DE10206716B4

DE10206716B4 - Verfahren zur Festlegung eines Zielbereichs einer CT-Röntgenbildaufnahmevorrichtung

Info

Publication number: DE10206716B4
Application number: DE10206716A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Yoshimura
Original assignee: J Morita Manufaturing Corp
Current assignee: J Morita Manufaturing Corp
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2013-11-21
Anticipated expiration: 2022-02-19
Also published as: FI120668B; US6619839B2; DE10206716A1; FI20020307A; JP3926120B2; FI20020307A0; US20020122537A1; JP2002315746A

Abstract

Verfahren zur Festlegung eines Zielbereichs einer CT-Röntgenbildaufnahmevorrichtung (20) mit einer Vorrichtung zum Positionieren eines zu röntgenden Objekts (O), wobei die CT-Röntgenbildaufnahmevorrichtung (20) das zu untersuchende Objekt (O) mit Röntgenstrahlen (1a) bestrahlt, um eine Röntgenstrahlabsorptionskoeffizientenverteilung eines gewünschten Bereichs des Objekts (O) mittels durch das Objekt (O) transmittierter Röntgenstrahlen (1a) zu erzeugen, wobei die Vorrichtung zum Positionieren des zu röntgenden Objekts (O) versehen ist mit einer Objektfixierungsanordnung (4) zum Fixieren und Halten des Objekts (O); wobei die CT-Röntgenbildaufnahmevorrichtung (20) ferner eine Verschiebeanordnung (5, 31, 32) aufweist zum Verschieben des Objekts (O) und/oder eines Dreharms (3) um einen Zielbereich der Röntgenbildaufnahme bezüglich des Objekts (O) festzulegen, dadurch gekennzeichnet, dass: das Verfahren beinhaltet: das Anzeigen auf einer Anzeigeanordnung (7) eines Objektmodells (OM, OM'), welches diagrammartig ein Modell des zu röntgenden Objekts (O) darstellt und nicht auf einer vorherigen Röntgenaufnahme des zu röntgenden Objekts beruht, und einer Röntgenstrahlenzielbereichsmarkierung (Q, Q') für den Zielbereich der Röntgenbildaufnahme, wobei das Objektmodell (OM, OM') ein Diagramm ist, welches eine Ansicht auf einen Zahnbogen des menschlichen Körpers ist, der variablen Positionsbeziehung zwischen dem Objektmodell (OM, OM') und der Röntgenstrahlenzielbereichsmarkierung (Q, Q'), und das Festlegen des Zielbereichs der Röntgenbildaufnahme in einer Weise, dass eine Bewegung zwischen dem Objekt (O) und dem Zielbereich der Röntgenbildaufnahme mit einer Bewegung zwischen dem Objektmodell (OM, OM') und der Röntgenstrahlenzielbereichsmarkierung (Q, Q') übereinstimmt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Festlegung eines Zielbereichs einer Röntgenbildaufnahmevorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die DE 199 41 668 A1 beschreibt ein Verfahren zur Röntgentomographie, bei welchem ein Positionierverfahren zur Aufnahme eines speziellen Zahns eine vorher erstellte Panoramaaufnahme des Zahnbogens verwendet.
Die Druckschriften DE 199 02 273 A1 , DE 197 28 864 C2 und die DE 195 10 294 A1 beschreiben Vorrichtungen, mittels welcher die Positionierung von Dental-Implantaten in einem Kieferknochen verbessert werden kann. Hierzu wird zunächst eine Röntgenaufnahme des betroffenen Kieferbereichs erstellt. Anhand von Bohrschablonen oder eines Bohrers mit einer Lokalisierungsvorrichtung, mit der die Position des Bohrers während des Bohrvorgangs in das Röntgenbild eingeblendet werden kann, wird eine verbesserte Positionierung der Bohrung erreicht. Röntgenbildaufnahmevorrichtungen zum Ausführen von Panoramaradiographie eines Dentalkieferknochens im zahnmedizinischen Bereich erfordern eine exakte Bestrahlung eines gewünschten Bereichs eines Objekts mit Röntgenstrahlen. Zu diesem Zweck werden Positioniervorrichtungen verwendet, um das Objekt in einer gewünschten Bildaufnahmeposition zu positionieren.
Als Beispiel sei eine Anordnung zum Positionieren eines zu röntgenden Objekts genannt, welche Führungsstrahlen in der X-, Y- und Z-Richtung verwendet, welche die Röntgenbildaufnahmeposition zeigen, und eine relative Positionsbeziehung zwischen dem Objekt und einem Röntgengenerator in einer Weise festsetzt, dass diese Führungsstrahlen an gewünschten Stellen des Objekts auftreffen.
Jedoch stellte es sich bei einem solchen Verfahren als vorteilhaft heraus, das gesamte Objekt oder seine Teile grob zu positionieren. Falls nur ein lokaler Bereich des Objekts mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird und ein Röntgenbild dieses Bereichs gewünscht wird, beispielsweise ein Bild von einigen Zähnen um einen kariösen Zahn herum, sollte die Positionierung in Abhängigkeit von auf der Außenseite des Objekts, bei welchem es sich um den menschlichen Kopf handelt, auftreffenden Führungsstrahlen ausgeführt werden, wobei der im Inneren bestrahlte Bereich abgeschätzt werden muss, um eine genaue Positionierung zu ermöglichen.
Ferner sind für eine genaue Positionierung anatomische Kenntnisse des bestrahlten Bereichs des Objekts erforderlich. Somit ist dieses Verfahren insofern nachteilig, als nur ein gut ausgebildeter Bediener die Radiographie ausführen kann und große Fehlermöglichkeiten bestehen.
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Überwindung der obengenannten Probleme. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Positionieren eines zu röntgenden Objekts zur Verwendung in einer Röntgenbildaufnahmevorrichtung zu schaffen, welches eine genaue Positionierung ohne Abhängigkeit von Erfahrungskenntnissen erlaubt, wenn es sich bei dem zu röntgenden Bereich, d. h. dem Röntgenbildzielbereich, um einen Bereich innerhalb des Objektkörpers handelt.
Gelöst wird diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird ein Objekt von einer Objektfixierungsanordnung festgehalten und entweder wird die Objektfixierungsanordnung oder ein Röntgengenerator zur Abgabe von Röntgenstrahlen in einen Röntgenbildaufnahmezielbereich, oder werden beide mittels einer Bildaufnahmepositionsverschiebeanordnung so verschoben, dass der Röntgenbildaufnahmezielbereich mit einer vorbestimmten Position des Objekts übereinstimmt, ein Bildaufnahmezielbereichindex auf einem Objektmodell festgelegt, ohne dass, wie beim Stand der Technik, Führungsstrahlen auf die Oberfläche des Objekts gestrahlt werden. Die Positionierung erfolgt dabei so, dass ein Modellbildaufnahmereferenzpunkt des Objektmodells und ein tatsächlicher Bildaufnahmereferenzpunkt des Objekts in Übereinstimmung gebracht werden, dann werden das Objektmodell und der Bildaufnahmezielbereichindex auf einer Anzeigeanordnung angezeigt und die Position des Bildaufnahmezielbereichindex wird auf dem Objektmodell festgelegt, während überwacht wird, dass die relative Bewegung des Objekts als die Bewegung des Bildaufnahmezielbereichindex bezüglich des Objektmodells gezeigt wird.
Hier bezeichnet der Begriff „Röntgenbildaufnahmezielbereich” einen Zielbereich einer Röntgenbestrahlung und kann in Abhängigkeit von der jeweiligen Röntgenbestrahlungsmethode unterschiedliche Bedeutungen haben. Im Falle einer Einzelbildaufnahme ist er ein Teil des Objekts, durch welches die Röntgenstrahlen hindurch gelangen. Im Falle einer Rasterradiographie ist er ein Teil des Objekts, durch welches die Röntgenstrahlen vom Anfang bis zum Ende des Abtastvorgangs gelangen. Im Falle einer Panoramaradiographie ist er ein vorbestimmter Bereich um die Bewegungsbahn des Rotationszentrums des Dreharms herum. Die Situation im Fall einer Ortho-Röntgen-CT-Radiographie wird später beschrieben. Der Bildaufnahmezielbereichindex ist der Bereich, der auf der Anzeigeanordnung unter Verwendung des Röntgenbildaufnahmezielbereichs als ein Modell angezeigt wird.
Der Begriff „Objektmodell” bedeutet, dass das als Modell dienende Objekt diagrammartig in einer ebenen Ansicht dargestellt wird, wobei beispielsweise eine Ansicht, in welcher das Objekt eindimensional entlang einer Z-Achse aufgefasst wird, mit eingeschlossen ist, und nicht nur die Ansicht, in welcher das Objekt zweidimensional entsprechend einer X-Achse und einer Y-Achse aufgefasst wird.
Folglich kann, im Gegensatz zum Abschätzen von außen, die Position des Röntgenbildaufnahmezielbereichs in dem Objekt klar verstanden werden und kann auf einfache Weise einem lokalen Bereich des Objekts zugeordnet werden, wodurch Fehler selbst ohne anatomische Kenntnisse und Erfahrungen bezüglich des Objekts vermieden werden können.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird, falls ein Objekt und ein Röntgenbildaufnahmezielbereich relativ zueinander verschoben werden, ein Objektmodell verschoben, während ein Bildaufnahmezielbereichindex auf der Anzeige festgehalten wird. Folglich kann die Verschiebung des Objekts bezüglich des festgehaltenen Röntgenbildzielbereichs intuitiv verstanden werden, so dass die Positionierung des Objekts auf einfache Weise ohne Fehlergefahr durchgeführt werden kann.
Bei einer dritten Ausführungsform wird, falls ein Objekt und ein Röntgenbildaufnahmezielbereich relativ zueinander verschoben werden, ein Bildaufnahmezielbereichindex verschoben, während das Objektmodell auf der Anzeige festgehalten wird. Deshalb wird, wenn der Röntgenbildaufnahmezielbereich kleiner als das Objekt ist, eine solche Anzeige ermöglicht, in welcher der Bildaufnahmezielbereichindex innerhalb des Anzeigebereichs des Objektmodells bewegt wird, während das Objektmodell auf der Anzeige gezeigt wird, wodurch eine effektive Ausnutzung des Anzeigeschirms ermöglicht wird. Ferner kann leicht verstanden werden, wo sich der Bildaufnahmezielbereichindex auf dem Objektmodell befindet, insbesondere wo er sich auf dem Gesamtobjekt befindet.
Gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung wird die relative Bewegungsrelation zwischen einem Objektmodell und einem Bildaufnahmezielbereichindex auf der Anzeige gemäß der relativen Bewegungsrelation zwischen einem tatsächlichen Objekt, welches in einer Objektfixierungsanordnung fixiert ist, und dem Röntgenbildaufnahmezielbereich verändert.
Mit anderen Worten, wenn das Objekt fixiert ist und der Röntgenbildaufnahmezielbereich bewegt wird, wird das Objektmodell festgehalten und der Bildaufnahmezielbereichindex wird auf der Anzeige bewegt. Andererseits wird, wenn der Röntgenbildaufnahmezielbereich fixiert ist und das Objekt bewegt wird, der Bildaufnahmezielbereichindex festgehalten und das Objektmodell wird auch auf dem Bildschirm bewegt.
Gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung werden, bevor ein Röntgenbildaufnahmezielbereich positioniert wird, indem ein Objekt und ein Röntgenbildaufnahmezielbereich relativ zueinander bewegt werden, ein Standardpunkt der tatsächlichen Bildaufnahme des Objekts und ein Standardpunkt der Modellbildaufnahme eines Objektmodells mittels einer Kalibrieranordnung in Übereinstimmung gebracht. Ein solcher definierter Prozess ist ein natürlicher Vorprozess zum genauen Positionieren und als Ergebnis werden der Standardpunkt des tatsächlichen Objekts und der Standardpunkt des Objektmodells in Übereinstimmung gebracht. Als Folge stimmt die Bewegung auf der Anzeige mit der tatsächlichen Bewegung überein, wodurch eine genaue Positionierung ermöglicht wird.
Eine sechste Ausführungsform der Erfindung verwendet Führungsstrahlen, welche im Stand der Technik als Positioniermittel von außerhalb des Objekts verwendet wurden. Solche Führungsstrahlen werden als Kalibrieranordnung verwendet, um einen Standardpunkt einer Modellbildaufnahme eines Objektmodells und einen Standardpunkt einer tatsächlichen Bildaufnahme des Objekts in Übereinstimmung zu bringen.
Das heißt, ein Standardpunkt wird an einer Position ausgewählt, welche relativ nahe der Objektoberfläche liegt, beispielsweise einer Wurzelspitze von Frontzähnen im Falle eines Kiefers. Da die Wurzelspitze von Frontzähnen einem Seitenteil von Frontlippen entspricht, gesehen von außerhalb des Objekts, bei welchem es sich um den menschlichen Kopf handelt, werden beide Standards als übereinstimmend betrachtet, wenn die Führungsstrahlen mit dem Seitenteil der Frontlippen des Objekts übereinstimmen.
Auf eine solche Weise kann eine Kalibrierung ausgeführt werden, ohne dass das Objekt berührt wird, und ferner können die Führungsstrahlen als grober Standard, welcher den Röntgenbildaufnahmezielbereich auf der Objektoberfläche repräsentiert, verwendet werden, wodurch der Zielbereich leicht verstanden werden kann.
Die Kalibrieranordnung ist jedoch nicht auf solche Führungsstrahlen beschränkt. Es kann beispielsweise ein Verfahren verwendet werden, welches eine Spitze verwendet, die einen Standardpunkt eines Frontzahns berührt, oder es kann zwecks Erreichen von Genauigkeit bei zahnmedizinischen Anwendungen ein Dentalmodell des Objekts verwendet werden.
Eine siebte Ausführungsform der Erfindung ist durch eine relative Anzeigeart eines Objektmodells und eines Bildaufnahmezielbereichindex auf der Anzeigeanordnung gekennzeichnet. Falls die Objektgröße sich verändert, wird die Objektmodellgröße nicht entsprechend geändert, jedoch wird die Größe des Bildaufnahmezielbereichindex geändert, ohne dass die angezeigte Größe des Objektmodells geändert wird. Folglich kann das Bild der Bereichsgröße, welches von einem Röntgenbildaufnahmezielbereich bedeckt wird, gegenüber der Objektgröße leicht verstanden werden, was eine leichte Beurteilung des Bestrahlungsausmaßes ermöglicht.
Die Anzeigefläche der Anzeigeanordnung ist allgemein beschränkt. Jedoch kann, wie beispielsweise in dem oben erwähnten Fall, die Objektmodellgröße, welche die Gesamtfläche zeigt, wo der Bildaufnahmezielbereichindex bewegt wird, konstant sein, so dass die Anzeigefläche der Anzeigeanordnung effektiv ausgenutzt werden kann.
Eine achte Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine relative Anzeigeart eines Objektmodells und eines Bildaufnahmezielbereichindex auf der Anzeigeanordnung ähnlich zu der siebten Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform ist der Bildaufnahmezielbereichindex konstant und die Objektmodellgröße wird, im Gegensatz zu der siebten Ausführungsform, verändert, wobei der Bildaufnahmezielbereichindex umgekehrt proportional zu der Objektgröße verändert wird. Folglich ist eine solche Ausführungsform für eine tatsächliche Abbildung geeignet und das Bild der von einem Röntgenbildaufnahmezielbereich bedeckten Bereichsgröße kann bezüglich der Objektgröße leicht verstanden werden, wodurch eine einfache Beurteilung des Bestrahlungsausmaßes ermöglicht wird. Ferner kann die Größenbeziehung zwischen dem Objekt und dem Objektmodell sinnlich erfasst werden.
Gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung wird ein Koordinatenachsenindex, welcher eine zentrale Position eines Bildaufnahmezielbereichindex definiert, auf der Anzeigeanordnung gezeigt. Die zentrale Position, das Rotationszentrum eines Dreharms für eine Röntgenbestrahlung im Fall der Panoramaradiographie, kann somit leicht erfasst werden, was die Anwenderfreundlichkeit erhöht.
Eine zehnte Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Koordinatenachsendrehanordnung zum Drehen einer Koordinatenachse für eine Röntgenobjektpositionierung bezüglich eines Bildaufnahme-Standard-Koordinatensystems. Die Koordinatenachse nach der Drehung kann eine Schnittstandardachse sein, um Schnittbilder des erhaltenen dreidimensionalen Röntgenbilds herauszuschneiden. In diesem Fall kann, da ein Objektmodell auf der Anzeigeanordnung in einer solchen Form entlang des Bildaufnahmestandardkoordinatensystems gezeigt wird, der Schnittstandardachsenwinkel in einer Bildaufnahmeposition, d. h. einem Schnittwinkel, so festgesetzt werden, dass er entlang der Zahnanordnung eines Zahnbogens verläuft, falls es sich bei dem Objekt um einen Zahnbogen handelt. Deshalb muss die Schnittwinkelfestsetzung nicht nochmals durchgeführt werden, falls ein Schnittbild gewünscht wird.
Hier bezeichnet das „Bildaufnahmestandardkoordinatensystem” ein Koordinatensystem, welches ein Bildaufnahmestandard der Röntgenbildaufnahmevorrichtung wird, die mit der Vorrichtung zum Positionieren eines zu röntgenden Objekts ausgestattet ist. Falls beispielsweise das Objekt ein menschlicher Kopf ist, wird eine Medianlinie des menschlichen Körpers ein Standard, wobei die senkrechte Richtung die Z-Achse, die laterale Richtung für das Objekt die X-Achse und die Vor/Zurück-Richtung für das Objekt die Y-Achse wird. Der Originalpunkt kann eine Okklusionsfläche des Zahnbogens des Objektkopfes auf der Medianlinie sein.
Gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, falls das zu röntgende Objekt beispielsweise ein Dentalkieferknochen ist, eine vertikale Positionierung bis zum Sinus Maxillaris möglich. Eine solche Vorrichtung genügt den Anforderungen für eine tatsächliche Diagnose.
Bei einer zwölften Ausführungsform der Erfindung ist die Röntgenbildaufnahmevorrichtung, die mit der Vorrichtung zum Positionieren des zu röntgenden Objekts versehen ist, eine Ortho-Röntgen-Computertomographie-Vorrichtung.
Eine Ortho-Röntgen-CT-Vorrichtung wurde von dem Anmelder der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, wobei Details in der JP-A-2000-139902 beschrieben sind. Dabei wird ein konisches Röntgenstrahlbündel lokal nur auf einen lokalen Bereich eines Objekts eingestrahlt, während ein Dreharm sich dreht, welcher einen Röntgengenerator und einen zweidimensionalen Bildsensor trägt, welche zueinander gegenüberliegend angeordnet sind. Die Abbildungsbedingung ist so gewählt, dass das konische Röntgenstrahlbündel, welches nur den abzubildenden lokalen Bereich bestrahlt, von dem Röntgengenerator abgegeben wird, und der Röntgenarm angetrieben wird, um sich zu drehen, während das Drehzentrum auf dem Zentrum des abzubildenden lokalen Bereichs fixiert wird.
Die dabei von dem zweidimensionalen Röntgenbildsensor erhaltenen elektrischen Signale werden digitalisiert und rückprojiziert, um eine dreidimensionale Röntgenabsorptionskoeffizientenverteilung des bestrahlten lokalen Bereichs zu erhalten, wobei optional Schnittbilder des lokalen Bereichs erhalten werden. Ferner kann dabei die Röntgenbestrahlungsdosis auf einige Zehntel oder einige Hundertstel im Vergleich zu dem Stand der Technik reduziert werden, wo das gesamte Objekt mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird.
Dieses Abbildungsverfahren basiert auf der Idee, dass die Projektionsdaten des lokalen Bereichs, welcher mit dem konischen Röntgenstrahlbündel lokal bestrahlt wird, immer erhalten werden, jedoch das konische Röntgenstrahlbündel die anderen Bereiche, welche den lokalen Bereich umgeben, temporär durchstrahlen, wobei nur eine geringe Beeinflussung der projizierten Daten erfolgt, so dass der Einfluss auf die Projektionsdaten außerhalb des lokalen Bereichs im Falle der Rückprojektion fast ignoriert werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Positionieren eines zu röntgenden Objekts ist zum Positionieren im Falle einer lokalen Bestrahlung geeignet, was für solch eine Ortho-Röntgen-CT-Vorrichtung als am wichtigsten erachtet wird.
Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Positionieren eines zu röntgenden Objekts das Objekt auf einen Dentalkieferknochen beschränkt sein und der Röntgenbildaufnahmezielbereich kann auf den Bereich beschränkt sein, welcher immer lokal bestrahlt wird. In einem solchen Fall sind die Anforderungen an die Positionierung des Röntgenbildaufnahmezielbereichs am höchsten und die Effekte der vorliegenden Erfindung treten sehr stark hervor.
Bei einem Verfahren zum Positionieren eines zu röntgenden Objekts gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich um die zwölfte Ausführungsform, welche mit den Merkmalen der elften Ausführungsform versehen ist, so dass sich die Effekte der beiden Ausführungsformen überlagern.
1a und 1b sind Konzeptdiagramme eines erfindungsgemäßen Objektpositionierungsverfahrens.
2 ist ein Konzeptdiagramm einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Objektpositionierungsverfahrens.
3 ist ein Konzeptdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Objektpositionierungsverfahrens.
4a und 4b sind Konzeptdiagramme, welche ein Anzeigebeispiel einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Objektpositionierungsverfahrens zeigen.
5a und 5b sind Konzeptdiagramme, welche ein Anzeigebeispiel einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Objektpositionierungsverfahrens zeigen.
6a und 6b sind Konzeptdiagramme, welche ein Anzeigebeispiel einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Objektpositionierungsverfahrens zeigen.
7a und 7b sind Konzeptdiagramme, welche ein Anzeigebeispiel einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Objektpositionierungsverfahrens zeigen.
8a und 8b sind Konzeptdiagramme, welche ein Anzeigebeispiel einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Objektpositionierungsverfahrens zeigen.
9a und 9b sind Konzeptdiagramme, welche ein Anzeigebeispiel einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Objektpositionierungsverfahrens Röntgenbildaufnahmevorrichtung zeigen.
10a und 10b sind Konzeptdiagramme, welche ein Anzeigebeispiel einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Objektpositionierungsverfahrens zeigen.
11a ist eine Seitenansicht, welche zeigt, wie ein Objekt an einer Objektfixierungsanordnung festgehalten wird, und 11b ist eine perspektivische Ansicht, welche zeigt, wie Kalibriermittel verwendet werden.
12 ist eine erläuternde Ansicht eines Röntgenbildaufnahmezielbereichs (Bildaufnahmezielbereichindex) einer Vorrichtung zum Positionieren eines zu röntgenden Objekts.
13a ist eine Frontansicht einer Röntgenbildaufnahmevorrichtung, welche mit einer Vorrichtung zum Positionieren eines zu röntgenden Objekts versehen ist, und 13b ist eine entsprechende Seitenansicht, die teilweise weggebrochen ist.
14 ist eine erläuternde Ansicht einer Führungsstrahlerzeugungsanordnung.
15 ist eine schematische Darstellung des funktionalen Aufbaus der Röntgenbildaufnahmevorrichtung von 13.
16 ist ein Flussdiagramm, welches erfindungsgemäße Objektpositionierungsprozeduren mittels einer Vorrichtung zum Positionieren eins zu röntgenden Objekts zeigt.
17 ist ein Konzeptdiagramm einer Röntgenbildaufnahme einer Röntgen-Computertomographie-Vorrichtung.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
1 ist ein Konzeptdiagramm einer Ausführungsform eines Objektpositionierungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung. Im folgenden wird der Fall erläutert, wo eine Vorrichtung zum Positionieren eines zu röntgenden Objekts für eine Röntgen-Computertomographie(CT)-Vorrichtung zur Röntgenabbildung des Kopfes eines menschlichen Körpers verwendet wird.
Die 1a und 1b zeigen Objektmodelle OM, OM', welche auf der Anzeige der Vorrichtung zum Positionieren eines zu röntgenden Objekts gezeigt sind (siehe Anzeige 7 in 13). In den Figuren wird ein Beispiel verwendet, in welchem es sich bei dem Objekt um einen Dentalkieferknochen eines menschlichen Kopfes handelt, wobei ein Diagramm, welches einen Zahnbogen eines Dentalkieferknochens veranschaulicht, als das Objektmodell gezeigt ist.
In 1a weist das Objektmodell OM einen Objektmodellprojektionspunkt PM auf, bei welchem es sich um die Wurzelspitze von Frontzähnen in der Figur handelt.
Die Bezugszeichen LX, LY bezeichnen einen quer verlaufenden Führungsstrahl bzw. einen längs verlaufenden Führungsstrahl. LX bezeichnet einen Führungsstrahl, der eine Röntgenbildposition in der X-Richtung, d. h. in Querrichtung bezüglich des Objekts, anzeigt. LY ist ein Führungsstrahl, der eine Röntgenbildposition in der Y-Richtung, d. h. in Längsrichtung bezüglich des Objekts, zeigt. Die Figuren zeigen, wo diese Führungsstrahlen auf dem in der Anzeige gezeigten Objektmodell OM positioniert sind.
Das Bezugszeichen S bezeichnet einen Zahnbogen, und ein Zahn S7 ist ein Bildaufnahmeziel des Zahnbogens S, d. h. ein Zielzahn bei der Zahnbehandlung. Die Markierung Q ist ein Zielbereich des Röntgenbilds in dem Fall, wenn die oben erwähnte Ortho-Röntgen-CT(Lokalröntgenbestrahlungs-CT) als Röntgenbildaufnahmeverfahren ausgeführt wird. Die Markierung Q ist ein Bereich, in welchem Röntgenstrahlen immer lokal während der CT-Aufnahme auftreffen, und sein Zentrum ist das Rotationszentrum 3a eines Dreharms, der mit einem Röntgengenerator und einem zweidimensionalen Bildsensor gedreht wird, wobei diese einander gegenüberliegen.
Im Falle dieser Ortho-Röntgen-CT ist die tatsächliche Größe eines Bildaufnahmezielbereichindex Q festgelegt, wobei der Durchmesser beispielsweise 40 mm und die Höhe beispielsweise 30 mm betragen, was eine geeignete Größe zum Erhalten eines Röntgenteilbilds des Dentalkieferknochens darstellt. Jedoch kann die Größe in geeigneter Weise ausgewählt werden.
Falls eine spezielle Unterscheidung erforderlich ist, wenn der Quer-Führungsstrahl LX, der Längs-Führungsstrahl LY und der Bildaufnahmezielbereichindex Q Modellbildaufnahmereferenzpunkte sind, sind sie als der Quer-Führungsstrahl LX [0], der Längs-Führungsstrahl LY [0] bzw. der Bildaufnahmezielbereichindex Q [0] dargestellt. Wenn sie in einem Bildaufnahmezielpunkt liegen, sind sie als der Quer-Führungsstrahl LX [1], der Längs-Führungsstrahl LY [1] und der Bildaufnahmezielbereichindex Q [1] dargestellt.
Bei diesem Verfahren wird, bevor eine Anzeige mittels der Anzeigeanordnung erfolgt, eine Kalibrierung ausgeführt, so dass ein Referenzpunkt einer tatsächlichen Bildaufnahme (die Wurzelspitze der Frontzähne in diesem Fall) des Objekts (Dentalkieferknochen eines menschlichen Körpers in diesem Fall) in Übereinstimmung mit dem Referenzpunkt der Modellbildaufnahme des Objektmodells gebracht wird.
Das Objekt wird dabei mittels einer Objektfixierungsanordnung (Bezugszeichen 4 in 13) fixiert, und die relative Position des Führungsstrahls und des Objekts wird in einer solchen Weise verschoben, dass die Position der Wurzelspitze der Objektfrontzähne von dem Führungsstrahl getroffen wird, während das Objekt in dieser Position fixiert ist. Auf diese Weise stimmt das Rotationszentrum 3a des Dreharms mit dem Referenzpunkt des tatsächlichen Bilds überein.
Wenn eine solche Kalibrierung vorher ausgeführt wird, stimmen die Referenzpunkte des tatsächlichen Objekts und des angezeigten Objektmodells überein und die Bewegung auf der Anzeige stimmt mit der tatsächlichen Bewegung überein, wodurch eine genaue Positionierung erzielt wird.
Nach Beendigung der Kalibrierung erhält man eine Anzeige, bei welcher der Modellbildaufnahmereferenzpunkt PM des Objektmodells OM und das Rotationszentrum 3a des Dreharms übereinstimmen, wie dies mittels der gestrichelten Linien gezeigt ist.
Wenn das Objekt bei dieser Ausführungsform in die Querrichtung (X-Richtung in der Figur) und in der Längsrichtung (Y-Richtung in der Figur) bewegt wird, werden seine Bewegungsbedingungen auf der Anzeige als Positionsveränderungen des Bildaufnahmezielbereichindex Q und der Führungsstrahlen LX, LY wiedergespiegelt. Deshalb kann eine Positionierung des Bildaufnahmezielbereichindex Q ausgeführt werden, indem einfach der Zielzahn S7 auf dem Bildschirm mit dem Zielindex Q bedeckt wird, d. h. der Schnittpunkt der Führungsstrahlen LX, LY (Rotationszentrum 3a des Dreharms) wird auf den Zahn S7 bewegt.
Der auf diese Weise festgesetzte Bildaufnahmezielbereichindex Q [1] kann einem gewünschten Zahn genau zugeordnet werden. Indem eine Röntgenaufnahme unter einer solchen Bedingung durchgeführt wird, können Röntgenbilder erhalten werden, welche im wesentlichen den medizinischen Objekten entsprechen und vorzugsweise medizinische Zielbereiche zeigen.
Folglich werden, im Vergleich zu dem Verfahren mit Abschätzung von außen, anatomische Daten von einem Objektmodell gezeigt, so dass eine Position des Röntgenbildaufnahmezielbereichs in dem Objekt klar erkannt werden kann, wobei weder anatomische Kenntnisse noch Erfahrungen bezüglich des Inneren des Objekts erforderlich sind. Deshalb kann der Röntgenbildaufnahmezielbereich auf einfache Weise und ohne Fehler in einem lokalen Zielbereich positioniert werden.
Bei der oben geschilderten Ausführungsform wurde erläutert, dass die Anzeige der Bewegung des Objekts folgt. Im Gegensatz dazu kann die Bewegung des Objekts der Bewegung des Bildaufnahmezielbereichs Q auf der Anzeige folgen. Das heißt, das Objekt kann verschoben werden, indem ein Verschiebebefehl gegeben wird, nachdem der Bildaufnahmezielbereichindex Q [1] endgültig auf der Anzeige positioniert wurde.
Die tatsächliche Größe des Objekts in dieser Figur, d. h. die Größe des Zahnbogens, wird entsprechend dem Objekt, bei dem es sich beispielsweise um einen Erwachsenen oder ein Kind handeln kann, verändert. Die Größe auf der Anzeige bezüglich des Objektmodells OM wird festgelegt, um das Verhältnis der tatsächlichen Größe des Bildaufnahmezielbereichindex Q für die Größe des Zahnbogens beizubehalten. Wenn das Objekt größer ist, zeigt somit die Anzeigeanordnung einen Bildaufnahmezielbereichindex Q' (teilstrichlierte Linie in 1a), welcher kleiner als der Bildaufnahmezielbereichindex Q (durchgezogene oder unterbrochene Linie) ist.
Folglich kann eine relative Größenbeziehung zwischen dem tatsächlichen Objekt und dem Bildaufnahmezielbereichindex Q mit einer festen Größe klar gesehen werden, ohne dass die Anzeigegröße des Objektmodells OM verändert wird. Somit kann ein Größenbild des Bereichs, welcher den Röntgenbildaufnahmezielbereich bedeckt, im Verhältnis zu der Objektgröße einfach verstanden werden, und ein Bediener kann leicht entscheiden, welcher Bereich mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird.
Obschon die Anzeigefläche der Anzeigeanordnung allgemein beschränkt ist, kann die Anzeigefläche effektiv ausgenutzt werden, wenn eine Anzeige gezeigt wird, während die Größe und die Position des Objektmodells auf der Anzeige fixiert sind und der Bildaufnahmezielbereichindex auf der Anzeige bewegt wird.
Das Objektmodell OM' gemäß 1b ist von einem einfachen Typ, der verwendet wird, um den Bildaufnahmezielbereichindex vertikal gegenüber dem Objekt zu bewegen, wobei die festzulegenden vertikalen Positionen in sieben Stufen von Z1 bis Z7 gezeigt sind.
Nach einer solchen Kalibrierung wird gezeigt, dass ein vertikaler Führungsstrahl LZ [0] der vertikalen Position Z4 entspricht, welche der Objektmodellprojektionspunkt PM in vertikaler Richtung (Z-Richtung in der Figur) ist, wie dies mit einer gestrichelten Linie in der Figur gezeigt ist.
Wenn das Objekt wie oben erwähnt bewegt wird, wird der Zustand sofort als Positionsveränderung des Vertikalführungsstrahls LZ angezeigt. Unter Überwachung des Zustands wird die Verschiebung des Objekts gestoppt, wenn der Führungsstrahl LZ [1] den vertikalen Punkt Z3 erreicht, welcher ein Ziel des vertikalen Führungsstrahls LZ [1] ist. Dadurch wird die vertikale Positionierung des Röntgenbildaufnahmezielbereichs vollendet.
Falls es sich bei dem Objekt um einen Dentalkieferknochen eines menschlichen Körpers handelt, welcher bei dieser Ausführungsform verwendet wird, kann eine solche vertikale Positionierung grob ausgeführt werden, und die Positionierung des Röntgenbildaufnahmezielbereichs kann mittels eines solchen Objektmodells leichter ausgeführt werden.
2 ist ein Konzeptdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Objektpositionierungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Dentalkieferknochen eines menschlichen Körpers als Objekt verwendet, und das Objektmodell OM wird wahrheitsgetreuer veranschaulicht.
Wenn ein solches Objektmodell OM verwendet wird, kann ein Längsbild wie in der Figur gezeigt angezeigt werden, so dass der Bestrahlungsbereich des Bildaufnahmezielbereichindex Q aus anatomischer Sicht klarer erkannt werden kann.
In diesem Fall wird das weiche Gewebe der Haut ebenfalls, zusätzlich zu dem harten Gewebe, wie beispielsweise einem Dentalkieferknochen, gezeigt, wodurch ein praxisnäheres Erkennen ermöglicht wird. Ein solches Objektmodell mit weichem Gewebe kann auf die Ausführungsform gemäß 1a angewendet werden und der gleiche Effekt kann erzielt werden.
In 1 ist der Zahnbogen zweidimensional veranschaulicht und der Bildaufnahmezielbereichindex Q ist als Kreis gezeigt. Jedoch kann auch eine dreidimensionale Anzeige als perspektivische Ansicht erfolgen und der Index Q kann als perspektivische Ansicht einer Säule gezeigt werden. Ferner kann die Form, welche den Bildaufnahmezielbereichindex zeigt, die aktuelle für die Ortho-Röntgen-CT verwendete Form sein.
3 ist ein Konzeptdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines Objektpositionierungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung. Elemente, welche bereits erklärt wurden, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden hier nicht nochmals erläutert.
3 zeigt diagrammartig ein Bild, wie es auf der Anzeige 7 entsprechend 1 und 2 gezeigt wird. In dieser Figur ist der Bildaufnahmezielbereichindex Q im Gegensatz zu 1 und 2 fixiert und bewegt sich nicht, um den Index Q bezüglich des Objektmodells OM zu positionieren. Das Objektmodell OM ist so ausgelegt, dass es von einer Position OM [0], wo der Index Q mit einem Objektmodellbildaufnahmereferenzpunkt (gestrichelte Linie) übereinstimmt, zu einer Position OM [1] bewegt werden kann, wo der Index Q mit dem Bildaufnahmezielpunkt (durchgezogene Linien) übereinstimmt.
Auf diese Weise kann die Bewegung des Objekts bezüglich des fixierten Bildaufnahmezielbereichindex Q intuitiv verstanden werden, so dass die Positionierung des Objekts auf einfache Weise und ohne Fehler erfolgen kann.
Wenn die relative Bewegungsrelation zwischen dem Objektmodell OM und dem Bildaufnahmezielbereichindex Q der Relation zwischen dem tatsächlichen Objekt und dem Bildaufnahmezielbereichindex auf der Anzeigeanordnung 7 entsprechen soll, d. h. wenn das Objekt fixiert ist und der Bildaufnahmezielbereich verschoben wird, wird die Objektmodellansicht fixiert und der Bildaufnahmezielbereichindex wird auch auf der Anzeige bewegt. Wenn andererseits der Bildaufnahmezielbereich fixiert wird und das Objekt bewegt wird, wird der Zielbereichsindex fixiert und die Objektmodellansicht wird ebenfalls auf dem Objekt bewegt. Dementsprechend werden die tatsächliche Bewegung des Objekts und seine Bewegung auf der Anzeige gleich, so dass eine Positionierung des Objekts leicht und ohne Fehler erfolgen kann.
Ferner sind in dieser Figur die Draufsicht auf das Objekt und seine Seitenansicht zusammen gezeigt. Im Ergebnis kann das Festsetzen einer dreidimensionalen Verschiebung leicht verstanden werden. Jedoch kann auch wie in 1a und 2 eine getrennte Anzeige erfolgen. Andererseits können die 1a und 1b kombiniert werden und es kann eine Anzeige wie in den 4 bis 10 gezeigt erfolgen.
Die 4a und 4b sind Konzeptdiagramme, welche ein Anzeigebeispiel einer weiteren Ausführungsform eines Objektpositionierungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigen.
Diese Figuren sind Beispiele für eine Anzeige, wie sie auf der tatsächlichen Anzeigeeinrichtung 7 angezeigt wird, wobei verschiedene Typen von Führungsnachrichten gezeigt sind, die für eine Röntgenaufnahme erforderlich sind. Im folgenden wird nur der Teil erläutert, welcher sich direkt auf die vorliegende Erfindung bezieht.
Bei der Anzeige handelt es sich bei dieser Ausführungsform um eine Flüssigkristallanzeige, und ein Teil davon ist eine Bildanzeige 7a zur Positionierung, wobei Führungsnachrichten um die Anzeige 7a herum gezeigt sind. Die für diese Nachrichten erforderlichen Werte oder Daten werden ordnungsgemäß eingegeben und es werden Selektionsbefehle eingegeben, wobei dies mittels einer nicht gezeigten Betätigungsanordnung erfolgt.
Die Objektmodelle OM, OM', der Bildaufnahmezielbereichindex Q und die Führungsstrahlen LX, LY sind auf der Bildanzeige 7a gezeigt. Die Führungsstrahlen LX, LY werden als Koordinatenachsenindex LX bzw. LY bezeichnet, welche als ein Koordinatenachsenindex verstanden werden, welcher das Zentrum 3a des Bildaufnahmezielbereichindex Q im folgenden bis zur 10 definiert.
„X = –5.60 mm”, „Y = +19.60 mm”, links und rechts des oberen Teils auf der Anzeige 7a und „Z = +219.00 mm” an der rechten unteren Seite der Anzeige 7a zeigen die Position des Zentrums 3a des Bildaufnahmezielbereichindex Q als Abstand von dem Ursprung des Bildaufnahmestandardkoordinatensystems. Das Bezugszeichen P zeigt die Röntgenemissionsrichtung.
„S” ist in 4a und 4b als Patientengröße gezeigt. Die Position des Bildaufnahmezielbereichindex Q wird in 4b bezüglich 4a nicht verändert, so dass es sich versteht, dass das Objektmodell OM bewegt wird.
Wenn das Objekt zwecks Positionierung bewegt wird, wird das Objektmodell OM ebenfalls auf der Anzeige bewegt. Demgemäß entspricht die Bewegungsrichtung des Objekts derjenigen des Objektmodells auf der Anzeige, wodurch ein einfaches Festlegen der Verschiebung ermöglicht wird.
Die Bildanzeige 7a zeigt Koordinatenachsenindices LX, LY, welche das Zentrum 3a des Bildaufnahmezielbereichindex Q zeigen. Auf diese Weise kann das Zentrum, welches das Rotationszentrum eines Dreharms zum Emittieren von Röntgenstrahlen im Falle der Panoramaradiograpahie ist, leicht erkannt werden, wodurch eine gute Benutzerfreundlichkeit erzielt wird.
Die 5a und 5b sind Konzeptdiagramme, welche ein Anzeigebeispiel einer weiteren Ausführungsform eines Objektpositionierungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigen. Die 6a und 6b sind Konzeptdiagramme, welche eine weitere Ausführungsform eines Objektpositionierungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigen.
Im Vergleich der 5a und 5b, 6a und 6b wird nur die Patientengröße, welche ein einzustellender Parameter ist, von „S” zu „M” zu „L” zu „LL” verändert. Entsprechend wird die Größe des Objektmodells OM auf der Bildanzeige 7a nicht verändert, wohingegen die Größe des Bildaufnahmezielbereichindex Q umgekehrt proportional kleiner wird.
Während die Größe des Objektmodells OM so festgelegt ist, dass es vollständig auf der Anzeigeeinrichtung 7a, deren Größe beschränkt ist, angezeigt werden kann, wird die Größe des Bildaufnahmezielbereichindex Q auf diese Weise kleiner. Dadurch kann die Größenbeziehung des Röntgenbildaufnahmezielbereichs bezüglich des tatsächlichen Objekts klar verstanden werden.
Die 7a und 7b sind Konzeptdiagramme, welche ein Anzeigebeispiel einer weiteren Ausführungsform eines Objektpositionierungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigen.
Im Vergleich der 7a und 7b ist lediglich die Patientengröße von „S” zu „L” verändert, jedoch wird die Größe des Bildaufnahmezielbereichindex Q nicht verändert. Es versteht sich, dass die Größe des Objektmodells OM entsprechend der Patientengröße verändert wird.
Dies entspricht einer tatsächlichen Radiographie, so dass das Bild der Flächengröße, welche der Röntgenbildaufnahmezielbereich für die Objektgröße abdeckt, erkannt werden kann und es kann leicht interpretiert werden, welcher Bereich mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird. Ferner kann die Größenbeziehung zwischen dem Objekt und dem Objektmodell sinnlich erfasst werden.
Die 8a und 8b sind Konzeptdiagramme, welche ein Anzeigebeispiel einer weiteren Ausführungsform eines Objektpositionierungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigen.
Im Vergleich zwischen 8a und 8b wird ein Schnittwinkel, welcher einer der festzulegenden Parameter ist, von „0°” auf „+30°” geändert, und es versteht sich, dass die Koordinatenachsenindices LX, LY entsprechend gedreht werden.
Entsprechend dem Zentrum 3a des Bildaufnahmezielbereichindex Q in dieser Figur stimmt, wenn die Koordinatenachsenindices LX, LY auf diese Weise gedreht werden, die Richtung des Koordinatenindex LX mit der Zahnausrichtung des Zahnbogens, der in dem Bildaufnahmezielbereichindex Q eingeschlossen ist, überein. Wenn ein Schnittbild aus einem dreidimensionalen Röntgenbild herausgeschnitten wird, welches entlang solcher Koordinatenachsenindices LX, LY erhalten wird, wird ein solches Bild für Diagnosezwecke geeignet. Der Schnittwinkel kann festgelegt werden, während ein erforderliches Bild zum Festlegen eines Winkels im Falle des Herausschneidens eines Schnittbilds beobachtet wird, was eine bequeme Lösung darstellt.
Eine Koordinatenachsendrehanordnung umfasst den „Schnittwinkel”, bei welchem es sich um einen auf der Anzeige festzulegenden Parameter handelt, und eine entsprechende Festsetzanordnung der Röntgenradiographievorrichtung.
Die 9a und 9b sind Konzeptdiagramme, die ein Anzeigebeispiel für eine weitere Ausführungsform eines Objektpositionierungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigen.
Im Vergleich zwischen 9a und 9b ist lediglich die Radiographiefläche, welche einen der festzulegenden Parameter bildet, von „Zahnreihe” in „Sinus Maxillaris” geändert.
Gemäß dieser Röntgenradiographiepositionierungsanordnung kann die vertikale Positionierung bis zu dem Sinus Maxillaris gewählt werden, so dass eine Eignung für eine tatsächliche Diagnose erreicht wird.
Die 10a und 10b sind Konzeptdiagramme, welche ein Anzeigebeispiel einer weiteren Ausführungsform eines Objektpositionierungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigen.
Im Vergleich zwischen 10a und 10b sind die Patientengröße „L” und die Radiographiefläche „Sinus Maxillaris” nicht verändert, wobei ferner die Position des Bildaufnahmezielbereichindex Q nicht verändert ist, so dass es sich versteht, dass nur das Objektmodell OM bewegt wurde.
Die Positionierung auf den Sinus Maxillaris kann auf der Bildanzeige 7a erfolgen, während das Objektmodell OM bewegt wird. Natürlich kann die Positionierung auf den Sinus Maxillaris auch erfolgen, während das Objektmodell OM fixiert wird und der Bildaufnahmezielbereichindex Q, wie in 1 und 2 gezeigt, bewegt wird.
Als nächstes werden strukturelle Teile, welche für ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beim Positionieren eines zu röntgenden Objekts Verwendung finden, im Detail erläutert.
11a ist eine Seitenansicht, die zeigt, wie ein Objekt auf einer Objektfixierungsanordnung festgehalten wird und 11b ist eine perspektivische Ansicht, die zeigt, wie die Kalibriermittel verwendet werden.
Das Bezugszeichen 4a in 11a bezeichnet eine Kopffixierungsanordnung, welche eine Objektfixierungsanordnung (nachfolgend näher erläutert) bildet und mit einem Träger 4aa an dem oberen Teil eines Hauptteils der Objektfixierungsanordnung fixiert ist, wobei ein Kopffixierungsband 4ab für den Träger 4aa vorgesehen ist.
Das Bezugszeichen O bezeichnet ein Objekt, wobei es sich bei dem direkten Röntgenbestrahlungsziel um einen menschlichen Kopf handelt. Die Bezugszeichen LY, LZ bezeichnen einen Längs-Führungsstrahl bzw. einen Vertikal-Führungsstrahl, welche bereits erläutert wurden. Der Quer-Führungsstrahl LX, der in 11b zu sehen ist, ist in 11a nicht gezeigt, da es sich dabei um eine Seitenansicht handelt.
In der Perspektive von 11b sind alle Führungsstrahlen LX, LY und LZ gezeigt.
Die Führungsstrahlen LX, LY, LZ wurden bereits herkömmlicherweise für eine Röntgenbildvorrichtung verwendet. Dabei wurden das Objekt und der Röntgenbildaufnahmezielbereich grob positioniert, in Abhängigkeit davon, wo die auf die Objektoberfläche fallenden Führungsstrahlen festgesetzt wurden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde bereits im Zusammenhang mit 1a erläutert, dass die Führungsstrahlen LX, LY, LZ als Kalibriermittel verwendet werden, um den Bildreferenzpunkt P des Objekts O und den Objektmodellbildreferenzpunkt PM des Objektmodells OM zur Übereinstimmung zu bringen.
Bei dieser Ausführungsform werden die relativen Positionen zwischen den Führungsstrahlen verändert, indem die Objektfixierungsanordnung mit der Kopffixierungsanordnung 4a bezüglich der Führungsstrahlen LX, LY, LZ verschoben wird. Wie im Falle der Führungsstrahlen LX, LY oder des vertikalen Führungsstrahls LZ kann die Kalibrierung ausgeführt werden, indem die Führungsstrahlen LX, LY zu dem Referenzpunkt P der tatsächlichen Bildaufnahme des Objekts O im Falle der Anwendung des Verfahrens gemäß 1b bewegt werden.
Wenn solche Führungsstrahlen vorgesehen sind, um als Kalibriermittel verwendet zu werden, kann die Kalibrierung ausgeführt werden, ohne dass das Objekt berührt wird, und ferner wird der Führungsstrahl selbst zu einem Grobstandard, der den Röntgenbildaufnahmezielbereich auf der Außenfläche des Objekts anzeigt, wodurch ein leichtes Verständnis des Zielbereichs ermöglicht wird.
Anstelle der Führungsstrahlen kann beispielsweise auch ein Kalibriermittel 6A bestehend aus einer Spitze, wie in 11a gezeigt, verwendet werden.
Eine solche Kalibrierung, die den Referenzpunkt P der tatsächlichen Bildaufnahme des Objekts O und den Referenzpunkt PM der Objektmodellbildaufnahme des Objektmodells OM zur Übereinstimmung bringt, kann durchgeführt werden, indem die Spitze in Kontakt mit dem Referenzpunkt P gebracht wird.
Falls eine größere Genauigkeit erforderlich ist, kann ein Dentalmodell entsprechend dem Objekt für eine Kalibrierung verwendet werden.
Ferner kann ein automatisches Kalibrierungsverfahren verwendet werden, bei welchem ein Referenzpunkt der tatsächlichen Bildaufnahme mittels eines Detektors erfasst wird und ein Objekt oder ein Dreharm mittels Antriebsbewegungsmitteln bewegt wird, wie dies als automatische Positioniervorrichtung einer Röntgenpanoramabildaufnahmevorrichtung in der JP-A-2-14015 beschrieben ist, im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Kalibrierungsverfahren, bei welchem der Röntgenbildaufnahmezielbereich von Bewegungsmitteln bewegt wird, die sich auf das Kalibrierungsverfahren beziehen.
12 ist eine erläuternde Ansicht eines Bildaufnahmezielbereichindex einer Vorrichtung zum Positionieren eines zu röntgenden Objekts.
12a zeigt Beziehungen zwischen dem Bildaufnahmezielbereichindex Q und jedem Führungsstrahl LX, LY, LZ.
Wie sich aus dieser Figur versteht, ist jeder Führungsstrahl LX, LY, LZ ein dünner, flacher Strahl, welcher emittiert wird, um die Position in einer Querrichtung (X-Richtung), einer Längsrichtung (Y-Richtung) und einer vertikalen Richtung (Z-Richtung) des Bildaufnahmezielbereichindex Q zu zeigen. Ihr Schnittpunkt wird zum Zentrum des Bildaufnahmezielbereichindex Q und stimmt auch mit dem Rotationszentrum 3a des Dreharms im Falle einer Ortho-Röntgen-CT-Vorrichtung überein.
Demgemäß kann die Beziehung zwischen dem Führungsstrahl und dem Objekt leicht verstanden werden, indem gleichzeitig die Führungsstrahlen LX, LY, LZ auf der Anzeige des Objektmodells gezeigt werden, was im Zusammenhang mit 1 erläutert wurde. Aufgrund dieser Funktionen, wenn die Führungsstrahlen LX, LY, LZ auf der Anzeigeanordnung 7 gezeigt werden, werden sie als Koordinatenindex LX, LY, LZ bezeichnet.
13a ist eine Frontansicht einer Röntgenbildaufnahmevorrichtung, welche mit einer Vorrichtung zum Positionieren eines zu röntgenden Objekts versehen ist, und 13b ist eine entsprechende Seitenansicht, die zum Teil weggebrochen ist.
Die Vorrichtung zum Positionieren eines zu röntgenden Objekts kann ihren Vorteil besonders vorteilhaft in der Ortho-Röntgen-CT-Vorrichtung zur Geltung bringen, welche das Positionieren des Bildaufnahmezielbereichindex Q auf einem lokalen Bereich des Objektkörpers erfordert. Im folgenden wird eine Röntgenbildvorrichtung 20 erläutert, die als eine solche Ortho-Röntgen-CT-Vorrichtung ausgebildet ist.
Die Röntgenbildaufnahmevorrichtung 20 weist einen Röntgengenerator 1 zum Abstrahlen eines konischen Röntgenstrahlenbündels, einen zweidimensionalen Bildsensor 2 (Röntgendetektor), welcher konventionell aufgebaut ist und einen Röntgenbildverstärker für Röntgenstrahlen und eine CCD-Kamera vereinigt, einen Dreharm 3, welcher sich ohne Verrutschen um ein festes Rotationszentrum 3a drehen kann, eine Objektfixierungsanordnung 4, die einen Stuhl 4b mit einer Kopffixierungsanordnung 4a an dem oberen Teil von dessen Rückenlehne 4ba, um das Objekt, bei welchem es sich um einen Patienten handelt, auf den Stuhl zu setzen, eine Bildpositionsverschiebungsanordnung 5 zum Verschieben der Bildaufnahmeposition des konischen Röntgenstrahlenbündels, welches auf das Objekt gestrahlt wird, gegen den Röntgenbildaufnahmezielbereich, welcher durch das Rotationszentrum 3a des Dreharms 3 und dessen rotierender flacher Höhe definiert ist, einen Träger 6a zum Abstützen eines Teils eines Führungsstrahlgenerators, welcher später erläutert wird, eine Anzeige 7 zum Anzeigen eines Objektmodells, sowie einen Hauptrahmen 10, welcher als Träger für die gesamte Vorrichtung wirkt und bei welchem es sich um eine torartige steife Struktur handelt.
Die Bildpositionsverschiebeanordnung 5 umfasst eine Querverschiebungsanordnung 51 zum Verschieben der Objektfixierungsanordnung 4 in Querrichtung von einer Seite zu der anderen Seite, eine Längsrichtungsverschiebeanordnung 52, um die Objektfixierungsanordnung 4 vor- und zurückzubewegen, eine Vertikalverschiebeanordnung 53, um die Objektfixierungsanordnung 4 nach oben und nach unten zu bewegen, sowie eine Neigeanordnung 54, um das Objekt gegen die Horizontalstrahlungsrichtung des konischen Röntgenbündels zu neigen. Die Bildpositionsverschiebeanordnung 5 bildet zusammen mit der Objektfixierungsanordnung 4, der Anzeige 7 und der Kalibrieranordnung 6 eine Röntgenbildaufnahmepositionsfestlegeanordnung 8, wie dies nachfolgend erläutert wird.
Die Anzeige 7 ist für ein Bedienfeld 10e vorgesehen, welches so positioniert ist, dass ein Bediener es leicht an einer Fläche einer vertikalen Stütze 10c auf dem Hauptrahmen 10 bedienen kann, während er steht, wie dies nachfolgend detaillierter beschrieben wird. Die Anzeige 7 zeigt ein Objektmodelldiagramm und wird zu einer Bedienungsführungsanzeige für die gesamte Vorrichtung.
Das Bedienfeld 10e weist einen Verschiebeschalter zum Verschieben des Stuhls 4b, auf welchem das Objekt sitzt, in Querrichtung, Längsrichtung und vertikaler Richtung auf. Das Objekt O, welches an der Objektfixierungsanordnung 4 fixiert ist, wird verschoben, indem der Verschiebeschalter nach der Kalibrierung getätigt wird. Der Verschiebezustand wird auf der Anzeige 7 zusammen mit der Bewegung des Bildaufnahmezielbereichindex Q bezüglich des Objektmodells OM, wie in 1 gezeigt, angezeigt.
Die Objektfixierungsanordnung 4 kann mittels Betätigung eines Betätigungsschalters auf dem Bedienfeld 10e korreliert mit der Verschiebung der Position des Bildaufnahmezielbereichindex Q bezüglich des Objektmodells OM, das auf der Anzeige 7 gezeigt ist, verschoben werden.
Der Hauptrahmen 10 umfasst einen Arm 10a zum drehbaren Abstützen des Dreharms 3, welcher den Röntgengenerator 1 und den zweidimensionalen Röntgenbildsensor 2, die einander gegenüberliegen, trägt, zwei Seitenstützen 10b, welche ein Basisende des Arms 10a sicher tragen, zwei Vertikalstützen 10c, welche die Seitenträger 10b abstützen, sowie eine Basis 10d, auf welcher die Vertikalstützen 10c sicher platziert sind und welche eine Basis der gesamten Vorrichtung 20 bildet.
Ein hochsteifes Stahlmaterial wird für die Bauteile des Hauptrahmens 10 verwendet, und Klammern und Winkelverstärkungsbauteile werden in geeigneter Weise verwendet, um die Deformationsfestigkeit zu erhöhen, so dass sich das Drehzentrum des Dreharms 3 während der Drehung nicht verändert.
Der Hauptrahmen 10 ist so konstruiert, dass er keine Drehablenkung des Dreharms 3 verursacht, wodurch er für die Ortho-Röntgen-CT-Vorrichtung geeignet ist, welche keine Drehablenkung erlaubt.
Aufgrund dieses Aufbaus kann die Röntgenbildaufnahmevorrichtung 20 eine Ortho-Röntgen-CT gut ausführen, und ferner kann der Röntgenbildaufnahmezielbereich an einer gewünschten Position in dem Objektkörper mittels der Röntgenbildaufnahmepositionsfestlegeanordnung 8 positioniert werden.
Bei dieser Ausführungsform wird das Objekt bewegt, während das Rotationszentrum 3a des Dreharms 3, welches ein Standard des Röntgenbildaufnahmezielbereichs ist, festgehalten wird, im Gegensatz zu der Möglichkeit, bei welcher das Drehzentrum des Dreharms 3 ohne Bewegung des Objekts bewegt werden kann.
14 ist eine erläuternde Ansicht einer Führungsstrahlerzeugungsanordnung für ein erfindungsgemäßes Verfahren. 14a ist eine fragmentarische Ansicht in der Richtung des Pfeils X1 von 13, 14b ist eine fragmentarische Ansicht in der Richtung des Pfeils X2 von 14a, 14c ist eine fragmentarische Ansicht in der Richtung des Pfeils X3 von 14a und 14d ist eine fragmentarische Ansicht in der Richtung des Pfeils X4 von 14a.
Die Führungsstrahlerzeugungsanordnung 6 umfasst einen Träger 6a, welcher sich von dem Arm 10a aus erstreckt, eine Querführungsstrahlerzeugungsanordnung 6b, die für den Träger 6a vorgesehen ist, um Querführungsstrahlen LX abzustrahlen, zwei Längsführungsstrahlerzeugungsanordnungen 6c, 6d, die für den Röntgengenerator 1 bzw. den zweidimensionalen Röntgenbildsensor 2 vorgesehen sind, um Längsführungsstrahlen LY abzustrahlen, sowie Vertikalführungsstrahlerzeugungsanordnungen 6e, 6f, die für den Röntgenstrahlengenerator 1 bzw. den zweidimensionalen Röntgenbildsensor 2 vorgesehen sind, um vertikale Führungsstrahlen LZ abzustrahlen.
Gemäß einer solchen Konstruktion können Führungsstrahlen LX, LY, LZ auf den Objektkörper wie in 11 gezeigt abgestrahlt werden, und die Führungsstrahlerzeugungsanordnung 6 kann als erfindungsgemäße Kalibrieranordnung funktionieren.
Der Grund, warum die Führungsstrahlerzeugungsanordnungen als Paar von Seite zu Seite für den Querführungsstrahl LY und den Vertikalführungsstrahl LZ vorgesehen sind, besteht darin, dass Führungsstrahlen von der Einstrahlungsseite gesehen werden können, nicht jedoch von der anderen Seite, die von dem Objekt blockiert ist, falls nur eine Führungsstrahlerzeugungsanordnung vorgesehen wäre. Deshalb sind die Führungsstrahlerzeugungsanordnungen 6c und 6d, bzw. 6e und 6f paarweise aufgebaut, so dass die abgestrahlten Führungsstrahlen einander gegenüberliegen.
Falls solche Führungsstrahlen verwendet werden, kann eine Kalibrierung ausgeführt werden, ohne dass das Objekt berührt wird, und ferner wird der Führungsstrahl selbst zu einer Führung, um den Röntgenbildaufnahmezielbereich auf der Objektoberfläche anzuzeigen, so dass der Zielbereich leicht wahrgenommen werden kann.
15 zeigt schematisch den inneren Aufbau der Röntgenbildvorrichtung von 13.
Die Ortho-Röntgen-CT-Vorrichtung 20 weist eine Röntgenbildaufnahmevorrichtung A, eine Röntgenstrahlsteuervorrichtung B, eine Röntgenstrahlantriebssteuervorrichtung C, eine Arithmetik-Prozessorvorrichtung D, einen Anzeigemonitor E, eine Objekthalteanordnung 4, einen Hauptrahmen 10, eine Betätigungskonsole 11 sowie ein Bedienfeld 10e auf.
Die Röntgenbildaufnahmevorrichtung A umfasst einen Dreharm 3, welcher einen Röntgengenerator 1 und einen zweidimensionalen Bildsensor 2 trägt, die einander gegenüberliegen.
Die Röntgenstrahlsteuervorrichtung B, die für den Röntgengenerator 1 vorgesehen ist, weist eine Röntgenstrahlbreitenbeschränkungsanordnung B1, ein Röntgenstrahlsteuergerät B2 sowie einen Strahlungssteuerschlitz B3 auf. Röntgenstrahlen, die von einer Röntgenröhre abgestrahlt werden, werden durch die Röntgenstrahlbreitenbeschränkungsanordnung B1 gesteuert, um ein konisches Röntgenstrahlbündel 1a mit einer gewünschten Streubreite abzustrahlen.
Der zweidimensionale Röntgenbildsensor 2 ist so aufgebaut, dass die Röntgenstrahlen in eine Szintillationsschicht gelangen, welche auf der Oberfläche vorgesehen ist, wo die Röntgenstrahlen in sichtbares Licht umgewandelt werden; das sichtbare Licht wird mittels eines photoelektrischen Umwandlers in Elektronen umgewandelt und elektronisch verstärkt, und die Elektronen werden mittels eines Fluoreszenzmaterials in sichtbares Licht umgewandelt, welches von einer zweidimensional angeordneten CCD-Kamera mittels einer Linse abgebildet wird.
Als Bildsensor können ein Röntgenbildsensor, wie beispielsweise ein Cadmium-Tellurid-Detektor und ein wohlbekannter Röntgenbildsensor, wie beispielsweise ein CCD-Bildsensor verwendet werden, bei dem es sich um eine Kombination eines Szintillators, einer Glasfaser und der CCD handelt.
Der Dreharm 3 ist mit einem XY-Tisch 31, einem Höhenlagensteuerungsmotor 32 und einem Rotationssteuerungsmotor 33 versehen. Wenn ein X-Achsensteuermotor 31b und ein Y-Achsensteuermotor 31a gesteuert werden, kann das Drehzentrum 3a des Dreharms 3 in einer XY-Richtung eingestellt werden. Das Zentrum 3a wird mittels des Höhenlagensteuerungsmotors 32 nach oben oder unten verschoben. Im Falle einer Bildaufnahme wird der Rotationssteuerungsmotor 33 mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit angetrieben, so dass sich der Dreharm 3 um das Objekt O dreht. Der Höhenlagensteuerungsmotor 32 bildet die Vertikalpositionssteueranordnung des Dreharms 3.
Das Drehzentrum 3a des Dreharms 3, d. h. die Rotationsachse, ist vertikal vorgesehen, der Dreharm 3 dreht sich um eine vertikale Achse und ein konisches Röntgenstrahlbündel 1a wird lokal und horizontal abgestrahlt, wodurch eine Vorrichtung des Vertikaltyps erhalten wird, welche auf engem Raum installiert werden kann.
Der Rotationssteuerungsmotor 33 bildet die Rotationssteueranordnung des Dreharms 3, verwendet einen Motor, wie beispielsweise einen Servomotor, welcher bezüglich seiner Drehzahl und seiner Drehposition frei gesteuert werden kann, und ist direkt und axial mit dem Drehzentrum 3a des Dreharms 3 verbunden.
Folglich kann der Dreharm 3 mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit oder einer variablen Geschwindigkeit gedreht werden und seine Drehposition kann entlang der Zeitachse bekannt sein, so dass es möglich ist, Röntgentransmissionsbilder mittels des zweidimensionalen Bildsensors 2 mit exaktem Timing herauszunehmen, wobei ferner eine Ortho-Röntgen-CT ohne Verrutschen in effektiver Weise ausgeführt werden kann.
Ein Hohlteil 3b ist für das Rotationszentrum 3a des Dreharms 3 vorgesehen. Um ein solches Hohlteil 3b zu verwenden, ist es nötig, alle an dem Rotationszentrum 3a vorgesehenen Bauteile hohl zu gestalten. Zu diesem Zweck kann ein Servomotor mit hohler Achse als ein Rotationssteuerungsmotor 33 verwendet werden.
Das Hohlteil 3b ist vorgesehen, um einen Verbindungsdraht zwischen dem Röntgengenerator und dem zweidimensionalen Bildsensor 2 zu arrangieren, die von dem Dreharm 3 und der Betätigungskonsole 11 des Hauptrahmens 10 getragen werden.
Das Verfahren zum Arrangieren des Drahts wird ein Problem, wenn für eine elektrische Verdrahtung für drehbare Bauteile gesorgt werden soll. Falls der Verbindungsdraht auf diese Weise durch das Drehzentrum 3a des Dreharms arrangiert wird, kann die Beeinflussung durch die Drehung, wie beispielsweise eine Verdrillung, minimiert werden und es kann ein bevorzugter Effekt, wie beispielsweise ein schönes Aussehen, erhalten werden.
Die Drehvorrichtung C umfasst eine Kombination aus der Positionssteueranordnung 31, wie beispielsweise in dieser Ausführungsform einen XY-Tisch, den Höhenlagensteuerungsmotor 32 und den Rotationssteuerungsmotor 33, wobei jedoch die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche Konstruktion beschränkt ist. Bei der einfachsten Konstruktion kann das Zentrum 3a des Dreharms 3 mittels eines Handgriffs manuell betätigt werden, um in geeigneter Weise positioniert zu werden.
In dieser Figur ist die Bildaufnahmepositionsverschiebeanordnung 5 zum Verschieben der Objektfixierungsanordnung 4, wie in 13 erklärt, in detaillierterer Weise als einen X-Achsensteuerungsmotor der Querverschiebeanordnung 51, einen Y-Achsensteuerungsmotor der Längsverschiebeanordnung 52, einen Z-Achsensteuerungsmotor der Vertikalverstellungsanordnung 53 und einen Rückneigungssteuerungsmotor 54 als Neigungsanordnung umfassend dargestellt.
X-Achsen-, Y-Achsen- und Z-Achsen-Linearverschiebetische (nicht gezeigt), welche von diesen Motoren 51 bis 54 angetrieben werden, bestehen aus bekannten Kreuzrollenführungen und einer Kombination von typischen Lagern und Führungen, wodurch eine Linearverstellung ermöglicht wird. Die Verstellung des Linearverschiebetisches auf der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse kann ausgeführt werden, indem ein Zahnstangensystem, ein Kugelumlaufspindelsystem oder eine allgemeine Schraubenachse angewendet werden. Dabei wird das System bevorzugt, welches am genauesten positionieren kann.
Der Kopf des Objekts O, welches auf dem Stuhl 4b sitzt, wird mittels der Kopffixierungsanordnung 4a fixiert, und der Bildaufnahmezielbereichindex Q in dem Objekt O kann mittels der Bildaufnahmepositionsverschiebeanordnung 5 positioniert werden, um mit dem Drehzentrum des Dreharms 3 übereinzustimmen. Andererseits kann der Bildaufnahmezielbereichindex Q in dem Objektkörper O zur Übereinstimmung mit dem Drehzentrum 3a des Dreharms 3 gebracht werden, indem der Dreharm 3 mittels des XY-Tisches 31 und des Höhenlagensteuerungsmotors 32 verstellt wird, anstatt dass die Objektfixierungsanordnung 4 mittels der Bildaufnahmepositionsverschiebeanordnung 5 verstellt wird.
Die Vorrichtung 20 umfasst sowohl die Bildaufnahmepositionsverschiebeanordnung 5 zum Verschieben des Objekts als auch den XY-Tisch 31 und die Höhenlagensteuerungsanordnung 32 zum Verschieben des Dreharms 3, um das Drehzentrum 3a zu positionieren, insbesondere für eine Röntgenbildaufnahme. Jedoch kann statt dessen auch nur eine dieser beiden Einheiten vorgesehen sein. Im Falle einer Ortho-Röntgen-CT ist es wichtig, dass kein Verrutschen des Drehzentrums 3a verursacht wird, so dass bevorzugt wird, nur den Dreharm 3 zu drehen, während das Drehzentrum 3a fixiert ist.
Auf diese Weise kann eine für eine Bildaufnahme geeignete Positionierung durchgeführt werden, während das Objekt auf dem Stuhl sitzt, wodurch eine für das Objekt angenehme Vorrichtung erzielt wird.
Die Arithmetik-Prozessoranordnung D umfasst einen Prozessor, der bei hoher Geschwindigkeit eine Bildverarbeitung und -analyse ausführen kann. Eine vorbestimmte Verarbeitung wird ausgeführt, nachdem das Röntgentransmissionsbild, welches auf dem zweidimensionalen Bildsensor 2 erzeugt wurde, vorverarbeitet wurde, so dass dreidimensionale Röntgenabsorptionskoeffizientendaten in dem Objekt, durch welches Röntgenstrahlen transmittiert wurden, berechnet werden. Ferner wird eine Berechnung, wie beispielsweise eine Projektion der Daten auf eine Projektionsfläche, durchgeführt, und anschließend wird das Projektionsbild oder ein Panoramaröntgenbild auf der externen Anzeigeanordnung E gezeigt und es wird in einer erforderlichen Speicheranordnung als Bildinformation gespeichert.
16 ist ein Flussdiagramm, welches Objektpositionierungsprozeduren entsprechend des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
Die Kalibrierungsprozeduren und das unter Bezugnahme auf 1 erläuterte Objektpositionierungsverfahren werden unter Bezugnahme auf dieses Flussdiagramm erläutert.
Wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird (S1), wird ein Rücksetzen in jeder Richtung (beispielsweise auf der X-Achse) ausgeführt. Dann wird die Objektgröße ausgewählt, wobei das Verhältnis zwischen dem Verschiebungsbetrag der Bildaufnahmepositionsverschiebeanordnung 5 und demjenigen des Bildaufnahmezielbereichindex Q auf der Anzeige 7 festgelegt wird, und die angezeigte Größe des Bildaufnahmezielbereichindex Q auf der Anzeige 7 wird entsprechend festgelegt (S2).
Die Objektfixierungsanordnung 4 wird dann mittels der Bildaufnahmepositionsverschiebeanordnung 5 verschoben, und abgestrahlte Führungsstrahlen LX, LY, LZ werden arrangiert, um den Standardpunkt P der tatsächlichen Bildaufnahme des Objekts zu bestrahlen (S3), wobei diese Vorgänge wiederholt werden, bis alle Führungsstrahlen arrangiert sind (S4).
Nach Vervollständigung dieser Positionierung wird eine Kalibrierung ausgeführt, so dass der Standardpunkt P der tatsächlichen Bildaufnahme des Objekts und der Bildaufnahmestandardpunkt PM des Objektmodells in Übereinstimmung gebracht werden (S5). Mit anderen Worten, die Position des Bildaufnahmezielbereichindex Q auf dem Objektmodell wird um die gleiche Strecke wie die Objektverschiebung verschoben, so dass die Position des Bildaufnahmezielbereichindex Q zu dem Bildaufnahmestandardpunkt PM des Objektmodells entsprechend dem Verschiebungsbetrag wird.
Auf diese Weise wird der Bildaufnahmezielbereichindex Q auf dem Bildaufnahmestandardpunkt PM auf dem Objektmodell gezeigt (S6) (mit gestrichelten Linien in 1 gezeigt) und die Bildpositionsverschiebeanordnung 5 wird aktiviert, um eine Verschiebung zu dem Zahn 7 zu bewirken, der ein Bildaufnahmeziel ist, wodurch das Objekt verschoben wird (S7).
Entsprechend dieser Verschiebung werden auf der Anzeige die derzeitigen Cursor gelöscht, d. h. die Anzeige des Bildaufnahmezielbereichindex Q und der Führungsstrahlen LX, LY (S8), und es werden somit die verschobenen Cursor entsprechend der verschobenen Positionen gezeigt (S9), wobei diese Vorgänge bis zur Beendigung der Verschiebung wiederholt werden (S10).
Nach der Beendigung dieser Verschiebung sind die Prozeduren zum Positionieren des Objekts abgeschlossen.
17 ist ein Konzeptdiagramm einer Röntgenaufnahme einer Ortho-Röntgen-Computertomographie-Vorrichtung.
Die Röntgenbildaufnahmepositionsfestlegeanordnung der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise verwendet, um Röntgenstrahlen lokal auf einen Teil des Objekts zu strahlen. Das Bildaufnahmekonzept der Ortho-Röntgen-CT-Vorrichtung, bei welcher es sich um die geeignetste Anwendung handelt, wird nachfolgend erläutert.
Bei der Vorrichtung wird ein konisches Röntgenstrahlbündel lokal auf einen lokalen Bereich des Objekts O gestrahlt, während ein Dreharm, welcher einen Röntgengenerator 1 und einen zweidimensionalen Röntgenbildsensor 2 trägt, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, gedreht wird, um den lokalen Bereich mit dem Bildaufnahmezielbereichindex Q abzudecken. Die Bildaufnahmebedingungen zu diesem Zweck bestehen darin, dass ein konisches Röntgenstrahlbündel 1a, welches nur den lokalen aufzunehmenden Bereich abdeckt, von dem Röntgengenerator 1 abgestrahlt wird, und dass der Dreharm 3 zu einer Drehung angetrieben wird, während das Drehzentrum 3a in dem Zentrum des aufzunehmenden lokalen Bereichs fixiert wird.
Die elektrischen Signale, die durch eine solche Bestrahlung aus dem zweidimensionalen Röntgenbildsensor erhalten werden, werden digitalisiert und rückprojiziert, um eine dreidimensionale Röntgenabsorptionskoeffizientenverteilung des bestrahlten lokalen Bereichs zu erhalten, wodurch optional Schnittbilder des lokalen Bereichs erhalten werden. Ferner kann damit die Röntgenstrahlungsdosis auf einige Zehntel oder einige Hundertstel im Vergleich zum Stand der Technik, bei welchem das ganze Objekt mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird, verringert werden.
Dieses Bildaufnahmeverfahren basiert auf der Idee, dass die Projektionsdaten des lokalen Bereichs, welcher mit dem konischen Röntgenbündel 1a lokal bestrahlt wird, d. h. der Bildaufnahmezielbereichindex Q, immer erhalten werden, jedoch das konische Röntgenbündel zeitweise den den lokalen Bereich umgebenden Bereich gemäss der Drehung, im Vergleich zu dem lokalen Bereich, durchstrahlt, sowie dass nur eine geringe Auswirkung auf die projizierten Daten besteht, so dass die Auswirkung auf die Projektionsdaten außerhalb des lokalen Bereichs im Falle eine Rückprojektion fast ignoriert werden kann.
Falls die Röntgenabsorptionskoeffizientendifferenz zwischen dem lokalen aufzunehmenden Bereich und dem ihn umgebenden Bereich groß ist, d. h. wenn sich Zähne, Knochen und Implantate in den lokalen Bereichen befinden, und solche Formen diagnostiziert werden, weisen die erhaltenen Schnittbilder genug Kontrast auf, so dass solche Bilder für eine tatsächliche Diagnose anwendbar sind, indem nur die mittels der lokalen Bestrahlung mit dem konischen Röntgenbündel nur in dem lokalen Bereich erhaltenen Bilder analysiert werden.
Die Vorrichtung zum Positionieren eines zu röntgenden Objekts ist für eine Positionierung im Fall der lokalen Bestrahlung geeignet, was als wichtigster Aspekt für eine solche Ortho-Röntgen-CT-Vorrichtung betrachtet wird, wodurch beide Effekte interaktiv erzielt werden.

Claims

Verfahren zur Festlegung eines Zielbereichs einer CT-Röntgenbildaufnahmevorrichtung (20) mit einer Vorrichtung zum Positionieren eines zu röntgenden Objekts (O), wobei die CT-Röntgenbildaufnahmevorrichtung (20) das zu untersuchende Objekt (O) mit Röntgenstrahlen (1a) bestrahlt, um eine Röntgenstrahlabsorptionskoeffizientenverteilung eines gewünschten Bereichs des Objekts (O) mittels durch das Objekt (O) transmittierter Röntgenstrahlen (1a) zu erzeugen, wobei die Vorrichtung zum Positionieren des zu röntgenden Objekts (O) versehen ist mit einer Objektfixierungsanordnung (4) zum Fixieren und Halten des Objekts (O); wobei die CT-Röntgenbildaufnahmevorrichtung (20) ferner eine Verschiebeanordnung (5, 31, 32) aufweist zum Verschieben des Objekts (O) und/oder eines Dreharms (3) um einen Zielbereich der Röntgenbildaufnahme bezüglich des Objekts (O) festzulegen, dadurch gekennzeichnet, dass: das Verfahren beinhaltet: das Anzeigen auf einer Anzeigeanordnung (7) eines Objektmodells (OM, OM'), welches diagrammartig ein Modell des zu röntgenden Objekts (O) darstellt und nicht auf einer vorherigen Röntgenaufnahme des zu röntgenden Objekts beruht, und einer Röntgenstrahlenzielbereichsmarkierung (Q, Q') für den Zielbereich der Röntgenbildaufnahme, wobei das Objektmodell (OM, OM') ein Diagramm ist, welches eine Ansicht auf einen Zahnbogen des menschlichen Körpers ist, der variablen Positionsbeziehung zwischen dem Objektmodell (OM, OM') und der Röntgenstrahlenzielbereichsmarkierung (Q, Q'), und das Festlegen des Zielbereichs der Röntgenbildaufnahme in einer Weise, dass eine Bewegung zwischen dem Objekt (O) und dem Zielbereich der Röntgenbildaufnahme mit einer Bewegung zwischen dem Objektmodell (OM, OM') und der Röntgenstrahlenzielbereichsmarkierung (Q, Q') übereinstimmt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsbeziehung zwischen dem Objektmodell (OM, OM') und der Röntgenstrahlenzielbereichsmarkierung (Q, Q') auf der Anzeigeanordnung (7) so variiert wird, dass sie mit der Positionsbeziehung zwischen dem Objekt (O) und dem Zielbereich der Röntgenbildaufnahme übereinstimmt, wenn die Positionsbeziehung zwischen dem Objekt (O) und dem Zielbereich der Röntgenbildaufnahme durch die Verschiebeanordnung (5, 31, 32) geändert wurde.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsbeziehung zwischen dem Objekt (O) und dem Zielbereich der Röntgenbildaufnahme durch die Verschiebeanordnung (5, 31, 32) so variiert wird, dass sie mit der Positionsbeziehung zwischen dem Objektmodell (OM, OM') und der Röntgenstrahlenzielbereichsmarkierung (Q, Q') auf der Anzeigeanordnung (7) übereinstimmt, wenn die Positionsbeziehung zwischen dem Objektmodell (OM, OM') und der Röntgenstrahlenzielbereichsmarkierung (Q, Q') auf der Anzeigeanordnung (7) geändert wurde.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeanordnung (5) das Objekt (O) relativ zum Dreharm (3) bewegt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeanordnung (31, 32) den Dreharm (3) relativ zum Objekt (O) bewegt.
Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeanordnung (31, 32) einen XY-Tisch (31) und/oder einen Höhenlagensteuerungsmotor (32) zur Bewegung des Dreharms (3) aufweist, welcher einen Röntgengenerator (1) und einen zweidimensionalen Bildsensor (2), die einander gegenüber liegen, abstützt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Positionsbeziehung zwischen dem Objektmodell (OM, OM') und der Röntgenstrahlenzielbereichsmarkierung (Q, Q') auf der Anzeigeanordnung (7) festgelegt wird, das Objektmodell (OM, OM') verschoben wird, während die Röntgenstrahlenzielbereichsmarkierung (Q, Q') nicht verschoben wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Positionsbeziehung zwischen dem Objektmodell (OM, OM') und der Röntgenstrahlenzielbereichsmarkierung (Q, Q') auf der Anzeigeanordnung (7) festgelegt wird, die Röntgenstrahlenzielbereichsmarkierung (Q, Q') verschoben wird, während das Objektmodell (OM, OM') nicht verschoben wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Positionsbeziehung zwischen dem Objektmodell (OM, OM') und der Röntgenstrahlenzielbereichsmarkierung (Q, Q') auf der Anzeigeanordnung (7) festgelegt wird, die relative Verschiebungsbeziehung zwischen dem Objektmodell (OM, OM') und der Röntgenstrahlenzielbereichsmarkierung (Q, Q') gemäß der relativen Verschiebungsbeziehung zwischen dem an der Objektfixierungsanordnung (4) fixierten Objekt (O) und dem Dreharm (3) variiert wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die CT-Röntgenbildaufnahmevorrichtung (20) ferner versehen ist mit einer Kalibrieranordnung (6, LX, LY, LZ), um einen Standardpunkt der tatsächlichen Bildaufnahme, der auf dem an der Objektfixierungsanordnung (4) fixierten Objekt (O) vorgesehen ist, und einen Modellbildaufnahmestandardpunkt (PM) des Objektmodells (OM), welches vorher gemäß dem Objekt (O) vorbereitet wurde, zur Übereinstimmung zu bringen, wobei die Position zwischen dem Objektmodell (OM, OM') und der Röntgenstrahlenzielbereichsmarkierung (Q, Q') festgelegt wird, nachdem der Standardpunkt der tatsächlichen Bildaufnahme mit dem Modellbildaufnahmestandardpunkt mittels der Kalibrieranordnung (6, LX, LY, LZ) in Übereinstimmung gebracht wurde.
Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die CT-Röntgenbildaufnahmevorrichtung (20) ferner eine Führungsstrahlerzeugungsanordnung (6) zum Emittieren von Führungsstrahlen (LX, LY, LZ) aufweist, welche als die Kalibrierungsanordnung (6, LX, LY, LZ) wirkt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeanordnung (7) so ausgebildet ist, dass das Objektmodell (OM, OM') darauf unabhängig von der Objektgröße in fester Größe erscheint, sowie dass die Größe der Röntgenstrahlenzielbereichsmarkierung (Q, Q') darauf im umgekehrten Verhältnis zur Objektgröße erscheint.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeanordnung (7) so ausgebildet ist, dass die Röntgenstrahlenzielbereichsmarkierung (Q, Q') darauf in fester Größe erscheint sowie dass die Größe des Objektmodells (OM, OM') darauf proportional zur Objektgröße erscheint.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeanordnung (7) so ausgebildet ist, dass ferner ein Koordinatenachsenindex, welcher eine zentrale Position (PM) der Röntgenstrahlenzielbereichsmarkierung (Q, Q') definiert, darauf erscheint.
Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeanordnung (5) ferner eine Koordinatenachsendrehungsanordnung zum Drehen des Koordinatenachsenindex aufweist, welche eine zentrale Position des Röntgenbildaufnahmezielbereichs bezüglich eines Bildaufnahmestandardkoordinatensystems definiert.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Objekt (O) um einen Dentalkieferknochen handelt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der CT-Röntgenbildaufnahmevorrichtung (20) um eine Lokalröntgencomputertomographievorrichtung handelt, wobei das Objekt (O) ein Dentalkieferknochen ist und wobei der Röntgenbildaufnahmezielbereich als ein zylindrischer Bereich definiert ist, dessen Zentrum ein Rotationszentrum ist, wobei ein konisches Röntgenstrahlenbündel während der gesamten Röntgencomputertomographieaufnahme abgestrahlt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Röntgenbildaufnahmezielbereichs zwischen einem Unterkiefer und einem Oberkiefer des Dentalkieferknochens festlegbar ist.