FI124041B - Hammaslääketieteellinen kuvantamislaitteisto - Google Patents

Description

HAMMASLÄÄKETIETEELLINEN KUVANTAMISLAITTEISTO KEKSINNÖN ALA

5 Keksintö kohdistuu vaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen hammaslääketieteelliseen kuvantamislaitteistoon.

KEKSINNÖN TAUSTA

10 Lääketieteellisen röntgenkuvauksen historia juontaa juurensa suurin piirtein yhtä pitkälle kuin röntgensäteilyn keksiminen. Kehittyneempien kuvaustapojen osalta esimerkiksi hammaslääketieteen alalla pano-raamaröntgenkuvausta on alettu kehitellä jo yli puoli vuosisataa sitten. Digitaalisen kuvantamisen kehittyminen erityisesti 1990-luvulla 15 on tuonut digitaaliset röntgenkuvauslaitteet myös dentaalialalle. Viimeisimpänä kehitysaskeleena on dentaalialalla ollut nähtävissä hampaiston ja muun kallon alueen luuston kolmiulotteiseen kuvantami-seen suunniteltujen kartiokeilatietokonetomografialaitteiden yleistyminen. Niiden tarjoamista uusista mahdollisuuksista voidaan mainita 20 esimerkiksi implanttien kiinnitykseen ja muuhun hoidon suunnitteluun liittyvät sovellutukset.

Kameroiden ja tietotekniikan, kuten tietokoneiden laskentatehojen kehittymisen myötä on tullut mahdolliseksi tuottaa erilaisista pinnois-25 ta virtuaalisia kolmiulotteisia pintamalleja. Hammaslääketieteen alalla kasvojen pintamalleja on ajateltu voitavan hyödyntää esimerkiksi hampaiden oikomishoidon yhteydessä, kun oikomishoidolla voi ol-la vaikutuksensa myös kasvojen muotoihin. Tällaisiin pintamalleihin o on joskus yhdistetty myös infomaatiota pinnan tekstuurista, siis

CvJ

30 pintakuviosta / pintarakenteesta, o ^ Tekniikan tasosta tunnetaan myös tekniikoita tuottaa virtuaalinen x g kolmiulotteinen tekstuurimalli ilman erikseen tuotettua mallia pinnan cd kolmiulotteisesta muodosta.

CO

° 35 o o £ Kasvojen tekstuurimallien hyödyntämistä hammaslääketieteellisessä 00 käytössä on rajoittanut mm. tarve erillisiin laitehankintoihin juuri kyseistä kuvaustarkoitusta varten. Erillisen laitteen hankinta on 2 paitsi kustannus- myös tilakysymys, kun kukin laite vaatii aina jonkun tilan johon se voidaan asentaa, varastoida ja/tai jossa sitä voidaan käyttää. Toisaalta, jokaiseen erilliseen kuvantamiseen kuluu aina myös tietty määrä aikaa. Lisäksi tietojenkäsittelyn osalta omat 5 haasteensa on järjestelyissä, joissa mallia muodostettaessa täytyy yhdistää eri ajanhetkillä hankittua kuvainformaatiota, eri kuvauslaitteilla hankittua kuvainformaatiota ja/tai erilaisilla tavoilla kuvausta varten asemoituneena olleesta anatomiasta hankittua kuvainformaatiota.

10

KEKSINNÖN LYHYT SELOSTUS

Keksinnön tavoitteena on monikäyttöinen hammaslääketieteellinen ku-vantamislaitteisto, jonka avulla on mahdollista tuottaa potilaan kal-15 lon virtuaalista kolmiulotteista mallinnusta varten ainakin röntgen-kuvainformaatiota potilaan kallon alueen luustosta ja toisaalta informaatiota potilaan kasvojen väreistä, arvista, karvoituksesta, luomista jne. Keksinnön mukaiseen laitteistoon kuuluu välineet tuottaa paitsi röntgenkuvia myös kasvojen pinnan tekstuurin käsittäviä kol-20 meulotteisia kuvia. Edullisesti laitteisto on järjestetty mahdollistamaan 3D kuvien tuottaminen kallon alueen luustosta ja/tai hampaista sekä samalla potilasasettelulla ja kuvauskerralla informaatiota myös sekä kasvojen alueen pehmytkudoksen pinnan muodosta että pinnan tekstuurista. Täsmällisemmin keksinnön olennaisia piirteitä on määritelty 25 oheisissa patenttivaatimuksissa.

Keksintö tarjoaa uuden ratkaisun potilaan kallon alueen anatomian monipuoliseen mallintamiseen. Keksinnön ansiosta voidaan mm. hyödyntää 5 jo olemassa olevaa kuvantamislaitekantaa ja välttyä tarpeelta käyttää c\j 30 tekniikan tason mukaisia erityisjärjestelyjä, mikä madaltaa hammas- ^ lääkärien kynnystä hyödyntää virtuaalisten 3D mallien tarjoamia mah- o 00 dollisuuksia.

X

cc

CL

cc Seuraavassa keksintöä ja sen edullisia suoritusmuotoja kuvataan yksi en g 35 tyiskohtaisemmin ja viittaamalla myös oheisiin kuvioihin, o δ C\1 3

KUVIOIDEN LYHYT SELOSTUS

Kuvio 1 esittää yhtä keksinnön mukaista kuvauslaitteistoa, jonka perusrakenteeseen kuuluu tukirakenne ja kuvantamisvälineitä kannattele-5 va varsiosa.

Kuvio 2 esittää yhtä kuvion 1 mukaisessa laitteistossa käytettäväksi soveltuvaa kuvainformaation vastaanottomoduulia.

10 Kuvio 3 esittää lasersäteiden suuntaamista kuvion 2 mukaiselta moduulista kohti kuvantamisasemaan sijoitettua potilasta.

Kuviot 4a ja 4b esittävät yhden keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisia signaalireittejä röntgendetektorilta ja ainakin yhdeltä vä-15 rikameralta kuvakaapparin (frame grabber) kautta tietokoneelle.

Kuvioissa 5a-5c on esitetty esimerkkejä erilaisista virtuaalisista kolmiulotteisista kasvomalleista.

20 Kuviossa 6 on esitetty periaate keksinnön yhden edullisen suoritusmuodon mukaiseksi laitteiston tiettyjen toimintojen ohjaamiseksi.

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS

25 Kuviossa 1 on esitetty yksi keksinnön mukainen kuvauslaitteisto. Laitteistoon kuuluu vertikaalinen tukirakenne (11), josta ulottuu horisontaalisesti potilastukivälineitä kannatteleva varsi (12) sekä varsiosa (13), joka kannattelee laitteiston kuvantamisvälineitä kan-oo q nattelevaa rakennetta, varsiosaa (14). Kuvantamisvälineitä kannatte-

CvJ

30 leva varsiosa (14) voi olla järjestetty pyöritettäväksi. Kuvantamis- välineitä kannattelevaan varsiosaan (14) on järjestetty etäisyyden

O

^ päähän toisistaan röntgensäteilylähde (15) ja röntgenkuvainformaation £ vastaanotin (21) , jotka on sijoitettu laitteistoon suhteessa potilas- co tukivälineisiin (17) siten, että laitteistoon muodostuu kuvanta- oo § 35 misasema (18) joka asettuu röntgensäteilylähteen (15) ja röntgenku- o ^ vamformaation vastaanottovälineiden (21) väliin siten, että röntgen- ^ säteilylähteellä (15) tuotettava sädekeila on suunnattavissa kulke maan mainitun kuvantamisasemän (18) kautta kohti röntgenkuvainformaa- 4 tion vastaanottovälineitä (21). Laitteistoon kuuluu ohjausvälineet, joista kuviossa 1 on esitetty tukirakenteeseen (11) järjestetty ohjauspaneeli (16) ja siihen kuuluvat toimintamoodinvalintavälineet (19). Kuvion 1 mukaisessa laitteistossa röntgenkuvainformaation vastaanot-5 tovälineet (21) on järjestetty osaksi kuvainformaation vastaanottomo-duulia (20), joka on järjestetty kaapelin välityksellä yhteyteen tietokoneen (30) kanssa. Tietokoneeseen on järjestetty välineet kuvain-formaation käsittelemiseksi sekä näyttö (31), jolla tietokoneella tuotettuja kuvia voidaan esittää.

10

Kuviossa 2 on esitetty yksi kuvion 1 mukaisessa laitteistossa käytettäväksi soveltuva kuvainformaation vastaanottomoduuli (20). Moduulissa on horisontaalisesti röntgendetektorin (21) vastakkaisille puolille järjestetty kaksi kohti kuvantamisasemaa (18) suunnattua värikame-15 raa (22). Moduuliin (20) on lisäksi järjestetty kuvantamisasemaa (18) valaisemaan järjestetyt edullisesti valkoista valoa tuottavat valonlähteet (23) ja kaksi laseria (24). Nämä laserit on sijoitettu olennaisesti moduulin (20) keskelle sen ylä- ja alareunojen olennaiseen läheisyyteen. Laserit (20) on järjestetty emittoimaan ja suuntaamaan 20 kohti kuvantamisasemaa (18) kapean vertikaalisen tasomainen sädeviuh-kan, joka luo potilaan kasvoille laservalokuvion. Kuviossa 3 on esitetty, miten kahden kuviossa 2 esitetyn laserin (24) tuottamat laser-sädeviuhkat voidaan suunnata kohti kuvantamisasemaa (18) kattamaan potilaan kasvot vertikaalisuunnassa ilman varjoalueita.

25

Laitteistoon järjestetyt valonlähteet (23) voidaan järjestää tuottamaan myös muun väristä tai värisiä valoja kuin valkoista. Värikame-roita (22) voi puolestaan olla järjestetty laitteistoon myös useampia o kuin kaksi tai ainoastaan yksi, ja kamerat tai kamera (22) voidaan

CvJ

30 järjestää toimimaan paitsi valokuvauskamerana myös jatkuvatoimisena ^ videokuvauskamerana. Potilaan kasvoille suunnattava valokuvio voi ol- o 00 la tuotettu muullakin valonlähteellä kuin laserilla ja myös tämän va- £ lokuvion väri voi olla järjestetty vaihdettavaksi, ja laserillakin cc tuotettuna se voi olla väriltään muukin kuin perinteinen punainen, co g 35 mm. edullisesti nimenomaan vihreä, o δ 00 Kun kuvion 1 mukaisen laitteiston kuvantamisvälineitä kannatteleva rakenne (14) on järjestetty kääntyväksi, voidaan kuvainformaation 5 vastaanottomoduuliin (20) järjestetyillä yhdellä tai useammalla väri-kameralla (22) ottaa kuvia kuvantamisasemaan (18) asemoidun potilaan kasvoista eri suunnista. Tällöin myös laservalokuvio voidaan saattaa pyyhkäisemään potilaan kasvot. Käytettäessä esimerkiksi kuvion 2 mu-5 kaista järjestelyä, jossa kamera (22) ja laser (24) on sijoitettu etäisyyden päähän toisistaan, voidaan laserviivalla skannata kuvantamisasemaan (18) sijoitetun potilaan kasvot ja samalla ottaa kasvoista kuvia kulmassa (alle 90 asteen kulmassa) suhteessa lasersäteen suuntaan. Näin saatavasta kuvainformaatiosta voidaan tuottaa kolmiulot-10 teinen pintamalli potilaan kasvojen muodosta. Laitteiston ohjausjärjestelmä varustetaan keksinnön yhdessä edullisessa suoritusmuodossa ohjaustoiminnolla laserin hetkelliseksi sammuttamiseksi aina halutuksi ajaksi pyyhkäisyn aikana, joina aikoina potilaan kasvoista voidaan ottaa värivalokuvia ilman laservalokuviota ja näin saadusta kuvain-15 formaatiosta tuottaa potilaan kasvojen tekstuurinani. Toisaalta on periaatteessa mahdollista toimia myös siten, että laseria ei sammuteta lainkaan vaan laserviiva poistetaan muodostettavasta tekstuurimal-lista kuvantamisessa tuotetun kuvainformaation käsittelyssä ohjelmallisesti .

20

Kuvio 4a esittää yhtä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa käytettävää signaalireittiä kuvainformaation vastaanottomoduulilta (20) tietokoneelle (30) . Värikameralla tai -kameroilla (22) ja röntgende-tektorilla (21) ilmaistun kuvainfomaation signaalireitti tietoko-25 neelle (30) voidaan järjestää yhteiseksi siten, että niiltä saatava kuvainformaatio johdetaan tietokoneelle (30) saman yhden kuvakaappa-rin (frame grabber) kautta. Edullisesti laitteistossa järjestetään myös signaalireitti ainakin röntgenlaitteen kuvantamisvälineiden o liikkeiden ohjausvälineiden ja/tai röntgensädelähteen ohjausvälinei- c\j 30 den ja tietokoneen välille saman ethernet-kaapelin kautta kuin sig- ^ naalireitti kameralta tietokoneelle. Tämä voidaan toteuttaa esimer- o 00 kiksi laitteistoon järjestettävän ethernet-HUB komponentin tai ether- £ net-kytkinkomponentin avulla. Kuviossa 4b on esitetty toinen edulli- cc nen suoritusmuoto signaalireittien järjestämiseksi laitteistoon, jos- co § 35 sa myös tarvitaan ainoastaan yksi ethernet-kaapeli kuvantamisvälinei- o >- den ja tietokoneen välille,

o J

C\1 6

Tietokoneeseen (30) järjestetyt välineet kuvantamisasemaan (18) järjestetyn potilaan kasvojen kuvauksesta saatavan kuvainformaation käsittelemiseksi käsittävät keksinnön mukaisesti algoritmin ainakin röntgendetektorilta (21) saatavan kuvainformaation käsittelemiseksi 5 sekä värikameralta tai -kameroilta (22) saatavan kuvainformaation käsittelemiseksi muodostamaan potilaan kasvoista virtuaalinen kolmiulotteinen tekstuurimalli. Tekstuurinani voidaan tuottaa joko pelkästään potilaan kasvoja useammasta kuin yhdestä suunnasta kuvaavasta valokuvainformaatiosta, tai sen tuottamisessa voidaan hyödyntää esi-10 merkiksi potilaan röntgenkuvauksesta saatua informaatiota potilaan kasvojen pehmytkudoksen pinnan muodosta. Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa kuvankäsittelyvälineisiin kuuluu välineet kasvojen pinta-mallin muodostamiseksi potilaan kasvoille suunnatusta laserviivaku-vainformaatiosta, jota informaatiota voidaan hyödyntää potilaan kas-15 vojen kolmiulotteisen tekstuurimallin tuottamisessa. Edullisesti kuvankäsittelyvälineisiin kuuluu välineet, joilla voidaan tuottaa malleja joissa samanaikaisesti on nähtävissä kolmiulotteisena sekä kasvojen tekstuuri että ainakin osia potilaan kallon alueen hampaista ja/tai luustosta.

20

Kuviossa 5a on esitetty yksi esimerkki keksinnön mukaisella laitteistolla toteutettavasta kasvojen kolmiulotteisesta mallista, jossa kasvojen tekstuurimalliin on integroitu informaatiota potilaan kallon alueen luustosta ja hampaista. Kuviossa 5b on puolestaan esitetty yk-25 si esimerkki edellä kuvatulla keksinnön mukaisella laitteistolla tuotettavissa olevasta kasvojen pintamallista, kuviossa 5c puolestaan eri projektio kuvion 5b mukaisesta mallista, joka on tuotettu ainoastaan laserviivakuvioista potilaan kasvoilla saatavasta informaatios-co q ta. Kuvioiden 5b ja 5c vertaaminen havainnollistaa, miten keksinnön

CVJ

i 30 mukaisella laitteistolla tuotettavissa oleva kasvojen tekstuurimalli V eroaa puhtaasta kasvojen pintamallista.

o

CVJ

Ϊ Kuviossa 6 on esitetty kaavio, joka kuvaa periaatetta jonka mukaisesta ti keksinnön edellä kuvatun suoritusmuodon mukaisen laitteiston tiet en g 35 tyjä toimintoja voidaan ohjata. Kuviossa oletetaan potilaan kasvojen ? kuvantaminen toteutettavaksi - yhtäaikaisesti röntgenvalotuksen kans- o ^ sa tai omana kuvantamisenaan - siten, että kuvantamis välineitä kan- natteleva varsiosa (14) saatetaan pyörähtämään siten, että kuvainfor- 7 maation vastaanottomoduuli (20) liikkuu potilaan kasvojen puolelta toiselle vähintään 180 asteen, kuten 200 asteen verran. Tämän liikkeen aikana potilaan kasvoja valaistaan kuvainformaation vastaanotto-moduulin (20) valonlähteitä (23) tasaisesti pulssittaen, kun taas la-5 servalo pidetään muuten jatkuvasti päällä mutta pyyhkäisyn aikana se kytketään välillä hetkeksi pois päältä, jotta kuvantamisasemaan (18) asemoidun potilaan kasvoista saadaan otettua kuvia myös ilman laser-valokuviota. Laitteiston toimintoja synkronoidaan käsittämään kahdenlaisia jaksoja, joista ensimmäisten jaksojen aikana laservalo on kyt-10 ketty pois päältä ja kasvoista otetaan kuvia sellaisina valaistus-pulssien jaksojen aikana, jolloin potilaan kasvot on valaistu, ja toisten jaksojen aikana puolestaan laservalo pidetään päällä, jolloin laserviiva kuvantamisvälineitä kannattelevan varsiosan (14) kääntyessä liikkuu pitkin potilaan kasvoja ja kasvoista otetaan kuvia sel-15 laisten valaistuspulssien jaksojen aikana, jolloin potilaan kasvoja ei ole valaistu. Kun kuvauksessa käytetään edellä kuvatun keksinnön suoritusmuodon mukaisesti kahta värikameraa (22), on kuviossa 6 esitetyssä toimintamoodissa edellä kuvattu ohjaus toteutettu siten, että ensimmäisellä ja toisella kameralla (22) otetaan kuvia aina peräk-20 käisten valopulssien aikana. Kameroiden (22) integroima kuvainformaa-tio voidaan lukea ulos aina niiden valopulssituksen jaksojen aikana, jolloin kuvainformaatiota ei integroida.

Kuviossa 6 esitetty kaavio kuvaa siis yhtä keksinnössä käytettäväksi 25 soveltuvaa periaatetta. Kuitenkin, jos halutaan estää se, että kuvan-tamisasemaan sijoitettu potilas aistii kasvojen valaistuksen pulssi-tuksesta aiheutuvan valojen välkkymisen, on valaistuksen pulssitus-taajuudeksi järjestettävä vähintään 50-60 Hz. Tällainen pulssitus o johtaisi tarkasti ottaen kuviossa 6 esitetyllä tavalla toimittaessa

CvJ

30 keksinnön käytännön toteuttamisen kannalta tarpeettomaan suureen mää- ^ rään kuvainformaatiota. Edellä kuvattua periaatetta voidaankin sovel-

O

^ taa esimerkiksi siten, että edellä kuvattujen jaksojen aikana ensim- £ mäisellä ja toisella kameralla ei oteta kuvia jokaisen valopulssin co aikana vaan ainoastaan esimerkiksi suuruusluokkaa joka kymmenennen co § 35 pulssin kohdalla, jolloin myös kuvainfomaation lukemiseen kameralta o ^ Oää enemmän aikaa. Näin siis keksinnön yhdessä edullisessa suoritus- ^ muodossa välineitä potilaan kasvojen valaisemiseksi ohjataan valaise maan potilaan kasvoja lyhyissä pulsseissa, edullisesti vähintään taa- 8 juudella 50-60 Hz, laseria tai lasereita ohjataan tuottamaan laserva-lokuvio potilaan kasvoille muuten jatkuvasti mutta siten, että varsiosan kääntymisen aikana on jaksoja, kuten vähemmän kuin 10 jaksoa, jolloin laservalokuviota ei tuoteta, ja värikameraa tai -kameroita 5 ohjataan ottamaan kuvia ensimmäisissä pulssivaiheissa, jolloin kasvoille on suunnattu laservalokuvio ja jolloin välineet potilaan kasvojen valaisemiseksi eivät valaise kasvoja, sekä toisissa pulssivaiheissa, jolloin kasvoille ei ole suunnattu laservalokuviota ja jolloin välineet potilaan kasvojen valaisemiseksi valaisevat kasvoja.

10

Yksi käytännön tapa toteuttaa kuvien ottamisen jaksotus edellä esitetyn käytännön toimintatavan mukaisesti käsittää kuvantamisvälineiden liikkeen aikaisten ensimmäisen ja viimeisen jakson toteuttamisen jaksoina joiden aikana kasvoja kuvataan ilman laserviivaa, jollaisia 15 jaksoja järjestään kyseisen liikkeen ajalle kokonaisuudessaan tehtäväksi tasavälein yhteensä viisi. Tällaisen keksinnön suoritusmuodon mukaisesti potilaan kasvoista otettaisiin siis eri suunnista yhteensä kymmenen värivalokuvaa ilman laservalokuviota, ja kuvantamisvälineiden liikkeen kulmanopeus potilaan kasvojen puolelta toiselle voidaan 20 järjestää sellaiseksi että näiden jaksojen väliin jäävien neljän jakson aikana tulee otetuksi suuruusluokkaa 300 kuvaa kasvoille suunnatusta laservaloviivasta. Ammattimiehelle on kuitenkin selvää, että esimerkiksi kuvia laservalokuviosta ei tarvitse ottaa tasavälein ja että sekä niiden määrää että asemia, joissa kuvia laserviivasta ote-25 taan, voidaan vaihdella esimerkiksi pintakuvion halutun vaakasuuntaisen resoluution mukaisesti. Myös valokuvia kasvoista ilman laserviivaa ei tarvitse ottaa tasavälein ja myös niiden määrää ja asemaa voi-daan vaihdella tarpeen mukaan siten, että saavutetaan sopivat sauma-5 kohdat ja riittävä peitto kolmiulotteisen tekstuurimallin luomiseksi

(M

30 eri suunnista otetuista kasvojen osakuvista, o ^ Keksinnön mukainen laitteisto ja sen toimintamoodinvalintakytkin (19)

X

£ voidaan järjestää mahdollistamaan röntgenkuvien ottaminen ja potilaan co kasvojen kuvaaminen tapahtuvaksi joko erikseen, tai keksinnön yhdessä co § 35 edullisessa suoritusmuodossa toteutettavaksi saman kuvantamistapahtu- o ^ man yhteydessä, jopa samanaikaisesti. Kasvojen valokuvaaminen eri ^ suunnista samanaikaisesti röntgenkuvauksen aikana eliminoi tarpeen erilliseen kuvaukseen, jolloin mm. vältytään tarpeelta kalibroida jo- 9 ku toinen kuvauslaite ja asemoida potilas tähän toiseen laitteeseen erillistä kasvojen kuvausta varten. Näin säästetään vaivaa ja voitetaan aikaa, kun kasvojen kuvaus voidaan suorittaa samanaikaisesti röntgenkuvauksen kanssa. Myös jos eri kuvaustavoilla saatua kuvain-5 formaatiota halutaan integroida, esimerkiksi esitettäväksi samassa kolmiulotteisessa mallissa, on yhdistäminen tällöin helpompaa kun ku-vannettu anatomia on kuvauksissa ollut samassa asennossa saman kuvauslaitteen mukaisessa koordinaatistossa. Laitteisto mahdollistaa la-serviivan käytön edesauttamaan kasvojen muotojen esiin saamista tar-10 kempana siirtämällä laserviivan paikkaa kasvoilla, kuvaamalla laser-viivan kasvojen pinnalla tuottamia profiileja ja laskemalla näistä profiileista kasvojen pinnan muoto.

Edellä keksintöä on kuvattua lähinnä viittaamalla oheisiin kuvioihin, 15 mutta kaikki edellä kuvatut keksinnön suoritusmuotojen yksityiskohdat eivät kuitenkaan ole keksinnön toteuttamisen kannalta välttämättömiä tai ainoita mahdollisia. Laitteistossa käytettävien värikameroiden lukumäärä voi olla muukin kuin kaksi, ja jos laitteisto mahdollistaa kameran sijainnin suhteessa kuvantamisasemaan muuttamisen voidaan jo 20 yhdelläkin kameralla ottaa kuvia potilaan kasvoista eri suunnista. Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa laitteistoon on järjestetty valkoista valoa emittoiva valaisinjärjestely valaisemaan potilaan kasvoja, mikä kasvojen värisävyjen kuvantamisen kannalta on edullista, mutta keksinnön voidaan ajatella olevan hyödynnettävissä myös il-25 man laitteistoon integroitua yhtä tai useampaa valkoisen valon lähdettä ja myös muun värisillä valoilla. Edelleen, riittävä informaatio kasvojen kolmiulotteisen tekstuurimallin tuottamiseksi voidaan saada pelkästä kasvojen valokuvaamisesta eri suunnista, mutta keksinnön o edullisissa suoritusmuodoissa hyödynnetään myös esimerkiksi röntgen-

CvJ

30 kuvauksesta saatavaa informaatiota kasvojen pehmytkudoksen pintamuo- ^ doista tai kasvojen laserskannauksesta saatavissa olevaa informaatio- 0 ta kasvojen pinnan muodoista.

cc

CL

cd Laitteistossa käytettäväksi soveltuva kuvainfomaation vastaanottomo- co § 35 duuli voi edellä esitetyn suoritusmuodon mukaisesti käsittää horison- o ^ taalisuunnassa tarkasteltuna olennaisesti moduulin keskelle järjeste- 00 tyn röntgenkuvainformaation vastaanottimen (21) sekä kaksi laseria (24), ja olennaisesti moduulin (20) vastakkaisiin päätyihin järjeste- 10 tyt yhtäältä ensimmäisen ja toisen värikameran (22) , toisaalta ensimmäisen ja toisen valaisinrakenteen (23). Moduulia (20) vertikaali-suunnassa tarkastellen se voi käsittää järjestelyn, jossa mainitut laserit (24) on järjestetty olennaisesti kuvainformaation vastaanot-5 tomoduulin (20) reunoille, ja mainitut valaisinrakenteet (23) suuntaamaan valoa kohti kuvantamisasemaa (18) mainittujen värikameroiden (22) ylä- ja alapuolelta. Keksinnön mukainen toiminnallisuus ainakin osan kasvoista mallintamiseksi on kuitenkin ajateltavissa olevan saavutettavissa muunkinlaisilla järjestelyillä, vaikkapa järjestelyllä 10 jossa käytetään kahta valoviivaa ja ainoastaan yhtä kameraa.

Keksinnön mukaiseen laitteistoon kuuluvaa värikameraa voidaan käyttää muihinkin tarkoituksiin kuin edellä on kuvattu. Kamera tai kameroita voidaan järjestää toimimaan myös videokamerana, jolloin voidaan esi-15 merkiksi seurata ja/tai tallentaa potilaan ilmeitä ja mahdollisia liikkeitä ennen röntgenkuvausta ja/tai valotuksen aikana, sopivin järjestelyin myös kolmiulotteisena. Värikamera tai -kamerat on edellä kuvatuissa suoritusmuodoissa sijoitettu kuvantamisvälineitä kannatte-levaan varsiosaan röntgendetektorin olennaiseen läheisyyteen, mutta 20 värikamera tai -kamerat voidaan järjestää myös esimerkiksi röntgensä-teilylähteen olennaiseen läheisyyteen. Yleisesti ottaen on edullista sijoittaa värikamera tai -kamerat, kuten myös laitteistoon mahdollisesti kuuluva laser tai laserit sellaiseen laitteiston rakenteeseen, joka jo laitteiston röntgenkuvaustarkoituksessa on järjestetty liik-25 kuvaksi kuvantamisaseman suhteen.

Laitteistoon kuuluvan tietokoneen ei tarvitse olla fyysisesti kuvan-tamisvälineistä erillinen laite vaan se voi olla myös integroitu 5 osaksi itse kuvantamislaitetta.

(M

-A 30 ^ Laitteiston röntgenkuvausvälineet mahdollistavat edullisesti tietoko- o ^ netomografiakuvauksen, erityisesti dentaalialalla tunnetusti käytetyn jr kartiokeilatietokonetomografiakuvauksen, jollaisessa laitteistossa cc käytettävät röntgenkuvantamisvälineitä kannattelevan varsiosan liike- co § 35 radat on tyypillisesti järjestetty mahdollistamaan varsiosan kääntä en ^ minen stationäärisen, kuvantamisaseman kautta kulkevan virtuaalisen ^ vertikaalisen akselin suhteen, joka liike on suoraan hyödynnettävissä myös valokuvainformaation tuottamiseen kasvojen kolmiulotteisen teks- 11 tuurimallin luomiseksi. Tämä kuvauslaitteiston ominaisuus tekee erityisesti kasvojen laserskannauksen toteuttamisen varsin yksinkertaiseksi, kun röntgenkuvauslaitteessa on jo valmiina välineet laserskan-nauksessa käytettäväksi soveltuvien liikkeiden toteuttamiseksi. La-5 serskannaus voi monissa tapauksissa merkittävästi helpottaa potilaan kasvojen kolmiulotteisen pinnan muotojen havaitsemista verrattuna siihen, jos käytetään pelkästään kasvojen värivalokuvauksesta saatavaa informaatiota. Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa puhutaan tällöin esimerkiksi järjestelystä, jossa mainitut röntgenkuvainfor-10 maation vastaanottovälineet (21) käsittävät detektorin, jonka kuvain-formaatiota vastaanottavan alueen dimensiot ovat vähintään senttimetrien suuruusluokkaa, mainittu kuvantamisvälineitä kannatteleva rakenne (14) on järjestetty olemaan käännettävissä vertikaalisen, sta-tionäärisen kuvantamisaseman (18) kautta kulkevan virtuaalisen kään-15 töakselin suhteen siten, että röntgensäteilylähde (15) ja röntgenku-vainformaation vastaanottovälineet (21) liikkuvat kuvantamisaseman (18) vastakkaisilla puolilla, jossa laitteiston ohjausjärjestelmä käsittää ohjausrutiinin, joka yhtäältä ohjaa mainittuja kuvantamisvälineitä kannattelevan rakenteen (14) kääntöliikettä, röntgenlähdettä 20 (15) ja röntgenkuvainformaation vastaanottovälineitä (21) tuottamaan kuvainformaatiota, josta mainituilla välineillä röntgenkuvainformaation vastaanottimella (21) ilmaistun informaation käsittelemiseksi (30) voidaan rekonstruoida kolmiulotteinen röntgenkuva, ja toisaalta ohjaa ainakin mainittua värikameraa (22) ottamaan kuvantamisasemaan 25 (18) asemoidun potilaan kasvoista värikuvia kyseisen kääntöliikkeen aikana, ja jossa laitteistoon toiminnallisesti kuuluvat kuvainformaa-tionkäsittelyvälineet (30) on järjestetty muodostamaan näyttöruudulla (31) esitettävissä oleva kolmiulotteinen malli kuvantamisasemaan (18)

CO

5 asemoidusta potilaasta, jossa mallissa on nähtävissä ainakin osa po- c\j 30 tilaan kallon alueen luustosta ja/tai hampaista ja ainakin osa poti- ^ laan kasvojen alueen tekstuurista, o

CVJ

X

cc

CL

CD

CO

O

O

O

δ

CVJ

Claims (22)

1. Hammaslääketieteellinen kuvantamislaitteisto, johon laitteistoon kuuluu 5. tukirakenne (11,13) kuvantamisvälineitä kannattelevan rakenteen (14) kannattelemiseksi, ainakin yksi kuvantamisas emä (18) potilaan sijoittamiseksi laitteistoon kuvausta varten, jossa laitteistossa kuvantamisvälineisiin kuuluu ainakin röntgen-10 säteilylähde (15) ja välineet röntgenkuvainformaation vastaanotta miseksi (21) , jotka on järjestetty laitteistoon mainittuun kuvan-tamisasemaan (18) nähden siten, että röntgensäteilylähde (15) ja röntgenkuvainformaation vastaanottovälineet (21) ovat asemoitavissa kuvantamisaseman (18) vastakkaisille puolille siten, että rönt-15 gensäteilylähteellä (15) tuotettava sädekeila on suunnattavissa kulkemaan mainitun kuvant amisaseman (18) kautta kohti mainittuja välineitä röntgenkuvainfomaation vastaanottamiseksi (21), ohjausjärjestelmä kuvantamislaitteiston toimintojen ohjaamiseksi sekä 20. kuvantamislaitteistoon integroidut tai sen kanssa toiminnalliseen yhteyteen järjestetyt välineet röntgenkuvainformaation vastaanottimella (21) ilmaistun infomaation käsittelemiseksi, jolloin laitteiston röntgenkuvaukseen liittyvät rakenteet, komponentit ja ohjausvälineet on järjestetty mahdollistamaan hammas-25 lääketieteellinen tietokonetomografiakuvantaminen ja/tai hammas lääketieteellinen kartiokeilatietokonetomografiakuvantaminen, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu ainakin yksi laser (24) tai muu valaisinjärjestely, joka on sovi- CO q tettu suuntaamaan valokuvion kuvantamisasemaan (18) asemoidun po- c\j 30 tilaan kasvoille, ^ - välineet mainittuun kuvantamisasemaan (18) asemoidun potilaan kas- o 00 vojen valokuvaamiseksi (22) ja/tai liikkuvan kuvan tuottamiseksi g potilaan kasvoista ainakin kahdesta suunnasta, jotka välineet kä- φ sittävät ainakin yhden värikameran (22) jonka asema suhteessa mai- co g 35 nittuun kuvantamisasemaan on järjestetty muutettavaksi ja/tai ai- o £ nakin kaksi värikameraa, jotka on järjestetty kuvaamaan potilastu- ^ kiasemaan (18) asemoidun potilaan kasvoja eri suunnista, laitteistoon integroidut tai sen kanssa toiminnalliseen yhteyteen saatetut välineet kolmiulotteisen pintamallin muodostamiseksi potilaan kasvoista mainitun potilaan kasvoille suunnatun valokuvion informaatiosta, 5. välineet jotka on järjestetty toiminnalliseen yhteyteen mainitun ainakin yhden värikameran (22) kanssa mainitulla ainakin yhdellä värikameralla (22) ilmaistun kuvainformaation tai siitä muodostetun kolmiulotteisen tekstuurimallin yhdistämiseksi mainittuun valokuvion kuvaamiseen perustuvaan kolmiulotteiseen pintamalliin 10 muodostamaan potilaan kasvoista virtuaalinen kolmiulotteinen teks tuurinani sekä välineet muodostaa virtuaalinen kolmiulotteinen malli, joka käsittää mainittuun potilaan kasvoista tuotettuun virtuaaliseen kolmiulotteiseen tekstuurimalliin integroitua kolmiulotteista röntgen-15 kuvainformaatiota ainakin osasta potilaan kallon alueen luustosta ja/tai hampaistosta.

2. Patenttivaatimuksen 1 kuvantamislaitteisto, tunnettu siitä, että laitteiston ohjausjärjestelmä käsittää välineet röntgenkuvauk- 20 sen ja potilaan kasvojen kuvaamisen toteuttamiseksi yhtäaikaisesti ja/tai yhden kuvantamistapahtuman aikana tapahtuvana yhdistettynä kuvauksena, ja/tai laitteiston ohjausjärjestelmä käsittää valintaväli-neet röntgenkuvaamisen ja potilaan kasvojen kuvaamisen toteuttamiseksi joko ainakin yhdellä edellä mainituista tavoista tai ainakin toi-25 sen mainituista kuvauksista toteuttamiseksi erillisenä kuvauksena.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kuvantamislaitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu ainakin yksi valaisinra- co q kenne (23) kuvantamisasemaan (18) asemoidun potilaan kasvojen valai- CvJ 30 semiseksi. 1 2 o

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kuvantamislaitteisto, tunnettu g siitä, että mainittu ainakin yksi valaisinrakenne (23) ja/tai aito nakin yksi värikamera (22) on järjestetty laitteistoon siten, että co § 35 potilaan kasvoja voidaan valaista ja kuvata eri suunnista potilaan 2 ollessa asemoituna mainittuun röntgenkuvausta varten järjestettyyn ^ kuvantamisasemaan (18).

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen kuvantamislaitteisto, tunnettu siitä, että mainitut välineet potilaan kasvojen valaisemiseksi (23) on järjestetty käsittämään valaisinrakenteen, joka suuntaa valoa kohti kuvantamisasemaan (18) järjestetyn potilaan kasvoja 5 olennaisesti mainitun ainakin yhden värikameran (22) ylä- ja alapuolelta.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen kuvantamislaitteisto, tunnettu siitä, että mainitut välineet potilaan kasvojen valo laisemiseksi (23) ja ainakin yksi värikamera (22) on järjestetty mainitun röntgenkuvainformaation vastaanottimen (21) olennaiseen läheisyyteen.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen kuvantamislaitteisto, 15 tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu ainakin kaksi värika- meraa (22) ja ne on järjestetty sijaitsemaan horisontaalisesti etäisyyden päässä toisistaan.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 3-6 mukainen kuvantamislaitteisto, 20 tunnettu siitä, että laitteiston ohjausjärjestelmään kuuluu välineet mainittujen välineiden potilaan kasvojen valaisemiseksi (23) ohjaamiseksi tuottamaan valkoista valoa, tuottamaan valkoista valoa pulssitetusti ja/tai tuottamaan erivärisiä valoja.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen kuvantamislaitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu ainakin kaksi värika-meraa (22) joiden yhteyteen on järjestetty valaisinrakenne (23), joka suuntaa valoa kohti kuvantamisasemaan (18) sijoitetun potilaan kasvoja ja olennaisesti ainakin kahden värikameran (22) ylä- ja alapuolelta, c\j 30 jotka ainakin kaksi värikameraa (22) ja niiden yhteyteen järjestetyt ^ valaisinrakenteet (23) on järjestetty horisontaalisesti etäisyyden O ^ päähän toisistaan mainitun röntgenkuvainformaation vastaanottimen £ (21) vastakkaisille puolille. CD CO g 35

10. Jonkin patenttivaatimuksen 3-9 mukainen kuvantamislaitteisto, o ^ tunnettu siitä, että mainitut välineet potilaan kasvojen va- ^ laisemiseksi (23) ja ainakin yksi värikamera (22) on järjestetty mai nitun kuvantamisvälineitä kannattelevan rakenteen (14) yhteyteen.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen kuvantamislaitteisto, tunnettu siitä, että mainittu kuvantamisvälineitä kannatteleva rakenne (14) on järjestetty kääntyväksi potilastukiaseman (18) kautta 5 kulkevan tai muun virtuaalisen vertikaalisen akselin suhteen.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen kuvantamislaitteisto, tunnettu siitä, että mainittu kuvantamisvälineitä kannatteleva rakenne (14) on järjestetty käännettäväksi kuvantamisaseman (18) suh- 10 teen ainakin 180 astetta ja laitteiston ohjausjärjestelmä ohjaamaan mainittua ainakin yhtä värikameraa (22) ottamaan ainakin kaksi väri-valokuvaa kuvantamisasemaan (18) sijoitetun potilaan kasvoista kyseisellä kulma-alueella.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukainen kuvantamislaitteisto, tunnettu siitä, että mainituilla röntgenkuvainformaation vastaanottimella (21) ja ainakin yhdellä värikameralla (22) ilmaistu informaatio on järjestetty johdettavaksi samalle yhdelle kuvakaapparil-le (frame grabber), ja/tai saman yhden ethernet-kaapelin kautta ku-20 vantamislaitteesta fyysisesti erillisille välineille kuvainformaation käsittelemiseksi (30) .

14. Jonkin patenttivaatimuksen 1-13 mukainen kuvantamislaitteisto, tunnettu siitä, että mainittuihin välineisiin potilaan kasvo-25 jen pintamallin muodostamiseksi kuuluu kapean vertikaalisen valokuvion kuvantamisasemaan (18) asemoidun potilaan kasvoille valaiseva ainakin yksi laser- tai muu valolähde (24), joka on sijoitettu mainittuun kuvantamisvälineitä kannattelevaan rakenteeseen (14), ja että co 5 kyseinen kuvantamisvälineitä kannattelevaan rakenne (14) ja mainittu c\j 30 kuvantamisasema (18) on järjestetty toistensa suhteen liikutettavaksi ^ siten, että mainittu valokuvio on suunnattavissa olennaisen kattavas ti) ^ ti eri kohtiin potilaan kasvojen alueella, x X CL cd

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen kuvantamislaitteisto, tunnettu co § 35 siitä, että laitteistoon kuuluu kaksi olennaisesti samalle verti- o ^ kaaliselle virtuaaliselle akselille järjestettyä laseria (24) tai ^ vastaavaa valokuvion tuottavaa valonlähdettä, jotka on järjestetty laitteistoon suhteessa kuvantamisasemaan (18) siten, että ylempi niistä valaisee potilaan kasvoja ainakin hieman yläviistosta ja alempi ainakin hieman alaviistosta.

16. Patenttivaatimuksen 14 tai 15 mukainen kuvantamislaitteisto, 5 tunnettu siitä, että mainittuun kuvantamisvälineitä kannatte- levaan rakenteeseen (14) on järjestetty kuvainformaation vastaanotto-moduuli (20), johon on sijoitettu ainakin osa mainituista välineistä: röntgenkuvainformaation vastaanotin (21), ainakin yksi värikamera (22), välineet kasvojen valaisemiseksi (23) ja välineet laser- tai 10 muun valokuvion tuottamiseksi (24).

17. Jonkin patenttivaatimuksen 14 - 16 mukainen kuvantamislaitteisto, tunnettu siitä, että mainittu kuvantamisvälineitä kannatteleva rakenne (14) on järjestetty käännettäväksi kuvantamisaseman (18) suh- 15 teen, mainittu valokuvio liikkumaan mainitun kuvantamisvälineitä kan-nattelevan rakenteen (14) liikkeen mukaisesti ja laitteiston ohjausjärjestelmä ottamaan valokuviosta mainitulla ainakin yhdellä värika-meralla (22) kymmeniä tai satoja valokuvia eri suunnista kyseisellä kuvantamisvälineitä kannattelevan rakenteen (14) liikealueella. 20

18. Patenttivaatimuksen 16 tai 17 mukainen kuvantamislaitteisto, tunnettu siitä, että horisontaalisuunnassa tarkasteltuna kuvainformaation vastaanotto-moduuliin (20), olennaisesti sen keskelle, on järjestetty röntgen-25 kuvainformaation vastaanotin (21) sekä kaksi laseria tai vastaava (24), ja olennaisesti moduulin (20) vastakkaisiin päätyihin on järjestetty yhtäältä ensimmäinen ja toinen värikamera (22), toisaalta ensimmäinen ja toinen valaisinrakenne (23), ja että CO o - vertikaalisuunnassa tarkasteltuna mainitut laserit tai vastaavat CvJ ' 30 (24) on järjestetty kyseiseen kuvainformaation vastaanottomoduu- ^ liin (20) olennaisesti sen reunoille, ja mainitut valaisinraken- O ^ teet (23) suuntaamaan valoa kohti kuvantamisasemaa (18) mainittu- £ jen värikameroiden (22) ylä- ja alapuolelta. CD CO § 35

19. Jonkin patenttivaatimuksen 14 - 18 mukainen kuvantamislaitteisto, o ^ tunnettu siitä, että laitteiston ohjausjärjestelmä käsittää ohjausru- ^ tiinin, jonka ohjaamana kuvantamisvälineitä kannatteleva rakenne (14) kääntyy kuvanta-misaseman (18) suhteen, jonka kääntymisen aikana, välineitä potilaan kasvojen valaisemiseksi (23) ohjataan valaisemaan kuvantamisasemaan (18) sijoitetun potilaan kasvoja lyhyissä 5 pulsseissa, edullisesti vähintään taajuudella 50 Hz, laseria, lasereita tai vastaavia (24) ohjataan tuottamaan valokuvio potilaan kasvoille muuten jatkuvasti mutta siten, että kuvantamisvälineitä kannattelevan rakenteen (14) kääntymisen aikana on hetkiä, jolloin valokuviota ei tuoteta, ja 10 - värikameraa tai -kameroita (22) ohjataan ottamaan kuvia ensimmäi sissä vaiheissa, jolloin kasvoille on suunnattu valokuvio ja jolloin välineet potilaan kasvojen valaisemiseksi (23) eivät valaise kasvoja, sekä toisaalta toisissa vaiheissa, jolloin kasvoille ei ole suunnattu valokuviota ja jolloin välineet potilaan kasvojen 15 valaisemiseksi (23) valaisevat kasvoja.

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen kuvantamislaitteisto, tunnettu siitä, että mainittu kuvantamisvälineitä kannatteleva rakenne (14) on järjestetty kääntymään kuvantamisaseman (18) suhteen vähin- 2. tään 180 astetta ja että mainitun ohjausrutiinin mukaan kyseisen kääntymisen aikana on lyhyitä jaksoja, kuten vähemmän kuin 10 jaksoa, jolloin potilaan kasvoille ei ole suunnattu valokuviota ja jolloin värikameraa tai kameroita (22) ohjataan ottamaan kuvia vaiheissa, jolloin välineet potilaan kasvojen valaisemiseksi tuottavat valopuls-25 sin.

21. Jonkin patenttivaatimuksen 1-20 mukainen kuvantamislaitteisto, tunnettu siitä, että mainitut röntgenkuvainformaation vastaan- o ottovälineet (21) käsittävät detektorin, jonka kuvainformaatiota vas- C\J ' 30 taanottavan alueen dimensiot ovat vähintään senttimetrien suuruus- ^ luokkaa, mainittu kuvantamisvälineitä kannatteleva rakenne (14) on o ^ järjestetty olemaan käännettävissä vertikaalisen, stationäärisen ku- x g vantamisaseman (18) kautta kulkevan virtuaalisen kääntöakselm suh- co teen siten, että röntgensäteilylähde (15) ja röntgenkuvainformaation co § 35 vastaanottovälineet (21) liikkuvat kuvantamisaseman (18) vastakkai- o ^ silla puolilla, että laitteiston ohjausjärjestelmä käsittää ohjausru- ^ tiinin, joka yhtäältä ohjaa mainittuja kuvantamisvälineitä kannatte levan rakenteen (14) kääntöliikettä, röntgenlähdettä (51) ja röntgen- kuvainformaation vastaanottovälineitä (21) tuottamaan kuvainformaa-tiota, josta mainituilla välineillä röntgenkuvainformaation vastaanottimella (21) ilmaistun informaation käsittelemiseksi (30) voidaan rekonstruoida kolmiulotteinen röntgenkuva, ja toisaalta ohjaa ainakin 5 mainittua värikameraa (22) ottamaan kuvantamisasemaan (18) asemoidun potilaan kasvoista värikuvia kyseisen kääntöliikkeen aikana, ja että laitteistoon toiminnallisesti kuuluvat kuvainformaationkäsittelyväli-neet (30) on järjestetty muodostamaan näyttöruudulla (31) esitettävissä oleva kolmiulotteinen malli kuvantamisasemaan (18) asemoidusta 10 potilaasta, jossa mallissa on nähtävissä ainakin osa potilaan kallon alueen luustosta ja/tai hampaista ja ainakin osa potilaan kasvojen alueen tekstuurista.

22. Jonkin patenttivaatimuksen 1-21 mukainen laitteisto, tunnet-15 tu siitä, että laitteistoon kuuluu välineet vihreän laser- tai muun valoviuhkan tuottamiseksi ja suuntaamiseksi kohti kuvantamisase-maa sijoitetun potilaan kasvoja muodostamaan kasvoille olennaisesti vertikaalinen kapea valoviiva. co δ (M o C\1 X DC CL CD CO O O O δ (M