X射線成像裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種使用輻射至待成像物體的多方向X射線獲得限于待成像物體內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域的視野(FOV)的X射線斷層圖和三維圖像的X射線成像裝置，根據(jù)本發(fā)明的成像裝置包括：X射線輻射單元，用于在各個(gè)成像位置向待成像物體的預(yù)定目標(biāo)區(qū)域輻射X射線；X射線傳感單元，用于在各個(gè)成像位置接收穿過目標(biāo)區(qū)域后的X射線，并形成目標(biāo)區(qū)域上的X射線投影數(shù)據(jù)；移動(dòng)單元，在通過使用X射線照射待成像物體的所有區(qū)域來獲得圖像信息的單次成像操作中，所述移動(dòng)單元通過圍繞可變轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)所述X射線輻射單元和/或所述X射線傳感單元將所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元布置成在各個(gè)成像位置彼此相對(duì)，并且所述待成像物體位于它們之間；位置信息提供單元，用于在單次成像操作過程中提供所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元的位置信息、所述可變轉(zhuǎn)軸的位置信息、以及預(yù)設(shè)的各個(gè)成像位置的目標(biāo)區(qū)域的位置信息，從而前一個(gè)成像位置的第一目標(biāo)區(qū)域的至少一部分被輻射至下一個(gè)成像位置的第二目標(biāo)區(qū)域的X射線以重疊方式照射；控制單元，用于基于各個(gè)成像位置的目標(biāo)區(qū)域的位置信息以及所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元的位置信息控制所述X射線輻射單元、所述X射線傳感單元和所述移動(dòng)單元；以及圖像處理單元，用于從在單次成像操作過程中獲得的投影數(shù)據(jù)形成所述物體的三維圖像。
【專利說明】
X射線成像裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明總體涉及一種X射線成像裝置。更確切地說，本發(fā)明涉及一種可使用具有很小寬度的檢測(cè)器在其中產(chǎn)生三維圖像的X射線成像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]—般來說，由于光電效應(yīng)或康普頓散射，輻射到待成像物體上的X射線會(huì)被衰減，衰減程度取決于位于輻射路徑上的物質(zhì)的X射線衰減系數(shù)。X射線成像是一種利用X射線的穿透特性的射線照相法，物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像信息是基于穿過物體過程中的累積衰減量提供的。通常，X射線成像裝置包括:輻射X射線的X射線源;X射線檢測(cè)器，在所述X射線檢測(cè)器與所述X射線源彼此相對(duì)、并且物體位于它們之間時(shí)，所述X射線檢測(cè)器檢測(cè)穿過物體的X射線；以及圖像處理單元，所述圖像處理單元利用所述X射線檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果形成X射線圖像。
[0003]由此獲得疊加地顯示在向所述物體輻射X射線方向上的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穿透圖像，并且通過對(duì)所述物體的多方向X射線圖像進(jìn)行圖像處理(例如體積繪制和/或表面繪制)獲得所述物體的三維圖像。根據(jù)用戶所需的任意位置或任意方向，利用物體的三維圖像可獲得多種X射線斷層圖。
[0004]近來，由于半導(dǎo)體和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展，X射線成像已迅速被利用數(shù)字檢測(cè)器的數(shù)字化X射線攝影(DR)代替，并且成像方法得到了多方面改進(jìn)。
[0005]圖1是主要在牙科領(lǐng)域中使用的X射線全景圖像的示意圖。所述X射線全景圖像根據(jù)牙弓的預(yù)定徑跡顯示展開在穿透圖像中的牙齒布局。因此，整個(gè)牙齒布局很容易作為單個(gè)圖像理解，因此X射線全景圖像是牙科醫(yī)生最熟悉的標(biāo)準(zhǔn)圖像。但是，總體全景圖像的長度信息的準(zhǔn)確度很低，并且有投影圖像的限制，例如牙齒的重疊和由頸椎引起的模糊。圖2是在牙科領(lǐng)域中常用的頭部X射線計(jì)算機(jī)化斷層攝影(CT)圖像的一個(gè)例子的示意圖。待成像物體(例如待成像的整個(gè)頭部)位于視野(FOV)中，通過進(jìn)行X射線成像來獲得每個(gè)成像位置的穿透圖像。而且，通過進(jìn)行圖像處理產(chǎn)生三維圖像，并從所述三維圖像產(chǎn)生并顯示位于所選位置的X射線斷層圖。因此，能夠精確、清晰地顯示用戶所需位置和方向上的整個(gè)FOV的三維圖像和X射線斷層圖。因此，在需要很高精度時(shí)(例如植入操作)，會(huì)利用三維圖像。但是，一般的三維X射線圖像裝置的一個(gè)問題是，患者接觸的輻射量較高，并且需要很昂貴的大面積檢測(cè)器。
[0006]在利用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行成像以產(chǎn)生三維X射線圖像時(shí)，待成像的整個(gè)物體必須位于FOV內(nèi)。因此，與用于X射線全景成像的檢測(cè)器相比，需要大面積檢測(cè)器。例如，下面說明在把物體定位在FOV內(nèi)的第一高度tl和第一寬度wl的狀態(tài)下利用主要用于牙科領(lǐng)域的圓錐射束形狀的X射線獲得CT圖像的情況。在此情況中，當(dāng)檢測(cè)器的第二高度t2是通過把第一高度tl乘以放大率而獲得的值或更大的值(t2 >通過把tl乘以放大率獲得的值)并且檢測(cè)器的第二寬度w2是通過把第一寬度wl乘以放大率獲得的值或更大的值(w2 >通過把wl乘以放大率而獲得的值)時(shí)，可接收到穿過FOV的整個(gè)區(qū)域后的X射線。
[0007]同時(shí)，若縱向平行于FOV的豎軸與X射線源和檢測(cè)器的轉(zhuǎn)軸相同，并且X射線源和檢測(cè)器基于所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)360度，則在半束方法的情況下，可使用較小的檢測(cè)器，這能夠把檢測(cè)器的第二寬度w2減小為通過把wl乘以最大放大率并除以2而獲得的值。但是，不論采用何種方法，在進(jìn)行X射線成像以產(chǎn)生三維圖像時(shí)，產(chǎn)生三維圖像的檢測(cè)器的面積都要比用于X射線全景成像的檢測(cè)器的面積大得多。在需要獲得X射線全景圖像和具有與物體相同的高度的三維圖像時(shí)，X射線全景圖像檢測(cè)器形成為具有僅5至10毫米寬度的狹縫形狀。同時(shí)，用于產(chǎn)生三維圖像的X射線檢測(cè)器形成為寬度大約與高度相等的方形形狀。通常，由于檢測(cè)器的價(jià)格隨著其面積顯著增加，因此用于產(chǎn)生三維圖像的X射線裝置不可能避免由大面積檢測(cè)器引起的成本增加，因而會(huì)增加設(shè)備成本。而且，隨著傳感器面積的增大，設(shè)備的重量也會(huì)增大。因此，造成的一個(gè)問題是，由于焦斑至檢測(cè)器的距離(FDD)也增大，所以設(shè)備的尺寸應(yīng)該進(jìn)一步增大，以確保FOV。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]技術(shù)問題
[0009]因此，為了解決上述問題而做出了本發(fā)明。本發(fā)明的意圖是提出一種X射線成像裝置，與產(chǎn)生三維圖像的現(xiàn)有X射線裝置相比，所述X射線成像裝置利用具有很小面積的檢測(cè)器，使用很低的放射X射線劑量，并且具有很短的操作時(shí)間，能夠精確、直觀地針對(duì)待成像物體的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行成像。
[0010]技術(shù)方案
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征，提供一種X射線成像裝置，所述裝置包括:x射線輻射單元，用于在各個(gè)成像位置向待成像物體的預(yù)定目標(biāo)區(qū)域輻射X射線;X射線傳感單元，用于在各個(gè)成像位置接收穿過目標(biāo)區(qū)域后的X射線，并形成目標(biāo)區(qū)域的X射線投影數(shù)據(jù);移動(dòng)單元，在通過向所述物體的所有目標(biāo)區(qū)域輻射X射線來獲得圖像信息的單次成像操作中，所述移動(dòng)單元通過基于可變轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元之中的至少一個(gè)來布置所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元，使得所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元在每個(gè)成像位置彼此相對(duì)，并且所述物體位于它們之間;位置信息提供單元，用于在單次成像操作中提供各個(gè)成像位置的所述目標(biāo)區(qū)域的位置信息，所述可變轉(zhuǎn)軸的位置信息、以及所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元的位置信息，這些位置信息是預(yù)設(shè)的，從而前一個(gè)成像位置的第一目標(biāo)區(qū)域的至少一部分被輻射至下一個(gè)成像位置的第二目標(biāo)區(qū)域的X射線以重疊方式照射;控制單元，用于基于各個(gè)成像位置的目標(biāo)區(qū)域的位置信息以及所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元的位置信息控制所述X射線輻射單元、所述X射線傳感單元和所述移動(dòng)單元；以及圖像處理單元，用于從在單次成像操作過程中獲得的投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生所述物體的三維圖像。
[0012]有益效果
[0013]本發(fā)明的意圖是提供一種X射線成像裝置，所述裝置使用具有很小寬度的檢測(cè)器接收穿過待成像物體后的多方向X射線，所述裝置獲得用于產(chǎn)生所述物體的三維圖像的投影數(shù)據(jù)。因此，與現(xiàn)有的X射線計(jì)算機(jī)化斷層攝影(CT)成像相比，所述裝置能夠使用具有很小面積的檢測(cè)器、很小的輻射X射線劑量、以及很短的成像時(shí)間顯示所需區(qū)域的高精度X射線斷層圖和三維圖像。
[0014]而且，本發(fā)明能夠利用待由用戶分析的所需部分的X射線斷層圖和三維圖像針對(duì)用戶所需的位置和方向提供精確、直觀的圖像，例如全景圖像。而且，由于在本發(fā)明的圖像中不存在投影圖像的問題，例如重疊的牙齒和由頸椎引起的模糊，因此所述裝置能夠廣泛應(yīng)用。
[0015]而且，相關(guān)技術(shù)的數(shù)字X射線全景檢測(cè)器構(gòu)造為僅替換了其中的X射線膠片。但是，在本發(fā)明中，可提供三維全景數(shù)字圖像。
【附圖說明】
[0016]圖1是相關(guān)技術(shù)的牙科用X射線全景圖像的示意圖；
[0017]圖2是相關(guān)技術(shù)的牙科用計(jì)算機(jī)化斷層攝影(CT)圖像的示意圖；
[0018]圖3a是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的X射線成像裝置的構(gòu)造的示意圖；
[0019]圖4a是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的用于產(chǎn)生X射線圖像的成像的例子的示意圖；
[0020]圖4b是相關(guān)技術(shù)的用于產(chǎn)生三維X射線圖像的成像的例子的示意圖；
[0021]圖5a是本發(fā)明的與各個(gè)成像位置對(duì)應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域的中心的示意圖；
[0022]圖5b是輻射至待成像物體的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的X射線的輻射方向分散的視圖；
[0023]圖5c是通過進(jìn)行單次成像操作獲得的X射線重疊圖；
[0024]圖6是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的對(duì)重疊圖進(jìn)行方向補(bǔ)償?shù)姆椒ǖ氖疽鈭D；
[0025]圖7是本發(fā)明的X射線成像裝置在X射線重疊部分補(bǔ)償后的例子的視圖；和
[0026]圖8是本發(fā)明的X射線圖像產(chǎn)生方法中的圖像處理單元的顯示的示例性視圖。
[0027]最佳實(shí)施方式
[0028]本發(fā)明的X射線成像裝置沿可變轉(zhuǎn)軸移動(dòng)，并進(jìn)行X射線成像。而且，所述X射線成像裝置使用具有很小寬度的檢測(cè)器產(chǎn)生待成像物體的三維圖像，所述檢測(cè)器在各個(gè)成像位置僅獲得作為物體的一部分的目標(biāo)區(qū)域的投影圖像信息。本發(fā)明的X射線成像裝置包括:X射線輻射單元，用于在各個(gè)成像位置向所述物體的預(yù)定目標(biāo)區(qū)域輻射X射線;X射線傳感單元，用于在各個(gè)成像位置接收穿過目標(biāo)區(qū)域后的X射線，并形成目標(biāo)區(qū)域的X射線投影數(shù)據(jù)；移動(dòng)單元，在通過向所述物體的所有目標(biāo)區(qū)域輻射X射線來獲得圖像信息的單次成像操作中，所述移動(dòng)單元通過基于所述可變轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)所述X射線福射單元和所述X射線傳感單元之中的至少一個(gè)來布置所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元，使得所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元在每個(gè)成像位置彼此相對(duì)，并且所述物體位于它們之間;位置信息提供單元，用于在單次成像操作中提供各個(gè)成像位置的所述目標(biāo)區(qū)域的位置信息，所述可變轉(zhuǎn)軸的位置信息、以及所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元的位置信息，這些位置信息是預(yù)設(shè)的，從而前一個(gè)成像位置的第一目標(biāo)區(qū)域的至少一部分被輻射至下一個(gè)成像位置的第二目標(biāo)區(qū)域的X射線以重疊方式照射;控制單元，用于基于各個(gè)成像位置的目標(biāo)區(qū)域的位置信息以及所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元的位置信息控制所述X射線輻射單元、所述X射線傳感單元和所述移動(dòng)單元；以及圖像處理單元，用于從在單次成像操作過程中獲得的投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生所述物體的三維圖像。而且，每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的尺寸小于所述物體的投影尺寸的一半。
[0029]所述裝置還包括具有包含像素陣列的整個(gè)有效區(qū)域的檢測(cè)器，所述檢測(cè)器在整個(gè)有效區(qū)域上接收穿過所述目標(biāo)區(qū)域后的X射線，并提供X射線投影數(shù)據(jù)，作為與接收的X射線對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。
[0030]所述裝置還包括用于從在單次成像操作過程中獲得的投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生所述物體的三維圖像的圖像處理單元、以及用于顯示所述物體的三維圖像的顯示單元。
[0031]所述裝置還包括用于接收三維圖像的位置信息的輸入單元，其中，所述圖像處理單元產(chǎn)生輸入位置信息的X射線斷層圖，所述顯示單元顯示所述X射線斷層圖。
[0032]所述裝置用于牙科使用，所述物體是牙弓。
[0033]所述裝置還包括用于接收牙弓的三維圖像上的層的位置信息的輸入單元，其中，所述圖像處理單元產(chǎn)生與所述層對(duì)應(yīng)的牙弓的全景X射線斷層圖，所述顯示單元顯示所述全景X射線斷層圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0035]在下文中公開的本發(fā)明的牙科用X射線成像裝置的實(shí)施方式僅用于示例目的，本發(fā)明的范圍不限于此。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，本發(fā)明的范圍適用于如下文所述的所有相關(guān)的X射線成像裝置。而且，所示的附圖僅作為理解本發(fā)明的范圍的參照?qǐng)D，并且附圖中所示的各個(gè)部件的尺寸和部件之間的相對(duì)尺寸可能不同于實(shí)際尺寸。
[0036]圖3a是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的X射線成像裝置100的構(gòu)造的示意圖。X射線成像裝置100包括X射線福射單元110、X射線傳感單元120、移動(dòng)單元130、位置信息提供單元140和控制單元140。
[0037]X射線輻射單元110可包括用于控制X射線的輻射角度和輻射面積的控制器，例如準(zhǔn)直儀，并且X射線輻射單元110在各個(gè)成像位置向待成像的物體的預(yù)定目標(biāo)區(qū)域輻射X射線。每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的尺寸應(yīng)小于所述物體的投影尺寸的一半。在所述牙科用X射線成像裝置中，所述物體是牙弓，所述目標(biāo)區(qū)域可以是牙弓的部分。本發(fā)明的實(shí)施方式的牙科用X射線成像裝置的整個(gè)視野(所有各個(gè)成像位置的重疊F0V)優(yōu)選可設(shè)計(jì)為牙弓形狀，但不局限于此。
[0038]請(qǐng)參考圖4a，X射線傳感單元120和X射線輻射單元110彼此相對(duì)，而待成像物體A位于它們之間，x射線投影數(shù)據(jù)是通過在各個(gè)成像位置接收穿過目標(biāo)區(qū)域T后的X射線形成的。X射線傳感單元120包括具有包含像素陣列的整個(gè)有效區(qū)域的檢測(cè)器，所述檢測(cè)器在整個(gè)有效區(qū)域上接收穿過目標(biāo)區(qū)域T后的X射線，并提供X射線投影數(shù)據(jù)，所述X射線投影數(shù)據(jù)形成為像素陣列數(shù)據(jù)形狀，作為與接收的X射線對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明，由于不需要在每個(gè)成像位置檢測(cè)輻射至整個(gè)物體A的X射線，因此檢測(cè)器的寬度小于通過把包含物體的一部分的最小圓的半徑乘以放大率而獲得的值，這已足夠。在本發(fā)明的實(shí)施方式的牙科用X射線成像裝置中，物體A是位于患者的頭部10中的牙弓A，在需要獲得牙弓A的三維X射線圖像時(shí)，檢測(cè)器的寬度可小于通過把包含牙弓A的目標(biāo)區(qū)域的最小圓的半徑乘以放大率而獲得的值。檢測(cè)器的寬度可在10毫米至50毫米范圍之內(nèi)，優(yōu)選可為36毫米。如圖4b所示，在相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)生三維圖像和X射線斷層圖的X射線成像裝置中，當(dāng)X射線輻射單元S和檢測(cè)器D基于位于它們之間并從待成像的物體OB的某個(gè)點(diǎn)延伸的固定轉(zhuǎn)軸(在圖中未示出)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在每個(gè)成像位置，X射線輻射至物體OB的整個(gè)區(qū)域(例如牙弓)。因此，穿過物體OB后的X射線投射在檢測(cè)器D上。與此相反，在本發(fā)明的X射線成像裝置中，請(qǐng)?jiān)俅螀⒖紙D4a，當(dāng)X射線輻射單元120和X射線傳感單元140之中的至少一個(gè)移動(dòng)時(shí)，在預(yù)定的各個(gè)成像位置，X射線從X射線輻射單元120輻射至目標(biāo)區(qū)域T，而不是整個(gè)物體A，并且穿過目標(biāo)區(qū)域16a后的X射線投射在X射線傳感單元121的檢測(cè)器上。
[0039]在通過向所述物體的所有目標(biāo)區(qū)域輻射X射線來獲得圖像信息的單次成像操作中，移動(dòng)單元130通過基于可變轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)X射線福射單元110和X射線傳感單元120之中的至少一個(gè)來布置X射線福射單元110和X射線傳感單元120，使得所述X射線福射單元和所述X射線傳感單元在每個(gè)成像位置彼此相對(duì)，并且所述物體位于它們之間。所述可變轉(zhuǎn)軸可位于X射線福射單元110和X射線傳感單元120之間。
[0040]在X射線成像操作過程中，X射線輻射單元110和/或X射線傳感單元120在圍繞物體10沿預(yù)定軌跡彼此相對(duì)的狀態(tài)下通過重復(fù)地移動(dòng)和成像來進(jìn)行預(yù)定的成像操作。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，X射線輻射單元110和X射線傳感單元120布置在某個(gè)結(jié)構(gòu)(例如門架(在圖中未示出))的兩端，處于彼此相對(duì)的狀態(tài)，并且可基于位于它們之間的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。而且，所述門架可沿平行于所述轉(zhuǎn)軸的方向移動(dòng)，因此可調(diào)節(jié)X射線輻射單元110和X射線傳感單元120的高度。所述門架可水平移動(dòng)，并且，在每個(gè)成像位置，可使用移動(dòng)單元130對(duì)所述門架的移動(dòng)軌跡和所述門架的轉(zhuǎn)動(dòng)量進(jìn)行各種調(diào)節(jié)。
[0041]位置信息提供單元140提供各個(gè)成像位置的目標(biāo)區(qū)域的位置信息以及X射線輻射單元110和X射線傳感單元120的位置信息。相關(guān)技術(shù)的用于產(chǎn)生三維圖像的X射線成像裝置在每個(gè)成像位置向物體的整個(gè)區(qū)域輻射X射線。但是，本發(fā)明的X射線成像裝置在各個(gè)成像位置僅向所述物體的目標(biāo)區(qū)域輻射X射線。因此，需要在X射線輻射單元121和X射線傳感單元141之中的至少一個(gè)的路徑中向所述物體的所有重要區(qū)域輻射多方向X射線。在此情況中，所有重要區(qū)域不是指物體的所有區(qū)域，而是指需要向其輻射X射線以便實(shí)現(xiàn)所需的成像操作目的的物體區(qū)域。
[0042]在本發(fā)明的X射線成像裝置中，前一個(gè)成像位置的第一目標(biāo)區(qū)域的至少一部分被輻射至下一個(gè)成像位置的第二目標(biāo)區(qū)域的X射線以重疊方式照射。因此，各個(gè)目標(biāo)區(qū)域中的X射線入射角彼此不同。而且，前一個(gè)成像位置和下一個(gè)成像位置不一定是彼此緊挨的，只需確保在單次成像操作過程中向物體的所有重要區(qū)域輻射多方向X射線就足夠了。在本發(fā)明的X射線成像裝置中，當(dāng)輻射或檢測(cè)多方向X射線時(shí)，可以適當(dāng)控制門架的操作，以便在各個(gè)目標(biāo)區(qū)域中的預(yù)定角度范圍內(nèi)有X射線。圖5a示出了各個(gè)成像位置的目標(biāo)區(qū)域的中心I至21，圖5b示出了完成單次成像操作時(shí)輻射至各個(gè)目標(biāo)區(qū)域的中心的X射線的方向分散。
[0043]如圖5b所示，位置信息提供單元140提供各個(gè)成像位置的目標(biāo)區(qū)域的位置信息、轉(zhuǎn)軸的信息、以及所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元的位置信息，在單次成像操作過程中確定這些信息已向各個(gè)目標(biāo)區(qū)域輻射多方向X射線。圖5a和圖5b示出了每個(gè)目標(biāo)區(qū)域中的X射線的方向分散的一個(gè)例子。而且，在設(shè)計(jì)所述X射線成像裝置時(shí)，可參考這種例子來適當(dāng)控制各個(gè)成像位置的目標(biāo)區(qū)域的X射線入射角的分散。圖5c是通過進(jìn)行單次成像操作而獲得的X射線重疊圖，在所述單次成像操作中，基于各個(gè)成像位置的目標(biāo)區(qū)域的位置、在位置信息提供單元140中預(yù)先提供的各個(gè)成像位置的目標(biāo)區(qū)域的位置信息(已考慮了所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元之間的位置相關(guān)性)、以及所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元的位置信息來操作移動(dòng)單元140，從而可獲得如圖5a和5b所示的各個(gè)目標(biāo)區(qū)域的X射線的方向分散。如圖5c所示，在本發(fā)明的實(shí)施方式的X射線成像裝置中，在單次成像操作中，多方向X射線輻射至整個(gè)物體A，S卩，牙弓的所有重要區(qū)域。
[0044]控制單元140基于各個(gè)成像位置的目標(biāo)區(qū)域的位置信息以及所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元的位置信息控制X射線輻射單元110、X射線傳感單元120和移動(dòng)單元130。
[0045]請(qǐng)參考圖3b，本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的X射線成像裝置10a還包括從在單次成像操作過程中獲得的X射線投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生所述物體的三維圖像的圖像處理單元160以及顯示所述物體的三維圖像的顯示單元170。圖像處理單元160和顯示單元170可利用臺(tái)式計(jì)算機(jī)或便攜式計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。
[0046]圖像處理單元160通過進(jìn)行圖像處理來適當(dāng)處理每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的圖像信息，并產(chǎn)生三維圖像數(shù)據(jù)。圖像處理單元160使用與所有成像位置對(duì)應(yīng)的像素陣列數(shù)據(jù)形成各個(gè)目標(biāo)區(qū)域或整個(gè)物體的第一體素?cái)?shù)據(jù)，根據(jù)每個(gè)成像位置的X射線輻射方向并基于每個(gè)體素中的X射線輻射的數(shù)目和X射線輻射方向信息計(jì)算體素修正值，并通過把計(jì)算的體素修正值應(yīng)用至所述第一體素?cái)?shù)據(jù)來形成整個(gè)物體的三維圖像，即，第二體素?cái)?shù)據(jù)。為此，存儲(chǔ)在位置信息提供單元140中的各個(gè)成像位置的目標(biāo)區(qū)域的位置信息以及所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元的位置信息還可存儲(chǔ)在圖像處理單元160中，或者與圖像處理單元160共享。
[0047]可利用重疊圖并考慮穿過體素的X射線的數(shù)目和X射線的方向來確定體素修正值。圖6以二維視圖的形式示意性地示出了體素，其中，括號(hào)內(nèi)的數(shù)字指穿過每個(gè)體素的射線的數(shù)目，括號(hào)外的數(shù)字指在其上反映了權(quán)重的射線的數(shù)目。而且，考慮了方向權(quán)重，以避免在靈敏度圖中穿過每個(gè)體素的X射線的值被無條件地設(shè)置為I，以使權(quán)重值具有所需的大小。另外，對(duì)于兩束X射線水平射入的部分，每個(gè)部分中的權(quán)重值為0.5。在另一個(gè)例子中，通過在考慮方向的前提下進(jìn)行濾波反投影(FBP)和在考慮方向的前提下繪制靈敏度圖，可對(duì)體素修正值進(jìn)行兩次重構(gòu)。但是，在反映考慮了方向的權(quán)重時(shí)，體素修正值可立即重構(gòu)。在圖像處理單元160中，當(dāng)圖5c中所示的重疊部分反映未補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)的權(quán)重并使用FBP算法(包括反投影(BP))進(jìn)行重構(gòu)時(shí)，通過根據(jù)X射線方向來補(bǔ)償X射線的重疊部分，可獲得圖7所示的結(jié)果。
[0048]請(qǐng)參考圖3c，X射線成像裝置10a還包括用于接收三維圖像的位置信息的輸入單元。所述輸入單元可實(shí)現(xiàn)為多種形式，例如鼠標(biāo)、鍵盤或觸摸屏。而且，圖像處理單元160從三維圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生輸入位置信息的X射線斷層圖，顯示單元170顯示所述X射線斷層圖。三維成像裝置10a是牙科用X射線成像裝置，所述物體是牙弓。而且，輸入單元180可接收牙弓的三維圖像上的層的位置信息。在此情況中，圖像處理單元產(chǎn)生與所述層對(duì)應(yīng)的牙弓的全景X射線斷層圖，顯示單元顯示所述全景X射線斷層圖。
[0049]圖8示出了通過本發(fā)明的X射線成像裝置的顯示單元向用戶顯示的顯示屏的一個(gè)例子。所述顯示單元可顯示物體，例如牙弓的三維圖像(在右下端)，即，三維全景圖像;根據(jù)用戶所需的任意位置和方向顯示多種X射線斷層圖(在左上端)；根據(jù)由用戶預(yù)定的位置顯示牙弓的整個(gè)軌跡的軸向X射線斷層圖(在右上端)；以及豎向圍繞由用戶在軸向X射線斷層圖中選擇的預(yù)定軌跡的全景剖面(在左下端)。所述全景剖面是牙科醫(yī)生使用的最熟悉的標(biāo)準(zhǔn)圖像，由于所述全景剖面是從三維圖像轉(zhuǎn)換到X射線斷層圖中的，因此長度信息很精確。而且，沒有投影圖像的限制，例如重疊的牙齒和由頸椎引起的模糊。因此，其應(yīng)用范圍很廣。
[0050]雖然在上文中為了示例性目的參照附圖公開了本發(fā)明的一些實(shí)施方式，但是本發(fā)明不局限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，本發(fā)明可按許多變化形式實(shí)施，并且還應(yīng)理解，在不脫離如所附權(quán)利要求和附圖中公開的本發(fā)明的范圍的前提下，能夠做出各種修改、補(bǔ)充和替換。因此，本發(fā)明不僅涵蓋上述實(shí)施方式，也涵蓋各種替代、修改、等效形式和其它實(shí)施方式。另外，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求和其適當(dāng)?shù)牡刃问较薅ā?br>[0051 ] 工業(yè)實(shí)用性
[0052]本發(fā)明的意圖是提供一種X射線成像裝置，所述裝置使用具有很小寬度的檢測(cè)器接收穿過待成像物體后的多方向X射線，該裝置獲得用于產(chǎn)生所述物體的三維圖像的投影數(shù)據(jù)。因此，與現(xiàn)有的X射線計(jì)算機(jī)化斷層攝影(CT)成像相比，所述裝置能夠使用具有很小面積的檢測(cè)器、很小的輻射X射線劑量、以及很短的成像時(shí)間顯示所需區(qū)域的高精度X射線斷層圖和三維圖像。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種X射線成像裝置，該裝置包括: X射線輻射單元，構(gòu)造為在各個(gè)成像位置向待成像物體的預(yù)定目標(biāo)區(qū)域輻射X射線； X射線傳感單元，構(gòu)造為在各個(gè)成像位置接收穿過目標(biāo)區(qū)域后的X射線，并形成目標(biāo)區(qū)域的X射線投影數(shù)據(jù)； 移動(dòng)單元，構(gòu)造為在通過向所述物體的所有目標(biāo)區(qū)域輻射X射線來獲得圖像信息的單次成像操作中，通過基于可變轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元之中的至少一個(gè)，來布置所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元，使得所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元在每個(gè)成像位置彼此相對(duì)，并且所述物體位于它們之間； 位置信息提供單元，構(gòu)造為在單次成像操作中提供各個(gè)成像位置的所述目標(biāo)區(qū)域的預(yù)設(shè)位置信息，所述可變轉(zhuǎn)軸的位置信息、以及所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元的位置信息，其中，前一個(gè)成像位置的第一目標(biāo)區(qū)域的至少一部分被輻射至下一個(gè)成像位置的第二目標(biāo)區(qū)域的X射線以重疊方式照射； 控制單元，構(gòu)造為基于各個(gè)成像位置的目標(biāo)區(qū)域的位置信息以及所述X射線輻射單元和所述X射線傳感單元的位置信息控制所述X射線輻射單元、所述X射線傳感單元和所述移動(dòng)單元;和 圖像處理單元，構(gòu)造為從在單次成像操作過程中獲得的投影數(shù)據(jù)形成所述物體的三維圖像。2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，每個(gè)目標(biāo)區(qū)域的尺寸小于所述物體的投影尺寸的一半。3.如權(quán)利要求2所述的裝置，還包括: 檢測(cè)器，構(gòu)造為通過像素陣列的整個(gè)有效區(qū)域接收X射線，并提供X射線投影數(shù)據(jù)，作為與所述X射線對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述圖像處理單元構(gòu)造為從在單次成像操作過程中獲得的投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生所述物體的三維圖像;和 其中，所述裝置還包括顯示單元，所述顯示單元構(gòu)造為顯示所述物體的三維圖像。5.如權(quán)利要求6所述的裝置，還包括: 輸入單元，構(gòu)造為接收三維圖像的位置信息，其中，所述圖像處理單元構(gòu)造為產(chǎn)生輸入位置信息的X射線斷層圖，所述顯示單元構(gòu)造為顯示所述X射線斷層圖。6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述裝置用于牙科使用，所述物體是牙弓。7.如權(quán)利要求6所述的裝置，還包括: 輸入單元，構(gòu)造為接收牙弓的三維圖像上的層的位置信息，其中，所述圖像處理單元構(gòu)造為產(chǎn)生與所述層對(duì)應(yīng)的牙弓的全景X射線斷層圖，所述顯示單元顯示所述全景X射線斷層圖。8.如權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述圖像處理單元構(gòu)造為: 使用與所有成像位置對(duì)應(yīng)的像素陣列數(shù)據(jù)形成與所述物體對(duì)應(yīng)的多個(gè)體素的第一體素?cái)?shù)據(jù)， 根據(jù)每個(gè)成像位置的X射線輻射方向，基于所述多個(gè)體素的每個(gè)體素中的若干X射線輻射的數(shù)目和X射線輻射方向的信息計(jì)算體素修正值， 通過把計(jì)算的體素修正值應(yīng)用至第一體素?cái)?shù)據(jù)來形成第二體素?cái)?shù)據(jù)，和 使用第二體素?cái)?shù)據(jù)產(chǎn)生所述物體的三維圖像。
【文檔編號(hào)】A61B6/14GK105828719SQ201480057623
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2014年8月20日
【發(fā)明人】崔盛壹, 金泰佑, 洪大基
【申請(qǐng)人】韓國威泰有限公司, 以友技術(shù)有限公司