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用于三维牙科成像的静态口内层析合成成像系统、方法和计算机可读介质

阅读：209发布：2023-01-25

专利汇可以提供用于三维牙科成像的静态口内层析合成成像系统、方法和计算机可读介质专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及用于生成一个或多个二维(2D)x射线投影图像并且用于利用计算平台将一个或多个2D x射线投影图像重建成对象(诸如患者的牙齿 )的一个或多个3D图像的口内三维(3D)层析合成成像系统、方法和非暂态计算机可读介质，一个或多个3D图像然后可显示于监视器上以增强牙科疾病的诊断精度。口内3D层析合成成像系统可包括连接至铰接臂的一个端部的可壁装控制单元，铰接臂的另一端部连接至x射线源，x射线源配置成生成x射线辐射，x射线辐射由通过x射线检测器保持器保持于期望位置的x射线检测器采集，x射线检测器保持器在x射线源的发射区域处可移除地联接至准直器。，下面是用于三维牙科成像的静态口内层析合成成像系统、方法和计算机可读介质专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于对象的三维(3D)成像的静态口内层析合成系统，所述系统包括：
空间分布x射线源阵列，所述空间分布x射线源阵列包括一个或多个焦点；
自由度(DOF)装置，所述自由度装置在铰接臂的第一端部处附接至空间分布x射线源阵列，铰接臂的第一端部定位成最靠近于对象；
控制单元，所述控制单元包括电源和控制电子器件，所述控制电子器件配置成控制空间分布x射线源阵列，其中所述控制单元可附接至铰接臂的第二端部，其中所述控制单元穿过铰接臂的内部或沿着铰接臂经由电缆连接至空间分布x射线源阵列，并且其中所述控制单元可安装至壁或表面；
口内检测器，所述口内检测器配置成记录一个或多个x射线投影图像，其中所述一个或多个x射线投影图像的每一者通过空间分布x射线源阵列的一个或多个焦点的对应焦点所发射的x射线辐射来生成；和
 准直器，所述准直器设置于空间分布x射线源阵列和患者之间，其中所述准直器将空间分布x射线源阵列联接至x射线检测器，准直器配置成将空间分布x射线源阵列的一个或多个焦点所发射的x射线辐射限定至由口内检测器所界定的共同区域，
其中所述系统配置成利用计算平台执行层析合成重建以利用一个或多个x射线投影图像来生成一个或多个3D图像。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述空间分布x射线源阵列能够绕着由DOF装置所界定的三个独立轴旋转，以使空间分布x射线源阵列相对于对象对准。
3.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述准直器包括：
瞄准锥体；
第一准直器板，所述第一准直器板设置于空间分布x射线源阵列附近的瞄准锥体的第一端部处，其中所述第一准直器板包括一个或多个孔，每个孔配置成使空间分布x射线源阵列的一个或多个焦点的对应焦点所发射的x射线辐射准直化，和
第二准直器板，所述第二准直器板设置于口内检测器附近的瞄准锥体的第二端部处，其中所述第二准直器板包括共同孔，共同孔配置用于所有的一个或多个焦点，和其中所述第一准直器板和第二准直器板配置成使得一个或多个焦点的每一者的x射线辐射配置成准直至口内检测器的表面上的大体共同区域，而无空间分布x射线源、口内检测器或第一准直器板和/或第二准直器板的任何机械运动。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第一准直器板和第二准直器板相对于彼此设置于瞄准锥体的大体平行平面中。
5.根据权利要求3所述的系统，其中第一准直器板固定至空间分布x射线源阵列并且第二准直器板根据口内检测器的取向和/或尺寸为可互换的。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述准直器配置成使得焦点的每一者的x射线暴光在大约百分之一的有效检测器区域维度的范围内准直至口内检测器。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述空间分布x射线源阵列包括碳纳米管基场发射x射线源阵列。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述口内检测器为数字检测器，数字检测器与空间分布x射线源阵列的x射线暴光同步以在一次或多次扫描期间记录一个或多个x射线投影图像，并且其中所述一个或多个x射线投影图像的每一者通过空间分布x射线源阵列的一个或多个焦点的对应焦点所发射的x射线辐射来生成。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个x射线投影图像配置成通过数据传输线或其间的无线传输从口内检测器传输至计算平台，所述数据传输线将口内检测器与计算平台连接。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统配置成执行层析合成扫描，所述层析合成扫描包括收集一个或多个x射线投影图像，其中x射线暴光和收集一个或多个x射线投影图像配置成在预编程协议之后进行同步，所述预编程协议包括：
激活第一焦点以发射x射线辐射并持续x射线暴光时间，和触发口内检测器数据的采集并持续停留时间，其中所述停留时间为与x射线暴光时间相同的持续时间；
在停留时间之后，停用第一焦点以停止x射线辐射从其进行发射，和将口内检测器数据传输至计算平台并持续固定读出时间；
在固定读出时间之后，激活第二焦点以发射x射线辐射并持续x射线暴光时间，和触发新口内检测器数据的随后采集并持续停留时间；
在停留时间之后，停用第二焦点以停止x射线辐射从其进行发射，和将新口内检测器数据传输至计算平台并持续固定读出时间；和
重复激活步骤和停用步骤，直至采集最后焦点的最后x射线投影图像并传输至计算平台。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统配置成执行层析合成扫描，所述层析合成扫描包括收集一个或多个x射线投影图像，其中x射线暴光和收集一个或多个x射线投影图像配置成在预编程协议之后进行同步，所述预编程协议包括：
通过x射线暴光触发一个或多个x射线投影图像的每一者的口内检测器数据的采集并持续停留时间，其中所述x射线暴光包括对应焦点所发射的x射线辐射，并且其中所述停留时间对于一个或多个x射线投影图像的每一者进行预设；
在每次x射线暴光之后将口内检测器数据传输至计算平台；
在一个或多个x射线投影图像的每一者的采集之后重置口内检测器，和
重复触发步骤、传输步骤和重置步骤，直至采集并传输来自最后焦点的一个或多个x射线投影图像的最后一个。
12.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述控制单元配置成对于一个或多个焦点的每一者设置x射线管电流，一个或多个焦点的每一者配置为相同x射线管电流，
控制单元配置成将提取电压施加至每个对应焦点的阴极的提取栅极，并且一个或多个x射线投影图像的每一者的x射线暴光水平通过改变x射线暴光时间进行设定。
13.根据权利要求1所述的系统，还包括x射线检测器保持器，所述x射线检测器保持器配置成在x射线检测器保持器的第一端部处联接至准直器并且在x射线检测器保持器的第二端部处联接至口内检测器，其中所述口内检测器安装于x射线检测器保持器的第二端部处并且配置成放置于患者的口腔内部，并且其中所述x射线检测器保持器的第一端部联接至准直器的出射窗口。
14.根据权利要求13所述的系统，其中多个磁体设置于x射线检测器保持器的第一端部的表面和准直器上以将x射线检测器保持器磁性地联接至准直器。
15.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统以恒定暴光模式来操作，其中x射线暴光水平能够通过改变一个或多个焦点的每一者的x射线管电流来调整。
16.一种用于利用静态口内层析合成系统的三维(3D)成像的方法，所述方法包括：
将静态口内层析合成系统的空间分布x射线源阵列定位于患者的口腔外部，其中所述空间分布x射线源阵列包括一个或多个焦点；
利用x射线检测器保持器将x射线检测器定位于患者的口腔内部，x射线检测器保持器配置用于至少一个成像协议，其中所述x射线检测器保持器包括多个磁体，多个磁体设置于x射线检测器保持器的第一端部上，第一端部位于患者的口腔外部；
将第一准直器板提供于准直器的第一端部上和将第二准直器板提供于准直器的第二端部上，其中所述第二准直器板经选择以对应于用于至少一个成像协议的x射线检测器保持器的一个或多个方面；
通过将第二准直器板联接至准直器的第二端部和x射线检测器保持器的第一端部上，将空间分布x射线源阵列和准直器经由第二准直器板联接至x射线检测器保持器；
通过顺序地激活预设辐射剂量和x射线能量的一个或多个焦点的每一者从一个或多个观察角度采集患者的口腔的一个或多个x射线投影图像，其中所述一个或多个x射线投影图像为二维的(2D)；
将一个或多个x射线投影图像传送至计算平台；
利用一个或多个迭代重建算法从一个或多个x射线投影图像重建一个或多个3D层析合成图像；和
处理一个或多个3D层析合成图像并且将一个或多个3D层析合成图像显示于一个或多个监视器上，一个或多个监视器电连接至计算平台。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述一个或多个迭代重建算法包括执行迭代截短伪像减少方法以增强图像质量和使给定尺寸的x射线检测器的视场最大化。
18.根据权利要求16所述的方法，包括从投影方向生成一个或多个合成x射线投影图像，投影方向与收集一个或多个x射线投影图像的至少一者的方向相同或不同，其中所述一个或多个合成x射线投影图像为二维的(2D)。
19.根据权利要求18所述的方法，包括同时显示一个或多个3D层析合成图像和一个或多个合成x射线投影图像以增强牙科疾病的表征和诊断。
20.根据权利要求16所述的方法，包括从不同投影角度显示一系列的一个或多个x射线投影图像以增强一个或多个牙齿之间的邻近界面的可视化。
21.一种包括计算机可执行指令的非暂态计算机可读介质，所述计算机可执行指令当由计算机的处理器执行时控制计算机来执行方法，所述方法包括：
将静态口内层析合成系统的空间分布x射线源阵列定位于患者的口腔外部，其中所述空间分布x射线源阵列包括一个或多个焦点；
利用x射线检测器保持器将x射线检测器定位于患者的口腔内部，x射线检测器保持器配置用于至少一个成像协议，其中所述x射线检测器保持器包括多个磁体，多个磁体设置于x射线检测器保持器的第一端部上，第一端部位于患者的口腔外部；
将第一准直器板提供于准直器的第一端部上和将第二准直器板提供于准直器的第二端部上，其中所述第二准直器板经选择以对应于用于至少一个成像协议的x射线检测器保持器的一个或多个方面；
通过将第二准直器板联接至准直器的第二端部和x射线检测器保持器的第一端部上，将空间分布x射线源阵列和准直器经由第二准直器板联接至x射线检测器保持器；
通过顺序地激活预设辐射剂量和x射线能量的一个或多个焦点的每一者从一个或多个观察角度采集患者的口腔的一个或多个x射线投影图像，其中所述一个或多个x射线投影图像为二维的(2D)；
将一个或多个x射线投影图像传送至计算平台；
利用一个或多个迭代重建算法从一个或多个x射线投影图像重建一个或多个3D层析合成图像；和
处理一个或多个3D层析合成图像并且将一个或多个3D层析合成图像显示于一个或多个监视器上，一个或多个监视器电连接至计算平台。
22.根据权利要求21所述的非暂态计算机可读介质，包括使空间分布x射线源阵列绕着由自由度(DOF)装置所界定的三个独立轴线旋转以使空间分布x射线源阵列相对于患者的口腔对准，空间分布x射线源阵列附接至自由度装置。

说明书全文

用于三维牙科成像的静态口内层析合成成像系统、方法和计

算机可读介质

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本专利申请要求享有于2016年5月9日提交的美国临时申请系列No.62/333,614的优先权，该临时申请的内容全文以引用方式并入本文。

技术领域

[0003] 本文所公开主题涉及x射线射线摄影术。更特别地，本文所公开主题涉及用于三维牙科成像的静态口内层析合成系统、方法和计算机可读介质。

背景技术

[0004] 牙科射线摄影术在过去数十年已经历重要变化。然而，对更精确诊断成像方法的需求仍是高优先的。口内牙科x射线在Roentgen发现x射线辐射仅一年后引入。从那时起，牙科成像技术的进步已包括更灵敏的检测器技术、全景成像、数字成像和锥束计算机层析成像(CBCT)。计算机层析成像(CT)、磁共振成像(MRI)、超声(US)和光学技术也已研究用于牙科成像。

[0005] 口内射线摄影术为牙科成像的主要途径。其对于大多数例行牙科需求提供了较高分辨率和有限视场图像。然而，作为二维(2D)成像模式，该技术在深度维度上遭遇重叠结构的叠加和空间信息的丢失。全景成像(口外成像的普遍形式)使整个上颌、下颌、颞颚关节(TMJ)和相关联结构在单个图像中可视化，但相比于口内射线摄影术，其经受相当大几何失真并且具有较低空间分辨率。作为三维(3D)成像模式的CBCT已发现在牙科领域得到广泛认可，特别是用于手术规划过程(诸如牙科植入规划和正畸治疗规划)和牙髓病和病理病症的评估。然而，相比于2D射线摄影术，存在一些CBCT相关缺点，这些缺点为源于金属牙科修复体/器具的过量噪音和伪像，这降低了图像质量；相对于2D射线摄影术极大地增加的采集、重建和判读时间，从而降低了临床效率并且增加了财务成本；和显著较高的离子化辐射剂量，这增加了对患者的辐射负担。

[0006] 尽管有着许多技术进步，但是对于一些大多数常见牙科病症的射线摄影诊断精度多年以来尚未改善，并且在一些情况下仍为低下的。实例包括龋齿检测、根部断裂检测，和牙周骨损失评估。

[0007] 龋齿为最常见牙科疾病。世界健康组织估计60％至90％的学龄儿童和几乎所有成年人在某些时间点具有龋齿。如果足够早地检测到龋损(例如，在成洞之前)，那么它们可通过非手术手段来抑制并补充矿质。当龋损未检测到时，它们可演变成更严重的病症，这些病症可需要大规模修复、牙髓治疗和(在一些情况下)拔除。在过去数十年，龋齿的检测灵敏度尚未看到任何显著改善。2D口内射线摄影术为当前黄金标准，据报道，对于齿质损害的灵敏度在40％至70％的范围内并且对于牙釉质损害的灵敏度在30％至40％的范围内。CBCT未对龋齿检测提供显著改善。束硬化伪像和患者移动降低了结构锐度和清晰度。

[0008] 根部纵裂(VRF)的检测表示牙齿管理中具有严重后果的临床显著诊断任务。VRF视为与牙髓疗法相关联的大多数不利牙齿病症中的一者。VRF的整体检测仍为不良的。CBCT用以检测初始小根部断裂的能力受限于其较低分辨率。此外，过量束硬化、条纹伪像和噪音导致显著降低的灵敏度和显著增加的假阳性根部断裂诊断。

[0009] 牙科射线摄影术提供了重要信息以用于估计牙齿预后和用于做出与牙周疾病相关联的治疗决定。当前，2D口内射线摄影术为牙科成像的主要途径。其对于大多数例行牙科需求提供了较高分辨率图像和有限视场。然而，由于3D对象的2D表示，该技术受限。2D图像在深度维度上导致重叠结构的叠加和空间信息的丢失。因此，重要维度关系模糊，观察锐度降低，感兴趣对象丢失，并且病变对比度降低。另一方面，全景成像(口外成像的普遍形式)使整个上颌、下颌、颞颚关节(TMJ)和相关联结构在单次扫描中可视化。其经受相当大的几何失真并且具有相比于口内射线摄影术的较低空间分辨率。

[0010] 这些诊断任务示出了对诊断成像系统的临床需求，该诊断成像系统具有高分辨率、3D能力、降低金属伪像灵敏度和对患者的较低辐射负担。

[0011] 数字层析合成成像为3D成像技术，该3D成像技术从有限角度系列的投影图像提供了重建切片图像。数字层析合成通过从重叠正常解剖结构减少视觉混乱而改善了解剖结构的可视度。当前临床层析合成应用的一些实例包括胸部成像、腹部成像、肌肉骨骼成像和乳腺成像。

[0012] 层析合成技术的变型(称为孔径调谐计算机层析摄影术(TACT))在20世纪90年代后期研究用于牙科成像。相比于传统射线摄影术，TACT显著地改善了大多任务的诊断精度。这些改善包括根部断裂检测、牙周骨损伤的检测和量化、植入位点评估，和阻生第三臼齿的估计。然而，龋齿的结果尚无定论。

[0013] TACT临床上不适用，因为该技术对于患者成像是不实际的。传统x射线管为单像素装置，其中x射线从固定点(焦点)发射。为采集多个投影图像，x射线源绕着患者机械地移动。受托标记物用于确定成像几何形状。该方法耗时(例如，每次扫描大约30分钟)并且需要高超操作员技术来实现图像采集。精确地确定成像几何参数的困难和由于源的机械运动的长成像采集时间使得TACT不切实际。使用单个x射线源的3D口内成像的TACT的任何变型都具有类似缺陷和缺点。

[0014] 口外层析合成已通过利用实验装置以及通过利用CBCT在患者调查中进行研究。口外几何形状需要高辐射剂量。图像质量受限于散焦结构的串扰。为避免高辐射剂量，利用单个机械扫描x射线源的口内层析合成已在专利文献中进行描述，并且利用单个传统x射线源和旋转模型已在近期出版物中进行研究。遗憾的是，上文对于TACT所描述的限制条件仍与这些方法相同，这些限制条件主要由传统单个焦点x射线管引起。

[0015] 因此，存在对用于3D牙科成像的静态口内层析合成系统、方法和计算机可读介质的需求，其可快速地获得3D牙科图像，该3D牙科图像具有与对患者具有相当大辐射剂量的传统2D口内牙科成像相同的空间分辨率。发明内容

[0016] 当前所公开主题涉及从一个或多个二维(2D)x射线投影图像生成对象的三维(3D)层析合成图像，特别是患者牙齿的图像。

[0017] 根据本文主题的一个方面，提供了一种用于对象的三维(3D)成像的静态口内层析合成系统，该系统包括：空间分布x射线源阵列，该空间分布x射线源阵列包括一个或多个焦点；自由度(DOF)装置，该自由度装置在铰接臂的第一端部处附接至空间分布x射线源阵列，该铰接臂的第一端部定位成最靠近于对象；控制单元，该控制单元包括电源和控制电子器件，该控制电子器件配置成控制空间分布x射线源阵列，其中控制单元可附接至铰接臂的第二端部，其中控制单元穿过铰接臂的内部或沿着铰接臂经由电缆连接至空间分布x射线源阵列，并且其中控制单元可安装至壁或表面；口内检测器，该口内检测器配置成记录一个或多个x射线投影图像，其中一个或多个x射线投影图像的每一者通过从空间分布x射线源阵列的一个或多个焦点的对应焦点所发射的x射线辐射来生成；和准直器，该准直器设置于空间分布x射线源阵列和患者之间，其中该准直器将空间分布x射线源阵列联接至x射线检测器，该准直器配置成将从空间分布x射线源阵列的一个或多个焦点所发射的x射线辐射限定至由口内检测器所界定的共同区域，该口内检测器还已知为x射线检测器。静态口内层析合成系统配置成利用计算平台来执行层析合成重建以利用一个或多个x射线投影图像生成一个或多个3D图像。

[0018] 根据本文主题的另一个方面，提供了一种用于利用静态口内层析合成系统的三维(3D)成像的方法，该方法包括：将静态口内层析合成系统的空间分布x射线源阵列定位于患者的口腔外部，其中空间分布x射线源阵列包括空间上分布于一个或多个阳极上的一个或多个焦点；利用x射线检测器保持器将x射线检测器定位于患者的口腔内部，该x射线检测器保持器配置用于至少一个成像协议，其中x射线检测器保持器包括多个磁体，该多个磁体设置于x射线检测器保持器的第一端部上，该第一端部位于患者的口腔外部；将第一准直器板提供于准直器的第一端部上和将第二准直器板提供于准直器的第二端部上，其中第二准直器板经选择以对应于用于至少一个成像协议的x射线检测器保持器的一个或多个方面；通过将第二准直器板联接至准直器的第二端部和x射线检测器保持器的第一端部上，将空间分布x射线源阵列和准直器经由第二准直器板联接至x射线检测器保持器；通过顺序地激活预设辐射剂量和x射线能量的一个或多个焦点的每一者从一个或多个观察角度采集患者的口腔的一个或多个x射线投影图像，其中一个或多个x射线投影图像为二维的(2D)；将一个或多个x射线投影图像传送至计算平台；利用一个或多个迭代重建算法从一个或多个x射线投影图像重建一个或多个3D层析合成图像；和处理一个或多个3D层析合成图像并且将一个或多个3D层析合成图像显示于一个或多个监视器上，该一个或多个监视器电连接至计算平台。

[0019] 根据本文主题的又一个方面，提供了一种包括计算机可执行指令的非暂态计算机可读介质，该计算机可执行指令当由计算机的处理器执行时控制计算机来执行方法，该方法包括：将静态口内层析合成系统的空间分布x射线源阵列定位于对象的第一侧或患者的口腔外部，该空间分布x射线源阵列包括一个或多个焦点；利用x射线检测器保持器将x射线检测器定位于对象的第二侧或患者的口腔内部，该x射线检测器保持器配置用于至少一个成像协议，该x射线检测器保持器包括多个磁体，该多个磁体设置于x射线检测器保持器的第一端部上，该第一端部位于对象的第一侧或患者的口腔外部；将第一准直器板提供于准直器的第一端部上和将第二准直器板提供于准直器的第二端部上，该第二准直器板经选择以对应于用于至少一个成像协议的x射线检测器保持器的一个或多个方面；通过将第二准直器板联接至准直器的第二端部和x射线检测器保持器的第一端部上，将空间分布x射线源阵列和准直器经由第二准直器板联接至x射线检测器保持器；通过顺序地激活预设辐射剂量和x射线能量的一个或多个焦点的每一者从一个或多个观察角度采集对象或患者的口腔的一个或多个x射线投影图像，该一个或多个x射线投影图像为二维的(2D)；将一个或多个x射线投影图像传送至计算平台；利用一个或多个迭代重建算法从一个或多个x射线投影图像重建一个或多个3D层析合成图像；和处理一个或多个3D层析合成图像并且将一个或多个3D层析合成图像显示于一个或多个监视器上，该一个或多个监视器电连接至计算平台。

[0020] 尽管本文所公开主题的一些方面已在上文陈述并且整体地或部分地通过当前所公开主题来实现，但是当结合附图考虑时，随着描述进展，其它方面将变得显而易见，如下文最佳地描述。

附图说明

[0021] 本发明主题的特征和优点根据下述详细描述将更容易理解，下述详细描述应结合附图来阅读，这些附图仅通过解释性和非限制性实例的方式给出，并且其中：

[0022] 图1根据本文的公开内容为示出口内层析合成系统的一个实例实施例的透视图，该口内层析合成系统具有x射线源和x射线检测器之间的固定链接件；

[0023] 图2A根据本文的公开内容为示出图1的x射线源和x射线检测器之间的固定链接件的顶视图；

[0024] 图2B根据本文的公开内容为示出x射线源和x射线检测器之间的插座的顶部透视图；

[0025] 图3A根据本文的公开内容为示出用于口内层析合成系统的几何校准装置的一个实例实施例的前透视图；

[0026] 图3B根据本文的公开内容为示出图3A的几何校准装置的实例实施例的后透视图；

[0027] 图4根据本文的公开内容为示出用于利用图3A至图3B的实例几何校准装置来确定层析合成成像几何的过程的实例图像捕获；

[0028] 图5A至图5D根据本文的公开内容为示出用于口内层析合成系统的实例几何校准装置的示意图；

[0029] 图6A至图6C根据本文的公开内容为示出利用图5A至图5D的几何校准装置的实例光图案的示意图；

[0030] 图7根据本文的公开内容为示出用于口内层析合成系统的几何校准装置的一个实例实施例的示意图；

[0031] 图8根据本文的公开内容为示出用于与实例计算平台交互的三维(3D)牙科成像的静态口内层析合成系统的一个实例实施例的系统示意图；

[0032] 图9根据本文的公开内容为示出用于3D牙科成像的静态口内层析合成系统的一个实例实施例的透视图，该静态口内层析合成系统具有铰接臂，该铰接臂在一个端部具有自由度装置并且在另一端部具有电子器件和电源；

[0033] 图10根据本文的公开内容为示出用于x射线传感器和/或检测器的实例保持器的一个实施例的透视图；

[0034] 图11A和图11B根据本文的公开内容为示出图10的检测器保持器至准直器的磁联接件的一个实例实施例的详细透视图；

[0035] 图12根据本文的公开内容为示出准直器的一个实例实施例的透视图，该准直器具有第一x射线限制准直器板和第二x射线限制准直器板；

[0036] 图13根据本文的公开内容为示出图12的第一x射线限制准直器板的透视图；

[0037] 图14根据本文的公开内容为实例准直器的示意图，该实例准直器将每个焦点的x射线束准直至检测器区域上；

[0038] 图15根据本文的公开内容为自由度装置的一个实例实施例的透视图，该自由度装置具有三个旋转自由度；

[0039] 图16根据本文的公开内容为示出线性x射线源阵列的一个实例实施例的透视图；

[0040] 图17A根据本文的公开内容为线性x射线源阵列相对于x射线传感器和/或检测器的一个实例实施例的相对取向的示意图，使得扫描方向大体垂直于根部-冠部方向；

[0041] 图17B根据本文的公开内容为线性x射线源阵列相对于x射线传感器和/或检测器的一个实例实施例的相对取向的示意图，使得扫描方向大体平行于根部-冠部方向；和[0042] 图18根据本文的公开内容为用于利用静态口内层析合成系统的3D牙科成像的静态口内层析合成方法的一个实例实施例的利用流程图的示意图，该静态口内层析合成方法包括合成二维(2D)口内图像的形成和显示。

具体实施方式

[0043] 当前所公开主题涉及用于三维(3D)牙科成像应用的静态口内层析合成系统、方法和计算机可读介质，但是本领域的技术人员将理解，该静态口内层析合成系统、方法和计算机可读介质可用于牙科成像之外的应用。例如，本文所描述的系统可以静态数字乳腺层析合成(s-DBT)系统的方式进行修改，诸如美国专利No.7,751,528所公开，该专利的整体以引用方式并入本文。需注意，s-DBT系统的静态设计通过消除由x射线管运动所引起的图像模糊增加了系统空间分辨率。通过集成有高帧率检测器，还实现了较快扫描时间以使患者在压力下的运动和不适最小化。该s-DBT的静态设计(无机械运动的约束)还允许对于较好深度分辨率的较宽角度层析合成扫描，而不改变扫描时间。

[0044] 在一些方面，本文所描述的静态口内层析合成系统、方法和计算机可读介质用于牙科成像应用。具体地，静态口内层析合成系统利用置于患者的口腔内部的x射线检测器可用于口内成像应用。在其它方面，静态层析合成系统利用置于患者的口腔外部的x射线检测器可用于口外成像应用。

[0045] 在一些方面，静态口内层析合成系统、方法和计算机可读介质可用于双能量应用。例如，对于正在成像的各个对象，可收集两个完整组的x射线投影图像。第一组可以第一x射线能量进行收集，而第二组可以第二x射线能量进行收集，其中第一x射线能量不同于第二x射线能量。根据一个此类方面，两组的x射线图像以两个不同x射线阳极电压进行收集并且然后进行处理、重建和扣除以增强某些特征(诸如，例如龋齿)的对比度。根据另一个此类方面，在各个观察角度，可采集两个投影图像，一个以第一x射线能量采集并且另一个以第二x射线能量采集。

[0046] 因此，当前所公开主题提供了用于3D牙科成像的静态口内层析合成系统、方法和计算机可读介质。根据一些实施例，用于3D牙科成像的静态口内层析合成系统、方法和计算机可读介质可包括x射线源、x射线检测器(用于定位于患者的口腔内部)、几何校准装置和控制电子器件，该控制电子器件用于获得患者的口腔内的对象的感兴趣区域(ROI)(例如，牙齿)的多个投影视图而无须移动x射线源、x射线检测器或ROI。图1示出了口内层析合成系统的一个此类实施例，通常标记为100。系统100可包括x射线源(通常标记为110)、x射线检测器120、控制单元(通常标记为130)、准直器(通常标记为140)和x射线检测器保持器150。在一些方面，系统100可安装成使得其为不可移动的。例如，系统100可从顶棚、壁等进行安装。在其它方面，系统100可为可移动的。例如，系统100可包括轮，可放置于可移动推车上、手推车上、架台上等。图1示出了可移动推车(通常标记为102)，系统100利用机械臂(通常标记为104)附接至可移动推车102上。机械臂104可绕着枢轴或铰接接头为旋转地和/或轴向上可移动的，以绕着待成像的对象调整系统100的位置。因此，通过利用可移动推车102和机械臂104，系统100可自由地移动和旋转以用于相对于对象的最佳定位。任选地，可移动推车
102可包括可充电电池(未示出)，该可充电电池可提供成像用电力，从而减少对用于向系统
100供能的电线和/或线材的需求。

[0047] x射线源110可配置成将x射线束(例如，108，图2A)引导朝向放置对象的ROI(例如，患者的牙齿)的地点或位置。x射线束可从多个不同角度引导朝向该地点或位置。另外，x射线源110、x射线检测器120和对象可定位成使得所生成x射线束通过x射线检测器120来检测。在一些方面，x射线源110可包括空间分布x射线源阵列(例如，310，图3A)，该空间分布x射线源阵列定位成使得将所生成x射线束大体引导朝向对象并且可穿过对象的ROI。在一些方面，对象的ROI可改变，因为相同对象的不同ROI可在一个或多个成像会话期间进行成像。

[0048] 在一些方面，x射线源110的x射线源阵列可包括分布为线性阵列的多个可单独编程的x射线像素(例如，312，图3A)。另选地，x射线像素可沿着x射线源110以二维矩阵非线性地分布为例如弧形、圆形的周长、多边形等。在一些方面，阵列中的x射线像素可均匀地隔开和/或成角度以用于将x射线束引导朝向对象的ROI。无论如何，x射线像素可在任何合适位置布置成使得将x射线束大体引导朝向对象并且x射线束通过x射线检测器120来检测。需注意，x射线源110和x射线检测器120可在对象由x射线源110的照射和由x射线检测器120的检测期间相对于彼此为静止的。x射线源110可关于预定停留时间和预定x射线剂量水平对顺序激活(例如，一次激活一个像素)进行控制(例如，通过控制单元130)。

[0049] 在一些方面，源110的x射线源阵列可例如包括10个到100个之间的像素，例如，特别地25个像素。每个像素可包括例如碳纳米管(CNT)场发射基阴极(诸如可商购得自制造商(包括例如XinRay系统公司)的那些)、用以提取电子的栅极电极，和用以将场发射电子聚焦至目标(例如，阳极)上的小区域或焦点的一组电子聚焦透镜(例如，EinZel型静电聚焦透镜)。需注意，CNT阴极为可瞬间接通和断开的冷阴极。这样，相比于基于热离子阴极(例如，阴极射线管、微波管、x射线管等)的传统真空电子，利用CNT阴极可减小源110的加热时间和热生成。另选地，每个像素可包括热离子阴极、光阴极等。

[0050] 在一些方面，在x射线源像素线性地布置成平行于检测器平面(非弧形)的情况下，像素至源距离从像素至像素可改变。为补偿x射线束行进距离的该变化，每个像素的x射线管电流可进行单独地控制和调整(例如，通过控制单元130)，使得虚线表面处的通量强度保持相同。

[0051] 焦点的尺寸和/或由x射线源110的x射线源阵列的每个像素所生成的x射线通量可通过控制单元130进行调整。焦点的尺寸可在0.05mm和2mm之间的范围内。系统100对于每个x射线源像素可设计各向同性0.2×0.2mm有效焦点尺寸。单个焦点尺寸可通过调整聚焦电极的电势(例如，电压)进行调整。为使电流波动和延迟最小化并且也为减小像素至像素变化，可并入电气补偿回路以自动地调整栅极电压来维持恒定预设发射电流。CNT阴极的区域可选择成使得约10mA的峰值x射线管电流可以0.2×0.2mm的有效焦点尺寸来获得。需注意，50mA至100mA的较高x射线峰值电流可通过增加CNT区域和焦点尺寸来获得。

[0052] 在一些方面，x射线检测器120可配置用于投影图像的口内或口外检测。例如，x射线检测器120可包括口内x射线检测器，该口内x射线检测器配置成定位于患者口腔的内部中的患者牙齿之后。x射线检测器120可包括快帧率，大约1至100帧每秒(例如，赫兹)。x射线检测器120还可包括高空间分辨率，其中像素尺寸在10×10微米至200×200微米的范围内以检测对象的投影图像(例如，患者口腔内的牙齿)。

[0053] x射线检测器120可配置成从不同角度收集对象的投影图像以用于层析合成。为此，可存储于系统100的外壳132中的控制单元130可配置成顺序地激活电子发射像素的x射线源阵列(如本文所描述)并且可配置成调控每个焦点的x射线通量的强度，该电子发射像素以预定暴光时间、辐射剂量和x射线能量空间地分布于x射线源110的区域上(例如，真空室的一个或多个阳极上)。x射线源110可与x射线检测器120电气地连接，使得投影图像从源自每个焦点的辐射进行记录。需注意，通过从每个焦点直接地读取辐射，读取x射线管电流或读取阴极电流，控制单元130可基于x射线源110的x射线源阵列和对象之间的距离而改变x射线辐射的强度。这样，从每个观察角度递送至对象的x射线剂量大体相同。

[0054] 在一些方面，各个焦点的尺寸和/或由x射线源110所生成的x射线通量可通过控制单元130进行调整。例如，通过增加碳纳米管区域和焦点尺寸，控制单元130可将x射线源110(其对于每个焦点以至多100kVp和至多10mA至20mA管电流进行操作，并且焦点尺寸在0.1mm至1.5mm的范围内)调整至50mA至100mA的较高x射线峰值电流。在一些方面，通过调整聚焦电极的电势，控制单元130还可调整单个焦点尺寸。在一些方面，控制单元130可使电流波动最小化并且通过并入电气补偿环路可减小像素至像素变化以调整栅极电压来维持恒定预设发射电流。

[0055] 准直器140可放置于x射线源110的窗口和检测器120之间以将x射线辐射限定至对象的ROI。在一些方面，准直器140的第一端部可固定至x射线源110，同时准直器140的第二端部可为可塌缩的和/或可在检测器120的方向上渐缩。

[0056] 在一些实施例中，机械固定件(例如，x射线检测器保持器150)可在已知固定位置将x射线源110连接地附接至x射线检测器120。因此，x射线源110相对于x射线检测器120的位置始终可为已知的并可得以维持。另选地，x射线焦点相对于x射线检测器120的位置无需通过x射线检测器120和x射线源110之间的物理连接部进行确定。相反，几何校准装置可用于确定x射线源110相对于x射线检测器120的位置，并且从而检测x射线焦点相对于x射线检测器120的位置。

[0057] 现参考图2A，示出了系统100的更详细视图。特别地，x射线源110、x射线检测器120和x射线检测器保持器150之间的关系以更详细方式示出。如图2A所示，x射线检测器保持器150将x射线源110以相对于彼此的已知距离固定至x射线检测器120。在一些方面，x射线检测器保持器150的第一端部固定至x射线源110，而x射线检测器保持器150的第二端部固定至x射线检测器120。在一些方面，源110的x射线源阵列包括多个像素，每个像素定位于已知地点并且设置成以已知角度向内指向对象。因此，当x射线源110和x射线检测器120以彼此隔开的固定距离进行设置时，由x射线源阵列像素所生成的焦点相对于x射线检测器120的精确位置为已知的。

[0058] 例如，在图2A中，x射线源110和x射线检测器120由x射线检测器保持器150牢固地分开距离D。在该实例中，x射线源110包括线性x射线源阵列，并且x射线源检测器120配置为口内检测器以用于放置于患者的口腔中来使患者的牙齿(通常标记为106)成像。x射线检测器120可设置于牙齿106的特定ROI之后。因此，当激活x射线源110时，可生成x射线束(通常标记为108)以投影通过牙齿106的ROI并投影至x射线检测器120上。因为距离D为固定已知量，所以由x射线源阵列像素所生成的焦点相对于x射线检测器120的精确位置为已知的。这样，2D投影图像至3D图像的重建可得以改善。

[0059] 参考图2B，示出了利用x射线检测器保持器150的替代方案。具体地，装置(通常标记为200)可用于将x射线源(例如，110)以相对于彼此的已知距离连接至x射线检测器(例如，120)。在一些方面，装置200可包括插座210，插座210可附接至x射线源并且可连接可附接至x射线检测器的连接臂220。在装置200用于口内层析合成系统(例如，100)中的情况下，插座210可附接至x射线源(例如，110)并且可磁性地连接连接臂220，连接臂220可附接至定位于患者的口腔内的口内x射线检测器(例如，120)。

[0060] 在一些方面，插座210可包括任何合适材料，例如，任何金属或金属材料(例如，铝(Al)、钢、铁(Fe)、其合金，等等)、任何非金属材料(例如，塑料、聚合物，等等)、非磁性材料、磁性材料，和/或其任何组合。插座210可包括配置用于附接至x射线源的金属插座。插座210可包括中空内部(通常标记为212)以允许x射线辐射从x射线源阵列的准直化。为附接至连接臂220，插座210可包括沿着外部侧表面设置的成角度通道(通常标记为214)。通道214可沿着插座210的整个长度设置并且可对应地设定尺寸和成形以接纳连接臂220的纵向部分222的凸起内表面228。

[0061] 在一些方面，连接臂220可包括任何合适材料，例如，任何金属或金属材料(例如，铝(Al)、钢、铁(Fe)、其合金，等等)、任何非金属材料(例如，塑料、聚合物，等等)、非磁性材料、磁性材料，和/或其任何组合。例如，连接臂220可包括磁性纵向部分222、弯头224和x射线检测器保持器226。弯头224的第一端部可设置朝向纵向部分222的一个端部并且可从纵向部分垂直地延伸，从而与纵向部分形成直角。x射线检测器保持器226可设置于弯头224的第二端部处，并且可配置成牢固地保持x射线检测器(例如，120)。在x射线检测器为口内x射线检测器的情况下，x射线检测器保持器226可配置成将口内x射线检测器牢固地定位于患者的口腔内。

[0062] 连接臂220的纵向部分222可包括凸起内表面228，凸起内表面228可设定尺寸和成形以可移除地接纳于插座210的通道214中。在一些方面，连接臂220可配置成经由磁附接件移入与插座210的附接和移出与插座210的附接。例如，磁附接件可包括金属触点(通常标记为216)，该金属触点沿着通道214和纵向部分222的凸起内表面228中的一者或两者的长度而提供。金属触点216可配置成对通道214和内表面228之间的对准和连接的精确度提供即时反馈。此外，此类触点216可允许装置220的快速释放功能，该快速释放功能例如在患者突然移动的情况下可为有用的。

[0063] 现参考图3A至图3B，示出了使用于口内层析合成系统中的几何校准装置(通常标记为300)的第一实例实施例，该口内层析合成系统包括x射线源310和x射线检测器320。几何校准装置300可包括例如板或屏幕330、至少一个光源340、相机350，和至少一个陀螺仪360或用于配置成计算和/或检测取向和旋转的任何其它装置。

[0064] 在一些方面，x射线检测器320相对于x射线源310的位置可进行固定，甚至在其中x射线源310和x射线检测器320未彼此物理地连接的实施例中。例如，图3A和图3B示出的是，x射线源310和x射线检测器320未由机械链接件物理地分离，诸如图1至图2B的x射线检测器保持器150，该机械链接件可以其它方式维持x射线源对x射线检测器的固定位置。相反，x射线源310和x射线检测器320可彼此物理地分离，使得x射线检测器320相对于x射线源310的相对位置可通过几何校准技术来动态地确定，如下文更详细地所描述。

[0065] 在一些方面，x射线源310可包括x射线源阵列(通常标记为312)，该x射线源阵列可包括可单独编程的x射线像素314。如图3A的实例实施例中所示，5个至20个像素314可分布为大体线性阵列并且可配置成将x射线投影至x射线检测器320上，从而生成对象的ROI(例如，患者的牙齿)的投影图像。然而，因为x射线源310和x射线检测器320未彼此物理地连接，所以几何校准装置300可用于几何学上校准x射线检测器320相对于x射线源310的位置。

[0066] 在一些方面，至少一个光源340可将光束(通常标记为342)投影至板330上以产生光点(通常标记为344)，以确定板330相对于x射线源310的平移位置。在一些方面，x射线检测器320可物理地连接至板330。例如，横杆322可用于将x射线检测器320固定至板330。横杆322可包括例如2cm和20cm之间的大致长度。在一些方面，横杆322的长度可为可调整的。板
330可包括纸材、塑料、金属或此类材料的任何组合，这些材料具有大致例如5cm和20cm的维度。在一些方面，横杆322可将板330固定至x射线检测器320使得板330处于平行于x射线检测器320所处于平面的平面。在其它方面，板330可相对于x射线检测器320成角度。

[0067] 在一些方面，在检测器320配置为口内x射线检测器的情况下，板330可从患者的口腔突出。因此，通过板330相对于x射线源310的角度和平移位置的确定，x射线检测器320相对于x射线源310的位置可确定，因为板330可以已知固定距离连接至x射线检测器320。

[0068] 在一些方面，至少一个光源340可投影至板330上。例如，至少一个光源340可包括低功率激光或配置成投影至板330上的其它光，例如具有650nm 波长的5mW激光指示器。至少一个光源340可安装或以其它方式附接至x射线源310和/或准直器。如图3A至图3B所示，所示实施例具有四个光源340，每个光源定位于x射线源310的独立角部处。四个光源340的每一者可朝向板330成角度以将光束342投影至板330上，并且从而产生四个独立光点344(参见，例如334A-D，图4)。根据四个光源340的每一者指向板330的入射角度，光点344可形成矩形、方形、三角形或任何其它形状，其中产生光点344的每个投影光束342形成此类投影形状的角部顶点。在一些方面，每个光源340安装至x射线源310上的入射角度可为已知的，并且可用于确定板330相对于x射线源310的平移位置。需注意，以这种方式定位至少一个光源340可导致由板330上的投影光束342产生的光点344所形成的形状随着板330移动更远离x射线源310而变得较小，并且随着移动更靠近x射线源310而变得较大。

[0069] 在一些方面，相机350可记录板330上的投影光点344的位置以确定板330相对于x射线源310的平移位置。在一些方面，相机350还可配置成在其中存在对象或系统的无意移动的成像过程期间提供运动追踪和校正。相机350可包括高分辨率高速数字相机，其可安装于已知位置，例如，x射线源310或准直器(未示出)上。如图3A至图3B所示，相机350可居中地安装于x射线源310的顶表面上并且相邻于x射线源310的前表面边缘。在一些方面，相机350可将捕获摄影图像传输至计算平台(参见，例如，804，图8)。例如，相机350可将捕获板330上光点344的位置的摄影图像传输至计算平台以确定板330相对于x射线源310的平移位置，并且从而确定x射线检测器320相对于x射线源310的位置。

[0070] 在一些方面，可包括至少一个陀螺仪360以确定板330相对于x射线源310的角度位置。例如，至少一个陀螺仪360可包括Parallasx陀螺仪模块3轴线L3G4200D，其可商购得自制造商，包括例如Parallax公司。因此，确定板330相对于x射线源310的角度位置可以多种技术的一种来实现。例如，第一技术可包括将第一陀螺仪360安装于x射线源310处和将第二陀螺仪(未示出)安装于板330处并且在计算平台处比较得自每个陀螺仪的数据点。在另一个实例中，第二技术可包括通过将板330定位于与x射线源阵列310相同的平面中而重置板330，重置安装于x射线源310处的第一陀螺仪360的数据，和在成像过程期间测量得自初始x射线源平面的偏差。

[0071] 现参考图4，得自相机(例如，350)的示例性图像捕获示出了源自光束342的捕获图像，光束342投影至板330上并且产生光点(通常标记为344A-D)。在该实例中，四个独立光点344A-D从光束342产生，光束342从四个独立光源340生成，四个独立光源340以与上文参考图3A至图3B所描述类似的方式布置，其中各个光点344A-D形成矩形形状的一个角部或顶点。可界定坐标系统以建立x、y和z方向以用于确定x射线检测器320相对于x射线源310的平移位置。在一些方面，各个光点之间的距离可确定板330相对于x射线源310的z偏移。例如，在第一光点344A和第二光点344B之间所测量的水平或x距离bx或在第二光点344B和第三光点344C之间所测量的竖直或y距离by可确定板330和因此x射线检测器320相对于x射线源
310的z偏移，因为光点344A-D之间的距离通过附接至至少一个光源340的任何衍射光栅、至少一个光源340的波长和z偏移的规定来唯一地确定。在其它方面，从光点至板330的边缘的距离对板330的相对边缘之间的距离的比率可确定板330相对于x射线源310的x偏移或y偏移。例如，从光点344D至板330的边缘的水平或x距离ax对板330的两个相对边缘之间的水平或x距离cx的比率(例如，ax/cx)可确定板330和因此x射线检测器320相对于x射线源310的x偏移。在另一个例示性实例中，从光点344D至板330的边缘的竖直或y距离ay对板330的两个相对边缘之间的竖直或y距离cy的比率(例如，ay/cy)可确定板330和因此x射线检测器320相对于x射线源310的y偏移。

[0072] 现参考图5A至图5D，示出了使用于口内层析合成系统中的示例性几何校准装置(通常标记为500)的第二实例实施例，该口内层析合成系统包括x射线源510和x射线检测器520。在此，示出了利用几何校准装置500的层析摄影图像的实例顺序采集。在图5A示出了几何校准装置500的初始设置的情况下，图5B至图5D示出了x射线源的阵列中的不同阴极在两个不同位置(例如，图5B至图5C所示的第一位置和图5D所示的第二位置)的顺序激活。需注意，装置500可包括例如板或屏幕530、光源540和相机550。

[0073] 参考图5A，装置500可在2D投影图像的采集之前以初始配置进行配置。尽管x射线检测器520相对于x射线源510的位置可进行固定，但是x射线源510和x射线检测器520在该实施例中示为未彼此物理地连接。因此，机械链接件未连接且维持x射线源510和x射线检测器520之间的固定间距。相反，x射线源510和x射线检测器520彼此物理地分离，使得x射线检测器520相对于x射线源510的相对位置可通过几何校准技术来动态地确定，如下文更详细地所描述。在一些方面，x射线源510可包括x射线源阵列(通常标记为512)，该x射线源阵列可包括可单个编程的x射线像素516。如图5A至图5D所示，九个像素516可分布为线性阵列，并且可配置成单独地激活以将x射线束(通常标记为514)(参见，例如图5B至图5D)顺序地投影至x射线检测器520上来生成对象502的ROI(例如，患者的牙齿)的投影图像。然而，因为x射线源510和x射线检测器520未彼此物理地连接，所以几何校准装置500可用于几何学上校准x射线检测器520相对于x射线源510的位置。

[0074] 在一些方面，x射线检测器520可物理地连接至板530。例如，横杆522可用于将x射线检测器520固定至板530。横杆522可包括例如大致在2cm和20cm之间的长度。在一些方面，横杆522的长度可为可调整的。板530可包括例如纸材、塑料、金属，或其任何组合。在一些方面，横杆522可将板530固定至x射线检测器520使得板530处于平行于x射线检测器520所处于平面的平面。在其它方面，板530可相对于x射线检测器520成角度。

[0075] 在一些方面，在检测器520配置为口内x射线检测器的情况下，板530可从患者的口腔突出。因此，通过板530相对于x射线源510的角度和平移位置的确定，x射线检测器520相对于x射线源510的位置可确定，因为板530可以以已知且固定的距离连接至x射线检测器520(例如，利用横杆522)。板530可由纸材、塑料、金属或其此类材料的任何组合制成，其尺寸大约在例如5cm和20cm之间。

[0076] 光源540可配置成将光束(通常标记为542)投影至板530上并且产生光点(通常标记为544)以确定板530相对于x射线源510的平移位置。在一些方面，相比于几何校准装置300的第一实施例，可需要仅一个光源540。光源540可安装或以其它方式附接至x射线源510和/或准直器(未示出)。在一些方面，光源540与相机550为一体的，其均可配置成附接至源
510。如图5A至图5D所示，光源540可与相机550一起安装并且居中地安装于x射线源510上并相邻于其前表面边缘。需注意，光源540可包括低功率激光或配置成投影至板530上的其它光，例如具有650nm波长的5mW激光指示器。

[0077] 在一些方面，具有已知衍射线距的至少一个衍射光栅(未示出)可以已知相对位置附接至x射线源510。例如，可利用一维(1D)衍射光栅。在另一个实例中，可使用两个光栅，其中第一光栅为1D衍射光栅并且第二光栅为2D衍射光栅。在一些方面，光栅可各自包括可彼此类似或不同的衍射线距。衍射线距可包括栅格中各个衍射线之间的距离。在其它方面，光栅可包括相同光学维度，并且可相对于彼此在不同方向上进行取向。在几何校准装置500包括至少一个衍射光栅的情况下，光源540可安装成使得光束542在相对于x射线源510的已知地点穿过衍射光栅，其中穿过光栅导致光源540在竖直(y)和水平(x)方向上根据下述分离公式进行分离：其中m＝0,1,2,3......以指示衍射点的量级，λ为光源540的波长，D为板530距衍射原点的距离，并且d为衍射光栅狭缝间距。

[0078] 在一些方面，相机550可记录板530上的投影光点544的位置以确定板530相对于x射线源510的平移位置。在一些方面，相机550还可配置成在其中存在对象502或系统(例如，系统100)的无意移动的成像过程期间提供运动追踪和校正。相机550可包括高分辨率高速数字相机，其可安装于已知位置，例如，x射线源510或准直器上。如上文所讨论，相机550以及光源540可居中地安装于x射线源510上并相邻于x射线源510的前表面边缘。在一些方面，相机550可将捕获摄影图像传输至计算平台(参见，例如，804，图8)。例如，相机550可将捕获板530上光点544的位置的摄影图像传输至计算平台以确定板530相对于x射线源510的平移位置，从而确定x射线检测器520相对于x射线源510的位置。

[0079] 因此，光源540以及相机550可朝向板530成角度以将光束542投影通过至少一个衍射光栅并且投影至板530上，并且从而在屏幕530的不同位置处产生光点544(参见，例如544A-C，图6A至图6C)，并且因此将光图案提供于屏幕530上。需注意，光源540和/或屏幕530的不同位置可导致不同光图案，该光图案可各自由相机50来捕获并且可用于校准屏幕530和所附接x射线检测器520相对于x射线源510中的各个像素的几何形状。

[0080] 一旦装置500进行配置并且准备用于2D投影图像的生成，则当x射线检测器520和屏幕530处于第一位置并且将捕获图案传输至计算平台(例如，804)以用于处理和几何校准时，相机550可配置成捕获由光源540(例如，激光器)所产生的初始光图案。例如，当x射线检测器520和屏幕530处于初始(或第一)位置时，相机550可配置成捕获光点544，光点544形成屏幕530上的初始光图案。出于几何校准目的，该捕获图像的处理可用作基准。

[0081] 现参考图5B至图5D，示出了2D投影图像的采集，其中当x射线检测器520和屏幕530处于第一位置并且然后处于第二位置时，x射线源510的源阵列512中的各个像素516顺序地激活。尽管图5B至图5D示出了仅三个像素516和仅两个不同位置的顺序采集，但是本领域的技术人员将认识到，这些图示仅为例示性的和非限制性的。例如，x射线源510中的各个像素516可激活并且检测器520配置成记录所得图像。如图5A至图5D所示，在存在九个像素516的情况下，所有九个像素516可单独地激活并且x射线检测器520可配置成记录x射线检测器
520相对于激活像素516的各个位置的各个图像。在一些方面，x射线检测器520仅需处于一个位置，在这种情况下，九个像素516仅需一次性激活，各个像素516的激活单独地执行。然而，如果x射线检测器520移动至多个位置，那么当x射线检测器520移动至随后多个位置的每一者时，九个像素516的每一者单独地重新激活。

[0082] 在图5B中，x射线源510中的第二像素516A以激活状态示出以生成x射线束514，x射线束514投影至检测器520上，检测器520在屏幕530和x射线检测器520处于第一位置时记录投影图像。需注意，在x射线源510中的第二像素516A激活之前，x射线源510中的像素516的第一者可已激活并且x射线检测器520可已记录其所生成的图像。同样，在图5C中，x射线源510中的第三像素516A激活以生成x射线束514，x射线束514投影至检测器520上，检测器520在屏幕530和x射线检测器520处于第一位置时记录投影图像。因为屏幕530在源阵列512中的第二像素516A和第三像素516B的激活期间保持于第一位置，所以由光点544所产生的光图案出于几何校准目的将保持相同。

[0083] 然而，在图5D中，屏幕530和x射线检测器520移动至第二位置，该第二位置不同于第一位置(以虚线指示)。对于图5D所示的实例，屏幕530和x射线检测器520相对于x射线源510在x方向上移动朝向左侧。尽管屏幕530和x射线检测器520可移动，但是x射线源保持于其初始位置。在此类情形下，当光束542投影至屏幕530上时，由光点544所形成的光图案将具有不同几何形状，因为光点544在不同于当屏幕530处于第一位置时的地点投影至屏幕
530上。这对于屏幕530和x射线检测器520移入的任何后续位置保持为真实的，其中各个后续位置还不同于第一位置以及各个其它位置。

[0084] 因此，一旦屏幕530和x射线检测器520移动至第二位置或不同于第一位置的任何其它位置，则当x射线检测器520和屏幕530处于不同于第一位置的任何位置并且将捕获第二光图案传输至计算机平台(例如，804，图8)以用于处理和几何校准时，相机550可配置成捕获由光源540(例如，激光器)所产生的第二光图案。例如，当x射线检测器520和屏幕530处于第二位置时，相机550可配置成捕获含有光点544的图像，光点544形成屏幕530上的第二光图案。出于几何校准目的，该捕获图像的处理可用作基准。在一些方面，并且仍参考图5D，源阵列512中的第四像素516C可激活以生成x射线束514，x射线束514投影至检测器520上，检测器520在屏幕530和x射线检测器520处于第二位置时记录投影图像。当x射线检测器520和屏幕530处于第二位置时，源阵列512中的各个连续像素516在第二位置处的激活也可发生以生成其它连续图像。

[0085] 在一些方面，一旦源阵列512中的各个像素516已激活并且投影图像已由x射线检测器520记录，则3D图像重建可启动。例如，3D图像重建可包括层析合成重建。3D图像重建利用计算机程序和/或工作站(例如，804，图8))可实现以对得自所记录2D投影图像的3D层析摄影图像进行分析、校准、重建、显示等。由相机550所捕获并记录的几何校准数据(例如，摄影图像)可由计算机程序和/或工作站利用以确定源阵列512的各个像素516相对于x射线检测器520的相对位置；该位置数据然后用于牙齿的3D图像的层析合成重建。

[0086] 现参考图6A至图6C，各个图示出了源自光束542的实例捕获图像，光束542投影至板530上并且产生光点544。图6A至图6C的每一者示出了屏幕530相对于光源(例如，540)的不同位置和/或取向。需注意，相对于光源移动屏幕530可导致由屏幕530上的光点544所产生的光图案改变。因此，通过比较和分析光点544的图案，x射线源510相对于检测器520的相对移动可确定。

[0087] 图6A示出了在屏幕530相对于光源的第一位置和第一取向处所产生的第一光图案(通常标记为544A)的第一示意图(通常标记为600A)。在图6A中，第一光图案544A的光点形成了第一光图案，该第一光图案指示屏幕530相对于光源以“短z距离”进行定位并且定位于平行于含有光源的平面的平面中，该光源安装于x射线源(例如，510)上。在此，相对于图6B定义“短”和“长z距离”进行界定，因为屏幕530定位成距x射线源的较小z距离(相比于当其定位成长z距离时)。因此，屏幕530在z方向上定位成越靠近于光源，第一光图案544A的光点将更靠近地隔开。

[0088] 图6B示出了在屏幕530相对于光源的第二位置但仍在第一取向处所产生的第二光图案(通常标记为544B)的第二示意图(通常标记为600B)。在图6B中，第二光图案544B的光点形成了第二光图案，该第二光图案指示屏幕530相对于光源以“长z距离”进行定位并且定位于平行于含有光源的平面的平面中，该光源安装于x射线源上。因此，屏幕530在z方向上定位成越远离于光源，第二光图案544B的光点将更分散开。

[0089] 图6C示出了在屏幕530相对于光源的第三位置和第二取向处所产生的第三光图案(通常标记为544C)的第三示意图(通常标记为600C)。在图6C中，第三光图案544C的光点形成了第三光图案，该第三光图案指示屏幕530相对于光源以大约10cm至40cm的z距离进行定位并且定位于相对于含有光源的平面旋转的平面中，该光源安装于x射线源上。在屏幕530相对于含有光源的平面旋转的情况下，相比于当屏幕530平行于含有光源的平面进行取向时，第三光图案544C的各个光点之间的相对距离可为不同的。在此类情况下，旋转计算可在校准期间用于确定与平面530连接的x射线检测器(例如，520)相对于x射线源的角度位置。因此，屏幕530相对于含有光源的平面旋转越多，第三光图案544C的各个光点之间的相对距离将增加越大。相反地，屏幕530相对于含有光源的平面旋转越少，第三光图案544C的各个光点之间的相对距离将增加越小。

[0090] 现参考图7，示意性地示出了使用于口内层析合成系统(例如，系统100)中的几何校准装置700的一个实例实施例的第三实施例。几何校准装置700可包括例如光源710、相机720、屏幕或板730、第一光栅740和第二光栅750。

[0091] 光源710可包括附接至x射线源阵列的可见光激光器或任何其它光源(该实施例中未示出)。光源710可以任何合适已知频率和波长提供光。在一些方面，相比于几何校准装置300的第一实施例，可需要仅一个光源710。在一些方面，相机720相对于光源710安装并且附接至x射线源阵列。例如，相机720可安装于光源710上方或下方，或相对于光源710的任何合适位置，如本领域的技术人员将理解。

[0092] 在一些方面，光源710通过至少一个光学衍射光栅可投影至屏幕或板730上。两个光学衍射光栅740和750包括于几何校准装置700中。屏幕或板730可附接至x射线检测器(该实施例中未示出)并且定位于待成像的对象的ROI的前方。例如，屏幕730可附接至口内x射线检测器并且可定位于患者的口腔外部。板730利用例如横杆(例如，分别为322,522，图3A至图3B和图5A至图5D)可在已知相对位置附接至x射线检测器。板730可包括纸材、塑料、金属或其此类材料的任何组合，其中板730的维度大约为5cm和20cm。

[0093] 在一些方面，板730可包括居中或以其它方式设置的预定校准标记物732。预定校准标记物732可包括方形或其内涵盖区域的其它封闭形状。光源710可配置成将分裂光束(通常标记为752)投影至板730上，特别地投影于由预定校准标记物732所形成的形状内。预定校准标记物732可用作相对于光点M0,M1,M2等的基准点以确定板730所附接的x射线检测器相对于x射线源的位置，这将在下文更详细地讨论。在一些方面，板730包括界定于预定校准标记物732内的校准圆734。校准圆734的位置可通过操作员预确定为对应于光源710的期望位置。因此，操作员可调整光源710的位置，使得由光源710所生成的光束702在校准圆734内产生初始光点M0。

[0094] 在一些方面，至少一个衍射光栅可在已知位置附接至x射线源。如图7所示，两个衍射光栅740和750定位于光源710的前方，使得从光源710所发射的光束可投影通过光栅740和750，光栅740和750可分裂光束。分裂光束然后可以多个光点M1,M2的形式投影至板730上。需注意，光束的初始光点M0也投影至板730上。

[0095] 在一些方面，光栅740和750可为其间具有已知衍射线距的1D或2D光学衍射光栅。根据图7的实例实施例，第一光栅740为1D衍射光栅并且第二光栅750也为1D衍射光栅。在一些方面，光栅740和750可各自包括可彼此类似或不同的衍射线距。衍射线距可包括栅格中各个衍射线之间的距离。例如，第一衍射光栅740和/或第二衍射光栅750可配置有衍射线距，该衍射线距可包括隔开例如大约例如0.001mm至0.1mm的衍射线。在其它方面，光栅740和750可包括相同焦点维度，并且可相对彼此在不同方向上取向。在图7中，例如，第一衍射光栅740和第二衍射光栅750相对于彼此旋转地取向。根据几何校准装置700的该实例实施例，第一光栅740相对于第二光栅750的取向旋转90度。

[0096] 光栅740和750可配置成分裂由光源710所发射的初始光栅702以在板730上生成多个光点M1,M2。初始光栅702可为包括可见范围内的波长(例如，大约390nm至700nm)的光束。初始光点M0可由光束702产生并且可用作将光源710和从而x射线源定位于校准圆734内的基准。

[0097] 光束702还可配置成穿过一个或多个衍射光栅。因为几何校准装置700具有至少一个衍射光栅(第一衍射光栅740和第二衍射光栅750)，所以光源710可安装成使得光束702在相对于x射线源的已知地点穿过衍射光栅740和750，其中穿过光栅740和750导致光源710在竖直(y)和水平(x)方向上根据下述分离公式进行分离：其中m＝0,1,2,3......，指示衍射点的量级，λ为光源540的波长，D为板530距衍射原点的距离，并且d为衍射光栅狭缝间距。如图7所示，例如，光束702穿过第一衍射光栅740和第二衍射光栅750，各个光栅相对于彼此旋转90度。第一衍射光栅740配置有第一衍射线距，该第一衍射线距包括隔开例如大约0.001mm至0.1mm的水平线；而第二衍射光栅750配置有第二衍射线距，该第二衍射线距包括隔开例如大约0.001mm至0.1mm的竖直线。将理解，竖直和水平的其它线距在本领域技术人员的技术水平范围内。束702因此由第一衍射光栅740水平地分裂成多个水平束742，其中间束穿过第二衍射光栅750，这导致水平束742的该中间束分裂成独立竖直束752。在一些方面，分裂水平和竖直束742和752可在由预定校准标记物732所界定的区域内投影至板730上。根据图7的实例实施例，八个独立束(其中四个为水平束742并且四个为竖直束752)投影至板730上并且形成包括八个独立光点M1,M2的2D光图案736。在该实例实施例中，形成了四个光点M1和四个光点M2，其中初始光点M0定位于形成自光点M1,M2的光图案736的中心内。然而，多个量级的衍射点(诸如M0,M1,M2)可用于确定光源710相对于板730的位置，并且因此确定x射线源相对于x射线检测器的位置。

[0098] 在一些方面，相机720可配置成捕获预定校准标记物732内的光点M1,M2和初始光点M0的至少一个投影图像并且将该至少一个捕获图像传输至计算平台(参见，例如804，图8)。例如，相机720可将捕获板730上校准标记物732内的初始光点M0和光点M1,M2的位置的摄影图像传输至计算平台以用于确定板730相对于x射线源的平移位置，并且从而确定x射线检测器相对于x射线源的位置。因此，利用具有初始光点M0和光点M1,M2的光图案736，预定校准标记物732和各个强度峰值的衍射角度θm，当束702碰撞第一光栅740时的位置和板
730上的各个光点M1,M2之间的距离可在计算平台处进行确定。例如，几何校准模块可计算当束702碰撞第一光栅740时的位置和板730上的各个光点M1,M2之间的距离，以及三个板
703的轴向旋转角度。需注意，板730的所有六个自由度可从由光点M1,M2相对于第一束分裂的点(例如，其中束702碰撞第一光栅740的位置)所形成的光图案736进行确定。因此，成像系统的完整几何形状可基于x射线检测器对板730和x射线源相对于光源710的相对位置而确定。

[0099] 因此，不考虑用于几何校准目的的技术，x射线检测器相对于x射线源的角度和/或平移位置可确定，这可有助于从采集x射线投影图像精确地重建层析合成图像。因此，x射线源在图像采集期间的所确定位置(例如，角度位置和/或平移位置)可允许成像对象的层析合成重建图像得以形成。

[0100] 现参考图8，示出了与实例计算平台804交互的静态口内层析合成系统802的实例实施例的系统示意图(通常标记为800)。需注意，当如本文所描述进行配置时，实例计算平台804成为专用计算平台，该专用计算平台通过从多个视点采集2D投影图像和然后在不移动x射线源或患者的情况下处理此类图像可改善用于3D牙科成像的静态口内层析合成成像的技术领域。

[0101] 在一些方面，示例性层析合成系统802包括层析合成系统，诸如上文在图1(例如，100)、图9和/或图17中所描述。在一些方面，层析合成系统802可包括几何校准装置810，诸如上文所描述的那些(例如，300,500,700)。层析合成系统802可配置成与计算平台804交互以用于通过摄影图像的处理而校准系统802的几何形状。例如，层析合成系统802可配置成将一个或多个投影图像从口内检测器经由接口(诸如，例如数据传输线、无线传输等，该数据传输线连接口内检测器与计算平台)传输至计算平台804。计算平台804还可配置用于2D投影图像的层析合成重建。

[0102] 计算平台804可配置成执行与校准系统802的几何形状相关联的一个或多个方面。在一些方面，计算平台804可为一个或多个独立实体、装置，或在处理器上执行的软件。在一些方面，计算平台804可为单个节点或可分布横穿多个计算平台或节点。计算平台804还可适用于几何校准之外的目的。

[0103] 在一些方面，计算平台804可包括几何校准模块806，几何校准模块806配置成执行与校准层析合成系统802的几何形状相关联的一个或多个方面以及几何校准之外的方面，诸如层析合成重建。在一些方面，计算平台804还可包括独立层析合成重建模块(未示出)，该独立层析合成重建模块配置成重建所采集2D x射线投影图像。需注意，几何校准模块806可配置成执行层析合成重建以及几何校准。几何校准模块806可为任何合适实体(例如，在处理器上执行的软件)以用于执行与层析合成系统802的几何校准相关联的一个或多个方面。几何校准模块806可包括用于在一个或多个图像采集会话期间从相机(例如，350,550,750)接收至少一个摄影图像的功能。例如，与几何校准模块806和/或计算平台804相关联的接口808可从几何校准装置810接收屏幕、板等上的光图案、光点等的各种位置的摄影图像以用于x射线检测器相对于对象的ROI的位置的每次调整，屏幕、板等附接至该x射线检测器。在该实例中，几何校准模块用户(例如，由用户或操作员可使用的装置或计算平台)可捕获屏幕、板等上的光图案、光点等的至少一个摄影图像以用于x射线检测器相对于对象的ROI的位置的每次调整，该至少一个摄影图像可随后由几何校准模块806接收。

[0104] 层析合成重建模块(独立于几何校准模块或与之一体)可配置成采集和/或处理对象的2D x射线投影图像。例如，层析合成重建模块可配置成经由各种算法来重建对象的所采集2D x射线投影图像，这些算法包括例如滤波反投影法和迭代重建法(例如，迭代截短伪像减少)。

[0105] 计算平台804和/或几何校准模块806可包括用于存储一个或多个投影图像以用于以后使用的功能。在一些方面，计算平台804和/或几何校准模块806可包括用于实例化或初始化图像和/或用于将图像提供至其它计算平台或装置的功能。例如，计算平台804和/或几何校准模块806可接收一个或多个摄影图像，可基于这些图像而校准系统802的几何形状，和/或经由接口808可将这些图像提供至其它节点以用于层析合成系统802的几何校准。

[0106] 在一些方面，计算平台804和/或几何校准模块806可包括或访问数据存储器812，数据存储器812包括与层析合成系统802的几何校准相关的数据和/或摄影图像。例如，计算平台804和/或几何校准模块806可访问数据存储器812，数据存储器812包括先前图像、映射坐标系统、图像数据、配置文件、设定或配置。数据存储器812的实例实施例可包括非暂态计算机可读介质，诸如闪存存储器、随机存取存储器、非易失性介质和/或其它存储装置。在一些方面，数据存储器812可在计算平台804和/或几何校准模块806的外部和/或与之集成。

[0107] 在一些实施例中，计算平台804和/或几何校准模块806可包括一个或多个通信接口以用于与用户和/或节点交互。例如，计算平台804和/或几何校准模块806可提供通信接口以用于与计算平台804和/或几何校准模块806的用户通信。在一些方面，计算平台804和/或几何校准模块806的用户可为自动化系统，或可由人类用户进行控制或人类用户可控制的。计算平台804和/或几何校准模块806的用户可使用装置810的相机来捕获一个或多个摄影图像并且将这些图像传输至计算平台804和/或几何校准模块806。根据图8的实例实施例，计算平台804示为电连接至一个或多个监视器814，一个或多个监视器814配置成显示重建3D层析合成图像的至少一部分和/或一个或多个2D投影图像的至少一部分。一个或多个监视器814可为任何合适类型(例如，CRT、LCD、OLED、全息、投影等)并且可以任何合适配置和数量进行配置。

[0108] 在一些实施例中，计算平台804可包括用于将层析合成系统802(如本文所描述)配置用于捕获对象的ROI的2D x射线投影图像的功能。例如，通过启动x射线源以开始x射线束的生成，计算平台804利用层析合成系统802可控制2D x射线投影图像的采集。在另一方面，计算平台804可包括用以修改层析合成系统802内的条件的功能，该功能包括例如移动平移载物台，相对于对象移动x射线检测器等。在一些方面，计算平台804可包括用以生成内容物(例如，利用先前所采集2D x射线投影图像的重建3D层析合成图像)和/或用以检索与成像会话相关联的所存储内容物的功能。

[0109] 根据静态口内层析合成系统(通常标记为900)的另一实例实施例，图9所示的层析合成系统900包括x射线源930、口内x射线检测器(通常标记为912)、x射线检测器保持器910、铰接臂950(在其一个端部具有自由度装置940并且在其另一端部具有控制单元960)和x射线准直器920(其一个端部连接至x射线源930并且另一端部磁性地联接至x射线检测器保持器910)。据设想，x射线准直器920可通过任何合适紧固件联接至x射线检测器保持器
910。

[0110] 在一些方面，层析合成系统900可安装成使得其为不可移动的。例如，层析合成系统900可从顶棚、壁等进行安装。在其它方面，层析合成系统900可为可移动的。例如，层析合成系统900可包括轮，可放置于可移动推车上、手推车上、架台上等。另外，控制单元960可包括至少部分地包含于控制单元960内的电源、控制电子器件、缆线等。在一些方面，电源(未示出)可封闭于铰接臂950内部，而非控制单元960内部。在一些方面，电源可包括可充电电池(未示出)，该可充电电池可向成像提供电力，从而避免在使用期间对电力用电线和/或线材的需求。根据一些实施例，铰接臂950可在一个端部附接至控制单元960并且可在另一端部附接至x射线源930和/或检测部件(例如，x射线检测器912)。在一些方面，缆线可沿着铰接臂950从控制单元960贯穿至x射线源930和/或检测部件(例如，x射线检测器912)以使得这些部件可用于3D牙科成像。在其它方面，缆线可处于铰接臂的内部。在另一些方面，缆线可独立于铰接臂提供或以不同于上文所描述的另一种方式提供。自由度(DOF)装置940可提供于铰接臂950和x射线源930之间来绕着待成像的对象以三个自由度对x射线源930和/或x射线检测器912进行取向。

[0111] 铰接臂950可包括延伸臂952、第一臂部段954和第二臂部段956。根据图9所示的实施例，延伸臂952经由枢轴和/或另一类型的附接件在第一端部处附接至控制单元960，该另一类型的附接件允许延伸臂952大体在第一平面中移动。例如，图9中的延伸臂952在第一水平平面中可为可枢转的。该实施例的延伸臂的第二端部经由枢轴和/或另一类型的附接件附接至第一臂部段954的第一端部，该另一类型的附接件允许第一臂部段954大体在第二平面中枢转。例如，图9中的第一臂部段954在第二竖直平面中可为可枢转的，该第二竖直平面大体垂直于第一水平平面。然而，第一臂部段954在第二平面中的枢转由于与延伸臂952的干涉作用可限于大约180度。因此，第一臂部段954的第二端部经由枢轴和/或另一类型的附接件附接至第二臂部段956的第一端部，该另一类型的附接件允许第二臂部段956在与第一臂部段954相对的方向上在第二平面中枢转。例如，图9中的第二臂部段956在与第一臂部段954的方向相对的方向上在第二竖直平面中可为可枢转的。第二臂部段956的第二端部附接至DOF装置940和/或另一类型的附接件，该另一类型的附接件允许DOF装置940绕着轴线旋转。这样，层析合成系统900绕着待成像的对象在x,y和/或z的任一者为可调整的。因此，层析合成系统900可自由地移动和旋转以用于最佳定位。因此，层析合成系统900保持大体静止的，因为其能够获得对象的ROI(例如，患者的牙齿)的多个投影视图，而无须移动x射线源
930、x射线检测器912或ROI的任一者。这至少部分地由于具有附接于铰接臂950的一个端部处的DOF装置940或结构的铰接臂950。

[0112] 图9的x射线源930和x射线检测器912可以类似于上文参考图1所描述的方式进行配置。在一些方面，x射线源930具有线性或以其它方式空间分布的焦点。在一些方面，x射线源阵列中的像素的每一者的x射线管电流配置成利用控制单元960设定为相同x射线管电流，其中提取电压配置成施加至各个对应像素的提取栅极，并且其中一个或多个x射线投影图像的每一者的x射线暴光水平通过改变暴光时间进行设定。在一些方面，本文所描述的系统可以恒定暴光模式来操作，其中x射线暴光水平配置成通过改变像素的每一者的x射线管电流而调整。

[0113] 在一些方面，x射线检测器912可为配置成插入患者的口腔内部的口内x射线检测器。另外，x射线检测器912可为口外的。另外，在一些方面，x射线检测器可为数字检测器，该数字检测器与空间分布x射线源阵列的x射线暴光同步以在一次或多次扫描期间记录患者的一个或多个图像，该一个或多个图像的每一者通过从空间分布x射线源阵列的对应焦点所发射的x射线辐射来生成。

[0114] 在一些方面，图9所示的x射线检测器912附接至x射线检测器保持器910以用于咬合翼片成像应用。例如，图10提供了x射线检测器保持器910的一个实例实施例的更详细透视图。x射线检测器保持器910可包括生物相容性塑料，但也想到功能上用于3D牙科成像应用的其它材料。x射线检测器保持器的第一端部(通常标记为902)示为配置成与准直器的一个端部对准，而任何合适检测器可卡扣或以其它方式装配至x射线检测器保持器910的第二端部(通常标记为904)中。例如，x射线检测器保持器910的第一端部902具有大体矩形外形并且具有开放中心以匹配准直器(参见920，图11A至图11B)的大体矩形外形。

[0115] 如本文所用，“准直器”包括瞄准锥体(参见，例如914，图11A至图11B)和/或一个或多个x射线限制准直器板。链接件908可将x射线检测器保持器的第一端部902连接至x射线检测器保持器的第二端部904。链接件可具有轻微弯部或曲线部以将x射线检测器保持器的第二端部904定位成大体处于x射线检测器保持器910的第一端部902的大体矩形外形的开放中心内。用于将检测器附接至x射线检测器保持器的机构可整体地形成于或以其它方式提供于x射线检测器保持器的第二端部处。

[0116] 在一些方面，x射线检测器保持器的第一端部902具有用以将x射线检测器保持器910保持与准直器可移除对准的机构。根据该实例实施例，多个磁体906提供于x射线检测器保持器910的第一端部902上的大体矩形外形的周边周围。例如，十个磁体906嵌入第一端部
902中。

[0117] 图11A至图11B示出了图9的x射线检测器保持器910，x射线检测器保持器910在准直器(通常标记为920)的瞄准锥体914的一个端部处与第二准直器板916对准。图11A至图11B中的第二准直器板916具有大体矩形外形，该大体矩形外形对应于x射线检测器保持器
910的第一端部902上的大体矩形外形。多个磁体922提供于第二准直器板916的大体矩形外形上，该大体矩形外形在位置上对应于提供于x射线检测器保持器910的第一端部902上的磁体906。然而，磁体的极性在第二准直器板916和x射线检测器保持器910上的这些磁体之间反向，使得当x射线检测器保持器910和第二准直器板916在足够近范围内时，各个部件上的磁体906和922彼此吸引并且这些部件由于磁力而彼此对准。有利地，x射线检测器保持器
910和瞄准锥体914上的第二准直器板916之间的联接件有助于确保两个部件相对于彼此的定位，但该联接件不是永久性附接件。因此，通过将拉伸力或剪切力施加于两个结构之间和中断其间的磁性联接件，x射线检测器保持器910和第二准直器板916可脱开对准。

[0118] 图12提供了准直器920的瞄准锥体914的另一图示。瞄准锥体914放置于第一准直器板928(其具有x射线限制和/或衰减性质和/或特性)和准直器920的出射窗口924之间以将x射线辐射限定或限制至口内检测器的表面上的大体共同区域，而无需x射线源930、x射线检测器912或准直器板916,928的任何机械运动。在一些方面，瞄准锥体914的第一端部(通常标记为926)在x射线源930的附近或以其它方式联接至其，而瞄准锥体914的出射窗口924在x射线检测器保持器910的附近或以其它方式联接至其。第一准直器板928位于瞄准锥体914的第一端部926处，而第二准直器板916位于瞄准锥体914的出射窗口924处。在一些实施例中，第一准直器板928和第二准直器板916均可配置成限制或以其它方式衰减在x射线检测器保持器910的方向上从准直器920所发射的一定量的x射线辐射。根据一个实施例，第一准直器板928可配置成调控各个焦点的x射线的一个或多个方面，而第二准直器板916可配置成将x射线场进一步限制为口内x射线检测器的形状和尺寸以保护患者。第一和第二准直器板916均可包括具有高水平的x射线限制和/或衰减特性的材料。

[0119] 仍参考图12，第二准直器板916可具有开放中心或共同孔，该开放中心或共同孔相比于瞄准锥体914的开口或共同孔的直径具有较小直径。共同孔成形为矩形，但也想到其它形状。根据x射线检测器取向和/或尺寸，第二准直器板916配置成在瞄准锥体914上为可互换的。这样，第二准直器板916可为可旋转的、可改变的，和/或以具有不同尺寸设定和/或成形的共同孔的板可替换的。共同孔可配置成将x射线场进一步限制为口内x射线检测器的形状和尺寸。例如，在x射线检测器912在x射线检测器保持器910上在横向取向上进行取向的情况下，第二准直器板916可在瞄准锥体914上在横向取向上类似地取向以匹配x射线检测器912的取向。在另一实例例示性情形下，当x射线检测器912在x射线检测器保持器910上在纵向取向上进行取向时，第二准直器板916可在瞄准锥体914上在纵向取向上类似地取向。

[0120] 图13进一步示出了第一准直器板928。第一准直器板928具有配置成与x射线源中的一个或多个孔对准的一个或多个洞或孔932以从而限制例如得自x射线源930的x射线束的x射线场尺寸、束强度和/或束方向。根据图12和图13的实例实施例，七个孔932线性地分布横穿第一准直器板928的长度并且对应于类似地提供于x射线源930中的七个孔(未示出)。提供了用于将第一准直器板安装至瞄准锥体914和/或x射线源930的托架934，并且可与第一准直器板928为一体的。根据该实例实施例，第一准直器板928具有四个整体形成的托架934以用于将板可移除地安装至瞄准锥体914和/或x射线源930中的一者或两者。

[0121] 因此，图14示出了具有瞄准锥体914的准直器(通常标记为920)的一个实例实施例，瞄准锥体914在其第一端部处具有第一准直器板928并且在其第二端部处具有第二准直器板916。一个或多个焦点948(在该实施例中存在七个)的每一者发射x射线束949，x射线束949通过第一准直器板928进行调控。x射线束949行进通过第一准直器板928，通过瞄准锥体
914，通过第二准直器板916至设置于x射线检测器912上的传感器，x射线检测器912在使用期间由x射线检测器保持器910保持大体静止。第二准直器板916可配置成将x射线束进一步限制为x射线检测器有效区域维度(例如，其中可收集数据的界定于x射线检测器912中的区域)的尺寸和/或形状。这样，准直器920可配置成使得各个焦点948的x射线暴光在有效检测器区域维度的特定百分比范围内准直至相同x射线检测器912。例如，准直器920可配置成将x射线辐射准直至大约百分之一(1％)的有效检测器区域维度。然而，也想到较大或较小百分比而不偏离本文主题的范围。

[0122] 现参考图15，其中示出了自由度(DOF)结构或装置(通常标记为940)的一个实例实施例。DOF装置940配置成附接至x射线源930，以及附接至铰接臂950。在一些方面，DOF装置940经由枢轴、销轴、螺钉、弹簧和/或任何其它机构(其可允许x射线源930以三个独立自由度相对于待成像的对象旋转)可附接至x射线源930。例如，第一臂942经由可枢转销轴944可附接至x射线源930的侧表面和背表面，可枢转销轴944允许x射线源930分别绕着轴线CL3和CL4旋转。在该实例中，第二臂946可附接至与第一臂942所附接地点相同的x射线源930的相同侧表面，并且可附接至x射线源930的顶表面之上的曲线部，并且可附接至铰接臂950的端部。DOF装置940的第二臂946和第一臂942示为经由相同可枢转销轴944附接至x射线源930，然而其附接还可通过允许x射线源930绕着轴线CL2旋转的不同可枢转销轴944来实现。第二臂946可以其它方式设置于x射线源930的另一相对侧表面上。还可利用DOF装置940的不同结构配置，该不同结构配置可允许装置绕着三个轴线CL2,CL3和CL4的旋转，如本领域的技术人员将理解。

[0123] 现参考图16，示出了线性x射线源阵列(通常标记物935)的一个实例实施例的透视图。线性x射线源阵列935可配置有与上文参考图1的x射线源阵列110所描述类似的性质和功能(例如，图16的线性x射线源阵列935可包括一个或多个x射线焦点)。根据该实施例，线性x射线源阵列935具有用于x射线管(例如，CNT)和一个或多个像素的外壳936，并且还具有x射线出射窗口938，x射线出射窗口938配置成向一个或多个x射线束和固有滤波提供出口。在一些方面，x射线出射窗口938配置为矩形窗口以向线性分布的x射线像素提供出口。然而，在x射线源阵列935为圆形的情况下，x射线出射窗口938的形状可对应地为圆形。在x射线源阵列935的所有实施例中，其x射线出射窗口938可具有任何合适形状。因此，对本领域技术人员将显而易见的是，x射线源阵列935的x射线出射窗口938配置成对应于x射线像素分布的尺寸和/或形状。

[0124] 因此，由此可见，x射线源阵列相对于x射线检测器的相对取向可影响扫描方向。图17A至图17B示出了该效应。在图17A中，x射线源阵列(通常标记为935)示意性地示为线性分布x射线源阵列，其以平行于x方向的其纵向轴线A进行取向。因此，在图17A中，由于正在成像的对象(例如，牙齿106)放置成在y方向上远离特定距离，扫描方向垂直于根部-冠部z方向。相反地，在图17B中，x射线源阵列935仍配置为线性分布的x射线源阵列，其以垂直于x方向的其纵向轴线A进行取向。因此，在图17B中，由于正成像的对象(例如，牙齿106)放置成在y方向上远离特定距离，扫描方向平行于根部-冠部z方向。

[0125] 图18示出了用于利用静态口内层析合成系统的3D牙科成像的静态口内层析合成方法的方法流程图，该静态口内层析合成方法包括合成二维(2D)口内图像的形成和显示。

[0126] 在第一步骤1000A，启动系统引导和/或检查。正在启动的系统引导和/或检查可由医务人员来实现，和/或利用专用计算装置可机械化地和/或自动地进行，该专用计算装置特别地附属于用于3D牙科成像的静态口内层析合成系统和/或方法。专用计算装置可为诸如图8所示的计算平台804的装置。在一些方面，系统引导和/或检查步骤可包括启动相应构成部件，包括x射线检测器、x射线阵列、计算平台等。

[0127] 在第二步骤1000B，患者可登记。例如，患者可登记，并且含有患者信息的文件可访问(例如，从图8的计算平台804中的数据存储器812)并且可上传至静态口内层析合成系统。

[0128] 在第三步骤1000C，患者可置于其中附接至检测器保持器的检测器可放置于患者口腔内部的位置。例如，患者可坐在斜依座椅中并且附接至检测器或x射线检测器保持器910(例如，图10)的口内检测器可邻近患者口腔内的ROI(例如，一个或多个牙齿)定位于患者口腔内。

[0129] 在第四步骤1000D，检测器保持器的位置可进行调整以将该检测器保持器准备用于与瞄准锥体对准。例如，检测器或x射线检测器保持器910(诸如图10所示的一者)的第一端部可准备用于与瞄准锥体914(参见，例如图11A至图11B)附接。

[0130] 在第五步骤1000E，x射线检测器保持器可联接至瞄准锥体。例如，x射线检测器保持器910的第一端部经由嵌入x射线检测器保持器910的第一端部和瞄准锥体914上的多个磁体906，922可磁性地联接至瞄准锥体914。

[0131] 在第六步骤1000F，系统可激活以采集用于3D层析合成的所有投影图像(例如，激活以执行层析合成扫描)。例如，执行层析合成扫描可包括利用从x射线源阵列的对应焦点或像素所发射的x射线辐射收集一个或多个x射线投影图像，该x射线源阵列可为空间分布的。在一些方面，x射线源阵列中的x射线像素的每一者可单独地激活。在一些方面，x射线暴光和数据收集配置成在预编程成像协议之后进行同步。预编程协议可包括一系列的步骤，这些步骤由计算平台(例如，图8的804)和其相关联静态口内层析合成系统执行，该相关联静态口内层析合成系统在层析合成扫描会话之前进行编程。例如，协议可包括：(a)通过正从第一焦点所发射的x射线光子触发口内检测器数据采集的开始，停留时间与x射线暴光时间相同；(b)在停留时间之后，切断第一焦点的x射线辐射，并且通过口内检测器将数据传输至计算平台并持续固定读出时间；(c)在固定读出时间结束时，接通第二焦点的x射线辐射并且再次开始口内检测器数据采集；和(d)重复该过程，直至记录最后焦点的最后x射线辐射投影图像。在另一个实例中，协议可包括：(a)通过从对应焦点所发射的x射线光子触发各个帧的口内检测器数据采集的开始并且预设停留时间，该停留时间对于帧的每一者进行预设；(b)在x射线暴光的每一者之后，通过口内检测器将数据传输至计算平台；和(c)在帧的每一者的x射线图像采集之后，重置口内检测器并且重复该过程，直至记录最后焦点的最后x射线投影图像。还可包括其它协议，如本领域的技术人员将理解。此外，x射线检测器可配置和/或设计用于特定协议。

[0132] 在第七步骤1000G，图像处理和重建可在计算平台(例如，804，图8)处执行。例如，从各个x射线像素所采集的图像切片的每一者可在计算平台804处重建成单个层析合成图像。在一些方面，在第六步骤期间所采集的一个或多个投影图像可通过例如有线数据传输线、无线传输等从口内检测器(参见图9)传输至计算平台804，该有线数据传输线连接口内检测器与计算平台。

[0133] 在第八步骤1000H(其可为任选的)，2D图像可从第七步骤中的3D重建图像进行合成。例如，2D图像可从投影方向进行合成，这些投影方向与收集一个或多个原始x射线投影图像的方向相同或不同。

[0134] 在第九步骤1000I，重建3D图像和任选2D合成图像可保存于数据库中。例如，数据库可为专用计算平台的图8中的数据存储器812，该专用计算平台与静态口内层析合成系统相关联。

[0135] 在第十步骤1000J，重建3D图像和/或任选2D图像利用显示器可显示给任何医务人员和/或显示给患者。例如，用户可能够访问数据存储器812(重建3D图像和/或任选2D图像存储于其中)并且能够将重建图像显示于与图8的计算平台804相关联的显示器上。在一些方面，从不同投影角度显示一系列的一个或多个合成x射线投影图像可为有利的，因为其可允许医疗提供者(诸如牙医)更佳地可视一个或多个牙齿之间的邻近界面。在一些方面，一个或多个合成x射线投影图像可与一个或多个3D层析合成切片图像(例如，用于重建3D层析合成图像的3D图像)同时显示以增强疾病(诸如，例如牙科疾病)的表征和诊断精度。

[0136] 将理解，图18的实例方法流程图仅出于例示性目的而提供，并且不同和/或额外步骤可实施而不偏离上文所描述主题的范围。还将理解，本文所描述的各种步骤可以不同次序或顺序发生，或可甚至整体省略。

[0137] 尽管上文相对于用于牙科成像的附图进行描述，但是上述系统、方法和计算机可读介质可用于牙科成像之外的应用并且不限于此。因此，本发明主题可以其它形式来体现而不脱离其精神和本质特征。因此，上文所描述的实施例应在所有方面视为例示性的和非限制性的。尽管本发明主题已关于某些优选实施例进行描述，但是对本领域技术人员显而易见的其它实施例也在本发明主题的范围内。

[0138] 将理解，本文所描述主题的各种细节可改变而不脱离本文所描述主题的范围。此外，前述描述仅出于说明的目的，并且非出于限制的目的，因为本文所描述主题由如下文所阐述的权利要求书界定。

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