JP2021532913A

JP2021532913A - 患者の頭部領域のデジタル撮像のための装置

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Publication number: JP2021532913A
Application number: JP2021505893A
Authority: JP
Inventors: クラウディオジャーニ; ジュゼッペロトンド; コスタンティーノネットティス; ジャンフランコヴェントゥリーノ; ジェラルドリナルディ
Original assignee: デゴッツェンソシエタレスポンサビリタリミタータ
Priority date: 2018-08-03
Filing date: 2019-08-01
Publication date: 2021-12-02
Also published as: BR112021001959A2; ES2907637T3; US20210161486A1; EP3603524B1; DK3603523T3; KR20210046687A; WO2020025779A1; US20210236070A1; PL3603523T3; JP7487172B2; PT3603524T; IT201800007817A1; DK3603524T3; CA3108413A1; HRP20220168T1; CN112672686A; EP3603523B1; US11553886B2; FI3603523T3; ES2942834T3

Abstract

患者の頭部領域のデジタル撮像のための、Ｘ線照射のためのＸ線源９と、Ｘ線源９で生成され、患者１４を透過するＸ線の検出のためのＸ線検出器１１と、Ｘ線源９とＸ線検出器１１を搭載し、これらを互いに対峙するよう配置し、Ｘ線源９とＸ線検出器１１との間の距離を変更するための調整手段１０，１２を具備する回転アーム６と、回転アーム６を支えるための支持構造２，３，４，５とを備え、モータ駆動される並進および回転手段７が、回転アーム６と支持構造２，３，４，５の間に介在する装置１であって、Ｘ線源９、Ｘ線検出器１１、調整手段１０，１２並びに並進および回転手段７を制御し、Ｘ線源９とＸ線検出器１１の間の異なる距離を有する異なる動作モードで装置１を動作させるための制御ユニット１６、制御ユニット１６に接続され、Ｘ線源９またはＸ線検出器１１、あるいはその両方が移動している間に、Ｘ線源９またはＸ線検出器１１、あるいはその両方と患者１４との干渉の可能性を検出するための干渉検出手段９３，９４とを備えている装置１が開示される。

Description

本発明は、患者の頭部領域のデジタル撮像のための装置に関する。

特許文献１は、歯科の撮像のためのパノラマＸ線断層撮影法とコンピュータ断層撮影法（＝ＣＴ）の複合装置を開示している。この装置は、Ｘ線源とＸ線検出ユニットを備え、Ｘ線源で生成され、患者を透過するＸ線の検出のために、パノラマ用検出部分またはＣＴ用検出器部分のいずれかを有する。装置はさらに回転アームを備え、回転アームに搭載されたＸ線源とＸ線検出器ユニットを互いに対峙するよう配置する。該回転アームは、支持部材により保持されている。駆動手段が設けられ、該回転アームに対して互いに対向するよう配置されたＸ線源とＸ線検出ユニットとの間の距離を変更できるようになっている。

この既知の装置は、パノラマ断層撮影とＣＴ撮影を実施することができ、前記装置がパノラマ断層撮影モードまたはＣＴ撮影モードで操作されているかによって、最適な拡大率を提供する。この最適な拡大率は、Ｘ線源とＸ線検出器ユニットとの間隔を変更することによって達成される。

この既知の装置は、通常の大きさの大人の患者に対してのみ最適である。しかしながら、体格の小さな人、特に、子供の撮像には、変更が必要になることがある。

米国特許出願公開第２００７／００３０９５０号明細書

この関連技術をもとに、本発明は、体格の小さな患者、特に子供に対しても最適化された頭部領域におけるデジタル撮像のための装置を提供することを目的とする。

本発明のこの目的は、独立請求項に記載の特徴を備える装置によって達成される。好ましい実施形態および改良形態は、従属請求項に記載されている。

本装置は、Ｘ線源、Ｘ線検出器、調整手段並びに並進および回転手段を制御する制御ユニットを備える。制御ユニットは、Ｘ線源とＸ線検出器の間の異なる距離を有する異なる動作モードでの装置の動作に適合されている。装置はさらに、制御ユニットに接続され、Ｘ線源またはＸ線検出器、あるいはその両方が動いている間に、Ｘ線源またはＸ線検出器、あるいはその両方と患者との間での干渉の可能性の検出に適合された干渉検出手段を備えている。Ｘ線源とＸ線検出器の間の相対距離が縮小されることにより、吸収線量率または露出、あるいはその両方を削減でき、それに従って検査を受ける患者の放射線リスクも低減する。

Ｘ線源とＸ線検出器の間の距離を変更するために、制御ユニットは、Ｘ線源とＸ線検出器の双方を互いに接近させ、それにより拡大率は維持できる。

一つの代替実施形態では、装置は、制御ユニットによりＸ線検出器のみが回転アームに固定されたＸ線源に向かって移動することで、Ｘ線源とＸ線検出器の間の距離を変更するように設定されている。したがって、回転アームは、Ｘ線検出器をＸ線源に向かって移動させる手段のみを具備している必要がある。

一つの変形実施形態では、この距離は、回転軸の移動により縮小される。Ｘ線源は回転アームに対して固定されており、制御ユニットは、回転アームの回転軸をＸ線検出器の方向に向かってずらし、Ｘ線検出器をＸ線源に向かって移動させることで、その距離を縮小する。これにより、両動作モードにおける拡大率は変更せずに維持できる。

変形実施例では、コンピュータ断層撮影の場合、回転軸を撮像対象上に位置する仮想回転軸を周回する軌道上を移動させることができるので、コンピュータ断層撮影のための特殊動作モードが使用できる。

装置の安全性を向上させるため、Ｘ線検出器は、回転アームに対し固定されているハウジング内部で動かされる。

調整手段は、以下を含むグループから選択されるＸ線検出器の位置決め手段を具備していてもよい。
−回転アームの長手方向軸に対して、横方向の動作をするための手段を含む機構、
−回転アームに対して旋回動作をするための手段を含む機構、
−回転アームに取りつけられたベースとＸ線検出器の支持構造との間の距離を変更するためのクロスリンク機構、
−Ｘ線検出器をガイド構造に沿って線源の方向に移動させる直線移動機構、および
−これらの組合せ。
Ｘ線検出器の横方向の動作を可能にする機構は、パノラマ断層撮影およびＣＴ撮影モードに合わせたＸ線検出器の調整を可能にする。これは、旋回機構がＸ線源とＸ線検出器の間の距離の調整に使用されている場合、Ｘ線検出器の横方向の移動の補正にも使用することができる。旋回動作のための機構には、素早い位置変更という追加的なメリットがある。同様のことがクロスリンク機構にも該当する。直進移動機構は位置変更のための速度は劣るが、特に安定性と信頼性は高い。

調整手段は、基本的にモータ駆動であるから、オペレータがＸ線源とＸ線検出器の間の距離の調整を行う必要はない。

装置は、Ｘ線源とＸ線検出器の間の距離が縮小された動作モードで必要になる、より広い線幅を考慮に入れるために、Ｘ線源と患者の間に配置され、かつＸ線源とＸ線検出器の間の距離が縮小された動作モードで操作される場合に大きく開く、一次コリメータを具備していてもよい。

一つの実施形態では、Ｘ線源の放射強度は、Ｘ線源の放射強度とそれに相応した患者の吸収線量率を最大限まで低減するために、Ｘ線源とＸ線検出器の間の選択された距離に応じて選択される。なぜなら、Ｘ線源の放射強度は、Ｘ線源とＸ線検出器の間の距離が縮小された場合、削減することができるからである。

線源の放射強度は、Ｘ線を生成するＸ線源の電流または電圧、あるいはその両方を調節することで、Ｘ線源とＸ線検出器の間の選択された距離に合わせて調節されてもよい。

Ｘ線源の放射強度は、さらに、以前の動作モードにおけるＸ線源とＸ線検出器の間の距離に対する現在の動作モードにおけるＸ線源とＸ線検出器の間の距離の比率の二乗を掛け合わすことにより、以前の値から現在の値に調節されてもよい。ただし露出時間は多くの場合変更されないままである。

Ｘ線源とＸ線検出器との間の距離が縮小された動作モードで装置が操作される場合、代替または追加として、Ｘ線検出器の露出時間が短くなっている。

拡大率は異なる動作モードにおいても通常一定であるため、医療スタッフには常に通常の拡大率の画像が提供される。

装置は、大きな患者用に基本の動作モードでの、小さな患者用に、Ｘ線源とＸ線検出器との間の距離が基本の動作モードで使用される距離と比較して縮小された、代替の動作モードでの動作に適合されていてもよい。

基本の動作モードはオプションとして大人用の動作モード、代替の動作モードは子供用の動作モードとしてよいので、線量率を子供用に最適化できる。

装置は、患者の頭部領域のパノラマ断層撮影とコンピュータ断層撮影の両方のためのすくなくとも一のＸ線検出器を備えていればよい。これにより、異なるＸ線検出器のために別々の保持機構を備える必要がないので、装置の機械的複雑さが低減される。

特定の実施形態においては、Ｘ線源は、Ｘ線源が移動している間、患者または患者の位置決め手段、あるいはその両方との干渉の可能性を検知するために干渉検出手段を、またはＸ線検出器は、Ｘ線検出器が移動している間、患者または患者の位置決め手段、あるいはその両方との干渉の可能性を検知するための干渉検出手段を、あるいはその両方の干渉検出手段を備えている。干渉検出手段は、装置の安全性を向上させる。Ｘ線源とＸ線検出器の間の距離は、最小に縮小することができるため、Ｘ線源とＸ線検出器の間の縮小された距離の最大の利点を利用できる。

干渉検出手段は、静電容量式距離センサ、超音波式距離センサ、光学式距離センサ、ＴｏＦ式光学センサまたはその他適切なセンサを含むグループから選択される。

Ｘ線源とＸ線検出器との間の距離は、患者の身体的パラメータ特定のための検出手段の結果に従い調整されてもよい。したがって、Ｘ線源とＸ線検出器の間の距離は、個々の患者の個人的な必要性に応じて調整することができる。

本発明のさらなる利点と特長は、例示的に本発明の実施形態を図面にもとづき詳細にわたって説明する、以下の発明の詳細な説明において開示されている。

パノラマ断層撮影およびＣＴ撮影のための装置の斜視図である。大人の患者を撮像しているときの図１の装置の動作を示す側面図である。子供を撮像しているときの図１の装置の動作を示す側面図である。子供用特別撮像モードの利点を示している。大人用動作モードで操作されている変形装置の側面図である。子供用動作モードで操作されている図５の変形装置の側面図である。図５の装置を使って子供のＣＴ撮影像が生成されているときの回転軸の軌道を示している。図５の装置を使って子供のパノラマ画像が撮られているときの回転軸の軌道を示している。検出器移動機構の斜視図である。図９の機構の一部の斜視図である。図１０の部分の下部からみた斜視図である。検出器移動のための別の機構の斜視図である。検出器移動のためのさらに別の機構の下から見た斜視図である。装置を操作している間に、発生するかもしれない干渉を示している。干渉検出器を装備した変形装置である。静電容量式干渉検出器の動作の原理を示している。超音波式干渉検出器の動作の原理を示している。光学距離検出器の動作の原理を示している。ＴｏＦ式光学検出器の原理を示している。

図１はパノラマ断層撮影とＣＴ撮影のための複合装置の斜視図である。歯科パノラマ撮影は通常、歯列弓を追従する垂直な画像面である。それにより歯列弓全体の画像が形成される。パノラマ断層撮影は、なお顎関節（ＴＭＰ）、静脈洞もしくは下顎骨または上顎骨も撮像できる。歯科ＣＴは、一般に、歯列弓に沿った、選択された関心領域（ＲＯＩ）の三次元画像の生成を目的とする。ＲＯＩは通常、一連の歯または少なくとも一本の歯を有する。ＣＴは、頭部、特に耳、鼻、喉のあらゆる領域の撮影にも使用できる。

装置１は、垂直方向に伸長するポール３が取り付けられたベース２を保有する。ポール３には、昇降調節手段４が取り付けられており、装置１を、装置１で検査される患者の背の高さに調節するために、ポール３上を摺動できるようになっている。支持アーム５は昇降調節手段４に固定されている。支持アーム５は水平方向に伸長し、その一端に回転アーム６を保持している。モータ駆動された並進および回転手段７が、支持アーム５と回転アーム６の間に介在する。並進および回転手段７は、パノラマ断層撮影やＣＴ撮影で要求される通りに、回転アーム６の回転または並進、あるいはその両方に使用できる。回転アーム６は特に回転軸８の周囲を回転することができ、回転軸８の位置の移動は、回転軸８に対して垂直な平面上のＸ方向およびＹ方向において可能である。

回転アーム６の一方の端部には、Ｘ線源９が配置されている。Ｘ線源９は、調整手段１０を使用して回転アーム６に沿って移動することができる。さらにＸ線検出器１１が、回転アーム６のもう一方の端部に設けられている。Ｘ線検出器１１は、デジタルエリアセンサであり、通常、フラットパネル検出器である。Ｘ線検出器１１は調整手段１２を使用して、回転アーム６に沿って移動可能である。

調整手段１０および１２は、好ましくは回転アーム６に沿って並進運動を行うための手段であるが、回転アーム６に沿って位置を変更するための別の手段であってもよい。例えば、調整手段１０と１２は、軸回転運動を行う手段を有していてもよく、それによりＸ線源９とＸ線検出器１１との間の相対的距離が変化する。

Ｘ線源９は、レントゲン検査の間、通常は立った状態の患者１４の頭部１３を透過するＸ線を放射する。Ｘ線像を取得する間、患者１４の頭部１３は、頭部固定具１５によって支持アーム５に対して固定位置に保持される。この目的のために頭部固定具１５は、昇降調節手段４に取り付けられてもよい。頭部固定具１５は、患者１４が検査中、噛み押させてよい単純なバイトブロックでもよいが、Ｘ線像を取得する間、頭部１３を既定の位置に固定するための別の手段を具備していてもよい。頭部固定具１５は、例えば、患者１４の頭部１３をこめかみ領域で保持する手段を装備していてもよい。頭部固定具１５の部材は、頭部固定具１５が患者１４、特に頭部１３の大きさに適合できれば、固定されていても脱着式でもよい。

装置１の操作は、制御ユニット１６で制御されるが、これは、プロセッサといったプログラムの実行、データ移送と保存のための手段、および様々なインターフェースといった通常のコンポーネントを備えた一般的なコンピュータでよい。制御ユニット１６は、装置１のコンポーネントに接続され、これらのコンポーネントの制御のプログラムを実行する。制御ユニット１６は、例えば、並進および回転手段７に関わるモータを制御する。制御ユニット１６は、Ｘ線源９は基本的にＸ線管であることから、Ｘ線源９の電流や電圧といったＸ線源９の操作パラメータも設定することができる。専門分野でよく知られるように、電流は、Ｘ線管から放射されるＸ線放射線の出力に影響を与え、電圧は放射されたＸ線放射のスペクトルに影響する。制御ユニット１６はさらに、Ｘ線検出器１１から取得した画像データの読込を行い、画像データを処理し、完成した画像をディスプレイ１７に表示する。制御ユニット１６は基本的に、コンピュータマウスまたはキーボードのような入力手段１８を装備しており、オペレータが制御ユニット１６にコマンドを入力することができるようになっている。ディスプレイ１７もコマンド入力に使用されてもよい。例えば、ディスプレイ１７は、画面上に表示されたコマンドメニューからオペレータがコマンドを選択できる、タッチスクリーンでもよい。制御ユニット１６は、最終的に、調整手段１０および１２の制御にも適合されている。

昇降調節手段４は通常、手動で操作される。Ｘ線画像を取得する前に、患者１４が装置１に楽に立つことができるようにオペレータは昇降手段４の高さを調節する。

装置１は、大人用動作モード、および図２および３をもとにさらに説明される子供用動作モードで操作可能である。

図２は、検査される患者１４が大人である基本の大人用動作モードを図示する。Ｘ線源９の陰極１９から放射されるＸ線は、放射束２０を形成する。放射束２０の角度の拡がりは、Ｘ線源９の陰極１９と患者１４の間に配置され、かつ基本的にＸ線源９のハウジング２２の中に設けられた一次コリメータ２１により制限される。パノラマ断層撮影の場合は、放射束２０は垂直方向に広がる扇形の放射束である一方、ＣＴではいわゆるコーンビームが使用される。放射束２０は、患者１４を透過する。放射束２０はさらに、Ｘ線検出器１１のＸ線に感光する画素を保持し、かつ検出器平面２４の正面に配置されたオプションの２次コリメータ２３を通過する。２次コリメータ２３は、Ｘ線検出器１１のハウジング２５内に配置することができる。

画素は、Ｘ線を、関連づけられた感光要素によって検出され、電気信号に変換される可視光に変換する要素でよい、または到達したＸ線を直接電気信号に変換する要素でよい。これらの電気信号は、関連付けられたセンサ電子部品により画像データに変換される。画像データは、制御ユニット１６により読み取られる。

歯列弓のパノラマ画像を生成するためには、フラットエリアセンサの選択された領域のみが使用され、通常、２〜３個の画素列のみであるが、ＣＴにはＸ線検出器１１の全ての画素、または少なくともＸ線検出器１１の広範な領域が使用される。

Ｘ線源９の陰極１９とＸ線検出器１１の検出器平面２４の間の距離が、いわゆるＸ線源とＸ線検出器間の距離（＝ＳＳＤ）である。陰極１９と頭部１３の内部の撮像対象２６の間の距離は、いわゆるＸ線源と対象物間の距離（＝ＳＯＤ）である。パノラマ断層撮影の場合は、対象物２６は、パノラマ撮影法により撮像される歯列弓の１箇所を通る垂線である。歯科ＣＴの場合は、対象物２６は、一本の歯または歯列を中心にした通常は円柱状のＲＯＩ（関心領域）の垂軸でよく、それから３次元画像がＣＴを使用して生成される。ＣＴの場合、対象物２６は回転軸８と一致する。ＳＯＤに対するＳＳＤの比率が、拡大率を決定する。

図３は、装置１の代替の子供用動作モードを図示したものである。子供用動作モードでは、Ｘ線源９とＸ線検出器１１の相対的距離が、調整手段１０および１２を使用することにより縮小される。図３では、ＳＳＤとＳＯＤの双方が、同じ係数で縮小されているため、拡大率は維持されているが、これは必須条件ではない。また、Ｘ線源９もしくはＸ線検出器１１、またはその両方を非対称な形で移動させることも可能である。Ｘ線源９とＸ線検出器１１の間の相対的距離の縮小は、縮小したＳＳＤ_ｒとＳＯＤ_ｒとなる。

代替の子供用動作モードの利点は図４に示されている。実線は、大人用動作モードの間の放射束２０を、破線は子供用動作モードでの放射束２０を図示している。簡略化のために、ＳＳＤとＳＯＤの両方が図３のように同じ係数で縮小されている。

一定の信号ノイズ比率を得るために、一定量の放射エネルギー（ジュール＝Ｊ）がＸ線検出器１１の各画素に集積されなければならない。ＳＳＤが縮小すると、Ｘ線検出器１１のＸ線源９から見た角度の広がりは、大きく見える。Ｘ線源９の放射強度（ワット／ステラジアン）が一定であるとすると、一定のＳＮ比を得るために必要なエネルギー量は、大人用動作モードと比較して短時間で得られる。一方、露出時間が一定に維持されると、放射強度は削減できる。図４のようにＳＯＤが縮小されず、一定に維持されるなら、削減された放射強度は、頭部１３により吸収された放射線の吸収線量率（Ｊ／ｋｇ秒＝グレイ／秒）の低減となる。低い吸収線量率は、高い線量率より危害が低くなるため、吸収線量率の低減は好ましいとされる。ＳＯＤが一定に保たれる場合、放射強度の削減、これによる吸収線量率の低減は、(ＳＳＤ_ｒ／ＳＳＤ)^２に比例する。このＳＳＤ_ｒは、縮小されたＳＳＤである。ＳＯＤもＳＯＤｒも縮小されると、Ｘ線源９から見た対象物２６もより大きく見えるため、線量率の低減は弱まる。したがって、線量率の削減は、ほぼ(ＳＯＤ／ＳＯＤ_ｒ)^２(ＳＳＤ_ｒ／ＳＳＤ)^２にほぼ比例することになる。ＳＯＤとＳＳＤが同じ係数で削減され、放射強度がこの係数の二乗で削減された場合、吸収される線量率は変化しない。

注記すべきは、吸収線量率の大幅な削減は、Ｘ線検出器１１を対象物２６に可能な限り近づけることによって得られる点である。例えば、ＳＳＤ_ｒ／ＳＳＤ＝０．８５が１５％の減少に相応する場合、吸収線量率は約３０％低減されることになる。

実務においては、放射強度とそれに相応する吸収線量率は、Ｘ線源９の電流を下げることで低減される。注記すべきは、子供の体内の硬組織の光学的厚みは大人のそれよりも薄いことを考慮に入れた上で、線量率を、Ｘ線源９の電圧を低下させることでも低減できる点である。

ＳＯＤが図４に示すように縮小された場合、一次コリメータ２１は子供用動作モードでは、より広く開かれねばならず、患者１４を透過する放射束の光路は、図４に見て取れるように、大人用操作―モードと子供用動作モードでは異なる。図４よりさらに見て取れるように、両放射束の破線と実線は対象物２６の線と同じ個所で交差している。対象物２６の断面は結果として、検出器平面２４の同じ画素で撮像される。対象物２６の空間分析能は従って基本的に変化しないまま維持されてよい。さらに注記すべき点は、Ｘ線源９と検出器平面２４のどちらも、回転軸８に対して対称に移動することから、子供用動作モードでの拡大率は、大人用動作モードにおけるそれと同じであることである。

２次コリメータ２３は省略してもよい。

図１に示した実施形態では、調整手段１０および１２はモータ駆動で、制御ユニット１６で操作される。しかしながら、簡略化した実施例においては、調整手段１０および１２は、オペレータが手動で、例えば、Ｘ線源９またはＸ線検出器１１、あるいはその両方を回転アーム６に沿ったマーク位置まで移動させることで、操作するのでもよい。この場合、装置は、制御ユニット１６にＸ線源９またはＸ線検出器１１、あるいはその両方の適切な位置の確認を可能にする位置決め検出器を具備していてもよい。制御ユニット１６は、その場合、選択したＳＳＤに合わせてＸ線源９の操作パラメータを適用できる。例えば、ＳＳＤが縮小される場合、放射強度はそれに従って削減できる。

図５および６は、もう一つの変形実施形態を示している。図５および６に示した実施形態は、Ｘ線源９とＸ線検出器１１の間の距離の調整のために、拡張ハウジング２７を備えており、Ｘ線検出器１１がその中で並進できるようになっている。変形実施形態においては、Ｘ線源９は回転アーム６に固定されており、回転アーム６自身は、ＳＯＤを縮小するためにＸ線源９と共に動かされる。同時にＸ線検出器１１は、ハウジング２７内でＸ線源９に向かって移動され、ＳＳＤも縮小される。

回転アーム６の動作は、並進および回転手段７によって、特に、回転軸８をＸ方向およびＹ方向に移動させることによって実施できる。Ｘ線源９が回転アーム６と一緒に移動すると、回転軸８は、対象物２６の中心にはもはや位置せず、偏心位置に移動している。これは子供用動作モードにおける回転アーム６の動作に影響しうる。

図７は、大人用および子供用動作モードにおけるＣＴ撮影の間の、回転アーム６の動作を示している。図７は特に、子供用動作モードで対象物２６をＣＴスキャンしているときの、Ｘ線源９、Ｘ線検出器１１、放射束２０の中心２８の異なるポジションを示している。

図２と３に示した実施形態において、回転軸８は、大人用動作モードと子供用動作モードでＣＴ画像を生成するために固定されたまま維持され、回転アーム６は基本的に固定された回転軸８の周囲１８０°にわたって回転し、Ｘ線源９とＸ線検出器１１は回転軸８の周囲で半円運動を行う。図５および６に示す変形実施形態の子供用動作モードにおいては、回転軸６は、Ｘ線源９とＸ線検出器１１が仮想回転軸２９の周囲を回転運動するように動かされてもよい。仮想回転軸２９の周囲の動作は、回転軸８を円形軌道３０に沿って移動させることで達成される。円形軌道３０は、仮想回転軸２９を中心とし、回転軸８の円形軌道３０上の位置を示す回転角φは、回転軸８の周りを回転する回転アーム６による軸回転角αと同位相である。この円形軌道３０に沿った特殊な動作によって拡大率が維持される。しかしながら、図５および６に示した変形実施形態の子供用動作モードにおいて、検出器平面２４を回転軸８に向かって移動させ、回転軸の位置は変更せずに、回転アーム６を回転軸８の周囲で回転させることで、拡大率を変更することも可能である。

図８は、パノラマ断層撮影時の回転アーム６の動作を示している。図７に示されるように、大人の歯列弓３１および子供の歯列弓３２のパノラマ断層撮影を行う間の、Ｘ線源９、Ｘ線検出器１１および放射束２０の線束中心２８が様々な位置で図示されている。パノラマ断層撮影の間、線束２０の線束中心２８が、それぞれの歯列弓３１又は３２に対して基本的に直角になるように回転軸８を移動させる。回転軸８はさらに、撮像される垂直に配置した平面に対する拡大率が変わらないように移動される。図５および６の実施形態が使用される場合、回転軸８は、大人の歯列弓３１を撮影するために大人用動作モードで軌道３３に沿って動かされる。子供を検査する場合には、Ｘ線源９とＸ線検出器１１の間の距離は、回転軸８をずらし、Ｘ線検出器１１を回転アーム６に沿ってＸ線源９に向かって移動させることで縮小され、変更された軌道３４となる。この軌道３４に沿った特定の動きにより拡大率が維持される。しかしながら、図５および６に示した変形実施形態の子供用動作モードにおいて、検出器平面２４を回転軸８に向かって移動させ、軌道３３を子供用動作モードでも使用することで、拡大率を変更することも可能である。この場合、拡大率は好ましくは１０％又は２０％以内で縮小される。

完全を期すために注記すると、図２および３による実施形態は、歯列弓が同じ、またはほぼ同じであることを前提として、基本的に大人用動作モードと子供用動作モードの両方に同じ軌道を使用している。

Ｘ線検出器１１の動作は、異なる機構によって実施できる。

図９は、Ｘ線検出器１１のハウジング２７内で、Ｘ線検出器１１と一緒に回転並進を実施する機構３５の斜視図である。機構３５は、回転アーム６の長手方向の軸３６に対して垂直に配置されている。回転アーム６の長手方向の軸３６は、通常、放射束２０の線束中心２８に並行である。機構３５のベースプレート３７が、回転アーム６の長手方向の軸３６に対して垂直に配置されている。ガイドレール３８がベースプレート３７に固定されている。ガイドブロック３９はガイドレール３８上を摺動できるので、可動プレート４０がベースプレート３７に沿って移動できる。可動プレート４０の動作の制御に、モータプレート４１がベースプレート３７の一方の端部に固定されている。モータプレート４１は、レール３８に沿って伸びる送りねじ４３を駆動する並進モータ４２を保持している。送りねじ４３にはスリーブ型送りねじナット４４がかみ合っており、送りねじ４３が回転すると、これに沿ってスリーブ型送りねじナット４４が移動する。スリーブ型送りねじナット４４は、送りねじブロック４５に取り付けられており、これがさらに可動プレート４０に取りつけられている。モータ４２が送りねじ４３を駆動すると、可動プレート４０はこれによりガイドレール３８に沿って動く。

可動プレート４０は、機構３５の他のパーツを保持する延長プレート４６を保持している。これらのパーツは図１０に見て取れる。延長プレート４６の反対側の端部には、複数の軸受４７が設けられ、その各々がガジオン４８を保持している。各ガジオン４８の一端には、ベルトプーリ４９が取り付けられている。2つのベルトプーリ４９は、両ベルトプーリ４９の間でカムベルト５０の一方の面に配置されたアイドラープーリ５１によりテンションがかかったカムベルト５０を引っ張っている。カムベルト５０の反対側の部分では、固定プレート５２と駆動プレート５３が、カムベルト５０を圧着している。送りねじブロック５４は駆動プレート５３に取り付けられている。送りねじブロック５４は、送りねじ５６に嵌められたスリーブ型送りねじナット５５を保持している。送りねじ５６の駆動のために、モータプレート５７が延長プレート４６の一端に固定されている。モータプレート５７は、送りねじ５６を駆動する回転モータ５８を保持している。モータ５８は、送りねじ５６を回転させ、駆動プレート５３と固定プレート５２が、カムベルト５０と一緒に動かされる。カムベルト５０の動きが、ガジオン４８の回転を引き起こす。

図１１から見て取れるように、ガジオン４８の回転は、延長プレート４６下部の、ガジオン４８のもう一方の端部に搭載された旋回アーム５９の旋回動作となる。旋回アーム５９のもう一方の端部は、旋回プレート６１によって保持された軸受６０に係止されている。旋回プレート６１は最終的にＸ線検出器１１を保持する。旋回プレート６１には複数の溝６２が設けられており、ガジオン４８のヘッドが旋回プレート６１を通過できるようになっている。

機構３５は、パノラマ断層撮影又はＣＴ撮影の目的で、Ｘ線検出器１１の位置調整を行うために、Ｘ線検出器１１を回転アーム６の長手方向軸３６に対して横方向に移動するのに使用できる。機構３５はさらに、旋回プレート６１が回転アーム６の長手方向の軸３６の方向に動くように、旋回アーム５９を軸回転させることで、Ｘ線源９とＸ線検出器１１の間の距離の調整に使用できる。旋回アーム５９は、１８０°軸回転させるのが好ましいが、より小さな角度の軸回転でもよい。この場合、横方向の移動は、レール３８に沿った相応する横方向の移動で補正することができる。

機構３５の主な利点は、Ｘ線検出器１１を比較的素早くＸ線源９の方向に移動できる点で、なぜなら、旋回アーム５９を１８０°回転させるためには、スリーブ型送りねじナット５５は短い距離を移動するのみでよく、旋回アーム５９の回転により移動する距離は、旋回アーム５９の長さの２倍であるからである。もう一つの利点は、機構３５では、パノラマ断層撮影およびＣＴ撮影の要求に応じてＸ線検出器１１の位置を調整する目的で、Ｘ線検出器１１の横方向の移動も可能な点である。

図１２は、Ｘ線源９とＸ線検出器１１の間の距離が、クロスリンク機構６３の使用により変更される代替機構を示している。クロスリンク機構６３は、回転アーム６の長手方向軸３６に対して垂直に配置したベース６４を具備する。２本の平行なレール６５がベース６４に取り付けられている。スライドブロック６６はレール６５上に搭載されており、その一端がスライドブロック６６に可動式に取り付けられた支柱６８を含む折り畳みサポート６７を保持している。支柱６８のうち２本は、中央のクロスベアリング６９によって相互に接合されており、そのもう一端では、Ｘ線検出器１１を搭載することができるサポートプレート７１を保持する支持ブロック７０を保持している。折り畳みサポート６７は、ベース６４に搭載されたモータ７２で駆動される。モータ７２は、トラバース７５に嵌め付けられたナット７４とかみ合う送りねじ７３を駆動する。トラバース７５は、各々のレール６５のもう一方の端部に搭載された一対のスライドブロック６６に接続されている。

クロスリンク機構６３も、Ｘ線検出器１１の素早い動きを可能にしている。なぜなら、ナット７４が送りねじ７３に沿って、サポートプレート７１の距離の半分に相応する距離のみを移動するだけでよく、それによりＸ線検出器１１はＸ線源９に向かって動くからである。

図１３は、Ｘ線源９とＸ線検出器１１の間の距離の変更に用いることができる直線運動機構７６を示す。直線運動機構７６は、レール７８を備えたベース７７を具備する。ベース７７は、モータサポート７９も保持し、これがまたモータ８０を保持している。モータ８０は、回転アーム６の長手方向軸３６に沿って伸び、トラバース８３で保持されナット８２とかみ合う送りねじ８１を駆動する。トラバース８３は、両レール７８の間にわたり、レールに搭載されたスライドブロック８４により保持されている。Ｘ線検出器１１は、回転アーム６の長手方向軸３６が送りねじ８１に沿って伸びるように、トラバース８３に搭載されている。

この直線運動機構７６の特記すべき利点は、直線運動機構７６が特に安定性と信頼性が高いことである。

注記すべきは、説明されているこれらの機構は組み合わせてもよい点である。

さらに注記すべきは、子供用動作モードは小柄な大人にも使用できる点である。また、いくつかの異なる動作モードを、被験者である患者１４の背の高さに合わせて適用することも可能である。各々の動作モードは、装置１を患者１４それぞれの大きさに合わせるためにＸ線源９とＸ線検出器１１の間の異なる距離を利用する。装置１はまた、患者の大きさを特定し、この特定の結果に応じて、異なるステップで、または連続して距離を調整するための検出手段が具備されていてもよい。これらの検出手段が、頭部１３または患者１４の物理的パラメータの１つ以上を特定する目的に適合されていてもよい。これらのパラメータは、例えば、患者１４の体重、患者１４の身長、頭部１３のサイズ等、あらゆる適切なパラメータでありうる。これらのパラメータは、検出手段が具備されていなかったり、十分な検出手段が具備されていなかったりする場合は、装置１のオペレータにより手動で入力されてもよい。制御ユニット１６は、その場合、選択したＳＳＤに合わせてＸ線源９の操作パラメータを適用できる。例えば、ＳＳＤが縮小されると、放射強度は、Ｘ線源の電流を下げることにより、相応して削減できる。

ＳＳＤが可能な限り縮小されると、干渉が起こる可能性がある。特に、Ｘ線検出器１１のハウジング２５が、図１４に示すように、頭部１３または頭部固定具１５と干渉する可能性がある。これは特に、頭部固定具１５が突出したこめかみ支持具８５を装備していることがあるためである。図１４には、こめかみ支持具８５が閉じて頭部に接触している状態と、開いて頭部１３より離れている状態のこめかみ支持具８５が図示されている。開いた位置は破線で、閉じた位置は実線で示している。

図１５から見て取れるように、こめかみ支持具８５は、耳の上方８７、頭部１３の相反する側に接触する二つの接触部分８６を有する。接触部分８６はそれぞれ支部８８で保持され、その下端は、ベース９０に配置されたピボット軸受け８９で支持されている。ベース９０はさらに顎支持具９１または走査プロセスの間歯列の位置を固定する目的で、患者１４が検査の間、噛み押さえるバイトブロック９２、あるいはその両方を保持していてもよい。

図１４に示すように、こめかみ支持具８５の開閉時の位置が明確に定まっていないため、Ｘ線検出器１１のハウジング２５とこめかみ支持具８５との干渉が起きる可能性がある。さらに、頭部１３の特異な形により、Ｘ線検出器１１のハウジング２５と患者１４の頭部１３との干渉が起きる可能性がある。例えば、患者１４の後頭部１３がまれに突出しているために、走査軌道に沿ったハウジング２５の動きを妨げることがありうる。

このような干渉は、患者の頭部１３またはこめかみ支持具８５を直接測定することによって避けうる。このような測定には、定規やノギスといった機械的な測定工具を使用できる。またＬｉＤＡＲをはじめとする光学レーザー走査技術も使用できる。さらに別の方法として、頭部１３の大きさおよびこめかみ支持具８５の位置を特定するために、カメラの使用とそれに続く画像認識がある。この場合、画像認識が安全にこめかみ支持具８５の位置を認識できるよう受動光マーカーをこめかみ支持具８５に配置できる。こめかみ支持具８５の位置は、その位置が無線発振器によって発信され受信されることで検出される、パッシブ型無線マーカーを使っても特定できる。ベース９０は、最終的に支部８８の角度位置を検出する位置エンコーダを装備していてもよい。これらの手段の中からの一つ、またはこれらの手段の組合せを使用することで、パノラマ断層撮影またはＣＴを開始する前に、頭部１３の大きさが特定することができる。

頭部１３の大きさの特定のあらゆる対策にも関わらず、撮像プロセスにおける干渉のリスクは残る。Ｘ線検出器１１が干渉検出器９３を具備している場合、この干渉のリスクを低減、または干渉を回避できる。そのような干渉検出器９３は、例えばハウジング２５内の検出器平面２４上に配置できる。なぜなら頭部１３の突出部分やこめかみ支持具８５は、そもそもパノラマ断層撮影やＣＴ撮影でその画像を生成する歯列よりも上方に位置しているからである。

Ｘ線源９との干渉を避けるため、Ｘ線源９は干渉検出器９４を具備していてもよい。

以下では、干渉検出器９３および９４の異なる可能な実施形態を記述する。簡略にするため、説明は、Ｘ線検出器１１およびハウジング２５の周りの領域のみを言及しているが、Ｘ線源９やハウジング２２の周りの領域にも当てはまる。

図１６は、静電容量式距離センサ９５が干渉検出に使用されている実施形態を示す。静電容量式距離センサ９５は、センサ電子部品９７に繋げられた２つの電極９６を含み、センサ電子部品は制御ユニット１６で読み取ることができる。

電極９６は電磁場９８を生成するが、物体、つまり頭部１３またはこめかみ支持具８５が電極９６に接近するとこれが乱れる。それにより、電極９６の静電容量が変化し、ハウジング２５と頭部１３またはこめかみ支持具８５の衝突が差し迫っていることが、センサ電子部品９７により、従って制御ユニット１６によって検出される。

図１７は、超音波式距離センサ９９が干渉の検出のために使用されている別の実施形態を示している。例示した超音波式距離センサ９９のセンサ電子部品９７は、頭部１３またはこめかみ支持具８５で反射される超音波信号１０１を発信および受信する超音波トランシーバ１００を操作する。超音波信号１０１のＴｏＦが測定され、これが超音波トランシーバ１００と頭部１３またはこめかみ支持具８５の間の距離の特定に使用される。センサ電子部品９７も、結果的に、差し迫っている衝突を検出することができる。

図１８は、光学式距離センサ１０２が干渉の検出に使われている別の実施形態を示す。光学式距離センサ１０２は、三角測量法の原理をベースにしている。光学式距離センサ１０２は、例えばレーザーやＬＥＤといった光束１０４を発する光源１０３を含む。光束１０４は、頭部１３またはこめかみ支持具８５によって反射されうる。反射された光１０５は、光位置センサ１０６に当たる。光位置センサ１０６に当たった反射光の位置情報は、センサ電子部品９７によって、光学式距離センサ１０２と頭部１３またはこめかみ支持具８５との間の距離を特定するのに利用される。この実施形態のセンサ電子部品９７は、結果として差し迫っている衝突を検出できる。

図１９は、ＴｏＦ式光学センサ１０７が干渉の検出に使用されている第４の実施形態を示す。ＴｏＦ式光学センサ１０７は、光のパルス１０９を出す光源１０８を含む。光のパルス１０９は、頭部１３またはこめかみ支持具８５で反射され、光検出器１１０で受信される。ＴｏＦはセンサ電子部品９７で測定され、この測定値に基づき、光源１０８と光検出器１１０の間で光のパルス１０９が移動した距離を特定できる。

光学システムの利点は、結果が、温度や湿度といった環境条件とは無関係な点である。

図１６から図１９に示した干渉検出器９３の例は、これらに制限するものと理解されてはならない。例えば、カメラの視野角内での対象物との干渉リスクを認識するために、カメラデータから画像を処理する視覚系など、他のいかなる距離センサも考慮に入れられる。

最後にさらに注記すべきなのが、本発明はここにおいては、歯科撮像装置に関して記述されている点である。しかしながら、本発明は、基本的に、患者１４の頭部１３のあらゆる領域の撮像に使用される装置、例えば、パノラマ断層撮影によって下顎骨または上顎骨、顎関節、または静脈洞の撮像のために、またはＣＴにより、特に患者１４の耳の周りの領域、鼻、喉の撮像といった頭部１３の他のいかなる領域の撮像のために、あるいはその両方の目的に使用される装置に利用できる。

本明細書の発明の詳細な説明および請求の範囲を通して、文脈上他の意味に解すべき場合を除き、単数は複数を包括的に含むものとする。特に、不定冠詞が使用される場合、本明細書は、文脈上他の意味に解す場合を除き、複数ならびに単数であることを意図していると理解されるべきである。

本発明の特定の観点、実施形態または例に関連して記述されている特長、整数、特性、コンポーネントまたはグループは、これらと矛盾しない限り、ここに記載されている他のいかなる観点、実施形態または例に適用可能と理解されるべきである。

Claims

患者の頭部領域のデジタル撮像のための装置であって、
Ｘ線照射のためのＸ線源と、
前記Ｘ線源で生成され、前記患者を透過するＸ線の検出のためのＸ線検出器と、
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器を搭載し、これらを互いに対峙するよう配置し、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間の距離を変更するための調整手段を具備する回転アームと、
前記回転アームを支えるための支持構造とを備え、モータ駆動される並進および回転手段が、前記回転アームと前記支持構造の間に介在する装置において、
前記装置は、
前記Ｘ線源、前記Ｘ線検出器、前記調整手段並びに前記並進および回転手段を制御し、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検知器の間の異なる距離を有する異なる動作モードで装置を動作させるための制御ユニットと、
前記制御ユニットに接続され、前記Ｘ線源または前記Ｘ線検出器、あるいはその両方が移動している間に、前記Ｘ線源または前記Ｘ線検出器、あるいはその両方と前記患者との干渉の可能性を検出するための干渉検出手段とを
備えていることを特徴とする装置。
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の距離を変更するために、前記制御ユニットが前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の双方を互いに接近させることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の距離を変更するために、前記制御ユニットが前記Ｘ線検出器だけを前記回転アームに固定された前記Ｘ線源に向かって移動させることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記制御ユニットが、さらに前記回転アームの回転軸を前記Ｘ線検出器の方向に移動させることを特報とする請求項3に記載の装置。
コンピュータ断層撮影のために、前記回転軸が、撮像対象上に位置する仮想回転軸を周回する軌道上を移動させられることを特徴とする請求項４に記載の装置。
前記Ｘ線検出器は、前記回転アームに対して固定されているハウジング内を移動することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
前記調整手段は、以下を含むグループから選択される前記Ｘ線検出器の位置決めのための手段を含む請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
前記回転アームの長手方向軸に対して、横方向の動作をするための手段を含む機構、
前記回転アームに対して旋回動作をするための手段を含む機構、
前記回転アームに取りつけられたベースと前記Ｘ線検出器の支持構造との間の距離を変更するためのクロスリンク機構、
前記Ｘ線検出器をガイド構造に沿ってＸ線源の方向に移動させる直線移動機構、および
これらの組合せ。
前記調整手段がモータ駆動であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置。
前記装置は、前記Ｘ線源と前記患者の間に配置され、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の間の距離が縮小される代替の動作モードにおいては、基本の動作モードより大きく開いている一次コリメータを備えていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置。
前記Ｘ線源の放射強度または露出時間、あるいはその両方は、選択された動作モードにおいて、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間の選択された距離に従って選択されることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか１項に記載の装置。
前記Ｘ線源の放射強度は、前記Ｘ線源のX線を生成する電流または電圧、あるいはその両方を調節することで、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間の選択された距離に合わせて調節されるか、
前記Ｘ線源の放射強度は、以前の値に、以前の動作モードでの前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の間の距離に対する現在の動作モードでのＸ線源と前記Ｘ線検出器の間の距離の比率の二乗を掛け合わすことにより、以前の値から現在の値に調節されるか、
またはその両方により調節されることを
特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の装置。
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間の距離が縮小された動作モードで装置が動作される場合、前記Ｘ線検出器の露出時間が短くなっていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の装置。
拡大率は種々の動作モードにおいて一定であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の装置。
前記装置は、
大きな患者用の基本の動作モードと、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間の距離が前記基本の動作モードで使用される距離と比較して縮小された、小さな患者用の代替の動作モードとによる動作に適合され、オプションとして前記基本の動作モードが大人用動作モード、前記代替の動作モードが子供用動作モードであるか、
前記患者の頭部領域のパノラマ断層撮影とコンピュータ断層撮影の両方のための少なくとも一の前記Ｘ線検出器を備えているか、
またはその両方であることを
特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の装置。
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の間の距離は、前記患者の身体的パラメータを特定するための検出手段の結果に従って調整されることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の装置。
前記Ｘ線源が、前記Ｘ線源が移動している間、前記Ｘ線源と前記患者または患者の位置決め手段もしくはその両方と干渉する可能性を検出するための干渉検出手段を、または前記Ｘ線検出器が、前記Ｘ線検出器が移動している間、前記Ｘ線検出器と前記患者または前記患者の位置決め手段もしくはその両方と干渉する可能性を検出するための干渉検出手段を、あるいはその両方の干渉検出手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の装置。
前記干渉検出手段は、静電容量式距離センサ、超音波式距離センサ、光学式距離センサ、およびＴｏＦ式光学センサを含むグループから選択されることを特徴とする請求項１６に記載の装置。