DR (Digital Radiography)

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1 DR (Digital Radiography)
연세대학교 원주의과대학 원주기독병원 영상의학과 영상자료실 서 창 남

2 목 차 1. DR의 개요 2. DR의 분류 3. X선의 변환방식에 따른 분류
소자의 물질구성에 따른 분류 3. X선의 변환방식에 따른 분류 직접 변환 방식 및 간접변환 방식 4. 디지털 X-선 촬영장치의 적용에 따른 분류 및 특성 치과용 DR, 유방암 진단용 DR, 일반진단용 DR

3 1.Development Imaging System
1세대: screen film -> 2세대: CR -> 3세대: indirect CR -> 4세대: DDR * 영상획득장치의 종류 film Analog X-Ray Image Capture CR Plates Indirect Digital CCD Indirect X-ray Capture CMOS Digital Direct Digital a-Si (Amorphous Silicon) Direct X-ray Capture a-Se (Amorphous Selenium)

4 DR의 정의 아날로그 필름을 이용한 방사선사진 기법과 같은 방법으로 피사체
(인체 또는구조체)에 조사된 X-선이 피사체를 투과하면서 피사체의 두께나 밀도차 에 의해 X-선의 에너지와 양의 변화가 생기는데 아날로그 필름을 이용한 경우 밝고 어둠의 차이로 피사체의 내부를 영상화하지만 DR(Digital Radiography)은 투과된 X-선을 방사선영상검출기들이 흡수하여 물리적 반응의 결과로 전기적 신호를 발생시키고 그것들을 위치정보와 함께 읽어 들여 디지털화 하여 최종적으로 영상처리 알고리즘을 이용하여 완성된 하나 의 방사선 영상을 구성하는 역할을 수행한다. Detector Display System X-ray Tube object

5 DR의 이점 1.디지털방사선촬영술은 영상의 획득, 표시, 저장을 분리함으로써
각각의 단 계를 최적화하고 따라서 진단율의 향상을 기대할 수 있다. 2.재촬영율을 1/10 이하로 줄일 수 있다. 3.디지털 방식이므로 복사 시에도 화질의 저하가 없는 동일한 영상을 얻을 수 있고, 네트워크로 연결할 경우 필름 흐름의 장애에 의한 판독의 지연 등의 문제가 해결되고, 최근에는 촬영-현상에 소요되는 시간을 획기적으로 줄일 수 있는 시스템들이 개발되고 있어 진단방사선과의 생산성을 높일 수 있다.

6 2. DR의 분류 소자의 물질 구성에 따른분류 단일형(monolithic type)소자 : 전기적 신호 발생부와 이의 전기 적 신호 처리부가 단일 소재의 반도체 물질을 이용하거나 단일 공정 에 의해 제작된 경우를 말하며 CCD 광소자만을 이용한 DR이나 CMOS 광소자만을 이용한 DR이 여기에 속한다. 혼성형(hybrid type)소자 : 전기적 신호 발생부와 전기적신호 처 리부가 각각의 다른 재질 또는 공정에 의해 제작된 경우로 이에 해당 하는 경우는 CCD 광소자와 CMOS Readout Integrate Circuit(CMOS ROIC), CdZnTe 광소자와 CMOS ROIC, a-Si 광소자와 Thin Film Transistor(TFT), a-Se 광소자와 TFT의 이종 결합 형태가 있으며, DR의 성능을 향상시키기 위해 이종간의 물질을 조합된 방사선영상검출소자가 개발되고 있다.

7 직접변환방식(Direct Conversion Method)
3. X-선의 변환방식에 따른 분류 직접변환방식(Direct Conversion Method) X-선의 흡수에 의해서 중간단계를 거치지 않고 바로 적기적인 신호 를 발생 시키는 광전물질(Photoconductors)을 사용한다. 방사선영상검출소자로는 a-Se, CdZnTe, HgI2등이 있으나, 현재 상용화된 DR로 응용되는 방사선영상검출소자로는 a-Se, CdZnTe 가 있다. 장점:중간의 아날로그 변환 과정에서 생기는 해상도의 손실이 거 의 없고 에너지 변환효율이 우수하다. TFT matrix에서 전하수집을 할 수 있기 때문에 직접 구조가 간단한 만큼 fill factor도 높다. 단점 : 노이즈가 상대적으로 많으며 구동을 위해 높은 bias 전압이 필요하고 비정질 셀레늄의 반응 회복특성으로 인해 촬영간에 일정 시간이 필요하다.

8 원리 Direct X-선이 조사되면 일시적으로 광 전물질 내부에서 전자-정공쌍이 생성된다. 이들은 물질 양단에 인가 되어 있는 전장에 의해 전자는 (+) 양극으로, 정동은 (-)음극으로 이 동한다. 이 중 아래에 위치한 active matrix array에서 검출되 는 정공이며, 이러한 과정은 신호 를 100% 검출할 수 있다는 장점이 있으나 입사된 X-선이 광전물질에 흡수되는 비율이 상대적으로 낮다. Amorphous Selenium 전자 Read Out Electronics 디지털 데이터

9 간접변환방식(Indirect Conversion Method)
X-선을 가시광으로 전환하고, 이를 광소자나 CCD로써 전기적 신호 로 변환하여 방사선을 검출하는 방식을 말한다. 방사선영상검출 소자로는 CCD, CMOS, a-Si 등이 현재 상용화된 DR로 응용되는 방사선영상검출소자이며, 이 사용되는 섬광체는 film 형태의 GADOX 섬광체와 마이크로기둥형(micro-column type) 또 는 바늘구조형(needle structured type) CsI(Tl)섬광체가 주로 사용되고 있다. 목적: 직접변환방식과는 달리 X-선 을 가시광으로 전환하는 이유는 직접 변환방식에서의 X-선의 흡수양이 상대적으로 떨어져 일정 두께의 섬광체를 이용하여 이 흡수양을 높여 전기적신호(siginal)성능을 향샹시키려는데 있다. 단점:이 과정에서 섬광체의 기하학적 구조에 따른 광자의 퍼짐 현상 (light spreading)dl 발생하고 따라서 공간분해능(spatial resolution)을 떨어뜨리기도 한다.

10 Gadolinium Oxide Sulfite Amorphous Silicon Panel
원리 Indirect Gadolinium Oxide Sulfite 피사체를 투과한 X-선이 신틸레 이터 또는 섬광체(scintillator)와 반응하여 일부의 에너지가 흡수되 는데, 이 흡수된 X-선 에너지가 섬 광체의 섬광 발생 메타니즘에 의해 가시광영역의 파장을 갖는 광장 (photon)로 전환하고, 이를 광소 자가 전기적 신호로 변환하여 방사 선을 검출하는 방식을 말한다. 빛 Amorphous Silicon Panel 전자 Read Out Electronics 디지털 데이터

11 4. 디지털 X-선 촬영장치의 적용에 따른 분류 및 특성
치과용 DR(dental DR) 치과용 DR은 방사선영상검출기 및 영상획득의 위치에 따라 구강내 (intraoral)과 구강외(extraoral)로 분류할 수 있으며, intraoral DR의 경우는 이차원구조(2-D structure)의 평판형(flat panel type) 방사선영상검출기가 일반적으로 사용되며, extraoral의 경 우는 일차원구조 선형(1-D linear structure)의 방사선영상 검출기가 사용되어 X-선과 방사선영상검출기가 상호 스캔하여 최종적 으로 파노라마(Panorama) 영상을 얻는다. 유방암 진단용 DR 유방암 진단용 DR로는 CCD 기반 검출기와 a-Se 검출기가 주로 사용된다. 일반 진단용 DR 일반진단용 DR은 치과용과 유방암진단용을 제외한 진단영역들에 서 포괄적으로 사용되고 있으며, 사용되는 방사선검출기로는 초기 에 CCD 기반 검출기가 사용되었으나 최근에는 대 면적을 가지는 검출기를 제조할 수 있는 a-Si 이나 a-Se 기반 검출기가 주로 사 용된다.

12 늘 가정의 평안이 깃들길…^^ 참고자료: 대한방사선사협회,대한의료영상정보관리학회, 원주기독병원 RINS자료집