-
Diese
Erfindung bezieht sich auf Verfahren, Vorrichtungen und eine Bilderzeugungsart
für die
tomographische Bilderzeugung, insbesondere für die medizinische Röntgenstrahl-Bilderzeugung,
gemäß den Oberbegriffen
der beiliegenden unabhängigen Ansprüche.
-
Bilderzeugungsverfahren
unter Verwendung von elektromagnetischer Strahlung können in
zwei Gruppen unterteilt werden: radioskopische Verfahren und tomographische
Verfahren. Bei der traditionellen Radioskopie sind die Strahlungsquelle,
das abzubildende Objekt und der Strahlungsdetektor, z.B. ein Röntgenstrahlfilm,
während
das Bilderzeugungsvorgangs zueinander stationär. Es sind zudem Bilderzeugungsverfahren
bekannt, bei denen ein schmaler Strahl über das Objekt geführt wird,
das abgebildet werden soll.
-
Tomographische
Verfahren können
lineare (d.h. planate) tomographische Verfahren sowie komplexe Bewegungsverfahren
oder Spiraltomographieverfahren umfassen. Bei der tomographischen
Bilderzeugung werden das abzubildende Objekt und/oder der Strahlungsdetektor
im Bezug aufeinander gesteuert bewegt, wodurch somit bei einer linearen
Tomographie die Tomographiebewegung im Bezug auf eine Achse und
bei einer Tomographie komplexer Bewegung im Bezug auf zwei Achsen
erfolgt. Diese Verfahren verwenden einen Strahl, der dieselbe Größe wie das
abzubildende Objekt hat, wobei das Objekt normalerweise unbewegt
bleibt, während die
Strahlungsquelle und der Strahlungsdetektor abhängig voneinander auf den gegenüberliegenden Seiten
des abzubildenden Objektes in entgegengesetzten Richtun gen bewegt
werden, so dass der Strahl das Objekt aus unterschiedlichen Richtungen durchdringt,
während
sich dessen Zentrum der Bewegung/Drehung im Objekt nicht bewegt.
Die Verfahren erzeugen präzise
Abbildungen des Bildbereiches im Zentrum der Drehung des Strahls,
wohingegen andere Teile des Objektes teilweise oder vollständig unscharf
sind.
-
Es
gibt zudem "Schmalstrahl-Tomographie"-Verfahren, bei denen
ein Strahl, der deutlich schmaler ist, als das abzubildenden Objekt,
den abzubildenden Bereich überstreicht,
und der Strahl im Bezug auf das abzubildende Objekt gedreht wird.
In diesem Fall müssen
die Bilderzeugungseinrichtungen (Strahlungsquelle und Strahlungsdetektor)
gesteuert bewegt werden, so dass sich der Detektor im Bezug zum
Strahl mit einer seitlichen Geschwindigkeit bewegt, die der senkrechten Überstreichgeschwindigkeit
des Strahls im abzubildenden Bereich multipliziert mit dem Vergrößerungsfaktor,
d.h. einem Koeffizienten, der das Verhältnis des Abstandes des Strahlbrennpunktes
(= Strahlungsquelle) zum Abstand des Brennpunktes vom abzubildenden
Bereich ist, entspricht. Hier bezieht sich der Begriff Detektor auf
einen Film oder dergleichen; bei der digitalen Bilderzeugung kann
die Bewegung des Detektors im Bezug auf den Bereich, der abgebildet
werden soll, durch eine entsprechende elektrische Funktion, wie etwa
einen Ladungstransfer auf der Oberfläche eines Halbleitersensors
ersetzt werden.
-
Tomographische
Verfahren werden häufig auf
unterschiedlichen Gebieten der Medizin, wie etwa der Odontologie,
verwendet. Linear- und Spiraltomographieverfahren wurden beispielsweise
für die Querschnittsabbildung
des Zahnbogens verwendet, und die Schmalstrahl-Tomographie wurde
beispielsweise für
die Erzeugung von Panoramabildern des Zahnbogens verwendet. Hier
bezieht sich ein Panoramabild auf die Abbildung des Zahnbogens auf
eine Ebene durch Bewegen des Abbildungsbereiches von Bilderzeugungseinrichtungen
entlang eines Weges, der der Gestalt des Zahnbogens entspricht,
wobei die Bilderzeugungseinrichtungen während des gesamten Bilderzeugungsvorgangs
im wesentlichen senkrecht zum Zahnbogen gehalten werden.
-
Tomographische
Lösungen
des Standes der Technik sind beispielsweise in den US-Patenten 4.039.837,
4.985.907, 5.012.501 (Priorität
FI 894339 ) und 5.371.775
(Priorität
FI 922361 ) beschrieben. Es
ist bekannt, einen tomographische Effekt dadurch zu erzielen, dass
die Bilderzeugungseinrichtungen in einer bestimmten Richtung gedreht werden
und diese gleichzeitig im Bezug auf den abzubildenden Bereich bewegt
werden, so dass entweder dieser Bereich im physikalischen Zentrum
der Drehung des Haltearms in den Bilderzeugungseinrichtungen bleibt,
oder außerhalb
des Drehzentrums belassen bleibt. Im letztgenannten Fall kann der
physikalische Stützpunkt
des Haltearms in den Bilderzeugungseinrichtungen entlang eines Weges
in Gestalt eines Bogens bewegt werden, indem gleichzeitig der Haltearm
so gedreht wird, dass der Strahl fortwährend die Tangente des gekrümmten Weges
des Stützpunktes
in der senkrechten Richtung trifft, wodurch der abzubildende Bereich
das Drehzentrum des gekrümmten
Weges ist. Es gibt zudem Lösungen,
bei denen die Halteeinrichtungen der Strahlungsquelle und des Detektors
unterschiedliche Freiheitsgrade der Bewegung haben, und Lösungen,
bei denen die Strahlungsquelle während
eines Bilderzeugungsvorgangs abgeschaltet wird, zu einem weiteren
Startpunkt bewegt wird und die Bestrahlung erneut begonnen wird,
indem die Bilderzeugungseinrichtungen in der vorherigen Richtung
oder in der entgegengesetzten Richtung bewegt werden. Es gibt zudem
Lösungen,
bei denen der Strahl über
den abzubildenden Bereich in einer Richtung streicht und in der
entgegengesetzten Richtung zurückkehrt,
und Lösungen,
bei denen die lineare Bewegungsrichtung des Drehzentrums der Bilderzeugungseinrichtungen während des
Bilderzeugungsvorgangs gedreht wird.
-
Die
Druckschrift US.A. 4 852 134 beschreibt ein Verfahren für die radiographische
Aufzeichnung des Gebisses eines Patienten. Sie beschreibt sämtliche
der Merkmale, die im Oberbegriff von Anspruch 1 enthalten sind.
-
Eine
Einschränkung
des Standes der Technik besteht darin, dass das Objekt an sich die
Vorgehensweisen einschränkt,
mit denen es durch dies Verfahren abgebildet werden kann. Die Schichtdicke, die
auf den Detektor zu projizieren ist, wird durch den Drehwinkel des
Strahls im abzubildenden Objekt beeinflusst, wobei der Winkel teilweise
von der Beschaffenheit des abzubildenden Objektes abhängt.
-
Wenn
beispielsweise ein schmaler Strahl zur Abbildung eines geraden Objektes
verwendet wird, kann das Ergebnis ein nicht erwünschtes Röntgenbild sein.
-
Das
Problem, das mit der Verwendung eines breiten Strahls in Verbindung
steht, besteht darin, dass es erforderlich ist, Strahlungsdetektoren
mit einem großen
Oberflächenbereich
zu verwenden. Der Bedarf eines großen Oberflächenbereiches schränkt die
Verwendung digitaler Detektoren ein, die relativ teuer sind, wobei
deren Preis proportional zum Oberflächenbereich ist.
-
Berücksichtigt
man die Einfachheit des Halteaufbaus der Bilderzeugungseinrichtungen,
wäre es zu
bevorzugen, den Detektor während
des gesamten Bilderzeugungsvorgangs senkrecht zum Strahl zu halten,
aber wenn ein Strahl derselben Größe wie das abzubildende Objekt
verwendet wird, ist die Auflösung
des Abbildungsergebnisses in diesem Fall nicht optimal. Wird ein
schmaler Strahl verwendet, ist der Fehler, der daraus resultiert,
unbedeutend klein.
-
Bei
Schmalstrahl-Tomographieverfahren, bei denen der Bilderzeugungsvorgang
auf dem Überstreichen
eines schmalen Strahls über
das Objekt basiert und der somit die Verwendung von Detektoren mit
einem kleinen Oberflächenbereich
zulässt,
ist die Verwendung von digitalen Detektoren zudem wirtschaftlich
durchführbar.
Tatsächlich
wäre es
wünschenswert,
neue Lösungen
für die
Probleme zu finden, die sich auf die allgemeinen Einschränkungen bei
Tomographieverfahren mit einem schmalen Strahl gemäß dem Stand
der Technik beziehen.
-
Vorrichtungen,
die unterschiedlichen tomographischen Verfahren zugedacht sind,
wurden normalerweise für
ein bestimmtes tomographisches Verfahren hergestellt. Der derzeitige
Trend besteht jedoch darin, Lösungen
zu entwickeln, die die Verwendung einer Vorrichtung für unterschiedliche
Zwecke gestatten, d.h. das Ziel besteht darin, in der Lage zu sein,
dieselbe Vorrichtung bei unterschiedlichen tomographischen Verfahren
und zur Abbildung unterschiedlicher Projektionen zu verwenden. Beispielsweise
haben sich die Ausbildung von Strahlen unterschiedlicher Größen und
die Festlegung ihrer gewünschten
Größe vor der
Zuführung
zum Detektor als die schwierigsten Probleme herausgestellt. Weiterhin
verlangt es die Erzeugung von tomographischen Abbildungen, dass
der Detektor und/oder die Strahlungsquelle der Vorrichtung mit einem
ausreichend hohen Bewegungsfreiheitsgrad ausgestattet sind, so dass
der Detektor bei sämtlichen
Bilderzeugungsarten in der korrekten Richtung im Bezug auf das abzubildende
Objekt gehalten werden kann.
-
Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lösung anzugeben,
die es gestattet, Schichten der gewünschten Dicke und die Form
unterschiedlicher Objekte mit Hilfe einer bevorzugten Vorrichtung
ohne komplexe Kollimatoraufbauten, die Einschränkungen für den Strahl darstellen, und
ohne Aufbauten abzubilden, die schwierig zu verwenden sind und unterschiedliche
Bewegungsfreiheitsgrade aufweisen. Ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung besteht darin, einen tomographischen Effekt zu erzeugen,
so dass die Bilderzeugungseinrichtungen der Anatomie des abzubildenden
Objektes folgen können,
ohne dass ein Kompromiss zwischen der Dicke der abzubildenden Schicht
und dem optimalen Bilderzeugungsweg, d.h. dem Weg, der senkrecht zum
abzubildenden Objekt verläuft,
einzugehen.
-
Wenn
dieselbe Vorrichtung zur Anwendung unterschiedlicher Bilderzeugungsarten
gemäß der Erfindung
verwendet werden kann, werden zudem die Investitionen bei den Bilderzeugungssensoren auf
der Basis moderner Digitaltechnologie profitabler, wodurch die Hürde zur
Verwendung derselben abgesenkt wird. Die digitale Technologie erleichtert
die Arbeit des Arztes, da sie es beispielsweise dem Arzt nicht nur
gestattet, bessere Abbildungen als zuvor zu erzeugen und somit präzisere Diagnosen
zu erstellen, sondern auch die Abbildungen zu speichern und die
Abbildungen in digitaler Form zusammen mit anderen Dokumenten zu
verwalten, die sich auf den Patienten beziehen.
-
Um
die Ziele der Erfindung zu erreichen, wurde eine neue Art zur Erzeugung
eines tomographischen Effektes für
tomographische Verfahren auf der Basis der Verwendung eines schmalen
Strahls entwickelt. Die Erfindung basiert auf der Idee, dass die
Drehrichtung des Strahls im abzubildenden Objekt während einer
Bilderzeugungsabtastung geändert
wird und somit die Erzeugung des tomographischen Win kels (unterschiedliche
Richtungen, aus denen der Strahl das abzubildende Objekt durchdringt), der
die Dicke der abzubildenden Schicht beeinflusst, als separate Funktion
eingerichtet werden kann. Dies kann vorzugsweise beispielsweise
in einem an sich bekannten Verfahren ausgeführt werden, bei dem das abzubildende
Objekt im physikalischen Drehzentrum der Bilderzeugungseinrichtungen
gehalten wird und der Haltearm der Bilderzeugungseinrichtungen an
dessen gegenüberliegenden
Enden sich die Strahlungsquelle und der Detektor befinden, entlang des
abzubildenden Objektes bewegt wird (lineare Bewegung), während der
Detektor, wie etwa ein Film in der entgegengesetzten Richtung im
Bezug auf die Bewegung des Arms mit einer Geschwindigkeit bewegt
wird, die der Strahlgeschwindigkeit im abzubildenden Bereich multipliziert
mit der Vergrößerung entspricht.
In diesem Fall bewegt sich das Drehzentrum des Arms mit der Geschwindigkeit
der Linearbewegung des Arms unabhängig von der Richtung, in der
der Haltearm der Bilderzeugungseinrichtungen gedreht wird (der tomographische
Effekt wird durch Drehung des Arms erzeugt). Durch Drehen des Arms vor
und zurück
in der gewünschten
Richtung während
der Abtastbewegung kann eine tomographische Abbildung mit der gewünschten
Dicke in Abhängigkeit
des tomographischen Winkels auch von einem geraden Objekt erzeugt
werden.
-
Das
Verfahren der Erfindung kann auf zahlreiche Verfahren des Standes
der Technik, wie etwa das Verfahren, das im oben erwähnten US-Patent 4.039.837
beschrieben ist, zur Abbildung eines gekrümmten Objektes angewendet werden.
In diesem Fall wird der Haltearm der Bilderzeugungseinrichtungen
gemäß dem Stand
der Technik bewegt, so dass sich das Drehzentrum am abzubildenden
Objekt befindet und der Strahl senkrecht zur Tangente der Krümmung des
Objektes ist, wodurch man eine tomographische Abbildung eines schmalen
Strahls erhält,
die aus der Panoramabilderzeugung bekannt ist und vom Krümmungsradius
des Objekts abhängt.
Ist der Krümmungsradius
groß,
so ist der tomographische Winkel klein, wenn ein schmaler Strahl
verwendet wird, weshalb infolgedessen die abzubildende Schicht zu
dick ist. Anstelle dessen kann durch Änderung der Drehrichtung des
Haltearmes der Bilderzeugungseinrichtungen gemäß der Erfindung, der tomographische
Effekt erhöht
und somit die Dicke der abzubildenden Schicht je nach Wunsch gewählt werden.
Die Erfindung gestattet die tomographische Bilderzeugung einer Anatomie
einer beliebigen Form, d.h. das Objekt kann in einer oder zwei Richtungen gekrümmt oder
gerade sein oder eine Kombination aus diesen sein.
-
Genauer
gesagt sind charakteristische Merkmale der Erfindung in den charakterisierenden
Teilen der beigefügten
Ansprüche
beschrieben.
-
Im
folgenden wird die Erfindung und ihre Anwendung anhand von Beispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
-
1A und
ihre Querschnittsansicht 1B zeigen
Prinzipien der tomographischen Bilderzeugung gemäß dem Stand der Technik, bei
dem ein Strahl derselben Größe wie das
abzubildende Objekt verwendet wird;
-
2 zeigt
die Prinzipien der tomographischen Bilderzeugung des Standes der
Technik mit einem schmalen Strahl von einem gekrümmten Objekt;
-
3A und
ihre Querschnittsansicht 3B zeigen
eine Art der Bilderzeugung gemäß der Erfindung
mit einem schmalen Strahl zum Erzeugen eines Querschnittsbildes,
-
4 zeigt
die Verwendung der Erfindung zur Panoramabilderzeugung des Zahnbogens;
-
5 zeigt
die Verwendung der Erfindung zur Erzeugung unterschiedlicher Querschnittschichten
in gesteuerter Weise mit einer Abtastung eines schmalen Strahls;
-
6 stellt
eine typische Vorrichtung des Standes der Technik dar, die zur Erzeugung
tomographischer Abbildungen der Erfindung mit geringen Veränderungen
abgeändert
werden kann;
-
7A und
ihre Querschnittsansicht 7B zeigen
eine Vorrichtung der Erfindung und ihre Verwendung zur Erzeugung
einer Querschnittsabbildung mit einem schmalen Strahl;
-
8 zeigt
eine Vorrichtung der Erfindung;
-
9A und
ihre Querschnittsansicht 9B zeigen
eine weitere Art und Weise zur Erzeugung einer Querschnittsabbildung
mit einem schmalen Strahl gemäß der Erfindung.
-
1A und 1B zeigen
Prinzipien der tomographischen Bilderzeugung mit einem Strahl, der dieselbe
Größe wie das
abzubildende Objekt hat. Beim linearen tomographischen Verfahren
von 1A wird ein Strahl (3, 3') den man aus
einer Strahlungsquelle (2, 2') erhält, auf ein abzubildendes Objekt
(1) gerichtet und die Strahlung, die das Objekt durchdrungen
hat, mit einem Detektor (4, 4') gemessen. Während des Bilderzeugungsvorgangs
werden die Bilderzeugungseinrichtungen, d.h. die Strahlungsquelle
(2, 2')
und der Detektor (4, 4') durch Bewegen der Strahlungsquelle
(2, 2')
in eine Richtung (5) und des Detektors (4, 4') in die entgegengesetzte Richtung
(6) derart bewegt, dass das Verhältnis der Bewegungsgeschwindigkeiten
gleich dem Verhältnis der
Abstände
der Einrichtungen (2, 2', 4, 4') vom Bereich
(7) ist, der im Objekt (1) abgebildet werden soll. Somit
werden sämtliche
Punkte (X, Y, Z) im abzubildenden Bereich (7) auf denselben
Bereich (x, x',
y, y', z, z') des Detektors (4, 4') projiziert
und die Abschnitte (P, Q) außerhalb
des abzubildenden Bereiches fortwährend auf andere Abschnitte
des Detektors (4, 4')
oder vollständig
außerhalb
desselben projiziert, wobei sie in diesem Fall allesamt von der
Abbildung, die auf den Detektor (4, 4') (1B)
projiziert werden soll, unscharf sind. Ein Faktor, der die Schichtdicke des
Bereiches (7) beeinflusst, die auf den Detektor (4, 4') abgebildet
werden soll, ist der Winkel (8), der als tomographischer
Winkel bekannt ist und zwischen der Anfangs- und der Endposition
der Bilderzeugungseinrichtungen ausgebildet wird; je größer der
Winkel (8) desto dünner
ist die Schicht, die auf den Detektor (4, 4') projiziert
werden soll.
-
In
der Praxis kann die tomographische Bewegung gemäß 1A dadurch
ausgeführt
werden, dass beispielsweise die Strahlungsquelle (2, 2') und der Detektor
(4, 4')
an den gegenüberliegenden
Enden eines Haltearms der Bilderzeugungseinrichtungen (nicht gezeigt)
angebracht sind, und dadurch, dass der abzubildende Bereich (7)
am physikalischen Befestigungspunkt, d.h. dem Drehzentrum (9), des
Haltearms angeordnet ist, wodurch die Bilderzeugungsbedingungen
automatisch erfüllt
sind, wenn der Haltearm gedreht wird.
-
2 zeigt
eine Lösung
des Standes der Technik zum Erzeugen einer tomographischen Abbildung
von einem gekrümmten
Objekt mit einem schmalen Strahl. Ein Strahl (3), der schmaler
ist als das abzubildende Objekt (1), wird in der Strahlungs quelle
(2) durch Einrichtungen, die an dieser direkt angebracht
sind, oder durch andere Einrichtungen (nicht gezeigt), wie etwa
Kollimatorplatten, erzeugt. Während
des Bilderzeugungsvorgangs, werden die Bilderzeugungseinrichtungen
(2, 4) derart bewegt, dass das Drehzentrum (9)
der Drehbewegung, die auf diese Weise erzeugt wird, entlang der
abzubildenden Anatomie in Richtung (11) des abzubildenden
Querschnittes bewegt wird, wenn die Bilderzeugungseinrichtungen
in einer Richtung (10) im Bezug auf das abzubildende Objekt
(1) bewegt werden. Da bei diesem Verfahren ein Strahl (3),
der schmaler als ist als das Objekt und sich in der linearen Richtung (11)
sowie in der Drehrichtung (10) bewegt, das abzubildende
Objekt (1) abtastet, muss es eine Möglichkeit geben, den Detektor
(4) in gesteuerter Weise fortwährend in der korrekten Position
im Bezug auf diese Bewegungen (10, 11) zu halten.
Die Bewegung der Strahlungsquelle (2) und des Detektors
(4) im Bezug zueinander kann dadurch gesteuert werden, dass
sie an den gegenüberliegenden
Enden desselben Haltearms angebracht sind; und wenn ein herkömmlicher
Film oder dergleichen als Detektor (4) verwendet wird,
kann die Strahlung gemäß der Lösung des
Standes der Technik gemessen werden, indem ein Film, der breiter
als der Strahl ist, während der
Bilderzeugungsabtastung gegen (12) die Drehrichtung (10)
der Bilderzeugungseinrichtungen (2, 4) mit einer
Geschwindigkeit bewegt wird, die der Geschwindigkeit des Strahls
(3) im abzubildenden Bereich des abzubildenden Gegenstandes
multipliziert mit der Vergrößerung entspricht.
In diesem Fall ist die Vergrößerung das
Verhältnis
des Abstandes des Brennpunktes des Strahls (3) vom Detektor
(4) zum Abstand des Brennpunktes vom Bereich, der abgebildet
werden soll.
-
3A und 3B zeigen
ein Verfahren der Erfindung zum Erzeugen einer tomographischen Abbildung
eines Querschnitts des Objektes (siehe 1A). Da
bei diesem Verfahren ein Strahl (3, 3') verwendet
wird, der schmaler ist als das abzubildende Objekt (1),
muss der Strahl (3, 3') den gesamten Bereich abtasten
(11), um den gewünschten
Bereich (7) abzubilden (in 3A hat
sich das Drehzentrum des Strahl nur um einen kurzen Abstand im abzubildenden
Querschnitt bewegt). Um einen tomographischen Effekt gemäß dem Stand
der Technik zu erzeugen, d.h. um die gewünschte Schichtdicke abzubilden,
würden
die Bilderzeugungseinrichtungen (2, 2', 4, 4') in eine Richtung
(10) im Bezug auf den abzubildenden Bereich wäh rend der
Bilderzeugungsabtastung gedreht werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung
kann die Drehrichtung (10) während der Abtastbewegung (11)
geändert
werden (13), wodurch die Erfindung neue Möglichkeiten
zur Beeinflussung des tomographischen Winkels (8) und somit der
Dicke der Schicht bietet, die auf den Detektor (4, 4') vom abzubildenden
Bereich (7) projiziert werden soll. Die Bilderzeugungsart
der Erfindung gestattet zudem die Erzeugung von qualitativ hochwertigen
tomographischen Abbildungen mit einem schmalen Strahl und ermöglicht somit
die Verwendung von kostengünstigen
und kleinen digitalen Detektoren.
-
4 zeigt
die Anwendung der Erfindung bei der Panoramabilderzeugung des Zahnbogens,
die an sich bekannt ist. Diese Lösung
der Erfindung unterscheidet sich vom Verfahren, das in 2 dargestellt
ist dadurch, dass die Drehrichtung (10) der Bilderzeugungseinrichtungen
(2, 4) im Bezug auf das abzubildende Objekt (1)
geändert
wird, wenn sich der Strahl beispielsweise vom Bereich eines Kiefergelenks
zum Bereich des Zahnbogens bewegt. Die Drehrichtung kann in ähnlicher
Weise geändert
werden, wenn sich der Strahl bei der letzten Stufe der Bilderzeugungsabtastung
zum Bereich des anderen Kiefergelenks vom Bereich des Zahnbogens
bei bewegt. Das Bilderzeugungsverfahren der Erfindung gestattet
die optimale Beibehaltung des Einfallswinkels des Strahls im abzubildenden
Bereich zu jedem Zeitpunkt, d.h. im wesentlichen senkrecht zum abzubildenden
Bereich, wobei die Dicke der Schicht, die abgebildet werden soll,
ebenfalls optimiert werden kann.
-
Das
Verfahren der Erfindung bietet verschiedene Möglichkeiten der Erzeugung unterschiedlicher Querschnitte
vom abzubildenden Objekt, wie etwa unterschiedliche Röntgenstrahl-Querschnitte
des Schädelbereiches.
Die Drehrichtung der Bilderzeugungseinrichtungen kann innerhalb
der Grenzen, die durch das Objekt gegeben sind, das während einer Bilderzeugungsabtastung
abgebildet werden soll, beispielsweise lediglich einmal, fortwährend im
Verlauf der Abtastung oder über
einen Abschnitt, in dem die Abtastbilderzeugung auf herkömmliche
Weise ausgeführt
wird geändert
werden, wobei im gewünschten
Bereich die Drehrichtung mit einer hohen Frequenz geändert wird.
Um eine Panoramabilderzeugung des Zahnbogens gemäß der Erfindung zu erzeugen,
kann die Drehrichtung beispielsweise fünfmal im Bereich beider Kiefergelenke
oder ein- bis fünfmal
geändert
werden, während
der Strahl eine Distanz, die seiner Breite entspricht, im abzubildenden
Objekt zurücklegt.
-
In 5 kennzeichnet
die Linie (14) um das abzubildende Objekt die Bereiche
(1a, 1b, 1c) des traditionellen und des
erfinderischen Bilderzeugungsverfahrens während einer Bilderzeugungsabtastung,
wenn eine dünnere
längliche
Abbildung aus dem Bereich des Kiefergelenkes erzeugt werden soll, als
dies mit dem traditionellen Panorama-Bilderzeugungsverfahren möglich wäre. Die
Bilderzeugungsabtastung umfasst zudem die Erzeugung eines Querschnittes
aus einem bestimmten Abschnitt des Zahnbogens, und somit werden
sämtliche
notwendigen Informationen über
den Patienten während
eines einzigen Bilderzeugungsvorgangs ermittelt. Somit muss der
Patient lediglich einmal bestrahlt werden.
-
6 zeigt
eine Vorrichtung (20) gemäß dem Stand der Technik, die
relativ leicht abgeändert werden
kann, um sie auf das Verfahren der Erfindung anzupassen. Diese Art
einer Vorrichtung (20) gemäß dem Stand der Technik, die
hauptsächlich
der Panoramabilderzeugung des Zahnbogens zugedacht ist, besteht
aus einem ersten Rahmenteil (21), einem zweiten Rahmenteil
(22) und einem dritten Rahmenteil (23). Der erste
Rahmenteil (21) kann am Boden oder an der Wand angebracht
sein, wobei er in diesem Fall eine Einrichtung zum Ändern der
Höhe des zweiten
Rahmenteils (22) umfasst. Alternativ dazu kann der zweite
Rahmenteil (22) am ersten Rahmenteil (21) befestigt
sein, wobei in diesem Fall der erste Rahmenteil (21) eine
Einrichtung zum Einstellen seiner Länge (z.B. einen Teleskopaufbau)
enthält.
Der dritte Rahmenteil (23) dient als Haltearm der Strahlungsquelle
und des Detektors, die an gegenüberliegenden
Enden des Haltearms angebracht sind. Die Einrichtung zum Positionieren
des Patienten an der richtigen Stelle, kann in einem vierten Rahmenteil (24)
angebracht sein und zudem das Steuerfeld der Vorrichtung enthalten.
-
Der
zweite Rahmenteil (22) und der dritte Rahmenteil, d.h.
der Haltearm (23) der Bilderzeugungseinrichtungen, sind
miteinander durch eine Befestigungs- und Bewegungseinrichtung (25)
verbunden, die es dem Haltearm (23) gestattet, sich horizontal
zu drehen und sich in den x- und y-Richtungen zu bewegen. Die Vorrichtung enthält ein System
zum Steuern der Bewegungen des Haltearms (23), das beispielsweise
durch eine Einrichtung computergesteuerter Elektromotoren und Führungsschienen
der Befestigungs- und Bewegungseinrichtung ausgeführt sein
kann. Der Haltearm (23) kann zudem Einrichtungen zum gesteuerten
Bewegen des Detektors in horizontaler Richtung beinhalten.
-
7A zeigt
eine Art der Abänderung
der Vorrichtung des Standes der Technik in Übereinstimmung mit der Erfindung.
Durch Anbringen der Schiene (26), die die Bewegung des
Haltearms steuert, mit einer oder mehreren S-Kurven in der Richtung
(11) des abzubildenden Querschnittes über die gesamte Bilderzeugungsabtastung
oder über
einen gewünschten
Abschnitt derselben, wie etwa über
den Bereich der Kiefergelenke bei der Panoramabilderzeugung des
Zahnbogens, ändert
sich die Drehrichtung der Bilderzeugungseinrichtungen im Bezug auf das
abzubildende Objekt während
der Abtastbewegung.
-
Natürlich gibt
es zahlreiche technische Möglichkeiten
zur Durchführung
der Drehrichtungsänderung
gemäß der Erfindung.
Da die unterschiedlichen Funktionen derartiger Vorrichtungen, die
Motoren beinhalten, die die beweglichen Elemente antreiben, mit
einem Computerprogramm gesteuert werden können, ist die Abänderung
der Steueralgorithmen ein natürlicher
Weg, um die Vorrichtung an die Erfindung anzupassen.
-
Eine
Möglichkeit
der Anwendung des tomographischen Verfahrens der Erfindung besteht
darin, die Bilderzeugungseinrichtungen am Haltearm derart anzubringen,
dass sie unabhängig
bewegt werden können,
wobei die Bewegungen elektrisch oder mechanisch von unten nach oben
oder von oben nach unten im Bezug auf den Befestigungsarm und von links
nach rechts oder von rechts nach links oder sowohl in der horizontalen
als auch in der vertikalen Richtung miteinander synchronisiert sind.
Der Aufbau kann zudem zum Erzeugen des tomographischen Effektes
in der vertikalen Richtung verwendet werden, was als "spiralförmige Schmalstrahl-Tomographie" bezeichnet wird.
Beispielsweise kann die Vorrichtung (20), die in 6 dargestellt
ist, derart abgeändert
werden, dass die Vorrichtung (30) (8) aus den
entsprechenden Rahmenteilen (31, 32, 33, 34)
und der Befestigungs- und Be wegungseinrichtung (35) wie
bei der Vorrichtung (20) des Standes der Technik besteht,
mit der Ausnahme, dass der Haltearm zudem (dritter Rahmenteil) (33) mit
Einrichtungen (36, 37) zum Bewegen der Strahlungsquelle
und/oder des Detektors (38, 39) (oder deren Halteelementen)
in der vertikalen Richtung ausgestattet ist. Somit kann der vertikale
Bewegungsfreiheitsgrad entweder für beide Bilderzeugungseinrichtungen
oder für
lediglich eine von diesen eingerichtet sein. Im letztgenannten Fall
kann die Gegenbewegungsrichtung dieser vertikalen Bewegung beispielsweise
entweder durch die Befestigungs- und Bewegungseinrichtung (35)
zwischen dem dritten (33) und dem zweiten Rahmenteil (32)
oder durch eine Einrichtung zum Einstellen der Höhe des zweiten Rahmenteils
(32) (nicht gezeigt) erzeugt werden. Natürlich kann
die Befestigungs- und Bewegungseinrichtung (36, 37)
zum Bewegen der Strahlungsquelle und/oder des Detektors (38, 39)
(oder ihrer Haltelemente) derart aufgebaut sein, dass eine bzw.
einer oder beide die horizontale Bewegung oder sowohl die horizontale
als auch die vertikale Bewegung ausführen. Auf diese Weise kann
die Vorrichtung bei komplexen Bewegungen für die tomographische Bilderzeugung
auf unterschiedliche Art und Weise verwendet werden.
-
Die
Bilderzeugungseinrichtungen können zudem
mit einem Freiheitsgrad versehen sein, um sich in einer an sich
bekannten Art und Weise in der Richtung einer Achse zwischen ihnen,
d.h. in der Richtung des Strahls, zu bewegen.
-
Die
Anwendung des tomographischen Bilderzeugungsverfahrens gemäß der Erfindung
wurde oben in einer Umgebung erläutert,
in der sich das abzubildende Objekt am physikalischen Befestigungspunkt
des Haltearms der Bilderzeugungseinrichtungen befindet. Das tomographische
Bilderzeugungsverfahren der Erfindung kann zudem auf das Verfahren
(9A) angewendet werden, das beispielsweise aus
dem US-Patent 5.371.775 bekannt ist, wobei der physikalische Stützpunkt
(99, 99')
des Haltearms der Bilderzeugungseinrichtungen (2, 2', 4, 4') entlang eines
Bogens (10) bewegt wird, während der Haltearm gedreht
wird, so dass der Strahl (3, 3') fortwährend die Tangente des Bogens
(10) des Stützpunktes (99, 99') in einer senkrechten
Richtung berührt.
In diesem Fall ist der abzubildende Bereich das Zentrum (9, 9') des Bogens
(10). Gemäß der Erfindung wird
die Drehrichtung der Bilderzeu gungseinrichtungen (2, 2', 4, 4') während der
Bilderzeugungsabtastung (11) gemäß den Anforderungen geändert, die durch
das abzubildende Objekt vorgegeben sind.
-
Die
oben erläuterten
Beispiele beschreiben die Verwendung der Erfindung hauptsächlich bei
der odontologischen Röntgenstrahlphotographie.
Diese Lösungen,
die als bevorzugte Ausführungsformen beschrieben
wurden, schränken
jedoch die Anwendbarkeit der Erfindung auf die Ausführungsformen
gemäß den Beispielen
nicht ein, sondern der Schutzumfang ist durch die folgenden Ansprüche definiert, innerhalb
dessen zahlreiche Details des erfinderischen Konzeptes variieren
können.
Die Erfindung kann zudem für
die Bilderzeugung, die nicht auf der Verwendung der Röntgenstrahlung
basiert, und in anderem Zusammenhang als mit der Odontologie verwendet
werden. Tatsächlich
kann die Erfindung auf sämtliche
Fälle angewendet
werden, bei denen es bevorzugt wird, einen CCD-Sensor (CCD = Ladungsgekoppelte
Vorrichtung) als Detektor und beispielsweise TDI- oder Frame-Transfertechniken
zum Lesen desselben zu verwenden (was die Techniken angeht, die
an sich bekannt sind, so wird auf die finnische Anmeldung 955598
Bezug genommen), da die Erfindung die Verwendung desselben und somit wirtschaftlichen
Sensors in derselben Vorrichtung gestattet. Im Bereich der Medizin
ermöglicht
die Erfindung die Verwendung derselben Vorrichtung für die Panaromabilderzeugung
des Zahnbogens und die Abbildung anderer Arten des Schädelbereiches
und gestattet die Erzeugung unterschiedlicher Querschnitts- und
Längsabbildungen.