FI120760B - Menetelmä ja laitteisto lääketieteelliseen röntgenkuvantamiseen - Google Patents
Menetelmä ja laitteisto lääketieteelliseen röntgenkuvantamiseen Download PDFInfo
- Publication number
- FI120760B FI120760B FI20060532A FI20060532A FI120760B FI 120760 B FI120760 B FI 120760B FI 20060532 A FI20060532 A FI 20060532A FI 20060532 A FI20060532 A FI 20060532A FI 120760 B FI120760 B FI 120760B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- ray
- reference points
- positions
- function
- ray photography
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 72
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 54
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 24
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 9
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 claims 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 210000004513 dentition Anatomy 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 230000036346 tooth eruption Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/12—Arrangements for detecting or locating foreign bodies
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/08—Auxiliary means for directing the radiation beam to a particular spot, e.g. using light beams
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/46—Arrangements for interfacing with the operator or the patient
- A61B6/461—Displaying means of special interest
- A61B6/466—Displaying means of special interest adapted to display 3D data
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/5258—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise
- A61B6/5264—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise due to motion
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Description
Menetelmä ja laitteisto lääketieteelliseen röntgenkuvantamiseen
Keksinnön ala 5 Lääketieteellisessä röntgenkuvantamisessa ovat tavoitteena diagnostisen tehtävän kannalta mahdollisimman hyvät kuvat kuvattavasta kohteesta.
Tunnettu tekniikka 10 Jotta kuvattavasta kohteesta olisi mahdollista muodostaa kolmiulotteinen malli röntgenkuvauksella, on kohde kuvattava useammasta kuin yhdestä suunnasta. Kuitenkin riittävän tarkan kolmiulotteisen mallin muodostaminen vaatii lääketieteellisessä röntgenkuvantamisessa kuvauksen useasta suunnasta ja tehokkaiden laskenta-algoritmien hyödyntämistä. Lääketieteellisessä röntgenkuvantamisessa ihminen on 15 kuvattavana kohteena, ja kuvattavaa kohdetta kutsutaan täten jäljempänä potilaaksi.
Kolmiulotteisessa lääketieteellisessä röntgenkuvantamisessa yksi pahimmista virhelähteistä ovat potilaan liikkeet kuvaustapahtuman aikana. Kyseinen virhelähde, jollei 20 pilaa röntgenkuvaa täysin, tekee lääketieteellisistä röntgenkuvista epäselvempiä, .·, ; johtaen epävarmoihin tulkintoihin ja pahimmassa tapauksessa vääriin diagnooseihin • · ·
* I
• · · • · · • · j l Tunnetussa tekniikassa tätä ongelmatekijää on pyritty ratkaisemaan patentissa * · 1 __ US6243439 "CT scanning apparatus" esitetyllä tavalla, jossa hyödynnetään kohdis- • · * · **I 25 tusmerkin avulla saatavaa tietoa siten, että kuvattaessa kohdistusmerkkiä kaikista [ · « suunnista voidaan kohdistusmerkin liikeradalle muodostaa sinimuotoinen käyrä, jon- • · **·1 ka perusteella voidaan kohdistaa eri suunnista otettuja kuvia toisiinsa.
• ·· • · 1
Tunnetun tekniikan mukaisen ratkaisun merkittävänä haittana on, että lääketieteelli- • · *·;·1 30 sissä röntgenkuvaussovellutuksissa, joissa kuvataan kohdetta rajoitetun kulman alu- • 2: eelta ja otetaan rajoitettu määrä röntgenkuvia, ei kyseisen kaltaista liikeradan sini- muotoiseen käyrään perustuvaa ratkaisua voida alkuunkaan hyödyntää.
»·· • · • · ··· 35 · • · « 2 • ·· 2
Keksinnön Ivhvt selostus
Keksinnön tavoitteena on onnistua eliminoimaan merkittävissä määrin potilasliikkeis-tä aiheutuvia virhetekijöitä. Tämä saavutetaan keksinnön kohteena olevalla mene-5 telmällä kuvattavan kohteen liikkeistä aiheutuvien virhetekijöiden eliminoimiseksi röntgenkuvantamisessa, jossa menetelmässä suoritetaan röntgenkuvaus kuvattavasta kohteesta kolmiulotteisen röntgenkuvainformaation muodostamiseksi. Menetelmässä muodostetaan malligeometria röntgenkuvaustilanteesta, jossa muodostamisessa määritetään kahden tai useamman kohdistusmerkin sijainti röntgenkuvaus-10 laitteeseen suhteutetussa koordinaatistossa. Kun röntgenkuvaus kuvattavasta kohteesta on suoritettu, muodostetaan arvaukset kohdistusmerkkien sijainneista kuva-ustapahtuman aikana. Malligeometrian perusteella määritettyjen sijaintien ja arvausten perusteella määritetään arvioidut eli todennäköisimmät sijainnit kohdistusmer-keille ja käytetään automaattista kohdistusmerkkien tunnistusmenetelmää kohdis-15 tusmerkkien sijaintien hakemiseen hakualueelta röntgenkuvainformaatiosta. Kun ainakin kahden kohdistusmerkin sijainnit on haettu automaattisella kohdistusmerkkien tunnistusmenetelmällä, suoritetaan arvioitujen kohdistusmerkkien sijaintien ja automaattisella tunnistusmenetelmällä haettujen kohdistusmerkkien sijaintien välisten palkkaerojen minimointi hakemalla optimointimenetelmällä sakkofunktion mini-20 mikohtaa kuvattavan kohteen liikkeistä aiheutuvien virhetekijöiden eliminoimiseksi.
• · • · · • »* .1/ Keksinnön kohteena on myös röntgenkuvauslaitteisto kuvattavan kohteen liikkeistä * « J aiheutuvien virhetekijöiden eliminoimiseksi röntgenkuvantamisessa käsittäen kuva- * * · usvälineet röntgenkuvauksen suorittamiseksi kuvattavasta kohteesta kolmiulotteisen • ♦ **; 25 röntgenkuvainformaation muodostamiseksi. Röntgenkuvauslaitteisto käsittää väli- • · · *"* neet malligeometrian muodostamiseksi röntgenkuvaustilanteesta, jossa muodosta- ♦ · **··* misessa määritetään kahden tai useamman kohdistusmerkin sijainti röntgenkuva us- ... laitteeseen suhteutetussa koordinaatistossa, välineet, joilla muodostetaan arvaukset • · · *;].* kohdistusmerkkien röntgenkuvauksen aikaisista sijainneista ja välineet, joilla määri- • · *·;·* 30 tetään arvioidut eli todennäköisimmät sijainnit kohdistusmerkeille malligeometrian • perusteella määritettyjen sijaintien ja arvausten perusteella. Röntgenkuvauslaitteisto käsittää välineet automaattisen kohdistusmerkkien tunnistusmenetelmän käyttämi- .···. seksi kohdistusmerkkien sijaintien hakemiseen hakualueelta röntgenkuvainformaati- osta, ja välineet kohteen liikkeistä aiheutuvien virhetekijöiden eliminoimiseksi siten, • *' 35 että kun ainakin kahden kohdistusmerkin sijainti on haettu automaattisella kohdis- 3 tusmerkkien tunnistusmenetelmällä, suoritetaan arvioitujen kohdistusmerkkien sijaintien ja automaattisella tunnistusmenetelmällä haettujen kohdistusmerkkien sijaintien välisten palkkaerojen minimointi hakemalla optimointimenetelmällä sakko-funktion minimikohtaa.
5
Keksintö perustuu siihen, että menetelmässä muodostetaan malligeometria rönt-genkuvaustilanteesta, jossa muodostamisessa määritetään kahden tai useamman kohdistusmerkin sijainti röntgenkuvauslaitteeseen suhteutetussa koordinaatistossa. Kun röntgenkuvaus on suoritettu, muodostetaan arvaukset kohdistusmerkkien si-10 jainneista kuvaustapahtuman aikana. Malligeometrian perusteella määritettyjen sijaintien ja arvausten perusteella määritetään arvioidut eli todennäköisimmät sijainnit kohdistusmerkeille. Kun ainakin kahden kohdistusmerkin sijainnit on haettu automaattisella kohdistusmerkkien tunnistusmenetelmällä (esim. US2005129296, H. Setälä), suoritetaan arvioitujen kohdistusmerkkien sijaintien ja automaattisella tunnis-15 tusmenetelmällä haettujen kohdistusmerkkien sijaintien välisten palkkaerojen minimointi hakemalla optimointimenetelmällä sakkofunktion minimikohtaa kuvattavan kohteen liikkeistä aiheutuvien virhetekijöiden eliminoimiseksi.
Keksinnön ansiosta onnistutaan eliminoimaan potilasliikkeistä aiheutuvia virhetekijöi- 20 tä lääketieteellisessä röntgenkuvantamisessa, jossa kuvauskulma on rajoitettu ja/tai . potilaasta otettavien kuvien määrä on rajoitettu, esimerkiksi 5 asteen kuvauskulman • · · .1 .* välein.
• · · • · • · • « • · « ::.V Kuvioluettelo • · * * ^ ·*: 25 • · ·
Kuvio 1 esittää esimerkkikuvion lääketieteellisestä röntgenkuvauslaitteesta.
• * * ·
• M
Kuvio 2 esittää menetelmälohkokaavion keksinnön mukaisesta menetelmästä.
• * · • · · * · * • t» 30 Keksinnön yksityiskohtainen selostus · · » * · * · * ·
Keksinnön mukaiset toteutukset soveltuvat edullisimmin käytettäviksi lääketieteelli- ,···. sessä röntgenkuvauksessa, jossa potilasta ei säteilytetä kauttaaltaan joka suunnas- • · ta, koska potilaan saamaa säteilymäärää pitää minimoida tai koska ylipäätään ei ole * ·· 35 tarvetta säteilyttää potilasta kuin rajoitetun kulman alueelta. Hammaslääketieteelli- 4 sessä röntgenkuvauksessa panoraamakuvauslaitteistolla suoritettava kuvaus on hyvä esimerkki lääketieteellisestä röntgenkuvauksesta, jossa potilasta ei ole tarvetta säteilyttää kuin rajoitetun kulman alueelta, jotta tarvittavat kuvat potilaan hampaistosta tai muualta pään tai niskan alueelta saadaan otettua.
5
Kuvio 1 esittää esimerkkikuvion hammaslääketieteellisestä panoraamakuvauslaitteis-tosta, jolla voidaan muodostaa kolmiulotteinen röntgenkuvainformaatio kuvattavasta kohteesta. Kuvion 1 mukaiseen panoraamakuvauslaitteistoon 10 kuuluu pystyrunko 11, josta ulkonee vaakarunko 10, jonka varaan on ripustettu kääntöakselin 6 ympäri 10 kääntyväsi! C-kaari 12, jonka yhteen pystyhaaraan 14 on jäljestetty röntgen-sädelähde, jonka fokusta on merkitty viitenumerolla 1 ja sen läheisyydessä olevaa primäärikollimaattonä on merkitty viitenumerolla 6. Toiseen pystyhaaraan 15 on järjestetty rakokamera, joka käsittää detektorin 7, kuten esimerkiksi CCD detektorin.
15 Panoraamakuvauksessa kuvattava kohde asetetaan C-kaaren 12 haaraosien väliin tarkoituksenmukaisten ohjaimien ja tukien avulla, jonka jälkeen röntgensädelähde käynnistetään ja C-kaarta pyöritetään kääntöakselin 6 ympäri, jolloin primäärikolli- maattorin 5 aukko on valittu siten, että olennaisesti pystytasossa oleva sädekeila 7 suunnataan kohteeseen kohdistuen C-kaaren 12 haaraosassa 15 olevan rakokame- 20 ran olennaisesti pystysuunnassa olevalle raolle. Kohteen läpäissyt säteily osuu mai- t.# . nitun raon kautta rakokameran detektorille 7, josta vastaanotetusta röntgensäteilys- • · · .1 tä muodostunut kuvainformaatio siirretään tyypillisesti kuvankäsittelyelektroniikan • · · I kautta tietokoneelle.
• aa * « t ♦ 1· 1 • aa • a ***** 25 Kolmiulotteinen röntgenkuvainformaatio muodostetaan kuvion 1 mukaisella laitteella • · ♦ siten, että kuvattavasta kohteesta otetaan 2D-projektiokuvia esimerkiksi 50 asteen • · **··1 laajuisen rajoitetun kulman alueelta. Tämän jälkeen projektiokuvien muodossa ole vaa kaksiulotteista röntgenkuvainformaatiota käsitellään tietokoneella laskennallises- • · · ti siten, että kuvatusta kohteesta muodostuu kolmiulotteista röntgenkuvainformaa- * · · • · **··1 30 tiota. Patentissa US6,990,174 (J. Eskelinen) on kerrottu yksityiskohtaisemmin, kuin- ka panoraamakuvauslaitteistolla otetaan projektiokuvia kuvattavasta kohteesta. Tä-män tyyppinen 3D rekonstruktiolaskenta edellyttää laskennalle syötteenä käytettävi- a a a .··1. en 2D projektiokuvien geometrian tarkkaa tuntemista suhteessa potilaaseen.
• a a a a a a a a Φ aa a a 5
Keksinnön edullisissa toteutusmuodoissa suoritetaan toimenpiteitä, joiden perusteella onnistutaan eliminoimaan, jopa automatisoidusta kuvattavan kohteen liikkeistä aiheutuvia virhetekijöitä lääketieteellisessä röntgenkuvantamisessa. Kuvausalueelle sijoitetaan kohdistusmerkkejä, jotka ovat kuvattavaan kohteeseen eli potilaaseen 5 nähden kiinteästi kytköksissä. Täten kohdistusmerkit liikahtavat silloin kun potilaskin liikahtaa.
Röntgenkuvaustilanteesta muodostetaan malligeometria kullekin laitetyypille tai jopa laiteyksilölle siten, että kuvataan mallikappale, joka käsittää esimerkiksi 30 kohdis-10 tusmerkkiä tarkasti tunnetuissa paikoissaan. Malligeometria mallintaa kolmiulotteisessa koordinaatistossa olevien kohdistusmerkkien sijainteja yhdessä tai useammassa kaksiulotteisessa kuvassa. Koska malligeometria on muodostettu kuvaustapahtu-man aikaisiin kuvausliikkeisiin perustuen, ja malligeometria kalibroidaan kullekin laitetyypille, jopa laiteyksikölle erikseen, ovat malligeometriaan perustuvat arviot 15 kohdistusmerkkien sijainneista melko tarkkoja.
Malligeometrian käsittämän informaation perusteella määritetään täten arviot kahden tai useamman, esimerkiksi 30:n, kohdistusmerkin sijainnista röntgenkuvausta it-teeseen virtuaalisesti suhteutetussa kolmiulotteisessa koordinaatistossa. Sen jälkeen 20 kun varsinainen potilaan kuvaus, kuvausalueen käsittämine kohdistusmerkkeineen, , , on suoritettu, muodostetaan ilman mainitun malligeometrian hyödyntämistä arvauk- • · · " set kohdistusmerkkien sijainneista ja/tai asennoista (toisiinsa nähden). Malligeomet- • * * ; ·’ rian perusteella määritettyjen sijaintien ja arvausten perusteella määritetään arvioi- • · · : dut eli todennäköisimmät paikat kohdistusmerkeille.
*·« 25 *·ί·* Kun arvioidut paikat kohdistusmerkeille ovat määritettyjä, keksinnön edullisessa ♦ *** *·..·* toteutusmuodossa valitaan otollisimmaksi katsottu kohdistusmerkkien hakujärjestys ja otollisimmaksi katsottu hakualueen muoto. Kohdistusmerkkien hakua röntgenku- • · · V · vainformaatiosta suoritetaan automaattisella kohdistusmerkkien tunnistusmenetel- ·»· 30 mällä. Kohdistusmerkkien automaattinen tunnistusmenetelmä voi perustua esimer- :*·*; kiksi patenttihakemuksessa US2005129296 (H. Setälä) esitettyyn menetelmään, • · ·'*. jossa kohdistusmerkkien automaattinen hahmontunnistus perustuu intensiteettien
»M
.1. gradienttivektorien suuntien laskemiseen. Intensiteettien gradienttivektorien perus- teella määritetään projektiokuvasta hakualue, missä intensiteettien gradienttivekto- • · t * « · * * 35 rien suunta muuttuu ennalta määrätyissä rajoissa.
6
Kun useamman kuin yhden kohdistusmerkin sijaintitieto on saatu automaattisella tunnistusmenetelmällä, suoritetaan arviointien mukaisten kohdistusmerkkien sijaintien ja automaattisella tunnistusmenetelmällä saatujen kohdistusmerkkien sijaintien välisten palkkaerojen minimointi hakemalla optimointimenetelmällä sakkofunktion 5 minimikohtaa kuvattavan kohteen liikkeistä aiheutuvien virhetekijöiden eliminoimiseksi. Menetelmän edetessä voidaan muuttaa optimointimenetelmällä röntgenku-vainformaation hakualueen kokoa, josta kohdistusmerkkien sijainnit automaattisella tunnistusmenetelmällä haetaan. Sakkofunktio käsittää ensimmäisenä terminä A(x) arviointien mukaisten kohdistusmerkkien sijaintien ja automaattisella tunnistusme-10 netelmällä määritettyjen kohdistusmerkkien sijaintien neliöllisen summan. Sakko-funktion toiseksi termiksi B(x) määritetään arviointien mukaisten kohdistusmerkkien sijaintien ja automaattisella tunnistusmenetelmällä määritettyjen kohdistusmerkkien sijaintien väliset poikkeamat, joille lasketaan neliöllinen summa käytettäväksi sakko-funktion toisena terminä. Sakkofunktion toinen termi tarkoittaa siis potilaan liikkei-15 den mitoille laskettavaa "sakkoa". Koska kuvausteknisesti eri liikesuuntien haittaa-vuuksilla on eroja, niin laskennallisesti voidaan joitain liikesuuntia sakottaa enemmän kuin toisia.
Kun keksinnön mukaisen toteutuksen menetelmävaiheet on suoritettu kertaalleen, 20 muuttuu keksinnön mukaisen menetelmän toteutus siten, että ilman malligeometri- . . an hyödyntämistä tehtäviä arvauksia kohdistusmerkkien sijainneista ei enää tarvita.
* * » .* .* Seuraavalla menetelmäkierroksella voidaan nimittäin hyödyntää lähtötietona ensim-
• » I
; ;* mäisellä menetelmäkierroksella saavutettua 3D informaatiota yhden tai useamman • · * kohdistusmerkin sijainnista röntgenkuvauslaitteeseen (virtuaalisesti) suhteutettuun • · ***** 25 3D-koordinaatistoon kuvattavan kohteen kuvaustilanteen aikana.
• · · * · ♦ ··· • · · • · *··' Koska ei voida tietää tarkasti missä paikassa ja asennossa potilas ja potilaan muka na liikkuvat kohdistusmerkit liikkuvat kuvaustapahtuman aikana, keksinnön mukais- ··» • · · *·' * ten menetelmäkierrosten edetessä varmuus kohdistusmerkkien paikoista ja asen- ··· *···*’ 30 noista tarkentuu jatkettaessa laskentoja kohti sakkofunktion minimikohtaa, jotta :*·’: potilasliikkeistä aiheutuvat virhetekijät saadaan eliminoiduiksi.
• · · • · • i • · · .···. Keksinnön mukaisessa toteutusmuodossa käytettävästä sakkofunktiosta esitetään • t tässä esimerkkinä: • ·· * * 35 7 f(x) ~ Σ IMGMRK (*)~ ^ IMG,MSK | DOF^DOF (*))
IMG MRK DOF
, joka muodostuu sanallisesti määritetyistä ensimmäisestä termistä A(x) ja toisesta termistä B(x).
5 d{x) = 2 Σ|^ IMG MRK (*) _ ^ IMG MRK \
IMGMRK
B(x)= Σ^ΩΟρΔίΧνΜΥ
DOF
10 Kaavan yksittäiset tekijät ovat: - f kuvaa sakkofunktion arvon laskentaa funktion f optimoitavalle parametrivektorille x.
- IMG käy röntgenkuvainformaatioita eli yksittäisiä kuvia läpi.
- MRK käy automaattisella tunnistusmenetelmällä haettuja kohdistusmerkkejä läpi.
15 - M on malligeometriassa muodostetun kohdistusmerkin 2D sijainti kuvatasossa pa rametrien arvolla x.
- D on automaattisella tunnistusmenetelmällä haettujen kohdistusmerkkien 2D paikka kuvatasossa.
- DOF käy läpi liikesuuntien vapausasteet, joita on yhteensä 6 (3 rotaatiosuuntaa + • » 20 3 translaatiosuuntaa).
• · ί - W on painokerroin kunkin liikesuunnan vapausasteelle.
··« · .··*. - Iso delta on sakotettavan liikesuunnan vapausasteen muutoksen laskenta para- . metrien arvolla x.
• i · ·«· ··· • · * * 25 Sakkofunktion painokertoimet W ja sakotettavat liikesuuntien vapausasteet riippuvat .···, potilaan asennosta laitteessa ja potilastuennan jäykkyydestä eri suuntiin. Parhaat • ♦ · painokertoimien arvot ja suurimmat potilasliikkeen suunnat voidaan selvittää kokeel- *·* lisesti.
*· · * ♦ ♦ • · • * ··♦ 30 Kuviossa 2 on esitetty menetelmälohkokaavion muodossa keksinnön mukaisen me-netelmäkierroksen vaiheet: ··« a) Ensimmäisessä menetelmävaiheessa 200 kuvataan röntgensäteilyllä kohdistus-merkkejä käsittävä mallikappale.
8 b) Toisessa menetelmävaiheessa 202 muodostetaan malligeometria röntgenkuvaustila nteesta.
c) Kolmannessa menetelmävaiheessa 204 suoritetaan röntgenkuvaus kuvattavasta kohteesta.
5 d) Neljännessä menetelmäaskeleessa 206 muodostetaan arvaukset kohdistusmerk-kien sijainneista röntgenkuvauksen aikana.
e) Viidennessä menetelmävaiheessa 208 määritetään malligeometrian perusteella ja arvausten perusteella todennäköisimmät sijainnit kohdistusmerkeille.
f) Kuudennessa menetelmävaiheessa 210 haetaan automaattisella tunnistusmene-10 telmällä kohdistusmerkkien sijainnit röntgenkuvainformaatiosta.
g) Seitsemännessä menetelmävaiheessa 212 verrataan kohdistusmerkkien arvioituja sijainteja ja haettuja sijainteja.
h) Kahdeksannessa menetelmävaiheessa 214 mainitun vertailun perusteella hae-taan optimointimenetelmällä sakkofunktion minimikohtaa kuvattavan kohteen liik- 15 keistä aiheutuvien virhetekijöiden eliminoimiseksi.
Kun menetelmäkerros on suoritettu kertaalleen, ei tarvita enää menetelmäaskeleessa 206 muodostettavia arvauksia vaan menetelmän jo toisella menetelmäkierroksel-la voidaan hyödyntää ensimmäisellä menetelmäkierroksella muodostettua potilaan 20 kuvaustilanteen 3D informaatiota yhden tai useamman kohdistusmerkin sijoittumi- . . sesta röntgenkuvauslaitteeseen suhteutettuun 3D koordinaatistoon.
• · · ♦ ♦· • » *· * ♦ ♦ · | ·* Keksinnön mukaista menetelmää voidaan hyödyntää monenlaisissa lääketieteenisis- • · · ! sä röntgenkuvauslaitteissa, joissa röntgenkuvauksen aikaiset potilasliikkeet aiheut- *··.* 25 tavat röntgenkuvainformaatioon virhetekijöitä. Röntgenkuvauslaite käsittää kuvaus- välineinä röntgenlähteen röntgensäteilyn muodostamiseksi ja detektorin röntgensä- ··· teilyn vastaanottamiseksi, jota kautta röntgenkuvainformaatio muodostuu.
• · · : Keksinnön mukainen röntgenkuvauslaitteisto käsittää röntgenkuvauslaitteen lisäksi • * · 30 tietokoneyksikön, jolle röntgenkuvauslaitteella kuvattu röntgenkuvainformaatio siir- ·.·. retään joko langallisesti tai langattomasti. Tietokoneyksikkö käsittää välineet, joilla • · .*··. toteutetaan keksinnön mukaisia menetelmäaskelia. Kyseiset välineet ovat esimerkik- ··» si prosessoripohjaisia ohjelmistototeutuksia. Tietokoneyksikkö voi sijaita röntgenku- • t !**. vauslaitteen yhteydessä tai pitkienkin tiedonsiirtoyhteyksien etäisyydellä röntgenku- • « · * 35 vauslaitteesta.
5 9
Edellä esitettyä yksityiskohtaisempia teknisiä toteutustapoja ei ole esitetty, koska ne on mahdollista toteuttaa laiteteknisesti, elektronisesti ja ohjelmoidusti tunnetun tekniikan mukaisilla toteutustavoilla.
Vaikka keksintöä on edellä esitetty viitaten oheisiin kuvioihin ja selostukseen, ei keksintö ole kuitenkaan rajoittunut niihin, vaan keksintöä voidaan muunnella patenttivaatimusten sallimissa rajoissa.
· • · • »i • · M · • · · · « · • · • · t • I « ··· · ··· • · • · f1· * I · • · · • · · • · · • · • · *«· *··
• · I
♦ · ♦ • · · • · • · «·· ** f * · · • · • · ·1# • · • · • · · »M « · • ♦ ··· • · · • 1 · •
Claims (16)
1. Menetelmä kuvattavan kohteen liikkeistä aiheutuvien virhetekijöiden eliminoimiseksi röntgenkuvantamisessa, jossa menetelmässä suoritetaan röntgenkuvaus ku-5 vattavasta kohteesta röntgenkuvainformaation muodostamiseksi (204), tunnettu siitä, että - muodostetaan malligeometria röntgenkuvaustilanteesta, jossa muodostamisessa määritetään kahden tai useamman kohdistusmerkin sijainti röntgenkuvauslaittee-seen suhteutetussa koordinaatistossa (202), 10. kun röntgenkuvaus kuvattavasta kohteesta on suoritettu, muodostetaan arvaukset kohdistusmerkkien sijainneista kuvaustapahtuman aikana (206), - malligeometrian perusteella määritettyjen sijaintien ja arvausten perusteella määritetään arvioidut eli todennäköisimmät sijainnit kohdistusmerkeille (208), - käytetään automaattista kohdistusmerkkien tunnistusmenetelmää kohdistusmerk-15 kien sijaintien hakemiseen hakualueelta röntgenkuvainformaatiosta (210), - ja kun ainakin kahden kohdistusmerkin sijainnit on haettu automaattisella kohdistusmerkkien tunnistusmenetelmällä, suoritetaan arvioitujen kohdistusmerkkien sijaintien ja automaattisella tunnistusmenetelmällä haettujen kohdistusmerkkien sijaintien välisten palkkaerojen (212) kohdistaminen kuvattavan kohteen liikkeistä 20 aiheutuvien virhetekijöiden eliminoimiseksi. • · • · » • ·· • · ** t
• *,.* 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että palkkaerojen ·.· j kohdistaminen suoritetaan hakemalla funktion minimikohtaa i·· • · • · ·♦· ί,·*ί 25
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään op- timointimenetelmää funktion minimikohdan hakemisessa.
·* 4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytettävänä • ·φ funktiona on sakkofunktio. 30 • · • * .···.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että malligeometria ·♦· 1. muodostetaan kuvaamalla röntgensäteilyllä kohdistusmerkkejä käsittävä mallikappa- *:**! ie. • · ♦ • *♦ • · 11
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muutetaan optimointimenetelmällä nöntgenkuvainformaation hakualueen kokoa.
7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sakkofunktio 5 käsittää ensimmäisenä terminä arvioitujen kohdistusmerkkien sijaintien ja automaattisella tunnistusmenetelmällä määritettyjen kohdistusmerkkien sijaintien neliöllisen summan.
8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että määritetään 10 arvioitujen kohdistusmerkkien sijaintien ja automaattisella tunnistusmenetelmällä määritettyjen kohdistusmerkkien sijaintien väliset poikkeamat, joille lasketaan neliöl-linen summa käytettäväksi sakkofunktion toisena terminä.
9. Röntgenkuvauslaitteisto kuvattavan kohteen liikkeistä aiheutuvien virhetekijöiden 15 eliminoimiseksi röntgenkuvantamisessa käsittäen kuvausvälineet (kuvio 1), joilla suoritetaan röntgenkuvaus kuvattavasta kohteesta röntgenkuvainformaation muodostamiseksi, tunnettu siitä, että röntgenkuvauslaitteisto käsittää: - välineet malligeometrian muodostamiseksi röntgenkuvaustilanteesta, jossa muo- 20 dostamisessa määritetään kahden tai useamman kohdistusmerkin sijainti röntgen- !,1·· kuvauslaitteeseen suhteutetussa koordinaatistossa, • - välineet, joilla muodostetaan arvaukset kohdistusmerkkien röntgenkuvauksen ai- φ · ·.·: loisista sijainneista, - välineet, joilla määritetään arvioidut eli todennäköisimmät sijainnit kohdistusmer-25 keille malligeometrian perusteella määritettyjen sijaintien ja arvausten perusteella, ··· - välineet automaattisen kohdistusmerkkien tunnistusmenetelmän käyttämiseksi kohdistusmerkkien sijaintien hakemiseen hakualueelta röntgenkuvainformaatiosta, ··· v Σ -ja röntgenkuvauslaitteisto käsittää välineet kohteen liikkeistä aiheutuvien virheteki- joiden eliminoimiseksi siten, että kun ainakin kahden kohdistusmerkin sijainti on « :v. 30 haettu automaattisella kohdistusmerkkien tunnistusmenetelmällä, suoritetaan arvioi- • » ·2’· tujen kohdistusmerkkien sijaintien ja automaattisella tunnistusmenetelmällä haettu- ··· y..' jen kohdistusmerkkien sijaintien välisten palkkaerojen kohdistaminen. • · ··· · • « · * ·1 2 • · 12
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen röntgenkuvauslaitteisto, tunnettu siitä, että röntgenkuvauslaitteisto käsittää välineet hakea funktion minimikohtaa palkkaerojen kohdistamisessa.
11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen röntgenkuvauslaitteisto, tunnettu siitä, että röntgenkuvauslaitteisto käsittää välineet käyttää optimointimenetelmää funktion minimikohdan hakemisessa.
12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen röntgenkuvauslaitteisto, tunnettu siitä, että 10 röntgenkuvauslaitteisto käsittää välineet hyödyntää sakkofunktiota menetelmässä käytettävänä funktiona.
13. Patenttivaatimuksen 9 mukainen röntgenkuvauslaitteisto, tunnettu siitä, että röntgenkuvauslaitteisto käsittää malligeometrian muodostamista varten mallikappa- 15 leen, jossa on kohdistusmerkkejä.
14. Patenttivaatimuksen 9 mukainen röntgenkuvauslaitteisto, tunnettu siitä, että röntgenkuvauslaitteisto käsittää välineet, joilla muutetaan optimointimenetelmällä röntgenkuvainformaation hakualueen kokoa. 20 • · •.'♦f
15. Patenttivaatimuksen 9 mukainen röntgenkuvauslaitteisto, tunnettu siitä, että • · · : röntgenkuvauslaitteisto käsittää välineet, joilla hyödynnetään sakkofunktiota, joka • · · käsittää ensimmäisenä terminä arvioitujen kohdistusmerkkien sijaintien ja automaat- • · · '·.,/· tisella tunnistusmenetelmällä määritettyjen kohdistusmerkkien sijaintien neliöllisen 25 summan. ·1· • « • · • · 2
16. Patenttivaatimuksen 9 mukainen röntgenkuvauslaitteisto, tunnettu siitä, että • · · ·’ röntgenkuvauslaitteisto käsittää välineet sakkofunktion hyödyntämiseksi siten, että • · 1 määritetään arvioitujen kohdistusmerkkien sijaintien ja automaattisella tunnistus-30 menetelmällä määritettyjen kohdistusmerkkien sijaintien väliset poikkeamat, joille * 2 :3· lasketaan neliöllinen summa käytettäväksi sakkofunktion toisena terminä. • · · ··· • « • ♦ ·♦· · * · · 2 • ·· 3 ♦ · 13
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20060532A FI120760B (fi) | 2006-05-31 | 2006-05-31 | Menetelmä ja laitteisto lääketieteelliseen röntgenkuvantamiseen |
| US11/753,939 US7494277B2 (en) | 2006-05-31 | 2007-05-25 | Method and apparatus for medical X-radiography |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20060532A FI120760B (fi) | 2006-05-31 | 2006-05-31 | Menetelmä ja laitteisto lääketieteelliseen röntgenkuvantamiseen |
| FI20060532 | 2006-05-31 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20060532A0 FI20060532A0 (fi) | 2006-05-31 |
| FI20060532A FI20060532A (fi) | 2007-12-01 |
| FI120760B true FI120760B (fi) | 2010-02-26 |
Family
ID=36539980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20060532A FI120760B (fi) | 2006-05-31 | 2006-05-31 | Menetelmä ja laitteisto lääketieteelliseen röntgenkuvantamiseen |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7494277B2 (fi) |
| FI (1) | FI120760B (fi) |
Families Citing this family (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7370212B2 (en) | 2003-02-25 | 2008-05-06 | Microsoft Corporation | Issuing a publisher use license off-line in a digital rights management (DRM) system |
| US20060242406A1 (en) * | 2005-04-22 | 2006-10-26 | Microsoft Corporation | Protected computing environment |
| US8347078B2 (en) * | 2004-10-18 | 2013-01-01 | Microsoft Corporation | Device certificate individualization |
| US20060089917A1 (en) * | 2004-10-22 | 2006-04-27 | Microsoft Corporation | License synchronization |
| US8176564B2 (en) * | 2004-11-15 | 2012-05-08 | Microsoft Corporation | Special PC mode entered upon detection of undesired state |
| US20060106920A1 (en) * | 2004-11-15 | 2006-05-18 | Microsoft Corporation | Method and apparatus for dynamically activating/deactivating an operating system |
| US8336085B2 (en) | 2004-11-15 | 2012-12-18 | Microsoft Corporation | Tuning product policy using observed evidence of customer behavior |
| US8464348B2 (en) * | 2004-11-15 | 2013-06-11 | Microsoft Corporation | Isolated computing environment anchored into CPU and motherboard |
| US8438645B2 (en) | 2005-04-27 | 2013-05-07 | Microsoft Corporation | Secure clock with grace periods |
| US8725646B2 (en) | 2005-04-15 | 2014-05-13 | Microsoft Corporation | Output protection levels |
| US9436804B2 (en) | 2005-04-22 | 2016-09-06 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Establishing a unique session key using a hardware functionality scan |
| US9363481B2 (en) | 2005-04-22 | 2016-06-07 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Protected media pipeline |
| US20060265758A1 (en) | 2005-05-20 | 2006-11-23 | Microsoft Corporation | Extensible media rights |
| US8353046B2 (en) * | 2005-06-08 | 2013-01-08 | Microsoft Corporation | System and method for delivery of a modular operating system |
| US8121361B2 (en) | 2006-05-19 | 2012-02-21 | The Queen's Medical Center | Motion tracking system for real time adaptive imaging and spectroscopy |
| FI120760B (fi) * | 2006-05-31 | 2010-02-26 | Palodex Group Oy | Menetelmä ja laitteisto lääketieteelliseen röntgenkuvantamiseen |
| WO2010064287A1 (ja) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | 株式会社 島津製作所 | 放射線撮像装置 |
| US8363919B2 (en) * | 2009-11-25 | 2013-01-29 | Imaging Sciences International Llc | Marker identification and processing in x-ray images |
| US9082182B2 (en) * | 2009-11-25 | 2015-07-14 | Dental Imaging Technologies Corporation | Extracting patient motion vectors from marker positions in x-ray images |
| US9826942B2 (en) * | 2009-11-25 | 2017-11-28 | Dental Imaging Technologies Corporation | Correcting and reconstructing x-ray images using patient motion vectors extracted from marker positions in x-ray images |
| US9082177B2 (en) * | 2009-11-25 | 2015-07-14 | Dental Imaging Technologies Corporation | Method for tracking X-ray markers in serial CT projection images |
| US9082036B2 (en) * | 2009-11-25 | 2015-07-14 | Dental Imaging Technologies Corporation | Method for accurate sub-pixel localization of markers on X-ray images |
| US8180130B2 (en) * | 2009-11-25 | 2012-05-15 | Imaging Sciences International Llc | Method for X-ray marker localization in 3D space in the presence of motion |
| EP2747641A4 (en) | 2011-08-26 | 2015-04-01 | Kineticor Inc | METHOD, SYSTEMS AND DEVICES FOR SCAN INTERNAL MOTION CORRECTION |
| US9305365B2 (en) | 2013-01-24 | 2016-04-05 | Kineticor, Inc. | Systems, devices, and methods for tracking moving targets |
| US9717461B2 (en) | 2013-01-24 | 2017-08-01 | Kineticor, Inc. | Systems, devices, and methods for tracking and compensating for patient motion during a medical imaging scan |
| US10327708B2 (en) | 2013-01-24 | 2019-06-25 | Kineticor, Inc. | Systems, devices, and methods for tracking and compensating for patient motion during a medical imaging scan |
| CN109008972A (zh) | 2013-02-01 | 2018-12-18 | 凯内蒂科尔股份有限公司 | 生物医学成像中的实时适应性运动补偿的运动追踪系统 |
| US9542762B2 (en) * | 2013-02-21 | 2017-01-10 | Hitachi, Ltd. | X-ray CT apparatus and image reconstruction method |
| CN106572810A (zh) | 2014-03-24 | 2017-04-19 | 凯内蒂科尔股份有限公司 | 去除医学成像扫描的预期运动校正的系统、方法和装置 |
| EP3188660A4 (en) | 2014-07-23 | 2018-05-16 | Kineticor, Inc. | Systems, devices, and methods for tracking and compensating for patient motion during a medical imaging scan |
| EP3273861A1 (en) * | 2015-03-27 | 2018-01-31 | 3Shape A/S | A method of reducing the x-ray dose in an x-ray system |
| US9943247B2 (en) | 2015-07-28 | 2018-04-17 | The University Of Hawai'i | Systems, devices, and methods for detecting false movements for motion correction during a medical imaging scan |
| WO2017091479A1 (en) | 2015-11-23 | 2017-06-01 | Kineticor, Inc. | Systems, devices, and methods for tracking and compensating for patient motion during a medical imaging scan |
| JP7373980B2 (ja) * | 2019-11-29 | 2023-11-06 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | Ｘ線診断装置、およびマーカ検出プログラム |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3743594B2 (ja) | 1998-03-11 | 2006-02-08 | 株式会社モリタ製作所 | Ｃｔ撮影装置 |
| FI20031835A (fi) | 2003-12-15 | 2005-06-16 | Instrumentarium Corp | Menetelmä ja järjestelmä referenssimerkin paikantamiseksi digitaalisista projektiokuvista |
| US6990174B2 (en) | 2003-12-15 | 2006-01-24 | Instrumentarium Corp. | Method and apparatus for performing single-point projection imaging |
| US7097357B2 (en) * | 2004-06-02 | 2006-08-29 | General Electric Company | Method and system for improved correction of registration error in a fluoroscopic image |
| FI120760B (fi) * | 2006-05-31 | 2010-02-26 | Palodex Group Oy | Menetelmä ja laitteisto lääketieteelliseen röntgenkuvantamiseen |
-
2006
- 2006-05-31 FI FI20060532A patent/FI120760B/fi active IP Right Grant
-
2007
- 2007-05-25 US US11/753,939 patent/US7494277B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI20060532A (fi) | 2007-12-01 |
| FI20060532A0 (fi) | 2006-05-31 |
| US7494277B2 (en) | 2009-02-24 |
| US20070280422A1 (en) | 2007-12-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI120760B (fi) | Menetelmä ja laitteisto lääketieteelliseen röntgenkuvantamiseen | |
| CN111031933B (zh) | 确定外部固定装置的调节处方的方法和系统 | |
| EP3387997B1 (en) | Medical imaging device and method controlling one or more parameters of a medical imaging device | |
| US10172574B2 (en) | Interventional X-ray system with automatic iso-centering | |
| JP7125700B2 (ja) | Ｘ線透視装置およびｘ線透視方法 | |
| DK1815794T3 (en) | Dental X-ray device and method for positioning a patient therein | |
| JP5600272B2 (ja) | 放射線撮影装置および方法並びにプログラム | |
| KR101695267B1 (ko) | 환자를 위치결정하기 위한 위치결정 유닛, 영상 획득 장치, 및 위치결정 보조물을 광학적으로 생성하기 위한 방법 | |
| US20210166424A1 (en) | Methods and systems of registering a radiographic image and a 3d model of an external fixation device | |
| CN101809620B (zh) | 通过标志跟踪对运动伪像进行图像处理 | |
| US8900113B2 (en) | Tracking of tumor location for targeted radiation treatment | |
| JP6533991B2 (ja) | 医用画像処理装置、方法、プログラム及び放射線治療装置 | |
| Scarvell et al. | New registration algorithm for determining 3D knee kinematics using CT and single‐plane fluoroscopy with improved out‐of‐plane translation accuracy | |
| JP2015029793A (ja) | 放射線治療システム | |
| Lichti et al. | Rigorous geometric self-calibrating bundle adjustment for a dual fluoroscopic imaging system | |
| Dang et al. | Robust methods for automatic image‐to‐world registration in cone‐beam CT interventional guidance | |
| JP2017035314A (ja) | 放射線治療装置、方法及びプログラム | |
| CN112515766B (zh) | 用于将x射线图像数据组与导航系统配准的方法和系统 | |
| JP7359860B2 (ja) | モノスコピック放射線画像と３次元モデルの登録方法およびシステム | |
| TWI669105B (zh) | Local three-dimensional image forming system and method thereof | |
| Rino Neto et al. | Evaluation of radiographic magnification in lateral cephalograms obtained with different X-ray devices: experimental study in human dry skull | |
| JP2023554160A (ja) | ナビゲーションサポート | |
| KR102619994B1 (ko) | 의용 화상 처리 장치, 기억 매체, 의용 장치, 및 치료 시스템 | |
| WO2022116114A1 (zh) | 监测方法、装置及计算机存储介质 | |
| Alvarez-Gomez et al. | Comparison of Similarity Measurements and Optimizers for Intraoperative Registration of 2D C-arm Images with Preoperative CT Data in Computer-Assisted Spine Surgery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 120760 Country of ref document: FI |