KR101499267B1

KR101499267B1 - 치과 및 안면 촬상 장치

Info

Publication number: KR101499267B1
Application number: KR1020097017425A
Authority: KR
Inventors: 헨리 탠크레디; 에드워드 마란돌라; 존 탠크레디
Original assignee: 이미징 사이언시즈 인터내셔널 엘엘씨
Priority date: 2007-01-24
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2015-03-05
Also published as: EP2119326A4; US20130016806A1; BRPI0807441B8; EP2119326B1; DK2119326T3; WO2008092009A2; US8290119B2; BRPI0807441A2; US8934602B2; WO2008092009A3; EP2119326A2; BRPI0807441B1; KR20090122213A; US20100172462A1

Abstract

본 발명의 치과 촬상과 안면 촬상에 있어서, 엑스레이(14) 또는 기타 투과 방사선의 소스 및 검출기(20)는 회전식 갠트리(28) 상에 서로 대향하여 장착되므로 환자의 두부가 소스(14)와 검출기(20) 사이에 위치될 수 있고, 갠트리의 회전축(36)은 환자의 두부를 통과한다. 검출기는 일 방향이 직각 방향보다 더 길고, 대체로 직사각형이며, 장축이 갠트리의 회전축에 횡방향인 위치와 장축이 갠트리의 회전축에 대체로 평행한 위치 사이에서 회전 가능하다. 장축을 따르는 검출기의 길이는, 긴축이 횡방향일 때 완전히 정밀 계산된 CT에 충분하고, 긴축이 평행할 때 전체 안면 CT에 충분하다.

치과 촬상, 안면 촬상, 엑스레이, 검출기, 갠트리, CT

Description

치과 및 안면 촬상 장치 {AN APPARATUS FOR DENTAL AND FACIAL IMAGING}

본 발명은 투과 방사선(penetrating radiation)으로 물체를 검사하는 것, 특히 상이한 이미지를 생성하기 위해 상이한 배향으로 위치될 수 있는 검출기를 갖는 스캐너(scanner)에 관한 것이다.

엑스레이(x-ray) 및 기타 투과 방사선의 형태를 사용하여 인간 해부학 분야를 포함하는 물체 투시 방법이 알려져 있다. 엑스레이의 경우, 방사선은 물체에서 일 측으로부터 유도되고, 물체를 투과하는 방사선의 부분이 대향측에서 검출된다. 따라서, 예를 들어, 엑스레이를 전자적으로 검출하고 컴퓨터를 사용하여 이미지를 생성함으로써 이미지를 얻을 수 있는데, 이 이미지에서 엑스레이를 더 잘 흡수하는 물체의 부분, 전형적으로는 물체의 더 조밀한 부분은 더 어둡게 보인다. 컴퓨터 단층촬영(computed tomography; CT) 시스템에서 타겟의 일련의 엑스레이 이미지는 소스(source)로부터 타겟에 대해 상이하게 배향된 검출기로의 방향으로 취해진다. 이러한 이미지들로부터 타겟 내의 엑스레이 흡수 물질의 밀도의 3차원도가 재구성될 수 있다. 3차원 데이터 세트를 생성하는 기타 방법들이 알려져 있으며, 또는 본 명세서에서 나타난다. 3차원 데이터로부터 목표하는 평면 내의 섹션인 단층사진(tomogram)이 생성될 수 있다.

전형적인 치과(dental) CT 시스템에서, 환자는 직립으로 앉아있고 엑스레이 소스와 검출기는 환자의 두부(head)의 중앙을 통과하는 수직축에 대해 회전하는 갠트리(gantry)의 대향하는 단부 상에 장착된다. 고해상도 CT 촬상(imaging)에서 수평면 내의 두개골(skull)의 대부분의 범위인 두부의 목표 부분을 커버하는 충분한 데이터를 얻기 위하여, 검출기는 갠트리의 회전축에 직각인 원주 방향, 즉, 수평 방향으로 임의의 실질적인 거리만큼 걸쳐 있어야 한다.

현행 전자 검출기는 전하결합소자(charge-coupled device; CCD) 또는 기타 검출기의 편평 패널 어레이(flat panel arrays)를 포함하며, 이들 각각은 정해진 시간에 정해진 픽셀(pixel) 영역 상에 유입되는 엑스레이를 전하(electric charge)로 변환하고, 전하는 이후 계산(computation)을 위해 디지털 강도 값(digital intensity value)으로 쉽게 변환될 수 있다. 미국 유타주 솔트레이크시티(Salt Lake City, Utah)의 "Varian Medical Systems, Inc."로부터 상용으로 입수할 수 있는 일 편평 패널 검출기는 치과 CT 유닛에 사용되기에 적절한데, 이것은 127 제곱 마이크로미터의 픽셀 크기를 가지며, 전체 패널 크기는 대략 25㎝×20㎝이다. 원추형 빔(cone beam)을 갖는 치과 촬상에서, 패널을 향한 빔의 발산(divergence) 때문에 패널은 대략 16㎝×13㎝의 유효 투시 영역(Field of View)을 제공한다. 따라서, 장축(long axis)이 수평이 되게 장착될 시 패널의 25㎝ 길이는 대략 16㎝의 직경을 갖는 투시 영역을 허용하며, 이는 전형적인 치과 사용을 위해 고해상도를 가지면서 축(수평) 방향으로 촬상된 구조물이 충분히 수렴 가능하도록 충분히 크다.

그러나, 대부분의 일반적인 성인에 있어서 20㎝의 패널 높이로는 하부 턱의 바닥부로부터 대략 안와부(orbits of the eyes)의 바닥부까지만 촬상 가능하다(물체의 수준에서 대략 13㎝ 유효 높이가 투시됨). 이는 대부분의 치과 및 구부(oral) 수술 응용에 충분하지만, 치과교정(orthodontic) 및 직정협악(orthognathic) 수술 응용의 일부 경우에는 엑스레이 이미지가 미간(glabella) 수준까지, 대략 눈썹 수준까지 되는 것이 필수적이다. "전체 안면(full face)"으로 알려진 이러한 이미지는 과거에는 상이한 수준에서 13㎝ 높이의 2개의 중첩 스캔을 수행하여 이미지들을 합체함으로써 만들어졌다. 스캔을 2번 수행하는 것은 환자에 대한 방사선 조사량을 증가시킨다. 이음매 없이 이미지들을 합체하는 것은 어렵고, 특히 2번의 스캔 사이에 갠트리 또는 환자를 재위치시키는 데 시간이 걸리다 보니 환자가 움직이게 되므로 어렵다. 구강을 직경방향으로 완전히 커버하는 CT 스캔을 생성하는 폭, 및 인간 성인의 약 98%에 대한 단일 스캔으로 전체 안면 스캔을 생성하는 높이를 모두 갖는 25 제곱 센티미터(25㎝ square) 검출기 패널을 사용할 수도 있으나, 패널의 크기에 따라 비비례적으로(disproportionately) 검출기 패널 비용이 증가하며, 완전 높이(full height)가 거의 필요치 않을 시 이는 바람직하지 않을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라 치과 및 안면 컴퓨터 단층촬영 또는 기타 촬상을 위한 시스템 및 방법이 제공되며, 엑스레이 또는 기타 투과 방사선의 소스 및 편평 패널 방사선 검출기는 회전식 갠트리 상에 서로 대향되게 장착되어, 환자의 두부가 소스와 검출기 사이에 위치될 수 있고, 갠트리의 회전축이 환자의 두부를 통과한다. 검출기는 일 방향이 직각 방향보다 더 길고, 대체로 직사각형이며, 검출기의 장축(검출기의 가장 긴 측부에 평행한 축)이 갠트리의 회전축에 대체로 직각인 위치와 장축이 갠트리의 회전축에 대체로 평행한 위치 사이에서 회전 가능하다. 장축에 따른 검출기 패널의 길이는 장축이 갠트리의 회전축에 직각일 시 완전 정밀 계산된 CT에 충분하고, 장축이 갠트리의 회전축에 평행할 시 전체 안면 CT에 충분하다.

"수직(vertical)" 방향은 환자가 직립으로 서있거나 앉아있을 시 환자의 두부의 방향에 대해 정의된다. 구조와 작동을 간편하게 하기 위해서 이러한 방향과 갠트리의 회전축의 방향은 실질적으로 정렬되고 현지의 중력 수직(local gravitational vertical)과 실질적으로 동일하지만, 시스템의 형상(geometry)과 기계적인 부분(mechanics), 및 인간의 운동성(motility)과 신축성(flexibility)을 고려했을 때 정확한 정렬은 필요치 않다. 또한, 일부 치과 엑스레이 기계는 환자를 눕혀서 작동하므로, 환자의 두부의 "수직" 방향은 중력에 대해 거의 수평하다.

기재된 일 실시예에서, 검출기 패널은 장축이 갠트리 회전축에 직각[가로 배향(landscape orientation)]이고 패널의 중심이 소스로부터의 방사선 빔의 중심축 상에 있도록 정렬되며, 중심축은 갠트리의 회전축과 교차한다.

기재된 실시예에서 검출기 패널은 일 바닥 모서리(corner)가 가로 배향, 및 장축이 갠트리 회전축에 평행한 방향[세로 배향(portrait orientation)] 모두에서 동일한 위치에 있도록 장착된다. 또는 다른 실시예에서, 이러한 특징부를 사용하여 가로 배향보다 세로 배향에서 패널은 빔의 중심 위로 더 연장될 수 있고 빔의 다른 측으로는 덜 연장될 수 있다. 가로 배향이 구강 촬상에 최적화될 시 세로 배향은 환자 두부와 스캐너 갠트리의 동일한 상대적 위치에서 전체 안면 촬상에 최적화될 수 있다. 가로 배향이 고해상도에 최적화될 시, 세로 배향은 일 측 상에서는 가로 배향 만큼 축으로부터 멀리 연장되되 다른 측 상에서는 덜 멀리 연장되고, 더 좁은 패널로 수용할 만한 해상도를 유지시키기 위해 좋은 타협안을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 본 발명의 방법에 따라 3-D 단층촬영과 기타 데이터 세트 및 단층촬영과 기타 이미지를 생성하도록 구성된 컴퓨터 소프트웨어를 제공하며, 이러한 소프트웨어를 내장하는 컴퓨터 가독성 매체(computer-readable media)를 제공한다. 소프트웨어는 단층촬영 데이터를 처리하는 기타 통상적인 컴퓨터 상에서 구동되도록 만들어질 수 있다.

컴퓨터 소프트웨어는 센서 패널의 위치를 감지하는 스위치로부터의 신호에 응답할 수 있다.

또한, 본 발명은 본 발명의 시스템과 방법에 의해 생성된 데이터를 제공한다.

전술한 전체적인 설명과 후술하는 상세한 설명은 모두 예시적이고 설명적이며 본 발명의 특허청구의 범위에 대해 더 설명하기 위해 제공되었다는 것을 이해해야 한다.

본 발명을 더 잘 이해하기 위해 포함되고 본 명세서에 통합되고 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시예를 도시하고 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명한다.

도 1은 단층촬영 이미지를 생성하는 장치의 개략도이다.

도 2는 도 1의 장치의 갠트리 부분의 커버가 제거된 상태의 사시도이다.

도 3은 도 2의 갠트리와 동일한 부분의 상이한 사시도이다.

도 4A는 커버와 케이블 보호부(cable guard)를 제거한 상태의 가로 배향의 검출기 단부의 외측의 도면이다.

도 4B는 커버와 케이블 보호부를 제거한 상태의 세로 배향의 검출기 단부의 외측의 도면이다.

도 5A는 가로 배향의 검출기의 내측의 도면이다.

도 5B는 세로 배향의 검출기 단부의 내측의 도면이다.

도 6은 전술한 실시예의 일부분의 상세도이다.

이제 본 발명의 다양한 실시예에 대해 상세히 논의될 것이며, 그 예시가 첨부하는 도면에 도시된다.

도면을 참조하여, 먼저 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단층촬영 장치(10)의 일 형태는 디스플레이(18)와 함께 콘솔(16)에 의해 제어되는 컴퓨터(13)와 스캐너(12)를 포함한다. 스캐너(12)는 엑스레이 소스(14)와, 직사각형 센서 어레이(22)를 포함하는 엑스레이 검출기(20)와, 촬상될 물체를 위한 지지부(24)를 포함한다. 일 실시예에서, 스캐너(12)는 인간 환자(미도시)의 두부 또는 두부의 부분, 특히 턱과 치아를 촬상하기 위해 구성된다. 지지부(24)는 환자의 두부 또는 안면(미도시)을 위한 받침대(rest) 또는 고정부(restrainer: 26)를 갖춘 착좌부일 수 있다. 엑스레이 소스(14)와 엑스레이 검출기(20)는 서로 정렬된 채로 유지되면서 환자의 두부의 위치를 중심으로 돌도록 회전하는 캐리어(carrier) 또는 갠트리(28)에 장착된다. 그리고 나서 엑스레이 검출기(20)는 다른 각도로부터 환자의 두부의 엑스레이 음영상(shadowgram)의 스트림(stream)을 기록한다. 컴퓨터(13)는 스캐너(12)로부터 엑스레이 이미지 데이터를 수신하여 엑스레이 밀도의 3차원 공간 분포를 계산한다.

환자 두부의 촬상 및 공간 분포의 계산은 본 기술분야에 이미 공지된 방법과 장치에 의해 실행될 수 있으며, 본 명세서에서는 간결성을 위해 더 기술하지 않는다. 예를 들어, 미국 펜실베니아주 햇필드(Hatfield, PA)에 있는 "Imaging Sciences International"의 "i-CAT Cone Beam 3-D Dental Imaging System"과 같은 적절한 장치를 상용으로 입수할 수 있다.

이제 도 2 및 도 3을 참조하면, 엑스레이 검출기(20)는 엑스레이 감지 요소들의 직사각형 어레이를 갖는 패널을 포함하며, 이 패널은 갠트리(28)에 부착된 장착 패널(32) 상의 원통형 롤러 베어링(30)에 의해 지지된다. 전기 케이블 및 가동 부품으로부터 케이블을 보호하는 보호부는 도시되지 않는다. 전기 케이블은 안내부(34)와 장착 패널(32) 사이에 부분적으로 유지된다. 엑스레이 소스(14)는, 엑스레이 소스(14)의 중심과 정렬되고 스캐너(12)의 프레임에 대해 갠트리(28)의 갠트리 회전축(36)과 직각으로 교차하는 축(엑스레이 축, 미도시)을 갖는 엑스레이 빔을 방사하도록 구성된다. 롤러 베어링(30)의 축(38)("검출기 축")은 소스(14)의 엑스레이 축과 평행하지만 오프셋될 수 있다. 엑스레이 검출기(20)의 패널은 검출기 축(38)에 대체로 직각이며, 검출기 축은 패널을 통과한다. 도시된 실시예에서, 엑스레이 검출기(20)가 직사각형 센서 어레이(22)의 장축이 수평으로 된[갠트리 축(36)에 직각인] 가로 배향일 때 엑스레이 축은 직사각형 센서 어레이(22)의 중심과 정렬된다.

검출기 축(38)은 엑스레이 축으로부터 수평으로 오프셋되고, 직사각형 센서 어레이(22)의 일 단부와 바닥으로부터 동일한 거리에 위치된다. 일 실시예에서 수치를 사용한 일 예시로서, 패널은 20㎝×25㎝의 작동 영역을 갖는 직사각형 센서 어레이(22)를 갖고, 그리고 나서, 검출기 축(38)은 어레이의 바닥 연부(40)와 일 짧은 연부(42)(도 2에 도시된 바와 같은 왼쪽 단부, 또는, 도 3, 도 5A, 및 도 5B에 도시된 바와 같은 오른쪽 단부) 각각으로부터 10㎝에 있다. 그리고 나서, 엑스레이 검출기(20)가 도 5A에 도시된 바와 같은 가로 배향으로부터 도 5B의 세로 배향으로 검출기 축(38)을 중심으로 90°회전할 시, 검출기는 세로 배향의 바닥에 위치된 짧은 연부(42)가 가로 배향의 긴 바닥 연부(40)와 동일한 선 상에 있는 위치를 취한다.

도시되지 않았으나 의도된 추가 실시예는 다음과 같다. 검출기 축(38)은 엑스레이 축으로부터 수평으로 오프셋되고, 직사각형 센서 어레이(22)의 상부 연부(44; top edge), 바닥 연부(40; bottom edge), 및 일 짧은 연부(42)로부터 동일한 거리에 위치한다. 예를 들어, 도시된 실시예와 동일한 도면부호를 사용하면, 패널은 20㎝×25㎝의 작동 영역을 갖는 직사각형 센서 어레이(22)를 갖고, 그리고 나서, 검출기 축(38)은 어레이의 상부, 바닥부, 및 일 단부(도 2에 도시된 바와 같은 왼쪽 단부) 각각으로부터 10㎝에 있다. 그리고 나서, 엑스레이 검출기(20)가 가로 배향으로부터 세로 배향으로 검출기 축(38)을 중심으로 90°회전할 시, 검출기는, 세로 배향의 좌측 긴 연부(long edge)가 가로 배향의 좌측 짧은 연부(short edge)와 동일 선 상에 있고 세로 배향의 긴 바닥 연부가 가로 배향의 좌측 짧은 연부와 동일 선 상에 있는 위치(미도시)를 취한다.

롤러 베어링(30)은 큰 직경의 베어링이며, 예를 들어, 최소 유극(play) 및 백래시(backlash)를 갖는 5.5㎝ 직경을 갖는다. 고해상도 촬상 패널(20)은 예컨데 127㎛의 픽셀 크기를 가질 수 있다. 추가 컴퓨터 계산 없이 고품질 촬상을 위해 엑스레이 검출기(20)의 위치 설정은 스캔하는 동안과 스캔과 스캔 사이에서 모두 픽셀의 일부 내로, 예컨데, 0.1㎜(100㎛) 내로 안정적이어야 한다. 그러므로, 매우 안정적인 베어링(30)이 요구된다.

엑스레이 검출기의 장착과는 별도로, 엑스레이 검출기(20)는 유타주 솔트레이크시티에 있는 "Varian Medical Systems, Inc."가 공급하는 제품들과 같은 상용으로 입수할 수 있는 편평 패널 엑스레이 검출기일 수 있다.

엑스레이 검출기(20)의 위치는 도 2, 도 4A 및 도 4B에서 보이는 구성요소에 의해 제어된다. 내부 나사를 갖는 아마추어(48)(미도시)를 갖는 스테퍼 모터(46)는 연장되어 외부로 나사가 형성된 샤프트(50)를 후퇴시킨다. 샤프트는 모터의 회전력에 저항하는 2개의 고정된 로드(rod: 56)들을 따라 움직이는 안내부(54)를 갖는 그랩 블록(grab block: 52)에 연결된다. 그랩 블록(52)은 벨트(55)에 클램핑된다. 벨트는 2개의 풀리(57)들 위를 지나 롤러 베어링(30)에 부착된 저널(58) 주위로 지나간다. 모터(46)가 연장되어 샤프트(50)를 후퇴시킬 시, 벨트는 시계방향과 반시계방향으로 이동하여 저널(58)을 회전시키고 따라서 엑스레이 검출기(20)를 회 전시킨다.

헤드(62)를 반송하는 아암(60)이 저널(58)에 부착된다. 저널(58)이 회전할 시, 헤드(62)는, 저널(58)과 아암(60)이 2개의 단부 멈춤부(64)들 사이에서 정확히 90도 회전할 수 있도록 위치한 2개의 단부 멈춤부(64)들 사이에서 원호를 그린다. 단부 멈춤부(64)는 헤드(62)가 단부 멈춤부(64)에 의해 정지되는 위치를 정밀하게 조정하기 위한 핀(66)을 구비한다. 멈춤부는 경화된 접촉면(68)을 갖고, 헤드는 경화된 접촉면(70)을 갖는다(도 6 참조). 경화된 표면들 모두가 검출기 축(38)으로부터 연장되는 단일 평면을 따르도록 헤드의 카운터보어(counterbore: 72) 내부에 경화된 표면들이 위치한다. 핀(66)의 비접촉 단부는 단부 멈춤부(64) 내부의 조정 나사(74)(미도시)에 놓인다. 멈춤부는 분할되어 스크류(76)를 조임에 따라 핀(66) 상에 클램핑되게 한다.

정밀도를 유지하기 위해 접촉부가 마모되지 않거나 변형되지 않는 것이 중요하다. 아암과 멈춤부 사이의 접촉 전에 느리고 저전력인 회전 속도를 갖는 것은 충격을 완화한다. 이러한 목적에서 저널(58)은, 저널(58)이 저널의 최종 위치에 근접할 때를 감지하는 한 쌍의 제한 스위치(80)를 위한 엑츄에이터(78a, 78b)를 구비한다. 제한 스위치는 컴퓨터(13)에 위치를 신호한다. 적절할 시기에 모터로의 전력이 끊기고, 중력이 아암과 검출기의 이동을 종결시킨다. 그랩 블록(52)은 모터로의 전력이 끊길 시 멈춤부에 오지만, 중력에 의해 구동된 아암과 검출기는 저널(58)이 벨트(54) 내부에서 미끄러져 헤드(62)의 접촉부(70)가 접촉부(68)와 접촉하게 될 때까지 미끄러지게 한다. 속도와 회전력을 더 감소시키기 위해 스프 링(82)이 장착 패널(32)과 아암(60)에 피벗 가능하게 연결되어 중량의 일부를 지지한다.

전술된 위치 제어는 저속 접촉을 위해 의도된 한가지 방법일 뿐이다. 다르게는, 저널(58)의 이동이 다른 방법으로 추적될 수 있다. 예를 들어, 엑츄에이터(78a, 78b)와 제한 스위치(80)는, 헤드(62)가 단부 멈춤부(64)들 중 하나로부터 짧은 거리에 있을 시, 컴퓨터(13)에 신호하도록 구성된 2차 접촉부를 가질 수 있다.

작동에 있어서, 엑스레이 검출기(20)의 직사각형 어레이가 갠트리 회전축(36)과 정렬되고 단부 위치가 가로 위치(landscape position) 및 세로 위치(portrait position)에 있도록 핀(66)이 설정된다. 정렬은 어레이 길이에 걸쳐 픽셀 크기의 일부 내로 정밀할 수 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 대해서 요구되는 정밀도의 양은 다를 수 있다. 컴퓨터(13)는 저널(58)을 회전시키도록 프로그램될 수 있으며, 따라서, 엑스레이 검출기(20)가 완만한 속도에서 90도 회전되기 위해 수 초가 걸린다. 그리고 나서, 헤드(62)가 먼 쪽 회전 단부에서 단부 멈춤부(64)에 이르기 바로 전에 모터(46)가 제동되고 헤드(62)가 핀(66)에 대해 서서히(gently) 닫히어, 시스템의 임의의 부분에 손상을 입힐 수 있는 충격 없이 엑스레이 검출기(20)가 정확하게 위치된다. 특히, 엑스레이 검출기(20)의 단부 위치의 편류(drifting)를 초래할 수 있는 헤드(62)나 핀(66)의 변형은 되도록 피하는 것이 요구된다.

사용에 있어서, 스캐너(12)는 구강 영역의 컴퓨터 단층촬영 스캔을 위해 엑 스레이 검출기(20)를 가로 배향으로 하여 사용될 수 있다. 25㎝ 폭의 직사각형 센서 어레이(22)는 엑스레이가 축으로부터 충분히 멀리 떨어져 검출되게 하여 컴퓨터 단층촬영의 품질이 거의 모든 치과 및 구부 수술에 충분하게 한다. 20㎝ 높이의 직사각형 센서 어레이(22)는 하부 턱 바로 밑으로부터 대략 안와부(eye-socket)의 바닥부까지 연장되는 영역 위로 대부분의 인간 두부가 촬상되게 한다. 특정 목적을 위해 좀 더 낮은 높이의 영역만이 촬상될 필요가 있다면, 환자에게 대한 엑스레이 조사량을 줄이기 위해 엑스레이 빔의 높이는 조정 가능한 시준기(collimator)에 의해 감소될 수 있다. 4개의 독립적으로 제어 가능한 턱부를 갖는 시준기가 적절하며, 일부 관할구역에서는 검출기 패널의 위치의 변경에 대해 엑스레이 빔을 시준하기 위해 요구된다. 이러한 시준기는 본 기술분야에 잘 알려져 있으며, 본 명세서에서는 간결성을 위해 더 기술되지 않는다.

엑스레이 검출기(20)를 세로 배향으로 했을 때, 25㎝ 높이의 직사각형 센서 어레이(22)는 대부분의 인간 두부가 하부 턱 바로 밑으로부터 대략 미간의 수준으로, 개략적으로 눈썹 수준으로 연장되는 영역 위로 촬상되게 한다. 치아교정 및 직정협악 수술과 같은 임의의 형식의 수술에서는 추가 높이가 요구되며, 25㎝ 높이 직사각형 센서 어레이(22)는 인간 성인의 약 98%에게 충분하다. 엑스레이 검출기(20)에 대한 검출기 축(38)의 위치 설정은 검출기 패널의 직사각형 센서 어레이(22)의 바닥부가 세로 배향과 가로 배향 모두에서 동일한 수준에 있게 하여, 스캐너(12) 내의 환자 위치 설정이 세로 스캐닝(portrait scanning)과 가로 스캐닝(landscape scanning)에서 모두 동일하게 하며, 이는 환자가 부정확하게 위치함 에 따라 스캔을 반복해야 하는 위험을 감소시킨다.

20㎝×25㎝ 직사각형 센서 어레이(22)를 세로 배향으로 하면 검출기의 감소된 폭 때문에 이미지 품질에 일부 손실이 있다. 그러나, 엑스레이 검출기(20)에 대한 검출기 축(38)의 위치 설정은 직사각형 센서 어레이(22)의 일 측부가 엑스레이 축으로부터 완전한 12.5㎝에 있고 어레이의 다른 측부가 엑스레이 축으로부터 단지 7.5㎝에 있도록 선택될 수 있다. 축의 일 측 상의 12.5㎝ 범위는, 통상적으로 "하프 빔 모드(half beam mode)"라고 불리는 공지의 재구성 방법을 사용함으로써, 엑스레이 축의 양측 상에 10㎝까지 연장되는 패널보다 컴퓨터 단층촬영에 있어서 직경방향으로 더 잘 커버하게 한다. 비록 이미지 품질은 25㎝ 폭의 어레이보다 떨어지지만 치아교정 및 직정협악 수술의 대부분의 형태에 충분하다는 것이 발견되었다. 예를 들어, 구부 진단 또는 수술의 일부 형태에서 실제 치아의 고해상도 이미지가 요구될 시, 25㎝ 폭의 가로 배향으로 된 엑스레이 검출기(20)를 사용하여 25㎝ 높이의 전체 안면 스캔은 제2 스캔과 결합될 수 있지만, 엑스레이 빔은 단지 6㎝ 또는 8㎝ 높이까지 시준된다. 이러한 이중 스캔은, 25㎝ 폭 × 20㎝ 높이의 고정된 검출기 패널(25)을 갖는 스캐너로부터 2개의 중첩되는 스캔을 사용하는 전체 안면 스캔보다 환자에게 더 적은 엑스레이 조사량을 주면서 수행될 수 있다.

엑스레이 검출기(20)로서 사용되기에 적절한 임의의 상용으로 입수할 수 있는 검출기 패널은 고해상도 파노라마식(panoramic) 촬상 모드를 위한 자체 전자장비를 구비하며, 이러한 검출기 패널 내에서 엑스레이 빔은 좁은 수직 슬릿에 시준되어 검출기 어레이의 대응하는 부분 내의 검출기 픽셀만이 판독된다. 이러한 모 드는 판독되는 픽셀의 수를 감소시킴으로써 판독 절차 속도를 크게 높인다. 그러나, 입수 가능한 패널은 이러한 파노라마식 슬릿 모드를 가로 배향으로만 지지한다. 고해상도 전체 안면 파노라마식 촬상은 보통은 필요하지 않지만, 본 발명의 장치의 회전식 엑스레이 검출기(20)는 25㎝ 높이의 전체 안면 스캔과 파노라마식 슬릿 모드를 포함하는 작동 모드들 사이에서 절환되게 하며, 두 배향 중 어느 한 배향으로 된 고정된 검출기 패널은 상기 모드들 중 하나만 제공할 수 있다.

본 발명의 취지와 범주를 벗어나지 않고 다양한 개조와 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 청구범위 및 이들의 등가물 내에 있다면 본 발명은 본 발명의 개조와 변형을 포함하고자 한다.

예시로서, 20㎝×25㎝의 센서 어레이를 갖는 검출기 패널이 사용되었다. 이는 예시일 뿐이며, 다른 크기의 검출기 패널이 사용될 수 있다.

예시로서, 패널의 2개의 연부로부터 동일 거리만큼 떨어진 베어링(30)의 축을 가지며 바닥 연부와 일측 연부가 가로 모드(landscape mode)와 세로 모드(portrait mode)에서 갠트리에 대해 동일한 위치에 있도록 위치된 엑스레이 검출기(20)가 기술되었다. 또한, 패널의 3개의 연부로부터 동일한 거리만큼 떨어진 베어링(30)의 축을 가지며 바닥 연부와 일측 연부가 가로 모드와 세로 모드에서 갠트리에 대해 동일한 위치에 있도록 위치된 엑스레이 검출기(20)가 예시로서 기술되었다. 이러한 구성을 위한 특정 이유가 설명되었다. 그러나, 베어링(30)의 축에 대한 엑스레이 검출기(20)의 다른 위치가 가능하며 임의의 목적 또는 임의의 스캐너 구조를 위해 요구될 수 있다.

도 1은 이미지 데이터가 처리되고 분석되는 컴퓨터(13)가 스캐너(12)에 연결된 것을 도시한다. 하나의 컴퓨터(13)가 스캐너(12)를 제어하고 데이터 처리도 할 수 있다. 다르게는, 처리의 부분 또는 전체가 별도의 컴퓨터에서 실행될 수 있다. 스캐너(12)로부터의 데이터는 편리한 포맷, 예컨데 DICOM 포맷으로, 편리한 처리 단계에서 컴퓨터에서 컴퓨터로 전송될 수 있다. 예를 들어, 데이터는 컴퓨터에서 컴퓨터로 직접 전송될 수 있으며, 예를 들어, 저장 서버에 업로드되고 다운로드될 수 있다. 모터(46)의 상세한 제어와 엑스레이 검출기(20)의 이동은 스캐너(12) 내의 전용 로직 제어기에 의해 제어될 수 있으며, 컴퓨터(13) 또는 다른 외부 제어기는 단지 세로 배향과 가로 배향 중 특정한 하나를 채용하라는 명령을 발하고 엑스레이 검출기(20)가 특정 배향에 있다는 것을 확인하는 신호를 수신한다.

Claims

치과 및 안면 촬상 장치이며,

회전축을 갖는 회전식 갠트리와,

갠트리에 장착된 투과 방사선 소스와,

갠트리 상의 소스에 대향되게 장착된 방사선 검출기로서, 환자의 두부가 소스와 검출기 사이에 위치할 수 있고, 갠트리의 회전축이 환자의 두부를 통과하는, 검출기를 포함하고,

검출기는 형상이 직사각형이며 장축을 가지고, 검출기의 장축이 갠트리의 회전축에 대체로 직각인 제1 위치와 검출기의 장축이 갠트리의 회전축에 대체로 평행한 제2 위치 사이에서 회전 가능하게 장착되며,

검출기가 제2 위치에 있을 때, 갠트리, 소스 및 검출기는 하프 빔 스캐닝을 수행하도록 배열되고,

소스는 엑스레이 축을 가지고,

검출기는 엑스레이 축에 평행하지만 엑스레이 축으로부터 오프셋된 검출기 축에 대하여 회전하며,

검출기는 장축에 대체로 평행한 제1 및 제2 긴 측부를 가지며,

검출기가 제2 위치에 있을 때, 제1 긴 측부는 엑스레이 축으로부터 제1 거리에 있고 제2 긴 측부는 엑스레이 축으로부터 제2 거리에 있으며,

제1 거리 및 제2 거리는 서로 다른,

촬상 장치.
제1항에 있어서,

장축을 따르는 검출기의 길이는 장축이 환자의 두부에 대하여 수직한 경우 일반적인 인간 성인의 전체 안면 CT에 충분한

촬상 장치.
제1항에 있어서,

갠트리의 회전축이 대체로 중력 방향이 되어 작동되도록 배치되는

촬상 장치.
제1항에 있어서,

검출기는 장축이 갠트리의 회전축에 직각인 상태로 검출기의 중심이 소스로부터의 방사선 빔의 중심축 상에 있도록 정렬되며, 중심축이 갠트리의 회전축과 교차하는

촬상 장치.
제1항에 있어서,

검출기가 제1 위치에 있을 때 및 검출기가 제2 위치에 있을 때 모두에서 검출기의 하나의 모서리(corner)가 동일한 위치에 있게 되도록 검출기가 장착되는

촬상 장치.
제1항에 있어서,

검출기로부터 방사선 데이터를 수신하여, 용적화소(voxel) 데이터와 컴퓨터 단층촬영 픽셀 데이터 중 하나 이상을 계산하도록 구성된 계산기를 더 포함하는

촬상 장치.
제1항에 있어서,

검출기가 제1 위치에 있는 동안의 검출기의 하나의 연부(edge)는 검출기가 제2 위치에 있는 동안의 검출기의 다른 연부와 동일한 수평면에 있게 되도록 검출기가 장착되는

촬상 장치.
제1항에 있어서,

검출기가 제1 위치에 있는 동안의 검출기의 바닥 연부(bottom edge)는 검출기가 제2 위치에 있는 동안의 검출기의 바닥 연부와 동일한 수평면에 있게 되도록 검출기가 장착되는

촬상 장치.
제1항에 있어서,

검출기는 편평 패널(flat-panel) 검출기인

촬상 장치.
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