CdTe 검출기를 이용한 X-선 컴퓨터 단층촬영 시스템 개발

Abstract

CT(Computerized Tomographic)는 1895년 X-선의 발견으로부터 시작 되었다. 그 후 수학자 Radon에 의해 2차원 또는 3차원적인 물체를 재구성할 수 있다는 것이 증명 되었고, 1935년 Grossmann, Chaul이 Bacage의 원리를 실용화시킴으로써 오늘날의 CT로 발전하였다[1]. 영상의 재구성기법에 관한 수학적 개념은 1917년 Radon에 의해 증명된 후 많은 발전을 해 왔다. 재구성기법에는 역매트릭스법, 반복적 재구성법, 역투영법, 필터 역투영법이 있다. 1967년 Hounsfield에 의해 CT가 실용화되기 이전에는 Bracewell에 의해 천문학에 적용되었다. 오늘날 CT는 산업 현장에서 물건을 파괴하지 않고 안을 검사하거나, 의료 분야에서 2차원적인 종래의 X선 촬영으로는 불가능했던 체내조직을 판별할 수 있으며, 인체의 단층 영상을 볼 수 있다. 증강현실과 결합하여 의사가 수술을 하면서 수술부위에 대한 단층 이미지를 볼 수 있는 데까지 발전하였다[2]. CT가 촬영한 여러 장의 사진을 이용하여 원하는 부분만 보이게 처리해 3차원으로 합성하여 물체의 안을 보는 가상 내시경 분야, 선원을 X-선이나 감마선 보다 투과도 차이가 큰 중성자를 이용한 단층촬영 기술에 관한 연구가 진행되고 있다. 또한 영상을 재구성하는 기법에서는 연산량을 줄이고 속도 향상, 잡음 및 별모양 현상을 줄이는 방향으로 연구가 진행되고 있다[3]. 본 논문에서는 활용분야가 넓은 컴퓨터 단층촬영 장치를 CdTe 검출기를 이용하여 X-선 단층촬영기를 직접 설계?개발하여 데이터를 수집하고 영상을 복원하는 방을 연구하였다.|X-ray was discovered by a German physicist, Wilhelm Konrad Rontgen in 1895. Since then, it has been the most important and most widely used tool in clinical medicine. The technique of tradition X-ray imaging of today does not differ much from Rontgen's. An object is irradiated by photons from an X-ray source and transmitted photons are registered on a photographic plate. Since X-ray attenuation in tissue is proportional to electron density, the X-ray intensity that traversed a region of lower density will be grater than that which has traversed a region of higher density. In other words the gray level of the image is inversely proportional to the attenuation of the tissue in the ray path. This most commonly used clinical method has however, some serious drawback. The 2-dimensional image will be a complex superposition of all the structures of 3-dimensional body. The depth information is lost. Furthermore, the size on the image of an object is dependent on its distance to the X-ray source resulting in a distorted scaling factor of the picture. In addition, as it will be explained in the next section, the contrast of the image suffers from limited dynamic range of the attenuation coefficients that exists in the human body. All these obstacles found its solution in Computed Tomography, CT. During the last decade the use of CT, increased dramatically as a diagnositc tool in hospitals. The idea of Computed Tomography is not new. The mathematical basis for this approach has been developed by the Austrian mathematician Johan Radon in 1917. Much later, in early 1960's, Allan Cormack from the Tufts University published a work on the CT as a new approach for imaging and the first scanner was built by Godfrey N. Hounsfield at EMI in England in 1972. Cormack and Hounsfield were awarded the Nobel Prize in Physiology and Medicine in 1979. To demonstrate the principles of CT, a simple set-up for educational purposes have been designed and constructed. With this the understanding of the principles of CT, the data acquisition and the image reconstruction is possible.