KR20180086709A - 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

사용자의 손을 촬영하고 촬영된 영상으로부터 대상체의 두께에 관한 정보, 촬영 위치에 관한 정보 또는 촬영 각도에 관한 정보를 용이하게 획득할 수 있는 엑스선 영상 장치 및 그 제어방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치는, 엑스선을 발생시켜 조사하는 엑스선 소스; 상기 엑스선 소스에 장착되어 카메라 영상을 촬영하는 촬영부; 및 상기 카메라 영상에서 사용자의 양 손을 검출하고, 상기 검출된 양 손 사이의 거리를 계산하고, 상기 계산된 양 손 사이의 거리에 기초하여 엑스선 조사 조건을 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법{X-RAY IMAGING APPARATUS AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}
카메라가 장착된 엑스선 영상 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
엑스선 영상 장치는 대상체에 엑스선을 조사하고 대상체를 투과한 엑스선을 분석하여 대상체의 내부구조를 파악할 수 있도록 하는 장치이다. 대상체를 구성하는 조직에 따라 엑스선의 투과성이 다르므로 이를 수치화한 감쇠계수(attenuation coefficient)를 이용하여 대상체의 내부구조를 영상화할 수 있다.
한편, 엑스선 조사 조건을 설정하기 위해서는 엑스선 소스와 대상체 사이의 거리를 나타내는 SOD(Source to Object Distance) 및 엑스선 소스와 엑스선 디텍터 사이의 거리를 나타내는 SID(Source to Image receptor Distance)에 관한 정보가 필요하다.
사용자의 손을 촬영하고 촬영된 영상으로부터 대상체의 두께에 관한 정보, 촬영 위치에 관한 정보 또는 촬영 각도에 관한 정보를 용이하게 획득할 수 있는 엑스선 영상 장치 및 그 제어방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치는, 엑스선을 발생시켜 조사하는 엑스선 소스; 상기 엑스선 소스에 장착되어 카메라 영상을 촬영하는 촬영부; 및 상기 카메라 영상에서 복수의 지시자를 검출하고, 상기 검출된 복수의 지시자 사이의 거리에 기초하여 대상체의 엑스선 촬영 부위의 두께를 계산하고, 상기 엑스선 촬영 부위의 두께에 기초하여 엑스선 조사 조건을 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 복수의 지시자는 사용자의 양손을 포함할 수 있다.
상기 촬영부는, 깊이 정보를 획득할 수 있는 3차원 카메라를 포함할 수 있다.
상기 촬영부는, 깊이 카메라(depth camera) 및 스테레오 카메라(stereo camera) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 카메라 영상에서, 상기 사용자의 양 손 중 한 손은 대상체의 엑스선 촬영 부위의 앞에 위치하고, 상기 사용자의 양 손 중 나머지 한 손은 상기 엑스선 촬영 부위의 두께만큼 이격된 지점에 위치할 수 있다.
상기 엑스선 조사 조건은, 관전압, 관전류, 노출 시간, 필터 종류, 필터 두께, 양극의 타겟 물질, 초점 크기, 그리드의 각도, 그리드의 중심 위치 및 시야각(FOV) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 미리 설정된 이벤트가 발생하면, 상기 미리 설정된 이벤트가 발생한 시점에 촬영된 카메라 영상을 이용하여 상기 검출된 양 손 사이의 거리를 계산할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 검출된 양 손 중 적어도 하나가 미리 등록된 제스처를 취한 것으로 인식하면, 상기 미리 설정된 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 카메라 영상에서 대상체의 엑스선 촬영부위를 인식하고, 상기 인식된 엑스선 촬영부위에 기초하여 엑스선 촬영 프로토콜을 설정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 카메라 영상에서 상기 사용자의 양 손 중 적어도 하나가 위치하는 부위를 상기 엑스선 촬영부위로 인식할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 계산된 양 손 사이의 거리 및 상기 설정된 엑스선 촬영 프로토콜에 기초하여 상기 엑스선 조사 조건을 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 카메라 영상에서 상기 사용자의 양 손 중 적어도 한 손의 중심 위치를 검출하고, 상기 엑스선 소스를 상기 검출된 중심 위치에 대응되는 위치로 이동시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 카메라 영상에서 상기 사용자의 양 손 중 적어도 한 손의 각도를 검출하고, 상기 엑스선 소스의 각도를 상기 검출된 한 손의 각도에 대응되는 각도로 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 포터블 모드에서 엑스선 촬영을 수행할 때, 상기 카메라 영상에서 상기 복수의 지시자를 검출할 수 있다.
일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법은, 엑스선 소스에 장착된 촬영부를 이용하여 카메라 영상을 촬영하고; 상기 카메라 영상에서 복수의 지시자를 검출하고; 상기 복수의 지시자 사이의 거리에 기초하여 대상체의 엑스선 촬영 부위의 두께를 계산하고; 상기 엑스선 촬영 부위의 두께에 기초하여 엑스선 조사 조건을 제어하는 것;을 포함한다.
상기 복수의 지시자는 사용자의 양 손을 포함할 수 있다.
상기 엑스선 조사 조건을 제어하는 것은, 상기 계산된 양 손 사이의 거리를 대상체의 엑스선 촬영 부위의 두께로 추정하는 것을 포함할 수 있다 .
상기 촬영부는, 깊이 정보를 획득할 수 있는 3차원 카메라를 포함할 수 있다.
상기 카메라 영상에서, 상기 사용자의 양 손 중 한 손은 대상체의 엑스선 촬영 부위의 앞에 위치하고, 상기 사용자의 양 손 중 나머지 한 손은 상기 엑스선 촬영 부위의 두께만큼 이격된 지점에 위치할 수 있다.
상기 엑스선 영상 장치의 제어방법은, 미리 설정된 이벤트가 발생하는지 여부를 판단하는 것;을 더 포함하고, 상기 검출된 양 손 사이의 거리를 계산하는 것은, 상기 미리 설정된 이벤트가 발생하면, 상기 미리 설정된 이벤트가 발생한 시점에 촬영된 카메라 영상을 이용하여 상기 검출된 양 손 사이의 거리를 계산하는 것을 포함할 수 있다.
상기 미리 설정된 이벤트가 발생하는지 여부를 판단하는 것은, 상기 검출된 양 손 중 적어도 하나가 미리 등록된 제스처를 취한 것으로 인식하면, 상기 미리 설정된 이벤트가 발생한 것으로 판단하는 것을 포함할 수 있다.
상기 엑스선 영상 장치의 제어방법은, 상기 카메라 영상에서 대상체의 엑스선 촬영부위를 인식하고; 상기 인식된 엑스선 촬영부위에 기초하여 엑스선 촬영 프로토콜을 설정하는 것;을 더 포함할 수 있다.
상기 카메라 영상에서 대상체의 엑스선 촬영부위를 인식하는 것은, 상기 카메라 영상에서 상기 사용자의 양 손 중 적어도 하나가 위치하는 부위를 상기 엑스선 촬영부위로 인식하는 것을 포함할 수 있다.
상기 엑스선 조사 조건을 제어하는 것은, 상기 계산된 양 손 사이의 거리 및 상기 설정된 엑스선 촬영 프로토콜에 기초하여 상기 엑스선 조사 조건을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
상기 엑스선 영상 장치의 제어방법은, 상기 카메라 영상에서 상기 사용자의 양 손 중 적어도 한 손의 중심 위치를 검출하고; 상기 엑스선 소스를 상기 검출된 중심 위치에 대응되는 위치로 이동시키는 것;을 더 포함할 수 있다.
상기 엑스선 영상 장치의 제어방법은, 상기 카메라 영상에서 상기 사용자의 양 손 중 적어도 한 손의 각도를 검출하고; 상기 엑스선 소스의 각도를 상기 검출된 한 손의 각도에 대응되는 각도로 제어하는 것;을 더 포함할 수 있다.
포터블 모드에서 엑스선 촬영을 수행할 때, 상기 카메라 영상에서 상기 복수의 지시자를 검출할 수 있다.
일 측면에 따른 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법에 의하면, 사용자의 손을 촬영하고 촬영된 영상으로부터 대상체의 두께에 관한 정보, 촬영 위치에 관한 정보 또는 촬영 각도에 관한 정보를 용이하게 획득할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어 블럭도이다.
도 2 는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치가 실링 타입으로 구현되는 경우의 구성을 나타낸 외관도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치가 모바일 타입으로 구현되는 경우의 구성을 나타낸 외관도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치에 사용 가능한 휴대용 엑스선 디텍터의 외관도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 엑스선 소스를 전면에서 바라본 도면이다.
도 6 대상체의 두께 정보를 획득하기 위한 사용자의 손의 위치를 엑스선 촬영 부위의 정면에서 바라본 도면이다.
도 7은 대상체의 두께 정보를 획득하기 위한 사용자의 손의 위치를 엑스선 촬영 부위의 측면에서 바라본 도면이다.
도 8은 대상체의 두께 정보 획득을 위한 특정 이벤트로서 기능하는 제스처의 예시를 나타낸 도면이다.
도 9는 사용자 손의 위치를 이용하여 엑스선 소스의 위치를 제어하는 실시예를 나타내는 도면이다.
도 10은 사용자 손의 각도를 이용하여 엑스선 소스의 각도를 제어하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법에 관한 순서도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법에 있어서, 미리 설정된 이벤트가 발생하면 대상체의 두께를 측정하는 예시에 관한 순서도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법에 있어서, 카메라 영상을 이용하여 엑스선 촬영 부위를 자동으로 인식하는 예시에 관한 순서도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법에 있어서, 카메라 영상을 이용하여 엑스선 소스의 위치와 자세를 제어하는 예시에 관한 순서도이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "앞에" 또는 "뒤에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 각 단계들을 식별하기 위해 사용되는 것으로 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 일 측면에 따른 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법에 관한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어 블럭도이고, 도 2 는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치가 실링 타입으로 구현되는 경우의 구성을 나타낸 외관도이며, 도 3은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치가 모바일 타입으로 구현되는 경우의 구성을 나타낸 외관도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치(100)는 엑스선을 발생시켜 대상체에 조사하는 엑스선 소스(110), 엑스선 소스(110)에 장착되어 카메라 영상을 촬영하는 촬영부(120), 엑스선 소스(110)를 이동시키는 소스 구동부(130), 촬영부(120)가 촬영한 카메라 영상을 분석하여 대상체의 두께를 판단하고, 판단된 대상체의 두께에 기초하여 엑스선 조사 조건을 제어하는 제어부(140), 사용자에게 엑스선 촬영에 관한 정보를 제공하기 위한 화면, 사용자의 제어 명령 입력을 가이드하기 위한 화면, 촬영부(120)가 촬영한 카메라 영상 또는 엑스선 영상 등을 표시하는 디스플레이부(151), 사용자로부터 제어 명령을 입력받는 입력부(152), 대상체의 두께 별 엑스선 조사 조건 등이 저장된 저장부(170) 및 엑스선 디텍터(200) 또는 기타 다른 외부 기기들과 통신하여 데이터를 주고 받는 통신부(180)를 포함한다.
이하, 엑스선 영상 장치(100)의 각 구성요소들의 구체적인 동작을 외관도를 함께 참조하여 설명한다.
도 2에 도시된 외관은 엑스선 영상 장치의 일 예시로서 엑스선 소스가 검사실의 천장에 연결된 실링(ceiling) 타입의 엑스선 영상 장치에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 엑스선 영상 장치(100)가 배치되는 검사실 천장에는 가이드 레일(30)이 설치될 수 있고, 가이드 레일(30)을 따라 이동하는 이동 캐리지(40)에 엑스선 소스(110)를 연결하여 대상체에 대응되는 위치로 엑스선 소스(110)를 이동시킬 수 있다.
이동 캐리지(40)와 엑스선 소스(110)는 절첩 가능한 포스트 프레임(50)을 통해 연결될 수 있고, 포스트 프레임(50)의 길이를 단축 또는 신장시킴으로써 엑스선 소스(110)의 높이를 조절할 수 있다.
엑스선 소스(110)와 포스트 프레임(50) 사이에는 회전 조인트(60)가 배치된다. 회전 조인트(60)는 포스트 프레임(50)과 연결되는 제 1 회전 조인트(61)와, 엑스선 소스(10)와 연결되는 제 2 회전 조인트(62)를 구비할 수 있다.
제 1 회전 조인트(61)는 제4방향(D4)으로 회전할 수 있고, 제2회전 조인트(62)는제5방향(D5)으로 회전할 수 있다. 제 2 회전 조인트(62)를 제5방향(D5)으로 회전시키면 엑스선 소스(110)의 틸트(tilt) 각도를 조절할 수 있다. 엑스선 소스(110)의 자세는 제4방향(D4)으로의 회전 각도 또는 제4방향(D5)으로의 틸트 각도에 의해 정의될 수 있다.
소스 구동부(130)는 엑스선 소스(110)를 직선 이동시키거나 회전시키는데 필요한 동력을 제공하는 복수의 모터를 포함할 수 있다. 제어부(140)는 소스 구동부(130)를 제어하여 엑스선 소스(110)의 위치나 자세를 조절할 수 있다.
엑스선 소스(110)는 엑스선을 발생시키는 엑스선 튜브와, 엑스선 튜브에서 발생되는 엑스선의 조사영역을 조절하는 콜리메이터(collimator)를 구비할 수 있다. 따라서, 엑스선 소스(110)를 튜브 헤드 유닛(Tube Head Unit: THU)이라고도 한다.
또한, 카메라 영상을 촬영하는 촬영부(120) 역시 엑스선 소스(110)에 장착될 수 있다. 촬영부(120)의 장착 위치에 대해서는 후술하도록 한다.
엑스선 영상 장치(100)는 엑스선 소스(110)와 이격된 위치에 마련되어 사용자 인터페이스를 제공하는 워크스테이션(150)을 포함할 수 있다. 엑스선 소스(110)와 워크스테이션(150) 사이에는 차폐막(B)이 마련되어 방사선사나 의사와 같은 사용자의 불필요한 피폭을 방지할 수 있다.
워크스테이션(150)에는 사용자의 제어 명령을 입력 받는 입력부(152) 및 각종 정보 및 영상을 표시하는 디스플레이부(151)가 마련될 수 있다.
입력부(152)는 엑스선 촬영 프로토콜, 엑스선 조사 조건, 엑스선 조사 타이밍, 엑스선 소스(110)의 위치나 자세 제어 등을 위한 명령 또는 카메라 영상의 촬영을 위한 명령을 입력 받을 수 있다. 입력부(152)는 키보드, 마우스, 터치스크린, 마이크 등을 포함할 수 있다.
디스플레이부(151)는 엑스선 촬영 프로토콜의 선택을 가이드하기 위한 화면, 엑스선 조사 조건의 설정을 가이드하기 위한 화면, 엑스선 조사 타이밍 또는 엑스선 소스(110)의 위치 제어 명령을 입력 받기 위한 화면 등을 표시할 수 있다. 또는, 엑스선 촬영을 구성하는 워크 플로우 중 현재 상태를 나타내는 화면을 표시하거나, 촬영부(120)가 촬영한 카메라 영상을 표시하거나, 대상체의 엑스선 영상을 표시하는 것도 가능하다.
제어부(140)는 사용자로부터 입력된 명령에 따라 엑스선 조사 타이밍, 엑스선 조사 조건 등을 제어할 수 있고, 엑스선 디텍터(200)로부터 수신된 데이터를 이용하여 의료 엑스선 영상을 생성할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 엑스선 촬영 프로토콜 및 대상체(P)의 위치에 따라 엑스선 소스(110)나 엑스선 디텍터(200)가 장착된 장착부(14, 24)의 위치 또는 자세를 제어할 수도 있다.
제어부(140)는 전술한 동작 및 후술하는 동작을 수행하는 프로그램이 저장된 메모리 및 저장된 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함할 수 있고, 워크스테이션(150)에 마련될 수 있다.
제어부(140)는 단일 프로세서를 포함할 수도 있고, 복수의 프로세서를 포함할 수도 있는바, 후자의 경우에는 복수의 프로세서가 하나의 칩 상에 집적될 수도 있고, 물리적으로 분리될 수도 있다.
제어부(140)가 복수의 프로세서를 포함하는 경우에 복수의 프로세서 중 일부는 워크 스테이션(150)에, 다른 일부는 엑스선 소스(110)에 마련된 서브 유저 인터페이스(80)나, 이동 캐리지(40), 기타 다른 장치 내에 마련되는 것도 가능하다. 예를 들어, 워크 스테이션(150)에 마련된 프로세서는 엑스선 영상을 생성하기 위한 영상 처리 등의 제어를 수행하고, 서브 유저 인터페이스(80) 또는 이동 캐리지(40)에 마련된 프로세서는 엑스선 소스(110)나 엑스선 디텍터(200)의 동작이나 이동과 관련된 제어를 수행할 수 있다.
엑스선 영상 장치(100)는 통신부(180)를 통해 엑스선 디텍터(200) 또는 외부 장치(예를 들면, 의료 영상을 저장 및 관리하는 외부의 서버, 다른 의료 장치 및 태브릿 PC, 웨어러블 기기와 같은 휴대용 단말)와 연결되어 데이터를 송신하거나 수신할 수 있다.
통신부(180)는 외부 장치와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈, 유선 통신 모듈 및 무선 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 통신부(180)가 외부 장치로부터 제어 신호를 수신하고, 수신된 제어 신호를 제어부(140)에 전달하여 제어부(140)로 하여금 수신된 제어 신호에 따라 엑스선 영상 장치(100)를 제어하도록 하는 것도 가능하다.
엑스선 디텍터(200)는 스탠드(20)나 테이블(10)에 고정된 고정형 엑스선 디텍터로 구현될 수도 있고, 장착부(14, 24)에 착탈 가능하게 장착되거나, 임의의 위치에서 사용 가능한 휴대용 엑스선 디텍터(portable x-ray detector)로 구현될 수도 있다. 휴대용 엑스선 디텍터는 데이터 전송 방식과 전원 공급 방식에 따라 유선 타입 또는 무선 타입으로 구현될 수 있다.
엑스선 디텍터(200)는 엑스선 영상 장치(100)의 구성 요소로 포함될 수도 있고, 포함되지 않을 수도 있다. 후자의 경우, 엑스선 디텍터(200)는 사용자에 의해 엑스선 영상 장치(100)에 등록될 수 있다.
또한, 엑스선 디텍터(200)는 통신부(180)를 통해 제어부(140)와 연결되어 제어 신호를 수신하거나 이미지 데이터를 송신할 수 있다.
엑스선 소스(110)의 일 측면에는 서브 유저 인터페이스(80)가 마련될 수 있고, 워크 스테이션(150)의 입력부(152) 및 디스플레이부(151)가 수행하는 기능 중 일부 또는 전부가 서브 유저 인터페이스(80)에서 수행될 수 있다.
제어부(140) 및 통신부(180)의 구성 요소 중 전부 또는 일부가 워크스테이션(150)과 별도로 마련되는 경우에는 엑스선 소스(110)에 마련된 서브 유저 인터페이스(80)에 포함될 수 있다.
엑스선 영상 장치(100)는 전술한 실링 타입뿐만 아니라 모바일 타입으로도 구현 가능하다. 엑스선 영상 장치(100)가 모바일 타입으로 구현되는 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이, 엑스선 소스(110)가 연결된 본체(101)가 자유롭게 이동 가능하고 엑스선 소스(110)와 본체(101)를 연결하는 암(103) 역시 회전 및 직선 이동이 가능하기 때문에 엑스선 소스(110)를 3차원 공간 상에서 자유롭게 이동시킬 수 있다.
본체(101)에는 엑스선 디텍터(200)를 보관하는 보관부(105)가 마련될 수 있다. 또한, 보관부(105) 내부에는 엑스선 디텍터(200)를 충전할 수 있는 충전 단자가 마련되어 엑스선 디텍터(200)를 보관하면서 충전까지 함께 수행하는 것도 가능하다.
입력부(151), 디스플레이부(152), 제어부(140) 및 통신부(180)는 본체(101)에 마련될 수 있고, 엑스선 디텍터(200)가 획득한 이미지 데이터는 본체(101)로 전송되어 영상 처리를 거친 후에 디스플레이부(152)에 표시되거나, 통신부(140)를 통해 외부의 장치로 전송될 수 있다.
또한, 제어부(140) 및 통신부(180)는 본체(101)와 별도로 마련될 수도 있으며, 제어부(140) 및 통신부(180)의 구성요소 중 일부만 본체(101)에 마련되는 것도 가능하다.
도 4는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치에 사용 가능한 휴대용 엑스선 디텍터의 외관도이다.
전술한 바와 같이, 엑스선 영상 장치(100)에 사용되는 엑스선 디텍터(200)는 포터블(portable) 타입으로 구현될 수 있다. 이 경우, 엑스선 디텍터(200)는 전원을 공급하는 배터리를 포함하여 무선으로 동작할 수도 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 충전 포트(201)가 별도의 전원 공급부와 케이블(C)에 의해 연결되어 동작할 수도 있다.
엑스선 디텍터(200)의 외관을 형성하는 케이스(203)의 내부에는 엑스선을 검출하여 이미지 데이터로 변환하는 검출 소자, 이미지 데이터를 일시적 또는 비일시적으로 저장하는 메모리, 엑스선 영상 장치(100)로부터 제어 신호를 수신하거나 엑스선 영상 장치(100)에 이미지 데이터를 송신하는 통신 모듈과, 배터리가 마련될 수 있다.
또한, 메모리에는 디텍터의 이미지 보정 정보 및 엑스선 디텍터(200)의 고유의 식별 정보가 저장될 수 있고, 엑스선 영상 장치(100)와 통신할 때에 저장된 식별 정보를 함께 전송할 수 있다.
엑스선 디텍터(200)는 촬영 테이블(10)의 장착부(14)에 장착되거나, 촬영 스탠드(20)의 장착부(24)에 장착되어 사용될 수도 있으나, 대상체의 상태나 촬영 부위에 따라 엑스선 디텍터(200)를 장착부(14, 24)에 장착하지 않고 엑스선 촬영을 수행하는 것도 가능하다. 이 경우, 엑스선 디텍터(200)를 대상체의 촬영 부위 후방에 위치시킨 상태에서 촬영 부위에 엑스선을 조사하여 엑스선 촬영을 수행할 수 있다.
당해 실시예에서는 엑스선 디텍터(200)를 촬영 테이블(10)의 장착부(14)에 장착하여 엑스선 촬영을 수행하는 모드는 테이블 모드라 하고, 엑스선 디텍터(200)를 촬영 스탠드(20)의 장착부(24)에 장착하여 엑스선 촬영을 수행하는 모드는 스탠드 모드라 하며, 엑스선 디텍터(200)를 장착부(14, 24)에 장착하지 않고 대상체의 촬영 부위 후방에 위치시킨 상태에서 엑스선 촬영을 수행하는 모드는 포터블 모드라 하기로 한다.
한편, 대상체의 특성이나 촬영 환경 등에 따라 엑스선 조사 조건이 결정될 수 있다. 엑스선 조사 조건은 관전압(Kvp), 관전류(mA), 노출 시간(s), 필터 종류 및 두께, 양극의 타겟 물질, 초점 크기(focal spot size) 등의 노출 파라미터(exposure parameter), 그리드 각도나 중심 위치 및 시야각(FOV) 등의 산란 파라미터(scatter parameter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
특히, 엑스선 조사 조건을 결정함에 있어, 대상체의 두께가 고려될 수 있는바, 일 예로, 제어부(140)는 SID(Source to Imager Distance)에서 SOD(Source to Object Distance)를 감산하는 방식으로 대상체의 두께를 획득할 수 있다. 이 경우, 대상체의 두께를 획득하기 위해 SID 및 SOD에 관한 정보를 필요로 한다.
또한, 엑스선 소스(110)의 위치 및 자세 정렬을 자동으로 수행하는 자동 이동모드인 경우, 엑스선 소스(110)의 위치와 자세를 정렬시키기 위해 엑스선 촬영 부위 또는 엑스선 디텍터(200)의 위치 및 자세에 관한 정보를 필요로 한다.
일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치(100)는 촬영부(120)가 촬영한 카메라 영상으로부터 대상체 두께에 관한 정보 및 엑스선 촬영 부위 또는 엑스선 디텍터(200)의 위치 및 자세에 관한 정보를 획득할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 엑스선 소스를 전면에서 바라본 도면이다. 여기서, 전면에서 바라본 도면이라 함은 엑스선이 조사되는 방향에서 엑스선 소스를 바라본 도면을 의미한다.
전술한 바와 같이, 엑스선 소스(110)는 엑스선을 발생시키는 엑스선 튜브와 함께, 발생된 엑스선의 조사 범위를 조절하는 콜리메이터(113)를 포함한다. 콜리메이터(113)는 엑스선 튜브의 전방, 즉 엑스선이 조사되는 방향에 위치한다.
도 5의 예시를 참조하면, 콜리메이터(113)는 복수의 이동 가능한 블레이드(113a, 113b, 113c, 113d)를 포함할 수 있고, 블레이드는 밴드갭(bandgap)이 높은 물질로 이루어져 엑스선을 흡수할 수 있다. 블레이드가 이동하면서 엑스선의 조사 범위를 조절할 수 있으며, 복수의 블레이드에 의해 형성되는 슬롯(R)을 통해 엑스선이 조사된다.
콜리메이터(113)는 각각의 블레이드에 구동력을 제공하는 모터를 더 포함할 수 있다. 복수의 블레이드는 각각 독립적으로 이동할 수 있다. 제어부(140)는 설정된 조사 영역에 엑스선이 조사되도록 하기 위한 각 블레이드의 이동량을 산출하고, 블레이드를 산출된 이동량만큼 이동시키기 위한 제어 신호를 콜리메이터(113)에 전송한다.
한편, 콜리메이터(113)와 인접한 영역에 촬영부(120)가 마련될 수 있다.
엑스선 소스(110)와 엑스선 디텍터(200)가 엑스선 영상을 촬영하는 반면, 촬영부(120)는 실사 영상을 촬영한다. 촬영부(120)가 촬영하는 실사 영상은 동영상일 수도 있고, 정지 영상일 수도 있다. 또한, 동영상의 촬영 중 특정 시점에 정지 영상을 캡쳐할 수도 있다. 당해 실시예에서는 엑스선 소스(110)가 촬영하는 영상은 엑스선 영상이라 하고, 촬영부(120)가 촬영하는 영상은 카메라 영상이라 하여 구분하기로 한다.
카메라 영상에는 대상체가 포함될 수도 있고, 포함되지 않을 수도 있다. 즉, 카메라 영상은 대상체(P)가 엑스선 디텍터(200)의 전면에 위치한 상태에서 촬영될 수도 있고, 대상체(P)가 존재하지 않는 상태에서 촬영될 수도 있다.
또한, 카메라 영상에는 사용자가 포함될 수도 있고, 포함되지 않을 수도 있다. 여기서, 사용자라 함은 엑스선 영상 장치(100)를 조작하여 대상체에 대한 엑스선 촬영을 수행하는 주체로서, 방사선사, 의사, 간호사 등을 의미할 수 있다.
촬영부(120)는 대상체의 엑스선 촬영 부위를 촬영할 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 일 예로, 엑스선 소스(110)가 엑스선을 조사하는 방향과 동일한 방향을 향하여 장착될 수 있다. 촬영부(120)가 엑스선 소스(110)에 장착되면, 엑스선 영상에 나타난 영역과 카메라 영상에 나타난 영역 사이의 오프셋이 작아지기 때문에, 카메라 영상을 이용하연 엑스선 영상과 관련된 설정을 수행하기가 더 용이해질 수 있다. 촬영부(120)의 장착 위치는 엑스선 영상에 나타난 영역과 카메라 영상에 나타난 영역 사이의 오프셋을 최소화하되, 엑스선 촬영에 영향을 주지 않는 범위 내에서 적절하게 결정될 수 있다.
콜리메이터(113)의 전면에는 하우징(110a)이 형성될 수 있는바, 하우징은 투명 수지나 유리와 같은 소재로 구성되어 엑스선 튜브(111)로부터 조사되는 엑스선에 미치는 영향을 최소화할 수 있다
또한, 하우징(110a)에는 십자 형태의 가이드 라인(GL)이 표시될 수 있다. 엑스선 소스(110)에 내장된 콜리메이터 램프가 엑스선 조사 영역에 가시광선을 조사하면, 가이드 라인(GL)의 그림자가 엑스선 조사 영역의 중심에 표시될 수 있고, 사용자는 가이드 라인(GL)의 그림자를 보고 엑스선 조사 영역의 위치를 직관적으로 파악할 수 있다.
촬영부(120)는 하우징(110a)의 안쪽에 장착될 수도 있고, 하우징(110a)의 바깥쪽에 장착될 수도 있다. 하우징(110a)의 바깥쪽에 장착되는 경우에는 하우징(110a)의 둘레에 마련된 베젤(V)에 장착될 수 있다. 다만, 엑스선 영상 장치(100)의 실시예가 이에 한정되는 것은 아닌바, 대상체나 사용자가 포함된 영상을 촬영할 수 있는 위치이면 촬영부(120)가 장착되는 위치에 제한을 두지 않는다.
한편, 촬영부(120)는 3차원 정보를 획득할 수 있는 3차원 카메라를 포함할 수 있다. 예를 들어, 촬영부(120)는 스테레오 카메라 또는 깊이 카메라를 포함하여 장면에 존재하는 피사체의 깊이 정보를 획득할 수 있다.
촬영부(120)가 스테레오 카메라를 포함하는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 엑스선 소스(110)의 전방 좌우 양측에 카메라(121, 122)가 구비될 수 있다. 제어부(140)는 좌측 카메라(122)가 촬영한 카메라 영상과 우측 카메라(121)가 촬영한 카메라 영상을 이용하여 스테레오 매칭을 수행함으로써 카메라 영상에 나타난 피사체의 깊이 정보를 계산할 수 있다.
다만, 도 5에 도시된 카메라(121, 122)는 엑스선 영상 장치(100)에 적용 가능한 일 예시에 불과하고, 더 정확한 깊이 정보의 계산을 위해 3대 이상의 카메라가 사용되어 다시점(multi-view) 영상을 획득하는 것도 가능하다.
촬영부(120)가 깊이 카메라로 구현되는 경우에는, 피사체의 깊이 정보 획득을 위한 적외선 센서와 컬러 카메라를 포함할 수 있다. 예를 들어, 두 대의 컬러 카메라를 엑스선 소스(110)의 전방 좌우 양측에 설치하고 그 중간에 적외선 센서를 설치할 수 있다.
깊이 카메라는 TOF(Time-of-Flight) 기술을 사용하여 깊이 정보를 획득할 수 있다. TOF 기술은 적외선 신호가 피사체에 반사되어 돌아오는 시간을 계산하여 거리를 측정하는 기술을 의미한다.
제어부(140)는 피사체의 깊이 정보를 포함하는 카메라 영상으로부터 대상체(P)의 두께 정보를 획득할 수 있다. 구체적으로, 카메라 영상에서 복수의 지시자(Indicator)를 검출한다. 복수의 지시자 중 하나는 대상체(P)의 엑스선 촬영 부위의 전면에 위치하고, 다른 하나는 엑스선 촬영 부위의 두께만큼 이격된 지점에 위치할 수 있다. 여기서, 전면은 엑스선이 입사되는 면을 의미한다. 따라서, 제어부(140)는 복수의 지시자 사이의 거리에 기초하여 대상체(P)의 두께를 계산할 수 있다.
예를 들어, 복수의 지시자는 사용자의 양 손을 포함할 수 있다. 사용자가 한 손은 대상체의 엑스선 촬영 부위의 전면에 위치시키고 다른 한 손은 엑스선 촬영 부위의 두께만큼 이격된 지점에 위치시킬 수 있다. 이하, 복수의 지시자로 사용자의 양 손을 이용하는 예시에 대해 구체적으로 설명한다.
도 6 대상체의 두께 정보를 획득하기 위한 사용자의 손의 위치를 엑스선 촬영 부위의 정면에서 바라본 도면이고, 도 7은 대상체의 두께 정보를 획득하기 위한 사용자의 손의 위치를 엑스선 촬영 부위의 측면에서 바라본 도면이다.
도 6 및 도 7의 예시는 포터블 모드에서 엑스선 촬영을 수행하기 위해 엑스선 디텍터(200)를 대상체(P)의 엑스선 촬영 부위 뒤에 위치시킨 경우를 가정한다.
도 6 및 도 7을 함께 참조하면, 사용자는 한 손(HL)을 대상체(P)의 엑스선 촬영 부위 앞에 위치시키고, 다른 한 손(HR)을 엑스선 디텍터(200)와 y축 상에서 같은 지점에 위치시킨다. 즉, 엑스선 촬영 부위 앞에 위치시킨 손(HL)과 엑스선 디텍터(200) 사이의 거리는 엑스선 촬영 부위 앞에 위치시킨 손(HL)과 다른 손(HR) 사이의 거리와 같다. 따라서, 사용자의 양 손(HL, HR)의 y축 상에서의 거리는 대상체(P)의 엑스선 촬영 부위의 두께(D)와 동일하거나 거의 유사한 것으로 추정할 수 있다.
포터블 모드에서는 엑스선 디텍터의 위치가 정해져 있지 않기 때문에 SID와 대상체의 두께를 파악하기가 어려우나, 전술한 실시예에 따르면 추가적인 장비나 도구 없이도 카메라 영상에 나타난 사용자의 손을 이용하여 대상체의 두께를 측정할 수 있게 된다.
이 때, 사용자의 두 손(HL, HR)이 모두 촬영부(120)에 의해 촬영될 수 있도록 대상체(P)나 엑스선 디텍터(200)에 가려지지 않는 것으로 한다.
도 6과 도 7의 예시에서는 엑스선 디텍터(200)가 엑스선 촬영 부위의 뒤쪽에 위치한 경우를 가정하였으나, 엑스선 디텍터(200)를 위치시키기 이전에 엑스선 촬영 부위의 두께 정보를 획득하기 위한 카메라 영상을 촬영하는 것도 가능하다. 이 경우에도, 사용자의 한 손(HL)을 대상체(P)의 엑스선 촬영 부위 앞에 위치시키고, 다른 한 손(HR)을 엑스선 디텍터(200)가 위치할 지점과 같은 y축 지점에 위치시킬 수 있다.
한편, 촬영부(120)는 사용자의 양 손(HL, HR)이 대상체의 두께(D)만큼 이격된 위치에 놓이기 전부터 카메라 영상을 촬영하고 있는 상태일 수 있다. 예를 들어, 사용자는 엑스선 촬영의 준비를 시작하는 시점부터 입력부(152)를 조작하여 카메라 영상의 촬영 명령을 입력할 수 있고, 촬영부(120)는 입력된 명령에 따라 동영상 촬영을 시작할 수 있다.
카메라 영상의 촬영 중 미리 설정된 이벤트가 발생되면, 이벤트 발생 시점에서 촬영된 카메라 영상을 이용하여 사용자의 양 손 사이의 거리를 계산하여 대상체의 두께(D) 정보를 획득할 수 있다. 이하, 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8은 대상체의 두께 정보 획득을 위한 특정 이벤트로서 기능하는 제스처의 예시를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 사용자가 두 손(HL, HR)을 대상체의 두께(D)만큼 이격된 위치에 놓은 후에 둘 중 적어도 한 손(HL)으로 미리 등록된 제스처를 취하면, 제어부(140)는 미리 설정된 이벤트가 발생된 것으로 판단하고, 이벤트 발생 시점에서의 두 손(HL, HR)의 위치를 이용하여 대상체의 두께(D)를 계산할 수 있다.
도 8의 예시에서는 사용자가 한 손(HL)을 편 제스처를 미리 등록한 경우를 예로 들었으나, 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 이 외에도 영상 인식 알고리즘을 이용하여 인식될 수 있는 제스처이면 대상체의 두께 측정 시점을 나타내는 이벤트가 될 수 있다.
예를 들어, 제어부(140)는 객체 인식 알고리즘을 이용하여 카메라 영상에 나타난 사용자의 손을 인식하고, 제스처 인식 알고리즘을 이용하여 사용자의 손이 취하는 제스처를 인식할 수 있다. 인식된 제스처가 미리 등록된 제스처와 일치하면, 대상체 두께(D) 측정을 위한 이벤트가 발생된 것으로 보고, 이벤트 발생 시점에서 촬영된 카메라 영상을 이용하여 대상체의 두께(D)를 계산할 수 있다. 대상체의 부위마다 두께가 다를 수 있으므로, 정확하게는 엑스선 촬영 부위의 두께를 계산할 수 있다.
일 예로, 제어부(140)는 이벤트 발생 시점에 정지 영상을 캡쳐하도록 촬영부(120)를 제어할 수 있고, 캡쳐된 정지 영상을 이용하여 엑스선 촬영 부위의 두께(D)를 계산할 수 있다.
전술한 바와 같이, 촬영부(120)는 카메라 영상에 나타난 물체의 깊이 정보를 획득할 수 있는 3차원 카메라를 포함하므로, 제어부(140)는 카메라 영상에 나타난 양 손(HL, HR)의 깊이 정보를 각각 획득할 수 있다. 여기서, 깊이 정보는 촬영부(120)와 양 손(HL, HR) 사이의 거리를 나타낼 수 있다.
구체적으로, 제어부(140)는 객체 인식 알고리즘을 이용하여 카메라 영상에 나타난 사용자의 양 손(HL, HR)을 각각 인식하고, 인식된 양 손(HL, HR)의 깊이를 계산한다. 여기서, 엑스선 촬영 부위 앞쪽에 위치하는 손(HL)의 깊이는 SOD와 대응되는 것으로 추정할 수 있고, 엑스선 촬영 부위 뒤쪽에 위치하는 손(HR)의 깊이는 SID와 대응되는 것으로 추정할 수 있다.
제어부(140)는 엑스선 촬영 부위 앞쪽에 위치하는 손(HL)의 깊이와 엑스선 촬영 부위 뒤쪽에 위치하는 손(HR)의 깊이의 차이로부터 엑스선 촬영 부위의 두께(D)를 획득할 수 있다. 즉, 카메라 영상에 나타난 양 손(HL, HR) 사이의 거리를 엑스선 촬영 부위의 두께(D)로 추정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 엑스선 촬영 부위의 두께(D)에 따라 엑스선 조사 조건이 달라질 수 있다. 따라서, 제어부(140)는 카메라 영상으로부터 획득된 두께 정보에 기초하여 엑스선 조사 조건을 제어할 수 있으며, 엑스선 촬영 부위의 두께에 따른 엑스선 조사 조건은 저장부(170)에 미리 저장될 수 있다.
한편, 엑스선 조사 조건은 엑스선 촬영 프로토콜에 따라서도 달라질 수 있다. 구체적으로, 촬영 프로토콜마다 엑스선 촬영 부위가 달라지고, 엑스선 촬영 부위마다 적절한 엑스선 조사 조건이 달라질 수 있다.
엑스선 촬영 프로토콜은 엑스선 촬영 부위, 대상체의 자세 등에 따라 결정될 수 있는바, 예를 들어, 전체 바디 AP(Anterior Psterior), 전체 바디 PA(Psterior Anterior), 전체 바디 LAT를 포함할 수 있고, 흉부(chest)에 대해서도 AP, PA, LAT 방식으로 촬영하는 촬영 프로토콜이 있을 수 있으며, 다리(leg)와 같은 롱 본(long bone)에 대해서도 AP, PA, LAT 방식으로 촬영하는 촬영 프로토콜이 있을 수 있다. 또한, 기립 복부 촬영(Abdomen Erect)도 촬영 포로토콜에 포함될 수 있다.
제어부(140)는 객체 인식 알고리즘을 적용하여 카메라 영상으로부터 엑스선 촬영 부위 및 자세를 인식할 수 있고, 인식 결과에 기초하여 엑스선 촬영 프로토콜을 자동으로 설정할 수 있다. 이 때, 제어부(140)는 사용자의 손(HL, HR)이 위치하는 부위를 엑스선 촬영 부위로 인식할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 엑스선 촬영 부위의 두께와 엑스선 촬영 프로토콜에 기초하여 엑스선 조사 조건을 자동으로 설정할 수 있다. 엑스선 촬영 부위의 두께와 엑스선 촬영 프로토콜에 따른 엑스선 조사 조건에 관한 정보는 저장부(170)에 미리 저장될 수 있다.
도 9는 사용자 손의 위치를 이용하여 엑스선 소스의 위치를 제어하는 실시예를 나타내는 도면이고, 도 10은 사용자 손의 각도를 이용하여 엑스선 소스의 각도를 제어하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
전술한 바와 같이, 엑스선 소스(110)의 위치와 자세가 자동으로 제어되는 것도 가능하다. 엑스선 소스(110)의 위치와 자세를 제어함에 있어서, 촬영부(120)가 촬영한 카메라 영상을 이용할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제어부(140)는 엑스선 촬영 부위에 위치한 사용자의 손(H)이 나타난 카메라 영상을 이용하여 엑스선 소스(110)의 위치를 제어할 수 있다. 예를 들어, 엑스선 촬영 부위의 두께(D) 측정을 위해 사용되는 카메라 영상을 이용할 수 있다. 다만, 두께 측정과 엑스선 소스(110)의 위치 제어의 순서가 정해져 있는 것은 아니며, 편의에 따라 두께를 먼저 측정할 수도 있고, 엑스선 소스(110)의 위치를 먼저 제어할 수도 있다.
제어부(140)는 카메라 영상으로부터 사용자의 손(H)을 인식할 수 있고, 인식된 손(H)의 위치를 검출할 수 있다. 더 정확한 위치 제어를 위해, 손 중심(Hc)을 인식하고, 손 중심(Hc)의 위치를 검출할 수 있다. 촬영부(120)가 3차원 카메라를 포함하므로, 손 중심(Hc)의 위치는 카메라 좌표계의 3차원 좌표로 계산될 수 있다.
제어부(140)는 카메라 좌표계와 실제 공간 상의 글로벌 좌표계 사이의 관계 및 엑스선 튜브와 촬영부(120)의 상대적인 위치에 기초하여, 엑스선 튜브의 위치를 손 중심(Hc)의 위치에 대응시키기 위한 제어량을 계산할 수 있다.
제어부(140)는 계산된 제어량에 대응되는 제어 신호를 소스 구동부(130)에 전송하여 이동 캐리지(40), 포스트 프레임(50) 또는 회전 조인트(60)를 이동시키거나 회전시킴으로써 엑스선 소스(110)의 위치를 제어할 수 있다.
또한, 대상체(P)의 자세 또는 엑스선 촬영 부위에 따라 엑스선 소스(110)의 자세 제어가 필요한 경우도 있다. 이 경우, 사용자는 도 10에 도시된 바와 같이, 손(H)의 각도를 엑스선 촬영 부위의 각도와 대응되게 회전시킬 수 있고, 제어부(140)는 카메라 영상으로부터 손(H)의 회전 각도를 검출하여 엑스선 소스(110)의 자세 제어에 이용할 수 있다.
일 예로, 두께 측정에 사용되는 카메라 영상을 엑스선 소스(110)의 자세 제어에도 사용하는 경우, 엑스선 촬영 부위의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치하는 손의 각도는 엑스선 촬영 부위의 각도와 일치할 수 있다. 여기서의 각도는 지면과 이루는 각도인 것으로 한다.
제어부(140)는 3차원 정보를 포함하는 카메라 영상으로부터 손(H)의 각도를 검출할 수 있고, 엑스선 소스(110)의 자세를 검출된 각도에 대응시키기 위한 제어량을 게산할 수 있다.
제어부(140)는 계산된 제어량에 대응되는 제어 신호를 소스 구동부(130)에 전송하여 회전 조인트(60)를 회전시킴으로써, 엑스선 소스(110)의 제4방향(D4) 또는 제5방향(D5)에서의 회전 각도를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치(100)는 엑스선 촬영 부위의 두께 계산, 엑스선 소스(110)의 위치 및 자세 제어의 순서에 제한을 두지 않으나, 어느 동작을 먼저 수행하는지 여부에 상관없이 엑스선 소스(110)는 촬영부(120)가 엑스선 촬영 부위의 카메라 영상을 촬영할 수 있는 지점에 위치하는 것으로 한다.
이하, 일 측면에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법에 관한 실시예를 설명하도록 한다. 엑스선 영상 장치의 제어 방법에는 전술한 엑스선 영상 장치(100)가 사용될 수 있다. 따라서, 앞서 도 1 내지 도 10을 참조한 설명은 엑스선 영상 장치의 제어 방법에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법에 관한 순서도이다.
도 11을 참조하면, 촬영부(120)를 이용하여 카메라 영상을 촬영한다(410). 여기서, 촬영부(120)는 피사체의 깊이 정보를 획득할 수 있는 3차원 카메라를 포함할 수 있다. 전술한 도 6 및 도 7을 다시 참조하면, 사용자는 한 손(HL)을 대상체(P)의 엑스선 촬영 부위 앞에 위치시키고, 다른 한 손(HR)을 엑스선 디텍터(200)와 y축 상에서 같은 지점에 위치시킨다. 즉, 엑스선 촬영 부위 앞에 위치시킨 손(HL)과 엑스선 디텍터(200) 사이의 거리는 엑스선 촬영 부위 앞에 위치시킨 손(HL)과 다른 손(HR) 사이의 거리와 같다.
카메라 영상으로부터 사용자의 양손 사이 거리를 계산한다(411). 촬영부(120)는 카메라 영상에 나타난 물체의 깊이 정보를 획득할 수 있는 3차원 카메라를 포함하므로, 제어부(140)는 카메라 영상에 나타난 두 손(HL, HR)의 깊이 정보를 각각 획득할 수 있다. 여기서, 깊이 정보는 촬영부(120)와 두 손(HL, HR) 사이의 거리를 나타낼 수 있다. 구체적으로, 제어부(140)는 객체 인식 알고리즘을 이용하여 카메라 영상에 나타난 사용자의 두 손(HL, HR)을 각각 인식하고, 인식된 두 손(HL, HR)의 깊이를 계산한다. 제어부(140)는 엑스선 촬영 부위 앞쪽에 위치하는 손(HL)의 깊이와 엑스선 촬영 부위 뒤쪽에 위치하는 손(HR)의 깊이의 차이로부터 카메라 영상에 나타난 양손(HL, HR) 사이의 거리를 계산할 수 있다.
사용자의 양손 사이 거리를 대상체의 두께로 추정하고(412), 추정된 대상체의 두께에 기초하여 엑스선 조사 조건을 제어한다(413). 여기서, 대상체의 두께는 엑스선 촬영 부위의 두께를 의미한다. 엑스선 촬영 부위의 두께(D)에 따라 엑스선 조사 조건이 달라질 수 있다. 따라서, 제어부(140)는 카메라 영상으로부터 획득된 두께 정보에 기초하여 엑스선 조사 조건을 제어할 수 있으며, 엑스선 촬영 부위에 따른 엑스선 조사 조건은 저장부(170)에 미리 저장될 수 있다. 엑스선 조사 조건은 관전압(Kvp), 관전류(Ma), 노출 시간(s), 필터 종류 및 두께, 양극의 타겟 물질, 초점 크기(focal spot size) 등의 노출 파라미터(exposure parameter), 그리드 각도나 중심 위치 및 시야각(FOV) 등의 산란 파라미터(scatter parameter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법에 있어서, 미리 설정된 이벤트가 발생하면 대상체의 두께를 측정하는 예시에 관한 순서도이다.
도 12를 참조하면, 3차원 카메라를 이용하여 카메라 영상을 촬영한다(420). 3차원 카메라를 포함하는 촬영부(120)는 사용자의 두 손(HL, HR)이 대상체의 두께(D)만큼 이격된 위치에 놓이기 전부터 카메라 영상을 촬영하고 있는 상태일 수 있다. 예를 들어, 사용자는 엑스선 촬영의 준비를 시작하는 시점부터 입력부(151)를 조작하여 카메라 영상 촬영 명령을 입력할 수 있고, 촬영부(120)는 입력된 명령에 따라 동영상 촬영을 시작할 수 있다.
카메라 영상의 촬영 중 미리 설정된 이벤트가 발생되면, 이벤트 발생 시점에서의 카메라 영상을 이용하여 대상체의 두께(D) 정보를 획득할 수 있다.
미리 등록된 제스처의 인식이 대상체 두께 측정을 위한 이벤트로 미리 설정될 수 있다.
따라서, 제어부(140)는 카메라 영상을 분석하여 미리 등록된 제스처가 인식되는지 여부를 판단한다(421). 전술한 도 8을 다시 참조하면, 사용자가 두 손(HL, HR)을 대상체의 두께(D)만큼 이격된 위치에 놓은 후에 둘 중 적어도 한 손(HL)으로 미리 등록된 제스처를 취하면, 제어부(140)는 미리 설정된 이벤트가 발생된 것으로 판단할 수 있다. 구체적으로, 제어부(140)는 객체 인식 알고리즘을 이용하여 카메라 영상에 나타난 사용자의 손을 인식하고, 제스처 인식 알고리즘을 이용하여 사용자의 손이 취하는 제스처를 인식할 수 있다. 인식된 제스처가 미리 등록된 제스처와 일치하면, 대상체 두께(D) 측정을 위한 이벤트가 발생된 것으로 볼 수 있다.
미리 등록된 제스처가 인식되면(421의 예), 카메라 영상으로부터 사용자의 양손 사이 거리를 계산하고(422), 사용자의 양손 사이 거리를 대상체의 두께로 추정한다(423). 일 예로, 제어부(140)는 이벤트 발생 시점에 정지 영상을 캡쳐하도록 촬영부(120)를 제어할 수 있고, 캡쳐된 정지 영상을 이용하여 양손 사이 거리를 계산할 수 있다.
그리고, 추정된 대상체의 두께에 기초하여 엑스선 조사 조건을 제어하고(424), 엑스선 촬영을 수행한다.
도 13은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법에 있어서, 카메라 영상을 이용하여 엑스선 촬영 부위를 자동으로 인식하는 예시에 관한 순서도이다.
도 13을 참조하면, 3차원 카메라를 이용하여 카메라 영상을 촬영한다(430).
제어부(140)는 카메라 영상을 분석하여 미리 등록된 제스처가 인식되는지 여부를 판단한다(431).
미리 등록된 제스처가 인식되면(431의 예), 카메라 영상으로부터 사용자의 양손 사이 거리를 계산하고(432), 사용자의 양손 사이 거리를 대상체의 두께로 추정한다(433).
카메라 영상으로부터 엑스선 촬영 부위를 인식한다(434). 제어부(140)는 객체 인식 알고리즘을 적용하여 카메라 영상으로부터 엑스선 촬영 부위를 인식할 수 있다. 이 때, 제어부(140)는 사용자의 손(HR, HL)이 위치하는 부위를 엑스선 촬영 부위로 인식할 수 있다.
인식 결과에 기초하여 엑스선 촬영 프로토콜을 자동으로 설정할 수 있다(435).
설정된 엑스선 촬영 프로토콜 및 추정된 대상체의 두께에 기초하여 엑스선 조사 조건을 제어하고(436), 엑스선 촬영을 수행한다. 엑스선 촬영 부위의 두께와 엑스선 촬영 프로토콜에 따른 엑스선 조사 조건에 관한 정보는 저장부(170)에 미리 저장될 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법에 있어서, 카메라 영상을 이용하여 엑스선 소스의 위치와 자세를 제어하는 예시에 관한 순서도이다.
도 14를 참조하면, 3차원 카메라를 이용하여 카메라 영상을 촬영한다(440).
제어부(140)는 카메라 영상을 분석하여 미리 등록된 제스처가 인식되는지 여부를 판단한다(441).
미리 등록된 제스처가 인식되면(441의 예), 카메라 영상으로부터 사용자의 양손 사이 거리를 계산하고(442), 사용자의 양손 사이 거리를 대상체의 두께로 추정한다(443).
제어부(140)는 카메라 영상으로부터 사용자의 손(H)을 인식할 수 있고, 인식된 손(H)의 중심(Hc) 위치를 검출할 수 있다(444). 촬영부(120)가 3차원 카메라를 포함하므로, 손 중심(Hc)의 위치는 3차원 공간 상의 좌표로 계산될 수 있다.
검출된 손 중심위치에 기초하여 엑스선 소스의 위치를 제어한다(445). 제어부(140)는 카메라 좌표계와 글로벌 좌표계 사이의 관계 및 엑스선 튜브와 촬영부(120)의 상대적인 위치에 기초하여, 엑스선 튜브의 위치를 손 중심(Hc)의 위치에 대응시키기 위한 제어량을 계산할 수 있다. 제어부(140)는 계산된 제어량에 대응되는 제어 신호를 소스 구동부(130)에 전송하여 이동 캐리지(40), 포스트 프레임(50) 또는 회전 조인트(60)를 이동시키거나 회전시킴으로써 엑스선 소스(110)의 위치를 제어할 수 있다.
제어부(140)는 카메라 영상으로부터 사용자 손의 회전각도를 검출한다(446). 엑스선 촬영 부위의 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치하는 손의 각도는 엑스선 촬영 부위의 각도와 일치할 수 있다. 여기서의 각도는 지면과 이루는 각도인 것으로 한다. 제어부(140)는 3차원 정보를 포함하는 카메라 영상으로부터 손(H)의 각도를 검출할 수 있다.
검출된 손 회전각도에 기초하여 엑스선 소스의 자세를 제어한다(447). 제어부(140)는 엑스선 소스(110)의 자세를 검출된 각도에 대응시키기 위한 제어량을 게산할 수 있다. 제어부(140)는 계산된 제어량에 대응되는 제어 신호를 소스 구동부(130)에 전송하여 회전 조인트(60)를 회전시킴으로써, 엑스선 소스(110)의 제4방향(D4) 또는 제5방향(D5)에서의 회전 각도를 제어할 수 있다.
추정된 대상체의 두께에 기초하여 엑스선 조사조건을 제어하고(448), 엑스선 촬영을 수행한다.
일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법은, 엑스선 촬영 부위의 두께 계산, 엑스선 촬영 부위의 인식, 엑스선 소스(110)의 위치 및 자세 제어의 순서에 제한을 두지 않는다.
전술한 실시예에 따른 엑스선 영상 장치 및 그 제어방법에 의하면, 엑스선 조사 조건을 설정함에 있어 필요한 엑스선 촬영 부위에 관한 정보, 엑스선 촬영 부위의 두께에 관한 정보, 엑스선 촬영 위치에 관한 정보 또는 엑스선 촬영 각도에 관한 정보 등을 별도의 마커를 사용하지 않고 카메라 영상에 나타난 사용자의 손을 이용하여 획득함으로써, 저비용으로 더 정확한 정보를 더 용이하게 획득할 수 있다.
상기의 설명은 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 상기에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 엑스선 영상 장치
110: 엑스선 소스
120: 촬영부
130: 소스 구동부
140: 제어부
151: 디스플레이부
152: 입력부
200: 엑스선 디텍터

Claims (26)

  1. 엑스선을 발생시켜 조사하는 엑스선 소스;
    상기 엑스선 소스에 장착되어 카메라 영상을 촬영하는 촬영부; 및
    상기 카메라 영상에서 복수의 지시자를 검출하고, 상기 검출된 복수의 지시자 사이의 거리에 기초하여 대상체의 엑스선 촬영 부위의 두께를 계산하고, 상기 엑스선 촬영 부위의 두께에 기초하여 엑스선 조사 조건을 제어하는 제어부;를 포함하는 엑스선 영상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 지시자는 사용자의 양 손을 포함하는 엑스선 영상 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬영부는,
    깊이 정보를 획득할 수 있는 3차원 카메라를 포함하는 엑스선 영상 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬영부는,
    깊이 카메라(depth camera) 및 스테레오 카메라(stereo camera) 중 적어도 하나를 포함하는 엑스선 영상 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 카메라 영상에서, 상기 사용자의 양 손 중 한 손은 대상체의 엑스선 촬영 부위의 앞에 위치하고, 상기 사용자의 양 손 중 나머지 한 손은 상기 엑스선 촬영 부위의 두께만큼 이격된 지점에 위치하는 엑스선 영상 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 엑스선 조사 조건은,
    관전압, 관전류, 노출 시간, 필터 종류, 필터 두께, 양극의 타겟 물질, 초점 크기, 그리드의 각도, 그리드의 중심 위치 및 시야각(FOV) 중 적어도 하나를 포함하는 엑스선 영상 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    미리 설정된 이벤트가 발생하면, 상기 미리 설정된 이벤트가 발생한 시점에 촬영된 카메라 영상을 이용하여 상기 검출된 양 손 사이의 거리를 계산하는 엑스선 영상 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 검출된 양 손 중 적어도 하나가 미리 등록된 제스처를 취한 것으로 인식하면, 상기 미리 설정된 이벤트가 발생한 것으로 판단하는 엑스선 영상 장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 카메라 영상에서 대상체의 엑스선 촬영부위를 인식하고, 상기 인식된 엑스선 촬영부위에 기초하여 엑스선 촬영 프로토콜을 설정하는 엑스선 영상 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 카메라 영상에서 상기 사용자의 양 손 중 적어도 하나가 위치하는 부위를 상기 엑스선 촬영부위로 인식하는 엑스선 영상 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 계산된 양 손 사이의 거리 및 상기 설정된 엑스선 촬영 프로토콜에 기초하여 상기 엑스선 조사 조건을 제어하는 엑스선 영상 장치.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 카메라 영상에서 상기 사용자의 양 손 중 적어도 한 손의 중심 위치를 검출하고, 상기 엑스선 소스를 상기 검출된 중심 위치에 대응되는 위치로 이동시키는 엑스선 영상 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 카메라 영상에서 상기 사용자의 양 손 중 적어도 한 손의 각도를 검출하고, 상기 엑스선 소스의 각도를 상기 검출된 한 손의 각도에 대응되는 각도로 제어하는 엑스선 영상 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    포터블 모드에서 엑스선 촬영을 수행할 때, 상기 카메라 영상에서 상기 복수의 지시자를 검출하는 엑스선 영상 장치.
  15. 엑스선 소스에 장착된 촬영부를 이용하여 카메라 영상을 촬영하고;
    상기 카메라 영상에서 복수의 지시자를 검출하고;
    상기 복수의 지시자 사이의 거리에 기초하여 대상체의 엑스선 촬영 부위의 두께를 계산하고;
    상기 엑스선 촬영 부위의 두께에 기초하여 엑스선 조사 조건을 제어하는 것;을 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 지시자는 사용자의 양 손을 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 촬영부는,
    깊이 정보를 획득할 수 있는 3차원 카메라를 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 카메라 영상에서, 상기 사용자의 양 손 중 한 손은 대상체의 엑스선 촬영 부위의 앞에 위치하고, 상기 사용자의 양 손 중 나머지 한 손은 상기 엑스선 촬영 부위의 두께만큼 이격된 지점에 위치하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    미리 설정된 이벤트가 발생하는지 여부를 판단하는 것;을 더 포함하고,
    상기 검출된 양 손 사이의 거리를 계산하는 것은,
    상기 미리 설정된 이벤트가 발생하면, 상기 미리 설정된 이벤트가 발생한 시점에 촬영된 카메라 영상을 이용하여 상기 검출된 양 손 사이의 거리를 계산하는 것을 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 이벤트가 발생하는지 여부를 판단하는 것은,
    상기 검출된 양 손 중 적어도 하나가 미리 등록된 제스처를 취한 것으로 인식하면, 상기 미리 설정된 이벤트가 발생한 것으로 판단하는 것을 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 카메라 영상에서 대상체의 엑스선 촬영부위를 인식하고;
    상기 인식된 엑스선 촬영부위에 기초하여 엑스선 촬영 프로토콜을 설정하는 것;을 더 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 카메라 영상에서 대상체의 엑스선 촬영부위를 인식하는 것은,
    상기 카메라 영상에서 상기 사용자의 양 손 중 적어도 하나가 위치하는 부위를 상기 엑스선 촬영부위로 인식하는 것을 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 엑스선 조사 조건을 제어하는 것은,
    상기 계산된 양 손 사이의 거리 및 상기 설정된 엑스선 촬영 프로토콜에 기초하여 상기 엑스선 조사 조건을 제어하는 것을 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  24. 제 16 항에 있어서,
    상기 카메라 영상에서 상기 사용자의 양 손 중 적어도 한 손의 중심 위치를 검출하고;
    상기 엑스선 소스를 상기 검출된 중심 위치에 대응되는 위치로 이동시키는 것;을 더 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  25. 제 16 항에 있어서,
    상기 카메라 영상에서 상기 사용자의 양 손 중 적어도 한 손의 각도를 검출하고;
    상기 엑스선 소스의 각도를 상기 검출된 한 손의 각도에 대응되는 각도로 제어하는 것;을 더 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  26. 제 16 항에 있어서,
    포터블 모드에서 엑스선 촬영을 수행할 때, 상기 카메라 영상에서 상기 복수의 지시자를 검출하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
KR1020170010475A 2017-01-23 2017-01-23 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법 KR20180086709A (ko)

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