WO2002086619A1 - Schichtbildaufnahmegerät für dentale tomosynthese - Google Patents

Schichtbildaufnahmegerät für dentale tomosynthese Download PDF

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WO2002086619A1
WO2002086619A1 PCT/EP2002/004430 EP0204430W WO02086619A1 WO 2002086619 A1 WO2002086619 A1 WO 2002086619A1 EP 0204430 W EP0204430 W EP 0204430W WO 02086619 A1 WO02086619 A1 WO 02086619A1
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WO
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sensor
carrier
main positioning
leg
positioning axis
Prior art date
Application number
PCT/EP2002/004430
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English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Franetzki
Original Assignee
Cdi - Centrum Für Dentale Innovationen Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Cdi - Centrum Für Dentale Innovationen Gmbh filed Critical Cdi - Centrum Für Dentale Innovationen Gmbh
Publication of WO2002086619A1 publication Critical patent/WO2002086619A1/de

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Classifications

    • A61B6/512—
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B42/00—Obtaining records using waves other than optical waves; Visualisation of such records by using optical means
    • G03B42/02—Obtaining records using waves other than optical waves; Visualisation of such records by using optical means using X-rays
    • G03B42/04—Holders for X-ray films
    • G03B42/042—Holders for X-ray films for dental applications

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of patent claim 1.
  • a spotlight moves around a pivot point and shines through the object to be recorded from different positions.
  • the projection images are received on a flat sensor and layers are reconstructed from these images parallel to the sensor plane at variable distances by computers (DE 4414689A1).
  • the device known from this document describes the various possibilities for positioning the radiation source, but does not provide a regulation for patient positioning, especially not if axial, longitudinal, transverse and other cuts of the mouth or jaw area are to be recorded with the same device.
  • Axial cuts mean: perpendicular to the body axis, parallel to the jaw plane or occlusal plane.
  • Longitudinal or lateral means parallel to the body axis, tangential to the jaw arch.
  • transverse means perpendicular to the jaw arch, parallel to the body axis.
  • Center line is the line that the center beam of the respective X-ray beam intersects at a predetermined acute angle.
  • the radiator and its movement mechanism are housed in a housing.
  • the radiator and the X-ray image sensor (hereinafter “sensor”) are each rigidly and spatially connected to one another by the carrier at a predetermined distance for a series of exposures.
  • the carrier can be pivoted about a main positioning axis orthogonal to the central line and then fixed for the recording of a series. Rotation around this axis and fixation preselect whether cuts should be made parallel (i.e. transverse or longitudinal) or perpendicular to the patient's body axis (axial).
  • the main positioning axis is arranged horizontally for images in the dental area of the patient standing or sitting upright. The device is further described for this patient position. It should be set up vertically for the patient lying down or for parts of the body lying horizontally.
  • the invention also permits the generation of axial sections, as previously only produced by CT devices , with the additional possibility of producing the longitudinal, transverse and other cuts through the jaw, including the chewing joint and other parts of the skull, including the neck. Furthermore, the invention allows safe and precise patient positioning and fixation, even on an upright patient. Furthermore, the sensor can be placed directly on the object to be recorded or the skin above it, the sensor remaining spatially fixed during the recording.
  • the invention also allows the slice images to be processed into panoramic images, which facilitates the diagnosis by dentists who are used to certain representations of the jaw and teeth, in particular the ortho-pantomogram. Furthermore, the invention enables the arrangement of the sensor intraorally or extraorally.
  • an embodiment of the invention is used for positioning and fixing the object, according to which the sensor is arranged on the carrier so as to be adjustable about an axis which extends transversely to the central line.
  • the arc-shaped carrier expediently has the shape of a U, on the legs of which the housing or the sensor are fastened and the base of which extends transversely to the main positioning axis.
  • the lighter patient fixation for intraoral recordings is used in an embodiment of the invention, according to which a bite piece is optionally rotatable or can be inserted in different positions on the carrier in the vicinity of the sensor, which advantageously consists of a radiopaque shaped body (e.g. made of plastic or carbon) and one deformable mass such as wax or silicone impression material.
  • the bite piece can be rotatable about a center line of the leg.
  • a bite piece is used for extraoral recordings, which is attached at the end to a separate articulated arm arranged on the carrier. The articulated arm can be freely rotated and folded in space and is locked with a gag when the patient is in the correct position for the device. The patient had previously bitten on the bite piece or bit into the plastic mass. In this way it is very well fixed for a series of exposures.
  • the main positioning axis preferably extends through the center of gravity of the assembly comprising the housing with the radiator and the radiator drive, carrier and sensor, so that the parts attached to the carrier are balanced around the main positioning axis. It is also advisable to design the sensor to consist of several similar sensor parts arranged next to one another, so that larger body parts can be detected with a single series of recordings.
  • the patient is positioned and fixed by a free movement of the bite piece, biting the patient on / into the bite piece and locking the articulated arm.
  • the main positioning axis can lie in a horizontal plane.
  • the main positioning axis can be in a vertical plane. It may also be advisable for special slice images to assemble the sensor from several similar individual sensors arranged next to one another.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a slice imaging device equipped with the features of the invention for recording axial slices of the lower jaw with an intraoral sensor:
  • FIG. 2 an enlarged section from the mouth area of the patient according to FIG. 1 with an intraoral arrangement of the sensor;
  • FIG. 3 a further enlarged view of a detail from FIG. 1 from above;
  • Fig. 5 the side view of the mouth and the arrangement of Fig. 4;
  • FIG. 7 a top view of a third embodiment of the invention in a schematic illustration for a longitudinal recording of the left posterior teeth and the chewing joint with an extra-oral arrangement of the sensor;
  • FIG. 8 a representation similar to FIG. 7 of an embodiment of the invention for a transverse stratification of the posterior teeth with an extra-oral arrangement of the sensor;
  • FIG. 9 a representation of the invention similar to FIG. 8 for a longitudinal recording of the front teeth with an extraoral sensor
  • FIG. 10 a representation similar to FIG. 8 of a further embodiment of the invention with an extra-oral arrangement of the sensor for axial cuts of the jaws and teeth;
  • FIG. 11 a sectional view of the arrangement according to FIG. 10 from above.
  • the layer-forming device according to the invention comprises an essentially U-shaped carrier 10, on the first leg 12 of which an essentially plate-shaped sensor 15, z. B on a CCD basis, and on the second leg 14 of which a radiator for X-rays, which is accommodated in a housing 20 and is not shown in detail, is attached at the end.
  • the housing 20 contains, as described in DE 44 14 689 AI, a movement device for the radiator.
  • the movement of the emitter takes place such that the central beam of the respective beam bundle intersects a central line 0 in all positions of the emitter, which connects the center of movement of the emitter with the sensor 15, at an acute angle.
  • the movement of the emitter can be a circular path around the central line, but also another closed curve.
  • the base 13 of the carrier 10 is connected in the vicinity of the second leg 14 to a double joint 9, which at the free end either on a wall (not shown) or, as shown in FIG. 1, on a partially movable arm, as a whole with 1 designated chassis is attached.
  • the arms can also be attached to the ceiling or directly at the treatment center.
  • the chassis 1 essentially comprises a traveling foot 2 provided with rollers, from the middle of which a standpipe 3 rises. At the upper end, a cross member 4 is pivotally connected to the standpipe 3 about a generally horizontal axis 3 a.
  • the double joint 9 is attached to the free end of the support arm 5.
  • the standpipe 3 carries an electrical and electronic control unit 8, the connecting cable (not shown) of which is supplied to a central power supply and a computer on the one hand and on the other hand within the standpipe 3, the cross member 4 and the support pipe 5 and the double joint 19 and the support 10 to the radiator in the housing 20 and laid to the sensor 15. Also not shown Operating elements for the operation of the radiator, which can be attached to the controller 8.
  • the carrier 10 Due to its attachment to the double joint 9, the carrier 10 can be moved about a vertical axis of rotation 7a as well as about a horizontal main positioning axis 7b and finally also in height according to the double arrow 6 and can be locked in a set position, so that the sensor 15 can be placed in the mouth of a standing or sitting patient 30 can be easily introduced. It goes without saying that the position of the carrier 10 about the main positioning axis 7b and the axis of rotation 7a is held stationary, at least during a series of exposures.
  • a flat handle 16 at the free end of which the sensor 15 is fastened so as to be rotatable about the center line 7c of the leg 12, which extends parallel to the main positioning axis 7b and orthogonal to the center line 0, and a bite piece 18 at its central section optionally also rotatably mounted about the center line 7c.
  • the x-ray emitter (not shown) is arranged within the housing 20 such that the x-ray beam emitted by it hits the sensor 15.
  • the radiator for the series of recordings is moved in this exemplary embodiment in such a way that the central beam of the X-ray beam leaving the radiator moves on a cone jacket 0a around the central line 0 (see FIG. 4).
  • the cone tip is the pivot point of the spotlight. It is usually in the sensor plane, but can also be located elsewhere on the central line 0, z. B. lie in object 27.
  • the opening angle ⁇ of the cone shell can be, for example, 11 °. Due to the rigid support 10, the distance between the radiator and sensor 15 is constant in a series of recordings.
  • the sensor 15 is located above the lower jaw molars 17, 19 to be picked up and the radiator in the housing 20 at a predetermined distance (FIG. 1) below the sensor 15.
  • the signals emitted by the sensor 15 during the irradiation are fed to the control 8 via the lines mentioned, in which the sensor signals are preprocessed.
  • the image reconstruction of the teeth 17 and 19 takes place in a computer (not shown) connected downstream of the control 8.
  • FIG. 1 Not shown in FIG. 1 is a fastening of the carrier 10 to the main positioning axis 7b in an axial extension of the leg 12, on the free end of which the plate-shaped sensor 15 is attached. If one wants to image the molars 17, 19 not only from below but also from the side, the patient hardly needs to change his position.
  • the carrier 10 is fastened in a torque-free manner approximately as an extension of the second leg 14 that supports the housing 20.
  • the safe i.e. wobble-free and precise positioning of the patient and thus the objects 17, 19 is used on the handle 16 attached and laterally protruding bite piece 18, which rotates around the handle 16 if necessary and thus the object, d.
  • H. Type of layer, position of the tooth can be adjusted. It consists, for example, of an X-ray opaque molded body with a deformable mass such as wax, foam or impression material.
  • the sensor should cover the entire tooth including the root.
  • a U-shaped handle can be installed between sensor 15 and leg 12 ( Fig. 6).
  • the sensor is turned accordingly so that it faces the radiator.
  • the bite piece 18 also placed on the stem is positioned so that the patient can bite (in FIG. 6 in a transverse view).
  • Another bite piece 31 is used for extraoral recordings (i.e. the sensor is outside the mouth) (see Fig. 10-11).
  • the bite piece 31 is X-ray transparent, since it is usually irradiated during the exposure and is intended to cast as little shadow as possible.
  • the articulated arm 35 is connected to the first leg 12 at the other end.
  • the articulated arm is fixed with a gag and the object to be photographed has a fixed spatial position relative to the radiator and sensor. If the patient moves, the sensor moves with it, without damage to the recording series.
  • FIGS. 4 and 5 show the arrangement of the radiator housing 20 and the intraoral sensor 15 for a longitudinal tooth slice image recording in the left lower jaw.
  • the carrier 10 is pivoted here in relation to the representation according to FIG. 1 by an angle of 90 ° in the viewing direction of the patient 30 in the counterclockwise direction.
  • the sensor plate 15 in the mouth of the patient 30 is no longer arranged horizontally but vertically behind the teeth 27, 29.
  • FIGS. 2 and 4 shows that the bite piece 18 is rotatably arranged on the handle 16 since it is intended to maintain its position between the teeth of the patient 30.
  • the housing 20 is now to the right of the patient 30, the alignment of the emitter on the sensor 15 and its distance from it having remained unchanged in relation to the arrangement according to FIG. 1.
  • the articulated arm 35 is not required in this type of recording and is therefore pivoted laterally away from the leg 12.
  • FIG. 7 also shows a longitudinal slice image recording of the lower or upper jaw 32, in which the sensor 15 is held extraorally next to the patient's left cheek.
  • the patient is fixed by the bite piece held on the articulated arm 35.
  • the bite piece itself expediently consists of an X-ray transparent material, as in all other recordings.
  • FIG. 8 explains an arrangement of the radiator 20 and the sensor 15 for a transverse slice of the right jaw area with the sensor 15 held extraorally in front of the patient. If the sensor 15 is arranged low, the right part of the lower jaw 32 becomes the right part of the upper jaw 34 if the arrangement is high displayed.
  • a stylus 28 is removably attached to the first leg 12, which points to the location on the cheek behind which the object to be imaged lies. It is offset laterally from the center of the sensor 15 by about the cheek thickness. It can be X-ray transparent, for example made of carbon, and can be removed after the patient has been fixed.
  • the latter For a longitudinal recording of the front teeth of the patient 30 with an extraoral sensor 15, the latter is positioned in front of the patient's mouth at the level of the objects to be recorded by a corresponding rotation of the carrier 10 about the main positioning axis 7b.
  • the housing 20 is then located horizontally behind the back of the patient's head.
  • the support 10 is pivoted about the main positioning axis 7b in such a way that the beam direction points from top to bottom through the head of the patient 30.
  • the radiator is above the head and the sensor 15 is horizontal and extraoral under the lower jaw.
  • the bite piece 31 is attached to the mentioned articulated arm 35.
  • the sensor consists of a plurality of individual sensors 24, 25, 26, which are arranged next to one another and which, in adaptation to the arch of the jaw, jointly cover the entire row of teeth of the lower and upper jaw and have layers reconstructed.
  • the entire upper and lower jaw can be displayed in layers from a single series of images.
  • any number of sensors can be arranged side by side extraorally, from which correspondingly large sections can be reconstructed without gaps.
  • tomosynthetic recordings from several positions of the radiator larger objects than the area of the sensors can be represented by assembling the slice images using known matching or fusion methods.

Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung zur Erzeugung von Schichtbildern eines Objektes mit einem Röntgen-Strahler, der in einem Gehäuse um eine Zentrallinie zwecks Emission von Röntgenstrahlung in Richtung auf das Objekt unter einem vorgegebenen spitzen Winkel zur Zentrallinie bewegbar ist, sowie mit einem Sensor zur Aufnahme der Röntgenstrahlung, welcher mit dem Gehäuse durch einen während einer Aufnahmeserie raumfesten Träger fest gekoppelt ist. Um alle Schnitte in allen sinnvollen Orientierungen des Mund-/Kieferbereiches auf einfache Weise bei möglichst unveränderter Patientenposition zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass der Träger um eine zur Zentrallinie orthogonale Hauptpositionierachse drehbar und in einer Soll-Position feststellbar ist.

Description

BESCHREIBUNG C 558-1
SCHICHTBILDAUFNAHMEGERAT FÜR DENTALE TOMOSYNTHESE
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zur Erzeugung von Schichtbildern und der daraus abgeleiteten 3 D-Darstellungen des menschlichen oder tierischen Körpers stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung: Computer-Tomographie, Ultraschall B-Scan, Kernspintomographie und die Tomosynthese (auch genannt Ektomographie, Planigraphie, Tuned aperture computerized Tomography (TAGT)).
Bei der Tomosynthese bewegt sich ein Strahler um einen Schwenkpunkt und durchstrahlt das aufzunehmende Objekt aus verschiedenen Positionen. Die Projektionsbilder werden auf einem flächigen Sensor empfangen und aus diesen Bildern werden Schichten parallel zur Sensorebene in variablem Abstand durch Rechner rekonstruiert (DE 4414689A1).
Die aus dieser Schrift bekannte Vorrichtung beschreibt die verschiedenen Möglichkeiten der Positionierung der Strahlenquelle, liefert aber keine Vorschrift für die Patientenpositionierung, vor allem dann nicht, wenn axiale, longitudinale, transversale und andere Schnitte des Mund- oder Kieferbereichs mit demselben Gerät aufgenommen werden sollen.
Schnitte axial bedeutet: senkrecht zur Körperachse, parallel zur Kieferebene oder Okklusalebene. Longitudinal oder lateral bedeutet: parallel zur Körperachse, tangential zum Kieferbogen. Transversal schließlich bedeutet: senkrecht zum Kieferbogen, parallel zur Körperachse. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für die Tomosynthese anzugeben, die alle Schnitte in allen sinnvollen Orientierungen des Mund- /Kieferbereiches auf einfache Weise aufzunehmen erlaubt, und zwar bei möglichst unveränderter Patientenposition.
Dazu ist nach der Erfindung eine Vorrichtung nach Patentanspruch 1 vorgesehen. „Zentrallinie" wird diejenige Linie genannt, die der Mittelstrahl des jeweiligen Röntgenstrahlbündels jeweils in einem vorgegebenen spitzen Winkel schneidet. Der Strahler und seine Bewegungsmechanik sind in einem Gehäuse untergebracht.
Strahler und Röntgen-Bildsensor (im Folgenden „Sensor") sind jeweils für eine Aufnahmeserie starr und raumfest auf vorgegebenem Abstand durch den Träger miteinander verbunden.
Zur Positionierung der Vorrichtung zum Patienten und Vorwahl der gewünschten Objektschnittsorientierung im Raum kann der Träger um eine zur Zentrallinie orthogonale Hauptpositionierachse geschwenkt und dann für die Aufnahmen einer Serie fixiert werden. Durch Drehung um diese Achse und Fixierung wird vorgewählt, ob Schnitte parallel (also transversale bzw. longitudinale) oder senkrecht zur Körperachse des Patienten (axiale) erzeugt werden sollen. Für Aufnahmen im Dentalbereich des aufrecht stehenden oder sitzenden Patienten ist die Hauptpositionierachse horizontal angeordnet. Für diese Patientenposition erfolgt die weitere Beschreibung der Vorrichtung. Für den liegenden Patienten oder für waagrecht liegende Körperteile eines Patienten wäre sie senkrecht einzurichten.
Um den Patienten nicht zusätzlich bewegen zu müssen, bzw. den Patienten in der Position für seine sonstige Behandlung, also im zahnärztlichen Behandlungsstuhl sitzen lassen zu können, sind zweckmäßig weitere drehbare Arme und weitere Drehachsen als Halterung vorgesehen.
Wenn die Vorrichtung entsprechend positioniert ist, gestattet die Erfindung die Erzeugung auch von axialen Schnitten, wie sie bisher nur von CT-Geräten erzeugt werden können, wobei zusätzlich die Möglichkeit besteht, die longitudinalen, transversalen und anderen Schnitte durch den Kiefer, einschließlich des Kaugelenks und weiterer Teile des Schädels, einschließlich Halses zu erzeugen. Ferner erlaubt die Erfindung eine sichere und genaue Patientenpositionierung und - Fixierung, auch am aufrechten Patienten. Ferner kann der Sensor direkt auf das aufzunehmende Objekt bzw. die Haut darüber aufgelegt werden, wobei der Sensor bei der Aufnahme raumfest bleibt.
Die Erfindung erlaubt weiterhin, die Schichtbilder zu Panorama-Aufnahmen zu verarbeiten, was die Diagnose durch Zahnärzte, die an bestimmte Darstellungen des Kiefers und der Zähne, insbesondere an das Ortho-Pantomogramm gewöhnt sind, erleichtert. Ferner ermöglicht die Erfindung die Anordnung des Sensors intraoral oder extraoral.
Für intraorale Aufnahmen dient zur Positionierung und Fixierung des Objektes eine Ausgestaltung der Erfindung, gemäß welcher der Sensor an dem Träger um eine Achse verstellbar angeordnet ist, welche sich quer zur Zentrallinie erstreckt. Zweckmäßig besitzt der bogenförmige Träger etwa die Form eines U, an dessen Schenkeln das Gehäuse bzw. der Sensor befestigt sind und dessen Basis sich quer zur Hauptpositionierachse erstreckt.. Die intraoralen Aufnahmen eines Objektes, beispielsweise eines Zahns oder einer Zahngruppe aus unterschiedlichen Richtungen der verschiedenen Quadranten des Mundes wird erfindungsgemäß ermöglicht, wenn der Sensor am Ende eines am Schenkel befestigten Stieles drehverstellbar oder in verschiedenen Drehpositionen steckbar angeordnet ist.
Der leichteren Patientenfixierung für intraorale Aufnahmen dient eine Ausführungsform der Erfindung, gemäß welcher an dem Träger in der Nähe des Sensors ein Bissstück gegebenenfalls verdrehbar oder in verschiedenen Positionen einsteckbar befestigt ist, welches vorteilhaft aus einem röntgendurchsichtigen Formkörper (z.B. aus Kunst- oder Kohlenstoff) und einer verforxnbaren Masse wie etwa Wachs oder Silikonabdruckmasse besteht. Das Bissstück kann um eine Mittellinie des Schenkels verdrehbar sein. Für extraorale Aufnahmen wird ein Bissstück verwendet, das endständig an einem eigenen am Träger angeordneten Gelenkarm befestigt ist. Der Gelenkarm kann frei im Raum gedreht und geknickt werden und wird, wenn die richtige Position des Patienten zur Vorrichtung gefunden ist, mit einem Knebel arretiert. Der Patient hat zuvor auf das Bissstück auf- bzw. in die plastische Masse eingebissen. Er ist auf diese Weise für eine Aufnahmeserie sehr gut fixiert.
Bevorzugt erstreckt sich die Hauptpositionierungsachse druch den Schwerpunkt der Baugruppe aus Gehäuse mit Strahler und Strahlerantrieb, Träger und Sensor, so dass die am Träger befestigten Teile um die Hauptpositionierachse ausgewuchtet sind. Ferner empfiehlt es sich, den Sensor aus mehreren nebeneinander angeordneten gleichartigen Sensorteilen bestehend auszuführen, so dass großflächigere Körperteile mit einer einzigen Aufnahmeserie erfasst werden können. Der Patient wir durch eine freie Bewegung des Bissstücks, Aufbeißen des Patienten auf/in das Bissstück und Arretieren des Gelenkarmes positioniert und fixiert.
Im übrigen sind bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung in den Unteransprüchen angegeben. So kann bei senkrechtem Objekt (aufrechter Körperpartie des Patienten) die Hauptpositionierachse in einer horizontalen Ebene liegen. Bei liegendem Patienten kann sich die Hauptpositionierachse in einer vertikalen Ebene befinden. Auch kann es sich für besondere Schichtbilder empfehlen, den Sensor aus mehreren nebeneinander angeordneten gleichartigen Einzelsensoren zusammenzusetzen.
Nachfolgend werden Ausfuhrungformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Seitenansicht einer mit den Merkmalen der Erfindung ausgestatteten Schichtbildvorrichtung zur Aufnahme axialer Schichten des Unterkiefers mit intraoralem Sensor: Fig. 2: einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Mundbereich des Patienten gemäß Fig. 1 mit intraoraler Anordnung des Sensors;
Fig. 3 : eine weitere vergrößerte Ansicht eines Ausschnittes aus Fig. 1 von oben;
Fig. 4: eine weitere Ausführungsform der Erfindung in Ansicht von oben zur longitudinalen Zahnaufnahme im rechten Unterkiefer mit intraoralem Sensor;
Fig. 5: die seitliche Ansicht des Mundes sowie der Anordnung nach Fig. 4;
Fig. 6: eine weitere Detaildarstellung aus der Anordnung nach Fig. 4 von oben;
Fig. 7: eine Ansicht von oben einer dritten Auslührungsform der Erfindung in schematischer Darstellung für eine longitudinale Aufnahme der linken Seitenzähne und des Kaugelenks mit extraoraler Anordnung des Sensors;
Fig. 8: eine der Fig. 7 ähnliche Darstellung einer Ausfuhrungsform der Erfindung für eine transversale Schichtung der Seitenzähne mit extraoraler Anordnung des Sensors;
Fig. 9: eine der Fig. 8 ähnliche Darstellung der Erfindung für eine longitudinale Aufnahme der Frontzähne mit extraoralem Sensor;
Fig. 10: eine der Fig. 8 ähnliche Darstellung einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung mit extraoraler Anordnung des Sensors für axiale Schnitte der Kiefer und Zähne; und
Fig. 11 : eine Ausschnittsdarstellung der Anordnung nach Fig. 10 von oben. Die erfindungsgemäße Schichtbildvorrichtung umfasst einen im wesentlichen U- förmigen Träger 10, an dessen erstem Schenkel 12 endseitig ein im wesentlichen plättchenförmiger Sensor 15, z. B auf CCD-Basis, und an dessen zweitem Schenkel 14 endseitig ein in einem Gehäuse 20 untergebrachter, im einzelnen nicht dargestellter Strahler für Röntgenstrahlen befestigt sind. Das Gehäuse 20 enthält, wie in DE 44 14 689 AI beschrieben, eine Bewegungsvorrichtung für den Strahler.
Die Bewegung des Strahlers erfolgt so, dass der Mittelstrahl des jeweiligen Strahlenbündels in allen Positionen des Strahlers eine Zentrallinie 0, die das Bewegungszentrum des Strahlers mit dem Sensor 15 verbindet, in spitzem Winkel schneidet. (Beschrieben in DE 4414689A1)
Die Bewegung des Strahlers kann eine Kreisbahn um die Zentrallinie sein, aber auch eine andere geschlossene Kurve.
Die Basis 13 des Trägers 10 ist in der Nähe des zweiten Schenkels 14 mit einem Doppelgelenk 9 verbunden, welches am freien Ende entweder an einer nicht dargestellten Wand oder, wie in Fig. 1 dargestellt, an einem mit zum Teil beweglichen Armen versehenen, im Ganzen mit 1 bezeichneten Fahrgestell befestigt ist. Die Arme können ebenso an der Decke oder direkt am Behandlungsplatz befestigt sein.
Das Fahrgestell 1 umfasst im wesentlichen einen mit Rollen versehenen Fahrfuß 2, aus dessen Mitte sich ein Standrohr 3 erhebt. Am oberen Ende ist an das Standrohr 3 ein Querholm 4 um eine im allgemeinen horizontale Achse 3 a schwenkbar angelenkt. Am Querholm 4 sitzt ein um die horizontale Achse 4a beweglicher Tragarm 5, der demzufolge gemäß dem Doppelpfeil 6 vertikal beweglich ist. Am freien Ende des Tragarms 5 ist das Doppelgelenk 9 befestigt. Das Standrohr 3 trägt eine elektrische und elektronische Steuereinheit 8, deren nicht dargestellte Verbindungskabel einerseits einer zentralen Spannungsversorgung sowie einem Rechner zugeführt und andererseits innerhalb des Standrohres 3, des Querholmes 4 und des Tragrohres 5 sowie des Doppelgelenks 19 und des Trägers 10 zum Strahler im Gehäuse 20 und zum Sensor 15 verlegt sind. Nicht dargestellt sind ferner Bedienungselemente für den Betrieb des Strahlers, die an der Steuerung 8 angebracht sein können.
Der Träger 10 ist vermöge seiner Befestigung am Doppelgelenk 9 sowohl um eine vertikale Drehachse 7a wie auch um eine horizontale Hauptpositionierachse 7b und schließlich auch in der Höhe gemäß Doppelpfeil 6 nahezu beliebig beweglich und in einer eingestellten Position feststellbar, so dass der Sensor 15 in den Mund eines stehenden oder sitzenden Patienten 30 leicht eingebracht werden kann. Es versteht sich, dass die Position des Trägers 10 um die Hauptpositionierachse 7b sowie die Drehachse 7a zumindest während einer Aufiiahmeserie ortsfest gehalten wird.
Am Ende des Schenkels 12 sitzt ein flacher Stiel 16, an dessen freiem Ende der Sensor 15 um die Mittellinie 7c des Schenkels 12, die sich parallel zur Hauptpositionierachse 7b und orthogonal zur Zentrallinie 0 erstreckt, drehverstellbar befestigt ist und an dessen mittlerem Abschnitt ein Bissstück 18 gegebenenfalls ebenso um die Mittellinie 7c drehverstellbar montiert ist.
Innerhalb des Gehäuses 20 ist der nicht dargestellte Röntgenstrahier so angeordnet, dass das von ihm emittierte Röntgenstrahlenbündel den Sensor 15 trifft. Der Strahler wird für die Aufhahmeserie bei diesem Ausfuhrungsbeispiel so bewegt, dass der Mittelstrahl des den Strahler verlassenden Röntgenstrahlenbündels sich auf einem Kegelmantel 0a um die Zentrallinie 0 bewegt (siehe Fig. 4). Die Kegelspitze ist der Schwenkpunkt des Strahlers. Er liegt in der Regel in der Sensorebene, kann aber auch an anderer Stelle auf der Zentrallinie 0, z. B. im Objekt 27 liegen. Der Öffnungswinkel Ω des Kegelmantels kann beispielsweise 11° betragen. Aufgrund des starren Trägers 10 ist der Abstand zwischen Strahler und Sensor 15 bei einer Aufhahmeserie konstant.
In der in Figuren 1-3 dargestellten Einstellung befindet sich der Sensor 15 über den aufzunehmenden Unterkiefer-Backenzähnen 17, 19 und der Strahler im Gehäuse 20 in einem vorgegebenen Abstand (Fig. 1) unterhalb des Sensors 15. Die während der Bestrahlung vom Sensor 15 abgegebenen Signale werden über die erwähnten Leitungen der Steuerung 8 zugeführt, in welcher eine Vorverarbeitung der Sensorsignale erfolgt. Die Bildrekonstruktion der Zähne 17 und 19 geschieht in einem der Steuerung 8 nachgeschalteten, nicht dargestellten Rechner.
In Figur 1 nicht dargestellt ist eine Befestigung des Trägers 10 an der Hauptpositionierachse 7b in axialer Verlängerung des Schenkels 12, an dessen freiem Ende der plättchenförmige Sensor 15 angebracht ist. Will man die Backenzähne 17, 19 nicht nur von unten sondern auch seitlich abbilden, braucht der Patient seine Position kaum zu verändern. In der Ausfuhrungsform der Erfindung nach den Figuren 1, 4, 7, 10 ist der Träger 10 etwa in Verlängerung des zweiten, das Gehäuse 20 tragenden Schenkels 14 drehmomentfrei befestigt.
Der sicheren, d.h. wackelfreien und genauen Positionierung des Patienten und damit der Objekte 17, 19 dient ein am Stiel 16 angebrachtes und von diesem seitlich abstehendes Bissstück 18, welches bei Bedarf um den Stiel 16 herum verdreht und damit dem Objekt, d. h. Art der Schicht, Lage des Zahnes, angepasst werden kann. Es besteht beispielsweise aus einem röntgenundurchsichtigen Formkörper mit einer verformbaren Masse wie etwa Wachs, Schaumstoff oder Abdruckmasse.
Der Sensor soll möglichst den ganzen Zahn einschließlich Wurzel überdecken.
Um den Sensor im Unterkiefer tief, im Oberkiefer hoch platzieren zu können, dabei aber die Stufe der Frontzähne zu überwinden ohne den Sensor aus seiner auf den Strahler ausgerichteten Position zu verschieben, kann ein U-förmiger Stiel zwischen Sensor 15 und Schenkel 12 eingebaut werden (Fig. 6).
Der Mittelteil oder die Basis solchen Stiels wird für Lateralaufnahmen des Oberkiefers nach unten, für solche des Unterkiefers nach oben gedreht (Fig. 2)., für axiale Aufnahmen zur Seite (Fig. 2) geschwenkt, und zwar stets für den intraoralen Sensor.
Der Sensor wird entsprechend so gedreht, dass er zum Strahler blickt. Das auf dem Stiel ebenfalls aufgesteckte Bissstück 18 wird so positioniert, dass der Patient einbeißen kann (in Fig. 6 in Queransicht).
Für extraorale Aufnahmen (d. h. der Sensor ist außerhalb des Mundes) wird ein anderes Bissstück 31 verwendet (siehe Fig. 10-11).
Es ist an einem Gelenkarm 35 endständig befestigt. Es besteht vorteilhaft aus einem röntgenstrahldurchlässigen Formkörper aus Kunst- oder Kohlenstoff und einer verformbaren Masse wie etwa Wachs oder Silikonabdruckmasse, in das der Patient einbeißt. Das Bissstück 31 ist röntgenstrahldurchsichtig, da es bei der Aufnahme in der Regel durchstrahlt wird und möglichst wenig Schatten werfen soll.
Der Gelenkarm 35 ist am anderen Ende mit dem ersten Schenkel 12 verbunden. Wenn der Patient eingebissen hat und sich in der richtigen Position befindet, wird der Gelenkarm mit einem Knebel fixiert und das aufzunehmende Objekt hat somit relativ zum Strahler und Sensor eine feste räumliche Position. Bewegt sich der Patient, bewegt sich der Sensor mit, ohne Schaden für die Aufhahmeserie.
Im übrigen zeigen Figuren 4 und 5 die Anordnung des Strahlergehäuses 20 und des intraoralen Sensors 15 für eine longitudinale Zahnschichtbildaufnahme im linken Unterkiefer. Der Träger 10 ist hier im Verhältnis zur Darstellung gemäß Fig. 1 um einen Winkel von 90° in Blickrichtung des Patienten 30 im Gegensinn des Uhrzeigers verschwenkt. Infolgedessen ist das Sensor-Plättchen 15 im Mund des Patienten 30 nicht mehr horizontal, sondern vertikal hinter den Zähnen 27, 29 angeordnet. Aus einem Vergleich der Figuren 2 und 4 erkennt man, dass das Biss- Stück 18 auf dem Stiel 16 verdrehbar angeordnet ist, da es seine Position zwischen den Zähnen des Patienten 30 beibehalten soll. Das Gehäuse 20 befindet sich jetzt rechts neben dem Patienten 30, wobei die Ausrichtung des Strahlers auf den Sensor 15 sowie sein Abstand von diesem im Verhältnis zur Anordnung gemäß Fig. 1 unverändert geblieben sind. Der Gelenkarm 35 wird bei dieser Aufnahmeart nicht benötigt und ist daher vom Schenkel 12 seitlich abgeschwenkt.
Figur 7 zeigt im übrigen eine longitudinale Schichtbildaufnahme des Unter- oder Oberkiefers 32, bei der der Sensor 15 extraoral neben die linke Wange des Patienten gehalten ist. Der Patient wird durch das am Gelenkarm 35 gehaltene Bissstück fixiert. Das Bissstück selbst besteht zweckmäßig hier wie bei allen sonstigen Aufnahmen aus einem röntgenstrahldurchlässigen Material.
Figur 8 erläutert eine Anordnung von Strahler 20 und Sensor 15 für eine transversale Schichtaufnahme der rechten Kieferpartie mit extraoral vor den Patienten gehaltenem Sensor 15. Bei tiefer Anordnung des Sensors 15 wird die rechte Partie des Unterkiefers 32, bei hoher Anordnung die rechte Partie des Oberkiefers 34 abgebildet. Zur besseren Orientierung ist auf dem ersten Schenkel 12 ein Taststift 28 abnehmbar angebracht, der auf diejenige Stelle der Wange zeigt, hinter der das abzubildende Objekt liegt. Er ist etwa um die Wangenstärke lateral von der Mitte des Sensors 15 versetzt. Er kann röntgendurchsichtig sein und dazu beispielsweise aus Carbon bestehen, und er kann nach der Fixierung des Patienten entfernt werden.
Für eine longitudinale Aufnahme der Frontzähne des Patienten 30 mit extraoralem Sensor 15 ist letzterer vor dessen Mund in Höhe der aufzunehmenden Objekte durch eine entsprechende Verdrehung des Trägers 10 um die Hauptpositionierachse 7b positioniert. Das Gehäuse 20 befindet sich dann horizontal hinter dem Hinterkopf des Patienten.
Für eine Aufnahme des Oberkiefer- und Unterkieferbereichs gemäß Figuren 10 und 11 ist der Träger 10 so um die Hauptpositionierachse 7b verschwenkt, dass die Strahlrichtung von oben nach unten durch den Kopf des Patienten 30 weist. Der Strahler befindet sich über dem Kopf und der Sensor 15 horizontal und extraoral unter dem Unterkiefer. Das Bissstück 31 ist an dem erwähnten Gelenkarm 35 befestigt. Der Sensor besteht für eine Aufnahme der vollständigen Zahnreihen aus mehreren nebeneinander angeordneten gleichartigen Einzelsensoren 24, 25, 26, die in Anpassung an den Kieferbogen gemeinsam die vollständige Zahnreihe des Unter- und des Oberkiefers abdecken und Schichten rekonstruieren lassen. Aus einer einzigen Aufhahmeserie lässt sich somit der gesamte Ober- und Unterkiefer durchgeschichtet darstellen.
Bei extraoraler Anordnung des Sensors ist für die jeweilige Aufnahme eine etwas höhere Strahlendosis erforderlich, weil mehr Körpermasse durchstrahlt wird. Extraoral lassen sich im Prinzip beliebig viele Sensoren nebeneinander anordnen, woraus sich lückenlos entsprechend großflächige Schnitte rekonstruieren lassen. Durch Anfertigen von tomosynthetischen Aufnahmen aus mehreren Positionen des Strahlers lassen sich durch Zusammensetzen der Schichtbilder mit bekannten Matching- oder Fusionsverfahren größere Objekte, als der Fläche der Sensoren entspricht, darstellen.
Durch mehrere longitudinale Schnitte nebeneinander lassen sich z. B. panoramaähnliche Aufnahmen erzeugen.

Claims

ANSPRÜCHE C 558-1
1. Vorrichtung zur Erzeugung von Schichtbildern eines Objektes mit einem Röntgen-Strahler, der in einem Gehäuse (20) um eine Zentrallinie (0) zwecks Emission von Röntgenstrahlung in Richtung auf das Objekt unter einem vorgegebenen spitzen Winkel zur Zentrallinie bewegbar ist, sowie mit einem Sensor (15) zur Aufnahme der Röntgenstrahlung, welcher mit dem Gehäuse durch einen während einer Aufnahmeserie raumfesten Träger (10) fest gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (10) um eine zur Zentrallinie (0) orthogonale Hauptpositionierachse (7b) drehbar und in einer Soll-Position feststellbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptpositionierachse (7b) bei senkrechtem Objekt in einer horizontalen Ebene liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptpositionierachse (7b) bei horizontalem Objekt in einer senkrechten Ebene liegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Hauptpositionierachse (7b) durch den Schwerpunkt der Baugruppe aus Gehäuse (20) mit Strahler und Strahlerantrieb, Träger und Sensor (15) erstreckt.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (10) über wenigstens eine weitere Drehachse (7a), welche sich vorzugsweise quer zur Hauptpositionierachse (7b) erstreckt, mit einer Halterung (2, 3, 4, 5) gekoppelt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Drehachse (7a) lotrecht ausgerichtet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (15) aus mehreren nebeneinander angeordneten gleichartigen Einzelsensoren (24, 25, 26) besteht.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der U-förmige Träger (10) einen ersten Schenkel (12), an dessen freiem Ende der Sensor (15) befestigt ist, einen zweiten Schenkel (14), an dessen freiem Ende das Gehäuse (20) befestigt ist, sowie eine die Schenkel (12, 14) verbindende Basis (13) aufweist, welche sich quer zur Hauptpositionierachse (7b) erstreckt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am freien Ende des ersten Schenkels (12) ein den Sensor (15) tragender Stiel (16) befestigt ist
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stiel (16) um eine Mittellinie (7c) des ersten Schenkels (12) verdrehbar oder verdreht steckbar ist, die sich orthogonal zur Zentrallinie (0) und parallel zur Hauptpositionierachse (7b) erstreckt.
11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Sensors (15) am Träger (10) ein Bißstück (18, 31) befestigt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bißstück am Stiel (16) zweckmäßig verdrehbar befestigt ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stiel (16) als ein Winkelstück (Figuren 3, 6) ausgeführt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bißstück (18) an einer Basis des Winkelstückes drehbar befestigt ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß an dem ersten Schenkel (12) ein Gelenkarm (35) befestigt ist, der endseitig das Bißstück (31) trägt.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Bißstück (18, 31) aus einem röntgendurchsichtigen Formkörper besteht.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper aus Kunst- oder Kohlenstoff besteht und zweckmäßig mit einer röntgendurchsichtigen plastischen Masse wie etwa Wachs oder Silikonabdruckmasse, gefüllt ist.
18. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (10) über bewegliche Gelenkarme (3, 4, 5, 3 a, 4a) an der zweckmäßig ein Fahrgestell (1) aufweisenden Halterung befestigt ist.
19. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Träger (10), bevorzugt an dessen erstem Schenkel (12), ein Taststift (28) abnehmbar angebracht ist.
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