신세시스의 통합 구동은 180 cm 이상의 원거리와 100 cm 이하의 근거리를 요구하는 특이적 촬영 (일반흉부촬영, 경추뼈 측면촬영, 복장뼈 사방향 촬영 등)의 경우에 적용 될 수 있다.
또한, 통합 구동의 결과로 획득 가능한 일반 X선 촬영, 각도별 투영영상, 그리고 재구성된 단면 영상 세 가지를 함께 디스플레이함으로써 토모신세시스의 부정확한 재구성 단점을 보완할 수 있다.
따라서 의료시장에 본 발명을 적용할 시 좀 더 정확한 환자 진단과 함께 토모신세시스의 보급을 활성화할 수 있어 경제적, 산업적 기대효과가 크다고 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
30 : X선관 31 : 제어부
35,37 : 레이저 발생기 40 : X선 검출기
41 : 검출기 지지대 42 : X선 검출기상 대응지점
42 : 빔 센터점 45 : 데이터 획득부
47 : 레이저 검출기 48 : 레이저 입사 지점
70 : 서버 80 : 출력부
82 : 각도별 영상 선택부 84 : 깊이별 영상 선택부
90 : 메모리부

Claims (14)

  1. X선 검출기의 앞에 위치한 환자의 등 뒤에 X선관이 위치하여, 환자의 흉부 PA(후전방향) 영상을 데이터 획득부가 획득하여 서버로 전송하는, 흉부 PA영상 촬영단계;
    흉부 PA영상 촬영단계 후, 제어부는 X선관과 X선 검출기의 사이 거리가 100cm가 되도록 X선관을 수평이동시키는, 촬영조건 변경단계;
    촬영조건 변경단계 후, X선관이 환자 둘레를 따라 기설정된 각도만큼 회전하면서 각도별 흉부 영상을 데이터 획득부가 획득하여 서버로 전송하는, 각도별 흉부 촬영단계;
    각도별 흉부 촬영단계에서 획득한 각도별 흉부 영상으로 재구성하여 토모신세시스(tomosynthesis) 영상을 생성하는, 토모신세시스 영상획득 단계;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    재구성된 영상획득 단계 후, 서버는 흉부 PA영상, 각도별 흉부 촬영 영상, 및 토모신세시스 영상을 출력부를 통해 출력하는, 영상 출력단계;
    를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법.
  3. 제2항에 있어서,
    X선관의 측면에 레이저 발생기(레이저 광원)가 장착되어 있으며,
    X선 검출기가 장착된 검출기 지지대의 일측에는 레이저 검출기가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법.
  4. 제3항에 있어서, 촬영조건 변경단계는,
    X선 빔 센터(beam center)를 맞추기 위한 오프셋(offset) 크기를 레이저 검출기를 이용하여 측정하는 오프셋 크기 측정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법.
  5. 제4항에 있어서, 오프셋 크기 측정단계는
    레이저 검출기의 센터와 X선 검출기의 센터가 k cm 만큼 떨어져 있다고 할때, 레이저 검출기가 검출한 레이저 입사 지점을 데이터 획득부가 서버로 전송하고, 서버는 레이저 검출기로부터 k cm 만큼 떨어져 있는 X선 검출기 상의 지점의 좌표를 검출하여 X선 빔 센터을 맞추기 위한 오프셋 크기로 하는 것을 특징으로 하는 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법.
  6. 제1항에 있어서,
    흉부 PA영상 촬영단계에서, X선관과 X선 검출기의 사이 거리가 180 cm 이상인 것을 특징으로 하는 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법.
  7. 제1항에 있어서, 토모신세시스 영상획득 단계는,
    X-ray가 검출기에 도달한 가상의 지점을 x좌표와 y좌표로 나눌때, 서버는 재구성된 X-선 투영 영상의 최종 좌표를 구하는 전처리 단계;
    전처리 단계에서 구하여진 최종 좌표를 이용하여 재구성된 X-선 투영 영상을 획득하는, 재구성된 영상 획득단계;
    재구성된 영상 획득단계에서 재구성된 X-선 투영 영상을 X선 빔 센터을 맞추기 위한 오프셋(offset) 크기를 이용하여 보정을 행하는, 후처리 단계;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법.
  8. 제1항에 있어서, 각도별 흉부 촬영단계는,
    X선관이 기설정된 초기 촬영위치에 있을 때에 데이터 획득부는 X선 검출기로부터 초기 각도의 촬영 영상을 획득하는 제1단계;
    X선관이 환자 둘레를 따라 기 설정된 각도 만큼 회전된 위치에 있을 때에 데이터 획득부는 X선 검출기로부터 각도별 촬영 영상을 획득하는 제2단계;
    X선관이 최종 촬영위치에 위치되었는지를 판단하여, 최종 촬영위치가 아니라면, 최종 촬영위치가 될 때까지 데이터 획득부는 제2단계를 반복하는 제3단계;
    제3단계에서 X선관이 최종 촬영위치에 있다면, 각도별 촬영 영상들을 서버로 전송하는 제4단계;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법.
  9. 제1항에 있어서,
    흉부 PA영상 촬영단계와 촬영조건 변경단계의 사이에, 환자의 흉부 좌측 영상 및 우측 영상을 데이터 획득부가 획득하여 서버로 전송하는, 흉부 측면영상 촬영단계;
    를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 디지털 X선 촬영 시스템의 제어방법.
  10. 환자의 흉부 PA(후전방향) 영상, 각도별 흉부 영상, 토모신세시스 영상을 순차적으로 검출하여 동시에 출력하는 디지털 X선 촬영 시스템에 있어서,
    X선관의 측면에 레이저 발생기(레이저 광원)가 장착되어 있으며,
    X선 검출기가 장착된 검출기 지지대의 일측에는 레이저 검출기가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 디지털 X선 촬영 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    환자의 흉부 PA(후전방향) 영상은, X선관과 X선 검출기의 사이 거리가 180 cm 이상이 되도록 하여 촬영된 영상인 것을 특징으로 하는 디지털 X선 촬영 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    각도별 흉부 영상은, X선관과 X선 검출기의 사이 거리가 100cm가 되도록 하여 촬영된 영상인 것을 특징으로 하는 디지털 X선 촬영 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    각도별 흉부 영상을 촬영할 때에 X선 빔 센터(beam center)를 맞추기 위한 오프셋(offset) 크기를 레이저 검출기를 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 디지털 X선 촬영 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    레이저 검출기의 센터와 X선 검출기의 센터가 k cm 만큼 떨어져 있다고 할때, 레이저 검출기가 검출한 레이저 입사 지점을 데이터 획득부가 서버로 전송하고, 서버는 레이저 검출기로부터 k cm 만큼 떨어져 있는 X선 검출기 상의 지점의 좌표를 검출하여 X선 빔 센터을 맞추기 위한 오프셋 크기로 하는 것을 특징으로 하는 디지털 X선 촬영 시스템.
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