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KR102324192B1 - 의료 영상 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

의료 영상 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR102324192B1
KR102324192B1 KR1020140137903A KR20140137903A KR102324192B1 KR 102324192 B1 KR102324192 B1 KR 102324192B1 KR 1020140137903 A KR1020140137903 A KR 1020140137903A KR 20140137903 A KR20140137903 A KR 20140137903A KR 102324192 B1 KR102324192 B1 KR 102324192B1
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류지원
김영선
방원철
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삼성전자주식회사
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Abstract

의료 영상 장치 및 의료 영상 장치의 제어 방법에 대한 것으로, 의료 영상 장치는 미리 촬영된 의료 영상에 포함된 제 1 기준점과 대상체의 제 2 기준점을 기준으로 미리 촬영된 의료 영상을 진단체에 정합시키는 영상 정합부, 제 2 기준점을 기준으로 사용자의 움직임을 감지하는 위치 감지부 및 감지된 사용자의 움직임에 대응되는 미리 촬영된 의료 영상을 표시하는 유저 인터페이스를 포함할 수 있다.

Description

의료 영상 장치 및 그 제어 방법{MEDICAL IMAGING APPARATUS AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}
미리 촬영된 의료 영상을 진단체에 정합시켜 표시하는 의료 영상 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
자기 공명 영상(MRI) 장치, 컴퓨터 단층 촬영(CT) 장치, 단일광자 단층 촬영(SPECT) 장치, 양전자 단층 촬영(PET) 장치, 초음파 영상 장치 및 토모신세시스(Tomosynthesis) 장치와 같은 의료 영상 장치는 진단체에 방사선 또는 음파를 조사하거나 자기장을 가하여 비침습적으로 진단체의 내부를 영상화하는 장치이다.
특히, 의료 영상 장치들은 진단체의 2차원 단면 영상과 함께 3차원 볼륨 데이터를 생성할 수도 있는바, 3차원 볼륨 데이터는 사용자로 하여금 진단체 내부의 형태적 특성을 파악할 수 있도록 하므로, 진단 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 단순한 진단 뿐만 아니라 침습을 동반하는 시술 등에 있어 사용자가 3차원 영상을 보면서 진단체를 쉽게 시술할 수 있는 방법에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다.
미리 촬영된 의료 영상을 진단체에 정합시켜 사용자의 움직임에 따라 상이하게 표시하는 의료 영상 장치 및 의료 영상 장치의 제어 방법을 제공한다.
의료 영상 장치의 일 실시예는 미리 촬영된 의료 영상에 포함된 제 1 기준점과 대상체의 제 2 기준점을 기준으로 의료 영상을 진단체에 정합시키는 영상 정합부, 제 2 기준점을 기준으로 사용자의 움직임을 감지하는 위치 감지부 및 감지된 사용자의 움직임에 대응되는 미리 촬영된 의료 영상을 표시하는 유저 인터페이스를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라 제 1 기준점은 미리 촬영된 의료 영상의 촬영시 진단체의 피부 상에 부착되는 마커를 통해 인식되고, 제 2 기준점은 영상 표시시 진단체의 피부 상에 부착되는 마커를 통해 인식될 수 있다. 또한, 제 2 기준점은 영상 표시시 진단 기기 상의 마커를 통해 인식될 수도 있다.
또한, 일 실시예에 따라 위치 감지부는 사용자의 시선 방향의 변화를 감지하고, 유저 인터페이스는 감지된 사용자의 시선 방향의 변화에 대응되도록 미리 촬영된 의료 영상을 변화시킬 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라 위치 감지부는 사용자와 진단체 사이의 거리 변화를 감지하고, 유저 인터페이스는 감지한 사용자와 진단체 사이의 거리가 가까워지면 표시되는 미리 촬영된 의료 영상을 확대시키고, 감지한 사용자와 진단체 사이의 거리가 멀어지면 표시되는 미리 촬영된 의료 영상을 축소시켜 표시할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라 유저 인터페이스는 감지된 사용자의 시야의 변화에 대응되도록 미리 촬영된 의료 영상을 단면 및 투시 중 적어도 하나로 표시할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라 유저 인터페이스는 적어도 하나의 지지 프레임이 진단체의 귀에 지지되고, 진단체의 눈 정면에 미리 촬영된 의료 영상을 표시할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라 유저 디스플레이는 투명 디스플레이로 표시되는 미리 촬영된 의료 영상이 진단체에 오버레이될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라 미리 촬영된 의료 영상은 자기 공명 영상, 컴퓨터 단층 영상, 단일광자 단층 영상, 양성자 단층 영상 및 초음파 영상 중 적어도 하나인 3차원 영상 중 적어도 하나일 수 있다.
의료 영상 장치의 제어 방법의 일 실시예는 미리 촬영된 의료 영상에 포함된 제 1 기준점과 제 2 기준점을 기준으로 미리 촬영된 의료 영상을 진단체에 정합시키는 단계, 제 2 기준점을 기준으로 사용자의 움직임을 감지하는 단계 및 감지된 사용자의 움직임에 대응되는 미리 촬영된 의료 영상을 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 의료 영상 장치 및 의료 영상 장치의 제어방법에 의하면, 미리 촬영된 의료 영상과 진단체를 정합시키고, 사용자의 움직임에 대응되도록 미리 촬영된 의료 영상을 표시하여 사용자가 미리 촬영된 의료 영상을 직관적으로 인지할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 의료 영상 장치의 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따라 의료 영상 생성부가 컴퓨터 단층 촬영을 수행하는 경우의 의료 영상 장치의 외관도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 방사선 소스가 엑스선을 조사하는 경우 방사선 소스의 내부를 도시하고 있다.
도 4 및 도 5는 일 실시예에 따라 의료 영상 생성부가 토모신세시스를 수행하는 경우의 의료 영상 장치의 외관도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 엑스선을 검출하는 방사선 검출기의 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따라 의료 영상 생성부가 자기 공명을 이용하는 경우의 외관도이다.
도 8은 일 실시예에 따라 사용자가 미리 촬영된 의료 영상을 진단체에 정합하여 바라보는 개념도이다.
도 9는 일 실시예에 따라 사용자의 시각의 변화에 따라 미리 촬영된 의료 영상이 변화하는 개념도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 유저 인터페이스의 외관도이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 유저 인터페이스의 외관도이다.
도 12는 다른 실시예에 따라 사용자가 미리 촬영된 의료 영상을 진단체에 정합하여 바라보는 개념도이다.
도 13은 일 실시예에 따라 미리 촬영된 의료 영상을 진단체에 정합하여 표시하는 방법의 플로우 차트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 실시예를 통하여 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 다만, 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
이하에서 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자(U), 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 이하에서 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 통상의 기술자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
아울러, 이하에서 선택적으로 기재된 양상이나 선택적으로 기재된 실시예의 구성들은 비록 도면에서 단일의 통합된 구성으로 도시되었다 하더라도 달리 기재가 없는 한, 통상의 기술자에게 기술적으로 모순인 것이 명백하지 않다면 상호간에 자유롭게 조합될 수 있는 것으로 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 의료 영상 장치 및 의료 영상 장치의 제어방법의 일 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
이하, 도 1을 참조하여 의료 영상 장치의 일 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
도 1은 의료 영상 장치의 구성을 블록으로 도시하고 있다.
의료 영상 장치(1)는 미리 촬영된 의료 영상과 진단체(ob)를 기준점에 기초하여 정합해 동일 좌표계로 표현하고, 사용자(U)의 움직임에 따라 미리 촬영된 의료 영상을 유저 인터페이스(200)에 표시한다.
구체적으로, 의료 영상 장치(1)는 진단체(ob)의 특정 부위에 마커를 부착된 상태로 영상을 촬영하여 미리 촬영된 의료 영상에 마커가 표시시킬 수 있다. 미리 촬영된 의료 영상 상에 표시된 마커는 제 1 기준점으로 인식될 수 있다. 또한, 의료 영상 장치(1)는 영상 촬영 시와 동일한 특정 부위에 마커를 부착하여, 제 2 기준점을 생성할 수 있다.
여기서, 제 1 기준점은 의료 영상 촬영시 진단체(ob) 상의 특정 지점에 마커를 통해 표시한 기준점이고, 제 2 기준점은 미리 촬영된 의료 영상의 표시시 진단체(ob) 상의 특정 지점에 마커를 통해 표시한 기준점일 수 있다. 또한, 제 2 기준점은 사용자(U)가 진단체(ob)의 진단 또는 시술시에 이용하는 진단 기기 내지 시술 기기의 특정 지점이 될 수도 있다.
또한, 여기서의 미리 촬영된(pre operation, preop) 의료 영상은 시술 또는 진단 시 사용자(U)가 영상을 표시하기 전에 진단체(ob)를 촬영한 3차원 영상을 의미한다. 또한, 미리 촬영된이라는 표현은 예비에 대응되는 표현으로 본 명세서에서 미리 촬영된 의료 영상은 의료 영상의 일종인 하나의 명사를 의미한다.
또한, 의료 영상 장치(1)는 미리 촬영된 의료 영상의 제 1 기준점과 진단체(ob)의 제 2 기준점을 기준으로 하여 미리 촬영된 의료 영상을 사용자(U)가 바라보는 진단체(ob)에 정합시킨다. 또한, 의료 영상 장치(1)는 제 2 기준점을 기준으로 사용자(U)의 움직임을 감지하여 유저 인터페이스(200)에서 미리 촬영된 의료 영상 중 감지된 사용자(U)의 움직임에 대응되는 미리 촬영된 의료 영상을 표시하도록 할 수 있다.
또한, 의료 영상 장치(1)는 의료 영상 생성부(100), 위치 감지부(300), 제어부(400) 및 유저 인터페이스(200)를 포함할 수 있다.
의료 영상 생성부(100)는 의료 영상을 표시하기 위한 시술 또는 진단 등과 같은 행위 이전에 진단체(ob)의 의료 영상을 촬영한다. 또한, 의료 영상 생성부(100)는 2차원 영상 생성부(140) 및 3차원 영상 생성부(150)를 포함할 수 있다.
2차원 영상 생성부(140)는 스캔부(110)에서 획득한 진단체(ob)의 일면에 대한 영상 신호를 전달 받아 2차원의 영상을 생성한다. 또한, 2차원 영상 생성부(140)는 스캔부(110)가 이동하여 촬영한 진단체(ob)의 타면에 대한 영상 신호를 전달 받아 타면에 대한 2차원 영상을 생성한다.
3차원 영상 생성부(150)는 스캔부(110)의 원주 방향에서의 위치 및 Z축 방향에서의 위치에서 촬영한 2차원 영상을 스캔부(110)의 위치 별로 합성하여 3차원의 영상을 생성하고 복셀 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 3차원 영상 생성부(150)는 진단체(ob)의 3차원 모델을 생성하여 사용자(U)의 시선 방향이 스캔부가 진단체(ob)를 바라본 방향이 아닌 경우에도 사용자(U)의 시선을 기준으로 한 단면 영상을 표시할 수 있다.
또한, 의료 영상 생성부(100)는 방사선을 이용하는 컴퓨터 단층 촬영(Computed Tomography, CT), 단일광자 단층 촬영(Single Photon Emission Computed Tomography, SPECT), 양전자 단층 촬영(Positron Emission Tomography, PET) 및 토모신세시스(Tomosynthesis), 자기 공명 촬영(Magnetic Resonance Imaging, MRI) 및 초음파 촬영 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 또는, 상기 촬영 방식 중 둘 이상의 방식을 결합하여 수행할 수도 있다.
의료 영상 생성부(100)에 대한 구체적인 설명은 이하의 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명하도록 한다.
위치 감지부(300)는 사용자(U)의 움직임을 감지하여 유저 인터페이스(200)에서 표시할 미리 촬영된 의료 영상을 결정하도록 한다. 즉, 위치 감지부(300)는 사용자(U)의 시선의 방향 및 거리를 감지하여 제어부(400)에 전달할 수 있다.
여기서, 사용자(U)의 시선의 방향은 사용자(U)의 동공의 방향을 말하는 것이 아니라 사용자(U)가 정면을 바라보았을 때의 방향을 의미하고, 사용자(U)의 시선의 방향은 사용자(U)가 머리를 움직임으로 인해 변화할 수 있다. 따라서, 사용자(U) 시선의 방향은 사용자(U)가 착용하고 있는 유저 인터페이스의 방향이 될 수 있다. 또한, 사용자(U) 시선의 거리는 사용자(U)의 눈으로부터 시선이 진단체(ob)에 이르는 진단체(ob) 상의 특정 지점까지의 거리를 의미한다. 또한, 사용자(U) 시선의 거리는 사용자(U)가 착용하고 있는 유저 인터페이스로부터 진단체(ob)의 특정 지점까지의 거리가 될 수 있다. 또한, 사용자(U)의 움직임은 사용자(U)의 머리 등이 움직임으로 인해 발생하는 사용자(U) 시선의 변화를 포함하는 상위 개념일 수 있다.
또한, 위치 감지부(300)는 지자계 센서(310) 및 광학 센서(320)를 포함할 수 있다.
지자계 센서(310)는 사용자(U)의 움직임의 변화를 감지한다.
구체적으로, 지자계 센서(310)는 진단체(ob) 상의 특정 지점(예를 들어, 제 2 기준점)을 기준으로 요우(Yaw), 롤(Roll) 및 피치(Pitch) 값의 변화량을 적용하여 사용자(U) 시선의 변화량을 감지할 수 있다. 또한, 지자계 센서(310)는 자이로 및 가속도를 측정하는 6축 센서와 자이로, 가속도 및 지자계를 측정하는 9축 센서를 포함할 수 있다.
9축 센서는 자이로 및 가속도의 변화량에 기초하여 요우(Yaw), 롤(Roll) 및 피치(Pitch) 값을 감지하여 시선의 변화량을 인지하고, 감지한 지자계에 기초하여 움직임의 방향을 인지하여 사용자(U)의 시선의 방향 및 변위량을 감지할 수 있다.
6축 센서는 자이로 및 가속도의 변화량에 기초하여 요우(Yaw), 롤(Roll) 및 피치(Pitch)의 변화량을 감지하여 시선의 변화량을 인지할 수 있다. 그러나, 초기 지점의 지정 및 요우(Yaw), 롤(Roll), 피치(Pitch) 값의 리셋이 요구될 수 있다.
또한, 지자계 센서(310)는 안경 형태의 유저 인터페이스(200) 상에 마련되어 사용자(U)의 시선의 변화를 감지할 수 있다. 또한, 지자계 센서(310)는 광학 센서(320)와 달리 유저 인터페이스(200) 상에 하나가 마련될 수 있다.
광학 센서(320)는 적외선(IR), 가시 광선, 레이저 등과 같은 빛을 진단체(ob)에 조사하고 반사된 시간을 계산하여 사용자(U)의 움직임을 감지한다.
구체적으로, 광학 센서(320)는 빛이 반사된 시간을 통해 진단체(ob)까지의 거리를 감지하고, 복수 개의 광학 센서(320) 사이의 거리 및 각각의 광학 센서(320)와 진단체(ob) 사이의 거리를 감지하여 사용자(U)의 시선의 방향 및 사용자(U)와 진단체(ob) 사이의 거리를 감지할 수 있다. 또한, 이를 실시간으로 감지하여 시선의 변화 및 사용자(U)와 진단체(ob) 사이의 거리의 변화를 감지할 수 있다.
예를 들어, 유저 인터페이스(200)의 양 측에 2개의 광학 센서(320)가 마련된 경우, 기준점 추적기(411)를 통해 추정된 진단체(ob)의 시선을 기준으로 초기에 서로 다른 2개의 광학 센서(320)부터 진단체까지의 각각의 거리를 감지하고, 이를 평균화하여 사용자(U)로부터 진단체(ob)까지의 거리를 산출할 수 있다. 또한, 광학 센서(320)는 서로 다른 2개의 광학 센서(320) 각각에서 감지된 거리를 비교하여, 사용자(U)의 시선의 방향이 거리가 길다고 판단된 광학 센서(320) 방향에 있다고 판단할 수 있다.
제어부(400)는 사용자(U)의 입력한 명령에 따라 의료 영상 장치(1)의 동작을 실행하도록 제어 신호를 각 동작을 수행하는 구성으로 전달할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 전반적인 동작 및 의료 영상 장치(1)의 내부 구성요소들의 신호 흐름을 제어하고, 데이터를 처리하는 기능을 수행한다. 또한, 제어부(400)는 전원부가 공급하는 전원을 의료 영상 장치(1)의 내부 구성요소들에 전달되도록 제어한다. 또한, 제어부(400)는 미리 촬영된 의료 영상을 진단체(ob)에 정합하여 사용자(U)의 움직임에 따라 진단체(ob)에 대응되는 미리 촬영된 의료 영상이 표시되도록 유저 인터페이스(200)를 제어할 수 있다.
제어부(400)는 중앙 처리 장치로 기능하고, 중앙 처리 장치의 종류는 마이크로 프로세서일 수 있다. 여기서, 마이크로 프로세서는 적어도 하나의 실리콘 칩에 산술 논리 연산기, 레지스터, 프로그램 카운터, 명령 디코더나 제어 회로 등이 마련되어 있는 처리 장치이다.
또한, 마이크로 프로세서는 이미지 또는 비디오의 그래픽 처리를 위한 그래픽 프로세서(Graphic Processing Unit, GPU)를 포함할 수 있다. 마이크로 프로세서는 코어(core)와 GPU를 포함하는 SoC(System On Chip) 형태로 구현될 수 있다. 마이크로 프로세서는 싱글 코어, 듀얼 코어, 트리플 코어, 쿼드 코어 및 그 배수의 코어를 포함할 수 있다.
또한, 제어부(400)는 마이크로 프로세서와 전기적으로 연결되는 별개의 회로 기판에 GPU, RAM 또는 ROM을 포함하는 그래픽 프로세싱 보드(graphic processing board)를 포함할 수 있다.
또한, 제어부(400)는 영상 정합부(410) 및 영상 변환부(460)를 포함할 수 있다.
영상 정합부(410)는 미리 촬영된 의료 영상에 포함된 제 1 기준점과 진단체(ob) 상의 제 2 기준점에 기초하여 미리 촬영된 의료 영상을 진단체(ob)에 정합시킨다.
구체적으로, 영상 정합부(410)는 3차원의 미리 촬영된 의료 영상을 제 1 기준점을 원점으로 좌표계와 진단체(ob)의 제 2 기준점을 원점으로 설정한 좌표계를 비교한다. 그리고, 영상 정합부(410)는 진단체(ob)의 제 2 기준점을 기준으로 미리 촬영된 의료 영상을 진단체(ob)에 정합시킬 수 있다.
또한, 영상 정합부(410)는 기준점 추적기(411) 및 영상 정합기(412)를 포함할 수 있다.
기준점 추적기(411)는 미리 설정된 의료 영상에 포함된 제 1 기준점 및 진단체(ob) 상의 제 2 기준점을 인식할 수 있다.
구체적으로, 기준점 추적기(411)는 기준점을 인식하도록 하는 마커의 형상을 촬영한 영상 또는 마커에서 발신하는 신호에 기초하여 의료 영상 또는 진단체(ob) 상에서 기준점을 인식하고, 기준점의 위치를 인식할 수 있다. 또한, 기준점 추적기(411)는 진단체(ob)에 대한 데이터에 기초하여 데이터에 포함된 진단체(ob)에 대한 형상이 아니라고 판단된 지점을 기준점으로 인식하고, 기준점의 위치를 인식할 수 있다. 이외에도 진단체(ob) 또는 의료 영상 상에서 특정 지점을 인식하는 다양한 방법이 기준점 추적기(411)가 기준점을 인식하는 방법의 일례로 이용될 수 있을 것이다.
영상 정합기(412)는 기준점 추적기(411)에서 인식한 제 1 기준점 및 제 2 기준점을 기준으로 미리 촬영된 의료 영상을 진단체(ob)에 정합시킨다.
구체적으로, 영상 정합기(412)는 3차원 모델링된 미리 촬영된 의료 영상에서 제 1 기준점을 원점으로 하여 진단체(ob)의 좌우측을 X축, 진단체(ob)의 전후측을 Y축, 진단체(ob)의 상하측을 Z축으로 설정한 좌표계를 설정할 수 있다. 또한, 영상 정합기(412)는 진단체(ob)에게 제 2 기준점을 원점으로 하여 진단체(ob)의 좌우측을 X축, 진단체(ob)의 전후측을 Y축, 진단체(ob)의 상하측을 Z축으로 설정한 좌표계를 설정할 수 있다. 여기서, 미리 촬영된 의료 영상의 좌표계와 미리 촬영된 영상을 표시하는 경우의 진단체(ob)의 좌표계는 제 1 기준점 및 제 2 기준점의 위치가 동일하고, X축, Y축 및 Z축의 방향이 동일한바, 미리 촬영된 영상과 진단체(ob)는 동일한 좌표계로 정합될 수 있다. 이외에도 미리 촬영된 영상과 진단체(ob)를 정합시키는 다양한 방법이 일례로 이용될 수 있을 것이다.
영상 변환부(460)는 영상 정합부(410)에서 정합한 결과에 기초하여 미리 촬영된 의료 영상이 표시되도록 유저 인터페이스(200)를 제어한다. 또한, 영상 변환부(460)는 위치 감지부(300)에서 감지한 사용자(U)의 움직임에 대응되도록 미리 촬영된 의료 영상을 변화시켜 유저 인터페이스(200)에 표시되도록 제어한다.
구체적으로, 영상 변환부(460)는 영상 정합부(410)에서 미리 촬영한 의료 영상과 진단체(ob)에서 정합한 결과에 기초하여 진단체(ob)에 대응되도록 미리 촬영한 의료 영상을 표시하도록 유저 인터페이스(200)를 제어할 수 있다. 또한, 영상 변환부(460)는 표시되는 영상이 단면 또는 투시 중 적어도 하나의 형태로 표시되도록 유저 인터페이스(200)를 제어할 수 있다. 또한, 영상 변환부(460)는 표시부가 사용자(U)의 두개의 눈 정면에 모두 마련되는 경우 일측은 단면이 표시되고 타측은 투시의 형태로 표시되도록 유저 인터페이스(200)를 제어할 수 있다. 또한, 영상 변환부(460)는 표시부가 사용자(U)의 두개의 눈 정면에 모두 마련되는 경우 일측은 영상이 표시되지 않으며 진단체(ob)를 바라보도록 투명한 형태를 유지하고, 타측은 고분자 분산형 액정(PDLC)에 신호가 공급되어 불투명한 상태로 미리 촬영된 의료 영상이 표시되도록 유저 인터페이스(200)를 제어할 수 있다.
또한, 영상 변환부(460)는 위치 감지부(300)에서 감지한 사용자(U)의 움직임에 대응되도록 미리 촬영한 의료 영상이 변화되도록 유저 인터페이스(200)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 영상 변환부(460)는 위치 감지부(300)에서 감지한 사용자(U)의 시선이 진단체(ob)에 이르는 부위를 감지하여 해당 부위에 대한 미리 촬영한 의료 영상을 표시할 수 있다. 또한, 영상 변환부(460)는 일정 시간 주기로 사용자(U)의 시선 방향의 변화를 감지하여 시선 방향이 이동한 방향으로 미리 촬영한 의료 영상을 이동시키도록 유저 인터페이스(200)를 제어할 수 있다. 또한, 영상 변환부(460)는 일정 시간 주기로 사용자(U)와 진단체(ob) 사이의 거리를 감지하여 사용자(U)와 진단체(ob) 사이의 거리가 가까워지면 미리 촬영한 의료 영상을 확대하고, 사용자(U)와 진단체(ob) 사이의 거리가 멀어지면 미리 촬영한 의료 영상을 축소시켜 표시하도록 유저 인터페이스(200)를 제어할 수 있다.
유저 인터페이스(200)는 사용자(U)의 움직임에 대응되는 미리 촬영된 의료 영상을 표시한다.
구체적으로, 유저 인터페이스(200)는 사용자(U)가 바라보는 시선의 방향에 따라 미리 촬영된 영상을 변화시켜 표시할 수 있고, 사용자(U)와 진단체(ob) 사이의 거리에 따라 미리 촬영된 영상을 확대 또는 축소시켜 표시할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 이하의 도 9를 참조하여 설명하도록 한다.
또한, 유저 인터페이스(200)는 안경과 같이 적어도 하나의 지지 프레임이 사용자(U)의 귀에 지지되고, 사용자(U)의 눈 정면에 적어도 하나의 디스플레이가 마련될 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 이하의 도 10 및 도 11을 참조하여 설명하도록 한다.
이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여 미리 촬영된 의료 영상을 생성하는 의료 영상 생성부의 실시예들에 대해서 설명하도록 한다.
도 2는 의료 영상 생성부가 컴퓨터 단층 촬영을 수행하는 경우의 의료 영상 장치의 외관을 도시하고 있고, 도 3은 방사선 소스가 엑스선을 조사하는 경우 방사선 소스의 내부를 도시하고 있다.
의료 영상 생성부(100)가 컴퓨터 단층 촬영을 수행하는 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이, 진단체(ob)에 방사선을 조사하는 방사선 소스(111)와 진단체(ob)를 투과한 방사선을 검출하는 방사선 검출기 모듈(112)을 포함한다. 방사선 소스(111)와 방사선 검출기 모듈(112)은 서로 마주본 상태로 갠트리(101a)에 장착되고, 갠트리(101a)는 하우징(101) 내부에 장착된다.
진단체(ob)가 위치하는 환자 테이블(103)이 하우징(101)에 의해 형성된 보어(105) 내부로 이송되면 방사선 소스(111)와 방사선 검출기 모듈(112)이 장착된 갠트리(101a)가 보어(105)의 주위를 180[deg] 내지 360[deg]의 각도로 회전하면서 진단체(ob)를 스캔하여 투영 데이터를 획득한다.
방사선은 엑스선, 감마선, 알파선, 베타선, 중성자선 등을 포함하는바, 의료 영상 생성부(100)가 컴퓨터 단층 촬영을 수행하는 경우에는 방사선 소스(111)에서 엑스선을 조사할 수 있다.
방사선 소스(111)에서 엑스선을 조사하는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 엑스선 소스(111)는 양극(111c)과 음극(111e)을 포함하는 2극 진공관으로 구현될 수 있다. 음극(111e)은 필라멘트(111h)와 전자를 집속시키는 집속 전극(111g)을 포함하며, 집속 전극(111g)은 포커싱 컵(focusing cup)이라고도 한다.
유리관(111a) 내부를 약 10mmHg 정도의 고진공 상태로 만들고 음극의 필라멘트(111h)를 고온으로 가열하여 열전자를 발생시킨다. 필라멘트(111h)의 일 예로 텅스텐 필라멘트를 사용할 수 있고 필라멘트에 연결된 전기도선(111f)에 전류를 가하여 필라멘트(111h)를 가열할 수 있다.
양극(111c)은 주로 구리로 구성되고, 음극(111e)과 마주보는 쪽에 타겟 물질(111d)이 도포 또는 배치되며, 타겟 물질로는 Cr, Fe, Co, Ni, W, Mo 등의 고저항 재료들이 사용될 수 있다. 타겟 물질의 녹는점이 높을수록 초점 크기(focal spot size)가 작아진다. 여기서, 초점은 실효 초점(effective focal spot)을 의미한다. 또한, 타겟 물질은 일정 각도로 기울어져 있는바, 기울어진 각도가 작을수록 초점 크기가 작아진다.
그리고 음극(111e)과 양극(111c) 사이에 고전압을 걸어주면 열전자가 가속되어 양극의 타겟 물질(111g)에 충돌하면서 엑스선을 발생시킨다. 발생된 엑스선은 윈도우(111i)를 통해 외부로 조사되며, 윈도우의 재료로는 베릴륨(Be) 박막을 사용할 수 있다. 이 때, 윈도우(111i)의 전면 또는 후면에는 필터를 위치시켜 특정 에너지 대역의 엑스선을 필터링할 수 있다.
타겟 물질(111d)은 로터(111b)에 의해 회전할 수 있으며, 타겟 물질(111d)이 회전하게 되면 고정된 경우에 비해 열 축적율이 단위 면적당 10배 이상 증대될 수 있다.
엑스선 소스(111)의 음극(111e)과 양극(111c) 사이에 가해지는 전압을 관전압이라 하며, 그 크기는 파고치 kvp로 표시할 수 있다. 관전압이 증가하면 열전자의 속도가 증가되고 결과적으로 타겟 물질에 충돌하여 발생되는 엑스선의 에너지(광자의 에너지)가 증가된다. 엑스선 소스(111)에 흐르는 전류는 관전류라 하며 평균치 mA로 표시할 수 있고, 관전류가 증가하면 필라멘트에서 방출되는 열전자의 수가 증가하고 결과적으로 타겟 물질(111d)에 충돌하여 발생되는 엑스선의 선량(엑스선 광자의 수)이 증가된다.
따라서, 관전압에 의해 엑스선의 에너지가 제어될 수 있고, 관전류 및 엑스선 노출 시간에 의해 엑스선의 세기 또는 선량이 제어될 수 있는바, 진단체(ob)의 종류, 특성 또는 진단 목적에 따라 조사되는 엑스선의 에너지 및 세기를 제어할 수 있다.
조사되는 엑스선이 일정 에너지 대역을 갖는 경우, 에너지 대역은 상한과 하한에 의해 정의될 수 있다. 에너지 대역의 상한, 즉 조사되는 엑스선의 최대 에너지는 관전압의 크기에 의해 조절될 수 있고, 에너지 대역의 하한, 즉 조사되는 엑스선의 최소 에너지는 필터에 의해 조절될 수 있다. 필터를 이용하여 저에너지 대역의 엑스선을 여과시키면, 조사되는 엑스선의 평균 에너지를 높일 수 있다.
방사선 검출기 모듈(112)은 진단체(ob)를 투과한 엑스선을 검출하여 진단체(ob)에 대한 투영 데이터를 획득하고, 획득된 투영 데이터를 2차원 영상 생성부(140)로 전송한다. 어느 한 시점에서 획득되는 투영 데이터는 진단체(ob)에 대한 2차원 투영 영상을 나타내며, 방사선 소스(111)와 방사선 검출기 모듈(112)이 회전하면서 복수의 시점에서 투영 데이터를 획득하므로 2차원 영상 생성부(140)로 전송되는 투영 데이터는 복수의 2차원 투영 영상을 나타낸다.
컴퓨터 단층 촬영에서 방사선 검출기 모듈(112)은 DAS(Data Acquisition System)이라고도 불리는바, 방사선 검출기 모듈(112)은 1차원 어레이 형태로 프레임에 장착된 복수의 검출기를 포함할 수 있다. 방사선 검출기의 구조에 관한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
의료 영상 생성부(100)가 양전자 단층 촬영을 수행하는 경우에는 양전자를 방출하는 방사성 동위원소를 결합한 의약품을 생체 내에 주입한 후 스캔부(110)를 이용하여 이를 추적함으로써 체내 분포를 파악한다. 이 경우에도 의료 영상 생성부(100)의 외관은 도 2에 도시된 컴퓨터 단층 촬영을 수행하는 경우와 유사할 수 있다.
방출된 양전자는 생체 내에서 주위에 있는 전자와 결합하여 소멸되고, 양전자가 소멸하면서 서로 정반대의 방향으로 감마선이 방출된다. 방출된 감마선은 생체 조직을 투과하는바, 스캔부(110)는 생체 조직을 투과한 감마선을 검출하는 방사선 검출기 모듈을 포함한다. 감마선이 어느 방향으로 방출될지 예측할 수 없으므로, 양전자 단층 촬영에서의 방사선 검출기 모듈은 복수의 검출기가 진단체(ob)를 둘러싸는 원형의 링 모양으로 배열된 형태를 갖는다.
도 4 및 도 5는 의료 영상 생성부가 토모신세시스를 수행하는 경우의 의료 영상 장치의 외관을 도시하고 있고, 도 6은 엑스선을 검출하는 방사선 검출기의 구조를 도시하고 있다.
의료 영상 생성부(100)가 토모신세시스(Tomosynthesis)를 수행하는 경우에는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 구조를 가질 수 있다.
먼저, 도 4를 참조하면, 스캔부(110)는 방사선을 발생시켜 진단체(ob)에 조사하는 방사선 소스(111) 및 진단체(ob)를 투과한 방사선을 검출하는 방사선 검출기 모듈(112)을 포함한다. 방사선 소스(111)는 엑스선을 발생시킬 수 있으며, 그 내부 구성은 앞서 도 3에서 설명한 바와 같다.
연조직으로만 이루어진 유방의 특성상 선명한 영상을 얻기 위해 압착 패들(107)을 이용하여 진단체(ob)인 유방을 압착할 수 있다. 압착 패들(107)은 방사선 검출기 모듈(112)과 연결된 제2암(104b)을 따라 상하 방향으로 이동 가능하며, 유방이 방사선 검출기 모듈(112) 위에 위치하면 압착 패들(107)이 아래로 이동하여 유방을 일정 두께로 압착한다.
유방이 압착되면 방사선 소스(111)에서 엑스선이 조사되고, 유방을 투과한 엑스선은 방사선 검출기 모듈(112)에 의해 검출된다. 방사선 검출기 모듈(112)은 검출된 엑스선으로부터 투영 데이터를 획득하여 2차원 영상 생성부(140)로 전송한다. 스캔부(110) 또는 방사선 소스(111)는 일정 각도, 예를 들어 20[deg] 내지 60[deg]로 회전하여 서로 다른 복수의 시점에서 진단체(ob)를 스캔한다. 따라서, 2차원 영상 생성부(140)로 전송되는 투영 데이터는 진단체(ob)에 대한 복수의 2차원 투영 영상을 나타낸다.
서로 다른 복수의 시점에서 진단체(ob)를 스캔하기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이 방사선 소스(111)가 연결된 제 1 암(104a)이 하우징(102)과 연결된 축(109)을 중심으로 일정 각도로 회전하면서 진단체(ob)에 엑스선을 조사할 수 있다. 이 때, 방사선 검출기 모듈(112)은 고정될 수도 있고, 함께 회전할 수도 있으나, 스캔부(110)가 도 4에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 경우에는 방사선 검출기 모듈(112)은 고정되고 방사선 소스(111)만 회전한다.
또는, 도 5에 도시된 바와 같이 방사선 소스(111)와 방사선 검출 모듈(112)이 모두 제 1 암(104a)에 연결된 일체형 구조를 갖는 경우에는 제 1 암(104a)이 회전축(109)을 중심으로 회전할 때에 방사선 소스(111)와 방사선 검출기 모듈(112)이 함께 회전한다.
방사선 검출기 모듈(112)은 진단체(ob)를 투과한 엑스선을 검출하는 방사선 검출기를 포함하고, 엑스선의 산란을 방지하기 위한 그리드도 함께 포함할 수 있다.
방사선 검출기는 재료 구성 방식, 검출된 엑스선을 전기적인 신호로 변환시키는 방식 및 영상 신호를 획득하는 방식에 따라 구분될 수 있다.
먼저, 방사선 검출기는 재료 구성 방식에 따라 단일형 소자로 구성되는 경우와 혼성형 소자로 구성되는 경우로 구분된다.
단일형 소자로 구성되는 경우는, 엑스선을 검출하여 전기적 신호를 발생시키는 부분과 전기적 신호를 읽고 처리하는 부분이 단일 소재의 반도체로 구성되거나, 단일 공정으로 제조되는 경우에 해당하며, 예를 들어, 수광 소자인 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)를 단일하게 이용하는 경우이다.
혼성형 소자로 구성되는 경우는, 엑스선을 검출하여 전기적 신호를 발생시키는 부분과 전기적 신호를 읽고 처리하는 부분이 각기 다른 소재로 구성되거나, 다른 공정으로 제조되는 경우에 해당한다. 예를 들어, 포토다이오드나 CdZnTe 등의 수광 소자를 이용하여 엑스선을 검출하고 CMOS ROIC(Read Out Intergrated Circuit)을 이용하여 전기적 신호를 읽고 처리하는 경우, 스트립 검출기를 이용하여 엑스선을 검출하고 CMOS ROIC를 이용하여 전기적 신호를 읽고 처리하는 경우 및 a-Si 또는 a-Se 플랫 패널 시스템을 이용하는 경우 등이 있다.
그리고, 방사선 검출기는 엑스선을 전기적 신호로 변환시키는 방식에 따라 직접변환방식과 간접변환방식으로 구분된다.
직접변환방식에서는, 엑스선이 조사되면 수광 소자 내부에 일시적으로 전자-정공 쌍이 생성되고, 수광 소자의 양단에 인가되어 있는 전장에 의해 전자는 양극으로 정공은 음극으로 이동하는바, 엑스선 검출기가 이러한 이동을 전기적 신호로 변환한다. 직접변환방식에서 수광 소자에 사용되는 물질은 a-Se, CdZnTe, HgI2, PbI2 등이 있다.
간접변환방식에서는, 수광 소자와 엑스선 소스 사이에 섬광체(scintillator)를 구비하여 엑스선 소스에서 조사된 엑스선이 섬광체와 반응하여 가시광 영역의 파장을 갖는 광자(photon)를 방출하면 이를 수광 소자가 감지하여 전기적 신호로 변환한다. 간접변환방식에서 수광 소자로 사용되는 물질은 a-Si 등이 있고, 섬광체로는 박막 형태의 GADOX 섬광체, 마이크로 기둥형 또는 바늘 구조형 CSI(T1) 등이 사용된다.
또한, 방사선 검출기는 영상 신호를 획득하는 방식에 따라, 전하를 일정시간 동안 저장한 후에 그로부터 신호를 획득하는 전하 누적 방식(Charge Integration Mode)과 단일 엑스선 광자에 의해 신호가 발생될 때마다 문턱 에너지(threshold energy) 이상의 에너지를 갖는 광자를 계수하는 광자 계수 방식(Photon Counting Mode)으로 구분된다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 생성부(100)에 사용되는 방사선 검출기는 상술한 방식 중 어느 방식이 적용되어도 무방하다.
일 예로서, 방사선 검출기(112a)는 도 6에 도시된 바와 같이 엑스선을 검출하여 전기적인 신호로 변환하는 수광 소자(112a-1)와 전기적인 신호를 읽어 내는 독출 회로(121a-2)를 포함할 수 있다. 여기서, 독출 회로(121a-2)는 복수의 픽셀 영역을 포함하는 2차원 픽셀 어레이 형태로 이루어진다. 수광 소자(121a-1)를 구성하는 물질로는 낮은 에너지와 적은 선량에서의 높은 해상도와 빠른 응답 시간 및 높은 동적 영역을 확보하기 위하여 단결정 반도체 물질을 사용할 수 있고, 단결정 반도체 물질은 Ge, CdTe, CdZnTe, GaAs 등이 있다.
수광 소자(121a-1)는 고저항의 n형 반도체 기판(121a-3)의 하부에 p형 반도체가 2차원 픽셀 어레이 구조로 배열된 p형 층(121a-4)을 접합하여 PIN 포토다이오드 형태로 형성할 수 있고, CMOS 공정을 이용한 독출 회로(121a-2)는 각 픽셀 별로 수광 소자(121a-1)와 결합된다. CMOS 독출 회로(121a-2)와 수광 소자(121a-1)는 플립 칩 본딩 방식으로 결합할 수 있는바, 땜납(PbSn), 인듐(In) 등의 범프(bump)(121a-5)를 형성한 후 reflow하고 열을 가하며 압착하는 방식으로 결합할 수 있다. 다만, 상술한 구조는 방사선 검출기(121a)의 일 예시에 불과하며, 방사선 검출기(121a)의 구조가 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상술한 도 6의 방사선 검출기(121a)의 구조는 앞서 설명한 컴퓨터 단층 촬영을 수행하는 스캔부(110)에 대해서도 적용될 수 있다.
도 7은 의료 영상 생성부가 자기 공명을 이용하는 경우의 외관을 도시하고 있다.
자기 공명을 이용하는 경우, 의료 영상 생성부(100)는 도 7에 도시된 바와 같이 하우징(101) 내부에 장착된 자석 어셈블리(110)를 포함하고, 자석 어셈블리(110)는 하우징(101)에 의해 형성된 보어(105) 내부에 정자장(static field)을 형성하는 정자장 코일(113), 정자장에 경사(gradient)를 발생시켜 경사자장(gradient field)을 형성하는 경사 코일(114) 및 RF 펄스를 인가하여 원자핵을 여기시키고 원자핵으로부터 에코 신호를 수신하는 RF 코일(115)을 포함한다. 즉, 보어(105)의 내부 공간에 진단체(ob)가 위치하는 환자 테이블(103)이 이송되면 진단체(ob)에 정자장, 경사자장 및 RF 펄스가 인가되어 진단체(ob)를 구성하는 원자핵이 여기되고, 그로부터 에코 신호가 발생된다. RF 코일(115)은 에코 신호를 수신하여 2차원 영상 생성부(140)로 전송한다. 스캔부(110)가 자기 공명 촬영을 수행하는 경우에는 RF 코일(115)에서 수신한 에코 신호가 진단체(ob)에 대한 투영 데이터가 된다.
한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 의료 영상 생성부(100)가 자기 공명 촬영을 수행하는 경우에는 의료 영상 생성부(100)에 정자장의 세기 및 방향을 제어하고, 펄스 시퀀스를 설계하여 그에 따라 경사 코일(113)과 RF 코일(115)을 제어하는 제어기가 구비될 수 있다.
다시 도 2 내지 도 7을 참조하면, 의료 영상 생성부(100)는 스캔부(110)의 동작이나 영상 처리 등에 관한 전반적인 제어를 수행하는 호스트 장치(130)를 포함한다. 호스트 장치(130)에는 2차원 디스플레이부(131)와 3차원 디스플레이부(132)가 구비될 수 있으며, 사용자(U)로부터 제어 명령을 입력받는 입력부(133)도 구비될 수 있다.
이상에서 도 2 내지 도 7을 참조하여 의료 영상 생성부(100)에 대해서 구체적인 설명을 하였다.
이하, 유저 인터페이스(200), 위치 감지부(300) 및 제어부(400)에 대한 구체적인 설명을 하도록 한다.
이하, 도 8 및 도 9를 참조하여 미리 촬영된 영상을 표시하는 일 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
도 8은 사용자가 미리 촬영된 의료 영상을 진단체에 정합하여 바라보는 개념을 도시하고 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 의료 영상 장치(1)는 사용자(U)가 제 2 기준점을 바라본 경우 미리 촬영된 의료 영상의 제 1 기준점과 진단체(ob)의 제 2 기준점을 기준으로 동일한 좌표계로 정합할 수 있다. 또한, 의료 영상 장치(1)는 정합된 미리 촬영된 의료 영상 중 현재 사용자(U)가 진단체(ob)를 바라보고 있는 부위의 미리 촬영된 의료 영상을 투시되도록 유저 인터페이스(200)의 디스플레이부에 표시할 수 있다. 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 진단체(ob)를 투시한 형태의 미리 촬영된 의료 영상이 유저 인터페이스 투시 영상 화면(500)에 표시될 수 있다.
도 9는 사용자의 시각의 변화에 따라 미리 촬영된 의료 영상이 변화하는 개념을 도시하고 있다.
도 8을 참조하여 설명한 바와 같이, 의료 영상 장치(1)는 의료 영상 생성부(100)에서 생성한 미리 촬영된 의료 영상과 진단체(ob)를 정합시켜 사용자(U)가 바라보는 진단체(ob)의 특정 부위에 대응되도록 미리 촬영된 의료 영상을 표시할 수 있다.
또한, 의료 영상 장치(1)는 사용자(U)가 바라보는 시선의 변화에 따라 표시되는 의료 영상이 변화할 수 있다.
구체적으로, 도 9(a)에 도시된 바와 같이 사용자(U)가 진단체(ob)의 흉부 상부측을 바라보고 있는 경우 위치 감지부(300)는 사용자(U)의 시선을 감지하여 흉부 상부측의 미리 촬영된 의료 영상(500a)을 표시할 수 있다.
반대로, 도 9(b)에 도시된 바와 같이 사용자(U)가 진단체(ob)의 흉부 상부측을 바라보고 있다가 진단체(ob)의 흉부 하부측으로 시선을 이동시키면 위치 감지부(300)는 상요자의 시선을 감지하여 유저 인터페이스(200)에는 흉부 하부측의 미리 촬영된 의료 영상(500b)이 표시될 수 있다.
따라서, 사용자(U)의 시선에 따라 미리 촬영된 의료 영상이 변화되어 표시됨으로 사용자(U)가 시술 또는 진단시의 편의를 도모할 수 있다.
이하, 도 10 및 도 11을 참조하여 유저 인터페이스의 실시예들에 대해서 설명하도록 한다.
도 10은 일 실시예에 따른 유저 인터페이스의 외관을 도시하고 있다.
유저 인터페이스(200)는 안경의 형태로 사용자(U)의 귀에 지지되어 사용자(U)의 눈 정면에 미리 촬영한 의료 영상을 표시할 수 있다.
또한, 유저 인터페이스(200)는 메인 프레임(201), 지지 프레임(202a), 지지 고리(203a), 디스플레이부(210a) 및 위치 감지부(300)를 포함할 수 있다.
메인 프레임(201)은 유저 인터페이스(200)의 전면을 지지하고, 지지 프레임(202a)과 디스플레이부(210a)가 연결되어 있다. 또한, 메인 프레임(201)은 지지 프레임(202a)을 통해 지지력을 진단체(ob)의 귀에 전달하고, 디스플레이부(210a)를 고정시키고 디스플레이부(210a)에 영상 제어 신호를 전달할 수 있다.
지지 프레임(202a) 및 지지 고리(203a)는 메인 프레임(201)의 양 측면에 연결되어 유저 인터페이스(200)의 중력을 사용자(U)의 귀에 전달하여 유저 인터페이스(200)를 지지할 수 있다. 또한, 지지 프레임(202a) 및 지지 고리(203a)는 강성을 갖는 메탈, 플라스틱 또는 카본 소재가 이용될 수 있다. 또한, 지지 고리(203a)는 사용자(U)의 귀에 안착될 수 있도록 곡선을 갖고, 내측면을 향해 굴곡질 수 있다.
디스플레이부(210a)는 제어부(400)에서 처리한 미리 촬영된 의료 영상을 표시한다.
디스플레이부(210a)는 평면(flat) 디스플레이 유닛, 곡률을 가지는 화면인 곡면(curved) 디스플레이 유닛 또는 곡률을 조정가능한 가변형(flexible) 디스플레이 유닛을 포함할 수 있다.
디스플레이부(210a)의 출력 해상도는 예를 들어, HD(High Definition), Full HD, Ultra HD를 포함할 수 있다.
또한, 디스플레이부(210a)는 투명 디스플레이가 이용되어 진단체(ob)에 미리 촬영된 의료 영상이 오버레이될 수 있다. 이 경우, 디스플레이부(210a)에 미리 촬영된 의료 영상이 표시되는 형식은 광원이 디스플레이 전면에 있을 수 있고, HUD(Head Up Display) 또는 HMD(Helmet Mounted Display)와 같이 투명 디스플레이에 조사된 빛의 상이 맺혀 영상이 표시될 수 있다.
또한, 디스플레이는 전기적인 신호의 유무에 따라 투명도가 달라지는 고분자 분산형 액정(Polymer Dispersed Liquid Crystal, PDLC)가 이용되어 필요에 따라 진단체(ob) 상에 미리 촬영된 의료 영상을 오버레이하거나, 진단체(ob)를 차단하고 미리 촬영된 의료 영상만을 표시할 수도 있다.
위치 감지부(300)는 메인 프레인(201) 상에 마련되고, 사용자(U)의 움직임(구체적으로, 사용자(U)의 시선의 변화 및 사용자(U)와 진단체(ob) 사이의 거리)을 감지하여 감지한 값을 제어부(400)에 전달한다.
위치 감지부(300)의 기능, 종류 등은 위의 도 1에서 설명한 위치 감지부(300)와 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
도 11은 다른 실시예에 따른 유저 인터페이스의 외관을 도시하고 있다.
유저 인터페이스(200)는 도 11에 도시된 바와 같이 사용자(U)의 하나의 눈 부근에만 지지되는 안경의 형태를 가질 수 있다.
또한, 유저 인터페이스(200)는 지지 프레임(202b), 지지 고리(203b), 지지 돌기(205), 이어폰(204), 디스플레이부(210b) 및 위치 감지부(300)을 포함할 수 있다.
지지 프레임(202b)은 디스플레이부(210b)와 지지 고리(203b) 사이에 연결되어 유저 인터페이스(200)의 중력을 지지하고, 이를 사용자(U)의 귀에 전달한다. 지지 고리(203b)는 사용자(U)의 귀 외각을 둘러싸도록 환형의 구조를 갖고 사용자(U)의 귀가 삽입되어 지지 프레임(202b)이 전달하는 유저 인터페이스(200)의 중력을 귀에 전달하여 유저 인터페이스(200)가 지지되도록 한다. 지지 돌기(203b)는 지지 고리(203b) 전방에 마련되어 지지 고리(203b) 사이에 사용자(U)의 귀가 삽입된 상태로 유저 인터페이스(200)가 회전이 되지 않도록 턱을 제공한다. 또한, 지지 프레임(202b), 지지 고리(203b) 및 지지 돌기(205)는 강성을 갖는 메탈, 플라스틱 또는 카본 소재가 이용될 수 있다.
이어폰(204)은 사용자(U)의 귀 내부에 삽입되어 사용자(U)가 진단체(ob)를 진단 또는 시술하는 경우 경고음, 안내음과 같은 음성 유저 인터페이스(200)를 제공할 수 있다. 이어폰(204)은 도 11에 도시된 바와 같이 인 이어 타입일 수도 있고, 온 이어 또는 어라운드 이어 타입일 수 있다.
디스플레이부(210b)는 일 측면이 지지 프레임(202b)에 연결되어 영상 제어 신호를 전달받아 미리 촬영된 의료 영상을 표시할 수 있다.
디스플레이부(210b)의 기능 및 종류 등은 도 10의 디스플레이부(210a)와 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
위치 감지부(300)는 지지 프레임(202b) 상에 마련되고, 사용자(U)의 움직임(구체적으로, 사용자(U)의 시선의 변화 및 사용자(U)와 진단체(ob) 사이의 거리)을 감지하여 감지한 값을 제어부(400)에 전달한다.
위치 감지부(300)의 기능, 종류 등은 위의 도 1에서 설명한 위치 감지부(300)와 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
이하, 도 12를 참조하여 미리 촬영된 영상을 표시하는 다른 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
도 12는 사용자가 미리 촬영된 의료 영상을 진단체(ob)에 정합하여 바라보는 개념을 도시하고 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 의료 영상 장치(1)는 사용자(U)가 초음파 프로브 끝 단의 제 2 기준점을 바라본 경우 미리 촬영된 의료 영상의 제 1 기준점과 프로브의 제 2 기준점을 기준으로 동일한 좌표계로 정합할 수 있다. 또한, 의료 영상 장치(1)는 정합된 미리 촬영된 의료 영상 중 현재 프로브가 위치한 진단체(ob) 부위의 미리 촬영된 의료 영상을 투시되도록 유저 인터페이스(200)의 디스플레이부에 표시할 수 있다. 따라서, 도 12에 도시된 바와 같이, 진단체(ob)를 투시한 형태의 미리 촬영된 의료 영상이 유저 인터페이스(200) 투시 영상 화면(500)에 표시될 수 있다.
이상에서는 의료 영상 장치의 구성에 대해서 설명하였다.
이하, 도 13을 참조하여 의료 영상 장치의 제어 방법에 대해서 설명하도록 한다.
도 13은 미리 촬영된 의료 영상을 진단체에 정합하여 표시하는 방법의 플로우 차트를 도시하고 있다.
먼저, 의료 영상 생성부(100)는 자기 공명 영상(MRI) 장치, 컴퓨터 단층 촬영(CT) 장치, 단일광자 단층 촬영(SPECT) 장치, 양전자 단층 촬영(PET) 장치, 초음파 영상 장치 및 토모신세시스(Tomosynthesis) 장치와 같은 장치를 이용하여 2차원의 의료 영상을 생성하고, 이를 합성하여 3차원 모델링 하여 3차원의 의료 영상을 획득(S 10)한다.
그리고, 3차원의 의료 영상 상에 포함된 제 1 기준점과 진단체(ob)의 제 2 기준점을 인식하여 양자를 비교(S 20)한다. 또한, 제어부(400)는 제 1 기준점 및 제 2 기준점을 정합하여 진단체(ob)에 3차원의 의료 영상을 정합(S 30)시킨다.
이후, 위치 감지부(300)는 사용자(U)의 움직임을 감지해 3차원의 영상 중 그 움직임에 대응하는 의료 영상을 표시(S 40)한다.
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.
1 : 의료 영상 장치
100 : 의료 영상 생성부
200 : 유저 인터페이스
300 : 위치 감지부
310 : 지자계 센서
320 : 광학 센서
400 : 제어부
410 : 영상 정합부
411 : 기준점 추적기
412 : 영상 정합기
460 : 영상 변환부

Claims (20)

  1. 미리 촬영된 의료 영상에 포함된 제 1 기준점과 진단체의 제 2 기준점을 기준으로 상기 미리 촬영된 의료 영상을 상기 진단체에 정합시키는 영상 정합부;
    상기 제 2 기준점을 기준으로 사용자의 움직임을 감지하는 위치 감지부; 및
    상기 감지된 사용자의 움직임에 대응되는 미리 촬영된 의료 영상을 표시하는 유저 인터페이스;
    를 포함하고,
    상기 제 2 기준점은 영상 표시시 진단 기기 상의 마커를 포함하여 인식되는 의료 영상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 기준점은 상기 미리 촬영된 의료 영상의 촬영시 진단체의 피부 상에 부착되는 마커를 포함하여 인식되는 의료 영상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 기준점은 영상 표시시 진단체의 피부 상에 부착되는 마커를 포함하여 인식되는 의료 영상 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위치 감지부는 사용자의 시선 방향의 변화를 감지하고,
    상기 유저 인터페이스는 상기 감지된 사용자의 시선 방향의 변화에 대응되도록 미리 촬영된 의료 영상을 변화시키는 의료 영상 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 위치 감지부는 사용자와 진단체 사이의 거리 변화를 감지하고,
    상기 유저 인터페이스는 상기 감지한 사용자와 진단체 사이의 거리가 가까워지면 상기 표시되는 미리 촬영된 의료 영상을 확대시켜 표시하고, 상기 감지한 사용자와 진단체 사이의 거리가 멀어지면 상기 표시되는 미리 촬영된 의료 영상을 축소시켜 표시하는 의료 영상 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 유저 인터페이스는 상기 감지된 사용자의 시야의 변화에 대응되도록 미리 촬영된 의료 영상을 단면 및 투시 중 적어도 하나로 표시하는 의료 영상 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유저 인터페이스는 적어도 하나의 지지 프레임이 상기 진단체의 귀에 지지되고, 상기 진단체의 눈 정면에 상기 미리 촬영된 의료 영상을 표시하는 의료 영상 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유저 디스플레이는 투명 디스플레이로 상기 표시되는 미리 촬영된 의료 영상이 진단체에 오버레이되는 의료 영상 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 미리 촬영된 의료 영상은 자기 공명 영상, 컴퓨터 단층 영상, 단일광자 단층 영상, 양성자 단층 영상 및 초음파 영상 중 적어도 하나인 3차원 영상인 의료 영상 장치.
  11. 미리 촬영된 의료 영상에 포함된 제 1 기준점과 진단체의 제 2 기준점을 기준으로 상기 미리 촬영된 의료 영상을 상기 진단체에 정합시키는 단계;
    상기 제 2 기준점을 기준으로 사용자의 움직임을 감지하는 단계; 및
    상기 감지된 사용자의 움직임에 대응되는 미리 촬영된 의료 영상을 표시하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 제 2 기준점은 영상 표시시 진단 기기 상의 마커를 포함하여 인식되는 의료 영상 장치의 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제 1 기준점은 상기 미리 촬영된 의료 영상의 촬영시 진단체의 피부 상에 부착되는 마커를 포함하여 인식되는 의료 영상 장치의 제어 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제 2 기준점은 영상 표시시 진단체의 피부 상에 부착되는 마커를 포함하여 인식되는 의료 영상 장치의 제어 방법.
  14. 삭제
  15. 제11항에 있어서,
    상기 사용자의 움직임의 감지는 사용자의 시야의 변화를 감지하고,
    상기 표시되는 미리 촬영된 의료 영상은 상기 감지된 사용자의 시야의 변화에 대응되도록 변화되는 의료 영상 장치의 제어 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 사용자의 움직임의 감지는 사용자와 진단체 사이의 거리 변화를 감지하고,
    상기 표시되는 미리 촬영된 의료 영상은 상기 감지한 사용자와 진단체 사이의 거리가 가까워지면 확대되고, 상기 감지한 사용자와 진단체 사이의 거리가 멀어지면 축소되는 의료 영상 장치의 제어 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 표시되는 미리 촬영된 의료 영상은 상기 감지된 사용자의 시야의 변화에 대응되도록 미리 촬영된 의료 영상을 단면 및 투시 중 적어도 하나로 표시되는 의료 영상 장치의 제어 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 미리 촬영된 의료 영상과 상기 진단체를 정합시키는 것은 상기 미리 촬영된 의료 영상에서 제 1 기준점을 원점으로 하는 좌표계와 상기 진단체에서 제 2 기준점을 원점으로 하는 좌표계를 설정하고, 두 개의 좌표계를 일치시키는 것인 의료 영상 장치의 제어 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 표시되는 미리 촬영된 의료 영상은 상기 진단체에 오버레이되는 의료 영상 장치의 제어 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 미리 촬영된 의료 영상은 자기 공명 영상, 컴퓨터 단층 영상, 단일광자 단층 영상, 양성자 단층 영상 및 초음파 영상 중 적어도 하나인 3차원 영상인 의료 영상 장치의 제어 방법.
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