便携式X-射线装置和方法 技术领域
一般地说本发明涉及X-射线装置，更具体地说涉及便携式X-射线装置。
背景技术
几十年来，医学专业人员例如牙科医生通常采用X-射线照相进行疾病检测、做出诊断判定和治疗监测。通过X-射线发生器发射X-射线，穿过所感兴趣的结构例如牙齿、骨头和头部以及上鄂的软组织，并且由适当的感受器捕获。传统的感受器(即X-射线感光胶片)仍然最广泛地使用。在这种以胶片为基础的系统中，潜像通过激活卤化银晶体而产生在胶片上，然后通过在化学溶液中处理曝光后的胶片，这些晶体再现为可见的。当在患者身上曝光一组X-射线胶片时，这种胶片处理需要几分钟。如果在显影之后发现由于胶片位置或图像几何错误造成这些图像无法使用，需要曝光新的一组胶片。这增加了患者的X-射线用量。
近来，已经介绍了通过采用电荷耦合装置(CCD)图像感受器的牙齿X-射线信息的电子采集系统。当前用于口部、口内和上颌面的成像任务的CCD感受器或者采用有射线防护系统的CCD阵列(Regam SensAray，Sundvaal，瑞典)，或者采用与例如稀土元素X-射线屏蔽材料的闪烁器耦合的CCD阵列(Trohpy Radiologie，Vincennes，法国)。在牙齿成像中通常使用的最大面积的阵列现在是大约760像素乘524像素(Schick Technologies，New York)，结果得到大约10线对/毫米的分辨率。
利用CCD感受器成像比利用X-射线胶片成像需要少大约70-80％地曝光时间。因此，患者的X-射线用量减少。但是，最通用的X-射线发生器设计成使用胶片感受器；结果，它们产生太多的X-射线辐射，使得CCD感受器过载并且增加患者所吸收的X-射线用量。
当前的X-射线发生器的另一个问题在于它们大而重，从而需要安装在固定位置处。对于牙科应用，该X-射线发射器通常固定地安装到关节臂的远端，后者接下来安装到牙科诊室的墙壁上。为了将管头支撑在它的距离墙壁的最大长度处，管头的重量通常在该单元所安装的墙壁上需要额外支撑的位置。因为牙科工作室通常包括几个诊室，给每个诊室提供X-射线成像能力要求物质投资，因为必须购买多个X-射线单元。
因此，存在对能够减少患者的X-射线用量的X-射线装置的需求。还需要能够容易地在几个不同诊室中使用的X-射线装置，从而降低牙科工作室中的设备重复。本发明的目的在于满足这些需求。
发明内容
本发明涉及一种在口内和其它X-射线应用中使用的便携式并且最好是手持式的X-射线发生器，和一种牙齿图像采集的新方法，这种方法利用PDA装置设定曝光系数和激发X-射线装置。关节臂和托架允许在多个诊室中使用一个发生器。该系统的发生器具有降低的X-射线输出和比传统牙科X-射线发生器小得多的焦斑面积，这降低了X-射线输出和患者的总的X-射线负荷。较小的焦斑还允许改善最终图像中的分辨率。
在本发明的一个实施例中，公开了一种用于产生X-射线图像的方法，包括：提供便携式X-射线装置；提供用于选择X-射线选项的PDA装置；从PDA装置向便携式X-射线装置发送开始信号；和当接收到由X-射线装置发射的X-射线时，在图像感受器上捕获图像。
在本发明的另一个实施例中，公开了一种用于产生X-射线图像的方法，包括：提供便携式X-射线装置；提供用于选择X-射线选项的PDA装置；选择PDA上的一个或多个工作参数；从PDA装置向便携式X-射线装置发送开始信号，所述开始信号以所选择的一个或多个工作参数为基础；和当接收到由X-射线装置发射的X-射线时，在图像感受器上捕获图像。
在本发明的再一个实施例中，公开了一种用于产生X-射线图像的方法，包括：a)提供便携式X-射线装置，其包括外壳；固定在外壳内的X-射线管；安装在外壳上的准直管，并且定位成使得当激活X-射线管时X-射线发射到准直管中；在外壳的内部之间延伸且用于将外部电源耦合给该X-射线管的配线，；电源电路，用来产生驱动X-射线管的电压，其中该电源电路不包含在外壳内并且通过配线与该外壳耦合；控制电路，控制X-射线管的曝光时间，其中该控制电路不包含在外壳内并且通过配线耦合到外壳；耦合到电源和控制电路的接收器，所述接收器能够接收无线信号；b)提供关节臂，其上具有适合于将X-射线装置与关节臂耦合的连接器；c)将X-射线装置耦合到关节臂；d)将准直管瞄准X-射线图像感受器；e)移动关节臂，使得所要成像的结构定位在准直管与感受器之间；f)提供具有显示器的PDA装置，所述PDA装置用于无线传输使能信号和曝光信号；并且从PDA装置的显示器中选择至少一个选项，从而使得将使能信号和曝光信号无线传输给所述接收器。
在本发明的另一个实施例中，公开了一种便携式X-射线装置，包括：外壳；安装在外壳内的X-射线管；安装到外壳的准直管，并且该准直管被定位成使得当激活X-射线管时X-射线发射到准直管中；在外壳的内部之间延伸且将外部电源耦合给X-射线管的配线；电源电路，用来产生驱动X-射线管的电压，其中电源电路不包含在外壳内并且通过配线耦合到外壳；控制电路，控制X-射线管的曝光时间，其中该控制电路不包含在外壳内并且通过配线耦合到外壳；耦合到电源和控制电路的接收器，所述接收器能够接收无线信号；和PDA装置，能够将使能信号和曝光信号无线传输给接收器。
在本发明的另一个实施例中，公开了一种X-射线装置，包括：X-射线管；准直管，其被定位成使得当从PDA装置接收X-射线开始信号时，X-射线发射给准直管；通过准直管的表面形成的缝；和通过该缝可移动地插入的滤过器，使得穿过准直管的X-射线束也穿过该滤过器。
附图图面的简要说明
图1是本发明的便携式X-射线发生器的第一个实施例的侧剖面示意图。
图2是本发明的电源系统的电路示意图。
图3是本发明的时序和控制电路的电路示意图。
图4是本发明的X-射线发生器驱动电路的电路示意图。
图5是本发明的第一个实施例中的感受器支架的侧面正视图。
图6是图5中的感受器支架的第一个端正视图。
图7是图5中的感受器支架的第二个端正视图。
图8是本发明的第二个实施例中的感受器支架的侧面正视图。
图9是图8中的感受器支架的剖面图。
图10是形成上颌齿的X-射线图像的本发明的便携式X-射线发生器的侧面正视图。
图11是形成下颌齿的X-射线图像的本发明的便携式X-射线发生器的侧面正视图。
图12是包括本发明的便携式X-射线装置的牙科诊室的透视图。
图13是本发明的第二个实施例中的便携式X-射线装置的剖面示意图。
图14是本发明的X-射线准直管和混入滤过器的透视图。
图15是形成上颌齿的X-射线图像的本发明的第三个实施例的感受器支架的侧剖面图。
图16是图15中的感受器支架的近端的透视图。
图17是本发明的第四个实施例的感受器支架的部分侧面正视图。
图18是本发明的第三个实施例的X-射线发生器的前端正视图。
图19是图18中的第三个实施例的X-射线发生器的侧面正视图。
图20是本发明的第四个实施例的便携式X-射线发生器的侧面正视图，包括带有集成的CCD感受器适配器的准直管。
图21是适合于在图20中的第四个实施例的便携式X-射线发生器中使用的准直管的侧面正视图，并且具有X-射线胶片感受器。
图22是图20中的第四个实施例中的便携式X-射线发生器的顶视图。
图23是图20中的第四个实施例中的便携式X-射线发生器的前正视图。
图24是图20中的第四个实施例中的便携式X-射线发生器的后正视图，安装在关节臂上。
图25是包括本发明中的第四个实施例中的便携式X-射线发生器的第二个实施例中的牙科诊室的透视图。
图26是适合于在本发明的第四个实施例中的便携式X-射线发生器中使用的显示窗的前面正视图。
图27是本发明的第四个实施例中的便携式X-射线发生器的顶视图，表示图26中的显示窗的连接位置。
图28是本发明的第四个实施例中的便携式X-射线发生器的侧正视图，表示图26中的显示窗的连接位置。
图29是本发明的第四个实施例中的便携式X-射线发生器的后正视图，表示图26中的显示窗连接在其上。
图30A是使用PDA的便携式X-射线装置的控制方法的优选实施例的第一半简视图。
图30B是利用PDA控制便携式X-射线装置的方法的优选实施例的第二半简视图。
图31是表示使用者如何开始利用PDA控制便携式X-射线装置的过程的优选实施例的仿真屏幕。
图32是表示使用者如何在PDA上选择患者类型的优选实施例的仿真屏幕。
图33是表示使用者如何在PDA上选择图像感受器类型的优选实施例的仿真屏幕。
图34是表示使用者如何从PDA选择X-射线区域的优选实施例的仿真屏幕。
图35是表示该系统如何显示所选择的选项和允许使用者从PDA激活便携式X-射线装置的优选实施例的仿真屏幕。
图36是表示该系统如何在PDA上显示由便携式X-射线装置捕获的图像的优选实施例的仿真屏幕。
优选实施例的详细说明
为了便于理解本发明的原理，现在参考在附图中示出的实施例并使用特定的语言描述这些实施例。不过应当理解不准备由此限定本发明的范围，附图所示的装置的这种变形和进一步的改进和如同这里所示的本发明的原理的这种进一步应用应当对于本发明相关领域中的技术人员来讲是可能的。
本发明涉及一种在口内和其它X-射线应用中使用的便携式的并且最好是手持式的X-射线发生器，和一种牙齿图像采集的新方法，该方法利用PDA装置设定曝光系数和激活该X-射线装置。关节臂和托架允许在多个诊室中使用一个发生器。该系统的发生器具有比传统的牙科X-射线发生器降低的X-射线输出和小得多的焦斑面积，这降低了X-射线的输出量和患者的总的X-射线负担。较小的焦斑还允许改善最终图像中的分辨率。
参照图1，显示本发明的便携式X-射线发生器的一个实施例并且以10总体地表示。在图1中以剖面图表示该X-射线发生器10，并且包括连接到矩形准直管14上的“手枪式把手”手柄12。该手柄12和管14最好由LITHARCH铅陶瓷材料或者铅衬里的高密度塑料制成。准直管14的远端开口16最好是2.5厘米乘3.0厘米。远端开口16的尺寸最好设置成恰好略微大于X-射线发生器10所使用的感受器的尺寸。管14的近端包括矩形的、具有大约3毫米乘5毫米的孔径(端口或出口)的铝准直管。
提供一个用于记录X-射线图像的X-射线感受器20。X-射线感受器20可以是对X-射线辐射敏感的任何装置，例如X-射线胶片或CCD传感器。在图1中感受器20显示为CCD传感器，包括用来将该CCD感受器20与现有技术中已知的记录和显示装置相耦合的配线22。CCD感受器20定位在与杆26耦合的感受器支架24中，其中杆26适合于安装在形成在准直管14的远端上的多个对接插缝28中的任一个内。下面将更详细地讨论感受器支架24和对接缝28的设计和原理。
X-射线发生器10的手柄12包括X-射线管30和相关的驱动电路32。至此以下参照附图4更详细地描述该X-射线管30和驱动电路32。因为希望本发明包括便携式的并且最好是手持式的X-射线发生器，在本发明中已经取消了通常在X-射线发生器中使用的隔离变压器。另外，高电压变压器没有放置在手柄12中，而是远离该X-射线发生器10并且高电压信号有线地从高电压变压器传送给位于手柄12中的电路32，如下面更详细地解释。如现有技术中已知的，手柄12中充满油或者最好是气体，从而消散由X-射线管30产生的热量。从准直管18至准直管14的远端16的距离最好是15厘米。
矩形准直管14比几乎在每个现有技术的牙科X-射线管头中使用的传统的圆锥形小很多。现有技术的圆锥形的直径是大约2.75″，而该管14的尺寸最好是只有2.0″×1.5″。由于感受器特别地固定到发生器上，因此这种更小的尺寸是可能的。这种安排导致更小的皮肤表面X-射线用量和通过消除由于垂直或水平的角度错误需要重新拍照而带来的潜在的X-射线用量降低，当通过操作者将自由浮动的传统的管头瞄准在胶片上时经常发生这些错误。另外，所优选的0.3mm焦斑是目前在现有技术装置中可以得到的最小焦斑尺寸的1/2。
电路32的各种输入和输出连接耦合到安装在手柄12的基座中的电连接器34。至此以下更详细地描述这些连接。还与连接器34耦合的是使能开关36和发射开关38。使能开关36在手柄12上最好位于将便于使用者的食指压下的位置处。如下面更详细地描述的，在实际激活X-射线发生器10之前，使能开关36启动电流以使X-射线管30预热。在使能开关36已经压下之后，操作者压下发射开关38从而激活X-射线发生器10。发射开关38在手柄12上最好位于便于操作者的拇指进入的位置上。这两个开关结构应当起到防止无意中发射该单元的保护作用并且下面将更详细地描述。本领域的普通技术人员会理解手柄12中的配线可以是与外部电路的硬连线而不是利用电连接器34。
现在参照图2，表示本发明的手持式X-射线发生器的电源电路，并且以40总体地表示。为了降低其重量，电源电路40最好不包含在手柄12内。而是该电源电路40包含在单独的壳体内并且通过线缆与手柄12耦合(参见图10)。电路40在输入端42和44与标准的110伏电源线耦合。如本领域中已知的，为了产生12伏的输出48，110伏的输入42和44与12伏的变压器46耦合。电源线的输入42和44进一步与全波整流电路D1耦合。全波整流电路D1的输出端口放置成跨接在1000μF电容C1两端。电容C1上的电压通常是直流160伏。开关调整器控制器芯片U5(例如SG3524)产生与变压器T1耦合的两个控制输出CA和CB。该变压器T1最好具有120匝的中间抽头初级线圈和84匝的中间抽头次级线圈。变压器T1将两个控制信号组合为提供给串联功率场效应晶体管(FET)Q7的单个信号。
电源FET Q7的占空系数决定在输出端口50和52出现的输出电压。开关调整器U5向串联的电感L1提供电流，并且电流(i)以根据下面的公式由在电感器L1上的电压差(v)与其电感(L)的确定的速率增加。
v＝Ldi/dt
几微秒之后，FET Q7关闭并且电感L使得电感器L1的输入电压快速地转换为地电位，在此该地电位由钳位二极管D5钳住，在这一点电流开始根据下面的公式斜线下降：
v′＝-Ldi/dt
(其中v′是表示在终端50和52上出现的输出电压)
通和断的时间的比值决定了该输出电压并且该开关调整器U5对其进行控制。该开关调整器的效率非常高，和产生非常少的热量并且用于电源电路40的部件小而不贵。本领域中的普通技术人员将会理解电路40基本上在输入端42和44处系在电源线上，只有整流器D1用于隔离。因此，为了保持该系统体积小重量轻，本发明取消了通常在这种系统中使用的隔离变压器。为了将X-射线管30的阳极电压设定在20与80kVp之间，在端子50和52上出现的输出电压通常是+100VDC，但是可以设定在位于+40与+120 VDC之间的任何值。
现在参照图3，表示本发明的控制电路并且以60总体地表示。控制电路60最好安装在与电源电路40同样的壳体中(参见图10)。控制电路60采用双单稳多谐振荡器U1A和U1B(最好是4538)从而产生两个时序信号：灯丝预热信号和曝光时间信号。到U1B的管脚11的短的负脉冲使得U1B的管脚9从+12V转换为地电位1.0秒，然后再返回到+12V。U1B的管脚9上的输出信号通过二极管D2耦合给可调整的开关调整器U3(最好是LM1575adj，由NationalSemiconductor制造)作为使能信号。开关调整器U3产生作用给输出端口62并且从+2V至+11V可以调整的输出电压。输出端口62与图4中的灯丝变压器T10的中心帽耦合。
U4、Q3和Q4的电路包括经过输出端口64和66与图4中的灯丝变压器T10耦合的方波电压发生器。调整可变电阻R12(与U3耦合)将设定灯丝电压，并且因此设定X-射线发生器管30的阳极电流。无论何时使能U3该灯丝电流都是接通的。
当1.0秒的时间间隔结束时，U1B的管脚10向U1A的管脚5提供信号从而在U1A的管脚7产生曝光门脉冲。该曝光门脉冲信号提供给另一个二极管D1从而使能U3，使得灯丝电路在预热时间(1.0秒)和曝光时间的总和期间通电，无论曝光时间是多少。通过在U1的输入端处的R1和C1的乘积确定该曝光时间。0.1秒的曝光时间由图3中的值表示。但是，通过简单的开关电路能够改变R1和C1，使得可以由操作者选择不同的曝光时间。应当由该X-射线发生器的所希望的应用决定操作者通过这种开关电路可用的电阻值和电容值。在优选实施例中，提供0.04、0.06、0.08、0.10、0.15、0.20、0.30、0.40、0.50和0.60秒的曝光时间。
U1A的管脚7处的曝光门脉冲信号还作为使能信号传送给U2(最好是SG3525)，其作为向两个电源FET’s Q1和Q2馈送的低阻抗方波发生器。这两个功率FET向高压变压器T11供电。高压变压器T11的输出与输出端口68和70耦合，其给在X-射线发生器手柄12中电压倍增器馈电(参见图1和4)。
与端口68和70耦合的电路具有相对大的分布电容，其通过T11的次级线圈与T11的初级线圈耦合作为相对大的电容。当电路从Q1转换到Q2或者返回Q1时，该电容使得T11的初级线圈电路看起来像短路直到该电容已经充电。因此为了恰当地操作该电路，必须采用某一类型的电流限制电路。在本发明中，电感器L2用来作为限制电感器。当电容充满电荷后，电流的突然变化受到电感器L2的限制并且所存储的能量经过二极管D4释放给小负载电阻R18。如果X-射线发生器管30应当产生打火，通过二极管D5将较高的电压瞬态限制为原始的+160VDC信号，其足以使得瞬态信号消散它们的能量而不会损坏FET的Q1和Q2。本领域的普通技术人员将认识到电路60依赖变压器T11的绝缘和灯丝变压器T10的绝缘(参见图4)，从而防止使用者与电源线电压之间的任何连接。
弛张振荡器U20(最好是LM555)还与由U1A的管脚7提供的曝光门脉冲信号连接。在门脉冲信号的开始，U20将激活管脚3的输出并且向一个小的蜂鸣器和LED供电从而指示该曝光。U20的开的时间是大约0.5秒，即使当实际的曝光时间小于0.01秒时也足以看到和听到。
联邦安全规则和常识要求一个事故自动停机开关结合在X-射线发生器的控制电路中。这意味着操作者的曝光开关38将不允许来自X-射线发生器管30的X-射线照射，除非事故自动停机使能开关36目前也被压下。利用具有与+100VDC线串联连接的触点的普通继电器72实现。使能开关34经过端口74将100VDC电压耦合给电感器L2。
现在参照图4，更详细地显示位于手持式X-射线发生器的手柄12中的电路32。高电压电路32以25kHz工作并且包括一个电压10-Tupler。灯丝电路也以25kHz工作并且变压器T10次级包括刚好3匝绝缘线。为了使得图1中的便携式X-射线发生器10容易由操作者掌握，高电压电路32的尺寸和重量相对较低。灯丝变压器T10利用小的铁氧体芯从而进一步降低系统的重量。
现在参照图5-7，表示X-射线感受器支架24的第一个实施例。支架24包括水平部件80和附着的垂直部件82。如图所示X-射线感受器20牢固地装配在形成在位于部件80和82之间的连接部处的凹缝之内。在垂直部件82中形成缝84从而容纳配线22，配线22用来控制X-射线感受器20和当感受器20是CCD装置时从其中下载信息。为了安装与X-射线管14的对接缝28接合的定位杆26，水平部件80包括位于其中的纵向缝86。安装在定位杆26上的感受器支架24的使用将自动地在传感器20与便携式X-射线发生器10之间产生绝对的平行度，因此消除了由于错误的垂直和水平成角而造成的光束对准问题。换句话说，传感器20将始终垂直于X-射线束。通过消除重新照相的感受器20的错误对准，这将降低由于成角错误而造成的患者所吸收的X-射线负担。另外，支架24和光束对准臂26可以从便携式X-射线发生器10分离开并且因此可以高压消毒后在以后再利用。
图8-9中显示感受器支架的第二个实施例，并且以24a总体地表示。支架24a包括水平部分80a和附加的垂直部分82a。为了安装与X-射线管14的对接缝28接合的定位杆26，水平部分80a包括位于其中的纵向缝(图中没有示出)。X-射线感受器20可以位于形成在部件80a和82a之间的连接部分处。
在垂直部分82a中形成缝(图中没有示出)从而容纳配线22，配线22用来控制X-射线感受器20和当感受器20是CCD装置时从其中下载信息。通过在形成在水平部分80a的任何一侧上的轨道90内滑行的滑动杆88将感受器20保持到位。滑动杆88允许感受器支架24与具有任何厚度的X-射线发生器20一同使用。因为CCD感受器的厚度变化，并且所有的都远比X-射线胶片厚，感受器支架24a将容纳任何尺寸的接感受器。
现在参照图10，表示便携式X-射线发生器10在牙科应用中的使用，具体是形成上颌齿90的X-射线照片。在这种安排中，光束对准臂26位于X-射线管14的下面的对接缝28中。这允许感受器20和感受器支架24位于患者的口腔中并且在上颌齿90的后面向上伸出。在图11中表示了该便携式X-射线装置10在下颌齿92中使用的相应的定位。在这种定向中，光束对准臂插入到X-射线管14的上面的对接缝28中，使得X-射线感受器20在下颌齿92的后面以向下的方向延伸。
本发明的手持式X-射线装置10的一个优点是该装置的手持式特征使得不仅容易由X-射线技术员使用，而且还具有从诊室到诊室的便携性。这种便携性允许在几个不同诊室中使用单个的手持式X-射线单元10，从而极大地降低了主人例如牙医、医生、医院和兽医等的设备和维护费用。参照图12，表示包括本发明的便携式X-射线装置的牙科诊室的第一个实施例。图中表示牙科患者座椅100紧邻着牙科治疗机102，后者包括牙医在牙科诊断期间所需要的全部工具和设备。关节臂104通过适当的连接106与牙科治疗机102相耦合。可替换地，关节臂104可以是独立式的并且具有自己的基座(图中没有示出)。关节臂1 04的远端包括用来可拆卸地固定便携式X-射线单元10的托架108。X-射线单元的电源和控制单元40、60容纳在位于牙科治疗机102上或者其中的适当的盒子中。线缆110将该便携式X-射线单元10与这些电路耦合。关节臂104具有多个可移动的接头112，允许相对于患者可调整地定位该便携式X-射线单元10。共享一个便携式X-射线单元10的诊室的集合可以以几种不同的方式配置。例如，每个诊室可以包括自己的关节臂104和控制电路40、60，而单个的便携式X-射线单元10和线缆110从一个诊室传输到另一个诊室。托架108位于关节臂104的末端上的措施用于将便携式X-射线单元10快速且便捷地连接到诊室的设备中。可替换的是，每个诊室可以配备一个关节臂104并且控制电路40、60和便携式X-射线发生器10可以作为一个单元从一个诊室搬运到另一个诊室。这将进一步降低由主人承受的设备成本。
如果在手术过程中利用关节臂104来支撑便携式X-射线单元10，可以使用遥控的控制发射机构代替单元10上的使能和发射开关36和38。这种遥控的控制发射机构可以与单元10硬件连接，或者可以是利用红外线或低频RF信号的无线遥控控制。这种遥控的控制发射机构的使用将允许操作者在由便携式X-射线发生器10产生X-射线之前离开该房间。可替换的是，由于X-射线发生器10产生的X-射线用量极大地降低了，可以由操作者在没有离开房间时使用该便携式X-射线发生器10。在这种情况中，关节臂104的使用将是可任选择的，因为操作者在使用当中可以简单地在他或她的手中手持该X-射线发生器10。另一个选项是线缆110可以集成在关节臂104中并且终结在托架108中的连接器(图中没有示出)，使得该便携式X-射线发生器10可以与托架108耦合，其中便携式X-射线发生器10的连接器34与位于线缆110末端上的连接器配合。这种安排使得暴露在牙科治疗机102上的电线的数量最小化。
现在参照图13，表示本发明的便携式X-射线发生器的第二个实施例并且以210总体地表示。X-射线发生器210包括与第一个实施例中的X-射线发生器10中相同的全部部件，除了手柄212构造成使得位于X-射线发生器210中的电子电路定位在由使用者的手握紧的手柄212的部位之上之外。这使得手柄212能够具有更小的握紧表面并且为X-射线发生器210提供更好的平衡。
现在参照图14，表示本发明的第二个实施例的准直管214。使用准直管214以与上面所讨论的准直管12相同的方式对X-射线束进行聚焦。但是，该准直管214包括位于顶表面上的缝216，其允许将滤过器218插入在准直管214的内部，使得穿过准直管214的X-射线束必须也穿过滤过器218。滤过器218包括一件适合于以任何希望的方式修整X-射线束并在它的一个边缘上与支架222相耦合的材料220。该过滤材料220的尺寸选择为穿过缝216安装在准直管214中；但是，支架222大于缝216并且从而保持将材料220定位在X-射线束的路径内。
如本领域中已知的，当观察牙洞、骨头变化等等时为了提高对比度，有些时候希望使得X-射线束衰减一定的能量级。可以采用不同的过滤材料220实现每种不同的过滤功能。通过提供容易插入并且容易从准直管214中的缝216中取出的混入(drop in)滤过器218，当拍摄一组X-射线图像时，本发明能够快速地和容易地互换各种滤过器218。
现在参照图15，表示本发明的第三个实施例的感受器支架的侧面剖视图，以230总体表示。感受器支架230包括永久地安装到塑料牙垫234上的整体CCD感受器232。使用定位杆236将感受器支架230经过对接缝28与准直管14耦合。与图10中的感受器支架24不同，该CCD阵列232不具有从感受器支架230向下悬挂的耦合连线22。相反地，CCD阵列232的输入和输出端口与内置在杆236内的电子通信通路例如多芯导线或光纤线缆238耦合，如图16中所示。每个对接缝28包括位于其近端的适当的连接器240，其中连接器240设计成与嵌入在杆236中的通信线路238配合。然后第二通信线路242向存储有由CCD阵列232感应到的图像的适当的数据处理装置发送。通信线路242可以方便地集成到X-射线装置的准直管14和手柄的结构中。
现在参照图17，表示本发明的感受器支架的第四个实施例，以244总体地表示。感受器支架244包括水平部件246，与例如X-射线胶片或CCD传感器等X-射线感受器248耦合。感受器248与水平部分246之间的耦合设计成允许该感受器248相对于水平部件246以不同的角度倾斜。这允许感受器支架244具有定位到患者口中的灵活性并且保证感受器248可以定位在所需要的位置中。本发明包括在感受器248与水平部件246之间采用的任何连接，将允许该感受器248以各种角度倾斜。图17中表示这种耦合的一个实施例，并且包括位于感受器248的任何一侧上的六边形突起250，其配合到位于水平部件246的任何一侧上的六边形凹座或孔252中(为了房间用来安装和倾斜感受器248，该水平部件246是分叉的)。
选择六边形250和252的尺度使得处于图17中所示位置时表现出干涉配合。这种干涉配合将导致感受器248保持在图中所示的位置中，除非有足够的力作用到其上从而移动该六边形突起250穿过与六边形孔252的干涉。这允许在任一方向上调整感受器248，从而能够在分立的角度保持它。本领域中的普通技术人员将理解尽管图17中所示的是六边形，可以采用具有任何数量的边数的突起和孔来实现与改变能够保持感受器248的位置的数量同样的效果。用于允许感受器248相对于水平部分246倾斜的其它手段对于本领域普通技术人员来讲是显而易见的。
现在参照图18和19，表示本发明的便携式X-射线发生器的第三个实施例，以260总体地表示。该X-射线发生器260功能上等同于第一和第二个实施例中的X-射线发生器10、110。但是，该X-射线发生器260的手柄262的结构不同。在手柄262中，准直管14的大部分包含在手柄262内。准直管14包含在手柄262之内为X-射线装置260产生更紧凑的尺寸。在所有其它方面，该X-射线发生器260功能上等同于第一和第二个实施例，其中包括对接缝28、使能开关36、发射开关38和整体的电连接器34。
现在参照图20-24，表示本发明的便携式X-射线发生器的第四个实施例，以310总体地表示。该X-射线发生器310包括手柄312和固定在其上的准直管314。X-射线管314最好表现出圆形的外表面，但是，X-射线管314的内部最好是具有与上面所描述的X-射线管14同样尺度的矩形结构。
如上面所描述的，X-射线发生器310的手柄312包括X-射线管30和相关的驱动电路32。因为希望X-射线发生器3 10包括便携式的并且最好是手持式的X-射线发生器，通常在X-射线发生器中使用的隔离变压器在本发明中已经省略了。另外，高压变压器没有放置在手柄312内，而是远离X-射线发生器310，并且高压信号从高压变压器有线传输给位于手柄312中的电路32，如后面更详细描述的。如现有技术中已知的，手柄312中充满油或者最好是气体，从而消散由X-射线管30产生的热量。
手柄312包括相对地设置的左手和右手把手316、318，定位成允许使用者在相对的两侧上抓住该X-射线发生器310。以这种方式抓住手柄312自然地将使用者的左大拇指放置在使能开关320上，与此同时使用者的右大拇指位于发射开关322上。如在后面更详细地描述的，在实际激发X-射线发生器310之前，使能开关310启动电流对X-射线管30进行预热。在使能开关320已经压下后，操作者压下发射开关322，从而启动X-射线发生器310。两个开关结构准备起到防止治疗机的意外发射的保护作用。开关320、322以及手柄312内其它电路与形成在手柄312的后面的电连接器324耦合。在图24中表示连接器324连接到位于关节臂328的末端处的配套连接器326上。至此以下结合图25将更详细地描述这种安装设置。
便携式X-射线发生器310进一步包括连接到感受器支架332上的感受器例如CCD阵列。接下来，该感受器支架332连接到形成在X-射线管314的远端处的对接缝334中。感受器支架332包括整体的牙垫336。能够控制和从CCD阵列330下载信息的通信线缆338与整体形成在X-射线管314上的电连接器340耦合。如现有技术中已知的，需要某种形式的处理器电路，用来控制CCD阵列330的工作和从中下载图像信息。通过导体338传送CCD阵列330与该处理电路之间的通信。这种处理电路可以容纳在手柄312中或者可以位于便携式X-射线发生器310的外部。因此，如果该处理电路在板上，电连接器340将这些信号耦合给位于手柄312内中的处理器。否则，如果这些处理功能位于X-射线发生器310的外部，这些信号将耦合给连接器324。整体连接器340的设置允许改变感受器支架332，从而重复地使用该X-射线发生器310。可替换的是，感受器支架能够包括整体的通信线，例如图15-16中所表示的，将通过与对接缝334整体的电连接器与处理电路进行通信。在任何情况下，可以以最小的努力在各种感受器连接器332与便携式X-射线发生器310之间形成可靠的、可重复的连接。
作为替换，如果希望便携式X-射线发生器310仅仅与X-射线胶片感受器一同使用，则不需要在X-射线管314上设有电连接器340。在这种情况中，可以替代地使用图21中的X-射线管342，其中该X-射线管342等同于X-射线管314，除了在连接器340中不具有任何内部的连线端接之外。因此X-射线管342消除了提供这种电耦合的费用。但是，本领域中的技术人员应当理解通过简单地不与连接器340形成任何连接X-射线管314也可以与X-射线胶片感受器支架一同使用，。
对接缝334安装到位于可旋转圆环344上的X-射线管3 14上，该圆环344使得对接缝334被旋转到X-射线管314的相对侧，从而利用位于患者口腔的相对一侧上的便携式X-射线发生器310。
便携式X-射线发生器310的一个优点是该装置的手持式特征使得不仅容易由X-射线技术员使用，而且还具有从诊室到诊室的便携性。这种便携性允许在几个不同诊室中使用单个的手持式X-射线单元10，从而极大地降低了主人例如牙医、医生、医院和兽医等的设备和维护费用。参照图25，表示包括本发明的便携式X-射线装置310的牙科诊室的第二个实施例。图中表示牙科患者座椅500紧邻着牙科治疗机502。牙科治疗机502最好包括具有牙医在牙科诊断期间所需要的全部工具和设备的安装空间的地板-天花板的柱子。关节臂504通过适当的连接506例如可调整直径的轴环与牙科治疗机502相耦合。可替换地，关节臂504可以是独立式的并且结合自己的基座(图中没有示出)。关节臂504的远端包括用来连接该便携式X-射线单元310到其上的装置，如电连接器326(参见图24)。因此关节臂504适合于可拆卸地支撑该便携式X-射线单元310。X-射线单元的电源和控制单元40、60容纳在远处的位置中例如位于牙科治疗机502的基座上。位于关节臂504中的线缆将该便携式X-射线单元310与这些电路耦合。关节臂504具有多个可移动的接头，允许相对于患者可调整地定位该便携式X-射线单元310。
在图25所示的实施例中，用来控制X-射线发生器310的和用来从CCD感受器330下载信息的处理装置是便携式计算机508的形式，该计算机通过位于关节臂504中的线缆和电连接器326与便携式X-射线发生器310耦合。计算机508进一步包括用来显示由CCD传感器330捕获的图像数据的显示器。通过计算机508对CCD传感器330的控制在现有技术中已经很好地形成了，因此这里不再描述这种控制的详细情况。
在图25中所示的结构中，通过计算机508提供对便携式X-射线发生器310和CCD传感器330的控制。因此需要使用计算机508与便携式X-射线发生器310之间的耦合。但是，这可能不总是需要，特别是考虑到X-射线发生器310的便携式特征。因此，本发明包括将便携式X-射线发生器310的处理器控制电路并入在它的手柄312中。如图26-29中所示，为了提供由CCD传感器阵列330感应到的信息的显示，可以在便携式X-射线发生器310的后面增加显示窗520。用于控制X-射线发生器310和CCD传感器阵列330的处理电路可以包含在显示单元520中，或者作为替换，该处理电路可以位于手柄312中，和显示窗520可以仅仅作为输入/输出装置。在任何一种情况中，显示窗520通过适当的连接器522连接到手柄312上。连接器522不仅仅为显示窗520提供机械连接，而且还在其中包括适当的电连接器，用来提供位于显示窗520和手柄312之间的电路的通信。通过可以使得显示窗520从便携式X-射线发生器310上取下，可以制成有选择的连接。没有显示窗520，便携式X-射线发生器310仍然可以在与例如图25中的计算机508的外部控制器的连接中使用。如果不希望显示窗520是任选的，则可以永久地连接到手柄312上，放弃在其间的可以活动的机械连结和可以活动的电连接522。
在本发明的优选实施例中，在下面的部分中更详细地进行描述，采用具有显示器的个人数据助理(PDA)装置来设定曝光选项和激发该X-射线装置。可以采用各种类型的PDA装置，作为几个非限制性的例子，例如PDA运行的Microsoft Windows CE，Microsoft Pocket PC，Palm，Symbian或其它这种操作系统。对于本领域技术人员将会出现的任何其它PDA装置或手持装置也应当可以采用。该PDA装置能够与这里所描述的X-射线装置的各个实施例一同工作。作为一个非限制性的例子，该PDA装置可以用来作为这里所描述的遥控发射器，用来将使能和曝光信号发送给X-射线装置的接收器。作为另一个非限制性的例子，可以使用PDA装置代替计算机508来控制X-射线装置。该PDA装置可以与便携式X-射线装置例如与关节臂或者其它部分耦合，可以以手持方式使用，或者可以与独立于X-射线装置的其它物体耦合。PDA装置包括允许使用者选择这些选项和控制该X-射线装置的程序和/或数据库。
如图30A中所示，该方法的第一个优选实施例的第一部分600包括利用PDA选择曝光选项从而控制X-射线装置。如图30B中所示，该方法的第二部分624包括从PDA控制X-射线装置和在PDA上显示所捕获的图像。下面将参照附图更详细地描述该方法的每一个部分。
首先，将讨论图30A中所示的涉及利用PDA装置为便携式X-射线装置选择曝光选项的步骤。该步骤在600开始并且使用者选择开始选项602。使用者选择患者类型604、图像感受器类型606和X-射线的区域或牙齿608。系统显示所选择的选项610并且还指示是否准备发射X-射线612。使用者可以检查所选择的选项614，并且如果准备好捕获图像616，可以选择曝光选项620。如果使用者或者X-射线没有准备好捕获图像，使用者可以选择取消选项618和可以任选择地重新开始该过程。
参照图30B，如果使用者选择曝光选项620，从PDA向X-射线装置发送开始信号622。作为一个非限制性的例子，该开始信号可以包括使能信号和曝光信号。图像感受器接收由X-射线管发射的X-射线并且捕获图像624。如果图像感受器的类型是数字的例如CCD装置，则系统在PDA上显示所捕获的图像的数字照片628。使用者可以检查所捕获的数字图像630，并且确定是否保留该图像632。如果使用者决定保留该图像，使用者选择PDA上的选项来保留该图像640。一旦选择了保留选项，系统将图像发送给位于分离的计算机642上的数据库，例如患者文件。相反地如果使用者希望重新拍摄图像634，使用者在PDA上选择选项从而重新拍摄图像636。然后X-射线装置在图像感受器上重新捕获所选择区域的图像624。如果使用者不想保留图像632，并且不想重新拍摄图像634，则使用者可以选择取消选项638。然后结束图像捕获处理644。
结合图30A和30B，以下面的例子继续示出一个优选实施例。首先，如图31中所示，使用者例如牙科医生或牙科卫生学家在PDA上选择开始选项662(步骤602)。然后如图32中所显示的显示器显示用来选择患者类型的选项670。使用者选择受到X-射线照射的患者类型(步骤604)，例如通过选择儿童选项672或成人选项674。然后如图33中所显示的屏幕显示用来选择图像感受器类型的选项680。使用者选择图像感受器类型(步骤606)，例如用于D-速胶片的D 682、用于F-速胶片的F 684、用于数字固态检测器的DIG 686和用于荧光屏的PHOS 688。本领域的普通技术人员将会明白也可以采用其它图像感受器这样的事实，并且这些仅仅是几个非限制性的例子。
然后如图34中所显示的屏幕显示指示可以受到X-射线照射的区域的列表690。使用者选择受到X-射线照射的区域或牙齿(步骤608)，例如门牙692、前臼齿694、臼齿696或咬合翼片698。由于儿童没有前臼齿，通常只有当成人受到X-射线照射时该前臼齿选项是可以选择的。通常当使用者希望在一个胶片上捕获上牙和下牙冠从而检查牙洞时，选择咬合翼片698。然后显示图35中所示的确认屏幕，从而允许使用者检查所选择的选项700(步骤610)。该屏幕还显示X-射线处于就绪状态708(步骤612)。当显示就绪指示器时，X-射线装置准备发射。使用者检查所选择的患者类型702、图像感受器类型704和受X-射线的区域706的选项(步骤614)，并且然后决定是否发射该X-射线。如果在检查所选择的选项700和X-射线就绪状态708之后使用者决定不继续X-射线，使用者选择取消选项712(步骤618)。如果X-射线装置已经准备好并且使用者准备捕获图像(步骤616)，则使用者选择曝光选项710来开始X-射线。在使用者选择曝光选项710之后(步骤620)，PDA装置发送开始信号从而开始X-射线处理(步骤622)。可以通过红外线、射频、无线互联网或者对于本领域技术人员中可能发生的其它无线的或有线的通信方式传送信号。如上面详细描述的，准直管定位成使得当X-射线接收到开始信号时(在该例子中从PDA装置接收到)，将X-射线发射到准直管中。然后X-射线装置在图像感受器上捕获所选择的区域的图像(步骤624)。
如果图像感受器是数字的(步骤626)，例如CCD装置，则显示如图36中所示的屏幕。系统显示所捕获的图像的数字照片722(步骤628)，并且提示使用者指示是否保留该图像720。为了举例的目的，尽管图像722显示为黑白略图，最好是彩色图像。如果使用者不想保留该图像，使用者选择重新拍摄图像的选项728(步骤634)或者可以选择取消选项726(步骤638)。如果使用者希望保留图像(步骤632)，则使用者选择选项来保留该图像724(步骤640)。然后PDA将图像发送到位于单独的计算机上的数据库(步骤642)，例如患者文件。可以通过几种通信方式传送图像，例如红外线、射频、无线互联网或者对于本领域技术人员中可能发生的其它无线的或有线的通信方式。作为替换或者另外的，图像可以存储在可移动的存储装置上例如Compact FlashTM卡或储存条上，用来存储和/或以后传输给计算机或显示装置。然后结束该处理644。
计算机软件领域中的技术人员将理解用户界面特征，包括窗口导航型式、用于选择选项的机构、屏幕内容、X-射线选项和布局可以组织得不同，与示例描绘的相比在相同的屏幕或不同屏幕上包括更少的或增加的选项或特征，而这仍然落入在本发明的构思中。
虽然已经在附图和前面的描述中详细地表示和描述了本发明，但应当认为这些附图和描述是举例性质的而不是限制性特征，应当理解不仅仅是已经显示和描述的优选实施例而是所有的变化和改进都落入到本发明所希望要保护的范围内。