可调整扫描仪的制作方法

专利名称：可调整扫描仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用穿透性辐射的对象检查，特别地涉及具有探测器的扫描仪，所述 扫描仪能够沿不同方向被定位来产生不同图像。
背景技术：
在典型的牙齿CT系统中，患者竖直地坐着，而且X射线源和探测器被安装在机架 相对端部上，所述机架关于通过患者头部的中部的竖直轴线旋转。为了得到足够的数据来 覆盖头部所需要的部分，在高分辨率的CT成像中该部分是水平面中的头颅骨的大部分范 围，探测器必须沿着垂直于机架旋转轴线也就是说水平方向的周向跨越很大距离。现可用的电子探测器包括电荷耦合器件(CCD)的平板阵列或其它探测器，每一个 探测器将进来的X射线在限定的时间中、在限定的像素区域上转换成电荷，所述电荷可以 容易地被转换成用于后续计算的数字的强度值。一个商业可得的来自犹他州盐湖城瓦里安 医疗系统公司(Varian Medical Systems, Inc.)的适用于牙齿CT单元的平板探测器具有 127μπι2(平方微米)的像素尺寸，并且具有大概25cmX20cm的总面板尺寸。在使用锥形束 的牙齿成像中，由于线束朝面板的发散，该面板提供了大约16cmX13cm的有效视场。当利 用长水平轴安装时，面板的25cm长度由此允许了直径大约为16cm的视场，对于典型牙齿用 途，所述视场足够大以沿着轴线(水平)的方向高分辨率地充足覆盖被成像的结构。然而，对于大部分正常成年人，面板20cm的高度只允许从下颚的底部到大约眼眶 的底部(在物体被观察的水平线处大概13cm有效高度)的成像。对大部分牙齿和口腔手 术应用来说那是足够的，但是对于一些种类的正齿和正颂手术应用，直到眉间的水平大致 眉毛的水平的X射线图像是必不可少的。称为“全脸”的这样的图像在过去已经通过实施 两个不同水平处的重叠的13cm高的扫描并且合并图像而产生。实施两个扫描增加了对患 者的辐射量。特别地当用来在两个扫描之间重新定位机架或患者所花的时间允许患者移动 时，无缝地合并图像是困难的。可能使用25cm2的探测器面板，所述探测器面板具有产生嘴 部径向完全覆盖CT扫描的宽度和针对98%的成年人在单次扫描中产生全脸扫描的高度， 但是当很少需要全高度时，探测器面板的成本对面板尺寸不成比例的增长，并且很难调整。为了改善刚描述的情况，开发了 PCT申请序列号PCT/US08/51922(该PCT申请提 交于2008年1月24日，要求提交于2007年1月24日的美国临时申请60/897，421的优先权)中描述的和图示的装置。前面提到的两个申请转让给当前申请的所有者，并且在这儿 通过参考合并。那些申请公开了一种装置，所述装置把探测器(也称为接收器)从横向定 向旋转到纵向定向，并且反之亦然。该旋转当被用在特定程序中时提供了增加的视场。然 而，即使有从横向到纵向的旋转以及反过来的旋转，也存在其它视场问题，这些问题可被解 决以提供更好的X射线断层成像图像和进程。

发明内容
为了牙齿和面部成像，X射线源或其它穿透性辐射源和探测器被彼此相对地安装 在可旋转的机架上，以使得患者的头部能被定位于源和探测器之间，其中机架的旋转轴线 通过患者的头部。探测器或者源被安装成使得它们可以水平地或竖直地平移和/或枢转。 机架是有角度的以使得源或者探测器相对于患者头部可以不在同样的高度处。机架能够伸 缩，从而移动源和探测器使其一起靠近或者使其进一步远离。准直仪随着机架和/或源和 探测器的运动动态地改变，来扫描扫描区的较小部分。本发明也提供由本发明的方法和系统产生的数据。在一个实施例中，本发明提供了一种用于牙齿和面部成像的设备。该设备包括控 制器；可旋转机架；和安装在机架上的穿透性辐射源。该穿透性辐射源包括带有多个门的 限束器。该设备也包括穿透性辐射探测器，该穿透性辐射探测器与源相对地安装在机架上， 以使得患者的头部能够被定位于源和探测器之间，其中机架旋转轴线通过患者的头部。探 测器在第一位置和第二位置之间可平移地安装在机架上，并且包括定位于第一位置处的第 一停止件和定位于第二位置处的第二停止件。探测器在第一位置和第二位置之间的运动被 控制，以使探测器的运动在探测器到达第一停止件前沿着第一方向变慢且探测器的运动在 探测器到达第二停止件前沿着第二方向变慢。所述控制器被配置成协调可旋转机架的运 动、限束器的多个门和探测器的运动。应当理解前面的概述和后面的详细描述是示例性的和解释性的并且意在提供如 所要求保护的本发明的进一步解释。


附图描绘了本发明的实施例并和说明书一起用来解释发明原理，所述附图用来提 供本发明的进一步理解而且被并入到该说明书中以及组成了该说明书的一部分。在附图 中图1是用来产生断层成像图像的设备的示意图。图2是图1设备的机架的一部分的透视图，其中去除盖子以显示旋转探测器面板 的机构。图3是与图2中相同的机架部分的不同的透视图。图4A是盖子和电缆护罩去除后图2的探测器端部的外侧的正视图，其中探测器处 于横向定向中。图4B是盖子和电缆护罩去除后图2的探测器端部的外侧的正视图，其中探测器处 于纵向定向中。图5A是图2的探测器端部的内侧沿横向的正视图。
图5B是图2的探测器端部的内侧沿纵向的正视图。图6是图2实施例一部分的详细视图。图7是一具有探测器的实施例，所述探测器绕着所示轴线旋转并且提供探测器绕 着其u轴线的倾斜。图8是一实施例，所述实施例具有源和探测器，该源和探测器以成角度的方式位 于机架上，且相对于被扫描的物体处于不同高度处。图9描绘了 U、ν和w轴线，这些轴线用来描述在可旋转机架成像系统中的探测器 面板和源的运动。图10描绘了机架伸缩的实施例。图11描绘了探测器阵列平移的实施例。图12描绘了用来平移探测器阵列的探测器构件。图13是探测器分解图，所述分解图描绘了用来平移探测器阵列的构件。图14是X射线源的部分分解图，所述部分分解图描绘了限束器的构件(或用来校 准X射线的构件)。图15是图14中所示X射线源的外壳的透视图，所述透视图描绘了分开空腔的面 板，X射线源以及限束器或准直仪位于所述空腔中。图16是准直仪的部分分解图，所述部分分解图描绘了用在准直仪的门中的一些薄片。图17是用来校准X射线的构件的透视图。图18是前图的准直仪中的门的部分剖视图。图19A是图14中限束器的一部分的分解图。图19B是图19A中限束器的一部分的另一个分解图。
具体实施例方式现在详细参考本发明各种各样的实施例，其例子在附图中被描绘。参考附图，图1示出了根据本发明的一实施例的断层成像设备10，所述断层成像 设备10包括扫描仪12和由带有显示器18的控制台16控制的计算机13。扫描仪12包括 X射线源14，X射线探测器20，所述X射线探测器20包括支撑矩形传感器阵列22的可移动 的外壳21 (例如塑料外壳)。扫描仪12也包括支撑件24用于被成像的物体。在一个实施 例中，扫描仪12被布置成给患者(未示出)的头部，或头部的部分成像，尤其是给颂骨和牙 齿成像。支撑件24然后可以是座位或椅子，其带有用于患者得头或脸(未示出)的靠部或 限制器26。X射线源14和X射线探测器20然后被安装在旋转支架或机架28上以绕着患 者的头部的位置绕圈，同时保持互相对齐。X射线探测器20包括具有X射线灵敏元件的矩 形阵列的面板。X射线探测器20从不同角度记录患者头部的X射线图像流。计算机13从 扫描仪12接收X射线图像数据，并计算X射线密度的三维空间分布。患者头部的成像和空间分布的计算可由本领域中已知的方法和设备实现，并且， 为了简明，不在这进一步描述。合适的设备是商业可获得的，例如，来自宾夕法尼亚州(PA) 的哈特菲尔德国际成像科学(Imaging Sciences International of Hatfield)的 i_CAT 圆锥束三维牙齿成像系统。
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现在参考图1到6描述本发明的第一个实施例。X射线探测器20通过圆柱滚子轴 承30支撑在附接于机架28的安装面板32 (图2中所示的以及在通过参考合并的文献中所 讨论的)上。电缆和保护电缆使其不受移动部件影响的护罩没有示出。X射线源14被布置 成沿着与X射线源14的中心对齐的轴线(“X射线轴线”33)发射一束X射线，并相对于扫 描仪12的框架，与机架28的机架旋转轴线36垂直相交。探测器轴线38 (图3、5A和5B)水平地从X射线轴线33偏移，并被定位于离矩形传 感器阵列22的底部和一端部的相等距离处。例如一个使用数字的例子，在一个实施例中， 面板具有带有20cmX 25cm操作区域的矩形传感器阵列22，然后探测器轴线38距离传感器 阵列22的底边40和一条短边42 (如图2中所看到的左端或如图3、5A和5B中所看到的右 端)中的每条边10cm。然后，当X射线探测器20绕探测器轴线38被从图5A中所见的横向 定向旋转90°到图5B的纵向定向时，探测器采用了其中纵向定向中的底部短边42与横向 定向中的底部长边40在同一条线上的位置。如下是考虑过的但未示出的另外一个实施例。探测器轴线38水平地从X射线轴 线33偏移，并被定位于离矩形传感器阵列22的顶边44、底边40和短边42的相等距离处。 例如，使用如所示实施例中相同的数字，面板具有带有20cmX25cm操作区域的矩形传感器 阵列22，然后探测器轴线38距离该阵列的顶部、底部和一端部(如图2中所看到的左端部) 中的每个10cm。然后，当X射线探测器20绕探测器轴线38被从横向定向旋转90°到纵 向定向时，探测器采用了一个位置(未示出)，其中纵向定向中的左手长边与横向定向中的 左手短边在同一条线上，而且纵向定向中的底部长边与横向定向中的左手短边在同一条线 上。滚子轴承30是大直径轴承，例如，5. 5cm直径，有着最小的间隙和侧隙。X射线探 测器20的高分辨率成像面板可具有例如127 μ m的像素尺寸。为了无额外计算的高质量成 像，X射线探测器20的定位应该在一次扫描内和在多次扫描之间稳定到像素的一小部分之 内，比方说，0. Imm(IOOym)之内。因此期望非常稳定的轴承30。除去安装，X射线探测器20可以是商业可得的平板X射线探测器，例如由犹他州 盐湖城瓦里安医疗系统公司(Varian Medical Systems, Inc.)提供的X射线探测器。X射线探测器20的位置由图2、4A和4B中可见的构件控制。具有带有内螺纹的电 枢48(未示出)的步进马达46伸出和拉回外螺纹轴50。轴被连接到抓块52，所述抓块52 具有引导件55，所述引导件55沿着两根固定的杆56行走，所述杆56抵抗马达的旋转力。 抓块52被夹持到带54。带在两个滑轮57上通过并绕过附接于滚子轴承30的轴颈58。当 马达46伸出和拉回轴50时，带54以顺时针方向和逆时针方向移动来旋转轴颈58，从而旋 转X射线探测器20。携带头部62的臂60附接于轴颈58。当轴颈58旋转时，头部62沿着两个端部停 止件64之间的弧移动，所述端部停止件被定位以使得轴颈58和臂60能够在端部停止件64 之间精确地旋转90度。端部停止件64设置有销钉66用于精确调整头部62被端部停止件 64停止的位置。停止件具有硬化了的接触表面68而且头部具有硬化了的接触表面70 (图 6)。硬化了的表面位于头部中的沉孔72内以使两个硬化了的表面都沿着从探测器轴线38 延伸的单个平面。销钉66的非接触端部靠在端部停止件64内的调整螺钉74(未示出)上。 停止件是开口的，以使螺钉76的紧固向下夹紧在销钉66上。
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为了保持精度，重要的是接触部不磨损或变形。在臂和停止件间的接触之前的慢 的低功率的旋转速度减轻了撞击。因此，轴颈58设置有突起或凸出部78a和78b，所述凸 出部用作一对限位开关80的致动器，所述限位开关80探测何时轴颈58靠近它的一个端部 位置。限位开关发送位置信号到计算机13来调整马达的速度。抓块52继续以依赖于轴颈 58的位置的速度移动并且当头部62中的接触部70与接触部68接触时到达停止件。弹簧 82枢转地连接到安装面板32和轴颈58来辅助马达并帮助避免在马达运行中的马达失速。上面描述的位置控制仅是对于低速接触的考虑到的一种方法。作为选择，轴颈58 的移动可以以另外一种方法追踪。例如，当头部62距离端部停止件64之一较短距离时，凸 出部78a、78b和限位开关80可以具有被布置成给计算机13发送信号的第二接触部。在操作中，销钉66被调整以使在矩阵阵列与机架轴线36对齐的情况下X射线探 测器20的端部位置是横向位置和纵向位置。该对齐可精确到在阵列的长度上像素大小的 一小部分之内，尽管要求的精确的量对于本发明的不同实施例可以是不同的。可以对计算 机13编程使得以一个适中的速度旋转轴颈58，并且由此旋转X射线探测器20，对于90度 的旋转花费几秒时间。然后，在头部62刚好在旋转的远端处到达端部停止件64之前，马达 46被制动，并且头部62温和地相对于销钉66关闭，以使在没有可能损坏系统任何部件的冲 击的情况下X射线探测器20被精确地定位。尤其地，实际中，需要避免头部62或销钉66 的变形，该变形可能引起X射线探测器20的端部位置的漂移。在使用中，扫描仪12可以与在横向定向中的X射线探测器20 —起使用，用于口部 区域的计算机断层成像扫描。25cm宽的矩形传感器阵列22允许了足够远离轴线的X射线 的探测，从而允许了对几乎所有牙齿和口腔手术都具有足够质量的计算机断层成像。22cm 高的矩形传感器阵列22允许大部分人的头部在从下颚正下方到大概眼眶底部延伸的区域 上被成像。如果为了具体目的只有较低高度的区域需要被成像，X射线束的高度能够通过 一个可调整的准直仪被降低来减少对患者的X射线剂量。具有4个独立可控钳口的准直仪 是合适的，并且在一些区域中是必须的，以将X射线束瞄准到于探测器面板的位置变化。这 样的准直仪在本领域中被熟知，并且为了简洁，不在这进一步描述。在X射线探测器20在纵向方向的情况下，25cm高的矩形传感器阵列22允许大部 分人的头部在从下颚正下方到大概眉间的高度，粗略地眉毛的高度延伸的区域上被成像。 对于特定种类的正牙和正颂手术，额外的高度是必须的，然后25cm高的矩形传感器阵列22 对于大约98%的成年人来说是足够的。探测器轴线38相对于X射线探测器20的定位导致 探测器面板的矩形传感器阵列22的底部在纵向定向和横向定向都在同一水平上，以致于 扫描仪12中患者的定位在纵向扫描和横向扫描中是相同的，这减少了由于患者不正确地 被定位而使得扫描必须被重复的风险。在20cmX25cm矩形传感器阵列22处于纵向方向中的情况下，由于探测器的减小 了的宽度，存在图像质量的一些下降。然而，探测器轴线38相对于X射线探测器20的定位 可能被选择以使得矩形传感器阵列22的一边离X射线轴线满12. 5cm，该阵列的另外一边 离X射线轴线仅7. 5cm。通过使用已知的通常被称作是“半束方式”的重建方法，在轴线一 边上的12. 5cm的范围比在X射线轴线的两边上延伸到IOcm的面板在计算机断层成像中给 出了更好的径向覆盖。尽管图像质量比25cm宽阵列的要差，但是已经发现对于大部分形式 的正牙和正颂手术是足够的。在需要实际牙齿的高分辨率图像的地方，例如，对于一些形式的口腔诊断或手术，通过在25cm宽的横向定向中使用X射线探测器20，25cm高的全脸扫描 能够与另一个扫描组合，但是X射线束被瞄准到仅6cm或8cm高。这样的双扫描能够以比 使用两个重叠扫描的全脸扫描更少的给患者的X射线剂量执行，所述重叠扫描从具有25cm 宽X20cm高的固定探测器面板的扫描仪得到。除了把传感器阵列22的定向从横向定向(图5A)变到纵向定向(图5B)，也可能 相对于X射线轴线改变传感器阵列22的方向以致于X射线轴线与传感器阵列的前表面以 非直角相交。如上所述，X射线轴线33与机架轴线36垂直相交，并且通常地，传感器阵列 被对齐以致于X射线轴线33与传感器阵列22的前表面垂直相交。在图7中所示的实施例 中，传感器阵列22枢转地被安装到X射线探测器20以致于它能够沿着弧91移动使得X射 线轴线33与传感器阵列22以小于90°的角92相交。改变传感器阵列22的方向改变了 X 射线的焦点，并且，因此，改变了被设备10成像的对象的特定位置。图10描绘了一个实施 例，其中机架28具有伸缩臂100。伸缩臂100可沿着第一位置Pl和第二位置P2之间的线 性路径LP移动。通过沿着路径LP改变臂100的位置，可改变从源14发射出的X射线的焦 点。随着机架在长度上扩展或收缩，源、对象和探测器的相对位置被改变。这导致了扫描质 量、视场和分辨率中的变化。具体地，当探测器和患者/对象之间的距离增加时，有更大的放大率和更大的分 辨率。然而，有更窄的视场并且在一些点处，通过由于焦斑效应而模糊图像边缘，分辨率增 益将被抵消，所述焦斑效应由如下事实而引起x射线源不是点源，而具有有限的直径，比 如1毫米。探测器和患者/对象之间距离的减小增加了视场，并且减少了焦斑效应从而提 高了边缘的锐利度。然而，这些特征是以降低的放大率和降低的分辨率为代价的。机架的 伸缩特征允许选择针对给定应用的放大率、视场和焦斑效应的控制的期望组合。另外一个实施例在图8中示出，其中X射线源14和X射线探测器20是可枢转的 以致于X射线轴线33与患者或对象相交的角度是可变的。图8中所示的实施例允许了给 对象从不同角度成像而不要求该对象移动。该可变性可导致对象上特定的兴趣位置更好或 加强的图像。例如，仅当从特定的方向或视点成像时，特定缺陷或反常才可能是可见的或可 探测到的。加强的图像可促进诊断和治疗。在下面讨论对于在可旋转机架CT成像系统中探测器面板或源的移动的另外其它 替代的实施例，该移动可能替代或补充上面描述的旋转移动。在提供的描述之中，参考三个 方向轴。这些轴适用于源和探测器。它们是u、V* w轴并且在图9中示出。因为x、y和ζ 轴标签可能和扫描区域容积数据的x、y和ζ方向混淆，所以有意地不使用x、y和ζ轴标签。首先，扫描中涉及的因素的一些讨论是必须的。“射线点”被定义为在探测器面板 上的位置，在所述位置处，离开点源的垂直的射线碰到探测器面板。该射线点在探测器u轴 线上的位置是强参数，也就是说，重建质量是射线点在u轴线上的相对定位的强函数。对ν 轴线，射线点位置是重要的参数，但是是比对u轴线的位置弱的参数。这两个射线点位置参 数受平移探测器的定位和调校的限制。在这儿介绍的每一个实施例以能够改进影像图像质 量的参数的方式提供探测器的定位和调校。在图11到18中详细示出的第一替代实施例中，探测器沿着如图9中描绘的u轴 线平移(移动)。该线性移位在没有任何对源和旋转中心的移动的情况下发生。这给入射 在探测器上的垂直射线弓丨入了大的移位量(在u方向)，并且典型地将在机器以半束模式运行时被使用。结果是在不增加探测器尺寸的情况下的更大的视场。相似的结果可通过把探 测器从纵向模式旋转到横向模式而得到，如上所描述且在如2008年1月24日提交的PCT 申请序列No. PCT/US08/51922中所描述。与本实施例的不同之处是它移位面板而不是旋转 面板。因为需要有精确的探测器和机架位置之间的关系，所以和旋转探测器的情况一样要 求同样的定位。在描绘的实施例中，X射线探测器20包括探测器面板或外壳110和探测器支撑件 (或引导板)112，该探测器支撑件具有沿着两个导轨120和122运行的三个导轮114、116 和118。探测器支撑件112具有传动连接器124，所述传动连接器124将它连接到传动轴或 传动螺杆126和步进马达128。在一个方向或其它方向起动马达平移探测器支撑件112并 且从而平移传感器阵列22。传感器阵列精确地定位是重要的。存在安装在外壳110上的带 有硬化的接触部的刚性停止件130和131 (图14)。在探测器支撑件112上，也有带有硬化 的接触表面的刚性停止件133和135。在替代结构中，停止件可通过将制动螺钉旋进和旋出 刚性停止件而被调整，然后在合适位置中锁止它们。为了保持精度，接触部不磨损或不变形 是重要的。为此目的，外壳具有两个限位开关137和139以及探测器支撑件112具有用于 那些限位开关的两个触发表面142和143。当探测器支撑件接触到限位开关时，一定数量的 步数被发送到马达来驱动刚性停止件133和135到接近或邻近刚性停止件130和131的位 置。然而，在替代结构中可能需要以可变的速度驱动马达。例如，可能需要探测器迅速地平 移以使得大部分平移可被迅速地完成，但是在刚性停止件之间的接触前，马达设置有较慢 且较低功率的速度以降低它们的冲击。在第二替代实施例中，探测器沿着ν轴线平移(移动)。这可以通过配置探测器面 板平移构件，如之前描述的，在大约旋转90度的位置中而完成。虽然竖直地平移探测器面 板不可能增加视场，但它允许了容积覆盖的成形。例如，仅仅因为圆锥的方向，扫描区域的 顶部自然地展现出圆锥形状。通过在ν方向移位探测器，该形状可被修改以增加/减少圆 锥的数量或在一些情况下反转圆锥。虽然附图示出了一个实施例，在所述实施例中，当机架水平束构件和探测器架之 间的连接保持固定时，探测器在探测器架上平移，但是也可能在平移和/或旋转中使架相 对于基体移动。以下讨论涉及其它这样的实施例。在实施本发明的原则的第三和第四替代实施例中，探测器可以关于它的U或ν轴 线分别地被旋转。关于W轴线的旋转在上面参考的专利申请中大致公开。关于U或V轴线 的旋转可能增加有效分辨率和/或达到更高地分辨的容积扫描。在第五和第六替代实施例中，对于探测器，可使源沿着u或ν轴线平移，如在替代 实施例1和2中分别地所做的一样。在第七和第八替代实施例中，对于探测器，关于U或ν轴线的相同旋转可作用到 源，如在替代实施例3和4中分别地所做的一样。因为源(几乎)是点源，所以源关于w轴 线(X射线从源发送出来所通过的轴线)的旋转不可能对图像有大影响。在第九替代实施例中，机架可以成角度(参考图8作为例子)，以致于源和探测器 可以沿着其u轴线旋转。这个概念的应用的例子是把X射线源14放置在相对低的位置，优 选地低于对象的肩膀，并且使得源14指向上方。这可通过若干方法，包括在轨道和引导件 上安装源从而使得源14相对于机架28的端部可沿着竖直轴线移动，来完成。当源14较低
10时，探测器相对而言较高一些。有角度的定向可以是静态的，或通过使用机架中的以可控方 式对机架定向的固定件，对于特定扫描操作可以是动态的选择。如上所述，图8中所示的实 施例允许了从不同角度给对象成像而不要求对象移动。该可变性可带来特定的兴趣位置更 好或者加强的图像。在第十替代实施例中，X射线的动态束限制(有时被称为动态瞄准)目标在于扫 描区的仅仅一个具体的区域。在该实施例中，机器以相同的方式绕着扫描区旋转，就好像整 个视场都被考虑到。然而，限束器是用来动态地修整X射线束，以使得X射线区仅覆盖感兴 趣的容积。在该第十替代实施例中，在一些情况下，限束器可能需要建立移动区，以随着机架 旋转保持兴趣容积的照明。这要求使用动态限束器，所述动态限束器以可编程的方式被控 制以随着机器绕扫描区旋转而改变照明区域。限束器的一个实施例在附图14到19中被描绘。限束器200在图14中示出。限束 器200是X射线源14的一部分，并且附接到位于外壳204之内的板202。所示限束器200 的实施例包括具有防护罩支撑板208和前防护罩210的防护罩结构206，和两个快门结构 212和214。在描绘的构造中，快门结构212和214包括相同的构件，因此为了简洁仅描述 一个。例如，快门结构212包括支撑两个门或快门218和220的安装板216，每个门218和 220被连接到对应的载体板222和224用于彼此相对运动。支架板222和224分别被马达 226和228操作，分别连接到对应的光学传感器230和232。光学传感器230和232产生与 支架板222和224相对于传感器230和232的位置相关的信号来确定门218和220的相对 位置并且使得门218和220彼此相对移动。两个快门结构212和214的门218和220被用来在可控制位置处产生窗口用于发 射X射线。在描绘的构造中，快门结构214的门218和220沿u方向水平地移动，并且快门 结构212的门218和220沿着ν方向竖直地移动。任何一套门能够相遇来阻挡源照亮对 象，或在需要的位置处打开。通过使得一套门打开并且另一套部分地关闭，建立了竖直的或 水平的细缝一样的孔口。如果第二套门也被带到部分关闭的位置，则能够减小细缝的高度。 用这种方法，细缝能够被做成矩形或正方形孔口。通过控制四扇门的相对位置，矩形或正方 形能够被动态地移动到X射线源14前的若干不同的位置。通过协调四扇门(两个快门结 构212和214的218和220)的运动与机架28和/或探测器20的运动，被扫描对象的具体 部位能够被瞄准。例如，颂部一个牙齿区域。这样做的原因有，限制给患者的X射线剂量， 限制产生比如光晕的图像问题的X射线散射量，减少到达探测器的总数据量以使处理可以 更快地执行。上面描述的限束器200的实施例使用了防护罩和产生矩形或正方形孔口的门。然 而，也想到了能够产生其它形状比如圆形的孔口的其它几何形状。在其它实施例中，如2008年1月24日提交的PCT申请序列No. PCT/US08/51922 描述的探测器20从纵向到横向的旋转可与所描述的绕着本申请的u、v和w轴线的平移、旋 转和成角运动合并。这种合并的一个优点为通过仅读出面板部分提高速度。通过改变面板 是在纵向模式中或横向模式中同时得到面板的数据，数据可以通过更加简单并且更加快地 读出的面板部分获得。这可以加速处理，这是在所有CT扫描应用中期望的特征。适合用作X射线探测器20的特定的商业可得的探测器面板设置有用于高分辨率全景成像模式的内置电子器件，在所述全景成像模式中，X射线束瞄准到狭窄的竖直细缝， 并且只有探测器阵列的对应部分中的探测器像素被读出。该模式通过减少读取像素的数目 大大地加速了读出进程。然而，可用的面板只在横向定向中支持全景细缝模式。高分辨率、 整脸全景成相不常需要，但是本装置的可旋转的X射线探测器20允许在包括25cm高全脸 扫描的操作模式和全景细缝模式之间切换，其中固定的探测器面板在任一种定向中仅能提 供那些模式中的一个模式。本发明中可以做各种各样的组合、修改和变化而不违背本发明的精神或范围。因 此，意图是本发明覆盖所描述实施例的组合、修改和变化，只要它们在附加的权利要求和它 们的等同物范围之内即可。例如，具有20cmX25cm的传感器阵列的探测器面板已经被使用。那仅为一个例 子，并且其它尺寸的探测器面板可以被使用。作为例子，已经描述了一种X射线探测器20，该X射线探测器20定位成使得轴承 30的轴线离面板的两边等距离，以使得底边和一侧边相对于横向模式和纵向模式中的机架 处于同样的位置。作为例子，也描述了一种X射线探测器20，该X射线探测器20定位成使 得轴承30的轴线离面板的三个边等距离，以使得底边和一侧边相对于横向模式和纵向模 式中的机架处于同样的位置。那些布置的特定原因已经被确定。然而，X射线探测器20相 对于轴承30的轴线的其它位置是可能的，并且可因特定目的或在特定扫描仪配置中是令 人满意的。图1示出了计算机13被连接到扫描仪12，图像数据在所述计算机13上处理并且 分析。单个计算机13可既控制扫描仪12又处理数据。替代地，部分或所有的处理可以在 分离的计算机上执行。来自扫描仪12的数据可以一种便利的格式，例如DICOM格式，在处理 进程便利的阶段处，从计算机到计算机传送。数据可以例如被直接从计算机到计算机传送， 或可能例如被上传到存储服务器以及从存储服务器下载。马达46和X射线探测器20的运 动的细节控制能够通过扫描仪12中的专用逻辑控制器来控制，其中计算机13或其它外部 控制器仅发出命令以采用纵向定向和横向定向中的一个指定的定向，并且接收确认X射线 探测器20处于指定的定向中的信号。
权利要求
用于牙齿和面部成像的设备，所述设备包括控制器；可旋转机架；穿透性辐射源，所述穿透性辐射源安装在所述机架上并且包括限束器，所述限束器具有多个门；以及穿透性辐射探测器，所述穿透性辐射探测器与所述源相对地安装在所述机架上，以使得患者的头部能够被定位于所述源和所述探测器之间，其中所述机架的旋转轴线通过患者的头部；其中，所述探测器在第一位置和第二位置之间可平移地安装在所述机架上，并且包括定位于第一位置处的第一停止件和定位于第二位置处的第二停止件，其中，所述探测器在第一位置和第二位置之间的运动被控制，以使得在所述探测器到达第一停止件之前所述探测器的运动沿着第一方向变慢，且在所述探测器到达第二停止件之前所述探测器的运动沿着第二方向变慢，其中，所述控制器配置成协调所述可旋转机架的运动、所述限束器的所述多个门以及所述探测器的运动。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述探测器或所述源中的至少一个沿着大致垂 直于所述机架的旋转轴线的方向可平移地安装在所述机架上。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述探测器或所述源中的至少一个沿着大致平 行于所述机架的旋转轴线的方向可平移地安装在所述机架上。
4.用于牙齿和面部成像的设备，所述设备包括可旋转机架；穿透性辐射源，所述穿透性辐射源安装在所述机架上；以及辐射探测器，所述辐射探测器与所述源相对地安装在所述机架上，以使得患者的头部 能够被定位于所述源和所述探测器之间，其中所述机架的旋转轴线通过患者的头部；其中，所述探测器或所述源中的至少一个可旋转地安装在所述机架上。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述探测器或所述源中的所述至少一个沿着大 致垂直于所述机架的旋转轴线的方向可旋转地安装在所述机架上。
6.根据权利要求4所述的设备，其中，所述探测器或所述源中的所述至少一个沿着大 致平行于所述机架的旋转轴线的方向可旋转地安装在所述机架上。
7.用于牙齿和面部成像的设备，所述设备包括有角度的可旋转机架；穿透性辐射源，所述穿透性辐射源安装在所述机架上；辐射探测器，所述辐射探测器与所述源相对地安装在所述机架上，以使得患者的头部 能够被定位于所述源和所述探测器之间，其中所述机架的旋转轴线通过患者的头部；其中，所述探测器或所述源中的至少一个安装成低于患者的头部的竖直中点，并且所 述探测器或所述源中的所述至少一个的另外一个安装成高于患者的头部的竖直中点。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述源安装成低于患者的头部的竖直中点。
9.根据权利要求7所述的设备，其中，所述探测器安装成低于患者的头部的竖直中点。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述探测器和所述源在通过该探测器和该源之间的相同轴线上固定地对齐。
11.用于牙齿和面部成像的设备，所述设备包括可旋转机架；穿透性辐射源，所述穿透性辐射源安装在所述机架上；动态准直仪，所述动态准直仪改变其源的校准来修整穿透性辐射，以仅覆盖扫描区的 特定区域；以及辐射探测器，所述辐射探测器与所述源相对地安装在所述机架上，以使得患者的头部 能够被定位于所述源和所述探测器之间，其中所述机架的旋转轴线通过患者的头部；其中，所述探测器或所述源中的至少一个安装成低于患者的头部的竖直中点，并且所 述探测器或所述源中的所述至少一个的另外一个安装成高于患者的头部的竖直中点。
12.用于牙齿和面部成像的设备，所述设备包括伸缩的和可旋转的机架；穿透性辐射源，所述穿透性辐射源安装在所述机架上；动态准直仪，所述动态准直仪改变其源的校准来修整穿透性辐射，以仅覆盖扫描区的 特定区域；以及辐射探测器，所述辐射探测器与所述源相对地安装在所述机架上，以使得患者的头部 能够被定位于所述源和所述探测器之间，其中所述机架的旋转轴线通过患者的头部；其中，所述探测器或所述源中的至少一个安装成低于患者的头部的竖直中点，并且所 述探测器或所述源中的所述至少一个的另外一个安装成高于患者的头部的竖直中点。
13.根据任一项前述权利要求所述的设备，其中，当长轴线相对于患者的头部是竖立着 的时候，所述探测器的沿着所述长轴线的长度对于正常成年人的全脸CT来说是足够的。
14.根据任一项前述权利要求所述的设备，所述设备布置成在所述机架的旋转轴线大 致沿着本地重力竖直方向的情况下被操作。
15.根据任一项前述权利要求所述的设备，其中，所述探测器被对齐，以使得在长轴线 垂直于所述机架的旋转轴线的情况下，所述探测器的中心位于来自所述源的辐射束的中心 轴线上，所述中心轴线与所述机架的旋转轴线相交。
16.根据任一项前述权利要求所述的设备，其中，所述探测器被安装成使得一个来者在 两个位置中处于相同的位置中。
17.根据任一项前述权利要求所述的设备，进一步包括计算装置，该计算装置布置成用 于从所述探测器接收辐射数据并且计算体元数据和计算机断层成像像素数据中的至少一 种数据。
18.根据任一项前述权利要求所述的设备，其中，所述探测器是大致矩形的。
19.根据任一项前述权利要求所述的设备，其中，所述探测器是平板探测器。全文摘要
为了牙齿和面部成像，X射线源(14)或其它穿透性辐射源和探测器(20)被彼此相对地安装在可旋转机架(28)上，以使得患者的头部能被定位于源(14)和探测器(20)之间，其中机架的旋转轴线(36)通过患者的头部。探测器或者源被安装成使得它们可以水平地或竖直地平移和/或枢转。机架是有角度的以使得源或者探测器相对于患者头部可以不在相同的高度。机架能够伸缩，从而移动源和探测器使其一起靠近或使其进一步远离。准直仪随着机架和/或源和探测器的运动动态地改变，以扫描扫描区的较小部分。
文档编号A61B6/14GK101965153SQ200980105314
公开日2011年2月2日 申请日期2009年2月20日 优先权日2008年2月20日
发明者亨利·约翰·坦克雷迪, 奥米德·易卜拉欣米·基亚, 弗兰克·斯佩兰扎, 爱德华·马兰多拉 申请人:图像科学国际有限公司