KR20150050385A

KR20150050385A - Cbct 수집에서의 시야 범위 증가 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20150050385A
Application number: KR1020140144619A
Authority: KR
Inventors: 글로리아 메네가즈; 로베르토 모르시아니; 브루노 리발타; 카를로 산드리; 플라비오 시모네티
Original assignee: 쎄플라 쏘씨에타 쿠퍼라티바
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2015-05-08
Also published as: CN104586417A; DK2868275T3; US20150117592A1; EP2868275B1; CN104586417B; US9795354B2; KR102022128B1; EP2868275A1; ITBO20130599A1

Abstract

본 발명은 부분적으로 겹쳐지는 서로 다른 해부학적 영역에 관한 복수의 볼륨의 수집 및 재구성에 기초하여, 그리고, 상기 볼륨의 후속 스티칭(stitching)에 기초하여, 복합 스캐닝 프로토콜을 통한 최대 시야범위(FOV: Field of View)를 증가시킬 수 있는 콘-빔 컴퓨터화 토모그래피(Cone-Beam Computerized Tomography)용 방법 및 장치에 관한 것으로서, 따라서, 최종 결과로, 수집 시스템의 기하구조에 의해 허용될 수 있는 것보다 큰 치수의 단일 최종 볼륨을 얻을 수 있다.

Description

CBCT 수집에서의 시야 범위 증가 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS TO INCREASE THE FIELD OF VIEW IN A CONE-BEAM COMPUTERIZED TOMOGRAPHY ACQUISITION}

CBCT 장치는 당 분야에 잘 알려져 있고, 수집될 해부학적 부위 주위로 X-선 광원 및 X-선 검출기를 포함하는 시스템의 회전 중 2원적(bi-dimensional) 라디오그래픽 이미지의 시퀀스를 수집함으로써, 해부학적 부분의 토모그래피 이미지를 수집할 수 있게 한다. CBCT 장치는 (차례로 시준되지 않을 경우) 수집될 대상을 통해 원추형 X-선 빔을 투영하는 X-선 광원과, 대상 통과 후 방사 세기를 측정하도록 배치되는 2원적 X-선 검출기와, 상기 X-선 광원 및 검출기가 고정되는 기계적 지지부와, 서로 다른 위치로부터 라디오그래픽 이미지를 수집하도록 대상 주위로 상기 지지부를 회전 및 병진 운동시키는 기계적 시스템과, 장치의 다양한 구성요소의 기능을 통제 및 동기화시킬 수 있는 전자 시스템과, 장치의 기능을 조작자로 하여금 제어할 수 있게 하는, 그리고, 수집한 이미지를 재구성 및 시각화할 수 있게 하는, 컴퓨터, 등을 포함한다. 시장에는 실질적으로 두 종류의 이러한 장치들이 판매되고 있다 - 제 1 종류는 수집 중 환자가 서있거나 수직으로 앉아있고, 예를 들어, 유럽특허 2018121 B1 Sirona에 개시되어 있으며, 제 2 종류에서는 환자가 테이블 상에 누워있고, 예를 들어, 이탈리아 특허 12777996 QR에서 설명되고 있다.

주어진 CBCT 장치에서, 재구성될 볼륨의 최대 치수 또는 최대 FOV는 본질적으로 시스템의 기하 구조 - X-선과 만나는 검출기의 감지 영역의 치수, X-선 광원과 검출기 사이의 거리, 그리고, 시스템의 회전축 - 에 의해 결정된다.

점점 더 큰 볼륨을 수집 및 재구성하는 CBCT 장치를 획득할 목적으로, 가장 직접적인 해법은 더 큰 X-선 검출기, 더 넓은 각도의 빔 애퍼처를 가진 X-선 광원, 및/또는 수집될 대상과 X-선 광원 간의 거리 증가를 유도하는 것이다. 일반적으로 말하자면, 이러한 해법들 각각은 현저한 단점 - 구성요소들이 훨 비싸다는 점과 관련한 경제적 문제점, 또는, 장치의 전체 치수 증가 필요성과 연관된 인체공학적 문제점 - 을 가진다.

시스템의 물리적 구성요소의 변형없이 최대 FOV 치수를 증가시키는 기술적 문제점은 이미 논의된 바 있고, 다른 방식으로 해결되었다 - 예를 들어,

- 미국특허 제8,363,780 B2 Carestream Health/Trophy에 설명된 바와 같은 X-선 센서를 오프셋하고,

- 미국특허 제8,300,762 B2 Morita에 설명된 바와 같이 복합 궤도를 수행하며,

- 병원에서의 2원적 라디오그래피의 약간 다른 필드에서, 미국특허 제7,555,100 B2 Carestream Health, Inc. 에 설명된 바와 같이 완전한 뼈의 이미지를 얻기 위해 긴 뼈의 서로 다른 부분의 2개의 후속 수집을 합산함으로써.

위 해법들 각각은 여러 단점을 갖는다.

미국특허 제8,363,780호와 관련하여, 센서 활성 영역의 오프셋을 수행함으로써 설명 및 도면으로부터 명백히 드러나듯이, 상기 활성 표면 상의 광의 세기 분포에 문제가 발생하고, 따라서, 상기 문서의 도 3c를 참조하여 상기 문서에 설명된 바와 같이 제너레이터의 배향의 조정을 포함하는 보정 작용을 수행해야만 한다. 예시되는 바와 같이, 보정 효과는 센서의 활성 영역을 따라 광의 분포의 불균질성을 완전히 회복시키지 못한다. 더욱이, 제너레이터의 애노드의 최적 배향과, 센서 능동 영역의 오프셋 간에 관련성이 있어서, 이러한 조정 단계는 소정의 오프셋 값이 선택될 때마다 수행되어야 한다.

다른 결점은, 종래의 CBCT 구조의 스캐닝 프로세스를 오프셋 센서를 이용하는 경우(미국특허 제8,363,780호의 도 2 및 3a-3c)와 비교할 때 나타난다. 종래의 구조에서, 180도 회전은 이미징 영역의 각 부분에 대해, 완전한 한 세트의 2차원 이미지를 아크를 따라 수집할 수 있게 한다. 도 3a-3c의 오프셋 구조로 180도의 궤적을 따라 동일한 스캐닝 프로세스를 수행하면, 주변 영역으로부터 수집되는 2차원 이미지의 수가 감소하여, 도 2의 종래의 구조에 비해 이 영역에서 볼륨 재구성을 위해 획득되는 정보가 적다.

이미징되는 FOV의 확장 가능성과 관련하여, 미국특허 제8,363,780호에 따른 해법은, 더 큰 FOV로부터 볼륨 이미지를 수득할 수 있음에도 불구하고, FOV 치수의 임계값을 유지하고, 이러한 임계값은 센서의 능동 영역의 치수 및 최대 가능 오프셋에 좌우된다. 따라서, 센서의 오프셋에 의해 수득된 확장 FOV가 그럼에도 불구하고 전체 관심 영역을 커버하기에 충분하지 않은 경우에, 미국특허 제8,363,780호는 요망 관심 영역을 커버하도록 FOV를 추가 확장하기 위한 해법을 제안하지 못한다.

"Out-of-core Cone Beam Reconstruction Using Multiple GPUs" 공보는 2개 이상의 프로세싱 유닛 각각에 의해 수집되는 이미지 데이터의 서로 다른 부분에 대해 동시에 수행되는 재구성 프로세스를 병렬화시키기 위해, 여러 그래픽 프로세서 상에서 CBCT 스캔 중 수집되는 한 세트의 2차원 이미지로부터 볼륨 이미지를 재구성하는 연산 부담을 나누는 방법을 단순히 제안한다. 이는 볼륨 이미지의 재구성에 필요한 시간을 감소시키기 위해 기존 CBCT 볼륨 이미징에 사용되는 기존의 프로세싱 방법이다. FOV 치수 및 확대와 관련하여서는 본 문헌에서 어떤 언급도 없다.

WO 2012/139031호는 2차원 투영을 스티칭함으로써 큰 FOV의 볼륨 이미지 생성을 제안한다. 본 문헌에서, 서로 다른 센서 위치 각각에 관련된, 센서에 의해 수득되는 2차원 이미지는 더 큰 2차원 이미지로 조합된다. 볼륨 재구성은 스티칭에 의해 수득된 이미지들을 이용함으로써 수행된다. 이 방법은 환자의 움직임 또는 환자 배치의 다른 변화에 의해 야기되는 부작용에 매우 민감하다. 이러한 변화는 2차원 이미지 각각에 대해 발생할 수 있어서, 전체 볼륨에 대한 모션 부작용이 볼륨 이미지에 영향을 미친다.

위에 따르면, 통상의 수집 방식을 통해 수득할 수 있는 것보다 큰 재구성 볼륨을 제공할 수 있고, 후속 부분 수집으로 수집한 서로 다른 볼륨의 스티칭을 이용할 수 있는, 종래 기술의 문제점을 극복하는 방법 및 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 더욱이, 시스템의 물리적 구성요소를 변형시킬 필요성없이, 최대 FOV 치수를 확장시키기 위한 대안의 기술을 찾아내는 것이 본 발명의 일 목적이다.

이 목적은 독립항의 특징을 가진 방법 및 장치에 의해 실현된다. 유리한 실시예 및 세부사항은 종속항에서 명시된다.

다음에서 "확장 시야" 또는 EV(Extended View)로 불리는 복합 수집 프로토콜을 통해 최대 FOV를 확장시킬 수 있는 CBCT 장치를 통해 문제가 해결되며, 다음에서 정규 수집 프로토콜은 "정규" 프로토콜, 즉, 논-EV 프로토콜로 규정된다.

EV 프로토콜은 재배치 단계 사이에 배치되는 본질적으로 N개(N>1)의 정규 수집을 포함하고, 이는 여기서 "서브수집"으로 불릴 것이며, 각각의 서브수집은 관련 개수의 투영(가령, 360)을 포함하며, 이러한 재배치 단계 중 기계적 움직임은 환자에 대해 X-선 광원-검출기-기계적 지지부(다음에서 "선 그룹"으로 규정됨)를 포함하는 블록의 상대적 위치를 변형시켜서, 후속 서브수집을 이용하여 인접 해부학적 부분을 수집하는 것을 목적으로 한다. 환자와 일체인 공간 좌표계에서, 여기서 "서브볼륨"으로 명명될 이러한 서브수집의 재구성으로부터 나타나는 N개의 볼륨은 동일한 또는 서로 다른 치수를 가질 수 있고, 정규(논-EV) 수집 프로토콜을 통해 수득할 수 있는 장치의 최대 FOV보다 큰 전체 치수를 커버하도록 서로 다른 위치에 놓일 수 있다. N개의 볼륨의 위치는, 이러한 볼륨들의 연합체가 정규(논-EV) 프로토콜로 수득가능한 해부학적 영역보다 큰 인접 해부학적 영역을 보여주도록 실현된다.

2개의 후속 서브수집 간의 시스템 재배치를 위한 움직임은 병진 운동이고, 공간적 수직 또는 수평축을 따라 이루어질 수 있다. 이러한 움직임은 환자 지지부(환자가 놓인 테이블의 병진 운동), 선 그룹, 또는 두가지 모두를 포함할 수 있다. 실제로 적어도 2개의 서브수집을 수행하는 것은, 순수 데이터의 수집 시간을 연장시키고, 따라서, 수집 중 환자가 움직일 위험성이 커진다. 환자 움직임으로 인해 서로 다른 2개의 문제가 나타날 수 있다:

- 첫 번째 경우에, 환자가 서브수집 중 움직여서 모션 부작용을 생성할 수 있고,

- 두 번째 경우에, 환자가 각각의 서브수집 중 정지 상태로 유지되지만, 2개의 서브수집 사이에 움직여서, 2개의 이미지의 등록시 문제점을 야기한다.

가장 좋은 최종 결과를 얻을 목적으로, 재배치 운동은, 환자를 지지하는 지지부를 통해 환자를 전체적으로 병진운동시키도록, 또는 환자를 정지 위치로 유지시키도록 이루어져야 한다. 이러한 방식으로, 환자는 환자는 EV 수집 프로토콜의 전체 지속시간 동안 (자신이 최초에 배치된) 편안한 위치로 유지되어, 두 번째 경우에, 하나의 서브수집으로부터 다음 서브수집으로 전환이 매끄럽고 환자의 자세 변화를 유도하지 않기 때문에, 움직임 가능성이 감소하고, 첫 번째 경우에, 최초 위치와는 다른 불편한 위치로 인해 서브수집 중 환자가 움직이도록 유도되지 않기 때문에 움직임 가능성이 역시 감소한다. 더욱이, 서브수집이 자동적으로 함께 연결되고 차례로 수행되기 때문에, EV 프로토콜의 총 수집 시간이 최소화된다. 이러한 팩터들 모두가 환자의 움직임으로 인한 문제점 감소에 기여하고, 따라서 최종 결과의 품질 개선에 기여하여, 등록시 가능한 문제점들을 방지한다.

본 발명의 제 1 실시예에서(C-암을 갖는 수직 기계), 환자는 바이트 및 크래니오스태트(craniostat; 두개 고정기를 의미함)를 이용하여 장치에 부분적으로만 고정되지만, 장치와 일체형이 아닌 표면 상에 서있거나 앉아있고, 바이트 및 크래니오스태트는 장치의 일부분인 "환자 배치 그룹"의 일부분이지만 슬라이드를 통해 수직으로 슬라이딩할 수 있다. 중간 재배치는 환자를 정지 위치로 유지시키도록, 배치 그룹의 슬라이드의 대향 수직 슬라이딩 운동과 동시에, 환자에 대해 전체 선 그룹의 수직 병진 운동을 통해 이루어진다. 제 2 실시예에서(O-형상 갠트리(gantry)를 가진 수평 기계), 환자는 장치에 의해 제어되는 모터를 통해 병진운동하는 테이블 상에 놓인다.

본 발명의 첫 번째 장점은 구성요소의 비용이 동일한 경우에 EV 프로토콜없이 동일한 X-선 검출기로 수득가능한 것보다 큰 재구성 볼륨을 제공할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

두 번째 장점은 2개 이상의 연속적 서브수집의 수행을 통해 수집 시간이 단축되고, 환자의 움직임이 최소화되는 것이다. 환자에 대해 선 그룹의 재배치는 자동적으로 이루어져서 환자를 정지 상태로 유지시킨다. 이러한 방식으로 모션 부작용 및 등록 볼륨이 최소화된다.

세 번째 장점은 본 발명을 이용할 때, 등록될 볼륨에 존재하는 해부학적 요소에 기초하여 등록이 수행된다는 점에서, 방사선 불투과성 마커가 필요치않다는 점이다.

네 번째 장점은 볼륨 사전처리 필요없이 볼륨이 직접 등록될 수 있다는 점이다.

다섯 번째 장점은 연산 시간을 감소시킬 수 있는 등록 알고리즘의 병렬화에 있다.

본 발명의 추가적인 장점 및 성질은 다음의 설명에서 개시되며, 다음에서는 본 발명의 예시적인 실시예가 도면을 바탕으로 하여 세부적으로 설명된다.

도 1은 알려진 수직 장치의 예시 도면이고,
도 2는 본 발명을 포함하는 수직 장치의 상세도이며,
도 3은 2개의 서브수집 간에 수직 장치의 재배치 움직임의 상세도이고,
도 4는 알려진 수평 장치의 예시 도면이며,
도 5는 본 발명을 포함하는 수평 장치의 상세도이고,
도 6은 구분된 2개의 수직 병진 운동 서브수집(하악골 + 상악골)으로 구성되는 수집의 예시 도면이며,
도 7은 구분된 3개의 수평 병진운동 서브수집(완전한 치열궁 + 턱관절)으로 구성되는 EV 수집의 예시 도면이고,
도 8은 방법의 순서도이며,
도 9는 수직 정렬된 부분 영역들에 관련된 부분 볼륨의 스티칭 결과의 개략도로서, 상기 부분 영역에 관한 볼륨 이미지의 주변 경계부의 오정렬 방지에 사용되는 스텝들을 제시한다.

도 1은 종래 기술의 전형적인 수직 장치(1)를 도시하며, (차례로 시준되지 않을 경우) 환자(8)를 통해 X-선 콘 빔을 투영하는 X-선 광원(20)과, 대상을 통과한 후 광의 세기를 측정하도록 배치되는 2원적 X-선 검출기(3)와, 상기 X-선 광원(2) 및 검출기(3)가 고정되는 C-암과, 서로 다른 위치로부터 라디오그래픽 이미지를 수집하도록 환자(8) 주위로 상기 지지부를 회전 및 병진 운동시키는 기계적 시스템(5)과, 장치의 다양한 구성요소의 작동을 제어 및 동기화시킬 수 있는 전자 시스템(도시되지 않음)과, 사용자에 의해 장치를 제어할 수 있는 컴퓨터, 등(도시되지 않음)을 포함한다. 앞서 설명한 바와 같이, X-선 광원 - X-선 검출기 - 이들을 연결하는 회전 암의 블록은, 집합적으로 선 그룹(ray group)(4)으로 불린다. 선 그룹(4)은 3개의 운동축 - X, Y, R, 즉, 수평면 상에서 2개의 축을 따른 병진 운동 더하기, 선 그룹 축 주위로 회전 운동 - 이 제공된다. 장치는 환자(8)를 배치하고 고정시키기 위한 그룹(6)을 더 포함하며, 상기 그룹(6)은 예를 들어, 턱 고정기 및 관자놀이 고정 로드(temple-holding rods)를 포함한다. 장치는 환자 치수에 장치의 전체 높이를 적응시키는데 사용되는 수직 이동 포스트(7)를 또한 포함한다. 앞서 설명한 장치의 구조는 당 분야에 폭넓게 알려져 있다.

다음에서, 도 2에 도시되는 수직 장치에 본 발명을 통합시킨, 제 1 실시예가 설명될 것이다.

제 1 실시예에서, 환자(8)는 환자 배치 그룹(6)에 위치하고, (가령, 환자의 하악골의) 제 1 서브볼륨의 제 1 서브수집이 수행된다. 제 1 서브수집의 종료시, 선 그룹(4) 또는 환자 배치 그룹(6)이 재배치되고 (가령, 환자의 하악골의) 제 2 서브수집이 수행된다. 2개의 서브볼륨이 수집되면, 이들이 등록되어, 도 8의 순서도에 설명된 바와 같이, 단일 수집을 통해 얻을 수 있는 것보다 큰 재구성된 FOV를 얻는다.

요망 결과에 따르면, 수직 병합(가령, 하악골 + 상악골) 또는 수직 병합(가령, 치열궁의 우측 절반 + 치열궁의 좌측 절반)이 필요할 수 있다.

수직 볼륨 병합이 요망될 경우, 서브수집 간 재배치가 이루어지는데, (턱받침의 가동부에 고정되는) 환자의 머리를 정지 상태로 남겨두도록 대향 방향으로 리프팅 포스트의 그리고 턱받침의 동기화된 운동으로 이루어진다. 수직 볼륨 병합의 결과의 일례가 도 6에 도시된다.

도 3은 (속도 Vc로 이동하는) 포스트(7)와, 속도 Vm으로, 포스트에 대해 이동하는 턱받침(6)과, 속도 Vp= Vm-Vc = 0으로 이동하는, 정지 상태로 유지되는 환자(8)를 보여준다.

요망하는 바와 같이 환자를 공간에서 정지 상태로 유지시키기 위해(Vp=0), 2개의 구조물(포스트 더하기 턱받침)의 움직임이 반대 방향으로 이루어져야 하며, 속도의 절대값이 같아야하며, 움직임은 서로 적절히 동기화되어야 한다.

일정 속도를 유지하기 위해, 단일 운동은 속도 제어를 이용하여 피드백되어야 한다. 2개의 운동 간의 동기화는 서로의 속도의 정보로 각 운동의 피드백을 보상할 수 있도록 직접적인 방식으로 실현될 수 있고, 또는, 실시간으로 상호보정없이, 구조물의 관성 및 서로 다른 반응성을 보정하도록 교정된 (운동 자체의) 초기 지연을 통해, 간접적인 방식으로 실현될 수 있다.

선호 실시예에서, 제 1 운동(턱 고정기)은 본질적으로 위치 피드백되는 스테퍼 모터에 의해 작동되며, 제 2 운동(포스트)은 전자적으로 속도 피드백되는 비동기식 모터에 의해 작동된다(속도는 홀 이펙트 센서, 인코더, 포텐쇼미터, 또는 센서리스를 통해 측정될 수 있다). 2개의 구조물의 서로 다른 반응성 및 관성의 불가피성을 고려하기 위해, 그 운동이 동시에 시작하는 것이 아니라, 교정된 지연을 두고 시작되는 것이 바람직하다. 수평 볼륨 병합이 요망될 경우, 선 그룹(4)의 X Y 운동의 가능성이 이용된다 - 즉, 수직 평면 상에서 회전축을 실질적으로 병진 운동시킬 가능성이 이용된다. 관심 해부학적 영역에 더 초점을 맞출 수 있도록 여전히 정지해 있는 환자에 대해 선 그룹(4)의 XY 병진 운동을 통해 재배치 단계가 이루어진다. 이러한 수평 볼륨 병합 결과의 일례가 도 7에 도시된다.

도 4는 대신에 종래 기술의 전형적인 수평 장치를 도시하며, 환자(18)를 통해 (차례로 시준되지 않을 경우) X-선 콘 빔을 투영하는 X-선 광원(12)과, 대상을 통과 후 광의 세기를 측정하도록 배치되는 2원적 X-선 검출기(13)와, 상기 X-선 광원(12) 및 검출기(13)가 고정되는 원통형 갠트리(O-형상 갠트리)와, 서로 다른 위치로부터 라디오그래픽 이미지를 획득하도록 대상 주위로 상기 갠트리를 회전시킬 수 있는 기계적 시스템과, 장치의 다양한 구성요소의 작업을 제어 및 동기화시킬 수 있는 전자 시스템(도시되지 않음)과, 사용자에 의해 장치를 제어할 수 있는 컴퓨터, 등(도시되지 않음)을 역시 포함한다. 본 실시예에서, 환자(18)는 테이블(16) 상에 누워있고, 머리는 테이블 자체의 단말부(19)에 의해 지지되는 헤드-고정 헬멧(도시되지 않음)을 통해 정지 상태로 유지된다. 이러한 종류의 장치를 이용하여, 다른 해부학적 부분(가령, 팔)의 수집이 수행될 수 있고, 이는 테이블(16)의 단말부(19)에 고정되어 지지받는다.

다음에서는 도 5에 도시되는 수평 장치를 이용하는 제 2 실시예가 설명된다.

(환자의 장축에 대해 종방향으로) 수직 볼륨 병합이 수행되어야 하는 경우에, 환자는 테이블(16) 상에 적절히 배치되고, (가령, 환자의 하악골의) 제 1 서브볼륨의 제 1 서브수집이 수행된다.

수직 볼륨 병합이 수행되어야 할 경우, (환자의 장축에 대해 길이 방향으로) 환자는 테이블(16) 상에 적절히 위치하고, (가령, 환자의 하악골의) 제 1 서브볼륨의 제 1 서브수집이 수행된다. 이러한 제 1 서브수집의 종료시, 테이블(16)이 재배치되고 제 2 서브수집이 수행되어 (환자의 상악골의) 제 2 서브볼륨을 수득한다. 2개의 서브볼륨이 수득되면, 이들이 등록되어 도 8의 순서도에 설명되는 바와 같이, 단일 수집을 통해 수득할 수 있는 것보다 큰 재구성 FOV를 수득할 수 있게 된다. 특히, 이러한 경우에 테이블(16)은 갠트리(14) 평면에 수직인, 축(21)을 따라 적절한 거리로 병진운동한다. 이러한 수직 볼륨 병합의 결과의 일례가 도 6에 도시된다.

(환자의 장축에 수직으로) 수평 볼륨 병합이 요구되는 경우, 좌/우 축(23) 및 상/하 축(22)을 따라 테이블(16)의 운동 가능성이 활용되며, 축(22, 23)은 수집 평면에 평행하다. 재배치 단계는 갠트리(14)에 대해 테이블(16)의 병진 운동을 통해 이루어지며, 관심 해부 영역에 가장 잘 촛점을 맞추도록 적절히 선택된다. 이러한 수평 볼륨 병합의 결과의 일례가 도 7에 도시된다.

도 8은 본 발명의 방법의 작동 순서도를 도시한다.

이 방법은 다음의 단계들을 포함한다:

A. EV 수집 프로토콜의 선택

조작자는 수집될 볼륨의 특성을 선택한다; 이러한 선택에 기초하여, 시스템은 수평 또는 수직 볼륨 병합용으로 구성된다.

B. 환자 배치

조작자는 배치 장치를 이용하여, 수집을 위해 환자를 적절히 배치한다. 수집-전 단계 중 수득한 스카우트 이미지는 통상적으로 단일 서브수집을 나타낸다.

C. 제 1 서브수집의 성능

순수 데이터의 수집은 수득될 제 1 해부 부분에 대해 수행된다.

D. 장치는 다음 서브수득을 위해 재배치된다

장치는 단계 A에서 선택된 구조에 따라 자동적으로 재배치된다.

E. 다음 서브수집의 성능

순수 데이터의 수집은 수집될 다음 해부 부분에 대해 수행된다.

F. 그 후, 필요한 개수의 서브수집을 위해 단계 D 및 E가 반복된다. 최종 서브수집이 수행되면, 수집 사이클이 중지된다.

G. 각각의 서브수집에 대해 한개씩 N개의 서브볼륨 생성

각각의 서브수집에서 수집되는 순수 데이터의 처리는 서브볼륨을 생성한다.

H. 결과적인 단일 볼륨의 재구성

합계 볼륨의 재구성은 스티칭(stitching) 및 블렌딩(blending) 기술을 통해 이루어지며, N개의 서브볼륨으로부터 시작된다.

이 과정을 가속시키기 위해, EV 수집을 포함하는 N개의 서브수집 중, 시스템의 회전 방향이 변경될 수 있다: 가령, 제 1 서브수집 중 시스템의 회전 방향이 시계 방향일 경우, 제 2 서브수집 중 회전 방향이, 동일 기준에 대해, 반시계 방향이어서, 제 2 서브수집의 시작 위치가 제 1 서브수집의 최종 위치에 더 가까워지고, EV 수집 과정이 전체적으로 짧아지며, 결과는 동일하다.

수집 과정의 종료시, 각각의 서브수집으로부터 수득한 N개의 서브볼륨들이 합계되어, EV 수집의 결과로 단일 전체 볼륨을 형성하게 된다. 이 작동은 많은 이유로, 특히, 서브수집간 환자의 자발적 또는 비자발적 움직임의 경우(최종 볼륨의 해부학적 오정렬을 야기할 수 있음), 이미지의 진부한 병치(banal juxtaposition)로 수행될 수 없다.

본 발명에 따른 방법과 공지 기술 간의 차이를 명확히 짚어내기 위해, 전체 표적 영역을 나눈 서로 다른 각각의 해부학적 영역에 관련된 각각의 서브수집은, 대응하는 해부학적 영역을 커버하는 하나의 서브볼륨에 관한 볼륨 이미지를 얻는 순수 이미지 데이터를 궁극적으로 생성하는 기존 CBCT 수집이라는 점에 주목하여야 한다.

3차원 이미지의 등록 작동은 스티칭 및 블렌딩의 공지 기술을 이용하여 이루어진다. 특히, 서브볼륨은 부분적으로 겹쳐지도록 수집되어, 겹쳐지는 영역에서 등록이 수행되게 된다. 겹쳐지는 영역의 치수의 전형적인 값은 서브볼륨의 치수의 5-40% 범위 내에 있다. 본 발명에 사용되는 기술은, 이미지 내 "특징점"(feature point)의 개별화에 기초하지 않으며, 이미지들의 엔트로피 간에 정보 의존성 비교에 기초한 상호 정보 계측치에 기초하여 이루어지며, 이는 수치 최적화 프로세스에서, 겹쳐짐 오류를 최소화시키는 기하학적 변환을 검색한다. 최적화 프로세스는 수집의 공간적 기하구조에 연결된 초기 조건으로부터 시작되고, 2개의 서브볼륨의 겹쳐짐을 개선시키도록 반복을 수행하여, 정보적 관점으로부터 이미지의 매칭을 최대화시킨다.

최종 재구성의 품질을 개선시키는 한가지 방식은, 이미지에 노이즈가 많은 볼륨의 주변 영역을 제외한 서브 영역을 등록하는 과정으로 이루어진다(crop).

겹쳐지는 영역에서의 블렌딩 품질을 개선시키는 한가지 방식은, 화소 위치에 따른 가중치에 따라 시작 서브볼륨의 그레이 레벨을 조합하는 과정으로 이루어진다. 재구성되는 이미지의 겹쳐짐 영역에서, 화소는 시작 서브볼륨의 가중 평균에 기초하여 값을 가정한다. 가중치는 2개의 관련 서브볼륨들의 위치와 관련하여, 겹쳐짐 영역 내 각 화소의 위치에 기초하여 연산된다. 다시 말해서, 서브볼륨의 주변 영역에 화소가 많을수록, 그 가중치는 작을 것이다.

더 깊이 살펴보면, 2개의 이미지가 입력으로 주어지고, 각각 고정 이미지 및 이동 이미지로 불린다. 고정 이미지는 공간에서 고정 상태로 유지되고, 이동 이미지는 등록을 통해 연산된 이전 변환으로 변환된다.

블렌딩된 새 이미지는 겹쳐짐 없는 영역에서 입력 이미지의 원 색상을 유지하고, 겹쳐짐 영역에서 화소의 색상은 각각 시작 이미지 I1 및 I2의 화소 p1 및 p2의 가중 합으로부터 도출된다. 가중치는 지정 구배 방향 - 수직의 경우 z, 수평의 경우 xy - 으로 겹쳐짐 영역에 대해 공간 위치 p1 및 p2에 기초하여 연산된다. 따라서, 결과 이미지의 극단에서, 우세한 위치에 따라, p1의 색상은 p2의 색상에 우세할 것이고, 또는 그 역도 마찬가지이며, 겹쳐짐 영역의 중앙에서, 결과적인 색상은 p1과 p2 사이의 평균이다.

수직 스티칭의 특별한 경우에,

1 - 영역의 경계를 형성하는 정점에 의해 설명되는, 겹쳐짐 영역의 경계 박스 B가 발견된다

2 - B의 높이 h가, B의 정점의 z 최소값과 최대값 사이의 차로 연산된다

3 - 고정 이미지에 속하는, 겹쳐짐 영역 내 각각의 화소 P에 대하여,

a. 그 기하학적 위치 P(x, y, z)가 발견된다

b. 겹쳐짐 영역에 대해 P의 높이를 측정하면서, 최소값 z를 갖는 B의 정점과 P 사이의 거리 hr이 측정된다

c. 시작 위치에 대해 색상의 가중치를 표시하는 w = hr/h 가 발견된다

d. 고정 이미지 및 운동 이미지에 대해 각각 P(x,y,z)에 대응하는 화소의 색상 cF e cM - 화소의 색상 c는 c = w*cF + (1-w)*cM의 식을 통해 블렌딩 이미지에서 연산된다

수직 스티칭에 의해, 소정의 수직 치수를 가진 대상의 볼륨 이미지가, 본 발명의 방법에 따라 적어도 2개의 이미지를 함께 스티칭함으로써 획득되며, 이러한 적어도 2개의 이미지 각각은 전체 대상을 커버하도록 수직 방향으로 인접하고 서로로부터 오프셋된 상기 대상의 두 부분 중 하나에 관련된다.

본 발명의 추가적 특징에 따르면, 인접 서브볼륨에 대해 상대적으로 각각의 서브볼륨의 경계 오프셋을 매끄럽게 하거나 제거하기 위한 스텝들이 제공된다. 이는 소위 수직 스티칭의 경우 특히 관련성이 높다. 이러한 오프셋은, 스티칭된 서브볼륨의 경계가 작은 스텝들을 형성하고, 이러한 오프셋은 이미징 장치의 작동 유닛의 허용공차 내에서 작은 변위에 따라 또는 서브 수집 각각 사이의 작은 환자 움직임에 따라 서브볼륨의 미세한 오정렬에 기인함을 결정한다.

간단한 선호 해법은 경계부를 따라 볼륨의 주변 슬라이스를 잘라내는 과정으로 이루어진다.

도 9는 이러한 스텝들을 개략적으로 예시한다. 이러한 경우에, 영역의 볼륨 이미지는 수직으로 오프셋된 4개의 서브볼륨의 서브수집에 의해 수득되며, 이러한 4개의 서브볼륨은 V1, V2, V3, V4로 표시된다. 주변층의 벗겨냄은, 합계 볼륨 이미지가 파선 실린더 SV에 의해 표시되는 것으로 원통형 경계부를 가짐을 결정한다. 벗겨진 주변층 또는 슬라이스는 스티칭된 서브볼륨 V1, V2, V3, V4과 합계 볼륨 이미지 SV의 볼륨의 차감에 의해 형성된다.

본 발명의 추가적 개선점은, 서브볼륨 또는 적어도 인접 서브볼륨의 겹쳐짐 영역이 고도로 균질한 그레이 레벨 분포를 가질 때 프로세스의 수행을 피하는 효과를 가진다. 이는 이미징된 영역이 연조직, 지방, 등만을 포함하는 경우에 해당된다.

이러한 경우에, 인지가능한 패턴이 이미지 내에 존재하지 않고 또는 적어도 겹쳐짐 영역에서 존재하지 않기 때문에, 이미지는 구조적 세부사항이 불량하고 등록 및 스티칭이 적절히 수행되지 못할 수 있다.

여러가지 작동 방식이 선택될 수 있다.

스티칭 알고리즘을 수행할 때 첫 번째 진행 방식에 따르면, 등록 및 스티칭될 인접 이미지들의 상대적 변위는 최대 임계값과 비교되고, 이러한 임계값들을 넘어설 경우, 결과가 틀릴 수 있음을 사용자에게 알리는 경고가 대신한다. 경고는 스크린 상에 디스플레이되는 메시지만일 수도 있고, 또는 음향 신호 또는 다른 신호 수단이 동반할 수도 있다.

추가적인 작동 방식에 따르면, 발명은, 해부학적 구역의 선택에 기초하여, 그리고, 2개의 인접 이미지들을 짝지울 때 적어도 겹쳐짐 영역에서 고균질도의 상황을 이끌 수 있는 조직을 상기 구역이 포함하는 확률에 기초하여, 경고를 제공한다.

선호 실시예에서, 경고 신호의 발생 및/또는 스캐닝 프로세스를 중지시키는 것과 같은 다른 작용의 발생은, 수집되는 서브볼륨에 대응하는 이미지의 그레이 레벨 분포의 자동 품질 분석의 결과에 따라 수행된다.

이 분석은 등록 프로세스의 결과가 신뢰가능하지 않을 경우 광에 환자가 불필요하게 노출됨을 방지하도록 다음의 서브볼륨에 대한 이미지 데이터의 수집을 이용하여 순방향으로 나가기 전에 수행되는 것이 바람직하다.

이미지의 품질 값을 결정하기 위해 서로 다른 여러가지 기준들이 조합하여, 또는 서로에 대한 대안으로 사용될 수 있다.

이미지 화소 또는 보셀(voxel)이, 그레이 레벨을 나타내는 값에 의해 그리고 2차원 또는 3차원 매트릭스에서의 위치에 의해 식별되기 때문에, 이미지 내의, 또는 그 일부분의, 그레이 레벨 분포를 나타내는 값 연산을 위해 다양한 알고리즘을 이용하는 것이 가능하다.

그레이 레벨 분포의 품질의 실험적으로 결정된 값들은, 수집된 서브볼륨들 중 하나와 비교되어, 수집된 이미지 내 그레이 레벨 분포가 스티칭 프로세스를 정확하게 수행할 수 있는 범위 내에 있는지 여부를 결정할 수 있다.

예를 들어, 그레이 레벨의 간단한 평균값이 사용될 수 있고, 또는, 기하 평균 값이 사용될 수 있으며, 또는, 화소 또는 보셀 매트릭스의 아이겐밸류, 구배, 및 매트릭스의 특징의 척도인 다른 파라미터와 같이, 더 복잡한 함수가 사용될 수 있다.

마찬가지로, 분류 알고리즘, 예측 알고리즘, 또는 그레이 레벨 분포 관련 이미지 품질 결정을 위한 유사 알고리즘과 같은 전문 알고리즘이 사용될 수 있다.

이미지 내 그레이 레벨 분포의 품질을 자동적으로 평가하는 다른 대안의 방식은, 다양한 조건 및/또는 조직 및/또는 해부학적 영역에 대응하는 표적 영역 또는 대상의 이미지의 그레이 레벨 분포의 샘플들의 히스토그램을 실험적으로 발생시키는 단계와, 상기 샘플 그레이 레벨 분포에 대한 조사표를 발생시키는 단계로 이루어진다. 수집된 이미지가 스티칭 알고리즘에 의해 정확하게 처리되기 위해 필요한 품질을 가지는지 여부의 평가는, 수집된 이미지의 그레이 레벨 분포의 히스토그램을, 상기 샘플 그레이 레벨 분포를 나타내는 히스토그램과 단순히 비교함으로서, 그리고, 상기 샘플 그레이 레벨 분포 중 어느 것이 수집된 이미지의 그레이 레벨 분포에 가장 가까운지를 결정함으로써, 이루어진다. 따라서, 가장 가까운 샘플 그레이 레벨 분포가 신뢰불가능한 프로세스의 것일 경우, 경고 신호가 방출되거나, 및/또는 스캐닝 프로세스 중지와 같은 다른 작용이 수행된다.

일반적으로 말해서, 상기 방법의 위 개선점은:

스티칭 알고리즘에 의해 처리될 때 인접 서브볼륨들의 2개의 이미지가 거칠 수 있는 가능한 종류의 상대적 변위를 규정하는 단계와,

스티칭 알고리즘이 정확하고 실행되었다고 간주될 때의 상기 가능한 종류의 상대적 변위 각각의 크기 범위를 결정하는 단계와,

스티칭 알고리즘이 정확하게 실행되었다고 간주될 때의 가능한 크기의 대응하는 범위와, 상기 변위 종류의 표를 발생시키는 단계와,

인접 서브볼륨의 수집된 이미지의 상대적 변위의 종류를 결정하고, 상기 상대적 변위의 크기를 측정하는 단계와,

각각의 변위의 종류에 대한 상기 측정된 크기가 대응 범위 내에 있는지 여부를 결정하는 단계와,

적어도 하나의 변위 종류의 측정 크기가 대응 크기 범위 바깥에 있는 값을 가졌을 때 경고 신호를 발생시키는 단계를 포함한다.

이러한 방법 단계들은 스티칭 프로세스를 실행하는 동일 컴퓨터에 의해 실행되는 소프트웨어에 의해 수행될 수 있다.

다음 서브볼륨에 대한 이미지의 수집과 관련하여 스캐닝 프로세스의 제안 또는 정지가 선택적으로 이루어질 수 있다.

스티칭이 정확하게 수행될 수 있는지 여부를 결정하기 위한 기준이 이미지 내 그레이 레벨 분포의 불균질성 레벨에 있는 변형예에 따르면, 방법은,

스티칭 프로세스를 정확하게 수행하기 위해 이미지 내 허용가능한 그레이 레벨 분포를 실험적으로 결정하는 단계와,

2개의 그레이 레벨 분포의 유사성을 평가하기 위해 허용공차를 설정하는 단계와,

적어도 하나의 제 1 서브볼륨의, 또는 적어도 이러한 제 1 서브볼륨과 다음 서브볼륨과의 겹쳐짐 부분의, 이미지의 그레이 레벨 분포를 측정하는 단계와,

측정된 그레이 레벨 분포를 실험적으로 결정된 그레이 레벨 분포와 비교하는 단계와,

가장 유사한 허용가능 그레이 레벨 분포로부터 측정된 그레이 레벨 분포의 차이가 2개의 그레이 레벨 분포의 유사성을 평가하기 위한 허용공차보다 클 경우 경고 신호를 발생시키는 단계와,

선택적인 단계로서, 다음 서브볼륨에 대한 이미지의 수집과 관련하여 스캐닝 프로세스를 제안 또는 중지하는 단계를 포함한다.

2개의 그레이 레벨 분포의 유사성을 평가하기 위한 허용공차는, 서로 다른 많은 알고리즘에 따라 컴퓨팅될 수 있고, 이러한 알고리즘의 예는 표준 편차 또는 최소 제곱 함수 또는 다른 계측치일 수 있다.

2개의 히스토그램의 유사성 레벨을 결정하기 위해 계측치를 이용하는 대신에, 분류 또는 예측 알고리즘을 이용하는 것이 또한 가능하다.

그레이 레벨 분포의 수치적 표현 방식은, 소정 범위의 그레이 레벨 내에 있는 그레이 레벨을 가진 화소의 총 개수를 나타내는 히스토그램이다.

앞서 개시된 추가적인 변형에에 따르면, 방법은,

이미지의 각각의 화소 또는 보셀의 그레이 레벨의 함수로 이미지의 고유 수치 품질 값을 결정하는 단계와,

스티칭 알고리즘이 정확하게 작동하는 경우의 이미지에 대한 허용가능한 품질 값의 범위를 실험적으로 결정하는 단계와,

제 1 서브범류의 이미지에 대한 수치 품질 값을 연산하는 단계와,

상기 연산된 품질 값을, 수치 품질 값에 대한 허용가능한 값의 실험적으로 결정된 범위와 비교하는 단계와,

수집한 제 1 서브볼륨에 대한 이미지에 대해 연산된 품질 값이, 허용가능한 품질 값들의 상기 실험적으로 결정된 범위의 바깥에 있을 때 경고 신호를 발생시키는 단계와,

선택적 단계로서, 다음 서브볼륨에 대한 이미지 수집과 관련하여 스캐닝 프로세스를 제안 또는 중지시키는 단계를 포함한다.

위에서 이미 개시한 바와 같이, 서로 다른 많은 조율의 함수들이 품질 값 연산에 사용될 수 있다.

이미지의 화소 또는 보셀에 대해 그레이 레벨 분포를 나타내는 히스토그램의 데이터를 이용함으로써 품질 값이 또한 컴퓨팅될 수 있다. 이러나 경우에 함수는 간단한 평균 함수 또는 다른 비선형 평균 함수일 수 있다.

위 대안의 방법과 또한 관련하여, 방법을 수행하기 위한 수단이, 스티칭 및 블렌딩 소프트웨어를 실행하는, 그리고 선택적으로, 이미징 장치의 제어를 실행하는, 컴퓨터에 의해 그리고 바람직하게는 동일 컴퓨터에 의해, 수행되는 소프트웨어 형태일 수 있다.

대안으로서, 이러한 하드웨어/소프트웨어 구성은 이러한 방법 단계를 수행할 수 있는 하드웨어 구조로 대체될 수 있다.

서로 다른 상기 방법들의 조합이 사용될 수 있다는 점에 주목하는 것이 중요하다. 더욱이, 평가에 사용되는 함수 및 품질 기준의 선택을 고려할 때, 서로 다른 여러 평가 기준이 조합될 수 있고, 서로 다른 여러 평가 함수들이 또한 조합될 수 있으며, 이러한 평가의 결과가, 예를 들어, 서로 다른 각각의 평가 함수 또는 방법의 수치적 결과의 가중 합에 따라, 최종 값으로 요약된다.

마찬가지로 인접한 서브볼륨들의 이미지의 서로 다른 종류의 가능한 상대 변위의 크기를 결정함으로써 등록 프로세스를 비준하는 방법을 고려할 때, 각각의 변위 종류의 측정 크기를 대응하는 범위 또는 임계값과 비교한 결과를 최종 전역 값으로 조합할 수 있고, 이는 각각의 변위 종류에 대한 결과의 가중 조합에 의해 또한 얻을 수 있다. 더욱이, 등록 프로세스의 결과에 이상이 있거나 신뢰가능하지 않다고 판단하기 위해, 적어도 2개의 서로 다른 종류의 변위가 허용불가능한 크기를 보여주어야 하고 이 데이터를 소정의 계측에 따라 연산된 파라미터의 절대값과 또한 조합하여, 비준 프로세스를 위해, 두 기준 모두 고려되며, 즉, 허용가능한 크기 범위로부터의 차이와, 서로 다른 변위 종류 중 얼마나 많은 것들에 대해 허용불가능한 크기 값이 측정되었는지가 모두 고려된다.

1 수직 CBCT 장치
2 X-선 광원
3 X-선 검출기
4 선 그룹(ray group)
5 C-암 이동용 기계 시스템
6 환자 배치 그룹
7 가동 포스트
8 환자
10 수평 CBCT 장치
12 X-선 광원
13 X-선 검출기
14 원통형 갠트리
16 테이블
18 환자
19 테이블 단부
21 테이블 장축
22 테이블 좌우축
23 테이블 상하축
V1, V2, V3, V4 서브볼륨 관련 볼륨 이미지
SV 본 발명의 방법에 따라 수득되는 전역 볼륨 이미지

Claims

콘-빔 컴퓨터화 토모그래피(CBCT) 수집에서 시야 범위(FOV) 치수를 증가시키기 위한 방법에 있어서,
A. 일련의 서브수집 단계들을 포함하는 이미지 데이터 수집 프로토콜을 선택하는 단계 - 각각의 서브수집 단계는 적어도 2개의(N>1) 인접한, 부분적으로 겹쳐지는 해부학적 영역 중 하나씩을 각각 커버하는 서브볼륨의 순수 이미지 데이터의 수집으로 이루어짐 - 와,
B. 수집될 환자를 배치하는 단계와,
C. 상기 환자의 상기 적어도 2개의 부분적으로 겹쳐지는 해부학적 영역 중 제 1 해부학적 영역의 제 1 서브수집 단계를 수행하는 단계와,
D. 상기 일련의 서브수집 단계들 중 다음 서브수집 단계를 위해 장치를 재배치하는 단계와,
E. 단계 C 중 수집한 이미지 데이터를 가진 해부학적 영역에 인접한, 상기 환자의 적어도 추가의 해부학적 영역의 적어도 하나의 다음 서브수집 단계를 수행하는 단계 - 상기 해부학적 영역은 상기 적어도 추가의 해부학적 영역과 부분적으로 겹쳐짐 - 와,
F. 상기 서브수집 단계들 각각 동안 수집된 대응하는 순수 이미지 데이터로부터 시작되는, 다수의 해부학적 영역을 커버하는 서브볼륨들에 관한 볼륨 이미지들을 발생시키는 단계와,
G. 상기 서브볼륨들의 상기 볼륨 이미지들로부터 단일 전역 볼륨 이미지를 재구성하는 단계를 포함하며,
상기 단일 전역 볼륨 이미지의 재구성은, 상기 해부학적 영역 중 하나씩을 각각 커버하는 상기 서브볼륨들의 상기 볼륨 이미지들 중 적어도 일부분의 이미지 등록(스티칭) 및 블렌딩 기술을 통해 이루어지는
시야 범위 치수 증가 방법.
제 1 항에 있어서,
2개의 인접한 해부학적 영역의 겹쳐지는 영역의 크기는 상기 해부학적 영역을 커버하는 서브볼륨 크기의 5-40%인
시야 범위 치수 증가 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
전역 볼륨 이미지의 화소/보셀을 재구성하기 위한 인접 서브볼륨들에 관한 볼륨 이미지들의 블렌딩 단계에서, 각각의 서브볼륨에 관한 볼륨 이미지의 화소/보셀의 그레이 레벨은 2개의 인접한 서브볼륨들의 겹쳐지지 않는 영역 내의 대응하는 서브볼륨의 화소/보셀의 원래 값을 유지하는
시야 범위 치수 증가 방법.
제 3 항에 있어서,
전역 볼륨 이미지의 화소/보셀을 재구성하기 위한 인접 서브볼륨들에 관한 볼륨 이미지들의 블렌딩 단계에서, 2개의 인접한 서브볼륨의 볼륨 이미지의 화소/보셀의 그레이 레벨은 볼륨 이미지 내 대응하는 화소/보셀의 위치의 함수인 상기 화소/보셀 각각의 각각의 그레이 레벨 값에 가중치를 적용함으로써 함께 조합되고, 2개의 인접한 서브볼륨들의 겹쳐지는 영역에 위치하는 전역 볼륨 이미지의 화소/보셀의 그레이 레벨은, 상기 2개의 서브볼륨의 겹쳐지는 영역에 대응하는 볼륨 이미지의 상기 겹쳐지는 영역 내 대응하는 화소/보셀의 그레이 레벨의 가중 평균으로 결정되는 그레이 레벨의 모든 단일 화소/보셀 값에 할당함으로써 결정되는
시야 범위 치수 증가 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
스티칭 및 블렌딩 단계를 포함하는 등록 프로세스에서, 노이즈가 최대인 상기 볼륨의 주변 영역의 서브영역이 배제되는
시야 범위 치수 증가 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
서브볼륨에 관한 볼륨 이미지들의 스티칭 및 블렌딩 단계로부터 나타나는 전역 볼륨 이미지의 주변 외부 슬라이스를, 전역 볼륨 이미지로부터 잘라내는 단계를 포함하는 경계부 스무딩 단계가 실행되는
시야 범위 치수 증가 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
2개의 인접한 서브볼륨의 볼륨 이미지의 등록 단계의 비준 단계가 제공되며, 상기 비준 단계는,
2개의 인접한 서브볼륨의 볼륨 이미지의 상대적 변위의 종류를 형성하는 단계와,
상기 상대적 변위의 종류 각각에 대해 허용가능한 크기의 범위를 설정하는 단계와,
2개의 인접한 서브볼륨의 볼륨 이미지를 등록함에 있어서 수행되는 상대적 변위의 종류 각각의 크기를 측정하는 단계와,
등록 프로세스에서 수행되는 각각의 상대적 변위의 측정된 크기를, 허용가능한 크기의 대응 범위와 비교하는 단계와,
측정된 크기 중 적어도 하나가 허용가능한 크기의 대응 범위를 벗어날 때 경고를 발생시키는 단계와,
선택적 사항으로서, 이미징 프로세스를 중단시키는 단계를 포함하는
시야 범위 치수 증가 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
등록 프로세스 중 예측 단계가 제공되며, 상기 예측 단계는,
상기 서브볼륨에 관한 볼륨 이미지 데이터 내 화소/보셀의 그레이 레벨 분포에 대한 계측치를 나타내는 파라미터 품질 기준을 형성하는 단계와,
등록 프로세스를 정확하기 수행하기 위해 허용가능한 볼륨 이미지의 그레이 레벨 분포에 대응하는 파라미터 품질 기준에 대한 임계값 또는 샘플값을 형성하는 단계와,
수집되는 볼륨 이미지에 대한 파라미터 품질 기준의 값을 연산하는 단계와,
볼륨 이미지의 품질 기준의 연산된 값을, 임계값 또는 샘플값과 비교하는 단계와,
연산된 값이 임계값 또는 샘플값과 차이를 갖고 이 차이가 지정 크기보다 클 때 경고를 발생시키는 단계와,
선택적 사항으로서, 이미지 프로세스를 중단시키는 단계를 포함하는
시야 범위 치수 증가 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 파라미터 품질 기준은
이미지의 화소/보셀의 그레이 레벨을 나타내는 매트릭스의 아이겐밸류,
이미지 내 각각의 화소/보셀에 대한 주변의 화소/보셀 간의 그레이 레벨의 구배의 매트릭스의 아이겐밸류,
평균 함수 또는 계측치에 따라 이미지 내 화소/보셀의 그레이 레벨의 함수
중 적어도 하나일 수 있고,
최소 제곱 함수, 비용 함수, 표준 편차와 같은 차이의 평가 함수를 이용하여, 또는 분류 또는 예측 알고리즘을 이용하여 비교가 수행되는
시야 범위 치수 증가 방법.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
등록 프로세스의 상기 비준 단계 또는 상기 예측 단계는, 2개의 후속 서브수집 단계 각각의 첫 번째 2개의 서브수집 단계 직후, 또는, 각각의 서브수집 단계 직후 수행되는
시야 범위 치수 증가 방법.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 시야 범위 치수 증가 방법을 수행하기 위한 CBCT(Cone-Beam Computerized Tomography) 장치에 있어서,
2원적 라디오그래픽 순수 이미지를 수집하도록 환자 주위로 회전축(R) 상에서 회전할 수 있는, 견고한 방식으로 서로에 대해 고정된 X-선 광원(2, 12) 및 2원적 X-선 검출기(3, 13)을 포함하는 선 그룹(4, 14)과,
환자(8, 18)를 배치하기 위한 그룹(6, 16)과,
환자 배치 그룹(6, 16)과,
서로 다른 인접한 해부학적 영역을 수집하기 위해, 하나의 서브수집 단계와 다음 서브수집 단계 사이에서 2개의 카테시안축(X 및 Y)에 의해 형성되는 평면에서 회전축(R)의 병진운동, 또는, 회전축(R)을 따른 수집 평면의 병진운동 중 적어도 하나를 수행할 수 있는, 선 그룹(4, 14) 또는 환자 배치 그룹(6, 16) 중 적어도 하나의 운동 메커니즘과,
장치의 다양한 구성요소의 기능을 통제 및 동기화시키는 전자 시스템과,
조작자로 하여금 장치를 제어하게 하고 결과를 시각화시키는 컴퓨터를 포함하며,
단계 D 중 장치의 재배치는, 요망되는 전체 표적 영역을 커버하는 전역 볼륨 이미지를 발생시키는데 필요한 해부학적 영역에 대응하는 서브볼륨의 상대적 위치 및 개수에 따라 선 그룹(4, 14) 또는 환자(8, 18)를 재배치함으로써, 자동적으로 이루어지는
CBCT 장치.
제 11 항에 있어서,
환자(8)는 수집 중 수직 위치에 있고, 수직 조정가능 포스트(7) 및 턱받침을 포함하며, 단계 D 중 장치의 재배치는, 포스트 및 턱받침을 포함하는 2개의 요소의 운동이 서로 대향된 방향으로 동일 속도로 진행되도록, 그리고, 운동이 적절히 동기화되도록, 실현되는
CBCT 장치.
제 12 항에 있어서,
턱 고정기 및 포스트의 운동은 서로 다른 모터에 의해 작동되며, 특히, 본질적으로 위치 피드백되는 스테퍼 모터와, 전자적으로 속도 피드백되는 비동기식 모터에 의해 작동되며, 상기 모터들은 조정가능 지연을 제공함으로써 서로 다른 반응성 및 관성을 보상하는 방식으로 제어되는
CBCT 장치.
제 11 항에 있어서,
환자(18)는 수집 중 수평으로 놓이고, 단계 D 중 장치의 재배치는 공간의 3개의 축(21, 22, 23)에 따라 환자 테이블(16)을 이동시킴으로써 이루어지는
CBCT 장치.
제 11 항에 있어서,
하나의 서브수집 단계와, 다음 서브수집 단계 사이에서, 상기 선 그룹(4, 14)의 회전 방향은 변할 수 있고, 시계 방향 또는 반시계 방향일 수 있어서, 상기 다음 서브수집 단계의 시작 위치가 첫 번째 서브수집 단계의 최종 위치에 가까워, EV 수집 과정이 전체적으로 짧아질 수 있는
CBCT 장치.