(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者から画像を取得するための歯科用撮像器具であって、
放射線源と、
少なくとも第１のエネルギーしきい値を超える受け取られた光子のカウントに従って、少なくとも第１のデジタル値を、複数の画像画素のそれぞれについて提供する、第１のデジタル撮像センサと、
前記患者の撮像エリアの反対側で前記放射線源および前記第１のデジタル撮像センサを支持するマウントと、
前記第１のデジタル撮像センサから１つ以上の二次元画像を入手するための、前記第１のデジタル撮像センサと信号通信を行うコンピュータと、
前記放射線源、前記第１のデジタル撮像センサ、前記マウント、および前記コンピュータと電気的に連結されるコントローラであって、前記コントローラは、２つ以上の撮像モードで前記歯科用撮像器具を動作させるように構成され、前記２つ以上の撮像モードは、体積撮像、ＣＴ撮像、パノラマ式撮像、または頭部計測撮像の組み合わせを含み、前記２つ以上の撮像モードは、前記第１のデジタル撮像センサを使用するように構成される、コントローラと、
前記１つ以上の画像を取得するために、患者の頭部の前記撮像エリアの整合を提供するための整合器具と、を備え、
前記整合器具が、
対向する第１および第２の側部を有し、前記患者の頭部に対して位置付けするために第１および第２の保持部材を支持する本体であって、前記第１の保持部材が、前記本体の前記第１の側部に沿った第１の基準位置を有し、かつ前記本体から外方向に伸びる第１の輸送器具に連結され、前記第２の保持部材が、前記本体の前記第２の側部に沿った第２の基準位置を有し、かつ前記本体から外方向に伸びる第２の輸送器具に連結される、本体と、
前記第１の保持部材が前記第１の基準位置から移動されたときに、前記第２の輸送器具の前記位置をロックし、前記第２の保持部材が前記第２の基準位置から移動されたときに、前記第１の輸送器具の前記位置をロックする、前記本体内の伸長ロック機構と、を備える、
歯科用撮像器具。
【請求項２】
前記歯科用撮像器具によって使用するために前記マウントによって所定場所に交替に切り替えられ、受け取られた放射線に従って画像データを提供する、少なくとも１つの第２のデジタル撮像センサを備え、前記歯科用撮像器具が、少なくとも口外歯科用撮像器具または口内歯科用撮像器具を含む、請求項１に記載の器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は概して口外歯科用撮像の分野に関し、そしてより具体的には、患者の頭部から体積画像を取得するための器具および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線撮像は、歯科開業医のための意義深い価値を有することが認識されており、さまざまな問題を同定し、患者の歯および支持構造に関連する他の測定および観察を検証するために役立つ。歯科治療を改善するための特に有望なＸ線システムの中に口外撮像器具があり、これは連続して１つ以上のレントゲン画像を取得することができ、この場合患者の複数の画像が異なる角度で入手され、これらの画像を組み合わせて、あごの全体の歯列を示す患者の隣接するパノラマ式レントゲン写真、より深い詳細を含む断層撮影画像、またはコンピュータ処理された断層撮影（ＣＴ）体積画像を取得する。任意のこれらのタイプの画像を取得するために、互いに固定距離で維持された、放射線源と撮像検出器は、ある範囲の角度にわたって患者を中心として同期して回転し、異なる回転角度において患者を通って向けられる放射線を検出することにより、一連の画像を得る。
【０００３】
ＣＴおよびパノラマ式Ｘ線撮像の両方を提供する組み合わせシステムは、Ｘ線源、主体を通過したＸ線を検出するためのＸ線検出器、およびＸ線源およびＸ線検出器を支持し、それらが主体を挟んで互いに空間的に対抗するようにする支持手段、さらにＣＴモードとパノラマモードの間を切り替えるためのモード切替手段を含むことが可能である。Ｘ線を検出するためには、ただ１つの大面積Ｘ線検出器が使用される。Ｘ線撮像器具は、撮像セッション中にモードを切り替えることによって、両方のタイプの画像を取得可能である。しかしながら、提案された撮像器具は、ただ１つの検出器を使用して、ＣＴおよびパノラマ式撮像の両方を実施する。これは満足させる仕方で、両方の撮像機能を実行することのできる高価な検出器を必要とする。
【０００４】
組み合わせ撮像システムは、２つの別々のセンサまたは検出器を使用して、ＣＴとパノラマ式撮像の両方を提供可能である。例により、本アプリケーションにおける図１は、組み合わせ型パノラマ式およびＣＴ撮像器具４０を示す。伸縮型柱１８は主体の高さに調節可能である。患者１２または他の主体、点線の輪郭で示される、はＸ線源１０とＸ線撮像センサパネル２０との間に位置付けされる。Ｘ線撮像センサパネル２０は、露光を得るために、ＣＴまたはパノラマ式センサ２１のいずれかを位置付けるために回転可能マウント３０上で回転する。ＣＴ撮像に関しては、ＣＴセンサ２１は、Ｘ線源１０に対して、主体の裏側に位置付けされる。操作者は、ＣＴセンサ２１を、撮像セットアップの一部として、この位置に回転させる。同様に、操作者は、パノラマ式撮像セッションのためのセットアップの一部として、パノラマ式センサ２１を主体の裏側の位置に回転させる。
【０００５】
別の最近の撮像システムは、単一器具からＣＴ、パノラマ式、および頭部計測撮像を組み合わせる。例えば、Ｂｏｔｈｏｒｅｌらに対する「ＣＯＭＢＩＮＥＤ  ＰＡＮＯＲＡＭＩＣ  ＡＮＤ  ＣＯＭＰＵＴＥＤ  ＴＯＭＯＧＲＡＰＨＹ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」という名称の同一出願人による米国特許出願公開第２０１２／００３９４３６号は、そのようなシステムを記述する。
【０００６】
コンピュータ処理された断層撮影（ＣＴ）撮像器具は、Ｘ線源および、Ｘ線源に対応して（例えば、反対）、患者に対する選択可能な空間的関係（例えば、固定軸の周りに回転）を有する撮像センサを有する回転する撮像集団またはガントリで、複数の２Ｄ画像を入手することによって動作する。ＣＴ撮像は、患者の解剖学的構造の３Ｄまたは体積画像の再構築を許可し、診断および処理を支援するための有用な情報を取得するために特定価値を有すると認められる。
【０００７】
従来型デジタルレントゲン撮影検出器は、単一露光における放射線エネルギーの減衰がどのように解釈されるかに関連するいくつかの制限を有する。例えば、撮像された対象物が所与の厚さまたは所与の減衰係数を有するかを、単一露光から区別することは非常に困難であり得る。このあいまいさを解決するため、いくつかのシステムは別々の、連続する低エネルギーおよびより高いエネルギー露光を提供し、画像情報内の結果としての差異を使用して材料のタイプを区別する。しかしながら、この情報を提供するためには、このタイプの撮像は患者が第２の露光のために、追加放射線にさらされる必要がある。この問題は、患者を中心としたいくつかの回転角度のそれぞれから１つずつ、複数の画像が取得されるＣＴ撮像に関してひどくなり得る。
【０００８】
従来型ＣＴ撮像は診断および処理を手伝う有用な情報を提供するが、撮像センサ器具それ自身の制限による制約があり、そして望まれる画像品質を取得するために必要な露光レベルに関する心配がある。システム性能および画像の各タイプの提供において改良の余地があり、これは特定の患者に関する開業医の注目を取り扱うものである。患者に対するより正確な器具の位置付けならびに患者の全体的快適性に関しても改善が必要とされる。画像入手順序および処理における追加改良も望まれる。
【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２０１２／００３９４３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、関連技術における少なくとも先行するおよび他の欠陥を全体としてまたは部分的に取り組むことは、本出願の態様である。
【００１１】
少なくとも本明細書に記載される長所の全体または一部を提供することは、本出願の別の態様である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の実施形態は、ＣＴ撮像技術、とりわけ頭部の撮像、を前進させる必要性に取り組む。本発明の実施形態は、光子カウントおよび関連撮像解決策を、歯科、ＥＮＴ、および関連用途に関するＣＴ撮像の問題に適合させる。本発明の実施形態を使用して、医療開業医は、削減された露光レベルの長所および光子カウント解決策が提供する他の長所を利用して、患者処理のための有用な画像を取得可能である。
【００１３】
これらの対象物は図解例のみによって与えられ、そのような対象物は発明の１つ以上の実施形態の模範であり得る。開示された発明によって生得的に成就される他の望ましい対象物および長所は、当業者に発生し得、あるいは明白となり得る。本発明は付属請求項によって定義される。
【００１４】
本発明の１つの態様に従えば、患者から画像を取得するための口外歯科用撮像器具が提供され、その器具が備えるのは、放射線源、複数の画像画素のそれぞれについて、少なくとも第１のエネルギーしきい値を超える受け取られた光子のカウントに従って少なくとも第１のデジタル値を提供する第１のデジタル撮像センサ、放射線源および前記患者の頭部の反対側にある第１のデジタル撮像センサを支持するマウント、前記第１のデジタル撮像センサから第１の二次元画像を入手するための、デジタル撮像センサと信号通信を行うコンピュータが、代替的に使用され（例えば、マウントによって所定場所に切り替えられる）そして受け取られた放射線に従って画像データを提供する第２のデジタル撮像センサ、である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明の先行する他の対象物、特徴、および長所は、付属の図面で図解されるように、本発明の実施形態のより特定的記述にしたがって明白となるであろう。
図面の各要素は、必ずしも互いに縮尺比率に比例しない。
【図１】歯科または耳鼻咽喉（ＥＮＴ）撮像のための従来型ＣＴ撮像器具を示す。
【図２】ＣＴおよびパノラマ式Ｘ線撮像の両方を提供し、頭部計測撮像能力を追加する撮像器具を示す。
【図３】本発明の実施形態に従う撮像器具を示す。
【図４Ａ】従来型デジタルレントゲン写真撮像におけるシンチレータを使用するデジタル検出器を示す略図。
【図４Ｂ】従来型デジタルレントゲン写真撮像における、光ファイバーアレイを伴うシンチレータを使用するデジタル検出器を示す略図。
【図４Ｃ】従来型デジタルレントゲン写真撮像における、光ファイバーアレイを伴うより厚いシンチレータを使用するデジタル検出器を示す略図。
【図４Ｄ】従来型デジタルレントゲン写真撮像における、光ファイバーアレイを伴う構造化シンチレータを使用するデジタル検出器を示す略図。
【図５】デジタルレントゲン写真撮像のために光子カウントを使用するデジタル検出器を示す略図。
【図６】光子カウントを使用するときのデジタル検出器の各画素のための画像処理連鎖を示す略図。
【図７】光子カウントを使用するときに、複数のしきい値を使用するデジタル検出器の各画素のための画像処理連鎖を示す略図。
【図８Ａ】２つの模範的金属材料に関する異なるエネルギーレベルにおける線形減衰特性を示すグラフ。
【図８Ｂ】異なるタイプの骨組織に関する線形吸収係数を示すグラフ。
【図９Ａ】本発明の器具により実施される撮像の各タイプに適用する源検出器距離の略図。
【図９Ｂ】異なる撮像モードに関する可変源検出器距離の略図。
【図１０Ａ】３位置検出器位置付け器具の実施形態。
【図１０Ｂ】ＣＴ撮像に関する図１０Ａの検出器位置付け器具の使用を示す。
【図１０Ｃ】パノラマ式撮像に関する図１０Ａの検出器位置付け器具の使用を示す。
【図１０Ｄ】頭部計測撮像に関する図１０Ａの検出器位置付け器具の使用を示す。
【図１１Ａ】３位置検出器位置付け器具の代替実施形態。
【図１１Ｂ】ＣＴ撮像に関する図１１Ａの検出器位置付け器具の使用を示す。
【図１１Ｃ】パノラマ式撮像に関する図１１Ａの検出器位置付け器具の使用を示す。
【図１１Ｄ】頭部計測撮像に関する図１１Ａの検出器位置付け器具の使用を示す。
【図１２Ａ】３位置検出器位置付け器具の別の代替実施形態。
【図１２Ｂ】ＣＴ撮像に関する図１２Ａの検出器位置付け器具の使用を示す。
【図１２Ｃ】パノラマ式撮像に関する図１２Ａの検出器位置付け器具の使用を示す。
【図１２Ｄ】頭部計測撮像に関する図１２Ａの検出器位置付け器具の使用を示す。
【図１２Ｅ】本発明の実施形態に従う部分的ＣＴ撮像に使用される走査パターンを示す。
【図１３】光子カウントを使用して患者の頭部の部分を撮像するための撮像器具を示す略図。
【図１４】デジタルセンサおよび放射線源のための螺旋走査の一部分を示す略図。
【図１５Ａ】患者を中心とした回転中に、支持アームの高度を変更することによって螺旋走査を提供する撮像器具。
【図１５Ｂ】患者を中心とした回転中に、支持アームの高度を変更することによって螺旋走査を提供する撮像器具。
【図１６Ａ】患者を中心とした回転中に、デジタルセンサおよび放射線源の高度を変更することによって螺旋走査を提供する撮像器具。
【図１６Ｂ】患者を中心とした回転中に、デジタルセンサおよび放射線源の高度を変更することによって螺旋走査を提供する撮像器具。
【図１７Ａ】患者を中心とした回転中に、デジタルセンサおよび放射線源に対する患者の頭部の高度を変更することにより、螺旋走査を提供する撮像器具。
【図１７Ｂ】患者を中心とした回転中に、デジタルセンサおよび放射線源に対する患者の頭部の高度を変更することにより、螺旋走査を提供する撮像器具。
【図１８】本発明の実施形態に従う、画像入手のための各ステップを示す論理流れ図。
【図１９】患者支持器具の構成要素を示す略図。
【図２０Ａ】患者撮像のための頭部支持の特徴を示す。
【図２０Ｂ】患者撮像のための頭部支持の代替特徴を示す。
【図２１】体積撮像セッション中の頭部およびあご支持のために使用されるマスクの使用を示す。
【図２２】体積撮像セッション中に頭部およびあごの支持のために使用されるマスクの構成要素。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下は、発明の模範的実施形態の詳細記述であり、図に対して参照が行われており、いくつかの図のそれぞれにおいて、同じ参照符号は構造の同じ要素を同定する。
【００１７】
ある模範的実施形態に従い、少なくとも１つの撮像様式（例えば、パノラマ式撮像、頭部計測撮像、およびＣＴ撮像）を使用して画像を入手するための能力を提供し、光子カウントタイプの少なくとも１つの検出器（例えば、センサ）で構成される受け取られた放射線（例えば、患者から）に基づく画像を取得するためのレントゲン写真撮像器具および／または方法（例えば、歯科、口外歯科）が提供される。複数の撮像様式が単一レントゲン写真撮像器具内に存在するときは、光子カウントタイプの追加検出器または他のタイプ（例えば、ＣＭＯＳベース、ＣＣＤベース、フラットパネルエリア検出器、ａ−Ｓｉ等のアモルファスまたはポリクリスタル半導体材料を使用するセンサ）を使用可能、および／または少なくとも１つの検出器を少なくとも２つの撮像様式の中で共有可能である。
【００１８】
ある模範的実施形態に従えば、光子カウントセンサは口外歯科撮像デバイスを装備可能である。少なくとも１つの光子カウントタイプの実施形態では、口外歯科撮像デバイスは、コンピュータ処理断層撮影センサ、パノラマ式センサ、または頭部計測センサを含むことが可能である。頭部計測画像入手方法は、ワンショットまたはスロットスキャンが可能である。
【００１９】
例えば、口外歯科撮像デバイスは２つのセンサを備えることが可能であり、すなわち、パノラマ式センサとＣＴセンサの組み合わせ、パノラマ式センサと頭部計測センサの組み合わせ、あるいは、パノラマ式センサとＣＴセンサの組み合わせで、２つのセンサの内の少なくとも１つが光子カウントタイプである組み合わせである。１つの単一センサが２つの感知機能性のために使用されるデバイスも熟考可能である。その場合、センサは第１の撮像機能に対応する第１の位置から取り外され、第２の撮像機能に対応する第２の位置に接続される。
【００２０】
さらに、パノラマ式撮像、頭部計測撮像、およびＣＴ撮像の３つの機能を備えた口外撮像デバイスも熟考可能であり、その場合、３つの撮像機能性の少なくとも１つは光子カウント処理を使用する。少なくとも１つの実施形態では、３個未満のセンサを３つの撮像機能のために使用可能である。例えば、３個未満のセンサの内の少なくとも１つを第１の位置から取り外し、そして第２の位置に接続可能である。
【００２１】
本開示の文脈においては、用語「画素」および「ボクセル」は個々のデジタル画像データ要素を記述するために交互に使用され得、すなわち、単一値は測定された画像信号強度を代表する。従来から、個々のデジタル画像データ要素は、三次元体積画像の場合にはボクセルとして、また二次元画像の場合には画素として参照される。体積画像、ＣＴまたはＣＢＣＴ器具からのもの等、は複数の２−Ｄ画像の画素を取得することによって形成されるが、異なる相対的角度でとられ、次に画像データは対応する３−Ｄボクセルを形成するために組み合わせられる。本明細書中における記述目的のために、ボクセルおよび画素の用語は概して同等と考慮され、ある範囲の数値を有することが可能な画像要素データを記述する。ボクセルおよび画素は、空間的場所および画像データコード値の両方の属性を有する。
【００２２】
本開示の文脈においては、用語「コード値」は、再構築された３−Ｄ体積画像内の各体積画像データ要素またはボクセル等に関連する値を参照する。ＣＴ画像のためのコード値はしばしば、いつもではないが、ハウンスフィールド単位（ＨＵ）として表現される。
【００２３】
本発明の文脈においては、用語「デジタルセンサ」または「センサパネル」および「デジタル検出器」は同等であると考慮される。これらはデジタルレントゲン撮影システムにおいて画像データを取得するパネルを記述する。用語「回転する」は、その従来型意味を有し、曲線経路を移動し（例えば、３Ｄ）、または中心点の周りを巡る（例えば、固定式または移動可能式）。
【００２４】
本開示の文脈において、用語「操作者」および「ユーザ」は同等であると考慮され、操作する開業医、技術者、または（例えば、表示モニタ上で）Ｘ線画像または体積画像（例えば、複数のＸ線画像の組み合わせから形成される）を閲覧し、操る他の人物を意味する。「技術者命令」または「操作者コマンド」はユーザによって入力された明示的コマンドから取得可能であり、あるいは、例えば、視準器設定を行う等のいくつかの他のユーザ行為に基づいて暗黙的に取得または導出され得る。例えば表示モニタおよびキーボードを使用するインターフェース等の、操作者インターフェース上の入力に関して、用語「コマンド」および「命令」は操作者入力を参照するために交互に使用され得る。
【００２５】
本開示の文脈において、用語「閲覧者」は、閲覧している開業医（例えば、レントゲン技師）、技術者、または、画像入手器具から離れている表示モニタ上で、複数のＸ線画像の組み合わせから形成されるＸ線画像または体積画像を閲覧および操る他の人物を参照可能である。「閲覧者命令」は、閲覧者によって入力される明示的コマンドから取得可能であり、あるいは、いくつかの他の行為に基づいて暗黙的に取得または導出され得る。
【００２６】
本発明の態様をより十分に理解するためには、従来型実践においてＣＴ撮像のために使用される異なる手法を考慮し、そしてそれらを、本発明の実施形態に従ってＣＴおよび他の体積撮像モードの態様と比較することはためになる。例により、図１は歯科用撮像のための従来型ＣＴ撮像器具４０の実施形態を示す。柱１８は、主体の高さについて調整可能である。患者１２または他の主体、点線の輪郭で示され、はＸ線源１０とＸ線撮像センサパネル２０、（撮像検出器とも表現される）、との間に位置付けされる。Ｘ線撮像センサパネル２０は、露光を取得するためにＣＴセンサ２１を位置付けるために回転可能マウント３０上で回転する。ＣＴセンサ２１は主体の裏側、Ｘ線源１０に対して位置付けされる。操作者は、ＣＴセンサ２１を、撮像セットアップの一部としてこの位置へ回転させる。マウント３０の回転につれ、センサ２１および源１０は患者の頭部を中心として回転するが、典型的には全回転の一部である。
【００２７】
他の撮像システム解決策は、ＣＴ撮像に加えて追加タイプまたはモードの撮像を提供し、したがって、さまざまな撮像モード間をスイッチング可能とする。図２は撮像器具のある実施形態を示し、パノラマ式、ＣＴ、および頭部計測撮像の組み合わせを提供する。撮像器具５０は、回転可能マウント３０上に提供される、図１の初期システムと類似する放射線源およびセンサ構成要素を有する。さらに、頭部計測撮像システム３１は、別のアーム３２上にマウントされる。
【００２８】
図３の透視図を参照すると、パノラマ式、コンピュータ処理断層撮影および頭部計測撮像のための組み合わせ型撮像器具は、ベース１９５、支持ポール１９０、および支持ポール１９０上にマウントされる高度部材１７０を有する。高度部材１７０は、患者の高さに適合させるために垂直位置範囲にわたって調整を行う。回転型アーム支持部材１５０は、高度部材１７０の上部分から伸びる。回転型アーム１４０は、回転型アーム支持部材１５０によって支持され、露光経路に沿って露光放射を提供するために付勢可能なＸ線源１１０を一端に、そしてＸ線検出器器具１２０を他端に提供する。１つの実施形態では、Ｘ線源１１０は回転型アーム１４０に対して固定位置にある。代替実施形態では、Ｘ線源１１０は、図３に記されているようにｘ方向において、別々にマウントされ、Ｘ線検出器器具１２０に向けて、またはそれから遠ざかるように移動されることが可能である。図３には示されていないが、このタイプの撮像器具にとって必要であるのは、電力、データ通信、および他の機能を提供するための必須支持器具である。
【００２９】
体積画像を再構築するために使用可能な画像内容を取得するためにウインドウ機能を代替的に使用可能である。本発明の実施形態に従って、移動可能スリットは撮像センサの表面に沿って平行移動し、画像内容の走査を提供する。このスリットは、例えば視準器によって、またはいくつかの代替デバイスによって提供されることが可能であり、あるいはデジタル的にシミュレートされ得る。代替的に、撮像センサそれ自身の移動は、撮像されるエリアを判定するために使用される。ある模範的実施形態では、画像を生成するために読み出されるように構成された（例えば、受け取られた放射線に基づき）センサ（例えば、画素）の少なくとも１つの選択された部分（例えば、四角、スリット、規定エリア、規定サブセット）の制御によってウインドウ機能が提供されることが可能である。選択された部分（例えば、ウインドウ）は撮像システムの能力に対応可能であり、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせによって実装可能である。
【００３０】
他のタイプの画像入手および処理は、同一基本システムを使用して代替的に実施可能であり、これには、２−Ｄ画像入手、部分的ＣＴ撮像、横断撮像（注目像はパノラマ層に対して直交する）、ＳＰＥＣＴ（単一光子放射形コンピュータ断層撮影法）走査、線形断層写真撮像、およびその他が含まれる。
【００３１】
光子カウント検出器動作およびデータ入手
図１〜３に示される実施形態のそれぞれについて、センサパネルは、露光を受け取り、そして画像データを生成するためのデジタル検出器として使用される。本発明の実施形態について、データを入手するために使用される１つ以上のセンサパネルは、光子カウント画像検出器である。
【００３２】
図４Ａ〜４ＤはＣＴシステムのために採用可能な放射線撮像への異なる手法を略図的に図解する。図４Ａは、患者または他の主体を通して放射線に応答して画像データを生成するための間接的撮像方法を使用するＸ線撮像センサ５０の要素を示す。このモデルでは、Ｘ線光子は、Ｘ線変換要素５２上に入射し、これはエネルギーを電離Ｘ線放射から可視光または他の光エネルギーに変換する。Ｘ線変換要素５２は共通してシンチレータとして参照される。エネルギー検出要素５４は、支持構造５６上にマウントされ、次に光電管アレイを使用するなどして変換されたエネルギーを検出する。光電管は、半導体チップとしてアレイ上に形成される光感応ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）構成要素が可能であり、各検出された画像画素に対応する信号を提供する。
【００３３】
散乱は画素間の混信および結果としてのいくらかの量の解像度の喪失に帰結し、図４Ａに示される基本的手法における１つの認められた問題である。図４Ｂの修正は、シンチレータまたはＸ線変換要素５２とエネルギー検出要素５４との間に光ファイバーアレイ６０を追加することによってこの問題に取り組む。図４Ｃは別の修正を示しており、これは放射線に対する感度を改善し、シンチレータまたはＸ線変換要素５２の幅を拡大することが可能であるが、しかしながら、この解決策は取得された画像における鋭さのいくらかの喪失に帰結し得る。
【００３４】
図４Ｄは、Ｘ線変換要素５２として仕える構造化シンチレータの使用を示す。構造化シンチレータは、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）等の材料を使用可能であるが、しかしながら、この材料は構造的に脆弱であり、画像品質に関していくらかの制限を有する。この修正されたシンチレータタイプは、図４Ｄに示されるように、性能におけるいくらかの改良のために、光ファイバーアレイ６０に加えて使用可能である。
【００３５】
図４Ａに示される従来型モデルおよび図４Ｂ、４Ｃ、および４Ｄに関して略述された改良は、ＣＴ撮像適用に関して合理的レベルの撮像性能を提供する。しかしながら、追加構成要素および使用される特徴の追加コストおよび複雑性にも関わらず、画像品質および全体的性能においてわずかな増分改良のみが成就される。
【００３６】
直接撮像方法を使用する画像取得に対する代わりの手法が、図５に示される。直接検出を使用する撮像センサ７０は直接検出要素７２を有し、これは例えば、半導体または入射Ｘ線光子を電子流に変換する他の感応材料である。励起された電子は、次に電気場Ｆによって加速され、エネルギー検出要素５４として行動する電子感応型ＣＭＯＳアレイによって感知される。好都合なことに、直接検出撮像センサ７０により、各入来Ｘ線光子は間接撮像デバイスと比べて、より多く検出されるようである。これはＤＱＥ（量子検出効果）、撮像検出器に関する性能計量を増加させる。減少された散乱、これは電子帯電をＣＭＯＳアレイ要素にガイドする電気場の結果、はこの方式をより効率的とし、解像度を改善し、そしてより好ましい信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比を提供する。その結果、より低いレベルの電離放射線を、直接検出撮像センサ７０によって画像を取得するために使用可能である。必要とされるしきい値は、図４Ａ〜４Ｄを参照して記述される従来型間接デバイスで必要とされる範囲以内または未満である。直接検出要素７２に使用される直接検出半導体は、多結晶または単結晶材料を含むことが可能である。単結晶材料は組み立ておよび取り扱いの容易さにおいて多結晶より有利であるが、しかしながら、単結晶材料から形成される検出器にとっては寸法上の制約が存在する。多結晶材料は組み立て取り扱いがより困難であるが、より大きな検出器を提供することができる。この目的のための候補材料は、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅまたはＣａｄＴｅｌ）、ヨウ化鉛（ＰｂＩ2）、酸化鉛（ＰｂＯ）、およびヨウ化水銀（ＨｇＩ2）、およびポリクリスタルの各タイプ、アモルファスセレニウム（ａＳｅ）、および他の材料を含む。
【００３７】
どのように各Ｘ線検出器が受け取られたエネルギーを記録し、報告するかにより別の区別が行われる。Ｘ線センサを一体化することは、空間的にデジタル化され、露光中に各画素について受け取られる累積帯電を代表するアナログ出力を提供する。高い雑音レベルは、一体化センサの問題となる可能性がある。別の方式は、共通用語「光子カウント」である。この代替方法では、各入来光子は帯電を生成し、そしてこれらの事象のそれぞれは報告され、カウントされる。光子の実際のカウント、またはそのカウントに従って演算される値は、各画素のための画像データとして提供される。好都合なことに、光子カウントは雑音に対して高い免疫性を有するが、これはパルス強度が背景雑音レベルを超える場合である。図６は略図形式による光子カウント順序を示す。入来光子は所与のエネルギーレベルにおいてパルス８０を生成する。パルス８０エネルギーは比較器８２においてしきい値と比較され、パルス整形器８４において整形されて整形済みパルス８８を形成する。カウンタ８６は次にパルス事象を記録し、デジタル出力、パルスカウント値９０、を提供する。別のパルスカウント値９０が撮像センサ７０内の各画素要素について取得される。しきい値は、注目される光子エネルギーに左右されるが、調整可能またはある範囲の値から選択可能である。
【００３８】
パルスカウントのさらなる長所は、複数のしきい値におけるパルス８０のカウントの能力に関係する。図７の略図を参照し、２つの比較器８２ａおよび８２ｂがパルスエネルギーを測定するために示される。この特定構成において、比較器８２ａ、パルス整形器８４ａ、およびカウンタ８６ａは第１のしきい値より上の全パルスに関するカウント９０ａ値を提供し、同様に、比較器８２ｂ、パルス整形器８４ｂ、およびカウンタ８６ｂは、より高い第２のしきい値より上のパルスのみを構成し、それにつれてカウント９０ｂを提供する。単純な引き算は各パルスについて成就される異なるパワーレベルを同定する。図７に示されるモデルに従う比較回路の対応する準備を使用して、２つを超えるしきい値レベルが測定可能であることは理解できる、複数のしきい値の任意のものにおいてパルスカウントを許可する。さらに、しきい値は選択可能であり、撮像センサ７０の応答をさまざまな光子エネルギーレベルに合わすように調整可能等である。したがって、例えば、操作者は最終的に生成される画像において、より密度の高い組織からよりやわらかい物を差別化するための事前設定しきい値のセットを使用可能である。
【００３９】
最小しきい値の設定に加え、本発明の実施形態は、光子エネルギーに関する上部または最大しきい値を使用する選択肢も提供する。この能力は複数の機能に関して使用可能であり、それには、半導体構成要素上での放射線効果の削減、および過度の雑音信号の生成の削減を含む。
【００４０】
異なるエネルギーしきい値における光子をカウントする能力は、図７の参照において記述されたように、センサが主体に放射して取得される各エネルギーレベルを差別化することを許可し、各露光の結果として提供される画像データに対して追加次元を提供する。この能力はマルチスペクトルまたは「カラー」Ｘ線撮像と記述され、情報を主体画素の材料組成に関して取得可能とする。図８Ａの簡素化グラフにおける典型的金属について示されるように、２つの材料ＡおよびＢは減衰μの異なる係数を有し、これは露光Ｅとして示されるように、放射エネルギーのレベルと共に変化する。所与の露光において、材料Ａは値Ａ１１において示されるように、材料Ａに対応するエネルギーで光子を減衰させる。同様に、材料Ｂに衝突する放射線は、値Ｂ１において示されるように、材料Ｂに対応するエネルギーで光子を減衰させる。これらの異なるエネルギー値の光子は互いに差別化可能であるが、取得された画像の同一画素またはボクセル画像要素内の一方または両方の材料を同定することは可能である。放射線に応答するこの同一の基本的振る舞いは、組織のタイプを差別化するためのある分量の能力も許可する。例により、図８Ｂのグラフは異なる骨密度に関する減衰の相対的係数を示す。図８Ｂが提案するように、異なる線形吸収特性は骨のタイプ等の、組織のさまざまなタイプ間の差別化を許可する。
【００４１】
マルチスペクトルまたは「カラー」Ｘ線撮像の使用は、歯科、ＥＮＴ、および頭部撮像に関する値のいくつかの潜在的利点を有する可能性がある。これらは金属器の最小化、ソフトおよびハード組織の個別再構築化、歯および骨特徴に関するより効率的な分断化アルゴリズム、癌および他の病気に関する改良された病理検出、および微量材料の検出またはコントラスト剤を含む。
【００４２】
画像処理連鎖における改良のための機会に加え、構造、動作、走査順序、寸法、および支持ハードウェアにおいていくつかの違いが存在し、これらは本発明の実施形態において光子カウントの長所を提供するために必要なものである。従来型大面積画像検出からの１つの意義のある違いとして、光子カウント体系は、削減されたサイズの画像検出器に帰結し、一般的に２−Ｄ画像のみが取得される場合においても走査順序を必要とする。ＣＴまたはコーンビームＣＴ（ＣＢＣＴ）撮像に必要とされる順序等における体積撮像については、同一平面内で走査を行うことばかりでなく、三次元螺旋走査を提供することが必要であろう。
【００４３】
本発明のある実施形態に従い、光子カウントセンサが、例えば、ＣＴ撮像のため等の追加能力を提供するために、既存のパノラマ式撮像器具に対する追加導入として提供される。追加導入は画像入手の時点において検出器のタイプを手動で切り替えることにより、必要に応じて操作者によって実施可能である。
【００４４】
本発明の実施形態に従い、Ｘ線撮像センサは、１．５を超えてその短寸法を超える長寸法で活動エリアを有する。
【００４５】
光子カウント検出器は、直線状または長方形が可能であり、ならびに、例えば、不規則形状等のいくつかの他の形状も可能である。検出器の部分は、必要とされる撮像タイプに従って、選択的に使用可能または使用禁止とされることが可能である。このように、例えば、撮像センサは長方形の形状が可能であるが、特定タイプの感知のために、一度に線、長穴、多角形、曲線セット、または画素の指定サブセットのみを使用する。他の形状の変異体が可能であり、不規則形状の検出器のさまざまな部分は、撮像される解剖学的構造の輪郭に従って選択的に使用可能または使用禁止とされる。
【００４６】
患者の露光中は、Ｘ線源はパルスまたは連続型が可能であり、１つの露光から次へとその露光レベルを変化させ得る。螺旋または水平走査パターンが使用可能である。放射線を注目エリアに向けるために、撮像順序中に視準器移動が提供され得る。
【００４７】
セットアップ、整合、および位置付け
図１〜３を参照して記述されるように、撮像される患者または他の主体は、Ｘ線源１１０とＸ線検出器器具１２０との間に位置付けされ、これはより詳細に後ほど示される。診断撮像技術の技術者には知られていることだが、具体的には図３に示されていないが、後ほどより詳しく記述される、例えばあご支持部材を含む、いくつかの患者支持デバイスも、患者の頭部を安定させ位置付けするのを助けるために提供され得る。
【００４８】
図９ＡはＯとラベル付けされた位置におけるＸ線源１１０からの露光経路に沿った源検出器距離の略図であり、本発明の実施形態の器具によって実施可能な撮像の各タイプに適用する。回転型アーム１４０内の３つの検出器構成要素が示されており、それらはＸ線源１１０からの露光経路に沿った距離ＯｂにおけるＣＴ検出器１２２、距離Ｏｃにおけるパノラマ式検出器１２４、および距離Ｏｄにおける任意選択式頭部計測検出器１２６である。距離Ｏｂ、Ｏｃ、およびＯｄは実施される撮像の各異なるタイプについて変化可能であり、これは、検出器サイズ、必要な拡大率、主体の相対的位置、視準、およびＸ線撮像に関連する他の要因に基づく。患者Ｐとして示される主体の相対的位置は、Ｘ線源１１０およびさまざまな検出器１２２、１２４、および１２６に関する露光経路におけるものだが、点線の輪郭で代表される。露光経路は、回転型アーム１４０に沿って、図９に示されるｘ方向において、水平に伸びる。Ｘ線源１１０における視準は、この線形経路に対する放射線放射を実質的に制約するために使用される。任意選択の源平行移動器具１１２は、示されるように、水平ｘ軸に沿って、またはそれに対して直交する適切な方向においてＸ線源１１０を移動させるために提供されることが可能である。図９Ｂは、検出器平行移動器具１１３を使用して、源１１０または検出器１２２の位置を移動させることのできる実施形態を示す。後に示されるのは構成要素のさまざまな取り合わせで、これらは実施される撮像の各タイプのために所定位置に望まれる検出器１２２、１２４、または１２６を位置付けするために使用される。前に記したように、検出器１２２、１２４、および１２６の１つ以上は、本発明の実施形態に従う光子カウント検出器である。
【００４９】
図１０Ａ〜１０Ｄを参照すると、１つの実施形態に従う、図９のさまざまなＣＴ、パノラマ式、頭部計測検出器１２２、１２４、および１２６を位置付け、支持、および移動するための取り合わせが示される。図１０Ａは３位置検出器位置付け器具１３０を示す側面図であり、ＣＴおよびパノラマ式検出器１２２および１２４を隣接してマウントするために使用される移動可能プラテン１４８を備え、図１０Ａ〜１０Ｄに示されるように背中合わせか、または図１１Ａ〜１１Ｄに示されるように並べられる。本開示の文脈において、プラテンは回転型アーム１４０の長さに対して直交する方向に伸びる単一吐出支持要素であると考えられる。参照のために、回転型アーム１４０の相対的位置は、図１０Ａおよび１１Ａにおいて破線形式で示される。プラテンそれ自体は１つのマウント表面または実質的に平行な２つのマウント表面を提供する板または他の構造の形式が可能である。プラテンは単一要素として移動可能であり、その対応する検出器の回転または他の曲線並進を提供し、変化可能な厚さを有し得る。
【００５０】
ＣＴおよびパノラマ式検出器１２２および１２４は、図１０Ａの実施形態において、移動可能プラテン１４８上に背中合わせでマウントされる。移動可能プラテン１４８は、ドライブ１３２によって駆動され、２つまたは３つの撮像タイプのそれぞれのために、好適位置まで垂直回転軸Ａ１を中心として回転する。軸Ａ１は、図１０Ａの実施形態に示されるように、回転型アーム１４０の長さに対し実質的に直交する。図１０Ｂ、１０Ｃ、および１０Ｄは回転軸Ａ１に沿う各平面図で、３つの検出器タイプのそれぞれに関する検出器の位置付けを示す。図１０Ｂは平面図を示し、検出器位置付け器具１３０の移動可能プラテン１４８はＣＴ撮像のために第１の位置へ平行移動されている。この構成において、ＣＴ検出器１２２は距離ＯｂにおけるＸ線源１１０も、妨害されずに、直接経路上に、一列になって正しく位置付けされている。図１０Ｃは、検出器位置付け器具１３０の移動可能プラテン１４８がパノラマ式撮像のために第２の位置に回転させられた、平面図を示す。この次の構成において、パノラマ式検出器１２４は露光経路に沿って距離Ｏｃに位置付けされ、そしてＸ線源１１０に、妨害されることなく、直接経路内に、一列に並んでいる。図１０Ｄは、検出器位置付け器具１３０の移動可能プラテン１４８が頭部計測撮像のために第３の位置に移動され、検出器１２２および１２４をずらすために平行移動され、それらがＸ線源１１０と頭部計測検出器１２６との間の露光経路外とされた、平面図を示す。この第３の位置においては、頭部計測検出器１２６は、Ｘ線源１１０に妨害されず、その直接経路内で一列になる。図１０Ａ〜１０Ｄの実施形態では、第１と第２の位置との間の移動可能プラテンの回転する平行移動は、垂直軸に関するものであり、あるいはより一般的には、回転型アーム１４０の長さに対して直交する軸に対するものである。センサ間の急激な切り替えを許可する他のセンサ取り合わせは、２つの背中合わせのセンサ間を伸びる軸または他のデバイスを回転させる背中合わせの構成を含む。
【００５１】
別の実施形態において、受け取られた放射線（例えば、患者から）に基づいて画像を取得するためのレントゲン写真撮像器具は、単一光子カウント検出器を共有して、例えば、長穴走査タイプの頭部計測撮像およびパノラマ式撮像等の２つの異なる撮像様式を使用して、画像を取得する能力を提供可能である。例えば、単一光子カウント検出器は、パノラマ式撮像事象によって生成される放射線を受け取るための第１の位置と、頭部計測撮像事象によって生成される放射線を受け取るための第２の位置との間を往復移動されることが可能である。そのような往復移動は、操作者によって実装可能であり（例えば、光子カウントセンサを第１と第２の位置の間を物理的に移動して）、操作者は機械的器具または電子機械的器具を使用するが、自動的（例えば、選択された撮像様式に基づいて）等とする。１つの実施形態では、単一光子カウントセンサの異なる部分（例えば、画素のセット）は、異なる撮像様式のために使用可能である（例えば、長さ／幅の比が＞２または事前規定数値を有する長穴、または、長さ／幅比が＜１．４または事前規定数を有する四角形）。
【００５２】
図１１Ａ−１１Ｄを参照すると、さまざまなＣＴ、パノラマ式、および頭部計測検出器１２２、１２４、および１２６を位置付け、支持、および移動するための代替実施形態が示される。この実施形態では、検出器１２２および１２４は、移動可能プラテン１４８の同一側に、並べてまたは重ねて、隣接してマウントされる。移動可能プラテン１４８は検出器位置をプラテンの平面に対して平行移動させ、これは図１１ＡのＱとして参照用に示されている。図１１Ａは検出器位置付けのためのｘ−ｙ平行移動ドライブ１３６を有する３点検出器位置指定器具１３４を示す側面図である。検出器位置付け器具１３４は回転型アーム１４０の長さに対して実質的に平行な軸Ａ２に対して直交する平面内で、検出器のための曲線並進経路を提供する。図１１Ｂ、１１Ｃ、および１１Ｄは、３つの検出器タイプのそれぞれに関する検出器位置付けを示す各平面図である。図１１Ｂは、検出器位置付け器具１３４の移動可能プラテン１４８はＣＴ撮像のために第１の位置へ平行移動された平面図を示す。この構成では、ＣＴ検出器１２２は、妨害されることなく、Ｘ線源１１０の露光経路に沿って、またその直接経路内に、距離Ｏｂにおいて正しく位置付けされる。図１１Ｃは、検出器位置付け器具１３４の移動可能プラテン１４８が、パノラマ式撮像のために第２の位置に平行移動された平面図を示す。この構成では、パノラマ式検出器１２４は、妨害されることなく、Ｘ線源１１０の露光経路に沿って、そしてその直接経路内において、距離Ｏｃで位置付けされる。距離ＯｂおよびＯｃはこの実施形態においては同一であることが可能である。図１１Ｄは、検出器位置付け器具１３４の移動可能プラテン１４８が、頭部計測撮像のために第３の位置に移動され、移動可能プラテン１４８はＸ線源１１０と頭部計測検出器１２６との間の露光経路から外へ、除去検出器１２２および１２４に平行移動されて、頭部計測検出器１２６は、妨害されずに、Ｘ線源１１０の直接経路内となる、平面図を示す。１１Ａ〜１１Ｄの実施形態において、第１と第２の位置の間の移動可能プラテンの曲線並進は、回転型アーム１４０の長さに対して直交する平面内である。平面内の曲線並進は、例えば、回転型アクチュエータによってまたは１つ以上の線形アクチュエータによって提供されることが可能である。
【００５３】
図１２Ａ〜１２Ｄを参照すると、さまざまなＣＴ、パノラマ式、および頭部計測検出器１２２、１２４、および１２６を位置付け、支持、および移動するための別の代替実施形態が示される。ここで、検出器１２２および１２４のそれぞれは、別の移動可能プラテン１４８上にある。図１２Ａは、検出器位置付けのためのエレベータ器具１４４を有する２位置検出器位置付け器具１３８を示す側面図である。ここで、エレベータ器具１４４は、１つ以上の検出器を、回転型アーム１４０に対して直交する方向における露光経路内へ、またはそこから平行移動するために操作可能である。図１２Ｂ、１２Ｃ、および１２Ｄは、３つの検出器タイプのそれぞれに関する検出器位置付けを示す各側面図である。図１２Ｂは、検出器位置付け器具１３８がＣＴ撮像のために第１の位置において検出器を支持している側面図を示す。ここで、ＣＴ検出器１２２は、妨害されることなく、距離Ｏｂにおける露光経路に沿ってＸ線源１１０の直接経路内に正しく位置付けされる。図１２Ｃは、検出器位置付け器具１３８のエレベータ組立品１４４が、パノラマ式撮像を許可するためにＣＴ検出器１２２を露光放射線経路から外へ持ち上げるように作動させられた側面図を示す。ここで、パノラマ式検出器１２４は、妨害されずに、Ｘ線源１１０の直接経路内に、距離Ｏｃにおいて露光経路に沿って位置付けされる。図１２Ｄは、検出器位置付け器具１３８のエレベータ組立品１４４が、頭部計測撮像を許可するために露光放射線経路より上に、そしてその外へ、パノラマ式検出器１２４を持ち上げるように作動させられた側面図を示す。両方の検出器１２２および１２４は、Ｘ線源１１０と頭部計測検出器１２６との間の露光放射線経路から外へエレベータ１４４によって平行移動され、頭部計測検出器１２６は、距離Ｏｄにおいて露光経路上に、妨害されずに、Ｘ線源１１０の直接経路内となる。
【００５４】
本発明の実施形態は、部分的ＣＴ走査モードにおいて光子カウント検出器も使用する。全ＣＴ走査は体積画像内容を取得するために患者をかなりな量の放射線に晒す可能性があるが、これと異なり、部分的ＣＴ走査は、削減されたサイズのコーンビームを使用し、そして小さな範囲の角度にわたって操作を行い、体積データを提供する。使用される撮像器具に相対して、部分的ＣＴ撮像は画像エリアの外側である解剖学的構造の部分からの生成された放射線を制限する。このようにして、部分的ＣＴはより局所化された撮像モードであり、単一歯または隣接歯群または他の隣接構造を撮像するのに好適である。図１２Ｅを参照すると、部分的ＣＴ走査のための走査パターンの一部が示されており、源１６２は放射線の狭められたコーンビームを、アーチ１６０の一部分を通して光子カウント検出器１６４に向けている。
【００５５】
部分的ＣＴ撮像に関する回転は、典型的に角度の小さい範囲に渡り、これは図１２Ｅの角度αとして示される等である。５度という小さい回転角度を部分的ＣＴ画像入手のために使用可能である。標準ＣＴ撮像に対する他の修正は、コーンビーム放射線の使用を含み、従来型扇型ビーム放射線の代わりに、例えばスリットまたは狭められた視準器経路を通してビームを提供することによって典型的に変調される。放射線は走査またはパルスを通して連続的に提供されることが可能であり、離散角度間隔で感知される。部分的ＣＴ撮像順序中に異なる角度において入手される画像は、概して、この撮像様式において、小エリアのみをカバーする。図１２Ｅに示されるように、中心軸の周りに回転は、画像処理および再構築を簡素化する。
【００５６】
本発明の実施形態に従い、スリットまたは他の機構が使用されて、部分的ＣＴ走査のために適切にコーンビームの寸法を狭める。スリットの長さは対応する検出器１６４の長さ寸法に対応し、放射線の向けられたビームの全体的形状は、光子カウント検出器のアスペクト比と互換性をもつように設計される。検出器１６４および源１６２の同期移動は、このようにして、この撮像モードを使用して角度の削減された範囲にわたって体積画像データが入手されることを許可する。
【００５７】
部分的ＣＴ撮像に関しては、一連のＸ線投射画像が生成される。円錐型投射ビームを使用して生成された画像は、格納され、体積画像データを取得するために処理される。３Ｄ体積画像再構築のために使用される投射処理および方法は、当業者にはよく知られている。
【００５８】
図１０Ａ〜１２Ｄに示される実施形態のそれぞれは、各位置において適切な検出器をセットアップするための、また検出器が好適に位置付けされたと判定し、撮像が進むようにするための自動化の方策を許可する。例えば、操作者卓（示されない）において入力された操作者コマンドは、第１の画像が取得された後に第２の撮像タイプをセットアップするために使用可能である。任意選択により、回転型アーム１４０の操作者制御は、撮像構成が１つの撮像タイプから別のものへとシフトされることを許可可能である。手動位置付けも使用され得、あるいは手動および自動化作動のいくつかの組み合わせも使用され得、各構成を成就する。撮像センサの異なるタイプは、例えば、さまざまな撮像タイプについて、入射放射線の経路から上げるまたはその中へ下げることが可能である。移動可能搬器または他のデバイスを使用して、必要に応じて適切な検出器を所定位置に切り替え、また希望しない検出器を放射線経路から外へ移動することが可能である。撮像経路から外に移動されたとき、撮像センサは放射線に対する露光または塵埃からシールドされ得る。
【００５９】
本発明の実施形態に従って、同一センサが複数のタイプの撮像のために使用される。センサの応答は、各撮像タイプについて異なって取り扱われる。これはウインドウ処理および露光データがどのように各撮像タイプについて入手されるかを制御する他の機能を含むことが可能である。即ち、各撮像タイプについて読み取られる画素の範囲が異なることが可能である。
【００６０】
視準を使用して、検出器上への露光の走査を制御可能である。例えばスリットは、スリットに沿ってのみ放射線を向けるために形成し、使用されることが可能であり、これはスリットがセンサ表面に関して走査されるからである。さらに他のタイプのウインドウ機能も使用され得、これは視準器またはデータが入手される元の撮像センサの面積の寸法を選択するデジタルウインドウ処理アルゴリズムを使用するものを含む。画像拡大比率は、取得されている画像データのタイプに従って、調整されることが可能である。
【００６１】
オフセット検出器幾何形状は、ＣＴ撮像等のいくつかの適用において長所であり得る。長方形または概略四角形状のセンサは、発電機からセンサに向けて伸び、回転軸を通過する縦軸がセンサの活動表面に対して直角であるというように配向され、センサの中心はセンサの活動表面上への軸の投射に対して横断的にオフセットされている。光子カウントセンサについては、例えば、センサオフセットまたは偏芯は走査される主体に関する追加の深度情報を提供するのを助けることが可能である。例えば、そのようなオフセット取り合わせにより、全周における対象物の周囲を移動する集合源および光子カウントセンサを動かすと、対象物のより大きな横方向伸展が捕獲される。本発明の実施形態に従うと、放射線ビームの中心軸は回転軸とは交差しない。
【００６２】
本発明の実施形態に従って可能なさらに他のタイプの調整は、視準器１０４の調整を含み、これは図９に示されるように、Ｘ線源１１０の正面に位置付けされている。撮像器具の視界（ＦＯＶ）は、Ｘ線源およびセンサの相対的位置を変更して、また、管電圧および電流に対して適切な変更を行って、さらに、視準器１０４の調整によって調節可能である。
【００６３】
ＦＯＶの寸法は、多くの方法で切り替え可能である。本発明の１つの実施形態に従えば、制御モニタ上の操作者インターフェースは、ＦＯＶの寸法の選択を許可する。この選択は次に適切なＸ線条件（例えば、管電圧および管電流等）を指定されたＦＯＶ寸法に従って変更する。視準器に連結されたモータも、撮像センサまたはカメラによって取得された光の量を変更するために調整可能である。ＦＯＶ寸法が同一Ｘ線条件で削減されると、撮像センサへ出力される光の量は減少し、適切な視準器調整がこの問題を矯正するのを助ける。
【００６４】
１つの例として、ＦＯＶはあご全体の撮像と歯肉および一本の歯の近くの骨の撮像との間で変わることが可能である。ここで、Ｘ線のＦＯＶ寸法は、あご全体について最初に設定され、断層撮影画像があご全体から入手される。次に、ＦＯＶの調整に続いて、一本の歯の断層写真が取得され、表示される。この仕方で、あご全体および一本の歯が順番に撮像されると、解像度は劣化せず、したがって、評価および診断のために使用可能な画像を取得可能である。本発明の代替実施形態に従うと、ＦＯＶは、撮像モードの操作者選択に続いて、ＦＯＶは自動的に調整される。
【００６５】
患者および撮像器具に対する回転軸の位置付け
Ｘ線器具の回転軸に対して、患者を位置付けするために、多くの異なる器具および方法が使用可能である。椅子または他のデバイスを使用して、患者を所定位置に支持可能であり、回転軸はそれに従って調整可能である。さまざまなタイプの耳桿、ヘッドバンドおよび支持、あご当て、ビットブロック、および他のデバイスを使用して、患者の頭部を位置付け、そして患者の動きを制限可能である。使用されるさまざまなデバイスを、頭部の動きを制約し、軸の位置付けに関する基準を提供するため、任意の数の組み合わせで採用可能である。
【００６６】
本発明の実施形態に従って、１つ以上の光ビームを使用して患者の解剖学的構造の各位置を表示する。光ビームは、１つ以上の電子センサによって感知可能である。本発明の代替実施形態に従って、水平および垂直整合のための光ビームは、患者の顔および頭部に向けられ、頭部の位置付けをガイドするための基準マークとして使用される。図９の略図では、光源１１４が使用されてこの機能を提供し、患者が実施されている撮像のタイプのために適切に位置付けされることを可能とする登録マークを提供する。これは、例えば、フランクフォート平面の基準位置付けあるいは他の解剖学的ガイドラインを含むことが可能である。このようなガイドビームの使用は、主体患者に対する回転軸の自動的芯だしまたは調整のために必要な情報を提供可能である。例えば、垂直ビームは、撮像のために選択された領域の中心（例えば、事前規定位置、円弧、または境界）に対応可能である。支持表示装置を軸位置付けシステムと併せて使用可能であり、開業医が、回転軸が撮像されている解剖学的構造にとって最適であることを確かめることを可能とする。
【００６７】
効果的に鋭い焦点にある選択された走査曲線の周りの領域の深さは、「焦点層厚さ」または「焦点谷」として知られる。歯科撮像に関し、パノラマ式図は、詳細は垂直および周囲方向に歯列弓の透視図、またはその一部分（例えば、内側または外側から撮像されるように）であることが可能であるが、その図は、しかしながら画像の平面に直角な放射方向においてかなりの焦点谷深さがあり、しばしば望ましいことである。効果的焦点谷の外側の対象物特徴からのデータは、最終画像に対してほとんど貢献しない程度で異なる画像画素にわたって傷つけられる。画像ポイントを合計するために使用されるセンサの帯が広くなると、データはより急速に関連されることを終え、そして焦点谷の中心における選択された画像ポイントからの距離が増えるにつれて傷つけられ、したがって、最終画像の焦点深度は小さくなる。
【００６８】
光子カウント検出器を使用するパノラマ式撮像のための焦点谷の検出は、任意の数多くの方法で実施可能である。本発明の実施形態に従えば、歯列弓の測定はＸ線源およびセンサの回転のための軸を判定するために取得される。代替的に、焦点谷の見積もりに基づき、この軸のための最良の見積もりを提供するために、光ビームが使用される。回転軸は、パノラマ式撮像順序中にも調整可能であり、その結果、回転軸の移動は焦点谷の馬蹄型パターンと相互関連する。図９の略図例では、例えば、源平行移動器具１１２は走査中に作動され、回転型アーム１４０の回転中にＸ線源１１０を移動し、画像が入手されると連続的または離散的に回転軸を効果的に変更する。焦点谷位置および寸法の既定モデリングは、代替的に使用されることが可能である。
【００６９】
注目される領域に関する焦点深度は数多くの方法で計算可能である。本発明の実施形態に従うと、注目の領域において異なる焦点深度は事前決定パノラマ式画像に対応する焦点深度から区別されることが可能であり、注目領域に関する焦点深度は自動的に判定され、注目領域に関する焦点深度は自動的に処理デバイスによって判定され、それは、複数の相の断層撮影再構築を使用して複数の層を計算し、複数の計算された層のそれぞれについて鋭さの量を計算し、そして計算された鋭さの量に基づき、注目領域について複数の計算された層から最も鋭い層を選択して、単一源および検出器の事前定義された幾何経路、患者のタイプ、および事前判定された速度プロファイルにより定義される事前判定解剖学的領域として、パノラマ式画像のために定義された注目の領域に関する正しい層を提供し、表示することによる。
【００７０】
パノラマ式撮像および他の撮像タイプに関する焦点深度は、光子カウント検出器を使用するときは数多くの方法によっても変化されることが可能である。本発明のある実施形態に従えば、特定焦点谷に沿うユーザが同定した注目画素領域（ＲＯＩ）が定義される。可変焦点パターンが撮像走査において使用され、これは組織深度を表示する、異なる焦点領域における画像データを取得するためである。特定ＲＯＩを撮像するためには、対応する画像データを、画像内容を入手するために使用される変化した焦点パターンから取得可能である。パノラマ式または体積画像に関するＲＯＩのための焦点深度は、自動的に判定可能であり、そして同一診断中に同一患者から取得される画像セット中の他の画像のために使用される焦点深度とは異なる可能性がある。
【００７１】
図１３の略図は、パノラマ式撮像等のレントゲン写真撮像のための撮像器具２００を示し、ここでは、２つ以上の２−Ｄ画像の連続が取得され、隣接内容の画像が取りまとめられてより大きな画像、あるいは３−Ｄ撮像のために、形成され、これは例えば、断層写真、コンピュータ処理断層撮影体積撮像、あるいは歯科におけるコーンビームコンピュータ処理断層撮影（ＣＢＣＴ）撮像、ＥＮＴ、および関連頭部撮像適用である。回転可能マウント２３０が柱２１８上に提供され、これは患者１２の寸法に合うように高さを優性的に調整可能である。マウント２３０は患者１２の頭部の反対側でＸ線源１１０と放射線センサ１２１を維持し、そして任意選択により、源１１０とセンサ１２１を回転させて頭部の周りに走査パターンへ周回させる。マウント２３０は、患者の頭部の中央部分に対応する軸Ａ２を中心として回転し、その添付構成要素が頭部を中心として周回するようにする。本発明の実施形態に従う光子カウントセンサであるセンサ１２１は、マウント２３０、トモシンセシス撮像のため、またはＣＴまたはＣＢＣＴ体積撮像ために、２−Ｄ撮像に好適な放射線パターンを発する反対側のＸ線源１１０に連結される。以前に記述したように、複数のセンサ１２１は、代替的に提供されることが可能であり、好適なセンサは撮像の各特定タイプのために所定位置に切り替えられる。あご当てまたはかみ合い要素等の任意選択の頭部支持２３６は、画像入手中の患者の頭部の安定化を提供する。
【００７２】
コンピュータ１０６は操作者コマンドを受諾し、撮像器具２００によって取得された体積画像を表示するための操作者インターフェース２０４および表示装置１０８を有する。コンピュータ１０６は画像データを取得するためのセンサ１２１と信号通信を行い、源１１０の制御のために、また任意選択として、マウント２３０構成要素のための回転式アクチュエータ２１２の制御のための信号を提供する。初期高さ設定を取得するため、また螺旋走査中に患者の頭部に対するセンサ１２１の相対的垂直転移を追跡するために、１つ以上の高さセンサ２３４もコンピュータ１０６によって感知される。コンピュータ１０６は画像データを格納するために、メモリ２３２とも信号通信を行う。任意選択の整合器具２４０が提供されており、これは撮像処理のための患者の頭部の適切な整合を支援するためである。整合器具２４０は本発明の実施形態に従い、頭部位置付けのための１つ以上の線基準を提供するレーザを含む。提供される整合は、水平、垂直が可能であるが、例えば、位置および角度を指定し得る。線は、患者の頭部または体上に表示可能である。代替的に、レーザまたは他の光源からの光は光センサ要素に対して向けられることが可能である。代替実施形態では、整合器具２４０は可視光ビームまたは他のマーカあるいは機械的または他の位置付け器具を含む。撮像器具２００は、Ｘ線源１１０およびセンサ１２１または他の撮像センサを使用して、パノラマ式または頭部計測撮像のための能力をも有し得る。
【００７３】
必要とされる撮像タイプに従って、多くの可変走査パターンがあり得る。例えば、トモシンセシスは、患者を中心とした１８０度未満の円弧にわたって回転する走査を典型的に使用する。ＣＢＣＴ走査は、患者の頭部の周りに１回以上の回転による螺旋走査パターンを必要とし得る。任意選択の調整機構２４２が、異なる患者または異なるタイプの撮像に走査パターンを合わせるために、Ｘ線源１１０とセンサ１２１の間の源画像（ＳＩＤ）距離を調整するために提供される。
【００７４】
口外撮像のための代替走査パターンは、走査中に回転軸の位置を移す。このパターンは、回転軸を調整することによって走査中に前進的に焦点谷を変更し、歯列の異なる部分の改良された撮像を許可する。本発明の実施形態に従い、軸の位置は二次元に対して変更され、すなわち、ｘ−ｙ平面におけるｘおよびｙの両方の軸に関してであり、つまり回転軸に対して垂直である。位置の変化は、ｘ−ｙ平面における線に沿って、例えば、曲線を含む経路に沿って、可能である。
【００７５】
複数の画像が、さまざまな技法を使用して単一露光から取得可能であり、これは光子カウント撮像検出器のしきい値能力のある場合とない場合がある。
【００７６】
典型的光子カウント画像検出器の１つの不利益は、その相対的に小さな寸法である。高さおよび幅方向における数百の要素を備えるアレイを有する従来型デジタルレントゲン写真撮像パネルと異なり、光子カウントセンサは典型的により小さな寸法であり、幅は寸法において１００画素未満であり得る。この問題はタイル張りによって取り組み可能であり、これは複数の画像検出器が組み合わされてより大きな検出エリアをカバーする手法である。前述のような従来型単結晶質検出器材料に反して、多結晶質材料を使用することは、より大きな検出器を提供するのも助ける。
【００７７】
光子カウント画像検出器の寸法上の制約に関する別の解決策は、その走査順序を、視野を効果的に増加させることに適合させることである。実際には、この寸法上の制約は、従来型ＣＢＣＴ撮像のために使用されるものとは異なる走査順序を必要とする。螺旋走査を使用して、体積撮像のために必要な画像データを入手可能である。動作時は、マウント２３０は複数回患者１２の頭部を中心として回転し、それにより、図１４に示されるように、センサ１２１を螺旋軌道で患者１２を中心に走査させる。図１４において、隣接する撮像位置が点線の輪郭で示されており、角度距離は明瞭性のため誇張されている。本発明の実施形態に従い、垂直高さｈは源および検出器の回転中に螺旋を変更し、これは螺旋ピッチ角度Ｐ１の用語でも表現可能であり、そして連続する画像入手間の角度変化θが調整可能である。
【００７８】
光子カウントセンサ１２１を使用するＣＢＣＴ撮像に必要な螺旋走査は、数多くの走査器具モデルのいずれかに従って提供されることが可能である。図１５Ａおよび１５Ｂはこの問題に対する第１の手法を示し、この場合、センサ１２１および源１１０を含むマウント２３０それ自身が走査中に垂直に平行移動される移動可能旅行アーム２２８に連結され、マウント２３０の回転中にアクチュエータ２１２によって転移される。この平行移動は、螺旋走査中に、患者の頭部に対する撮像センサおよび放射線源の垂直位置を変化させる。
【００７９】
図１６Ａおよび１６Ｂはこの問題に対する第２の手法を示しており、この場合この場合は、マウント２３０それ自身は同一高さを有し、一方源１１０およびセンサ１２１は螺旋走査中に垂直に平行移動され、それにより、撮像センサおよび放射線源の、螺旋走査中の患者の頭部に対する相対的な垂直位置を変更する。図１７Ａおよび１７Ｂは、この問題に対する第３の手法を示し、この場合、マウント２３０それ自身は同一高さを有し、一方垂直調整可能プラットホーム２３８はアクチュエータとして使用されて患者の頭部と源１１０およびセンサ１２１との間の相対的移動を提供し、螺旋走査中の撮像センサと放射線源の患者の頭部に対する相対的な垂直位置を変更する。
【００８０】
図１５Ａ〜１７Ｂに示されるように、マウント１３０内の１つ以上のアクチュエータ１２４または他の高さ調整デバイスが、源１１０およびセンサ１２１が患者の頭部を中心として回転するにつれ、この垂直平行移動機能を提供する。コンピュータ１０６は垂直、回転、または角度移動および螺旋走査のために必要な対応するアクチュエータを調和させ、追跡する。センサ１３４は、図１５Ａ／Ｂ、図１６Ａ／Ｂおよび図１７Ａ／Ｂの走査構成により、高さに関する帰還情報を提供する。
【００８１】
走査は、連続する画像フレーム間において１画素未満だけ撮像センサの位置を前進させることが可能である。
【００８２】
図１８の論理流れ図は、図１４、１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、１６Ｂ、１７Ａ、および１７Ｂに示される撮像器具に関し、本発明の実施形態に従う光子カウント検出器を使用する、頭部のＣＢＣＴ走査のために動作順序を示す。受諾命令ステップＳ２１０において、撮像器具は取得される画像のタイプに関連する操作者命令を受諾し、これは特別に注目される組織のタイプの情報を含み得るものである。しきい値セットアップステップＳ２２０において、しきい値および他の動作パラメータの適切なセットがセンサ１２１の回路にロードされる。操作者セットアップステップＳ２３０は操作者が、患者の高さおよび患者の頭部の寸法に合うようにマウント２３０構成要素を調整することを可能とする。これは、その後の螺旋走査実行のための情報を提供する初期高さ設定を登録する。操作者は、頭部支持２３６および整合器具２４０も使用して患者位置を調整可能である。命令入力ステップＳ２４０は操作者命令を受諾して走査順序を始め、そして走査および入手ステップＳ２５０を実行する。ステップＳ２５０において、複数の２−Ｄ画像が継続的な回転および高さ位置において取得され、ＣＢＣＴ走査データを入手する。画像生成ステップＳ２６０は、次に、取得された２−Ｄ画像から３−Ｄ体積画像を形成するが、これに使用されるのは、体積撮像技術においてよく知られるフィルタ逆投影ルーチンの１つ等の、画像再構築アルゴリズムである。結果としての画像は次に開業医による閲覧のために表示され、画像データはメモリ２３２（図１３）またはコンピュータ１０６にとってアクセス可能な他のメモリ回路に格納される。
【００８３】
本発明の実施形態に従うと、注目される組織タイプは特定患者を撮像するために最も適する動作パラメータのセットを要求する。例により、そして限定はしないが、表１は操作者が組織タイプＡのための画像を生成することを選択したときにロードされるパラメータセットを列挙する。表２は、組織タイプＢのための画像を生成するための代替例パラメータを列挙する。図１４に関して前に述べたように、螺旋走査パターンのピッチは、垂直平行移動または螺旋ピッチ角度Ｐ１の用語によって指定されることが可能である。螺旋ピッチ角度Ｐ１はゼロ度（すなわち、傾斜ゼロ）から４０度以上に変化されることが可能であり、センサ１２１の相対的寸法および各継続的画像間で必要とされる重複の量に基づく。
【００８４】
図１４を参照して列挙され、記述される手順のいくつかの修正は、同様に撮像器具１００を使用する撮像の他のタイプに使用され、走査パターンおよび取得される画像の数は適切に変化することが理解され得る。パノラマ式またはトモシンセシス撮像に関しては、例えば、全走査は必要とされない。部分的走査のみが必要とされ、ＣＢＣＴ走査について記述される螺旋よりは、単一平面内に走査軌道は定義される。
【００８５】
【表１】
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【００８６】
【表２】
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【００８７】
以前に注目したように、異なるタイプの材料は異なる光子エネルギー「シグネチャー」を有し、これは体積走査が撮像された主体における２つ以上の異なる材料を検出することを可能にする。この特徴は、同一撮像器具が採用されて、同一走査パターンを使用して異なる情報を取得することを可能にする。本発明の実施形態に従い、望まれる体積画像の性質に基づき、しきい値設定の異なるセットが提供される。しきい値設定の１つのセットは、例えば、歯に関する情報を取得するために最適化され、一方、しきい値設定の別のセットは歯ぐきおよび基底支持構造を撮像するために最良に働く。さらにしきい値設定の別のセットは、対応する高度調節により、のど、耳、または鼻孔の撮像のための最良条件を提供する。図１８を参照して記述されるように、実施される撮像のタイプならびに患者にとって特別の注目もある組織のタイプに従い、しきい値の適切なセットが選択され、撮像センサの画像入手回路にロードされる。
【００８８】
本発明の実施形態が、口外検出器を使用して、患者の頭部および上半身のさまざまな領域を撮像するために記述されてきた。本発明の器具を使用して、例えば、歯科診療における口腔内全域連続（ＦＭＳ）を取得可能である。センサ１２１（図１３，１４）は、光子カウント回路を、図４Ａ〜４Ｄ参照して、間接的検出、または前述の撮像構成要素の一体化等により、他の従来型撮像構成要素と組み合わせ可能であることに注目されたい。複数のセンサ１２１は互いに連結され、各Ｘ線露光について取得される画像のエリアを増やすことが可能である。光子カウントセンサ１２１を使用して、異なる撮像モードを支持可能であり、これにはＣＴまたはＣＢＣＴ、パノラマ式、または頭部計測撮像が含まれる。ＣＴおよびＣＢＣＴ撮像モードは、複数の二次元（２−Ｄ）画像から体積画像を取得する。パノラマ式および頭部計測撮像は、全撮像エリアをカバーするために、撮像中に同一撮像平面内の１つまたは２つの方向において、センサ１２１の走査を必要とし得る二次元撮像モードである。
【００８９】
使用されるハードウェアおよび走査パターンに対する必要な適合化を伴い、撮像器具２００の実施形態（図１３）は、数多くのタイプの撮像が可能であり、これには２−Ｄ撮像およびパノラマ式撮像、トモシンセシス撮像、およびコンピュータ処理断層撮影（ＣＴ）またはコーンビームコンピュータ処理断層撮影（ＣＢＣＴ）を使用した体積撮像が含まれる。
【００９０】
トモシンセシスは撮像器具２００等のシステムの能力の長所を利用する撮像モードであり、これは、円弧のいくつかの断片部分にわたる焦点を局所化するため、また結果としての画像データを画像を提供するために処理し、この画像は円弧に沿って異なる角度で取得される個々の２−Ｄ画像の連続からいくらかの量の深度情報を提供するものである。トモシンセシスはこのように限定された深度情報と共に体積画像のあるタイプを提供し、これは二次元（２−Ｄ）画像の連続から形成される。歯科トモシンセシスに関する基本原則は歯科撮像技術において知られており、例えば、米国特許第５，６７７，９４０号において記述されている。
【００９１】
光子カウント検出器を使用するトモシンセシス技法の１つの不利益は、焦点層と患者の歯等の実際の注目領域との間に発生可能な矛盾に関する。矛盾は、焦点層（例えば、回転軸のスプライン、軌跡）が歯列または他の構造に沿って所与の領域について事前定義されていても発生可能である。しかしながらこの短所は、異なる、繰り返し選択される、または事前設定層（例えば、事前設定層の１つ以上の部分）から異なる最良焦点層の選択を許すことにより、またこの最良焦点層の部分を患者の歯列の形状に相対して適合させることにより、取り組み、あるいは矯正可能である。処理中は、各画像内の画素のシフトが実施され、シフトの振幅は、シフト後において、注目される解剖学的構造の位置が各画像上の同一位置に場所決めされるように選択される。複数の入手された画像の画素−画素追加処理の後、最終画像が取得され、この場合、注目される解剖学的構造が焦点層内に場所決めされ、他の構造は不鮮明にさせられる（例えば、水平塙に帰結する）。他のシフト振幅値についてもこの処理を繰り返すことにより、複数の焦点層を取得可能であり、そして注目領域について最良の１つを選択されることが可能である。この技法の長所の１つは画像品質であり、これは患者の位置付けにはほとんど左右されない。
【００９２】
本発明の口外実施形態は、デジタルカウンタ取り合わせを使用するのではなく、アナログカウントも提供可能である。受け取られる各光子につき１回増分される、累積アナログ帯電は、シンチレータ内における各画素の相対的明るさに従ってデジタル値を提供する一体化された放射線検出の従来型タイプから区別されることが可能である。
【００９３】
走査曲線は対話式によってユーザにより、例えば走査および画像入手中、または特定走査順序に続いて（例えば、画像入手器具において、または閲覧者により）、例えばパノラマ式画像など、ユーザにより変更されることが可能である。
【００９４】
患者位置付けおよび安定化
患者支持器具は、光子カウントセンサを使用して体積画像を取得するために、撮像システムに対する患者の固定された基準位置付けを提供するのを助ける。図１９、２０Ａおよび２０Ｂの略図は、本発明の実施形態に従う、休息位置における頭部支持器具３７０の特徴を示す。頭支持器具３７０は支持構造３１０上にマウントし、そして本体、ベース、および任意選択のあご当て３０２を有する。一次的保持部材３０４および３０６は、患者の頭部に対して位置付けされ、それぞれが輸送器具３７２および３７４に連結される。各保持部材３０４および３０６は、それぞれＲ１およびＲ２として示されるように、それぞれの基準位置を有する。輸送器具３７２および３７４の構成要素は、１つ以上のシャフトまたは他の要素を含み、これは外方向に伸びるものであって、本体３１２の各側部から１つである。耳桿３４０および３５０が、患者の耳穴の外側部分内に着座するために提供される。図１９に示される休息位置において、休息位置における両方の耳桿３４０および３５０間の距離は、患者の頭部の寸法よりかなり小さい。やはり支持構造３１０上にマウントされる回転可能ガントリ３６０は、Ｘ線を検出し、画像を形成するための、Ｘ線源１１０およびセンサ１２１を保持する。支持構造３１０は図１９内に表現されており、立っているまたは着座している患者のために任意の数の形態を取り得る。例えば、ガントリ３６０の回転のための回転機構等のＸ線撮像器具の他の従来型支持構成要素は示されていない。マウスピースまたはかみ合い構造も患者の頭部をさらに安定化させる、または頭部の角度を調整することを助けるために提供されることが可能である。後により詳細に記述されるが、回転軸Ａ１の位置は、基準位置Ｒ１または基準位置Ｒ２が固定されるかにより、変化し得る。
【００９５】
伸長ロック機構３８０は一度に一時的保持部材３０４および３０６のいずれかの動きを制約する。図２０Ａに示されるように、保持部材３０６が本体３１２から外方向へ移動されると、保持部材３０４はその基準位置Ｒ１にロックされる。同様に、図２０Ｂに示されるように、保持部材３０４が本体３１２から外方向へ移動されると、保持部材３０６はその基準位置Ｒ２にロックされる。このようにして、保持部材３０４または３０６の１つのみが一度に外方向へ移動されることが可能である。任意の一時点において、保持部材３０４が基準位置Ｒ１にあるか、または保持部材３０６が基準位置Ｒ２にある。これは、撮像中にＸ線源およびガントリ回転のための回転軸Ａ１またはＡ２に対する患者の頭部Ｈを所定位置に支持するための代替的基準を許可する。
【００９６】
本発明の１つの実施形態において、回転軸は図２０Ａおよび２０ＢのＡ１およびＡ２に示されるように、２つの位置のいずれかに設定可能であり、例えば、異なる軸に沿って回転するときに、左または右の耳の撮像構造のための撮像ガントリの再位置付けを許可する。軸Ａ１またはＡ２に関する位置の調整は、操作者によって行われる機構的調整が可能であり、あるいは体積撮像器具を動作させる制御論理回路によって自動的に実施され得る。図２０Ａに示されるように、任意選択のセンサ３３４は体積撮像器具のための制御論理回路を、保持部材３０４または３０６が調整されたかどうかを判定することを可能とし、結果として、適切な軸選択が可能とされるようにする。保持部材３０４および３０６は、それぞれ対応する耳桿３４０および３５０を支持する。本体に対するあご支持の垂直位置は調整可能であり、患者の耳に対するものもそうである。頭部支持器具３７０を使用して、適切に位置付けされたとき、患者は３つの非平面点上で保持されることが可能であり、これはあごおよび２つの耳であり、したがって、患者の頭部は安定化され、撮像中は移動しない。患者の耳はガントリおよびその関連撮像構成要素に対して良好に定義された位置にある。患者の頭部位置は、どちらの保持部材３０４または３０６が調整されたかに基づき、異なる可能性があることに注目されたい。
【００９７】
患者支持のための別の代替策として、図２１および２２の透視図に示されるようにマスクが使用されることが可能である。マスク３８６は、図２１に示されるように、患者が支持のためにマスク３８６を掴むことを許可するハンドル３５２を、また改良された患者視認性のためのウインドウ３７８を有する。図２２は、マスク３８６上で所定位置の患者の頭部を支持するための構成要素を示す。あご当て３８２およびかみ合い支持３８４が提供される。ウインドウ３７８は患者がより快適に呼吸することを許可し、そしてセットアップ中に患者および開業医のためにより良好な視認性を許可する。マスク３８６は、さらに良好な視認性のために完全にまたは部分的に透明であることが可能である。患者支持のある模範的実施形態は、位置付けガイドラインまたはマークをさらに提供可能であり（例えば、水平、垂直、整合、空間的関係）、操作者を支援する。調整可能ヘッドレスト３９０も提供される。
【００９８】
制御機能
さまざまな制御機能が提供されており、これらはパラメータの設定を許可し、そして利用可能な場合には、複数の撮像タイプの１つを選択することを許可する。このように、例えば、操作者はＣＴ、断層撮影、２−Ｄ、またはパノラマ式撮像モードのために、画像走査および入手を選択可能である。代替実施形態において、操作者は適切な回転軸を指定可能である。これらの選択は、例えば、インターフェース２０４（図１３）上で、またはいくつかの他の制御卓上で行われることが可能である。操作者命令の実行は、次に、撮像器具に対し、異なる撮像モードについてセンサの準備を構成させ、また、視準器設定、電圧しきい値レベル、焦点距離、および他のパラメータ等のシステム動作の他の態様を構成させる。
【００９９】
画像処理および再構築
ＣＴ、パノラマ式、または他の画像を取得するときの深度撮像のために、複数の２−Ｄ画像を有する画像セットが最初に取得され、格納される。取得された画像セット内の画像は、患者に対する撮像角度に従って、互いに異なる。さらに、患者について入手されるセット内の画像も、使用される放射線エネルギーレベル、検出されるしきい値エネルギーレベル、視準器位置および設定、データが取得される検出器の領域、焦点距離、および他の特性においても異なる可能性がある。
【０１００】
光子カウント画像データセンサを使用するとき、ここに取得される２−Ｄ画像から体積画像を再構築するために数多くの選択肢が利用可能である。体積画像再構築のための従来型方法は、Ｆｅｌｄｋａｍｐ−Ｄａｖｉｓ−Ｋｒｅｉｓｓ（ＦＤＫ）方法、フィルタ補正逆投影を使用して個々の２−Ｄ断片から３−Ｄ画像を構築する分析的再構築方法を含む。限定された数の２−Ｄ画像投影が利用可能な場合に特に有用である代替方法は、代数再構築技法（ＡＲＴ）であり、これはその未知数が対応する画像データ値である線形方程式のシステムを繰り返し解くものである。
【０１０１】
パノラマ式画像の焦点谷は走査中に回転軸の軌道等のパラメータらによって定義されることが可能である。次に、パノラマ式画像は事前決定層に沿って再構築されることが可能である。シフトおよび追加技法を使用して、複数のパノラマ式画像を、走査データの同一セットに基づいて（例えば、複数のシフト値を使用して）再構築されることが可能である。パノラマ式画像は、様々なシフトおよび追加値を使用し、次にさまざまな焦点谷を有して構築される部分も含むことが可能である。そのような構築は、歯列の形状とは独立して、画像全体またはその一部分の良好な鋭さを提供可能である。
【０１０２】
本発明の実施形態に従い、異なる焦点谷における画像データの再構築は、単一走査からのデータを使用して実施可能である。走査中に画像データを取得するためには、焦点谷は、回転軸を調整することにより、走査中に連続的に変化されることが可能である。代替的に、焦点谷は、歯列の異なる部分から画像データを取得するために、走査中に切り替えられることが可能である。焦点谷の切り替えは、例えば、回転軸の位置を変化させることによって、また、撮像器具の効果的焦点位置を変化させることによって、実質的されることが可能である。
【０１０３】
本発明の実施形態は、収集され、照射されたフレームのリアルタイムの格納および取り出しを、１秒を超えない遅延で、短時間で提供する。再構築アルゴリズムは、格納され、取り出された照射済フレームからパノラマ式層または他の深度画像内容を再構築すること、および、露光連続の終わりから１０秒を超えない遅れで、パノラマ式層または他の特徴を表示することが可能である。
【０１０４】
当該技術において知られるシフトおよび追加アルゴリズムは、画像再構築のために使用されることが可能である。このタイプの処理に関しては、現行フレームの位置は最終画像内の座標として記録される。この座標は、次に、最終画像を再構築するためのシフトおよび追加アルゴリズムに必要とされるシフトの量を計算するために使用される。サブピクセルシフトは、フレーム内の画素を最終画像内の２つの場所に追加し、好適加重要因で乗算することによって達成される。もしも目標位置がｘ（非整数または整数）で、その位置が正方向に増加している場合には、画素値は位置ｆｌｏｏｒ（ｘ）およびｃｅｉｌ（ｘ）に加えられ、ここで、ｆｌｏｏｒ（ｘ）はｘより小さい最大の整数を参照し、ｃｅｉｌ（ｘ）はｘより大きい最小整数を参照する。それぞれの加重係数ｗleftおよびｗrightはｘ−ｆｌｏｏｒ（ｘ）およびｃｅｉｌ（ｘ）−ｘである。加重要因ｗleftおよびｗrightは単一フレームに対してグローバルであることが可能であり、または、個々の画素間の任意の時間的遅延を補償するために画素毎に変化することが可能である。
【０１０５】
これは、フレームと最終画像を水平方向に線形に内挿し、整数量だけフレーム画素を水平方向にシフトし、次にフレームと最終画像をオリジナルサイズにダウンサンプリングすることと数学的に同等である。サブピクセルシフトも、例えば双線形、双三次またはスプライン内挿により、任意の他の内挿方法を使用して実装可能である。
【０１０６】
パノラマ式層の自動焦点合わせおよび歯科パノラマ式撮像のための最良焦点層の自動計算を行うアルゴリズムが提供される。このアルゴリズムは複数の画像フレームを使用して観察中の対象物の層のパノラマ式画像を構成するが、この画像は事前決定されたパノラマ式画像に対応する焦点深度から少なくともパノラマ式画像のある部分において異なる焦点深度を有する。第１のステップにおいて、フレームデータが使用されて、オリジナル速度Δｖorigの変化と比較して、画像平面内の移動の速度Δｖの変化をリセットする。第２のステップでは、ユーザは注目領域を指定する。第３のステップでは、注目領域がオリジナル速度Ｖorigプラス速度Δｖの変化において再構築される。第４のステップにおいては、鋭さはＳ(n)（鋭さ分量Ｓ、これはコントラスト、粗さ、または画像鋭さのいくつかの他の分量が可能）および鋭さ差異を測定する。ΔＳはＳ(n)マイナスＳ(n-1)ＳＭ（Ｖorig＋Δｖ）と等しいものとして計算される。第５のステップにおいて、もしもΔＳが特定限度未満である場合には、注目領域が表示され、そうでなければ、計算は異なるステップデルタ速度Δｖを使用し、第３のステップに戻って続ける。このアルゴリズムは、最終画像全体に対してグローバルに適用されること、あるいは所与の注目領域に対してローカルに適用されることが可能である。それゆえ、歯科医は初期パノラマ式画像を観察することができ、次に不鮮明が明白であり得る画像の領域（部分）を選択するが、その場合、アルゴリズムは画像の選択された部分の鋭さＳを最大化する。結果はすべての部分に焦点の合った完全な画像である。
【０１０７】
背骨補償等の方法は、歯科構造の評価のための改良された品質の画像を提供するために使用されることが可能である。本発明の実施形態に従い、この補償を提供するために不鮮明画像内容の減算が使用される。
【０１０８】
示されるさまざまな実施形態に関し、構成要素間の信号通信は有線または無線信号チャネルを使用可能である。無線通信の使用は長所となり得、例えば、接続を維持するのが困難なセンサデバイスからの信号の受け取りにおいてである。センサ１２１と画像データを取得する画像プロセッサとの間でも、無線通信を使用可能である。図１５Ａおよび１５Ｂを参照すると、例えば、本発明の実施形態に従い、センサ１２１は無線送信を使用して入手した画像データをコンピュータ１０６に通信する。画像データの無線送信のために高い送信速度が必要とされることに注目すべきであり、特に複数の２−Ｄ画像が３−Ｄ画像を再構築するために取得されることが要求される画像撮像アプリケーションにおいてである。
【０１０９】
本発明の実施形態と調和して、コンピュータは電子メモリからアクセスされる画像データ上に対して実施する格納された命令でプログラムを実行する。画像処理技術の当業者により理解されるであろうが、本発明の実施形態のコンピュータプログラムは、パーソナルコンピュータまたはワークステーション等の好適な汎用コンピュータシステムによって、また、マイクロプロセッサまたは他の専門プロセッサあるいはプログラム式論理デバイスによって利用されることが可能である。しかしながら、ネットワークプロセッサを含む多くの他の種類のコンピュータシステムが、本発明のコンピュータプログラムを実行するために用いられることができる。本発明の方法を実施するためのコンピュータプログラムは、コンピュータ可読の記憶媒体の中に格納され得る。この媒体は、例えば、磁気ディスク（ハードドライブなど）や磁気テープなどの磁気記憶媒体、または他の携帯型の磁気ディスク、光ディスク、光テープ、または機械可読のバーコードなどの光学式記憶媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）などの固体電子記憶デバイス、またはコンピュータプログラムを格納するために採用されるあらゆる他の物理デバイスまたは媒体を含み得る。本発明の方法を実施するためのコンピュータプログラムはまた、インターネットや他の通信媒体の手段により画像プロセッサに接続されたコンピュータ可読の記憶媒体上に格納されることもできる。当業者は、容易に認識するであろうが、そのようなコンピュータプログラム製品の同等物はハードウェアにおいても構築され得る。
【０１１０】
本発明のコンピュータプログラム製品は、さまざまな画像操作アルゴリズムおよびよく知られたプロセスを利用し得ることは理解されるであろう。本発明のコンピュータプログラム製品実施形態は、実装のために有用であるが、本明細書中では具体的に示されあるいは記述されないアルゴリズムおよびプロセスを具現化し得ることもさらに理解されるであろう。そのようなアルゴリズムおよびプロセスは、画像処理分野の通常技術内にある従来型ユーティリティを含み得る。画像を生成あるいは処理すること、または本発明の本発明のコンピュータプログラム製品と協働することのためのそのようなアルゴリズムおよびシステム、ならびにハードウェアおよび／またはソフトウェアの追加態様は、本明細書中には具体的に示されまたは記述されておらず、当業界で知られるようなアルゴリズム、システム、ハードウェア、構成要素、および要素から選択され得る。
【０１１１】
本開示の文脈内で「コンピュータでアクセス可能なメモリ」と同等である「メモリ」という用語は、格納および画像データ上で動作するために用いられ、コンピュータシステムにアクセス可能である、あらゆる種類の一時的またはさらに永続的な記憶装置作業空間を指すことができることに留意されたい。メモリは、例えば、磁気光学式記憶などの長期記憶媒体を用いた不揮発性であることができる。代替的に、メモリは、マイクロプロセッサまたは他の制御論理プロセッサデバイスによって一時的なバッファまたは作業空間として用いられるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの電子回路を用いて、より揮発性のある性質であることができる。表示データは、例えば、表示デバイスに直接関連付けられる一時的記憶バッファに典型的に格納され、および表示されたデータを提供するために必要に応じて定期的に再読み込みされる。この一時的格納バッファは、この用語が本開示において使用されるとき、メモリとしても考察され得る。メモリは、プロセスの実行、速度ポイント等の入力された値の記録、または計算および他の処理の中間および最終結果の格納のためのデータ作業空間としても使用される。コンピュータでアクセス可能なメモリは、揮発性、非揮発性、または揮発性と非揮発性タイプのハイブリッド組み合わせが可能である。さまざまなタイプのコンピュータアクセス可能メモリは、データの格納または記録、処理、転送、および表示のために、また他の機能のためにシステムを通して異なる構成要素上に提供される。
【０１１２】
公開された模範的実施形態は、すべての点において、限定的ではなく説明的であると考慮される。さらに、発明の特徴は少なくともいくつかの実装／実施形態の１つについて公開可能であったが、そのような特徴は、任意の所与のまたは同定可能な機能にとって望ましいおよび／または長所となることが可能であるように、他の実装／実施形態の１つ以上の他の特徴と組み合わせられることが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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