JP5391482B2 - 口腔歯科画像センサ及びこのセンサを使用する放射線医学システム - Google Patents

Description

本発明は、口腔放射線医学歯科画像センサ、即ち患者の口の中に設置される放射線医学歯科画像センサに関するものであり、Ｘ線源は、センサの方向にＸ線を放出するために、患者の頬の外側に設置される。

従来、口の内側に設置されたセンサからの画像情報を伝送するために、センサを制御し、これにエネルギを供給するのにも使用されるワイヤー接続が用いられている。

ワイヤー接続の欠点は、脆いこと（裂ける危険性がある）、偶然ワイヤーを引っ張った場合、患者にとって不快であること、一般的に据え付けが厄介であることである。さらに、医療環境においては、患者と周囲にある電気備品とを電気的に絶縁するための要求条件が厳しく、主電源によって供給される装置（マイクロコンピュータ）を患者の口の中にあるモジュールに接続することが、これらの要求条件と両立しない。

したがって、エネルギを供給し、センサからの又はセンサへの情報を転送するための、ワイヤレス接続を作る試みがなされてきた。ワイヤレスのエネルギ供給（通常、誘導伝送による）は不便であるので、一般に、口の中に設置されたセンサ内のバッテリ（充電式である場合も充電式でない場合もある）を使用することが好ましい。センサからの画像情報は、さらに、（２０メガビット／秒程度の）高速で伝送されなければならない。何故なら、実際にはローカルエリアネットワークにおいてワイヤレスコンピュータ通信に使用される、好ましくは自由な周波数帯域内の、高周波伝送（ＷＬＡＮネットワークに割り当てられた周波数、たとえば２．４５ＧＨｚ）へと進む傾向があるからである。

しかし、問題は、この無線伝送が、次いで、コンピュータ環境においてより頻繁に使用されるようになってきた他の無線送信機の存在により、強い干渉を受ける危険性があることである。即ち、「ＷｉＦｉ」又は「ブルートゥース」タイプの周辺機器及びコンピュータカードが、センサから画像処理システムへの画像データの伝送に、特に強く干渉することがある。

この欠点は、画像全体の完全かつ信頼できる伝送を確実にするために、メッセージを重複して送信することによって克服されることがあるが、これには、伝送されるべき大容量の情報（通常、数十メガビット／画像）が既にある場合には、時間がかかる。

ある環境において局所的に使用されていない周波数を走査し、かつこの環境に応じてそれ自身の周波数及び／又はそれ自身のデータ転送速度を適応させる、「インテリジェント」送信機が使用されることもある。このような送信機には、必ず受信機が備えられる。これに伴って必要となる、受信する、分析する、及びインテリジェントに処理するための、複雑な電子機器により、患者の口の中にすべてを嵌め込むことが非常に困難となる。付随品及び消費電力により、法外に高いものとなる。次いで、システムを、口の内側に置かれたセンサと、センサから開始して口の外側に出る接続線と、患者のポケットの１つ内の送受信機と、この口腔外送受信機と画像を収集しなければならないオペレーティングシステム（マイクロコンピュータ）との間のインテリジェント高周波リンクとに分ける必要がある。このような設定は複雑である。

これらの欠点を回避するため、本発明は、センサは口の内側に置かれるが、センサをオペレーティングシステムに接続するためのワイヤーを使用せず、かつ高周波伝送を使用せずに、画像情報をシステムに伝送することが可能であることが実証されているという観察に基づく。

本発明は、患者の口の中に挿入されるよう構成されており、一方には放射線医学画像を表す電気信号を配信する画像検出マトリックスと、他方にはマトリックスからの信号を受信し、かつ光学的に伝送されるべきデジタル画像に対応するバイナリ光パルスを放出するよう構成された光源とを有する放射線医学画像センサと、患者から距離を隔てて設置されており、口の中に設置された光源に起因する光変調を検出するよう構成され、かつこの変調に対応する信号を（特に、収集された画像を格納するために）画像処理デバイスに伝送するよう構成された光受信機とを備えた、口腔歯科放射線学システムを提供する。

したがって、意外なことに、伝送されるべき情報源が、光による伝送を含まないことが予想される環境内（口の内側）にある場合にも、光源により情報を伝送することを提案する。

簡単であるという利点を有する第１の変形形態においては、光源は、放出された光の一部が頬を通過し得るような波長及びパワーで、患者の口の内側だけに放出する。つまり、光のこの部分が、この周辺光の変調の形態で周辺光に重ね合わされるので、受信機は、光の変調を、したがってこの変調によって伝送された画像情報を検出し得る。光源は、実質的に単色の光を放出する、レーザダイオード又は発光ダイオードであることが好ましく、受信機には、単色の光の波長を中心とする狭い通過帯域の光学フィルタが設けられる。使用される波長は、７００から９００ナノメートル、好ましくは７８０から８８０ナノメートルの帯域（赤外線又は近赤外線）内にあり、この帯域内で、頬の皮膚を、放出された光のかなりの部分が通過できるようになる。

頬の光学伝送要因による影響を受けないということで、伝送の点で非常に好ましい解決方法は、光源（ここでも、実質的に単色のレーザダイオード又は発光ダイオードであることが好ましい）に面して、口の内側に光ファイバの第１の端部を設置することにあり、光ファイバは、第２の端部と、センサが口の中にある場合に第２の端部が口から出られるような長さとを有する。第２の端部には、ファイバから受信された光を患者の環境内に散乱させる、簡単な光ディフューザが設けられる。ディフューザからの光の一部を遠隔受信するよう設置された受信機は、受信した光の変調を検出し、この変調により、放射線医学画像情報が運ばれる。受信機には、ここでも、エミッタによって放出された色を中心とする光学フィルタが設けられることが好ましい。

ディフューザは、光がほぼ全方向に放出されるように、光ファイバの端部に設置された半透明材料のボールであることが好ましい。

オペレーティングシステムからの情報又は命令を受信するのに使用される、センサのための第２の光ファイバがあることが好ましい。このファイバは、口の中に置かれたセンサと一体の光受信機に面した第１の端部と、第１のファイバと同じ場合もあれば異なる場合もある光ディフューザに接続された、口の外側にある第２の端部とを有する。

本発明は、放射線医学システムだけでなく口腔放射線医学センサ自体、それは、放射線医学画像をデジタル電子信号に変換する手段と、これらの電子信号によって変調される光源とを備え、口の外側に置かれた光受信機のための、前記センサによって収集された放射線医学画像についての情報を光学的に伝送することを可能にする、にも関する。

添付図面を参照しながら、以下の詳細な記述を読むことにより、本発明の他の特徴及び利点が明らかとなろう。

図１は、本発明による歯科放射線学システムを概略的に表している。即ち、この歯科放射線学システムは、検査されるべき顎部にＸ線フラッシュを放出することが可能なＸ線源１０と、患者の口の中に設置された（破線で表された）放射線医学画像センサ２０と、患者の口の外側に設置されているが、センサに電気接続されていない感光性受信機３０と、受信機に接続されており、受信機によって検出されたデジタル光信号を受信し、運ばれる画像情報をこれから抽出するようこれらを復調し、その復調された信号を電子画像に変換することが可能な画像分析システム４０とを備える。この画像は、システムのメモリ内に格納される又は表示画面（図示せず）に表示されるものである。

放射線医学画像センサは、従来、Ｘ線を感知し、かつ受信されたＸ線画像を光画像に変換するシンチレータ層と、シンチレータ層の後ろに設置された光画像検出のためのマトリックスとを有する。マトリックスは、Ｘ線フラッシュの瞬間に検出された放射線医学画像を表すデジタル電子信号（又はアナログであるが、その後デジタルに変換される電子信号）を配信する。

従来にはなかったことであるが、画像センサには、さらに、発光源（好ましくは、発光ダイオード）と、この光源を変調する手段とが設けられる。変調手段は、マトリックスからの、伝送されるべき放射線医学画像を表すデジタル電子信号を受信し、これらのデジタル信号に応じて、光源によって放出された光を変調する。

図１の場合の光源は、口の内側で放出する。即ち、光源の波長は、赤外線又は近赤外線の範囲内で選択される（患者の肉体（特に頬）がある透明性を有する波長）。変調された光パワー部分が、患者の皮膚から、及び／又は口が開いている場合には口から出る。この光パワーは、全方向に放出される。

感光性受信機は、このパワー部分の一部を収集し、これを電子信号に変換し、これを画像分析手段に伝送する。受信機には、光源によって放出される主要波長を中心とする波長選択フィルタが設けられて、環境内に存在する光源ができる限り受信に干渉しないことが好ましい。フィルタの通過帯域は、３０ナノメートル程度であるべきである。受信機は、患者のかなり近くに、たとえば、数１０センチメートル以下離れて設置されることがある。具体的には、これもＸ線源を担持するシステムの一部によって担持されることがある。これは、Ｘ線源が、一般に、頬の数センチメートル以内に近づけるようにする関節式アーム上に設置されることが公知であるからである。受信機は、関節式アーム自体によって担持されることがある。

図２に表されている好ましい変形形態においては、患者の頬を通る光学伝送の問題が無くなり、光ファイバ２２が設けられ、この第１の端部は、（患者の口の内側の）光源に面して固定され、この別の端部は、口の外側に出る。この他方の端部は、ソースからファイバによって収集された光が全方向に又はいずれにしても弱い指向性を有して外に放出されるように拡散する。このため、半透明のボールが、光ディフューザのこの機能を果たすよう接着剤で接着されることがある。ボールは、ホワイトナイロンなどの、アルミナ又はプラスチック製であり得る。これは、当該波長で透明である、オーバーモールドプラスチックのシェルによって保護された、約１ｍｍの直径のボールであり得る。

放出された光の一部が、受信機によって遠隔収集され、画像分析システム４０に伝送される。

患者の口から出る光ファイバを備えた実施形態における、本発明による口腔センサの詳細が、図３に見られる。

センサは、１つの面上に集積回路チップ５２を担持するプリント回路５０を備えており、この１つの面上に、放射線医学画像センサそれ自体、即ち、Ｘ線に反応するシンチレータで覆われた光画像検出マトリックスが形成される。マトリックスは、画素の光レベルを表す電子信号を確立する。即ち、数センチメートルの側部の長さを有するチップ５２が、電子信号をそれぞれの画素を表すデジタル信号に変換することを可能とするアナログ／デジタル変換回路を備える。

信号は、プリント回路５０上に、好ましくはその他の面に取り付けられた、発光ダイオード（ＬＥＤ）５４又はレーザダイオードに印加される。ダイオードは、チップ５２から受信したデジタル信号に従って光パルスを放出する。放出された光は、眼に有害でなく、かつ好ましくはかなり強い単色の波長を有する赤外線であることが好ましい。プリント回路５２は、図３に表されている構成要素５５以外の回路要素を有することがある。

約１０ｃｍの長さのプラスチック材料５８の柔軟な被膜内に含まれている光ファイバ５６が、ダイオード５４の放出面の前に（透明な光学接着剤によって）接着剤で接着された端部を有する。このファイバは、透明な光学接着剤により光ディフューザ６０に接着剤で接着された別の端部を有する。ディフューザ６０は、半透明材料（ホワイトナイロン又はアルミナなどのプラスチック材料）のボールである。そのほぼ球の形状により、光ファイバからの光を広い立体角で分散することが可能となり、したがって、受信機３０（図２）が放出された光を受信するために、光ファイバの特有の配向を見つける必要がない。被覆光ファイバは、その第２の端部のどこにも装着されていないので、不意に動かして裂けたりする危険性がない。被覆ファイバの直径は、約１ｍｍである。

集積回路チップ５２とダイオード５４と被覆光ファイバの第１の端部とを備えた、プリント回路５０及びその構成要素のすべてが、光ファイバが出ないよう密閉されたケーシング６２内に収容される。ケーシングはまた、プリント回路及びこれに担持された構成要素の独立した電力供給を可能にするセル又はバッテリ６４を含むことが好ましい。また、ケーシングが透明プラスチック材料製であり、また被覆光ファイバが、ケーシング内に貫通するのではなく、レーザダイオード５４に面してケーシングに接着剤で接着されるようにしてもよい。

例示的実施形態においては、センサのケーシングの寸法は、以下の通りである。即ち、Ｌ＝約３５ｍｍ、ｌ＝約２５ｍｍ、Ｈ＝約１０ｍｍである。

任意に、放射線医学システムがまた、反対方向の、即ちシステムから口の中に設置されたセンサへの、光学通信用手段を備えるようにしてもよい。この選択肢は、第２の光ファイバ７０及び光ダイオード７２の形態で、図３のセンサ内に設けられる。光ダイオードは、プリント回路５０上に取り付けられる。第２の光ファイバは、第１の光ファイバと同じ被膜内に取り付けられることが好ましく、実質的に任意の方向に到着する光を収集するように、同じ拡散ボール６０に光学接着剤の接着剤で接着された第１の端部を有する。光ダイオードは、システムからの情報又は命令を受信し、（特に集積回路チップ５２により）これらを処理させ得る。システムに関連付けられた光エミッタが、この情報又はこれらの命令を伝える光パルスを放出することがあり、このため、放出される光の波長は、レーザダイオード５４によって放出される波長とは異なることが好ましく、したがって、発信光パルスと着信光パルスとの間には、乱れを起こさせる干渉がない。

たとえば、（システムからセンサへの）着信パルスは、Ｘ線フラッシュを起動するための情報を送信するのに、又はセンサに画像又は画像の一部の送信又は再送信を要請するのに、又はセンサのある機能（露光時間など）をパラメータ化するのに使用されることがある。着信方向の情報伝送速度は、伝送されるべき画像がないので、発信方向の情報伝送速度よりはるかに遅いことがある。

受信された情報と放出された情報とを分離して、受信された情報をセンサ上に設置された光受信機に伝送するための、ファイバの出力部に分割手段がある場合には、１つの光ファイバを備えただけの、双方向システムが設けられ得ることに留意されたい。この分割は、たとえば、ダイクロイックミラーを利用して実施されることがある。即ち、従来のミラーを用いて、患者の口の外側からの情報を受信するために確保された時間中に内部の光源を周期的に消滅させるプロトコルを使用して、一時的に分離することにより実施されることがある。レーザダイオード自体は、それ自体が伝送中に使用されていない場合、光ダイオードとして使用されることがある。

本発明による歯科放射線学システムを表す図である。 本発明の変形形態における放射線医学システムを表す図である。 画像センサの実際的な実施形態を表す断面図である。 センサを上から表した図である。

Claims (8)

1. 患者の閉じた口の中に挿入されるよう構成されている放射線医学画像センサを具えた口腔歯科放射線学システムであって、
   前記放射線医学画像センサは、一方で放射線医学画像を表す電気信号を配信する画像検出マトリックス（５２）を、他方で前記画像検出マトリックスからの信号を受信し、かつ光学的に伝送されるべきデジタル画像に対応するバイナリ光パルスを放出するよう構成された光源（５４）を、担持するプリント回路（５０）とを有し、
   前記口腔歯科放射線学システムは、さらに患者から距離を隔てて設置されており、かつ閉じた口の中に設置された前記光源に起因する光変調を検出するよう構成され、かつ該変調に対応する信号を画像処理デバイス（４０）に伝送するよう構成された光受信機（３０）とを備え、
   前記光源（５４）が、閉じた口の内側の光ファイバ（５６）の第１の端部に接続され、前記光ファイバが、第２の端部と、前記放射線医学画像センサが閉じた口の中にある場合に前記第２の端部が閉じた口から出られるような長さとを有し、
   前記光ファイバの前記第２の端部には、前記光ファイバから受信された光を患者の閉じた口の外側に散乱させる、簡単な光ディフューザ（６０）が設けられる
   口腔歯科放射線学システム。
2. 前記光ディフューザが、前記光ファイバの前記第２の端部に設置された、半透明材料のボールであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記放射線医学画像センサが、オペレーティングシステムからの情報又は命令を受信する、前記放射線医学画像センサのための手段を備え、
   該情報が、前記光ファイバにより光学形態で受信され、前記プリント回路上に配置された、前記受信機とは別の受信機に伝送され、
   分割手段が、放出された、デジタル画像に対応する前記バイナリ光パルスを、前記受信された情報から分離し、前記受信された情報を前記別の光受信機に伝送するために、前記光ファイバの前記第１の端部に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
4. オペレーティングシステムからの情報又は命令を受信するのに使用される、前記放射線医学画像センサのための第２の光ファイバ（７０）を有し、
   前記放射線医学画像センサが、前記第２の光ファイバの一方の端部に面する光ダイオード（７２）を備え、前記第２の光ファイバが、前記放射線医学画像センサが口の中にある場合に他方の端部が口から出られるような長さを有することを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
5. 前記第２の光ファイバの前記他方の端部が、光ディフューザに接続されることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステムのための口腔放射線医学センサであって、
   閉じた口の中で、一方で放射線医学画像をデジタル電子信号に変換する手段（５２）を、他方で放射線医学画像をデジタル電子信号に変換する手段（５２）からの信号を受信し、かつ、光学的に伝送されるべきデジタル画像に対応するバイナリ光パルスを放出する光源（５４）を、担持するプリント回路（５０）を有し、閉じた口の外側に置かれた光受信機のための、前記センサによって収集された前記放射線医学画像についての情報を光学的に伝送することを可能とし、さらに、前記センサが光源に面して設置された第１の端部を有し、かつ、前記口腔放射線医学画像センサが閉じた口の中にある場合には、第２の端部が患者の口から出られるような長さを有する光ファイバ（５６）を備え、光ディフーザ（６０）が、前記光ファイバの前記第２の端部に設置される、口腔放射線医学センサ。
7. 患者の閉じた口の中に挿入されるよう構成されている放射線医学画像センサを具えた口腔歯科放射線学システムであって、
   前記放射線医学画像センサは、一方で放射線医学画像を表す電気信号を配信する画像検出マトリックス（５２）を、他方で前記画像検出マトリックスからの信号を受信し、かつ光学的に伝送されるべきデジタル画像に対応するバイナリ光パルスを放出するよう構成された光源（５４）を、担持するプリント回路（５０）とを有し、
   前記口腔歯科放射線学システムは、さらに患者から距離を隔てて設置されており、かつ閉じた口の中に設置された前記光源に起因する光変調を検出するよう構成され、かつ該変調に対応する信号を画像処理デバイス（４０）に伝送するよう構成された光受信機（３０）とを備え、
   前記光源（５４）が、前記センサが閉じた口の内側に設置された場合には、７８０から８８０ナノメートルの帯域内の波長で患者の閉じた口の内側で光を放出し、前記帯域内において、頬の皮膚を前記放出された光の一部が通過できる、口腔歯科放射線学システム。
8. 前記光源（５４）が、単色の光を放出するレーザダイオード又は発光ダイオードであり、前記受信機には、前記単色の光の波長を中心とする通過帯域の光学フィルタが設けられることを特徴とする請求項７に記載のシステム。

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