調整可能な走査装置

专利摘要:
歯科及び顔面用の画像化のために、Ｘ線（１４）または他の透過性放射線の線源と検出器（２０）が、構台の回転軸（３６）が患者の頭を通過する状態で、患者の頭を線源（１４）と検出器（２０）の間に位置決めできるように、回転可能な構台（２８）上に互いに対向して搭載される。この検出器または線源は、それらが水平にまたは垂直に平行移動及び／または枢動できるように搭載される。構台は、線源または検出器が患者の頭に対して同じ高さのところにないことが可能であるように角度が付けられている。この構台は伸縮し、線源及び検出器を互いにより近くにまたは互いにさらに離すように移動させることができる。コリメーターは、走査場のより小さな部分を走査するように、構台の動き、及び／または線源及び検出器の動きに伴って動的に変化する。
公开号:JP2011512235A
申请号:JP2010547811
申请日:2009-02-20
公开日:2011-04-21
发明作者:キア，オミッド・エブラーヒミ；スペランザ，フランク；タンクレディ，ヘンリー・ジョン；マランドラ，エドワード
申请人:イメージング・サイエンシィズ・インターナショナル・エルエルシー；
IPC主号:A61B6-14

专利说明:

[0001] [0001]関連出願及び優先権主張
本出願は、２００８年２月２０日出願の米国特許仮出願第６１／０３０，２２２号の優先権を主張し、その内容は参照により本明細書に組み込まれている。]
[0002] [0002]参照により本明細書に組み込まれた文献の記述
本出願には、２００７年１月２４日出願の米国特許仮出願第６０／８９７，４２１号の優先権を主張する２００８年１月２４日出願の国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ０８／５１９２２号が参照により組み込まれている。本出願には、２００７年１月２４日出願の同じ米国特許仮出願第６０／８９７，４２１号も参照により組み込まれている。]
[0003] [0003]本発明は透過性放射線による物体の検査に関し、特に、異なる画像を生じさせるために異なる向きに位置決めすることができる検出器を有する走査装置に関する。]
背景技術

[0004] [0004]代表的な歯科用ＣＴシステムでは、患者は直立して座り、Ｘ線線源及び検出器が、患者の頭の中央を貫通する垂直軸の周りを回転する構台（ガントリー）の対向する端部に搭載される。高解像度のＣＴ画像化では水平面内の頭部の大部分の範囲である、頭の所望の部分をカバーする十分なデータを得るために、この検出器は、構台の回転軸に直角な円周方向、すなわち水平方向に、かなりの距離を測定しなければならない。]
[0005] [0005]現在利用可能な電子検出器は、それらの各々が規定されたピクセル面積上に規定された時間に入ってくるＸ線を引き続く計算のためのデジタルの強度値に容易に変換することができる電荷に変換する、電荷結合素子（ＣＣＤ）または他の検出器のフラットパネルアレーを含む。歯科用ＣＴユニットに使用するのに適した、ユタ州Ｓａｌｔ ＬａｋｅＣｉｔｙのＶａｒｉａｎ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ．から市販されるフラットパネル検出器の１つは、１２７μｍ（マイクロメートル）平方のピクセルサイズを有し、約２５ｃｍｘ２０ｃｍの全体パネルサイズを有する。円錐ビームでの歯科用画像化では、パネルに向かうビームの発散のために、そのパネルは約１６ｃｍｘ１３ｃｍの有効視野を与える。したがって、長軸を水平にして搭載するとき、２５ｃｍ長さのパネルは約１６ｃｍの直径を有する視野が可能になり、この大きさは、代表的な歯科用使用に対して軸（水平）方向で、高解像度で構造体を画像化するのに十分な有効範囲を可能にするのに十分である。]
[0006] [0006]しかしほとんどの通常の成人に対して、この２０ｃｍ高さのパネルは、下顎の底部からほぼ目の眼窩の底部（見られている物体のレベルのところの約１３ｃｍの有効高さ）までしか画像化できない。それはほとんどの歯科及び口腔外科用途に対して十分であるが、いくつかの種類の歯列矯正及び正顎の外科用途に対しては、眉間のレベル、概略で眉のレベルまでのＸ線画像は不可欠である。「フルフェイス（ｆｕｌｌ ｆａｃｅ）」として知られているそのような画像は過去に、異なるレベルのところで１３ｃｍ高さの２つの重ね合わされた走査を行い、この画像を結合することによって作り出されてきた。２度の走査を行うことは、患者に対する放射線量を増大させる。画像を継ぎ目無く結合することは、特に２つの走査の間で構台を再配置するために、または患者の体位を変えるために時間が掛かるとき、患者が動くのが可能になるので困難である。約９８％の成人に対して単一の走査で直径的に口の完全な有効範囲のＣＴスキャンを生じさせる幅とフルフェイス走査を生じさせる高さの両方を有する２５ｃｍ平方の検出器パネルを使用することは可能であろうが、検出器パネルのコストはパネルのサイズに対して不釣合いに増加し、完全な高さがめったに必要でないとき簡単には引き合わない。]
[0007] [0007]たった今説明した状況を改善するために、（２００７年１月２４日出願の米国特許仮出願第６０／８９７，４２１号の優先権を主張する２００８年１月２４日出願の）国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ０８／５１９２２号に記載され、図示される機器が開発された。前述の文章に述べた両方の出願は、現行の出願の権利者に譲渡され、参照により本明細書に組み込まれている。それらの出願は、（レセプターとしても知られている）検出器を横長方向の向きから縦長方向の向きに、あるいはその逆に回転させる機器を開示する。この回転は、特定の手順で使用されるとき視野の増加をもたらす。しかし、横長方向の向きから縦長方向の向きへの、あるいはその逆の回転によってさえ、より良好なＸ線断層画像及び処理を与えるために対処することがあり得る、他の視野の問題点が存在する。]
課題を解決するための手段

[0008] [0008]歯科及び顔面用の画像化のために、Ｘ線または他の透過性放射線の線源と検出器が、構台の回転軸が患者の頭を通過する状態で、患者の頭を線源と検出器の間に位置決めできるように、回転可能な構台上に互いに対向して搭載される。検出器または線源は、それらが水平にまたは垂直に平行移動及び／または枢動できるように搭載される。構台は、線源または検出器が患者の頭に対して同じ高さのところにないことがあり得るように、角度が付けられている。この構台は伸縮し、線源及び検出器を互いにより近くにまたは互いからさらに離すように移動させることができる。コリメーターは、走査場のより小さな部分を走査するように、構台及び／または線源及び検出器の動きに伴って動的に変化する。]
[0009] [0009]本発明は、本発明の方法及びシステムにより作り出されるデータも提供する。
[0010]一実施形態では、本発明は、歯科及び顔面の画像化用の装置を提供する。この装置は、制御器と、回転可能な構台と、構台上に搭載される透過性放射線の線源とを含む。透過性放射線の線源は、複数の扉を有するビーム制限器を含む。この装置は、構台の回転軸が患者の頭を通過する状態で、患者の頭を線源と検出器の間に位置決めできるように、構台上に線源と対向して搭載される透過性放射線の検出器も含む。この検出器は、第１の位置と第２の位置の間で構台上に平行移動可能に搭載され、第１の位置のところに位置決めされる第１の停止部と第２の位置のところに位置決めされる第２の停止部とを含む。第１の位置と第２の位置の間の検出器の移動は、検出器が第１の停止部に到達する前に検出器の移動が第１の方向で減速され、検出器が第２の停止部に到達する前に検出器の移動が第２の方向で減速されるように制御される。この制御器は、回転可能な構台の移動と、ビーム制限器の複数の扉と、検出器の移動とを協調させるように構成される。]
[0010] [0011]前述の全体的な説明及び以下の詳細な説明の両方とも、例示、説明のためであり、特許請求される本発明のさらなる説明を提供するためのものであることを理解されたい。]
[0011] [0012]本発明のさらなる理解を与えるために含まれ、この明細書に組み込まれこの明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示し、記述と共に本発明の原理を明らかにするのに役立つ。]
図面の簡単な説明

[0012] [0013]断層画像を発生させるための装置の概略図である。
[0014]検出器パネルを回転させる機構を示すためにカバーを取り除いた、図１の装置の構台の部分の斜視図である。
[0015]構台の図２と同じ部分の異なる斜視図である。
[0016]検出器が横長方向の向きにある、カバー及びケーブル保護具が取り外された、図２の検出器端部の外側の立面図である。
[0017]検出器が縦長方向の向きにある、カバー及びケーブル保護具が取り外された、図２の検出器端部の外側の立面図である。
[0018]横長方向の向きにある、図２の検出器端部の内側の立面図である。
[0019]縦長方向の向きにある、図２の検出器端部の内側の立面図である。
[0020]図２の実施形態の一部分の詳細図である。
[0021]図示のように１つの軸の周りを回転し、検出器のｕ軸周りで検出器の傾動が可能である検出器を有する一実施形態の図である。
[0022]構台上に角度の付いた方式で、かつ走査されている物体に対して異なる高さのところに線源及び検出器を有する一実施形態の図である。
[0023]回転可能な構台画像化システム内の検出器パネル及び線源の動きを説明するために使用されるｕ、ｖ、及びｗ軸を示す図である。
[0024]構台が伸縮する一実施形態の図である。
[0025]検出器アレーが平行移動する一実施形態の図である。
[0026]検出器アレーを平行移動させるために使用される検出器の構成部品の図である。
[0027]検出器アレーを平行移動させるために使用される構成部品を示す、検出器の分解図である。
[0028]ビーム制限器の構成部品（またはＸ線を平行にするために使用される構成部品）を示すＸ線線源の部分分解図である。
[0029]Ｘ線線源が中に配置されるチャンバとビーム制限器またはコリメーターが中に配置されるチャンバを分離するパネルを示す、図１４に示すＸ線線源のハウジングの斜視図である。
[0030]コリメーターの扉内に使用される多数のばね板（ｌｅａｆ）を示す、コリメーターの部分分解図である。
[0031]Ｘ線を平行にするために使用される構成部品の斜視図である。
[0032]先の図のコリメーター内の扉の部分切欠き図である。
[0033]図１４のビーム制限器の一部分の分解図である。
[0034]図１９Ａのビーム制限器の部分の別の分解図である。] 図１ 図１４ 図１９Ａ 図２
実施例

[0013] [0035]次にそれらの例を添付の図面に示す、本発明の様々な実施形態について詳細に言及する。
[0036]図面を参照すると、図１は本発明の一実施形態による断層装置１０を示し、それはディスプレイ１８を有する制御盤１６によって制御される走査装置１２及びコンピュータ１３を含む。走査装置１２は、Ｘ線の線源１４と、長方形のセンサアレー２２を支持する移動可能なハウジング２１（例えば、プラスチックハウジング）を含むＸ線検出器２０とを含む。走査装置１２は、画像化すべき物体用の支持部２４も含む。一実施形態では、この走査装置１２は、人間の患者（図示せず）の頭、または頭の部分、特に顎及び歯を画像化するように構成される。したがってこの支持部２４は、患者の頭または顔（図示せず）のための支持部または抑制部２６を有する座席または椅子であることができる。次いでＸ線線源１４及びＸ線検出器２０は、互いに位置合わせされたままで患者の頭の位置の周りを回ることができるように、回転式のキャリアー即ち構台２８上に搭載される。このＸ線検出器２０は、Ｘ線感受性要素の長方形のアレーを有するパネルを含む。Ｘ線検出器２０は、異なる角度からの患者の頭のＸ線シャドウグラムの流れを記録する。コンピュータ１３は、走査装置１２からこのＸ線画像データを受け取り、Ｘ線密度の３次元空間分布を計算する。] 図１
[0014] [0037]患者の頭の画像化及び空間的分布の計算は、この分野で既に知られている方法及び装置によって行うことができ、簡潔さの利益のためにここではさらに説明しない。適切な装置は、例えばペンシルバニア州ＨａｔｆｉｅｌｄのＩｍａｇｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌからｉ−ＣＡＴＣｏｎｅ Ｂｅａｍ ３−Ｄ Ｄｅｎｔａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍが市販されている。]
[0015] [0038]次に本発明の第１の実施形態を図１〜６を参照して説明する。Ｘ線検出器２０は、構台２８に取り付けられた（図２に示され、参照により組み込まれている文献で論じられている）搭載パネル３２上の円筒状ローラー軸受３０によって支持される。電気ケーブル及びこのケーブルを移動部品から保護する保護具は図示されていない。Ｘ線線源１４は、Ｘ線線源１４の中心と位置合わせされる軸（「Ｘ線軸」３３）に沿ってＸ線のビームを放射するように配置され、走査装置１２のフレームに対する構台２８の構台回転軸３６と直角に交差する。] 図１ 図２ 図３ 図４Ａ 図４Ｂ 図５Ａ 図５Ｂ 図６
[0016] [0039]検出器の軸３８（図３、５Ａ、及び５Ｂ）は、Ｘ線軸３３から水平にオフセットし、長方形のセンサアレー２２の底部と一端部から等しい距離に位置決めされる。数字を使用する一例として、一実施形態では、このパネルは動作面積２０ｃｍ×２５ｃｍを有する長方形のセンサアレー２２を有し、次いで検出器軸３８はセンサアレー２２の底縁部４０のそれぞれ及び一短縁部４２（図２に見える左端部または図３、５Ａ、及び５Ｂに見える右端部）から１０ｃｍのところにある。したがって、Ｘ線検出器２０が図５Ａに見える横長方向の向きから図５Ｂの縦長方向の向きまで検出器軸３８の周りを９０°回転するとき、この検出器は縦長方向の向きの底部短縁部４２が横長方向の向きの底部長縁部４０と同じ線上にある位置を取る。] 図２ 図３ 図５Ａ 図５Ｂ
[0017] [0040]やはり企図されるが、図示しないさらなる実施形態は以下の通りである。検出器軸３８は、Ｘ線軸３３から水平にオフセットされ、長方形のセンサアレー２２の頂縁部４４、底縁部４０、及び短縁部４２から等しい距離に位置決めされる。図示の実施形態と同じ数字を使用する一例に対して、このパネルは動作面積２０ｃｍ×２５ｃｍを有する長方形のセンサアレー２２を有し、次いで検出器軸３８はアレーの頂部、底部、及び一端部（図２に見える左端部）のそれぞれから１０ｃｍのところにある。したがって、Ｘ線検出器２０が横長方向の向きから縦長方向の向きまで検出器軸３８の周りを９０°回転するとき、この検出器は縦長方向の向きの左手長縁部が横長方向の向きの左手短縁部と同じ線上にある位置（図示せず）を取り、また、縦長方向の向きの底部長縁部が横長方向の向きの左手短縁部と同じ線上にある。] 図２
[0018] [0041]ローラー軸受３０は、例えば５．５ｃｍ直径の大直径軸受であり、最小限の遊び及びバックラッシュ（遊び）しか有さない。Ｘ線検出器２０の高解像度画像化パネルは、例えば１２７μｍのピクセルサイズを有することができる。Ｘ線検出器２０の位置決めは、余分な計算なしの高品質の画像化のために、走査内及び走査の間の両方で１ピクセルの１片内、すなわち０．１ｍｍ（１００μｍ）内になるように安定であるべきである。したがって、非常に安定な軸受３０が望ましい。]
[0019] [0042]その搭載は別として、このＸ線検出器２０は、ユタ州Ｓａｌｔ ＬａｋｅＣｉｔｙのＶａｒｉａｎ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｉｎｃ．によって供給されるものなどの、市販のフラットパネルＸ線検出器でよい。]
[0020] [0043]Ｘ線検出器２０の位置は、図２、４Ａ、及び４Ｂに見ることができる構成部品によって制御される。内部ねじを有する電機子４８（図示せず）を有するステッパーモータ４６が、外側にねじ切りされたシャフト５０を延ばし、後退させる。このシャフトは、モータの回転力に抵抗する２本の固定ロッド５６に沿って移動する案内部５５を有する把持ブロック（ｇｒａｂ ｂｌｏｃｋ）５２に連結される。この把持ブロック５２は、ベルト５４に締結される。このベルトは、２つのプーリー５７上と、ローラー軸受３０に取り付けられたジャーナル５８の周りを移動する。モータ４６がシャフト５０を延ばし、後退させるとき、このベルト５４は、ジャーナル５８をそしてそれによってＸ線検出器２０を回転させるように時計方向に、及び反時計方向に移動する。] 図２
[0021] [0044]ジャーナル５８に頭部６２を担持する腕部６０が取り付けられる。ジャーナル５８が回転するとき、頭部６２は、ジャーナル５８と腕部６０が端部停止部６４間で正確に９０度回転することができるように位置決めされる２つの端部停止部６４の間である円弧に沿って移動する。この端部停止部６４は、頭部６２が端部停止部６４によって停止させられる位置の正確な調整のためのピン６６が設けられている。この停止部は、硬化接触表面６８を有し、この頭部は、硬化接触表面７０を有する（図６）。この硬化表面は、両方の硬化表面が検出器軸３８から延びる単一の平面に沿って存在するように、頭部内の座ぐり穴７２内に配置される。ピン６６の非接触端部は、端部停止部６４内の調整ねじ７４（図示せず）に接触して置かれている。この停止部は、ねじ７６を締め付けるとピン６６をしっかりと締結するように、２分割されている。] 図６
[0022] [0045]正確さを維持するために、これらの接触部が磨耗または変形しないことが重要である。腕部と停止部の間の接触に先立つゆっくりした、低出力の回転速度が衝撃を低減させる。この目的のためにジャーナル５８に、ジャーナル５８がその端部位置のうちの１つに近づいたときを検出する１対のリミットスイッチ８０用のアクチュエータとして作用する突起部またはローブ７８ａ及び７８ｂが設けられている。このリミットスイッチは、コンピュータ１３にモータの速度を調節するための位置を信号で伝える。把持ブロック５２は、ジャーナル５８の位置に応じた速度で移動し続け、頭部６２の接触部７０が接触部６８と接触するとき停止する。ばね８２が、モータを助力し、モータの動作中モータの失速を防止するのを助けるために、搭載パネル３２とジャーナル５８に枢動的に連結される。]
[0023] [0046]上記で説明した位置の制御は、低速度接触のために企図される１つの方法にしか過ぎない。別法として、ジャーナル５８の移動は別の方法で追跡することができる。例えば、ローブ７８ａ、７８ｂ及びリミットスイッチ８０は、頭部６２が端部停止部６４のうちの１つから短い距離にあるとき、コンピュータ１３に信号を送るように配置される２次の接触部を有することができる。]
[0024] [0047]動作では、長方形のアレーを構台軸３６と位置合わせした状態で、Ｘ線検出器２０の端部位置が横長方向の位置及び縦長方向の位置になるように、ピン６６が設定される。この位置合わせは、必要な正確さの量は本発明の異なる実施形態に対して異なる可能性があるが、アレーの長さに全体にわたりピクセルサイズの一片内になるように正確にすることができる。コンピュータ１３は、９０度の回転のために数秒掛かる適度な速度で、ジャーナル５８を、したがってＸ線検出器２０を回転させるようにプログラムすることができる。次いで、頭部６２が回転の遠い方の端部のところの端部停止部６４に到達する直前に、モータ４６はブレーキが掛けられ、頭部６２はピン６６に対して穏やかに閉じられ、その結果Ｘ線検出器２０は、システムのどのような部分をも損傷させる可能性のない衝撃で正確に位置決めされる。特に、実際的である限り、Ｘ線検出器２０の端部位置でドリフトに結果としてなる可能性のある頭部６２またはピン６６の変形を避けることが望ましい。]
[0025] [0048]使用では、口腔の区域のコンピュータによる断層走査のために、走査装置１２はＸ線検出器２０と共に横長方向の向きで使用することができる。２５ｃｍ幅の長方形のセンサアレー２２によって、ほとんど全ての歯科用及び口腔用外科のための十分な品質のコンピュータによる断層撮影を可能にする、軸から十分に遠く離れたＸ線の検出が可能になる。２０ｃｍ高さの長方形のセンサアレー２２によって、ほとんどの人の頭を下側の顎の直下から眼窩のほぼ底部まで延びる区域にわたり画像化することが可能になる。特定の目的のためにより低い高さの区域のみを画像化することが必要な場合は、患者に対するＸ線線量を減らすために調整可能なコリメーターによってＸ線ビームの高さを減少させることができる。検出器パネルの位置の変更に対してＸ線ビームを平行にするために、４つの独立に制御可能なジョー（顎状部材）を有するコリメーターが適切であり、管轄区域によっては必要である。そのようなコリメーターはこの分野で良く知られており、簡潔さの利益のためにここではさらに説明しない。]
[0026] [0049]Ｘ線検出器２０を縦長方向の向きにすることによって、２５ｃｍ高さの長方形のセンサアレー２２は、下側の顎の直下からほぼ眉間のレベル、おおよそ眉のレベルまで延びる区域にわたりほとんどの人の頭を画像化することが可能になる。ある種類の歯列矯正及び正顎の外科のために割り増しの高さが必要になり、その場合は２５ｃｍ高さの長方形のセンサアレー２２が成人の約９８％に対して十分である。Ｘ線検出器２０に対して検出器軸３８を位置決めすることが、検出器パネルの長方形のセンサアレー２２の底部が縦長方向及び横長方向の向きで結果として同じレベルになり、その結果走査装置１２内での患者の位置決めが縦長方向及び横長方向の走査の両方で同一になり、そのことが患者が不正確に位置決めされたため走査を繰り返さなければならないリスクを低減する。]
[0027] [0050]２０ｃｍ×２５ｃｍの長方形のセンサアレー２２を縦長方向の向きにすることによって、検出器の幅が減少するために画像品質のいくらかの損失が存在する。しかし、Ｘ線検出器２０に対する検出器軸３８の位置決めは、長方形のセンサアレー２２の片側がＸ線軸から一杯の１２．５ｃｍであり、アレーのもう１つの側がＸ線軸からたったの７．５ｃｍであるように選ぶことができる。軸の片側のこの１２．５ｃｍの範囲は、一般に「半ビームモード（ｈａｌｆ−ｂｅａｍ ｍｏｄｅ）」と呼ばれる知られた復元方法を使用することによって、コンピュータによる断層撮影画像化においてＸ線軸の両側を１０ｃｍまで延びるパネルより直径的により良好な有効範囲を与える。この画像品質は２５ｃｍ幅のアレーによるものより低いけれども、歯列矯正及び正顎の外科のほとんどの形態に対して十分であることが見出されている。例えば、口腔診断または外科のいくつかの形態のために、実際の歯の高解像度画像が必要な場合は、この２５ｃｍ高さのフルフェイス走査は、Ｘ線検出器２０を２５ｃｍ幅の横長方向の向きで使用する、ただし６ｃｍまたは８ｃｍ高さまでのみ平行にしたＸ線ビームによる第２の走査と組み合わせることができる。そのような２重走査は、２５ｃｍ幅×２０ｃｍ高さの固定検出器パネルを有する走査装置からの２つのオーバーラップする走査を使用するフルフェイス走査から結果として生じるものより低い患者に対するＸ線線量で行うことができる。]
[0028] [0051]センサアレー２２の向きを横長方向の向き（図５Ａ）から縦長方向の向き（図５Ｂ）に変更するのに加え、Ｘ線軸がセンサアレーの前表面と非直角の角度で交差するようにＸ線軸に対してセンサアレー２２の向きを変更することが可能である。上記で述べたように、Ｘ線軸３３は構台軸３６と直角に交差し、通常は、Ｘ線軸３３がセンサアレー２２の前表面と直角に交差するようにセンサアレーが位置合わせされる。図７に示す実施形態では、センサアレー２２は、Ｘ線軸３３がセンサアレー２２と９０°より小さい角度９２で交差するように円弧９１に沿って移動することができるように、Ｘ線検出器２０に対して枢動的に搭載される。センサアレー２２の向きを変更することによってＸ線の焦点、したがって、装置１０によって画像化される被写体の特定の場所が変化する。図１０は、構台２８が伸縮式腕部１００を有する場合の一実施形態を示す。この伸縮式腕部１００は、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２の間を直線の経路ＬＰに沿って移動可能である。腕部１００の位置を経路ＬＰに沿って変更することによって、線源１４から放射されるＸ線の焦点を変更することができる。構台の長さが拡張しまたは収縮するとき、線源と、物体と、検出器の相対的位置が変化する。これは結果として走査品質と、視野と、解像度の変化になる。] 図１０ 図５Ａ 図５Ｂ 図７
[0029] [0052]具体的には、検出器と患者／物体との間の距離が増加するとき、倍率がより大きく、解像度がより高くなる。しかし、視野がより狭くなり、Ｘ線線源が点線源ではなくむしろ１ミリメートルなどの有限な直径を有することによって生じる焦点効果の結果として、画像の縁部がぼやけることによって解像度ゲインがある点で相殺される。検出器と患者／物体の間の距離を減少させることによって、視野が増加し、焦点効果を減少させ、それによって縁部の鮮明さを改善する。しかしこれらの特徴は、低下する倍率と、低下する解像度の犠牲で生じる。構台の伸縮式機構によって、所与の用途に対する倍率と、視野と、焦点効果の制御との所望の組み合わせの選択が可能になる。]
[0030] [0053]図８に追加の一実施形態が示され、そこでは、Ｘ線軸３３が患者または被写体と交差する角度が可変になるようにＸ線の線源１４及びＸ線検出器２０が枢動可能である。図８に示す実施形態によって、被写体を移動させる必要なく異なる角度からの被写体の画像化が可能になる。この可変性は、被写体の問題の特定の場所のより良好なまたは機能強化された画像になる可能性がある。例えば、ある欠陥または異常性は、特定の向きまたは特定の視点から画像化されるときのみ可視または検出可能になる可能性がある。この機能強化された画像は診断及び処置を容易にする可能性がある。] 図８
[0031] [0054]上記で説明した回転移動と置き換えるまたは回転移動を補完することができる、回転可能な構台ＣＴ画像化システムでの検出器パネルまたは線源の移動のための他の追加の代替実施形態を以下で論じる。行われる説明では、３つの方向の軸に対して言及される。これらの軸は線源と検出器の両方に適用される。それらはｕ、ｖ、及びｗ軸であり、図９に示す。ｘ、ｙ、及びｚ軸の標示は、それらが走査場体積データのｘ、ｙ、及びｚ方向と混同する可能性があるので意図的に使用しない。] 図９
[0032] [0055]最初に、走査に伴う要因についてのいくつかの論議が必要である。「放射線点（ｒａｙ ｐｏｉｎｔ）」は、点線源を去る直角の放射線が検出器パネルを打つ、検出器パネル上の位置として定義される。検出器のｕ軸に対するこの放射線点の位置は強固なパラメータである、すなわち復元の品質はｕ軸上の放射線点の相対的な位置決めの強い関数である。ｖ軸に対しては、この放射線点位置は重要なパラメータであるが、ｕ軸に対する位置ほど強いパラメータではない。これらの２つの放射線点位置パラメータは、平行移動する検出器の位置合わせ及び較正のために結合される。本明細書で提示される実施形態の各々は、画像品質に影響するパラメータを改善することができる方式での検出器の位置合わせ及び較正を可能にする。]
[0033] [0056]本明細書で図１１から１８に詳細を示す第１の代替実施形態では、検出器は図９に示すようにｕ軸に沿って平行移動する（移動する）。この直線の移動は、線源及び回転の中心のどのような移動もなしに起きる。これは、検出器に入射する垂直な放射線に対する（ｕ方向での）大きな量の移動を導入し、機械がハーフビーム（ｈａｌｆ−ｂｅａｍ）モードで動作するとき通常使用されるであろう。この結果は、検出器サイズを増加させないで、より大きな視野になる。同様な結果は、上記に記載し、２００８年１月２４日出願の国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ０８／５１９２２号に記載されているように、検出器を縦長方向モードから横長方向モードに回転させることによって得ることができる。本実施形態との相違は、本実施形態はパネルを回転させずに移動させることにある。検出器の位置と構台の間に正確な関係が存在することが必要なので、検出器を回転させる場合と同じ位置合わせ精度が必要である。] 図１１ 図９
[0034] [0057]図示の実施形態では、Ｘ線検出器２０は検出器パネルまたはハウジング１１０と、２本の案内レール１２０及び１２２に沿って走る３つの案内輪１１４と、１１６と、１１８とを有する検出器支持部（または案内プレート）１１２とを含む。この検出器支持部１１２は、支持部を駆動シャフトまたは駆動ねじ１２６とステッパーモータ１２８に連結する駆動連結器１２４を有する。モータを一方向または他の方向に電源を入れると検出器支持部１１２、及びそれによってセンサアレー２２が平行移動する。センサアレーが正確に位置合わせされていることが重要である。ハウジング１１０上に搭載される、硬化接触部を有する剛体の停止部１３０及び１３１（図１４）が存在する。検出器支持部１１２上に、やはり硬化接触表面を有する剛体の停止部１３３及び１３５が存在する。代替の構造では、この停止部は、この剛体の停止部の中と外にバッキングねじをねじ切りし、次いでそれらを所定の位置にロックすることによって調整することができる。正確さを維持するために、この接触部が磨耗または変形しないことが重要である。この目的のために、このハウジングは２つのリミットスイッチ１３７及び１３９を有し、検出器支持部１１２は、それらのリミットスイッチ用の２つのトリガー表面１４２及び１４３を有する。検出器支持部がリミットスイッチと接触するとき、設定された数のステップが剛体の停止部１３３及び１３５を剛体の停止部１３０及び１３１の近くのまたは剛体の停止部１３０及び１３１に隣接する位置まで駆動するように、モータに送られる。しかし代替の構造では、モータを可変速度で駆動することが望ましい可能性がある。例えば、平行移動のほとんどを迅速に行うことができるが、剛体の停止部の衝撃を減らすために剛体の停止部間の接触に先立って減速した、より低い電力での速度をモータに開始させるように、検出器が迅速に平行移動することが望ましい可能性がある。] 図１４
[0035] [0058]第２の代替実施形態では、この検出器はｖ軸に沿って平行移動する（移動する）。これは、前に説明した検出器パネル平行移動構成部品を、約９０度回転した位置に設定することによって行うことができる。検出器パネルを垂直に平行移動させることは視野を増加させない可能性があるが、体積有効範囲の整形が可能になる。例えば、走査面積の頂部は、円錐の方向というだけの理由で、当然円錐形状を示す。検出器をｖ方向に移動させることによって、この形状は円錐の量を増加させる／減少させるように、あるいは場合によっては円錐を逆さにするように改変することができる。]
[0036] [0059]図は、構台の水平の梁部材と検出器装着ポッドの間の連結部が固定されたまま、検出器装着ポッド上を検出器が平行移動する一実施形態を示すが、装着ポッドをベースに対して平行移動及び／または回転で移動可能にすることも可能である。以下の論議は他のそのような実施形態に関する。]
[0037] [0060]本発明の原理を実施する第３及び第４の代替実施形態では、検出器はそのｕ軸またはｖ軸の周りをそれぞれ回転することができる。ｗ軸周りの回転は、上記で参照する特許出願に全体的に開示されている。ｕ軸またはｖ軸周りの回転は、有効解像度を増加させ、かつ／またはより高い解像度の体積走査を達成する可能性がある。]
[0038] [0061]第５及び第６の代替実施形態では、軸ｕまたは軸ｖに沿った平行移動は、代替実施形態１及び２でそれぞれ検出器に対して行われたように、線源に対して行うことができる。]
[0039] [0062]第７及び第８の代替実施形態では、軸ｕまたは軸ｖ周りの同じ回転を、代替実施形態３及び４でそれぞれ検出器に対して行われたように、線源に対して行うことができる。ｗ軸（Ｘ線が線源からそこを通り供給される軸）周りの線源の回転は、線源が（ほとんど）点線源である理由のため画像に大きな影響を有することはありそうもない。]
[0040] [0063]第９の代替実施形態では、線源及び検出器がそのｕ軸に沿って回転することができるように構台に角度を付けることができる（一例として図８参照）。この考え方の適用の一例は、Ｘ線線源１４を比較的低い位置に、好ましくは被写体の肩の下に配置し、線源１４を上向きに向けることである。これは、線源１４が構台２８の端部に対して垂直軸に沿って移動可能なように、線源を軌道または案内部上に搭載することを含む、多数の方法で実施することができる。線源１４がより下側にあるとき、検出器は相対的な表現でより高くなる。角度の付けられた向きは静止していることができ、あるいは制御可能な方式で線源の向きを変える構台内の取付具を使用して、特別な走査動作のために動的に選択することができる。上記で述べたように、図８に示す実施形態によって、被写体を移動させる必要なく異なる角度からの被写体の画像化が可能になる。この可変性が、問題の特定の位置のより良好なまたは機能強化された画像につながることができる。] 図８
[0041] [0064]第１０の代替実施形態では、Ｘ線の（ときには動的平行化と呼ばれる）動的ビーム限定は、走査場の１つの特定の区域のみを目標にする。この実施形態では、機械はあたかも視野全体を考慮するかのように同じ方式で走査場の周りを回転する。しかし、Ｘ線場が問題である体積のみカバーするように、ビーム制限器がＸ線ビームを動的に整えるために使用される。]
[0042] [0065]この第１０の代替実施形態では、場合によってはこのビーム制限器は、構台が回転するとき問題の体積の照射を維持するために移動場を作り出す必要がある可能性がある。これは、機械が走査場の周りを回転するとき、照射される領域を変更するようにプログラム的に制御される、動的ビーム制限器の使用が必要になる。]
[0043] [0066]ビーム制限器の一実施形態を添付の図１４から図１９に示す。ビーム制限器２００が図１４に示されている。このビーム制限器２００は、Ｘ線線源１４の一部であり、ハウジング２０４内に配置されるプレート２０２に取り付けられる。図示のビーム制限器２００の実施形態は、散乱遮蔽支持プレート２０８及び鉛の散乱遮蔽体２１０を有する散乱遮蔽構造体２０６と、２つのシャッター構造体２１２及び２１４とを含む。図示の構造では、シャッター構造体２１２及び２１４は同じ構成部品を含み、したがって略して１つのみ説明する。例えば、シャッター構造体２１２は、２つの扉またはシャッター２１８及び２２０を支持する搭載プレート２１６を含み、各扉２１８及び２２０は、互いに対して移動するように対応するキャリアープレート２２２及び２２４に連結される。このキャリアープレート２２２及び２２４は、対応する光学センサ２３０及び２３２にそれぞれ接続されるモータ２２６及び２２８によってそれぞれ作動させられる。この光学センサ２３０及び２３２は、扉２１８及び２２０の相対的な位置を求め、扉２１８及び２２０を互いに対して移動させるために、センサ２３０及び２３２に対するキャリアープレート２２２及び２２４の位置に関する信号を発生させる。] 図１４
[0044] [0067]両方のシャッター構造体２１２及び２１４の扉２１８及び２２０は、放射すべきＸ線のために制御可能な場所に窓を作り出すために使用される。図示の構造では、シャッター構造体２１４の扉２１８及び２２０はｕ方向に水平に移動し、シャッター構造体２１２の扉２１８及び２２０はｖ方向に垂直に移動する。どちらのセットの扉も、線源が物体を照射するのを遮断するように合わさることができ、あるいは所望の位置のところに開くことができる。１セットの扉を開き、もう１つを部分的に閉じることによって、垂直なまたは水平のスリットのような開口部が作り出される。第２のセットの扉も部分的に閉じた位置にもって行く場合は、このスリットの長さを減少させることができる。このようにすると、スリットを長方形または正方形の開口部にすることができる。４つの扉の相対的な位置を制御することによって、この長方形または正方形は、Ｘ線線源１４の前で多数の異なる位置に動的に移動させることができる。（両方のシャッター構造体２１２及び２１４の２１８及び２２０の）４つの扉の動きを構台２８及び／または検出器２０の動きと協調させることによって、走査されている物体の特定の部分を目標にすることができる。例えば、顎の１つの歯の領域である。これを行う理由の中には、患者に対するＸ線線量を制限すること、後光などの画像の問題点を生じさせるＸ線散乱の量を制限すること、及び処理がより迅速に行うことができるように検出器に到達するデータの合計量を減らすことがある。]
[0045] [0068]上記で説明したビーム制限器２００の実施形態は、結果として長方形または正方形の開口部になる散乱遮蔽体及び扉を使用する。しかし、円形形状などの他の形状の開口部に結果としてなる可能性のある他の幾何学的形状も企図される。]
[0046] [0069]他の実施形態では、２００８年１月２４日出願の国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ０８／５１９２２号によって記載されるような、検出器２０の縦長方向から横長方向への回転は、この出願のｕ、ｖ、及びｗ軸周りで説明された平行移動、回転、及び角度付けと組み合わせることができる。そのような組み合わせの１つの利点は、パネルの一部分のみ読み出すことにより速度が改善されることであろう。パネルが縦長方向または横長方向のモードであるかに変更することによって、パネルがそのデータを取得している間に、より容易に従ってより迅速に読み込まれるデータをパネルのその部分によって取り込むことができる。これによって、全てのＣＴ走査用途で望ましい特徴である、処理の速度を上げることができる。]
[0047] [0070]Ｘ線検出器２０として使用するのに適したいくつかの市販の検出器パネルは、高解像度のパノラマ画像化モードのための組み込み電子機器を装備しており、そこでＸ線ビームは狭い垂直スリットに平行にされ、検出器アレーの対応する部分内の検出器ピクセルのみ読み出される。そのモードは、読まれるピクセルの数を減少させることによって読み出し処理を極めて速くする。しかし、使用可能なパネルは、横長方向の向きでしかパノラマスリットモードを支持しない。高解像度、フルフェイスのパノラマ画像化は通常必要ではないが、いずれかの向きでの固定された検出器パネルがそれらのモードのうちの１つしか提供できない場合、本機器の回転可能なＸ線検出器２０によって、２５ｃｍ高さのフルフェイス走査とパノラマスリットモードを含む動作モード間の切り替えが可能になる。]
[0048] [0071]様々な組み合わせ、改変形態及び変形形態を本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく本発明内で行うことができる。したがって本発明は、それらが添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物に入る場合は、説明された実施形態の組み合わせ、改変形態及び変形形態を包含することを意図している。]
[0049] [0072]一例として、２０ｃｍ×２５ｃｍのセンサのアレーを有する検出器パネルが使用された。それは一例でしかなく、他のサイズの検出器パネルを使用することができる。
[0073]一例として、底縁部及び１つの側縁部が横長方向及び縦長方向のモードで構台に対して同じ位置になるように、パネルの２つの縁部から等距離のところにある軸受３０の軸によって位置決めされるＸ線検出器２０が説明されてきた。底縁部及び１つの側縁部が横長方向及び縦長方向のモードで構台に対して同じ位置になるように、パネルの３つの縁部から等距離のところにある軸受３０の軸によって位置決めされるＸ線検出器２０も一例として説明されてきた。それらの配置に対するいくつかの理由が確認されてきた。しかし、軸受３０の軸に対するＸ線検出器２０の他の位置が可能であり、特定の目的または特定の走査装置形態に対して望ましい可能性がある。]
[0050] [0074]図１は、画像データが処理され、分析されるコンピュータ１３が走査装置１２に接続されるのを示す。単一のコンピュータ１３が走査装置１２を制御し、データを処理することの両方を行うことができる。別法として、処理の一部分または全てを別のコンピュータで行うことができる。走査装置１２からのデータは、都合の良いフォーマット、例えばＤＩＣＯＭフォーマットで処理の都合の良い段階でコンピュータからコンピュータに伝送することができる。このデータは、例えばコンピュータからコンピュータに直接伝送することができ、あるいは例えば記憶サーバーにアップロードし、記憶サーバーからダウンロードすることができる。モータ４６及びＸ線検出器２０の移動の詳細な制御は、走査装置１２内の専用の論理制御器によって制御し、コンピュータ１３または他の外部制御器は、縦長方向及び横長方向の向きのうちの特定された１つを採用するための命令を発し、Ｘ線検出器２０が特定の向きにあることを確認する信号を受け取るのみであることができる。] 図１

权利要求:

請求項1
歯科及び顔面の画像化用の装置であって制御器と、回転可能な構台と、前記構台上に搭載され、複数の扉を有するビーム制限器を含む透過性放射線の線源と、前記構台の回転軸が患者の頭を通過する状態で、前記患者の頭を前記線源と前記検出器の間に位置決めできるように、前記構台上の前記線源に対向して搭載される透過性放射線の検出器とを備え、前記検出器は、第１の位置及び第２の位置の間で前記構台上に平行移動可能に搭載され、前記第１の位置のところに位置決めされる第１の停止部と前記第２の位置のところに位置決めされる第２の停止部とを含み、前記第１の位置及び前記第２の位置の間の前記検出器の移動は、前記検出器が前記第１の停止部に到達する前に前記検出器の前記移動が第１の方向で減速され、前記検出器が前記第２の停止部に到達する前に前記検出器の移動が第２の方向で減速されるように制御され、前記制御器が前記回転可能な構台の移動と、前記ビーム制限器の前記複数の扉と、前記検出器の移動とを協調させるように構成される、装置。
請求項2
前記検出器または前記線源のうちの少なくとも１つが、前記構台の前記回転軸に対して全体的に直角な方向で、前記構台に平行移動可能に搭載される、請求項１に記載の装置。
請求項3
前記検出器または前記線源のうちの少なくとも１つが、前記構台の前記回転軸に対して全体的に平行な方向で、前記構台に平行移動可能に搭載される、請求項１に記載の装置。
請求項4
歯科及び顔面の画像化用の装置であって、回転可能な構台と、前記構台上に搭載される透過性放射線の線源と、前記構台の回転軸が患者の頭を通過する状態で、前記患者の頭を前記線源と前記検出器の間に位置決めできるように、前記構台上の前記線源に対向して搭載される前記放射線用の検出器とを備え、前記検出器または前記線源のうちの少なくとも１つが、前記構台上に回転可能に搭載される、装置。
請求項5
前記検出器または前記線源のうちの少なくとも１つが、前記構台の前記回転軸に対して全体的に直角な方向で、前記構台上に回転可能に搭載される、請求項４に記載の装置。
請求項6
前記検出器または前記線源のうちの少なくとも１つが、前記構台の回転軸に対して全体的に平行な方向で、前記構台上に回転可能に搭載される、請求項４に記載の装置。
請求項7
歯科及び顔面の画像化用の装置であって、角度の付けられた回転可能な構台と、前記構台上に搭載される透過性放射線の線源と、前記構台の回転軸が患者の頭を通過する状態で、前記患者の頭を前記線源と前記検出器の間に位置決めできるように、前記構台上の前記線源に対向して搭載される前記放射線用の検出器とを備え、前記検出器または前記線源のうちの少なくとも１つが、前記患者の頭の垂直な中間点より下側に搭載され、前記検出器または前記線源のうちの前記少なくとも１つのもう１つが、前記患者の頭の前記垂直な中間点より高く搭載される、装置。
請求項8
前記線源が前記患者の頭の前記垂直中間点より下側に搭載される、請求項７に記載の装置。
請求項9
前記検出器が前記患者の頭の前記垂直中間点より下側に搭載される、請求項７に記載の装置。
請求項10
前記検出器及び前記線源が、前記検出器及び前記線源の間を通る同じ軸上で固定的に位置合わせされる、前記請求項のいずれかに記載の装置。
請求項11
歯科及び顔面の画像化用の装置であって、回転可能な構台と、前記構台上に搭載される透過性放射線の線源と、走査場の特定の区域のみカバーするように前記透過性放射線を整えるために、前記線源のその平行を変更する動的コリメーターと、前記構台の回転軸が患者の頭を通過する状態で、前記患者の頭を前記線源と前記検出器の間に位置決めできるように、前記構台上の前記線源に対向して搭載される前記放射線用の検出器とを備え、前記検出器または前記線源のうちの少なくとも１つが、前記患者の頭の前記垂直中間点より下側に搭載され、前記検出器または前記線源のうちの前記少なくとも１つのもう１つが前記患者の頭の前記垂直中間点より高く搭載される、装置。
請求項12
歯科及び顔面の画像化用の装置であって、伸縮式、回転可能な構台と、前記構台上に搭載される透過性放射線の線源と、走査場の特定の区域のみカバーするように前記透過性放射線を整えるために、前記線源のその平行を変更する動的コリメーターと、前記構台の回転軸が患者の頭を通過する状態で、前記患者の頭を前記線源と前記検出器の間に位置決めできるように、前記構台上の前記線源に対向して搭載される前記放射線用の検出器とを備え、前記検出器または前記線源のうちの少なくとも１つが、前記患者の頭の垂直な中間点より下側に搭載され、前記検出器または前記線源のうちの前記少なくとも１つのもう１つが、前記患者の頭の前記垂直な中間点より高く搭載される、装置。
請求項13
前記検出器の長軸に沿った長さが、前記長軸が前記患者の頭に対して直立しているとき、通常の成人のフルフェイスＣＴに対して十分である、前記請求項のいずれかに記載の装置。
請求項14
前記構台の前記回転軸が全体的に、局所的な重力垂直線の方向で動作するように配置される、前記請求項のいずれかに記載の装置。
請求項15
長軸が前記構台の前記回転軸に対して直角な状態で、前記検出器の中心が前記線源からの放射線のビームの中央軸上にあるように前記検出器が位置合わせされ、前記中央軸が前記構台の前記回転軸と交差する、前記請求項のいずれかに記載の装置。
請求項16
１つの角が両方の位置で同じ位置になるように前記検出器が搭載される、前記請求項のいずれかに記載の装置。
請求項17
前記装置が、コンピュータデバイスをさらに備え、前記コンピュータデバイスは、前記検出器から放射線データを受け取り、ボクセルデータとコンピュータによる断層ピクセルデータのうちの少なくとも１つを計算するように構成される、前記請求項のいずれかに記載の装置。
請求項18
前記検出器が全体的に長方形である、前記請求項のいずれかに記載の装置。
請求項19
前記検出器がフラットパネル検出器である、前記請求項のいずれかに記載の装置。