FI125450B - Hammaslääketieteellinen tietokonetomografialaitteisto - Google Patents

Description

HAMMASLÄÄKETIETEELLINEN TIETOKONETOMOGRAFIALAITTEISTO KEKSINNÖN ALA

Tämä keksintö kohdistuu hammaslääketieteelliseen käyttöön suunniteltuun tietokonetomografialaitteistoon, erityisesti järjestelyyn kuvantamislaitteiston varsirakenteen liikkeiden ohjaamiseksi kuvantamisprosessin aikana.

KEKSINNÖN TAUSTA

Lääketieteellisellä röntgenkuvauksella on pitkä historia. Varhaisimmat tekniikat perustuivat kuvannettavan kohteen läpivalaisuun. Läpivalaisussa kaikki kuvannettavana olevan volyymin säteilyn suunnassa mahdollisesti päällekkäin sijaitsevat anatomiat kuvautuvat filmille toinen toistensa päälle. Kerros- eli ns. tomografiakuvauksessa kohteesta on puolestaan mahdollista saada kuvautumaan tarkemmin jokin haluttu leikekerros aiheuttamalla muiden kohteen kerrosten sumuttuminen muodostettavassa kuvassa. Sumuttuminen saadaan aikaiseksi muuttamalla kuvanta-misvälineiden ja kohteen keskinäistä asemaa hallitusti kuvanta-mistapahtuman aikana, kuvantamistavasta riippuen joko säteily-tyksen aikana tai yksittäisten säteilytysten välillä. Erityisesti tietokoneiden ja digitaalisen kuvantamisen kehityksen myötä on kehitetty lukuisa joukko erilaisia tomografiakuvanta-mistekniikoita ja -laitteita.

Hammaslääketieteen puolella käytetään yleisesti kuvantamistek-nisesti yksinkertaisempien läpivalaisukuvauksena toteutettavien intraoraali- ja kallokuvauksen lisäksi mm. ns. panoraamakuvaus-ta, jossa tyypillisesti koko hammaskaaren käsittävä leikekerros kuvataan tasoon. Perinteisessä filmipohjaisessa panoraamakuva-uksessa hammaskaaren yli pyyhkäistään kapealla sädekeilalla siten, että käännettävissä olevan varsiosan, jonka olennaisesti vastakkaisiin päihin kuvantamisvälineet on sijoitettu, pyöri-tyskeskipistettä kuljetetaan lineaarisesti samalla kun var siosaa käännetään ja varsiosan mukana liikkuvaa filmiä siirretään säteilylähteellä tuotetun kapean sädekeilan läpi kyseisen kuvaustavan kuvautumisehdon toteuttavalla nopeudella. Digitaalisessa panoraamakuvauksessa tätä filmin siirtonopeutta vastaa taajuus, jolla kuvadataa luetaan sensorilta kuvantamispyyh-käisyn aikana.

Myös aiemmin lähinnä sairaalaympäristössä käytössä ollutta tietokonetomografiaa (Computer tai Computed Tomography, CT) on alettu soveltaa hammaslääketieteen puolella. Sellaisenaanhan nämä sairaalakäytössä olevat massiiviset ja kalliit CT-lait-teistot eivät ole siirrettävissä tyypilliseen hammashoitokli-nikkaympäristöön, jo laitteiden koon mutta erityisesti niiden kalleuden johdosta.

Kuvantamisteknisesti tunnetaan tänä päivänä useita erilaisia CT-tekniikoita. CT-kuvauksessa kuvannettavaa volyymia säteily-tetään eri suunnista ja näin saadusta datasta rekonstruoidaan jälkikäteen haluttu kaksi- tai kolmiulotteinen kuva. Tällaisella tekniikalla voidaan periaatteessa rekonstruoida myös mm. tasoon levitetty kaksiulotteinen kuva hammaskaaren osasta, tai vaikka koko hammaskaaresta. Tietokonetomografian periaatteiden ja sen erilaisten sovellutusten osalta voidaan viitata alan kirjallisuuteen, kuten teokseen Computed Tomography, Principles, Design, Artifacts and Recent Advantages, Jiang Hsich, SPIE PRESS, 2003, Bellingham, Washington, USA.

Tietokonetomografian yksi muoto on ns. kartiokeilatomografia (Cone Beam CT, CBCT), jossa erotuksena esim. panoraamakuvauksessa ja perinteisessä CT-kuvauksessa käytettävästä kapeasta sädekeilasta käytetään olennaisesti kuvannettavan volyymin dimensioiden kokoista sädekeilaa, ja vastaavasti rakoanturin asemesta kyseistä sädekeilan kokoa vastaavan kokoista detektoria. Verrattuna moniin perinteisempiin CT-kuvaustekniikoihin CBCT-tekniikalla on mahdollista päästä merkittävästi pienempiin säteilyannoksiin ja lyhyempiin kuvausaikoihin.

Lähtökohtana osassa hammaslääketieteelliseen käyttöön kaavailluista ja toteutetuista CT-ratkaisuista on ollut kuvantamisvä-lineiden järjestäminen varsin massiiviseen, stabiiliin tukirakenteeseen, joissa potilas asemoidaan istuvaan asentoon tuoliin kuvantamisvälineiden väliin ja mahdolliset potilasaseman ja ku-vantamisvälineiden aseman suhteelliset liikkeet kuvantamisvälineiden asemoimiseksi kuvausvalmiiksi halutun volyymin kuvantamista varten toteutetaan tuolia liikuttamalla. Toisaalta esimerkiksi US-patenttijulkaisussa 6,118,842 on kaavailtu perinteiseen hammaslääketieteelliseen panoraamalaitteistoon perustuvaa rakennetta, jonka avulla kuvantamisvälineitä voidaan sekä kääntää pyörityskeskipisteen suhteen että muuttaa pyörityskes-kipisteen paikkaa kuvantamisvälineet käsittävän varsiosan lii-kutusmekanismin avulla. Asianomaisen laitteiston ja siinä käytetyn anturin dimensiot mahdollistavat informaation keräämisen tietyn kallonosan volyymin rekonstruoimiseksi, mutta jos laitteiston avulla halutaan saada rekonstruoiduksi suurempia, useampia tai esimerkiksi rinnakkaisia volyymeja, joudutaan kuvaus toistamaan järjestämällä ensin kohteen ja kuvantamisvälineiden suhteellinen asema uuden kuvannettavan kohdealueen mukaiseksi.

Yhdellä kuvantamisvälineiden pyöräytyksellä kuvannettavissa olevan volyymin kokoa voidaan suurentaa ns. offset kuvauksella. Yksi tunnettu tapa toteuttaa tällainen kuvaus on järjestää ku-vantamissensori siirrettäväksi ennen kuvausta sellaiseen asemaan suhteessa kohdealueeseen, jossa kuvantamisvälineitä käännettäessä kullakin ajanhetkellä ainoastaan osa kuvautuvaksi halutusta alueesta on sädekeilassa mutta kun koko pyöräytys on saatu tehtyä, ovat kohdealueen kaikki osa-alueet tulleet katetuiksi olennaisesti vähintään 180 asteen kulma-alueelta. Vastaavaan tulokseen päästään tunnetusti myös siirtämällä kuvantamisvälineiden pyörityskeskipisteen paikkaa, kuten on kuvattu US-patenttijulkaisussa 7,486,759 esitetyn laitteiston yhteydessä, joka julkaisu liitetään tähän kattavamminkin kuvaamaan tekniikan tason mukaisen offset kuvauksen periaatteita. Yksi US- patenttijulkaisussa 7,486,759 esitetyn laitteiston ongelmista kuitenkin on mekaanisesti monimutkainen järjestely, jolla pyö-rityskeskipisteen paikka on järjestetty siirrettäväksi.

Käsillä olevan keksinnön ja sen edullisten suoritusmuotojen tavoitteena on tarjota uusia ratkaisuja suuremman volyymin kuvan-tamiseksi yhdellä kuvantamiskerralla kuin mikä on mahdollista silloin, kun kuvantaminen toteutetaan perinteisellä tavalla käyttämällä varsiosaa, johon on etäisyyden päähän toisistaan järjestetty säteilylähde ja kuvainformaation vastaanotin ja kun sekä kyseisen varsiosan pyörityskeskipiste että sädekeilan kes-kiakseli on järjestetty kulkemaan ja pysymään koko kuvantamis-prosessin ajan kuvautuvaksi halutun alueen keskellä.

KEKSINNÖN LYHYT SELOSTUS

Keksinnön olennaiset piirteet on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa. Keksinnön mukaisen hammaslääketieteellisen CT-laitteiston kannalta on olennaista, että se käsittää varsiston ja ohjausjärjestelmän, jotka edellä mainitun symmetrisen kuvaustavan lisäksi mahdollistavat kuvantamisprosessin, jonka aikana laitteiston ainakin yhtä varsiosaa kääntämään järjestettyä toimilaitetta ohjataan siten, että varsiston kuvantamisvälinei-tä kannatteleva ensimmäinen varsiosa ei pyöri vaan pysyy paikallaan suhteessa varsiston toiseen varsiosaan samalla kun mainittu toinen varsiosa pyörii oman pyöritysakselinsa ympäri. Kun tällaisessa järjestelyssä ensimmäisen ja toisen varsiosan orientaatio on järjestetty ei-yhdensuuntaiseksi, kuvantamisessa saadaan talteen informaatiota suuremman kohdevolyymin alueelta kuin tavanomaisessa tekniikan tason mukaisessa kuvantamisessa, jossa sädekeilan pyörityskeskipiste pysyy paikoillaan.

Keksintö mahdollistaa tiettyihin tekniikan tason ratkaisuihin nähden suuremman volyymin kuvantamisen ilman, että laitteiston säteilylähdettä ja kuvantamissensoria kannattelevaan varsiosaan tarvitsee järjestää välineitä esimerkiksi kuvantamissensorin siirtämiseksi suhteessa sitä kannattelevaan varsiosaan. Tällöin vältytään myös niiltä ongelmilta, joita aiheutuu esimerkiksi sädekeilan epäsymmetrisestä kollimoinnista sensorille ja/tai kuvauslaitteen uudelleenkalibroinnista siirryttäessä ensimmäisestä kuvaustavasta toiseen. Kuvantamisvälineitä kannattelevaan varsiosaan ei myöskään tarvitse järjestää välineitä varsiosan pyöritysakselin paikan siirtämiseksi, ja silti koko kuvantamis-tapahtuma voidaan toteuttaa potilasta tai potilastukivälineiden liikuttamatta. Keksintö mahdollistaa sekä hammaslääketieteellisen panoraamakuvauksen että useamman kokoisen volyymin kuvantamisen samalla laitteella.

KUVIOIDEN LYHYT SELOSTUS

Keksintöä, sen edullisia suoritusmuotoja ja niiden tavoitteita ja etuja kuvataan tarkemmin seuraavassa viittaamalla myös oheisiin kuvioihin, joista kuviot la - le esittävät tekniikan tason mukaista kuvaustapaa, jossa kuvantamisvälineitä kannattelevaa varsiosaa käännetään kyseisen varsiosan pyörityskeskipisteen ympäri, kuviot 2a - 2c esittävät keksinnön mukaista kuvaustapaa, jossa kuvantamisen aikainen liike toteutetaan kuvantamisvälineitä kannattelevaa varsiosaa kannattelevan varsiosan pyöritysliik-keen avulla, kuviot 3a - 3c esittävät kuvion 2 mukaisen ratkaisun erikoistapausta, jossa kuvantamisvälineitä kannattelevan varsiosan orientaatio on yhdensuuntainen kuvantamisvälineitä kannattelevaa varsiosaa kannattelevan varsiosan kanssa, kuvio 4 esittää pelkistettynä sivukuvantona yhtä ratkaisua keksinnössä käytettäväksi soveltuvaksi tietokonetomografialait-teistoksi, ja kuviot 5a ja 5b esittävät säteilytyksen pulssitusta keksinnön mukaisen epäsymmetrisen kuvauksen aikana.

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS

Kuviot la-le esittävät tekniikan tason mukaista CT kuvaustapaa laitteistossa, joka käsittää kuvantamisvälineet (säteilylähde 14 ja kuvainformaation vastaanotin 15) käsittävän ensimmäisen varsiosan 11 ja kyseistä varsiosaa 11 kannattelevan toisen varsiosan 12. Ensimmäinen varsiosa 11 on järjestetty kääntyväksi toisen varsiosan 12 suhteen kyseiset varsiosat 11, 12 yhdistä vän ensimmäisen pyöritysakselin 21 ympäri. Säteilylähde 14 ja kuvainformaation vastaanotin 15 on järjestetty ensimmäiseen varsiosaan 11 etäisyyden päähän toisistaan pyöritysakselin 21 vastakkaisille puolille. Laitteistoon kuuluu oheisissa kuvioissa ei-esitetty ohjausjärjestelmä ja ainakin yksi toimilaite 31 (ks. kuvio 4), joka on järjestetty ajamaan ainakin ensimmäistä varsiosaa 11 sen pyöritysakselin 21 ympäri. Kuvantamisvälineitä 14, 15 kannattelevaa varsiosaa 11 kannatteleva varsiosa 12 on edelleen tuettu tukivarren 13 välityksellä tukirakenteeseen 10.

Kuviot la - le havainnollistavat, miten kuvantamisvälineitä 14, 15 kannatteleva varsiosaa 11 voidaan toimilaiteen 31 avulla pyörittää paikoillaan pidettävän pyöritysakselin 21 ympäri. Käyttämällä tekniikan tason mukaisesti halutun leveyden ja korkeuden omaavaa anturia 15 (kuvainformaation vastaanotinta) ja vastaavan kokoiseksi kollimoitua sädekeilaa, voidaan kuvanta-mislaitteeseen kuvantamisvälineitä 14, 15 kannattelevan var siosan 11 alle asemoitu kohde (kuvion selkeyden ja yleisluonteisuuden vuoksi kuvannettava kohde on piirretty tässä yleisesti "luuksi" eikä kalloksi tai hampaistoksi, joka se esillä olevaa keksintöä ajatellen todellisuudessa olisi) valottaa eri suunnista ja sen jälkeen sinänsä tunnetulla tavalla rekonstruoida näin saadusta kuvainformaatiosta halutunlaisia tietokonetomografiakuvia .

Kuvantamisvälineitä 14, 15 kannattelevaa varsiosaa 11 kannatte-leva varsiosa 12 on kuvioiden la - le mukaisessa ratkaisussa järjestetty tukivarteensa 13 toisen pyöritysakselin 22 välityksellä. Tämä järjestely mahdollistaa sellaisetkin kuvioissa ei-esitetyt kuvantamismoodit, kuten panoraamakuvauksen, joissa kuvantamisvälineitä kannattelevan varsiosan 11 pyörityskeskipis-tettä 21 liikutetaan kuvantamisen aikana. Edelleen, kun myös tukivarsi 13 järjestetään käännettäväksi oman pyöritysakselinsa 23 suhteen, voidaan kuvantamisvälineitä 14, 15 kannatteleva varsiosa 11 asemoida vapaasti varsiston 11, 12, 13 toiminta-alueelle, mikä tarjoaa monipuolisia vaihtoehtoja erilaisten ku-vausgeometrioiden toteuttamiseen.

Kuviot 2a - 2c esittävät kuvioissa la - le esitettyä vastaavan varsistorakenteen, mutta nyt järjestettynä toteuttamaan keksinnön mukainen kuvaustapa. Tässä järjestelyssä kuvantamisvälineitä 14, 15 kannatteleva ensimmäinen varsiosa 11 ajetaan haluttuun kulmaan suhteessa toiseen varsiosaan 12 ja pidetään se kuvauksen aikana liikkumattomana suhteessa toiseen varsiosaan 12, samalla kun kuvantamisvälineiden 14, 15 varsinainen kuvauksen-aikainen liike toteutetaan ajamalla toista varsiosaa 12 pyöritysakselinsa 22 ympäri. Toisin kuin kuvioiden la - le mukaisessa tapauksessa, tässä järjestelyssä sädekeila ei jatkuvasti kata koko kuvautuvaksi haluttua aluetta eikä säteilylähteen 14 generoiman sädekeilan keskiakseli jatkuvasti kulje kuvautuvaksi halutun alueen keskeltä vaan epäsymmetrisesti suhteessa kuvan-nettavaan alueeseen, minkä johdosta koko kuvautuvaksi halutun volyymin kattamiseksi on varsirakennetta käännettävä täydet 360 astetta. Tästä epäsymmetrisyydestä kuvausgeometriasta kuitenkin seuraa, että 360 asteen pyörähdyksen jälkeen informaatiota on saatu kerättyä takaisinprojektiota varten suuremmalta alueelta kuin kuvioiden la - le mukaisessa symmetrisessä tapauksessa.

Volyymin suuruus, joka kuvioiden 2a - 2c mukaisessa kuvaustavassa saadaan kuvannettua riippuu siitä kulmasta ensimmäisen 11 ja toisen varsiosan 12 välillä, johon ne on toisiinsa nähden pyörimättömäksi kuvauksen ajaksi järjestetty. Kuvioissa 3a - 3c on esitetty kuvioiden 2a - 2c mukaisen ratkaisun erikoistapaus, jossa ensimmäinen 11 ja toinen varsiosa 12 ovat kuvantamisen aikana yhdensuuntaisesti orientoituneet. Verrattuna kuvioiden la - le mukaiseen ratkaisuun saadaan kuvioiden 3a - 3c mukai-sessakin ratkaisussa kuitenkin kuvattua suurempi volyymi, koska sädekeilan leveys kuvautuvalla alueella on kuvioiden 3a - 3c mukaisessa tilanteessa suurempi. Tämän eron suuruus riippuu toisen varsiosan 12 pituudesta, ts. kuvautuvan alueen keskipiste sijaitsee tällöin toisen varsiosan 12 pituuden verran kauempana säteilylähteestä 14 kuin kuvioiden la - le mukaisessa tapauksessa .

Kuvioiden 3a - 3c mukaisessa kuvantamisessa suurennussuhde on ensimmäisen 11 ja toisen varsiosan 12 pituuksien mukaisesti erilainen kuin kuvioiden la - le mukaisessa kuvantamisessa. Toisaalta, kun kuvioissa 3a - 3c on esitetyssä ratkaisussa kuvautuvan volyymin koko ja suurennos kasvavat suhteessa kuvioiden la - le mukaiseen kuvaukseen, ne luonnollisesti vastaavalla tavalla pienenisivät, jos ensimmäinen varsiosa 11 olisi käännetty 180 asetetta toiseen asentoon kuin mitä kuvioissa 3a - 3c on esitetty.

Keksinnön yksi edullinen suoritusmuoto, jota ei myöskään ole erikseen esitetty kuvioissa, käsittää kaksi vastakkaisiin pyö-rityssuuntiin tehtävää liikettä, joista ensimmäinen tehdään esimerkiksi kuvion 2 mukaisesti ensimmäisen 11 ja toisen varsiosan 12 välisellä vakiokulmalla alfa mutta nyt ainoastaan 180 asteen kääntökulmalla, ja vastaavan suuruinen paluuliike tehdään muuten samalla tavoin mutta nyt kyseisten varsiosien välisellä kulmalla -alfa. Näin toimittaessa varsiston pyöritysmeka-nismi on yksinkertaisempi toteuttaa, kun ei tarvitse ottaa huomioon 360 asteen pyörityksen mukanaan tuomia teknisiä ongelmia. Yleisemmin ottaen ensimmäisen liikkeen ja sen vastaliikkeen pyörähdyskulman ei tarvitse tällaisessa kuvaustavassa olla juuri 180 astetta, vaan samaan lopputulokseen päästään tätä kier- tokulmaa ja toisaalta mainittua kulmaa alfa vastaavalla tavalla varioimalla. Sama periaate on luonnollisesti toteutettavissa myös toisenlaisilla kuin kuvioissa 2a-2c esitetyllä varsistora-kenteella.

Keksinnön mukainen laitteisto voidaan pelkistettynä esitettynä toteuttaa kuvion 4 mukaisena. Tukirakenne 10 on toteutettu kuviossa 4 vertikaalisena runko-osana 10, joka kannattelee tukivartta 13 ja siihen liittyviä ensimmäistä 11 ja toista varsi-osaa 12. Kuvantamisvälineitä 14, 15 kannatteleva ensimmäinen varsiosa 11 on järjestetty kääntyväksi toiseen varsiosaan 12 tukeutuvan pyöritysakselin 21 ympäri ja toinen varsiosa 12 puolestaan kääntyväksi tukivarteen 13 tukeutuvan pyöritysakselin 22 ympäri. Kuviossa 4 pyöritysakselien 21, 22 yhteyteen on järjestetty ensimmäinen ja toinen toimilaite 31, 32, joilla ensimmäistä 11 ja toista varsiosaa 12 voidaan ajaa laitteiston ohjausjärjestelmän ohjaamana. Keksinnön mukaisesti ohjausjärjestelmä käsittää ohjausrutiinit ainakin kuvioiden la - le ja toisaalta kuvioiden 2a - 2c mukaisten kuvantamisten toteuttamiseksi. Periaatteessa ensimmäisen 11 ja toisen varsiosan 12 ajaminen voidaan sopivin järjestelyin toteuttaa myös ainoastaan yhdellä toimilaitteella. Myös tukivarsi 13 voi olla järjestetty kääntyväksi tukirakenteen 10 suhteen, kuvion 4 mukaisessa järjestetyssä kolmannen toimilaitteen 33 ajamana. Runko-osaan 10 voidaan järjestää kuviossa 4 ei-esitetty vertikaalinen liike. Laitteistoon kuuluu tyypillisesti myös potilaan tuentavälineet 16, jotka kuvion 4 mukaisessa ratkaisussa on järjestetty runko-osaan 10. Tukivarsi 13 voi olla kiinnitetty myös esimerkiksi kattoon tai seinään, jolloin potilaan tuentavälineet 16 voi olla järjestetty johonkin muuhun laitteiston varsistoon 11, 12, 13 nähden kiinteään asemaan.

Kuvion 4 mukaisessa vertikaalisen runko-osan 10 omaavassa laitteistossa vertikaalinen liike voidaan toteuttaa esimerkiksi siten, että potilastuentavälineet 16 saatetaan liikkumaan varsi-rakenteen 11, 12, 13 vertikaaliliikkeen mukana tai siten, että potilastuentavälineille 16 ja varsirakenteelle 11, 12, 13 järjestetään toisistaan riippumaton vertikaaliliikevapaus. Tällaisella konstruktiolla kuvannettavan volyymin sijainti on asemoitavissa haluttuun kohtaan varsiston 11, 12, 13 toiminta-alueella sekä horisontaalisessa että vertikaalisuunnassa, potilasta liikuttamatta.

Keksinnön mukainen kuvantamislaitteisto voi olla järjestetty yhteyteen erillisen tietokoneen kanssa siten, että CT-laitteis-tossa itsessään ei välttämättä tarvitse olla välineitä anturin 15 ilmaiseman informaation käsittelemiseen. Laitteistossa käytettävä anturi 15 voi olla esimerkiksi CMOS tai ns. suoraan ilmaisuun perustuva anturi. Anturin ilmaisemasta informaatiosta voidaan rekonstruoida kuva sinänsä tunnetuilla menetelmillä, kuten ns. filtered tai iteratiivisilla takaisinprojektioalgo-ritmeilla.

Keksinnön mukaisessa laitteistossa halutut pyöritysakselien 21, 22 koordinaatit ja varsiosien 11, 12, 13 orientaatiot voivat olla järjestetyt syötettäviksi laitteiston ohjausjärjestelmään käyttöliittymän kautta, tai laitteistoon voidaan järjestää esimerkiksi sinänsä tunnetut asemointivalot tai muu vastaava järjestely, josta halutut koordinaatit voidaan järjestää välittymään ohjausjärjestelmään automaattisesti. Ohjausjärjestelmään voi kuulua myös yksi tai useampia kuvantamisvälineiden 14, 15 esiasetettuja asemia samoin kun ohjausrutiineja, joilla useampi kuin yhdenlainen volyymi saadaan katetuksi. Tällöin ohjausru-tiini voi käsittää ohjauskomentoja ensimmäisen 11 ja toisen varsiosan 12 ajamiseksi ennalta määriteltyyn tai ohjausjärjestelmään syötettyyn kuvantamisen aloitusasemaan.

Keksinnön mukaiseen CT-laitteiston kuvantamisvälineisiin kuuluu olennaisesi CBCT-kuvantamisessa käytettävä pinta-ala-anturi, ns. Frame Sensor. Anturin aktiivinen pinta voi olla ympyrämäinen, suorakaide tai neliö, jonka halkaisija tai sivujen pituus on suuruusluokkaa 10 - 20 cm. Järjestämällä säteilylähteen tuottaman sädekeilan kollimointi vastaamaan tällaisen anturin dimensioita, ja käyttämällä esimerkiksi 50 - 60 cm suuruusluokkaa oleva SIDiä (source-image-distance), saadaan keksinnön mukaisella laitteistolla kuvannettua usean kokoisia volyymeitä hammaskaaren alueelta.

Kuvioiden 2a - 2c mukaisessa järjestelyssä kuvannettavaksi haluttavan alueen ympäri on pyörittävä 360 astetta, kun kuvioiden la - le ja 3a - 3c mukaisesti toimien saadaan takaisinprojek-tiota varten riittävästi informaatiota jo 180 asteen liikkeellä. Suurempi pyörähdyskulma johtaa pidentyneeseen kuvantamisaikaan ja siten mm. säteilylähteen kuormituksen lisääntymiseen. Laitteiston ohjausjärjestelmään on tämän johdosta edullisesti järjestetty ohjausrutiinit mahdollistamaan yhtäältä pulssitettu säteilylähteen 14 toiminta, toisaalta kuvantamisanturin 15 ilmaiseman informaation tallentaminen ja/tai lähettäminen edelleen jaksottaisesti. Edullisesti anturin informaatio on järjestetty luettavaksi useita kertoja sekunnissa, kuten esimerkiksi yli 10 kertaa sekunnissa. Säteilytyksen jaksotus on edullista synkronoida anturin toiminnan kanssa siten, että säteilytys on aina katkaistuna kun informaatio luetaan ulos anturilta. Edullisesti taajuus järjestetään vähintään sen suuruiseksi, että säteilypulssin kesto vastaa sitä sädekeilan kuvannettavassa volyymissä kulkemaa maksimimatkaa joka vastaa vokselikokoa, jolla rekonstruktio on tarkoitus tehdä - tai siis säteilypulssin kesto on järjestetty lyhyemmäksi kuin se aika, joka sädekeilalta voi maksimissaan kulua kääntyäkseen kuvannettavassa volyymissä matkan joka vastaa vokselikokoa, jolla rekonstruktio on tarkoitus tehdä. Säteilypulssien kesto voidaan järjestää myös lyhyemmäksi, jopa olennaisesti lyhyemmäksi kuin se aika, joka kuluu kun kuvantamisanturi liikkuu kuvantamisen aikana yhden anturi-pikselin mittaisen matkan. Kuvantamisanturin pikselikoko voidaan järjestää olemaan suuruusluokkaa 200 μτη, mutta teknologian kehittyessä pienemmäksikin. Kuvantamisanturi järjestetään toiminnalliseen yhteyteen tietokoneen kanssa, joka tietokone kä sittää välineet rekonstruoida anturin ilmaisemasta informaatiosta kaksi- ja/tai kolmiulotteinen kuva.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan säteilylähteen puls-situsta säädetään tavanomaisen vakioidusti aikajaksotetun puls-situksen asemesta siten, että pulssien aloitustaajuus pidetään vakiona mutta kunkin pulssin kesto määräytyy kulloisenkin ano-divirran perusteella. Tämä järjestely perustuu sen teknisen ongelman kompensointiin, että säteilylähteen tuottama spektri ei tyypillisesti pysy ajan funktiona täysin vakiona. Tässä järjestelyssä siis mitataan säteilylähteen anodivirtaa ja poiketen tekniikan tason mukaisista ratkaisuista, joissa tällaisen mittauksen perusteella säädetään esimerkiksi säteilylähteen kiihdytys j ännitettä, tässä säädetäänkin pulssien kestoaikaa. Säätö tehdään siten, että kunkin pulssin tuottama säteilyannos (mA x s) pidetään vakiona, ts. pulssi terminoidaan siinä vaiheessa kun virran integraali saavuttaa ennalta määrätyn tason. Tällainen säätö on nopeampaa kuin esimerkiksi mainittu jännitteen säätö, ja itse annoksen pitäminen vakiona on kuvantamisen kannalta relevantimpaa kuin annokseen välillisesti vaikuttavan jännitteen. Tällainen tarkka säteilylähteen säätö on edullista nimenomaan keksinnön mukaisessa offset-kuvauksessa, jossa kuvausprosessi on suhteellisen pitkä kuvantamisvälineiden kääntyessä täydet 360 astetta, joka vaatii aikaa ja säteilylähteen kuormitus muodostuu näin suureksi.

Edellä kuvattua säätöä on havainnollistettu kuvioissa 5a ja 5b. Kuvio 5a esittää ideaalisen tilanteen mukaista pulssitettua anodivirtaa ajan funktiona, jolloin säteilylähde tuottaa vakio-suuruisia ja -kestoisia pulsseja vakiotaajuudella. Kuvio 5b puolestaan kuvaa keksinnön mukaista reaalista pulssitusta, jossa pulsseja edelleenkin tuotetaan vakiotaajuudella mutta jossa anodivirtamittauksessa havaitut poikkeamat asetusarvosta kompensoidaan pidentämällä tai lyhentämällä pulssin kestoa siten, että integraali, jota kuvion 5b mukaiset alueet kuvaavat, pysyy vakiona.

Kuvion 5b viimeinen pulssi havainnollistaa, että anodivirta ei välttämättä ole vakio edes yksittäisten pulssien aikana, mutta keksinnön tämän suoritusmuodon mukaisesti myös pulssin aikana tapahtuva muutos kyetään kompensoimaan terminoimalla hehkutus sen mukaisesti miten anodivirta pulssin aikana kulloinkin vaih-telee.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että erityisesti tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin eivätkä sen eri suoritusmuodot rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin, vaan ne voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten määrittelemän suojapiirin puitteissa. Esimerkkinä todettakoon, että tässä hakemuksessa käytettyä termiä "pyöritysakse-li" ei ole tarkoitettu tulkittavaksi ahtaasti fyysiseksi akseliksi, vaan se voi tarkoittaa mitä tahansa vastaavan toiminnallisuuden aikaansaavaa virtuaalista akselia tai fyysistä nivel-, laakerointi- tms. rakennetta.

Claims (14)

1. Hammaslääketieteellinen tietokonetomografialaitteisto, johon kuuluu ensimmäinen olennaisesti ensimmäisen vertikaalisen pyöri-tysakselin (21) ympäri toimilaitteen (31) avulla kääntyväksi järjestetty varsiosa (11), johon ensimmäiseen varsiosaan (11) on järjestetty etäisyyden päähän toisistaan ja vastak kaisille puolille mainittua ensimmäistä pyöritysakselia (21) säteilylähde (14) ja kuvainformaation vastaanotin (15), toinen olennaisesti toisen vertikaalisen pyöritysakselin (22) ympäri toimilaitteen (32) avulla kääntyväksi järjestetty varsiosa (12), joka toinen varsiosa (12) on järjestetty kannattelemaan mainittua ensimmäistä varsiosaa (11), ja ohjausjärjestelmä laitteistoon kuuluvien yhden tai useamman mainittuja varsiosia (11, 12) ajavan toimilaitteen (31, 32, 33), säteilylähteen (14) ja kuvainformaation vastaanottimen (15) ohjaamiseksi, joka ohjausjärjestelmä käsittää ensimmäisen ohjausrutiinin, joka kuvantamisprosessin aikana ohjaa mainittua ainakin yhtä toimilaitetta (31, 32, 33) siten, että ensimmäinen varsiosa (11) pyörii mainitun ensimmäisen olennaisesti vertikaalisen pyöritysakselin (21) ympäri, tunnettu siitä, että ohjausjärjestelmä käsittää toisen ohjausrutiinin, joka ohjaa laitteiston mainittua ainakin yhtä toimilaitetta (31,32, 33) siten, että kuvantamisprosessin aikana mainittu ensimmäinen varsiosa (11) ei pyöri vaan pysyy paikallaan suhteessa mainittuun toiseen varsiosaan (12) ja mainittu toinen varsiosa (12) pyörii mainitun toisen pyöritysakselin (22) ympäri.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu toinen ohjausrutiini käsittää vaiheen, jossa ensimmäinen varsiosa (11) ajetaan ennen itse kuvantamispro-sessia haluttuun kulmaan suhteessa toisen varsiosan (12) orientaatioon . sessia haluttuun kulmaan suhteessa toisen varsiosan (12) orientaatioon .

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu toinen ohjausrutiini käsittää toisen varsiosan (12) kääntämisen pyöritysakselinsa ympäri olennaisesti 360 astetta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu toinen ohjausrutiini käsittää vaiheen, jossa ensimmäinen varsiosa (11) ajetaan ennen itse kuvantamispro-sessia olennaisesti yhdensuuntaiseksi mainitun toisen varsiosan (12) kanssa.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu ensimmäinen varsiosa (11) on tuettu mainittuun toiseen varsiosaan (12) mainitun ensimmäisen varsiosan ensimmäisen pyöritysakselin (21) välityksellä.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittujen ensimmäisen (11) ja toisen varsiosan (12) pyöritysakselit (21, 22) ovat olennaisesti yhdensuuntaiset ja/tai niiden välinen etäisyys on vakio.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu ohjausjärjestelmä käsittää ohja-usrutiinin, johon kuuluu ohjauskomentoja mainittujen ensimmäisen ja toisen varsiosan (11, 12) kuljettamiseksi ennalta määriteltyyn tai ohjausjärjestelmään syötettyyn kuvantamisen aloi-tusasemaan.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainitut kuvantamisvälineet (14, 15) on järjestetty mainittuun kuvantamisvälineet käsittävään ensimmäiseen varsiosaan (11) suuruusluokkaa 50 - 60 cm etäisyydelle toisistaan.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu kuvantamisanturi (15) on pinta-ala-anturi, joka on ympyrämäinen, suorakaide tai neliö ja jonka halkaisija tai sivujen pituus on suuruusluokkaa 10 - 20 cm.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu kuvantamisanturi (15) on järjestetty tallentamaan ja/tai lähettämään edelleen vastaanottamansa informaatio useita kertoja sekunnissa, kuten esimerkiksi yli 10 kertaa sekunnissa.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu ohjausjärjestelmä on järjestetty ohjaamaan mainittua säteilylähdettä (14) tuottamaan säteilyä pulssitettuna.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ainakin mainittu toinen ohjausrutiini käsittää säteilypulssien keston säätämisen siten, että mitataan säteily-lähteen anodivirtaa ja pulssi terminoidaan aina siinä vaiheessa, kun virran integraali saavuttaa ennalta määrätyn arvon.

13. Patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu ohjausjärjestelmä on järjestetty ohjaamaan informaation lukeminen tapahtuvaksi mainitulta kuvan-tamisanturilta (15) niinä ajanhetkinä, jolloin säteilytys on katkaistu.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 11 - 13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että yhden säteilypulssin kesto on järjestetty lyhyemmäksi kuin se aika, joka sädekeilalta voi maksimissaan kulua kääntyäkseen kuvannettavassa volyymissä matkan joka vastaa vokselikokoa, jolla rekonstruktio on tarkoitus tehdä, tai lyhyemmäksi tai olennaisesti lyhyemmäksi kuin se aika, joka kuluu kun mainittu kuvantamisanturi (15) liikkuu kuvantamisen aikana yhden anturipikselin mittaisen matkan.