DE19735112B4

DE19735112B4 - Verfahren zur Erstellung frei programmierbarer Röntgenaufnahmen von Körperteilen eines Patienten in Slot-Technik und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19735112B4
Application number: DE19735112A
Authority: DE
Inventors: Michael Dalpiaz; Malte Dipl.-Ing. Pruß
Original assignee: Sirona Dental Systems GmbH
Current assignee: Sirona Dental Systems GmbH
Priority date: 1997-08-13
Filing date: 1997-08-13
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2017-08-14
Also published as: FR2767262B1; ITMI981891A1; DE19735112A1; FR2767262A1; IT1302022B1; ITMI981891A0

Abstract

Verfahren zur Erstellung frei programmierbarer Röntgenaufnahmen von Körperteilen eines Patienten in Slot-Technik, unter Verwendung einer Röntgeneinrichtung, die eine diametral gegenüber einer Strahlenquelle (3) angeordnete Zeilendetektor-Kamera (4) mit einem hinter einer schlitzförmigen Öffnung angeordneten, röntgenstrahlenempfindlichen Detektor sowie Verstellmittel (D1-D3) umfaßt, welche die Zeilendetektor-Kamera gegenüber dem aufzunehmenden Körperteil so verstellen, daß die Schlitzöffnung entlang des Körpersteils bewegt wird, wobei der von einer Strahlenblende (6) begrenzte Fächerstrahl synchron zur Bewegung der Zeilendetektor-Kamera bewegt wird, und die ein Lichtvisiers (13) umfaßt, mit dem der interessierende Aufnahmebereich festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der interessierende Aufnahmebereich durch einen vor einer Aufnahme durchzuführenden Scanvorgang bei abgeschalteter Strahlenquelle (3) festgelegt wird, indem während des Scanvorganges das Lichtvisier (13) eingeschaltet ist und die Positionswerte durch Setzen von bildrelevanten Markierungspunkten (a-d) festgelegt werden, und daß die den Markierungspunkten (a-d) entsprechenden Positionswerte in eine Steuereinrichtung (15, 16) gegeben werden, welche die Blendenöffnung und den Aufnahmeablauf bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung frei programmierbarer Röntgenaufnahmen von Körperteilen eines Patienten in Slot-Technik entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Eine Röntgeneinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erwähnten Gattung ist in der EP-0 632 994 B1 in mehreren Ausführungsformen näher beschrieben. Die eine Ausführung dient zur Erstellung von Panorama-Schichtaufnahmen vom Kiefer eines Patienten, nachfolgend kurz mit PAN-Aufnahmen bezeichnet, die andere zur Erstellung von Fernröntgenaufnahmen vom Schädel eines Patienten, nachfolgend kurz mit CEPH-Aufnahmen bezeichnet.

Während bei PAN-Aufnahmen der Detektor auf einer Dreheinheit angeordnet ist, an der Strahlenquelle und diametral dazu eine Halterung für den Detektor gehaltert sind und die Dreheinheit um den Patientenkopf herum geschwenkt wird, erfolgt bei Ceph-Aufnahmen ein vertikales oder horizontales Abscannen des Patientenkopfes mittels der Zeilendetektor-Kamera. Die Weglänge für den Scan-Weg ist dabei festgelegt durch die Größe des Bildformates. Ein kritischer Punkt bei diesen Einrichtungen ist die Sensorgröße, da diese in der Regel aus Kostengründen stets kleiner zu halten ist als das interessierende Bildformat. Sind die interessierenden Bereiche einer Aufnahme aber kleiner als das eigentliche Bildformat, wird der Patient mit einer unnötigen Strahlendosis belastet.

Will man bei PAN- und auch bei CEPH-Aufnahmen einen kleineren Bereich von dem zu untersuchenden Objekt (Kiefer oder Schädel) aufnehmen, so ist eine Begrenzung des Strahlenbündels an der Strahlenblende vorzunehmen, indem man den nicht interessierenden Bereich durch eine Bleiblende ausblendet. Nach dem Stand der Technik geschieht dieses Ausblenden durch Wechseln der Strahlenblende, die dann eine entsprechend andere Blendenöffnung enthält, oder durch Verändern der Blendenöffnung bei sog. Varioblenden.

Auf dieselbe Aufnahmetechnik wird auch in der DE 39 28 282 A1 zurückgegriffen, wobei die DE 39 28 282 A1 eine Röntgenaufnah- mevorrichtung in Slot-Technik vorstellt, bei der die von einer Röntgenstrahlenquelle ausgehenden Röntgenstrahlen durch eine schlitzförmige Öffnung einer Primärblende fächerförmig auf ein Untersuchungsobjekt treffen und zeilenweise über dieses geführt werden, wobei der Röntgenbilddetektor ortsfest angeordnet ist. Um den Untersuchungsbereich vor einer Belichtung kenntlich zu machen, sind zwei verstellbare Primär- und Sekundärblendenelemente vorgesehen, die in der Normalposition die schlitzförmige Öffnung bilden und zur Festlegung des Untersuchungsbereiches quer zur Schlitzrichtung auf je eine wählbare Begrenzungsposition einstellbar sind. Vor Beginn einer Bestrahlung werden die Blendenelemente auf den Untersuchungsbereich eingestellt. Mit Hilfe einer Lichtquelle wird der vorgewählte Untersuchungsbereich begrenzt. Die festgelegten Begrenzungspositionen werden in einer Kontrollogik erfaßt und bestimmen bei der nachfolgenden Bestrahlung die Grenzen der Belichtung.

Darüber hinaus ist aus der DE 37 03 050 A1 ein Verfahren zum Röntgen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt, wobei der Patient in einem Patientenstuhl Platz nimmt. Die hierbei erstellte Röntgenaufnahme dient als Grundlage für später aus dieser auszuwählende Detailaufnahmen, indem die Koordinaten eines gewünschten Objektsmittels einer Koordinatenortungseinrichtung gemessen werden. Weiterhin lässt sich aus der Aufnahme der gewünschte Teilbereich auf der Basis dieser Koordinaten ausgewählen und die Aufnahmerichtung bezogen auf die. erste Aufnahme in der Horizontalebene und/oder der vertikalen Ebene wird verändert, bevor das Aufnahmeprogramm für den gewünschten Teilbereich ausgeführt wird.

Offenbart wird auch eine Vorrichtung, welche eine Koordinatenortungsvorrichtung umfasst, die ein Mittel zur Lokalisierung eines gewünschten Details in der Panoramaröntgenaufnahme in Bezug auf Koordinatensystem des Röntgengerätes darstellt. Zur Aufnahme selbst wird hierfür ein Röntgenfilm eingesetzt. Darüber hinaus dienen Lichtmarkenprojektoren der Patientenpositionierung, indem sie ein festes Koordinatensystem definieren, in welchem der Patientenkopf vor Erstellung einer Aufnahme ausgerichtet wird.

Aus der DE 27 28 999 A1 ist eine Zielvorrichtung für eine Röntgenvorrichtung bekannt, die eine mehr als eine Strahlenquelle umfassende Mehrfachstrahlblende umfasst, die es erlaubt, den Schichtwinkel und den Fokus-Objekt-Abstand der Strahlenquellen ändern zu können, wobei hierzu eine in Richtung Aufnahmeobjekt angeordnete verstellbare Platte mit Öffnungen für die Primärbleden vorgesehen ist und wobei die Blendenöffnungen einstellbar gestaltet sind. Eine Verschiebung der Blendenanordnung in Richtung Objekt führt zu einer Verkleinerung des Schichtwinkels. Unterschiedliche Blenden öffnungen können durch Abdecken der Öffnungen mittels eines Schiebers eingestellt werden.

Aus der EP 01 39 941 B1 ist eine Röntgendiagnostikanlage mit einer Patientenlagerstatt, einer Bildverstärker-Fernsehkette und einer Primärstrahlenblende bekannt, bei der zur Einstellung der verstellbaren Patientenlagerstatt und zur Steuerung der Primärblende am Sichtgerät der Bildverstärker-Fernsehkette ein Lichtgriffel vorgesehen ist. Mit Hilfe des Lichtgriffels kann auf einem Sichtgerät einer Bildverstärker-Fernsehkette eine Eingabe einerseits bezüglich der Ausrichtung der Patientenlagerstatt und andererseits bezüglich der Region der gewünschten Aufnahme gemacht werden.

Nachteilig am Stand der Technik ist die Strahlenbelastung des Patienten.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit dem es möglich ist, frei programmierbare Röntgenaufnahmen von Körperteilen eines Patienten in Slot-Technik erstellen zu können. Der Anwender soll also den interessierenden Bereich vor der Aufnahme selbst bestimmen können, und zwar so, daß der Patient vor unnötiger Strahlenbelastung geschützt ist.

Zur Festlegung des Bildformates vor einer Aufnahme ist ein Lichtvisier vorgesehen, vorteilhafterweise mit einem horizontalen und/oder vertikalen Lichtzeiger werden, der bzw. die über den interessierenden Bildbereich bewegt werden. Der interessierende Aufnahmebereich wird durch einen Scan-Vorgang bei abgeschaltetem Strahler festgelegt, indem während des Scan-Vorganges das Lichtvisier eingeschaltet ist und die Positionswerte durch Setzen von Markierungspunkten festgelegt werden.

Kann der interessierende Aufnahmebereich nicht in einem Scan-Vorgang aufgenommen werden, weil beispielsweise die Sensor-Fläche im Verhältnis zum interessierenden. Bereich zu klein ist oder weil der interessierende Bereich sich nicht mit der Sensorfläche in einem Scan-Vorgang überstreichen läßt, wird vorgeschlagen, den interessierenden Aufnahmebereich in Teilflächen zu unterteilen, die einzeln aufgenommen werden, wobei die Bilddaten der Einzelbilder in einem Rechner zu einem Gesamtbild elektronisch zusammengesetzt werden. Die Einzelbilder werden vorteilhafterweise durch Korrelation der Bildstrukturen elektronisch zusammengesetzt. Hierzu kann mit Vorteil bereits im Rechner ein entsprechendes Suchprogramm vorhanden sein.

Eine vorteilhafte Ausführungsform einer nach dem Verfahren arbeitenden Vorrichtung enthält eine Strahlenblende mit motorisch verstellbaren Blendenlamellen, deren Blendenöffnung zweidimensional verstellbar ist. Das Lichtvisier enthält eine Sensoranordnung, deren Positionswerte Stellsignale bilden, die einer Motorsteuerung für die Stellmotore der Strahlenblende zugeführt werden.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung eines zahnärztlichen Röntgendiagnostikgerätes zur Erstellung von PAN-Aufnahmen,
2 das Gerät nach 1 modifiziert zur Erstellung von CEPH-Aufnahmen,
3 eine Prinzipdarstellung zur automatischen Verstellung der Strahlenblende,
4 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung des Scan-Vorganges mit dem Lichtvisier,
5 und 6 zwei Anwendungsbeispiele eines interessierenden Aufnahmebereiches,
7 ein Blockschaltbild.
Die 1 zeigt in einer Prinzipdarstellung ein zahnärztliches Röntgendiagnostikgerät zur Erstellung von PAN-Aufnahmen. Das Gerät enthält eine in der Höhe verstellbare Tragsäule 1, an der eine Dreheinheit 2 gehaltert ist, die Träger einerseits einer Röntgenstrahlenquelle 3 und andererseits – diametral dazu – einer Zeilendetektorkamera 4 ist. Mit 5 ist eine (erste) Kopfhalte- und Positioniereinrichtung bezeichnet, mit der in bekannter Weise der Patientenkopf in einer definierten Position fixiert werden kann. Aufbau und Verstellmöglichkeiten der Dreheinheit und der Kopfhalte- und Positioniereinrichtung sind bekannt und beispielsweise in der EP-0 229 308 näher beschrieben. Mit 6 ist eine im Gehäuse der Strahlenquelle angeordnete Strahlenblende angedeutet, die den Fächerstrahl auf die Schlitzöffnung der Zeilendetektorkamera begrenzt.
Die 2 zeigt das vorbeschriebene Grundgerät, ergänzt durch eine Vorrichtung, mit der sich Ceph-Aufnahmen erstellen lassen. Bevor die genannte Zusatzvorrichtung erläutert wird, sei erwähnt, daß die Tragsäule 1 in bekannter Weise mittels eines Antriebs D1 in der angegebenen Pfeilrichtung höhenverstellbar ausgebildet ist, daß weiterhin die Dreheinheit mittels eines oder mehrerer Antriebe D2 gedreht und geschwenkt werden kann. Einzelheiten hierzu ergeben sich aus der bereits genannten EP-0 229 308 .
Die Zusatzvorrichtung enthält einen Auslegerarm 7, der eine (zweite) Kopfhalte- und Positioniereinrichtung 8 trägt.
Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach 1 ist die Zeilendetektor-Kamera 4 bei der Ausführung nach 2 nicht vertikal sondern horizontal angeordnet. Mit Hilfe einer nicht näher erläuterten Verstellanordnung wird mit Hilfe eines Antriebes D3 erreicht, daß, wenn die Röntgenstrahlenquelle 3 zusammen mit der Zeilendetektor-Kamera 4 in der Vertikalen bewegt wird, die Kopfhalte- und Positioniereinrichtung 8 während der Ceph-Aufnahme effektiv keine Bewegung ausführt, d.h. ortsfest im Raum gehalten wird.
Anhand 3 wird die automatische Verstellung der Strahlenblende 6 erläutert. Die Strahlenblende 6 enthält zwei paarweise angeordnete Blendenlamellen 9, 9a; 10, 10a, die mit Hilfe motorischer Stellantriebe 11 und 12 die Blendenöffnung begrenzen. Die Vorgabe der Blendengröße erfolgt mittels eines Lichtvisiers 13, das vorzugsweise im Gehäuse der Strahlenquelle 3 an geeigneter Stelle angeordnet ist. Das Lichtvisier 13 umfaßt vorzugsweise zwei in x- und y-Richtung, also waagerecht und senkrecht, verstellbare Lichtzeiger 14 (4), die nicht näher bezeichnete Sensoren enthalten, welche die Positionswerte, also den Beginn und das Ende einer Markierbewegung durch den Lichtzeiger, festhalten und als Steuersignale an eine Motorsteuerung 15 weitergeben.
Im folgenden wird die Erstellung einer Ceph-Aufnahme beschrieben, und zwar unter Zugrundelegung einer Anordnung, bei der die Zeilendetektor-Kamera 4, wie in 2 dargestellt, horizontal angeordnet ist und das Abscannen in der Vertikalen erfolgt. Analoges gilt auch für ein horizontales Abscannen mit vertikaler Anordnung der Kamera.
In Betrachtung der 5 ist mit B die maximale Bildbreite und mit H der maximale Scanweg bezeichnet. Der interessierende Bildbereich ist durch die Bildmarkierungspunkte a bis d festgelegt, d.h. die interessierende Breite B' entspricht dem Abstand der Punkte a, b bzw. c, d, der interessierende Scanweg H' dem Abstand der Punkte a-c bzw. b-d. Der interessierende Aufnahmebereich wird zunächst durch einen Scan-Vorgang bei abgeschaltetem Strahler festgelegt, indem das Lichtvisier 13 eingeschaltet wird und die beiden Lichtzeiger 14 in x- und y-Richtung bewegt werden. Start- und Stoppunkt des interessierenden Bereiches können durch Setzen der Markierungspunkte a bis d festgelegt werden. Die so erhaltenen Positionswerte werden vom Lichtvisier 13 auf die Motorsteuerung 15 gegeben, die sodann die Stellmotore 11 und 12 zur Verstellung der Blendenlamellen 9, 9a, 10, 10a aktiviert.
6 zeigt ein Anwendungsbeispiel, bei dem der interessierende Bereich nicht in einem Scan-Vorgang aufgenommen werden kann. Der hier gezeigte interessierende Bereich betrifft das Nasion und die Kiefergelenke und einen Teil der Wirbelsäule, die nicht in einem rechteckigen (Standard)Format aufzunehmen sind. Um einen solchen Bereich aufnehmen zu können, wird dieser in drei Einzelbereiche unterteilt, die getrennt aufgenommen werden, wobei die Einzelbilder anschließend elektronisch miteinander verrechnet werden, so daß nach der Verrechnung ein Bild entsteht. Um die einzelnen Bilder zu verrechnen, kann, wie erläutert, auf die Einstellung der Scan-Wege zurückgegriffen werden.
Denkbar ist es auch, bestimmte Markierungspunkte in den Bildern zu nutzen oder die Bildstrukturen durch Korrelation zu analysieren und dann zu einem Bild zu verrechnen. Die Korrelation der Bildstrukturen kann in einem Rechner durch ein geeignetes Suchprogramm erfolgen.
Anhand des Blockschaltbildes nach 7 wird die Beziehung zwischen den einzelnen Komponenten näher erläutert. Eine Gerätesteuerung 16, in der die Motorsteuerung 15 integriert ist, erzeugt Steuersignale für den in der Zeilendetektor-Kamera 4 befindlichen Detektor, für die Strahlenblende 6 und die Röntgenstrahlenquelle 3. Sie koordiniert außerdem für jede Teilbildsequenz den Ablauf bzw. die Bewegung der Zeilende detektorkamera und des Strahlers entsprechend der vorbestimmten Bahn bei einer Aufnahme.
Die während einer Sequenz erfaßten Bilddaten werden in einem Zwischenspeicher 17 abgelegt. Die Gerätesteuerung 16 liefert aufnahmebezogene Strahlungs-, Positions- und Bahndaten an eine Software 18. Diese verarbeitet die in dem Zwischenspeicher 17 abgelegten Bilddaten der Teilbilder, die mit dem Detektor gewonnen sind zu einem "Rohbild". Dieses Rohbild wird anschließend in einer weiteren Software 19 zu einem Röntgenbild verarbeitet, welches danach in einer Datenbank 20 abgelegt werden kann. Von dort aus kann es beispielsweise über einen PC 21 abgerufen und auf einem Monitor 22 dargestellt werden. Vom PC 21 können vorteilhafterweise durch die für eine Aufnahme notwendigen Parameter aus der Software generiert werden, die von dort aus an die Gerätesteuerung 16 weitergeleitet werden.
Die zur Erzeugung der Schichtbilder notwendige Summation bzw. Integration kann mit Hilfe der in der Zeilendetektor-Kamera angeordneten CCD-Detektoren, die im sog. TDI-Modus betrieben werden, erfolgen. Hierbei entsteht das Bild während der Datenerfassung durch eine "analoge" Summation innerhalb der aktiven CCD-Fläche.

Claims

Verfahren zur Erstellung frei programmierbarer Röntgenaufnahmen von Körperteilen eines Patienten in Slot-Technik, unter Verwendung einer Röntgeneinrichtung, die eine diametral gegenüber einer Strahlenquelle (3) angeordnete Zeilendetektor-Kamera (4) mit einem hinter einer schlitzförmigen Öffnung angeordneten, röntgenstrahlenempfindlichen Detektor sowie Verstellmittel (D1-D3) umfaßt, welche die Zeilendetektor-Kamera gegenüber dem aufzunehmenden Körperteil so verstellen, daß die Schlitzöffnung entlang des Körpersteils bewegt wird, wobei der von einer Strahlenblende (6) begrenzte Fächerstrahl synchron zur Bewegung der Zeilendetektor-Kamera bewegt wird, und die ein Lichtvisiers (13) umfaßt, mit dem der interessierende Aufnahmebereich festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der interessierende Aufnahmebereich durch einen vor einer Aufnahme durchzuführenden Scanvorgang bei abgeschalteter Strahlenquelle (3) festgelegt wird, indem während des Scanvorganges das Lichtvisier (13) eingeschaltet ist und die Positionswerte durch Setzen von bildrelevanten Markierungspunkten (a-d) festgelegt werden, und daß die den Markierungspunkten (a-d) entsprechenden Positionswerte in eine Steuereinrichtung (15, 16) gegeben werden, welche die Blendenöffnung und den Aufnahmeablauf bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der interessierende Aufnahmebereich in Teilflächen (A1-A3) unterteilt wird, deren Bilder einzeln aufgenommen werden, wobei die Bilddaten der Einzelbilder in einem Rechner (20) zu einem Gesamtbild elektronisch zusammengesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Einzelbilder durch Korrelation der Bildstrukturen elektronisch zu einem Bild zusammengesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem zur Korrelation der Bildstrukturen im Rechner (20) ein Suchprogramm vorhanden ist.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgeneinrichtung eine Strahlenblende (6) mit motorisch verstellbaren Blendenlamellen (9, 9a; 10, 10a) aufweist, deren Blendenöffnung zweidimensional einstellbar ist, daß ein mit einer Sensoranordnung versehenes Lichtvisier (13) vorgesehen ist, deren Positionswerte Stellsignale bilden, die einer Motorsteuerung (15) für die Stellmotore der Strahlenblende (6) zugeführt werden.