CN1211413A - 用于口腔内x线照相术的x射线摄像装置 - Google Patents

Abstract

一口腔内拍摄牙列X线照片用的X射线摄象装置,包括:一荧光体,一含有铅颗粒的光导纤维板,一CCD器件和一X射线屏蔽部件,依次由X线入射面一侧叠放在一基板上,并密封在一可屏蔽光的容器中。该基板带有沿X线入射面的三条侧边伸向X线入射方向的一些伸出部分,而由其将光导纤维板固定至预定位置;并由容器内侧面上对应的凸形部分将基板固定。CCD器件输出的信号,由电缆引出经FPC连接器和FPC送到外部显示单元。

Description

用于口腔内X线照相术的X射线摄像装置

本发明涉及一种X射线摄像装置，更详细地说，涉及一种被插入口腔中并用于拍摄牙列的X线照片的口腔内X线照相用袖珍式X射线摄像装置。

在牙科治疗中，一种利用固态图像传感装置如CCD(电荷耦合器件)的口腔内X射线摄像装置，被广泛用来获得口腔而特别是牙列的X射线摄影图像。该X射线摄影图像称为口腔内X线照相。

一种传统的口腔内的X射线摄像系统，在例如日本专利公开号No.7-280944中被公开。图5为表示该系统全部装置的视图。图6A至6C为表示用于该系统的一些X射线摄像装置的剖面视图。

如图5中所示，一个用以发射X射线束的X射线源20和用于口腔内X线照相的X射线摄像装置22彼此相对置，同时夹有一个患者的牙列21作为目标。此X射线摄像装置22与一个控制单元24相连接，用以控制整个系统，通过电缆23传递图像信号和提供驱动电源。控制单元24还与一个监视器25和一个打印机26相连，用以显示X射线摄影图像和打印所显示的图像。

X射线摄像装置22的内部结构将参照图6A至6C说明如下。图6A为从X射线束入射面方向观察到的该X射线摄像装置横剖面图。图6B为包括电缆部分的纵剖面图。图6A相应于沿图6B中线A-A所取的横剖面，而图6B相应于沿图6A中线B-B所取的横剖面。图6C为沿图6A中所示装置的线B-B所取的一个剖面图，其中，电缆23由与X射线束入射面相对的面拉出。

在X射线摄像装置22中，一随X射线的射入而发出可见光的荧光体1，一用于传输所得的可见光图像的光导纤维板2，一用于将传送的可见光图像转换为电信号的CCD器件3，一支持着CCD器件3等的基板5和一个用于吸收X射线并防止其穿过X射线射入面的对面而由铅或类似材料制成的X射线屏蔽部件4，被叠放并密封在由具有绝缘和光屏蔽性能的合成树脂制成的容器14内。用于引出由CCD器件3输出的电信号和提供驱动电源的电缆23电连接于CCD器件3上，并由容器14的侧面或底面伸出，如图6B或6C中所示。

该传统装置的运作将参照图5和6A至6C叙述如下。如图5所示，由X射线源20发射出的X射线部分地被牙列21所阻断，其轮廓影像投射在X射线摄像装置22的入射面上。在图6A至6C所示的X射线摄像装置22中，入射的X射线通过容器14传播并被荧光体1所吸收。荧光体发出与入射的X射线的强度相对应的可见光。即，得到一个与X射线轮廓影像相应的可见光图像。该可见光图像通过光导纤维板2被引至CCD器件3。CCD器件3具有二维分布阵列的象素，因此入射光在象素单元中被转换成电信号。在未被吸收的X射线分量中，穿过容器14、荧光体1、光导纤维板2、CCD器件3和基板5的X射线到达X射线屏蔽部件4，于是大部分分量被吸收掉。因此，由容器14底面暴露出的X射线的总量受到扼制，从而使患者受到的辐射剂量减小到最低限度。由于穿过装置的下表面并被其它部件反射再次由底面射入的X射线导致的图象退化，也可以被防止。

由CCD器件3输出的电信号通过电缆23被送到控制单元24，经过处理的相应于牙列的X射线轮廓影象(口腔内X线照片)被显示在监视器25上，如图5所示。另外，可利用打印机26将所需图象打印出来。

日本专利公开号No.2-10973公开了一种在固态图象传感装置上直接形成荧光体的技术而不需使用任何光导纤维板。利用这一技术，入射在装置22上的X射线通过一入射窗31传送并为一荧光体1所吸收。因为荧光可由CCD器件3直接转换为电信号，不需要光导纤维板，从而该装置可以做得更小巧。在X射线入射面一侧，除入射窗31外，设置了厚度为1mm由聚酰亚胺树脂制成的X射线屏蔽部件4。

这类用于口腔内的X射线摄象装置必须做得尽可能小巧，从而使患者在使用中不致受到痛苦。因此，在图6A至6C所示的装置中，特别是光导纤维板2必须做得很小。另一方面，为了有效地使用CCD器件3的图象传感面积，光导纤维板2必须完全覆盖住CCD器件3的图象传感面积。然而，当光导纤维板2和CCD器件3变得紧凑时，这些部件的位置就显得难于调整。从制造成本的角度出发，应限定光导纤维板2的尺寸接近CCD器件3的图象传感面积的大小。由于考虑到安装时位置的移动，光导纤维板2做得大些，须使整个装置缩小尺寸。

另一方面，在图7A和7B所示的装置中，虽然省去了光导纤维板2，但通过荧光体1传输的X射线直接地投射在CCD器件3上从而产生噪音。另外，为用由聚酰亚胺树脂制作的X射线屏蔽部件4有效地吸收X射线，X射线屏蔽部件4必须比由铅或类似材料制作的部件厚许多。这样增加整个装置的厚度，从而不能获得小的外型。

本发明考虑了上述问题，并以提供一种用于口腔内X线照相的袖珍的X射线摄像装置作为本发明的目的，该装置能使患者受到的辐射剂量为最小。

为达到上述目的，本发明的摄像装置包括(1)一随着X射线的入射而发出可见光的荧光体；(2)一由许多光导纤维捆绑成为板状的光导纤维板，该板在由光纤端面形成的X射线入射面上带有X射线荧光体；(3)一由二维象素阵列构成的固态图象传感装置，该象素阵列将可见光图象转换为电信号，并在光的入射面上具有光导纤维板；(4)一配置在固态图象传感装置背面板上的X射线屏蔽部件，以吸收和屏蔽X射线；(5)一借助于X射线屏蔽部件放置固态图象传感装置的基板，该基板具有一电连接在固态图象传感装置的驱动电源供电接头上的电极引出接头，和一电信号输出接头，以及在X射线入射面上，环绕光导纤维板至少三个侧边有许多伸出部分伸向X射线的入射方向，因而伸出部分的侧面与光导纤维板的相应侧面相接触或相靠近；(6)一用于密封基板连同叠置其上的附件的容器，以及(7)一柔性的电缆，其一端电连接于电极引出接头，另一端自容器中引出并连接在一外部供驱动用电源和一图象显示单元上。

利用这一配置，进入容器的X射线由荧光体转换为可见光，并通过光导纤维板送至固态图象传感装置，转换为电信号并被引出。通过由一电缆将电信号送入一外部显示单元，相应于X射线图象的一图象便被显示出来。用于固定光导纤维板和类似部件的基板带有伸出部分，这些伸出部分所在的位置应能从至少三个方向夹住光导纤维板的侧面。通过伸出部分，光导纤维板可以适当地被定位。因此，光导纤维板可具有与固态图象传感装置的图象传感面积差不多相同的尺寸，以使光导纤维板可以做得紧凑些。图象的变化也可以防止。由于X射线屏蔽部件被布置在固态图象传感装置的下表面，所以透过固态图象传感装置的X射线可被X射线屏蔽部件吸收。X射线不能穿过容器的与X射线入射面相对的表面，因此辐射于患者的剩余的X射线剂量被减少了。

基板的每个伸出部分最好具有一朝向光导纤维板相应侧面的突出部，因而突出部的远端与光导纤维板侧面相接触或相接近。利用这种配置，由于仅是突出部需要精确加工，从而简化了制作。另外，X射线屏蔽部件可覆盖较大的面积。

容器最好在与X射线入射面一侧的内表面上的每个伸出部分相对应的部位具有一伸出部分。利用这种配置，基板可以在容器内适当的固定。

X射线屏蔽部件最好由薄铜钨合金板材件制成。铜钨合金与陶瓷具有较好的亲合力和较高的屏蔽X射线的能力。

容器可带有一伸出部分，用以容纳一输出电极接头，该接头电连接在位于与X射线入射面相对的表面上的电极引出接头上，从而使电缆的一端可以连接在伸出部分中的输出电极接头上。按照这一配置，容器的下表面仅在电缆引出部分伸出，其余部分可具有较低的外形。

光导纤维板的光纤可由向熔融的玻璃中混入铅或氧化铅颗粒来形成。按照这一配置，穿过荧光体并到达光导纤维板的X射线可以部分地被铅吸收。

该装置进一步还可包括一薄的电连接于电极引出接头的FPC(柔性的印刷电路)连接器，和一可拆卸地连接在FPC连接器上的FPC，且电缆可以连接在FPC上。按照这一配置，电缆和X射线图象检测装置的主体通过FPC连接在薄的FPC连接器上。FPC与FPC连接器是可拆卸的，因而可以很方便地进行更换。

通过以下所作的详细描述和附图可对本发明有更为全面的理解，但给出这些仅是为了说明，没有限定本发明的意思。

由以下的详细描述，本发明进一步的应用领域将变得很明显。然而，应该了解，所给出的详细描述和具体实例尽管表明本发明的最佳实施例，但仅仅是为了说明，因为对于熟悉此项技术的人来讲，根据这些详细的描述，在本发明的精神与范围内的不同的变化和修改是很明显的。

图1A和1B分别为表示本发明实施例的横剖面与纵剖面图；

图2为示于图1A和1B中实施例的内部构件的透视图；

图3A至3G为说明示于图1A和1B中实施例的装置步骤的说明性视图；

图4A至4C为表示本发明另一实施例特有性能的部分剖面图；

图5为表示一普通的口腔内X射线成象系统的系统布置图；

图6A至6C为表示用于图5所示系统中的传统的X射线摄像装置的剖面图，和

图7A和7B分别为表示用于图5所示系统中的另一传统的X射线摄像装置的透视图和剖面图。

下面将参照附图对本发明的实施例进行描述。在全部附图中相同的组成部件用相同的参考数字表示，并省去了重复的说明。为便于说明，图中一些部件的尺寸或形状被夸大了，即：尺寸与形状不都是与真实的尺寸与形状相符合的。

图1A和1B为表示本发明实施例布置情况的剖面图。图1A为由X射线入射面一侧看上去的横截面图，图1B为由侧面边看上去的纵剖面图。图2为表示内部结构，即部件结构的透视图。

如图1A,1B和2所示，一捆带有用以吸收X射线的铅颗粒的光导纤维被布置成使光导纤维的光轴垂直于入射面，从而形成一个扁平的光导纤维板2。一个用于在接受X射线时产生荧光的荧光体1，被应用或者放置在光导纤维板2的X射线入射面一侧。

光导纤维板2置于一CCD器件3的光入射面一侧，在CCD器件3中，用于进行光电转换的象素为二维列阵布置的，用以生成与输入的图象相应的电信号。光导纤维板2完全覆盖了一个有效的屏幕面积3a，其中CCD器件3的象素是列阵布置的。CCD器件3通过一由铜钨合金制成的薄且扁平的X射线屏蔽部件4被固定在一陶瓷基板5上。

一些伸向X射线入射面的伸出部分6₁到6₅在基板5的X射线入射面一侧沿表面的三个侧边形成。在两个对边的每一边上分别形成两个伸出部分6₁和6₂(6₄和6₅)，在剩余的侧边形成一个伸出部分6₃。每个伸出部分6₁至6₅仅在其最上部向内伸出，即伸向光导纤维板2。在基板5的一个侧边而不是两个对边上形成的伸出部分6₃的突出部，与光导纤维板2的一个相应的侧面相接触。两个对边中的一个边上的伸出部分6₁和6₂或伸出部分6₄和6₅的突出部，与光导纤维板2的相应的侧面相接触，而所余的突出部被布置成与光导纤维板2的相应的侧面相靠近。伸出部分6₁至6₅与光导纤维板2间的距离最好为0.3mm或再小些，以便适当地调整光导纤维板2的固定的位置。

电极引出接头7被布置在基板5一侧的X射线入射面侧边上，在该侧边上没有伸出部分6₁至6₅形成，以便与光导纤维板2隔开。电极引出接头7通过导线8被线连接在CCD器件3的电极上。在伸出部分6₃的对面的一个位置上的电极引出接头7上形成一伸出部分9，其上表面差不多和每个伸出部分6₁至6₅的上表面齐平。电极引出接头7在其相应的接头位置上具有通路孔10，通路孔10穿过基板5由X射线入射面延伸至另一面。一个FPC连接器11被大体上布置在基板5的与X射线入射面相对面的中部。每个电极引出接头7与FPC连接器11，通过经过通路孔10形成的内部连线12电连接在一起。作为内部连线12，一种由钨或钼锰构成并镀以镍或金的内部连线是优选采用的。

其上安装有上述部件的基板5被密封在一容器14内，该容器由具有绝缘和光屏蔽性能的一种树脂，如ABS树脂制成。凸形部分15在容器14入射侧的内表面上，在相应于伸出部分6和9的位置处形成。这些凸形部分15压向伸出部分6和9以将基板5固定在容器14中。其结果是将所有的部件固定在容器14中。一个凸形部分16在容器14的一个与X射线入射面相对面上形成，以覆盖FPC连接器11。一个FPC 13可拆卸地与凸形部分16中的FPC连接器11相连接。该FPC 13被焊接于电缆23上。电缆23自凸形部分16中引出。利用这种配置，整个容器的厚度除电缆引出部分外，可以减小。由于FPC 13和FPC连接器11可以自由地拆卸，所以FPC 13和电缆23可以很容易地进行更换。

该实施例的组装步骤将参照图3A至3G描述如下。在所有的图中，为说明起见，不需要的部分未予示出。

首先，如图3B和3C所示，一些陶瓷板6_na至6_nc(n为由1至5的整数)被叠放在基板5上，以形成伸出部分6₁至6₅，且此基板5由扁平的陶瓷板构成，如图3A所示。这时，在相应的伸出部分例如伸出部分6₁至6₅处，仅其最上边的部分6₁C和6₅C分别具有较大的宽度。由于仅其最上层的部分与光导纤维板2相接触，故其下边的部分6₁a,6₅a,6₁b和6₅b不需要严格地定位，如图3B所示。只有在形成最上层的部分6₁C和6₅C时才需要严格的定位，如图3C所示。电极引出接头7，伸出部分9，通路孔10和图2中所示的类似部件都同时被形成，尽管没有表示出它们。

在形成伸出部分6₁至6₅以后，一由铜钨合金构成的薄且扁平的X射线屏蔽部件4，被焊接在基板5的X射线入射面的中央部分之上，如图3D所示，X射线屏蔽部件4可以在伸出部分6₁至6₅形成前或在形成过程中被固定。

作为X射线屏蔽部件，铅可以有效地被采用。然而，因为铅相对地柔软，所以很难精确地形成一个扁平的薄片。相反，铜钨合金可以用来高精度地形成一个扁平的薄片。另外，铜钨合金被广泛地用作陶瓷件的热耗散部件，具有很高的通用性和与陶瓷的很好的亲合力。用铅制作的传统的X射线屏蔽部件厚度为0.25mm。本发明人根据经验确信，铜钨合金板必须具有0.49mm的厚度以实现与传统的部件具有相同的X射线屏蔽效果。

此后，如图3E所示，CCD器件3用一种导电树脂粘接在X射线屏蔽部件4上，以致于X射线屏蔽部件4的电位和CCD器件3底板的电位保持在同一水平上。这时，CCD器件3的电极和电极引出接头7最好通过导线8连接在一起，以获得电的内部连接，如图2所示。

接下来，如图3F所示，光导纤维板2用粘接树脂固定在CCD器件3上。荧光体1预先放置或加在光导纤维板2的X射线入射面一侧。如图3F所示，只是伸出部分6的最上边的陶瓷片凸向光导纤维板2。当光导纤维板2安装在CCD器件3上时，具有伸出部分6的三个侧边中的两个较其余二边做得低些，即整个基板5略微倾斜，光导纤维板2总是靠在稍低的侧边的伸出部分6的突出部上。因此，光导纤维板2的固定位置可以精确地进行调整。

为了有效地利用CCD器件3的象素以得到高分辨率的图象，光导纤维板2必须覆盖作为CCD器件3的摄取图象部分的象素部分。根据此实施例，由于光导纤维板2和CCD器件3的位置可以精确地调整，所以光导纤维板2的截面积可以做得和CCD器件3的象素部分一样小。因此，整个装置可以做得比较紧凑。

其上面固定有按照如上方式制做的X射线摄象装置的基板5，被安装固定在容器14A的入射面一侧，如图3G所示。这时，通过将凸形部分15放在容器14A相应于基板5的伸出部分6和9的内表面上，基板5可被严格地安装在容器14A中。焊接在电缆23上的FPC 13可拆卸地连接在FPC连接器11上，该连接器11形成在基板5的下表面上。

当容器14A和夹有基板5的容器14B的连结在一起时，基板5和X射线摄象装置可被固定在容器14中。凸形部分16形成于容器14B与X射线入射面一侧相对的一个平面上，从而使FPC连接器11为凸形部分16所覆盖。利用这样的配置，除电缆引出部分外，整个容器的厚度可以减小。另外，由于FPC 13和FPC连接器11是可拆卸的，所以FPC 13和电缆23可很容易地进行更换。

图5所示用于X射线成象系统的这一装置的操作，将说明如下。除这一装置之外，X射线成象系统的安排与已有的技术相同。更详细地说，由X射线源20发出的X射线，将一患者牙列21的轮廓影象，即一张口腔内X线照片，投射到一装置22的入射面。

该装置22的内部运作将参照图1予以说明。随着接受到X射线，荧光体1由与入射面相对的面发射出与入射的X射线图象相应的可见光图象，即口腔内X线照片。此可见光图象由光导纤维板2传递给CCD器件3。未被荧光体1吸收而透射的大部分X射线的分量被光导纤维板2中的铅所吸收，很少到达CCD器件3，因此CCD器件3可以检测到一清晰的图象而没有X射线的干扰。如果在光导纤维板2中不含铅，则光导纤维板2必须具有足够的厚度以吸收X射线图象，从而抑制X射线产生的干扰。然而，在此实施例中，光导纤维板2对X射线吸收率已得到改善，从而降低了X射线的透射率。因此，透射和散射的X射线可被薄光导纤维板2吸收，到达CCD器件3的X射线总量可被降低，因而高灵敏度和薄的外型可同时做到。

CCD器件3通过二维象素阵列，将由光导纤维板2传递的可见光图象转换成与该图象相应的电信号。CCD器件3的驱动动力，通过电缆23、FPC13、FPC连接器11、内部连线12，电极引出接头7和导线8(图1A及1B)由一外部驱动电源提供。图象的电信号则通过另一导线8、电极引出接头7、内部连线12、FPC连接器11、FPC 13和电缆23由CCD器件3送至一如图5所示的外部控制单元24，并在控制单元24中进行处理，从而将被传递的相应于口腔内X线照片(牙列21的X射线轮廓影象)的可见光图像显示在监视器上。

由CCD器件3透射的X射线被X射线屏蔽部件4吸收。因此，通过与X射线摄象装置22入射面相对的一表面上透射的X射线总量可被降低，以致于X射线对患者的辐射剂量可被遏制。另外，由于CCD器件3入射面对面因散射或类似情况射入的X射线可被遏制，所以干扰可被减少。

在此实施例中，固定光导纤维板2时利用伸出部分6进行位置调整，可提高位置调整的精度。另外，在将光导纤维板2固定在CCD器件3上时，基板5倾斜从而使接触光导纤维板2的伸出部分63的一侧变低，所以光导纤维板2的定位调整就更容易了。

伸出部分6最好不是连续地形成的。如果伸出部分合成一体而具有框架的形状，则在叠放光导纤维板2时就会有多余的附着力散布在框架上，结果不利于基板5向容器14中的安放。

另外，在此实施例中，电缆23是由凸形部分16引出的，该凸形部分是在与入射面相对的下表面的中央部分形成的。整个装置22除凸形部分16外，具有一个小的外形。因此，当该装置沿任何方向送入口腔时，电缆23不会碰到上颌或下颌。另外，相对较厚的凸形部分16的电缆引出部分，即使为后边的牙齿摄象时也不会进到口腔的深部，因此在使用该装置时不会给患者造成痛苦。

容器14的凸形部分15不需在相应于伸出部分6和9的位置上形成(图4A)。在这种情况下，基板5最好用粘合剂17或类似物固定在容器14上。将电极引出接头7和示于图1A和1B中的FPC连接器11电连接在一起的内部连线12，可以沿基板5的外部周边形成而不沿通路10延伸(图4C)。用另外一种办法，不使用FPC连接器11，内部连线和电缆23可以通过基本上在与入射面相对的平面的中部形成的输出电极接头直接连接在一起(图4B)。

在此实施例中，CCD器件被用作固态图象传感装置。然而，另一种图象传感装置诸如BBD(戽斗式电荷耦合器件)或MOS(金属氧化物半导体)器件，可以用作固态图象传感装置。

如上所述，根据本发明，由于形成了将光导纤维板固定在基板上时进行位置调整的伸出部分，故光导纤维板可以精确地安放。因此，光导纤维板可以容易地被固定。另外，光导纤维板不致因考虑固定时精度的误差而做得比较大，因此整个装置可以做得小巧。

再有，当使用铜钨合金作为X射线屏蔽部件时，可以形成一个具有精确的扁平的平面和与容器具有较好的亲和力的X射线屏蔽部件。

本发明的技术可用于各种袖珍的图象摄影装置。

由所描述的本发明中，可以看出本发明可以不同方式变化是明显的。这些改变并没有脱离本发明的精神和范围，而且所有这些对熟悉此项技术的人来讲都是很明显的修改，且被认为包括在下述权利要求的范围之内。

Claims (7)

1．一种用于口腔内X线照相的X射线摄象装置，该装置可放入口腔中用以拍摄牙列的X线照片，包括：

一荧光体，在接受到入射的X射线时可发出可见光；

一光导纤维板，该板由一些光导纤维捆绑成板形而成，并在其由光纤端面形成的X射线入射面上具有上述荧光体；

一固态图象传感装置，该装置由将可见光图象转换为电信号的二维象素阵列组成，并在光的入射面上具有上述光导纤维板，且此光的入射面为与光导纤维板的上述入射面相对的平面；

一X射线屏蔽部件，该部件布置在上述固态图象传感装置的背面，以吸收和屏蔽X射线；

一基板，用于经过上述X射线屏蔽部件放置上述固态图象传感装置，该基板具有一电极引出接头，电连接于上述图象传感装置的驱动供电接头，同时还具有一电信号输出接头，以及，在X射线的入射面上，一些伸出部分环绕上述光导纤维板由至少三个侧边伸向X射线的入射方向，从而使上述伸出部分的侧面与上述的光导纤维板的相对应的侧面相接触或相接近；

一容器，用于密封上述基板连同叠放于上述基板上的各部件，和

一柔性的电缆，该电缆具有电连接于上述电极引出接头的一个端部，和由上述容器引出并连接于一外部供电源和一图象显示单元的另一端部。

2．根据权利要求1所述的装置，其中所述基板的所述每一伸出部分具有一伸向所述光导纤维板相应侧面的突出部，以致于所述突出部的远端与所述光导纤维板的上述侧面相接触或相靠近。

3．根据权利要求1所述的装置，其中所述容器在与X射线入射面一侧内表面上的上述每一伸出部分相对应的位置上有一伸出部。

4．根据权利要求1所述的装置，其中所述X射线屏蔽部件是由薄的扁平铜钨合金部件构成。

5．根据权利要求1所述的装置，其中所述的容器具有一伸出部分，用以放置输出电极接头，该接头电连接于与X射线入射面相对的平面上的所述电极引出接头上，从而使上述电缆的一端与上述伸出部分中的上述输出电极接头相连。

6．根据权利要求1所述的装置，其中所述的光导纤维板是在光导纤维中混入铅而形成的。

7．根据权利要求1所述的装置，进一步包括一电连接于上述电极引出接头的薄的FPC连接器，和一可拆卸地连接在上述FPC连接器上的FPC，而且其中所述的电缆连接在上述FPC上。

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