FI123452B - Menetelmä ja sen toteuttava laite röntgenkuvauksen suorittamiseksi - Google Patents

Description

Menetelmä ja sen toteuttava laite röntgenkuvauksen suorittamiseksi Keksinnön ala 5 Tomografinen röntgenkuvantaminen (CT, Computed Tomography) on tärkeässä asemassa muodostettaessa kuvattavan kohteen sisäisestä rakenteesta kolmiulotteista kuvainformaatiota.

Tunnettu tekniikka 10

Tomografinen röntgenkuvantaminen suoritetaan ottamalla tyypillisesti satoja projek-tiokuvia kohteen ympäriltä joko pulssittaen säteilyä tai jatkuvalla säteilyllä. Projek-tiokuvat syötetään rekonstruktioalgoritmiin, joka laskee volumetrisen mallin kuvatusta kohteesta otettujen projektiokuvien sekä laitteen geometrian perusteella.

15

Tunnetun tekniikan mukaiseen kartiokeilaröntgenkuvaukseen eli CBCT-kuvantami-seen (Cone Beam Computed Tomography) soveltuvat röntgendetektorit ovat iso pinta-alaisia ja kalliita. Tästä johtuu, että myös CBCT-laitteista tulee kalliita ja haittapuolena on myös se, että ison pinta-alan detektoria ei voida kehittää ominaisuuk-20 siltaan yhtä edistykselliseksi kuin pienemmän pinta-alan detektoria. Ison pinta-alan detektori vaatii myös röntgenlähteeltä eli röntgenputkipäältä enemmän, koska pri-maarikeilan pitäisi olla hyvälaatuinen koko röntgendetektorin alueella.

Lähinnä olevana tunnettuna tekniikkana esitetään hakijan oma aiempi patenttiha- 25 kemus WO 2007/020318 "X-ray imaging apparatus and x-ray imaging method for c0 eccentric CT scanning", jossa esitetään menetelmä ja laite tomografisen kartiokeila- £3 röntgenkuvauksen toteuttamiseksi siten, että röntgenlähteen ja röntgendetektorin g välinen pyöri m iskeski piste on järjestetty siirtymään pitkin ennalta määrättyä reittiä g kannatinvälineiden kääntyessä pyörimisakselin ympäri, jolloin kuvautumisaluetta x 30 saadaan kasvatettua samoilla kuvausarvoilla tai valinnaisesti säteilyannosta voidaan “ pienentää kuvautumisalueen pysyessä ennallaan verrattuna tapaukseen, jossa mai- σ> g nittu pyörimiskeskipiste yhtyy pyörimisakseliin. Julkaisussa WO 2007/020318 esite-

LO

g tyn kuvausmenetelmän tavoitteena on tehostaa kuvauspinta-alan hyödyntämistä o siten, että saavutetaan suurempi kuvauspinta-ala (field of view =FOV) muilla avuin 35 kuin röntgendetektorin pinta-alaa kasvattamalla tai laitteen geometrisiä parametre- 2 jä, esimerkiksi SID ja suurennuskerroin, muuttamalla. Kyseisen toteutuksen ongelmana on kuitenkin laitekoon kasvaminen, mikä estää sen kustannusedun saavuttamista, joka jonkin verran pienemmällä röntgendetektorilla saavutettaisiin. Ongelmana on myös, että potilaaseen kohdistuvien säteilytysmäärien pienentämisessä ei 5 päästä hyviin tuloksiin ilman, että kuvanlaatu huonontuisi.

Markkinoilla on niin sanottua offset -skannausta suorittavia laitteita, esimerkiksi So-redex:in valmistama Scanora 3D, joilla kuvauspinta-alaa, eli Field Of View (FOV), on saatu kasvatettua. Offset-skannauksen haittapuolena on se, että tarvitaan 360:n 10 asteen skannaus, josta täten seuraa laitteen koon kasvaminen.

Tunnettuna tekniikkana esitetään myös patenttihakemus FI20070768 (J. Morita Manufacturing Corporation), jossa esitetään laite röntgenkuvauksen toteuttamiseksi, jossa laitteessa voi olla valintamahdollisuuksia eri kuvausmuotojen välillä kuten esi-15 merkiksi valintamahdollisuus panoramaröngenkuvauksen tai offset skannaavan CT-röntgenkuvauksen suorittamiseksi. Kyseisen kaltaiset laitteet käsittävät välineistöä erilaisten kuvausmuotojen toteuttamiseksi, mikä lisää niiden valmistuskustannuksia. Julkaisussa FI20070768 esitettyjen laitetoteutusten haittapuolina ovat iso laitekoko ja se, että potilaaseen kohdistuvien säteilytysmäärien pienentämisessä ei päästä 20 hyviin tuloksiin ilman, että kuvanlaatu huonontuisi.

Keksinnön lyhyt selostus

Keksinnön tavoitteena on tietokonetomografinen röntgenkuvauslaite, jolla voidaan 25 esimerkiksi suorittaa tomografista röntgenkuvausta aiempaa pienemmillä röntgende-„ tektoreilla tarvitsematta kasvattaa kuvauslaitteen kokonaiskokoa, pienentäen rönt- ^ gendetektorin ja röntgenlähteen tarvitsemaa liikkuma-aluetta sekä monipuolistaen 4 röntgenkuvauksesta saatavaa kuvainformaatiota. Tämä saavutetaan menetelmällä g tietokonetomografian suorittamiseksi, jossa menetelmässä muodostetaan röntgen- x 30 lähteellä röntgensäteilyä, joka kollimoidaan koi I i maattori I la kuvattavaan kohteeseen

CC

ja vastaanotetaan kohteen läpäissyt röntgensäteily röntgendetektorilla kuvainfor-σ> g maation muodostamiseksi kuvattavasta kohteesta ja kyseistä röntgenkuvausta suo-

LO

§ ritetaan eri kuvauskulmista liikuttamalla röntgenlähdettä ja röntgendetektoria kuvat-

O

cm tavaan kohteeseen nähden. Menetelmässä hyödynnetään röntgensädelähteen ja 35 säteilyn vastaanottovälineiden välisen keskilinjan ja pyörimiskeskipisteen välistä off- 3 setiä siten, että: käyttäen ainakin yhtä röntgenkuvauksen offsetia suoritetaan kohteen röntgenkuvaus kuva informaation muodostamiseksi, muutetaan röntgenkuvauksen offsetia kunkin ainakin yhden seuraavan röntgenkuvauksen offsetin muodostamiseksi, käyttäen ainakin yhtä seuraavan röntgenkuvauksen offsetia suoritetaan 5 kohteen ainakin yksi seuraava röntgenkuvaus ainakin yhden seuraavan kuvainfor-maation muodostamiseksi ja yhdistetään mainitut kuvainformaatiot kohteen kolmiulotteisen kuvainformaation muodostamiseksi.

Keksinnön kohteena on myös laite tietokonetomografian suorittamiseksi käsittäen 10 röntgenlähteen röntgensäteilyn muodostamiseksi, kollimaattorin röntgensäteilyn kollimoimiseksi kuvattavaan kohteeseen, röntgendetektorin kohteen läpäisseen röntgensäteilyn vastaanottamiseksi kuvainformaation muodostamiseksi kuvattavasta kohteesta ja kannatinvälineet röntgenlähteen ja röntgendetektorin kannattamiseksi, ainakin kuvauksen aikana kohteen vastakkaisilla puolilla olevissa asemissa, jotka 15 kannatinvälineet ovat liitetyt laitteen runko-osaan pyörimisakselin ympäri kääntyväs-ti. Laite käsittää käyttövälineet kannatinvälineiden kääntämiseksi pyörimisakselin ympäri kyseisen röntgenkuvauksen suorittamiseksi eri kuvauskulmista liikuttamalla röntgenlähdettä ja röntgendetektoria kuvattavaan kohteeseen nähden hyödyntämällä röntgensädelähteen ja säteilyn vastaanottovälineiden välisen keskilinjan ja pyöri-20 miskeskipisteen välistä offsetia käyttämällä ainakin yhtä röntgenkuvausvaiheen off setia suoritettaessa kohteen röntgenkuvausvaihe kuvainformaation muodostamiseksi, asemointivälineet offsetin muuttamiseksi ainakin yhden seuraavan röntgenkuvausvaiheen offsetiksi kohteen ainakin yhtä seuraavaa röntgen kuva usva ihetta varten, mainitut käyttövälineet ainakin yhden seuraavan röntgenkuvausvaiheen suorit-25 tamiseksi käyttämällä mainittua ainakin yhden seuraavan röntgenkuvausvaiheen co offsetia suoritettaessa kohteen ainakin yksi seuraava röntgenkuvausvaihe ainakin ^ yhden seuraavan kuvainformaation muodostamiseksi ja kuvankäsittely-yksikön mai- g nittujen kuvainformaatioiden yhdistämistä varten kohteen kolmiulotteisen kuvain- i σ> formaation muodostamiseksi, o x 30

X

Keksintö perustuu siihen, että kohteen röntgenkuvauksessa hyödynnetään röntgen-^ sädelähteen ja säteilyn vastaanottovälineiden välisen keskilinjan ja pyörimiskeskipis-

LO

§ teen välisen offsetin muuttamista kesken kuvaussession, joko kuvausjaksojen aikana o ^ tai kuvausjaksojen välillä siten, että kohteen röntgenkuvaus jaetaan kuvausjaksoi- 35 hin, joilla kohdetta kuvataan eri offseteilla. Kuvausjaksoissa eri offsetteja käyttäen 4 muodostetut kuva informaatiot yhdistetään kuvankäsittelyprosessissa kolmiulotteisen kuva informaation kohteesta muodostamiseksi.

Keksinnöllä saavutetaan se, että onnistutaan suorittamaan tomografista röntgenku-5 vausta aiempaa pienemmillä röntgendetektoreilla tarvitsematta kasvattaa kuvauslaitteen kokonaiskokoa. Keksinnön yhtenä etuna on, että röntgenkuvauslaitteessa voidaan pienentää röntgendetektorin ja röntgenlähteen tarvitsemaa liikkuma-aluetta, koska röntgendetektorin ja röntgenlähteen ei tarvitse pyöriä täyttä 360 astetta vaan esimerkiksi noin 180 asteen kuvausalue riittää. Tämä mahdollistaa esi-10 merkiksi CT kuvauksen perinteisellä panoramalaitteella, jossa röntgendetektorin ja röntgensädelähde eivät yhdessä pystypyörimään esimerkiksi 360 astetta. Lisäksi etuna on, että monipuolistetaan röntgenkuvauksesta saatavaa kuvainformaatiota. Erityisesti verrattuna tunnetun tekniikan skannaaviin offset-kuvauksiin keksinnön mukaisesti toteutettaessa röntgensäteilytys kohdistuu esimerkiksi hammaskaariku-15 vauksen kohteena olevaan potilaan päähän takaa päin, jolloin säteilylle herkät elimet tai kudokset saavat vähemmän efektiivistä säteilyannosta johtuen siitä, että merkittävä osa säteilystä on jo absorboitunut edeltävään kovaan kudokseen (luuhun). Säteilyn tulosuunnan valinnalla voidaan vaikuttaa sätei lyha ittoi hi n muissakin kuin hammaskuvauksessa, mikäli kuvausalue on pienempi kuin täysi 360 astetta.

20

Verrattuna tunnetun tekniikan mukaisiin CBCT-laitteisiin, joilla suoritetaan röntgenkuvausta skannaamalla 180 tai 360 astetta symmetrisesti, keksinnön mukaisen toteutuksen etuna on mahdollisuus käyttää röntgenlähdettä pienemmällä anodikulmal-la kuin tunnetun tekniikan mukaisissa toteutuksissa. Tällöin muodostuu kapeampi 25 sädekeila, jolla siroavan säteilyn määrä on vähäinen.

CO

^ Kuvioluettelo o g Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti erästä keksinnön mukaista röntgenkuvauslaitetta, x 30 joka soveltuu keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen.

cc J

Q_ O) £3 Kuvio 2 esittää tunnetun tekniikan mukaista symmetristä skannausta.

LO

co o o 35 sylinterin tasosta.

^ Kuvio 3 esittää tunnetun tekniikan mukaista offset-skannausta, poikkileikkauksena 5

Kuvio 4 havainnollistaa keksinnön ensimmäistä edullista toteutusmuotoa.

Kuvio 5 havainnollistaa keksinnön toista edullista toteutusmuotoa.

5 Kuvio 6 erästä keksinnön mukaisen menetelmän edullista kuvausvaihetta

Kuvio 7 havainnollistaa keksinnön ensimmäisen edullisen toteutusmuotodon vaihtoehtoisia toteutustapoja.

10 Kuvio 8 havainnollistaa keksinnön toisen edullisen toteutusmuodon vaihtoehtoisia toteutustapoja.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus 15 Kuviossa 1 on kuvattu yksi esimerkki keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen soveltuvasta hammas- ja/tai päänalueenkuvauslaitteesta 20, jossa on runko-osa 25, jonka varaan on liitetty pyöritysosa 23, jossa on kannatinvälineet 26, jonka ensimmäisessä päässä on ainakin yksi röntgenlähde 22 röntgensäteilyn muodostamiseksi ja vastakkaisella puolella ainakin kuvauksen aikana säteilyn vastaanottoväli-20 neenä on ainakin yksi röntgendetektori 21, ja kuvattava kohde asetetaan röntgen-lähteen 22 ja röntgendetektori n 21 väliseen kohtaan. Mikäli potilaan halutaan kuvauksen aikana istuvan, laitteessa voi olla istuin 30 kuvattavaa henkilöä varten. Laitteessa on lisäksi säädettävät tukielimet 27 ja paikoituselimet 28, 29 kuvattavan kohteen asemoimiseksi oikein röntgenlähteen 22 ja röntgendetektorin 21 suhteen ja/tai 25 paikoituselimet pyöritysosan asemoimiseksi suhteessa kohteeseen. Röntgenlähteel-eo lä muodostettu röntgensäteily kollimoidaan kollimaattorilla kartiokeilamaiseksi säde- ^ keilaksi kuvattavaan kohteeseen ja kohteen läpäissyt röntgensäteily vastaanotetaan g röntgendetektorilla kuvainformaation muodostamiseksi kuvattavasta kohteesta. Sä- g dekeila on yleensä pyramidin muotoinen neliömäistä röntgendetektoria ja kollimaat- x 30 torin aukkoa käytettäessä ja sädekeila on kartiomainen pyöreää röntgendetektoria “ ja kollimaattorin aukkoa käytettäessä. Sädekeila voi myös olla esimerkiksi puolikuun σ> g mallinen kartio tai muu vastaava. Keksinnön mukainen menetelmä voidaan myös m § toteuttaa käyttäen useampaa kuin yhtä röntgenlähdettä.

o

C\J

6

Kuviossa 1 esitettävä keksinnön mukainen laite käsittää asemointivälineet eli siirto-ja/tai kääntövälineet röntgenlähteen, kollimaattorin ja röntgendetektorin asemoinnin muuttamiseksi toisiinsa nähden ja käyttövälineet kannatinvälineiden kääntämiseksi pyörimisakselin osittain tai kokonaan ympäri kyseisen röntgenkuvauksen suorittami-5 seksi eri kuvauskulmista liikuttamalla röntgenlähdettä ja röntgendetektoria niiden väliseen pyörimiskeskipisteeseen ja kuvattavaan kohteeseen nähden.

Asemointivälineillä voidaan muuttaa kuvaustavaksi esimerkiksi symmetrinen kuvaus tai offset-kuvaus. Kyseessä olevia asemointi- ja käyttövälineitä käyttäen voidaan 10 valita myös kuvauksen aikana kuvaustavan vaihtuminen symmetrisestä kuvauksesta offsetkuvaukseen tai päinvastoin. Offsetkuvaus voi olla myös osittainen jolloin keskellä olevaa aluetta kuvataan symmetrisesti 360 asteen yhteenlasketulla projek-tiokulmalla ja reuna-alueita 180 astetta offsetilla siten, että säteily tulee kuvausvai-heen aikana vain yhdeltä puolelta kullekin reuna-alueen kuvannettavalle pisteelle.

15 Käyttövälineet käsittävät pyöritysosan 23, jonka välityksellä ka n nätin välineet ovat järjestetyt pyörimään pyörimisakselin ympäri, joka pyörimisakseli kulkee kuvattavan kohteen kuvautumisalueen kautta. Tällöin kyseessä on mekaaninen pyörimiskeski-piste. Virtuaalisen pyörimiskeskipisteen kyseessä ollen kyseinen pyörimisakseli liikkuu horisontaalisessa x-y suunnassa, jolloin se voi kulkea joko välillä, koko ajan tai 20 ei ollenkaan kuvattavan kohteen kuvautumisalueen kautta. Käyttövälineet käsittävät myös ohjausjärjestelmän, jolla ohjataan ja koordinoidaan laiteosien kuten esimerkiksi asemointivälineiden liikkeitä keksinnön mukaisen röntgenkuvausprosessin eri vaiheita suoritettaessa. Röntgenlähteen edessä ennen kuvattavaa kohdetta on ainakin yhden kollimaattorin käsittävä kollimointijärjestelmä, jota liikutetaan ohjausjär-25 jestelmän välityksellä synkronoidusti röntgendetektorin liikkeen kanssa suhteessa n röntgenlähteeseen.

δ

CM

g Kuvio 2 esittää tunnetun tekniikan mukaista symmetristä skannausta. Röntgenläh- g teellä 41 säteilytetään koko kuvattavaa kohdetta 43. Kohteen läpäissyt säteily il- i 30 maistaan röntgendetektorilla 44. Kuvaus suoritetaan kiertämällä röntgenlähdettä 41

CC

ja detektoria 44 kuvattavan kohteen suhteen kiertokeskipisteen 40 ympäri. Detektori σ> g 44 ja säteilylähde 41 voi olla kiinnitetty C-kaareen tai liukurenkaaseen ja detektori ja

LO

§ säteilylähde kiertävät kohdetta kuvauksen aikana. On mahdollista kiertää myös ku- o cm vattavaa kohdetta. Kuvaus tuottaa joukon 2D-projektioita kohteesta 43. Projektioi- 35 den datasta muodostetaan lopullinen tietokonetomografiakuva. Kuvion 2 mukaisella 7 symmetrisellä geometrialla 180 asteen kierto tuottaa kuvausdataa kunkin kohteen kuvannettavan pisteen ympäristöstä 360 asteen alueelta.

Kuvio 3 esittää tunnetun tekniikan mukaisen offset-skannauksen periaatteen. Detek-5 torin kuva-alue on sivussa säteilylähteen ja pyörimiskeskipisteen linjasta. Tässä esimerkissä koko kohde 43 saadaan mallinnettua yhdellä 360 asteen pyörähdyksellä, ja detektorin kuvausalan leveydeksi riittää puolet kuvion 2 detektorin kuvaus-alan leveydestä. Kuvion 3 geometrialla ei saada 360 asteen kuvausdataa 180 asteen kierrolla, vaan tarvitaan täysi 360 asteen kierros.

10

Kuviot 4-8 esittävät keksinnön mukaisia kuvausmenetelmiä tai järjestelyjä.

Keksinnön mukainen laite käsittää edullisesti myös välineet, joilla voidaan valita kuvaustavaksi symmetrinen kuvaus, tunnetun tekniikan mukainen offset-kuvaus, tai 15 keksinnön mukainen offset-kuvaus. Kuvaustapa voidaan valita esimerkiksi kytkimellä, ohjausjärjestelmän kautta tai muulla tavalla.

Keksinnön mukainen laite voi olla yhdistelmälaite esimerkiksi CT-ja panoraamaku-vaukseen tarkoitettu yhdistelmälaite.

20

Keksinnön mukaisessa menetelmässä ja sen edullisemmassa toteutustavassa rönt- gensädelähteen ja säteilyn vastaanottovälineiden välistä keskilinjaa siirretään sivuun pyörimisakselilla olevasta pyörimiskeskipisteestä kuvauksen aikana kuvausvaiheiden välillä tai niiden aikana. Offset voidaan määritellä röntgensädelähteen ja säteilyn 25 vastanottovälineiden välisen keskilinjan lyhimmäksi etäisyydeksi pyöri mi skeskipis- m teestä eli röntgensädelähteen ja säteilyn vastanottovälineiden välisen keskilinjan ^ sivuun siirron määräksi. Sivuunsiirron määrän lisäksi offsetilla on myös suunta, jota g voidaan merkitä etumerkin avulla. Offsetille voidaan asettaa alkuarvo kuvauksen o aluksi. Tässä kuvauksessa maksimaalisella offsetilla tai offsetin maksimaalisella siir- o x 30 rolla tarkoitetaan suurinta offsetia, joka ei jätä kuvantamatonta raitaa viereisen ku-

CC

vausvaiheen kuvaaman alueen väliin tai kuvantamatonta tyhjää aluetta pyörimiskes-o g kipisteen ympärille, eikä toisaalta valota kohdetta turhaan kahteen kertaan.

LO

00 o o c\j Pyörimiskeskipiste voi olla mekaaninen tai virtuaalinen ja pyörimiskeskipiste voi 35 myös liikkua kuvaussession aikana. Virtuaalinen pyörimiskeskipiste saadaan esimer- 8 kiksi liikuttamalla mekaanista pyörimiskeskipistettä ympyrärataa pitkin jolloin virtuaalinen pyörimiskeskipiste muodostuu kyseessä olevan ympyräradan keskelle. Ei-ympyrän muotoinen skannaus voidaan tuottaa esimerkiksi liikuttamalla lähdettä ja detektoria esimerkiksi ympyrästä poikkeavaa ellipsirataa. Tällöin offset voidaan 5 määritellä tarkoituksenmukaisella tavalla.

Offsetin merkki määräytyy siitä, kummalla puolella pyörimisakselia keskilinja on katsottuna röntgenlähteestä detektorille. Kuvien 3-6 mukaisissa järjestelyissä sensorin ja lähteen välinen keskilinjan ollessa lähteeltä katsottuna pyörimisakselin vasemmal-10 la puolella, merkki voi esimerkiksi olla plus ja tällöin oikealla puolella olevan keskilinjan tapauksessa offsetin etumerkki on miinus.

Keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamisessa käytetään skannaavaa kuvauslii-kettä, jossa röntgenlähdettä ja röntgendetektoria liikutetaan synkronoidusti toisiinsa 15 nähden ja kohteesta otetaan projektiokuvia halutuin kuvauskulmavälein joko liikkeen aikana tai pysäyttäen röntgenlähde ja/tai röntgendetektori hetkellisesti kunkin projektiokuvan ottamista varten.

Keksinnön mukainen menetelmä toteutetaan käyttämällä ainakin yhtä röntgenku-20 vausvaiheen offsetia suoritettaessa kohteen röntgenkuvaus kuvainformaation muodostamiseksi. Tämän jälkeen käyttämällä asemointivälineitä muutetaan röntgenläh-teen, kollimaattorin ja/tai röntgendetektorin välinen asemointi toisiinsa nähden edellisen kuvausvaiheen offsetista eroavan offsetin muodostamiseksi ainakin yhtä seu-raavaa röntgenkuvausvaihetta varten. Käyttämällä muutettua asemointia edellisestä 25 offsetista eroavalla offsetilla suoritetaan kohteen ainakin yksi seuraava röntgenku-co vausvaihe ainakin yhden seuraavan kuvainformaation muodostamiseksi. Mainitut ^ kuvainformaatiot yhdistetään kuvankäsittely-yksiköllä eli tietokoneella suoritettavas- g sa kuvankäsittelyssä kohteen kolmiulotteisen kuvainformaation muodostamiseksi.

o o x 30 Kuvaus voidaan keksinnön mukaisesti suorittaa myös yhden skannauksen avulla.

Silloin skannauksen aikana muutetaan offsetia, jolloin eri offsetilla kuvatut projektiot

CD

g tulevat kuvatuksi mahdollisesti yhteen tai useampaan skannaustiedostoon. Offsetia m § voidaan tällöin muuttaa jatkuvasti tai askeleittain myös yhden skannauksen aikana, o cv Tässäkin tapauksessa yhdessä kuvauksessa kohde kuvataan eri offseteilla useam- 35 paan kertaan, jolloin saadaan näennäisesti yhdessä skannausvaiheessa kuvattua 9 useampi kuvausvaihe kohteesta siten, että kohteesta saadaan informaatiota useammalla eri offsetilla kuvaamalla saman kuvauksenaikana. Tällöin kuvausvaiheet tapahtuvat saman skannauksen sisällä, ja kuvausvaiheiden data voi päätyä yhteen skannaustiedostoon. Offsetia vaihtamalla keksinnön mukaan saadaan kuvauksen 5 aikana lisäinformaatiota kohteesta joko kuvaamalla uutta aluetta uudella offsetilla, jolloin kuvantamisalue laajenee. Vaihtoehtoisesti voidaan kuvata ainakin osittain samaa aluetta, jolloin offsetin vaihdon jälkeen kuvaus tapahtuu eri suunnasta ja alueesta saadaan enemmän informaatiota. Keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan siis kuvauksen aikana tehdyn offsetin vaihdon ansiosta enemmän informaatio-10 ta kohteesta kuin muuten olisi mahdollista saada saman kuvauslaitteiston avulla.

Offsetiä voidaan muuttaa esimerkiksi askeleittain tai liukuvasti. Perättäisten kuvaus-vaiheiden kolmiulotteiset kuvausalueet voivat leikata osittain toisiaan. Keksinnön mukaisessa menetelmässä siis kohteesta kuvataan ainakin joidenkin alueiden ympä-15 ristöä eri offsetilla kuvausalueen laajentamiseksi uudelleen tai jotain aluetta kohteesta kuvataan offsetin vaihdon jälkeen eri suunnasta lisäinformaation saamiseksi kohteesta. Perättäisten kuvausvaiheiden kuvantamisalueet voivat muodostaa esimerkiksi spiraalimaisen kuvion pyöritysakseliin nähden kohtisuoralle poikkileikkaus-tasolle. Spiraalikuvio lähestyy tai loittonee pyörityskeskipisteeseen nähden, ja se voi 20 vaihtaa suuntaansa. Lisäksi pyöritysakselin kulmaa tai pyöritysakselin paikkaa voidaan muuttaa kuvauksen aikana. Perättäiset kuvausvaiheiden kuvaamat alueet voivat olla myös rengasmaisia erillisiä alueita ja mikäli pyöritysakselin tai virtuaalisen pyöritysakselin paikkaa tai kulmaa muutetaan, kuva usva iheessa valotetut alueet voivat olla ympyräkaarista poikkeavia. Tällöin offset-ero käsitetään siirtymänä edelli-25 sessä kuvausvaiheessa tai ensimmäisessä kuva usva iheessa käytettyyn liikerataan „ nähden, δ

CM

4 Kuvio 4a-4g havainnollistaa keksinnön ensimmäistä edullista toteutusmuotoa, jossa i g kohteen ensimmäinen röntgenkuvaus suoritetaan skannaamalla ensin noin 180:n x 30 asteen kuvauskulma-alue olennaisen maksimaalisella ensimmäisen röntgenkuvauk-

IT

sen offsetilla eli niin sanotulla täydellä offsetilla, jolloin 180 asteen tomografiakuvan-o g taminen muodostetaan ensimmäiseltä puolelta kuvattavaa kohdetta skannaavassa

LO

§ kuvausliikkeessä otetuissa useissa, esimerkiksi sadoissa projektiokuvainformaatiois-

O

cm sa. Tämän jälkeen siirretään röntgendetektoria pyörimiskeskipisteen toiselle puolelle 35 olennaisen maksimaalisen toisen röntgenkuvauksen offsetin eli toisen kuvaussuun- 10 nan täyden offsetin muodostamiseksi ja sädekeila kollimoidaan siirrettyyn röntgen-detektoriin.

Kuvion vaiheessa 4a on kuvattu kuvausvaiheen lähtötilanne ennen ensimmäistä ku-5 vausvaiheen skannausta. Detektorin 44 offset 50 puolet detektorin kuvausalueen leveydestä. Röntgenlähteestä lähtevä sädekimpun reuna leikkaa tällöin pyörähdys-keskipisteen 40. Tämä on täysi tai maksimaalinen offset, jolla saadaan maksimaalinen kuvausalue ilman keskelle jäävää tyhjää aluetta tai keskelle jäävää osittain symmetrisesti skannattua aluetta. Detektori on asennettu liikuteltavasti asemointivä-10 lineisiin 54. Vaiheessa 4b ensimmäisen kuvausvaiheen skannaus on edennyt 90 astetta alutilanteesta. Vaiheessa 4c ensimmäisen kuvausvaiheen skannaus on edennyt täyden 180 astetta, ja ensimmäinen kuvausvaihe on päättynyt.

Seuraavaksi vaiheessa 4 d detektori 44 siirretään asemointivälineen 54 avulla vas-15 takkaismerkkiseen offset-asemaan pyörähdyskeskipisteen 40 ja röntgenlähteen määrittämän linjan toiselle puolelle.

Toisen kuvausvaiheen skannaus suoritetaan tässä esimerkissä takaisin päin siten, että toisen kuvausvaiheen skannauksen alkuasema on kuvattu kuviossa 4e, skanna-20 uksen puoliväli kuviossa 4f ja pääteasema kuviossa 4g. On mahdollista skannata molemmat kuvausvaiheet samaan suuntaan, jolloin kuvausvälineet siirretään detektorin siirron yhteydessä asemaan, joka on kuvattu kuvioissa 4g, ja toisen kuvausvaiheen skannaus tapahtuu kuvion 4f aseman kautta asemaan 4e. Tällöin siis molempien kuvausvaiheiden skannaukset tapahtuvat samaan suuntaan. Tämä voi olla 25 edullista kalibraation tai toistettavuuden kannalta.

CO

^ On huomattava, että mikäli pyörähdyskeskipiste 40 ei kuulu haluttuun kuvausalaan, g offset voi olla edellä kuvattua suurempi. Edellä kuvatut vaiheet voivat olla myös vain g osa koko kuvausprosessia, jolloin offsettia lisätään seuraavassa vaiheessa esimer- x 30 kiksi 0,5 detektorin kuvausleveydestä edullisesti lähes yhden kuvausleveyden verran

CC

kauemmaksi noin 1,5 kuvausleveydestä. Tällöin kolmannen ja neljännen kuvausvai-cn g heen aikana skannataan edellä kuvattua laajempi alue. Kuvion 4 geometriassa de- m § tektorin paikka on liian lähellä kuvattavaa kohdetta, offsetin laajentaminen vaatisi o cm esimerkiksi kuvion 5 esittämää kuvausgeometriaa.

35 11

Vaiheessa 4d sädekeila kollimoidaan siirrettyyn röntgendetektoriin muuttamalla kol-limaattorin ja/tai röntgenlähteen asemointia siten, että kollimaattoria tai kollimaatto-rin ja putkipään yhdistelmää siirretään tai käännetään siten, että sädekeila kohdistuu siirrettyyn röntgendetektoriin. Kohteen toinen röntgenkuvausvaihe suoritetaan 5 skannaamalla mainittu noin 180 asteen kuvauskulma-alue uudestaan, jolloin 180 asteen tomografiakuvantaminen muodostuu toiselta puolelta kuvattavaa kohdetta. Näin saadaan noin 180 astetta kääntyvällä kuvauslaitteistolla kuvausinformaatiota koko kohteen alueelta 360 asteen kuvauskulmalla, ja vältetään kuvion 3 menetelmän vaatima 360 asteen skannausliike kohteen ympäri.

10

Edullisin tapa suorittaa keksinnön ensimmäinen edullinen toteutusmuoto on suorittaa mainitut ensimmäinen ja toinen röntgenkuvaus kuvauskulma-alueelta, joka on vähän yli, esimerkiksi 1-10 astetta, tai enemmänkin, yli 180 astetta, jolloin kuvain-formaation prosessoinnissa tarvitaan vähemmän arvausinformaatiota ja täten käy-15 tettävältä ohjelmistoltakin vaaditaan vähemmän kapasiteettia kuin suoritettaessa kuvauksia pienemmiltä kuvauskulma-alueilta.

Keksinnön ensimmäisen edullinen toteutusmuoto on mahdollista toteuttaa myös niin, että röntgendetektoria siirretään virtuaalisen pyörimiskeskipisteen toiselle puo-20 lelle.

Keksinnön ensimmäisen edullisen toteutusmuodon yhtenä mahdollisena toteutustapana on esimerkiksi kapeampaa röntgendetektoria käytettäessä siirtää röntgendetektoria ensimmäisen 180 asteen skannauksen jälkeen lisää sivulle ainakin yhden 25 kerran, tai mahdollisesti siirto voi olla myös jatkuva. Tällöin kuitenkin jossain vai-c0 heessa röntgendetektorin ja lähteen välinen keskilinja siirretään toiselle puolelle ^ mekaanista tai virtuaalista pyörimiskeskipistettä offsetin etumerkin vaihtamiseksi, ja g suoritetaan vastaava skannausvaiheet myös vastakkaismerkkisillä offseteilla.

o o x 30 Mainituissa ensimmäisessä ja toisessa röntgenkuvauksissa muodostetut projektioku- vainformaatiot yhdistetään kuvankäsittely-yksiköllä suoritettavassa kuvankäsittelyssä o g kohteen kolmiulotteisen kuva informaation muodostamiseksi. Tämä suoritetaan esi- m § merkiksi siten, että siirretään projektiokuvainformaatiot ja niihin liittyvä geometrinen o ^ tieto kuten esimerkiksi röntgendetektorin nurkkapisteiden ja röntgenlähteen fokuk- 35 sen paikan koordinaatit kuhunkin projektiokuvainformaatioon liittyen laskenta-algo- 12 ritmiin, jolla lasketaan volumetrinen malli kuvatusta kohteesta. Röntgendetektoriin kytkettynä on projektiokuvien kaappausjärjestelmä, joka voi olla osana käyttövälineiden käsittämää ohjausjärjestelmää tai myös erillisesti. Kaappausjärjestelmän tehtävänä on taltioida projektiokuvainformaatiot ja siirtää ne laskenta-algoritmille.

5

Keksinnön ensimmäisessä edullisessa toteutusmuodossa voidaan myös käyttää aikaisemmin otettua kuva informaatiota hyödyksi syöttöinformaationa laskenta-algoritmille muodostettaessa kolmiulotteista kuva informaatiota kohteesta. Tämä on erityisen hyödyllistä suoritettaessa skannaavaa röntgenkuvausta alle 180 asteen kuva-10 uskulma-alueelta. On myös mahdollista hyödyntää kuvanlaadun parantamiseksi las-kentateknillisiä muitakin menetelmiä, jotka mahdollistavat alle 180 asteen skannaa-van kuvauskulma-alueen käyttämisen. Niistä mainittakoon esimerkkinä, että hyödynnetään sumuttuneena, eli terävän kerroksen ulkopuolisena, muodostettua tomo-synteettistä kuvainformaatiota laskennallisesti rekonstruktioalgoritmissä kuvanlaa-15 dun kehittämiseksi.

Kuvaus voidaan toteuttaa kahden 180 asteen skannauksen sijasta myös niin, että kuvataan ensin esimerkiksi 270 asteen kuvauskulma-alue, siirretään offset pyörimis-keskipisteen toiselle puolelle, asemoidaan kuvausvälineet uutta skannausta varten 20 niin, että skannataan 360 asteesta puuttuva 90 asteen kuvauskulma-alue. Koko 360 asteen kuvauskulma-alue voidaan siis peittää 180 asteen sijasta kahdella yhteensä 360 asteen kuvauskulman skannauksella. Edellä kuvattu kahden oleellisesti kaksi 180 asteen skannausta on siis yksinkertaisin, mutta ei ainoa keksinnön mukainen valinta.

25 n Keksinnön ensimmäinen edullisen toteutusmuoto on mahdollista myös toteuttaa £3 niin, että skannaus tehdäänkin kapeammalta alalta esimerkiksi 90 asteella ja joissain g vaiheessa skannauksien välillä kuvattavaa kohdetta käännetään tarvittava puuttuva i g astemäärä, jolloin saadaan vastaavasti kuvainformaatiota kuin edellä on esitetty.

x 30

CC

“ Keksinnön ensimmäinen edullinen toteutusmuoto on sovelias myös 360 asteen ku- σ> g vaukseen. Tällöin noin 180 asteen sijasta skannataan noin 360 asteen kuvauskulma-

LO

§ alue edellä kuvatulla tavalla kahteen kertaan vastakkaismerkkisillä offseteillä. Tämä o cm on hyödyllistä joissain erikoistapauksissa, joissa tarvitaan kuvainformaatiota jostain 35 tietystä kohtaa kuvattavaa kohdetta useammasta eri kulmasta.

13

Kuvio 5 esittää keksinnön toista edullista toteutusmuotoa.

Kuvio 5a esittää vaiheen, jossa toisen toteutusmuodon alkuaseman ennen ensimmäistä röntgenkuvausvaihetta. Lähteen 41, ja pyörähdyskeskipisteen määräämä 5 suora osuu detektorin reunaan. Tämä on maksimaalinen offset-asema, mikäli koko kohde 43 on kiinnostuksen kohteena. Mikäli pyörähdyskeskipisteen ympäristö ei ole kiinnostava, voidaan käyttää tätä suurempaa offsetia, jolloin kuvattavan kohteen keskusta jää kuvantamatta. On mahdollista käyttää myös vajaata offsetia, jolloin keskipisteen alue kuvataan kahdesta suunnasta 360 astetta, tämä lähtöasema on 10 esitetty myös kuviossa 6.

Ensimmäinen kuvausvaihe skannaa kohteen vaiheiden 5a, 5b, 5c, 5d ja 5e kautta. Tällöin saadaan alueen 43a kattava ensimmäisen vaiheen kuvausdata.

15 Ensimmäisen kuvausvaiheen jälkeen siirretään röntgenlähdettä 41 ja detektoria 44 kuvion 5f mukaisesti siten, että keskipisteestä 40 mitattu offset kasvaa niin, että seuraavaksi skannattavan alueen 43b reuna osuu tai menee hieman päällekkäin edellisellä kerralla kuvatun alueen 43a kanssa.

20 On huomattava, että kuvion 5f mukaisen siirron yhteydessä offset-arvoa ei voida määritellä suoraan detektorin tasolle projisoidun siirtymän avulla siirtämällä detektoria sen leveyden verran, kuten lähteen suhteen kierrettäessä voitaisiin tehdä. Kuvan 5f mukaisesti suuntaissiirto keskipisteestä poispäin määrää offsetin muutoksen. Kierto ja suuntaissiirto tai niiden yhdistelmät ovat esimerkiksi mahdollisia tapoja offsetin 25 aikaansaamiseen. Offset voidaan saada aikaan myös muilla siirtymillä, jolla detekto-„ rin 44 ja röntgenlähteen 41 määrittämä linja siirtyy kauemmaksi pyörähdyskeskipis- ^ teestä 40. Samalla voidaan muuttaa myös röntgenlähteen ja detektorin keskinäistä g etäisyyttä tai suuntausta.

O) o x 30 Kuvion 5f mukainen suuntaissiirto ja lähteen suhteen kierto offsetin muuttamiseksi cc aiheuttavat hieman erilaisen säteilytyksen ja kuvantamistarkkuuden kohteen eri

CD

g osiin. Lisäksi eri skannausvaiheiden datan yhdistämien on tehtävä eri tavalla. Läh in § teen kierto ja sensorin suuntaissiirto mahdollistaa datan yhdistämisen 2D-muodossa o c'J ennen 3D-rekostruktiota, mutta muilla tavoilla saadaan suurempi vapausaste valita 35 kuvantamissuunnat eri alueille.

14

Vaiheen 5f jälkeen suoritetaan toisen kuvausvaiheen skannaus, jonka aikana saadaan kuvainformaatio koko alueesta 43b. Toisen kuvausvaiheen jälkeen voidaan siirtää kuvausvälineitä vielä kerran kolmanteen offset-asemaan, jonka jälkeen voidaan kolmannessa kuva usva iheessa skannata jäljelle jäänyt alue 43c.

5 Tällä tavoin muodostetaan esimerkiksi kahden kuvausvaiheen avulla lähes kaksinkertainen leveys kuvauskohteen mallinnettavalle sylinterimuodolle verrattuna tunnetun tekniikan mukaiseen 360:n asteen offset -skannaukseen.

10 Keksinnön toisessa edullisessa toteutusmuodossa laite on suunniteltu siten, että offsettia voidaan muuttaa useampaan kuin kahteen tai kolmeen kertaan skannaukseen rajoittumatta yhteen kierrokseen vaan kohde voidaan kuvata useammalla skannauskierroksella kasvattaen (tai pienentäen) offsetia kullekin kerrokselle. Skannaus voi olla myös jatkuva ja yhdellä esimerkiksi spiraalimaisella skannauksella voi-15 daan kuvata useampia keksinnönmukaisia kuvausvaiheita eri offseteilla muuttamalla kierrosten välillä offsetia joko askeleittain tai jatkuvasti. Kyseinen laite toteutetaan edullisesti siten, että pyörivien osien eteenpäin pyörimisille ei ole rajoitetta. Tämä voidaan toteuttaa käyttämällä esimerkiksi liukurenkaita tehon siirtoon pyörijän ja rungon välillä tasaisen ja nopean skannauksen toteuttamiseksi.

20

Kuviossa 7 esitetään toisen suoritusmuodon perättäisten kuvausvaiheiden skanna-uksessa mahdollisia offsetin muuttamistapoja. Kuvion 7 pystyakselilla on offset-määrä. Mikäli kuvattava kohde halutaan kuvata kokonaan, pitää on pystyakselin numero arvo ymmärtää tässä kaaviossa keskipisteen ohittavan sädekimpun kauim-25 maisen reunan etäisyytenä pyörähdyskeskipisteestä, ja sädekimpun leveys on 10 eo yksikköä keskipisteestä katsottuna lähimmässä kohdassa. Sensorin keskilinjan suh- ^ teen määritelty offset on siis kuvion 7 ja 8 pystyakselin itseisarvoihin nähden 5 yk- g sikköä pienempi.

O) 0 1 30 Kuvion 7 vaaka-akselin yksikkö on kuvauskierrokset. Yhtenäinen viiva kuvaa aske-

CC

leittaista siirtoa, joka tuottaa epäjatkuvuuskohdan dataan ja pakottaa mahdollisesti O) g pysäyttämään kiertoliikkeen skannausten välillä. Näitä haittoja voidaan pienentää m § skannaamalla kussakin kuvausvaiheessa yli 360 asteen kierros, siten, että kukin o ^ kuvausvaihe tuottaa täyden kierroksen datan ennen askeleittaista siirtoa. Tällöin siis 35 askeleet osuvat ei kiertokulmille perättäisillä kuvausvaiheilla, ja osittain tapahtuu 15 tuplavalotusta. Offset-siirron ajaksi voidaan röntgenlähde myös sammuttaa, jolloin vältetään siirron aikainen turha tuplavalotus.

Kuvion 7 katkoviiva kuvaa tasaista offset-siirtoa. Se tuottaa osittain päällekkäistä 5 kuvausdataa, mutta toisaalta se ei vaadi pysäytystä. Kuvion 7 pisteviiva kuvaa kahden edeltävän välimuotoa.

Offsetia kasvatetaan esimerkiksi hieman alle röntgendetektorin kuvaaman leveyden verran kullekin seuraavalle skannauskierrokselle, jolloin skannauskierrosten kuvan-10 tamisalueet ovat hieman päällekkäin. Tällä tavoin muodostetaan moninkertainen leveys kuvauskohteen mallinnettavalle sylinterimuodolle verrattuna tunnetun tekniikan mukaiseen 360:n asteen offset -skannaukseen. Mikäli skannauksen eteenpäin pyörimiselle on rajoituksia, niin skannaus voidaan suorittaa esimerkiksi niin, että esimerkiksi 360 asteen skannauksen jälkeen skannataankin seuraava kuvausvaihe 15 toiseen suuntaan.

Kuvio 8 kuvaa erilaisia offsetin muuttamistapoja 180 asteen skannauksen yhteydessä. Myös kuviossa 8 viiva kuvaa kuvannettavan alueen ulkoreunan etäisyyttä pyöriin iskeski pisteestä, edellä määritellyllä tavalla offset olisi itseisarvoltaan 5 yksikköä 20 pienempi, jos kuvantamisleveys on 10 yksikköä. Yhtenäinen viiva kuvaa askeleittain offsetin siirtoa 180 asteen skannustaen välillä. Katkoviiva kuvaa liukuvaa offsetin siirtoa. Ajanhetkellä 2 offset vaihdetaan kahden 180 asteen skannausvaiheen jälkeen pyörimiskeskipisteen toiselle puolelle, eli offsetin etumerkki vaihtuu.

25 Keksinnön eräässä edullisessa toteutusmuodossa voidaan keskialueen esirkiksi 360 ct) tai 180 asteen skannaus toteuttaa offset-skannauksen sijasta symmetrisellä skanna- ^ uksella ja ulompien kerrosten skannaukset toteutetaan offset skannauksella.

i

O

g Keksinnön toisen edullisen toteutusmuodon mukainen toteutusvaihtoehto on myös, x 30 että ensimmäinen skannauskierros toteutetaan käyttämällä offsetina niin sanottua cc täyttä offsettia, minkä jälkeen kasvatetaan offsetia edullisesti esimerkiksi röntgende- cn g tektorin kuvantamisleveyden verran kullekin seuraavalle skannauskierrokselle. Tällä m § tavoin kullakin skannauskierroksella muodostettavia projektiokuvainformaatioita o cm saadaan levennetyksi offsetin verran otettavien projektiokuvien radan kasvaessa 35 kehämäisesti kiertäen keskustasta ulospäin edetessä. Tämä mahdollistaa sen, että 16 kapeallakin röntgendetektorilla, jopa panoraamadetektorilla, voidaan kuvata kohteena oleva laaja kuvannettava volyymi, kunhan skannauskierroksia suoritetaan riittävän monta. Offsetin kasvattaminen voidaan suorittaa asemointivälinetoteutuksina esimerkiksi vaiheittaisesti, tasaisesti liukuvasti tai aaltomaisesti liukuvasti kuvion 7 5 mukaisesti. Tyypillisessä toteutuksessa eri kerrokset hiukan leikkaavat toisiaan, jotta volyymistä saadaan tasainen, eikä sinne jää tyhjiä kohtia tai raitoja.

Keksinnön kolmannessa edullisessa toteutusmuodossa keksinnön mukaisella laitteella toteutetaan säädettävää offsetia hyödyntävää skannaavaa röntgenkuvausta. Tä-10 ten voidaan valita, halutaanko suorittaa symmetrinen skannaus tai täyden offsetin skannaus tai kyseisten kuvausmuotojen yhdistelmä. Laite käsittää asemointivälineet, joilla offset on esimerkiksi liukuvasti säädettävä, joten valinta symmetrisen tai offset skannauksen suorittamiseksi voidaan tehdä ennen skannausta kuvaussession aikana.

15

Keksinnön kolmas edullinen toteutusmuoto voidaan esimerkiksi toteuttaa siten, että säteilyannoksen pienentämisen takia säteilytetään kohde niin, että tarkimmin kuvattava kohde on keskeltä symmetrisen skannauksen tilavuutta, ja kohde on reunoiltaan offset-skannauksen tilavuutta, johon siis noin puolen kuvantamisajan aikana ei 20 kohdistu säteilyä. Laskenta-algoritmilla laskettavassa tilavuusmallissa ero keski- ja reuna-alueiden tilavuuksien välillä näkyy kohinatasoissa, koska symmetrisen skannauksen tilavuuteen on kohdistunut noin kaksinkertainen määrä säteilyä verrattuna offset-skannauksen suurempaan tilavuuteen. Muilta osin keksinnön kolmas edullinen toteutusmuoto voi käsittää vastaavat asioita kuin keksinnön ensimmäinen ja toinen 25 edullinen toteutusmuoto, co ^ 3D-kuvainformaation rekonstruktio voidaan suorittaa joko varta vasten suunnitellulla g algoritmillä tai yksinkertaisimmillaan se voidaan suorittaa perinteisiä algoritmejä g käyttäen siten, että esiprosessoinnissa samasta kuvauskulmasta otetut "vierekkäi- x 30 set" projektiokuvat liitetään yhteen leveäksi kuvaksi, joko pelkän geometrisen pai-

CC

koituksen avulla tai älykkäimmällä kuvien yhteenliittämiseksi tarkoitetuilla algorit-σ> ” meillä. Näin saadut projektiokuvat syötetään 3D-algoritmin käsiteltäväksi kolmiulot- m § teisen kuvainformaation kuvatusta kohteesta muodostamiseksi. Kyseisen 3D-algorit- o c\j min ei tarvitse tietää, ovatko projektiokuvat muodostetut yhdellä vai useammalla 35 skannauskierroksella.

17

Keksinnön toteutusmuodoissa asemointivälineet offsetin muuttamiseksi voivat käsittää myös seuraavat toteutukset: 1) Röntgenlähde, kollimaattori ja röntgendetektori ovat kiinteästi asemoidut toisiinsa nähden, ja ne liikkuvat yhtenä kappaleena suh-5 teessä pyörijään ja/tai kohteeseen. 2) Röntgenlähde sijaitsee kiinteästi paikallaan, ja röntgendetektori ja kollimaattori suorittavat toisiinsa nähden synkronoituja liikkeitä offsetin muuttamiseksi. 3) Siirtämällä pyörimiskeskipistettä mekaanisesti röntgenläh-teen ja detektorin väliseen runkoon nähden. 4) Ajamalla pyörimiskeskipistettä x- ja y-liikkeitä käyttäen spiraalimaista rataa pitkin. Kohdan 1) mukainen siirto voidaan 10 suorittaa röntgenlähteen tai detektorin suhteen kiertoliikkeenä tai molempien suhteen suuntaissiirtona tai näiden yhdistelmän kuvattavana siirtona. Detektorin ja röntgenlähteen välistä etäisyyttä on myös mahdollista muuttaa. Lähde ja detektori voivat olla erikseen ohjattavissa.

15 Keksinnön eri toteutusmuodoissa offsetia voidaan muuttaa kuvaussessioiden aikana eri kuvausvaiheiden välillä. Myös symmetrinen kuvaus voidaan muuttaa offset-kuvaukseksi kuvaussession aikana.

Kuvio 6 kuvaa osittain symmetrisen kuvausasetelman. Mikäli kiinnostavakuvausalue 20 on keskellä kuvattavaa kohdetta 43, näin saadaan kuvattua alue 43a' symmetrisellä kuvauksella tarkemmin ja ulkopuolelle jäävä alue 43b' saa vähemmän säteilyä. Tätä kuvausasetelmaa voidaan käyttää keksinnön mukaisen menetelmän yhden kuvaus-vaiheen aikana, jolloin seuraavassa kuvausvaiheessa skannattaisiin esimerkiksi kohteen 43 ulkopuolinen alue tai epäsymmetrisesti skannattu alue uudelleen.

25 „ Keksinnön toteutusmuodoissa mainittu pyörimiskeskipiste voi olla mekaaninen rönt- ^ genlähteen ja röntgendetektori n välinen pyörimiskeskipiste tai niin sanotusti virtuaa- g lisesti toteutettu keskipiste, jolloin mekaanisen pyöri m iskeski pisteen paikkaa muute- i g taan projektiokuvien ottamisen välillä. Edullisimmassa toteutustavassa pyörimiskes- x 30 kipiste on mekaaninen ja skannauksesta saatava kuvainformaatio on sylinterimäi-

CC

nen. Pyöri m iskeski pisteen ollessa virtuaalinen voi skannauksesta saatava kuvainfor-cn g maatio olla muunkin kuin sylinterimäisen muotoinen, m

CO

o o

CVJ

18

Vaikka keksintöä on edellä selostusosassa kuvattu viitaten kuvioihin, ei keksintö ole kuitenkaan rajoittunut selostusosaan ja kuvioihin vaan keksintöä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten määrittämissä rajoissa.

CO

δ

CNJ

o O) o

X

CC

CL

CD

CO

O) m co o o c\j

Claims (11)

1. Laite tietokonetomografisen röntgenkuvauksen suorittamiseksi käsittäen röntgen-lähteen röntgensäteilyn muodostamiseksi, kollimaattorin röntgensäteilyn kollimoimi-5 seksi kuvattavaan kohteeseen, röntgendetektorin kohteen läpäisseen röntgensäteilyn vastaanottamiseksi kuva informaation muodostamiseksi kuvattavasta kohteesta ja kannatinvälineet (54) röntgen lähteen (41) ja röntgendetektorin (44) kannattamiseksi kuvauksen aikana kohteen vastakkaisilla puolilla olevissa asemissa, jotka kannatinvälineet ovat liitetyt 10 laitteen runko-osaan pyörimisakselin ympäri kääntyvästi, joka laite edelleen käsittää: - käyttövälineet kannatinvälineiden kääntämiseksi pyörimisakselin ympäri röntgenkuvauksen suorittamiseksi eri kuvauskulmista liikuttamalla röntgen lähdettä (41) ja röntgendetektoria (44) kuvattavaan kohteeseen nähden hyödyntämällä röntgenläh-teen ja röntgendetektorin välisen linjan ja skannausliikkeen kierron keskikohdan 15 välistä offsetia käyttämällä ainakin yhtä röntgenkuvauksen offsetia suoritettaessa kohteen röntgenkuvaus kuva informaation muodostamiseksi, - asemointivälineet (54) offsetin muuttamiseksi tomografisen röntgenkuvauksen aikana joko skannauskertojen välillä tai skannauksen kestäessä uudeksi offsetiksi kohteen seuraavaa röntgenkuvausvaihetta varten, 20. ja kuvankäsittely-yksikön tai välineet siirtää kuvainformaatio kuvankäsittely- yksikölle mainittujen kuvausvaiheiden kuvainformaatioiden yhdistämistä varten kohteen kolmiulotteisen kuva informaation muodostamiseksi, tunnettu siitä, että laite käsittää käyttövälineet kohteen ensimmäisen skannaavan kuvauskierroksen suorittamiseksi käyttämällä offsetina ennalta määrättyä offsetia ja asemointivälineet (54) 25 offsetin muuttamiseksi olennaisesti röntgendetektorin kuvausalan leveyden verran „ kullekin seuraavalle kuvausvaiheelle otettavien projektiokuvien radan muodostaessa ^ kuvaustasossa spiraalimaisen radan tai siksak- tai sisäkkäisten kaarien muotoisen 4 radan, ja laite tai siihen yhteydessä oleva kuvankäsittely-yksikkö on järjestetty yh- g distämään eri offset-arvoilla skannattujen kuvausvaiheiden tuottamat kuvainformaa- i 30 tiot kolmiulotteiseksi kuvainformaatioksi. CC CL O)

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite käsittää kuvan- LO § käsittely-yksikön aikaisemman kuvainformaation hyödyntämiseksi laskenta-algo- O cm ritmin syöttöinformaationa muodostettaessa kolmiulotteista kuvainformaatiota koh- 35 teestä alle 180 asteen kuvauskulma-alueen skannaavassa röntgenkuvauksessa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite käsittää asemoin-tivälineet (54) röntgenlähteen, kollimaattorin ja/tai röntgendetektorin asemointien muuttamiseksi toisiinsa nähden röntgenkuvauksien välillä siirtämällä röntgendetek-tori uuteen asemointiin ainakin yhden seuraavan röntgenkuvausvaiheen offsetin 5 muodostamiseksi ja kohdistamalla säteily siirrettyyn röntgendetektoriin muuttamalla kollimaattorin ja/tai röntgenlähteen asemointia.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite käsittää asemointivälineet (54) offsetin asettamiseksi säädettäväsi skannaavan röntgenku- 10 vauksen säteilytysalueen valitsemista varten.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laite, jossa on välineet suorittaa yhden skannauksen aikana kaksi tai useampi kuvausvaihe eri offseteilla samasta kohteesta saman tomografisen kuvauksen aikana. 15

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen laite, jossa on lisäksi välineet asettaa offset nollaksi symmetristä kuvausvaihetta varten.

7. Menetelmä tietokonetomografisen röntgenkuvauksen suorittamiseksi, jossa me- 20 netelmässä tuotetaan röntgensäteilyä röntgenlähteellä, kollimoidaan säteily kollimaattorilla kuvattavaan kohteeseen, vastaanotetaan kohteen läpäissyt röntgensäteily röntgendetektorilla kuvainformaati- on muodostamiseksi kuvattavasta kohteesta, 25 ja kannatetaan (54) röntgenlähdettä (41) ja röntgendetektoria (44) kannatinvälineil-„ lä kuvauksen aikana kohteen vastakkaisilla puolilla olevissa asemissa, jotka kanna- ° tinvälineet ovat liitetyt laitteen runko-osaan pyörimisakselin ympäri kääntyvästi, 4. käännetään käyttövälineillä kannatinvälineitä pyörimisakselin ympäri röntgenkuva- i σ> uksen suorittamiseksi eri kuvauskulmista liikuttamalla röntgenlähdettä (41) ja rönt- x 30 gendetektoria (44) kuvattavaan kohteeseen nähden hyödyntämällä röntgenlähteen CC ja röntgendetektorin välisen linjan ja skannausliikkeen kierron keskikohdan välistä O) g offsetia käyttämällä ainakin yhtä röntgenkuvauksen offsetia suoritettaessa kohteen LO § röntgenkuvaus kuvainformaation muodostamiseksi, o C\1 - muutetaan offsetia tomografisen röntgenkuvauksen aikana joko skannauskertojen välillä tai skannauksen kestäessä uudeksi offsetiksi kohteen seuraavaa röntgenku-vausvaihetta varten, -ja siirretään kuva informaatio kuvankäsittely-yksikölle mainittujen kuvausvaiheiden 5 kuvainformaatioiden yhdistämistä varten kohteen kolmiulotteisen kuva informaation muodostamiseksi, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään skannaavan ensimmäisen kuvauskierroksen offsetina ennalta määrättyä offsetia ja kutakin seuraavaa kuvausvaihetta varten offset muutetaan olennaisesti röntgendetektorin kuva-usalan leveyden verran kullekin seuraavalle kuva usva i heel le otettavien projektioku-10 vien radan muodostaessa kuvaustasossa spiraalimaisen radan tai siksak- tai sisäkkäisten kaarien muotoisen radan, ja eri offseteillä kuvattujen kuvausvaiheiden tuottamat kuvainformaatiot yhdistetään kolmiulotteiseksi kuvainformaatioksi.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muutetaan röntgenlähteen, kollimaattorin ja/tai röntgendetektorin asemointia toisiinsa nähden röntgenkuvausvaiheiden välillä siirtämällä röntgendetektori uuteen asemointiin seu-raavan röntgenkuvauksen offsetin muodostamiseksi ja kohdistamalla säteily siirrettyyn röntgendetektori in muuttamalla kollimaattorin ja/tai röntgenlähteen asemoin-20 tia.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään säädettävää offsetin asettamista skannaavan röntgenkuvauksen säteilytysalueen valitsemista varten. 25

10. Jonkin patenttivaatimuksen 7-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että off- £3 set ohjataan muutettavaksi joko kuvausvaiheiden välillä tai kuvausvaiheen kestäessä g siten, että perättäiset kuvausvaiheiden kuvausalat ovat osittain päällekkäin ja eri g perättäisten kuvausvaiheiden datat tuotetaan yhteen tai useampaan tiedostoon, x 30 CC

“ 11. Tietokoneohjelmistotuote röntgenlaitteen ohjausjärjestelmää varten, tunnettu σ> g siitä, että se käsittää ohjelmakoodivälineet röntgenlaitteen ohjaamiseksi siten, että LO § ohjelmakoodivälineet on järjestetty ohjaamaan röntgenlaitetta jonkin patenttivaati- o «m muksissa 6-10 määritellyn menetelmän mukaisesti siten, että ohjelmistotuotteen ohjaamana röntgen kuvauslaite toteuttaa vaatimusten 6-10 menetelmien piirteet kuvauksen yhteydessä. CO δ c\j o O) o X CC CL CD CO O) m co o o c\j