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WO2017135782A1 - 엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치 - Google Patents

엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치 Download PDF

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WO2017135782A1
WO2017135782A1 PCT/KR2017/001274 KR2017001274W WO2017135782A1 WO 2017135782 A1 WO2017135782 A1 WO 2017135782A1 KR 2017001274 W KR2017001274 W KR 2017001274W WO 2017135782 A1 WO2017135782 A1 WO 2017135782A1
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WO
WIPO (PCT)
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ray
edge
collimator
opening
light source
Prior art date
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Ceased
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PCT/KR2017/001274
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English (en)
French (fr)
Inventor
최성일
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vatech Co Ltd
Vatech Ewoo Holdings Co Ltd
Original Assignee
Vatech Co Ltd
Vatech Ewoo Holdings Co Ltd
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Publication date
Application filed by Vatech Co Ltd, Vatech Ewoo Holdings Co Ltd filed Critical Vatech Co Ltd
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Priority to US16/075,751 priority patent/US10638984B2/en
Priority to EP17747825.2A priority patent/EP3412210B1/en
Priority to CN201780015398.8A priority patent/CN108778138B/zh
Publication of WO2017135782A1 publication Critical patent/WO2017135782A1/ko
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
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    • G21K1/02—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
    • G21K1/04—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators using variable diaphragms, shutters, choppers
    • G21K1/046—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators using variable diaphragms, shutters, choppers varying the contour of the field, e.g. multileaf collimators

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray collimator and an X-ray imaging apparatus using the same, and more particularly, to an X-ray collimator for adjusting the field of view (FOV) of X-rays during X-ray imaging, and an X-ray imaging apparatus using the same will be.
  • FOV field of view
  • X-ray imaging apparatus In general, medical professionals such as orthopedic surgeons or dentists have used X-ray imaging apparatus to determine a diagnosis or treatment method. Recently, due to the development of digital X-ray imaging techniques including a digital X-ray detector, X-ray imaging apparatuses that can be utilized for various purposes have been developed.
  • a panoramic image, a tomography image (CT), and a head imaging image (cephalo.) are photographed using a single device.
  • CT tomography image
  • cephalo. head imaging image
  • the X-ray collimator is a device that controls the irradiation area of the X-rays emitted from the X-ray light source in the X-ray imaging apparatus.
  • Conventional X-ray collimators arrange a pair of X-ray blocking metal plates parallel to each other in the X-axis direction and the Y-axis direction, and adjust the spacing between each pair of metal plates, that is, the openings between which the X-rays can be irradiated. It will scale.
  • FIG. 1 is a view illustrating a conventional X-ray collimator and an X-ray imaging apparatus using the same, and the conventional X-ray imaging apparatus includes a collimator for adjusting an X-ray light source unit 10 and an X-ray irradiation area emitted from the X-ray light source unit 10. 20 and the detector 30 for detecting the X-rays emitted from the X-ray light source unit 10.
  • the edge of the opening of the collimator shows a vertical angled shape, and the X-rays radiated from the X-ray light source unit 10 with radiation A portion of the interference is partially blocked at the angled edge portion, so that the semi-shaded portion A is widely generated as an edge portion of the image obtained by the detector 30.
  • the quality of the X-ray image is easily degraded, and if the semi-shaded portion A is removed from the X-ray image, there is a problem in that the area of the detector 30 cannot be sufficiently utilized.
  • the present invention is to solve the above problems, by changing the edge portion of the collimator opening for adjusting the irradiation area of the X-ray from the conventional angular form to the curved form, the effect of unnecessary interference or partial blocking of the X-ray, that is, It is an object of the present invention to provide an X-ray collimator and an X-ray imaging apparatus using the same to reduce the semi-shaded area in the X-ray image, thereby increasing the quality of the X-ray image and more accurately controlling the X-ray imaging apparatus.
  • An X-ray imaging apparatus includes an X-ray light source unit emitting X-rays; An X-ray detector detecting the X-rays; And a collimator configured to provide an opening for determining the irradiation area of the X-ray between the X-ray light source unit and the X-ray detector, wherein the opening is formed on a first edge of an inlet side facing the X-ray light source unit and an exit side facing the X-ray detector. At least one of the second edges is curved.
  • the X-ray light source unit and the collimator may be fixed in a relative position
  • the first edge may be a vertical angular form
  • the second edge may be the curved form.
  • the X-ray detector and the collimator may move relative to each other in one direction, and an edge of one side of the opening that faces the movement direction may have a angular shape in which the first edge is vertical and a curved shape in the second edge.
  • the other edge except for one side may have the curved shape of the first edge and the second edge.
  • the X-ray detector and the collimator may be relatively moved in both directions, and the edges of the openings may have the curved shape of the first edge and the second edge.
  • the curved shape may be an arc shape.
  • the portion of the X-ray intensity detected by the X-ray detector is 40% or more and 60% or less of the intensity of the X-rays through the opening
  • One of the points and the line connecting the X-ray light source may be in the form of an arc with a tangent line.
  • the radius of curvature of the circular arc may be less than the collimator thickness and may be at least 1/2 of the collimator thickness.
  • the X-ray collimator according to the present invention is an X-ray collimator that provides an opening for determining an irradiation area of the X-ray between an X-ray light source unit emitting X-rays and an X-ray detector detecting the X-rays, wherein the X-ray light source unit and the collimator are relative to each other.
  • the opening When the position is fixed, the opening has a first edge toward the X-ray light source part in an angular shape, and a second edge toward the X-ray detection part has a curved shape, and when the X-ray light source part and the collimator are relatively moved in one direction, One side facing the movement direction has the first edge angled form, the second edge has a curved form, except for the one side the first edge and the second edge is the curved form, the X-ray light source and the collimator Is relatively moved in both directions, the opening is The first edge and the second edge are in the curved form.
  • the curved shape may be an arc shape.
  • the portion of the X-ray intensity detected by the X-ray detector is 40% or more and 60% or less of the intensity of the X-rays through the opening
  • One of the points and the line connecting the X-ray light source may be in the form of an arc with a tangent line.
  • the present invention by changing the edge portion of the opening of the collimator for adjusting the irradiation area of the X-ray from the conventional angular form to the curved form, the effect of unnecessary interference or partial blocking of the X-ray, that is, the semi-shaded portion in the X-ray image In this way, the quality of the X-ray image may be increased and the X-ray imaging apparatus may be more accurately controlled.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional X-ray collimator and an X-ray imaging apparatus using the same.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an X-ray collimator and an X-ray imaging apparatus using the same according to an embodiment of the present invention.
  • 3A and 3B illustrate various structures of an X-ray collimator according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4A and 4B illustrate an X-ray collimator and an X-ray imaging apparatus using the same according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an X-ray collimator providing a conventional scan mode and an X-ray imaging apparatus using the same.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a method of forming a collimator edge of an X-ray collimator and an X-ray imaging apparatus using the same according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 2 is a diagram illustrating an X-ray collimator and an X-ray imaging apparatus using the same according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 3A and 3B illustrate various structures of the X-ray collimator according to an embodiment of the present invention.
  • the X-ray imaging apparatus may include an X-ray light source unit 100, a collimator 200, an X-ray detector 300, and a driver 400.
  • the X-ray light source unit 100 emits radial X-rays toward the X-ray detector 300.
  • a subject is disposed between the X-ray light source unit 100 and the X-ray detector 300.
  • the collimator 200 adjusts the irradiation area of the X-rays emitted from the X-ray light source unit 100. To this end, the collimator 200 provides an opening for determining the irradiation area of the X-ray between the X-ray light source unit 100 and the X-ray detector 300, and the driving unit 400 adjusts the size and shape of the opening.
  • the collimator 200 may include at least one X-ray shielding metal plate, and the driving unit 400 may adjust the size and shape of the opening by moving the at least one shielding metal plate.
  • the shielding metal plate of the collimator 200 is a metal material for blocking the X-ray at least one is disposed in the irradiation path of the X-ray to provide an opening through which the X-ray passes, in particular at least a part of the edge portion of the opening perpendicular to the longitudinal direction
  • One cross section has a curved structure. That is, by changing the cross section perpendicular to the longitudinal direction of at least a portion of the edge portion of the opening of the collimator 200 from the conventional angular shape to the curved shape, the effect of interference or partial blocking of the X-ray, that is, semi-shaded in the X-ray image The area can be reduced.
  • the curved structure may be, for example, an arc shape having a predetermined curvature.
  • the X-ray imaging apparatus is for at least one of a dental panomara image, tomography image, tofu imaging image, and the material of the shielding metal plate of the collimator 200 is lead (Pb)
  • the collimator ( The thickness of the shielding metal plate of 200) should be at least 2 mm to 3 mm to see the shielding effect of X-rays.
  • a portion of the edge of the opening of the collimator 200 facing the X-ray light source unit 100 is located in the semi-shaded region of the X-ray image. Since it does not have a great influence, it may maintain an angular shape as shown in FIG. 2, and a portion of the edge of the opening of the collimator 200 facing the X-ray detector 300 may have a curved structure having a predetermined curvature.
  • the first edge toward the X-ray light source unit 100 maintains an angular shape
  • the second edge toward the X-ray detection unit 300 among the edges of the opening of the collimator 200 is predetermined. It may be a curved structure having a curved shape having a curvature.
  • the X-rays radiated from the X-ray light source unit 100 represent a radial traveling path. Therefore, when the collimator 200 is fixed relative to the X-ray light source unit 100, the X-rays irradiated to the first edge toward the X-ray light source unit 100 among the edges of the opening of the collimator 200 are blocked by the collimator. Relatively likely. On the other hand, the X-rays irradiated to the second edge toward the X-ray detector 300 among the edges of the opening of the collimator 200 may not be blocked, and a portion of the X-rays may be transmitted or cause interference.
  • the collimator 200 according to the present invention is predetermined on the second edge facing the X-ray detector 300 of the edge of the opening. Apply the curved structure of.
  • the collimator 200 according to the present invention in which the edge portion of the opening has a curved structure is applicable to the collimator of various ways.
  • the collimator according to the present invention includes at least one shielding metal plate, and through holes 201 and 202 having different sizes and shapes penetrate into at least one shielding metal plate. To form openings, respectively.
  • an opening of a through hole having a desired size and shape may be disposed corresponding to the X-ray light source unit.
  • the collimator 200 may provide any one of the through holes 201 and 202 having different sizes and shapes as the opening while the at least one shielding metal plate moves under the control of the driving unit 400.
  • the curved structure may be applied to the through hole of the collimator 200, that is, the edge portion of the opening to reduce the semi-shaded portion of the X-ray image.
  • the collimator according to the present invention includes two pairs of blades, which are shielding metal plates parallel to each other, and at least one pair under the control of the driving unit in a state in which the two pairs of blades cross each other.
  • the spacing between the blades By adjusting the spacing between the blades, the size and shape of the openings formed therebetween can be controlled.
  • the edge portion of the opening can be made into a curved structure by applying the present invention to this type of collimator of the so-called blade type.
  • the collimator according to the present invention can adjust the size and shape of the opening while moving the four blades under the control of the drive unit 400, the semi-shaded in the X-ray image by applying a curved structure to the edge portion of the opening of the collimator Can reduce the portion.
  • the X-ray detector 300 detects X-rays that are irradiated through the opening of the collimator 200 and transmitted through the subject, and transmits the detected result to the image data processor (not shown). That is, the X-ray detector 300 acquires frame data transmitted through the subject at a preset frame rate, and the image data processor acquires an X-ray image based on the frame data received from the X-ray detector 300.
  • a part of the X-rays radiated from the X-ray light source unit 100 is transmitted through the edge portion of the opening of the collimator 200, which causes the X-ray detector 300 to not completely block the X-rays by the collimator 200. That is, an area between the X-ray path 101 that passes through the edge portion of the opening to the X-ray detector 300 at the maximum length and the X-ray path 102 that reaches the X-ray detector 300 through the edge portion of the opening at the minimum length. X-rays of relatively weak intensity compared to the first X-rays are detected at.
  • the semi-shaded area (B) appears in the X-ray image under the influence of the X-ray, the X-ray collimator and the X-ray imaging apparatus using the same according to the present invention embodies the edge portion of the opening of the collimator 200 in a curved form Reduces the area of the semi-shaded area (B) compared to the X-ray image of the X-ray collimator and X-ray imaging apparatus using the same.
  • FIGS. 4A and 4B are views illustrating an X-ray collimator and an X-ray imaging apparatus using the same according to another embodiment of the present invention.
  • the driving unit 400 controls X-rays.
  • the relative position of the light source unit 100 and the collimator 200 may be adjusted.
  • the X-ray light source unit 100 irradiates X-rays toward the X-ray detector 300 through the opening of the collimator 200.
  • the collimator 200 moves relative to the X-ray light source unit 100, the collimator 200 The X-rays passing through the opening are also scanned by the X-ray detector 300 along the corresponding direction. That is, the collimator 200 may be moved relative to the X-ray light source unit 100 under the control of the driving unit 400, thereby adjusting the direction of the X-ray irradiation path to scan X-rays to the X-ray detector 300.
  • the scan mode may be performed.
  • the collimator 200 affects the semi-shaded region of the first edge of the opening of the collimator 200 facing the X-ray light source unit 100.
  • Both edges may exhibit a curved structure with a certain curvature, and eventually the edges of the opening may exhibit a semicircle or similar shape.
  • the edge of one side of the opening facing the moving direction corresponds to the X-ray detector 300 as shown in FIG. 2.
  • the second edge may have a curved shape, and the edge of the other side opening may have a semicircle or similar shape in which both the first and second edges are curved.
  • the collimator 200 when the collimator 200 moves relative to the X-ray light source unit 100 in only one direction 200f during X-ray irradiation of the X-ray light source unit 100, the collimator 200 may be opened.
  • One edge in the direction of movement may have a curved shape in the second edge of the X-ray detector 200, and the other edge may have a semicircular shape, that is, an arc shape in which both the first edge and the second edge are curved.
  • the collimator 200 can move in both directions with respect to the X-ray light source unit 100 in the direction 200f as shown in FIG. 4A and the direction 200g as shown in FIG. 4B, the collimator 200 Both directional edge portions of the aperture of may have a semicircular shape in which the first and second edges are curved.
  • the area of the X-ray detector 300 is relatively large, X-rays are scanned and irradiated on a portion of the X-ray detector 300 according to the relative movement of the X-ray light source unit 100 and the collimator 200. If so, the X-ray detector 300 displays a small area corresponding to the X-rays passing through the collimator 200, and scans the X-rays according to the relative movement of the X-ray light source unit 100 and the collimator 200 under the control of the driver 400. It is also possible to detect X-rays while moving along the irradiation direction.
  • the driving unit 400 may move all of the X-ray light source unit 100, the collimator 200, and the X-ray detecting unit 300. In this case, the driving unit 400 opens the opening of the collimator 200 to the X-ray detecting unit 300.
  • the X-ray light source unit 100, the collimator 200, and the X-ray detector 300 are moved in synchronization with each other so that the transmitted X-rays can be detected.
  • the X-ray detector 300 is moved so as to move.
  • the distance between the X-ray light source unit 100 and the collimator 200 is relatively far, even if the opening of the collimator 200 moves a lot, the X-ray irradiation path moves relatively small along the moving direction of the opening, so that the X-ray Move the detector 300.
  • the semi-shaded area D is compared with the collimator 20 of the conventional angular opening as shown in FIG. 5. It can be seen that the decrease.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an X-ray collimator and a method of forming an edge portion of an opening of a collimator 200 of an X-ray imaging apparatus using the same according to an embodiment of the present invention.
  • the semi-shaded area of the X-ray image passes through the edge of the angular shape among the X-rays radiated radially from the X-ray light source unit 100 to a minimum length. And between the first X-ray path 103 and the second X-ray path 101 having the minimum angle among the X-rays that are completely blocked.
  • the opening of the collimator according to the present invention is one of the regions in which the intensity 104 of the X-rays detected by the radiation detector 300 is detected between about 40% and 60% of the original X-ray intensity of the semi-shaded area A.
  • the curvature may be curved to have a predetermined curvature based on any one of the contacts 102a tangential to the third X-ray path 102 reaching the point 301, which is preferably 50%.
  • the radius of curvature and the contact 102a may be arbitrarily determined, but the radius of curvature is preferably less than the thickness of the collimator, strictly the shielding metal plate, and is 1/2 or more of the thickness of the shielding metal plate.
  • the edge of the opening of the collimator may be continuously curved to a plurality of curvatures, in which case it is preferable that the curvature corresponding to the tangent is formed larger than the curvature corresponding to the periphery thereof.
  • the semi-shaded area of about 3mm width can be reduced for the X-ray detector 300 having a width of 36mm.
  • the present invention may have a great effect when applied to an X-ray image which requires high-speed control of the X-ray irradiation range, in particular a cephalo image of a scan method.

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Abstract

본 발명은 엑스선 영상 촬영 시 엑스선의 조사 영역을 조절할 수 있는 엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치에 관한 것으로, 엑스선을 방출하는 엑스선 광원부; 상기 엑스선을 검출하는 엑스선 검출부; 상기 엑스선 광원부와 상기 엑스선 검출부 사이에서 상기 엑스선의 조사영역을 결정하는 개구를 제공하는 콜리메이터를 포함하고, 상기 개구는, 상기 엑스선 광원부를 향하는 입구측의 제1 에지와 상기 엑스선 검출부를 향하는 출구측의 제2 에지 중 적어도 하나가 만곡 형태이다.

Description

엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치
본 발명은 엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 엑스선 영상 촬영 시 엑스선의 조사 영역(FOV, Field Of View)을 조절하는 엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치에 관한 것이다.
일반적으로 정형외과 또는 치과 의사와 같은 의학적 전문가들은 진단 또는 치료 방법의 결정 등을 위해 엑스선 영상 촬영 장비를 이용하여 왔다. 최근에는 디지털 엑스선 디텍터(detector)를 포함한 디지털 엑스선 영상 촬영 기술의 발전으로 인해 더욱 다양한 용도로 활용 가능한 엑스선 영상 촬영 장치들이 개발되고 있다.
특히 치과용 엑스선 영상 촬영 장치의 경우는 하나의 장치를 이용하여 파노라마 영상과 단층 촬영 영상(CT) 및 두부 촬영 영상(cephalo.) 등을 촬영할 수 있도록 제공된다. 이와 같이, 다양한 형태의 엑스선 영상을 얻기 위해서는 그 촬영 목적에 따른 엑스선 영상에 따라 엑스선 광원으로부터 엑스선이 조사되는 영역, 엑스선 조사영역(FOV, Field Of View)을 조절할 필요가 있다.
이와 같이, 엑스선 영상 촬영 장치에서 엑스선 광원으로부터 방출된 엑스선의 조사영역을 조절하는 장치가 엑스선 콜리메이터(Collimator)이다. 종래의 엑스선 콜리메이터는 서로 나란한 한 쌍의 엑스선 차단용 금속판을 X축 방향 및 Y축 방향으로 배치하고, 각 쌍의 금속판 사이 간격을 조절함으로써 그 사이의 개구, 즉, 엑스선이 조사될 수 있는 개구의 크기를 조절하게 된다.
도 1은 종래의 엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치를 도시한 도면으로, 종래의 엑스선 영상 촬영 장치는, 엑스선 광원부(10), 엑스선 광원부(10)에서 방출된 엑스선의 조사영역을 조절하는 콜리메이터(20) 및 엑스선 광원부(10)에서 방출된 엑스선을 검출하는 디텍터(30)를 포함한다.
그러나, 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치는, 콜리메이터의 개구의 에지(edge)가 수직의 각진 형태를 나타내는바, 엑스선 광원부(10)로부터 방사선으로 조사되는 엑스선의 일부가 각진 에지 부분에서 간섭 내지는 일부 차단되어 디텍터(30)에서 획득한 영상의 가장자리 부분으로 반음영 부분(A)이 넓게 발생한다.
따라서, 엑스선 영상의 품질이 저하되기 쉽고, 만약 엑스선 영상으로부터 반음영 부분(A)을 제거할 경우에는 디텍터(30)의 면적을 충분히 활용할 수 없는 문제점이 있다.
[선행기술문헌] 대한민국 등록특허공보 제10-1534098호
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여, 엑스선의 조사영역을 조절하는 콜리메이터 개구의 에지 부분을 종래의 각진 형태에서 만곡 형태로 변경함으로써, 엑스선의 불필요한 간섭이나 일부 차단에 따른 영향, 즉, 엑스선 영상 내 반음영 영역을 감소시키고, 이를 통하여 엑스선 영상의 품질을 높이며 엑스선 영상 촬영 장치를 보다 더 정확하게 제어할 수 있는 엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 엑스선 영상 촬영 장치는, 엑스선을 방출하는 엑스선 광원부; 상기 엑스선을 검출하는 엑스선 검출부; 상기 엑스선 광원부와 상기 엑스선 검출부 사이에서 상기 엑스선의 조사영역을 결정하는 개구를 제공하는 콜리메이터를 포함하고, 상기 개구는, 상기 엑스선 광원부를 향하는 입구측의 제1 에지와 상기 엑스선 검출부를 향하는 출구측의 제2 에지 중 적어도 하나가 만곡 형태이다.
여기서, 상기 엑스선 광원부와 상기 콜리메이터는 상대적인 위치가 고정되고, 상기 제1 에지는 수직의 각진 형태, 상기 제2 에지는 상기 만곡 형태일 수 있다.
또한, 상기 엑스선 검출부와 상기 콜리메이터는 일방향으로 상대 이동하고, 상기 개구 중 상기 이동 방향을 향하는 일측의 에지는 상기 제1 에지가 수직의 각진 형태, 상기 제2 에지가 만곡형태이고, 상기 개구 중 상기 일측을 제외한 나머지 에지는 상기 제1 에지 및 제2 에지가 상기 만곡 형태일 수 있다.
한편, 상기 엑스선 검출부와 상기 콜리메이터는 양방향으로 상대 이동하고, 상기 개구의 에지는 상기 제1 에지 및 제2 에지가 상기 만곡 형태일 수 있다.
또한, 상기 만곡 형태는, 원호 형태일 수 있다.
한편, 상기 만곡 형태는, 상기 제1 에지 및 제2 에지를 각진 형태로 가정할 때, 상기 엑스선 검출부에서 검출된 상기 엑스선의 세기가 상기 개구를 통화한 엑스선의 세기의 40% 이상 60% 이하인 부분 중 한 점과 상기 엑스선 광원부를 연결하는 선을 접선으로 하는 원호의 형태일 수 있다.
또한, 상기 원호의 곡률 반경은 상기 콜리메이터 두께 이하이고 상기 콜리메이터 두께의 1/2 이상일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 엑스선 콜리메이터는, 엑스선을 방출하는 엑스선 광원부와 상기 엑스선을 검출하는 엑스선 검출부 사이에서 상기 엑스선의 조사영역을 결정하는 개구를 제공하는 엑스선 콜리메이터로서, 상기 엑스선 광원부와 상기 콜리메이터는 상대적인 위치가 고정될 경우, 상기 개구는 상기 엑스선 광원부를 향하는 제1 에지가 각진 형태 상기 엑스선 검출부를 향하는 제2 에지가 만곡 형태이고, 상기 엑스선 광원부와 상기 콜리메이터가 일방향으로 상대 이동될 경우, 상기 개구 중 상기 이동 방향을 향하는 일측은 상기 제1 에지가 각진 형태, 상기 제2 에지가 만곡 형태이며, 상기 일측을 제외한 나머지는 상기 제1 에지 및 제2 에지가 상기 만곡 형태이고, 상기 엑스선 광원부와 상기 콜리메이터가 양방향으로 상대 이동될 경우, 상기 개구는 상기 제1 에지 및 제2 에지가 상기 만곡 형태이다.
또한, 상기 만곡 형태는, 원호 형태일 수 있다.
한편, 상기 만곡 형태는, 상기 제1 에지 및 제2 에지를 각진 형태로 가정할 때, 상기 엑스선 검출부에서 검출된 상기 엑스선의 세기가 상기 개구를 통화한 엑스선의 세기의 40% 이상 60% 이하인 부분 중 한 점과 상기 엑스선 광원부를 연결하는 선을 접선으로 하는 원호의 형태일 수 있다.
본 발명에 따르면, 엑스선의 조사영역을 조절하는 콜리메이터의 개구의 에지 부분을 종래의 각진 형태에서 만곡 형태로 변경함으로써, 엑스선의 불필요한 간섭 내지는 일부 차단에 따른 영향, 즉, 엑스선 영상 내 반음영 부분을 감소시키고, 이를 통하여 엑스선 영상의 품질을 높이며 엑스선 영상 촬영 장치를 보다 더 정확하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치를 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 콜리메이터의 다양한 구조를 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 종래의 스캔 모드를 제공하는 엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치의 콜리메이터 에지의 형성 방식을 나타낸 도면이다.
[부호의 설명]
100: 엑스선 광원부
200: 콜리메이터
300: 엑스선 검출부
400: 구동부
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 설명한다. 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상이 좀 더 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명이 이하에 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있는 것이라는 점은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 한편 동일한 도면 부호는 동일한 특성을 갖는 구성요소임을 나타내는 것으로서, 어느 도면에서 설명된 구성요소와 동일한 도면 부호를 갖는 구성요소에 대한 설명은 다른 도면에 대한 설명에서는 생략될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치를 도시한 도면이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 콜리메이터의 다양한 구조를 도시한 도면으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 영상 촬영 장치는, 엑스선 광원부(100), 콜리메이터(200), 엑스선 검출부(300) 및 구동부(400)를 포함할 수 있다.
엑스선 광원부(100)는 엑스선 검출부(300) 방향으로 방사상의 엑스선을 방출한다. 여기서, 엑스선 광원부(100)와 엑스선 검출부(300) 사이에는 피사체가 배치된다.
콜리메이터(200)는 엑스선 광원부(100)으로부터 방출된 엑스선의 조사영역을 조절한다. 이를 위해 콜리메이터(200)는 엑스선 광원부(100)와 엑스선 검출부(300) 사이에서 엑스선의 조사영역을 결정하는 개구를 제공하고, 구동부(400)는 개구의 사이즈 및 형태를 조절한다. 이때, 콜리메이터(200)는 적어도 하나의 엑스선 차폐용 금속판을 포함할 수 있고, 구동부(400)는 적어도 하나의 차폐용 금속판을 이동시킴으로써 개구의 사이즈 및 형태를 조정할 수 있다.
여기서, 콜리메이터(200)의 차폐용 금속판은 엑스선을 차단하는 금속재질로서 적어도 하나가 엑스선의 조사경로에 배치되어 엑스선이 통과하는 개구를 제공하되, 특히 개구의 에지 부분의 적어도 일부는 길이방향에 수직한 단면이 만곡 구조를 가진다. 즉, 콜리메이터(200)의 개구의 에지 부분의 적어도 일부의 길이방향에 수직한 단면을 종래의 각진 형태에서 만곡 형태로 변경함으로써, 엑스선의 간섭이나 일부 차단에 따른 영향, 즉, 엑스선 영상 내 반음영 영역을 감소시킬 수 있다. 이때, 만곡 구조는 일례로 소정 곡률을 갖는 원호 형태일 수 있다.
여기서, 엑스선 영상 촬영 장치가 치과용 파노마라 영상, 단층 촬영 영상, 두부 촬영 영상 중 적어도 하나를 위한 것이고, 콜리메이터(200)의 차폐용 금속판의 재질이 납(Pb)인 것을 전제로 하면, 콜리메이터(200)의 차폐용 금속판의 두께는 적어도 2mm 내지 3mm는 되어야 엑스선의 차폐 효과를 볼 수 있다.
또한, 콜리메이터(200)가 엑스선 광원부(100)에 대하여 상대적으로 고정된 위치에 배치되는 경우에, 콜리메이터(200)의 개구의 에지 중 엑스선 광원부(100)에 향하는 부분은 엑스선 영상의 반음영 영역에 큰 영향을 미치지 않으므로 도 2에 도시된 바와 같이 각진 형태를 유지할 수 있고, 콜리메이터(200)의 개구의 에지 중 엑스선 검출부(300)를 향하는 부분은 소정의 곡률을 갖는 만곡 구조일 수 있다. 즉, 콜리메이터(200)의 개구의 에지 중 엑스선 광원부(100)를 향하는 제1 에지는 각진 형태를 유지하고, 콜리메이터(200)의 개구의 에지 중 엑스선 검출부(300)에 향하는 제2 에지는 소정의 곡률을 갖는 곡면 형태를 가지는 만곡 구조일 수 있다.
상술하면, 엑스선 광원부(100)에서 조사되는 엑스선은 방사상의 진행 경로를 나타낸다. 따라서 콜리메이터(200)가 엑스선 광원부(100)에 대하여 상대적으로 그 위치가 고정되는 경우에 콜리메이터(200)의 개구의 에지 중 엑스선 광원부(100)를 향하는 제1 에지로 조사된 엑스선은 콜리메이터에 의해 차단될 가능성이 상대적으로 높다. 반면 콜리메이터(200)의 개구의 에지 중 엑스선 검출부(300)를 향하는 제2 에지로 조사된 엑스선은 미처 차단되지 못하고 그 일부가 투과하거나 간섭을 일으킬 가능성이 높다.
따라서, 콜리메이터(200)가 엑스선 광원부(100)에 대하여 상대적으로 그 위치가 고정되는 것을 전제로, 본 발명에 따른 콜리메이터(200)는 개구의 에지 중 엑스선 검출부(300)를 향하는 제2에지에 소정의 만곡 구조를 적용한다.
한편, 개구의 에지 부분이 만곡 구조를 갖는 본 발명에 따른 콜리메이터(200)는 다양한 방식의 콜리메이터에 적용 가능하다.
예를 들면, 도 3a에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 콜리메이터는 적어도 하나의 차폐용 금속판을 포함하고, 적어도 하나의 차폐용 금속판 내부에 서로 다른 사이즈 및 형태를 갖는 통공(201, 202)이 관통되어 각각 개구를 형성할 수 있다. 이 경우 적어도 하나의 차폐용 금속판을 도 2에 도시된 구동부(400)를 통해 적절히 이동시킴으로써 원하는 사이즈 및 형태를 갖는 통공의 개구가 엑스선 광원부에 대응 배치되도록 할 수 있는데, 이 같은 형태, 이른바 윈도우 형태의 콜리메이터에 본 발명을 적용시켜 개구의 에지 부분을 만곡 구조로 할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 콜리메이터(200)는 적어도 하나의 차폐용 금속판이 구동부(400)의 제어에 따라 이동하면서 서로 다른 사이즈 및 형태를 갖는 통공(201, 202) 중 어느 하나를 개구로 제공할 수 있고, 이러한 콜리메이터(200)의 통공, 즉 개구의 에지 부분에 만곡 구조를 적용하여 엑스선 영상 내 반음영 부분을 감소시킬 수 있다.
한편, 도 3b에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 콜리메이터는 서로 나란한 차폐용 금속판인 블레이드를 두 쌍으로 구비하고, 이들 두 쌍의 블레이드를 서로 교차 배치한 상태에서 구동부의 제어에 따라 적어도 한 쌍의 블레이드 사이 간격을 조절함으로써 그 사이로 형성되는 개구의 사이즈 및 형태를 조절할 수 있다. 이 같은 형태, 이른바 블래이드 형태의 콜리메이터에도 본 발명을 적용시켜 개구의 에지 부분을 만곡구조로 할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 콜리메이터는 4개의 블레이드가 구동부(400)의 제어에 따라 이동하면서 개구의 사이즈 및 형태를 조절할 수 있고, 이러한 콜리메이터의 개구의 에지 부분에 만곡 구조를 적용하여 엑스선 영상 내 반음영 부분을 감소시킬 수 있다.
한편, 엑스선 검출부(300)는 콜리메이터(200)의 개구를 통해 조사되어 피사체를 투과한 엑스선을 감지하고, 감지된 결과를 영상 데이터 처리부(도시되지 않음)로 전달한다. 즉, 엑스선 검출부(300)는 미리 설정된 프레임 레이트로 피사체를 투과한 프레임 데이터를 획득하고, 영상 데이터 처리부는 엑스선 검출부(300)로부터 전달받은 프레임 데이터를 기초로 엑스선 영상을 획득하게 된다.
이때, 엑스선 광원부(100)에서 방사상으로 조사되는 엑스선의 일부는 콜리메이터(200)의 개구의 에지 부분을 투과하게 되는데, 이로 인해 엑스선 검출부(300)에는 콜리메이터(200)에 의해 완전히 차단되지 않은 엑스선, 즉 개구의 에지 부분을 최대 길이로 투과하여 엑스선 검출부(300)에 도달하는 엑스선 경로(101)와 개구의 에지 부분을 최소 길이로 투과하여 엑스선 검출부(300)에 도달하는 엑스선 경로(102) 사이 영역에서 최초의 엑스선 대비 상대적으로 약한 세기의 엑스선이 검출된다.
그리고 이 같은 엑스선의 영향으로 엑스선 영상에서 반음영 영역(B)이 나타나는바, 본 발명에 따른 엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치는 콜리메이터(200)의 개구의 에지 부분을 만곡 형태로 구현하여 종래의 엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치의 엑스선 영상 대비 반음영 영역(B)의 면적을 감소시킨다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치를 도시한 도면으로, 구동부(400)는 콜리메이터(200)의 개구의 형태 및 사이즈를 조절하는 것 이외에도 엑스선 광원부(100)와 콜리메이터(200)의 상대적인 위치를 조정할 수 있다.
이때, 엑스선 광원부(100)는 콜리메이터(200)의 개구를 통해 엑스선 검출부(300) 방향으로 엑스선을 조사하는데, 콜리메이터(200)가 엑스선 광원부(100)에 대해 상대적으로 위치 이동하면 콜리메이터(200)의 개구를 투과한 엑스선도 해당 방향을 따라 엑스선 검출부(300)에 스캔 조사된다. 즉, 콜리메이터(200)는 구동부(400)의 제어에 의하여 엑스선 광원부(100)에 대해 상대적으로 위치 이동될 수 있고, 이를 통하여 엑스선 조사 경로의 방향을 조절하여 엑스선 검출부(300)에 엑스선을 스캔 조사하는 스캔 모드를 진행할 수 있다.
이와 같이 콜리메이터(200)가 엑스선 광원부(100)에 대하여 상대적인 위치가 변화되는 경우에는 콜리메이터(200)의 개구의 에지 중 엑스선 광원부(100)에 향하는 제1 에지도 엑스선 영상의 반음영 영역에 영향을 미치는바, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 콜리메이터(200)의 개구의 에지 중 엑스선 광원부(100)에 향하는 제1 에지 및 콜리메이터(200)의 개구의 에지 중 엑스선 검출부(300)에 향하는 제2 에지 모두가 소정의 곡률을 갖는 만곡 구조를 나타낼 수 있고, 결국 개구의 에지는 반원 또는 이와 유사한 형태를 나타낼 수 있다.
이때, 콜리메이터(200)가 엑스선 광원부(100)의 엑스선 조사 중에 일 방향으로만 이동하는 경우에는, 이동 방향을 향하는 개구의 일측의 에지는 도 2에 도시된 바와 같이 엑스선 검출부(300) 측에 대응하는 제2 에지가 만곡 형태를 갖고, 타측의 개구의 에지는 제1,2 에지가 모두 만곡인 반원 또는 이와 유사한 형태일 수 있다.
예를 들면, 도 4a에 도시된 바와 같이 엑스선 광원부(100)의 엑스선 조사 중에 콜리메이터(200)가 엑스선 광원부(100)에 대하여 일방향(200f)으로만 상대로 이동하는 경우, 콜리메이터(200)의 개구 중 이동방향을 향하는 일측의 에지는 엑스선 검출부(200) 방향의 제2 에지만 만곡 형태를 가지고, 타측의 에지는 제1 에지 및 제2 에지 모두 만곡인 반원 형태, 즉, 원호 형태를 나타낼 수 있다.
반면에, 콜리메이터(200)가 엑스선 광원부(100)에 대하여 도 4a에 도시된 바과 같은 방향(200f) 및 도 4b에 도시된 바와 같은 방향(200g)으로 양방향 이동할 수 있는 경우에는, 콜리메이터(200)의 개구의 양 방향 에지 부분은 모두 제1,2 에지가 만곡인 반원 형태를 가질 수 있다.
한편, 이상에서는 엑스선 검출부(300)의 면적이 상대적으로 커서 엑스선 광원부(100)와 콜리메이터(200)의 상대적인 위치이동에 따라 엑스선 검출부(300)의 일부영역에 엑스선이 스캔 조사되는 것으로 설명하였지만, 필요하다면 엑스선 검출부(300)는 콜리메이터(200)를 투과한 엑스선에 대응되는 소면적을 나타내는 동시에 구동부(400)의 제어에 의해 엑스선 광원부(100)와 콜리메이터(200)의 상대적인 위치이동을 따른 엑스선의 스캔 조사방향을 따라 이동하면서 엑스선을 감지하는 것도 가능하다.
이때, 구동부(400)는 엑스선 광원부(100), 콜리메이터(200), 엑스선 검출부(300)를 모두 이동시키는 것도 가능한데, 이 경우 구동부(400)는 엑스선 검출부(300)에 콜리메이터(200)의 개구를 투과한 엑스선이 검출될 수 있도록 엑스선 광원부(100), 콜리메이터(200), 엑스선 검출부(300)를 상호 동기화하여 이동시키게 된다. 예를 들면, 엑스선 광원부(100)와 콜리메이터(200)의 거리가 상대적으로 가까운 경우에는 콜리메이터(200)의 개구가 약간만 이동되어도 엑스선의 조사 경로가 개구의 이동방향을 따라 상대적으로 크게 이동되므로 그에 부합하도록 엑스선 검출부(300)를 이동시킨다. 반면에 엑스선 광원부(100)와 콜리메이터(200)의 거리가 상대적으로 먼 경우에는 콜리메이터(200)의 개구가 많이 이동되어도 엑스선의 조사 경로가 개구의 이동방향을 따라 상대적으로 작게 이동되므로 그에 부합하도록 엑스선 검출부(300)를 이동시킨다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치의 경우 반음영 영역(D)은 도 5에 도시된 바와 같은 종래의 각진 개구의 콜리메이터(20)에 비해 감소함을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치의 콜리메이터(200)의 개구의 에지 부분을 형성하는 방식을 나타낸 도면이다.
편의상 콜리메이터(200)의 개구가 각진 것으로 가정할 때, 엑스선 영상의 반음영 영역은 엑스선 광원부(100)로부터 방사상으로 조사되는 엑스선 중 각진 형태의 에지를 최소 길이로 투과하는 제1 엑스선 경로(103)와 완전히 차단되는 엑스선 중 제1 엑스선 경로(103)와 최소 각도를 이루는 제2 엑스선 경로(101) 사이에서 나타난다.
본 발명에 따른 콜리메이터의 개구는 이 같은 반음영 영역(A) 중 방사선 검출부(300)를 통해 검출된 엑스선의 세기(104)가 최초 엑스선 세기의 약 40% 내지 60% 검출되는 영역 중의 한 점, 바람직하게는 50%인 점(301)에 도달하는 제 3 엑스선 경로(102)를 접선으로 하는 어느 하나의 접점(102a)을 기준으로 소정의 곡률(Curvature)을 갖도록 만곡될 수 있다.
이때, 곡률 반경 및 접점(102a)은 임의로 결정될 수 있으나, 곡률 반경은 콜리메이터, 엄밀하게는 차폐형 금속판의 두께 이하이고, 차폐형 금속판 두께의 1/2 이상인 것이 바람직하다. 또한, 콜리메이터의 개구의 에지는 연속적으로 다수의 곡률로 만곡되는 것도 가능하며, 이 경우 접선에 대응하는 곡률이 그 주변에 대응하는 곡률보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스선 콜리메이터 및 이를 이용한 엑스선 영상 촬영 장치에 의하면, 36mm 폭의 엑스선 검출부(300)에 대하여 약 3mm 폭의 반음영 영역을 감소시킬 수 있다.
한편, 반음영 영역이 감소함에 따라, 영상의 품질을 높이는 것은 물론 구동부(400)에 의한 제어의 정확성도 증가하는 효과가 있다. 따라서 본 발명은 엑스선 조사범위의 고속제어가 필요한 엑스선 영상, 특히 스캔 방식의 세팔로 영상에 적용될 경우에 그 효과가 클 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지, 치환, 변경 및 변형이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (10)

  1. 엑스선을 방출하는 엑스선 광원부;
    상기 엑스선을 검출하는 엑스선 검출부;
    상기 엑스선 광원부와 상기 엑스선 검출부 사이에서 상기 엑스선의 조사영역을 결정하는 개구를 제공하는 콜리메이터를 포함하고,
    상기 개구는, 상기 엑스선 광원부를 향하는 입구측의 제1 에지와 상기 엑스선 검출부를 향하는 출구측의 제2 에지 중 적어도 하나가 만곡 형태인 엑스선 영상 촬영 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 엑스선 광원부와 상기 콜리메이터는 상대적인 위치가 고정되고,
    상기 제1 에지는 수직의 각진 형태, 상기 제2 에지는 상기 만곡 형태인 엑스선 영상 촬영 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 엑스선 검출부와 상기 콜리메이터는 일방향으로 상대 이동하고,
    상기 개구 중 상기 이동 방향을 향하는 일측의 에지는 상기 제1 에지가 수직의 각진 형태, 상기 제2 에지가 만곡형태이고,
    상기 개구 중 상기 일측을 제외한 나머지 에지는 상기 제1 에지 및 제2 에지가 상기 만곡 형태인 엑스선 영상 촬영 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 엑스선 검출부와 상기 콜리메이터는 양방향으로 상대 이동하고,
    상기 개구의 에지는 상기 제1 에지 및 제2 에지가 상기 만곡 형태인 엑스선 영상 촬영 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 만곡 형태는, 원호 형태인 엑스선 영상 촬영 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 만곡 형태는,
    상기 제1 에지 및 제2 에지를 각진 형태로 가정할 때, 상기 엑스선 검출부에서 검출된 상기 엑스선의 세기가 상기 개구를 통화한 엑스선의 세기의 40% 이상 60% 이하인 부분 중 한 점과 상기 엑스선 광원부를 연결하는 선을 접선으로 하는 원호의 형태인 엑스선 영상 촬영장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 원호의 곡률 반경은 상기 콜리메이터 두께 이하이고 상기 콜리메이터 두께의 1/2 이상인 엑스선 영상 촬영 장치.
  8. 엑스선을 방출하는 엑스선 광원부와 상기 엑스선을 검출하는 엑스선 검출부 사이에서 상기 엑스선의 조사영역을 결정하는 개구를 제공하는 엑스선 콜리메이터로서,
    상기 엑스선 광원부와 상기 콜리메이터는 상대적인 위치가 고정될 경우,
    상기 개구는 상기 엑스선 광원부를 향하는 제1 에지가 각진 형태 상기 엑스선 검출부를 향하는 제2 에지가 만곡 형태이고,
    상기 엑스선 광원부와 상기 콜리메이터가 일방향으로 상대 이동될 경우,
    상기 개구 중 상기 이동 방향을 향하는 일측은 상기 제1 에지가 각진 형태, 상기 제2 에지가 만곡 형태이며, 상기 일측을 제외한 나머지는 상기 제1 에지 및 제2 에지가 상기 만곡 형태이고,
    상기 엑스선 광원부와 상기 콜리메이터가 양방향으로 상대 이동될 경우,
    상기 개구는 상기 제1 에지 및 제2 에지가 상기 만곡 형태인 엑스선 콜리메이터.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 만곡 형태는, 원호 형태인 엑스선 콜리메이터.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 만곡 형태는,
    상기 제1 에지 및 제2 에지를 각진 형태로 가정할 때, 상기 엑스선 검출부에서 검출된 상기 엑스선의 세기가 상기 개구를 통화한 엑스선의 세기의 40% 이상 60% 이하인 부분 중 한 점과 상기 엑스선 광원부를 연결하는 선을 접선으로 하는 원호의 형태인 엑스선 콜리메이터.
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