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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201780013636.1 (22)申请日 2017.02.21 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2018.08.27 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US2017/018658 2017.02.21 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2017/120621 EN 2017.07.13 (71)申请人 BAE系统成像解决方案有限公司 地址 美国加利福尼亚州 (72)发明人 X刘 B福勒 (74)专利代理机构 北京三幸商标专利事务所 (普通合伙) 11216 。
2、代理人 刘卓然 (51)Int.Cl. A61B 5/00(2006.01) A61B 6/00(2006.01) A61B 6/14(2006.01) H05G 1/58(2006.01) G01N 23/04(2018.01) (54)发明名称 调整牙科X射线曝光的系统和方法 (57)摘要 本发明公开了一种X射线成像系统和用于改 装现有X射线发生器以允许由数字X射线成像系 统控制这些发生器的方法。 X射线成像系统包括 成像阵列和图像控制器。 成像阵列被配置位于患 者的口腔内， 当患者的头部被X射线照射时， 成像 阵列获取患者牙齿的图像。 成像阵列包括X射线 剂量计， 其提供指示由成像阵列接。
3、收的X射线曝 光的X射线曝光信号。 图像控制器耦合到成像阵 列并接收X射线曝光信号， 图像控制器包括通过 启动预编程的X射线曝光来控制X射线发生器的 第一无线链路。 无线可控开关可用于替换现有X 射线发生器中的现有手动控制开关。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 108770337 A 2018.11.06 CN 108770337 A 1.一种X射线成像系统， 包括： 成像阵列， 其被配置位于患者口腔内， 当所述患者的头部被X射线照射时， 所述成像阵 列获取所述患者牙齿的图像， 所述成像阵列包括提供X射线暴露信号的X射线剂量计， 其指 示由所述成像阵列接收的X射线曝光； 和 图像控。
4、制器， 其耦合到所述成像阵列并接收所述X射线曝光信号， 所述图像控制器包括 通过启动预编程的X射线曝光来控制X射线发生器的第一无线链路。 2.如权利要求1所述的X射线成像系统， 其中， 所述预编程的X射线曝光小于提供所述患 者牙齿的满意图像所需的最小X射线曝光， 并且其中， 所述图像控制器重复启动所述预编程 的X射线曝光， 直到所述一起的曝光提供所述患者牙齿的满意图像。 3.如权利要求1所述的X射线成像系统， 其中所述图像控制器还包括中断所述预编程的 X射线曝光的第二无线链路， 所述图像控制器响应于所述X射线曝光信号而中断所述预编程 的X射线曝光， 该X射线曝光信号指示已经接收到足以提供所述患。
5、者牙齿的满意图像的曝 光。 4.如权利要求1所述的X射线成像系统， 其中所述图像控制器由第一商业实体制造， 并 且所述系统包括由与所述第一商业实体不同的第二商业实体制造的X射线发生器， 所述X射 线发生器作为X射线成像的独立单元单独出售。 5.如权利要求4所述的X射线成像系统， 其中所述第一无线链路与所述X射线发生器中 的无线控制开关通信， 所述无线控制开关代替了启动X射线生成的所述独立单元中的手动 控制开关。 6.如权利要求4所述的X射线成像系统， 其中所述第二无线链路控制无线控制开关， 该 无线控制开关中断所述X射线发生器。 7.如权利要求6所述的X射线成像系统， 其中所述无线控制开关中断。
6、向所述X射线发生 器中的X射线发生管供电的电源线。 8.一种用于改装现有X射线发生器的方法， 所述现有X射线发生器具有手动控制以启动 X射线爆发的第一开关， 所述方法包括： 提供数字X射线控制器， 其控制成像阵列， 所述成像阵列被配置位于患者口腔内， 当所 述患者的头部被X射线照射时， 所述成像阵列获取所述患者牙齿的图像， 所述成像阵列包括 X射线剂量计， 其提供X射线曝光信号， 该X射线曝光信号指示由所述成像阵列接收的X射线 曝光； 和 图像控制器， 其耦合到所述成像阵列并接收所述X射线曝光信号， 所述图像控制器包括 通过启动预编程的X射线曝光来控制X射线发生器的第一无线链路， 和 用由所述。
7、图像控制器致动的第一无线可控开关替换所述第一开关。 9.如权利要求8所述的方法， 还包括， 在中断由所述X射线发生器产生的X射线的位置处 将第二无线可控开关引入所述X射线发生器。 10.如权利要求9所述的方法， 其中所述第二无线可控开关中断向所述X射线发生器中 的X射线发生管供电的电源线。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 108770337 A 2 调整牙科X射线曝光的系统和方法 技术领域 0001 本发明涉及一种调整牙科X射线曝光的系统和方法。 背景技术 0002 X射线成像通常用作牙科设备中的诊断工具。 传统上， 胶片被用作X射线探测器。 将 胶片插入患者口腔中的牙齿后面， 患者。
8、颌骨的外侧曝光于X射线脉冲。 牙齿吸收X射线， 从而 在胶片上产生牙齿的接触图像， 然后牙医用它来诊断牙齿的状态。 0003 该系统具有许多问题， 这些问题在某种程度上通过用数字图像传感器替换胶片而 得到克服。 在这样的系统中， 闪烁器用于将X射线转换成可见光。 光由光纤束准直， 并且使用 与数字摄影中使用的基本相同类型的CMOS图像传感器来检测离开准直器的所产生的光。 0004 在基于胶片的系统中， 处理胶片的时间和成本是很大的。 将胶片图像转换成数字 形式以便存储在现代记录保存系统中， 这进一步增加了这些系统在设备和操作员时间方面 的成本。 数字图像传感器避免了胶片处理并提供与数字记录存储。
9、系统兼容的最终图像。 0005 确定正确的曝光会产生胶片问题， 这些问题通过使用数字传感器部分地解决。 胶 片的动态范围通常小于100倍。 也就是说， 可以在没有使胶片饱和的情况下记录的最高光照 水平与可以检测到的最低水平的比率为大约100。 如果正确设置曝光， 则该范围足以提供可 用图像。 然而， 设置曝光产生了风险。 如果使用太短的X射线曝光， 图像将在较暗区域缺乏细 节。 如果X射线曝光太高， 部分图像将曝光过度， 并且会出现细节不足。 通常， 正确的曝光在 某种程度上取决于患者面部的结构， 因为在X射线到达牙齿之前患者的面部吸收了部分X射 线。 0006 数字传感器具有比胶片高得多的动。
10、态范围。 因此， 即使曝光高于或低于将图像置 于传感器响应函数的线性范围内所需的最佳水平， 也可以通过数字处理图像来获得可用图 像。 然而， 提供最佳曝光仍然是有利的。 0007 数字传感器还需要显著更少的X射线曝光以形成可用图像。 通常， 有利的是将患者 所经受的X射线曝光降低到尽可能低的水平。 因此， 数字传感器有望减少这种曝光。 然而， 这 一期望仅部分地通过当前的数字X射线系统实现。 0008 通常， X射线生成系统独立于成像传感器。 例如， 希望从胶片切换到数字传感器的 牙医通常使用牙医现有的X射线系统， 并且仅将曝光降低到提供令人满意的图像的水平。 技 术人员将数字传感器放置在患者。
11、口中， 然后启动X射线系统以提供足以提供所需图像的X射 线脉冲。 数字传感器将图像发送到计算机， 该计算机处理图像并将数据存储在电子患者信 息系统中。 0009 已经提出了这样的系统， 其中数字传感器检测到X射线脉冲的开始并且在检测到 脉冲时开始其曝光。 当相同的传感器机构检测到足够的X射线时， 该系统也可以结束曝光。 然而， 当有足够的数据来形成图像时， 这些系统不具有任何机制来关闭X射线发生器， 因此， 患者受到额外的X射线曝光， 其不提供治疗上的益处。 0010 还提出了一种方案， 其中与成像阵列相关联的辐射检测器在曝光期间测量X射线 说 明 书 1/4 页 3 CN 108770337。
12、 A 3 剂量， 然后关闭对X射线发生器的高压电源。 这些系统需要X射线发生器， 其中高压可以由监 视曝光测量装置和/或成像系统的电子设备来控制。 然而， 大多数牙科诊所使用专为基于胶 片的X射线成像而设计的X射线系统， 并且不提供这种自动曝光系统所需的远程控制系统。 在这些传统系统中， 操作者通过按下按钮来启动预定长度的曝光。 为了保护操作者免受重 复曝光， 将按钮放置在相对于患者和X射线头的远程位置。 另外， 控制X射线曝光的电子设备 不具有易于接近的位置， 该位置可用于形成可由自动曝光控制系统使用的远程控制界面。 发明内容 0011 本发明包括X射线成像系统和用于改装现有X射线发生器以允。
13、许由数字X射线成像 系统控制那些发生器的方法。 X射线成像系统包括成像阵列和图像控制器。 成像阵列被配置 位于患者的口腔内， 当患者的头部被X射线照射时， 成像阵列获取患者牙齿的图像。 成像阵 列包括X射线剂量计， 其提供指示由成像阵列接收的X射线曝光的X射线曝光信号。 图像控制 器耦合到成像阵列并接收X射线曝光信号， 图像控制器包括通过启动预编程的X射线曝光来 控制X射线发生器的第一无线链路。 0012 在本发明的一个方面中， 预编程的X射线曝光小于用于提供患者牙齿的满意图像 所需的最小X射线曝光。 图像控制器重复启动预编程的X射线曝光， 直到一起的曝光提供患 者牙齿的满意图像。 0013 。
14、在本发明的另一方面中， 图像控制器包括中断预编程的X射线曝光的第二无线链 路。 图像控制器响应于X射线曝光信号而中断预编程的X射线曝光， 该X射线曝光信号指示已 经接收到足以提供患者牙齿的满意图像的曝光。 0014 在本发明的又一方面中， 图像控制器由第一商业实体制造， 并且该系统包括由与 第一商业实体不同的第二商业实体制造的X射线发生器， X射线发生器作为X射线成像的独 立单元单独出售。 第一无线链路与X射线发生器中的无线控制开关通信， 无线控制开关代替 了启动X射线生成的独立单元中的手动控制开关。 0015 在本发明的再一方面中， 第二无线链路控制无线控制开关， 该开关中断X射线发生 器产。
15、生的X射线。 第二无线链路中断向X射线发生器中的X射线发生管供电的电力线。 附图说明 0016 图1示出了患者牙齿的牙科X射线分析中的各种部件的布置。 0017 图2示出了根据本发明的X射线曝光系统的一个实施例。 0018 图3示出了根据本发明的数字X射线系统的另一个实施例。 具体实施方式 0019 参考图1， 可以更容易地理解本发明提供其优点的方式， 图1示出了在患者牙齿的 牙科X射线分析中各种部件的布置。 通常， 成像传感器21放置在患者口腔中， 使得来自X射线 源22的X射线将穿过患者的牙齿23并被成像阵列所检测。 成像阵列由图像控制器24控制， 图 像控制器24处理来自成像传感器21的。
16、数据， 以提供存储在与患者相关联的电子文件中的患 者牙齿的图像。 X射线源22由单独的X射线控制器25控制， 该X射线控制器25包括高压电源， 该高压电源施加加速电势， 该加速电势使电子撞击金属靶以产生X射线。 在许多牙科设备 说 明 书 2/4 页 4 CN 108770337 A 4 中， 牙科医生购买X射线源以用于基于胶片的诊断系统。 通常购买数字成像系统作为旧X射 线系统的胶片组件的替代品， 并且其完全独立于旧的X射线源。 0020 在该胶片更换模式中， 通过手动闭合开关27来操作旧的X射线系统， 开关27启动适 当长度的高压脉冲以提供所需的X射线曝光。 已知响应于X射线的产生而控制成。
17、像传感器21 的现有技术系统。 在这样的系统中， 在操作者向图像控制器24输入适当的命令关闭开关27 之前， 成像阵列处于就绪状态。 在这些系统中， 成像传感器21包括检测X射线脉冲开始的剂 量测量子系统。 基于测量在成像传感器自身中产生的电流或与成像传感器21相关联的次级 传感器的系统是本领域已知的。 在这些系统中， 成像阵列在X射线脉冲开始时被重置。 累积 图像直到X射线源关闭。 成像阵列可以使用检测到X射线脉冲的开始的相同系统来检测X射 线曝光的停止， 或者仅等待预定的时间长度。 在任何一种情况下， 在完成X射线曝光之后读 出并处理图像。 0021 在这种类型的系统中， X射线曝光由X射。
18、线控制器上的设置确定。 通常不改变设置 以考虑不同患者对X射线的面部吸收等。 因此， 通常将设置设定为某种安全设置， 以确保所 有患者的充分曝光。 因此， 许多患者接受的曝光量大于必要的。 0022 本发明通过改进具有触发开关的传统X射线系统克服了这些问题， 该触发开关可 以被监视成像阵列的控制器控制并且通过执行由一系列X射线短脉冲(而不是一个长脉冲) 组成的曝光来实现。 现在参考图2， 其示出了根据本发明的X射线曝光系统的一个实施例。 在 数字X射线系统40中， 从X射线头41发起X射线爆发的触发开关已被远程可控开关42所取代。 由于远程可控开关42的位置不一定靠近控制成像阵列52的图像控制。
19、器51， 远程可控开关42 优选地通过无线通信链路53与图像控制器51通信， 使得在远程可控开关42和图像控制器51 之间不需要电缆。 远程可控开关42允许图像控制器51触发X射线脉冲。 0023 成像阵列52包括X射线剂量检测器， 其测量在成像阵列52处接收的X射线的剂量。 可以使用多种用于测量X射线剂量的系统中的任何一种。 例如， 已知撞击成像阵列的X射线 产生可以测量的电流。 例如， 在一个系统中， 使用保护环， 通过测量在该保护环和电源轨之 间流动的电流从而使该保护环作为X射线检测器， 其通常用于屏蔽成像阵列免受CMOS成像 阵列中的其他电路产生的瞬变。 在另一示例中， 在每个X射线脉。
20、冲之后读出成像阵列， 并且 通过检查来自预定像素组的信号的总和来确定总的子曝光。 0024 如上所述， X射线源以一系列发射脉冲来操作。 通常， 每个脉冲的曝光由X射线源上 的控制来设定。 在本发明中， 设定这些控制使得响应于每个触发脉冲而传递的脉冲是提供 所需质量的图像所需剂量的一小部分。 例如， 每个脉冲可以设置为预期剂量的十分之一， 因 此需要总共大约十个脉冲来提供曝光。 在使用单独剂量计的实施例中， 图像控制器51初始 化成像阵列52并发送第一X射线脉冲。 然后， 图像控制器51读出剂量计并确定提供正确曝光 所需的脉冲数。 然后， 图像控制器51对X射线源发射所确定的脉冲数。 在本发明。
21、的一个方面 中， 图像控制器51在曝光中的一个或多个中间点读出剂量计， 以验证所需曝光时间的初始 估计是正确的。 0025 在另一个实施方案中， 将X射线剂量设定为估计的正确剂量的一小部分， 并且读出 剂量计。 然后， 图像控制器51指示操作者将X射线曝光设置为由该剂量确定的值。 然后重置 成像阵列并且针对计算的曝光时间触发X射线系统。 该实施例消除了X射线脉冲之间的停机 时间； 但是， 它需要操作员更多的技能和时间。 说 明 书 3/4 页 5 CN 108770337 A 5 0026 本发明的远程可控触发开关提供了一种用于升级传统X射线源以与数字X射线系 统一起使用的简单方法。 该开关通。
22、常在两个保持相对于彼此的电位的触点之间建立连接。 可以分接该电位差以给远程可控开关与数字X射线系统的控制器之间的无线电链路供电。 如果从该电源获得的电力不足， 则可以利用从电源长时间充电的电池来为无线链路供电。 0027 在上述实施例中， 通过替换现有X射线发生系统中常用的X射线触发开关， 将提供 图像控制器与X射线控制器之间的链路的无线电可控开关插入X射线控制器中。 由于触发开 关没有设置X射线脉冲的长度， 因此当患者已经接收到期望的曝光水平时需要一些其他策 略来关闭X射线发生器。 在本发明的一个方面中， 第二无线电控制开关插入X射线发生系统 内， 以中断到X射线头的高压。 该第二开关允许成。
23、像控制器在适当的时间终止曝光， 而不会 显著改变X射线生成系统的底层电子器件。 现在参考图3， 其示出了根据本发明的数字X射线 系统的另一个实施例。 为了简化以下讨论， 提供与上述数字X射线系统40的元件类似的功能 的数字X射线系统60的那些元件被赋予与数字X射线系统40的元件相同的数字标记， 并且不 会这里详细讨论。 0028 数字X射线系统60基于下述表述： X射线头41通常包括由信号源供电的X射线发生 管， 所述信号源使电子加速进入金属靶。 信号源通常包括提供加速电势的高压电源线。 因 此， 可以通过使用由第二无线链路64操作的第二无线电远程可控开关67来中断该高压电力 线从而终止X射线。
24、输出。 在该实施例中， 图像控制器61控制X射线处理并提供用于控制该过 程的用户界面。 设置X射线控制器25以提供曝光， 该曝光足以确保如果允许进行整个曝光则 所有患者都能够至少接收所需的X射线照射。 当用户通过用户界面66向图像控制器61输入 适当的命令来触发X射线成像过程时， 图像控制器61使用天线63与65之间的无线接口来触 发X射线发生器， 其中无线链路64闭合。 在图像控制器61检测到已经获得所需的X射线曝光 之后， 图像控制器61使用无线链路64与天线65之间的无线链路打开无线电远程可控开关 67。 在X射线控制器25中的其余预编程曝光不产生X射线。 0029 本发明的上述实施例可。
25、以有利地用于具有现有X射线发生器的牙科设备中。 通常， 这些X射线发生器由与数字图像控制器的制造商不同的制造商或商业实体制造。 本发明提 供了一种将X射线发生器从属于数字成像系统的方法， 该方法仅需要对X射线发生器进行最 小的改变。 这些变化可以在已经有X射线发生器的牙科诊所的现场提供， 或者由数字X射线 成像系统的制造商提供， 然后向牙医销售完整的系统。 0030 已经提供了本发明的上述实施例以说明本发明的各个方面。 然而， 应该理解， 可以 将在不同的具体实施方案中显示的本发明的不同方面组合到一起， 以提供本发明的其他实 施方案。 另外， 根据前面的描述和附图， 对本发明的各种修改将变得显而易见。 因此， 本发明 仅受所附权利要求的范围限制。 说 明 书 4/4 页 6 CN 108770337 A 6 图1 图2 说 明 书 附 图 1/2 页 7 CN 108770337 A 7 图3 说 明 书 附 图 2/2 页 8 CN 108770337 A 8 。