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KR20070007512A - A digital radiography system using a flat-panel type x-ray source and the method of using the same - Google Patents

A digital radiography system using a flat-panel type x-ray source and the method of using the same Download PDF

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KR20070007512A
KR20070007512A KR1020050062178A KR20050062178A KR20070007512A KR 20070007512 A KR20070007512 A KR 20070007512A KR 1020050062178 A KR1020050062178 A KR 1020050062178A KR 20050062178 A KR20050062178 A KR 20050062178A KR 20070007512 A KR20070007512 A KR 20070007512A
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pixel
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이형구
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가톨릭대학교 산학협력단
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Abstract

A digital radiography system using a flat-panel type X-rays source and a method for detecting radiography using the same are provided to reduce a photographing space and to prevent overheat of the X-rays source by generating X-rays over a large area. An X-rays source(200) has a cathode(210) and a flat-panel type anode(222) opposite to the cathode. A first grid(250) contacts with a surface of the X-rays source emitting X-rays to determine a traveling direction of the X-rays. A second grid(510) selectively enters the X-rays passing through an object(300). A digital X-rays detection unit(500) has a phosphor screen(520) generating visible rays in response to the X-rays irradiated through the second grid, and an optical guide(530) guiding the visible rays towards an optical detector(540). A microprocessor(600) is connected to the X-rays source and the digital X-rays detector.

Description

평판형 X선원을 이용한 디지털 X선 영상 시스템 및 이를 이용한 X선 영상 검출방법{A digital radiography system using a flat-panel type X-ray source and the method of using the same}A digital radiography system using a flat x-ray source and an x-ray image detection method using the same {a digital radiography system using a flat-panel type X-ray source and the method of using the same}

도 1 은 종래기술에 따른 X선 발생장치를 간략하게 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view schematically showing an X-ray generator according to the prior art.

도 2 는 종래기술에 따른 디지털 X선 영상 시스템을 간략하게 도시한 구성도.Figure 2 is a schematic diagram showing a digital X-ray imaging system according to the prior art.

도 3 은 도 2에 도시된 종래의 디지털 X선 영상 시스템에 사용되는 광 검출기의 구성을 보여주는 사시도.3 is a perspective view showing the configuration of a light detector used in the conventional digital X-ray imaging system shown in FIG.

도 4 는 본 발명에 따른 평판형 X선원을 이용한 디지털 X선 영상 시스템의 구성을 간략하게 도시한 구성도.Figure 4 is a schematic diagram showing the configuration of a digital X-ray imaging system using a flat plate X-ray source according to the present invention.

도 5 는 본 발명에 따른 전계방출소자를 이용한 평판형 X선원에 있어서, 각각의 픽셀 타입의 캐소드들을 선택적으로 구동하기 위한 제어회로의 구성을 설명하기 위한 도면. FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of a control circuit for selectively driving cathodes of each pixel type in a flat panel X-ray source using a field emission device according to the present invention; FIG.

도 6 은 본 발명에 따른 전계방출소자를 이용한 평판형 X선원의 구동 원리를 설명하기 위한 개념도.6 is a conceptual diagram illustrating a driving principle of a flat plate X-ray source using the field emission device according to the present invention.

도 7 은 본 발명에 따른 디지털 X선 영상 시스템에 사용되는 X선 검출기의 구성을 도시한 분해 사시도.7 is an exploded perspective view showing the configuration of an X-ray detector used in a digital X-ray imaging system according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

110, 200 : X선원 111 : 진공관 110, 200: X-ray source 111: vacuum tube

112, 210 : 캐소드 113, 222 : 애노드 112, 210: cathode 113, 222: anode

114, 220 : 타겟물질 115, 214 : 전자빔 114, 220: target material 115, 214: electron beam

120, 224 : X선 130, 300 : 피사체 120, 224: X-ray 130, 300: Subject

140, 500 : 디지털 X선 검출기 142 : 그리드 140, 500: digital X-ray detector 142: grid

144, 540 : 광 검출기 150, 600 : 마이크로 프로세서 144, 540: light detector 150, 600: microprocessor

202 : 기판 232 : 스위칭 수단 202: substrate 232: switching means

234 : 열 스캐닝 드라이버 236 : 행 스캐닝 드라이버 234: column scanning driver 236: row scanning driver

238 : 전원 250 : 제1그리드 238 power source 250 first grid

260 : 차폐막 252 : X선 흡수영역 260: shielding film 252: X-ray absorption region

254 : X선 투과영역 510 : 제2그리드 254: X-ray transmission region 510: Second grid

520 : 형광 스크린 530 : 광 가이드 520: fluorescent screen 530: light guide

본 발명은 평판형 X선원을 이용한 디지털 X선 영상시스템 및 이를 이용한 X선 영상 검출방법에 관한 것으로서, 종래의 시스템보다 좁은 공간에서 적은 양의 X선을 이용하면서도 고 해상도의 디지털 X선 영상을 제공할 수 있는 평판형 X선원을 구비한 디지털 X선 영상시스템 및 이를 이용한 X선 영상 검출방법에 관한 것이다. The present invention relates to a digital X-ray imaging system using a flat plate X-ray source and an X-ray image detection method using the same, and provides a high resolution digital X-ray image while using a smaller amount of X-rays in a narrower space than a conventional system. The present invention relates to a digital X-ray imaging system having a flat plate type X-ray source and an X-ray image detection method using the same.

최근 디지털 산업의 발전에 따라 의학영상장비들도 디지털 방식으로 전환 및 향상되어 가고 있다. 이러한 양상의 일환으로 최근에는 기존의 X선관과 디지털 방사선 영상 검출기를 이용하여 디지털 방식의 X선 영상을 획득하는 디지털 X선 영상장치(digital radiography, DR)가 개발되어 기존의 X선 필름을 대체하고 있으며, 진단 능력을 향상시키기 위하여 더욱 고품질의 X선 영상이 요구된다.With the recent development of the digital industry, medical imaging equipments are also being converted and improved digitally. As part of this aspect, recently, digital radiography (DR), which acquires digital X-ray images using existing X-ray tubes and digital radiation image detectors, has been developed to replace existing X-ray films. In addition, higher quality X-ray images are required to improve the diagnostic ability.

일반적으로 임상용 및 산업용으로 사용되는 X선은 초창기에 발명된 X선관을 통해 발생된다. 도 1 은 종래기술에 따른 X선 발생장치를 나타내는 단면도로서, 진공관(111) 내에 구비되는 필라멘트 형상의 캐소드(112)로부터 가속된 전자빔(115)이 고 에너지 상태로 애노드(113) 상의 타겟 물질(114)에 입사되어 원추형 빔(cone beam) 타입의 X선(120)을 발생시키는 원리를 나타낸다. X-rays, which are generally used for clinical and industrial purposes, are generated through X-ray tubes invented in the early days. 1 is a cross-sectional view showing an X-ray generator according to the prior art, wherein the electron beam 115 accelerated from the filament-shaped cathode 112 provided in the vacuum tube 111 is a target material on the anode 113 in a high energy state ( 114 is a principle of generating an X-ray 120 of a cone beam type.

디지털 X선 영상장치에 있어서는 X선을 검출하여 영상화하는데 있어서, 기존의 필름 대신 디지털 방식의 X선 영상 검출기를 이용하는 시스템이 개발되어 사용되고 있다. 디지털 X선 영상 검출기는 매트릭스 형태의 배열을 이루고 있는 픽셀(pixel) 타입의 소형 광 검출기들이 각각의 위치 별로 흡수되는 X선의 에너지를 직접 또는 간접적으로 검출하여 흡수된 X선의 에너지와 위치에 대한 정보를 디지털화하여 마이크로프로세서로 전송함으로써 X선을 저장 또는 영상화한다. In the digital X-ray imaging apparatus, in order to detect and image X-rays, a system using a digital X-ray image detector instead of a conventional film has been developed and used. The digital X-ray image detector detects the energy and position of the absorbed X-rays by directly or indirectly detecting the energy of the X-rays absorbed at each position by pixel-type small photo detectors in a matrix form. X-rays are stored or imaged by digitizing and sending them to a microprocessor.

X선을 검출하기 위한 디지털 X선 검출기의 종류는 X선을 광 검출기가 직접 흡수하여 그 흡수된 에너지에 비례하는 전기 신호를 출력하는 직접 방식과, X선을 형광 스크린(scintillator)에 흡수시키고, 상기 형광 스크린에 흡수된 X선의 에너지에 비례하여 형광 스크린에서 발생되는 가시광선을 픽셀 형태의 광 검출기에서 흡수한 가시광선의 양에 비례하는 전기 신호를 출력하는 간접 방식으로 구분할 수 있다. The type of digital X-ray detector for detecting X-rays is a direct method of directly absorbing X-rays and outputting an electrical signal proportional to the absorbed energy, and absorbing X-rays into a fluorescent screen, The visible light generated in the fluorescent screen in proportion to the energy of the X-rays absorbed by the fluorescent screen may be classified into an indirect method of outputting an electrical signal proportional to the amount of visible light absorbed by the pixel type photo detector.

집접 방식으로 X선을 검출하는 광 검출기는 비정질 셀레늄을 센서 물질로 사용하고, 평판형 구조를 이루고 있다. 직접 방식의 경우 형광 스크린을 사용하지 않고 X선을 픽셀 형태의 광 검출기에서 직접 검출하므로 공간 분해능이 픽셀 크기에 의해서만 결정된다. 하지만 충분한 검출 효율을 확보하기 위해서는 광 검출기의 두께가 충분히 두꺼워야 하고, 이 두께에 충분한 전기장을 형성하기 위해서는 고전압을 사용해야 하기 때문에 전기적인 안정성이 상대적으로 미흡하고, 직접 방식에 사용되는 비정질 셀레늄은 물질의 특성 상 사용 온도의 제한이 있어 실외에서 사용하기에는 주의가 필요하며, 잔상에 의한 이미지 랙(image lag)이 다소 심하다는 단점이 있다. Photo detectors that detect X-rays in a focused manner use amorphous selenium as a sensor material and form a flat structure. In the direct method, X-rays are directly detected by a pixel type photodetector without using a fluorescent screen, so the spatial resolution is determined only by the pixel size. However, in order to ensure sufficient detection efficiency, the thickness of the photodetector must be thick enough, and high voltage must be used to form a sufficient electric field at this thickness. Therefore, the electrical stability is relatively insufficient, and the amorphous selenium used in the direct method is a material. Due to the nature of the use of the limitation of the temperature requires attention to use outdoors, there is a disadvantage that the image lag (image lag) due to the afterimage is somewhat severe.

간접 방식으로 X선을 검출하는 광 검출기는 비정질 실리콘을 센서 물질로 사용하고 평판형 구조로 이루어져 있거나, 광학 렌즈와 병용하여 CCD(Charge-coulped device)나 CMOS 카메라를 사용하는 종류가 있다. 간접 방식 중 비정질 실리콘을 센서 물질로 이용하는 방식은 픽셀 구조의 비정질 실리콘 광 다이오드가 넓은 면적에 걸쳐 매트릭스 형태로 배열되고, 이와 형광 스크린을 바로 접합함으로써 형광 스크린에서 발생하는 가시광선의 영상을 바로 접해있는 광 다이오드에서 검출하는 원리를 이용하고 있으며, X선에 대한 검출 효율이 높다는 장점을 가지고 있다. 여기서, 출력 신호는 흡수된 가시광선의 양에 비례하고, 상기 가시광선의 양은 형광 스크린에 흡수된 X선의 에너지에 비례하므로, 결국 최종 출력 신호는 흡수된 X선의 에너 지에 비례하게 된다. 또한 원자번호와 밀도가 높은 물질을 형광 스크린으로 사용함으로써 X선에 대한 검출 효율이 좋고 광 검출기를 작동하는데 낮은 전압으로도 충분하므로 전기적 안정성이 우수하다. 하지만 형광 스크린을 사용함에 있어, 형광 스크린 내부에 X선이 흡수될 때 그 위치에서 발생하는 가시광선들이 산란되어 원래 X선이 흡수되는 지점에 해당하는 픽셀뿐만 아니라 주변의 픽셀에서도 가시광선이 검출되므로 공간 분해능이 저하되는 단점이 있다. 한편, 간접 방식의 X선 검출 방식 중 광학 렌즈와 CCD 또는 CMOS 카메라를 병용해서 사용하는 방식은 형광 스크린에서 형성되는 영상을 광학 렌즈를 통해 카메라로 포착함으로써 영상을 획득하는 원리를 이용하며 제작 비용이 전자에 비해 상대적으로 저렴하다는 이점이 있다. 그러나 이러한 방식은 별도의 광 증배 기능이 없기 때문에 형광 스크린에서 발생하는 광량의 대부분이 손실되고 아주 낮은 비율의 광량만이 렌즈에 도달하기 때문에 충분한 광량을 확보하기 위해서는 많은 양의 X선이 필요하다는 단점이 있다. Photo detectors that detect X-rays indirectly include amorphous silicon as a sensor material and have a flat plate-like structure, or a charge-coulped device (CCD) or CMOS camera in combination with an optical lens. In the indirect method, amorphous silicon is used as a sensor material. A pixel-structured amorphous silicon photodiode is arranged in a matrix form over a large area, and light is directly connected to an image of visible light generated in the fluorescent screen by directly bonding the fluorescent screen. It uses the principle of detecting by diode and has the advantage of high detection efficiency for X-rays. Here, the output signal is proportional to the amount of visible light absorbed and the amount of visible light is proportional to the energy of X-rays absorbed in the fluorescent screen, so that the final output signal is proportional to the energy of the absorbed X-rays. In addition, by using a high atomic number and a high density material as a fluorescent screen, the detection efficiency for X-rays is good and the low voltage is sufficient to operate the photo detector, and thus the electrical stability is excellent. However, in the use of a fluorescent screen, when the X-ray is absorbed inside the fluorescent screen, the visible light generated at that position is scattered, so that visible light is detected not only at the pixel corresponding to the point where the original X-ray is absorbed, but also at the surrounding pixels. There is a disadvantage that the spatial resolution is lowered. On the other hand, among the indirect X-ray detection methods, an optical lens and a CCD or CMOS camera are used in combination, which uses a principle of acquiring an image by capturing an image formed on a fluorescent screen with a camera through an optical lens, and the production cost is high. There is an advantage that it is relatively cheap compared to the former. However, since this method does not have a separate light multiplication function, most of the light generated in the fluorescent screen is lost, and only a very small amount of light reaches the lens, which requires a large amount of X-rays to secure sufficient light. There is this.

도 2 는 종래기술에 따른 디지털 X선 영상 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 3 은 도 2에 도시된 종래의 디지털 X선 영상 시스템에 사용되는 광 검출기의 구성을 보여주는 사시도이다. FIG. 2 is a schematic view showing a digital X-ray imaging system according to the prior art, and FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of a light detector used in the conventional digital X-ray imaging system shown in FIG.

도 2를 참조하면, 피사체(130)가 X선관(110)과 디지털 X선 검출기(140) 사이에 위치하고, 마이크로프로세서(150)로부터의 신호에 따라 X선관(110)에서 방출되는 원추형 빔 타입의 X선(120)이 피사체(130)에 조사되고, 피사체(130)를 통과한 X선(120)이 디지털 X선 검출기(140)를 통해 검출되어 상기 디지털 X선 검출기(140)에 연결된 마이크로프로세서(150)의 디스플레이를 통해 영상을 획득하는 과정이 나 타나 있다. 상기 디지털 X선 검출기(140)는 매트릭스 형태 배열로 이루어진 광 검출기(144)를 구비한다. Referring to FIG. 2, the subject 130 is located between the X-ray tube 110 and the digital X-ray detector 140, and is a conical beam type emitted from the X-ray tube 110 according to a signal from the microprocessor 150. The X-ray 120 is irradiated to the subject 130, the X-ray 120 passing through the subject 130 is detected through the digital X-ray detector 140 and connected to the digital X-ray detector 140 A process of acquiring an image through the display of 150 is shown. The digital X-ray detector 140 has a photo detector 144 in a matrix arrangement.

상기한 바와 같이 종래기술에 따른 X선은 원추형 빔 타입으로 방출되어 피사체의 구조가 기하학적으로 확대되어 획득된 영상에 왜곡이 발생하는 것을 방지하기 위해 거의 평행한 형태의 X선을 얻기 위해서는 X선원과 피사체 간에 어느 정도 거리를 유지하여야 한다. 이는 더욱 강력한 X선을 요구하여 X선이 발생하는 과정에서 대부분의 전자 에너지는 열로 변환되어 X선관에 부하가 과도하게 인가됨으로써 X선관의 수명이 저하되는 등의 문제점이 발생하였다. 또한, X선은 피사체를 통과하면서 많은 양이 산란되고, 산란된 X선이 예정된 위치의 광 검출기에 인접한 다른 광 검출기에서 검출되어 노이즈로 작용하기 때문에 X선 영상의 대조도가 저하되는 문제점이 있다. 따라서 매트릭스 형태로 배열된 광 검출기(144) 전면에 비산란 그리드(142)를 설치하여 산란선에 의한 노이즈가 발생하는 것을 방지하였다. 그러나 이와 같이 피사체를 통과하면서 산란된 X선에 의한 노이즈를 방지하기 위하여 비산란 그리드를 설치하는 경우, 그리드의 라인 간격과 매트릭스 형태로 구비되는 디지털 광 검출기의 픽셀 크기와의 차이에 의해 그리드 라인에 대한 위신호(aliasing) 효과가 발생하고, 그리드 라인의 비균질도로 인해 무아레(Moire)현상이 발생하여 진단의 오류를 유발하는 문제점이 있다. As described above, the X-rays according to the prior art are emitted in the form of a conical beam so that the structure of the subject is geometrically enlarged so as to obtain almost parallel X-rays in order to prevent distortion of the obtained image. Keep some distance between subjects. This requires more powerful X-rays, and in the process of generating X-rays, most of the electron energy is converted into heat, and excessive load is applied to the X-ray tube, resulting in a decrease in the life of the X-ray tube. In addition, X-rays scatter a large amount while passing through the subject, and the scattered X-rays are detected by another photo detector adjacent to the photo detector at a predetermined position and act as a noise, thereby reducing the contrast of the X-ray image. . Therefore, the non-scattering grid 142 is provided in front of the photo detector 144 arranged in a matrix form to prevent the generation of noise due to scattering lines. However, when the non-scattering grid is installed in order to prevent noise caused by scattered X-rays while passing through the subject, the grid line may be formed by the difference between the line spacing of the grid and the pixel size of the digital light detector provided in a matrix form. There is a problem in that an aliasing effect occurs and a moire phenomenon occurs due to the inhomogeneity of the grid line, causing a diagnosis error.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 전계방출소자를 이용한 평판형 X선원을 사용하여 면광원으로부터의 평행한 형태의 X선을 얻을 수 있으므로 X선원과 피사체 간의 거리를 단축시켜 X선 촬영 공간을 감소시킬 수 있고, 광 증배 수단을 구비하는 디지털 X선 검출기를 사용함으로써 적은 양의 X선으로도 고해상도의 영상을 획득할 수 있으며, 피사체의 방사선 피폭량을 줄일 수 있는 평판형 X선원을 구비한 디지털 X선 영상 시스템 및 이를 이용한 X선 검출방법을 제공하는데 목적이 있다. Therefore, in order to solve the above problems, a parallel X-ray from a surface light source can be obtained by using a flat panel X-ray source using a field emission device, thereby shortening the distance between the X-ray source and the subject to perform X-ray imaging. It is possible to reduce the space, obtain a high-resolution image with a small amount of X-rays by using a digital X-ray detector having a light multiplication means, and have a flat plate X-ray source that can reduce the radiation exposure of the subject. An object of the present invention is to provide a digital X-ray imaging system and an X-ray detection method using the same.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 평판형 X선원을 구비한 디지털 X선 영상 시스템은, Digital X-ray imaging system having a flat plate X-ray source according to the present invention to achieve the above object,

매트릭스 형태로 배열된 픽셀 형태의 캐소드와, 상기 캐소드에 대향하여 구비되고 상기 캐소드에 대향하는 측면에는 상기 캐소드로부터 가속된 전자가 입사되는 타겟 물질이 적층되어 있는 평판형 애노드를 포함하여 구성되어, 상기 픽셀 형태로 구비된 캐소드를 개별 구동하여 X선을 발생시키는 평판형 X선원과; Pixel-type cathodes arranged in a matrix form and a planar anode on the side opposite to the cathode and facing the cathode, on which a target material into which the accelerated electrons are incident is stacked; A flat plate X-ray source for generating X-rays by individually driving a cathode provided in a pixel form;

상기 X선원으로부터 X선이 방출되는 면에 접촉되어 구비되고, 상기 X선의 진행방향을 결정하는 제1그리드와; A first grid which is provided in contact with a surface from which the X-rays are emitted from the X-ray source and determines a traveling direction of the X-rays;

상기 제1그리드를 통해 방출되어 피사체를 통과한 X선을 선택적으로 입사시키는 제2그리드와; A second grid selectively incident X-rays emitted through the first grid and passing through the subject;

상기 평판형 X선원과 동일한 면적을 갖고, 상기 제2그리드에 밀착되어 구비되며 상기 제2그리드를 통해 입사된 X선에 반응하여 가시광선을 발생시키는 형광 스크린과, 상기 형광 스크린에 의해 발생된 가시광선을 광 검출기로 안내하는 광 가이드와, 상기 광 가이드를 통해 안내된 가시광선을 영상신호로 변환시키는 광 검 출기로 이루어지는 디지털 X선 검출기와; A fluorescent screen having the same area as the planar X-ray source, being in close contact with the second grid and generating visible light in response to the X-rays incident through the second grid; and the visible light generated by the fluorescent screen. A digital X-ray detector comprising a light guide for guiding the light beam to the light detector and a light detector for converting the visible light guided through the light guide into an image signal;

상기 평판형 X선원과 디지털 X선 검출기에 연결되어 상기 평판형 X선원과 상기 디지털 X선 검출기의 동작을 동기화시키고, 픽셀 형태로 배열된 상기 평판형 X선원의 각 캐소드들의 동작 순서를 제어하며 상기 디지털 X선 검출기로부터 전달된 영상신호를 영상화 및 저장하는 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다. Connected to the planar X-ray source and the digital X-ray detector to synchronize the operations of the planar X-ray source and the digital X-ray detector, and to control an operation sequence of the cathodes of the planar X-ray source arranged in a pixel form; And a microprocessor for imaging and storing the image signal transmitted from the digital X-ray detector.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 평판형 X선원을 구비한 디지털 X선 영상 시스템을 이용한 X선 영상 검출방법은, X-ray image detection method using a digital X-ray imaging system having a flat plate X-ray source according to the present invention to achieve the above object,

상기 구성으로 이루어지는 평판형 X선원을 구비한 디지털 X선 영상 시스템을 이용한 X선 영상 검출방법에 있어서,In the X-ray image detection method using a digital X-ray imaging system having a flat plate X-ray source having the above configuration,

마이크로프로세서에 픽셀 형태로 배열된 상기 평판형 X선원의 각 캐소드들의 동작 순서를 입력하는 단계와; Inputting an operation order of the cathodes of the planar X-ray source arranged in pixel form to a microprocessor;

각 픽셀에 해당하는 영상 신호를 순차적으로 생성하기 위해서 X선원과 디지털 X선 검출기의 동작을 동기화시키는 단계와;Synchronizing operations of the X-ray source and the digital X-ray detector to sequentially generate an image signal corresponding to each pixel;

입력된 스캔 순서에 의해 해당하는 픽셀의 캐소드에 전원을 인가하여 선택된 순서에 따라 순차적으로 X선원의 각 픽셀에서 X선을 방출시키는 단계와;Applying power to a cathode of a corresponding pixel according to an input scan order to sequentially emit X-rays from each pixel of the X-ray source in a selected order;

피사체를 통과한 X선을 디지털 X선 검출기로 검출하여 각 픽셀에 대응하는 영상신호를 마이크로프로세서로 전달하는 단계와;Detecting an X-ray passing through the subject with a digital X-ray detector and transmitting an image signal corresponding to each pixel to a microprocessor;

상기 마이크로프로세서에 전달된 영상신호를 취합하여 영상을 구현하고, 이를 디스플레이시키거나 또는 저장하는 단계를 포함하여 구성된다. And collecting the image signals transmitted to the microprocessor to implement an image, and display or store the image.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참고로 하여 상세하게 설명 하면 다음과 같다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4 는 본 발명에 따른 평판형 X선원을 이용한 디지털 X선 영상 시스템의 구성을 간략하게 도시한 구성도이고, 도 5 는 본 발명에 따른 전계방출소자를 이용한 평판형 X선원에 있어서, 각각의 픽셀 타입의 캐소드들을 선택적으로 구동하기 위한 제어회로의 구성을 설명하기 위한 도면이다. Figure 4 is a schematic diagram showing the configuration of a digital X-ray imaging system using a flat plate X-ray source according to the present invention, Figure 5 is a flat plate X-ray source using a field emission device according to the present invention, A diagram for describing a configuration of a control circuit for selectively driving pixel type cathodes.

먼저, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 디지털 X선 영상 시스템은 전계방출소자로 이루어지고, 순차적으로 스캔하여 평행한 형태의 X선을 방출할 수 있는 평판형 X선원(200)과, X선원으로부터 방출된 X선의 형태 및 진행 방향을 결정하며, 상기 X선원(200)의 전면에 구비되는 제1그리드(250)와, 피사체(300)를 투과하면서 산란된 X선을 흡수하고, 비산란 X선만이 디지털 X선 검출기(500)로 입사되도록 유도하는 제2그리드(510)와, 피사체(300)를 투과하여 입사된 X선을 영상 신호로 전환시키는 디지털 X선 검출기(500)와, X선원(200) 및 디지털 X선 검출기(500)를 제어하고 영상 신호를 취합하여 영상을 구성하고, 이를 디스플레이하거나 저장하는 마이크로프로세서(600)로 이루어진다. First, referring to FIG. 4, the digital X-ray imaging system according to the present invention includes a flat panel X-ray source 200 which is composed of a field emission device, which can sequentially scan and emit parallel X-rays, and X Determines the shape and direction of X-rays emitted from the source, absorbs the scattered X-rays while passing through the first grid 250 and the object 300 provided on the front of the X-ray source 200, non-scattering A second grid 510 for inducing only X-rays to enter the digital X-ray detector 500, a digital X-ray detector 500 for converting the incident X-rays through the subject 300 into an image signal, and X The microprocessor 600 controls the source 200 and the digital X-ray detector 500 and collects image signals to form an image, and displays or stores the image.

도 5를 참조하면, 상기 X선원(200)은 매트릭스 형태로 배열된 픽셀 형태의 캐소드(210)가 행 스캐닝 드라이버(236)와 열 스캐닝 드라이버(234) 및 전원(238)에 각각 연결되고, 상기 캐소드(210)에 대향하여 구비되는 애노드(222)가 전원(238)에 연결되어 이루어진다. 이때, 상기 캐소드(210)는 스캔 드라이버들(234, 236)과 전원(238) 사이에 스위칭 수단(232)을 갖는다. 상기 스캔 드라이버들(234, 236)은 마이크로프로세서(600)에 각각 연결되어 있다.Referring to FIG. 5, in the X-ray source 200, a pixel-shaped cathode 210 arranged in a matrix form is connected to a row scanning driver 236, a column scanning driver 234, and a power source 238, respectively. An anode 222 provided to face the cathode 210 is connected to the power source 238. In this case, the cathode 210 has a switching means 232 between the scan drivers 234 and 236 and the power supply 238. The scan drivers 234 and 236 are connected to the microprocessor 600, respectively.

X선원은 다음과 같은 방법으로 구동된다. The X-ray source is driven in the following way.

미리 입력된 동작 순서에 따라 마이크로프로세서(600)로부터 스캔신호가 각 스캔 드라이버들(234, 236)에 전송되면, 각 스캔 드라이버들(234, 236)은 전송된 신호에 따라 해당 픽셀의 스위칭 수단(232)을 온(on)시켜 선택된 픽셀의 캐소드(210)에 전원(238)이 인가되고, 캐소드(210)와 애노드(222) 간의 전압차에 의해 선택된 픽셀에서 전자빔(214)이 발생된다. 전자빔(214)은 상기 애노드(222) 상의 타겟 물질(220)을 타격하여 X선(224)을 발생시킨다. (도 6 참조) When a scan signal is transmitted from the microprocessor 600 to the respective scan drivers 234 and 236 according to a pre-entered operation order, each of the scan drivers 234 and 236 performs switching means for the corresponding pixel according to the transmitted signal. The power source 238 is applied to the cathode 210 of the selected pixel by turning on 232, and the electron beam 214 is generated in the selected pixel by the voltage difference between the cathode 210 and the anode 222. The electron beam 214 strikes the target material 220 on the anode 222 to generate an X-ray 224. (See Figure 6)

다음은 본 발명에 따른 X선 영상 시스템을 구성하는 각 구성 요소에 대하여 설명한다. Next, each component of the X-ray imaging system according to the present invention will be described.

도 6 은 본 발명에 따른 전계방출소자를 이용한 평판형 X선원의 구동 원리를 설명하기 위한 개념도이고, 도 7 은 본 발명에 따른 디지털 X선 영상 시스템에 사용되는 X선 검출기의 구성을 도시한 분해 사시도로서, 도 4와 연관지어 설명한다.6 is a conceptual diagram illustrating a driving principle of a flat plate X-ray source using a field emission device according to the present invention, and FIG. 7 is an exploded view showing the configuration of an X-ray detector used in a digital X-ray imaging system according to the present invention. As a perspective view, it demonstrates in connection with FIG.

상기 X선원(200)은 진공챔버(도시 않됨) 내의 기판(202) 상에 매트릭스 형태로 배열된 픽셀 형태의 캐소드(210)와, 상기 캐소드(210)에 대향하여 구비되고, 캐소드(210)에 대향하는 측면에 캐소드(210)로부터 가속된 전자빔이 입사되는 타겟 물질(220)이 적층된 평판형 애노드(222)를 구비하는 전계방출소자로 이루어진다. 이때, 구동 전압을 낮추고, 고전압 스위칭에 유리하게 할 수 있도록 상기 캐소드(210)와 애노드(222) 사이에 게이트전극(도시안됨)을 더 구비할 수도 있다. The X-ray source 200 is provided on the substrate 202 in a vacuum chamber (not shown) and arranged in a matrix form in a pixel form opposite to the cathode 210, and provided to the cathode 210. A field emission device including a plate-type anode 222 on which the target material 220 to which the accelerated electron beam is incident from the cathode 210 is stacked is formed. In this case, a gate electrode (not shown) may be further provided between the cathode 210 and the anode 222 so as to lower the driving voltage and favor high voltage switching.

상기 캐소드(210)는 마이크로 팁, 금속-절연체의 합성물, 다이아몬드계 재료(DLC; Diamon Like Carbon), 나노물질 등이 사용될 수 있으며,바람직하게는 높은 전계 방출 특성을 갖는 탄소나노튜브(CNT; Carbon Nano Tube)를 금속류의 캐소드 물질 상에 적층하여 사용할 수 있다.The cathode 210 may be a micro tip, a metal-insulator composite, a diamond-based material (DLC; Diamon Like Carbon), a nanomaterial, or the like, and preferably a carbon nanotube (CNT; Carbon) having high field emission characteristics. Nano Tube) can be used by laminating on cathode materials of metals.

상기 애노드(222)는 알루미늄 또는 구리로 이루어진다. 이때, 상기 애노드(222)는 낮은 에너지를 갖는 X선을 여과하는 필터로 작용된다. 즉, 타겟 물질(220)에서 발생되는 X선(224) 중 영상 획득에 도움이 되지 않는 비교적 낮은 에너지를 갖는 X선(224)은 필터 작용을 하는 애노드(222)에 흡수되어 피사체(300)에 대한 불필요한 방사선의 조사를 억제한다. 상기 애노드(222)는 알루미늄으로 형성되는 경우 1 내지 2.5㎜ 두께로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 타겟 물질(220)은 텅스텐 또는 텅스텐 합금 물질로 이루어지며, 유방암 검사 장비인 마모그래피(mammography) 장비에서는 몰리브데늄으로 이루어질 수도 있다. 상기 타겟 물질(220)은 보통 수 내지 수십 ㎛의 두께로 이루어지며, 텅스텐을 사용하는 경우 20 내지 30㎛ 두께로 형성된다. The anode 222 is made of aluminum or copper. At this time, the anode 222 serves as a filter for filtering the X-rays having a low energy. That is, among the X-rays 224 generated from the target material 220, the X-rays 224 having a relatively low energy that does not help the image acquisition is absorbed by the anode 222 acting as a filter to the subject 300 To suppress unnecessary radiation The anode 222 may be formed to a thickness of 1 to 2.5mm when formed of aluminum. The target material 220 may be made of tungsten or a tungsten alloy material, and may be made of molybdenum in mammography equipment, which is a breast cancer screening apparatus. The target material 220 usually has a thickness of several to several tens of micrometers, and when tungsten is used, it is formed to a thickness of 20 to 30 micrometers.

상기 X선원(200) 전면에는 X선원(200)과 동일한 면적을 갖는 매트릭스 형태의 제1그리드(250)가 더 구비된다. 상기 제1그리드(250)는 X선원(200)으로부터 방출되는 X선(224)의 진행 방향을 결정한다. 상기 제1그리드(250)는 X선 투과영역(254)과 X선 흡수영역(252)으로 나뉜다. 이때, X선 투과영역(254)은 그래파이트 파이버 또는 플라스틱으로 형성될 수 있고, X선 흡수영역(252)은 납 또는 쎄로벤드(cerrobend)로 형성될 수 있다. 상기 제1그리드(250)는 X선의 형태를 펜슬 빔 형태로 형성하고, 평행한 형태의 X선이 방출될 수 있도록 1 내지 2㎜의 두께로 형성된다. The front surface of the X-ray source 200 is further provided with a first grid 250 of the matrix form having the same area as the X-ray source 200. The first grid 250 determines the traveling direction of the X-ray 224 emitted from the X-ray source 200. The first grid 250 is divided into an X-ray transmission region 254 and an X-ray absorption region 252. In this case, the X-ray transmission region 254 may be formed of graphite fiber or plastic, and the X-ray absorption region 252 may be formed of lead or cerrobend. The first grid 250 is formed in the form of a pencil beam in the form of X-rays, and is formed in a thickness of 1 to 2mm so that the parallel X-rays can be emitted.

또한, 상기 X선원(200)의 후면에는 예정된 진행 방향 이외의 방향으로 방출되는 X선을 차단하기 위한 차폐막(260)이 더 구비된다. 상기 차폐막(260)은 예정된 방향 이외의 방향으로 방사되는 X선을 포획하여 방사선에 의한 피해를 줄일 수 있다. 상기 차폐막(260)은 납과 같이 X선을 흡수할 수 있는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. In addition, the rear surface of the X-ray source 200 is further provided with a shielding film 260 for blocking the X-rays emitted in a direction other than the predetermined travel direction. The shielding film 260 may reduce the damage caused by radiation by capturing X-rays radiated in a direction other than a predetermined direction. The shielding film 260 is preferably made of a material capable of absorbing X-rays, such as lead.

본 발명에 따른 평판형 X선원(200)은 비교적 넓은 면적에 걸쳐서 낮은 세기의 X선을 발생시키기 때문에 X선 발생에 수반되는 열이 비교적 적으므로 공기 순환을 사용한 공냉 방식을 이용하여 X선원에서 발생되는 열을 냉각시킬 수 있다. 또한, 별도의 방열구조가 필요한 경우 X선원(200) 후면에 TEC(Thermo-Electric Cooler)를 설치하여 X선원(200)을 냉각시킬 수도 있다.Since the plate-shaped X-ray source 200 according to the present invention generates a low-intensity X-ray over a relatively large area, since the heat associated with X-ray generation is relatively small, it is generated from the X-ray source using an air cooling method using air circulation. The heat to be cooled can be cooled. In addition, when a separate heat dissipation structure is required, the X-ray source 200 may be cooled by installing a thermo-electric cooler (TEC) at the rear of the X-ray source 200.

본 발명에 있어서, 디지털 X선 검출기(500)는 형광 스크린(520), 광 가이드(530) 및 광 검출기(540)의 결합에 의해 이루어지고, X선(224)이 입사되는 형광 스크린(520) 전면에 제2그리드(510)를 구비한다. In the present invention, the digital X-ray detector 500 is made by the combination of the fluorescent screen 520, the light guide 530 and the photo detector 540, the fluorescent screen 520 to which the X-ray 224 is incident The second grid 510 is provided on the front surface.

상기 제2그리드(510)는 상기 X선원(200)의 면적과 동일한 면적으로 이루어지며, 상기 제1그리드(250)와 같이 매트릭스 형태로 이루어진다. 제2그리드(510)는 상기 X선원(200)의 각 픽셀로부터 방출된 X선을 그 픽셀에 대응하는 위치에 입사시키고, 상기 X선(224)이 피사체를 통과하면서 발생하는 산란선을 흡수하여 디지털 X선 검출기의 예정된 위치 이외의 영역에서 X선이 검출되는 것을 방지한다. 상기 제2그리드(510)는 상기 제1그리드(250)와 같은 구조 및 재료로 구성할 수 있다. 상기 제1그리드(250)와 제2그리드(510)의 X선 투과영역은 서로 일치시킴으로써 위신호 및 무아레 현상이 발생하는 것을 방지한다. The second grid 510 has the same area as the area of the X-ray source 200, and has a matrix like the first grid 250. The second grid 510 injects X-rays emitted from each pixel of the X-ray source 200 to a position corresponding to the pixels, and absorbs scattered lines generated while the X-rays 224 pass through the subject. Prevents X-rays from being detected in areas other than the predetermined position of the digital X-ray detector. The second grid 510 may be formed of the same structure and material as the first grid 250. The X-ray transmissive regions of the first grid 250 and the second grid 510 coincide with each other to prevent the above signal and moire from occurring.

상기 형광 스크린(520)은 상기 제2그리드(510)을 통해 입사된 X선(224)을 흡수하여 가시광선을 발생시킨다. 본 발명에 따른 디지털 X선 영상 시스템에서는 종래의 디지털 X선 영상 시스템이 매트릭스 형태로 배열된 픽셀 타입의 광 검출기를 사용하는 것과는 달리, 광 가이드(530)를 통해 형광 스크린(520)과 연결된 하나의 광 검출기(540)를 이용하여, 미리 정해진 시이퀀스(sequence)에 따라 각 픽셀 별로 순차적으로 조사되는 X선에 의해 형광 스크린(520)에서 생성되는 가시광선을 연속적으로 검출하여야 하기 때문에 가시광선의 생성 및 소멸 속도가 빠른 형광 스크린(520)을 사용하는 것이 바람직하다.The fluorescent screen 520 absorbs X-rays 224 incident through the second grid 510 to generate visible light. In the digital X-ray imaging system according to the present invention, unlike the conventional digital X-ray imaging system using a pixel type photo detector arranged in a matrix form, a single digital X-ray imaging system is connected to the fluorescent screen 520 through the light guide 530. By using the photo detector 540, since visible light generated in the fluorescent screen 520 must be continuously detected by X-rays sequentially irradiated for each pixel according to a predetermined sequence, generation of visible light and It is desirable to use a fluorescent screen 520 that has a high extinction rate.

상기 광 가이드(530)는 상기 형광 스크린(520)에서 발생된 가시광선을 모아서 광 검출기(540)로 안내하는 역할을 한다. The light guide 530 collects visible light generated from the fluorescent screen 520 and guides the collected light to the light detector 540.

상기 광 검출기(540)는 상기 광 가이드(530)를 통해 전달된 가시광선을 디지털 영상 신호로 전환시키고, 필요에 따라 전환된 영상 신호를 적절하게 증배시켜 마이크로프로세서(600)에 전달한다. 상기 광 검출기(540)는 가시광선을 디지털 영상 신호로 신속하게 전환시키는 동시에 신호의 증배 효과를 보일 수 있는 소자로 형성할 수 있으며, 예를 들어 광증배관(Photo Multiplier Tube ; PMT) 또는 애벌런치 광다이오드(Avalanche photodiode ; APD)가 사용될 수 있다. 이 경우, 광 증배 효과는 크게는 106 이상의 증배율을 얻을 수 있고, 이에 따라 미량의 가시광선만으로도 충분한 크기의 영상 신호를 생성할 수 있게 된다. 다시 말해서 최초에 조사되 는 X선의 선량을 충분히 낮추어도 원하는 해상도의 영상을 검출할 수 있게 되고, 이에 따라 피사체에 조사되는 방사선량을 최소화할 수 있다. The photo detector 540 converts the visible light transmitted through the light guide 530 into a digital image signal, and appropriately multiplies the converted image signal to the microprocessor 600 as necessary. The photo detector 540 may be formed of an element capable of rapidly converting visible light into a digital image signal and exhibiting a multiplication effect of the signal. For example, a photo multiplier tube (PMT) or avalanche light may be used. Avalanche photodiode (APD) may be used. In this case, the light multiplying effect can be obtained with a multiplication factor of 10 6 or more, thereby generating an image signal having a sufficient size with only a small amount of visible light. In other words, even if the dose of X-rays initially irradiated is sufficiently lowered, it is possible to detect an image having a desired resolution, thereby minimizing the radiation dose to the subject.

상기 마이크로프로세서(600)는 디지털 X선 검출기(500)에서 전송받은 영상 신호를 취합하여 X선 영상을 구성하고, 이를 디스플레이시키거나 또는 저장한다. The microprocessor 600 collects an image signal transmitted from the digital X-ray detector 500 to form an X-ray image, displays it, or stores it.

이하, 본 발명에 따른 평판형 X선원을 이용한 디지털 X선 영상 시스템의 동작방법에 대하여 설명한다. Hereinafter, an operation method of a digital X-ray imaging system using a flat plate X-ray source according to the present invention will be described.

우선, 마이크로프로세서(600)에 픽셀 형태로 배열된 평판형 X선원(200)의 각 캐소드들의 동작 순서를 입력한다. 이때, 평판형으로 구성된 X선원을 구성하는 전체 픽셀에 대하여 일괄적으로 스캔 순서를 할당할 수도 있지만, 경우에 따라 상기 X선원을 일정 부분들로 분할하여(예를 들어, 2등분, 4등분 등), 각 분할면에 따라 스캔 순서를 할당함으로써 동시에 두 개 이상의 픽셀에서(즉, 각 분할면 당 1개씩) X선이 방출되도록 동작 순서를 결정할 수도 있다. 이 경우, 동시에 주사되는 각 픽셀에 해당되는 영상 신호의 검출을 위해서는 대응하는 형광 스크린 또한 같은 면적으로 분할되고, 분할된 각 부분별로 별도의 광 가이드 및 광 검출기가 구성되어야 함은 물론이다. 이러한 구성 및 스캔 방법을 사용하면 동일한 크기의 피사체를 촬영함에 있어 소요되는 X선의 주사 시간을 분할된 배수만큼의 배율로 줄여줄 수 있다는 장점이 있다. 또한, 피사체(300)의 크기 및 내부구조에 따라 부분적으로 다른 크기의 에너지를 갖는 X선을 방출시킬 수도 있다. 즉, 피사체의 크기 및 내부구조에 따라 X선이 투과되는 양 및 산란되는 양이 다르기 때문에 X선원의 각 픽셀 별로 선량이 다른 X선을 방출시킴으로써 피사체에 대한 X선의 조사 선량을 최적화할 수 있다.First, an operation order of the cathodes of the flat panel X-ray source 200 arranged in the form of pixels is input to the microprocessor 600. In this case, the scanning order may be assigned to all pixels constituting the flat X-ray source, but in some cases, the X-ray source is divided into predetermined portions (for example, two-quarters, four-quarters, etc.). By assigning a scan order according to each division plane, the operation order may be determined so that X-rays are emitted from two or more pixels simultaneously (that is, one per division plane). In this case, in order to detect an image signal corresponding to each pixel simultaneously scanned, the corresponding fluorescent screen is also divided into the same area, and a separate light guide and a light detector must be configured for each divided part. Using such a configuration and scanning method has the advantage of reducing the scanning time of X-rays required for photographing a subject of the same size to a magnification by a divided multiple. In addition, X-rays having energy of a different size may be emitted in accordance with the size and internal structure of the subject 300. That is, since the amount of X-rays transmitted and scattered varies depending on the size and internal structure of the subject, the dose of X-rays to the subject can be optimized by emitting X-rays having different doses for each pixel of the X-ray source.

다음, 각 픽셀에 해당되는 영상 신호를 순차적으로 생성하기 위해서 X선원(200)과 디지털 X선 검출기(500)의 동작을 동기화시킨다. 이를 위하여 상기 마이크로프로세서(600)는 호스트 역할을 한다. Next, in order to sequentially generate an image signal corresponding to each pixel, operations of the X-ray source 200 and the digital X-ray detector 500 are synchronized. To this end, the microprocessor 600 serves as a host.

그 다음, 상기 마이크로프로세서(600)는 입력된 스캔 순서에 의해 선택된 어느 한 픽셀 또는 다수 개의 픽셀에서 X선을 방출시킨다.The microprocessor 600 then emits X-rays at any one or multiple pixels selected by the input scan order.

상기 X선원(200)의 픽셀에서 방출된 X선(224)은 제1그리드(250), 피사체(300) 및 제2그리드(510)를 통과하여 디지털 X선 검출기(500)의 형광 스크린(520)에 입사된다. The X-ray 224 emitted from the pixel of the X-ray source 200 passes through the first grid 250, the subject 300, and the second grid 510, and displays a fluorescent screen 520 of the digital X-ray detector 500. ) Is incident.

상기 X선(224)은 상기 형광 스크린(520)의 형광물질을 타격하여 가시광선을 발생시키고, 가시광선은 광 가이드(530)를 통해 광 검출기(540)로 전달된다. 상기 광 검출기(540)는 가시광선을 영상 신호로 전환시킨다. 이때, 상기 광 검출기(540)는 상기 X선원(200)의 면적 분할 개수에 따라 분할된 부분의 수와 동일한 개수의 광 검출기가 각각 해당하는 부분의 형광스크린에 광 가이드를 통해 연결되어 다수 개의 픽셀에서 방출된 X선을 동시에 검출하여 영상 신호로 전환할 수 있다. 이때, 증배기능이 있는 광 검출기(540)를 사용하여 신호를 증배시킬 수 있음은 전술한 바와 같다. The X-ray 224 strikes the fluorescent material of the fluorescent screen 520 to generate visible light, and the visible light is transmitted to the photo detector 540 through the light guide 530. The photo detector 540 converts visible light into an image signal. In this case, the photodetector 540 is connected to the fluorescent screen of the corresponding portion of the number of light detectors equal to the number of divided parts according to the number of area divisions of the X-ray source 200 through a light guide to a plurality of pixels X-rays emitted from can be detected simultaneously and converted into image signals. In this case, the signal may be multiplied using the photodetector 540 having a multiplication function as described above.

상기 마이크로프로세서(600)는 전송받은 영상 신호의 픽셀 위치 및 에너지 크기를 계산하여 영상을 구성한 후 이를 디스플레이하거나 또는 저장한다. The microprocessor 600 configures an image by calculating pixel positions and energy magnitudes of the received image signal and displays or stores the image.

그 후, 상기 마이크로프로세서(600)는 다음 X선 촬영을 위해서 상기 X선원 (200)과 디지털 X선 검출기(500)를 초기화시킨다.  Thereafter, the microprocessor 600 initializes the X-ray source 200 and the digital X-ray detector 500 for the next X-ray imaging.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 평판형 X선원을 이용한 디지털 X선 영상 시스템 및 이를 이용한 X선 영상 검출방법은 전계방출소자를 이용한 평판형 X선원을 사용함으로써 넓은 면적에 걸쳐 평행한 펜슬 형태의 X선빔을 구현할 수 있으므로 촬영 공간을 감소시키고, X선원이 과열되는 것을 방지할 수 있으며, 피사체에 방사선 피폭량을 감소시킬 수 있는 이점이 있다. As described above, the digital X-ray imaging system using the flat plate X-ray source and the X-ray image detection method using the same according to the present invention by using a flat plate X-ray source using a field emission device in parallel pencil form over a large area Since the X-ray beam can be implemented, the photographing space can be reduced, the X-ray source can be prevented from being overheated, and the radiation exposure to the subject can be reduced.

또한, X선원과 X선 검출기가 평행하게 구비되어 X선원의 각 픽셀마다 예정된 순서에 의해 X선을 방출시킬 수 있으므로 피사체의 특성에 따라 각 픽셀 별로 조사되는 X선의 선량을 조절하여 방출할 수 있는 이점이 있다. In addition, since the X-ray source and the X-ray detector are provided in parallel, X-rays can be emitted in a predetermined order for each pixel of the X-ray source, so that the dose of X-rays irradiated for each pixel can be adjusted according to the characteristics of the subject. There is an advantage.

또한, 종래의 디지털 X선 영상 시스템에 있어 매트릭스 형태로 형성된 수많은 광 검출기가 요구되던 것과는 달리 신호 증배 기능을 갖는 한 개 혹은 수 개의 광 검출기 만으로도 원하는 영상을 얻을 수 있으므로 전체 시스템의 제조 비용을 절감할 수 있고, 피사체에 방사선 피폭량을 더욱 감소시킬 수 있는 효과도 있다. In addition, unlike the conventional digital X-ray imaging system, which requires a large number of photo detectors formed in a matrix, desired images can be obtained using only one or several photo detectors having a signal multiplication function, thereby reducing the manufacturing cost of the entire system. It is also possible to further reduce the radiation exposure to the subject.

Claims (13)

매트릭스 형태로 배열된 픽셀 형태의 캐소드와, 상기 캐소드에 대향하여 구비되고 상기 캐소드에 대향하는 측면에는 상기 캐소드로부터 가속된 전자가 입사되는 타겟 물질이 적층되어 있는 평판형 애노드를 포함하여 구성되어, 상기 픽셀 형태로 구비된 캐소드를 개별 구동하여 X선을 발생시키는 평판형 X선원과; Pixel-type cathodes arranged in a matrix form and a planar anode on the side opposite to the cathode and facing the cathode, on which a target material into which the accelerated electrons are incident is stacked; A flat plate X-ray source for generating X-rays by individually driving a cathode provided in a pixel form; 상기 X선원으로부터 X선이 방출되는 면에 접촉되어 구비되고, 상기 X선의 진행방향을 결정하는 제1그리드와; A first grid which is provided in contact with a surface from which the X-rays are emitted from the X-ray source and determines a traveling direction of the X-rays; 상기 제1그리드를 통해 방출되어 피사체를 통과한 X선을 선택적으로 입사시키는 제2그리드와; A second grid selectively incident X-rays emitted through the first grid and passing through the subject; 상기 평판형 X선원과 동일한 면적을 갖고, 상기 제2그리드에 밀착되어 구비되며 상기 제2그리드를 통해 입사된 X선에 반응하여 가시광선을 발생시키는 형광 스크린과, 상기 형광 스크린에 의해 발생된 가시광선을 광 검출기로 안내하는 광 가이드와, 상기 광 가이드를 통해 안내된 가시광선을 영상신호로 변환시키는 광 검출기로 이루어지는 디지털 X선 검출기와; A fluorescent screen having the same area as the planar X-ray source, being in close contact with the second grid and generating visible light in response to the X-rays incident through the second grid; and the visible light generated by the fluorescent screen. A digital X-ray detector comprising a light guide for guiding the light beam to the light detector and a light detector for converting the visible light guided through the light guide into an image signal; 상기 평판형 X선원과 디지털 X선 검출기에 연결되어 상기 평판형 X선원과 상기 디지털 X선 검출기의 동작을 동기화시키고, 픽셀 형태로 배열된 상기 평판형 X선원의 각 캐소드들의 동작 순서를 제어하며 상기 디지털 X선 검출기로부터 전달된 영상신호를 영상화 및 저장하는 마이크로프로세서;Connected to the planar X-ray source and the digital X-ray detector to synchronize the operations of the planar X-ray source and the digital X-ray detector, and to control an operation sequence of the cathodes of the planar X-ray source arranged in a pixel form; A microprocessor for imaging and storing the image signal transmitted from the digital X-ray detector; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판형 X선원을 이용한 디지털 X선 영상 시 스템.Digital x-ray imaging system using a flat plate x-ray source, characterized in that it comprises a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 X선원은 애노드와 캐소드 사이에 게이트전극을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평판형 X선원을 이용한 디지털 X선 영상 시스템.The X-ray source is a digital X-ray imaging system using a flat plate X-ray source, characterized in that further comprising a gate electrode between the anode and the cathode. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 애노드는 알루미늄 또는 구리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판형 X선원을 이용한 디지털 X선 영상 시스템.The anode is a digital X-ray imaging system using a flat plate X-ray source, characterized in that made of aluminum or copper. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 타겟 물질은 텅스텐, 텅스텐 합금 물질 및 몰리브데늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 평판형 X선원을 이용한 디지털 X선 영상 시스템.And the target material is formed of a material selected from the group consisting of tungsten, a tungsten alloy material and molybdenum. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 캐소드는 마이크로 팁, 다이아몬드계 재료(DLC; Diamon Like Carbon) 및 탄소나노튜브로 이루어지는 군에서 선택되는 한 가지 이상의 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판형 X선원을 이용한 디지털 X선 영상 시스템.The cathode is a digital X-ray imaging system using a flat plate X-ray source, characterized in that made of at least one material selected from the group consisting of micro tips, diamond-based materials (DLC; Diamon Like Carbon) and carbon nanotubes. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 마이크로프로세서로부터 전송된 신호에 의해 구동되며, 상기 전송된 신호에 해당하는 X선원의 픽셀을 선택하는 스캔 드라이버와,A scan driver driven by a signal transmitted from the microprocessor and selecting a pixel of an X-ray source corresponding to the transmitted signal; 상기 스캔 드라이버에 의해 선택된 각 픽셀의 캐소드를 전원에 연결하는 스위칭 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평판형 X선원을 이용한 디지털 X선 영상 시스템.And a switching means for connecting the cathode of each pixel selected by the scan driver to a power source. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1그리드와 제2그리드는 X선 투과영역과 X선 흡수영역이 격자형태로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 평판형 X선원을 이용한 디지털 X선 영상 시스템.The first grid and the second grid is a digital X-ray imaging system using a flat plate X-ray source, characterized in that the X-ray transmission region and the X-ray absorption region in the form of a lattice. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 X선 투과영역은 그래파이트 파이버 또는 플라스틱으로 형성되고, 상기 X선 흡수영역은 납 또는 쎄로벤드(cerrobend)로 형성되는 것을 특징으로 하는 평판형 X선원을 이용한 디지털 X선 영상 시스템.The X-ray transmission region is formed of graphite fiber or plastic, and the X-ray absorption region is formed of lead or cerrobend (Digital X-ray imaging system using a flat plate X-ray source). 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 X선원의 후면에 X선을 차단하는 차폐막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 평판형 X선원을 이용한 디지털 X선 영상 시스템.Digital X-ray imaging system using a flat panel X-ray source, characterized in that further comprising a shielding film for blocking the X-ray on the back of the X-ray source. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 광 검출기는 광증배관(PMT) 또는 애벌런치 광 다이오드(APD)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판형 X선원을 이용한 디지털 X선 영상 시스템.The photo detector is a digital x-ray imaging system using a flat plate x-ray source, characterized in that the optical multiplier (PMT) or avalanche photodiode (APD). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 디지털 X선 검출기는 상기 형광 스크린을 동일한 면적의 복수 개의 부분으로 분할하여, 분할된 각 부분에 각각 연결되는 분할 면의 개수와 동일한 개수의 광 가이드와, 역시 분할 면의 개수와 동일한 개수의 광 검출기로 구성되는 것을 특징으로 하는 평판형 X선원을 이용한 디지털 X선 영상 시스템.The digital X-ray detector divides the fluorescent screen into a plurality of portions having the same area, the same number of light guides as the number of divided surfaces respectively connected to each divided portion, and also the same number of lights as the number of divided surfaces. Digital x-ray imaging system using a flat plate x-ray source, characterized in that consisting of a detector. 제1항 내지 제 11 항의 구성으로 이루어지는 평판형 X선원을 구비한 디지털 X선 영상 시스템을 이용한 X선 영상 검출방법에 있어서,In the X-ray image detection method using a digital X-ray imaging system having a flat plate X-ray source having the configuration of claim 1, 마이크로프로세서에 픽셀 형태로 배열된 상기 평판형 X선원의 각 캐소드들의 동작 순서를 입력하는 단계와; Inputting an operation order of the cathodes of the planar X-ray source arranged in pixel form to a microprocessor; 각 픽셀에 해당하는 영상 신호를 순차적으로 생성하기 위해서 X선원과 디지털 X선 검출기의 동작을 동기화시키는 단계와;Synchronizing operations of the X-ray source and the digital X-ray detector to sequentially generate an image signal corresponding to each pixel; 입력된 스캔 순서에 의해 해당하는 픽셀의 캐소드에 전원을 인가하여 선택된 순서에 따라 순차적으로 X선원의 각 픽셀에서 X선을 방출시키는 단계와;Applying power to a cathode of a corresponding pixel according to an input scan order to sequentially emit X-rays from each pixel of the X-ray source in a selected order; 피사체를 통과한 X선을 디지털 X선 검출기로 검출하여 각 픽셀에 대응하는 영상신호를 마이크로프로세서로 전달하는 단계와;Detecting an X-ray passing through the subject with a digital X-ray detector and transmitting an image signal corresponding to each pixel to a microprocessor; 상기 마이크로프로세서에 전달된 영상신호를 취합하여 영상을 구현하고, 이를 디스플레이시키거나 또는 저장하는 단계;Collecting an image signal transmitted to the microprocessor to implement an image, displaying the image signal, or storing the image signal; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판형 X선원을 구비한 디지털 X선 영상 시스템을 이용한 X선 영상 검출방법.X-ray image detection method using a digital X-ray imaging system having a flat plate X-ray source, comprising a. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 X선원의 각 픽셀에서 X선을 방출시키는 단계에 있어서, 각 픽셀마다 피사체의 크기 및 내부 구조에 따라 다른 크기의 에너지를 갖는 X선을 방출시키는 것을 특징으로 하는 평판형 X선원을 구비한 디지털 X선 영상 시스템을 이용한 X선 영상 검출방법.In the step of emitting X-rays from each pixel of the X-ray source, the digital X-ray source having a flat plate X-ray source, characterized in that for each pixel to emit X-rays having a different size of energy according to the size and internal structure of the subject X-ray image detection method using X-ray imaging system.
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