KR102279966B1 - 치과용 엑스선 촬영장치 - Google Patents

Abstract

곡면 디텍터를 가지는 치과용 엑스선 촬영장치가 개시된다. 본 발명에 따른 치과용 엑스선 촬영장치는, 방사상으로 엑스선을 방출하는 엑스선원; 및 상기 엑스선원으로부터 소정의 거리만큼 이격되게 배치되고, 상기 소정의 거리와 실질적으로 동일한 곡률반경을 갖는 원통형의 2차원 곡면 또는 구형의 3차원 곡면 형태로 형성된 곡면 디텍터를 포함한다.

Description

치과용 엑스선 촬영장치 {DENTAL X-RAY IMAGING APPARATUS}

본 발명은 엑스선을 이용한 치과용 촬영장치에 관한 것으로, 치과에서 주로 사용되는 파노라마 촬영장치, 컴퓨터 단층 영상(CT, Computed Tomography) 촬영장치, 및 두부 영상(Cephalometric) 촬영장치 또는 이들이 복합적으로 구성된 장치에 관한 것이다.

의료분야에서 엑스선 촬영 장치는 일정량의 엑스선을 촬영하고자 하는 신체부위에 투과시키고, 투과된 엑스선을 엑스선 디텍터(detector)가 수광하여 발생된 전기적인 신호를 이용하여 영상을 제공하는 장치를 말한다. 신체부위를 투과된 엑스선은 신체 촬영 부위의 각 지점의 엑스선 감쇄율에 따라 다른 전기적 신호를 발생시키므로 그 전기적 신호와 위치정보를 통해 영상을 구현할 수 있다.

그런데, 엑스선 디텍터에 수광된 엑스선의 에너지는 투과한 경로에 따른 감쇄율뿐만 아니라 엑스선원으로부터 엑스선 디텍터의 수광면 각 지점까지의 거리와 도달 각도에 의해서도 영향을 받는다. 따라서, 정확한 엑스선 영상을 얻기 위해서는 이러한 거리 및 각도 차이에 의한 엑스선 에너지 차이를 보정하는 작업을 거쳐야 한다. 이하에서 도면을 참조하여 좀 더 자세히 설명한다.

도 1a는 종래의 평면 디텍터를 이용한 엑스선 촬영 모습을 보인다. 도 1b는 종래의 평면 디텍터에서 수광 위치에 따른 엑스선 도달 거리의 차이를 보인다. 종래의 치과용 엑스선 촬영장치에서 일반적인 엑스선원(10)은 소정의 각도 범위에 대하여 방사상으로 엑스선을 방출하는 콘빔 타입이고, 엑스선 디텍터는 일정한 면적의 평면에 수광되는 엑스선 에너지를 검출하는 평면 디텍터(20)이다. 이러한 평면 디텍터(20)에 엑스선을 조사하면, 그 평면 디텍터(20) 중심까지의 거리는 R1이고, 가장자리까지의 거리는 R2로서 엑스선의 진행거리에 차이가 생긴다. 또한, 상기 평면 디텍터(20)의 중심에서는 엑스선이 그 평면에 수직으로 입사하는 반면, 가장자리에는 그 중심에서 떨어진 만큼 기울기를 가지고 입사하게 된다. 이러한 차이로 인해 검출된 결과에 정확도가 떨어지게 되며, 이를 보완하기 위해서는 평면 디텍터 상의 수광 위치에 따른 보정 작업이 추가로 필요하게 된다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 엑스선 디텍터의 여러 부분에 대하여 엑스선원으로부터의 거리가 균일한 곡면 형태의 엑스선 디텍터를 갖는 치과용 엑스선 촬영장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

전술한 과제의 해결을 위하여, 본 발명에 따른 치과용 엑스선 촬영장치는, 방사상으로 엑스선을 방출하는 엑스선원; 및 상기 엑스선원으로부터 소정의 거리만큼 이격되게 배치되고, 상기 소정의 거리와 실질적으로 동일한 곡률반경을 갖는 원통형의 2차원 곡면 또는 구형의 3차원 곡면 형태로 형성된 곡면 디텍터를 포함한다.

여기서 상기 곡면 디텍터는 다수의 픽셀을 포함하고, 1개의 픽셀에 대한 곡률은, 각 픽셀의 수광면이 인접 픽셀의 수광면에 대하여 기울어진 각도를 θ 라고 할 때,

1개의 픽셀 곡률 = 180°-2θ,

여기서 θ = acos(1 픽셀의 크기 /2) / FDD (여기서, FDD=상기 소정의 거리)인 관계식을 오차범위 20% 이내에서 만족할 수 있다.

본 발명에 따르면, 엑스선 디텍터의 여러 부분에 대하여 엑스선원으로부터의 거리가 균일한 곡면 형태의 엑스선 디텍터를 갖는 치과용 엑스선 촬영장치를 제공하는 효과가 있다. 이를 통해 엑스선 디텍터상의 위치에 따른 별도의 보정 없이도 정확한 엑스선 영상을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1a는 종래의 평면 디텍터를 이용한 엑스선 촬영 모습을 보인다.
도 1b는 종래의 평면 디텍터에서 수광 위치에 따른 엑스선 도달 거리의 차이를 보인다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 곡면 디텍터의 형태를 보인다.
도 3은 상기 도 2의 실시예에 따른 곡면 디텍터의 일부를 확대한 모습을 보인다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 곡면 디텍터의 형태를 보인다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예들은 여러 가지 다양한 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 기술적 사상을 명확히 전달하기 위하여 제공된다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 곡면형 디텍터의 형태를 보인다. 본 발명에 따른 곡면형 디텍터는 원통형 곡면을 갖는 2차원 곡면 디텍터일 수도 있고, 구면형 곡면을 갖는 3차원 곡면 디텍터일 수도 있다. 본 도면은 3차원 곡면(구면) 디텍터(200)를 이용하여 피검자(H)의 머리 부분을 엑스선 촬영하는 모습을 개략적으로 보인다. 엑스선원(10)에서 방출된 엑스선은 피검자(H)의 머리 부분을 투과한 뒤 상기 3차원 곡면 디텍터(200)에 입사하며, 상기 3차원 곡면 디텍터(200)의 수광면 모든 부분에 대하여 엑스선의 진행 거리와 입사 각도는 실질적으로 동일하다.

상기 곡면 디텍터(200)는 제작시에 설정된 곡률로 고정되게 제작될 수 있다. 다만, 필요에 따라서는 상기 곡면 디텍터(200)를 플렉서블 디텍터로 구성하고 지그 등의 지지 구조물을 이용하여 해당 곡률로 조절 및 고정할 수도 있다.

또한, 상기 곡면 디텍터(200)는 다수의 픽셀로 이루어질 수 있다. 상기 다수의 픽셀 중 적어도 일부는 2차원 곡면(원통면) 또는 3차원 곡면(구면) 형상의 설계에 유리하도록 삼각형 형태의 픽셀구조를 가질 수도 있다.

도 3은 상기 도 2의 실시예에 따른 곡면 디텍터의 일부를 확대한 모습을 보인다. 본 도면에 보이는 부채꼴 형태에서 꼭지점에 해당하는 위치에 엑스선원(10)이 배치되고, 부채꼴의 호 부분은 다수의 픽셀(pixel)로 이루어진 곡면 디텍터의 일부(200A)를 나타낸다.

각각의 픽셀에 대하여 엑스선원으로부터 수광면까지의 거리(FDD)가 동일하도록 하기 위해서, 1개의 픽셀에 대한 곡률 및 곡면 디텍터의 곡률은 다음과 같은 관계식에 따라 구해진다.

각 픽셀의 수광면이 인접 픽셀의 수광면에 대하여 기울어진 각도를 θ 라고 할 때,

θ = acos(1 픽셀의 크기 /2) / FDD ,

1개의 픽셀 곡률 = 180°-2θ ,

곡면 디텍터의 곡률 = 1 픽셀의 곡률 × 디텍터 길이/2

이상의 관계식으로부터 본 실시예에 따른 곡면 디텍터(200A)에서 1개의 픽셀 곡률 및 곡면 디텍터의 곡률을 구할 수 있다. 또한, 치과용 엑스선 촬영장치에 적용할 경우 이상의 관계식을 통해 구해진 곡률 값에서 ±20%의 범위에서 곡률 값을 가짐으로써 본 발명을 통해 목적한 효과를 얻을 수 있다.

좀 더 구체적으로 치과용 엑스선 촬영장치에서, 예를 들어, 1 픽셀의 크기가 가로/세로 200㎛이고, 곡면 디텍터의 가로 길이가 145mm, 세로 길이가 116mm, 그리고 FDD가 640mm인 경우에 위의 관계식을 적용하면,

1개의 픽셀 곡률 = 0.02 °,

곡면 디텍터의 가로 곡률 = 6.49 °,

곡면 디텍터의 세로 곡률 = 5.19 °라는 결과를 얻을 수 있다.

이와 같이 곡면 디텍터의 곡률은 1개의 픽셀의 크기, 디텍터의 가로 및 세로 크기, 및 FDD 값이 주어지면 위의 관계식을 통해 얻을 수 있다. 치과용 엑스선 촬영장치에 있어서, 파노라마용 디텍터, CT 촬영용 디텍터 및 세팔로(cephalometric) 촬용용 디텍터에 모두 적용될 수 있다. 픽셀의 크기가 동일한 경우, 곡률은 FDD 값에 따라 달라질 것이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 곡면형 디텍터의 형태를 보인다. 본 도면은 본 발명에 따른 곡면 디텍터(201)가 치과용 엑스선 촬영장치의 파노라마용 디텍터로 채용된 경우를 보인다. 상기 곡면 디텍터(201)는 도면상의 상하 방향으로만 곡률을 갖는 2차원 곡면을 이룰 수도 있고, 도면의 깊이 방향으로도 곡률을 갖는 3차원 곡면(구면)을 이룰 수도 있다. 다만, 어느 경우에나 파노라마용 디텍터는 도면상의 상하 방향 길이에 비해 도면 깊이 방향의 길이가 짧은, 세로로 길쭉한 형태를 가질 수 있다. 상기 곡면 디텍터(201)의 곡률과 이를 이루는 픽셀의 크기, 엑스선원(10)으로부터의 거리(FDD)는 상기 도 3의 실시예를 참조하여 설명한 관계식을 만족하거나, 그 값으로부터 ±20%의 범위 내에 있을 수 있다.

10: 엑스선원 20: 평면 디텍터
200, 200A, 201: 곡면 디텍터

Claims (2)

1. 방사상으로 엑스선을 방출하는 엑스선 소스;
   플렉서블한 수광면을 갖는 엑스선 디텍터; 및
   상기 수광면의 곡률을 조절하는 지지 구조물을 포함하고,
   상기 지지 구조물은 상기 엑스선 소스와 상기 수광면 사이의 거리에 따라 수광면의 곡률을 원통형의 2차원적 또는 구형의 3차원적으로 조절하는, 치과용 엑스선 촬영장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 치과용 엑스선 촬영장치는 파노라마 촬영 장치, CT 촬영 장치, 세팔로 촬영 장치 또는 이들의 조합 촬영 장치인, 치과용 엑스선 촬영장치.

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