JP5855251B2 - 口腔外撮像のための柱高さの感知 - Google Patents

Description

本発明は、概して、口腔外歯科用撮像の分野に関し、より具体的には、撮像セッション（撮像作業）の開始前に柱高さを判定するための装置および方法に関する。

放射線撮像（技術）は、歯科医師にとって重要な価値を有することが認識されている。当該撮像技術は、様々な問題を識別し、患者の歯およびその支持構造に関連する他の測定値および所見を確認する際の補助となる。Ｘ線システムのうち、歯科治療の改善に特に有望なのは、（両あごと歯を含む）口部の、歯列全体を示す患者の連続パノラマＸ線写真を得ることが可能な口腔外撮像装置である。このタイプの画像を得るために、互いに一定の距離で維持される放射線源および撮像検出器が、患者を中心として同期して旋回し、患者を通して異なる旋回角度に向けられる放射線を方向付け、かつ検出することによって一連の画像を撮る。

ＣＴおよびパノラマＸ線撮像の両方を提供する複合システムが提案されてきた。例えば、Ａｒａｉらの「Ｘ−ＲＡＹ ＩＭＡＧＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」と題された、米国特許第６，１１８，８４２号は、ＣＴ撮像およびパノラマ撮像の両方に対するＸ線撮像装置を開示する。装置は、Ｘ線源と、対象を通過させたＸ線を検出するためのＸ線検出器と、Ｘ線源およびＸ線検出器が対象を横断して相互に空間的に対向するようにこれらを支持するための支持手段と、ＣＴモードとパノラマモードとの間を切り替えるためのモード切替手段と、を含む。Ｘ線を検出するために、１つの大面積Ｘ線検出器だけが使用される。Ｘ線撮像装置は、撮像セッション中にモードを切り替えることによって、両方の種類の画像を獲得することができる。しかしながら、提案された撮像装置は、ＣＴおよびパノラマ撮像の両方を、ただ１つの検出器を使用して実施する。申し分なく両方の撮像機能を実行可能とするには、高価な検出器を必要とする。

つい最近になって、Ｓａらの「ＣＯＭＢＩＮＥＤ ＰＡＮＯＲＡＭＩＣ ＡＮＤ ＣＯＭＰＵＴＥＤ ＴＯＭＯＧＲＡＰＨＹ ＰＨＯＴＯＧＲＡＰＨＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」と題された、米国特許第７，２３６，５６３号は、２つの独立したセンサまたは検出器を使用してＣＴおよびパノラマ撮像の両方を可能にする複合システムを開示した。例えば、本出願の図１は、Ｓａらの第’５６３号の撮像システムの実施形態として、複合されたパノラマおよびＣＴ撮像装置４０を示す。柱１８は、対象の高さに合わせて調整可能である。破線の輪郭で示される患者１２または他の対象は、Ｘ線源１０とＸ線撮像センサパネル２０との間に位置付けられる。Ｘ線撮像センサパネル２０は、露光（放射線被曝）を獲得するためにＣＴまたはパノラマセンサ２１のいずれかを位置付けるために、回転式架台３０上で回転する。ＣＴ撮像のため、ＣＴセンサ２１は、Ｘ線源１０に対して対象の後方に位置付けられる。操作員は、撮像設定の一貫として、ＣＴセンサ２１をこの位置に回転させる。同様に、操作員は、パノラマ撮像セッションの設定の一貫として、パノラマセンサ２１を対象の後方の位置に回転させる。

別の最近のシステムは、単一の装置からＣＴ、パノラマ、および頭部計測撮像を組み合わせる。Ｐａｒｋらの「ＣＯＭＢＩＮＥＤ ＰＡＮＯＲＡＭＩＣ，ＣＴ（ＣＯＭＰＵＴＥＤ ＴＯＭＯＧＲＡＰＨＹ）ＡＮＤ ＣＥＰＨＡＬＯＭＥＴＲＩＣ ＰＨＯＴＯＧＲＡＰＨＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」と題された、米国特許第７，４２４，０９１号が、そのようなシステムを説明する。

口腔外撮像用ならびに歯、骨、および患者の頭部の様々な他の組織の撮像用の撮像装置は、患者の身長に対していくらかの調整機能を有するべきである。図１の実施例を参照する柱１８は、同じ設備を様々な身長の大人または子供に使用できるように、容易に調節可能であるべきである。高さ調節は手動で実施することができるが、若干の自動化または少なくとも機械的補助を提供する調整方法のあることが好適である。この性能を提供するために、柱高さを測定する何らかの方法を有することが有用である。これは、調整プロセスの自動化を補助するだけではなく、類似のパラメータを使用して撮像検査を繰り返すことを容易にするデータも提供する。

伸縮自在の柱の高さ、または柱を上または下に動かす部品の高さを判定するための様々なタイプの解決法が提案されてきた。様々なタイプのリミットスイッチが、高さ設定に関するある程度の情報を提供するために用いられることができる。しかし、リミットスイッチは、実際の高さではなく、どの高さ範囲にあるかという情報（range information）のみを提供し得る。ロータリエンコーダおよび類似のデバイスがまた、高さの値を得るために提供されてきたが、使用される機械的アクチュエータと適合しないことがある。

このため、口腔外撮像装置の柱高さに対する測定装置の必要性が存在する。

米国特許第６１１８８４２号明細書 独国特許出願公開第１０２００５００７９３８号明細書 米国特許第７２３６５６３号明細書 米国特許出願公開第２００６／２１３９９６号明細書 欧州特許出願公開第２１３０４９１号明細書 米国特許第４７８２５０３号明細書

本発明の一つの目的は、口腔外撮像システムに対する改良された柱高さの感知の必要性に対処することである。本発明の特徴は、高さ位置を示す信号を提供するためのリニアポテンショメータデバイスの使用である。本発明の装置および方法は、複数の柱を使用するシステムを含む種々の撮像システム設計において使用され得る。

本発明の利点には、相対的な設計の簡潔さおよび異なる柱構造に対する適応性が挙げられる。本発明の高さ感知装置は、比較的目立たず、ほんの僅かなスペースしか必要としない。

これらの対象は、単なる例示的な実施例として与えられており、そのような対象は、本発明の１つ以上の実施形態の例示的なものであってもよい。開示された本発明によって本質的に達成される他の望ましい目的および利点が生じるか、あるいは当業者に明らかになり得る。本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義される。

本発明の一実施形態にしたがって、口腔外撮像システムが提供される。該装置は、柱上に支持される架台であって、その架台は、高さが調節可能であるＸ線源および少なくとも１つの撮像センサを支持する架台と、高さ調節の間、固定されたままである柱脚部分と、高さ調節を示す信号を提供するためのセンサ要素と接触する接触部材を備える高さ感知装置と、を備える。

本発明の上述の、および他の目的、特徴、および利点は、添付図面で例証されるように、以下の本発明の実施形態のより詳細な説明から明らかになるであろう。図面の要素は、必ずしも互いに対して一定の縮尺ではない。

口腔外撮像装置の斜視図である。 調節可能な柱上に回転式架台を有する口腔外撮像装置の概略図である。 調節可能な高さを有する２つの独立した柱をもつ口腔外撮像装置の上面図である。 調節可能な高さを有する２つの独立した柱をもつ口腔外撮像装置の側面図である。 調節可能な柱高さを有する撮像装置を示す概略図である。 本発明の一実施形態に従って、柱に沿った位置の高さ感知装置の部品を示す拡大図である。 図５Ａの実施形態において高さ感知に使用される部品を示す概略図である。 異なる設定の高さを有する高さ測定部品を示す。 異なる設定の高さを有する高さ測定部品を示す。 本発明の代替の実施形態における高さ感知を示す概略図である。 二本柱実施形態の高さ感知部品を示す概略図である。 図７を参照して説明される配置の部品を使用するアクチュエータの調整の論理流れ図である。

以下に本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図中、同一参照番号はいくつかの図面の各々の構造の同一要素を特定する。

それらが使用される場合、「第１の」、「第２の」等の用語は、いかなる順序または優先関係を必ずしも意味せず、１つの要素を別の要素からより明確に区別するために単純に使用され得る。本明細書で使用される「駆動可能」という用語は、電力の受信に応じて、および任意に、許可信号の受信に応じて示される機能を実行するデバイスまたは組の部品を示す。

本開示の文脈上で使用される「リニアポテンショメータ」という用語は、線形位置に応じた可変抵抗を有するデバイスを指す。本発明の説明される実施形態のリニアポテンショメータは、測定される線形位置の方向で延在する細長いセンサ要素、および測定される線形位置に対応する位置で細長いセンサ要素と接触する接触部材を有する。他のタイプのリニアポテンショメータが、代替として使用されてもよい。

本発明の実施形態は、口腔外撮像装置または調節可能な柱高さを有する他のデバイスの柱の高さ設定を感知すること、伝達すること、および記録することの必要性に対処する。図２Ａは、調節可能な柱１８の高さを有する口腔外撮像の撮像装置４０の部品を側面図で示す。この実施形態において、柱１８上の架台３０は、垂直に移動可能である。Ｘ線パネル２０および頭部計測撮像センサ２１の両方を、架台３０上に提供する。Ｘ線パネル２０およびＸ線源１０は、第１の水平アーム３６から吊設された延長部３２の上に設置される。頭部計測撮像センサ２１は、第２の水平アーム３８から吊設された延長部３４の上に設置される。

図２Ｂの上面図は、独立した柱１８および柱２８を使用する代替の配置を示す。柱１８は、Ｘ線源およびパノラマセンサ２０のための架台３０を有し、柱２８は、頭部計測センサ２１のための架台３０を有する。高さの測定および調整が、この設備配置にも必要とされ、特に頭部計測センサ２１の高さをＸ線源１０に対して平行にするために必要とされる。

図３は、本発明の一実施形態に従って、２つの柱１８および柱２８のそれぞれに対して調節可能な柱高さを有する口腔外撮像装置６０の正面および側面図を示す。この実施形態において、柱１８は、パノラマセンサまたは電子化されたトモグラフィ検出器として、パネル２０を有する。柱２８は、頭部計測センサ２１を有する。パネル２０およびセンサ２１の両方に対する支持機構は、さらなる詳細が後に説明されるように、ともに高さ感知デバイスを有する。

図４は、調節可能な柱高さを有する撮像装置を示す概略図である。この実施形態において、柱１８は、架台３０を備える移動可能な上部部分４２、および固定した下底部分４４を有する。任意のアクチュエータ４８は、可変的な患者の高さＨへの調整を可能にするように、移動部分４２に対して少なくともいくらかの支持を提供する。

本明細書で説明される本発明の高さ感知部品は、図２Ａの単一の柱構造、または代替として、移動可能部分が底部内に延在する図２Ｂの複数の柱の配置に使用されてもよい。

図５Ａは、本発明の一実施形態に従って、柱１８に沿った位置の高さ感知装置５０の部品を示す拡大図である。図５Ｂは、概略図においてそれらの部品を示す。高さ感知装置５０は、センサ要素５２として、メンブレンポテンショメータを有する。柱部分４２または４４のうちの一方と連結されて、センサ要素５２は、その表面に対する接触点に基づく可変電圧を提供する。指部または接触部材５４は、（柱部分４２または４４のうちの）他方に設置され、柱が垂直に延在する場合には、部分４２および４４の相対位置を示す電圧信号を得るために、センサ要素５２に対して滑り接触する。または、代替的に説明すると、図２Ａの配置による柱１８の底部と架台３０との相対位置を示す電圧信号を得るために、センサ要素５２に対して滑り接触する。図５Ｂに示されるように、拡大部Ｅにおいて、接触部材５４は、接触部材５４および表示用の他の部品と信号通信し、高さ情報を伝える制御論理プロセッサ７０に信号を提供する。制御論理プロセッサ７０は、例えば、専用プロセッサまたはマイクロプロセッサのいくつかのタイプ、ならびに記憶された電子命令を実行することができるホストコンピュータまたは他のデバイスのいずれかであってもよい。

メンブレンポテンショメータは、Ｈｏｆｆｍａｎｎ ａｎｄ Ｋｒｉｐｐｎｅｒ（スイス）、および他の製造業者からのＳＥＮＳＯＦＯＩＬ（登録商標）メンブレンポテンショメータ等、いくつかの製造業者から市販されている。これらのデバイスは、いくつかの形態があるが、典型的には、分圧器として設計される。すなわち、これらのデバイスは、摺動指部または他の接触部材の相対位置に関する信号を得るために、（通常は）離れてはいるが接触部材の位置で連携させられる複数の膜表面を有する。

図６Ａおよび６Ｂは、異なる設定の高さでの高さ測定部品を示す。図５Ａおよび５Ｂの配置を用いると、接触部材５４は、一方の高さ位置である相対的に低い柱高さで電圧信号Ｖ１を、ならびに第２の高さ位置である図５Ａの配置における相対的に高い柱高さで異なる電圧信号Ｖ２を得るように、圧力を掛けられた上でセンサ要素５２と接触する。操作中、制御論理プロセッサ７０は、メモリ７２内で表示される感知された電圧値または高さデータを記憶する。メモリ７２は、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）といった揮発性、または読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）といった不揮発性、または磁気性、または光学記憶性であり得る。制御論理プロセッサ７０はまた、高さ設定を表示するためのディスプレイ７４と信号通信した状態で示される。ディスプレイ７４は、例えば、ＬＥＤもしくはＬＣＤディスプレイといった数値読出し表示手段であってもよく、またはいくつかある詳細情報の中でも特に高さ設定を列挙するディスプレイモニタであり得る。本発明の一実施形態において、任意のアクチュエータ４８は、制御論理プロセッサ７０からの命令信号によって制御され、それぞれ個々の患者に合うような高さ調節の自動化を補助するために使用される。口腔外撮像装置に提供される任意の制御部６８は、高さ感知装置５０を使用し調整を監視すると同時に、アクチュエータ４８を使用して高さを調整するために使用され得る。

柱高さを示す信号は、図６Ａおよび６Ｂを参照して、接触部材５４（または５４ａ、５４ｂ）から得られると説明される。しかし、高さ信号は、他の方法でも得ることができることが、容易に理解されよう。例えば、６Ｃに示されるように、高さ位置は、図のように、センサ要素５２上の信号から判断され得る。

任意の患者の高さ関連情報を、得られた画像および任意の他の患者データと併せて蓄積することにより、この情報を呼び戻すとともに、撮像セッションの適切な高さ設定を推奨する、あるいは確認する等、次の撮像に使用することが可能になる。

センサ要素５２は、固定されたあるいは移動可能のいずれか一方の、高さ調節用の部品上に設置され、接触部材５４は他方に設置され得る。これにより、高さ調節をするときはいつでもセンサ要素５２と接触部材５４との間に相対的な垂直運動が存在するようになる。接触部材５４と制御論理プロセッサ７０との間の信号通信は、有線または無線であり得る。代替の実施形態において、高さ感知装置５０は、受信された第１の信号を有効にすることを補助する第２の信号を得るための第２の接触部材５４をもつ第２のセンサ要素５２を有する。

本発明の実施形態の高さ測定機能は、いくつかの異なるタイプの環境で、ならびにＸ線ヘッドおよびセンサを支持する単一の柱、または互いに何らかの方法で直線に並ばなければならない２つ以上の独立した柱を有する設備に対して使用され得ることが理解されよう。図２Ｂおよび３の二本柱の実施形態に対して、アクチュエータ４８が、１つの柱に沿う部品の高さを、別の柱に沿う部品との整合性を調整するために使用され得る。

図７の概略図は、本発明の実施形態に従って、図２Ｂおよび３の二本柱の実施形態に対する高さ感知部品および高さ調整部品を示す。各柱は、対応する高さ感知装置を有する。柱２８は、センサ要素５２ａおよび対応する接触部材５４ａを有する、高さ感知装置５０ａを使用する。柱１８は、センサ要素５２ｂおよび対応する接触部材５４ｂを有する、高さ感知装置５０ｂを使用する。制御論理プロセッサ７０は、図７の例示的実施形態における柱１８の一部として示されるように、各センサ要素５２ａ、５２ｂからの信号を取得し、得られた高さ情報をアクチュエータ４８を調整するために使用する。アクチュエータ４８を調整するために、制御論理プロセッサは、柱１８の高さ位置を表す最新の信号を得るように、接触部材５４ｂを定期的にポーリングする。アクチュエータ４８は、代替として、柱１８の一部であってもよく、または省略されてもよいことが理解されよう。アクチュエータ４８が存在しない場合、制御論理プロセッサは、メッセージを表示するか、あるいは適切な高さ調節を示す可聴的もしくは視覚的な信号を提供する。

図８の論理流れ図は、図７を参照して説明される部品配置を使用するアクチュエータを用いる調整を示す。最初の高さ調節ステップ１００において、柱２８に沿う高さが、患者の身長に従い操作員によって設定される。感知ステップ１０２において、高さ感知装置５０ａが、柱２８に沿う高さ位置を測定する。信号伝送ステップ１０４において、測定信号が、制御論理プロセッサ７０に提供される。処理ステップ１０６において、制御論理が、信号ステータスを確認する。アクチュエータ駆動ステップ１０８において、制御論理プロセッサ７０が、柱１８に沿う位置を変更するようにアクチュエータ４８を駆動する命令信号を送信する。移動ステップ１１０において、接触部材５４ｂから感知された信号が、最終的な目標位置（termination point）を示すものであるかが監視される。本発明の一実施形態にしたがって、頭部計測撮像に使用されるセンサ２１は、２−Ｄ撮像パネルであるが、しかし、代替として、線走査装置が、この画像を得るために使用され得る。

メンブレンポテンショメータは、部品高さを示す信号を提供するために使用され得るいくつかの異なる可能性のあるタイプのセンサのうちの１つであることが理解されよう。メンブレンポテンショメータは、低い機械的プロファイル、操作の容易さ、および直線距離を測定する用途への適合性といった利点を有する。校正の容易さおよび測定の再現性は、センサ要素５２として使用されるときに、メンブレンポテンショメータによって提供される追加の利点である。

本発明は、例示的な実施形態を参照して説明されてきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更が行われてもよく、同等物がそれらの要素と置き換えられてもよいことが当業者に理解されるだろう。したがって、本発明は、本発明を実行するために考慮された最適のモードとして開示される特定の実施形態に制限されないが、本発明は、添付の特許請求の範囲内に含まれるすべての実施形態を含むことが意図される。したがって、現在開示される実施形態は、全ての点に関して、例示的であり、制限ではないと見なされる。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって示され、意図の範囲内、およびそれらの同等物の範囲内でのすべての変更は、それらに包含されることが意図される。

パーツリスト
１０．Ｘ線源
１２．患者
１８．柱
２０．Ｘ線センサパネル
２１．センサ
２４、２６．アーム
２８．柱
３０．架台
３２、３４．延長部
３６、３８．アーム
４０．撮像装置
４２、４４．部分
４８．アクチュエータ
５０、５０ａ、５０ｂ．高さ感知装置
５２、５２ａ、５２ｂ．センサ要素
５４、５４ａ、５４ｂ．接触部材
６０．口腔外撮像装置
６８．制御
７０．制御論理プロセッサ
７２．メモリ
７４．ディスプレイ
１００．最初の高さ調節ステップ
１０２．感知ステップ
１０４．信号伝送ステップ
１０６．処理ステップ
１０８．アクチュエータ駆動ステップ
１１０．移動ステップ
Ｅ．拡大部
Ｈ．高さ
Ｖ１、Ｖ２．電圧信号

Claims (2)

1. 口腔外撮像システムであって、
   第１の支持柱と、
   前記第１の支持柱上に支持され、Ｘ線源および少なくとも第１の撮像センサを支持する第１の架台であって、前記第１の架台の相対高さが調節可能であり、前記第１の支持柱が、前記第１の架台の高さ調節の間、固定されたままである、第１の架台と、
   前記第１の架台または前記第１の支持柱に連結される第１の接触部材を備える第１の高さ感知装置であって、前記第１の接触部材が、前記第１の架台の前記高さを示す第１の信号を提供するための第１のセンサ要素と接触する、第１の高さ感知装置と、
   第２の支持柱と、
   前記第２の支持柱上に支持され、第２の撮像センサを支持する第２の架台であって、前記第２の架台の相対高さが調節可能であり、前記第２の支持柱が、前記第２の架台の高さ調節の間、固定されたままである、第２の架台と、
   前記第２の架台または前記第２の支持柱に連結される第２の接触部材を備える第２の高さ感知装置であって、前記第２の接触部材が、前記第２の架台の前記高さを示す第２の信号を提供するための第２のセンサ要素と接触する、第２の高さ感知装置と、
   前記第１の信号と第２の信号とを比較し、前記第１の架台および第２の架台のうちの１つまたは両方の高さ調節に対する命令を提供するための制御論理プロセッサと、を備える、システム。
2. 口腔外撮像システムの柱高さを感知するための方法であって、
   第１の支持柱と、
   前記第１の支持柱上に第１の移動可能な架台を支持することであって、前記第１の移動可能な架台が、Ｘ線源および第１の撮像センサを支持し、前記第１の移動可能な架台の相対高さが、前記第１の移動可能な架台の高さ調節の間、固定されたままである第１の支持柱に対して調節可能である、第１の移動可能な架台を支持することと、
   前記第１の架台の前記高さを示す第１の信号を提供するための第１のリニアポテンショメータと接触する第１の接触部材を備える、第１の高さ感知装置を提供することと、
   第２の支持柱と、
   前記第２の支持柱上に第２の移動可能な架台を支持することであって、前記第２の移動可能な架台が、第２の撮像センサを支持し、前記第２の移動可能な架台の相対高さが、前記第２の移動可能な架台の高さ調節の間、固定されたままである第２の支持柱に対して調節可能である、第２の移動可能な架台を支持することと、
   前記第２の架台の前記高さを示す第２の信号を提供するための第２のリニアポテンショメータと接触する第２の接触部材を備える、第２の高さ感知装置を提供することと、
   前記第１の信号と第２の信号との比較に従って、前記第１および第２の移動可能な架台のうちの１つまたは両方の前記高さを調整することと、を含む、方法。
   
   

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