用于获取全景和CBCT体积放射摄影的方法和装置与流程

本发明涉及口外牙放射摄影(radiography)的技术领域，并且特别涉及能够以另选方式获取全景放射摄影、利用面骨的锥束技术的体积放射摄影、以及可选地颅骨远距离放射摄影的装置。更特别地，本发明涉及用于在不需要使全景获取(PAN)传感器和体积获取(CBCT)传感器交替的设备的情况下获取PAN和CBCT的方法和装置。

背景技术：

所有这三种类型的放射摄影在本领域中都是众所周知的。

全景放射摄影(PAN：还被已知为全景断层摄影)产生接近患者下巴的曲面的放射摄影图像，使位于预先确定的曲面周围的窄层外部的解剖结构模糊。

锥束体积放射摄影(还被已知为CBCT)是从不同投影角获取一系列二维放射摄影图像，这一系列二维放射摄影图像将在后获取中被处理，以重构三维体积。

远距离放射摄影(还被已知为CEPH)是投影放射摄影技术，从不同投影产生颅骨或其它解剖区域的放射摄影图像，具有最小放大和几何失真。通常呈现左右和前后两个透视图。

至少10年来，已知口外装置，口外装置允许使用单个X射线源和允许使PAN传感器或者CBCT传感器以交替方式对着X射线源的交替设备获取PAN图像和CBCT图像。在相同申请人的专利EP2578157B1中描述了这样的已知装置的示例。

需要交替设备是因为用于PAN和CBCT获取的传感器是不同的；而且，X射线源与传感器的距离对于PAN和CBCT获取是不相同的。事实上，在全景获取时，PAN传感器通常在离X射线源500mm至580mm之间(包括500mm和580mm)的距离处，然而体积CBCT放射摄影时的CBCT传感器通常被定位在600mm至700mm之间(包括600mm和700mm)的距离处。通常，对于远距离放射摄影获取，X射线源与传感器的距离大约在1400mm-1600mm。

已知技术的很多装置都具有三个移动自由度或者移动轴：围绕旋转轴R的旋转移动、沿着两个方向轴的两个平移移动，这两个方向轴相互不平行，优选是正交的并且被称为X轴和Y轴。所述平移移动允许在XY平面内移动旋转轴R。然而，还已知仅具有两个移动自由度的装置：通常，这些装置允许围绕R轴旋转和沿着方向轴(通常是Y轴)平移。在仅能够获取CBCT图像的装置的领域中，已知仅具有一个自由度的装置，即，围绕R旋转轴旋转。

典型地，参照图1，R轴是承载X射线源和传感器的臂的旋转轴，并且其平行于装置的垂直轴。在水平面中或者不管如何在垂直于R旋转轴的平面中平移X和Y轴；它们在图2和图3中可见。

用于获取全景的装置和/或仅具有两个自由度的CBCT和/或CEPH装置在市场上可得到，其中，所述两个自由度是第一R旋转轴，第一R旋转轴可以继而沿着平行的且不重合的旋转轴周围的圆形路径移动。

近来，市场上出现了新型传感器：用于CBCT获取的二维(具有两个类似维度)X射线传感器，其中，位于矩形内的邻近像素的选择是约几十个像素那么宽并且整个传感器那么高，或者不管如何至少约为一千个像素。这些新二维传感器可以用于获取PAN图像。这样的传感器具有以下特性：像素的PAN选择可以以远远高于CBCT获取所需的频率获取图像。在CBCT模式(即，利用其整个表面)下使用的传感器通常达到约30帧/秒的获取频率，但是当在PAN模式下使用时，上述矩形PAN选择仅达到100-200帧/秒的获取频率。

今天，当使用该传感器时，必须重构全景图像，以对由传感器获取的图像进行后验集成。

PAN获取可以以小于360°的角(通常接近220°)获得；CBCT获取通常在360°进行，但是可以甚至在更小的角处(典型地约200°)执行。

文献EP2774542公开了一种能够执行CT成像和PAN成像的牙放射摄影设备。根据该文献，在相对端处承载X射线源和X射线传感器的旋转臂被构造成围绕患者的头部执行360°旋转。为了能够这样做，传感器与源之间的距离必须为至少600mm或更多。对于更小的距离，当对横向定位的对象进行成像时，在源或者传感器与患者的头部之间存在碰撞的危险。该文献没有解决减小装置的总体尺寸的问题。类似地，还提出或者论述了避免源或者传感器与头部之间的碰撞的危险情况的问题。

文献EP2210559公开了一种类似放射摄影设备，其也通过在其端部处支撑X射线源和X射线传感器的臂围绕患者的头部完全旋转执行CT成像。通过使旋转臂保持尽可能短来减小装置的尺寸并且同时避免源或传感器与患者的头部可能碰撞的问题。

技术实现要素：

本发明的目标在于，在没有在上述专利中描述的交替机构的情况下，或者在没有其它制造商的专利中描述的交替设备的情况下，或者在没有用于根据将被执行的获取调整X射线源与传感器距离的机构的情况下，提供允许交替地执行PAN或CBCT获取的方法和装置，由此尽可能多地减小旋转臂的长度，同时避免源和传感器与患者的头部的碰撞并且仍然提供高质量图像。

该目标通过具有独立权利要求的特征的方法和装置实现。在从属权利要求中指定有益实施方式和细化。

根据本发明的装置具有单个X射线传感器，该单个X射线传感器能够执行PAN和CBCT获取。

X射线源与传感器的距离对于这两种获取来说是相同的，在已知技术中通常不同。在本发明中，PAN获取通常发生在220°，并且CBCT获取发生在200°。

将身体划分为不相等的左部分和右部分的、平行于中间平面或者矢状缝的穿过身体的垂直平面被称为矢状面。在所有矢状面中，被定位成将身体划分为具有相等质量和近似对称且镜像的两半的平面被称为中间矢状面。

今天，射线摄影装置制造商倾向于提供越来越紧凑的装置，以在牙科临床内节省珍贵空间；这还导致减小X射线源与传感器的距离。

当获取PAN图像时，在X射线源与传感器之间具有小距离不是问题，这是因为FOV(视场)的旋转中心在患者的中间矢状面上；在该情况下，传感器在患者前面并且决不达到他/她的背部，在他/她的背部处与患者的后颈的碰撞不可避免。

当所获取的体积的中心在患者的中间矢状面(门牙)上时，在CBCT获取期间不存在X射线传感器与患者的碰撞问题，但是当必须获取侧面解剖区域(臼齿和颞颌关节)时，存在该问题。使用关于患者的非中心不对称轨迹解决该问题，使得CBCT获取轨迹看起来：

-关于患者的头部不位于中心(实际上，实际旋转中心看起来非常接近患者的耳朵，而不穿过她/他的中间矢状面)

-关于患者的任何矢状面不对称：获取轨迹在与患者的将被获取的区域相对的耳朵前面开始，并且在稍微在患者的另一只耳朵后面200°之后结束。

该轨迹使得防止与患者的碰撞。

本发明的优点包括装置的机械结构的简化，由于仅使用一个传感器并且不存在交替设备，该装置变得生产更加便宜。

而且，X射线源与传感器的距离在PAN和CBCT获取时是相同的事实是在CBCT获取时的优点，因为利用比标准距离更短的该距离，获得更大视场，这是因为传感器上的解剖结构的放大因数更接近1。

附图说明

本发明的进一步优点和特性在以下说明中公开，其中，本发明的示例性实施方式基于附图被更详细地解释：

图1是根据本发明的装置的正视图；

图2是在允许三个自由度(一个自由度围绕C臂4的旋转轴，并且另外两个自由度对应于在垂直于所述旋转轴的平面中的并且与笛卡尔X和Y轴对着的所述旋转轴的平移)的装置中在CBCT获取期间由X传感器执行的轨迹的示例的示例性顶视图；

图3是类似于图2的顶视图，其中，装置仅具有两个自由度，一个自由度围绕C臂的旋转轴，并且另一个自由度对应于所述旋转轴沿着与水平面一致并且垂直于旋转轴的Y轴的平移；

图4是患者定位在装置内的顶视图。

具体实施方式

在图1中，1总体表示根据本发明的能够执行全景放射摄影和CBCT放射摄影的口外放射摄影装置。装置1包括对支撑件3进行支撑的支柱2。支撑件3支撑C臂4，C臂4被固定到支撑件3的水平部分。C臂4继而在其多个端部中的一个端部处支撑X射线源5，并且在相对端处支撑X射线传感器6。支撑件3能够垂直移动以将其调节到各个患者的不同高度。而且，存在用于定位(未示出的)患者的设备7，设备7也被固定到支撑件3。

图2以风格化(stylised)的方式在顶视图中示出患者的头部10。在获取期间由CBCT传感器遵循的轨迹由线11示出；12表示轨迹11的旋转中心。虚线13示出患者的中间矢状面。

在具有三个移动轴X、Y和R的实施方式中，移动区域15表示旋转中心R可以在XY平面内移动的区域。在PAN获取期间，根据在正方形/矩形15内的预定义轨迹移动旋转中心12。

在仅具有移动Y和R的另选实施方式中，如图3中所示，移动区域15被减小为沿着Y轴的段(segment)315；对于PAN获取，旋转R仅在Y方向上移动，同时在整个CBCT获取期间，旋转轴R保持固定在相同位置。在由于不存在X电动机使得生产特别便宜的该另选实施方式中，由于患者可以被定位成使得她/他的中间矢状面不经过移动区域15附近的事实，可以获得图3中所示的轨迹。

图4示出将患者的头部10定位在装置1内的不同位置处。实线16表示关于装置1以对称方式定位在设置有三个或两个移动轴的装置中的所有PAN轨迹中的患者的头部。

患者被定位成使得当装置设置有三个移动轴(X、Y、R)时或者当通过设置有两个移动轴(Y、R)的装置执行CBCT获取并且必须获取中心体积(门牙)时，她/他的中间矢状面跨过或经过移动区域15附近。

患者被定位成使得当装置1设置有仅两个移动轴(Y、R)并且必须执行后牙或者颞颌关节的CBCT获取时，她/他的中间矢状面不通过移动区域15附近。在图4中，虚线17和18表示关于装置1的所述不对称定位。

对于本领域技术人员来说显而易见的是，还可以在具有两个传感器(一个PAN和一个CBCT)的装置中或者甚至在能够仅执行CBCT获取的装置中使用本申请中描述的轨迹的事实。

而且，显而易见的是，当使用该装置获取远距离放射摄影时，必须存在具有适用于将X射线源定位在离传感器的必要距离(约1400mm-1600mm)处的长度(未示出的)臂。

1 口外放射摄影装置

2 支柱

3 支撑件

4 C臂

5 X射线源

6 X射线传感器

7 用于定位患者的设备

10 患者的头部

11 CBCT传感器轨迹

12、312 旋转中心

13 患者的中间矢状面

14、314 移动区域的中心

15、315 移动区域

16 对称地定位的患者

17 不对称地定位的患者

18 不对称地定位的患者