CN106999142A

CN106999142A - X射线成像装置和方法

Info

Publication number: CN106999142A
Application number: CN201580062136.8A
Authority: CN
Inventors: 崔盛壹; 裵雄
Original assignee: Yiyou Technology Co Ltd; Vatech Co Ltd
Current assignee: Yiyou Technology Co Ltd; Vatech Co Ltd
Priority date: 2014-09-18
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2017-08-01
Anticipated expiration: 2035-09-18
Also published as: US20170281101A1; EP3195804A4; EP3195804A1; KR20190060868A; KR20170063689A; KR102097564B1; US10687768B2; WO2016043562A1; CN106999142B; EP3195804B1

Abstract

公开了一种X射线成像装置。所公开的装置可以包括：X射线照相单元，其包括可以围绕旋转轴旋转并且直线移动的旋转构件，以及设置在所述旋转构件的相反的端部处以面向彼此的X射线源和X射线传感器，同时感兴趣的区域设置在其之间；穿透数据获取单元，其通过控制X射线照相单元，在穿过并且穿透所述感兴趣的区域中的图像层的各个方向上获取X射线穿透数据；以及图像重构单元，其从所述X射线穿透数据生成所述图像层的每个部分的预定的角范围的投影数据，并且使用所述投影数据来重构所述图像层的二维X射线全景图像。

Description

X射线成像装置和方法

技术领域

本发明总体上涉及数字X射线图像处理。更具体地，本发明涉及基于来自对象的多个方向的X射线穿透数据的X射线全景成像装置和X射线全景成像方法。

背景技术

X射线放射照相是这样的放射照相方法，其使用X射线的直线度和衰减度，并且基于在X射线穿过FOV(field of view，视场)的过程中积累的衰减量，其用于获得FOV的内部结构的视觉图像。近年来，由于半导体和信息处理技术的发展，X射线放射照相已经迅速地发展为使用数字传感器的数字射线照相(DR)，由此，图像处理技术也已经根据目的和应用领域以各种方式进行开发和使用。

在X射线放射照相中，牙科全景X射线放射照相在牙科领域是广为人知的，其中通过该成像方法的X射线全景图像是用于显示人头部的整个齿列部分的图像。特别地，X射线全景图像的优点在于，可以看到基于牙弓中的任何图像层的牙齿和其附近的组织，或者颌骨与颈椎之间的布置关系的二维透射图像。X射线全景图像被用作牙医最熟悉的标准图像，是由于它可以用于在仅利用单个图像的情况下容易地识别牙齿和其附近的组织的整体布置。

根据典型的X射线放射照相，当将X射线传感器和X射线源之间的焦距沿着对应于牙弓轨迹的曲线图像层位移时，形成图像层的每个部分的X射线穿透数据，且X射线穿透数据适当地叠加在二维平面上以形成图像层的X射线全景图像。为此，X射线传感器和X射线源之间的旋转轴由执行旋转和线性运动的双轴驱动系统驱动。这种类型的X射线放射照相通常被称为“位移并添加(SAA)”或“全景扫描技术”。

来自X射线源的X射线束具有预定的宽度和高度。用于成像X射线全景图像的X射线传感器的宽度限于低于预定的范围，使得图像层的曲线形状可以反映在每个部分的X射线穿透数据中。用于成像X射线全景图像的X射线传感器是宽度约5mm～20mm的狭缝形状，且当宽度超出宽度范围时，出现所谓的模糊现象(blur phenomenon)，其中整个X射线全景图像是模糊的。然而，当以如此小的宽度使用X射线传感器来放射照相X射线全景图像时，颈椎与牙弓一起被包括在图像中。颈椎不是牙科诊断或治疗的对象，当牙科X射线全景图像包括颈椎时，颈椎与牙齿区域的重叠降低了牙齿结构图像的锐度，并且可能增加幻影效应或伪像。

X射线源和X射线传感器设置在具有预定长度的移动构件的相反的端部处，其中移动构件的旋转轴通过上述两轴驱动系统来旋转或线性地移动。在全景扫描技术中，旋转轴应当在成像开始和结束时以及在臼齿成像期间进行快速的线性运动，而在前牙的成像期间进行缓慢的线性运动。相应地，应适当地改变旋转轴的线性运动的速度，因此在准确地加速和减速时，需要控制较重的移动构件进行线性运动。结果，X射线全景成像设备的机械结构变得复杂，特别地，存在以下问题，在线性运动中的加速和减速期间可能对机器施加过大的负载。

为了减少或防止在X射线全景图像中包括颈椎的图像，已经提出了三轴驱动系统的全景图像获取设备，其通过使用三轴移动构件来进行全景成像而不产生通过颈椎透射的X射线(参见韩国专利No.10-0861409)。然而，提出的设备是有问题的，因为需要在两个方向上加速和减速移动构件，这是重且大的机械结构，因此具有很大的机械负担。

已知计算机断层摄影(CT；以下称为“CT”)作为不使用全景X射线放射照相而获取X射线全景图像的方法。通常的X射线CT图像基于FOV的整个区域中的计算机断层图像来显示整个FOV的三维X射线CT图像。由于X射线CT图像能够根据用户期望的位置和方向来准确地且清晰地显示断层图像，以及FOV的三维X射线CT图像，其主要用于需要高精度的领域，例如牙科植入手术。如上所述，当将图像层分配给先前获取的X射线CT图像并重构其断层图像时，可以获得用于对应的图像层的X射线全景图像。获取X射线全景图像的方法通常被称为使用三维X射线CT图像的全景重构方法。

全景重构方法是相对有利的，在于其执行为使得一个X射线CT成像设备预先获得FOV的三维X射线CT图像，并基于三维X射线CT图像获得X射线全景图像。然而，全景重构方法的问题在于，需要大量的运算单位和大量的时间来处理算法，这是由于重构全景图像所需的计算量太大。全景重构方法的另外一个问题是，为了获得X射线全景图像，需要不必要地执行具有高剂量X射线的射线照相。全景重构方法的另一个问题在于，对于熟悉全景扫描技术的用户来说，可能存在一些异质性，这是由于他们与全景扫描技术的质量不同。因此，仍然需要一种新的X射线全景成像设备，其能够在保持图像质量的同时减少数据处理负担和机械负担。

发明内容

技术问题

相应地，本发明已经考虑到现有技术中出现的问题，本发明的目的是提供一种新的X射线成像装置和X射线成像方法，其能够以与常规全景扫描技术或全景重构方法不同的方式形成X射线全景图像。

本发明的另一目的是提供一种X射线成像装置和X射线成像方法，其中，对X射线传感器的宽度以及常规全景扫描技术中所需的成像设备的驱动方法没有限制，且与常规全景重构方法不同，通过最少量的计算来形成可靠的X射线全景图像。

本发明提出的目的不限于上述目的，并且未提及的其他目的可以由本领域技术人员从以下描述中清楚地理解。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供一种X射线成像装置。所述装置包括：X射线成像单元，其包括围绕旋转轴可旋转且线性可移动的旋转构件，以及设置在所述旋转构件的相反的端部处以面向彼此的X射线源和X射线传感器，感兴趣的区域位于其之间；穿透数据获取单元，配置为通过控制所述X射线成像单元，从穿过所述感兴趣的区域中的图像层的多个方向获取X射线穿透数据；以及图像重构器，配置为从所述X射线穿透数据在所述图像层的每个部分在预定的角度范围内生成投影数据，并基于所述投影数据来重构所述图像层的二维X射线全景图像。

在实施例中，所述图像重构器可以通过在所述图像层的每个部分逆投影所述投影数据来重构所述二维X射线全景图像。

在实施例中，所述预定的角度范围可以是10度以上且小于180度，包括所述图像层的每个部分处的法向方向。

在实施例中，所述感兴趣的区域可以包括牙弓，所述图像层可以在所述牙弓内，且所述预定的角度范围可以从臼齿到前牙逐渐地增加。

在实施例中，所述图像重构器可以包括插值数据生成器，配置为从所述X射线穿透数据在所述图像层的每个部分在预定的角度范围内生成插值数据，并基于所述X射线穿透数据和所述插值数据两者来生成所述投影数据。

在实施例中，所述装置还可以包括投影数据补偿器，其配置为在所述图像层的每个部分连续地补偿所述投影数据的数量和距离。

在实施例中，所述旋转轴可以以恒定速度线性地移动，以获取所述X射线穿透数据。

在实施例中，所述X射线传感器的宽度可以为6mm以上和100mm以下。

在实施例中，所述X射线传感器的宽度可以为20mm以上和70mm以下。

在实施例中，所述感兴趣的区域可以包括牙弓，且所述旋转构件可以沿着穿过所述牙弓的前牙的中心的中心线线性地移动0至60mm的距离，以获取所述X射线穿透数据。

在实施例中，所述旋转构件可以沿着穿过所述牙弓的前牙的中心的中心线线性地移动20mm至50mm的距离，以获取所述X射线穿透数据。

在实施例中，所述旋转构件可以包括以下三个条件中的至少一个条件：第一条件，所述旋转轴以恒定速度线性地移动，以获取所述X射线穿透数据；第二条件，所述X射线传感器的宽度为20mm以上和50mm以下；以及第三条件，所述旋转构件沿着所述牙弓的中心线向前和向后线性地移动20mm至50mm的距离，以获取所述X射线穿透数据。

在实施例中，所述穿透数据获取单元可以控制所述X射线成像单元，使得所述X射线穿透数据包括通过分别地穿透通过所述感兴趣的区域的部分而穿透通过所述感兴趣的区域的实质整个区域的穿透数据，且所述图像重构器可以基于所述X射线穿透数据来重构整个感兴趣的区域的三维CT图像。

在实施例中，所述装置还可以包括显示器，其配置为在屏幕上选择性地或同时地显示所述二维全景图像和所述三维CT图像。

根据本发明的实施例，还提供一种X射线成像方法。所述方法可以通过使用以下来执行：包括围绕旋转轴可旋转且线性可移动的旋转构件，以及X射线源和X射线传感器，其设置在所述旋转构件的相反的端部处以面向彼此，感兴趣的区域位于其之间。所述X射线成像方法可以包括：(a)通过控制所述X射线成像单元，从穿过所述感兴趣的区域中的图像层的多个方向获取X射线穿透数据；(b)从所述X射线穿透数据在所述图像层的每个部分在预定的角度范围内生成投影数据；以及(c)基于所述投影数据来重构所述图像层的二维X射线全景图像。

在实施例中，步骤(c)可以包括在所述图像层的每个部分通过逆投影所述投影数据来重构所述二维X射线全景图像。

在实施例中，所述步骤(b)可以包括从所述X射线穿透数据在所述图像层的每个部分在预定的角度范围内生成插值数据，并基于所述X射线穿透数据和所述插值数据两者来生成所述投影数据。

在实施例中，所述步骤(b)可以包括在所述图像层的每个部分连续地补偿所述投影数据的数量和距离。

在实施例中，所述旋转轴可以以恒定速度线性地移动。

在实施例中，所述X射线传感器的宽度可以为20mm以上和50mm以下。

在实施例中，所述感兴趣的区域可以包括牙弓，且所述旋转轴可以沿着穿过所述牙弓的前牙的中心的中心线线性地移动0mm至60mm的距离。

在实施例中，所述旋转轴可以沿着穿过所述牙弓的前牙的中心的中心线线性地移动20mm至60mm的距离。

在实施例中，所述步骤(a)可以包括获取通过分别地穿透通过所述感兴趣的区域的部分而穿透通过所述感兴趣的区域的实质整个区域的穿透数据，作为所述X射线穿透数据；所述步骤(c)可以包括基于所述X射线穿透数据来重构整个感兴趣的区域的三维CT图像，并且所述方法还可以包括，在所述步骤(c)之后，在屏幕上选择性地或同时地显示所述二维全景图像和所述三维CT图像。

有益效果

根据本发明提出的X射线成像装置和方法，可以通过使用来自包括牙弓的对象的感兴趣的区域的多个方向的X射线穿透数据，由简单的计算来形成感兴趣的区域的三维X射线CT图像或者牙弓中的任何图像层的二维X射线全景图像。

本发明的优点在于，由于可以通过使用具有单个驱动系统和传感器的单个成像装置通过一次放射照相来形成对象的三维X射线CT图像和X射线全景图像，而不受任何限制，从而可以防止由于X射线全景图像和X射线CT图像的分别成像而引起的不必要的经济损失，并且可以显著地减少施加到对象的X射线曝光量。

本发明的进一步的优点在于，对X射线传感器的宽度以及常规全景扫描技术中所需的成像设备的驱动方法没有限制，且与常规全景重构方法不同，通过最少量的计算来形成可靠的X射线全景图像。

附图说明

图1是示出了根据本发明的实施例的X射线成像装置的整体配置的示意截面图；

图2是示出了图1所示的X射线成像装置的X射线成像单元的部分配置的示意三维图；

图3是示出了图1所示的X射线成像装置的控制器的配置的实施例的框图；

图4是示出了穿透数据获取单元如何根据由成像参数确定单元确定的成像密度来控制X射线成像单元的实施例的视图；

图5是示出了图3所示的图像重构器的详细配置的实施例的框图；

图6是示出了根据本发明的X射线成像方法的实施例的流程图；

图7是示出了图6所示的步骤(S610)的实施例的详细流程图；

图8是示出了图6所示的步骤(S630)的实施例的详细流程图；

图9和图10是示出了根据本发明的X射线成像方法的执行过程的实施例的视图；

图11是示出了逆投影按照位置的投影数据的过程的概念图；

图12是示出了根据常规全景扫描技术形成X射线全景图像的结果的照片；以及

图13是示出了根据本发明的X射线成像方法的实施例形成X射线全景图像的结果的照片。

具体实施方式

由基于附图的以下详细描述，本发明的详细特征和优点将变得显而易见。然而，应当理解，本发明的实施例可以改变为各种实施例，并且本发明的范围和精神不限于下面描述的实施例。下文所述的本发明的实施例是为了使本领域技术人员更清楚地理解本发明而提供的。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不是限制性的。如本文所使用的，除非上下文另有明确指示，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”、“包括”、“具有”等，指定所述的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。

在下文描述的本发明的实施例中，术语“模块”或“单元”是指执行至少一个功能或动作的功能部件，其可以通过硬件或软件、或者硬件和软件的组合来实现。此外，除了需要用特定硬件实现的“模块”或“单元”之外，可以将多个“模块”或多个“部件”集成到实现为至少一个处理器的至少一个模块中。

此外，除非另有定义，本文所用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。还将进一步理解，诸如常用词典中定义的术语应被解释为具有与其在相关领域和本公开的情景中的含义一致的含义，并且不会以理想化或过度正式的方式来解释，除非在本文中明确地定义。

以下，将参照附图对本发明的优选实施例进行详细描述。在下面的描述中，应当注意，当与本发明相关的常规元件功能和元件的详细描述可能使本发明的要点不清楚时，将省略对这些元件的详细描述。

图1是示出了根据本发明的实施例的X射线成像装置的整体配置的示意截面图；且图2是示出了图1所示的X射线成像装置的X射线成像单元的部分配置的示意三维图。

参考图1和图2，X射线成像装置100可以包括X射线成像单元110、控制器150、以及输入/输出单元160。

X射线成像单元110可以配置为包括：旋转构件120，具有X射线源122和X射线传感器124，设置在旋转构件的相反的端部以面向彼此；旋转轴140，配置为使旋转构件120旋转；以及固定构件130，配置为允许旋转构件120通过旋转轴140旋转并线性地移动旋转轴140。X射线源122能够向对象S发射X射线束，且可以包括调节机构，例如准直仪，配置为调节X射线束的照射角度和照射面积。设置为面向X射线源122的X射线传感器124能够检测从X射线源122向对象S发射的已经穿透对象S的X射线束(见图1的虚线)。

在实施例中，X射线传感器124可以配置为CCD或CMOS图像传感器阵列，但是其配置不限于此。根据本发明的实施例，与常规全景扫描技术不同，X射线传感器124的宽度不需要小，因此其不限于特定的尺寸。假设图像层的位置差异的最小单位对应于X射线传感器124的一个像素，X射线传感器124的宽度足以提供一个像素线以上的X射线入射面积。然而，考虑到成像效率，X射线传感器124的宽度可以在从常规全景扫描技术中的X射线传感器的宽度到CT传感器的宽度(放大率x FOV的宽度)的范围内确定。在实施例中，X射线传感器124的宽度可以在5mm至300mm的范围内选择，但不限于此。

旋转构件120可以配置为使得对象S放置在X射线源122和X射线传感器124之间。在实施例中，旋转构件120可以包括：在水平方向上延伸预定距离的杆；门架(gantry)形式的垂直端部部分，其一体地联接到杆且从其向下延伸，安装至其的X射线源122和X射线传感器124以预定距离彼此分开，但旋转构件120的配置不限于此。旋转构件120不限于特定的配置，只要旋转构件120能够沿着对象S的外周旋转，并允许对象S放置在X射线源122和X射线传感器124之间的X射线束路径之间，使得X射线源122和X射线传感器124可以在多个方向上执行对象S的射线照相。

旋转轴140可以配置为联接到旋转构件120或固定构件130，以便用作将扭矩从旋转驱动电动机(未示出)传递到旋转构件120的轴。由此，旋转轴140可以设计为执行机械作用，以允许旋转构件120和固定构件130联接至其。

固定构件130可以由支承构件(未示出)支承。固定构件130可以配置为固定使得旋转构件120旋转的旋转轴140并线性地驱动旋转轴140。在实施例中，固定构件130可以包括：配置为线性地驱动旋转轴140的引导板；以及线性驱动电动机236，其固定到固定构件130的外壳以线性地驱动引导板232。在实施例中，固定构件130的壳体的下板可以设置有引导槽238，以引导附接到引导板232的旋转轴140的运动。根据上述结构，旋转构件120可以同时执行旋转驱动和线性驱动，从而沿着适于执行对象S的感兴趣的区域的射线照相的路径来移动和旋转。

引导板232可以固定为不通过固定构件130的外壳的侧板旋转。因此，当旋转轴140旋转时，联接到旋转轴140的旋转构件120能够相对于固定构件130围绕旋转轴140旋转。

当固定到固定构件130的外壳的线性驱动电动机236操作时，螺钉234旋转，螺钉234配置为在其第一端处连接到线性驱动电动机236的轴，并在其第二端处连接到固定到引导板232的螺母，且螺母在螺钉234的旋转方向上沿着螺钉234往复运动，由此，旋转轴140可以线性地移动。

再次参照图1，X射线成像单元110可以配置为通过将X射线束发射到对象S的感兴趣的区域，通过检测已经穿过对象S的X射线穿透数据，从多个方向获取感兴趣的区域的X射线穿透数据。

控制器150可以配置为通过控制X射线成像单元110来从X射线传感器124获取感兴趣的区域的X射线穿透数据，使得随着旋转构件120旋转并被线性地驱动，X射线束从X射线源122发射到对象S的感兴趣的区域，以穿透感兴趣的区域。控制器150可以配置为通过图像处理由X射线传感器124检测的X射线穿透数据，形成牙弓的轨迹中的图像层的二维X射线全景图像和/或整个感兴趣的区域的三维X射线CT图像。

输入/输出单元160可以配置为允许用户输入与成像计划相关的数据，并且显示根据本发明形成的包括各种成像参数和/或三维X射线CT图像的二维X射线全景图像。输入/输出单元160可以包括输入机构，例如键盘、小键盘和触摸板，输出机构，例如打印机、显示器、扬声器和通信模块，但不限于此。

图3是示出了图1所示的X射线成像装置的控制器的配置的实施例的框图；且图4是示出了穿透数据获取单元如何根据由成像参数确定单元确定的成像密度来控制X射线成像单元的实施例的视图。

参照图3，控制器150可以包括成像参数确定单元310、穿透数据获取单元320、图像重构器330和存储体340。

成像参数确定单元310可以配置为确定与放射照相相关的成像参数。根据实施例，成像参数可以包括对象的感兴趣的区域、感兴趣的区域中的图像层、成像轨迹、根据成像轨迹的成像密度、等等。在本文中，术语“成像轨迹”可以指在整个感兴趣的区域中设定的轨迹，其中扫描感兴趣的区域的X射线束的预定宽度移动。换言之，术语“成像轨迹”可以对应于X射线源122和X射线传感器124移动的轨迹。根据实施例，成像参数确定单元310可以配置为允许用于通过诸如键盘、小键盘和触摸板的输入机构来选择成像参数中的一些或全部。例如，成像参数确定单元310可以配置为使得用户选择特定的图像层，将成像轨迹划分为多于两个部分，以及为每个部分选择彼此不同的成像密度。根据实施例，成像参数确定单元310可以配置为选择预先存储在其中的成像参数。

为了使成像密度更具体，成像密度可以表示为X射线束的照射次数与成像轨迹的长度的比率，即，如下面的等式1。

等式1：

成像密度＝X射线束的照射次数/成像轨迹的长度

根据等式1，当成像密度的值较大时，当X射线成像单元110的旋转构件120沿着成像轨迹的预定长度旋转时，照射了X射线源122的X射线束的较多次数；相反，当成像密度的值较小时，当X射线成像单元110的旋转构件120沿着成像轨迹的预定长度旋转时，照射了X射线源122的X射线束的较少次数。在实施例中，成像密度可以配置为在成像轨迹的整个长度上具有一个值。相反，成像轨迹的长度可以分为多个部分，且成像密度可能在不同的部分具有不同的值。

穿透数据获取单元320可以在对象S放置在X射线源122与X射线成像单元110的X射线传感器124之间的状态下操作，以便获取对象S的感兴趣的区域的X射线穿透数据。穿透数据获取单元320可以配置为控制X射线成像单元110，以便获取对象S的感兴趣的区域的X射线穿透数据。换言之，穿透数据获取单元320可以配置为控制X射线成像单元110，使得X射线成像单元110的旋转构件120围绕旋转轴140旋转，且旋转构件120的旋转轴140被线性地驱动，由此，X射线束从X射线源122发射到对象S的感兴趣的区域，以穿透感兴趣的区域。

穿透数据获取单元320可以配置为，根据由成像参数确定单元310确定的与放射照相相关的至少一个参数来控制X射线成像单元110。例如，穿透数据获取单元320可以配置为控制X射线成像单元110，使得X射线成像单元110的旋转构件120旋转，并沿着由成像参数确定单元310确定的成像轨迹移动。在实施例中，穿透数据获取单元320可以配置为控制X射线成像单元110，使得X射线束被多次发射到感兴趣的区域的对应于成像轨迹的部分，所述次数是根据成像密度来确定，所述成像密度通过成像参数确定单元310在成像轨迹的每个部分确定。参照图4，其为示出了穿透数据获取单元如何根据由成像参数确定单元确定的成像密度来控制X射线成像单元的实施例的视图，其概念性地示出了X射线束B沿着图像层L扫描对象S的头部(感兴趣的区域)的牙弓。如图所示，图像层L可以划分为两个以上的部分R1和R2，其中第二部分的成像密度高于第一部分的成像密度。如上所述，穿透数据获取单元320可以配置为控制X射线成像单元110，以基于成像轨迹的不同部分的不同成像密度，对感兴趣的区域的对应的部分进行放射照相。

再次参考图3，穿透数据获取单元320可以配置为控制X射线成像单元110的旋转构件120的旋转轴140的驱动。尽管在上述实施例中，示出并说明了旋转轴140在旋转时在预定长度的范围内线性地移动的示例，即双轴驱动的示例，但旋转轴140的驱动方法不限于此。旋转轴140的驱动方法可以是旋转轴140仅在预定的角度范围内旋转的单轴线旋转，或者可以是旋转轴140在垂直于旋转轴140的纵向方向的平面中旋转并移动的多轴线驱动。

在实施例中，穿透数据获取单元320可以配置为控制X射线成像单元110，使得旋转构件120的旋转轴140以恒定速度沿着穿过对象S的牙弓的前牙的中心的假想线线性地移动。然而，穿透数据获取单元320可以配置为控制X射线成像单元110，使得旋转构件120的旋转轴140以牙弓的不同部分的不同速度沿着穿过对象S的牙弓的前牙的中心的假想线线性地移动。

穿透数据获取单元320控制X射线成像单元110的机械运动，由此，由X射线成像单元110的X射线传感器124检测的检测结果由X射线传感器124转换成X射线穿透数据，并选择性地存储在X射线成像单元110自身的存储器(未示出)中。获取的X射线穿透数据以体素单位进行管理，且寻址可以通过每个体素的地址(即，其在寻址中的三维位置)来执行。在穿透数据获取单元320的控制下，获取的X射线穿透数据被移动并存储在控制器150的存储体340中。

在存储体340中，除了X射线穿透数据以外，可以存储与放射照相相关的参数，例如对象的感兴趣的区域、感兴趣的区域中的图像层、成像轨迹、根据成像轨迹的成像密度。此外，在存储体340中，可以存储操作本发明的X射线成像装置100所需的各种数据，例如与X射线成像单元110的控制和操作相关的数据。

存储体340可以是以下中的一种存储介质的形式：闪存类型、硬盘类型、多媒体卡(MMC)、卡型存储器(例如SD(安全数字)卡，或XD(极限数字)卡))、RAM(随机存取存储器)、SRAM(静态随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、磁存储器、磁盘和光盘，但是应当理解，存储体340不限于本领域技术人员的上述形式。

图像重构器330可以配置为使得通过穿过感兴趣的区域中的图像层获取的X射线穿透数据被选择以按照位置构建投影数据，并且通过将构建的投影数据按照位置逆投影到对应的位置(即，到图像层的每个部分)来生成与位置相对应的像素数据，从而重构图像层的二维X射线全景图像。替代地，图像重构器330可以配置为使得，通过选择由穿过X射线穿透数据的对应位置获取的X射线穿透数据，针对整个感兴趣的区域的每个位置构建按照位置的投影数据，并重构整个感兴趣的区域的三维X射线CT图像。在这种情况下，可以通过从重构的三维X射线CT图像选择与期望的图像层对应的位置的截面图像数据来获取二维X射线全景图像数据。在本文中，术语“逆投影”共同地指通过将在各个方向上获得的穿透数据逆投影到相应的方向来求和的过程，通常，其作为重构三维X射线CT图像的解释学技术是众所周知的因此将省略其详细描述。

现在将参考图5来详细描述图像重构器330的配置，图5是示出图3所示的图像重构器的详细配置的实施例的框图。

参照图5，图像重构器330可以包括投影数据构建器510。投影数据构建器510可以操作为，通过选择通过穿过存储在存储体340中的X射线穿透数据的对应的位置而获取的X射线穿透数据，来为图像层的感兴趣的区域的每个位置构建对应的位置的投影数据，即按照位置的投影数据。在这种情况下，投影数据构造器510可以配置为选择在每个位置具有预定的角度范围中的方向的X射线穿透数据。

在实施例中，投影数据构建器510可以配置为选择由来自X射线源122的X射线束获取的X射线穿透数据，所述X射线束在图像层的每个部分处的法向方向上进行穿透，-在本文中，法向方向是从对应的位置朝外的方向(如果对象是人，则是脸的外部)。在实施例中，投影数据构建器510可以配置为选择由来自X射线源122的X射线束获取的X射线穿透数据。所述X射线束穿透对应的位置，同时满足基于上述法向方向选择的角度条件。

根据实施例，选择的角度条件可以基于法向方向在从10度到180度的角度范围内。角度范围可以是立体角的形式，例如，圆锥形，其中对应的位置是顶点，并且其角度基于上述法向方向在10度和180度之间。在实施例中，选择的角度条件可以设定为从牙弓的臼齿到前牙逐渐增加的角度范围。

如上所述，可以在图像层的每个位置选择至少一个X射线穿透数据，并且在每个位置选择的X射线穿透数据被称为“按照位置的投影数据”。

图像重构器330还可以包括插值数据生成器520。插值数据生成器520可以配置为，当特定角度方向上的穿透数据在投影数据构建器330构建的按照位置的投影数据上不足时，生成插值数据。插值数据生成器520可以配置为，对于对应于图像层的每个位置，通过使用对应的按照位置的投影数据和/或除了对应的位置以外的至少一个相邻的位置的按照位置的投影数据的插值方法，为每个位置生成满足基于法向方向选择的角度条件的插值数据。

图像重构器330还可以包括投影数据补偿器530。投影数据补偿器530可以操作为，当通过以满足基于法向方向选择的角度条件的特定角度穿透对应的位置而获取的X射线穿透数据重叠时，补偿对应于图像层的每个位置。换言之，投影数据补偿器530可以配置为，通过调节从按照位置的投影数据叠加的X射线穿透数据的重叠程度，来补偿按照位置的投影数据。

图像重构器330还可以包括图形数据形成和显示单元540。图形数据形成和显示单元540可以配置为通过使用在投影数据构建器510中构建的且在投影数据补偿器530中补偿的按照位置的投影数据、以及在插值数据生成器520中生成的按照位置的投影数据，来形成图像层的二维X射线全景图像数据或者整个感兴趣的区域的三维X射线CT图像数据。特别地，图形数据形成和显示单元540可以配置为使得，对于对应于图像层的每个位置，对应于对应的位置的像素数据是通过在图像层的每个部分逆投影按照位置的投影数据/按照位置的插值数据来生成，并且对于每个位置重复该过程以形成图像层的二维X射线全景图像数据。

图形数据形成和显示单元540可以配置为使得，通过使用上述形成的图像数据，通过在输入/输出单元160上呈现相同的内容，来向用户显示三维X射线CT图像或图像层的二维X射线全景图像。在实施例中，图形数据形成和显示单元540可以配置为在屏幕上显示二维X射线全景图像之后显示三维X射线CT图像，但可以是相反的顺序，且二维X射线全景图像和三维X射线CT图像可以同时显示。

上述实施例可以通过使用以下硬件形式中的至少一个来实现：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、以及微处理器。

包括程序、步骤或功能的实施例可以通过固件/软件模块来实现，所述固件/软件模块可在允许执行至少一个功能或操作的硬件平台上运行。软件代码可以由以适合的程序语言编写的软件应用程序来实现。在这种情况下，软件代码可以存储在控制器150中并被执行。尽管在上述实施例中，已经描述了X射线成像单元110完全在控制器150的控制下操作，但是控制器150的一些控制功能，例如穿透数据获取单元320的一些或全部功能，可以由X射线成像单元110执行。

根据上述实施例的X射线成像装置，从多个方向通过一次放射照相来获得对象的感兴趣的区域(包括牙弓)的X射线穿透数据，并且通过使用X射线穿透数据，通过简单的计算来形成感兴趣的区域的三维X射线CT图像或牙弓中的任何图像层的二维X射线全景图像。

图6是示出了根据本发明的X射线成像方法的实施例的流程图。在下文中，将主要参考以下情况：通过使用来自感兴趣的区域的多个方向的X射线穿透数据，来获得牙弓中的任何图像层的二维X射线全景图像。

根据本发明的X射线成像方法从步骤(S610)开始：通过向对象的感兴趣的区域发射X射线束来获取感兴趣的区域的X射线穿透数据，并检测已经穿透感兴趣的区域的X射线束。在步骤(S620)中，通过选择通过跨越X射线穿透数据的对应的位置而获取的X射线穿透数据，为对应于感兴趣的区域中的预定的图像层的每个位置构建按照位置的投影数据。按照位置的投影数据可以包括从来自X射线源122的X射线束获取的X射线穿透数据，所述X射线束在相对于成像轨迹的法线方向上穿透对应的位置。按照位置的投影数据被配置为包括法向方向上的穿透数据的原因是，通过将根据本发明的X射线全景图像的截面方面与常规X射线全景图像的截面方向相匹配，提供牙医熟悉的图像。

按照位置的投影数据可以包括从来自X射线源122的X射线束获取的X射线穿透数据，所述X射线束所述X射线束穿透对应的位置，同时满足基于上述法向方向选择的角度条件。在本文中，选择的角度条件可以基于法向方向在从10度到180度的角度范围内。在实施例中，选择的角度条件可以设定为从牙弓的臼齿到前牙逐渐地增加。因此，可以最小化射线照相到颈椎的数据的干涉。在步骤(S630)中，对于与图像层相对应的每个位置，通过将在步骤(S620)中构建的按照位置的投影数据逆投影到对应的位置(即，在图像层的每个部分)，来生成对应于对应的位置的像素数据。

图7是示出了图6所示的步骤(S610)的实施例的详细流程图。

在步骤(S710)中，准备X射线成像装置。X射线成像装置可以包括设置为面向彼此的X射线源122和X射线传感器124，以围绕旋转轴可旋转且线性可移动的旋转构件140。在步骤(S720)中，对象被放置在X射线源122与X射线成像装置的X射线传感器124之间。在步骤(S730)中，将遍布整个感兴趣的区域的成像轨迹划分为多个部分，并确定成像密度，其对应于从X射线源122到对应于划分的多个部分的每个部分的感兴趣的区域的X射线束的照射次数。在步骤(S740)中，随着旋转构件120沿着成像轨迹的划分的多个部分旋转，通过控制X射线成像装置从X射线传感器124获取X射线穿透数据，使得来自X射线源122的X射线束根据每个成像密度被发射到感兴趣的区域。在步骤(S740)中，可以控制X射线成像装置，使得随着旋转构件120以恒定速度沿着成像轨迹旋转，旋转轴140以恒定速度沿着穿过牙弓的前牙的中心的假想线线性地移动。

图8是示出了图6所示的步骤(S630)的实施例的详细流程图。

在步骤(S810)中，对于对应于图线层的每个位置，通过插值方法来生成满足基于法向方向选择的角度条件的插值数据，所述插值方法使用对应的按照位置的投影数据和/或除了对应的位置以外的至少一个相邻的位置的按照位置的投影数据。在步骤(S820)中，对于对应于图像层的每个位置，当通过以满足基于法向方向选择的角度条件的特定角度穿透对应的位置而获取的X射线穿透数据重叠时，通过调节从按照位置的投影数据叠加的X射线穿透数据的重叠程度，来补偿按照位置的投影数据。在步骤(S830)中，对应于对应的位置的像素数据是通过逆投影在步骤(S620)中构建的并在步骤(S820)中补偿的按照位置的投影数据、以及在步骤(S810)中生成的按照位置的插值数据到对应的位置(即，在图像层的每个部分)来生成。

根据本发明的上述实施例，用于放射照相的X射线传感器的宽度不限于特定的尺寸。相应地，为了实现根据本发明的实施例的X射线成像方法，可以在从5mm到300mm之间的范围内自由地选择X射线传感器的宽度，或者从用于常规全景扫描成像装置的X射线传感器的宽度到用于常规头部CT的X射线传感器的宽度。换言之，基于牙科X射线成像装置的前提，当通过使用根据本发明的实施例的X射线成像装置对二维X射线全景图像进行射线照相时，可以应用的X射线传感器的宽度可以大于用于常规全景扫描成像装置的X射线传感器的宽度，并且优选地在常规CT传感器的宽度以下自由地确定。作为参考，假设通常的全景扫描成像装置的X射线传感器的宽度在5mm至10mm之间，并且CT传感器的宽度是放大率*感兴趣的区域的宽度(半波束扫描的情况下，1/2倍(放大率*感兴趣的区域的宽度))，根据本发明的实施例的X射线成像装置的X射线传感器的宽度可以为6mm以上和100mm以下，优选为20mm以上和70mm以下。

此外，根据本发明的实施例，用于移动X射线传感器的成像轨迹没有特别限制。因此，当旋转构件旋转并线性地移动以移动X射线源和X射线传感器时，其可以同时以恒定速度旋转并以恒定速度线性地移动。

此外，根据本发明的实施例，X射线传感器的线性行进距离没有特别限制。因此，即使在比常规全景扫描技术更短的移动距离处执行放射照相，也可以形成可靠的全景图像。换言之，基于牙科X射线成像装置的前提，根据本发明的实施例的X射线成像装置的旋转轴140的线性行进距离可以在0mm至60mm的范围内，并且当二维X射线全景图像被射线照相时，优选地在20mm至50mm的范围内。

图9和图10是示出了根据本发明的X射线成像方法的执行过程的实施例的视图。

参照图9，示出了来自多个方向的X射线束902、904、906、908和910，其跨越图像层L中的特定位置P。箭头的方向是指每个X射线束的穿透方向。参照图10，示出了来自多个方向的X射线束902、904、906、908和910(其跨越图像层L中的特定位置P)的按照位置的投影数据1002、1004、1006、1008和1010，其在预定的角度范围A内以预定距离或预定数量选择。箭头的方向是指X射线束的穿透方向。

在按照位置的投影数据1002、1004、1006、1008和1010中，如上所述，可以包括通过插值或补偿过程来插值或补偿的X射线穿透数据。当A具有较大的值时，可以获得高质量的图像。另一方面，当A具有小的值时，可以减轻数据处理负担。如果在相同的角度范围内选择的X射线穿透数据之间的距离紧密，则按照位置的投影数据1002、1004、1006、1008和1010中包括的X射线穿透数据的数量较大，因此可以获得高质量图像；相反，如果选择的X射线穿透数据之间的距离宽，则按照位置的投影数据1002、1004、1006、1008和1010中包括的X射线穿透数据的数量较小，因此可以减轻数据处理负担。

近来，高性能处理器技术正在迅速发展，且X射线成像装置的数据处理能力可以增强，通过将A的值选择为大值，可以使每个X射线穿透数据的方向以相等的距离尽可能地保持接近。在以相对大的角度范围和与X射线穿透数据的密集等距离来构建按照位置的投影数据的情况下，由于图像层中的对应的位置存在大量的投影数据，可以充分确保逆投影的数量，从而改善X射线全景图像的深度分辨率，且可以降低图像质量劣化因子，例如信噪比(SNR)。此外，通过使图像层的厚度变薄，可以获得更清晰的X射线全景图像。

参照图11，概念性地示出了逆投影来自多个方向的X射线束(其跨越图像层L中的特定位置P)的按照位置的投影数据1002、1004、1006、1008和1010的过程，所述数据在预定的角度范围A内以到每个对应的位置p的预定距离被选择。

图12和13是分别示出了根据常规全景扫描技术形成X射线全景图像的结果、以及根据本发明的X射线成像方法的实施例形成X射线全景图像的结果的照片。

参照图12，参照图12，在由常规全景扫描技术形成的X射线全景图像的部分1210a中，在标记区域A中发生幻影效应1212和伪像1214。参照图13，示出了由本发明的X射线成像装置的实施例形成并且在如图12所示的相同位置捕获的X射线全景图像的部分1210b，其中与图12不同，在标记区域A中形成了清晰的图像而没有幻影效应和伪像。

如上所述，尽管参考实施例已经允许更详细地描述本发明，但是应当理解，本发明不限于实施例，而是可以在不脱离本发明的技术构思的情况下进行各种改变。因此，因此，本发明中公开的实施例不是限制性的，而是示例性的，并且本发明的技术构思的范围不限于实施例。本发明的范围应由所附权利要求来解释，并且应当理解，权利要求内的所有技术构思都落入本发明的范围内。

Claims

1.一种X射线成像装置，包括：

X射线成像单元，其包括围绕旋转轴可旋转且线性可移动的旋转构件，以及设置在所述旋转构件的相反的端部处以面向彼此的X射线源和X射线传感器，感兴趣的区域位于所述X射线源和X射线传感器之间；

穿透数据获取单元，其配置为通过控制所述X射线成像单元，从穿过所述感兴趣的区域中的图像层的多个方向获取X射线穿透数据；以及

图像重构器，其配置为从所述X射线穿透数据在所述图像层的每个部分在预定的角度范围内生成投影数据，并且基于所述投影数据来重构所述图像层的二维X射线全景图像。

2.如权利要求1所述的X射线成像装置，其中，所述图像重构器通过在所述图像层的每个部分逆投影所述投影数据来重构所述二维X射线全景图像。

3.如权利要求1所述的X射线成像装置，其中，所述预定的角度范围是10度以上且小于180度，包括所述图像层的每个部分处的法向方向。

4.如权利要求3所述的X射线成像装置，其中，所述感兴趣的区域包括牙弓，所述图像层在所述牙弓内，且所述预定的角度范围从臼齿到前牙逐渐地增加。

5.如权利要求1所述的X射线成像装置，其中，所述图像重构器包括插值数据生成器，所述插值数据生成器配置为从所述X射线穿透数据在所述图像层的每个部分在预定的角度范围内生成插值数据、并且基于所述X射线穿透数据和所述插值数据两者来生成所述投影数据。

6.如权利要求1所述的X射线成像装置，还包括：

投影数据补偿器，其配置为在所述图像层的每个部分连续地补偿所述投影数据的数量和距离。

7.如权利要求1所述的X射线成像装置，其中，所述旋转轴以恒定速度线性地移动，以获取所述X射线穿透数据。

8.如权利要求1所述的X射线成像装置，其中，所述X射线传感器的宽度为6mm以上和100mm以下。

9.如权利要求8所述的X射线成像装置，其中，所述X射线传感器的宽度为20mm以上和70mm以下。

10.如权利要求1所述的X射线成像装置，其中，所述感兴趣的区域包括牙弓，且所述旋转构件沿着穿过所述牙弓的前牙的中心的中心线线性地移动0mm至60mm的距离，以获取所述X射线穿透数据。

11.如权利要求10所述的X射线成像装置，其中，所述旋转构件沿着穿过所述牙弓的前牙的中心的中心线线性地移动20mm至50mm的距离，以获取所述X射线穿透数据。

12.如权利要求1所述的X射线成像装置，其中，所述旋转构件包括以下三个条件中的至少一个条件：第一条件，所述旋转轴以恒定速度线性地移动，以获取所述X射线穿透数据；第二条件，所述X射线传感器的宽度为20mm以上和50mm以下；以及第三条件，所述旋转构件沿着所述牙弓的中心线向前和向后线性地移动20mm至50mm的距离，以获取所述X射线穿透数据。

13.如权利要求1所述的X射线成像装置，其中，所述穿透数据获取单元控制所述X射线成像单元，使得所述X射线穿透数据包括通过分别地穿透通过所述感兴趣的区域的部分而穿透通过所述感兴趣的区域的实质整个区域的穿透数据，且所述图像重构器基于所述X射线穿透数据来重构整个感兴趣的区域的三维CT图像。

14.如权利要求13所述的X射线成像装置，还包括：

显示器，其配置为在屏幕上选择性地或同时地显示所述二维全景图像和所述三维CT图像。

15.一种X射线成像方法，其中，使用了X射线成像单元，所述X射线成像单元包括围绕旋转轴可旋转且线性可移动的旋转构件、以及X射线源和X射线传感器，所述X射线源和X射线传感器设置在所述旋转构件的相反的端部处以面向彼此，感兴趣的区域位于所述X射线源和X射线传感器之间，所述方法包括：

(a)通过控制所述X射线成像单元，从穿过所述感兴趣的区域中的图像层的多个方向获取X射线穿透数据；

(b)从所述X射线穿透数据在所述图像层的每个部分在预定的角度范围内生成投影数据；以及

(c)基于所述投影数据来重构所述图像层的二维X射线全景图像。

16.如权利要求15所述的方法，其中，所述步骤(c)包括在所述图像层的每个部分通过逆投影所述投影数据来重构所述二维X射线全景图像。

17.如权利要求15所述的方法，其中，所述预定的角度范围是10度以上且小于180度，包括所述图像层的每个部分处的法向方向。

18.如权利要求15所述的方法，其中，所述步骤(b)包括从所述X射线穿透数据在所述图像层的每个部分在预定的角度范围内生成插值数据，并且基于所述X射线穿透数据和所述插值数据两者来生成所述投影数据。

19.如权利要求15所述的方法，其中，所述步骤(b)包括在所述图像层的每个部分连续地补偿所述投影数据的数量和距离。

20.如权利要求15所述的方法，其中，所述旋转轴以恒定速度线性地移动。

21.如权利要求15所述的方法，其中，所述X射线传感器的宽度为6mm以上和100mm以下。

22.如权利要求21所述的方法，其中，所述X射线传感器的宽度为20mm以上和50mm以下。

23.如权利要求21所述的方法，其中，所述感兴趣的区域包括牙弓，且所述旋转轴沿着穿过所述牙弓的前牙的中心的中心线线性地移动0mm至60mm的距离。

24.如权利要求23所述的方法，其中，所述旋转轴沿着穿过所述牙弓的前牙的中心的中心线线性地移动20mm至60mm的距离。

25.如权利要求15所述的方法，其中，所述旋转构件包括以下三个条件中的至少一个条件：第一条件，所述旋转轴以恒定速度线性地移动，以获取所述X射线穿透数据；第二条件，所述X射线传感器的宽度为20mm以上和50mm以下；以及第三条件，所述旋转构件沿着所述牙弓的中心线向前和向后线性地移动20mm至50mm的距离，以获取所述X射线穿透数据。

26.如权利要求15所述的方法，其中，所述步骤(a)包括获取通过分别地穿透通过所述感兴趣的区域的部分而穿透通过所述感兴趣的区域的实质整个区域的穿透数据，作为所述X射线穿透数据，

所述步骤(c)包括基于所述X射线穿透数据来重构整个感兴趣的区域的三维CT图像，并且

所述方法还包括，在所述步骤(c)之后，在屏幕上选择性地或同时地显示所述二维全景图像和所述三维CT图像。