專利名稱：移動(dòng)放射設(shè)備的定位調(diào)整的制作方法
移動(dòng)放射設(shè)備的定位調(diào)整
本發(fā)明大致涉及尤其是利用X射線的移動(dòng)成像，并更具體的涉及移動(dòng)放 射裝置的定位調(diào)整。本發(fā)明特別是應(yīng)用在數(shù)字牙科放射學(xué)中。
參照

圖1，移動(dòng)成像設(shè)備，例如數(shù)字牙科放射設(shè)備，包括輻射源IO(例如， X射線)，圖像傳感器20和控制單元30。傳感器20可包括與閃爍器22相關(guān) 聯(lián)的CCD (電荷耦合器件)型的數(shù)字檢測(cè)器21。檢測(cè)器21對(duì)可視范圍波長(zhǎng)內(nèi) 的光子敏感。閃爍器22通過(guò)在輸入端接收X射線并在輸出端釋放光子的方式 而起到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的作用?？刂茊卧?0連接到傳感器20從而控制該設(shè)備的操 作。
在操作中，把對(duì)象40放在源10與傳感器20之間。在此預(yù)想的應(yīng)用示例 中，對(duì)象40包括對(duì)X射線表現(xiàn)出肯定不透明的元素，例如患者的牙齒41，和 對(duì)X射線透明或輕微不透明的元素，例如患者的臉頰。數(shù)字傳感器20上獲得 的圖像包括目標(biāo)即牙齒41的圖像。
在移動(dòng)設(shè)備的情況下，例如牙科放射設(shè)備、X射線源10和數(shù)字傳感器20 不是彼此相連的。實(shí)際上，傳感器20設(shè)計(jì)成放在患者的口腔內(nèi)抵靠著目標(biāo)牙 齒，且用戶(通常為牙科從業(yè)者或他/她的助手)必須在傳感器20的敏感表面 前抓持著源10并尋找源10相對(duì)傳感器20的正確位置，其中還要使目標(biāo)牙齒 位于源與傳感器之間。
為了解決該問(wèn)題，已提出了一種稱為傳感器固定器的機(jī)械設(shè)備。
參照?qǐng)D2，傳感器固定器50包括連接到傳感器20的支撐桿，環(huán)51能夠 沿該支撐桿滑動(dòng)。在操作中把傳感器放入患者的口腔中與患者臉頰內(nèi)側(cè)相對(duì)的 一側(cè)上且使環(huán)51抵靠患者臉頰的外側(cè)。然后用戶推動(dòng)X射線源抵靠環(huán)51，這 樣就能夠使X射線源更好的定位在傳感器前面，而且使X射線的方向更好的 沿著與傳感器20敏感表面垂直的軸對(duì)準(zhǔn)。
但是，這種傳感器固定器的使用是耗時(shí)且繁雜的。另外，把傳感器緊固到 傳感器固定器的元件在X射線相片中是可視的且不肯能總是使用它們。
為了解決這些問(wèn)題，根據(jù)第一方面，本發(fā)明提出一種檢測(cè)第一元件與第二元件之間不正確定位的設(shè)備，其包括
一發(fā)射適于穿過(guò)人體組織電磁波的單元(13， 15)，所述發(fā)射單元設(shè)計(jì)成 連接到第一元件；和
—接收電磁波及數(shù)字處理單元(23， 25)，設(shè)計(jì)成連接到第二元件，并與 電磁波發(fā)射單元協(xié)同檢測(cè)第一元件相對(duì)第二元件的不正確定位。
有利的是這種設(shè)備可應(yīng)用于現(xiàn)有移動(dòng)放射設(shè)備中。因而第一元件是輻射源 而第二元件是圖像傳感器。但是，該設(shè)備的應(yīng)用不限于這個(gè)示例，該設(shè)備能用 于幫助定位各種類型的元件中。
與電磁波有關(guān)的措辭"適于穿過(guò)人體組織"當(dāng)然應(yīng)被理解為不損傷對(duì)象的 生理完整性和健康。這種電磁波例如是適當(dāng)功率的(由高頻電流產(chǎn)生的)無(wú)線 電波。例如，電磁波的頻率可低于lOOMHz，且更具體的被包括在頻帶10kHz —lOOMHz中。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明還提出一種移動(dòng)成像設(shè)備，包括 一輻射源；禾口
一圖像傳感器，具有對(duì)輻射源產(chǎn)生的輻射敏感的表面并且不連接到輻射
源，
該移動(dòng)成像設(shè)備還包括根據(jù)上述第一方面的檢測(cè)不正確定位的設(shè)備，其
中.'
一電磁波發(fā)射單元連接到輻射源；和
一接收電磁波及數(shù)字處理單元連接到圖像傳感器。
根據(jù)第三方面，本發(fā)明還提出一種上述類型的移動(dòng)成像設(shè)備，該移動(dòng)成像 設(shè)備還包括根據(jù)上述第一方面的檢測(cè)不正確定位的設(shè)備，其中 一電磁波發(fā)射單元連接到圖像傳感器；和 —接收電磁波及數(shù)字處理單元連接到輻射源。
可以以任何合適的方式向用戶指示不正確的定位。然后用戶改變?cè)春?或 傳感器的位置。作為一種變化，有關(guān)不正確定位的信息可被用來(lái)通過(guò)位置控制 飼服系統(tǒng)自動(dòng)地改變輻射源的位置。因此本發(fā)明提供了對(duì)稱為"傳感器固定器" 的設(shè)備的有利的替代。
在實(shí)施例中，電磁波發(fā)射單元中的電磁發(fā)射器的數(shù)量至少等于4，另外， 電磁波接收單元構(gòu)造成檢測(cè)電磁波發(fā)射單元的平面與電磁波接收單元的平面之間的角度。這個(gè)角度對(duì)應(yīng)于輻射源與傳感器之間的角位置的誤差(也稱作視 差誤差)。
這使得用戶能根據(jù)正交于傳感器的位置的方向手動(dòng)地校正發(fā)射的輻射(即
x射線)的入射角度，從而減少視差誤差。因此，獲得的放射圖像具有更少的
畸變，從而更好的保持了放射成像目標(biāo)的實(shí)際比例。
在一些實(shí)施例中，電磁波接收單元包括位于相同平面內(nèi)、相對(duì)于所述平面
內(nèi)第一軸和/或第二軸為非對(duì)稱的相應(yīng)位置處的M個(gè)電磁接收器，其中M是大 于或等于2的整數(shù)。除此之外，電磁波接收單元構(gòu)造成針對(duì)M個(gè)電磁接收器 中的每個(gè)利用信號(hào)處理確定來(lái)自各個(gè)電磁發(fā)射器的信號(hào)，并根據(jù)這種確定推導(dǎo) 所述平面分別相對(duì)所述第一軸和/或第二軸的旋轉(zhuǎn)。
這些實(shí)施例能夠檢測(cè)圖像傳感器在其自己平面內(nèi)的取向(即角位置)，因 此，尤其能夠自動(dòng)判斷用戶是否從口腔的右側(cè)或左側(cè)產(chǎn)生上或下顎的放射照 片。
在閱讀了下面的說(shuō)明后會(huì)明白本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)。這僅僅是示意并 且應(yīng)當(dāng)結(jié)合附圖來(lái)閱讀，其中
圖1是已經(jīng)進(jìn)行了說(shuō)明的數(shù)字牙科放射學(xué)的原理圖2也是已經(jīng)進(jìn)行了說(shuō)明的表示現(xiàn)有技術(shù)中公知的稱為傳感器固定器的 解決方案的示意圖，該解決方案用于解決數(shù)字牙科放射學(xué)中輻射源和傳感器的 相對(duì)定位的問(wèn)題；
圖3和圖4是表示本發(fā)明主題的設(shè)備的實(shí)施例和操作的原理的示意圖； 圖5是表示X射線移動(dòng)數(shù)字成像中輻射源與傳感器之間的視差誤差的問(wèn)
題的高度簡(jiǎn)化示意圖6a、 6b和6c是電磁波發(fā)射裝置實(shí)施例的示意圖7、 8a和8b是能夠?qū)崿F(xiàn)圖像傳感器在其自己平面內(nèi)的取向的自動(dòng)檢測(cè)
的電磁接收單元實(shí)施例的示意圖；和
圖9是允許圖像傳感器快速進(jìn)入積分模式的設(shè)備的實(shí)施例示意圖。 在下文和附圖中，同樣元件具有相同標(biāo)號(hào)。本發(fā)明是以非限制性地應(yīng)用到
移動(dòng)數(shù)字放射設(shè)備、例如數(shù)字牙科放射設(shè)備的方式來(lái)描述的。移動(dòng)放射設(shè)備應(yīng)
當(dāng)理解為指輻射源和/或圖像傳感器彼此不連接的設(shè)備。數(shù)字設(shè)備應(yīng)當(dāng)理解為
指圖像獲取過(guò)程至少部分地由數(shù)字裝置來(lái)完成的設(shè)備。設(shè)備的功能描述
參照?qǐng)D3和圖4，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字放射設(shè)備包括輻射源10，例如 X射線產(chǎn)生器。產(chǎn)生器的槍12是具有整形所產(chǎn)生的X射線束的功能的圓柱體， 使得X射線束具有例如非常小的開口的錐形，即該開口具有等于例如60mm 的近似恒定直徑。槍12的主軸對(duì)應(yīng)于所產(chǎn)生的X射線的入射軸11 。
該設(shè)備還包括數(shù)字圖像傳感器20。字圖像傳感器20包括與閃爍體21 (在 操作中，其置于指向X射線源的CCD的旁邊)相關(guān)的CCD22。 CCD圖像傳 感器的大小例如為2，即其敏感表面對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)度等于48mm的矩形。圖像傳感 器連接到產(chǎn)生實(shí)際放射圖像的控制和運(yùn)行單元。
不同于那些上面指明的尺寸當(dāng)然是可以想象的，但是這些尺寸是應(yīng)用到數(shù) 字牙科放射學(xué)中的典型尺寸。
為了有助于輻射源IO和圖像傳感器20的正確定位，該設(shè)備還包括可連接 到源10的電磁波發(fā)射單元13和可連接到圖像傳感器20的電磁波接收單元， 它們彼此協(xié)同操作。這些元件構(gòu)成能檢測(cè)輻射源10相對(duì)圖像傳感器20不正確 定位的設(shè)備。
該設(shè)備設(shè)計(jì)成向用戶指示定位的任何誤差。這種誤差然后可由業(yè)者手動(dòng)地 校正或可由自動(dòng)控制設(shè)備校正。為此，源10以穩(wěn)固地但可移動(dòng)且可調(diào)整的方 式安裝到機(jī)械系統(tǒng)或縮放儀上。做為一種變化，把定位誤差作為飼服控制裝置 的輸入來(lái)提供，該詞服控制裝置自動(dòng)地相對(duì)圖像傳感器定位X射線源。
因?yàn)獒t(yī)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)及易于集成的緣故，把電磁波接收器而不是電磁波發(fā)射器放 在圖像傳感器中是有利的。這是因?yàn)樽詈迷趥鞲衅魈幉话l(fā)射能量，該傳感器在 使用時(shí)放置在患者口腔內(nèi)。避免了或至少顯著地減少了可能發(fā)出干擾或驚嚇患 者的熱的風(fēng)險(xiǎn)。還減少了圖像傳感器對(duì)輻射檢測(cè)的千擾。而且，這有助于符合 對(duì)這類設(shè)備非常嚴(yán)格的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)(EMI,電磁干擾)。
在發(fā)射側(cè)，檢測(cè)不正確定位的設(shè)備包括電磁波發(fā)射單元，該電磁波發(fā)射單 元在操作狀態(tài)下連接到輻射源10。這個(gè)發(fā)射單元由單元15控制。單元15包 括例如由軟件控制的微處理器。發(fā)射單元還包括一系列至少3個(gè)受控電磁波產(chǎn) 生器120，例如螺線管。這些螺線管例如置于垂直于X射線束的入射軸11的 同一平面內(nèi)。它們例如排列在環(huán)面支撐(toric support) 13上，環(huán)面支撐13的 內(nèi)徑設(shè)計(jì)成使其能夠安裝到產(chǎn)生器10的槍的底部。采用這種布置，支撐13的平面對(duì)應(yīng)于產(chǎn)生器10的槍12的末端平面。
如圖4所示，螺線管120優(yōu)選地沿支撐13的主平面形成的邊緣平均分布 (即等角位置分布)。這種布置允許簡(jiǎn)化在接收側(cè)進(jìn)行的處理。因此在該圖中 有兩兩有角度地間隔120度的3個(gè)螺線管。
這些螺線管120每個(gè)以特定循環(huán)發(fā)射定向磁場(chǎng)。為此，它們由控制單元 15控制的控制系統(tǒng)進(jìn)行激勵(lì)。更具體的，單元15負(fù)責(zé)根據(jù)具有每個(gè)發(fā)射螺線 管特有的二進(jìn)制圖案的幀來(lái)調(diào)制這個(gè)場(chǎng)。這就使得接收單元通過(guò)信號(hào)處理能夠 識(shí)別(即判斷并分離)來(lái)自不同發(fā)射螺線管的信號(hào)。
在接收側(cè)，檢測(cè)不正確定位的設(shè)備包括至少一個(gè)接收螺線管230，該接收 螺線管230在操作狀態(tài)下連接到圖像傳感器20。這個(gè)螺線管位于例如在布置 在傳感器后面的板23上，即在與傳感器的敏感表面相對(duì)的側(cè)面上，即還在CCD 22的與閃爍器21相對(duì)的側(cè)面上，即在傳感器20的在操作時(shí)與源10相對(duì)的側(cè) 面上。
電磁波接收單元還包括處理裝置，例如運(yùn)行單元25。該單元25包括例如 微處理器并且被軟件進(jìn)行控制。有利的是將其與數(shù)字圖像傳感器20的控制及 運(yùn)行單元相結(jié)合，這些元件例如以計(jì)算機(jī)的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)例如是傳統(tǒng)的 個(gè)人計(jì)算機(jī)。
正如圖4所示，接收螺線管230檢測(cè)來(lái)自發(fā)射器螺線管的磁場(chǎng)。如此檢測(cè) 到的信號(hào)被電子地調(diào)節(jié)、然后被數(shù)字化，從而在單元25內(nèi)被利用信號(hào)處理來(lái) 進(jìn)行分析。
通用操作原理
電磁場(chǎng)的強(qiáng)度和相位取決于相對(duì)于電磁場(chǎng)的發(fā)射位置、即產(chǎn)生電磁場(chǎng)的發(fā) 射螺線管的位置對(duì)電磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量的距離和角度。
產(chǎn)生的電磁波適于以當(dāng)然不損傷患者的生理完整性和健康的方式穿過(guò)人 體組織。這種電磁波例如是適當(dāng)功率的(由高頻電流產(chǎn)生的)無(wú)線電波。例如， 電磁波的頻率可低于lOOMHz。特別是這個(gè)頻率可被包括在頻帶 [100kHz陽(yáng)100MHz]內(nèi)。
這種波在空氣中能很好的傳播，但在人體組織中傳播不如在空氣中好，在 緊密部件例如牙齒或骨骼中傳播更不好。由于電磁發(fā)射的能量的緣故，接收的 信號(hào)通常相當(dāng)微弱，為幾微伏(yv)的量級(jí)，因此相當(dāng)難以處理。在這樣不利的條件下仍然提供好的結(jié)果的操作原理是利用發(fā)射螺線管 120之間的電磁場(chǎng)的相對(duì)強(qiáng)度來(lái)尋找它們彼此平衡的位置。記住各個(gè)發(fā)射器的
特性是相同的，這一位置對(duì)應(yīng)于發(fā)射螺線管的支撐13的平面的中心。接收螺 線管優(yōu)選地面對(duì)圖像傳感器20的敏感表面的中心放置。但是這種定位不是必 須的，因?yàn)楂@得定位誤差的檢測(cè)或不檢測(cè)的計(jì)算會(huì)很好地考慮圖像傳感器20 的敏感表面的中心與接收螺線管的位置之間的已知距離。
如果衰減作為距離的函數(shù)是已知的話，相對(duì)發(fā)射螺線管產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的平 衡的誤差距離可根據(jù)電磁場(chǎng)的相對(duì)強(qiáng)度來(lái)確定，這可以是通過(guò)應(yīng)用電磁波規(guī)律 的情形或者是通過(guò)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單校正的情形。因此利用一系列三角測(cè)量計(jì)算就能 夠獲得接收螺線管相對(duì)于由發(fā)射螺線管形成的平面的位置的相當(dāng)精確的估算。
由于測(cè)量是在幅度和相對(duì)相位的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，優(yōu)選的是每個(gè)發(fā)射螺線管 發(fā)射的信號(hào)在幅度、頻率、相位、循環(huán)周期及產(chǎn)生的電磁場(chǎng)(尤其是極化)方 面具有相同的特征。用簡(jiǎn)化的計(jì)算改進(jìn)測(cè)量的性能。為此，特別提供彼此相同 的螺線管120。
還優(yōu)選的是發(fā)射螺線管不是全部在同一時(shí)間都進(jìn)行發(fā)射。否則，由于特征 的彼此相同，在接收時(shí)只會(huì)更難以進(jìn)行區(qū)別(每個(gè)電磁信號(hào)會(huì)作為其他信號(hào)的 噪聲)。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射單元設(shè)計(jì)成基于"每次一個(gè)"、例如"每個(gè) 輪流"的規(guī)則來(lái)建立發(fā)射螺線管的控制序列，利用該控制序列可同步接收單元。 即發(fā)射螺線管都發(fā)射，但每個(gè)交替這么做。這個(gè)序列被驅(qū)動(dòng)發(fā)射單元的處理器 考慮。
視差誤差的檢測(cè)
上述實(shí)施例有助于相對(duì)圖像傳感器定位X射線源。但不總是能滿足正確 定位的需要。
參照?qǐng)D5，實(shí)際上還需要把源10的輸出軸ll(X射線的入射軸)對(duì)準(zhǔn)垂直 于傳感器20的敏感表面的軸23。
在缺少輻射源與傳感器之間角度對(duì)準(zhǔn)的情況下(也稱為視差誤差)，獲得 的目標(biāo)的圖像是畸變的。這是由X射線的定向造成的。在實(shí)踐中角度對(duì)準(zhǔn)是 不容易獲得。機(jī)械定位設(shè)備的使用，例如上述傳感器固定器，能夠解決這個(gè)困 難。但它的使用具有已經(jīng)提及的缺點(diǎn)。
實(shí)施例提供了檢測(cè)視差誤差的附加問(wèn)題的解決方案。這是因?yàn)橐阎姶艌?chǎng)的形式還使得能確定電磁發(fā)射器與電磁接收器之間的入射角。這個(gè)角度對(duì)應(yīng)于
X射線產(chǎn)生器與圖像傳感器各自的平面(XG,YG》和(XC，YC)之間的視差誤差，
該視差誤差對(duì)應(yīng)于第一和第二平面之間的視差誤差的測(cè)量。
應(yīng)當(dāng)指出，提取該信息需要有至少四個(gè)發(fā)射螺線管。即在這些實(shí)施例中，
電磁發(fā)射單元包括至少四個(gè)同樣的電磁發(fā)射器120。 這種實(shí)施例在圖6a中簡(jiǎn)要示出。
使得能確定電磁發(fā)射器與電磁接收器之間入射角的計(jì)算在這里也由控制 單元5來(lái)實(shí)施。這些計(jì)算應(yīng)用三角測(cè)量規(guī)律和傳統(tǒng)的三角法，不需要在此進(jìn)行 解釋。實(shí)際上，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠以適當(dāng)?shù)能浖姆绞綄?shí)施這些計(jì)算。
在優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)圖6b所示，電磁波發(fā)射單元實(shí)際包括8個(gè)同樣的 發(fā)射螺線管或電磁發(fā)射器。這個(gè)數(shù)量在待進(jìn)行計(jì)算的復(fù)雜性和獲得的性能水平 之間產(chǎn)生最佳的折衷。
在實(shí)施例中，電磁波發(fā)射單元的N個(gè)螺線管可包括對(duì)應(yīng)于環(huán)面支撐13的 中心的中央發(fā)射螺線管。這種實(shí)施例，例如如圖6c所示，其中這個(gè)中央螺線 管130具有介于圓環(huán)面13的內(nèi)徑與外徑之間的直徑。因此有利的是螺線管130 具有比螺線管120更大的直徑、更大的表面和更高的效率，這樣就能夠改進(jìn)對(duì) 其他螺線管進(jìn)行的測(cè)量。
圖像傳感器取向的檢測(cè)
當(dāng)將放射傳感器放進(jìn)患者的口腔內(nèi)時(shí)，放射照片可特別地涉及患者的右側(cè) 或左側(cè)、上顎或下顎的牙齒。把控制和運(yùn)行單元25連接到圖像傳感器20的電 纜對(duì)于這四種情況中的每一種需要不同的角度位置。由此可知從業(yè)者必須確定 所獲得的圖像的取向，并例如通過(guò)將該取向?qū)懺谫N在獲得的放射底片上的自粘 條上而在該圖像上加注說(shuō)明，或在計(jì)算機(jī)鍵盤上手工地鍵入從而自行出現(xiàn)在該 底片上。
為了解決這些問(wèn)題并避免在識(shí)別放射圖像方面后續(xù)誤差的任何風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)施 例使得能自動(dòng)地確定口腔內(nèi)傳感器的取向并在生成圖像時(shí)考慮該取向，從而生 成的圖像總是以相應(yīng)的方式被識(shí)別和/或呈現(xiàn)。確實(shí)能夠進(jìn)一步改進(jìn)上述能夠 確定傳感器相對(duì)于發(fā)射器螺線管的平面的位置的設(shè)備，以便還能夠檢測(cè)圖像傳 感器的取向。
當(dāng)電磁波接收單元包括單個(gè)接收螺線管時(shí)，如在根據(jù)圖4的實(shí)施例(其中設(shè)備的角位置由板23角部中的黑點(diǎn)標(biāo)出)中的情形，例如180度旋轉(zhuǎn)給出了 同樣的位置。這是因?yàn)樵谌菧y(cè)量計(jì)算中考慮了對(duì)應(yīng)于接收螺線管230中心的 單個(gè)點(diǎn)的事實(shí)。
通過(guò)提供至少兩個(gè)接收螺線管、例如根據(jù)圖7實(shí)施例的螺線管231和232 能夠區(qū)別接收單元在自身平面內(nèi)的各個(gè)角位置。來(lái)自電磁發(fā)射單元的電磁發(fā)射 器120的電磁信號(hào)在每個(gè)這些螺線管處被觀察到?；诜謩e在每個(gè)接收器231 和232處接收的信號(hào)的相互影響實(shí)施兩組三角測(cè)量計(jì)算。螺線管231和232 相對(duì)于基準(zhǔn)軸或在此例如是圖像傳感器的平面(XC,YC)中的垂直軸 (-YC,+YC)和水平軸(-XC，+XC)彼此偏移。
換句話說(shuō)，至少給電磁波接收單元增加第二電磁波接收器，以便當(dāng)其連接 到圖像傳感器20時(shí)，能夠確定由垂直于圖像傳感器敏感表面的軸和來(lái)自產(chǎn)生 器10的X射線的入射軸形成的角度。這些螺線管位于同一平面(板23的平 面)內(nèi)、相對(duì)于所述平面內(nèi)的第一軸和/或第二軸為非對(duì)稱的相應(yīng)位置處。然 后對(duì)每個(gè)接收螺線管確定相對(duì)發(fā)射螺線管的位置。這些相對(duì)位置然后提供了板 在其自身平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度，該角度對(duì)應(yīng)于圖像傳感器在其自身平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn) 角度。該角度也是圖像傳感器相對(duì)產(chǎn)生器的槍12的末端的平面的旋轉(zhuǎn)角度， 因?yàn)檎_的視差調(diào)整而假設(shè)產(chǎn)生器和傳感器的各自平面是平行的。確實(shí)應(yīng)當(dāng)指 出，這種檢測(cè)旋轉(zhuǎn)的方法假設(shè)平面(XG,YG)和(XC,YC)是平行的。
正如圖8a和8b所示，其中接收單元示意為分別在兩個(gè)角位置相對(duì)彼此偏 移180° (如標(biāo)記板23角部的黑點(diǎn)所示)，板23的旋轉(zhuǎn)意味著一方面每個(gè)接 收螺線管231和232和另一方面每個(gè)發(fā)射螺線管(這些圖中未示出)之間的距 離不同。
確定圖像傳感器的角取向使得能利用計(jì)算機(jī)25上運(yùn)行的應(yīng)用軟件來(lái)自動(dòng) 地旋轉(zhuǎn)在設(shè)備的視頻監(jiān)視器上顯示的圖像。當(dāng)然，這同樣假設(shè)X射線產(chǎn)生器 的取向是已知的。
螺線管231和232優(yōu)選地彼此相距盡可能大的距離放置，以便更容易地區(qū) 別各種取向。在此涉及的應(yīng)用中，由于僅有四個(gè)角位置需要區(qū)別(以90度的 步長(zhǎng)從0到360度)，所以這種區(qū)別不難獲得。
X射線存在的檢測(cè)
X射線放射學(xué)的數(shù)字傳感器通常包括將X射線轉(zhuǎn)換為光子的覆蓋了化學(xué)元件(對(duì)應(yīng)于閃爍體)的CCD陣列。
在現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備中，X射線存在的檢測(cè)(稱作TRIG檢測(cè))是通過(guò)傳感 器接收的光的數(shù)量超過(guò)閾值的方式在圖像傳感器處自動(dòng)進(jìn)行的。當(dāng)有關(guān)X射 線存在的信息在傳感器處獲得時(shí)，以稱作"積分"模式的方式控制傳感器，在 這種方式中，傳感器被保持處于靜態(tài)，從而能夠檢測(cè)直到整個(gè)曝光周期結(jié)束連 續(xù)涌入的所有X射線。應(yīng)當(dāng)理解，只有在輻射已經(jīng)是活性的時(shí)侯才能夠檢測(cè) 到X射線的存在，進(jìn)入積分模式存在不可避免的延遲，表示為圖像的模糊。 對(duì)于15到250毫秒的曝光時(shí)間，反應(yīng)的平均延遲約為2毫秒。
還己知有這樣的實(shí)施例，即為了改善圖像質(zhì)量，有關(guān)X射線存在的信息 由產(chǎn)生器通過(guò)在產(chǎn)生器和傳感器之間的連接線向傳感器提供。由于這種信息的 提供需要在產(chǎn)生器的控制單元和圖像傳感器的控制及運(yùn)行單元之間的接口，所 以這些實(shí)施例需要從設(shè)計(jì)起就考慮設(shè)備的每個(gè)部件的功能度。當(dāng)例如因?yàn)檫@些 部件是由不同的廠商提供，所以它們不是從開頭就被預(yù)見(jiàn)為可互操作的，因此 這樣做是不可能的。
為了解決這些問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例規(guī)定了檢測(cè)X射線輻射的設(shè)備放在X 射線產(chǎn)生器的槍12的末端的前面。這種X射線檢測(cè)器最好以機(jī)械方式連接到 電磁發(fā)射單元，例如安裝在發(fā)射螺線管120和130的支撐13上。
參照?qǐng)D9，具有裝備有閃爍體的光電二極管的檢測(cè)器14或其它類型的檢 測(cè)器14例如被置于電磁波發(fā)射單元的支撐13上。控制單元15具有調(diào)整來(lái)自 檢測(cè)器14的信號(hào)的簡(jiǎn)單電子電路。
由檢測(cè)器14提供的一段關(guān)于X射線存在的信息然后以編碼方式、例如以 不同的調(diào)制頻率的方式被發(fā)射螺線管傳輸?shù)诫姶挪ń邮諉卧?。然后接收單元?控制單元25就可以控制圖像傳感器20進(jìn)入積分模式。
相對(duì)圖像傳感器自己的檢測(cè)以因子IO來(lái)減少反應(yīng)時(shí)間，由于信號(hào)在靠近 X射線源的槍12的輸出端處非常強(qiáng)，以及由于沒(méi)有障礙物衰減或遮掩輻射， 所以相對(duì)于圖像傳感器自身的檢測(cè)，將反應(yīng)時(shí)間減少十分之九。因此實(shí)際上能 獲得約200毫秒的反應(yīng)時(shí)間。圖像傳感器進(jìn)入積分模式延遲的降低也允許對(duì)同 樣圖像質(zhì)量用減少的曝光時(shí)間。
上文給出的典型實(shí)施例的說(shuō)明不是限制性的，也可以想到其他實(shí)施例。例 如，CCD數(shù)字檢測(cè)器可由具有光電晶體管(光電二極管)的CMOS技術(shù)檢測(cè)器代替。同樣，圖像傳感器不必是數(shù)字傳感器，而可以是模擬傳感器，其輸出 的信息被數(shù)字化或不被數(shù)字化。最后，輻射源不必是X射線產(chǎn)生器，還可以
是Gamma產(chǎn)生器或其他輻射源。
上述及其他實(shí)施例使得發(fā)射單元和接收單元之間可以不同步操作。能從這 一性質(zhì)中獲益，以便設(shè)計(jì)出位于X射線產(chǎn)生器槍上的發(fā)射器能夠利用電池自 動(dòng)地操作的可操作設(shè)備。這就避免了使用難以安裝到產(chǎn)生器槍上的電纜，槍自 己被安裝在超過(guò)2米的鉸接臂的末端。
下述其他特征和優(yōu)點(diǎn)也屬于
具體實(shí)施例方式
—位于發(fā)射單元的處理單元15上的按鈕可使得以可預(yù)先確定的規(guī)定時(shí)間
將電壓施加到發(fā)射單元；
一接收單元可集成進(jìn)放射圖像傳感器或在靠著其的小板上； 一由于電磁波接收單元進(jìn)行的數(shù)字處理需要非常強(qiáng)的計(jì)算能力，這種處理
可在外部進(jìn)行或?qū)嶋H上在管理放射圖像傳感器的電子電路內(nèi)進(jìn)行，如果允許的
話；
一正是管理放射圖像傳感器的電子電路可負(fù)責(zé)管理產(chǎn)生器相對(duì)于傳感器 的定位；
一電磁發(fā)射器產(chǎn)生的噪聲不會(huì)干擾放射圖像傳感器； 一電磁波的發(fā)射電平與EMI標(biāo)準(zhǔn)兼容；
一電磁發(fā)射器的存在不會(huì)表現(xiàn)出與例如牙科放射圖像傳感器的侵入元件 一起使用上的不兼容性；
—集成進(jìn)放射圖像傳感器的螺線管可以是電磁發(fā)射器，連接到產(chǎn)生器的螺 線管在變成電磁接收器。由于實(shí)際的系統(tǒng)總是對(duì)稱且可逆的，所以基本原理嚴(yán) 格地保持相同。數(shù)學(xué)處理(三角測(cè)量計(jì)算)按照其原理被簡(jiǎn)單地置換。如果這 些處理必須由管理放射圖像傳感器的應(yīng)用軟件(其在由從業(yè)者作通用用途的計(jì) 算機(jī)上運(yùn)行)進(jìn)行，在X射線產(chǎn)生器運(yùn)行的接收單元必須有與這種應(yīng)用軟件 通訊的信道，這種信道或者是有線的(USB協(xié)議，RS232等)或者是無(wú)線的 (WIFI，藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)等)；和
電磁波發(fā)射單元設(shè)計(jì)成除了二進(jìn)制圖案還發(fā)射補(bǔ)充信息，而電磁波接收單 元設(shè)計(jì)成除了二進(jìn)制圖案還接收該補(bǔ)充信息。這種補(bǔ)充信息可包括關(guān)于輻射源 的輻射的檢測(cè)的信息或其他控制、信令信息、或其他信息。
權(quán)利要求
1、一種檢測(cè)第一元件(10)與第二元件(20)之間不正確定位的設(shè)備，其特征在于包括—發(fā)射適于穿過(guò)人體組織的電磁波的單元(13，15)，所述發(fā)射單元設(shè)計(jì)成連接到所述第一元件；和—接收電磁波及數(shù)字處理單元(23，25)，設(shè)計(jì)成連接到所述第二元件，并與所述電磁波發(fā)射單元協(xié)同檢測(cè)所述第一元件相對(duì)所述第二元件的不正確定位。
2、 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中所述電磁發(fā)射單元包括螺線管。
3、 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中所述發(fā)射單元包括近似位于同一平面 內(nèi)的N個(gè)電磁發(fā)射器(120， 130)和構(gòu)造成使這些N個(gè)電磁發(fā)射器的每個(gè)發(fā) 射各自的電磁信號(hào)的控制單元(15)，其中N為大于或等于3的整數(shù)，所述 電磁信號(hào)對(duì)應(yīng)于根據(jù)具有所述發(fā)射器特有的二進(jìn)制圖案的幀調(diào)制的定向電磁 場(chǎng)，并使得所述接收單元通過(guò)信號(hào)處理能夠識(shí)別分別來(lái)自每個(gè)所述電磁發(fā)射器 的電磁信號(hào)。
4、 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述發(fā)射單元的控制單元以這樣的方 式構(gòu)造，即使得所述電磁發(fā)射器每次一個(gè)進(jìn)行發(fā)射，每個(gè)具有指定的循環(huán)周期。
5、 如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述發(fā)射單元的控制單元以這樣的方 式構(gòu)造，即使得所述電磁發(fā)射器發(fā)射的信號(hào)除調(diào)制的結(jié)果外，在幅度頻率、相 位、循環(huán)周期和電磁場(chǎng)方面具有共同的特征。
6、 如權(quán)利要求3到5任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中N至少等于4。
7、 如權(quán)利要求3到6任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中N等于8。
8、 如權(quán)利要求3到7任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述N個(gè)電磁發(fā)射器均勻 的置于與來(lái)自所述輻射源的發(fā)射的入射方向垂直的平面內(nèi)。
9、 如權(quán)利要求3到8任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述N個(gè)電磁發(fā)射器的每 個(gè)包括螺線管(120)。
10、 如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述螺線管排列在環(huán)面支撐(13)上， 所述螺線管之一 (130)具有與所述支撐的中心對(duì)應(yīng)的中心和介于所述支撐的 內(nèi)徑與外徑之間的直徑。
11、 如權(quán)利要求6到9任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述電磁波接收單元構(gòu)造 成還利用信號(hào)處理來(lái)確定所述電磁波發(fā)射單元的平面與所述電磁波接收單元 的平面之間的角度。
12、 如權(quán)利要求3到ll任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述電磁波接收單元包 括M個(gè)位于同一平面內(nèi)、相對(duì)于所述平面內(nèi)的第一軸和/或第二軸為非對(duì)稱的 相應(yīng)位置處的電磁接收器，其中M是大于或等于2的整數(shù)，并且其中所述電 磁波接收單元構(gòu)造成還針對(duì)所述M個(gè)電磁接收器中的每個(gè)利用信號(hào)處理確定 來(lái)自各個(gè)電磁發(fā)射器的信號(hào)，并根據(jù)這種確定推導(dǎo)所述平面分別相對(duì)于所述第 一軸和/或所述第二軸的旋轉(zhuǎn)。
13、 如權(quán)利要求3到12任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述電磁波發(fā)射單元設(shè) 計(jì)成除了所述二進(jìn)制圖案還發(fā)射補(bǔ)充信息，而所述電磁波接收單元設(shè)計(jì)成除了 所述二進(jìn)制圖案還接收所述補(bǔ)充信息。
14、 如上述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述電磁波是無(wú)線電波。
15、 如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述電磁波的頻率小于100MHz。
16、 一種移動(dòng)成像設(shè)備，包括 一輻射源(10);和一圖像傳感器(20)，具有對(duì)所述輻射源產(chǎn)生的輻射敏感的表面(212) 并且不連接到所述輻射源，其特征在于還包括如上述任一權(quán)利要求所述的檢測(cè)不正確定位的設(shè)備，其中一所述電磁波發(fā)射單元連接到所述輻射源；和一所述接收電磁波及數(shù)字處理單元連接到所述圖像傳感器。
17、 如權(quán)利要求16所述的移動(dòng)成像設(shè)備，還包括連接到所述電磁波發(fā)射 單元、檢測(cè)所述輻射源產(chǎn)生的輻射的設(shè)備(14)，其中所述電磁波發(fā)射單元設(shè) 計(jì)成向所述電磁波接收單元傳輸一段由所述輻射檢測(cè)器提供的、關(guān)于輻射存在 的{言息。
18、 一種移動(dòng)成像設(shè)備，包括 一輻射源(10);和一圖像傳感器(20)，具有對(duì)所述輻射源產(chǎn)生的輻射敏感的表面(212) 并且不連接到所述輻射源，其特征在于還包括如上述任一權(quán)利要求所述的檢測(cè)不正確定位的設(shè)備，其中一所述電磁波發(fā)射單元連接到所述圖像傳感器；和 一所述接收電磁波及數(shù)字處理單元連接到所述輻射源。
19、如權(quán)利要求18所述的移動(dòng)成像設(shè)備，還包括連接到所述電磁波發(fā)射 單元、檢測(cè)所述輻射源產(chǎn)生的輻射的設(shè)備(14)，其中所述電磁波發(fā)射單元設(shè) 計(jì)成向所述電磁波接收單元傳輸一段由所述輻射檢測(cè)器提供的、關(guān)于輻射存在 的信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及檢測(cè)第一元件和第二元件之間不正確定位的設(shè)備，該設(shè)備包括設(shè)計(jì)成連接到第一元件的電磁波發(fā)射單元(130，120)和設(shè)計(jì)成連接到第二元件的電磁波接收(23，230)和處理單元。后一單元與電磁波發(fā)射單元協(xié)同檢測(cè)第一元件相對(duì)第二元件的不正確定位。當(dāng)應(yīng)用于移動(dòng)放射裝置時(shí)，第一元件例如是X射線產(chǎn)生器，而第二元件例如是放射圖像傳感器。
文檔編號(hào)G05B19/401GK101416130SQ200780011868
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2007年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月4日
發(fā)明者塞吉?dú)W·瑟哈菲尼, 皮埃爾·特蘭尚 申請(qǐng)人:皮埃爾·特蘭尚;塞吉?dú)W·瑟哈菲尼