KR20200060717A - 치과용 의자측 단층 영상 합성 시스템 - Google Patents

Abstract

단층 영상 합성 이미징을 위한 구강 내 이미징 장치는 방사선 장의 경계를 규정하는 1차 시준기를 갖는 x-선 소스를 갖는다. 운반 장치는 단층 촬영 이미징을 위한 경로를 따라 상기 x-선 소스를 병진 이동시킨다. 구강 내 x-선 검출기는 방사선 장의 이미징 영역을 규정한다. 위치 지정 장치는 상기 구강 내 검출기의 위치를 2차 시준기의 위치와 상관시킨다. 검출기 부착물 상에 제공된 하나 이상의 방사선-불투과성 마커가 상기 검출기에 결합되고, 상기 하나 이상의 마커는 상기 구강 내 x-선 검출기의 공간 위치를 상기 x-선 소스의 위치와 관련시키기 위해 획득된 x-선 이미지를 조절하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 마커는 규정된 이미징 영역 내에 배치된다. 제어 논리 프로세서는 상기 검출기로부터 이미지 데이터를 수신하고, 검출된 마커 위치에 따라 상기 검출기에 대한 상기 소스의 상대 위치를 결정한다.

Description

치과용 의자측 단층 영상 합성 시스템

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2017년 8월 22일자로 출원된 선출원 PCT/US17/48169의 부분 계속 출원이다.

기술 분야

본 발명은 일반적으로 구강 내 이미징(intraoral imaging)에 관한 것이고, 보다 상세하게는 구강 내 단층 영상 합성 이미징(intraoral tomosynthesis imaging)을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

3차원(3-D) 또는 볼륨(volume) x-선 이미지는 치아 및 지지 구조를 진단 및 치료하는데 중요한 가치가 있을 수 있다. 이를 위해 볼륨 x-선 이미지는 각각의 투영 이미지와 개체 치아 사이 그리고 각각의 투영 이미지와 이와 다른 투영 이미지 사이에 잘 규정된 각도 및 위치 기하 형상을 갖는, 서로 짧은 시간 내에 획득된 2개 이상의 개별 2-D 투영 이미지의 이미지 데이터를 결합시키는 것에 의해 형성된다. 원추형 빔 컴퓨터 단층 촬영(Cone-Beam Computed Tomography: CBCT)은 다수의 투영 이미지로부터 치아 구조의 볼륨 이미지를 얻는 하나의 확립된 방법이다. CBCT 이미징에서, 이미지 검출기 및 방사선 소스는 개체를 선회하고 작은 각도 증분으로 일련의 x-선 투영 이미지를 획득한다. 획득된 정보는 시스템의 이용 가능한 해상도 내에서 이미징된 개체를 충실하게 나타내는 볼륨 이미지를 합성하는데 사용되고, 이렇게 형성된 볼륨 이미지는 임의의 수의 각도로부터 볼 수 있다. 치과 적용을 위해 상업적으로 이용 가능한 CBCT 장치는 뉴욕주 로체스터에 있는 캐어스트림 헬스사(Carestream Health, Inc.)의 CS 8100 3D 시스템을 포함한다.

CBCT 이미징은 강력한 진단 도구이지만 볼륨 이미징이 유리하다 하더라도 CBCT 이미징의 완전한 기능이 필요치 않은 경우가 있을 수 있다. 이는 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 2007/0127801(발명의 명칭: "Method for Limited Angle Tomography", 발명자: Kalke) 및 미국 특허 번호 7,269,241(발명의 명칭: "Method and Arrangement for Medical X-ray Imaging and Reconstruction from Sparse Data", 발명자: Siltanen 등)의 개시 내용에서 인식되었다. 예를 들어, 임플란트 배치를 안내하는 데 사용하기 위해, 일부 유형의 볼륨 이미징을 위해, 기본 볼륨 이미징 능력이 유용할 수 있다. 볼륨 이미징은 또한 인접한 치아 구조들 사이의 중첩 이상을 피하는 데 도움이 될 수 있다. 이와 같은 사용의 경우, CBCT 시스템에서 제공된 것과 같은 수많은 x-선 투영 이미지가 필요하지 않을 수 있다. 대신, 이미지들 사이의 공간 좌표 기준이 유지된다면, 더 적은 수의 x-선 이미지를 사용하여 충분한 볼륨 정보를 얻을 수 있다.

일반적인 원리로서, 볼륨 진단 데이터를 생성하는데 필요한 x-선 노출의 수를 최소화하는 것이 유리할 수 있다. 180도 궤도에 걸쳐 획득된 완전한 CBCT 계열의 투영 이미지는 더 작은 범위의 각도에서 촬영되거나 증가된 상대 각도 증분에서 촬영된 더 적은 수의 투영 이미지를 사용하는 부분적인 시리즈보다 더 높은 누적 방사선 선량을 필요로 한다. 따라서, 이전에 언급된 문헌('7801(발명자: Kalke) 및 '241(발명자: Siltanen 등))에 개시된 방법은 전체 CBCT 이미징이 필요하지 않은 경우 환자 노출을 줄이는 데 도움이 될 수 있다.

단층 영상 합성은 구강 내 특징부를 종래의 2D 방사선 촬영 및 3D 단층 촬영 이미징(tomography imaging), 예를 들어, CBCT 이미징하는 것에 비해 많은 장점을 치과 의사에게 제공하는 것으로 보인다. 단층 영상 합성법에서는, 다른 볼륨 이미징 접근법에서와 같이, 제한된 수의 2D 투영 이미지들이 순차적으로 획득되고, 각각의 이미지 프레임은 이전에 획득된 이미지 프레임으로부터의 상대 각도에서 변이된다. 그 후, 다수의 진단 및 평가 기능을 위해 재구성 기법을 사용하여 충분한 깊이 및 해상도의 볼륨 이미지를 형성할 수 있다. 이는 단층 촬영이 요구하는 것보다 더 낮은 선량으로 볼륨 데이터를 제공하는 전체 규모의 단층 촬영 이미징의 장점 중 일부를 단층 영상 합성에 제공한다.

단층 영상 합성 이미징은 각각의 이미지마다 검출기 표면에 대해 상대 방사선 소스 각도를 점진적으로 기하학적으로 변화시켜 사용한다. 예를 들어, 유방 촬영에 사용되는 것과 같은 종래의 단층 영상 합성 시스템은 검출기에 대해 소스의 위치를 고유하게 제어하여, 이미징 검사마다 적용되는 기하학적 정렬을 자동으로 달성한다. 그러나 구강 내 이미징을 사용하면 이러한 유형의 기계적으로 고정된 기하학적 형상을 쉽게 얻을 수 없다. 구강 내 검출기는 대부분 시야에서 은닉되어 있어서, 구강 내 다양한 위치에 가요성 있게 위치될 수 있어야 하는데, 이는 직접 소스-검출기 정렬을 시도하는 것을 어렵게 한다. 시스템이 검출기 윤곽의 경계 기하 형상을 확실하게 식별할 수 있어야 할 뿐만 아니라, 소스의 부분 궤도에 의해 추적되는 경로는 검출기 픽셀의 행/열의 기하 형상과 대칭이어야 한다.

구강 내 단층 영상 합성과 관련된 어려움은 방사선 빔을 정확히 시준할 필요성을 포함한다. 효과적인 시준은 검출기 경계를 벗어난 영역의 불필요한 노출을 방지하는 데 도움이 된다.

구강 내 단층 영상 합성 시스템의 또 다른 양태는 진단을 도와주는데 용이하게 사용하기 위해 적절한 형태로 재구성된 단층 영상 합성 이미지를 표현할 필요성에 관한 것이다.

따라서, 구강 내 단층 영상 합성을 제공하기 위한 다수의 해결책이 제안되었지만, 단층 영상 합성 기술을 치과 의사에게 적합하게 만드는데 개선할 영역이 상당히 남아 있다.

다음 문헌은 전체 내용이 본 명세서에 병합된다:

US 2015/0359504(발명의 명칭: "Intraoral Tomosynthesis Systems, Methods, and Computer-Readable Media for Dental Imaging", 발명자: Zhou 등);

US 8670521(발명의 명칭: "Method for Generating an Intraoral Volume Image", 발명자: Bothorel 등, 공동 양도됨);

US 5828722(발명의 명칭: "X-ray Diagnostic Apparatus for Tomosynthesis Having a Detector that Detects Positional Relationships", 발명자: Ploetz 등);

US 5629972(발명의 명칭: "Intraoral Radiograph Alignment Device", 발명자: Hausmann 등);

US 9332951(발명의 명칭: "Alignment Apparatus for Dental Intraoral Radiology", 발명자: Inglese 등);

US 2016/0220212(발명의 명칭: "Methods, Systems, Apparatuses, and Computer Programs for Removing Artifacts from a Tomosynthesis Dataset", 발명자: Duewer);

US 2016/0317107(발명의 명칭: "Digital Tomosynthesis Systems, Methods, and Computer Readable Media for Intraoral Dental Tomosynthesis Image", 발명자: Zhou 등);

US 5598454(발명의 명칭: "X-ray Diagnostics Installation", 발명자: Franetzki 등).

본 발명의 목적은 구강 내 이미징 검출기에 의해 획득된 적은 수의 x-선 이미지로부터 볼륨 이미지를 생성하기 위한 예시적인 장치 및/또는 방법 실시형태를 제공함으로써 구강 내 방사선 촬영 기술을 발전시키는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 관련 기술 분야에서 적어도 상기 및 다른 결함을 전체적으로 또는 부분적으로 해결하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 본 명세서에 설명된 장점을 전체적으로 또는 적어도 부분적으로 제공하는 것이다.

상기 목적은 단지 예시적인 예로서 제공된 것이고, 이러한 목적은 본 발명의 하나 이상의 실시형태의 예시일 수 있다. 개시된 방법에 의해 본질적으로 달성되는 다른 바람직한 목적 및 장점은 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 명백하거나 명백해질 수 있다. 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 한정된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 구강 내 이미징 장치로서, a) 방사선 장(radiation field)의 경계를 규정하는 1차 시준기를 갖는 x-선 소스, b) 구강 내 x-선 검출기, c) 시준기 위치에서 상기 구강 내 이미징 장치에 결합된 2차 시준기, d) 상기 검출기의 위치를 상기 2차 시준기의 위치와 상관시키는 위치 지정 장치, e) 상기 구강 내 x-선 검출기의 공간 위치를 상기 x-선 소스의 위치와 관련시키는 하나 이상의 마커(marker), 및 f) 상기 검출기로부터 이미지 데이터를 수신하고 검출된 마커 위치에 따라 상기 검출기에 대한 상기 소스의 상대 위치를 결정하는 제어 논리 프로세서를 포함할 수 있는, 상기 구강 내 이미징 장치가 제공된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 단층 영상 합성 이미징용 구강 내 이미징 장치로서, a) 방사선 장의 경계를 규정하는 1차 시준기를 갖는 x-선 소스; b) 단층 촬영 이미징을 위한 경로를 따라 상기 x-선 소스를 병진 이동시키는 운반 장치; c) 상기 방사선 장의 이미징 영역을 규정하는 구강 내 x-선 검출기; d) 상기 구강 내 검출기의 위치를 2차 시준기의 위치와 상관시키는 위치 지정 장치; e) 상기 검출기에 결합된 검출기 부착물에 제공된 하나 이상의 방사선-불투과성 마커로서, 상기 하나 이상의 마커는 상기 구강 내 x-선 검출기의 공간 위치를 상기 x-선 소스의 위치와 관련시키기 위해 획득된 x-선 이미지를 조절하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 마커는 규정된 이미징 영역 내에 배치되는, 상기 하나 이상의 방사선-불투과성 마커; 및 f) 상기 검출기로부터 이미지 데이터를 수신하고 검출된 마커 위치에 따라 상기 검출기에 대한 상기 소스의 상대 위치를 결정하는 제어 논리 프로세서를 포함하는, 상기 단층 영상 합성 이미징용 구강 내 이미징 장치가 제공된다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시형태에 대한 다음의 보다 구체적인 설명으로부터 명백해질 것이다.
도면의 요소는 반드시 서로 축척에 맞게 도시된 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 의자측 단층 영상 합성 이미징 장치의 구성 요소를 나타낸 개략도;
도 2a는 광자 카운트 시퀀스를 나타내는 개략도;
도 2b는 2개의 상이한 에너지 레벨에서 측정하기 위한 광자 카운트 배열을 도시하는 개략도;
도 3a 및 도 3b는 정렬 문제의 다른 양태를 도시하는 간략화된 개략 블록도;
도 4는 구강 내 이미지 검출기의 측방 위치 및 각도 배향을 계산하는 이미징 장치를 도시하는 개략 블록도;
도 5는 구강 내 이미지 검출기의 측방 위치 및 각도 방향을 계산하고 환자의 뺨에 디스플레이를 투영하는 이미징 장치를 도시하는 개략 블록도;
도 6a는 본 발명의 일 실시형태에서 삼각 측량을 사용하여 위치를 검출하는 방식을 도시하는 개략도;
도 6b는 본 발명의 대안적인 실시형태에서 위치 검출을 도시하는 개략도;
도 6c는 중심 구멍 주위에 방사선-불투과성 정렬 마커의 배열을 갖는 홀더를 도시하는 도면;
도 6d 및 도 6e는 이미징된 구강 내 특징부의 경계를 따라 마커가 획득된 이미지에서 보이는 방식을 도시하는 도면;
도 7a는 정렬이 올바르지 않은, 일 실시형태에 따른 구강 내 x-선 이미징 장치를 도시하는 사시도;
도 7b는 정렬이 올바른, 일 실시형태에 따른 구강 내 x-선 이미징 장치를 도시하는 사시도;
도 8a는 실질적으로 정사각형 배열의 시준을 갖는 방사선 소스 조립체를 도시하는 저면도;
도 8b는 상이한 종횡비의 개구를 갖는 시준기 플레이트 조립체를 도시하는 저면도;
도 8c 및 도 8d는 방사선 소스 어레이의 상이한 서브세트 위에 상이한 개구 세트를 위치시키기 위해 선형 방향으로 병진 이동되는 대안적인 시준기 플레이트 배열을 도시하는 저면도;
도 8e는 상이한 종횡비의 개구들이 쌍을 이룬 세트를 갖는 시준기 플레이트를 도시하는 저면도;
도 8f는 선형 분산된 소스 어레이를 따라 선형으로 병진 이동되고 만곡된 시준기를 도시하는 도면;
도 8g는 선형 분산된 소스 어레이 주위로 회전함으로써 병진 이동되고 만곡된 시준기를 도시하는 도면;
도 9a는 제한된 수의 x-선으로부터 볼륨 이미지를 얻는 데 사용되는 이미징 패턴을 도시하는 개략 블록도;
도 9b는 환자에 대해 x-선 방출기의 여러 위치가 볼륨 이미지를 형성하는데 사용하기 위해 개별 이미지를 제공하는 방식을 도시하는 사시도;
도 10a는 아치형 트랙을 따라 운반되는 x-선 소스를 이용하여 단층 영상 합성 이미징을 위한 구강 내 이미징 장치를 도시하는 개략도;
도 10b는 선형 트랙을 따라 운반되는 x-선 소스를 이용하여 단층 영상 합성 이미징을 위한 구강 내 이미징 장치를 도시하는 개략도;
도 10c는 감지된 연장 및 회전 데이터를 보고하기 위해 각각의 조정 가능한 조인트에 다수의 관절 구획을 갖는 프레임을 도시하는 개략 상면도;
도 11a는 도 10a에 도시된 반경방향 경로 배열을 위한 x-선 소스 구성을 도시하는 사시도;
도 11b는 도 10b에 도시된 선형 경로 배열을 위한 x-선 소스 구성을 도시하는 사시도;
도 12a는 구강 내 검출기와 결합된 마커 가이드의 사용을 도시하는 개략도;
도 12b는 구강 내 검출기와 직접 결합되지 않은 마커 가이드의 사용을 나타내는 개략도;
도 13a는 치과 시술을 위한 의자 및 다른 장치를 갖는 치료 시스템을 도시하는 도면;
도 13b는 시준기, 의자, 바닥 또는 다른 장비에 결합된 x-선 소스를 갖는 배열을 도시하는 상면도;
도 14a 및 도 14b는 발명에 따른 일 예시적인 실시형태에 따라 정렬을 위한 마커 가이드의 조립체 및 구성 요소를 도시하는 도면;
도 15는 정렬 및 시준 지지를 위해 환자의 얼굴에 프레임이 접촉하는 위치를 도시하는 도면;
도 16은 시준 및 정렬 및 연관된 구성 요소를 위한 프레임의 측면도 및 상면도;
도 17은 단층 영상 합성 이미징을 위해 이미징된 개체에 대해 추적될 수 있는 예시적인 상대 이동 경로를 도시하는 개략도;
도 18은 이미지 획득을 위해 스핀트(Spindt)형 전계 방출기 기반 소스 또는 다른 x-선 소스 어레이를 도시하는 개략 블록도;
도 19는 대안적인 실시형태에서 제한된 수의 x-선으로부터 볼륨 이미지를 얻는 데 사용되는 이미징 패턴을 도시하는 개략 블록도;
도 20은 볼륨 이미지를 생성하기 위해 x-선 이미지를 캡처하기 위한 시퀀스를 도시하는 논리 흐름도;
도 21은 이미지 데이터와 연관된 공간 위치 및 각도 배향 정보를 도시하는 블록도;
도 22는 순차적으로 각 이미지 캡처를 준비하는 시스템 활동을 도시하는 논리 흐름도;
도 23은 투영 이미지 및 단층 영상 합성 이미지 슬라이스를 비교하는 디스플레이를 도시하는 도면;
도 24a 및 도 24b는 규정된 이미징 영역 내에 마커를 갖는 구강 내 검출기의 대안적인 실시형태를 도시하는 도면;
도 25는 검출기 홀더의 일체형 부분으로서 제공되는 교정 모형(calibration phantom)을 도시하는 도면;
도 26a 및 도 26b는 상이한 형상의 대표적인 교정 모형을 도시하는 도면;
도 27a, 도 27b 및 도 27c는 2개의 층으로 배열된 마커(2512)를 사용하여 단층 영상 합성 시리즈로부터 적은 수의 대표적인 치아의 선택된 2D 투영 이미지를 도시하는 도면;
도 28은 평행한 평면들을 따라 마커들의 배열을 제공하고 치아로 미끄러지는 한 쌍의 클립-온 모형(clip-on phantom)을 도시하는 사시도;
도 29a, 도 29b 및 도 29c는 클립-온 모형에 결합된 검출기를 도시하는 사시도;
도 30은 치아에 위치된 모형을 도시하는 사시도; 및
도 31a 및 도 31b는 협측 및 설측에 상이한 마커 배열을 갖는 일 실시형태에 따른 모형의 상이한 사시도.

다음은 예시적인 실시형태의 상세한 설명이며, 동일한 참조 번호는 몇몇 도면 각각에서 동일한 구조의 요소를 식별하는 도면을 참조한다.

"제1", "제2" 등의 용어가 본 발명의 맥락에서 사용되는 경우, 이 용어는 반드시 서수, 순차적 또는 우선순위 관계를 나타내는 것이 아니라, 달리 명시되지 않는 한, 하나의 단계, 요소 또는 요소 집합을 다른 단계, 요소 또는 요소 집합과 더 명확하게 구별하기 위해 단순히 사용된 것이다.

본 명세서에 사용된 "활성화 가능한"이라는 용어는 전력을 수신할 때 및 선택적으로 인에이블 신호를 수신할 때 지시된 기능을 수행하는 디바이스 또는 구성 요소 세트와 관련된다.

본 발명의 맥락에서, "관찰자", "조작자" 및 "사용자"라는 용어는 등가인 것으로 간주되며, 디스플레이 모니터에서 치과 이미지와 같은 이미지를 보고 조작하는 관찰 의사, 기술자 또는 다른 사람을 지칭한다. "조작자 명령" 또는 "관찰자 명령"은 관찰자가 입력한 명시적 커맨드로부터 얻어지는데, 예를 들어, 카메라의 버튼을 클릭하는 것에 의해 또는 컴퓨터 마우스를 사용하는 것에 의해 또는 터치 스크린 또는 키보드 입력에 의해 입력된 커맨드로부터 얻어진다.

본 발명의 맥락에서, "신호 통신하는"이라는 어구는 2개 이상의 디바이스 및/또는 구성 요소가 일부 유형의 신호 경로에 걸쳐 이동하는 신호를 통해 서로 통신할 수 있는 것을 나타낸다. 신호 통신은 유선 또는 무선일 수 있다. 신호는 통신, 전력, 데이터 또는 에너지 신호일 수 있다. 신호 경로는 제1 디바이스 및/또는 구성 요소와 제2 디바이스 및/또는 구성 요소 사이의 물리적, 전기적, 자기적, 전자기적, 광학적, 유선 및/또는 무선 연결을 포함할 수 있다. 신호 경로는 또한 제1 디바이스 및/또는 구성 요소와 제2 디바이스 및/또는 구성 요소 사이에 추가 디바이스 및/또는 구성 요소를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 "검출기"라는 용어는, 환자의 구강 내에 배치되고, 방사선을 수신하고, 이미지 컨텐츠를 제공하는 요소를 지칭한다. 이러한 검출기는 x-선 이미지 데이터를 이미징 시스템에 직접 제공하는 디지털 검출기이다.

본 발명의 맥락에서 "픽셀(pixel)" 및 "복셀(voxel)"이라는 용어는 개별 디지털 이미지 데이터 요소, 즉 측정된 이미지 신호 세기를 나타내는 단일 값을 나타내는데 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다. 종래, 개별 디지털 이미지 데이터 요소는 3-차원 볼륨 이미지에 대해서는 복셀로 지칭되고 2-차원 이미지에 대해서는 픽셀로 지칭된다. CT 또는 CBCT 장치로부터의 볼륨 이미지와 같은 볼륨 이미지는 상이한 상대 각도에서 촬영된 다수의 2-D 픽셀 이미지를 획득한 다음, 이미지 데이터를 결합하여 대응하는 3-D 복셀을 형성함으로써 형성된다. 본 명세서에서 설명하는 목적을 위해, 복셀 및 픽셀이라는 용어는 일반적으로 등가인 것으로 간주될 수 있으며, 수치 값의 범위를 가질 수 있는 이미지 요소 기준을 나타낼 수 있다. 복셀 및 픽셀은 공간 위치 및 이미지 데이터 코드 값의 속성을 갖는다.

평면들이 임의의 방향으로 12도 이하로 평행하면 이들 평면은 "평행한" 것으로 간주될 수 있다.

도 1은 본 발명의 특정 예시적인 방법 및/또는 장치 실시형태에 따른 예시적인 의자측 단층 영상 합성 이미징 장치(100)의 구성 요소를 도시하는 개략도이다. x-선 소스(10)는 방사 에너지를 개체 치아(14) 또는 다른 특징부를 통해 각도 범위에 걸쳐 구강 내 검출기(20)로 보낸다. 시준기(16)는 노출이 관심 영역 내로 제한되도록 소스(10) 방사선의 각도 범위를 조절한다. 정렬 장치(70)는 소스(10)로부터 방사선 장의 정렬을 감지하고 이를 시준기(16)를 통해 선택적으로 제어하여 관심 영역으로 방사선을 제공한다. 구강 내 검출기(20)는 디스플레이(28)에 단층 영상 합성 이미지를 제공하기 위해 이미지 컨텐츠를 획득하고 처리하는 제어 논리 프로세서(26)와 신호 통신한다. 본 명세서에서 보다 상세하게 설명된 바와 같이, 단층 영상 합성 이미징은 소스(10)와 검출기(20)의 상대 각도의 변화를 요구한다. 제어 논리 프로세서(26)는 단층 영상 합성 이미지를 획득하는데 필요한 제어를 제공한다.

단층 영상 합성 이미징은 도 1에 도시된 구성 요소들이 예를 들어, 하나 이상의 인접한 치아의 이미지와 같이, 관심 영역의 2개 이상의 2D 투영 이미지를 획득할 것을 요구한다. 생성된 이미지 컨텐츠는 윤곽의 양 및 깊이 정보를 포함하지만, 예를 들어, CBCT 시스템으로부터 단층 촬영으로부터 얻어진 보다 기하학적으로 완전한 이미지 볼륨 데이터를 포함하지는 않는다.

단층 영상 합성 데이터는 전체 볼륨 이미지 컨텐츠 없이 깊이 정보의 측정을 제공한다. 단층 영상 합성은 이미징된 객체에 상이한 깊이의 슬라이스를 생성할 수 있다.

반사율 이미지 획득

선택적인 반사율 이미징 장치(96)는 또한 예를 들어 환자의 구강 내에 배치된 검출기(20)의 위치 정보를 보다 정확히 제공하기 위해 일부 예시적인 의자측 구강 이미징 방법 및/또는 장치 실시형태의 일부로서 제공될 수 있다. 이미징 장치(96)는 예를 들어 구조화된 광 패턴을 구강 내 관심 특징부로 투영하는 것에 의해 윤곽 이미징을 제공할 수 있다. 윤곽 정보는 처리되어 표면 특징부를 보여주는 3D 메쉬를 생성한다. 이를 위해 반사율 이미징 카메라는 광학 스캐너 역할을 한다. 대안적으로, 이미징 장치(96)는 관심 영역으로부터 및 그 관심 영역 주변으로 하나 이상의 단색 또는 컬러 이미지를 획득하기 위한 2D 카메라일 수 있다.

예를 들어, 머리 크기 및/또는 배향을 결정하기 위해 반사율 이미징이 사용될 수 있다. 획득된 반사율 이미지는 또한 단층 영상 합성 및/또는 다른 방사선 이미지 획득 동안 환자의 움직임을 검출하는 보조 도구로서 기능할 수 있다. 예를 들어 캐어스트림 덴탈사(Carestream Dental LLC)의 CS3600 구강 내 스캐너로 제공되는 윤곽 이미징 카메라 이미지는 단층 영상 합성에 사용된 볼륨 재구성 처리를 안내 및/또는 보정하고 단층 영상 합성 검사 동안 움직임을 검출하기 위해 2D 반사율 이미지보다 더 많은 정보를 제공할 수 있다.

선택적인 초음파 이미징 장치(98)는 의자측 구강 이미징 장치(100)를 위한 지지 시스템으로서 유사하게 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 대안적인 예시적인 실시형태에 따르면, 전체 구강 스캔 장치는 방사선 촬영 이미징 시스템과 함께 작동한다. 이것은, 예를 들어, 후속 재구성 처리에 유용할 수 있는 방사선 촬영 및 반사율 이미지를 동시에 획득할 수 있게 한다. 반사율과 단층 영상 합성 이미지 컨텐츠는 함께 융합되어 매우 정확한 표면 윤곽 정보를 참조하여 일부 깊이 정보를 나타낼 수 있다.

광학 간섭 단층 촬영(optical coherence tomography: OCT) 및 초음파 이미징 시스템과 같은 깊이-분해된 이미지 컨텐츠를 획득하는 이미징 장치의 유형은 캡처된 반사율 신호로부터 표면 윤곽 정보를 얻을 뿐만 아니라 검출된 조직 및 특징부를 표면 아래 일정 깊이까지 특성화하기 위해 일정 양의 추가 정보를 제공할 수 있다. 이런 유형의 깊이-분해된 이미지 컨텐츠는 이미징 세션 동안 환자의 검출된 움직임을 식별 및 보고하거나 보상하는 것을 도와줄 뿐만 아니라, 단층 영상 합성을 획득하는 위치를 지원하고 검증하는 보다 유용한 보조 도구일 수 있다. 표면 바로 아래에 있는 특징부에 대해 깊이-분해된 이미징 장치로 얻어진 지원 정보가 있을 수 있는, 이는 예를 들어, 표면 윤곽 이미징 컨텐츠만을 사용할 때 이용 가능한 것보다 위치 안내 및 검증을 하는데 더 유용할 수 있다.

방사선 소스

본 발명의 예시적인 방법 및/또는 장치 실시형태에 따르면, x-선 소스(10)는 다수의 분산된 x-선 소스로부터 방사 에너지를 제공하는 스핀트형 전계 방출기(탄소 나노튜브 기반 전계 방출기를 포함함)이다. x-선 소스는 예를 들어 중심 열이온 소스 주위 둘레에 배열될 수 있는 스린트형 전계 방출기의 분산된 어레이일 수 있다. x-선 소스는 어레이 내에 서로에 대해 고정되거나 또는 상대적으로 위치 고정되고; 어레이 자체는 단일 유닛으로서 이동한다. 이런 유형의 x-선 소스는 마이크로초 정도로 빠른 온/오프 스위칭이 가능하다.

다른 적합한 x-선 소스는 어레이로 쌍을 이루는 펄스형의 종래 플루오로 가능 열이온 소스(fluoro-capable thermionic source)를 포함할 수 있으며, 여기서 소스들은 공간적으로 분리된다. 이들 옵션은 짧은 노출 시간에 충분한 x-선 플루언스를 제공함과 동시에 과열 없이 노출 시퀀스를 허용한다.

스핀트형 전계 방출기 기반 x-선 소스는 진공 챔버 내에 하나 이상의 캐소드를 가지고, 여기서 각각의 캐소드는 여기 전류(excitation current)가 주어지면 챔버 내에서 하나 이상의 애노드로 가속되는 전자를 제공하는 다수의 개별 스핀트형 전계 방출기로 형성된다.

대안적으로, x-선 소스는 방사선을 개체 쪽으로 보내기 위해 분할되거나 연속될 수 있는 선형 또는 비선형(예를 들어, 만곡된) 이동 경로를 따라 x-선 소스를 이동시키는 데 필요한 에너지를 제공하는, 운반 장치와 결합된, 보다 종래의 열이온 소스일 수 있다.

본 발명에 따른 예시적인 실시형태에 따르면, 동일한 x-선 소스는 종래의 방사선 촬영 또는 3D 이미징을 위한 임의의 모드 세트에서 사용될 수 있다. 따라서, 동일한 방사선 이미징 장치가 본 명세서에 보다 상세히 설명된 바와 같이, 단일 발사 방사선 촬영 이미지를 획득하는데 사용되거나, 또는 CBCT, 단층 영상 합성을 포함하는 단층 촬영을 위해, 또는 형광 투시(fluoroscopy) 또는 방사선 투시 이미징을 위해 투영 이미지를 획득하고 처리하는데 사용될 수 있다.

생성기

x-선 소스의 일부인 방사선 생성기는 펄스 또는 연속 동작을 제공할 수 있다. 생성기는 특정 특징부에 적합한 노출 조건을 제공하기 위해 변하는 펄스 폭을 갖는 일련의 펄스 또는 단일 펄스를 제공할 수 있다.

이미징 검출기

이미징 검출기 예시적인 방법 및/또는 장치 실시형태는 단층 영상 합성 이미징에 충분한 속도로 이미지 데이터를 획득하는 소형 구강 내 디지털 방사선 촬영(DR) 검출기이다. 이미징 검출기는 임의의 적합한 형상일 수 있고, 강성이거나 가요성일 수 있다.

이미징 검출기와의 신호 통신은 유선 또는 무선일 수 있다. 이미지 검출기는 케이블로부터 전력을 수신하거나, 온보드 재충전 가능 배터리를 가질 수 있다.

단층 영상 합성 이미징 요구 사항을 충족시키기 위해, 구강 내 검출기는, 적어도 약 2 프레임/초(fps), 적어도 5 fps 또는 적어도 10 fps를 획득하는, 단층 영상 합성 이미지를 획득하기에 충분한 이미지 획득 속도를 갖는 빠른 응답 시간을 가진다.

이미징 검출기는 상대적인 에너지 적분을 사용하여 이미지 컨텐츠를 생성하는 종래의 DR 검출기이거나 광자 카운트 검출기일 수 있다. 본 발명에 따른 예시적인 실시형태에 따르면, 동일한 이미징 장치는 다수의 유형의 이미징 검출기와 연결을 허용할 수 있다. 이것은 예를 들어, 본 명세서에 설명된 의자측 단층 영상 합성 이미징에 더하여, 하나의 검출기로 단일 프레임 방사선 촬영 이미징(예를 들어, 최대 43x43cm)이 가능하고 다른 검출기를 사용하여 다수의 투영 이미지 획득(예를 들어, 3D 또는 볼륨 이미징)이 가능한 다목적 이미징 장치를 가능하게 한다.

에너지 적분 검출 방식에 비해 광자 카운트 검출 방식의 장점 중 일부는, (i) 전기적 잡음의 감소 및 신호 대 잡음비의 개선; 및 (ii) 에너지 비닝(energy binning)으로 획득된 이미지에 대한 가중 계수(weighting factor)를 조정하는 것과 같은 이미지 콘트라스트의 개선을 포함한다. 광자 카운트 단층 영상 합성은 개선된 진단 정확도를 제공할 수 있다.

종래의 적분형 x-선 센서는 공간적으로 디지털화되고, 노출 동안 각 픽셀에서 수신된 누적 전하를 나타내는 아날로그 출력을 제공한다. 높은 잡음 레벨은 적분형 센서에 문제가 될 수 있다. 광자 카운트에서, 각각의 들어오는 광자는 전하를 생성하고, 각각의 전하 이벤트가 레코드된다. 실제 광자 카운트 또는 이 카운트에 따라 상응하게 연산된 값은 각각의 픽셀에 대해 이미지 데이터로서 제공된다. 유리하게는, 펄스 강도가 배경 잡음 레벨을 초과하면 광자 카운트 방식이 잡음에 대해 높은 내성을 가진다.

도 2a는 광자 카운트 시퀀스를 개략적인 형태로 도시한다. 들어오는 광자는 주어진 에너지 레벨에서 펄스(180)를 생성한다. 펄스(180) 에너지는 비교기(182)에서 임계 값과 비교되고, 형성된 펄스(188)를 형성하도록 펄스 형성기(184)에서 성형된다. 카운터(186)는 펄스 이벤트를 레코드하고 디지털 출력, 펄스 카운트 값(190)을 제공한다. 검출기(20)에 사용되는 이미징 센서(170)에서 각각의 픽셀 요소에 대해 별개의 펄스 카운트 값(190)이 획득된다. 임계 값은 관심 있는 광자 에너지에 따라 값의 범위로부터 조정 가능하거나 선택 가능할 수 있다. 광자 카운트 x-선 검출기는 낮은 신호 레벨에서 적합한 성능을 제공하여, 환자에 제공되는 x-선 선량을 줄일 수 있다.

출원인은 다수의 검출기 기술이 결합될 수 있음을 인식했다. 예시적인 조합은 (1) 적분에 의한 간접 검출, (2) 적분에 의한 직접 검출, (3) 광자 카운트에 의한 간접 검출, 및 (4) 광자 카운트에 의한 직접 검출을 포함한다. 적분에 의한 간접 검출은 감소된 검출기 비용과 확장성을 제공한다. 적분에 의한 직접 검출은 더 큰 규모의 검출기로 감소된 선량을 제공한다. 광자 카운트에 의한 간접 검출은 감소된 선량을 제공한다. 광자 카운트에 의한 직접 검출은 본 명세서에 보다 상세히 설명된 바와 같이 감소된 선량 및/또는 컬러 x-선을 제공할 수 있다.

펄스 카운트의 다른 장점은 다수의 임계 값에서 펄스(180)를 카운트하는 능력과 관련된다. 도 2b의 개략도를 참조하면, 펄스 에너지를 측정하기 위해 2개의 비교기(182a 및 182b)가 도시되어 있다. 이 특정 구성에서, 비교기(182a), 펄스 형성기(184a) 및 카운터(186a)는 제1 임계 값을 초과하는 모든 펄스에 대해 카운트(190a) 값을 제공하고; 유사하게, 비교기(182b), 펄스 형성기(184b) 및 카운터(186b)는 더 높은 제2 임계 값을 초과하는 펄스만을 카운트하고 이에 따라 카운트(190b)를 제공한다. 그런 다음 간단한 감산으로 각 펄스에 대해 달성된 다른 전력 레벨을 식별한다. 비교기 회로부의 대응하는 배열을 사용하여 2개를 초과하는 임계 값 레벨이 측정될 수 있어서, 이에 의해 다수의 임계 값 중 임의의 임계값으로 펄스 카운트를 할 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 다양한 광자 에너지 레벨에 대한 이미징 센서(170)의 응답을 조정하도록 임계 값이 선택될 수 있는데, 예를 들어, 조정될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 조작자는 최종적으로 생성된 이미지에서 더 조밀한 조직으로부터 더 부드러운 조직을 구별하기 위해 미리 설정된 임계값 세트를 사용할 수 있다.

(예를 들어, 잡음 감소를 위해) 최소 바닥 임계 값을 설정하는 것에 더하여, 다중 스펙트럼 x-선 이미징을 위한 본 발명의 실시형태는 또한 광자 에너지에 대해 추가적인 상부 또는 최대 임계 값을 사용하는 옵션을 제공할 수 있다. 이 상부 임계 값 능력은 직접 검출 물질을 직접 통과하는 x-선 또는 예를 들어 금속 아티팩트로부터 과도한 잡음 신호가 생성되는 것을 줄이는 것을 포함하여 다수의 기능을 위해 사용될 수 있다.

도 2b를 참조하여 설명된 바와 같이, 상이한 에너지 임계 값으로 광자를 카운트하는 능력은 구강 내 검출기가 개체에 방사선을 조사함으로써 얻어진 에너지 레벨 간을 구별할 수 있게 하고, 각각의 노출의 결과로서 제공되는 이미지 데이터에 추가된 치수를 제공할 수 있게 한다. 다중 스펙트럼 또는 "컬러" x-선 이미징으로 기술되는 이 능력은 개체 픽셀의 물질 조성에 관한 정보를 얻을 수 있게 한다. 잘 알려진 바와 같이, 2개의 물질(A 및 B)은 방사선 에너지 노출 레벨(E)에 따라 변하는 다른 감쇠 계수(μ)를 가질 수 있다. 주어진 노출에서, 물질(A)은 물질(A)에 상응하는 에너지로 광자를 감쇠시킨다. 유사하게, 물질(B)에 충돌하는 방사선은 물질(B)에 상응하는 에너지로 광자를 감쇠시킨다. 이들 상이한 에너지 값의 광자가 서로 구별될 수 있는 경우, 획득된 이미지의 동일한 픽셀 또는 복셀 이미지 요소에서 하나의 물질 또는 두 물질을 식별하는 것이 가능하다. 방사선에 반응하여 이와 동일한 기본 행동은 또한 조직 유형 간을 구별하는 능력을 일부 측정할 수 있게 한다. 상이한 선형 흡수 특성은 골 유형과 같은 다양한 유형의 조직 간을 구별할 수 있게 한다.

광자 카운트 검출기를 사용한 컬러 x-선은 저비용 및 저선량 컬러 x-선 이미징을 제공한다. 다중 스펙트럼 또는 "컬러" x-선 이미징을 사용하면 구강 내 이미징에 가치 있는 여러 가지 잠재적 이익이 있을 수 있다. 이들은 금속 아티팩트의 최소화, 연조직과 경조직의 분리된 재구성, 치아 및 골 특징에 대한 보다 효율적인 분할 알고리즘, 암 및 다른 질병에 대한 병리학 검출의 개선, 및 미량 물질 또는 조영제의 검출을 포함한다.

본 발명에 따른 예시적인 실시형태에 따르면, 의자측 구강 내 이미징 장치(100)는 상이한 이미징 기능에 적합한 2개 이상의 교환 가능한 검출기(20)를 가질 수 있다. 예를 들어, 종래의 적분형 이미지 검출기는 방사선 촬영 이미징을 위해 프로세서(26)에 연결될 수 있으며; 광자 카운트 검출기는 단층 영상 합성 또는 방사선 투시 이미징에 필요한 경우에만 연결될 수 있다. 연결된 검출기의 유형을 나타내기 위해 키 형성된 커넥터 또는 다른 기계적 또는 신호 메커니즘이 사용될 수 있다.

조정 가능한 해상도를 제공하고 획득 속도를 증가시키기 위해 사용될 수 있는 기법 중에는 본 명세서에 보다 상세히 설명된 검출기 비닝이 있다. 비닝은 균일한 세트의 인접한 센서 요소를 함께 그룹화하여 각 픽셀 세트의 개별 영역에 대해 단일 평균값을 제공한다.

소스/검출기 정렬

치아 또는 구강 내 방사선 촬영의 경우 검출기 정렬이 어려울 수 있다. 검출기 위치는 환자의 구강 안에 있어서 기술자에게는 보이지 않는다. 대신에, 기술자는 일반적으로 검출기를 일부 유형의 홀더에 놓은 다음 홀더를 구강 내에 넣는다. 홀더는 검출기를 적절히 위치시키는 데 도움이 되는 바이트 플레이트(bite plate) 또는 다른 유형의 지지 부재를 가질 수 있다. 잘 알려진 바와 같이, 이러한 유형의 홀더는 환자에게 번거롭고 불편할 수 있다. 홀더 및 다른 위치 지정 디바이스는 에러 방지 기능이 없어서, 이러한 디바이스에서 위치 에러는 획득한 이미지가 진단하기에 적합치 않다는 것을 의미할 수 있다. 잘못 정렬된 검출기는 예를 들어 원추형 절단, 누락된 정점, 신장 및 관련 각도 경사 또는 시차 에러와 같은 문제의 원인이 될 수 있다. 이러한 정렬 문제는 수용 가능한 이미지를 얻기 위해 재촬영, 추가 이미지 캡처가 필요할 수 있다. 재촬영은 환자에 추가 x-선 방사선이 노출되고 구강 내 검출기 또는 센서에 의한 환자의 불편함이 연장되는 것으로 인해 바람직하지 않다.

종래의 x-선 소스는 기술자가 x-선 소스의 위치와 각도를 조정하는 데 도움이 되는 조준 표시기(aim indicator)를 포함했다. 이들 조준 표시기는 종종 가시광을 사용하여 방사선 빔의 중심을 잡는 데 도움이 되는 윤곽을 추적한다. 이것은 방사선 검출기를 볼 수 있는 곳에서는 잘 작동하지만, 구강 내 이미징과 같이 검출기가 보이지 않는 곳에서는 필요성이 떨어진다. 기술자는 구강 내 센서의 위치와 센서에서 x-선의 입사각을 모두 추측하거나 추정해야 한다.

도 3a 및 도 3b의 단순화된 개략도는 x-선 소스(10)와 검출기(20) 사이의 오정렬이 발생할 수 있는 방식을 도시한다. 이들 실시예에서, x-선 소스(10)는 조준 중심을 잡는데 사용되는 가시광 조준 색인(12)을 제공한다. 실시예(a)에 도시된 바와 같이 올바른 조준 정렬이 달성되면, 조준 색인(12) 내에 도시된 바와 같이 검출기(20)의 중심이 잡힌다. 실시예(b) 및 실시예(d)에서 조준은 올바르지 않다.

최상의 이미징 결과를 얻으려면 각도 또는 각도 경사에 대해 적절한 정렬이 또한 필요하다. x-선 소스(10)로부터 입사하는 방사선은 실시예(a)에 도시된 바와 같이 바람직하게는 검출기(20)에 직교한다. 도 3a, 도 3b에서 라인(N)은 검출기(20)의 표면에 법선이거나 또는 직교하는 라인을 나타낸다. 실시예(c) 및 실시예(d)는 잘못된 각도 정렬을 보여준다. 실시예(c)에서, 조준 또는 중심 잡힘은 올바르지만 각도 경사 또는 피치는 올바르지 않다. 실시예(d)에서, 조준(중심 잡힘)과 각도 경사(피치)는 모두 올바르지 않다. 실시예(e)에서, 검출기(20)는 평면에서 회전된다(롤(roll)).

도 3a 및 도 3b의 개략적인 실시예는 x-선 소스(10)가 검출기(20)에 직교하는 위치를 갖는다는 것을 주목하는 것이 유리하다. 일부 실시형태에서, 비스듬한 배향이 사용될 수 있다.

정렬 및 위치 지정은 다른 각도로 촬영된 이미지를 일부 방식으로 결합하여 볼륨 이미지 데이터를 형성하는 볼륨 이미징 응용을 하는데 특히 중요하다.

단층 영상 합성에서, 소스와 검출기 사이의 상대적인 움직임은 정렬 문제에 추가 복잡성을 도입한다. 소스의 공간 위치가 검출기 표면에 대해 동일한 평면에 있거나 이 표면으로부터 등거리에 있도록 배치된 움직임 라인 또는 호형(arc)을 갖도록 재구성을 처리하여, 움직임이 각각의 획득된 투영 이미지에 대해 검출기 표면의 픽셀 위치와 정렬되도록 하는 것이 일반적으로 가장 바람직하다.

본 발명의 장치의 부분 및 동작을 더 잘 이해하기 위해, 이미징 시스템에 의해 적절한 정렬을 검출할 수 있는 방식을 보여주는 것이 도움이 된다. 도 4의 개략적인 블록도를 참조하면, x-선 소스(10)와 이미징 검출기(20)의 정렬을 검출하는 구강 내 이미징 장치(22)가 도시되어 있다.

도 4의 배열에서, 검출기(20)는 환자의 뺨(18) 내 치아(14)에 인접한 검출기 위치에 배치된다. 무선 주파수(RF) 방출기와 같은 전자기 신호 방출기로서 도시된 다수의 검출 가능한 요소(30)가 검출기(20)의 일부로서 통합된다. 검출 가능한 요소(30)는 일반적으로 삼각 측량 정보를 제공하기 위해 서로 이격되어 있다. x-선 소스(10)와 정렬되고 위치 결합된 센서(24)는 예를 들어 방출된 RF 신호를 감지하는 것에 의해 일부 방식으로 검출 가능한 요소(30)의 존재를 감지한다. 예를 들어, RFID 태그에 사용되는 소형 방출기와 같은 RF 방출기를 활성화하고 감지하는 방법은 신호 검출 분야의 사람들에게 잘 알려져 있다. 하나 이상의 센서(24)와 신호 통신하는 제어 논리 프로세서(26)는, 검출 가능한 요소(30) 또는 다른 검출 가능한 특징부로부터 수신된 신호 및 x-선 소스(10)에 대해 센서(24)의 알려진 위치에 기초하여 종래의 삼각 측량 계산을 사용한다. 이것은 x-선 소스(10)에 대해 환자의 구강 내 검출기(20)의 대응하는 위치 및 각도 정렬을 결정하기 위해 수행된다. 컴퓨터 디스플레이 모니터인 조작자 콘솔 디스플레이(28)는 조작자의 정렬 정보를 나타내며 필요한 조정 설정을 추천할 수 있다. 센서(24)는 하나 이상의 미리 결정된 주파수의 전자기 신호를 수신하도록 활성화될 수 있다.

본 발명의 특정 예시적인 방법 및/또는 장치 실시형태는, 보다 용이하게 사용될 수 있는 경우, 특히 볼륨 이미지를 형성하는데 사용되는 개별 이미지를 얻기 위해 이 정보가 필요한 경우, 정렬 정보를 기술자에게 제공함으로써 도 4의 기본 시스템을 개선한다. 본 발명의 예시적인 정렬 장치는 검출기의 위치 및 각도에 대해 x-선 튜브를 적절히 정렬하기 위한 가이드로서 치과 환자의 뺨 또는 다른 부분에 이미지를 투영할 수 있다. 도 5의 이미징 장치(36)의 일 실시형태를 참조하여, 제어 논리 프로세서(26)는 도 4에 설명된 것과 유사한 방식으로 정렬 정보를 획득한다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 제어 논리 프로세서(26)는 또한 환자의 뺨(18), 입술 또는 얼굴에 이미지를 투영하기 위해 프로젝터(40)와 이미지 데이터 신호로 통신할 수 있다.

도 6a의 사시도는 일 실시형태에서 정렬 오프셋을 결정하기 위해 검출기(20)의 위치 및 각도를 나타내는데 삼각 측량을 사용할 수 있는 방식을 개략적인 형태로 도시한다. 일 실시형태에서, RF 트랜시버인 센서(24a 및 24b)는, 예를 들어 x-선 튜브 상의 x-선 소스 근처에 장착된 x-선 소스(10)에 대해 알려진 위치에 있다. 신호 방출기 또는 다른 유형의 검출 가능한 요소(30)는 전형적으로 쌍으로 배치되는데, 검출기(20)의 코너에 위치된다. 각각의 검출 가능한 요소(30)는 센서(24a 및 24b)에 의해 감지될 수 있는 검출 가능한 특징부를 갖는다. 일 실시형태에서, 각각의 검출 가능한 요소(30)는 대응하는 신호 수신기, 센서(24a 또는 24b)로부터 전송된 신호에 응답하여 전자기장을 생성하는 RF 디바이스이다. 방출된 전자기장의 위상, 세기 또는 다른 특성은 대응하는 센서(24a 및 24b)에서 측정되고, 방출 구성 요소와 수신 구성 요소 사이의 상대 거리를 결정하는데 사용된다. 도 6a의 RF 검출 실시형태를 위해, 예를 들어, 검출 가능한 요소(30)로서 작용하는 각각의 쌍의 방출기의 신호가 동위상에 있을 때, 양호한 정렬이 달성되었다. 위상이 어긋한 상태는 정렬 상태가 좋지 않고 조정이 필요한 방향을 나타낼 수 있다. 센서(24a 및 24b)는 제어 논리 프로세서(26)와 신호 통신을 한다.

유사한 방식으로, 정렬 오프셋을 결정하기 위해 x-선 소스에 대한 검출기(20)의 위치 및 각도를 나타내기 위해 상대적인 신호 강도가 대안적으로 사용될 수 있다. RF 실시형태에서 이러한 접근법을 사용하면, 검출 가능한 요소(30)로서 작용하는 가장 가까운 신호 방출기는 이에 대응하여 센서(24a 또는 24b)에서 가장 강한 세기 신호를 갖는다. 도 6a의 배열이 사용되면, 4개의 방출기 모두로부터 또는 다른 유형의 검출 가능한 요소(30)로부터 방출된 동일한 세기의 신호는 양호한 정렬을 나타낸다. 신호 세기가 변할 때, 그 변화 패턴을 사용하면 필요한 조정을 나타낼 수 있다. 일례로, 미국 특허 출원 번호 2009/0060145(발명의 명칭: "Positioning Adjustment of a Mobile Radiology Facility", 발명자: Tranchant 등)는 다수의 방출된 신호를 삼각 측량 및 감지하여 정렬 위치를 연산하는 위치 검출 시스템을 기술한다. 신호 처리 및 위치 감지 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에 잘 알려진, 하나 이상의 센서(24) 및 검출 가능한 요소(30)를 사용하여 적절한 정렬을 결정하는데 다수의 상이한 구성 중 임의의 구성이 사용될 수 있는 것으로 이해된다.

도 6b에 도시된 하나의 대안적인 실시형태에서, 도 6a에 도시된 방출기-검출기 배열은 반전되어서, 하나 이상의 검출 가능한 요소(30)를 제공하는 하나 이상의 방출기는 x-선 소스(10)에 기계적으로 결합되고, 2개 이상의 센서(24)는 검출기(20)에 부착된다. 도 6b에 도시된 실시형태에서, 예를 들어, 파선 윤곽으로 도시된 검출 가능한 요소(30)는 센서(24)에 의해 감지되는 전자기장을 생성하는 코일이다. 센서(24)는 직접(예를 들어, 유선) 또는 간접(예를 들어, 무선) 연결을 통해 제어 논리 프로세서(26)와 신호 통신을 한다.

대안적인 정렬 메커니즘

하나의 예시적인 실시형태에서, 구강 내 스캐너 또는 다른 반사율 이미징 센서가 검출기와 소스의 정렬을 돕는 보조 도구로서 사용될 수 있다. 윤곽 이미지 또는 종래의 반사율 이미지로부터 획득된 광학 스캔 데이터는 단층 영상 합성 스캔을 위해 원하는 궤적을 결정하기 위해 "스카우트" 스캔의 유형으로서 분석될 수 있다.

다른 예시적인 실시형태에서, 초음파 이미징은 또한 소스의 위치를 지정하는 정렬 보조 도구로서 사용될 수 있다. 초음파는 해부학적 부분 내 연조직 구조를 이미징하는 능력을 갖는 것이 특히 유용할 수 있다.

CNT 소스 정렬은 각각의 후속 이미지에 대해 방사선 소스의 상대적인 위치 변화의 궤적을 제어하도록 조정될 수 있다는 것이 주목된다.

본 발명에 따른 하나의 예시적인 방법 및/또는 장치 실시형태는 구강 내 센서를 위치시키는데 사용되는 홀더 내에 매립된 마커의 배열을 사용하여 자동 초점 및 정렬 기능을 제공한다. 도 6c는 x-선 소스(10)(도 6c에는 도시되지 않음)를 배향시키는 중심 구멍(76)을 중심으로 방사선-불투과성 마커(74)의 배열을 갖는 프레임(78)을 위한 홀더(72)를 도시한다. 도 6d 및 도 6e는 이미징된 구강 내 특징부의 경계를 따라 마커(74)가 획득된 이미지에 나타나는 방식을 도시한다. 정렬 마커를 사용하면 이미지 처리가 연속적으로 획득된 이미지의 위치를 상관시킬 수 있고 후속 재구성을 위해 투영 이미지를 서로 정확히 정렬할 수 있다.

도 6a 내지 도 6c에 도시된 것과 같은 해결책이 본 명세서에서 보다 상세히 설명된 임의의 수의 소스-검출기 배열로 정렬을 하는데 사용될 수 있는 것을 볼 수 있다.

환자 또는 다른 정렬 피드백에 윤곽의 투영

도 7a 및 도 7b의 사시도를 참조하면, 선택적인 이미지 투영을 제공하는 본 발명의 예시적인 실시형태의 추가 장점이 도시된다. x-선 소스(10)에 위치 결합된 프로젝터(40), 예를 들어, x-선 시스템의 x-선 튜브의 단부 쪽 위치 또는 일부 다른 부분에 장착된 프로젝터는, 예를 들어, 은닉된 검출기(20)의 위치(42)(파선 윤곽으로 도시됨)를 나타내기 위해 그리고 x-선 소스(10)에 의해 이미 제공되지 않았다면, 또한 x-선 소스의 조준 색인(12)을 나타내기 위해 환자의 뺨에 2-차원 이미지를 투영한다. 도 7a는 위치(42)가 조준 색인(12)과 정렬되지 않은 것으로 인해 조준 정렬이 올바르지 않은 일 실시예를 도시한다. 도 7b는 위치(42)가 조준 색인(12)들 사이에 중심이 잡혀 조준 정렬이 올바른 일 실시예를 도시한다.

프로젝터(40)는 x-선 소스(10)에 장착될 수 있는 다수의 유형의 이미징 프로젝터 중 임의의 프로젝터일 수 있다. 일 실시형태에서, 프로젝터(40)는 예를 들어 미국 워싱턴주, 레드몬드에 있는 마이크로비전사(Microvision Inc.)의 피코 프로젝터 디스플레이(Pico Projector Display)와 같은 피코 프로젝터이다. 이와 같은 디바이스는 소형, 저중량 및 저전력 요구 사항을 포함하여 여러 가지 이유로 유리하다. 휴대폰 및 다른 휴대성이 높은 전자 디바이스에 사용되는 이러한 피코 프로젝터는 하나 이상의 저전력 레이저로 디스플레이 표면을 스캔한다. 피코 프로젝터는 다양한 거리에서 투영하기 위해 최소한의 광학 구성 요소를 요구한다. 레이저 자체는 필요에 따라 빠르게 턴온되고 턴오프되어, 투영된 이미지 픽셀에 대해서만 전력이 소비된다. 이것은 피코 프로젝터가 저전력 레벨에서 동작할 수 있게 하여, 배터리 전력이 프로젝터(40)에 사용될 수 있게 한다. 대안적인 실시형태는 다른 유형의 전자 이미징 프로젝터를 사용하는데, 예를 들어, 텍사스 인스트루먼트사(Texas Instruments, Inc.)의 디지털 라이트 프로세서(Digital Light Processor: DLP)와 같은 디지털 마이크로미러 어레이를 사용하는 프로젝터; 실리콘 라이트 머신사(Silicon Light Machines, Inc.)의 격자 광 밸브(Grating Light Valve: GLV) 디바이스와 같은 마이크로전자기계 격자 광 밸브의 어레이; 또는 실리콘 위 액정(Liquid Crystal on Silicon: LCOS) 디바이스를 포함하는 액정 디바이스(LCD)를 사용한다.

레이저가 프로젝터(40)에서 조명 소스로서 사용되는 경우, 환자 또는 의사의 눈에 간섭성 레이저 광이 입사하는 것을 최소화하기 위해 추가 조치가 취해질 수 있다. 솔리드 스테이트 레이저와 같은 초 저전력 레이저가 임의의 지점에서 매우 적은 양의 광 세기만을 전달하는 스캔 속도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 레이저 광을 일부 산란시키기 위해 확산 요소가 광 경로에 제공되어, 투영된 이미지의 품질 또는 유용성에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않으면서 세기를 감소시킬 수 있다. 유기 LED(OLED) 디바이스와 같은 발광 다이오드(LED) 또는 다른 저전력 솔리드 스테이트 조명 소스가 대안적으로 사용될 수 있다.

프로젝터(40)(도 7a 및 도 7b)에 의해 투영된 이미지는 다수의 형태 중 임의의 형태인 이미지 컨텐츠를 가질 수 있고, x-선 소스를 위한 조준 표식(12) 및 검출기(20)를 위한 위치(42) 표시자를 모두 포함할 수 있다. 대안적으로, 조준 표식(12)이 이미 x-선 시스템에 의해 제공되는 경우, 프로젝터(40)는 단지 투영 표시 위치(42)만을 제공할 수 있다. 프로젝터(40)는 2차원 이미징 디바이스를 사용하기 때문에, 디스플레이된 이미지는 다수의 부분을 가질 수 있고 추가 텍스트 필드, 방향 마커 및 다른 요소를 포함할 수 있다. 위치(42)는 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 윤곽 형태로 표시되거나, 일부 다른 방식으로 표현될 수 있다. 일 실시형태에서, 검출기(20)의 각도 오프셋 값은 디스플레이된 숫자 메시지로서 환자의 뺨에 표시된다. 대안적으로, 프로젝터(40)의 애니메이션 또는 다른 능력은 이미지 컨텐츠로서 추가 위치 및 각도 정보를 제공하기 위해 사용될 수 있다.

컬러를 사용하면 다양한 방법으로 정렬 오프셋의 상대적인 양을 표시하는 데 도움이 된다. 예를 들어, 뺨 표면에 검출기(20)의 윤곽이 투영되어 있더라도, 기술자는 각도 정렬을 조정하는 방법을 알기 어려울 수 있다. 표식(12) 및 위치(42)를 다른 컬러로 디스플레이하면 예를 들어 조준 표식(12) 및 위치(42)가 같은 컬러로 디스플레이될 때까지 기술자가 x-선 튜브의 각도를 조정하는 것을 안내하는 것을 도와줄 수 있다. 디스플레이 또는 디스플레이된 요소의 다른 부분이 깜박이면 정렬 조정을 지시하고 안내하는 데 또한 도움이 될 수 있다. 허용 가능한 정렬 또는 허용 가능하지 않은 정렬을 나타내기 위해 가청 경고음이 제공될 수 있다. 화살표 또는 표적 기호와 같은 고정 표시자가 환자의 뺨에 이미지 컨텐츠로서 투영될 수 있다. 조정을 안내하기 위해 애니메이션이 제공될 수 있다.

일 실시형태에서, 프로젝터(40)(도 7b)로부터 투영된 이미지는 x-선 소스(10)를 다시 조준하는 방법 또는 시퀀스에서 그 다음 이미지를 설정하기 위해 치료 의자의 위치를 조정하는 방법을 기술자에게 지시한다. 투영된 컬러, 패턴, 영숫자 텍스트, 애니메이션, 번쩍임 또는 깜박임 또는 다른 메커니즘을 사용하여 이미지 캡처들 사이의 위치 조정을 안내할 수 있다.

단층 영상 합성 이미지 획득 사이클 동안 머리 위치를 안정화시키기 위해 환자 머리 지지 장치가 제공된다. 임의의 유형의 머리 받침(headrest) 또는 다른 지지 메커니즘은 금속 또는 다른 높은 방사선-불투과성 물질일 수 없다는 것이 주목된다. 환자 머리 지지 장치는 예를 들어 도넛형, 확장형 또는 팽창형일 수 있다.

시준

선택된 예시적인 방법 및/또는 장치 실시형태를 위해, 방사선 장을 환자의 구강 내 관심 영역(ROI)으로 제한하기 위해 시준이 필요하다.

시준의 하나의 유리한 양태는 투영된 x-선에서 관심 영역 외부의 영역으로 입사하는 초과 방사선이 존재하는 원추 절단을 제거하거나 감소시키는 것과 관련된다.

CNT 어레이와 같은 분산된 소스를 배열하는 것과 관련된 어려움은 방사선을 적절히 시준할 필요성과 관련된다. 그 기능들 중에서, 시준은 방사선 에너지의 확산을 제어하여, 방사선이 관심 있는 해부학적 부분으로 적절히 보내지고 방사선 장이 이미징 수신기의 외부 에지를 넘어 확장되지 않도록 한다. 시준은 또한 산란을 줄이는 데 도움이 된다. CNT 및 다른 유형의 소형 x-선 소스를 어레이로 사용하면 시준은 특정 문제를 야기한다. 하나의 세트의 문제는 치수 제약과 관련된다. x-선 소스들 사이의 간격은 일반적으로 작기 때문에, 임의의 개별 소스로부터 방사선 에너지를 효과적으로 분리하는 것이 어려울 수 있고; 누화가 일어나서 방사선 장의 에지를 명확히 규정하는 것이 어려울 수 있다. 또 다른 문제는 각 소스로부터 이미징을 위한 방사선 장을 식별하는 것과 관련된다. 종래의 방사선 소스를 이용하면, 문제는 쉽게 해결되는데, 즉 방사선 소스에 결합된 광원을 사용하면 시준기 에지 자체를 사용하여 방사선 장의 범위를 윤곽 잡거나 강조하여 방사선 장의 범위를 윤곽 잡을 수 있다. 그러나, CNT 및 다른 유형의 분산된 어레이 소스를 위해 제공된 시준기 구멍을 사용하여 대응하는 이중 사용 배열을 제공하는 것은 비현실적이거나 불가능할 수 있다.

도 8a의 간략화된 개략도는, 일반적으로 단일 x-선 소스(210)에 대해 x-선을 시준하는 것과 관련되고, x-선 소스의 어레이에 대해 시준하는 것에 대해 이후 설명하는데 유용한 일부 규정을 수립하는 기하학적 고려 사항과 관계들 중 일부를 도시한다. X-선 소스(210)는 점 소스로서 제1 근사치로 이상화된다. 소스(210)로부터의 복사 에너지는, 전형적으로 소스(210)에 매우 가까운 제1 개구(122)를 통해 연장되고 매우 작은 x-선 소스에 대해 일부 조건 하에서도 옵션일 수 있는 방사선 경로를 따라 보내진다. 이어서 방사 에너지는 검출기(20) 상에 x-선 장(130)을 형성하는 제2 개구(124)를 통해 방사선 경로를 따라 계속 진행한다. x-선 장(130)의 종횡비를 결정하는 방사선 경로의 형상 및 치수는 그 후 소스(210)에 대해 및 서로 및 소스-이미지 간 거리(SID)에 대해 개구(122, 124) 크기 및 위치와 같은 기하학적 제약에 의해 결정된다. x-선 장(130)의 형상은 전형적으로 검출기(20)의 치수에 의해 제한되지만, 이미징되는 해부학적 부분에 따라 더 작고 상이한 형상이 될 수 있다. 도 8a는 단일 소스(210)에 대한 기하학적 관계를 도시하고; 이후에 설명된 실시형태는 도 8a에 도시된 것과 유사한 방식으로 방사선 경로를 따라 각각 시준을 갖는 다수의 x-선 소스(210)를 갖는 것임이 주목된다.

도 8b에 도시된 본 발명에 따른 예시적인 실시형태에 따르면, 소스(20)의 어레이는 회전 가능한 시준기 플레이트 조립체(220)와 함께 사용되어 개구(222a, 222b)의 치수, 시준기 플레이트 조립체(220)의 회전 각도, 및 활성화 시퀀스에서 활성화되는 대응하는 소스(20)의 배열에 따라 다양한 형상 및 종횡비의 방사선 장을 형성할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 도 8b와 관련하여, 방사선 소스 조립체(200)는 정사각형의 변을 따라 분배된 소스(20)를 갖는 대체로 정사각형 형상을 갖는다. 도 8b의 시준기 플레이트 조립체(220)는 하나를 초과하는 종횡비의 개구(222a 및 222b)를 갖는다. 하나의 세트의 개구(222a)는 정사각형이며; 다른 개구(222b)는 직사각형이다. 시준기 플레이트 조립체(220)를 상이한 위치로 회전시키고, 주어진 방사선 장 형상에 대해 대응하는 개구 형성된 소스(20)를 활성화함으로써, 소스(20)는 시퀀스로 사용되어 단층 영상 합성에 필요한 방사선 장 형상 및 각도 변화를 제공할 수 있다.

도 8c 및 도 8d는 시준기 플레이트 조립체(220)가 라인(L1)에 의해 지시된 방향을 따라 단일 방향으로 앞뒤로 병진 이동 가능한 다른 대안적인 배열을 도시한다. 이 예에서, 방사선 소스 조립체(200)는 소스(20)의 선형 어레이이다. 하나의 세트의 정사각형 개구(222a)는 개구의 절반의 서브세트가 제1 위치에서 플레이트 조립체(220)(도 8c)를 갖는 소스(20)와 정렬되고 개구의 다른 절반의 서브세트가 제2 위치에서 플레이트 조립체(220)(도 8d)를 갖는 소스(20)와 정렬되도록 배열된다. 도 8e는 3가지 상이한 유형의 개구가 제공되는 다른 배열을 도시하는데, 여기서 도 8c 및 도 8d에 도시된 것과 유사한 방식으로 위치될 2개의 서브세트의 정사각형 개구(222a) 세트, 직사각형 개구(222b) 세트, 및 타원형 개구(222c) 세트도 유사한 방식으로 사용된다. 개구(222)의 형상들은 서로 혼합될 수 있다(도시되지 않음).

도 8f 및 도 8g는 시준기 플레이트 조립체(220)가 일반적으로 만곡된 또는 관형 형상을 갖는 다른 대안적인 실시형태를 도시하는데, 여기서 선형 방사선 소스 조립체(200)에서 x-선 소스(20)에 대해 개구(222a)가 배열된다. 도 8f의 배열에서, 시준기 플레이트 조립체(220)는 x-선 소스(20)의 서브세트들 간에 개구(222a)를 변이시키기 위해 선형 방식으로 이동된다. 도 8g의 배열에서, 시준기 플레이트 조립체(220)는 x-선 소스(20)의 서브세트들 간에 개구(222a)를 변이시키기 위해 선형 어레이를 중심으로 회전된다.

시준기 플레이트 조립체(220)는 서로 이격되어 개구(122 및 124)(도 8a)를 형성하고 적절한 빔을 형성하도록 크기 형성되고 위치된 개구(124)를 갖는 한 쌍의 금속 플레이트로 형성될 수 있다. 개구는 필요한 빔 프로파일과 각도에 기초하여 소스(20) 위치와 정렬된다. 시준을 제어하기 위해, 근거리 소스 개구(122)는 고정된 위치에 있을 수 있으며, 원거리 개구(124)만이 조정 가능할 수 있다.

단층 영상 합성 이미징을 위한 스캔 시퀀스

도 6a 또는 도 6b의 삼각 측량 감지 장치에 의해 제공되는 정렬 장치는 제한된 각도의 볼륨 이미지를 형성하기 위해 동일한 치아 또는 다른 구조의 일련의 이미지를 빠르게 연속적으로 그리고 약간 다른 각도로 캡처하는 데 도움을 주는데 사용될 수 있다. 앞서 주어진 배경기술 란에서 언급된 바와 같이, 이러한 유형의 볼륨 이미징은 단일 x-선 이미지에 비해 진단적 가치 및 장점을 가질 수 있지만, 완전한 CBCT 이미징의 비용 및 선량 요건을 요구하지는 않는다. 또한, CBCT 이미징과는 달리, 환자가 치료 의자에 앉은 상태에서 제한된 각도의 볼륨 이미지가 획득될 수 있다.

도 9a를 참조하면, 단일 소스(10)로부터 제한된 수의 x-선 및 디지털 검출기를 사용하여 환자(32)로부터 제한된 각도의 볼륨 이미지를 얻는 데 사용되는 이미징 패턴의 개략적인 블록도가 상면도로 도시되어 있다. X-선 소스(10)는 비선형, 만곡 또는 아치형 경로(A)를 따라, 도 9a에서 캡처 또는 노출 각도로 도시된 다수의 각도 배향으로부터 검출기(20)로 노출을 지시하는데 사용된다. 2개 이상의 노출 각도 위치(예로서 도 9a에서 각도(Q1 및 Q2)로서 2개가 도시되어 있음) 각각에서 방사선 에너지는 검출기(20)로 보내지고, 디지털 검출기로부터의 대응하는 이미지 데이터는 제어 논리 프로세서(26)에 의해 얻어지고, 구성 요소 또는 투영 이미지(44)로서 저장되고, 예를 들어, 노출 각도 배향에 의해 이미지의 상대 획득 기하 형상에 따라 색인된다. 이러한 방식으로, 하나의 구성 요소 이미지(44)가 각각의 노출 각도마다 얻어지고 저장된다. 제어 논리 프로세서(26)는 개별 구성 요소 투영 이미지(44)로부터의 결합된 데이터를 사용하여 합성 이미지로서 볼륨 이미지를 생성할 수 있다.

예를 들어, 도 9a의 상면도에 도시된 바와 같이, 검출기에 대해 x-선 방출기의 상대 위치가 변하는 것에 의해 추적되는 패턴은 선형 또는 곡선일 수 있다는 것이 주목된다.

획득된 각각의 이미지에 대한 위치 및 각도 정보를 제공하기 위해 추가적인 감지 구성 요소 및 이와 관련된 논리 회로가 사용된다. 일 실시형태에서, 예를 들어, 고정된 위치 및 각도 좌표가 x-선 소스(10)의 초기 공간 위치 및 각도 배향에 할당된다. 그런 다음 시스템 논리 회로는 획득된 일련의 이미지에서 각 이미징 위치에 해당하는 변경된 위치와 각도를 레코드한다. 이 데이터는 일련의 2-D 이미지 캡처로부터 3-D 볼륨 이미지를 재구성하는 데 필요한 기준 기하 형상을 제공한다. 공간 위치 데이터는, 예를 들어, x-선 소스(10)를 이동시키는데 사용되는, 예를 들어, 갠트리 또는 다른 운반 장치와 결합된 각도 센서(48)를 사용하여 다양한 방식으로 획득될 수 있다.

이 유형의 제한된 각도의 볼륨 이미징이 올바르게 작동하기 위해서는, 획득된 구성 요소 데이터가 투영 이미지들 사이에 적절히 정렬되고 상관될 수 있도록 검출기(20)에 대한 x-선 소스(10)의 각도 배향 및 공간 배열을 이미징 사이클 전체에 걸쳐 획득된 각각의 투영 이미지에 대해 알아야 한다. 도 9a에 도시된 실시형태에 대하여 및 도 9b의 사시도에서, 환자(32)의 머리와 검출기(20)의 공간 위치(도 9b에 파선 윤곽으로 도시됨)는 x-선 소스(10)가 하나의 상대 각도 배향으로부터 그 다음 상대 각도 배향으로 궤도를 따라 이동하는 동안 제 위치에 견고하게 고정된다. 이미징되는 개체에 대한 검출기(20)의 공간 위치를 기계적으로 고정하는 것이 필요할 수 있다. 도 9a 및 도 9b와 관련하여, 예를 들어, 하나 이상의 바이트 블록 또는 클립-온 디바이스는 환자(32)의 구강 내 위치에서 검출기(20)를 견고하게 고정하는데 유용할 수 있다.

도 10a는 곡선 또는 아치형 트랙(132)을 따라 운반되는 x-선 소스(10)를 이용하여 단층 영상 합성 이미징을 위한 예시적인 구강 내 이미징 장치를 도시하는 개략도이다. 아치형 트랙(132)은 검출기 위치에 실질적으로 중심이 잡힌 호형에 근접하도록 만곡된다. 검출기(20)는 환자의 구강에 고정되고 홀더(72)에 장착된다. 홀더(72)는 시준기에 대해 검출기의 위치를 상관시키는 위치 지정 장치의 유형을 제공한다. 구강 외부에 현수된 프레임(78)은 2차 시준기(56)를 위치시키기 위한 홀더뿐만 아니라 x-선 소스(10)를 위한 조준 및 정렬 디바이스를 제공한다. 도 10b의 개략도는 선형 트랙(134)을 사용하여 장치(100)에 대한 유사한 예시적인 배열을 도시한다. 도 10b의 실시형태에서, x-선 소스(10)는 선형 경로를 따라 병진 이동될 때 상이한 각도로 선회되어, 도 10a의 반경방향 호형 병진 이동을 에뮬레이팅한다.

도 10a 및 도 10b의 실시형태에서, 검출기(20)는 도 6c의 예에서 이전에 도시된 바와 같이 프레임(78)에 견고하게 결합된다. 검출기와 시준기 위치를 상관시키기 위한 위치 지정 장치(194)로서 작용하는 홀더(72)는 검출기(20)와 프레임(78)의 상대 위치를 고정시킨다. 환자 머리 크기가 다르면 다른 크기의 홀더 또는 다른 홀더 설정을 사용할 수 있다. 대안적인 실시형태는 하나 이상의 센서 및 인코더 디바이스로부터 획득된 신호를 사용하여 시준기(56) 및 프레임(78)에 대해 검출기(20)의 위치를 지정하기 위한 기계적 또는 감지된 위치 지정 장치를 제공하기 위해 센서 및 인코더의 다양한 배열을 사용할 수 있다.

도 10c의 개략적인 상면도는 감지된 연장 및 회전 데이터를 보고하기 위해 각각의 조정 가능한 조인트에 인코더(282)를 갖는 다수의 관절 구획(280a, 280b, 280c)을 갖는 예시적인 프레임(278)의 실시형태를 도시한다. 이 배열은 구성 요소 위치를 기준 위치에 대해 및 서로에 대해 상관시키는데 이용 가능한 감지된 데이터를 사용하여 환자에 대해 크기 조정할 수 있고 시준기(56)에 대해 검출기(20)의 위치를 재지정하는 위치 지정 장치(194)를 제공한다. 대안적으로, 가속도계 또는 전자기, 자기 또는 무선 주파수(RF) 감지가 제공될 수 있고, 이는 검출기(20) 위치를 2차 시준기(56)에 상관시키고 이들 위치를 단층 영상 합성 시퀀스에서 임의의 획득 각도에서 x-선 소스의 위치에 관련시키기 위한 위치 지정 장치(194)로서 사용될 수 있다.

도 11a는 예시적인 등심 신호-검출기 거리(SDD)를 제공하는 도 10a에 도시된 반경방향 경로 배열을 위한 x-선 소스(10)의 구성을 도시하는 사시도이다. X-선 소스(10)는 레일(146)을 따라 이동하며 운반 메커니즘(136)에 의해 구동되는 곡선형 또는 아치형 트랙(132)(도 10a)을 따른다. 소스(10)는 소스 하드웨어에 통합된 1차 시준기(150)를 갖는다. 본 발명의 맥락에서, "1차 시준기"라는 명칭은 x-선 소스와 일체형이고 분리될 수 없는 임의의 시준기(들)에 적용된다. 2차 시준기는 이후에 설명되는 프레임(78)을 사용하여 제공된다. 가이드(144)에 결합된 카메라(140)는 소스/검출기 정렬을 보조하기 위해 사용될 수 있다. 도 11b의 사시도는 비-등심 SDD를 갖는 예시적인 선형 운반 메커니즘에 대한 대안적인 구성을 도시한다.

도 12a의 개략도는 프레임(78)을 통해 구강 내 검출기(20)와 결합된 예시적인 마커 가이드 실시형태(160)의 사용을 도시한다. 본 명세서에서 보다 상세히 설명되는 마커 가이드(160)는 x-선 소스(10)에 대한 정렬 및 시준을 보조하고 구강 내 x-선 검출기의 공간 위치를 x-선 소스(10)의 위치와 관련시키는 다수의 기능을 제공한다. 도 12b는 검출기(20)로부터 결합되지 않은 마커 가이드(160)를 갖는 구성을 도시한다.

방사선-불투과성 마커를 사용하는 경우, 검출기에 대한 소스의 위치는 바람직하게는 FOV의 에지 주위의 이미지 컨텐츠로부터 결정될 수 있다. 시준기 및 검출기는 방사선 장에 제공되고 이미지 컨텐츠에 나타나는 이들 마커와 기계적으로 분리될 수 있다. 방사선-투과성 광학 마커를 사용하는 경우 시준기와 센서는 기계적으로 결합되거나 감지된 위치의 일부 유형을 가져야 한다. 대안적으로, 광학 마커는 검출기에 대한 소스의 위치가 x-선 이미지 컨텐츠에 대해 순차적으로 또는 동시에 획득될 수 있는 카메라, 반사율 또는 광학 이미지 컨텐츠로부터 결정될 수 있게 하는 3D 배향을 가질 수 있다.

도 13a는 치과 시술을 위한 의자 및 다른 장치를 갖는 예시적인 치료 시스템(164) 실시형태를 도시한다. 프레임(78)은 마커 가이드(160)를 수용하고, 예를 들어 베이스(198) 또는 치과용 의자로부터 시스템(164)의 장착부(162)로부터 지지된 2차 시준기(56)를 제공한다. 대안적으로, 시준기(56) 또는 그 지지 프레임은 천장으로부터 연장되는 지지부에 의해 장착될 수 있다. 디바이스가 환자에 의해 유지될 필요 없이 시준기(56) 위치를 안정화시키는 장착부를 갖는 이러한 배열은 2차 시준기를 제공하는 프레임(78)의 중량을 지지할 뿐만 아니라, 또한 환자 및 구강 내 검출기(20)에 대한 x-선 소스(10)의 감지된 정렬뿐만 아니라 고유한 정렬을 제공하는 것을 도울 수 있다. 화살표로 도시된 바와 같이, x-선 소스(10)는 이미지 획득 시퀀스에 대해 적절한 거리 및 정렬에 있도록 프레임(78)을 향해 이동할 수 있다.

프레임(78)은 단층 영상 합성 이미징을 허용하기 위해 환자를 위치 지정하기 위해 조정 가능한 머리 받침과 같은 머리 받침의 일부일 수 있다.

도 13b는 2차 시준기를 갖는 프레임(78)의 위치를 나타내는 개략 상면도이고, 여기서 프레임(78)은 치과용 의자로부터, 지면 또는 천장으로부터, 또는 환자 외부의 다른 근처의 지지 구조물로부터 연장되는 예시적인 지지 실시형태에 장착된다. 아암(192) 또는 다른 링키지 또는 결합 디바이스는 또한 단층 영상 합성 이미징 동안 소스(10)의 위치 및 이동을 안내하기 위해 프레임(78)에 장착될 수 있다. 이러한 배열에서, 소스(10)는 프레임(78)의 2차 시준기(56)에 효과적으로 결합된다. 이것은 소스(10)를 2차 시준기에 정렬시키기 위한 임의의 유형의 정렬 메커니즘에 대한 필요성을 제거한다. 이 배열은 검출기의 상대적 위치를 나타내기 위해 방사선-불투과성 또는 가시적 마커와 함께 사용될 수 있다.

홀 센서와 같은 전자기 디바이스 또는 가속도계와 같은 하나 이상의 센서(152)가 장착부(162)에서 프레임(78)의 이동 및 위치를 검출하여 검출기(20) 및 x-선 소스(10)에 대한 마커 가이드(160)의 정확한 정렬을 결정하는 것을 돕기 위해 제공될 수 있다.

마커 가이드 조성

도 14a 및 도 14b는 본 발명의 예시적인 방법 및/또는 장치 실시형태에 따른 마커 가이드(160)의 조립체 및 구성 요소를 도시한다. 도 14a는 조립된 예시적인 마커 가이드(160)를 도시한다. 도 14b는 마커 가이드(160)를 형성하기 위한 층상화된 구성 요소를 도시한다. 시준 층(166)은 입사하는 x-선 빔에 대한 2차 시준기 역할을 하고, 실질적으로 환자의 얼굴에 유지되고, 국소 시준을 위해 방사선-불투과성 차폐물로 둘러싸인 창(172)을 제공한다. 차폐는 예를 들어 납으로 레이싱된 물질에 의해 제공될 수 있다. 층(2)(174) 및 층(3)(176)은 정렬을 위해 스캔 기하 형상을 추출하는 것을 보조하기 위한 광학 마커(178)를 제공한다. 거리(d)만큼 층(174, 176)을 분리하면 정렬 측정을 용이하게 할 수 있다. 마커(178)는 도 14b에 도시된 오버레이 배열을 갖고, 카메라(140)에 의해 감지될 수 있고, 결과 이미지는 정렬 데이터를 얻기 위해 처리된다. 마커(178)는 정렬 검출을 지원하기 위해 상이한 형상(예를 들어, 비대칭), 층, 3D 구성 또는 컬러일 수 있다. 하나 이상의 마커(178)는 대안적으로 방사선-불투과성일 수 있다.

도 15에서 환자의 얼굴에 접촉하여 제 위치에 도시된, 프레임(78)은 프레임(78)에 대해 마커 가이드(160)(도 14a, 도 14b, 도 15)의 시준 층(166)을 적절히 정렬하기 위한 지지 구조를 갖는다. 도 15는 또한 프레임(78)에 대해 적절히 위치된 구강 내 검출기(20)의 위치를 도시한다.

도 16은 프레임(78) 및 관련 구성 요소의 측면도 및 상면도를 도시한다. 바이트(bite) 블록(154)은 구강 내의 검출기(20)의 위치를 안정화시키는 것을 돕는다. 조절 가능한 로드(156)는 환자의 안락함에 적합하도록 바이트 블록(154) 및 검출기(20)의 위치를 지정할 수 있게 한다.

프레임(78) 및 관련 마커 구성 요소는, 단일-소스 x-선 소스(10) 또는 x-선 소스의 어레이, 예를 들어, 스핀트형 전계 방출기 기반 x-선 소스를 사용하여 제공된 것과 함께 사용될 수 있다.

도 17의 개략도는 단층 영상 합성 이미징을 위해 이미징된 개체에 대해 추적될 수 있는 예시적인 상대 이동 경로를 도시한다. 검출기 회전 없이 선형 이동 경로(110) 또는 반경방향 이동 경로(112)가 제공될 수 있다. 이동 경로(114)에서, 검출기가 회전하는 동안 소스는 제 위치에 유지된다. 이동 경로(116)에서, 검출기 회전 없이 편평한 또는 구형의 소스 이동이 제공된다. 이동 경로(110, 112 및 116) 중 임의의 경로에 대해, 예를 들어, CNT 소스 어레이와 같은 어레이의 개별 소스를 연속적으로 활성화시킴으로써 상대 이동이 제공될 수 있다.

제어 논리 프로세서(26)는 단층 영상 합성 이미징을 수행할 때 이미지 데이터 및 위치 정보를 모두 획득하고 저장하는 것으로 이해된다. 각각의 이미지가 획득될 때, 제어 논리 프로세서(26)는 이미지 데이터, 및 활성화된 x-선 소스 및 검출기(20)의 상대 공간 위치에 관한 대응 정보를 저장한다. 위치 데이터 및 이미지 데이터는 동일한 데이터 구조의 일부로서 예를 들어 이미지 데이터 파일에 저장될 수 있거나, 별도의 데이터 구조로서 예를 들어 별도의 파일 또는 데이터베이스 위치에 저장될 수 있다. 일 실시형태에서, 제어 논리 프로세서(26)는 다음 공간 위치 및 다음 각도 배향에서 다음 x-선 이미지를 얻기 위해 x-선 소스에 대한 권장 위치 조정을 나타내는 정보를 선택적으로 제공한다. 권장 위치 조정에 대한 이 정보는, 투영된 이미지 컨텐츠 및 형식의 형태일 수 있는 다음 노출을 설정하기 위해 조작자에게 그래픽 안내를 제공하는 것에 의해, 예를 들어, 지시 또는 표적 정보를 예를 들어 환자의 뺨에 투영하는 것에 의해, 또는 가청음을 사용하여 디스플레이(28)(도 5)에 디스플레이되는 정보를 포함하여 여러 방법으로 제공될 수 있다. 각각의 이미지와 관련된 상대 위치 정보는 일부 형태로 저장되고, 볼륨 이미지를 생성하기 위해 제어 논리 프로세서(26) 상의 이미지 처리 논리 회로에 의해 사용된다.

스핀트형 전계 방출기 기반 또는 다른 방사선 소스 어레이의 사용

도 18의 개략도는 x-선 소스(10)로서 방사선 소스 어레이의 사용을 도시한다. 각각의 x-선 소스(38)는 스핀트형 전계 방출기를 이용하는 캐소드로부터 온다. 스핀트형 전계 방출 캐소드를 사용하여, x-선 소스는 어레이 내에서 서로에 대해 고정되거나 또는 상대적으로 위치 고정되며; 어레이 자체는 단일 유닛으로 이동한다. 이 유형의 x-선 소스는 마이크로초 단위로 빠른 온/오프 스위칭이 가능하다. 다른 적합한 x-선 소스는 공간적으로 분리된 한 쌍의 펄스형의 종래의 플루오로 가능 열이온 소스를 포함할 수 있다. 이 옵션은 짧은 노출 시간으로 충분한 x-선 플루언스를 제공함과 동시에 과열 없이 노출 시퀀스를 허용한다.

본 발명에 따른 예시적인 실시형태에 따르면, 각각의 개별 소스(38)는 예를 들어, 도 18에 도시된 실시형태에서와 같이 자신의 시준기(16)를 갖는다.

상대 운동의 대안적인 개념

검출기(20)의 공간 위치 및 각각의 이미지에 대한 x-선 소스(10)의 상대 공간 위치를 식별하기 위해 데이터가 얻어져야 한다.

전술한 도 13b의 대안적인 예시적인 실시형태에 따르면, x-선 소스(10)는 곡선 또는 아치형 경로에서 소스(10) 이동을 지지하고 가이드하는 역할을 하는 아암(192)을 선회시키는 것에 의해 프레임(78)에 결합된다. 이러한 배열은 잘 규정된 각도 트랙에 걸쳐 소스(10) 이동을 허용하여, 소스(10) 이동을 위한 운반 장치의 설계를 단순화하고 시준 설계를 더욱 단순화시킨다.

도 19의 대안적인 예시적인 실시형태에서, x-선 소스(10)는 제 자리에 고정되고, 예를 들어, 치료 의자를 증분 회전시킴으로써 환자(32)가 회전되어 노출 각도 배향마다 변이된다. 다시, 검출기(20) 및 x-선 소스(10) 둘 다에 대한 상대 위치 정보는 제어 논리 프로세서(26) 또는 관련 처리 디바이스에 의해 각각의 구성 요소 이미지에 대해 수립되고 저장되어야 한다.

이미지 획득 프로세스

도 20의 논리 흐름도는 일 예시적인 실시형태에서 일련의 구성 요소 이미지를 얻기 위한 일련의 단계를 도시한다. 초기화 단계(80)는 시퀀스를 시작하고 초기 시작 위치 및 각도에 대한 데이터를 획득한다. 일 실시형태에서, 초기화 단계(80)는 또한 획득될 이미지의 수 및 각각의 이미지에 대해 대응하는 노출 각도를 설정 또는 계산한다. 이 정보는 고정되거나 가변적일 수 있으며, 제어 논리 프로세서(26)를 사용하여 계산되거나 제어 논리 프로세서(26)와 통신하는 셋업 소프트웨어를 사용하여 치과 의사 또는 기술자에 의해 입력될 수 있다. 검출기(20)는 환자의 구강 내에 고정 위치되고, 필요한 소스-검출기 정렬은 기술자에 의해 적어도 조잡하게 이루어진다. 셋업 단계(82)에서, 이미징 장치(22)는 환자의 얼굴 또는 머리에 투영된 필요한 이미지 디스플레이를 제공하여, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 앞서 설명된 바와 같이 x-선 소스(10)의 정렬 및 조준을 안내하는 것을 도와준다. 일 실시형태에서, 환자의 일부에 투영되는 이미지 컨텐츠는 각도 배향의 상대 정확도에 따라 변한다. 이것은 투영된 컨텐츠의 컬러, 세기, 깜박임 또는 다른 속성의 변화일 수 있다. 디스플레이는 각각의 후속 방사선 촬영 이미지 캡처를 위한 최상의 위치에 대한 힌트 또는 제안을 제공할 수 있다는 것이 주목된다. 그러나, 제한된 각도의 볼륨 이미징 알고리즘을 적절히 실행하기 위해 실제 공간 위치를 정확하게 측정하고 레코드하는 것이 중요하다.

도 20의 논리 흐름을 계속하면, 각각의 구성 요소 이미지는 이미지 캡처 단계(84)에서 획득되고, 이미지는 노출이 획득된 각도 배향 및 실제 측정된 공간 위치에 관한 정보와 함께 저장된다. 결정 단계(88)는 초기화 단계(80)에 따라 필요한 모든 구성 요소 이미지가 획득되었는지 여부를 결정하도록 점검하고 후속 이미지가 필요할 때 셋업 단계(82)로 루프백한다. 이미지 캡처를 위해 이러한 처리를 한 결과, 볼륨 이미지 생성 단계(90)는 이 시퀀스로부터 얻어진 결과적인 합성 볼륨 이미지를 생성하기 위해 실행된다. 디스플레이 단계(92)는 생성된 볼륨 이미지를 디스플레이한다.

도 21은 획득된 이미지 세트에서 각각의 구성 요소 이미지(44)에 대한 이미지 데이터와 관련된 공간 위치 및 각도 배향을 나타내는 블록도이다. 도시된 예시적인 실시형태에서, 공간 위치 데이터 필드(50) 및 각도 배향 데이터 필드(52)는 예를 들어, 측정된 위치 및 각도 기하 형상을 x-선 이미지 데이터 파일의 헤더 부분에 저장함으로써 x-선 이미지 데이터(54)와 함께 저장된다. 대안적으로, 공간 위치 및 각도 배향 데이터는 이미지 데이터와 별도로 저장, 링크 또는 다른 방식으로 연관될 수 있다. 이 정보는 볼륨 이미지를 적절히 재구성하는 데 필요하다.

도 22는 시퀀스로 각각의 이미지 캡처를 준비하는, 도 20의 이미지 셋업 단계(82) 내 선택적 시스템 활동을 나타내는 논리 흐름도이다. 계산 단계(60)는 x-선 시스템으로부터 오거나 또는 이전 이미지와 함께 저장된 위치 좌표 및 각도 배향 데이터를 사용하고, x-선 소스(10) 및/또는 검출기(20)의 상대 이동을 위한 그 다음 위치 및 각도 배향을 계산한다. 선택적인 표적 투영 단계(62)는 환자에 이미지를 투영하고, 여기서 이미지는 다음 공간 위치 및 각도 배향에서 다음 x-선 이미지를 얻기 위해 x-선 소스(10)와 검출기(20) 사이에 필요한 위치 조정 및 각도 조정을 나타낸다. 앞에서 언급했듯이, 선택적인 투영된 디스플레이는 컬러, 깜박임 또는 다른 효과, 숫자 값, 방향 표시기, 또는 화살표와 같은 아이콘, 또는 다른 시각 효과를 사용하여 필요한 조정을 표시할 수 있다. 그 다음, 루프 동작에서, 재평가 단계(64)는 기술자에 의해 이루어진 위치 조정 및 각도의 측정 변화에 따라 투영된 디스플레이를 주기적으로 재조정한다. 조정이 일부 미리 결정된 공차 내로 수정되면, 올바른 조정 디스플레이 단계(66)가 실행되어, 다음 이미지를 얻기 위해 조정이 허용됨을 표시한다.

도 9a 내지 도 11에 도시된 구성 요소 배열을 사용할 때 상대 위치에서 이용 가능한 정보가 주어지면, 본 발명의 예시적인 실시형태는 경미한 위치 변화 및 환자 움직임을 수정하고 이에 적응하기 위해 센서 및 다른 위치 감지 구성 요소의 연속적인 재계산 및 반복된 점검을 사용한다. 이 배열에 의해, 검출기(20)와 x-선 소스(10)는 서로에 대해 고정된 미리 결정된 위치를 갖거나 그 다음 이미지에 대해 계산된 위치를 정확하게 달성할 필요가 없다. 그러나, 어떠한 경우에도, 검출기(20)는 이미징되고 있는 치아 또는 다른 객체에 대해 고정된 공간 위치를 가져야 한다. 프로그래밍된 이미지 처리 논리 회로는 예를 들어 적절한 각도 범위 내에 있는 위치 변화에 적응할 수 있다. 일 실시형태에서, 고정된 공간 위치에서 하나 이상의 추가 위치 센서는 각도 및 위치 배향을 위한 기준점을 수립하는데 사용된다. 또한, 이미지 획득 기술에서 통상의 지식을 가진 자에 알려진 이미지 처리 기법을 사용하여 환자 움직임 아티팩트의 자동 검출 및 보정이 또한 수행될 수 있다.

2개 이상의 구성 요소 x-선 이미지로부터 형성된 제한된 각도의 볼륨 이미지는 치아 또는 다른 이미지 구조에 대한 볼륨 관련 정보의 일부 측정을 제공한다. 유리하게는, 이것은 완전한 CBCT 이미징에 필요한 높은 레벨의 노출 없이 그리고 특수한 CBCT 갠트리 및 관련 장비의 필요 없이 제공된다. 센서(24) 및 검출 가능한 요소(30)를 사용하여 획득된 위치 정보는 3-D 이미지 재구성 알고리즘에 의해 사용되어 치아 또는 다른 특징부를 포함하는 대응하는 볼륨 이미지를 생성하고 이 볼륨 이미지 내의 복셀을 적절한 데이터 값으로 채운다. 볼륨 이미지는 예를 들어 CBCT 재구성에 일반적으로 사용되는 복잡한 필터링된 역 투영 알고리즘을 요구하지 않고 형성될 수 있다. 획득된 이미지는 종래의 디스플레이 모니터에서 볼 수 있거나 또는 예를 들어 입체 관찰 장치를 사용하여 볼 수 있다. 필요한 볼륨 이미지는 예를 들어 의사가 지시한 바람직한 시야각을 따라 동적으로 생성될 수 있다.

이미지 획득 시퀀스의 변경

본 발명에 따른 예시적인 실시형태에 따르면, 상이한 조건 하에서 하나 이상의 이미지를 획득하기 위해 이미지 획득 시퀀스가 변경될 수 있다. 예를 들어, 단층 영상 합성 조건 및 각도 하에서 촬영된 일련의 이미지에 걸쳐, 종래의 2-D 방사선 촬영 이미징에 일반적으로 적용되는 설정을 사용하여 상이한 조건 하에서 하나 이상의 이미지가 캡처될 수 있다. 이것은 예를 들어 시퀀스의 중심 이미지일 수 있는데, 예를 들어, 일련의 20개의 단층 영상 합성 이미지 캡처 중 10번째 또는 11번째 이미지일 수 있다. 이러한 방식으로 획득된 이미지에는 노출 설정, 비닝, 이중 에너지 및 다른 파라미터를 포함한 다양한 캡처 조건을 사용할 수 있다.

하나 이상의 이미지가 상이한 조건 하에서 획득되는 경우, 이들 이미지의 더 높은 충실도 및 선명도와 같은 특징은 시리즈의 다른 이미지에 대한 이미지 컨텐츠를 개선하기 위해 사용될 수 있다.

검출기 비닝

비닝 방법을 사용하면 이미지 획득 속도를 높이는데 도움을 줄 수 있다. 비닝은 이미지 데이터 액세스 및 데이터 리프레시 사이클을 가속시키기 위해 인접한 픽셀 세트를 함께 그룹화한다. 비닝은 일반적으로 2x2 비닝, 3x3 비닝 등과 같은 대칭 패턴으로 수행된다. 그러나, 비닝은 예를 들어 2x1 비닝과 같이 하나의 방향으로 수행될 수도 있다. 비대칭 비닝은 볼륨 이미징에 유용할 수 있고, x-선 초점의 상대 운동과 평행한 방향의 비닝은 직교 방향의 비닝과 다르다.

방사선 투시(radioscopy)

예를 들어, 형광 투시법을 포함하는 방사선 투시 이미징 방법은 빠르고 연속적으로 개체의 이미지를 획득하고, 비디오 외관을 가질 수 있는 개체의 연속적인 시야를 제공한다. 방사선 투시법에서는 볼륨 재구성이 제공되지 않고; 대신, 획득된 방사선 이미지의 시퀀스가 디스플레이된다. 방사선 투시법에서 x-선 소스와 검출기 사이의 상대적인 움직임은 없고; 동일한 소스-검출기 기하 형상이 각각의 획득된 이미지에도 적용된다.

방사선 투시법은 의사에게 유용한 도구일 수 있으며, 예를 들어, 치열 궁(dental arch)의 하나 이상의 치아 또는 일부와 같은 관심 영역의 점진적 또는 "실시간" 프레젠테이션을 제공한다. 방사선 투시 프리젠테이션은 시술 동안 도움이 되는 드릴 각도 또는 다른 특징을 나타내는 시각화 소프트웨어와 결합될 수 있다. 방사선 투시 획득은 해상도가 좋은 고속 디지털 검출기를 활용한다.

일반적으로, 방사선 투시법은 단층 영상 합성에 필요한 것과 유사한 획득 시간을 갖지만, 다소 더 긴 x-선 노출 시간을 갖는다. 방사선 투시 획득에 대한 공간 해상도 대. 선량 사이에는 트레이드오프 관계가 있을 수 있다.

이중 에너지 이미징

특정 예시적인 방법 및/또는 장치 이중-에너지 이미징 실시형태는 이미징된 해부학적 부분에서 발견되는 상이한 유형의 조직을 분석하는 능력을 개선시키는 장점을 허용한다. 도 2b를 참조하여 전술한 바와 같이, 다수의 임계 값을 갖는 광자 카운트 검출기를 사용하여 이중 에너지 또는 다중 스펙트럼 이미징을 얻을 수 있다. 대안적으로, 다른 검출기 배열이 사용될 수 있다.

잡음 컨텐츠를 줄이고 다양한 유형의 이미징된 해부학적 부분을 구별하기 위한 대안적 방법으로서 이중 에너지(DE) 이미징이 사용되어 왔다. 종래의 DE 이미징에서, 동일한 해부학적 부분의 저 및 고 kVp 노출은 긴밀히 연속적으로 서로 이어져서, 광범위한 정렬 기법을 요구하지 않고 결과를 쉽게 결합할 수 있다. 이는 이후 골 특징을 분할하는데 도움을 주어 예를 들어 x-선 이미지 컨텐츠를 보다 정확하게 해석할 수 있도록 한다. CBCT 및 CT 장치에 의해 제공되는 것과 같은 전체적으로 단층 영상 합성 및 3D 볼륨 이미징을 위해, 재구성 및 후속 분석을 위해 이중 에너지 이미지 컨텐츠를 제공하는 데 상당한 장점이 있을 수 있다.

이중 에너지 단층 영상 합성은 동일한 이미징된 조직으로부터 상이한 구조를 재구성할 수 있게 한다.

이미지 획득 동안 노출 기법 설정을 투영 이미지마다 변경할 수 있다.

재구성

이미지 처리에 사용되는 제어 논리 프로세서(26) 또는 관련 프로세서 또는 다른 컴퓨터는 3-D 이미징 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 친숙한, 제한된 각도의 단층 영상 합성 재구성을 위한 다수의 알려진 기법 중 임의의 것을 실행할 수 있다. 예를 들어, 문헌[제목: "A comparative study of limited-angle cone-beam reconstruction methods for breast tomosynthesis", Med. Phys. Oct. 2006; 33(10): pp. 3781-3795, 저자: Zhang 등]은 역 투영, 대수적 재구성 및 확률적 기법을 포함하는, 제한된 각도의 유방 촬영 이미징에서 유사한 유형의 문제를 해결하는 데 사용되는 여러 재구성 알고리즘을 기술한다. 이전에 언급된 '241 특허(발명자: Siltanen 등)는 치아 구조에 대한 모델링 데이터를 사용하여 희소 2-D 이미지 데이터로부터 3-D 재구성 방법을 기술한다. 앞서 언급한 '7801 출원(발명자: Kalke)은 주파수 변환을 사용하여 치아 이미지를 재구성하기 위한 다른 방법을 기술한다. 3-D 이미징을 위한 다른 재구성 방법이 대안적으로 사용될 수 있다.

여러 장점들 중에서도 특히, 이용 가능한 구성 요소 이미지 데이터의 양에 따라, 다른 각도로부터 이미지 슬라이스를 보기 위해 볼륨 이미지가 형성될 수 있다. 서로 다른 상대 각도에서 충분한 수의 구성 요소 2-D 투영 이미지를 얻는 경우, 결과적인 볼륨 이미지는 다수의 시야각으로부터 형성되고 디스플레이될 수 있어서, 치과 의사가 치아 또는 다른 구조를 보다 정확히 진단 평가하는데 도움을 줄 수 있다.

프리젠테이션/GUI

조작자는 조작자 인터페이스 커맨드를 사용하여 이미징 시스템의 동작 모드를 설정하는 능력을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 예시적인 실시형태에 따르면, 디스플레이(28) 상의 조작자 인터페이스(도 1)는 재구성된 이미지 데이터로부터 임의의 적합한 단층 영상 합성 슬라이스를 보여주는 것뿐만 아니라, 단층 영상 합성 시리즈의 일부로서 획득된 투영 이미지의 임의의 서브세트를 보여줄 수 있다. 도 23은 상응하는 단층 영상 합성 슬라이스(94)와 함께 2-D 투영 이미지(68)를 보여주는 비교 디스플레이를 갖는 디스플레이(28)를 도시한다.

기하학적 교정

기하학적 교정은 단층 영상 합성을 재구성하는 정확도와 해상도를 향상시키는 것을 도와준다. 본 발명의 실시형태는 의자측 치과 단층 영상 합성에 적합한 기하학적 교정을 위한 다수의 해결책을 제공한다.

마커와 검출기의 부착

도 24a 및 도 24b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 구강 내 검출기(2400)와 결합된 검출기 부착물(2410) 상에 하나 이상의 방사선-불투과성 마커(2412)가 제공된다. 바람직하게는, 마커(2412)는 검출기(2400)의 이미징 영역 내에 배치되거나, 이미징 영역의 중심에 또는 그 근처에 배치되거나, 또는 이미징 영역의 중심에 대해 대칭적으로 배열된다. 이 중심 배열에 의해, 마커(2412)는 각각의 투영 이미지의 이미징 영역 내에 놓인다. 마커(2412)는 구강 내 x-선 검출기의 공간 위치를 x-선 소스의 위치와 관련시키기 위해 획득된 x-선 이미지를 조절하도록 구성된다.

마커(2412)는 구강 내 사용에 적합한 다수의 물질 중 임의의 물질로 형성될 수 있다. 구강 내 이미징에 적합할 수 있는 비 독성 물질은 예를 들어 크롬강, 세라믹, 텅스텐 카바이드 및 금을 포함할 수 있다. 마커(2412)는 구형일 수 있다. 단층 영상 합성 이미징에 적합한 크기 범위는 0.5mm 직경이다. 원하는 대로 다른 크기 및 형상을 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 원자 번호 45 이하의 방사선-불투과성 물질이 사용된다. 이러한 유형의 예시적인 물질은 크롬강(원자 번호 26) 및 ZrO2 세라믹 물질(원자 번호 40)을 포함한다. 이 범위에서 불투과성을 갖는 물질은 방사선에 대한 더 높은 감쇠를 나타내는 물질보다 대응하여 더 낮은 세기의 이미징 아티팩트를 생성하는 경향이 있다.

마커(2412)는 단층 영상 합성 시리즈의 각 이미지에 나타난다. 검출기 상에 잘 규정된 마커(2412)가 배치되고 단층 영상 합성을 위한 입사 방사선의 소스 경로를 알고 있다면, 획득된 2-D 투영 이미지는 정확한 재구성을 위해 기하학적으로 정렬될 수 있다.

마커에 의해 야기되는 마커의 외관 및 방해를 보상하기 위해 이미지 처리 기법이 적용될 수 있다. 인페인팅(inpainting) 및 보간(interpolation)과 같은 기법을 사용하여 하나 이상의 투영 이미지로부터 마커(들)를 제거함으로써 예를 들어 금속 아티팩트를 최소화하거나 제거하는 것을 도울 수 있다.

홀더 장착 모형

수술 또는 다른 치료 시술 동안 획득된 단층 영상 합성 이미지를 기하학적으로 교정하기 위해 대안적인 유형의 검출기 부착이 사용될 수 있다. 도 25는 검출기 홀더(72)의 일체형 부분으로서 제공되고 검출기(2530)로의 방사선 경로를 따라 프레임(78) 상에 제자리에 유지되는 교정 모형(2510)을 도시한다. 도 26a 및 도 26b에 다른 형상으로 도시된 모형(2510)은, 검출기(2530)와 프레임(78) 사이를 연결하는 바이트 블록(2540)의 도움으로 환자의 뺨 근처에 제자리에 유지될 수 있다. 이 배열은 모형(2510) 상의 마커(2512)와 검출기(2530) 사이에 고정되고 측정 가능한 기하학적 관계를 제공하는 것을 돕는다. 선택적인 스틱(2542)은 의사 또는 기술자가 검출기(2530) 및 모형(2510)을 미리 위치시키는데 도움을 줄 수 있다. 스틱(2542)은 검출기(2530)와 모형(2510) 사이의 거리를 나타내기 위해 점진적인 마킹을 가질 수 있다.

모형(2510) 상의 마커(2512)는 2개의 층 상에 제공될 수 있고, 층은 9 mm 내지 11 mm와 같은 거리만큼 서로 분리된다. 층들은 평행한 평면을 형성할 수 있고, 각각의 평면은 마커의 배열을 갖는다. 층상 배열을 갖는 다수의 마커(2512)를 사용함으로써, 본 발명의 일 실시형태는 모형 데이터를 사용하여 주어진 환자에 대한 이미징 프로세스의 기하학적 형상을 보다 정확히 결정할 수 있다.

마커(2512)는 동일한 방사선-불투과성 물질일 수 있다. 고밀도의 마커(2512)가 사용될 수 있지만, 특히 개별 투영 이미지가 보이는 경우 마커를 형성하는 물질이 고밀도인 것을 피하는 것이 유리할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 전술한 바와 같이, 예를 들어, 원자 번호 45 이하의 물질이 마커(2512)에 사용된다. 다른 실시형태는 예를 들어 금 및 은과 같은 더 높은 원자 번호를 갖는 마커를 사용할 수 있다. 마커는 플라스틱으로 봉입되거나 매립된 모형(2510) 내에 봉입될 수 있다.

도 27a, 도 27b, 및 도 27c는 도 25, 도 26a, 및 도 26b를 참조하여 설명된 2개의 층으로 배열된 마커(2512)를 사용하여 단층 영상 합성 시리즈로부터 소수의 대표적인 치아의 선택된 2D 투영 이미지를 도시한다. 이 시리즈에서 볼 수 있듯이, 층에 따라 도 27a, 도 27b, 및 도 27c에서 상이한 그레이스케일 톤으로 표현된 2개의 마커 세트(2512)의 상대 위치는 치아에 대한 x-선 소스의 대응하는 위치에 따라 변한다. 2D 투영 이미지 컨텐츠에 도시된 바와 같이, 각도 위치의 이러한 변화는 각각의 연속 이미지에 대해 획득된 기하학적 형상을 간단히 계산할 수 있게 한다.

대안적인 실시형태에 따르면, 다른 층에 위치된 마커(2512)는 상응하는 다른 크기 또는 밀도를 갖는다. 이러한 배열은 획득된 이미지에서 마커(2512)에 의해 형성된 패턴의 분석을 단순화할 수 있다. 도 27a, 도 27b 및 도 27c의 예와 관련하여, 예를 들어, 흑색으로 표시된 마커는 금 또는 텅스텐 카바이드(각각 원자 번호 79 및 74)로 형성될 수 있으며; 회색으로 표시된 마커는 ZrO2(원자 번호 40) 또는 79 또는 74보다 낮은 밀도의 다른 물질일 수 있다.

클립-온 모형

일부 단층 영상 합성 이미징 응용의 경우, 검출기를 제 위치에 유지하는 디바이스를 제공하고 획득된 이미지를 기하학적으로 용이하게 교정하기 위한 마커를 제공하는 것이 도움이 될 수 있다. 도 28의 사시도는 평행한 평면을 따라 마커(2512)의 배열을 제공하고 치아 위로 미끄러지는 한 쌍의 클립-온 모형(2800)을 도시한다. 모형(2800)은 예를 들어 각각 협측 및 설측 표면에 근접한 각각의 측면(2802, 2804)을 따라 독특한 패턴의 마커를 가질 수 있다. 클립-온 모형(2800)의 하나 또는 양쪽 측면(2802, 2804)을 따라 검출기를 결합시키기 위한 체결구(2810)가 또한 형성될 수 있다. 결합은 검출기와 맞물리는 클램프 또는 다른 메커니즘을 사용하는 것과 같이 능동적이거나, 또는 검출기 또는 검출기 홀더 상에 제공된 슬리브 내에 끼워지는 아암 또는 다른 부재를 갖는 것과 같이 수동적일 수 있다. 결합에 향상된 안정성을 제공하기 위해 추가 접착제가 사용될 수 있다. 접착제 물질은 또한 클립-온 모형(2800)을 치아의 제 위치에 유지하는데 사용될 수 있다.

도 29a, 도 29b 및 도 29c는 클립-온 모형(2800)에 결합된 검출기(2400)를 도시하는 사시도이다. 도 29a 및 도 29b에 도시된 바와 같이, 모형(2800)은 지지를 위해 하부 또는 상부 치아를 사용할 수 있다. 도 29c에 도시된 모형(2800)의 일 실시형태는 검출기(2400)를 유지하기 위해 상부 및 하부 치아를 모두 사용할 수 있게 하는 특징부 패턴을 제공한다. 바이트 플레이트(2820)는 마커를 유지하는 두 표면 사이에 제공된다. 이 배열은 바이트 라인을 이미징하는데 유리하게 도 29c의 배열을 만들 수 있다.

이미징 시스템과 관련하여, 모형(2800)은 2개의 평행한 평면을 따라 마커의 배열을 제공하는 홀더로서, 마커가 치아의 양 표면에 위치될 수 있게 한다. 하나의 평면에서 마커의 수와 배열은 다른 평면에서 마커의 수와 배열과 다를 수 있다. 모형(2800)의 몸체는 플라스틱 또는 다른 방사선-투과성 물질일 수 있다.

도 30의 사시도는 치아의 제 위치에서 검출기(2400)에 결합된 모형(2800)을 도시한다. 도 31a 및 도 31b는 협측 및 설측에 상이한 마커(2412) 배열을 갖는 실시형태에서 상이한 사시도로부터의 모형(2800)을 도시한다.

마커 배열이 검출기 이미징 영역의 중심에 있도록 검출기를 위치시키는 것이 유리할 수 있다. 이것은 보다 효율적으로 계산할 수 있게 하고, 획득된 이미지로부터 올바른 각도를 계산할 수 있는 가능성을 제공한다.

본 발명은 현재 이해되는 예시적인 실시형태를 특히 참조하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 변형 및 수정이 이루어질 수 있는 것으로 이해된다.

예를 들어, 제어 논리 프로세서(26)는 저장된 프로그램 논리 명령을 실행하는 컴퓨터 또는 컴퓨터 워크스테이션, 전용 호스트 프로세서, 마이크로프로세서, 논리 어레이, 또는 다른 디바이스를 포함하는 다수의 유형의 논리 처리 디바이스일 수 있다.

따라서, 현재 개시된 예시적인 실시형태는 모든 면에서 예시적인 것으로 고려되는 것일 뿐 본 발명을 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 지시되며, 그 의미 및 등가 범위 내에 있는 모든 변경은 청구범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

적어도 하나의 예시적인 실시형태에 따라, 예시적인 방법/장치는 전자 메모리로부터 액세스되는 이미지 데이터에 수행되는 저장된 명령을 갖는 컴퓨터 프로그램을 사용할 수 있다. 이미지 처리 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 이해될 수 있는 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시형태의 컴퓨터 프로그램은 개인용 컴퓨터 또는 워크스테이션과 같은 적합한 일반 목적 컴퓨터 시스템에 의해 이용될 수 있다. 그러나, 많은 다른 유형의 컴퓨터 시스템은 예를 들어 하나의 또는 네트워크 연결된 프로세서의 배열을 포함하여 설명된 예시적인 실시형태의 컴퓨터 프로그램을 실행하는 데 사용될 수 있다.

본 명세서에 설명된 특정 예시적인 실시형태의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장될 수 있다. 이 매체는 예를 들어 하드 드라이브 또는 착탈식 디바이스와 같은 자기 디스크 또는 자기 테이프와 같은 자기 저장 매체; 광학 디스크, 광학 테이프, 또는 기계 판독 가능한 광학 인코딩과 같은 광학 저장 매체; 랜덤 액세스 메모리(RAM) 또는 판독 전용 메모리(ROM)와 같은 솔리드 스테이트 전자 저장 디바이스; 또는 컴퓨터 프로그램을 저장하는데 사용되는 임의의 다른 물리적 디바이스 또는 매체를 포함할 수 있다. 설명된 실시형태의 예시적인 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램은 또한 인터넷 또는 다른 네트워크 또는 통신 매체를 통해 이미지 프로세서에 연결된 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장될 수 있다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 컴퓨터 프로그램 제품의 등가물이 하드웨어로 구성될 수도 있다는 것을 쉽게 인식할 수 있을 것이다.

본 발명의 맥락에서 "컴퓨터 액세스 가능한 메모리"와 등가인 "메모리"라는 용어는, 이미지 데이터를 저장하고 이미지 데이터에 작용하는데 사용되며 예를 들어 데이터베이스를 포함하는 컴퓨터 시스템에 액세스할 수 있는 임의의 유형의 임시 또는 보다 지속적인 데이터 저장 작업 공간을 지칭할 수 있다. 메모리는 예를 들어 자기 저장 매체 또는 광학 저장 매체와 같은 장기 저장 매체를 사용하여 비-휘발성일 수 있다. 대안적으로, 메모리는 마이크로프로세서 또는 다른 제어 논리 프로세서 디바이스에 의해 임시 버퍼 또는 작업 공간으로서 사용되는 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은 전자 회로를 사용하여 보다 휘발성일 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 데이터는 전형적으로 디스플레이 디바이스와 직접 연관될 수 있는 임시 저장 버퍼에 저장되고, 디스플레이된 데이터를 제공하기 위해 필요에 따라 주기적으로 리프레시된다. 이 임시 저장 버퍼는 또한 이 용어가 본 명세서에 사용될 때 메모리인 것으로 간주될 수 있다. 메모리는 계산 및 다른 처리의 중간 결과 및 최종 결과를 실행하고 저장하기 위한 데이터 작업 공간으로도 사용된다. 컴퓨터 액세스 가능한 메모리는 휘발성, 비-휘발성 또는 휘발성 및 비-휘발성 유형의 하이브리드 조합일 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시형태를 위한 컴퓨터 프로그램 제품은 잘 알려진 다양한 이미지 조작 알고리즘 및/또는 프로세스를 이용할 수 있는 것으로 이해된다. 본 발명의 예시적인 컴퓨터 프로그램 제품 실시형태는 본 명세서에 구체적으로 도시되거나 설명되지 않은 구현하는데 유용한 알고리즘 및/또는 프로세스를 구현할 수 있는 것으로 이해된다. 이러한 알고리즘 및 프로세스는 이미지 처리 기술에 통상의 지식 내에 있는 종래의 유틸리티를 포함할 수 있다. 이러한 알고리즘 및 시스템의 추가 양태, 및 이미지를 생성 및 처리하거나 본 발명의 컴퓨터 프로그램 제품과 함께 동작하기 위한 하드웨어 및/또는 소프트웨어는 본 명세서에서 구체적으로 도시되거나 설명되지 않고, 이 기술 분야에 알려진 이러한 알고리즘, 시스템, 하드웨어, 구성 요소 및 요소로부터 선택될 수 있다.

본 발명에 따른 예시적인 실시형태는 본 명세서에 (개별적으로 또는 조합으로) 설명된 다양한 특징을 포함할 수 있다.

본 발명은 하나 이상의 구현과 관련하여 설명되었지만, 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 도시된 실시예에 변경 및/또는 수정이 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명의 특정 특징은 몇몇 구현예/예시적인 실시형태 중 하나에 대해서만 개시되었을 수 있지만, 이러한 특징은 임의의 주어진 또는 특정 기능에 바람직하고 유리할 수 있는 다른 구현예/예시적인 실시형태의 하나 이상의 다른 특징과 결합될 수 있다. 단수 형태의 용어 또는 "적어도 하나"라는 용어는 나열된 항목 중 하나 이상이 선택될 수 있음을 의미하는 것으로 사용된다. "약"이라는 용어는, 나열된 값을 변경하는 것이 도시된 예시적인 실시형태에 프로세스 또는 구조의 부적합을 초래하지 않는 한, 나열된 값이 다소 변경될 수 있다는 것을 나타낸다. 마지막으로, "예시적인"이라는 용어는 설명이 이상적인 것임을 의미하는 것이 아니라 실시예로서 사용된 것임을 나타낸다. 본 발명의 다른 실시형태는 본 명세서를 고려하는 것으로부터 그리고 본 명세서에 개시된 본 발명을 실시하는 것으로부터 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 것이다. 본 명세서 및 실시예는 단지 예시적인 것으로 간주되며, 본 발명의 진정한 범위 및 사상은 다음의 청구범위에 의해 지시된 것으로 의도된다.

Claims (19)

1. 단층 영상 합성 이미징(tomosynthesis imaging)을 위한 구강 내 이미징 장치(intraoral imaging apparatus)로서,
   a) 방사선 장(radiation field)의 경계를 규정하는 1차 시준기를 갖는 x-선 소스;
   b) 단층 촬영 이미징(tomographic imaging)을 위한 경로를 따라 상기 x-선 소스를 병진 이동시키는 운반 장치;
   c) 상기 방사선 장의 이미징 영역을 규정하는 구강 내 x-선 검출기;
   d) 상기 구강 내 검출기의 위치를 2차 시준기의 위치와 상관시키는 위치 지정 장치;
   e) 상기 검출기에 결합된 검출기 부착물 상에 제공된 하나 이상의 방사선-불투과성 마커로서, 상기 하나 이상의 방사선-불투과성 마커는 상기 구강 내 x-선 검출기의 공간 위치를 상기 x-선 소스의 위치와 관련시키기 위해 획득된 x-선 이미지를 조절하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 방사선-불투과성 마커는 규정된 이미징 영역 내에 배치되는, 상기 하나 이상의 방사선-불투과성 마커; 및
   f) 상기 검출기로부터 이미지 데이터를 수신하고 검출된 마커 위치에 따라 상기 검출기에 대한 상기 소스의 상대 위치를 결정하는 제어 논리 프로세서를 포함하는, 단층 영상 합성 이미징을 위한 구강 내 이미징 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 방사선-불투과성 마커는 구형인, 단층 영상 합성 이미징을 위한 구강 내 이미징 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 방사선-불투과성 마커는 45를 초과하지 않는 원자 번호를 갖는 방사선-불투과성 물질로 형성되는, 단층 영상 합성 이미징을 위한 구강 내 이미징 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 방사선-불투과성 마커는 크롬강, 세라믹, 텅스텐 카바이드 및 금으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 단층 영상 합성 이미징을 위한 구강 내 이미징 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 방사선-불투과성 마커는 세라믹으로 형성되는, 단층 영상 합성 이미징을 위한 구강 내 이미징 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 방사선-불투과성 마커는 제1 및 제2 평행한 층에 배열되는, 단층 영상 합성 이미징을 위한 구강 내 이미징 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1 평행한 층의 마커는 제1 물질로 형성되고, 상기 제2 평행한 층의 마커는 제2 물질로 형성되고, 상기 제1 물질과 상기 제2 물질은 방사선 밀도가 상이한, 단층 영상 합성 이미징을 위한 구강 내 이미징 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 검출기 부착물은 상기 구강 내 x-선 검출기를 하나 이상의 치아에 결합시키는, 단층 영상 합성 이미징을 위한 구강 내 이미징 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 방사선-불투과성 마커는 플라스틱으로 봉입된, 단층 영상 합성 이미징을 위한 구강 내 이미징 장치.
10. 구강 내 단층 영상 합성 이미징 시스템을 기하학적으로 교정하기 위한 장치로서,
    구강 내 검출기에 대한 복수의 획득 각도로부터 상기 구강 내 검출기를 향하여 x-선 방사선을 보내는 x-선 이미징 시스템;
    상기 검출기를 환자의 구강 내에 위치시키는 홀더(holder)로서, 상기 홀더는 상기 복수의 획득 각도 각각에서 상기 x-선 방사선의 경로에 방사선-불투과성 마커를 배치하고, 상기 홀더는 마커를 적어도 하나의 치아의 양면을 따라 제 위치에 배치하는, 상기 홀더; 및
    상기 검출기로부터 이미지 데이터를 획득하고, 획득된 이미지 데이터에서 검출된 마커 위치에 따라 상기 검출기에 대한 상기 소스의 상대 위치를 결정하는 제어 논리 프로세서를 포함하는, 구강 내 단층 영상 합성 이미징 시스템을 기하학적으로 교정하기 위한 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 방사선-불투과성 마커는 45를 초과하지 않는 원자 번호를 갖는 물질로 형성되는, 구강 내 단층 영상 합성 이미징 시스템을 기하학적으로 교정하기 위한 장치.
12. 제10항에 있어서, 교정 모형은 하나 이상의 치아 상에 클립핑되는, 구강 내 단층 영상 합성 이미징 시스템을 기하학적으로 교정하기 위한 장치.
13. 제10항에 있어서, 상기 홀더는 2개의 평행한 평면으로 상기 마커를 분배하고, 하나의 평면을 따른 상기 마커의 수는 다른 평면을 따른 상기 마커의 수와 상이한, 구강 내 단층 영상 합성 이미징 시스템을 기하학적으로 교정하기 위한 장치.
14. 제10항에 있어서, 상기 교정 모형은 상기 검출기에 클립핑되는, 구강 내 단층 영상 합성 이미징 시스템을 기하학적으로 교정하기 위한 장치.
15. 구강 내 단층 영상 합성 이미징 시스템을 기하학적으로 교정하는 방법으로서,
    상기 방법은 적어도 부분적으로 컴퓨터에 의해 실행되고,
    제1 평면을 따라 분배된 제1 세트의 방사선-불투과성 마커 및 제2 평면을 따라 분배된 제2 세트의 방사선-불투과성 마커를 포함하는 교정 모형과 구강 내 검출기를 결합시키는 단계;
    상기 구강 내 검출기를 환자의 구강 내에 위치시키는 단계;
    x-선 소스로부터 x-선 방사선을 상기 검출기에 대해 복수의 각도로부터 구강 내 검출기로 보내는 단계; 및
    상기 구강 내 검출기로부터 이미지 데이터를 획득하고, 검출된 마커 위치에 따라 상기 복수의 각도 각각에서 상기 검출기에 대한 상기 x-선 소스의 상대 위치를 계산하는 단계를 포함하는, 구강 내 단층 영상 합성 이미징 시스템을 기하학적으로 교정하는 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 구강 내 검출기를 상기 구강 내에 위치시키는 단계는 상기 교정 모형을 환자의 치아에 끼워 맞추는 단계를 포함하는, 구강 내 단층 영상 합성 이미징 시스템을 기하학적으로 교정하는 방법.
17. 제15항에 있어서, 상기 구강 내 검출기를 상기 구강 내에 위치시키는 단계는 상기 교정 모형의 일부에 바이트(bite) 표면을 제공하는 단계를 포함하는, 구강 내 단층 영상 합성 이미징 시스템을 기하학적으로 교정하는 방법.
18. 제15항에 있어서, 초음파 또는 광 간섭 단층 촬영 시스템을 사용하여 하나 이상의 깊이-분해된 이미지를 획득하는 단계, 및 상기 하나 이상의 깊이-분해된 이미지를 사용하여 상기 구강 내 검출기로부터 획득된 이미지 데이터의 위치를 검증하는 단계를 더 포함하는, 구강 내 단층 영상 합성 이미징 시스템을 기하학적으로 교정하는 방법.
19. 제15항에 있어서, 초음파 또는 광 간섭 단층 촬영 시스템을 사용하여 하나 이상의 깊이-분해된 이미지를 획득하는 단계, 및 단층 영상 이미지 데이터 획득 동안 검출된 환자 움직임을 보고하는 단계를 더 포함하는, 구강 내 단층 영상 합성 이미징 시스템을 기하학적으로 교정하는 방법.

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