DE19716519A1 - Röntgenaufnahmesystem mit automatischer Entzerrung durch Referenzkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Röntgenaufnahmesystem mit einer Röntgenaufnahmevorrichtung zur Aufnahme mindestens eines Objektes auf ein Aufnahmemedium.

Ein derartiges Röntgenaufnahmesystem findet insbesondere im medizinischen Bereich Anwendung und dient beispielsweise im Dentalbereich der Aufnahme von Zähnen, Wurzelkanälen etc.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenaufnahmevorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die eine verzerrungsfreie Darstellung der aufzunehmenden Objekte ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einem Röntgenaufnahmesystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Röntgenaufnahmesystem mindestens einen Referenzkörper aufweist, der zur gemeinsamen Aufnahme mit dem Objekt auf dem Aufnahmemedium vorgesehen ist und daß das Röntgenaufnahmesystem Auswertemittel aufweist, die zur Auswertung des Aufnahmemediums in der Weise vorgesehen sind, daß anhand der Verformungen des Referenzkörpers die entsprechenden Verzerrungen des Objekts kompensiert werden.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß es in der Praxis, beispielsweise bei Aufnahmen im Dentalbereich meist nur sehr schwer ist, verzerrungsfreie Röntgenaufnahmen zu erstellen. Der Grund hierfür liegt darin, daß hier eine parallele bzw. senkrechte Ausrichtung der Röntgenaufnahmevorrichtung, des aufzunehmenden Objekts, d. h. des Zahnes sowie des Aufnahmemediums in der Regel nicht möglich ist. Der zusammen in unmittelbarer Nähe des aufzunehmenden Objektes angeordnete Referenzkörper dient als Maß für die Schräglage zwischen Aufnahmeebene und Objekt. Ausgehend von diesem Maß wird mit Hilfe der Auswertemittel ein Korrekturfaktor ermittelt, der eine Rückrechnung zum Realbild und damit ein verzerrungsfreies Abbild des Objektes ermöglicht. Zunächst "falsch", d. h. verzerrt dargestellte Aufnahmen können somit richtig und verzerrungsfrei dargestellt werden. Die Benutzung eines separaten Referenzkörpers bei der Aufnahme stellt eine auch für den ungeübten Benutzer sichere und einfache Möglichkeit zur Erzielung von verzerrungsfreien Bildern auf automatische Art und Weise dar. Außerdem ist es im Rahmen der Erfindung ebenfalls möglich, daß anstelle eines separaten Referenzkörpers das Objekt oder Teile des Objekts selbst als Referenz-(körper) verwendet werden oder daß eine bereits vorhandenes unverzerrtes Röntgen- oder Videobild etc. als Referenz-(körper) herangezogen werden. Der Nutzer, beispielsweise der erfahrene Röntgenarzt kann so beispielsweise auf interaktive Weise oder basierend auf Erfahrungswerten die Darstellung des aufgenommenen Röntgenbildes so ändern, bis eine unverzerrte Darstellung vorliegt.

Eine unverzerrte Betrachtung des aufgenommenen Objektes wird auf einfache Weise dadurch ermöglicht, daß zur Darstellung einer aus dem Aufnahmemedium abgeleiteten Darstellung des Objektes ein Anzeigemittel, insbesondere ein Bildschirm vorgesehen ist.

Eine Winkelfehlstellung zwischen Röntgenaufnahmevorrichtung, Objekt und/oder Aufnähmemedium kann dadurch kompensiert werden, daß die Auswertemittel zur Berechnung eines Korrekturfaktors vorgesehen sind, der sich aus der Verformung des Abbildes des Referenzkörpers ergibt.

Eine realistische, d. h. verzerrungsfreie und maßstabsgetreue Vermessung und Darstellung der Objekte, beispielsweise von Zahnwurzelkanälen wird dadurch ermöglicht, daß der Referenzkörper einen Größenmaßstab aufweist, der zur Kalibrierung der Darstellung des Objekts auf dem Aufnahmemedium und/oder auf dem Anzeigemittel vorgesehen ist.

Eine besonders einfache Möglichkeit für eine zuverlässige Meßreferenz ist, daß der Referenzkörper eine Stahlkugel ist.

Ein besonders vorteilhafter Anwendungsbereich für das Röntgenaufnahmesystem besteht darin, daß das Röntgenaufnahmesystem zur Aufnahme im Dentalbereich, insbesondere zur Aufnahme von Zähnen vorgesehen ist.

Eine realistische Darstellung frei von Verzerrungen auch bei hintereinanderliegenden Objekten, beispielsweise bei der Darstellung hintereinander liegender Wurzelkanäle wird dadurch ermöglicht, daß zwischen der Röntgenaufnahmevorrichtung, dem Objekt und/oder dem Aufnahmemedium eine gezielte Schrägstellung vorgesehen ist.

Eine Plausibilitätskontrolle für den Benutzer wird dadurch gewährleistet, daß bei der Wiedergabe des entzerrten Objektes auf den Anzeigemitteln der Referenzkörper eingeblendet wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erstes Ausführungsbeispiels eines Röntgenaufnahmesystems mit Referenzkörper,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Röntgenwiedergabesystems,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Röntgenwiedergabesystems,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines kombinierten Röntgenaufnahme und -wiedergabesystems mit Referenzkörper und

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines kombinierten Röntgenaufnahme und -wiedergabesystems ohne Referenzkörper.

Das in Fig. 1 dargestellte Röntgenaufnahmesystem besteht aus einer Röntgenaufnahmevorrichtung 1, die beispielsweise als konventionelles Röntgengerät ausgebildet ist und zur Abgabe von Röntgestrahlen 8 dient. In Fig. 1 ist weiter ein aufzunehmendes Objekt 2, ein Referenzkörper 3 sowie ein Aufnahmemedium 4, beispielsweise ein Röntgenfilm dargestellt.

Die Funktion des in Fig. 1 dargestellten Röntgenaufnahmesystems entspricht im wesentlichen den bekannten, insbesondere im medizinischen Bereich eingesetzten Röntgenaufnahmesystemen, so daß auf eine genauere Beschreibung hierzu nicht näher eingegangen wird. Im Gegensatz zu konventionellen Röntgenaufnahmeeinrichtungen ist bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel jedoch neben dem aufzunehmenden Objekt 2 der beispielsweise als Stahlkugel ausgebildete Referenzkörper 3 vorgesehen. Dieser wird bei der Röntgenaufnahme gemeinsam mit dem aufzunehmenden Objekt 2 auf dem Aufnahmemedium 4 abgebildet. Der Betrachter des so aufgenommenen Röntgenbildes erhält hierdurch ein Maß für die Schräglage zwischen Aufnahmeebene (=Filmebene) des Aufnahmemediums 4 und dem Objekt, d. h. welche Winkelfehlstellung bei dieser Aufnahme vorliegt. Aus diesem Maß ermittelt das Röntgenaufnahmesystem einen Korrekturfaktor, wie dies im Zusammenhang mit den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert wird.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Wiedergabe des mit Hilfe des in Fig. 1 aufgenommenen Aufnahmemediums 4. Bei dem Aufnahmemedium 4 handelt es sich beispielsweise um einen herkömmlichen Röntgenfilm. Weiter ist eine Kamera 7, beispielsweise eine CCD-Kamera zur digitalen Aufnahme des Röntgenbildes 4 vorgesehen. Die Kamera 7 ist mit Auswertemitteln 6 gekoppelt. Mit den Auswertemitteln 6 ist darüberhinaus ein Bildschirm 5 und ein Drucker 9 verbunden.

Die Kamera 7 dient der digitalen Erfassung des Röntgenbildes 4. Auf dem Röntgenbild 4 ist neben dem tatsächlich aufzunehmenden Objekt auch ein Referenzkörper abgebildet, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben ist. Das Abbild des Referenzkörpers, beispielsweise der Kugel dient als Meßbasis für die digitale Analyse zur Rückrechnung zu einem unverzerrten Realbild. Diese Aufgabe wird von der Auswerteeinrichtung 6 übernommen. Am Ausgang der Auswerteeinrichtung 6 ist somit ein unverzerrtes Röntgenbild verfügbar, welches auf dem Monitor 5 gezeigt oder mittels des Druckers 9 ausgedruckt werden kann. Insgesamt können somit auf dem Aufnahmemedium 4 zunächst verzerrt dargestellte Objekte verzerrungsfrei dargestellt werden. Die durch die Schrägstellung zwischen Aufnahmevorrichtung, Objekt und/oder Aufnahmemedium hervorgerufene Verzerrung wird somit kompensiert und virtuell rückgängig gemacht. Als Plausibilitätskontrolle bei der unverzerrten Darstellung kann dabei der zur Kalibrierung verwendete Referenzkörper "automatisch" im Bild markiert werde. Der Nutzer erhält hierdurch eine sichtbare Angabe zur Funktionsfähigkeit des Systems, wodurch das "Vertrauen" des Anwenders zur Benutzung erhöht wird. Mit Hilfe des Referenzkörpers wird außerdem eine automatische und korrekten Kalibrierung und damit Vermessung der dargestellten und entzerrten Objekte ermöglicht, was bei konventionellen Röntgenaufnahmesystemen bisher nicht möglich war.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im wesentlichen dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel. Aus diesem Grund wird auf die Beschreibung zu Fig. 2 verwiesen. Anstelle eines Röntgenfilms als Aufnahmemedium 4 wird bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ein Röntgensensor oder eine Röntgenfolie verwendet, die digital auslesbar sind und so direkt zur Ansteuerung der Auswertemittel 6 dienen. Auf die in Fig. 2 benötigte Kamera zur Aufnahme der Röntgenaufnahme kann somit verzichtet werden.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines kombinierten Röntgenaufnahme- und wiedergabesystems. Das so gebildete Röntgensystem besteht aus einer Röntgenaufnahmevorrichtung 1 zur Abgabe von Röntgenstrahlen 8, aus einem aufzunehmenden Objekt 2, aus einem Referenzkörper 3, aus einem Aufnahmemedium 4, welches mit den Auswertemitteln 6 gekoppelt ist, sowie aus einem mit den Auswertemitteln verbundenen Bildschirm oder Monitor 5. Darüberhinaus ist eine Bedieneinrichtung 10 zur Bedienung des Röntgensystems vorgesehen.

Das in Fig. 4 dargestellte kombinierte Röntgenaufnahme- und wiedergabesystem besteht im wesentlichen aus einer Kombination der in den Fig. 1 und 3 gezeigten Systemteile. So weist das System eine Röntgenaufnahmevorrichtung 1 zur Abgabe von Röntgestrahlen 8 auf. Die Röntgenaufnahmevorrichtung 1 ist mit einer Bedieneinrichtung 10 verbunden, die auch der Bedienung eines Rechners 6, der die Auswertemittel enthält, dient. Die Auswertemittel werten von einem Aufnahmemedium 4 gelieferte digitale Bildsignale 11 aus. Zwischen Röntgenaufnahmevorrichtung 1 und Aufnahmemedium 4 ist ein aufzunehmendes Objekt 2 sowie ein Referenzkörper 3 angeordnet.

Als Referenzkörper 3 ist anstelle der in Fig. 4 gezeigten Stahlkugel auch jede beliebige sonstige Form möglich, die eine Rückrechnung mit Hilfe der Auswertemittel 6 zuläßt. Durch eine absichtliche Schrägstellung, um beispielsweise gezielt hintereinander liegende Objekte zu röntgen, kann eine ansonsten nicht mögliche verzerrungsfreie Darstellung und damit eine realistische Abb. z. B. bei hintereinander liegenden Wurzel-Kanälen angefertigt werden. Da die Kugel 3 als Referenzkörper und damit als Längenmaß, Größenmaß bzw. Maß für die Verzerrung mit abgebildet wird, ist außerdem eine automatische, d. h. rechnergestützte Vermessung sowie eine automatische Kalibrierung des Systems durch einen Rechenalgorithmus möglich, was bei bisherigen Systemen nicht möglich ist.

Die von der Röntgenaufnahmevorrichtung 1 gelieferten Röntgenstrahlen 8 sind bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen vereinfachend als paralleles Strahlenbündel dargestellt. In Wirklichkeit handelt es sich bei den von der Röntgenaufnahmevorrichtung 1 gelieferten Röntgenstrahlen 8 jedoch nicht um parallele Strahlen, sondern die Strahlen 8 treten von der Röntgenquelle 1 in radialer Richtung aus. Auch die hierdurch hervorgerufenen Verzerrungen können mit Hilfe der Auswertemittel 6 kompensiert werden.

Das in Fig. 5 dargestellte kombinierte Röntgenaufnahme- und wiedergabesystem entspricht im wesentlichen dem in Fig. 4 dargestellten System. So weist das System eine Röntgenaufnahmevorrichtung 1 zur Abgabe von Röntgestrahlen 8 auf. Die Röntgenaufnahmevorrichtung 1 ist mit einer Bedieneinrichtung 10 verbunden, die auch der Bedienung eines Rechners 6, der die Auswertemittel enthält, dient. Die Auswertemittel werten von einem Aufnahmemedium 4 gelieferte digitale Bildsignale 11 aus. Zwischen Röntgenaufnahmevorrichtung 1 und Aufnahmemedium 4 ist ein aufzunehmendes Objekt 2 angeordnet.

Im Gegensatz zu dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel kein separat angeordneter Referenzkörper vorgesehen. Anstelle eines separaten Referenzkörpers werden das Objekt 2 oder Teile des Objekts selbst als Referenz-(körper) verwendet oder es wird ein bereits vorhandenes unverzerrtes Röntgen- oder Videobild etc. als Referenz-(körper) herangezogen. Der Nutzer, beispielsweise der erfahrene Röntgenarzt kann so beispielsweise auf interaktive Weise oder basierend auf Erfahrungswerten die Darstellung des aufgenommenen Röntgenbildes so ändern, bis eine unverzerrte Darstellung vorliegt. Ist keine der Möglichkeiten (Objekt selbst als Referenz oder unverzerrtes Vergleichsbild) vorhanden, so kann mit Hilfe der Bedieneinrichtung 10 und der Auswertemittel 6 in vorgebbaren Schritten eine Entzerrung des Röntgenbildes erfolgen. Als Maß dienen in diesem Fall beispielsweise die bei der Röntgenaufnahme per Hand oder meßtechnisch erfaßten Winkelstellungen des Aufnahmemediums 4, des Objekts 2 und der Röntgenaufnahmevorrichtung.

Abschließend soll zusammenfassend nochmals das Grundprinzip der Erfindung erläutert werden. Die Erfindung betrifft ein Röntgenaufnahesystem beispielsweise zur Anwendung im Dentalbereich, wo es durch die mangelhafte paralle Ausrichtung von Röntgenstrahl, Röntgenfilm und zu durchleuchtendem Objekt 2 häufig zu einer verzerrten Darstellung des Röntgenbildes kommt. Zur Vermeidung derartiger Verzerrungen und zur verbesserten Darstellung wird vorgeschlagen, daß zusammen mit dem aufzunehmenden Objekt 2 ein Referenzkörper 3, beispielsweise eine Stahlkugel vorgesehen wird. Das so entsehende Röntgenbild 4, beispielsweise ein herkömmlicher Röntgenfilm, ein Röntgensensor oder eine Röntgenfolie werden digital ausgelesen oder ausgewertet, wobei anhand der Verformungen des Referenzkörpers 3 auf dem Röntgenbild unter Vornahme einer digitalen Analyse eine Rückrechnung des gesamten Röntgenbildes zu einer unverzerrten Darstellung erfolgt. Hierdurch wird eine genauere, auch maßstäbliche Objektdarstellung geschaffen, die eine verbesserte Analyse, Vermessung und/oder Diagnose des aufgenommen Objekts 2 ermöglicht.

Claims (10)

1. Röntgenaufnahmesystem mit einer Röntgenaufnahmevorrichtung (1) zur Aufnahme mindestens eines Objektes (2) auf ein Aufnahmemedium (4), dadurch gekennzeichnet, daß das Röntgenaufnahmesystem mindestens einen Referenzkörper (3) aufweist, der zur gemeinsamen Aufnahme mit dem Objekt (2) auf dem Aufnahmemedium (4) vorgesehen ist und daß das Röntgenaufnahmesystem Auswertemittel (6) aufweist, die zur Auswertung des Aufnahmemediums (4) in der Weise vorgesehen sind, daß anhand der Verformungen des Referenzkörpers (3) die entsprechenden Verzerrungen des Objekts (2) kompensiert werden.

2. Röntgenaufnahmesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Darstellung einer aus dem Aufnahmemedium abgeleiteten Darstellung des Objektes (2) ein Anzeigemittel (5), insbesondere ein Bildschirm (5) vorgesehen ist.

3. Röntgenaufnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertemittel (6) zur Berechnung eines Korrekturfaktors vorgesehen sind, der sich aus der Verformung des Abbildes des Referenzkörpers (3) ergibt.

4. Röntgenaufnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzkörper (3) einen Größenmaßstab aufweist, der zur Kalibrierung der Darstellung des Objekts (2) auf dem Aufnahmemedium und/oder auf dem Anzeigemittel (5) vorgesehen ist.

5. Röntgenaufnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzkörper (3) eine Stahlkugel ist.

6. Röntgenaufnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Röntgenaufnahmesystem zur Aufnahme im Dentalbereich, insbesondere zur Aufnahme von Zähnen vorgesehen ist.

7. Röntgenaufnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Röntgenaufnahmevorrichtung (1), dem Objekt (2) und/oder dem Aufnahmemedium (4) eine gezielte Schrägstellung vorgesehen ist.

8. Röntgenaufnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wiedergabe des entzerrten Objektes (2) auf den Anzeigemitteln (5) der Referenzkörper (3) eingeblendet wird.

9. Röntgenaufnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Aufnahmemedium (4) ein Röntgenfilm, ein Röntgensensor oder eine Röntgenfolie vorgesehen sind.

10. Röntgenaufnahmesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Auswertemittel (6) ein Computer vorgesehen ist.