FI123899B - Hammaslääketieteellinen tietokonetomografialaitteisto - Google Patents

Description

HAMMASLÄÄKETIETEELLINEN TIETOKONETOMOGRAFIALAITTEISTO KEKSINNÖN ALA

5 Tämä keksintö kohdistuu hammaslääketieteelliseen käyttöön suunniteltuun tietokonetomografialaitteistoon, erityisesti ns. offset kuvaukseen ja siihen liittyvään järjestelyyn kuvantamis-laitteiston säteilylähteen ohjaamiseksi kuvantamisprosessin aikana .

10

KEKSINNÖN TAUSTA

Lääketieteellisellä röntgenkuvauksella on pitkä historia. Varhaisimmat tekniikat perustuivat kuvannettavan kohteen läpiva-15 laisuun. 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 aiheutta-20 maila 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. Erityi-25 sesti tietokoneiden ja digitaalisen kuvantamisen kehityksen myötä on kehitetty lukuisa joukko erilaisia tomografiakuvanta-co ^ mistekniikoita ja -laitteita.

c\j 1^ 1 Hammaslääketieteen puolella käytetään yleisesti kuvantamistek-

CVJ

° 30 nisesti yksinkertaisempien läpivalaisukuvauksena toteutettavien

X

£ intraoraali- ja kallokuvauksen lisäksi mm. ns. panoraamakuvaus- co ta, jossa tyypillisesti koko hammaskaaren käsittävä leikekerros

"'T

o kuvataan tasoon. Perinteisessä filmipohjaisessa panoraamakuva- cn 35 ten, että käännettävissä olevan varsiosan, jonka olennaisesti vastakkaisiin päihin kuvantamisvälineet on sijoitettu, pyöri- o uksessa hammaskaaren yli pyyhkäistään kapealla sädekeilalla si- c\j 2 tyskeskipistettä kuljetetaan lineaarisesti samalla kun varsiosaa käännetään ja varsiosan mukana liikkuvaa filmiä siirretään säteilylähteellä tuotetun kapean sädekeilan läpi kyseisen kuvaustavan kuvautumisehdon toteuttavalla nopeudella. Digitaa-5 lisessa panoraamakuvauksessa tätä filmin siirtonopeutta vastaa taajuus, jolla kuvadataa luetaan sensorilta kuvantamispyyh-käisyn aikana.

Myös aiemmin lähinnä sairaalaympäristössä käytössä ollutta tie-10 tokonetomografiaa (Computer tai Computed Tomography, CT) on alettu soveltaa hammaslääketieteen puolella. Sellaisenaanhan nämä sairaalakäytössä olevat massiiviset ja kalliit CT-laitteistot eivät ole siirrettävissä tyypilliseen hammashoito-klinikkaympäristöön, jo laitteiden koon mutta erityisesti nii-15 den kalleuden johdosta.

Kuvantamisteknisesti tunnetaan tänä päivänä useita erilaisia CT-tekniikoita. CT-kuvauksessa kuvannettavaa volyymia säteily-tetään eri suunnista ja näin saadusta datasta rekonstruoidaan 20 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 25 kirjallisuuteen, kuten teokseen Computed Tomography, Principles, Design, Artifacts and Recent Advantages, Jiang Hsich, ^ SPIE PRESS, 2003, Bellingham, Washington, USA.

c\j ° Tietokonetomografian yksi muoto on ns. kartiokeilatomografia

CVJ

° 30 (Cone Beam CT, CBCT) , jossa erotuksena esim. panoraamakuvauk- x £ sessa ja perinteisessä CT-kuvauksessa käytettävästä kapeasta oo sädekeilasta käytetään olennaisesti kuvannettavan volyymin di- o mensioiden kokoista sädekeilaa, ja vastaavasti rakoanturin ase en o mesta kyseistä sädekeilan kokoa vastaavan kokoista detektoria.

C\J

35 Verrattuna moniin perinteisempiin CT-kuvaustekniikoihin CBCT- 3 tekniikalla on mahdollista päästä merkittävästi pienempiin säteilyannoksiin ja lyhyempiin kuvausaikoihin.

Lähtökohtana osassa hammaslääketieteelliseen käyttöön kaavail-5 luista 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 kuvantamisväli-10 neiden 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 15 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 lait-20 teiston avulla halutaan saada rekonstruoiduksi suurempia, useampia tai esimerkiksi rinnakkaisia volyymeja, joudutaan kuvaus toistamaan järjestämällä ensin kohteen ja kuvantamisvälineiden suhteellinen asema uuden kuvannettavan kohdealueen mukaiseksi.

25 Yhdellä kuvantamisvälineiden pyöräytyksellä kuvannettavissa olevan volyymin kokoa voidaan suurentaa ns. offset kuvauksella.

CO

^ Yksi tunnettu tapa toteuttaa tällainen kuvaus on järjestää ku- c\j vantamissensori siirrettäväksi ennen kuvausta sellaiseen ase- Γ1'' 1 maan suhteessa kohdealueeseen, jossa kuvantamisvälineitä kään-

CVJ

° 30 nettäessä kullakin ajanhetkellä ainoastaan osa kuvautuvaksi ha- x £ lutusta alueesta on sädekeilassa mutta kun koko pyöräytys on co saatu tehtyä, ovat kohdealueen kaikki osa-alueet tulleet kate- o tuiksi olennaisesti vähintään 180 asteen kulma-alueelta. Vas- o o taavaan tulokseen päästään tunnetusti myös siirtämällä kuvanta-

CM

35 misvälineiden pyörityskeskipisteen paikkaa, kuten on kuvattu US-patenttijulkaisussa 7,486,759 esitetyn laitteiston yhteydes- 4 sä, joka julkaisu liitetään tähän kattavamminkin kuvaamaan tekniikan tason mukaisen offset kuvauksen periaatteita.

Edellä mainitussa US-patenttijulkaisussa 7,486,759 on ratkaisun 5 yhtenä kantavana ideana toteuttaa 360 asteen kuvantamispyyhkäi-sy yhdellä pitkäkestoisella valotuksella. Tällainen valotus kuormittaa säteilylähdettä, mikä voi osoittautua ongelmalliseksi erityisesti sellaisissa yhdistelmäröntgenlaitteissa, jotka alun perin on suunniteltu vähemmän säteilylähdettä kuormitta-10 vaan käyttöön.

Käsillä olevan keksinnön ja sen edullisten suoritusmuotojen tavoitteena on tarjota uusia ratkaisuja suuremman volyymin kuvan-tamiseksi yhdellä kuvantamiskerralla kuin mikä on mahdollista 15 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-20 prosessin ajan kuvautuvaksi halutun alueen keskellä.

KEKSINNÖN LYHYT SELOSTUS

Keksinnön olennaiset piirteet on esitetty oheisissa patentti- 25 vaatimuksissa. Keksinnön mukaisen hammaslääketieteellisen CT- laitteiston kannalta on olennaista, että se käsittää ohjausjär-co £ jestelmän, joka mahdollistaan offset kuvantamisprosessin, joka c\j ^ kuormittaa säteilylähdettä vähemmän kuin esimerkiksi US- ° patenttijulkaisussa 7,486,759 esitetty järjestely. Tähän pääs- c\j ° 30 tään keksinnön mukaisesti pulssittamalla säteily ja edullisesti x £ pulssitus toteutetaan siten säädettynä, että mitataan säteilykö lähteen anodivirtaa ja tämän mittauksen perusteella säädetään o pulssien kestoa tarpeen mukaan siten, että kunkin pulssin tuot- o tama säteilyannos on aina olennaisesti sama.

c\j 35 5

KUVIOIDEN LYHYT SELOSTUS

Keksintöä, sen edullisia suoritusmuotoja ja niiden tavoitteita 5 ja etuja kuvataan tarkemmin seuraavassa viittaamalla myös oheisiin kuvioihin, joista kuviot la ja Ib esittävät keksinnön mukaista säteilytyksen pulssitusta epäsymmetrisen kuvauksen aikana, 10 kuviot 2a-2c esittävät yhtä offset kuvaustapaa, jossa kuvantamisen aikainen liike toteutetaan kuvantamisvälineitä kannatte-levaa varsiosaa kannattelevan varsiosan pyöritysliikkeen avulla, ja 15 kuvio 3 esittää pelkistettynä sivukuvantona yhtä ratkaisua keksinnössä käytettäväksi soveltuvaksi tietokonetomografialait-teistoksi.

20 KEKSINNÖN YKSITYUSKOHTAINEN SELOSTUS

Keksinnössä on siis olennaista, että CT-kuvauksen yhteydessä sinänsä tunnettu ns. offset kuvaus toteutetaan pulssitetulla säteilyllä. Offset kuvauksen voisi määritellä kuvaustavaksi, 25 jossa kuvantamisvälineitä kuvantamisen aikana käännettäessä ainakin merkittävällä kulma-alueella tai koko kuvantamiseen käy-oo £ tettävällä kulma-alueella ainoastaan osa kuvautuvaksi järjeste- c\j ^ tystä volyymista on sädekeilassa. Tyypillisessä offset kuvauk- ° sessa kuvannettavaksi haluttavan alueen ympäri on pyörittävä

CVJ

° 30 360 astetta, kun symmetrisessä tapauksessa saadaan takaisinpro-

X

£ jektiota varten riittävästi informaatiota jo 180 asteen liik- oo keellä. Suurempi pyörähdyskulma johtaa pidentyneeseen kuvanta- o misaikaan ja siten mm. säteilylähteen kuormituksen lisääntymi en o seen. Kuvio la esittää ideaalisen tilanteen mukaista säteily- c\j 35 lähteen pulssitettua anodivirtaa ajan funktiona, jolloin sätei- 6 lylähde tuottaa vakiosuuruisia ja -kestoisia pulsseja vakiotaa-juudella.

Kuvio 5b puolestaan kuvaa keksinnön edullista suoritusmuotoa, 5 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.

10

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 15 sen mukaisesti miten anodivirta pulssin aikana kulloinkin vaih-telee.

Yleisemmin ottaen keksinnön edullisessa suoritusmuodossa säteilylähteen pulssitusta säädetään siis tyypillisen vakioidusti 20 aikajaksotetun pulssituksen asemesta siten, että pulssien aloi-tustaajuus pidetään vakiona mutta kunkin pulssin kesto määräytyy kulloisenkin anodivirran perusteella. Tämä järjestely perustuu sen teknisen ongelman kompensointiin, että säteilylähteen tuottama spektri ei tyypillisesti pysy ajan funktiona täy-25 sin vakiona. Keksinnössä siis mitataan säteilylähteen anodivir- taa ja poiketen tekniikan tason mukaisista ratkaisuista, joissa co ^ tällaisen mittauksen perusteella säädetään esimerkiksi säteily-

C\J

^ lähteen kiihdytys^ännitettä, tässä säädetäänkin pulssien kesto- ° aikaa. Säätö tehdään siten, että kunkin pulssin tuottama sätei-

C\J

° 30 lyannos (mA x s) pidetään vakiona, ts. pulssi terminoidaan sii- x £ nä vaiheessa kun virran integraali saavuttaa ennalta määrätyn oo tason. Tällainen säätö on nopeampaa kuin esimerkiksi mainittu o jännityksen säätö, ja itse annoksen pitäminen vakiona on kuvan- σ> o tamisen kannalta relevantimpaa kuin annokseen välillisesti vai-

C\J

35 kuttavan jännitteen. Tällainen tarkka säteilylähteen säätö on edullista nimenomaan keksinnön mukaisessa offset-kuvauksessa, 7 jossa kuvausprosessi on suhteellisen pitkä kuvantamisvälineiden kääntyessä täydet 360 astetta, joka vaatii aikaa ja säteilylähteen kuormitus muodostuu näin suureksi.

5 Keksinnössä käytettävän laitteiston ohjausjärjestelmään on järjestetty ohjausrutiinit mahdollistamaan yhtäältä pulssitettu säteilylähteen 14 toiminta, toisaalta edullisesti myös kuvanta-misanturin 15 ilmaiseman informaation tallentaminen ja/tai lähettäminen edelleen jaksottaisesti. Edullisesti anturin infor-10 maatio 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 15 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 kuvannet-20 tavassa 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 anturipikselin mittaisen matkan. Kuvantamisanturin 25 pikselikoko voidaan järjestää olemaan suuruusluokkaa 200 μηρ mutta teknologian kehittyessä pienemmäksikin. Kuvantamisanturi co £ järjestetään toiminnalliseen yhteyteen tietokoneen kanssa, joka

CVJ

i tietokone käsittää välineet rekonstruoida anturin ilmaisemasta ° informaatiosta kaksi- ja/tai kolmiulotteinen kuva.

CVJ

° 30

X

£ Säteilyn pulssittaminen tarjoaa myös edullisen tavan toteuttaa co ns. kaksoisenergiakuvaus offset-kuvantamisen yhteydessä. Kak- o soisenergiakuvausta on tunnettua käyttää luun ominaisuuksien o o määrittämisen yhteydessä. Keksinnön mukaisesti kaksoisenergia- cvj 35 kuvaus voidaan toteuttaa esimerkiksi käyttämällä kuvauksessa kuvantamisvälineiden pyörityksen edetessä vuoron perään ensim- 8 maisella ja toisella jännitteellä tuotettuja pulsseja, mutta luonnollisesti muutkin tavat vaihdella jännitettä tulevat kyseeseen. Yksi tällainen tapa on tuottaa pulsseja peräkkäisinä jaksoina, joissa aina sama määrä pulsseja tuotetaan ensin toi-5 sella, sitten toisella jännitteellä.

Kuvioissa 2a-2c on esitetty yksi edullinen järjestely keksinnön mukaisen offset kuvauksen toteuttamiseksi. Kuvioissa on esitetty CT-laitteisto, joka käsittää kuvantamisvälineet (säteilyläh-10 de 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 yhdistävän ensimmäisen pyöritysakselin 21 ympäri. Säteilylähde 14 ja 15 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, 32 (ks. kuvio 4), joka on järjestetty ajamaan ainakin ensim-20 mäistä 11 ja/tai toista varsiosaa 12 niiden pyöritysakselien 21 ympäri. Kuvantamisvälineitä 14, 15 kannattelevaa varsiosaa 11 kannatteleva varsiosa 12 on edelleen tuettu tukivarren 13 välityksellä tukirakenteeseen 10. (Kuvion selkeyden ja yleisluonteisuuden vuoksi kuvannettava kohde on piirretty tässä yleises-25 ti "luuksi" eikä kalloksi tai hampaistoksi, joka se esillä olevaa keksintöä ajatellen todellisuudessa olisi.)

CO

δ

CM

^ Kuviot 2a-2c esittävät keksinnön edullisen suoritusmuodon mu- o ^ kaisen varsistorakenteen järjestettynä toteuttamaan keksinnön ° 30 mukainen kuvaustapa. Tässä järjestelyssä kuvantamisvälineitä

X

£ 14, 15 kannatteleva ensimmäinen varsiosa 11 ajetaan haluttuun PJ kulmaan suhteessa toiseen varsiosaan 12 ja pidetään se kuvauk- o sen aikana liikkumattomana suhteessa toiseen varsiosaan 12, sa- o o maila kun kuvantamisvälineiden 14, 15 varsinainen kuvauksenai- c\j 35 kainen liike toteutetaan ajamalla toista varsiosaa 12 pyöri-tysakselinsa 22 ympäri. Tässä järjestelyssä offset kuvauksen 9 periaatteen mukaisesti sädekeila ei jatkuvasti kata koko kuvautuvaksi haluttua aluetta eikä säteilylähteen 14 generoiman sä-dekeilan keskiakseli jatkuvasti kulje kuvautuvaksi halutun alueen keskeltä vaan epäsymmetrisesti suhteessa kuvannettavaan 5 alueeseen, minkä johdosta koko kuvautuvaksi halutun volyymin kattamiseksi varsirakennetta on käännettävä täydet 360 astetta. Tästä epäsymmetrisyydestä kuvausgeometriasta kuitenkin seuraa, että 360 asteen pyörähdyksen jälkeen informaatiota on saatu kerättyä takaisinprojektiota varten suuremmalta alueelta kuin 10 symmetrisen kuvauksen tapauksessa.

Kuvantamisvälineitä 14, 15 kannattelevaa varsiosaa 11 kannatte-leva varsiosa 12 on kuvioiden 2a-2c mukaisessa ratkaisussa järjestetty tukivarteensa 13 toisen pyöritysakselin 22 välityksel-15 lä. 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 20 23 suhteen, voidaan kuvantamisvälineitä 14, 15 kannatteleva varsiosa 11 asemoida vapaasti varsiston 11, 12, 13 toiminta- alueelle, mikä tarjoaa monipuolisia vaihtoehtoja erilaisten kuvaus geometrioiden toteuttamiseen.

25 Volyymin suuruus, joka kuvioiden 2a-2c mukaisessa kuvaustavassa saadaan kuvannettua riippuu siitä kulmasta ensimmäisen 11 ja co £ toisen varsiosan 12 välillä, johon ne on toisiinsa nähden pyö-

C\J

^ rimättömäksi kuvauksen ajaksi järjestetty. Keksinnön yksi edul- o ^ Imen suoritusmuoto, jota ei myöskään ole erikseen esitetty ku- ° 30 vioissa, käsittää kaksi vastakkaisiin pyörityssuuntiin tehtävää x £ liikettä, joista ensimmäinen tehdään esimerkiksi kuvion 2 mu- £2 kaisesti ensimmäisen 11 ja toisen varsiosan 12 välisellä vakio- o kulmalla alfa mutta nyt ainoastaan 180 asteen kääntökulmalla, o ja vastaavan suuruinen paluuliike tehdään muuten samalla tavoin C\1 35 mutta nyt kyseisten varsiosien välisellä kulmalla -alfa. Näin toimittaessa varsiston pyöritysmekanismi on yksinkertaisempi 10 toteuttaa, kun ei tarvitse ottaa huomioon 360 asteen pyörityksen mukanaan tuomia teknisiä ongelmia. Yleisemmin ottaen ensimmäisen liikkeen ja sen vastaliikkeen pyörähdyskulman ei tällaisen kuvantamisen tapauksessa tarvitse olla juuri 180 astetta, 5 vaan samaan lopputulokseen päästään tätä kiertokulmaa ja toisaalta mainittua kulmaa alfa vastaavalla tavalla varioimalla. Sama periaate on luonnollisesti toteutettavissa myös toisenlaisilla kuin kuvioissa 2a-2c esitetyllä varsistorakenteella.

10 Keksinnön mukainen laitteisto voidaan pelkistettynä esitettynä toteuttaa kuvion 3 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 15 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 ensim-20 mäistä 11 ja toista varsiosaa 12 voidaan ajaa laitteiston ohjausjärjestelmän ohjaamana. Keksinnön mukaisesti ohjausjärjestelmä käsittää ohjausrutiinit kuvioiden 2a-2c mukaisten kuvanta-misten toteuttamiseksi. Periaatteessa ensimmäisen 11 ja toisen varsiosan 12 ajaminen voidaan sopivin järjestelyin toteuttaa 25 myös ainoastaan yhdellä toimilaitteella. Myös tukivarsi 13 voi olla järjestetty kääntyväksi tukirakenteen 10 suhteen, kuvion 3

CO

q mukaisessa järjestetyssä kolmannen toimilaitteen 33 ajamana.

c\j ^ Runko-osaan 10 voidaan järjestää kuviossa 3 ei-esitetty verti- o ^ kaalinen liike. Laitteistoon kuuluu tyypillisesti myös potilaan ° 30 tuentavälineet 16, jotka kuvion 3 mukaisessa ratkaisussa on x £ järjestetty runko-osaan 10. Tukivarsi 13 voi olla kiinnitetty myös esimerkiksi kattoon tai seinään, jolloin potilaan tuenta-

Tf o välineet 16 voi olla järjestetty johonkin muuhun laitteiston o o varsistoon 11, 12, 13 nähden kiinteään asemaan.

c\j 35 11

Kuvion 3 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 5 potilastuentavälineille 16 ja varsirakenteelle 11, 12, 13 jär jestetään toisistaan riippumaton vertikaaliliikevapaus. Tällaisella konstruktiolla kuvannettavan volyymin sijainti on asemoitavissa haluttuun kohtaan varsiston 11, 12, 13 toiminta- alueella sekä horisontaalisessa että vertikaalisuunnassa, poti-10 lasta liikuttamatta.

Keksinnön mukainen kuvantamislaitteisto voi olla järjestetty yhteyteen erillisen tietokoneen kanssa siten, että CT-laitteistossa itsessään ei välttämättä tarvitse olla välineitä 15 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 takaisinpro-20 jektioalgoritmeilla.

Keksinnön mukaisessa laitteistossa halutut pyöritysakselien 21, 22 koordinaatit ja varsiosien 11, 12, 13 orientaatiot voivat olla järjestetyt syötettäviksi laitteiston ohjausjärjestelmään 25 käyttöliittymän kautta, tai laitteistoon voidaan järjestää esimerkiksi sinänsä tunnetut asemointivalot tai muu vastaava jär-co o jestely, josta halutut koordinaatit voidaan järjestää välittyen .... ...

^ mään ohjausjärjestelmään automaattisesti. Ohjausjärjestelmään ^ voi kuulua myös yksi tai useampia kuvantamisvälineiden 14, 15 ° 30 esiasetettuja asemia samoin kun ohjausrutiineja, joilla useampi £ kuin yhdenlainen volyymi saadaan katetuksi. Tällöin ohjausru- eo tiini voi käsittää ohjauskomentoja ensimmäisen 11 ja toisen o varsiosan 12 ajamiseksi ennalta määriteltyyn tai ohjausjärjes- o telmään syötettyyn kuvantamisen aloitusasemaan.

CVJ

35 12

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 5 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 ham-10 maskaaren alueelta.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että erityisesti tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin eivätkä sen eri suoritusmuodot rajoitu yllä kuvattuihin 15 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 toiminnal-20 lisuuden aikaansaavaa virtuaalista akselia tai fyysistä nivel-, laakerointi- tms. rakennetta.

co δ

CM

l·'·.

o

CM

o

X

cc

CL

CO

Tt o σ> o o

CM

Claims (12)

1. Hammaslääketieteellinen tietokonetomografialaitteisto, johon kuuluu ainakin yhden pyöritysakselin (21, 22, 23) suhteen toi- 5 milaitteen (31, 32, 33) avulla kääntyväksi järjestetty varsiosa (11), johon varsiosaan (11) on järjestetty etäisyyden päähän toisistaan säteilylähde (14) ja kuvainformaation vastaanotin (15), ohjausjärjestelmä mainitun toimilaitteen (31, 32, 33), säteilylähteen (14) ja kuvainformaation vastaanottimen (15) oh-10 jäämiseksi, joka ohjausjärjestelmä käsittää ensimmäisen ohjaus-rutiinin, joka on järjestetty ohjaamaan mainittua säteilylähdettä (14) tuottamaan säteilyä pulssitettuna, ja jossa laitteistossa mainittu varsiosa (11) on järjestetty sijaitsemaan tai siirrettäväksi suhteessa kuvautuvaksi haluttuun volyymiin 15 sellaiseen asemaan sekä mainittu ohjausjärjestelmä käsittämään sellaisen ohjausrutiinin, että varsiosaa (11) kuvantamisen aikana käännettäessä ainakin merkittävällä kulma-alueella tai koko kuvantamiseen käytettävällä kulma-alueella ainoastaan osa kuvautuvaksi järjestetystä volyymista on sädekeilassa, tun-20 nettu siitä, että laitteistoon kuuluu välineet säteilylähteen anodivirran mittaamiseksi ja että mainittu ensimmäinen oh-jausrutiini käsittää säteilypulssien keston säätämisen siten, että mitataan säteilylähteen anodivirtaa ja pulssi terminoidaan aina siinä vaiheessa, kun virran integraali saavuttaa ennalta 25 määrätyn arvon. co

^ 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu sii- CvJ ^ tä, että mainittu ohjausjärjestelmä on järjestetty ohjaamaan ° informaation lukeminen tapahtuvaksi mainitulta kuvantamisantu- CNJ ° 30 riita (15) niinä ajanhetkinä, jolloin säteilytys on katkaistu. X CC CL £2

3· Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laitteisto, tunnettu . . o siitä, että yhden säteilypulssin kesto on järjestetty lyhy- o emmäksi kuin se aika, joka sädekeilalta voi maksimissaan kulua C\1 35 kääntyäkseen kuvannettavassa volyymissä matkan joka vastaa vok-selikokoa, jolla rekonstruktio on tarkoitus tehdä, tai lyhyem- maksi tai olennaisesti lyhyemmäksi kuin se aika, joka kuluu kun mainittu kuvantamisanturi (15) liikkuu kuvantamisen aikana yhden anturipikselin mittaisen matkan.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen laitteisto, tun nettu 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.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laitteisto, tun nettu siitä, että mainittu kuvantamisanturi (15) on järjestetty tallentamaan ja/tai lähettämään edelleen vastaanottamansa informaatio useita kertoja sekunnissa, kuten esimerkiksi yli 10 kertaa sekunnissa. 15

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen laitteisto, tun nettu siitä, että mainittuun ensimmäiseen ohjausrutiiniin kuuluu säteilylähteen ohjaaminen siten, että osa pulsseista tuotetaan suuremmalla osa pienemmällä jännitteellä. 20

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnettu sii tä, että mainittu ensimmäinen ohjausrutiini käsittää joka toisen pulssin tuottamisen suuremmalla, joka toisen pienemmällä jännitteellä, tai peräkkäisinä jaksoina, joissa aina sama määrä 25 pulsseja tuotetaan ensin toisella, sitten toisella jännitteellä . co δ c\j

^ 8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen laitteisto, tun- o nettu siitä, että laitteistoon kuuluu CVJ 30. ensimmäinen olennaisesti vertikaalisen pyöritysakselin (21) X £ ympäri toimilaitteen (31, 32, 33) avulla kääntyväksi järjes- tetty varsiosa (11), johon varsiosaan (11) on järjestetty etäi-o syyden päähän toisistaan ja vastakkaisille puolille mainittua o pyöritysakselia (21) säteilylähde (14) ja kuvainformaation vas- CM 35 taanotin (15), - toinen olennaisesti vertikaalisen pyöritysakselin (22) ympäri toimilaitteen (31, 32, 33) avulla kääntyväksi järjestetty var siosa (12), joka toinen varsiosa (12) on järjestetty kannattelemaan mainittua ensimmäistä varsiosaa (11), ja jossa 5 - mainittu 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 10 varsiosa (12) pyörii pyöritysakselinsa (22) ympäri.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu toinen ohjausrutiini käsittää vaiheen, jossa ensimmäinen varsiosa (11) ajetaan ennen itse kuvantamispro- 15 sessia haluttuun kulmaan suhteessa toisen varsiosan (12) orientaatioon .

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu toinen ohjausrutiini käsittää toisen 20 varsiosan (12) kääntämisen pyöritysakselinsa ympäri olennaisesti 360 astetta.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 8-10 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu ensimmäinen varsiosa (11) on tu- 25 ettu mainittuun toiseen varsiosaan (12) ensimmäisen varsiosan pyöritysakselin (21) välityksellä. CO δ CM

^ 12. Jonkin patenttivaatimuksen 8-11 mukainen laitteisto, tun- ° nettu siitä, että mainittujen ensimmäisen (11) ja toisen C\l ° 30 varsiosan (12) pyöritysakselit (21, 22) ovat olennaisesti yh- x £ densuuntaiset ja/tai niiden välinen etäisyys on vakio. co o O) o o CM