(57)【要約】患者から画像を獲得するための口腔外歯科用撮像装置は、放射線源と、いくつかの画像ピクセルの各々に対して、少なくとも第１のエネルギー閾値を超える受け取られた光子の計数に従って少なくとも第１のデジタル値を提供する、デジタル撮像センサとを有する。架台は、患者の頭部の両側で放射線源およびデジタル撮像センサを支持する。１つ以上の２次元画像を取得するためにデジタル撮像センサと信号通信状態にあるコンピュータが存在することができる。
2014501142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者から画像を獲得するための口腔外歯科用撮像装置であって、
放射線源と、
複数の画像ピクセルの各々に対して、少なくとも第１のエネルギー閾値を満たす、受け取られた光子の計数に従って、少なくとも第１のデジタル値を提供するデジタル撮像センサと、
前記患者の頭部の両側で前記放射線源および前記デジタル撮像センサを支持する架台と、
１つ以上の２次元画像を取得するために前記デジタル撮像センサと信号通信状態にあるコンピュータと、を備える、装置。
【請求項２】
前記架台が、前記患者の頭部を中心として走査パターンで前記撮像センサおよび源を旋回させるように付勢可能である回転アクチュエータに連結され、前記患者の頭部の少なくとも一部分のボリューム画像が、前記複数の画像ピクセルに基づいて再構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記患者の頭部に対する前記撮像センサおよび前記放射線源の相対的縦方向位置を変化させるために付勢可能な１つ以上の縦方向アクチュエータをさらに備え、前記コンピュータが、ヘリカルコンピュータ断層撮影ボリューム画像を形成するように連続する２つ以上の画像を組み合わせる、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記１つ以上の縦方向アクチュエータが、撮像中に前記患者の頭部に対する、前記撮像センサおよび前記放射線源の相対的縦方向位置を変化させるために、前記架台を平行移動させる、請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記１つ以上の縦方向アクチュエータが、撮像中に前記患者の頭部に対する、前記撮像センサおよび前記放射線源の相対的縦方向位置を変化させるために、前記患者を平行移動させる、請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記１つ以上の縦方向アクチュエータが、可変速度で前記患者の頭部に対する、前記撮像センサおよび前記放射線源の相対的縦方向位置を変化させる、請求項３に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記センサが２次元センサであり、前記センサおよび放射線源が患者の頭部を中心とする平面内の軌道に従う、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記１つ以上の画像を獲得するために、前記患者の頭部の整合を提供するように整合装置、または前記コンピュータと通信状態にある少なくとも１つの高さセンサをさらに備える、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記架台が、前記患者の頭部を中心とする走査パターンで前記撮像センサおよび源を旋回させるように付勢可能である回転アクチュエータに連結され、前記患者の頭部の少なくとも一部分の２次元画像が、前記複数の画像ピクセルに基づいて再構成される、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記２次元画像が前記患者の一部分のパノラマ画像であるか、または前記２次元画像がトモシンセシス撮像技法を使用して生成される、請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記少なくとも第１のエネルギー閾値が選択可能であり、前記センサは直接撮像センサである、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記撮像センサが、前記複数の画像ピクセルの各々に対して、第２の閾値を超える電離放射線エネルギーの光子の計数から獲得された第２のデジタル値をさらに提供する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記撮像センサが、上限閾値をさらに提供し、前記少なくとも第１のデジタル値が、前記第１のエネルギー閾値を超え、かつ前記上限閾値未満である、受け取られた光子の計数に従うものであり、前記少なくとも第２のデジタル値が、前記第２のエネルギー閾値を超え、かつ前記上限閾値未満である、受け取られた光子の前記計数に従うものである、請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
患者の頭部の少なくとも一部分のボリューム画像を獲得するための撮像装置であって、
放射線源およびデジタル撮像センサを備え、前記患者の頭部を中心として前記撮像センサおよび源を旋回させるように付勢可能である回転アクチュエータに連結される、回転式架台と、
前記患者の頭部に対する、前記撮像センサおよび前記放射線源の相対的縦方向位置を変化させるために付勢可能である、１つ以上の縦方向アクチュエータと、
前記患者の頭部を中心として前記撮像センサおよび前記放射線源のヘリカル走査パターンを実施するために前記回転アクチュエータおよび縦方向アクチュエータと信号通信状態にあり、さらに前記ヘリカル走査パターンに沿って、連続的位置で複数の２次元画像を取得するために前記デジタル撮像センサと信号通信状態にあるコンピュータと、を備え、
前記撮像センサが、複数の画像ピクセルの各々に対して、受け取られた電離放射線エネルギーに従ってデジタル値を提供する、撮像装置。
【請求項１５】
前記ヘリカル走査パターンのピッチが調節可能である、請求項１４に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記撮像センサが、複数の画像ピクセルの各々に対して、第１の閾値を超える電離放射線エネルギーの光子の計数から獲得された第１のデジタル値、および第２の閾値を超える電離放射線エネルギーの光子の計数から獲得された第２のデジタル値を提供する、請求項１４に記載の撮像装置。
【請求項１７】
患者の頭部の少なくとも一部分のボリューム画像を獲得するための方法であって、
曝露エネルギーレベルおよびヘリカル走査パターンのうちの１つ以上に関係する一連の値を獲得することと、
走査部品の初期の高さ設定を登録することと、
前記獲得された一連の値および登録された初期の高さ設定に従って、前記患者の頭部を中心とするヘリカル軌道で放射線源およびデジタル検出器を走査させることと、
前記ヘリカル走査パターンに従う前記ヘリカル走査で、間隔を置いて複数のデジタル画像を取得することと、
前記複数の取得されたデジタル画像から形成されたボリューム画像を生成し、表示することと、を含む、方法。
【請求項１８】
前記一連の値を獲得することが、２つ以上の曝露エネルギーレベルに関係して操作者によって入力された値を獲得することを含み、前記初期設定を登録することが、操作者に応答して実施され、ヘリカル軌道で走査させることによって、選択された組織の種類に従って、連続画像と前記患者の頭部に対する旋回の可変ピッチ角度との間の可変高さを可能にする、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、歯科用撮像の分野に関し、より具体的には、患者の頭部から画像を獲得するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置は、Ｘ線源を有する回転撮像アンサンブルまたはガントリ、およびＸ線源の反対側に、患者に対して固定軸を中心として回転する撮像センサを用いて複数の２Ｄ画像を取得することによって作動する。ＣＴ画像は、患者の身体構造の３Ｄまたはボリューム画像の再構成を可能にし、診断および治療を支援するための有用な情報を獲得するために特に有益であることが認められている。
【０００３】
歯科および耳鼻咽喉科（ＥＮＴ）の用途において、ならびに患者の頭部のその他の撮像のために、ＣＴ撮像の使用における関心はかなり高い。この目的のために、いくつかのボリューム撮像システムの設計が提案されてきた。提案された解決策の中には、パノラマ撮像およびＣＴ撮像を組み合わせるハイブリッド型システムがある。例えば、Ａｒａｉらの米国特許第６，１１８，８４２号、名称「Ｘ−ＲＡＹ  ＩＭＡＧＩＮＧ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」は、両方の撮像モードを支持するＸ線撮像装置を開示する。装置は、Ｘ線源と、対象物を通過させたＸ線を検出するためのＸ線検出器と、Ｘ線源およびＸ線検出器が対象物を挟んで相互に空間的に対向するようにこれらを支持するための支持手段と、ＣＴモードとパノラマモードとの間を切り替えるためのモード切替手段とを含む。Ｘ線を検出するために、１つの大面積Ｘ線検出器だけが使用される。Ｘ線撮像装置は、撮像セッション中にモードを切り替えることによって、両方の種類の画像を獲得することができる。しかしながら、提案された撮像装置は、十分な様式で両方の撮像機能を実行することが可能な高価な検出器を必要とする。加えて、この種のシステムは典型的に、Ｘ線源と検出器との間で、異なる距離がより有利となる場合であっても、均一な距離を使用することによって、画像品質を犠牲にする。
【０００４】
例として、図１は、従来のＣＴ撮像装置４０の実施形態を示す。柱１８は、対象物の高さに合わせて調整可能である。患者１２または他の対象物は、破線の輪郭で示され、Ｘ線源１０と、画像検出器とも呼ばれる、Ｘ線撮像センサパネル２０との間に位置付けられる。Ｘ線撮像センサパネル２０は、曝露を獲得するために、ＣＴセンサ２１を位置付けるために回転式架台３０上で回転する。ＣＴセンサ２１は、Ｘ線源１０に対して、対象物の後方に位置付けられる。操作者は、撮像設定の一貫として、ＣＴセンサ２１をこの位置に回転させる。架台３０の回転とともに、センサ２１および源１０は、患者の頭部を中心として、典型的には完全旋回のいくらかの部分で旋回する。また他の歯科用撮像システムの解決策は、単一の装置から、ＣＴ、パノラマ、および頭部Ｘ線規格撮影を組み合わせる。このような組み合わされたシステムでは、特にＣＴ撮像では、各々個別の暴露から無数の画像を必要とする可能性があり、放射線曝露の必要量が懸念となり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６１１８８４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のデジタルＸ線撮影検出器は、単一の曝露での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して、いくらかの限界を有する。例えば、単一の曝露から、撮像された物体が所定の厚さ、または所定の減衰係数を有するかを区別することが非常に困難であり得る。この曖昧さを解決するために、いくつかのシステムは、個別にシーケンス低エネルギーおよびより高エネルギーの曝露を提供し、物質の種類の間を区別するために画像情報において得られた差を使用する。しかしながら、この情報を提供するために、この種類の撮像は、患者が第２の曝露のための追加の放射線に曝されることが要求される。この問題は、患者を中心とするいくつかの旋回角度から１つずつ、複数の画像が獲得されるＣＴ撮像で悪化する可能性がある。
【０００７】
従来のＣＴ撮像は、診断および治療を支援する有用な情報を提供するが、撮像センサ装置自体の限界によって、および所望の画像品質を獲得するために必要な曝露レベルに対する懸念によって制約される。このため、歯科用、耳鼻咽喉科用、および頭部の他の撮像のために、曝露を削減し、より好ましい費用で、高レベルの画像品質を達成することができる、改善された撮像方法に対する長年にわたる必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態は、撮像技術、特に頭部の撮像を進歩させるための必要性に対応する。本発明の実施形態は、歯科用、耳鼻咽喉科用、および関連用途の撮像の問題に対して、光子計数法および関連の撮像解決策を適合させる。本発明の実施形態を使用して、医療従事者は、患者の治療のために有用な画像を獲得することができ、削減された曝露レベルの利点、および光子計数法解決策が提供する他の利点を利用する。
【０００９】
これらの目的は、単なる例示的な実施例として与えられており、そのような目的は、本発明の１つ以上の実施形態の例示的なものであってもよい。開示された本発明によって本質的に達成される他の望ましい目的および利点が生じるか、または当業者に明らかになる場合がある。本発明は、添付の請求項によって定義される。
【００１０】
本発明の一態様に従い、患者から画像を獲得するための口腔外歯科用撮像装置であって、放射線源と、複数の画像ピクセルの各々に対して、少なくとも第１のエネルギー閾値を超える受け取られた光子の計数に従って、少なくとも第１のデジタル値を提供するデジタル撮像センサと、患者の頭部の両側に放射線源およびデジタル撮像センサを支持する架台と、１つ以上の２次元画像を取得するために、デジタル撮像センサと信号通信状態にあるコンピュータとを備える装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明の上述の、および他の目的、特徴、および利点は、添付図面で例証されるように、以下の本発明の実施形態のより詳細な説明から明らかになるであろう。図面の要素は、必ずしも互いに一定の縮尺ではない。
【図１】歯科用または耳鼻咽喉科（ＥＮＴ）用撮像のためのＣＴ撮像装置を示す。
【図２Ａ】従来のデジタルＸ線撮影撮像においてシンチレータを使用するデジタル検出器を示す模式図である。
【図２Ｂ】従来のデジタルＸ線撮影撮像において光ファイバアレイを備えるシンチレータを使用するデジタル検出器を示す模式図である。
【図２Ｃ】従来のデジタルＸ線撮影撮像において光ファイバアレイを備える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模式図である。
【図２Ｄ】従来のデジタルＸ線撮影撮像において光ファイバアレイを備える構造シンチレータを使用するデジタル検出器を示す模式図である。
【図３】デジタルＸ線撮影撮像のために光子計数法を使用するデジタル検出器を示す模式図である。
【図４】光子計数法を使用する場合にデジタル検出器の各ピクセルに対する画像処理チェーンを示す模式図である。
【図５】光子計数法を使用する場合に複数の閾値を使用するデジタル検出器の各ピクセルに対する画像処理チェーンを示す模式図である。
【図６Ａ】２つの例示的金属物質に対して異なるエネルギーレベルで線形減衰特性を示すグラフである。
【図６Ｂ】異なる種類の骨組織に対する線形吸収係数を示すグラフである。
【図７】光子計数法を使用して患者の頭部の部分を撮像するための撮像装置を示す模式図である。
【図８】デジタルセンサおよび放射線源に対するヘリカル走査の一部を示す模式図である。
【図９Ａ】患者を中心とする旋回中に支持アームの高さを変化させることによってヘリカル走査を提供する撮像装置を示す。
【図９Ｂ】患者を中心とする旋回中に支持アームの高さを変化させることによってヘリカル走査を提供する撮像装置を示す
【図１０Ａ】患者を中心とする旋回中にデジタルセンサおよび放射線源の高さを変化させることによってヘリカル走査を提供する撮像装置を示す。
【図１０Ｂ】患者を中心とする旋回中にデジタルセンサおよび放射線源の高さを変化させることによってヘリカル走査を提供する撮像装置を示す。
【図１１Ａ】患者を中心とする旋回中にデジタルセンサおよび放射線源に対して患者の頭部の高さを変化させることによってヘリカル走査を提供する撮像装置を示す。
【図１１Ｂ】患者を中心とする旋回中にデジタルセンサおよび放射線源に対して患者の頭部の高さを変化させることによってヘリカル走査を提供する撮像装置を示す。
【図１２】本発明の実施形態に従う画像取得のステップを示す論理流れ図である。
【図１３】本発明の実施形態に従うトモシンセシスのための画像取得および処理の機能を示す模式図である。
【図１４】患者の歯列弓内の例示的パノラマ層を示す模式図である。
【図１５】シリコンに緩衝結合された単結晶を示す図である。
【図１６】ＰｂＩ２またはＨｇＩ２の単結晶を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の例示的実施形態を図面を参照して説明し、図中、同一参照番号はいくつかの図面の各々の構造の同一要素を特定する。
【００１３】
本開示の文脈中、「ピクセル」および「ボクセル」という用語は、個別のデジタル画像データ要素、すなわち、測定された画像信号密度を表す単一値を記述するために同じ意味で使用されてもよい。慣例的に、個別のデジタル画像データ要素は、３次元ボリューム画像ではボクセルとして、２次元画像ではピクセルと呼ばれる。ＣＴまたはＣＢＣＴ装置からの画像等のボリューム画像は、異なる相対角度で撮影された複数の２Ｄ画像のピクセルを獲得し、次いで、対応する３Ｄボクセルを形成するために画像データを組み合わせることによって形成される。本明細書の説明の目的のために、ボクセルおよびピクセルの用語は概して同等物と考えることができ、広範な数値を有することが可能な画素データを記述する。ボクセルおよびピクセルは、空間場所および画像データコード値の両方の属性を有する。
【００１４】
本開示の文脈中、「コード値」という用語は、再構成された３Ｄボリューム画像における各ボリューム画像データ要素またはボクセルに関連する値を言う。ＣＴ画像のコード値は、必ずではないが、しばしば、ハウンズフィールド単位（ＨＵ）で表現される。
【００１５】
本開示の文脈中、「デジタルセンサ」および「デジタル検出器」という用語は同等であると見なされる。これらは、デジタルＸ線撮影システムで画像データを獲得するパネルを記述する。「旋回」という用語はその従来の意味を有し、中心点を中心とする曲線経路または軌道を移動することである。
【００１６】
本発明の態様をより完全に理解するために、従来の実践において撮像のために使用された異なる手法を検討し、これらを、本発明の実施形態に従う撮像の態様と比較することが有益である。図２Ａ〜２Ｅは、放射線学的撮像に対する異なる手法を模式的に例示する。図２Ａは、患者または他の対象者を通過する放射線に応答して画像データを生成するために、間接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、電離Ｘ線放射からのエネルギーを可視光または他の光エネルギーに変換するＸ線変換素子５２上の入射である。Ｘ線変換素子５２は一般的に、シンチレータと呼ばれる。支持構造５６上に付設されたエネルギー検出素子５４は、次いで、光電セルアレイを使用する等、変換されたエネルギーを検出する。光電セルは、半導体チップとしてアレイ状に形成された光反応ＣＭＯＳ（相補型金属酸加膜半導体）コンポーネントにすることができ、各検出された画像ピクセルに対応する信号を提供する。未変換のＸ線光子は、光ファイバプレート内に捕捉される。
【００１７】
ピクセル間のクロストークおよびその結果、いくらかの量の解像度を損失させる散乱は、図２Ａに示される基本的な手法に伴う１つの認識されている問題である。図２Ｂの修正はこの問題に対処し、シンチレータの間、またはＸ線変換素子５２とエネルギー検出素子５４との間に光ファイバアレイ６０を追加することによって、未変換Ｘ線光子の数を減少させる。図２Ｃは、シンチレータまたはＸ線変換素子５２の幅を拡大して、放射線に対する感度を向上することを助けることができる別の修正を示すが、この解決策は、獲得された画像の鮮明さがいくらか損失することになる可能性がある。
【００１８】
図２Ｄは、Ｘ線変換素子５２として機能す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）等の材料を使用することができるが、この材料は構造的に脆弱で、高価であり、画像品質に関していくつかの限界を有する。中には、より厚いＣｓＩ層がさらに速く光を減衰させるので、余分な可視光光子を生成すると考える人もいる。この修正されたシンチレータの種類は、性能のいくらかの改善のために、図２Ｄに示されるように光ファイバアレイ６０に加えて使用することができる。
【００１９】
図２Ａに示される従来のモデル、ならびに図２Ｂ、２Ｃ、および２Ｄに関して概説された改善は、歯科用撮像用途のために正当なレベルの撮像性能を提供する。しかしながら、使用された追加コンポーネントおよび機能の追加の費用および複雑度をもってしても、画像品質および全体的な性能において漸進的な改善しか達成されない。
【００２０】
図３には、直接撮像方法を使用する画像捕獲に対する代替手法が示される。直接検出を使用する撮像センサ７０は、入射Ｘ線光子を電子流に変換する、半導体または他の感光性物質等の直接検出素子７２を有する。次いで、励起電子が、電場Ｆによって加速され、エネルギー検出素子５４として機能する電子感受性ＣＭＯＳアレイによって感知される。電子雲の全エネルギーは、入射Ｘ線光子のエネルギーを表す。有利に、直接検出撮像センサ７０を用いると、各入射Ｘ線光子は、間接撮像デバイスよりもはるかに検出される可能性が高い。これは、撮像検出器の性能メトリクスである、ＤＱＥ（検出量子効率）を増加させる。ＣＭＯＳアレイ素子に向けて電荷を誘導する電場の結果、減少した散乱は、この手法をより効率的にし、解像度を向上させ、より好ましい信号対ノイズ（Ｓ／Ｎ）比を提供する。この結果、直接撮像センサ７０を用いて画像を獲得するために、図２Ａ〜２Ｄを参照して説明されるより従来の間接デバイスで必要とされるよりも、より低いレベルの電離放射線を使用することができる。
【００２１】
直接検出素子７２のため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できる。単結晶材料は、加工および処理の容易さのために多結晶よりも有利であるが、単結晶材料から形成された検出器には寸法の制約が存在する。単結晶の組織構造は、電場に送られた電子の伝播を誘導する。単結晶は、緩衝結合によって、電子感受性ＣＭＯＳ構造に接続される。図１５は、電子感受性ＣＭＯＳに緩衝結合された直接検出半導体を示す図である。多結晶材料は、加工および処理がより困難であるが、より大型の検出器を提供することが可能である。この目的の候補材料として、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）、さらに多結晶の種類、非晶質セレン（ａＳｅ）、および他の材料が挙げられる。図１６を参照すると、多結晶の不規則構造は、電場に送られた電子の散乱を生じ、得られる画像の鮮明さの欠落を招く。多結晶のＰｂＩ2またはＨｇＩ2は、不規則に配置された六角形の平坦構造の形状で、電子は、ある六角形から別の六角形へ移動する。多結晶は、緩衝結合の必要性がなく、ＣＭＯＳのシリコンに直接被膜することができる。
【００２２】
もう１つの差異は、Ｘ線検出器が受け取ったエネルギーをどのように記録し、報告するかの間にある。集積型Ｘ線センサは、空間的にデジタル化され、曝露中に各ピクセルで受け取られた蓄積電荷を表すアナログ出力を提供する。高ノイズレベルは、集積型センサに伴う問題であり得る。別の手法は一般的に「光子計数法」と呼ばれる。この代替方法において、各入射光子は電荷を生成し、これらの事象の各々が報告または計数される。光子の実際の計数、または計数に従って演算された値が、各ピクセルの画像データとして提供される。有利に、光子計数法は、パルス強度がバックグラウンドのノイズレベルを超える場合、ノイズに対する高い耐性を有する。図４は、略図形式で光子計数法のシーケンスを示す。入射光子は、所与のエネルギーレベルでパルス８０を生成する。パルス８０のエネルギーは、比較器８２で閾値に対して比較され、成形パルス８８を形成するように、パルス成形器８４で成形される。カウンタ８６は、次いで、パルス事象を記録し、デジタル出力、すなわち、パルス計数値９０を提供する。撮像センサ７０の各ピクセル要素に対して、個別のパルス計数値９０が獲得される。閾値は、関心の光子エネルギーに応じて、調整可能または広範な値から選択可能にすることができる。光子計数Ｘ線検出器は、低信号レベルで適切な性能を提供し、したがって、患者に与えられるＸ線用量を削減することが可能である。
【００２３】
出願人は、これらの検出器技術を組み合わせることができることを認識した。例えば、（１）間接検出と集積、（２）直接検出と集積、（３）間接検出と光子計数、および（４）直接検出と光子計数を組み合わせる。間接検出と集積の組み合わせは、削減された検出器費用および拡張性を提供する。直接検出と集積の組み合わせは、削減された用量および大型検出器を提供する。間接検出と光子計数の組み合わせは、削減された用量を提供する。直接検出と光子計数の組み合わせは、削減された用量および／またはカラーＸ線を提供することができる。
【００２４】
パルス計数のさらなる利点は、複数の閾値でパルス８０を計数するその能力に関する。図５の模式図を参照すると、パルスエネルギーを測定するために、２つの比較器８２ａおよび８２ｂが示される。この特定の構成において、比較器８２ａ、パルス成形器８４ａ、およびカウンタ８６ａは、第１の閾値を超える全てのパルスに対して計数９０ａ値を提供し、同様に、比較器８２ｂ、パルス成形器８４ｂ、およびカウンタ８６ｂは、より高い第２の閾値を超えるパルスだけを考慮し、それに従って計数９０ｂを提供する。次いで、簡単な引算が、各パルスで達成された異なる出力レベルを特定する。比較器回路の対応する配置を使用して、２つ以上の閾値レベルを測定することができ、いくつかの閾値のうちのいずれかでパルス計数が可能になることを理解することができる。加えて、閾値は、多様な光子エネルギーレベルに対して撮像センサ７０の応答を調整するように調整可能である等、選択可能にすることができる。このため、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、より柔らかい組織を区別するために一連の既定の閾値を使用することができる。
【００２５】
最低閾値を設定することに加えて、本発明の実施形態はまた、光子エネルギーの上限または最大閾値を使用する選択肢も提供する。この能力は、例えば、金属アーチファクト、または直接検出材料を直接通過するＸ線から等、過剰なノイズ信号の生成を削減することを含めて、いくつかの機能のために使用することができる。
【００２６】
図５を参照して記載したように、異なるエネルギー閾値で光子を計数する能力によって、センサは、対象物を照射することから獲得されたエネルギーレベルの間を区別することが可能になり、各曝露の結果として提供される画像データに追加の次元を提供する。この能力は、マルチスペクトルまたは「カラー」Ｘ線撮像と説明され、対象ピクセルの材料組成について情報を獲得することが可能になる。図６Ａの簡単なグラフに典型的な物質で示されるように、２つの物質ＡおよびＢは、曝露Ｅとして示されるように、放射線エネルギーのレベルに伴い変動する、異なる減衰係数μを有する。所与の曝露において、物質Ａは、値Ａ１で示されるように、物質Ａに対応するエネルギーで光子を減衰する。同様に、物質Ｂ上に衝突する放射線は、値Ｂ１で示されるように、物質Ｂに対応するエネルギーで光子を減衰する。これらの異なるエネルギー値の光子が相互に区別することができる場合、獲得された画像の同じピクセルまたはボクセル画素において１つまたは両方の物質を特定することが可能である。放射線に応答するこの同じ基本的な振る舞いによって、組織タイプを区別するいくらかの測定能力も可能にする。例として、図６Ｂのグラフは、異なる骨密度に対する相対的な減衰係数を示す。図６Ｂが示唆するように、異なる線形吸収特性によって、骨の種類の間等、多様な種類の組織間の区別が可能になる。
【００２７】
光子計数検出器を使用するカラーＸ線は、低費用および低用量のカラーＸ線撮像を提供する。マルチスペクトルまたは「カラー」Ｘ線撮像の使用は、歯科用、耳鼻咽喉科用、および頭部の撮像に有用ないくつかの潜在的な利点を有することができる。これらには、金属アーチファクトの抑制、柔組織と硬組織の別々の再構成、歯および骨の特徴に対するより効率的なセグメント化アルゴリズム、がんおよび他の疾病の向上した病理検出、および痕跡物質または造影剤の検出が含まれる。
【００２８】
画像処理チェーンの向上に対する機会に加えて、本発明の実施形態において、光子計数法の利点を提供するために必要な構造、操作、走査シーケンス、寸法、および対応するハードウェアには、いくつかの違いが存在する。従来の大面積画像検出からの１つの有意な違いとして、光子計数アーキテクチャでは、画像検出器の寸法が削減されることになり、一般的に、２Ｄ画像だけが獲得される場合でも、走査シーケンスが必要である。ＣＴまたはコーンビームＣＴ（ＣＢＣＴ）撮像のために必要なシーケンス等、容積測定撮像の場合、同じ平面内を走査するだけでなく、３次元ヘリカル走査を提供することも必要な場合がある。
【００２９】
図７の模式図は、連続した２つ以上の２Ｄ画像が獲得され、隣接するコンテンツの画像がより大きい画像を形成するように配置される、パノラマ撮像等の２Ｄ撮像のため、あるいは歯科用、耳鼻咽喉科用、および関連の頭部の撮像用途における断層撮影、コンピュータ断層撮影ボリューム撮像、またはコーンビームコンピュータ断層撮影（ＣＢＣＴ）撮像等の３Ｄ撮像のための撮像装置１００を示す。回転式架台１３０は、柱１１８上に提供され、好ましくは、患者１２の体格に合わせて高さを調整可能である。架台１３０は、患者１２の頭部の両側にＸ線源１１０および放射線センサ１２１を維持し、任意選択的に、頭部を中心とする走査パターンで源１１０およびセンサ１２１を周回するように回転する。架台１３０は、患者の頭部の中心部分に対応する軸Ｑを中心として回転するので、その付設されたコンポーネントが頭部を中心として周回する。センサ１２１は、本発明の実施形態に従う光子計数センサであり、２Ｄ撮像のために、トモシンセシス撮像のために、あるいはＣＴまたはＣＢＣＴボリューム撮像のために適した放射線パターンを発するＸ線源１１０の反対側に、架台１３０に連結される。顎載台または咬合要素等の任意選択の頭部支持１３６は、画像取得中に患者の頭部の安定化を提供する。コンピュータ１０６は、操作者のコマンドを受け付けるため、および撮像装置１００によって獲得されたボリューム画像を表示するために、オペレータインターフェース１０４およびディスプレイ１０８を有する。コンピュータ１０６は、画像データを獲得するためにセンサ１２１と信号通信状態にあり、源１１０の制御のため、および任意選択的に、架台１３０コンポーネントのために回転アクチュエータ１１２を制御するために信号を提供する。１つ以上の高さセンサ１３４もまた、初期の高さ設定を獲得し、ヘリカル走査中に患者の頭部に対するセンサ１２１の相対的縦方向の変位を追跡するために、コンピュータ１０６によって感知される。コンピュータ１０６はまた、画像データを記憶するためにメモリ１３２とも信号通信状態にある。任意選択の整合装置１４０は、撮像プロセスのために患者の頭部の適切な整合を補助するために提供される。整合装置１４０は、本発明の実施形態に従い頭部位置決めのために１つ以上の線基準を提供するレーザーを含む。代替の実施形態において、整合装置１４０は、可視光ビームまたは他のマーカー、あるいは機械式または他の位置決め装置を含む。撮像装置１００はまた、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、パノラマまたは頭部Ｘ線規格撮影のための能力を有していてもよい。
【００３０】
要求される撮像の種類に応じて、いくつかの可変走査パターンが存在することができる。トモシンセシスは、例えば、典型的に、患者を中心として１８０度未満の走査を使用する。ＣＢＣＴ走査は、患者の頭部を中心とする１つ以上の旋回を含むヘリカル走査パターンを必要とする場合がある。任意選択の調整機構１４２は、異なる患者または異なる種類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との間の源から画像まで（ＳＩＤ）の距離を調整するために提供される。
【００３１】
典型的な光子計数画像検出器の１つの欠点は、比較的小型であることである。高さおよび幅方向に何百もの画素を含むアレイを有する従来のデジタルＸ線撮影撮像パネルと異なり、光子計数センサは典型的に小型で、幅は寸法で１００ピクセル未満の場合がある。この問題は、角度可変、すなわち、より大きい検出面積に及ぶように複数の画像検出器を組み合わせる手法によって、対応することができる。上述のように従来の単結晶検出器材料ではなく、多結晶材料を使用することもまた、より大型の検出器を提供する助けとなり得る。
【００３２】
光子計数画像検出器の寸法制約に対する別の解決策は、視野を効率的に増加するように、それらの走査シーケンスを適合させる。実際には、この寸法制限によって、従来のＣＢＣＴ撮像のために使用されていたのとは異なる走査シーケンスが必要である。ヘリカル走査は、ボリューム撮像のために必要な画像データを取得するために使用することができる。操作時、架台１３０は、患者１２の頭部を中心として複数回回転し、それによって、図８に示されるように、患者１２を中心としてヘリカル軌道でセンサ１２１を走査させる。図８において、隣接する撮像位置は、破線の枠線で示され、核距離は明確化のために強調されている。本発明の実施形態に従い、これもまたヘリカルピッチ角度Ｐとして表現することができる、源および検出器の旋回中のへリックスの縦方向の高さｈの変化、および連続する画像取得の間の角度変化θは、調整可能である。
【００３３】
光子計数センサ１２１を使用するＣＢＣＴ撮像のために必要なヘリカル走査は、いくつかの走査装置モデルのいずれかに従って提供することができる。図９Ａおよび９Ｂはこの問題に対する第１の手法を示し、センサ１２１および源１１０を含む架台１３０は、それ自体、走査中に縦方向に平行移動する可動式移動アーム１２８に結合され、架台１３０の回転中、アクチュエータ１２２によって変位される。この平行移動は、ヘリカル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相対的縦方向位置を変化させる。ヘリカル走査の一実施形態において、撮像センサは、へリックス軸に対して垂直である方向に走査中に伸長するように構成された最長寸法を備えるスリット形状センサにすることができる。
【００３４】
図１０Ａおよび１０Ｂは、この問題に対する第２の手法を示し、架台１３０自体が同じ高さを有し、一方、源１１０およびセンサ１２１は、ヘリカル走査中に縦方向に平行移動し、それによって、ヘリカル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相対的縦方向位置を変化させる。図１１Ａおよび１１Ｂは、この問題に対する第３の手法を示し、架台１３０自体が同じ高さを有し、一方、縦方向に調整可能な架台１３８が、ヘリカル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相対的縦方向位置を変化させるために、患者の頭部と源１１０およびセンサ１２１との間に相対的な移動を提供するように、アクチュエータとして使用される。
【００３５】
図９Ａ〜１１Ｂに示されるように、架台１３０内部の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は、源１１０およびセンサ１２１が患者の頭部を中心として旋回すると、この縦方向平行移動機能を提供する。コンピュータ１０６は、縦方向および回転または各移動、ならびにヘリカル走査に必要な対応するアクチュエータを調節し、追跡する。センサ１３４は、図９Ａ／Ｂ、図１０Ａ／Ｂおよび図１１Ａ／Ｂの走査構成において高さに関するフィードバック情報を提供する。
【００３６】
操作シーケンス
図１２の論理流れ図は、図７、９Ａ、９Ｂ、１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａおよび１１Ｂに示される撮像装置に対する、本発明の実施形態に従う頭部のＣＢＣＴ走査の操作シーケンスを示す。受け付け命令ステップＳ２１０において、撮像装置は、獲得される画像の種類に関する操作者の命令を受け付け、これは、特定の関心の組織の種類に関する情報を含んでもよい。閾値設定ステップＳ２２０において、適切な一連の閾値および他の操作パラメータがセンサ１２１の回路に読み込まれる。操作者設定ステップＳ２３０によって、操作者は、患者の高さおよび患者の頭部の寸法に合わせて架台１３０コンポーネントを調整することが可能になる。これで、次のヘリカル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。操作者はまた、患者の位置を調整するために、頭部支持１３６および整合装置１４０も使用することができる。命令入力ステップＳ２４０は、走査シーケンスを開始し、走査および取得ステップＳ２５０を実行する操作者の命令を受け付ける。ステップＳ２５０中、複数の２Ｄ画像が、ＣＢＣＴ走査データを取得するために、連続した回転および高さの位置で獲得される。次いで、画像生成ステップＳ２６０は、ボリューム撮像技術においてよく知られているフィルタリング逆投影ルーチンのうちの１つ等、画像再構成アルゴリズムを使用して、獲得された２Ｄ画像から３Ｄボリューム画像を形成する。得られた画像は、次いで、医療関係者によって視認されるために表示され、画像データは、コンピュータ１０６にアクセス可能であるメモリ１３２（図７）または他のメモリ回路に記憶される。
【００３７】
本発明の実施形態に従い、関心の組織の種類によって、特定の患者を撮像するために最も適した一連の操作パラメータが決定される。例であって、制限ではなく、表１は、操作者が組織タイプＡの画像を生成しようとする際に読み込まれる一連のパラメータを挙げる。表２は、組織タイプＢの画像を生成するための代替の例示パラメータを挙げる。図８を参照して前述したように、ヘリカル走査パターンのピッチは、縦方向平行移動またはヘリカルピッチ角度Ｐの観点から特定することができる。ヘリカルピッチ角度Ｐは、０度（すなわち、傾きが０）から４０度以上に変動することができ、センサ１２１の相対的寸法および連続した画像の間で必要な重なりの量に基づく。
【００３８】
図１２を参照して挙げ、説明される手順のいくつかの変更は、獲得された画像の走査パターンおよび数を適切に変更して、撮像装置１００を使用するその他の種類の撮像のために同様に使用されることを理解することができる。例えば、パノラマまたはトモシンセシス撮像の場合、完全な走査は不要である。部分的走査だけが必要であり、ＣＢＣＴ走査で記載したようなヘリカルではなく、単一平面内に走査軌道が画定される。
【表１】
2014501142.tif 000003
【表２】
2014501142.tif 000004
【００３９】
図５を参照して上述したように、異なる種類の物質は、異なる光子エネルギーの「署名」を有し、ボリューム走査が、撮像された対象物の２つ以上の異なる物質を検出することを可能にする。この機能によって、同じ走査パターンを使用して異なる情報を獲得するために同じ撮像装置を採用することが可能になる。本発明の実施形態に従い、所望されるボリューム画像の性質に応じて、異なる組の閾値設定が提供される。例えば、１組の閾値設定は、歯の情報を撮像するために最適化され、一方、別の組の閾値設定は、歯茎および基底の支持構造を撮像するために最適に機能する。また別の組の閾値設定は、対応する高さを調整して、咽喉、耳、または鼻腔の撮像のために最適な条件を提供する。図１２を参照して記載するように、実施される撮像の種類および患者の特定の関心組織の種類に応じて、適当な組の閾値が選択され、撮像センサの画像取得回路に読み込まれる。
【００４０】
本発明の実施形態は、口腔外検出器を使用して、患者の頭部および上半身の様々な領域を撮像するために記載されてきた。本発明の装置は、例えば、歯科治療において歯全部の一連の写真（ＦＭＳ）を獲得するために使用することができる。センサ１２１（図７）は、光子計数回路を、図２Ａ〜Ｄを参照して前述した間接検出または集積撮像コンポーネントを用いる等、他の従来の画像化コンポーネントと組み合わせることができる。複数のセンサ１２１は、各Ｘ線曝露で画像が取得される面積を増加するために共に連結することができる。光子計数センサ１２１は、ＣＴまたはＣＢＣＴ、パノラマ、あるいは頭部Ｘ線規格撮影を含む、異なる撮像モードに対応するように使用することができる。ＣＴおよびＣＢＣＴ撮像モードは、複数の２次元（２Ｄ）画像からボリューム画像を獲得する。パノラマおよび頭部Ｘ線規格撮影は、完全な撮像面積に及ぶために、撮像中に同じ撮像平面内部で１または２方向にセンサ１２１を走査することが必要であってもよい、２次元撮像モードである。
【００４１】
使用されるハードウェアおよび走査パターンに必要な適合を行うと、撮像装置１００（図７）の実施形態は、２Ｄ撮像およびパノラマ撮像、トモシンセシス撮像、ならびにコンピュータ断層撮影（ＣＴ）またはコーンビームコンピュータ断層撮影（ＣＢＣＴ）を使用するボリューム撮像を含む、いくつかの種類の撮像が可能である。
【００４２】
トモシンセシスは、弧に沿って異なる角度で獲得された一連の個別の２Ｄ画像から、いくらかの深さ情報を提供する画像を提供するために、弧の一部に焦点を局在し、得られる画像データを処理するように、撮像装置１００等のシステムの能力を利用する撮像タイプである。このため、トモシンセシスは、２次元（２Ｄ）画像のシーケンスから形成された、１種のボリューム画像を提供する。歯科用トモシンセシスの基本原理は、例えば、米国特許第５，６７７，９４０号に記載される。
【００４３】
図１３の模式図は、異なる焦点層で画像を獲得するためにトモシンセシスがどのように動作するかを示す。源Ｓからの放射線は、図１３において異なる焦点面の一連の形状のうちの１つとして示される、物体を通って、検出器１４８へ向かう。層は、層−１、層０、および層１として示される。源Ｓまたは検出器１４８は、画像取得中、示されるように弧を描いて移動する。１つのトモシンセシス平面または層上の画像は、組み合わされたボリューム画像を提供するために、ピクセルの単純な加算等によって、トモシンセシス層からの画像の物体を含むシーケンスの対応する画像と組み合わされる。放射線源およびセンサが患者の頭部両側に位置付けられるので、いくつかの骨構造は、獲得される個別の２Ｄ画像内部で重ね合わされる。例えば、図１４に示されるように、脊椎から切歯を、または歯列弓に沿った他の構造から臼歯を区別することが困難であり得る。異なる角度で獲得された連続画像を用いて、トモシンセシスのために使用される重ね合わされた画像は、基底の特徴の再構成、ならびに適切な深さ情報の回収および表現を可能にする。この技法によって、予め設定した位置で、かつ予め設定した速度特性および視準設定を用いて、最適の焦点層を獲得することが可能になる。ピクセルが組み合わせで追加されると、最適焦点層の外側に所在する骨構造は、関心領域内に所在する骨構造の視覚化を劣化させることなく、不鮮明になる傾向がある。例として、図１４は、歯列弓に沿って複数のパノラマ層９９を示す。
【００４４】
この技法の１つの欠点は、焦点層と、患者の歯等の実際の関心領域との間に発生し得る不一致に関する。これは、回転軸の軌跡が、歯列弓または他の構造に沿って所与の領域で予め画定されている場合に発生する可能性がある。しかしながら、この不利な点は、予め設定した層とは異なる最適な焦点層の選択を許可し、かつ患者の歯列弓の形状に対してこの最適な焦点層の位置を適合させることによって、是正することができる。処理中、各画像内部のピクセルの偏移が実施され、偏移の振幅は、関心の身体構造の位置が、偏移後に、各画像上で同じ位置に配置するように選択される。複数の取得された画像のピクセルとピクセルの加算処理後、最終画像が獲得され、関心の身体構造が焦点層内に配置され、他の構造は不鮮明になる（例えば、水平方向のストライプとなる）。この処理を他の偏移振幅値を用いて繰り返すことによって、複数の焦点層を獲得することができ、関心の領域に対して最良を選択することができる。この技法の利点として、画像品質を挙げることができ、これは、患者の位置決めにわずかしか依存しない。
【００４５】
代替の例示的実施形態において、光子計数センサは、口腔内センサとして使用される。この目的のために、関連技術の光子計数センサに対するいくつかの変更が必要になることを理解することができる。１つの困難な点は、口腔内撮像のための解像度要件に関する。口腔外撮像センサは、口腔内撮像のために必要な解像度のピクセルサイズに比較すると、比較的大きいピクセルサイズを有する。口腔外撮像センサの典型的なピクセルサイズは、約１００ミクロン以上にすることができ、口腔内撮像は、約２０ミクロン以下の解像度が必要である。同時に、８ビット以上の深さ解像度が必要とされ、各ピクセルに関連するデジタルカウンタに相当のサポート回路が要求される。口腔内歯科用撮像のより高い解像度および／または十分なビット深さに対する必要に対応するため、本明細書の例示的実施形態は、各ピクセルに関連するデジタルカウンタに含まれるサポート回路を削減するために、アナログ光子計数デバイス（例えば、アナログ電荷記憶デバイス）を使用することによって、光子事象を計数するために代替の方法／装置を採用することができる。一実施形態において、サポート回路（例えば、トランジスタ）は、２倍、５倍、または１０倍に削減することができる。受け取られる各放射線光子（例えば、Ｘ線）に対して、その結果の電子雲は、キャパシタまたは他のアナログ記憶デバイスに記憶されるパルスを生成、または電荷（例えば、予め設定された電荷）を発生させることができる。一実施形態において、ノイズまたはエラー事象（例えば、散乱）に対してキャパシタに電荷を記憶することを削減または排除するために、下限閾値を使用することができる。時間が経過すると、アナログ記憶デバイスに記憶された電荷量（すなわち、電流、電圧）は、対応するピクセルに対して受け取られた光子の数を示す。例えば、アナログからデジタル回路は、蓄積電荷を検知し、ピクセルに対する光子計数を示す出力デジタル値を提供する。一実施形態において、口腔内デジタルセンサの削減された画像ピクセルサイズの場合であっても、いくつかの閾値に対してパルス計数を実装する複数の閾値をサポートするために、各画像ピクセルに対して、複数のアナログ光子計数デバイスを提供することができる。
【００４６】
口腔内使用に対する他の変更として、直接検出素子７２（図３）の薄化が挙げられる。これは、必要な放射線の量を削減することを助け、および／またはエネルギー検出素子５４に向かう電子雲を引き付けるために使用される電圧レベルを低下することを可能にする。同時に、直接検出素子７２から得られる電子雲を検知するエネルギー検出素子５４を保護することを助けるために必要な、放射線硬化を使用することができる。加えて、いくつかの光子は、直接検出素子７２と相互作用することなく逃げることができるため、追加の上限閾値の使用によって、これらの光子からのノイズ効果を削減または緩和することができる。この上限閾値を超える電圧状態（例えば、過渡電流）は、このため、計数されない。下限および上限両方の閾値条件は、光子計数を有効に検証するために使用することができる。下限閾値は、ノイズ効果を削減することができ、上限閾値は、検出器回路上で直接放射線（例えば、光子）の効果を削減することができる。一実施形態において、患者の頭部の異なる特徴の物質の検出を提供するために、下限閾値と上限閾値との間に、複数の閾値を実装することができる。例えば、複数の閾値は、患者の歯科用画像システム診断画像内で、柔組織および骨を区別するために、および／または金属アーチファクトを特定し、削除または削減するために使用することができる。また、検出器を通過する任意の迷放射線を削減するために、口腔内検出器の背後に追加の鉛遮蔽も提供される。
【００４７】
デジタルカウンタ内に含まれるアナログ光子計数デバイスの一例示的実施形態において、放射線光子から生じる、電子の各エネルギー雲は、口腔内センサ画像ピクセルによって受け取られ、口腔内センサ画像ピクセルによって生成されるパルスになることができる。パルスは、カウンタを増分するために使用することができる。代替として、パルスは、放射線間隔で計数するアナログ光子に使用することができる予め設定された電荷を実装するために、口腔内センサ画像ピクセルによって使用することができる。例えば、予め設定された電荷は、放射線間隔中に各口腔内センサ画像ピクセルの各パルスに対して、アナログ記憶デバイス内に記憶することができる（例えば、集積または計数）。次いで、光子計数は、アナログ記憶デバイス内の放射線間隔で記憶された電荷合計を、予め設定された電荷で除算することによって決定することができる。口腔内センサのデジタル検出器においてアナログ光子計数の代替の実施形態を使用することができる。さらに、複数のアナログ光子計数デバイスは、歯科診断画像の複数の物質を区別するために複数の閾値または複数の範囲（例えば、第１の閾値、第２の閾値、第３の閾値、第１の範囲の光子エネルギーに応答、第２の範囲の光子エネルギーに応答する等）を実装するために、または歯科口腔内光子計数直接センサ撮像システム／方法において低用量および／またはマルチスペクトルまたは「カラー」Ｘ線撮像を実装するために、各口腔内センサ画像ピクセルのデジタルカウンタに含めることができる。
【００４８】
これらの光子計数検出器を使用する口腔内用途は、２Ｄ口腔内撮像および３Ｄ口腔内撮像とすることができる。２Ｄ口腔内撮像は、口腔内検出器を使用して患者の歯／口の個別の画像を含む。３Ｄ口腔内撮像は、口腔内検出器を使用して患者の歯／口の複数の画像、およびこれらの画像を３Ｄ表現に組み合わせることを含む。これは、椅子側コーンビームＣＴと呼ばれている。椅子側コーンビームＣＴは、歯科従事者が、手術処置中に患者を完全な３Ｄ撮像ステーション／機器へ移動／運搬することなく、３Ｄ画像を獲得することを可能にする。
【００４９】
本発明の口腔外実施形態は、デジタルカウンタ配置を使用するのではなく、アナログ計数を提供することもできることに注意されたい。各光子に対して１回増分された、累積されたアナログ電荷は、シンチレータの各ピクセルの相対的明度に応じてデジタル値を提供する、従来の種類の集積放射線検出とは区別することができる。
【００５０】
本発明の実施形態と一致して、コンピュータは、電子メモリからアクセスされた画像データ上で実施する記憶された命令を含むプログラムを実行する。画像処理技術の当業者によって理解することができるように、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適切な汎用コンピュータシステムによって、ならびにマイクロプロセッサあるいは他の専用プロセッサまたはプログラマブルロジックデバイスによって、利用することができる。しかしながら、本発明のコンピュータプログラムを実行するために、ネットワークに接続されたプロセッサを含む、多数の他の種類のコンピュータシステムを使用することができる。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、コンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよい。この媒体は、例えば、磁気ディスク（ハードドライブ等）または磁気テープまたはその他の種類の磁気ディスク、光ディスクなどの光学式記憶媒体、光テープ、または機械可読バーコード、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等のソリッドステート電子記憶デバイス、または読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、あるいはコンピュータプログラムを記憶するために採用される任意の他の物理的デバイスまたは媒体を備えてもよい。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、インターネットまたは他の通信媒体の方式によって、画像プロセッサに接続されるコンピュータ可読記憶媒体上に記憶されてもよい。当業者は、このようなコンピュータプログラム製品の同等物がハードウェア内に構築されてもよいことを容易に認識するであろう。
【００５１】
本発明のコンピュータプログラム製品は、周知である多様な画像操作アルゴリズムおよびプロセスを利用してもよいことが理解されるであろう。さらに、本発明のコンピュータプログラム製品の実施形態は、実装のために有用である、本明細書に具体的に表示または記載されないアルゴリズムおよびプロセスを具現化してもよいことが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、画像処理技術の当業者では従来のユーティリティを含んでもよい。そのようなアルゴリズムおよびシステム、ならびに画像を生成およびその他処理するため、または本発明のコンピュータプログラム製品と協調するためのハードウェアおよび／またはソフトウェアの追加の態様は、本明細書において具体的に表示または記載されず、当技術分野で周知のそのようなアルゴリズム、システム、ハードウェア、コンポーネント、および要素から選択されてもよい。
【００５２】
本開示の文脈において「コンピュータがアクセス可能なメモリ」と同等の「メモリ」という用語は、画像データを記憶し、操作するために使用され、コンピュータシステムにアクセス可能である、任意の種類の一時的またはより持続的なデータ記憶ワークスペースを指すことができる。メモリは、例えば、磁気または光学式記憶装置等の長期的記憶媒体を使用する、不揮発性にすることができる。代替として、メモリは、マイクロプロセッサまたは他の制御ロジックプロセッサデバイスによって、一時的バッファまたはワークスペースとして使用される、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等の電子回路を使用する、より揮発性性質にすることができる。例えば、表示データは典型的に、表示デバイスに直接関連する一時的記憶バッファ内に記憶され、表示されるデータを提供するために、必要に応じて周期的に更新される。この一時的記憶バッファも、本用語が本開示で使用されるように、メモリであると考えることができる。メモリはまた、プロセスを実行するため、ならびにシードポイント等の入力された値を記録するため、または計算および他の処理の中間および最終結果を記憶するために、データワークスペースとしても使用される。コンピュータがアクセス可能なメモリは、揮発性、不揮発性、または揮発性および不揮発性種類のハイブリッド組み合わせとすることができる。多様な種類のコンピュータがアクセス可能なメモリは、データを記憶または記録、処理、伝送、および表示するため、ならびに他の機能のために、システム全体で異なるコンポーネント上に提供される。
【００５３】
第１の例示的な実施形態は、患者から画像を獲得するための歯科用撮像装置を提供することができ、本装置は、放射線源と、複数の画像ピクセルの各々に対して、少なくとも第１のエネルギー閾値を超える受け取られた光子の計数に従って、少なくとも第１のデジタル値を提供するデジタル撮像センサであって、撮像センサが、入射Ｘ線光子を電子流に変換する直接検出物質を備える、デジタル撮像センサと、少なくとも放射線源を支持する架台と、１つ以上の２次元画像を取得するためにデジタル撮像センサと信号通信状態にあるコンピュータとを備える。一例では、歯科用撮像装置は、口腔外歯科用撮像装置または口腔内歯科用撮像装置にすることができる。一実施形態において、歯科用撮像装置は、口腔外歯科用撮像装置または口腔内歯科用撮像装置にすることができる。
【００５４】
第２の例示的な実施形態は、患者から画像を獲得するための歯科用撮像装置を提供することができ、本装置は、放射線源と、複数の画像ピクセルの各々に対して、少なくとも第１のエネルギー閾値を超える、受け取られた光子の計数に従って、少なくとも第１のデジタル値を提供するデジタル撮像センサであって、撮像センサが、入射Ｘ線光子を電子流に変換するようにヨウ化水銀（例えば、ＨｇＩ２）を備える、デジタル撮像センサと、少なくとも放射線源を支持する架台と、１つ以上の２次元画像を取得するためにデジタル撮像センサと信号通信状態にあるコンピュータとを備える。一実施形態において、歯科用撮像装置は、口腔外歯科用撮像装置または口腔内歯科用撮像装置にすることができる。
【００５５】
第３の例示的な実施形態は、患者から画像を獲得するための口腔内歯科用撮像装置を提供することができ、本装置は、放射線源と、複数の画像ピクセルの各々に対して、少なくとも第１のエネルギー閾値を満たす、受け取られた光子の計数に従って、少なくとも第１のデジタル値を提供するデジタル撮像センサと、１つ以上の２次元画像を取得するためにデジタル撮像センサと信号通信状態にあるコンピュータとを備える。口腔内歯科用撮像装置は、放射線源をデジタル撮像センサに整合するように整合システムを含むことができ、整合システムは、機械式、電気機械式、または光学式にすることができる。口腔内歯科用撮像装置は、放射線源を支持する架台を含むことができる。口腔内歯科用撮像装置は、複数の画像ピクセルの各々に対して、第２のエネルギー閾値を満たす受け取られた光子の計数に従って、第２のデジタル値を含むことができる。
【００５６】
第４の例示的な実施形態は、患者の頭部の少なくとも一部分の画像データを獲得するための口腔内歯科用撮像システムを操作する方法を提供することができ、本方法は、複数の画像ピクセルの各々に対して、少なくとも第１のエネルギー閾値を満たす、受け取られた光子の計数に従って、少なくとも第１のデジタル値を提供するデジタル撮像センサを提供することと、曝露エネルギーレベルのうちの１つ以上に関係する一連の値を獲得することと、放射線源をデジタル撮像センサへ配向することと、獲得された一連の値に従って、複数のデジタル画像を取得することと、複数の取得されたデジタル画像から形成された診断画像を生成し、表示することとを含む。
【００５７】
第５の例示的な実施形態は、患者の頭部の少なくとも一部分のボリューム画像を獲得するための撮像装置を提供することができ、装置は、放射線源とデジタル撮像センサとを備え、撮像センサおよび源を、患者の頭部を中心に走査パターンで旋回させるように付勢可能である回転アクチュエータに連結された回転式架台と、走査パターンに沿って、連続位置で複数の２次元画像を取得するためのデジタル撮像センサと信号通信状態にあるコンピュータとを備え、撮像センサが、複数の画像ピクセルの各々に対して、少なくとも１つのエネルギー閾値を超える受け取られた光子の計数に従って、デジタル値を提供する。撮像装置は、旋回中に患者の頭部に対して、撮像センサおよび放射線源の相対的縦方向位置を変化させるために付勢可能である、１つ以上の縦方向アクチュエータを含むことができる。
【００５８】
例示的な撮像装置の実施形態は、多結晶材料または単結晶材料を含むことができ、多結晶材料または単結晶材料が、デジタル撮像センサのために、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅまたはＣａｄＴｅｌ）、ヨウ化鉛（ＰｂＩ）、酸化鉛（ＰｂＯ）、およびヨウ化水銀（ＨｇＩ２）を含む。
【００５９】
例示的な撮像装置の実施形態は、少なくとも１つのエネルギー閾値を超える、各受け取られた光子に対してパルスを生成するように構成された各撮像ピクセルを含むことができ、クロックがパルスによって増分される。
【００６０】
例示的撮像装置の実施形態は、上限閾値を提供するように構成された撮像センサを含むことができ、各撮像ピクセルが、第１のエネルギー閾値を超え、かつ上限閾値未満である、受け取られた光子のための第１のパルスを出力し、各撮像ピクセルが、第２のエネルギー閾値を超え、かつ上限閾値未満である、受け取られた光子のための第２のパルスを出力し、規定の電荷が該各第１および第２のパルスのために生成される。代替として、第１の光子計数は、第１のパルスに応答する第１の全電荷を、１つの第１のパルスに対して規定の電荷で除すことによって決定され、第２の光子計数は、第２のパルスに応答する第２の全電荷を、１つの第２のパルスに対して規定の電荷で除すことによって決定される。一実施形態において、第１のパルスおよび第２のパルスは、相互に排除的である。
【００６１】
本発明は、現在好ましい実施形態を特に参照して詳細を説明してきたが、本発明の精神および範囲内で変形および変更を達成できることが理解されるであろう。例えば、センサ１２１は、光子計数センサまたは集積撮像センサにすることができる。加えて、本発明の特定の機能は、いくつかの実装／実施形態のうちの少なくとも１つに関して開示されることが可能である一方、このような機能は、任意の所与または特定の機能に所望され、有利にすることができるように、他の実装／実施形態の１つ以上の他の特徴と組み合わせることができる。「のうちの少なくとも１つの」という用語は、挙げられた項目のうちの１つ以上を選択できることを意味するために使用される。「例示的」とは、記載が、理想的であることを暗示するのではなく、例として使用されることを示す。したがって、現在開示される実施形態は、全ての点に関して、例示的であり、制限ではないと見なされる。
【図１】
2014501142.tif 000005
【図２Ａ】
2014501142.tif 000006
【図２Ｂ】
2014501142.tif 000007
【図２Ｃ】
2014501142.tif 000008
【図２Ｄ】
2014501142.tif 000009
【図３】
2014501142.tif 000010
【図４】
2014501142.tif 000011
【図５】
2014501142.tif 000012
【図６Ａ】
2014501142.tif 000013
【図７】
2014501142.tif 000014
【図８】
2014501142.tif 000015
【図９Ａ】
2014501142.tif 000016
【図９Ｂ】
2014501142.tif 000017
【図１０Ａ】
2014501142.tif 000018
【図１０Ｂ】
2014501142.tif 000019
【図１１Ａ】
2014501142.tif 000020
【図１１Ｂ】
2014501142.tif 000021
【図１２】
2014501142.tif 000022
【図１３】
2014501142.tif 000023
【図１４】
2014501142.tif 000024
【図６Ｂ】
2014501142.tif 000025
【図１５】
2014501142.tif 000026
【図１６】
2014501142.tif 000027
【国際調査報告】
2014501142.tif 000028
2014501142.tif 000029