TWI488612B - Ｘ光投影成像裝置 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種X光投影成像裝置，尤指一種可使X光束於投影成像之過程中避開非成像區域之X光投影成像裝置。
牙科口腔外X光造影術，如二維環口造影(dental panorex)及三維電腦斷層(CT)常用於牙齒、顎顏面骨及周邊軟組織造影，是牙科診斷及輔助治療的利器。
X光投影成像對比主要來自X光穿透物質的成分、密度及厚度造成的穿透衰減，而穿透過程中散失的光子能量大部分被人體組織吸收轉換成輻射劑量。請參閱第一圖所示，牙科X光造影目標大部分位於頭顱10之顱底(cranium base)下方及外耳道孔(external acoustic meatus,EAM)前方的口腔及顎顏面骨範圍內，其中顱底的形狀在頭顱形態學之中是以岩部錐體(petrous pyramid)和中央切面(midsagittl plane)為界，以蝶鞍(sellaturcica)11為頂點形成左右平均約為47度對稱的金字塔結構為非成像區域，換言之，牙科X光實際需要造影的範圍係顱底以岩部錐體(petrous pyramid)和中央切面(midsagittl plane)為界，以蝶鞍(sellaturcica)11為頂點形成左右各為133度之區域，以及高為該頭顱下眼眶耳道線(infraorbitomeatalline,IOML)至下顎(mandible)底之圓餅柱狀範圍。然而，習用缺點傳統口腔外X光掃描模式，如牙科環口掃描及牙科電腦斷層掃描為使X光環口成
像或取得足夠角度X光投影資訊重組三維立體影像，大部分牙科口腔外X光影像系統採用同步繞心環繞掃描模式：X光射源與影像偵檢器180°相對環繞圓心旋轉掃描。
然而由於口腔在頭頸部的前下方位置及X光直線前進的特性，同步繞心環繞掃描時，非造影外的頭頸部區域(亦即以蝶鞍(sellaturcica)11為頂點形成左右平均約為47度對稱的金字塔結構區域構成之非成像區域)經常無可避免地直接暴露在X光掃描射束之中，造成額外X光穿透衰減，使X光射源需要更高的功率輸出達到足夠影像接收裝置成像的輻射量，也同時增加人體輻射接受劑量。若同步繞心環繞掃描避開頭頸部等非牙科成像區域進行掃描，則無法得到足夠X光投影影像資訊，將無法組成完整牙科X光影像。
有鑑於習知技術之缺失，本發明提出一種X光投影成像裝置，可使X光束於投影成像之過程中，X光源與影像偵檢器的非對稱轉動之掃描模式，避開非成像區域。
本X光投影成像裝置應用於牙科設造影時，具有雙邊三維部分繞心有限角度掃描模式的特點，而且將人類牙科掃瞄範圍根據人體骨骼解剖構造分割成左半邊及右半邊二部分，以偵檢器面向中心不動、X光射源繞圓心旋轉照射的方式掃描牙科造影範圍，並以X光限制元件塑造X光錐狀射束照野，使照野邊緣切線避開顱骨及頸部等非牙科X光造影組織進入X光穿透範圍，令X光掃描以最少的穿透
衰減覆蓋全牙科掃描全口範圍。若僅需要單邊小範圍的口腔外X光造影，可依據成像範圍半邊造影及縮小X光射源旋轉角度，使X光照野角度分布剛好符合成像需求。
於一實施例中，本發明提出一種X光投影成像裝置，其包含一X光源、一第一驅動裝置以及一影像偵檢器。該X光源具有一光發射端，於該光發射端設有一限制元件，該X光源係由該光發射端產生一X光束，該限制元件係用以限制該X光束之投射範圍，使該X光束具有一第一邊界，該X光束係射向一物件，該物件具有一基準中心以及一成像區域；一第一驅動裝置係用以驅動該X光源以該物件之該基準中心為中心環繞該物件轉動於一角度範圍內，於該X光源轉動之過程中，該X光束係投射於該成像區域內，該X光源位於一第一位置時，該第一邊界係位於該基準中心；一影像偵檢器係與該X光源相對設置於該物件之一側，該X光束射向該物件後，再投影至該影像偵檢器，於該影像偵檢器形成一影像。
為使 貴審查委員對於本發明之結構目的和功效有更進一步之了解與認同，茲配合圖示詳細說明如后。
以下將參照隨附之圖式來描述本發明為達成目的所使用的技術手段與功效，而以下圖式所列舉之實施例僅為輔助說明，以利 貴審查委員瞭解，但本案之技術手段並不限於所列舉圖式。
請參閱第二A圖與第二B圖所示實施例，該X光投影
成像裝置20包含一X光源21以及一影像偵檢器22，X光源21設置於一物件30之一側，而該影像偵檢器22則設置於該物件30之另一側與該X光源21相對。
X光源21具有一光發射端211，於光發射端211設有一限制元件23，X光源21係由光發射端211產生一X光束24與24’，該限制元件23係用以限制X光束24與24’之投射範圍，使該X光束24具有一第一邊界241。在本實施例中，該限制元件23係為一遮蔽塊，其係可以由可阻擋放射線之材質所構成，例如：鉛塊或者是水泥塊等，但不以此為限制。藉由該限制元件23的遮蔽，使得光束24’被遮住，而使X光源21產生之光束僅剩光束24。在本實施例中，該第一邊界241可視為光束24與24’之中線。X光束24係射向一物件30，該物件30為人體之頭顱，該物件30具有一成像區域29a與29b，該成像區域29a與29b係位於顱底(cranium base)下方及外耳道孔(external acoustic meatus,EAM)前方的口腔及顎顏面骨範圍內，且該成像區域係該顱底以岩部錐體(petrous pyramid)和中央切面(midsagittl plane)為界，以蝶鞍(sellaturcica)31為頂點形成左右各為133度之區域(總計為266度之扇形區域)，以及高為該頭顱下眼眶耳道線(infraorbitomeatalline,IOML)至下顎(mandible)底之圓餅柱狀範圍。以岩部錐體(petrous pyramid)和中央切面(midsagittl plane)為界，以蝶鞍(sellaturcica)11為頂點形成左右平均約為47度對稱的金字塔結構則為非成像區域(總計為94度之扇形區域)。蝶鞍31之中心係做為該物件30之一基準中心。
X光源21係連接於一第一驅動裝置25，該第一驅動裝置25係用以驅動X光源21以物件30之基準中心(亦即蝶鞍31之中心)為中心環繞該物件30由一第一位置P1轉動至一第二位置P2所形成之一角度θ1範圍內。在本實施例中，該第一驅動裝置25係為轉動單元，如：馬達，以及轉動臂之組合，轉動臂與該X光源21連接，藉由轉動單元的轉動動力帶動轉動臂轉動，進而帶動X光源21轉動。要說明的是，該第一驅動裝置25並不以第二B圖所示為限制，本領域之人可以根據現有之技術以不同的方式來實施，例如：在另一實施例中，亦可以透過具有曲度的軌道來實現讓X光源21以物件30之基準中心(亦即蝶鞍31之中心)為中心環繞該物件30由一第一位置P1轉動至一第二位置P2所形成之一角度θ1範圍內。影像偵檢器22係連接於一第二驅動裝置27，該第二驅動裝置係用以驅動該影像偵檢器22與X光源21呈現非對稱掃描模式。所謂非對稱之掃描模式係為該影像偵檢器22與X光源21不同步之轉動，使影像偵檢器22與X光源21維持在可以接收通過該物件30之X光束24之位置。在一實施例中，該第二驅動裝置27為轉動單元，如：馬達，以及轉動臂之組合，轉動臂與該影像偵檢器22連接，藉由轉動單元的轉動動力帶動轉動臂轉動，進而帶動影像偵檢器22轉動。要說明的是，影像偵檢器22之轉動並非與該X光源21同步轉動，而是以非同步之轉動角度將影像偵檢器22轉動至可以接收到通過物件30之光束即可。在一實施例中，在還沒有照射時，先將該影像偵檢器22轉動至一定位，再讓該X光源
21產生X光束，並藉由轉動來將該X光束照射至物件上。因此本發明之實施例中，X光源21轉動時，影像偵檢器22會保持固定。
如第二A圖所示，當X光源21位於第一位置P1時，第一邊界241係直接作為該成像區域29a，與29b中以蝶鞍(sellaturcica)31為頂點形成左側133度之區域的下側邊界29d。當X光源21由P1被驅動於角度θ1之範圍轉動之過程中，第一邊界241係以蝶鞍31之中心為中心轉動，因此，於X光源21轉動之過程中，X光束24始終係投射於成像區域內，X光束24不會投射至非成像區域內。當X光源21位於第二位置P2時，第一邊界241係直接作為該成像區域29a，與29b中以蝶鞍(sellaturcica)31為頂點形成右側133度之區域的下側邊界29e。X光束24射向物件30後，再投影至影像偵檢器22，即可於影像偵檢器22形成影像。要說明的是，第三位置P3係為X光源21轉動的極限，而在實際實施時，並不一定要X光源24轉動至極限位置P3。由於在沒有限制元件23之遮蔽下，一般的X光束具有對稱的X光放射線場，不過在本實施例中，透過限制元件23之遮蔽下，X光束成為不對稱的放射線場，並且一側的第一邊界241，在X光源21之轉動至第一與第二位置時，成為成像區域之邊界。
請參閱第三圖所示實施例，該實施例架構係與第二A圖實施例架構對稱，就第二A圖實施例而言，第二A圖之X光投影成像裝置20主要用以掃描物件30之左半邊影像，而第四圖之X光投影成像裝置20主要用以掃描物件
30之右半邊影像。使用者可於物件30一側設置X光投影成像裝置20，再控制X光投影成像裝置20由物件30之一側移動至另一側，只要於移動的過程中控制X光束24避開非成像區域即可。至於X光源在另一側移動之方式係如前述對應第二A與二B圖之內容所述。
請參閱第四至第四B圖所示，說明如何定義X光旋轉掃描基準中心軸的方法，其中第四圖係頭顱10之前視圖，第四A、四B圖分別是頭顱10之右側及左側視圖。
首先，如第四A、四B圖所示分別定位出頭顱10左右二側的頭顱10左右二側的頭顱下眼眶耳道線(infraorbitomeatal line，IOML，以下簡稱IOML)，該IOML係頭顱10之下眼眶12至外耳道13之距離。再分別於左右側之IOML線上距外耳道13一長度L的位置，定義一表面參考點C1、C2，該長度L係位於該IOML的1/4~1/3長度的範圍內，例如，該IOML若為9.6公分，該表面參考點C1、C2距離外耳道13的長度約為2.4~3.2公分，頭顱10二側的表面參考點C1、C2以相互對稱為佳。而後，再以該表面參考點C1、C2之連線與頭顱中央矢狀切面的交點為中心軸參考點C，如第四圖所示，必須強調說明的是，該中心軸參考點C是位於頭顱10內部，當受測者實際進行X光造影掃描時，受測者在站立或坐姿狀態下頭部IOML平行於地面，而穿過該中心軸參考點C、垂直地面的軸線，定義為X光旋轉掃描的基準中心軸；受測者在平躺狀態之下，頭部IOML垂直於與頭部接觸的床面，而穿過該中心軸參考點C、平行於床面及人體平躺的頭向腳方向，定義
為X光旋轉掃描的基準中心軸。
因此，受測者可以為站立狀態，受測者頭部置於X光造影範圍之中，頭部IOML係平行於地面，頭顱中央矢面正切向X光掃描180°角度位置，受測者牙齒咬合且咬合面高度約略對其偵檢器感光區域的中央水平線，而穿過該中心軸參考點C、垂直地面的軸線，即定義為X光旋轉掃描的基準中心軸。
綜上所述，本發明提供之X光投影成像裝置，由於可以使X光束避開顱骨及頸部等非牙科X光造影組織，因此可以避免人體直接暴露在X光掃描射束之中，可以降低額外X光穿透衰減，使X光射源以較少的功率輸出達到足夠影像接收裝置成像的輻射量，也同時減少人體輻射接受劑量。若僅需要單邊小範圍的口腔外X光造影，可依據成像範圍半邊造影及縮小X光源旋轉角度，使X光束照野角度分布剛好符合成像需求。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以之限定本發明所實施之範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍內，謹請 貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。
10‧‧‧頭顱
11‧‧‧蝶鞍
12‧‧‧下眼眶
13‧‧‧外耳道
20‧‧‧X光投影成像裝置
21‧‧‧X光源
211‧‧‧光發射端
22‧‧‧影像偵檢器
23‧‧‧限制元件
24‧‧‧X光束
241‧‧‧第一邊界
25‧‧‧第一驅動裝置
27‧‧‧第二驅動裝置
29a，29b‧‧‧成像區域
29d，29e‧‧‧邊界
30‧‧‧物件
31‧‧‧蝶鞍
C‧‧‧中心軸參考點
C1、C2‧‧‧表面參考點
L‧‧‧長度
P1‧‧‧第一位置
P2‧‧‧第二位置
P3‧‧‧第三位置
θ1‧‧‧角度
第一圖係習知X光投影成像之成像區域及非成像區域之示意圖。
第二A至二B圖係本發明第一實施例之架構示意圖。
第三圖係於掃描物件另一側之示意圖。
第四圖至第四B圖係本發明定義基準中心點之示意圖。
20‧‧‧X光投影成像裝置
21‧‧‧X光源
211‧‧‧光發射端
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23‧‧‧限制元件
24‧‧‧X光束
241‧‧‧第一邊界
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P1‧‧‧第一位置
P2‧‧‧第二位置
P3‧‧‧第三位置
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29a，29b‧‧‧成像區域
29d，29e‧‧‧邊界
Claims (6)
- 一種X光投影成像裝置，包含：一第一X光源，其具有一光發射端，該第一X光源係由該光發射端產生一X光束，該物件具有一基準中心以及一成像區域；一第一驅動裝置，係用以驅動該第一X光源以該物件之該基準中心為中心環繞該物件轉動於一角度範圍內，於該第一X光源轉動之過程中，該X光束係投射於一物件；以及一影像偵檢器，係與該第一X光源相對設置於該物件之一側，該X光束射向該物件後，再投影至該影像偵檢器，於該影像偵檢器形成一影像；其特徵在於：於該光發射端設有一限制元件，該限制元件係用以限制該X光束之投射範圍，使該X光束的照射區域形成一不對稱的放射線場，且該X光束具有一第一邊界，該第一邊界通過該基準中心。
- 如申請專利範圍第1項所述之X光投影成像裝置，其中該影像偵檢器係連接於一第二驅動裝置，該第二驅動裝置係用以驅動該影像偵檢器繞行一基準中心進行轉動。
- 如申請專利範圍第1項所述之X光投影成像裝置，其中該第一X光源於轉動之過程中，該第一邊界係以該基準中心為中心轉動。
- 如申請專利範圍第1項所述之X光投影成像裝置，其中該限制元件係為一遮蔽塊，其係遮蔽該X光束之一部分。
- 如申請專利範圍第1項所述之X光投影成像裝置，其中該物件為人體之頭顱，該成像區域係位於顱底(cranium base)下方及外耳道孔(external acoustic meatus,EAM)前方的口腔及顎顏面骨範圍內。
- 如申請專利範圍第5項所述之X光投影成像裝置，其中該成像區域係該顱底以岩部錐體(petrous pyramid)和中央切面(midsagittl plane)為界，以蝶鞍(sellaturcica)為頂點形成左右各為133度之區域，以及高為該頭顱下眼眶耳道線(infraorbitomeatalline,IOML)至下顎(mandible)底之圓餅柱狀範圍。
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