(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者から口腔内のＸ線画像を取得するための装置であって、
Ｘ線源と、
１つまたは複数の検出可能要素を含む口腔内画像検出器と、
前記Ｘ線源の近くで位置的に連結され、前記口腔内画像検出器が前記患者の口腔内にある場合、前記１つまたは複数の検出可能要素の位置を感知する際に起動可能な、１つまたは複数のセンサと、
前記１つまたは複数のセンサと信号通信しており、前記口腔内画像検出器の位置及び角度を算出するための格納命令に応答するコントロールロジックプロセッサーと、
前記Ｘ線源に位置的に連結され、前記コントロールロジックプロセッサーと信号通信するとともに、前記コントロールロジックプロセッサーからの信号に応じて、前記算出された口腔内画像検出器の位置へ画像を投影する際に起動可能なプロジェクターと、を含み、 前記Ｘ線源の光軸と前記口腔内画像検出器表面との３次元的な角度オフセットが生じているときに、当該角度オフセットの解消を誘導する画像処理が投影画像に対して行われる装置。
【請求項２】
口腔内のＸ線画像を取得するための装置であって、
Ｘ線源と、
１つまたは複数の所定周波数で電磁気信号を放射する際に起動可能な複数の信号放射体を含む、口腔内画像検出器と、
前記Ｘ線源と位置的に連結され、前記信号放射体からの電磁気信号を受信する際に起動可能な１つまたは複数の信号受信機と、
前記１つまたは複数の信号受信機と信号通信しており、前記口腔内画像検出器の位置及び角度を算出するための格納命令に応答するコントロールロジックプロセッサーと、
前記Ｘ線源に位置的に連結され、前記コントロールロジックプロセッサーと信号通信するとともに、前記コントロールロジックプロセッサーからの信号に応じて、前記算出された画像検出器の位置へ向けて画像を投影する際に起動可能なプロジェクターと、を含み、 前記Ｘ線源の光軸と前記口腔内画像検出器表面との３次元的な角度オフセットが生じているときに、当該角度オフセットの解消を誘導する画像処理が投影画像に対して行われる装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に画像診断法に関し、より詳細には、歯科Ｘ線写真撮影用のＸ線ビームを口腔内の画像検出器と位置合わせさせるための装置、およびそのような装置を使用する撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＸ線写真診断においては、Ｘ線放射線源および検出器の間に対象が配置され、Ｘ線源および検出器の相対的な位置は、画像の取得に対して適切なアライメントおよび角度で配置される。対象が患者の上肢、下肢、または胸部である場合、Ｘ線管および検出器はＸ線技師から見え、容易に位置合わせできる。
【０００３】
アライメントは歯科または口腔内Ｘ線撮影ではより難しいものとなる。検出器の位置は患者の口腔内にあって技師からは見えない。そのため、技師は何らかのタイプのホルダーに検出器を入れて、口腔内の適所にこのホルダーを挿入するのが典型的である。ホルダーは咬合板、または検出器が適切に配置されるよう支援する他のタイプの支持部材を有する場合がある。よく知られているように、このタイプのホルダーは患者にとっては邪魔で不快なものとなる。ホルダーおよび他の位置決め装置にはエラー防止機能はなく、これらの装置の位置決め誤差により得られた像は、診断に不適切となる場合がある。例えば、検出器のアライメントが不十分であると、コーンカット、根尖部の欠損、および伸長とこれに関連するアンギュレーション（入射角）エラーまたは視差エラー等が引き起こされる可能性がある。これらアライメントの問題により、許容可能な画像を取得するための再撮影、追加の画像取得が必要となる。再撮影により、患者は余分にＸ線に照射曝露されるとともに、口腔内のセンサによる不快感が長引くことになるため、再撮影は望ましくない。
【０００４】
従来のＸ線源には、技師によるＸ線源の位置および角度の調整を支援する目標表示器がある。これら目標表示器では、放射線ビームのセンタリングを支援する輪郭を描くために可視光線を使用することが多い。これらは放射線検出器が見える場合には役立つが、口腔撮像等で検出器が見えない場合には上手くいかない。技師は、口腔内のセンサの位置とセンサ上でのＸ線の入射角との両方を推測または推定しなければならない。
【０００５】
図１Ａおよび１Ｂの簡略図において、Ｘ線源１０と検出器２０の不正確なアライメントがどのように引き起こされるかを示す。これらの例では、目標をセンタリングするために使用する可視光線の目標表示１２が、Ｘ線源１０から提供されている。例（ａ）で示すように、目標が正しくアライメントされている場合、検出器２０は目標表示１２内に表示され、センタリングされている。例（ｂ）と（ｄ）では、目標は不正確である。
【０００６】
最良の撮像結果を得るためには、角度に関する正確なアライメント、またはアンギュレーションも必要である。Ｘ線源１０からの入射放射線は、例（ａ）で示すように検出器２０に対して直角であることが好ましい。図１のラインＮは、検出器２０の表面に対して正常な、また直角なラインを示す。例（ｃ）と（ｄ）は不正確な角度アライメントを示す。例（ｃ）では、目標は正しいが、アンギュレーションが不正確である。例（ｄ）では、目標およびアンギュレーションの両方が不正確である。例（ｅ）では、検出器２０が平面内で回転している。
【０００７】
図１Ａおよび１Ｂの模式図の例が、検出器２０に対してＸ線源１０が直角となる位置決めを想定していることに注目することは有益である。実施形態のいくつかにおいては、傾いた入射方向を用いてもよい。
【０００８】
Ｘ線源に対する口腔内センサの位置決め問題に対する解決策の一つが、Ｔｒａｎｃｈａｎｔらによる、米国特許出願公開第２００９／００６０１４５号明細書、表題「ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ  ＡＤＪＵＳＴＭＥＮＴ  ＯＦ、ＭＯＢＩＬＥ  ＲＡＤＩＯＬＯＧＹ  ＦＡＣＩＬＩＴＹ」に記述されている。Ｔｒａｎｃｈａｎｔら、’０１４５に記述された装置では、高周波（ＲＦ）放射体等の電磁放射体を、Ｘ線源に対する口腔内検出器の位置および角度を決定するセンサ（受信ユニット）と一緒に使用する。次いで、オペレータコンソールまたは表示画面上で、オペレーターに対してアライメントの誤りが報告される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０６０１４５号明細書
【特許文献２】国際公開第２００６／０６１３５７号
【特許文献３】米国特許第５４６３６６９号明細書
【特許文献４】国際公開第２００７／１４９４０２号
【特許文献５】国際公開第２００４／０１７８３３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
Ｔｒａｎｃｈａｎｔらの’０１４５の開示で提案された解決策は、口腔内Ｘ線撮影において、不正確なアライメントを検出および伝えることができ、患者の口腔内で邪魔となる位置決め装置の必要性を最小限とするか、または無くすことができる。しかしながら、実用上の問題がいくつか残っている。技師は不正確なアライメントを正し、正確にアライメントされたことを確認するための情報を必要とする。例えば情報をオペレータコンソールに提供するというような、アライメント情報を伝えるための従来の方法では、位置調整を行う場合不便となる場合がある。技師は、正確にアライメントできるまでオペレータコンソールとＸ線管の間を行き来しながら、各調整をチェックし修正しなくてはならない。
【００１１】
したがって、口腔内Ｘ線撮影での放射線源および画像検出器のアライメントを改善できる装置および方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的は、放射線源と検出器のアライメント性能を改善した装置および方法を提供することにより、口腔内Ｘ線撮影の技術を進歩させることである。
【００１３】
本発明が提供する利点は、放射線源と画像検出器をアライメントさせるのに必要な調整を迅速に可視化することである。
【００１４】
これらの目的は説明のための単なる一例としてあげられ、このような目的は本発明の１つ又は複数の実施形態の代表的なものとなりえる。開示された発明により本質的に達成される他の望ましい目的および利点は当業者には考えられるものであろうし、また明らかとなるであろう。添付の請求項で本発明を定義する。
【００１５】
本発明の１つの態様によれば、口腔内のＸ線画像を取得するための装置が提供される。この装置は、ａ）Ｘ線源と、ｂ）１つ又は複数の検出可能要素を含む口腔内画像検出器と、ｃ）Ｘ線源の近くで位置的に連結され、口腔内画像検出器が患者の口腔内にある場合、１つ又は複数の検出可能要素の位置を感知する際に起動可能な１つ又は複数のセンサと、ｄ）１つ又は複数のセンサと信号通信しており、口腔内画像検出器の検出器位置を算出するための格納命令に応答するコントロールロジックプロセッサーと、ｅ）Ｘ線源に位置的に連結され、コントロールロジックプロセッサーと信号通信するとともに、コントロールロジックプロセッサーからの信号に応じて算出された口腔内画像検出器の位置へ画像を投影する際に起動可能なプロジェクターと、を含む。
【００１６】
本発明のここまでの記述、および他の目的、特徴、ならびに利点は、この後、添付の図面で説明される本発明の実施形態の詳述から明らかとなるであろう。図の各要素は同縮尺とは限らない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】アライメント問題の様々な側面を示す、簡略模式ブロック図である。
【図１Ｂ】アライメント問題の様々な側面を示す、簡略模式ブロック図である。
【図２】口腔内の画像検出器の横位置および角度方向を算出する撮像装置を示す模式ブロック図である。
【図３】口腔内の画像検出器の横位置および角度方向を算出し、患者の頬上に表示を投影する撮像装置を示す模式ブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態において三角測量を位置検出にいかにして使用するかを示す模式図である。
【図５】一実施形態による口腔内のＸ線撮像装置を示す斜視図であり、アライメントが正しくない場合の図である。
【図６】一実施形態による口腔内のＸ線撮像装置を示す斜視図であり、アライメントが正しい場合の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
下記は、本発明の好ましい実施態様の詳述であり、図面を参照しながら説明される。同一の参照数字は、いくつかある図形それぞれの構成の同一の要素を特定する。
【００１９】
本開示において、用語「検出器」は、患者の口腔内に置かれ、放射線を受信し、画像内容を提供する要素を指す。そのような検出器は、フィルム片をスリーブまたはフィルムホルダー内に有する感光性のフィルム要素であってよく、Ｘ線画像を提供するためにフィルムは別途現像される。また、検出器はＸ線画像データを提供するために別途スキャンされる蛍光体蓄積素子、または撮像システムにＸ線画像データを直接提供するデジタル検出器であってもよい。
【００２０】
図１Ａおよび１Ｂの簡略図に示すように、患者の口腔内での検出器２０の横（左右）位置、および検出器２０のアンギュレーションは、優れたアライメントを達成するための重要な因子である。図１Ｂの（ｅ）で示したような平面内での検出器の回転（すなわち直交軸Ｎを中心とした回転）は、重要性は低くはなるが、所望のアライメントを維持するために考慮され得る。
【００２１】
本発明の装置の部分および動作をよく理解するため、撮像システムが適切なアライメントをどのように検出できるのか示すことは有益である。図２のブロック図を見てみると、撮像検出器２０とＸ線源１０のアライメントを検出する口腔内撮像装置２２が示されている。そのようなシステムの一例が、前述したＴｒａｎｃｈａｎｔら、’０１４５の開示にある。
【００２２】
図２の配置では、検出器２０を患者の頬１８の内側の歯１４の近くに配置する。検出器２０の一部として、検出可能要素３０をいくつか組み込む。この検出可能要素３０は、高周波（ＲＦ）放射体等の電磁信号放射体として示される。検出可能要素３０は、Ｔｒａｎｃｈａｎｔらの’０１４５に記載されているように、三角測量情報を提供するために互いに間隔を空けるのが典型的である。センサ２４は、Ｘ線源１０と位置合わせさせ位置的に連結されており、放射されたＲＦシグナルを感知する等の何らかの方法により、検出可能要素３０の存在を感知する。ＲＦ放射体、例えばＲＦＩＤタグに使用される微小な放射体等を起動させ感知するための方法は、信号検出分野の関係者にはよく知られている。コントロールロジックプロセッサー２６は、１つ又は複数のセンサ２４と信号通信する。また、コントロールロジックプロセッサー２６は、検出可能要素３０と、Ｘ線源１０に対して既知の位置にあるセンサ２４とからの受信信号、または、他の検出可能な特徴に基づいて、従来からの三角法による算出を行う。これは、Ｘ線源１０に対して、患者の口腔内にある検出器２０の対応する位置的および角度的アライメントを決定するために実行される。次いで、オペレータコンソールディスプレイ２８は、オペレーターにアライメント情報を示し、また、必要とされる調整設定を推奨してもよい。センサ２４は、１つ又は複数の所定周波数の電磁信号を受信する際に、起動可能となっている。
【００２３】
本発明の実施形態は、技師へのアライメント情報の提供により図２の基本システムを改良し、これをより容易に使用することができる。本発明のアライメント装置は、検出器の位置および角度に対してＸ線管を適切にアライメントするためのガイドとして、歯科患者の頬上に画像を投影する。図３の撮像装置３６の実施形態を参照すると、コントロールロジックプロセッサー２６は、図２に記述された方法と類似した方法でアライメント情報を得る。さらに、コントロールロジックプロセッサー２６は、患者の頬１８、口唇、または顔面上に画像を投影するため、プロジェクター４０と画像データの通信を行う。
【００２４】
図４の斜視図は、一実施形態においてアライメントの補正値を測定するために、検出器２０の位置および角度を示すための三角測量の使用法を模式的な形で示したものである。一実施形態においてＲＦトランシーバーとなる、センサ２４ａ，２４ｂは、Ｘ線源１０に対して既知の位置にあり、例えばＸ線管上のＸ線源の近くに取り付けられる。信号放射体または他のタイプの検出可能要素３０は対で配置し、検出器２０の角に位置させるのが典型的である。検出可能要素３０には、それぞれセンサ２４ａ，２４ｂにより感知され得る検出可能な特徴を備える。一実施形態において、検出可能要素３０は、それぞれ対応する信号受信機である、センサ２４ａ，２４ｂから送信された信号に応じるなどして電磁場を生成するＲＦ装置である。放射された電磁場の位相、強度、または他の特性は、対応するセンサ２４ａ，２４ｂにおいて計測され、放射および受信要素間の相対距離を決定するために使用される。例えば、図４のＲＦ検知の実施態様では、検出可能要素３０として作用する、放射体の各対の信号が同位相である場合、良好なアライメントが達成されたことになる。位相が異なる状態はアライメントが不十分であることを示し、調整に必要な指示を表示できる。センサ２４ａ，２４ｂはコントロールロジックプロセッサー２６と信号通信する。
【００２５】
同様に、アライメントの補正値の測定のため、相対的な信号強度を、Ｘ線源に対する検出器２０の位置および角度を示すための、代替案として使用し得る。ＲＦの実施態様におけるこのアプローチを使用すると、検出可能要素３０として作用する最も近い信号放射体は、これに対応して、センサ２４ａまたは２４ｂにおいて最も強い信号強度を示す。
【００２６】
図４の配置を使用する場合、４つすべての放射体、または他のタイプの検出可能要素３０から放射された信号の強度が等しい場合は、良好なアライメントを示す。信号強度が異なる場合、どの調整が必要かを示すために、それらの変化に対するパターンを使用できる。一例として、前述したＴｒａｎｃｈａｎｔらの’０１４５の開示では、アライメントの位置決めをコンピュータ処理するために、三角測量および複数の放射信号の感知を使用する位置検知システムが記述されている。当然のことながら、適切なアライメントを決定するために、１つ又は複数のセンサ２４および検出可能要素３０を使用する、異なる構成の補正値をも使用できる。これは信号処理および位置感知技術の技術者にはよく知られたことである。
【００２７】
図５および６の斜視図を参照して、本発明の実施態様の別の利点を示す。Ｘ線管の端部に向かう位置に、またはＸ線システムの他の部分に取り付けるなどして、位置的にＸ線源１０に連結されたプロジェクター４０は、例えば、隠れた検出器２０の位置４２（点線の輪郭で示す）を表示するために、および、Ｘ線源の目標表示１２がＸ線源１０から提供されていない場合は、さらにこれ（目標表示１２）を表示するために、患者の頬の上に二次元の画像を投影する。図５は、位置４２が目標表示１２と位置合わせされていないため、目標アライメントが不正確である例を示す。図６は、位置４２が目標表示１２間でセンタリングされており、目標アライメントが正しい例を示す。
【００２８】
プロジェクター４０は、Ｘ線源１０の上に取り付けることができる撮像プロジェクターの数あるタイプのなかのいずれかであり得る。一実施形態において、プロジェクター４０は、例えばＭｉｃｒｏｖｉｓｉｏｎ  Ｉｎｃ．，Ｒｅｄｍｏｎｄ，ＷＡ，ＵＳＡのピコプロジェクターディスプレイ等のピコプロジェクターである。このような装置は、小型、低重量、および低電力要件等の数多くの理由による利点がある。携帯電話および他の携帯性の高い電子デバイスで使用されるこのようなピコプロジェクターは、ディスプレイ表面上で１つ又は複数の低出力レーザーをスキャンする。ピコプロジェクターは、様々な距離での投影に対して最低限の光学部品しか必要としない。レーザー光それ自体は、必要に応じて速やかに電力がオンオフされ、電力は投影される画像ピクセルに対してだけ消費される。これにより、ピコプロジェクターを低電力レベルで動かすことが可能となり、バッテリー電源をプロジェクター４０に使用できる。代替の実施態様では、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．のデジタルライトプロセッサ（ＤＬＰ）等のデジタルマイクロミラーアレイ；Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍａｃｈｉｎｅｓ，Ｉｎｃ．の回折格子ライトバルブ（ＧＬＶ）装置等の微小電気機械回折格子型ライトバルブアレイ；またはシリコン基板上の反射型液晶（ＬＣＯＳ）装置等の液晶デバイス（ＬＣＤ）を使用するプロジェクター等の他のタイプの電子撮像プロジェクターを使用する。
【００２９】
プロジェクター４０の光源としてレーザーを使用する場合、コヒーレンスなレーザー光線が患者または従事者の眼球へ与える負担を最小限にするために、別途対策を取ることができる。超低出力レーザーは、常にわずかな光強度しか送達しない走査速度で使用されてよい。例えば、レーザー光をいくらか拡散させるために光路に拡散要素を置いてもよく、これにより投影画像の品質または有用性にほとんど、または全く影響せずに強度を低減することとなる。有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）装置等の発光ダイオード（ＬＥＤ）または他の低出力の固体光源を代わりに使用してもよい。
【００３０】
プロジェクター４０により投影される画像は、多数の形態のいずれをも取ることができ、Ｘ線源に対する目標表示１２および検出器２０の位置４２の表示の両方を含んでもよい。あるいは、Ｘ線システムにより既に目標表示１２が提供されている場合、プロジェクター４０は位置４２を示す投影のみを提供してもよい。プロジェクター４０が二次元の撮像デバイスを使用することから、表示された画像には複数のパートがあり、テキスト領域、指示マーカー、および他の要素を追加で含んでもよい。位置４２は、図４および５において示したように輪郭で示してもよく、または他の方法で表現してもよい。一実施形態においては、患者の頬の上で検出器２０の角度オフセットの値を、数値的なメッセージ表示として示す。あるいは、プロジェクター４０の動画または他の方法を、さらなる位置および角度情報を提供するために使用できる。
【００３１】
様々な方法でアライメントの補正値の相対量を示すには、色が有用である。例えば頬の表面上に投影された検出器２０の輪郭がある場合でも、技師が角度アライメントの調整方法を知るのが難しい場合がある。例えば、目標表示１２および位置４２の両方が同一の色で表示されるまで、表示１２および位置４２を異なる色で表示すると、Ｘ線管の角度調整の際、技師を誘導するのに有用である。表示、または表示された要素の異なる部分の点滅は、アライメント調整を指示および誘導するのに有用である。アライメントが許容可能か否かを示すため可聴信号音を用意してもよい。患者の頬の上に矢印または標的シンボルのような静的表示を投影できる。調整を誘導するために動画を提供できる。
【００３２】
現時点において好ましい実施態様への詳細な言及により、本発明を詳細に記述したが、本発明の趣旨および範囲内で変更および改変できることが理解されよう。例えば、コントロールロジックプロセッサー２６（図２から図４）は、コンピュータもしくはコンピューターワークステーション、格納プログラムの論理命令を実行するホスト処理装置、マイクロプロセッサー、ロジックアレイ、または他の装置を含む、ロジック処理デバイスの数あるタイプのいずれかでありえる。さらにコントロールロジックプロセッサー２６を、画像取得、および信号放射体３０の動作制御のため、検出器２０に接続してもよい。位置決定のため放射され検出された電磁気信号は、例えば１０ｋＨｚから１００ＭＨｚの範囲のＲＦ信号等の、数あるタイプの信号のいずれかであり得る。
【００３３】
図２および図３を参照して示され記述された実施態様では、口腔内の撮像検出器２０の位置を確認するために、高周波送受信の使用を示した。そのような実施態様において、検出可能要素３０はＲＦＩＤ装置のようなＲＦ放射体である。あるいは、検出可能要素３０は、例えば光線等のなんらかの他の電磁信号を放射できる。口腔内からの高輝度光源はセンサで感知可能であってもよく、特に光線は頬のような光を通し易い組織に投影される。光線は、可視スペクトル内、または可視スペクトル外の光線であってもよい。さらに別の実施態様においては、超音波信号が検出可能要素３０から放射され、センサ２４で感知する。また別の実施態様では、検出可能要素３０として磁石を使用し、患者の口腔内にある検出器２０の位置および角度方向の決定の目安として、磁気引力を使用する。
【００３４】
したがって、現時点で開示された実施態様は、あらゆる点で説明としてみなされ、限定的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲に示されており、その均等範囲に属する変形や変更はすべて本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００３５】
１０  Ｘ線源
１２  目標表示
１４  歯
１８  頬
２０  検出器
２２  撮像装置
２４，２４ａ，２４ｂ  センサ
２６  コントロールロジックプロセッサー
２８  ディスプレイ
３０  検出要素
３６  撮像装置
４０  プロジェクター
４２  位置
【図１Ａ】
0005635683.tif 000002
【図１Ｂ】
0005635683.tif 000003
【図２】
0005635683.tif 000004
【図３】
0005635683.tif 000005
【図４】
0005635683.tif 000006
【図５】
0005635683.tif 000007
【図６】
0005635683.tif 000008