KR101252143B1 - 들쑥날쑥한 방형 형상을 갖는 방사선 영상장치 및 구강외 치과용 영상장치 - Google Patents

들쑥날쑥한 방형 형상을 갖는 방사선 영상장치 및 구강외 치과용 영상장치 Download PDF

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Abstract

방사선 영상장치는 엑스레이에 반응하는 불규칙한 장방형 형상의 활성영역을 한정하는 복수개의 개별 검출기를 포함하며, 상기 활성영역의 길이를 따라 상이한 폭을 갖는다. 상기 개별 검출기는 상이한 장방형 형상으로 이루어져서 마더보드 상에 설치된다. 상기 마더보드는 2개의 개별 검출기 중 제 1 개별 검출기가 설치된 제 1 모듈과, 상기 제 1 모듈에 착탈식으로 연결되면서 2개의 개별 검출기 중 제 2 개별 검출기가 설치된 제 2 모듈로 형성된다.

Description

들쑥날쑥한 방형 형상을 갖는 방사선 영상장치 및 구강외 치과용 영상장치{A Radiation Imaging Device With Irregular Rectangular Shape And Extraoral Dental Imaging System Therefrom}
본 특허출원은 2007년 2월 11자로 출원된 미국 특허출원 제11/673,583호에 근거한 우선권의 이익을 주장하는데, 상기 미국 특허출원 제11/673,583호는 2006년 3월 27일자로 출원된 미국 특허출원 제11/277,530호에 근거한 우선권의 이익을 주장하고, 상기 미국 특허출원 제11/277,530호는 2005년 5월 2일자로 출원된 미국 가출원 제60/677,020호에 근거한 우선권의 이익을 주장하되, 상기 미국 출원들은 모두 본 명세서에 참조로 통합되어 있으며, 본 특허출원은 미국 정규 실용특허 출원의 일부 계속 출원이다.
본 발명은 디지털 방사선 영상에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 센서의 활성영역의 형상이 특정 적용분야의 엑스레이 빔 형상(또는 형상들)을 가능한 한 정확히 정합할 수 있게 이루어지게 하는 분리된 반도체 픽셀 검출기들을 모자이크 방식으로 나란히 결합함으로써 다양한 사이즈 및 형상으로 이루어진 최적화된 영상영역을 효과적으로 구성하는 것에 관한 것이다.
디지털 엑스레이(X-ray) 영상장치를 구성하는데 있어서의 주요한 문제점은 대규모의 센서 영역을 형성하는 것이다. 일반적으로 상업적인 종래기술에 따른 대규모 영역의 장치는 평판 패널 기술에 좌우된다. 특히 반도체-CMOS 센서 또는 신틸레이터-CCD 센서와 같은 다른 기술을 기반으로 하는 센서는 양호한 화질을 생성하지만, 만들어낼 수 있는 활성 영상영역에 제한을 받는다.
센서를 기반으로 한 단일 검출기 칩 CCD 및 COMS의 최대의 연속적인 활성영역은 통상적으로 몇 제곱 센티미터(cm2)이다. 상기 단일 검출기 칩들은 대규모 영역을 형성하기 위해 모자이크식 방식으로 나란히 설치됨으로써 결합될 수 있다. 상기 모자이크식 구성은 영상소자의 선형 어레이를 형성하기 위해 활성 영상영역이 슬롯 형상을 갖는 스캔 시스템에 성공적으로 적용되어 왔다. 또한, 수십 제곱 센티미터(cm2)로 이루어진 장방형 형상의 영상영역도 성공적으로 제조되어 왔다. 센서를 기반으로 한 CCD 및 CMOS의 대규모 활성영역은 상기 단일 CCD 및 CMOS 칩의 일측이 항상 외부의 전기적인 접속을 필요로 하고 상기 일측에 나란히 설치되는 것을 방지한다는 사실에 의해 제약을 받는다. 분리된 소형의 검출기소자로부터 영상영역을 구성하는 것의 장점은 저비용으로 효과적으로 제작되면서도 불규칙한 형상의 영역을 손쉽게 형성한다는 것이다. 그러나, 종래기술의 센서는 상술한 장점을 제공할 수 없다.
일부 적용분야에서는 다양한 영상 모드를 위해 상이한 센서 영역을 요구할 수 있다. 예를 들면, 현대의 디지털 치과용 구강외 엑스레이 영상과 같은 영상 시스템은 팬 빔(부채꼴 빔) 파노라마식 스캔 영상과 콘 빔(원추형 빔) 3차원(3D) 영상 모두를 실행할 수 있어야 한다. 스캔모드에서, 영상영역과 같이 수직 방향으로 긴 슬롯은 엑스레이 팬 빔 형상과 센서영역을 정합하여 판독속도를 최적화하는데 바람직하다. 3D 모드에서, 수직방향으로는 짧지만 수평방향으로는 넓은 센서영역은 충분한 콘 빔 적용범위를 제공하는데 최적이다.
종래기술에서, 부분적으로 모순되는 센서 영역을 정합하기 위해, 최신식 치과용 구강외 엑스레이 시스템의 제조자들은 팬 빔 형상 및 콘 빔 형상 모두를 커버하기 위해 종래의 디지털 센서의 2개의 분리된 이용가능한 상태를 사용하거나 불규칙한 형상에 충분한 영역을 갖는 하나의 대규모 센서(평판 패널)를 사용해야 한다. 이들 옵션은 비용, 컴팩트성 및 효과적인 사용 면에서 단점을 갖는다.
본 발명은 상술한 영상 모드에 최적화된 들쑥날쑥한 방형 형상의 활성영역을 갖는 디지털 엑스레이 센서를 다룬다. 치과용 구강외 엑스레이 영상은 일예로서만 본 명세서에 제공된다. 본 발명은 영상 영역에 대하여 유사한 요건을 갖는 어떤 다른 엑스레이 영상 적용분야에서의 이익을 위해 사용될 수 있다. 특히, 본 발명은 반도체-CMOS 검출 기술만을 사용하여 달성되지만, 신틸레이터-CCD 기술과 같은 다른 기술을 사용해서도 달성된다.
단일 검출기소자로 이루어진 대규모의 모자이크식 활성 영상영역을 구성하는 몇가지 아이디어 및 방법이 출원되어 등록되어 있다[미국특허 제6,207,744호, 미국특허 제5,812,191호, 유럽특허 제0421869호, WO9708751호, 유럽특허 제0138647호]. 상기 방법들의 목적은 전반적으로 장방형 형상이거나 슬롯 형상으로 이루어진 대규모의 규칙적인 영상영역을 실현하는 것이다. 대부분의 현존하는 방법들은 분리된 검출기소자들 사이의 불가피한 쓸모없는 공간 또는 블라인드 영역을 최소화하기 위한 기술들을 개시한다. 인접한 검출기소자들의 활성영역 사이의 최소 갭은 검출기소자를 서로 물리적으로 접촉하여 설치함으로써 명백하게 달성된다. 다중소자 센서 내부의 쓸모없는 공간을 제거하거나 최소화하는 것은 균일한 엑스레이 영상을 획득하는데 이상적이지만, 분리된 검출기소자를 물리적으로 서로 접촉하게 조립하는 것은 적절하지 않을 수 있다. 상술한 활성영역의 최적화된 불규칙 형상 이외에, 본 발명은 다중 소자센서에 효과적인 제조기술을 소개한다. 특히, 이 제조기술은 반도체-CMOS 기술을 기반으로 한 센서에 적용가능하며 CdTe-CMOS 픽셀 검출기에 특정한 관련성이 있다.
본 발명은 직사각형이 아닌 들쑥날쑥한 방형 형상의 활성영역을 갖는 엑스레이 영상 센서를 제공하는데, 상기 들쑥날쑥한 방형 형상은 센서의 적용분야에 대한 필요조건에 최적화되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 센서의 활성영역에 대한 들쑥날쑥한 방형 형상은 일단(16)에서 폭이 넓고 타단(17)에서 폭이 좁다. 선택적으로, 센서는 활성영역의 양 말단에서 폭이 좁고 중앙(18)에서 폭이 넓거나, 활성영역의 양 말단에서 폭이 넓고 중앙에서 폭이 좁을 수 있다. 상기 들쑥날쑥한 방형 형상은 활성영역의 중심축에 관하여 대칭이거나 비대칭일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 센서의 활성영역은 모자이크 방식으로 분리된 검출기소자(1)로 구성된다. 그러므로, 들쑥날쑥한 방형 형상의 활성영역은 다양한 사이즈로 이루어진 작은 장방형의 조합일 수 있다. 상기 들쑥날쑥한 방형 형상은 적용분야의 필요조건에 따라 활성영역의 중앙에 불연속적인 개구(2)를 포함할 수도 있다.
본 발명의 중요한 관점은, 센서의 활성영역에 대한 들쑥날쑥한 방형 형상이 특정 적용분야의 엑스레이 빔 형상(또는 형상들)을 가능한 한 정확히 정합할 수 있게 이루어진 것이다.
엑스레이 빔 형상이 콘 빔 또는 팬 빔과는 현저히 상이하거나, 적용분야에서 통상적이지 않는 상이한 형상을 갖는 2개 이상의 엑스레이 빔의 사용을 필요로 한다면, 선형 또는 장방형 형상으로 이루어진 센서는 엑스레이 빔 형상을 효과적으로 정합할 것이다. 예를 들면, 상이한 영상모드를 위해 팬 빔 및 장방형 콘 빔을 사용하는 적용분야에서, 들쑥날쑥한 방형 형상의 활성영역을 갖는 센서는 대규모의 장방형 활성영역을 갖는 통상적인 센서보다 더 많은 유효 빔 적용범위를 제공한다. 최적화된 센서영역의 장점은 재료비를 절약하고 더 빠른 데이터 판독속도를 가지며, 상이한 빔 형상에 대하여 많은 센서 대신에 하나의 센서를 사용할 수 있게 하는 것이다.
본 발명의 다른 중요한 관점은, 인접한 검출기소자들 사이의 한정된 물리적인 갭을 방치함으로써 모자이크식 센서 구조를 제조하는 방법이다. 상기 센서 구조는 개별 검출기 칩들 사이의 쓸모없는 공간을 제거하는 종래 기술과는 다르다. 활성 영상영역 내에 최소한의 쓸모없는 공간을 제공하지 않는 본 발명의 제조방법은 센서의 생산수율 및 장기간의 내구성에 관하여 명확한 장점을 제공한다. 일반적으로 고체 상태의 반도체는 깨지기 쉬운 크리스털이므로, 그것들을 물리적으로 접촉시켜 설치하는 것은 제조시 크랙 또는 균열과 함께 상기 크리스털의 에지를 손상시키는 위험성이 크게 증가하게 된다. 또한, 검출기소자는 중간에 물리적인 갭을 갖는 검출기소자를 설치하는 방법에 비해, 열적 팽창 또는 기계적인 충격에 의해 야기된 손상에 더 많은 취약점을 갖게 된다. 또한, 반도체 검출기 크리스털들 간의 물리적인 접촉은 상기 크리스털에 인가된 전계를 수집하는 신호에 왜곡을 줄 수 있다. 상기 검출기소자들 사이의 갭은 빈 공간일 수도 있거나, 상기 검출기소자들 사이에 마일러 필름과 같은 물질을 배치함으로써 생성될 수도 있다. 상기 검출기소자들 사이의 갭 사이즈는 상기 검출기소자들의 픽셀 사이즈와 동일하거나 더 클 필요는 없다.
본 발명의 또 다른 중요한 관점은 동일한 센서 기판 상에 유사하지 않은 불규칙 형상의 활성영역을 갖는 몇 개의 상이한 모자이크식 센서들을 제조하는 방법이다. 이때, 상기 기판은 인쇄회로기판(PCB)이다. 분리된 검출기소자들의 제어 및 신호판독 구성이 동일하므로, 상이한 검출기소자들의 결합을 수용할 수 있게 인쇄회로기판을 설계할 수 있다. 그러므로, 한 종류의 인쇄회로기판과 한 종류(또는 한종류 이상)의 검출기소자를 사용하면, 다른 적용분야에 대하여 다양한 형상의 검출기소자를 갖는 센서는 기판에 대한 설계 변경에 있어서 어떠한 비용 및 시간을 소비할 필요 없이 쉽게 생산될 수 있다. 선택적으로, 센서의 활성영역의 설계 형상은 동일하거나 동일하지 않은 2개 이상의 분리된 센서 기판을 나란히 결합함으로써 구성될 수 있으며, 각각의 기판은 유사하거나 유사하지 않은 사이즈 또는 형상으로 이루어진 하나 이상의 검출기소자들과 함께 배치된다.
본 발명은 특히 CdTe-CMOS 픽셀 검출기로 제작된 엑스레이 영상 센서에 적용되지만 이에 한정되는 것은 아니며, 신틸레이터-CCD 기술뿐만 아니라 다른 기술에도 적용될 수 있다.
본 발명은 특히 치과용 구강외 엑스레이 영상에 사용되어야 하지만 다른 적용분야에서도 유익하게 사용될 수 있다.
도 1은 발명된 엑스레이 센서의 활성영역에 대한 들쑥날쑥한 방형 형상의 다양한 옵션을 나타내는 도면이다.
도 2는 치과용 구강외 엑스레이 영상을 위해 설계된 엑스레이 센서의 활성영역에 대한 하나의 바람직한 형상을 나타내는 도면이다.
도 3은 치과용 구강외 엑스레이 영상을 위해 설계된 엑스레이 센서의 활성영역에 대한 바람직한 형상들을 나타내는 도면이다.
도 4는 치과용 구강외 엑스레이 영상을 위해 설계된 엑스레이 센서의 활성영역에 대한 하나의 바람직한 형상을 나타내는 도면이다.
도 5는 하나의 검출기소자에 대한 다양한 측면을 나타낸 도면이다.
도 6은 3개로 분리된 검출기소자를 갖는 슬롯센서를 나타내는 도면이다.
도 7은 센서의 다양한 활성영역을 형성하기 위해 검출기소자와 함께 장착된 2개의 동일한 센서 기판을 나타내는 도면이다.
도 8은 2개로 분리된 센서 기판으로 구성된 하나의 센서를 나타내는 도면이다.
도 9는 치과용 구강외 엑스레이 영상장치의 개략도이다.
본 발명의 방사선 영상장치는 활성영역의 길이에 따라 상이한 폭을 가지면서 엑스레이에 바로 반응하는 들쑥날쑥한 방형 형상의 활성영역을 명확히 보여주는 복수개의 개별 검출기를 포함한다. 상기 개별 검출기는 다양한 장방형 형상으로 이루어져서 마더보드 상에 설치될 수 있다. 마더보드는 두 개의 개별 검출기 중 제 1 개별 검출기를 설치하는 제 1 모듈과, 두 개의 개별 검출기 중 제 2 개별 검출기를 설치하면서 상기 제 1 모듈에 연결된 착탈식 제 2 모듈로 구성될 수 있다.
엑스레이 센서의 활성영역(5)에 대한 바람직한 형상은 도 2에 도시되어 있다. 이 예에서, 센서의 활성영역(5)의 형상은 9개의 개별 검출기소자(8)로 구성되고 최신식 치과용 구강외 엑스레이 영상에 필요하게 설계되어 있는데, 팬 빔(3, 부채꼴 빔)은 파노라마식 스캔 영상을 위해 사용되고, 장방형의 콘 빔(4, 원추형 빔)은 3D 단층촬영 영상을 위해 사용된다. 바람직한 활성영역의 통상적인 치수는 도 2에 표시되어 있다. 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 불규칙 형상으로 이루어진 센서의 바람직한 활성역역(5)의 빔 적용범위는 종래의 큰 장방형 영역(6)의 빔 적용범위보다 더 크다. 장방형 영역(6)은 파노라마식 모드(팬 빔)와 3D 모드(콘 빔) 양자에서 더 이상 쓸모없는 센서 영역(7)을 방치한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 방사선 영상장치는 엑스레이에 바로 반응하는 활성영역을 포함한다. 상기 활성영역은 전체 길이 y(도 2에서 150mm)와 전체 폭 x(도 2에서 50mm)인 들쑥날쑥한 방형 형상을 구비한다. 장점으로서, 각각의 영상장치는 상기 길이에 따른 다양한 범위(도 2에 도시된 장치의 상부와 하부의 각각 1/2)에 대응하기 위한 상이한 국부적인 폭(도 2에서 50mm, 6mm)을 갖는다.
도 3은 치과용 구강외 엑스레이 영상의 적용에 있어서 센서의 활성영역에 대한 3개의 다른 바람직한 형상(19, 20, 21)을 나타낸다. 많은 다른 유사한 형상이 치과용 구강외 영상에 사용될 수도 있다. 형상에 대한 선택은 적용분야의 엑스레이 빔 형상에 따라 좌우된다. 형상(19)은 대규모의 콘 빔을 위한 적용범위를 제공하는데, 이 콘 빔은 대규모의 3D(3차원 영상) 영상 또는 횡축의 얇은 계층(단층촬영) 영상의 대규모 영역으로부터 영상 데이터를 획득하게 요구될 수 있다. 형상(20 및 21)은 소규모의 콘 빔 적용범위를 제공하는데 이는 더 경제적인 센서 해결책을 제시한다. 형상(21)에서, 콘 빔 영역(22)은 형상(20)의 콘 빔 영역보다 더 높이 상승되어 있다. 형상(21)은 엑스레이 콘 빔이 치아(이빨)영역을 더 효과적으로 커버하기 위해 아래턱보다 더 상부에 집중되어 있다면 바람직한 센서 형상이다.
도 4는 치과용 파노라마식 및 단층촬영 영상 뿐만 아니라 두부(頭部)측정 영상을 위해 최적화된 활성영역의 다른 바람직한 형상(9)을 나타낸다. 두부측정 영상에서 인간의 완전한 두개골 영상이 획득되므로, 센서의 활성영역에 대한 슬롯부의 수직 치수는 더 길어진다. 또한, 도 4에 도시된 활성영역의 형상은 일예일 뿐이며, 본 발명에 의해 개시된 범주에 따라 구성할 수 있는 하나의 선택으로서 간주되어야 한다.
도 5는 대규모의 영상영역을 구성하기 위해 사용된 하나의 검출기소자(10)에 대한 도면을 나타낸다. 검출기소자(10)의 상면도(23) 및 측면도(24)가 각각 도시되어 있다. 검출기소자(10)의 구조는 CdTe(카드늄, 텔루라이드 화합물)-CMOS 검출기의 구조인데, 이 CdTe-CMOS 검출기는 CMOS 판독회로(17)에 연결된 CdTe 크리스털(16)을 포함한다. 그러나, 본 발명은 CdTe-CMOS 기술에 한정되지 않는다. 검출기소자(10)는 일측면에 다른 소자들을 설치하기 위한 전기 접속부(11, 통상적으로 초음파 와이어 본딩)를 구비한다. 다른 소자들은 타측면(12)에서 상기 검출기소자(10)에 물리적으로 접촉하거나 매우 근접하게 설치될 수 있다.
도 6은 검출기소자(13)들 간에 한정된 물리적인 갭(14)에 검출기소자(13)를 나란히 설치하기 위한 제조 기술을 나타낸다. 검출기소자의 최외부측 에지들 사이의 갭(14)은 공백으로 비어있거나, 상기 검출기소자(13)들 사이에 마일라 필름(폴리에스테르 필름)과 같은 전기 절연물(15)을 배치함으로써 가득 채워질 수 있다. 상기 갭(14)의 폭은 검출기 픽셀 치수의 사이즈와 관련이 있으며, 전기적인 절연이 유지되면서 물리적인 접촉이 차단되는 한 픽셀 사이즈보다 작게 이루어질 수 있다. 이는 상기 에지들이 "울퉁불퉁(미가공)"하거나 "얇은 조각(chipping)"을 허용가능한 정도로 작은 입방체이므로, 상기 에지들 간의 간격은 평균 거리로 칭해지는 것도 더 바람직할 수 있다. 그러므로, 상기 갭(14, 평균 갭)은 검출기 픽셀 사이즈에 대한 백분율이어야 한다. 상기 갭의 폭은 픽셀 사이즈의 백분율 함수, 즉 픽셀 사이즈의 5% 내지 400%를 반드시 필요로 하는 것은 아니다. 대표적인 픽셀 사이즈는 0.1mm가 될 수 있다. 그러나, 본 발명은 0.05mm 내지 0.4mm의 픽셀 사이즈도 적용할 수 있다. 0.1mm 픽셀에 대하여, 상기 픽셀 사이즈에 비해 충분히 작은 갭 뿐만 아니라 충분한 공간을 제공하므로, 상기 갭은 0.005mm 내지 0.4mm의 범위, 바람직하게는 0.005mm 내지 0.05mm, 더 바람직하게는 0.005mm 내지 0.10mm의 범위 내에 있는 것이 유리하다.
일실시예에서, 본 발명의 방사선 영상장치는 Cd(Zn)Te 검출기의 에지들 사이에 적어도 0.005mm의 물리적인 평균 갭과, 상기 에지들 간의 0.005mm ~ 0.4mm 사이의 물리적인 평균 갭을 갖고서 서로에 접하여 병렬 설치된 개별 검출기인 Cd(Zn)Te 검출기로 구성되어 있다. 이러한 갭은 상술한 범위 내의 평균 갭을 갖는 전자현미경을 이용하여 Cd(Zn)Te 검출기를 정확히 배치하거나, 필름 예를 들어 0.005mm ~ 0.4mm의 두께를 갖는 마일라 필름에 의해 제공될 수 있다.
도 7은 센서의 활성영역에 대하여 2개의 서로 다른 형상(32 및 33)이 어떻게 동일한 센서 기판(34)(검출기 모듈이라고도 칭함) 상에 구성될 수 있는지를 나타낸다. 도 7에서, 기판/검출기 모듈(34)은 인쇄회로기판(PCB)이다. 동일한 기판은 상이하거나 동일한 형상 및 사이즈로 이루어진 다양한 개수의 검출기소자를 수용하여 센서의 활성영역을 형성할 수 있다. 이러한 측면에 대한 본 발명의 장점은 효과적인 비용, 시간 및 생산에 있다.
도 7은 각각의 동일한 센서 기판/검출기 모듈(34)에 대하여, 엑스레이에 반응하는 활성영역을 한정하는 복수개의 개별 검출기를 나타낸다. 활성영역은 각각 전체 길이 y와 전체 폭 x를 갖는 장방형 형상을 구비한다. 상기 센서 기판/검출기 모듈(34)은 공통적인 마더보드의 역할을 하며, 활성영역은 상기 마더보드에 공통적으로 설치된 상이한 장방형 형상의 개별 검출기를 포함한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 검출기는 제 1 활성 길이 y1과 제 1 활성 폭 x1을 구비하고, 제 2 검출기는 제 2 활성 길이 y2와 제 2 활성 폭 x2를 구비한다. 상기 2 종류의 각각의 검출기가 상이한 장방형 형상을 구비함에 따라, 제 1 활성 길이 y1과 제 2 활성 길이 y2는 서로 다르고, 또한 제 1 활성 폭 x1과 제 2 활성 폭 x2은 서로 다르다. 이는 활성영역의 구성이 활성 폭 x가 활성 길이 y에 따라 변화되게 한다(예를 들면, 도 7에서 활성 폭 x 및 x' 참조).
도 8은 2개의 다른 센서 기판(35 및 36)을 착탈 방식으로 나란히 결합함으로써 바람직한 센서 영역이 어떻게 구성될 수 있는지를 나타낸다. 도 8의 예에서, 기판(35)은 선형 어레이 센서와 같은 슬롯을 수용하고, 기판(36)은 사각형상의 센서를 수용한다. 이러한 측면에 대한 본 발명의 장점은 상술한 효과적인 생산 및 제품 개발에 있다. 복수개의 기판을 사용하는 것은, 적용분야에서 분리된 기판을 독립적이면서 탄력적으로 사용될 수 있게 하는데, 이때 센서 영역의 장방형 형상이 본 발명에 따른 활성영역의 형상을 형성하기 위해 반드시 필요한 것은 아니다.
도 8은 제 1 개별 검출기(37)가 설치된 제 1 모듈(35)(즉, 제 1 검출기 기판)과, 상기 제 1 모듈(35)에 착탈식으로 연결되면서 제 2 개별 검출기(38)가 설치된 제 2 모듈(36)(즉, 제 2 검출기 기판)을 포함하는 방사선 영상장치를 나타낸다. 상기 제 1 검출기와 제 2 검출기는 함께 엑스레이에 반응하는 활성영역을 한정한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 검출기는 길이와 폭이 다른 장방형 형상으로 이루어진다.
도 9는 치과용 구강외 엑스레이 영상에 본 발명이 적용된 것을 나타내는 도면이다. 환자(25)는 본 발명에 따라 설계된 엑스레이 영상 센서(27)와 엑스레이 공급원(26) 사이에 배치된다. 영상의 획득은 환자의 머리 주위를 회전식으로 스캔함으로써 수행된다. 도 9에서, 엑스레이 빔 형상(28)은 파노라마식 영상과 단층촬영 영상을 동시에 획득하기 위해 최적화된 것으로 도시되어 있다. 단층촬영 영상 데이터는 센서영역의 하부의 폭이 넓은 확장부(29)에 의해 수집되며, 활성영역의 전체 길이와 같은 폭이 좁은 슬롯(30)이 상기 파노라마식 영상 데이터를 수집하기 위해 사용된다.
영상 데이터는 스캔의 회전 궤도에 따라 센서와 엑스레이 공급원의 소정 위치에 대응하는 각 프레임에서 소정의 속도로 획득된다. 영상 데이터는 영상을 복원하여 디스플레이하기 위해 컴퓨터(31)로 전송된다. 파노라마 층의 국부(局部)적인 부분에 대응하는 3D 영상 또는 횡축 부분뿐만 아니라 파노라마 층의 국부적인 부분 또는 전체 파노라마 층은 데이터 프레임으로부터 복원될 수 있다.
도 9의 장치는 치과용 구강외 엑스레이 영상장치를 제공한다. 엑스레이 공급원(26)은 엑스레이를 발생시켜 영상화될 환자를 상기 엑스레이에 노출시킨다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 엑스레이 영상 디바이스(28)는 적어도 환자의 일부를 노출하는 동안 복수개의 프레임을 만들어내기 위해 사용된다. 적어도 하나의 엑스레이 공급원과 영상 디바이스는 스플라인(38)에 의해 구획된 적어도 하나의 회전축(37) 주위를 회전하는데, 상기 회전축은 엑스레이 영상장치와 엑스레이 공급원 초점 사이에 위치되어 스캔이 진행되는 동안 방향(39 및 40)을 따라 위치를 변화시킨다.
처리 장치인 컴퓨터(31)는 일 군(group)의 요소들 중 적어도 두개를 선택적으로 구성하기 위해 일체로 노출된 프레임을 처리하는데, 상기 요소들은 (a) 미리 정해진 치과용 파노라마 층 영상, (b) 미리 정해지지 않은 치과용 파노라마 층 영상의 국부적인 부분, (c) 치과용 파노라마 층 영상의 국부적인 부분에 대한 횡축 부분, (d) 치과용 파노라마 층의 국부적인 부분의 일부에 대응하는 체적의 3D 복원을 포함한다.

Claims (10)

  1. 하나의 어레이 내에 인접하게 위치되어 엑스레이에 반응하는 활성영역을 한정하는 복수개의 개별 CMOS 반도체 픽셀 검출기들로 구성되며, 적어도 초당 50 프레임의 고속 프레임으로 복수개의 프레임들을 생성하기 위해 동작가능한 단일의 영상 센서를 포함하되,
    각각의 CMOS 검출기는 픽셀들로 구성되어 있고,
    상기 개별 CMOS 검출기는 각각 방형 형상(rectangular shape)을 갖고서, 길이 y 및 폭 x를 갖되 길이 y / 폭 x가 5 이상인 전체 활성영역을 함께 한정하며,
    상기 개별 CMOS 검출기들은 적어도 하나의 검출기 모듈에 탑재되고,
    상기 개별 CMOS 검출기들은, 상기 개별 CMOS 검출기들의 최외부측 에지들 사이에 0.005mm 내지 0.4mm의 물리적인 갭의 평균값을 갖고서 서로 접하여 나란히 설치된 적어도 2개의 개별 CMOS 반도체 검출기들을 포함하며,
    상기 물리적인 갭의 평균값은 상기 개별 CMOS 검출기들중 인접한 CMOS 검출기들의 인접한 각 세트의 에지들 사이에 한정되고,
    상기 복수개의 개별 CMOS 검출기들 모두의 각각의 물리적인 갭의 평균값은 상기 개별 검출기들의 픽셀들의 픽셀 사이즈의 5% 내지 400%인 것을 특징으로 하는 방사선 영상장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 개별 검출기들은 Cd(Zn)Te 반도체 검출기들을 포함하고 있고,
    장방형 형상으로 이루어진 적어도 2개의 개별 검출기 모듈들 상에는 상기 개별 검출기들이 탑재되며,
    상기 개별 검출기 모듈들은 서로에 대하여 기계적으로 근접 배치되어 상기 Cd(Zn)Te 검출기들의 최외부측 에지들 사이에 0.005mm 내지 0.4mm의 물리적인 갭들의 평균값이 있도록 하는 것을 특징으로 하는 방사선 영상장치.
  3. a. 영상화되어야 할 대상물에 엑스레이를 노출시키기 위해 엑스레이를 발생시키는 엑스레이 공급원;
    b. 엑스레이에 반응하는 활성영역을 한정하는 복수개의 개별 반도체 픽셀 검출기들을 하나의 어레이 내에 구비하고서 대상물의 일부를 노출하는 동안 단일의 엑스레이 영상 디바이스로부터 복수개의 프레임들을 만들어내고, 각각의 검출기는 픽셀들로 구성되어 있으며, 상기 활성영역은 길이 y와 폭 x를 갖되 하나의 직사각형이 아닌 여러 개의 직사각형 형상들이 결합되어 전체적으로 들쑥날쑥한 방형 형상(irregular rectangular shape)을 갖도록 구비되고, 상기 들쑥날쑥한 방형 형상의 상부의 폭은 중앙부의 폭 또는 하부의 폭, 또는 중앙부의 폭 및 하부의 폭과는 다르며, 상기 개별 검출기들중 인접한 검출기들의 인접한 각 세트의 에지들 사이에는 물리적인 갭의 평균값이 한정되고, 상기 복수개의 개별 검출기들 모두의 각각의 물리적인 갭의 평균값은 상기 개별 검출기들의 픽셀들의 픽셀 사이즈의 5% 내지 400%인 엑스레이 영상 디바이스;
    c. 적어도 하나의 엑스레이 공급원과 엑스레이 영상 디바이스가 스플라인을 따라서 그 주위에서 회전하며, 상기 엑스레이 공급원 초점과 엑스레이 영상 디바이스 사이에 위치되어 있는 적어도 하나의 회전축; 및
    일 군(group)의 요소들 중 적어도 두개를 선택적으로 구성하기 위해 일체로 노출된 프레임을 처리하는 프로세서를 포함하는 치과용 구강외 엑스레이 영상장치로서,
    상기 일 군의 요소들은,
    (a) 미리 정해진 치과용 파노라마 층 영상,
    (b) 미리 정해지지 않은 치과용 파노라마 층 영상의 국부적인 부분,
    (c) 치과용 파노라마 층 영상의 국부적인 부분에 대한 횡축 부분,
    (d) 치과용 파노라마 층의 국부적인 부분의 일부에 대응하는 체적의 3D 복원을 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 구강외 엑스레이 영상장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 엑스레이 공급원은 팬 빔과 콘 빔을 동시에 제공하도록 구성되고,
    상기 활성영역은, 상기 활성영역의 길이 y를 따라 중앙부에서 폭이 가장 좁고 상기 활성영역의 일단부에서 폭이 가장 넓으며,
    상기 단일의 엑스레이 영상 디바이스는 제 1 영상 타입 및 상기 제 1 영상 타입과는 다른 제 2 영상 타입을 동시에 획득하도록 구성되되, 상기 제 1 영상 타입과 제 2 영상 타입을 동시에 획득하는 동안 엑스레이에 노출되어 있는 상기 중앙부에 있는 하나의 검출기와 상기 일단부에 있는 하나의 검출기 사이에 갭을 갖고, 상기 제 1 영상 타입과 상기 제 2 영상 타입은 i) 파노라마식 영상, ii) 3D 영상, iii) 횡축의 얇은 계층 영상, 및 iv) 두부(頭部) 영상 중 적어도 2개인 것을 특징으로 하는 치과용 구강외 엑스레이 영상장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 활성영역은, 상기 활성영역의 길이 y를 따라 제 1 위치에 있는 제 1 폭의 값 및 상기 길이 y를 따라 제 2 위치에 있는 제 2 폭의 값을 갖되, 상기 제 2 폭의 값은 상기 제 1 폭의 값보다 크고,
    상기 엑스레이 공급원은 팬 빔과 콘 빔을 다른 시간에 제공하도록 구성되며,
    제 1 영상 모드에서, 상기 개별 검출기들중 제 1 부분은 제 1 시간 동안 상기 팬 빔에서 방사선을 동시에 받되, 상기 제 1 부분은 상기 제 1 위치로부터의 제 1 검출기 및 상기 제 2 위치로부터의 제 2 검출기를 포함하고,
    제 2 영상 모드에서, 상기 개별 검출기들중 제 2 부분은 제 2 시간 동안 콘 빔에서 방사선을 동시에 받되, 상기 제 2 부분은 상기 제 2 위치로부터의 제 2 검출기를 포함하고 상기 제 1 위치로부터의 제 1 검출기는 배제하며,
    상기 제 1 영상 모드 및 제 2 영상 모드는 i) 파노라마식 영상 모드, ii) 3D 영상 모드, iii) 횡축의 슬라이스 영상 모드, 및 iv) 두부(頭部) 영상 모드중 적어도 2개인 것을 특징으로 하는 치과용 구강외 엑스레이 영상장치.
  6. 하나의 어레이 내에 겸비되어 엑스레이에 반응하는 활성영역을 한정하는 복수개의 개별 반도체 픽셀 검출기들로 구성된 단일의 영상 센서를 포함하되,
    각각의 검출기는 픽셀들로 구성되어 있으며,
    상기 활성영역은 길이 y와 폭 x를 갖되 하나의 직사각형이 아닌 여러 개의 직사각형 형상들이 결합되어 전체적으로 들쑥날쑥한 방형 형상을 갖도록 구비되고,
    상기 들쑥날쑥한 방형 형상의 상부의 폭은 중앙부의 폭 또는 하부의 폭, 또는 중앙부의 폭 및 하부의 폭과는 다르며,
    상기 폭 x는 상기길이 y에 따르는 범위에 대응하는 적어도 2개의 다른 값 x 및 x'를 갖고,
    상기 개별 검출기들중 가장 인접한 검출기들의 인접한 각 세트의 에지들 사이에는 물리적인 갭의 평균값이 한정되고,
    상기 복수개의 개별 검출기들 모두의 각각의 물리적인 갭의 평균값은 상기 개별 검출기들의 픽셀들의 픽셀 사이즈의 5% 내지 400%이되,
    상기 개별 검출기들중 제 1 그룹은 제 1 타입의 영상 획득시, 제 1 길이와 제 1 폭으로 이루어진 제 1 형태의 엑스레이 빔에 동시에 노출되도록 배열되어 있되, 상기 제 1 형태의 엑스레이 빔은 상기 제 1 길이와 제 1 폭의 전역에 걸쳐 연속적이어서 상기 개별 검출기들중 인접한 제 1 그룹의 개별 검출기의 인접한 각 세트의 에지들 사이의 물리적인 갭을 노출시키고,
    상기 개별 검출기들중 제 2 그룹은 제 2 타입의 영상 획득시, 제 2 길이와 제 2 폭으로 이루어진 제 2 형태의 엑스레이 빔에 동시에 노출되도록 배열되어 있되, 상기 제 2 형태의 엑스레이 빔은 상기 제 2 길이와 제 2 폭의 전역에 걸쳐 연속적이어서 상기 개별 검출기들중 인접한 제 2 그룹의 개별 검출기의 인접한 각 세트의 에지들 사이의 물리적인 갭을 노출시키며,
    i) 상기 제 1 길이와 상기 제 2 길이, 및 ii) 상기 제 1 폭과 상기 제 2 폭중 적어도 하나는 상이한 것을 특징으로 하는 방사선 영상장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 검출기들중 적어도 하나는 상기 제 1 그룹과 제 2 그룹의 검출기들 양자에 공통적이고,
    상기 제 1 그룹의 적어도 하나의 검출기는 상기 제 2 그룹과 공통적이지 않은 것을 특징으로 하는 방사선 영상장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 개별 검출기들중 제 1 그룹은 제 1 타입의 영상 획득시, 제 1 길이와 제 1 폭으로 이루어진 제 1 형태의 엑스레이 빔에 노출되도록 배열되어 있되, 상기 제 1 형태의 엑스레이 빔은 상기 제 1 길이와 제 1 폭의 전역에 걸쳐 연속적이어서 상기 개별 검출기들중 인접한 제 1 그룹의 개별 검출기의 인접한 각 세트의 에지들 사이의 물리적인 갭을 노출시키고,
    상기 개별 검출기들중 제 2 그룹은 제 2 타입의 영상 획득시, 제 2 길이와 제 2 폭으로 이루어진 제 2 형태의 엑스레이 빔에 노출되도록 배열되어 있되, 상기 제 2 형태의 엑스레이 빔은 상기 제 2 길이와 제 2 폭의 전역에 걸쳐 연속적이어서 상기 개별 검출기들중 인접한 제 1 그룹의 개별 검출기의 인접한 각 세트의 에지들 사이의 물리적인 갭을 노출시키며,
    i) 상기 제 1 길이와 상기 제 2 길이, 및 ii) 상기 제 1 폭과 상기 제 2 폭중 적어도 하나는 상이한 것을 특징으로 하는 방사선 영상장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 검출기들중 적어도 하나는 상기 제 1 그룹과 제 2 그룹의 검출기들 양자에 공통적이고,
    상기 제 1 그룹의 적어도 하나의 검출기는 상기 제 2 그룹과 공통적이지 않은 것을 특징으로 하는 방사선 영상장치.
  10. 하나의 어레이 내에 겸비되어 엑스레이에 반응하는 활성영역을 한정하는 복수개의 개별 CMOS 반도체 픽셀 검출기들로 구성되며, 적어도 초당 50 프레임의 고속 프레임으로 복수개의 프레임들을 생성하기 위해 동작가능한 단일의 영상 센서를 포함하되,
    각각의 CMOS 검출기는 픽셀들로 구성되어 있고,
    상기 개별 CMOS 검출기는 방형 형상을 갖고서, 길이 y 및 폭 x를 갖되 길이 y / 폭 x가 5 이상인 전체 활성영역을 함께 한정하며,
    상기 개별 CMOS 검출기들은 적어도 하나의 검출기 모듈에 탑재되고,
    상기 개별 CMOS 검출기들은 서로 접하여 나란히 설치된 적어도 2개의 개별 CMOS 검출기들을 포함하며,
    상기 개별 CMOS 검출기들중 가장 인접한 CMOS 검출기들의 인접한 각 세트의 에지들 사이에는 물리적인 갭의 평균값이 한정되고,
    상기 복수개의 개별 CMOS 검출기들 모두의 각각의 물리적인 갭의 평균값은 보기 위해 디스플레이되는 방사선 영상으로 생성된 영상의 픽셀들의 픽셀 사이즈의 5% 내지 400%인 것을 특징으로 하는 방사선 영상장치.
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