專利名稱：牙科放射儀及相應的方法
技術領域：
本發明涉及牙科放射儀及相應的方法。
背景技術：
在牙科放射診斷領域，已知的放射儀具有一 X射線發生器和一 X射線傳感器，每個 都安裝在呈拱形件結構的一個臂上。當希望對患者的頌部進行放射照相時，患者就座于拱形件之下，其頭部置于X射 線發生器和接近頭部的傳感器之間。X射線由朝向頭部的圓錐形射線源發出。傳感器接收 照射患者頭部的射線，使之轉變為電信號，并輸出被照射頭部的圖像信號。拱形件圍繞垂直的旋轉軸線進行360°樞轉，以能夠從不同角度獲得患者頭部的 多個圖像信號。例如，對于拱形件每旋轉一度，可獲得一個圖像信號或底片。迄今為止，當希望對一個物體、例如半牙弓進行三維檢查時，承載傳感器和發生器 的拱形件要圍繞物體進行360°的旋轉。如果希望增大放射照相所再現的空間的寬度，則傳感器的寬度需要增大。不過，增大傳感器的尺寸造成很高的成本增加。例如，從一個尺寸為5厘米X6厘米的平面傳感器所能再現的空間在物體的平面 上約為3. 2厘米X 4厘米。再現空間的尺寸要考慮到X射線束的錐形幾何形狀、以及射線 發射點(電子束聚焦在其上的源焦點或陽極點)、物體和傳感器之間的距離。這種再現的空間不足以再現對應于一個半牙弓的圖像尺寸。因此，有意義的是，增大從一給定尺寸的傳感器所再現的圖像尺寸。
發明內容
因此，本發明的主題是一種牙科放射儀，其為使用錐形射線束的數碼斷層照相的 類型，其包括-一 X射線發生器，適于朝一物體發出X射線束，且配有適于瞄準射線束的瞄準裝 置，-一 X射線傳感器，具有一個面對發生器布置的工作表面，發生器和傳感器適于同 時圍繞一旋轉軸線旋轉移動，其特征在于，傳感器定向成從發生器到傳感器的且通過旋轉 軸線的一縱向軸線垂直于傳感器的工作表面，傳感器的中心相對于軸線在傳感器的工作表 面上的投影橫向偏移，瞄準裝置和如此偏移的傳感器的布置使得瞄準的射線束照射所述傳 感器的工作表面，使所述工作表面的一個周邊區域相對于工作表面的其余部分較少地受到 瞄準射線束的照射。傳感器的偏移度應當明顯，以便能夠增大再現物體的體積，但不能太大，以便不會 得到無用的圖像部分(與所關注的物體無關)，且不遮蔽被關注的物體區域。這樣，在傳感器和發生器的每個角位置，它們配合以獲得物體的一個側向偏移部分的圖像，而在現有技術中，獲取的圖像以物體為中心。借助于這種布置，通過圍繞物體移動，最終，物體的一個更大的側面范圍(相對垂直 于連接傳感器和發生器并通過旋轉軸線的縱向軸線而言)由發生器和傳感器組件所捕獲。這樣，保留同樣的傳感器，可比以前再現更大的物體體積。另外，可注意到，在一給定的角位置，X射線發生器僅照射物體的與偏移傳感器對 直的部分。不過，由于發生器和傳感器組件轉動，發生器射出的X射線錐體在連續轉動的過 程中，掃描物體的不同區域或部分，而不是始終掃描該物體的中央區域。因此，物體的同一區域接收的X射線劑量小于現有技術中X射線錐體掃描的中央 區域所接收的劑量。但是，應注意到，X射線發生器的光闌或瞄準儀也相應地偏移，以使射出的X射線 束在偏移的傳感器的至少一部分表面上照射物體的關注區域。因此，瞄準的射線束也偏移， 以便例如定中心在傳感器上。因此，射線束的中央軸線使發生器連接于傳感器的中心，從而也相對于垂直地連 接發生器和傳感器且通過旋轉軸線的縱向軸線進行偏移。此外，散射到物體上的射線比在現有技術中得到更有效的利用。另外，射線束被瞄準，使得與構成工作表面的最大部分的工作表面的中央部分相 比，偏移的傳感器的工作表面的周邊區域不太受該射線束的照射。不太受照射的該區域或邊緣可確保X射線束的最大強度照射傳感器的工作表面 的最大部分，超過該區域，即在周邊區域上，射線束的強度大為減小。因此，未照射的周邊區 域確保針對X射線的安全作用(輻射防護)。實踐中，周邊區域接收的平均照射強度是傳感器的其余部分接收的平均照射強度 的25%至35%，以有效地確保輻射防護作用。可注意到，如此瞄準的射線束通過瞄準裝置的調整而獲得，瞄準裝置例如可呈現 為一個或多個瞄準孔。周邊區域的最小寬度使得在傳感器的邊緣獲得的照射強度相對于由工作表面的 中央部分接收的最大強度足夠得小。根據一個特征，傳感器和發生器適于在由旋轉軸線穿過的一旋轉平面上旋轉移 動。根據一個特征，傳感器的中心相對于縱向軸線在傳感器工作表面上的投影以一定 的距離橫向定位，在旋轉平面上測量，該距離最大等于傳感器的半寬度與足以使傳感器的 工作表面的周邊區域相對于工作表面的其余部分較少地被照射的寬度之間的差，傳感器的 寬度是在與縱向軸線垂直的旋轉平面上測得的尺寸。這種最大偏移獲得了與偏移相關的最大效率，尤其是在再現體積和被照射區域方根據一個特征，傳感器的中心偏移的距離在傳感器寬度的四分之一與前述的最大 距離之間，考慮到不大受照射的周邊區域，其略小于傳感器的半寬度。考慮到這些不同組件如傳感器、瞄準裝置和發生器的安裝和定位精度及射線束精 度，周邊區域的寬度適于確保這種安全作用。
因此，該寬度在傳感器的被照射的工作表面部分及其邊緣之間例如呈現多個像
ο根據一個特征，瞄準裝置和傳感器的布置使得，照射傳感器工作表面的瞄準的射 線束由一邊緣限定，該邊緣最靠近軸線在工作表面上的投影，且距離一個能夠在發生器和 傳感器旋轉時獲得最小重疊區域的最小距離。這樣，在發生器和傳感器的旋轉過程中，確保了帶有要照射物體的最小的重疊體 積，以便能夠再現該物體的沒有假象的立體顯示。實踐中，所述最小距離約為兩個像素，像素是形成傳感器的工作表面的像素矩陣 的像素。該距離通常小于傳感器的未照射的周邊區域的寬度。根據一個特征，發生器的陽極斜度根據傳感器的偏移位置加以改變，以使照射如 此偏移的傳感器的工作表面的照射輪廓更均勻。陽極斜度的這種新構形完成了通過偏移的 傳感器和如上所述調整的瞄準裝置而獲得的新的幾何形狀。根據一個特殊的特征，由發生器的陽極斜度和縱向軸線所形成的角朝傳感器所偏 移的方向張開。這樣，發生器產生的照射偏移傳感器的射線的強度增大，到達傳感器的該射線的 輪廓更均勻。實踐中，所述角度的數值增大。根據一個特征，旋轉平面是水平的。根據一個特征，旋轉軸線是垂直的。本發明的主題還涉及從牙科放射照相的平面圖像再現由X射線照射的物體的立 體顯示的方法，所述方法使用一 X射線發生器和一 X射線傳感器，它們適于圍繞一旋轉軸線 同時旋轉移動，所述方法包括以下步驟-從X射線發生器向一物體發射一束X射線，并通過瞄準裝置使射線束瞄準，-由傳感器接收已照射物體的瞄準的X射線束，其特征在于，X射線束瞄準在傳感 器的工作表面上，傳感器的中心相對于從發生器至傳感器且通過旋轉軸線的一縱向軸線在 傳感器工作表面上的投影橫向偏移，如此偏移的傳感器的工作表面的周邊區域相對于工作 表面的其余部分較少地受到瞄準射線束的照射。所謂放射照相的平面圖像，是指三維物體投影在一平面上的放射照相圖像。該方法與上面簡述的儀器具有相同的優越性，因而這里不予贅述。根據一個特征，傳感器和發生器適于在由旋轉軸線穿過的一旋轉平面上旋轉移 動。根據一個特征，傳感器的中心相對于縱向軸線在傳感器工作表面上的投影以一定 的距離橫向定位，在旋轉平面上測量，該距離最大等于傳感器的半寬度與足以使傳感器的 工作表面的周邊區域相對于工作表面的其余部分較少地被照射的寬度之間的差，傳感器的 寬度是在與縱向軸線垂直的旋轉平面上測得的尺寸。根據一個特征，傳感器的中心所偏移的距離在傳感器寬度的四分之一和最大距離 之間。根據一個特征，瞄準裝置和傳感器的布置使得，照射傳感器工作表面的瞄準的射線束由一邊緣限定，該邊緣最靠近軸線在工作表面上的投影，且距離一個能夠在發生器和 傳感器旋轉時獲得最小重疊區域的最小距離。根據一個特征，發生器的陽極斜度根據傳感器的偏移位置加以改變，以使照射如 此偏移的傳感器的工作表面的照射輪廓更均勻。根據一個特征，由發生器的陽極斜度和縱向軸線形成的角朝傳感器所偏移的方向 張開。根據另一個特征，該方法具有傳感器和發生器圍繞旋轉軸線、在多個連續的角位 置同時旋轉移動的步驟，對于這些連續角位置中的每一個，該方法具有由傳感器提供沿該 角位置照射的物體的放射照相的平面圖像的顯示信號的步驟，對于所有的連續角位置，由 傳感器提供的全部信號包含再現物體的立體顯示所需的全部數據。根據一個特征，傳感器和發生器的移動實施一圈的轉動，這樣可足以獲得用于整 個物體或其被關注區域的三維再現的數據。根據一個特征，所述方法具有信號處理步驟，處理由傳感器提供的對于所有連續 角位置的信號，以便再現物體的立體顯示。根據一個特征，所述處理包括過濾步驟，使得可將和信號相關聯的雜音與這些信 號中存在的有用信息進行區分。根據一個特征，過濾包括對信號中存在的不同頻帶進行獨立分解的步驟。根據一個特征，所述處理包括金字塔類型分解的多級過濾步驟。根據一個特征，所述處理包括數據加權步驟，所述數據來自不同的信號，且來自連 續轉動過程中由X射線束相繼照射的物體部分，加權根據在連續轉動過程中始終由射線束 照射的重疊區域中是否存在物體的被照射部分而加以調整。這樣，根據其相對于由X射線錐體相繼掃描的區域的位置而指定不同的數據加權 系數。這種加權考慮了前述的傳感器的側向偏移。
通過下面參照附圖的僅作為非限制性實施例給出的詳細說明，本發明的其它特征 和優越性將得到更好的理解，附圖如下圖1是本發明的牙科放射儀的立體總示意圖；圖2是示出現有技術中傳感器和發生器的布置的俯視示意圖；圖3a和3b是俯視示意圖，示出本發明的傳感器和發生器在兩個角位置的布置；圖3c示出偏心傳感器構形的陽極斜度的改變；圖3d是示意圖，示出根據其相對于縱向軸線34的傾斜度的X射線束的強度；圖3e圖3a的局部放大示意圖，示出重疊區域；圖3f示意地示出獲得最小重疊區域的傳感器的偏移位置；圖4是對傳感器提供的數據進行的處理操作的示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，總體標號為10的本發明的牙科放射儀是錐形射線束的數碼斷層照相(英文縮寫CBCT)儀器。該儀器可獲得物體的立體圖像。該儀器包括一固定機架12，例如 為一垂直支架，其上安裝一轉動的放射照相單元14，現在將予以描述。該單元包括一臥式C形(拱形)的活動結構16，其具有構成C的主體的一中心水 平梁16a和從水平梁下行的兩個垂直臂16b和16c，垂直臂構成C的兩個分支。一個X射線源或發生器18固定地安裝在臂16b上，而一個X射線傳感器20安裝 在臂16c上。這樣，發生器18和傳感器20相互面對布置，彼此處于固定的幾何關系。用于支承構成轉動放射照相單元14的核心的發生器18和傳感器20的結構16連 接于一個工作臺22，工作臺置于結構16之上，可沿X和Y方向活動。特別是，該工作臺安裝在固定于垂直機架12的一水平梁24上。該工作臺可在一水平平面上沿方向X和Y移動，因而可圍繞該圖上未示出的一垂 直旋轉軸線進行360°旋轉。該工作臺可將所述結構的轉動中心(及旋轉軸線)定位在要進行放射照相的物體 上，尤其是定位在患者的被關注區域，而后者無需移動。可注意到，與工作臺22連接的結構16因而可圍繞相對于患者定位的垂直旋轉軸 線進行旋轉運動。在該旋轉運動過程中，發生器18和傳感器20相互保持不動。可注意到，當儀器進行該應用時，工作臺22也可實現程控的全景路徑。放射儀10還具有一下臂26，其通過一端部26a固定于機架12。臂的自由端26b 配有一定位裝置25，其可在儀器工作時、在放射照相期間固定患者頭部。因此，頭部置于發 生器18和傳感器20之間。X射線發生器18更具體地包括一個X射線管，例如為固定陽極式，其焦點尺寸例如 等于0.5毫米。此外，該發生器包括瞄準裝置，用于瞄準發生器18產生的X射線束。所述裝置例 如包括一瞄準孔或窗(光闌)，其鉛封和尺寸用于產生錐形的X射線束，用于照射患者頭部 的一部分(例如頌部)以及布置在后面的傳感器。可注意到，孔的寬度可調節，以便調節射線束寬度，也可以有不同的定向，以便使 射線束沿一給定方向定向。例如，孔可側向偏移。根據一未示出的變型，瞄準裝置可包括多個形狀和/或尺寸不同的孔，可在發生 器的前面轉換，且可根據傳感器的偏移位置，調節射線束的寬度和/或其形狀和/或其幾何 定向。傳感器20固定于一電動臂16c，其可使該臂所承載的設備圍繞一垂直軸線樞轉， 且根據選擇的應用，或者使用于對待照射物體進行三維檢查的傳感器20，或者使用于全景 檢查的長條形片盒(未示出)，面對著發生器定位。可注意到，用于再現三維物體(例如患者頭部)的傳感器20是一平面傳感器。該傳感器適于一方面接收來自發生器18的、照射置于傳感器和發生器之間的物 體的X射線，另一方面將該射線轉變成該物體的放射照相圖像的顯示電信號。特別是，傳感器包括例如-轉換器，適于將傳感器接收的X射線轉變成可見射線；這種轉換器例如是用碘化銫制成的閃爍器，以及-檢測器，檢測來自轉換器的轉變的可見射線，且在傳感器的輸出端提供物體的放 射照相圖像的顯示電信號。—個摻雜金屬顆粒以吸收未轉換X射線的光導纖維板例如置于閃爍器和檢測器 之間。該板例如是Hammamatsu公司的商品名為XR5的板，或者是Schott公司的47A。可注意到，檢測器例如是CMOS檢測器，對于進行錐形射線束的數碼斷層照相，其 優于CCD型檢測器。實踐中，本申請人發現，考慮到傳感器和發生器組件進行360°旋轉時 獲得的大量的投影，當希望減少照射劑量時，這種元件更適合。使用主動矩陣式CMOS檢測 器是有利的。特別是，可有利地使用以雙CMOS技術實現的、具有高像素填充率的主動像素矩 陣。像素矩陣例如具有約120微米的像素尺寸，可進行拍攝圖像的快速讀取，例如在15毫 秒中。通過減小相對于要再現物體的尺寸的檢測器的尺寸，考慮到可用“晶片”的尺寸， 確保了能夠用CMOS技術制造檢測器。這種CMOS檢測器具有高的信噪比。平面傳感器的尺寸例如為5厘米X6厘米。作為變型，當希望再現大體積的物體時，可有利地使用例如TFT型的傳感器。一閃爍層、例如硫氧化釓或碘化銫閃爍層覆于檢測器上，以確保將X射線轉換成 可見射線。圖1示出傳感器20的光學工作表面20a。圖2示出X射線源和相應的X射線傳感器相對于置于其間的待照射物體的位置的 傳統布置。可以看到，由圖中的點30表示的、傳感器20和發生器18的相對于待照射物體32 定位的旋轉軸線位于垂直連接發生器18和傳感器20的對齊軸線34(縱向軸線)上。該軸線34構成該圖所示的、由發生器18發出的、在與垂直軸線30相交后照射到 傳感器20中心的X射線的瞄準射線束的軸線。X射線束由以射線束的中央軸線34為中心的一個孔33進行瞄準。在示出現有技術的該結構中，可以看出，在發生器和傳感器圍繞待照射物體32進 行旋轉運動的過程中，發生器射出的X射線束始終掃描物體32的相同的中央區域36。置于中央區域36的兩側的物體32的側面區域不被照射，因此，其所含有的信息不 為X射線束所捕獲。可注意到，發生器18和傳感器20兩者在與垂直旋轉軸線30垂直的、對應圖2所 示平面的旋轉平面上移動。圖3a和3b示出本發明的放射儀的傳感器和發生器組件在彼此分開180°的兩個 不同的角位置的定位。圖3a是在與圖2所示的水平面類似的一水平平面上的視圖，示出傳感器20在該 平面上相對于圖2示出的位置進行側向偏移(平移傳感器所獲得的偏移)。X射線發生器 18的瞄準孔35也相應地側向偏移，以使瞄準的射線束照射偏移傳感器的大部分工作表面， 或定中心在其上。孔35的偏移在圖3a的放大部分上示出，其中，用虛線示出圖2所示的孔33的位置。由于傳感器和發生器的這種側向偏移，通過發生器18的孔所瞄準的、照射在傳感 器20中央的X射線錐體的中央軸線38 (該軸線可視為傳感器和發生器的對齊軸線)，不再 與如圖2所示的垂直旋轉軸線30匯交，而是從其旁邊通過(圖3a)。可注意到，傳感器20的定向使垂直連接發生器18和傳感器20的工作表面20a的 縱向軸線34通過旋轉軸線30。傳感器的寬度是在圖3a所示的旋轉平面上與軸線34垂直 地測得的傳感器的尺寸。這樣，傳感器的偏移可限定為傳感器的中心20b相對于縱向軸線34在工作表面 20a上的投影的橫向偏移d。如圖3a和3b所示，傳感器的工作表面的一小部分20c由其邊緣用虛線示出的射 線束，與傳感器的中心20b所定位的、接收最大照射強度的中央部分分開。形成圍繞中央部 分的周邊區域的部分20c (相對于傳感器的其余部分尺寸小)，相對于中央部分接收的平均 強度的照射，接收小平均強度的照射，例如為該平均強度的25%至35%。舉例來說，寬度等于10像素。通過調整孔35的隔開邊緣之間的寬度，或者根據一變型，在多個可能的孔中選擇 具有適當寬度的瞄準孔，可獲得該區域的幾何形狀。因此，牙科放射儀配有偏移的傳感器和瞄準裝置，瞄準裝置經過調整以產生一瞄 準的射線束，將瞄準裝置的圖像(例如孔35邊緣的圖像)投影到傳感器的工作表面上，這 樣的牙科放射儀可使物體(頌部或部分頌部)的立體再現最佳化，同時確保針對X射線的 防護作用。在進行三維檢查的情況，可有利地定向發生器，以增大射線束的強度，并改善射線 束產生的照度均勻性。這種定向通過增大由陽極斜度19和軸線34所形成的角α而進行(圖3c)。在偏移最大距離的傳感器的構形中，角α從5° (陽極斜度未改變)變為7°。可注意到，一般來說，新的角α值取決于傳感器的偏移度。更具體地，該新值對應 于偏移距離與發生器焦點和傳感器的表面之間的距離之比的反正切(Arctangente)。如圖3c所示，角α的增大可擴大被照射表面，并使偏移傳感器的工作表面上獲得 的照射輪廓均勻。優化的輪廓用曲線a示出，而曲線b示出用未改變的陽極斜度獲得的照 射的非均勻輪廓。可注意到，相對于傳感器的互補部分的強度，照射傳感器邊緣的周邊區域 的照射強度大為減小。圖3d示出光源18在傳感器20的工作表面的平面上產生的X射線束的強度，其隨 射線束相對于縱向軸線34的傾斜度(X軸)而變化。該強度在傳感器(圖上未示出)的平 面上測得，在軸線34的左側最大，即與軸線34形成一個非零角度的射線束的角定向。因此， 可注意到，通過如上所述及如圖3c所示定向發生器的陽極斜度，射線束的最大強度跟隨傳 感器的移動。傳感器的偏移值d由傳感器和發生器的連續轉動過程中X射線束掃描的物體32 的所有區域或部分之間的重疊區域的需要加以限制。該重疊區域在圖3e(圖3a的局部放 大圖)上用標號39示出，其在圖示的旋轉平面上是一個以參考點30為圓心的圓。但是，應 注意到，重疊區域是三維的，它是一個具有回轉軸線30的回轉圓柱體。
為了進行說明，圖3f示出照射處于偏移位置的傳感器的X射線束。為簡化起見，需要放射照相的物體未示出，也未示出外周的輻射防護安全區域。在這種偏移構形中，可獲得的最大偏移度相當于傳感器的半寬度減去表示最小距 離的寬度1，該最小距離是為了能夠獲得最小的重疊區域，但足以在物體的立體再現時不會 有假象。該寬度是軸線34在傳感器表面上的投影與最接近射線束的邊緣之間的最小距 離，所述邊緣是與傳感器偏移的方向相對的一側的邊緣。在實踐中，該寬度至少為兩個像素。這樣，傳感器的中心20b相對縱向軸線34在傳感器的工作表面20a上的投影橫向 偏移一個距離，該距離小于傳感器的半寬度(L/2)，且由于上述與最小重疊有關的原因，該 距離最大等于L/2-1。考慮到傳感器工作表面的周邊區域20c的存在，當希望盡可能增大具有給定尺寸 的傳感器的照射表面時，傳感器可最大偏移距離L/2-1減去該區域20c的寬度。這樣，確保 最小的重疊區域。從實踐的角度來看，傳感器例如偏移的距離在傳感器寬度的四分之一和前述的小 于該寬度一半的最大距離之間。例如，對于寬度為5厘米的傳感器，側向偏移度d例如為2厘米。但是，也可考慮小于傳感器寬度的四分之一(例如1/8)的偏移度。圖3b示出傳感器和發生器在圍繞待照射物體32旋轉半圈之后的布置，可注意到， 發生器射出的X射線錐體掃描的區域不同于圖3a所示的掃描區域。可注意到，這兩個區域圍繞軸線30被重疊，其結合成比圖2所示的現有技術中的 區域36的尺寸更大的掃描空間。以圖3a_3e所示的布置可再現的空間在這些圖上用區域37示出。顯然，該區域37 是三維的，呈具有回轉軸線30的回轉圓柱體的形狀。因此，本發明對于同一尺寸的傳感器來說，可覆蓋待照射物體的更大的范圍，因而 增加可進行放射照相的三維再現的數據量。因此，當本發明應用于牙科領域時，使用比現有技術尺寸小的傳感器可進行患者 的頌部區域、例如半牙弓的三維再現。舉例來說，尺寸為5厘米X 6厘米的傳感器側向偏移2厘米，可再現在平面上的投 影尺寸等于5. 8厘米X4厘米的物體體積。在沒有偏移的情況下，能夠再現的體積尺寸(在 平面上的投影)僅為3. 2厘米X4厘米。可注意到，再現的體積尺寸考慮了 X射線束的幾何形狀以及分別在射線發射點、 物體和傳感器之間的距離。現在描述在如圖3a至3f、尤其是圖3c所示的上述新構形中，當發生器18和傳感 器20形成的組件旋轉一圈時，圖l、3a和3b所示的轉動式放射照相單元的數據采集和處理。因此，待進行放射照相的物體、例如患者頭部間置在圖1所示的發生器18和傳感 器20之間，發生器和傳感器形成的組件通過圍繞垂直旋轉軸線30的連續轉動而獲得多個 連續的角位置。發生器射出的瞄準的X射線束在每個位置照射待照射物體的一個不同的區域。這種照射由于與物體相遇而改變，與發生器對直的傳感器接收這種改變的照射。這樣，對于發生器和傳感器形成的組件的每個角位置(在旋轉平面上)，傳感器接 收載有被照射物體區域的特征信息的射線，且將接收的射線轉變為表示被照射物體的處于 所述角位置的放射照相平面圖像(投影在平面上的物體的三維放射照相圖像)的信號。傳感器如此提供的信號稱為投影。在所述的實施例中，發生器和傳感器形成的組件例如在旋轉支承結構每次運動 (每步)時轉動一度，在該實施例中，每旋轉一度獲得一個投影。應該注意到，使用本發明的偏移傳感器，一整圈的轉動是需要的，以獲得足夠的為 物體的立體再現所需的數據量。這些投影或信號隨著它們的獲得(或者一次性)而輸送到數據處理單元。該數據處理單元可遠離放射儀10約幾米的距離，或更大的距離。數據處理單元例如是一臺計算機PC，其中存有包含物體或其被關注區域的三維再 現的算法的一個或多個信息文件。對來自傳感器的數據應用的再現算法在其確定的處理操作中考慮了傳感器的偏 移。圖4示意地示出Feldkamp (FDK)算法類型的再現算法所確定的對傳感器發送的每 個投影的處理操作。該已知的算法已予以改進，以適應前述的偏移。為了能夠再現物體(例如半牙弓或牙齒)的立體空間，本發明的偏移傳感器必須 進行360°的旋轉，而使用雙寬度的非偏移傳感器，只需進行180°的旋轉。因此，對應給定 的角間距，以偏移的傳感器得到較小的視野，而再現雜音較大。為了限制這種雜音的影響，圖4所示的算法有利地包括一個第一處理單元40，其 從傳感器和發生器連續轉動的過程中連續獲得的每個投影1至η中，去掉由傳感器的周邊 區域20c收集到的數據，因為它們僅圍繞物體而不涉及物體。該區域的位置在儀器置位后 就是已知的，因此，通過計算去除相應的數據是容易的。應該注意到，通過減少后面單元的 由算法處理的數據量，可減少計算量，因而減少計算時間。然后，算法包括一個第二處理單元41，其用于在去除區域20c的數據之后，對傳感 器在每個投影1至η提供的數據進行特殊的高頻過濾。通常，由單元41進行的過濾可通過獨立地分解信號中不同的頻帶，將從傳感器收 集信號的相關雜音與這些信號中存在的有用信息進行區分。實際上，偏移的幾何形狀引入 了再現雜音。因此，每個信號或投影由單元41過濾，其中，經過多級過濾，進行頻帶的金字塔型 分解。特別是，它涉及高斯差式分解過濾。應用于該單元41的算法是迭代式，對于相關信 號的每個頻帶，提供階式高頻金字塔過濾。特別是，在該單元進行的操作包括多個連續步驟，其中-圖像(投影)根據水平方向的2次方和豎直方向的系數1進行欠采樣，-一維高斯差應用于前面獲得的每個樣本，-前一步驟的結果與下級的高頻圖像加權組合，后者已預先進行兩倍過采樣。加權 法則調整成區分有用信息和雜音。
這些步驟可多次重復，以致圖像(投影)的尺寸可含有2次方。這樣，在單元41的輸出端獲得對信號進行的從最低頻率到最高頻率的所有過濾結果。該步驟使得可容易地在數據中區分雜音成分和每個信號上的關注頻率。雜音和有用頻率之間的這種區分也因為采用迭代法而計算時間很快。圖4所示的算法有利地具有一個第三處理單元42，應用于來自單元41的數據，用 于使放射照相的物體的重疊區域與非重疊區域均勻化。通常，在單元41過濾的每個信號或投影通過一個加權函數在單元42被加倍，加權 函數考慮了來自不同信號或投影的數據之間存在的冗余，考慮了重疊區域39 (X射線束在 旋轉時始終照射的物體部分或區域)。通常，加權根據傳感器和發生器連續轉動中由X射線束照射的物體部分相對于重 疊區域39(圖3e)的定位加以調整，這種連續轉動相繼引起傳感器提供的不同信號。應用于單元42的加權函數是連續和規則的。特別是，從對應于離縱向軸線34最 遠的傳感器20的像素的圖像邊緣到對應于離該軸線最近的傳感器像素的圖像邊緣，該函 數在100%和0%之間變化。特別是，加權函數在旋轉軸線30上例如為1/2。經過這樣的加權，過濾的投影由下一個單元44處理，其進行這些投影的逆投影。常規FDK算法的這種已知的逆投影步驟進行每個過濾和加權的投影的逆投影，以 便再現放射照相物體或其關注區域的每個三維像素(voxel)(與物體或關注區域平面上的 像素尺寸直接關聯的基本體積單元)。特別是，在該步驟中，賦予位于所考慮的X射線路徑上的所有三維像素一個值，該 值取決于在相關投影中由這些射線達到的像素值。對每個投影，重復單元40、41、42、44的四個操作，另外加上已經從前面的逆投影 再現的體積的給定投影所獲得的逆投影操作結果。這樣，能夠以斷層再現物體或其被關注的區域。因此，從一個尺寸相對于沒有偏 移情況下所需的傳感器尺寸而減小的X射線傳感器，可再現物體或其被關注區域的立體顯
權利要求
牙科放射儀，其為使用錐形射線束的數碼斷層照相類型，它包括-一X射線發生器(18)，適于朝一物體發出X射線束，且配有適于瞄準射線束的瞄準裝置，-一X射線傳感器，具有一個面對發生器布置的工作表面(20a)，發生器和傳感器適于同時圍繞一旋轉軸線(30)旋轉移動，其特征在于，傳感器(20)定向成從發生器至傳感器的且通過旋轉軸線(30)的一縱向軸線(34)垂直于傳感器的工作表面，傳感器的中心相對于軸線(34)在傳感器的工作表面上的投影橫向偏移，瞄準裝置和如此偏移的傳感器的布置使得瞄準的射線束照射所述傳感器的工作表面，使所述工作表面的一個周邊區域相對于工作表面的其余部分較少地受到瞄準的射線束的照射。
2.根據權利要求1所述的儀器，其特征在于，傳感器和發生器適于在由旋轉軸線(30) 穿過的一旋轉平面上旋轉移動。
3.根據權利要求2所述的儀器，其特征在于，傳感器的中心(20b)相對于縱向軸線 (34)在傳感器工作表面上的投影以一定的距離橫向定位，在旋轉平面上測量，該距離最大 等于傳感器的半寬度與足以使傳感器的工作表面的周邊區域相對于工作表面的其余部分 較少地被照射的寬度之間的差，傳感器的寬度是在與縱向軸線(34)垂直的旋轉平面上測 得的尺寸。
4.根據權利要求3所述的儀器，其特征在于，傳感器的中心所定位的距離在傳感器寬 度的四分之一與最大距離之間。
5.根據權利要求1至4之一所述的儀器，其特征在于，瞄準裝置和傳感器的布置使得， 照射傳感器工作表面的瞄準的射線束由一邊緣限定，該邊緣最靠近軸線(34)在工作表面 上的投影，且距離一個能夠在發生器和傳感器旋轉時獲得最小重疊區域的最小距離。
6.根據權利要求1至5之一所述的儀器，其特征在于，發生器(18)的陽極斜度(19)根 據傳感器的偏移位置而變化，以使照射如此偏移的傳感器的工作表面的照射輪廓更均勻。
7.根據權利要求6所述的儀器，其特征在于，由發生器的陽極斜度(19)和縱向軸線 (34)所形成的角(a)朝傳感器所偏移的方向張開。
8.根據權利要求2至7之一所述的儀器，其特征在于，旋轉平面是水平的。
9.根據權利要求1至8之一所述的儀器，其特征在于，旋轉軸線是垂直的。
10.從牙科放射照相的平面圖像再現由X射線照射的物體的立體顯示的方法，所述方 法使用一 X射線發生器(18)和一 X射線傳感器(20)，它們適于圍繞一旋轉軸線(30)同時 旋轉移動，所述方法包括以下步驟-從X射線發生器向一物體發射一束X射線，并通過瞄準裝置使射線束瞄準，-由傳感器接收已照射物體的瞄準的X射線束，其特征在于，X射線束瞄準在傳感器的 工作表面上，傳感器的中心相對于從發生器至傳感器且通過旋轉軸線的一縱向軸線(34) 在傳感器工作表面上的投影橫向偏移，如此偏移的傳感器的工作表面的周邊區域相對于工 作表面的其余部分較少地受到瞄準射線束的照射。
11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，傳感器和發生器適于在由旋轉軸線 (30)穿過的一旋轉平面上旋轉移動。
12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，傳感器的中心(20b)相對于縱向軸線(34)在傳感器工作表面上的投影以一定的距離橫向定位，在旋轉平面上測量，該距離最大 等于傳感器的半寬度與足以使傳感器的工作表面的周邊區域相對于工作表面的其余部分 較少地被照射的寬度之間的差，傳感器的寬度是在與縱向軸線(34)垂直的旋轉平面上測 得的尺寸。
13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，傳感器的中心所定位的距離在傳感器 寬度的四分之一與最大距離之間。
14.根據權利要求10至13之一所述的方法，其特征在于，瞄準裝置和傳感器的布置使 得，照射傳感器工作表面的瞄準的射線束由一邊緣限定，該邊緣最靠近軸線(34)在工作表 面上的投影，且距離一個能夠在發生器和傳感器旋轉時獲得最小重疊區域的最小距離。
15.根據權利要求10至14之一所述的方法，其特征在于，發生器(18)的陽極斜度(19) 根據傳感器的偏移位置而變化，以使照射如此偏移的傳感器的工作表面的照射輪廓更均 勻。
16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，由發生器的陽極斜度(19)和縱向軸線 (34)所形成的角(a)朝傳感器所偏移的方向張開。
17.根據權利要求10至16之一所述的方法，其特征在于，它具有傳感器(20)和發生 器(18)圍繞旋轉軸線(30)、在多個連續的角位置同時旋轉移動的步驟，對于這些連續角位 置中的每一個，該方法具有由傳感器提供沿該角位置照射的物體的放射照相的平面圖像的 顯示信號的步驟，對于所有的連續角位置，由傳感器提供的全部信號包含再現物體的立體 顯示所需的全部數據。
18.根據權利要求17所述的方法，其特征在于，它具有信號處理步驟，處理由傳感器提 供的對于所有連續角位置的信號，以便再現物體的立體顯示。
19.根據權利要求18所述的方法，其特征在于，所述處理包括過濾步驟，使得可將和信 號相關聯的雜音與這些信號中存在的有用信息進行區分。
20.根據權利要求19所述的方法，其特征在于，過濾包括對信號中存在的不同頻帶進 行獨立分解的步驟。
21.根據權利要求19或20所述的方法，其特征在于，所述處理包括金字塔類型分解的 多級過濾步驟。
22.根據權利要求15至18之一所述的方法，其特征在于，所述處理包括數據加權步驟， 所述數據來自不同的信號，且來自連續轉動過程中由X射線束相繼照射的物體部分，加權 根據在連續轉動過程中始終由射線束照射的重疊區域中是否存在物體的被照射部分而加以調整。
全文摘要
本發明涉及錐形射線束數碼斷層照相式牙科放射儀，包括X射線發生器(18)，適于朝物體發射X射線束且配有適于瞄準射線束的瞄準裝置；X射線傳感器，具有面對發生器布置的工作表面(20a)，發生器和傳感器適于圍繞旋轉軸線(30)同時旋轉移動，傳感器(20)定向成從發生器至傳感器且通過旋轉軸線(30)的縱向軸線(34)垂直于傳感器的工作表面，傳感器的中心相對于軸線(34)在傳感器工作表面上的投影橫向偏移，瞄準裝置和如此偏移的傳感器的布置使得瞄準的射線束照射傳感器的工作表面，使所述表面的周邊區域比工作表面的其余部分較少地受到瞄準射線束的照射。
文檔編號A61B6/14GK101883523SQ200880118900
公開日2010年11月10日 申請日期2008年12月3日 優先權日2007年12月3日
發明者C·I·莫里, S·博托雷爾, V·盧斯托諾 申請人:超輝公司