CN101160102A - 口腔牙齿图像传感器和使用该传感器的放射系统 - Google Patents

口腔牙齿图像传感器和使用该传感器的放射系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及放置在患者口中的口腔放射牙齿成像传感器,而X射线源定位在患者颊的外部以便沿所述传感器的方向发出X射线。根据本发明,所述传感器包括光源(54),该光源由收集到的放射成像信息调制以便光学传输所述信息。优选地,放置在患者口中的所述光源被定位成面对从口露出的光纤(56)。另外,光漫射器(60)放置在所述光纤的末端用于无方向发射。接收器收集信息并且将信息传输到特别为了存储图像的图像处理设备。

Description

口腔牙齿图像传感器和使用该传感器的放射系统
技术领域
本发明涉及口腔放射牙齿图像传感器,即放置在患者口中的传感器,X射线源放置在患者颊的外部以便沿传感器的方向发出X射线。
背景技术
为了传输来自放置在口中的传感器的图像信息,通常是利用有线连接,该有线连接也用于控制传感器和为它供应能量。
有线连接的缺陷在于如果它们意外拉紧线则其易损(撕破的风险),会使患者不舒服,并且在一般安装中很麻烦。此外,在医疗环境中,对患者和周围电力供应之间的电绝缘的要求很高,而将由输电干线供电的装置(微型计算机)连接到患者口中的模块与这些要求相矛盾。
所以试图提出既用于供应能量又用于传递来自传感器或去往传感器的信息的无线连接。由于无线能量供应(典型地:通过感应传输)是不方便的,因此通常优选的是在放置于口中的传感器中使用电池(可再充电的或不可再充电的)。来自传感器的图像信息必须进一步以高速率被传输(大约20兆比特每秒),这是有朝着射频传输的倾向的原因,该射频传输优选地在实际上是局域网中的那些用于无线计算机通信的自由频带中(例如分配给WLAN网络的频率:2.45GHz)。
然而,困难在于该无线电传输之后冒有受到正越来越频繁地用在计算机环境中的其他射频发射器的存在严重干扰的风险;“WiFi”或“蓝牙”型外设和计算机卡特别干扰从传感器到用于处理图像的系统的图像数据传输。
可以通过冗余地发送消息以便保证整个图像的完整和可靠传输来克服该缺陷,但是当有大量的待传输信息(典型地:几十个兆比特每个图像)时将是很耗费时间的。
也可以使用“智能”发射器,其扫描那些未在环境中局部使用的频率并且取决于该环境适应其自身的频率和/或其自身的数据速率。这样的发射器必定包括接收器。这个必需的用于接收、分析和智能处理的复杂电子设备很难将所有设备适配在患者口中。不能允许有障碍和功率消耗。于是必须将系统分成位于口中的传感器、从传感器开始并且露于口外的连接线、和在患者的一个口袋中的发射器-接收器,以及该口外发射器-接收器与必须收集图像的操作系统(微型计算机)之间的智能射频链接。这样的设置是复杂的。
为了避免这些缺陷,基于的观察本发明是尽管传感器位于口中,然而事实证明在不使用线将传感器连接到操作系统的情况下和不使用射频传输的情况下也可能将图像信息传输到系统。
发明内容
本发明提供了一种口腔牙齿放射系统,该系统包括放射图像传感器,其适于插入到患者口中并且一方面包括递送代表放射图像的电信号的图像检测矩阵,另一方面包括光源,该光源接收来自所述矩阵的信号并且适于发出对应于待光学传输的数字图像的二进制光脉冲,和离患者一段距离放置的光接收器,其适于检测由放置在口中的光源引起的光调制并且适于将对应于该调制的信号传输到图像处理设备(特别为了存储收集图像)。
所以,出乎意料地,提出了通过光源传输信息,即使待传输的信息源处于预期不可能借助于光进行传输的环境中(口中)。
在具有简单性优点的第一变型中,光源仅仅在患者口中但是以一定波长和以一定功率发光使得一部分发射光可以穿过颊;该部分光以该环境光的调制的方式叠加在环境光上,使得接收器可以检测光的调制,并因此检测借助于该调制传输的图像信息。优选地,光源是实质上发出单色光的激光二极管或发光二极管,并且接收器带有以单色光的波长为中心的窄通带光学过滤器。使用的波长在700-900纳米,优选780-880纳米(红光或近红外)的频带中,在该频带中颊的皮肤允许相当大部分的发射光穿过。
由于其未受颊的光学传输系数影响而在传输方面非常有利的方案在于将光纤的第一端放置在口中,面对光源(在这里再次优选是实质单色激光二极管或发光二极管),光纤具有第二端和一段长度,使得当传感器在口中时第二端可以从口中露出。第二端带有简单的光漫射器,该光漫射器将从光纤接收的光传播到患者的环境中。被布置成远程地接收来自漫射器的一部分光的接收器检测它接收的光的调制,所述调制传送放射图像信息。接收器在这里再次优选地带有在发射器所发出的颜色上居于中心的光学过滤器。
漫射器优选地是放置在光纤的末端的半透明材料的球,从而几乎全方向地发出光。
优选地有第二光纤,其用于接收来自操作系统并且用于传感器的信息或指令。该光纤具有面对与位于口中的传感器一体化的光接收器的第一端和在口外连接到光漫射器的第二端,该光漫射器可以与第一光纤的光漫射器相同或不同。
本发明不仅涉及放射系统而且涉及口腔放射传感器自身,该口腔放射传感器包括用于将放射图像转换成数字电子信号的装置和由这些电子信号调制的光源,使得有可能光学传输关于传感器所收集的放射图像的信息,以用于位于口外的光接收器。
附图说明
在阅读以下具体描述的基础上,本发明的其他特征和优点将变得显而易见,参考附图提供该描述,其中:
-图1表示根据本发明的牙齿放射系统;
-图2表示在本发明的变型中的放射系统的视图;
-图3表示图像传感器的实际实施例的截面图;
-图4表示以上传感器的视图。
具体实施方式
图1示意性地表示根据本发明的牙齿放射系统:它包括能够将X射线闪光发射到待检查的颚部分的X射线源10,放置在患者口中并且由虚线表示的放射图像传感器20,放置在患者口外但是没有电连接到传感器的光敏接收器30,和连接到接收器的图像分析系统40,图像分析系统40能够接收接收器所检测到数字光信号,解调它们以便从其中提取它们传送的图像信息,并且将解调信号转换成电子图像。该图像用于存储在系统的存储器中或显示在显示屏(未显示)上。
放射图像传感器传统上包括对X射线敏感并且将接收到的X射线图像转换成光图像的闪烁体层,和放置在闪烁体层后面的光图像检测矩阵。所述矩阵递送数字电子信号(或模拟的,但随后转换成数字的电子信号),所述信号表示在X射线闪光时检测到的放射图像。
非传统地,图像传感器进一步带有发光源(优选是发光二极管)和用于调制该光源的装置。调制装置接收来自矩阵和表示待传输的放射图像的数字电子信号,并且取决于这些数字信号调制光源发出的光。
图1的情形中的光源在口中发光;光源的波长被选择成在红光或近红外范围(患者的肉(尤其是颊)对于其来说具有一定透明度的波长)内。调制光功率部分从患者的皮肤,和/或口(如果它打开的话)出现。该光功率无方向地发出。
光敏接收器收集该功率部分的一部分,将其转换成电子信号并且将其传输到图像分析装置。接收器优选地带有在光源所发出的主波长上居于中心的波长选择过滤器,使得存在于环境中的光源尽可能小地干扰接收。过滤器的通带应当为大约30纳米。接收器可以被放置成非常接近患者,例如几十厘米远或更近。具体而言,它可以由也携带X射线源的系统的一部分携带。这是因为已知X射线源通常放置在铰接臂上,该铰接臂允许它靠近颊几厘米以内。接收器可以由铰接臂自身携带。
在图2所表示的优选变型中,克服了光学传输通过患者颊的困难并且提供了光纤22,该光纤的第一端被固定成面对光源(在患者口中)并且其另一端露出口外。该另一端漫射使得由光纤从光源收集的光无方向地,或在任何情况下弱方向性地发射到外部。半透明球可以胶粘到该端以便实现光漫射器的该功能。该球可以由氧化铝或塑料(例如白尼龙)制造。它可以是由包覆成型塑料的鞘保护的直径大约为1mm的球,所述鞘在所述波长下是透明的。
一部分发射光由接收器远程地收集并且传输到图像分析系统40。
在图3中,在光纤从患者的口露出的实施例中可以看到根据本发明的口腔传感器的细节。
该传感器包括印刷电路50,在其一面上携带集成电路芯片52,在其一面上本身形成放射图像传感器,即覆盖有对X射线起反应的闪烁体的光图像检测矩阵。该矩阵建立代表象素的光能级的电子信号;边长为几厘米的芯片52由模数转换电路组成,使得有可能将电子信号转换成代表每个象素的数字信号。
将所述信号应用到安装在印刷电路50上、优选在其另一面上的发光二极管(LED)54或激光二极管。该二极管根据它从芯片52接收的数字信号发出光脉冲。发射光优选地是波长对眼睛无害并且优选单色性很强的红外光。印刷电路52可以包括除了图3中所表示的部件55之外的电路元件。
包含在大约10cm长的塑料材料的挠性鞘58中的光纤56具有在二极管54的发射面之前胶粘(通过透明光学粘合剂)的一端。该光纤具有通过透明光学粘合剂胶粘到光漫射器60的另一端。漫射器60是半透明材料(塑料材料例如白尼龙或氧化铝)的球。其大致球形允许来自光纤的光以宽立体角分布,使得不需要为了使接收器30(图2)接收发射光而找到光纤的特定方向。由于它在其第二端没有附着到任何物,因此装鞘光纤并没有被不合时宜的运动撕破的风险。装鞘光纤的直径大约为1mm。
印刷电路50及其部件与集成电路芯片52,二极管54和装鞘光纤的第一端全部容纳在光纤从其露出的防漏壳体62中。该壳体优选地也包含允许向印刷电路及其携带的部件独立供电的原电池或蓄电池64。也可以预作安排使壳体将由透明塑料材料制造并且使装鞘光纤将胶粘到壳体,面对激光二极管54,而不是穿透到壳体中。
在典型实施例中,传感器的壳体的尺寸如下:L=大约35mm,1=大约25mm,H=大约10mm。
可选地,可以预作安排使放射系统也包括用于沿相反方向(即从系统到放置在口中的传感器)进行光学通信的装置。在图3的传感器中以第二光纤70和光电二极管72的方式提供该选择。光电二极管安装在印刷电路50上。第二光纤优选地安装在与第一光纤相同的鞘中,并且它具有用光学粘合剂胶粘到相同漫射球60上的第一端以便收集实质上以任何方向到达的光。光电二极管可以接收来自系统的信息或指令,并且对它们进行处理(特别通过集成电路芯片52)。与系统关联的光发射器可以将传送该信息或这些指令的光脉冲发射到发射光的波长优选不同于激光二极管54所发出的波长的一端,使得在输出光脉冲和输入光脉冲之间没有干扰。
通过例子,输入脉冲(从系统到传感器)可以用于发送触发X射线闪光的信息,或用于请求传感器发送或再发送图像或图像的一部分,或用于用参数表示传感器的某些功能(曝光时间等)。沿输入方向的信息速率可以远小于沿输出方向的信息速率,原因是没有待传输的图像。
应当注意,双向系统甚至可以带有单一光纤,只要在光纤的输出端有分裂装置以便将接收到的信息传输到放置在传感器上的光接收器,同时将它从发出的信息分离;所述分裂例如可以借助于分色镜的帮助实现;它也可以用传统的镜子实现,通过使用协议进行时间分离,在为接收来自患者口外的信息预定的期间所述协议周期性地熄灭内部光源。激光二极管自身可以用作光电二极管,如果它在传输期间实质上未正被使用的话。

Claims (13)

1.一种口腔牙齿放射系统,该系统包括放射图像传感器,其适于插入到患者口中,并且一方面包括递送代表放射图像的电信号的图像检测矩阵(52),另一方面包括光源(54),该光源(54)接收来自所述矩阵的信号并且适于发出对应于待光学传输的数字图像的二进制光脉冲,和离患者一段距离放置的光接收器(30),其适于检测由放置在口中的光源引起的光调制并且适于将对应于该调制的信号传输到图像处理设备(40)。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于当所述传感器放置在口中时,光源(54)放置在所述传感器上并且在患者口中以一定波长和以一定功率使一部分发射光可以穿过颊。
3.如权利要求2所述的系统,其特征在于所述光源(54)是实质上发出单色光的激光二极管或发光二极管,并且所述接收器带有以所述单色光的波长为中心的窄通带光学过滤器。
4.如权利要求3所述的系统,其特征在于使用的波长在780-880纳米(红光或近红外)的频带中,在该频带中颊的皮肤允许相当大部分的发射光穿过。
5.如权利要求1所述的系统,其特征在于所述光源(54)连接到口中的光纤(56)的第一端,所述光纤具有第二端和一段长度,使得当所述传感器在口中时该第二端可以从口露出。
6.如权利要求1所述的系统,其特征在于所述光纤的第二端带有简单的光漫射器(60),该光漫射器将从所述光纤接收的光传播到患者的环境中。
7.如权利要求6所述的系统,其特征在于所述漫射器是放置在光纤末端的半透明材料的球。
8.如权利要求5-7中任一项所述的系统,其特征在于所述传感器包括用于接收来自操作系统并且用于所述传感器的信息或指令的装置,该信息以光形式由所述光纤接收并且传输到光接收器,分裂装置设在所述光纤的第一端以便将发射信息从接收信息分离并且将接收信息传输到所述光接收器。
9.如权利要求6或7所述的系统,其特征在于它包括第二光纤(70),其用于接收来自操作系统并且用于所述传感器的信息或指令,并且所述传感器包括面对第二光纤的一端的光接收器(72),所述光纤具有一定长度使得当所述传感器在口中时另一端可以从口露出。
10.如权利要求9所述的系统,其特征在于所述第二光纤的第二端连接到光漫射器。
11.一种用于如前述权利要求之一所述的系统中的口腔放射传感器,其包括用于将放射图像转换成数字电子信号的装置(52)和由这些电子信号调制的光源(54),使得有可能光学传输关于传感器所收集的放射图像的信息,以用于位于口外的光接收器。
12.如权利要求11所述的传感器,其特征在于它包括光纤(56),该光纤具有被放置成面对光源的第一端并且具有一定长度使得当所述传感器在口中时第二端可以从口露出。
13.如权利要求12所述的传感器,其特征在于光漫射器(60)放置在所述光纤的第二端。
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