FI124246B - Hammaslääketieteellinen tietokonetomografialaitteisto - Google Patents

Description

HAMMASLÄÄKETIETEELLINEN TIETOKONETOMOGRAFIALAITTEISTO KEKSINNÖN ALA

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

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-'t la vaikutuksensa myös kasvojen muotoihin. Tällaisiin pintamalleihin ^ on joskus yhdistetty myös informaatiota pinnan tekstuurista, siis cnj 30 pintakuviosta / pintarakenteesta.

i

CNJ

Tekniikan tasosta tunnetaan myös tekniikoita tuottaa virtuaalinen £ kolmiulotteinen tekstuurimalli ilman erikseen tuotettua mallia pinnan kolmiulotteisesta muodosta, co o 35 o käytössä on rajoittanut mm. tarve erillisiin laitehankintoihin juuri kyseistä kuvaustarkoitusta varten. Erillisen laitteen hankinta on ^ Kasvojen tekstuurimallien hyödyntämistä hammaslääketieteellisessä cvj 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 tie-tokonetomografialaitteisto, jonka avulla on mahdollista tuottaa poti-15 laan kallon virtuaalista kolmiulotteista mallinnusta varten ainakin röntgenkuvainformaatiota potilaan kallon alueen luustosta ja toisaalta informaatiota potilaan kasvojen väreistä, arvista, karvoituksesta, luomista jne. Keksinnön mukaiseen laitteistoon kuuluu välineet tuottaa paitsi tietokonetomografiakuvia myös kasvojen pinnan tekstuurin 20 käsittäviä kolmiulotteisia 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 25 piirteitä on määritelty oheisissa patenttivaatimuksissa.

Keksintö tarjoaa uuden ratkaisun potilaan kallon alueen anatomian mo-<t nipuoliseen mallintamiseen. Keksinnön ansiosta voidaan mm. hyödyntää ° jo olemassa olevaa kuvantamislaitekantaa ja välttyä tarpeelta käyttää g 30 tekniikan tason mukaisia erityisjärjestelyjä, mikä madaltaa hammas- cnj lääkärien kynnystä hyödyntää virtuaalisten 3D mallien tarjoamia mah dollisuuksia.

X

DC

CL

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

KUVIOIDEN LYHYT SELOSTUS

Kuvio 1 esittää yhtä keksinnön mukaista tietokonetomografialaitteis-toa, jonka perusrakenteeseen kuuluu tukirakenne ja kuvantamisvälinei-5 tä kannatteleva 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.

Kuvio 4 esittää keksinnön mukaisessa laitteistossa käytettävän la-serskannauksen toimintaperiaatetta.

15

Kuviot 5a ja 5b esittävät yhden keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisia signaalireittejä röntgendetektorilta ja ainakin yhdeltä vä-rikameralta kuvakaapparin (frame grabber) kautta tietokoneelle.

20 Kuvioissa 6a-6c on esitetty esimerkkejä erilaisista virtuaalisista kolmiulotteisista kasvomalleista.

Kuviossa 7 on esitetty periaate keksinnön yhden edullisen suoritusmuodon mukaiseksi laitteiston tiettyjen toimintojen ohjaamiseksi.

25

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS

Kuviossa 1 on esitetty yksi keksinnön mukainen tietokonetomogra- fialaitteisto. Laitteistoon kuuluu vertikaalinen tukirakenne (11), c\j 30 josta ulottuu horisontaalisesti potilastukivälineitä kannatteleva ^ varsi (12) sekä varsiosa (13), joka kannattelee laitteiston kuvanta- misvälineitä kannattelevaa rakennetta, varsiosaa (14). Kuvantamisvä- £ lineitä kannatteleva varsiosa (14) on järjestetty pyöritettäväksi.

Kuvantamisvälineitä kannattelevaan varsiosaan (14) on järjestetty o 35 etäisyyden päähän toisistaan röntgensäteilylähde (15) ja röntgenku- o £ vainformaation vastaanotin (21), jotka on sijoitettu laitteistoon 00 suhteessa potilastukivälineisiin (17) siten, että laitteistoon muo dostuu kuvantamisasema (18) joka asettuu röntgensäteilylähteen (15) 4 ja röntgenkuvainformaation vastaanottovälineiden (21) väliin siten, että röntgensäteilylähteellä (15) tuotettava sädekeila on suunnattavissa kulkemaan mainitun kuvantamisaseman (18) kautta kohti röntgenkuvainformaation vastaanottovälineitä (21). Laitteistoon kuuluu ohja-5 usvälineet, joista kuviossa 1 on esitetty tukirakenteeseen (11) järjestetty ohjauspaneeli (16) ja siihen kuuluvat toimintamoodinvalinta-välineet (19). Kuvion 1 mukaisessa laitteistossa röntgenkuvainformaation vastaanottovälineet (21) on järjestetty osaksi kuvainformaation vastaanottomoduulia (20), joka on järjestetty kaapelin välityksellä 10 yhteyteen tietokoneen (30) kanssa. Tietokoneeseen on järjestetty välineet kuvainformaation käsittelemiseksi sekä näyttö (31), jolla tietokoneella tuotettuja kuvia voidaan esittää.

Kuviossa 2 on esitetty yksi kuvion 1 mukaisessa laitteistossa käytet-15 täväksi soveltuva kuvainformaation vastaanottomoduuli (20). Moduulissa on horisontaalisesti röntgendetektorin (21) vastakkaisille puolille järjestetty kaksi kohti kuvantamisasemaa (18) suunnattua värikame-raa (22) . Moduuliin (20) on lisäksi järjestetty kuvantamisasemaa (18) valaisemaan järjestetyt edullisesti valkoista valoa tuottavat valon-20 lähteet (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 kohti kuvantamisasemaa (18) kapean vertikaalisen tasomainen sädeviuh-kan, joka luo potilaan kasvoille laservalokuvion. Kuviossa 3 on esi-25 tetty, miten kahden kuviossa 2 esitetyn laserin (24) tuottamat laser-sädeviuhkat voidaan suunnata kohti kuvantamisasemaa (18) kattamaan potilaan kasvot vertikaalisuunnassa ilman varjoalueita.

^ Laitteistoon järjestetyt valonlähteet (23) voidaan järjestää tuotta- i 30 maan myös muun väristä tai värisiä valoja kuin valkoista. Värikame- i c\i roita (22) voi puolestaan olla järjestetty laitteistoon myös useampia χ kuin kaksi tai ainoastaan yksi, ja kamerat tai kamera (22) voidaan cc . .

järjestää toimimaan paitsi valokuvauskamerana myös jatkuvatoimisena £5 videokuvauskamerana. Potilaan kasvoille suunnattava valokuvio voi ol- o o 35 la tuotettu muullakin valonlähteellä kuin laserilla ja myös tämän va- o lokuvion väri voi olla järjestetty vaihdettavaksi, ja laserillakin

CM

tuotettuna se voi olla väriltään muukin kuin perinteinen punainen, mm. edullisesti nimenomaan vihreä.

5

Kun kuvion 1 mukaisen laitteiston kuvantamisvälineitä kannatteleva rakenne (14) on järjestetty kääntyväksi, voidaan kuvainformaation vastaanottomoduuliin (20) järjestetyillä yhdellä tai useammalla väri-5 kameralla (22) ottaa kuvia kuvantamisasemaan (18) asemoidun potilaan kasvoista eri suunnista. Tällöin myös laservalokuvio voidaan saattaa pyyhkäisemään potilaan kasvot. Käytettäessä esimerkiksi kuvion 2 mukaista järjestelyä, jossa kamera (22) ja laser (24) on sijoitettu etäisyyden päähän toisistaan, voidaan laserviivalla skannata kuvanta-10 misasemaan (18) sijoitetun potilaan kasvot ja samalla ottaa kasvoista kuvia kulmassa (alle 90 asteen kulmassa) suhteessa lasersäteen suuntaan. Näin saatavasta kuvainformaatiosta voidaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin esitettävällä tavalla tuottaa kolmiulotteinen pinta-malli potilaan kasvojen muodosta. Laitteiston ohjausjärjestelmä va-15 rustetaan 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 kuvainformaatiosta tuottaa potilaan kasvojen tekstuurimalli. Toisaalta on periaat-20 teessä mahdollista toimia myös siten, että laseria ei sammuteta lainkaan vaan laserviiva poistetaan muodostettavasta tekstuurimallista kuvantamisessa tuotetun kuvainformaation käsittelyssä ohjelmallisesti.

25 Kuviossa 4 on esitetty keksinnön mukaisessa laitteistossa käytettävän laserskannauksen periaatetta. Kuvantamisasemaan (18) sijoitetun potilaan kaavoihin suunnataan viuhkamainen lasersäde muodostamaan kas-^ voille vertikaalinen kapea laservalokuvio, jota kuvataan 0 ja 90 as- w teen välillä olevasta kulmasta suhteessa laserviuhkan suuntaan kaksi- i g 30 ulotteisella kameralla (22). Kameralla (22) otetusta kuvasta tunnis- i cm tetaan laserviiva, jolloin kukin kuvassa laserviivalla oleva piste x (x,y) on potilaan kasvoille suunnatun laserviivan pisteen P projektio cc kameran sensorilla. Kun kameran (22) asema suhteessa kuvantamisase- ^ maan (18) ja kameran optiset ominaisuudet tunnetaan, voidaan kutakin o o 35 kameran (22) pikseliä (pistettä x, y) vastaavan pisteen P' sijainti kameran (22) objektiivin keskipisteen O ja em. pisteen P' kautta kulkevan säteen ja laserinviuhkan tason T leikkauspiste, saadaan selvil- 5 tässä kolmiulotteisessa koordinaatistossa määrittää. Ratkaisemalla

CM

6 le pisteen P kolmiulotteinen paikka avaruudessa. Kuljettamalla laseria (24) ja kameraa (22) potilaan kasvojen puolelta toiselle ja ottamalla laserviivasta kuvia sen sijaitessa eri kohdilla kasvoja voidaan kasvojen pinnan muodosta tuottaa virtuaalinen kolmiulotteinen malli.

5

Kuvio 5a esittää yhtä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa käytettävää signaalireittiä kuvainformaation vastaanottomoduulilta (20) tietokoneelle (30) . Värikameralla tai -kameroilla (22) ja röntgende-tektorilla (21) ilmaistun kuvainformaation signaalireitti tietoko-10 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 liikkeiden ohjausvälineiden ja/tai röntgensädelähteen ohjausvälinei-15 den ja tietokoneen välille saman ethernet-kaapelin kautta kuin signaalireitti kameralta tietokoneelle. Tämä voidaan toteuttaa esimerkiksi laitteistoon järjestettävän ethernet-HUB komponentin tai ether-net-kytkinkomponentin avulla. Kuviossa 5b on esitetty toinen edullinen suoritusmuoto signaalireittien järjestämiseksi laitteistoon, jos-20 sa myös tarvitaan ainoastaan yksi ethernet-kaapeli kuvantamisvälineiden ja tietokoneen välille.

Tietokoneeseen (30) järjestetyt välineet kuvantamisasemaan (18) järjestetyn potilaan kasvojen kuvauksesta saatavan kuvainformaation kä-25 sittelemiseksi käsittävät keksinnön mukaisesti algoritmin ainakin röntgendetektorilta (21) saatavan kuvainformaation käsittelemiseksi sekä värikameralta tai -kameroilta (22) saatavan kuvainformaation kä-^ sittelemiseksi muodostamaan potilaan kasvoista virtuaalinen kolmi- ^ ulotteinen tekstuurimalli. Tekstuurimallin tuottamisessa hyödynnetään i 30 kuvankäsittelyvälineisiin kuuluvia välineitä kasvojen pintamallin i cvj muodostamiseksi potilaan kasvoille suunnatusta laserviivakuvainfor- x maatiosta. Edullisesti kuvankäsittelyvälineisiin kuuluu välineet, cc joilla voidaan tuottaa malleja joissa samanaikaisesti on nähtävissä £5 kolmiulotteisena sekä kasvojen tekstuuri että ainakin osia potilaan o o 35 kallon alueen hampaista ja/tai luustosta, o

CVJ

Kuviossa 6a on esitetty yksi esimerkki keksinnön mukaisella laitteistolla toteutettavasta kasvojen kolmiulotteisesta mallista, jossa kas- 7 vojen tekstuurimalliin on integroitu informaatiota potilaan kallon alueen luustosta ja hampaista. Kuviossa 6b on puolestaan esitetty yksi esimerkki edellä kuvatulla keksinnön mukaisella laitteistolla tuotettavissa olevasta kasvojen pintamallista, kuviossa 6c puolestaan 5 eri projektio kuvion 6b mukaisesta mallista, joka on tuotettu ainoastaan laserviivakuvioista potilaan kasvoilla saatavasta informaatiosta. Kuvioiden 6b ja 6c vertaaminen havainnollistaa, miten keksinnön mukaisella laitteistolla tuotettavissa oleva kasvojen tekstuurimalli eroaa puhtaasta kasvojen pintamallista.

10

Kuviossa 7 on esitetty kaavio, joka kuvaa periaatetta jonka mukaisesti keksinnön edellä kuvatun suoritusmuodon mukaisen laitteiston tiettyjä toimintoja voidaan ohjata. Kuviossa oletetaan potilaan kasvojen kuvantaminen toteutettavaksi - yhtäaikaisesti röntgenvalotuksen kans-15 sa tai omana kuvantamisenaan - siten, että kuvantamisvälineitä kan-natteleva varsiosa (14) saatetaan pyörähtämään siten, että kuvainfor-maation vastaanottomoduuli (20) liikkuu potilaan kasvojen puolelta toiselle vähintään 180 asteen, kuten 200 asteen verran. Tämän liikkeen aikana potilaan kasvoja valaistaan kuvainformaation vastaanotto-20 moduulin (20) valonlähteitä (23) tasaisesti pulssittaen, kun taas laservalo 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 kahden-25 laisia jaksoja, joista ensimmäisten jaksojen aikana laservalo on kytketty pois päältä ja kasvoista otetaan kuvia sellaisina valaistus-pulssien jaksojen aikana, jolloin potilaan kasvot on valaistu, ja «t toisten jaksojen aikana puolestaan laservalo pidetään päällä, jolloin ^ laserviiva kuvantamisvälineitä kannattelevan varsiosan (14) kääntyes- 30 sä liikkuu pitkin potilaan kasvoja ja kasvoista otetaan kuvia sel-c\j laisten valaistuspulssien jaksojen aikana, jolloin potilaan kasvoja ei ole valaistu. Kun kuvauksessa käytetään edellä kuvatun keksinnön £ suoritusmuodon mukaisesti kahta värikameraa (22), on kuviossa 7 esi- ^ tetyssä toimintamoodissa edellä kuvattu ohjaus toteutettu siten, että o 35 ensimmäisellä ja toisella kameralla (22) otetaan kuvia aina peräk- o q käisten valopulssien aikana. Kameroiden (22) integroima kuvainformaa- C\| tio voidaan lukea ulos aina niiden valopulssituksen jaksojen aikana, jolloin kuvainformaatiota ei integroida.

8

Kuviossa 7 esitetty kaavio kuvaa siis yhtä keksinnössä käytettäväksi soveltuvaa periaatetta. Kuitenkin, jos halutaan estää se että kuvan-tamisasemaan sijoitettu potilas aistii kasvojen valaistuksen pulssi-5 tuksesta aiheutuvan valojen välkkymisen, on valaistuksen pulssitus-taajuudeksi järjestettävä vähintään 50-60 Hz. Tällainen pulssitus johtaisi tarkasti ottaen kuviossa 6 esitetyllä tavalla toimittaessa keksinnön käytännön toteuttamisen kannalta tarpeettomaan suureen määrään kuvainformaatiota. Edellä kuvattua periaatetta voidaankin sovel-10 taa esimerkiksi siten, että edellä kuvattujen jaksojen aikana ensimmäisellä ja toisella kameralla ei oteta kuvia jokaisen valopulssin aikana vaan ainoastaan esimerkiksi suuruusluokkaa joka kyirmenennen pulssin kohdalla, jolloin myös kuvainformaation lukemiseen kameralta jää enemmän aikaa. Näin siis keksinnön yhdessä edullisessa suoritus-15 muodossa välineitä potilaan kasvojen valaisemiseksi ohjataan valaisemaan potilaan kasvoja lyhyissä pulsseissa, edullisesti vähintään taajuudella 50-60 Hz, laseria tai lasereita ohjataan tuottamaan laserva-lokuvio potilaan kasvoille muuten jatkuvasti mutta siten, että varsiosan kääntymisen aikana on jaksoja, jolloin laservalokuviota ei 20 tuoteta, ja värikameraa tai -kameroita ohjataan ottamaan kuvia ensimmäisissä pulssivaiheissa, kuten vähemmän kuin 10 jaksoa, jolloin kasvoille on suunnattu laservalokuvio ja jolloin välineet potilaan kasvojen valaisemiseksi eivät valaise kasvoja, sekä toisissa pulssivaiheissa, jolloin kasvoille ei ole suunnattu laservalokuviota ja jol-25 loin välineet potilaan kasvojen valaisemiseksi valaisevat kasvoja.

Yksi käytännön tapa toteuttaa kuvien ottamisen jaksotus edellä esite-^ tyn käytännön toimintatavan mukaisesti käsittää kuvantamisvälineiden ^ liikkeen aikaisten ensimmäisen ja viimeisen jakson toteuttamisen jak- i g 30 soina joiden aikana kasvoja kuvataan ilman laserviivaa, jollaisia i c\j jaksoja järjestään kyseisen liikkeen ajalle kokonaisuudessaan tehtä- väksi tasavälein yhteensä viisi. Tällaisen keksinnön suoritusmuodon cc mukaisesti potilaan kasvoista otettaisiin siis en suunnista yhteensä £5 kymmenen värivalokuvaa ilman laservalokuviota, ja kuvantamisvälinei- o 35 den liikkeen kulmanopeus potilaan kasvojen puolelta toiselle voidaan o järjestää sellaiseksi että näiden jaksojen väliin jäävien neljän jak- c\j son aikana tulee otetuksi suuruusluokkaa 300 kuvaa kasvoille suunnatusta laservaloviivasta. Ammattimiehelle on kuitenkin selvää, että 9 esimerkiksi kuvia laservalokuviosta ei tarvitse ottaa tasavälein ja että sekä niiden määrää että asemia, joissa kuvia laserviivasta otetaan, voidaan vaihdella esimerkiksi pintakuvion halutun vaakasuuntaisen resoluution mukaisesti. Myös valokuvia kasvoista ilman laservii-5 vaa ei tarvitse ottaa tasavälein ja myös niiden määrää ja asemaa voidaan vaihdella tarpeen mukaan siten, että saavutetaan sopivat saumakohdat ja riittävä peitto kolmiulotteisen tekstuurimallin luomiseksi eri suunnista otetuista kasvojen osakuvista.

10 Keksinnön mukainen laitteisto ja sen toimintamoodinvalintakytkin (19) voidaan järjestää mahdollistamaan röntgenkuvien ottaminen ja potilaan kasvojen kuvaaminen tapahtuvaksi joko erikseen, tai keksinnön yhdessä edullisessa suoritusmuodossa toteutettavaksi saman kuvantamistapahtuman yhteydessä, jopa samanaikaisesti. Kasvojen valokuvaaminen eri 15 suunnista samanaikaisesti röntgenkuvauksen aikana eliminoi tarpeen erilliseen kuvaukseen, jolloin mm. vältytään tarpeelta kalibroida joku toinen kuvauslaite ja asemoida potilas tähän toiseen laitteeseen erillistä kasvojen kuvausta varten. Näin säästetään vaivaa ja voitetaan aikaa, kun kasvojen kuvaus voidaan suorittaa samanaikaisesti 20 röntgenkuvauksen kanssa. Myös jos eri kuvaustavoilla saatua kuvain-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-25 serviivan käytön edesauttamaan kasvojen muotojen esiin saamista tarkempana siirtämällä laserviivan paikkaa kasvoilla, kuvaamalla laser-viivan kasvojen pinnalla tuottamia profiileja ja laskemalla näistä Tt profiileista kasvojen pinnan muoto.

δ

CM

cm 30 Edellä keksintöä on kuvattua lähinnä viittaamalla oheisiin kuvioihin, o pIj mutta kaikki edellä kuvatut keksinnön suoritusmuotojen yksityiskohdat eivät kuitenkaan ole keksinnön toteuttamisen kannalta välttämättömiä x £ tai ainoita mahdollisia. Laitteistossa käytettävien värikameroiden lukumäärä voi olla muukin kuin kaksi, ja jos laitteisto mahdollistaa co § 35 kameran sijainnin suhteessa kuvantamisasemaan muuttamisen voidaan jo o £ yhdelläkin kameralla ottaa kuvia potilaan kasvoista eri suunnista.

Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa laitteistoon on järjestetty valkoista valoa emittoiva valaisinjärjestely valaisemaan potilaan 10 kasvoja, mikä kasvojen värisävyjen kuvantamisen kannalta on edullista, mutta keksinnön voidaan ajatella olevan hyödynnettävissä myös ilman laitteistoon integroitua yhtä tai useampaa valkoisen valon lähdettä ja myös muun värisillä valoilla.

5

Laitteistossa käytettäväksi soveltuva kuvainformaation vastaanottomo-duuli voi edellä esitetyn suoritusmuodon mukaisesti käsittää horison-taalisuunnassa tarkasteltuna olennaisesti moduulin keskelle järjestetyn röntgenkuvainformaation vastaanottimen (21) sekä kaksi laseria 10 (24), ja olennaisesti moduulin (20) vastakkaisiin päätyihin järjeste 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-15 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 20 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-25 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- ° levään varsiosaan röntgendetektorin olennaiseen läheisyyteen, mutta £J 30 värikamera tai -kamerat voidaan järjestää myös esimerkiksi röntgensä- i c\j teilylähteen olennaiseen läheisyyteen. Yleisesti ottaen on edullista sijoittaa värikamera tai -kamerat, kuten myös laitteistoon kuuluva £ laser tai laserit sellaiseen laitteiston rakenteeseen, joka jo lait- ^ teiston röntgenkuvaustarkoituksessa on järjestetty liikkuvaksi kuvan- o 35 tamisaseman suhteen, o δ c\j 11

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

5 Laitteiston röntgenkuvausvälineet mahdollistavat tietokonetomografiakuvauksen, erityisesti dentaalialalla tunnetusti käytetyn kar-tiokeilatietokonetomografiakuvauksen, jollaisessa laitteistossa käytettävät röntgenkuvantamisvälineitä kannattelevan varsiosan liikeradat on tyypillisesti järjestetty mahdollistamaan varsiosan kääntämi-10 nen stationäärisen, kuvantamisaseman kautta kulkevan virtuaalisen vertikaalisen akselin suhteen, joka liike on suoraan hyödynnettävissä myös valokuvainformaation tuottamiseen kasvojen kolmiulotteisen teks-tuurimallin luomiseksi. Tämä kuvauslaitteiston ominaisuus tekee kasvojen laserskannauksen toteuttamisen varsin yksinkertaiseksi, kun 15 röntgenkuvauslaitteessa on jo valmiina välineet laserskannauksessa käytettäväksi soveltuvien liikkeiden toteuttamiseksi. Laserskannaus voi monissa tapauksissa merkittävästi helpottaa potilaan kasvojen kolmiulotteisen pinnan muotojen havaitsemista verrattuna siihen, jos käytetään pelkästään kasvojen värivalokuvauksesta saatavaa informaa-20 tiota. Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa puhutaan tällöin esimerkiksi järjestelystä, jossa mainitut röntgenkuvainformaation vas-taanottovälineet (21) käsittävät detektorin, jonka kuvainformaatiota vastaanottavan alueen dimensiot ovat vähintään senttimetrien suuruusluokkaa, mainittu kuvantamisvälineitä kannatteleva rakenne (14) on 25 järjestetty olemaan käännettävissä vertikaalisen, stationäärisen kuvantamisaseman (18) kautta kulkevan virtuaalisen kääntöakselin suhteen siten, että röntgensäteilylähde (15) ja röntgenkuvainformaation ''t vastaanottovälineet (21) liikkuvat kuvantamisaseman (18) vastakkai- ^ silla puolilla, jossa laitteiston ohjausjärjestelmä käsittää ohjaus- i 30 rutiinin, joka yhtäältä ohjaa mainittuja kuvantamisvälineitä kannat- i c\j televan rakenteen (14) kääntöliikettä, röntgenlähdettä (15) ja rönt- genkuvainformaation vastaanottovälineitä (21) tuottamaan kuvainfor-

DC

maatiota, josta mainituilla välineillä röntgenkuvainformaation vas- £5 taanottimellä (21) ilmaistun informaation käsittelemiseksi (30) voi- o 35 daan rekonstruoida kolmiulotteinen röntgenkuva, ja toisaalta ohjaa 5 ainakin mainittua värikameraa (22) ottamaan kuvantamisasemaan (18) c\j asemoidun potilaan kasvoista värikuvia kyseisen kääntöliikkeen aikana, ja jossa laitteistoon toiminnallisesti kuuluvat kuvainformaation- 12 käsittelyvälineet (30) on järjestetty muodostamaan näyttöruudulla (31) esitettävissä oleva kolmiulotteinen malli kuvantamisasemaan (18) asemoidusta potilaasta, jossa mallissa on nähtävissä ainakin osa potilaan kallon alueen luustosta ja/tai hampaista ja ainakin osa poti-5 laan kasvojen alueen tekstuurista.

δ

CM

i

CM

O

CM

X

X

Q.

1^

CO

o o o δ

CM

Claims (24)

1. Hammaslääketieteellinen tietokonetomogafialaitteisto, johon laitteistoon kuuluu 5. tukirakenne (11,13) kuvantamisvälineitä kannattelevan kääntyväksi järjestetyn rakenteen (14) kannattelemiseksi, ainakin yksi kuvantamisasema (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 kuvantamisaseman (18) kautta kohti mainittuja välineitä röntgenkuvainformaation vastaanottamiseksi (21), ohjausjärjestelmä laitteiston toimintojen ohjaamiseksi sekä laitteistoon integroidut tai sen kanssa toiminnalliseen yhteyteen 20 järjestetyt välineet röntgenkuvainformaation vastaanottimella (21) ilmaistun informaation käsittelemiseksi, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu välineet mainittuun kuvantamisasemaan (18) asemoidun potilaan kasvojen valokuvaamiseksi (22) ja/tai liikkuvan kuvan 25 tuottamiseksi potilaan kasvoista ainakin kahdesta suunnasta, jotka välineet käsittävät ainakin yhden värikameran (22) jonka asema suhteessa mainittuun kuvantamisasemaan on järjestetty muutettavaksi ^ ja/tai ainakin kaksi värikameraa, jotka on järjestetty kuvaamaan po- ° tilastukiasemaan (18) asemoidun potilaan kasvoja eri suunnista, aina- i g 30 kin kaksi laseria (24) tai muu valaisinjärjestely joka on sovitettu i c\j suuntaaman valokuvion eri kohtiin kuvantamisasemaan (18) sijoitetun potilaan kasvoille siten, että ainakin yksi osa kyseisestä valaisin- £ järjestelystä valaisee potilaan kasvoja ainakin hieman yläviistosta ^ ja yksi ainakin hieman alaviistosta, ja toiminnalliseen yhteyteen o 35 mainitun ainakin yhden värikameran (22) kanssa järjestetyt välineet o vantamisasemaan (18) sijoitetun potilaan kasvoille suunnatusta valo-kuvioinformaatiosta sekä välineet mainitulla ainakin yhdellä värika- q muodostamaan virtuaalinen kolmiulotteinen pintamalli eri kohtiin ku- c\j meralla (22) ilmaistiin kasvokuvainformaation yhdistämiseksi mainittuun potilaan kasvojen pintamalliin muodostamaan potilaan kasvoista virtuaalinen kolmiulotteinen tekstuurinani.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu välineet muodostamaan virtuaalinen malli, joka käsittää mainittuun potilaan kasvoista tuotettuun virtuaaliseen kolmiulotteiseen tekstuurimallin integroitua röntgenkuvainformaatiota ainakin osasta potilaan kallon alueen luustosta ja/tai hampaistosta. 10

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteiston ohjausjärjestelmä käsittää välineet röntgenkuvauksen ja potilaan kasvojen kuvaamisen toteuttamiseksi yhtäaikaisesti ja/tai yhden kuvantamistapahtuman aikana tapahtuvana yhdis- 15 tettynä kuvauksena, ja/tai laitteiston ohjausjärjestelmä käsittää va-lintavälineet röntgenkuvaamisen ja potilaan kasvojen kuvaamisen toteuttamiseksi joko ainakin yhdellä edellä mainituista tavoista tai ainakin toisen mainituista kuvauksista toteuttamiseksi erillisenä kuvauksena . 20

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu ainakin yksi valaisinrakenne (23) kuvantamisasemaan (18) asemoidun potilaan kasvojen valaisemiseksi.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu ainakin yksi valaisinrakenne (23) ja/tai ainakin yksi värikamera (22) on järjestetty laitteistoon siten, että potilaan kas-voja voidaan valaista ja kuvata eri suunnista potilaan ollessa ase-° moituna mainittuun röntgenkuvausta varten järjestettyyn kuvanta- 30 misasemaan (18) . i c\j

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen laitteisto, tunnettu x £ siitä, että mainitut välineet potilaan kasvojen valaisemiseksi (23) on järjestetty käsittämään valaisinrakenteen, joka suuntaa valoa o 35 kohti kuvantamisasemaan (18) järjestetyn potilaan kasvoja olennaises- o £ ti mainitun ainakin yhden värikameran (22) ylä- ja alapuolelta. c\j

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainitut välineet potilaan kasvojen valaisemiseksi (23) ja ainakin yksi värikamera (22) on järjestetty mainitun röntgen-kuvainformaation vastaanottimen (21) olennaiseen läheisyyteen. 5

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu ainakin kaksi värikameraa (22) ja ne on järjestetty sijaitsemaan horisontaalisesti etäisyyden päässä toisistaan. 10

9. Jonkin patenttivaatimuksen 4-7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteiston ohjausjärjestelmään kuuluu välineet mainittujen välineiden potilaan kasvojen valaisemiseksi (23) ohjaamiseksi tuottamaan valkoista valoa, tuottamaan valkoista valoa pulssite- 15 tusti ja/tai tuottamaan erivärisiä valoja.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu ainakin kaksi värikameraa (22) joiden yhteyteen on järjestetty valaisinrakenne (23), joka suuntaa 20 valoa kohti kuvantamisasemaan (18) sijoitetun potilaan kasvoja olennaisesti ainakin kahden värikameran (22) ylä- ja alapuolelta, jotka ainakin kaksi värikameraa (22) ja niiden yhteyteen järjestetyt va-laisinrakenteet (23) on järjestetty horisontaalisesti etäisyyden päähän toisistaan mainitun röntgenkuvainformaation vastaanottimen (21) 25 vastakkaisille puolille.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 4-10 mukainen laitteisto, tunnetta- tu siitä, että mainitut välineet potilaan kasvojen valaisemisek- si (23) ja ainakin yksi värikamera (22) on järjestetty mainitun kuovi 30 vantamisvälineitä kannattelevan rakenteen (14) yhteyteen. 0 C\1

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen laitteisto, tunne t- £ tu siitä, että mainittu kuvantamisvälineitä kannatteleva rakenne r-v. (14) on järjestetty kääntyväksi potilastukiaseman (18) kautta kulke- co § 35 van virtuaalisen vertikaalisen akselin suhteen, o δ

13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteiston röntgenkuvaukseen liittyvät raken teet, komponentit ja ohjausvälineet on järjestetty mahdollistamaan hammaslääketieteellinen panoraamakuvantaminen, hammaslääketieteellinen tietokonetomografiakuvantaminen ja/tai hammaslääketieteellinen kartiokeilatietokonetomografiakuvantaminen. 5

14. Jonkin patenttivaatimuksen 1-13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu kuvantamisvälineitä kannatteleva rakenne (14) on järjestetty käännettäväksi kuvantamisaseman (18) suhteen ainakin 180 astetta ja laitteiston ohjausjärjestelmä ohjaamaan mainit- 10 tua ainakin yhtä värikameraa (22) ottamaan ainakin kaksi värivalokuvaa kuvantamisasemaan (18) sijoitetun potilaan kasvoista kyseisellä kulma-alueella.

15. Jonkin patenttivaatimuksen 1-14 mukainen laitteisto, tunnet-15 tu siitä, että mainituilla röntgenkuvainformaation vastaanottimella (21) ja ainakin yhdellä värikameralla (22) ilmaistu informaatio on järjestetty johdettavaksi samalle yhdelle kuvakaapparille (frame grabber), ja/tai saman yhden ethernet-kaapelin kautta kuvantamislait-teesta fyysisesti erillisille välineille kuvainformaation käsittele- 20 miseksi (30).

16. Jonkin patenttivaatimuksen 1-15 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittuihin välineisiin potilaan kasvojen pinta-mallin muodostamiseksi kuuluu kapean vertikaalisen valokuvion kuvan- 25 tamisasemaan (18) asemoidun potilaan kasvoille valaiseva ainakin yksi laser- tai muu valolähde (24), joka on sijoitettu mainittuun kuvantamisvälineitä kannattelevaan rakenteeseen (14), ja että kyseinen ku-^ vantamisvälineitä kannattelevaan rakenne (14) ja mainittu kuvanta- ^ misasema (18) on järjestetty toistensa suhteen liikutettavaksi siten, dj 30 että mainittu valokuvio on suunnattavissa olennaisen kattavasti eri cp kohtiin potilaan kasvojen alueella, x

£ 17. Jonkin patenttivaatimuksen 1-16 mukainen laitteisto, tunnetta tu siitä, että laitteistoon kuuluu kaksi olennaisesti samalle co § 35 vertikaaliselle virtuaaliselle akselille järjestettyä laseria tai o ^ vastaavaa valokuvion tuottavaa valonlähdettä (24), jotka on järjes- ^ tetty laitteistoon suhteessa kuvantamisasemaan (18) siten, että ylem- pi laser valaisee potilaan kasvoja ainakin hieman yläviistosta ja alempi ainakin hieman alaviistosta.

18. Jonkin patenttivaatimuksen 1-17 mukainen laitteisto, tunnet-5 tu siitä, että mainittuun kuvantamisvälineitä kannattelevaan rakenteeseen (14) on järjestetty kuvainformaation vastaanottomoduuli (20), johon on sijoitettu ainakin osa välineistä: röntgenkuvainfor-maation vastaanotin (21), ainakin yksi värikamera (22), välineet kasvojen valaisemiseksi (23) ja välineet laser- tai muun valokuvion 10 tuottamiseksi (24).

19. Jonkin patenttivaatimuksen 1-18 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu kuvantamisvälineitä kannatteleva rakenne (14) on järjestetty käännettäväksi kuvantamisaseman (18) suhteen, 15 mainittu valokuvio liikkumaan mainitun kuvantamisvälineitä kannatte-levan rakenteen (14) liikkeen mukaisesti ja laitteiston ohjausjärjestelmä ottamaan valokuviosta mainitulla ainakin yhdellä värikameralla (22) kymmeniä tai satoja valokuvia eri suunnista kyseisellä kuvantamisvälineitä kannattelevan rakenteen (14) liikealueella. 20

20. Patenttivaatimuksen 18 tai 19 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että horisontaalisuunnassa tarkasteltuna kuvainformaation vastaanotto- moduuliin (20), olennaisesti sen keskelle, on järjestetty röntgen- 25 kuvainformaation vastaanotin (21) sekä kaksi laseria tai vastaavaa (24), ja olennaisesti moduulin (20) vastakkaisiin päätyihin on järjestetty yhtäältä ensimmäinen ja toinen värikamera (22), toi- τ3· saalta ensimmäinen ja toinen valaisinrakenne (23), ja että o - vertikaalisuunnassa tarkasteltuna mainitut laserit tai vastaavat c\j 30 (24) on järjestetty kyseiseen kuvainformaation vastaanottomoduu- o ^ liin (20) olennaisesti sen reunoille, ja mainitut valaisinraken- teet (23) suuntaamaan valoa kohti kuvantamisasemaa (18) mainittu-x £ jen värikameroiden (22) ylä- ja alapuolelta. h- co § 35

21. Jonkin patenttivaatimuksen 1-20 mukainen laitteisto, tunnet- o £ tu 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 laservalokuviota ja jolloin välineet potilaan kasvo-15 jen valaisemiseksi (23) valaisevat kasvoja.

22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu kuvantamisvälineitä kannatteleva rakenne (14) on järjestetty kääntymään kuvantamisaseman (18) suhteen vähintään 180 as- 20 tetta ja että mainitun ohjausrutiinin mukaan kyseisen kääntymisen aikana on lyhyitä jaksoja, kuten vähemmän kuin 10 jaksoa, jolloin potilaan kasvoille ei ole suunnattu laservalokuviota ja jolloin värikameraa tai kameroita (22) ohjataan ottamaan kuvia vaiheissa, jolloin välineet potilaan kasvojen valaisemiseksi tuottavat valopulssin. 25

23. Jonkin patenttivaatimuksen 1-22 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainitut röntgenkuvainformaation vastaanottovälineet (21) käsittävät detektorin, jonka kuvainformaatiota vastaanottavan alueen o dimensiot ovat vähintään senttimetrien suuruusluokkaa, mainittu kuovi 30 vantamisvälineitä kannatteleva rakenne (14) on järjestetty olemaan o ^ käännettävissä vertikaalisen, stationäärisen kuvantamisaseman (18) ^ kautta kulkevan virtuaalisen kääntöakselin suhteen siten, että rönt- x £ gensäteilylähde (15) ja röntgenkuvainformaation vastaanottovälineet r-v. (21) liikkuvat kuvantamisaseman (18) vastakkaisilla puolilla, että cu § 35 laitteiston ohjausjärjestelmä käsittää ohjausrutiinin, joka yhtäältä o ^ ohjaa mainittuja kuvantamisvälineitä kannattelevan rakenteen (14) ^ kääntöliikettä, röntgenlähdettä (51) ja röntgenkuvainformaation vas- taanottovälineitä (21) tuottamaan kuvainformaatiota, josta mainituil- la välineillä röntgenkuvainformaation vastaanottimella (21) ilmaistun informaation käsittelemiseksi (30) voidaan rekonstruoida kolmiulotteinen röntgenkuva, ja toisaalta ohjaa ainakin mainittua värikameraa (22) ottamaan kuvantamisasemaan (18) asemoidun potilaan kasvoista vä-5 rikuvia kyseisen kääntöliikkeen aikana, ja että laitteistoon toiminnallisesti kuuluvat kuvainformaationkäsittelyvälineet (30) on järjestetty muodostamaan näyttöruudulla (31) esitettävissä oleva kolmiulotteinen malli kuvantamisasemaan (18) asemoidusta potilaasta, jossa mallissa on nähtävissä ainakin osa potilaan kallon alueen luustosta 10 ja/tai hampaista ja ainakin osa potilaan kasvojen alueen tekstuurista.

24. Jonkin patenttivaatimuksen 1-23 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu välineet vihreän laser- tai 15 muun valoviuhkan tuottamiseksi ja suuntaamiseksi kohti kuvantamisase-maa sijoitetun potilaan kasvoja muodostamaan kasvoille olennaisesti vertikaalinen kapea valoviiva. τ|· δ CM CM O CM X ir CL N- CO o o o δ CM