DE10148412B4

DE10148412B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Abbildung des Kopfbereiches eines Patienten

Info

Publication number: DE10148412B4
Application number: DE10148412.7A
Authority: DE
Inventors: Esa Suuronen
Original assignee: Palodex Group Oy
Current assignee: KaVo Kerr Group Finland
Priority date: 2000-10-11
Filing date: 2001-09-29
Publication date: 2020-01-16
Anticipated expiration: 2021-09-30
Also published as: FI20002239A0; FI109653B; US20020041652A1; JP2002159491A; US6614875B2; DE10148412A1; FI20002239A

Abstract

Verfahren zur Abbildung des Kopfbereiches eines Patienten, indem sowohl kephalometrische Röntgenaufnahmen als auch photographische Bilder des gewünschten, abzubildenden Kopfbereiches aufgenommen werden, wobei die Bilder in digitalem Modus an einen Rechner übermittelt werden, wobei das Verfahren den Einsatz einer Vorrichtung (1) umfasst, welche für digitale kephalometrische Röntgenaufnahmen einsetzbar ist, und welche eine Röntgenstrahlenquelle (5) vor dem abzubildenden Kopfbereich, ein Aufnahmeelement für die Röntgenstrahlung hinter dem Kopfbereich und Positionierungseinrichtungen für den Patienten (8-10) aufweist, wobei in diesem Verfahren ein Patient mittels der Positionierungseinrichtungen für den Patienten (8-10) in einer gewünschten Aufnahmeposition positioniert und in ein- und derselben Aufnahmeposition in beiden Aufnahmemodi aufgenommen wird, und wobei das Verfahren den Einsatz photographischer Instrumente (13) umfasst, welche eine digitale Kamera aufweisen, und welche in die Vorrichtung (1) für die digitale kephalometrische Röntgenaufnahme eingebaut sind, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst die kephalometrische Röntgenaufnahme mittels einer in der Aufnahmeposition ausgerichteten Röntgenstrahlenquelle (5) und dann die Photographie angefertigt wird, indem die Röntgenstrahlenquelle aus ihrer Aufnahmeposition heraus bewegt wird, und indem die photographischen Instrumente (13) in deren Aufnahmeposition ausgerichtet werden, wobei das Verfahren mit Aufnahmegeometrien implementiert ist, welche in jedem Aufnahmemodus im Wesentlichen identisch sind oder dass zuerst die Photographie mittels der in ihrer Aufnahmeposition ausgerichteten photographischen Instrumente (13) und dann die kephalometrische Röntgenaufnahme angefertigt wird, indem die photographischen Instrumente aus ihrer Aufnahmeposition heraus bewegt werden, und indem die Röntgenstrahlenquelle (5) in ihrer Aufnahmeposition ausgerichtet wird, wobei das Verfahren mit Aufnahmegeometrien implementiert ist, welche in jedem Aufnahmemodus im Wesentlichen identisch sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abbildung des Kopfbereiches eines Patienten, indem sowohl kephalometrische Röntgenaufnahmen als auch photographische Bilder der gewünschten, abzubildenden Teile aufgenommen werden, wobei die Bilder gegebenenfalls in einen digitalen Modus umgewandelt, und in dem digitalen Modus an einen Rechner übermittelt werden. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zur Abbildung des Kopfbereiches eines Patienten, um sowohl kephalometrische Röntgenaufnahmen als auch photographische Bilder von den gewünschten, abzubildenden Teilen zu erzeugen, und um die Bilder an einen Rechner zu übertragen.
Unterstützend bei der Planung von Zahnoperationsvorgängen kann sowohl der Einsatz von Röntgenaufnahmen, welche den Kopf eines Patienten zeigen (kephalometrische Röntgenaufnahmen), als auch von konventionellen Photographien sein. In diesem Zusammenhang wird der Begriff Photographie sowohl bezüglich film-aufgezeichneter Photographien als auch Bildern benutzt, die mittels einer digitalen Bildaufzeichnungsvorrichtung erhalten werden. Gegebenenfalls werden die erhaltenen Röntgenaufnahmen und Photographien zuerst in einen digitalen Modus umgewandelt und dann in digitalem Modus an einen rechnergestützten Mikroprozessor und weiter auf einen Computerbildschirm zur Durchsicht übertragen. Mit Hilfe eines Rechners können die Bilder wie gewünscht verarbeitet werden, beispielsweise durch Übereinanderlegen (Morphing) derselben, um ein aussagestärkeres Bild zur Unterstützung bei der Durchführung von operativen Eingriffen zu erhalten, und auch um einen Ausblick auf die Auswirkung eines chirurgischen Eingriffs auf das Aussehen eines Patienten zu bekommen. Der Rechner kann beispielsweise ein Personal Computer (PC) oder ein in die Bilderzeugungsvorrichtung eingebauter Computer sein. Im Stand der Technik werden diese kephalometrischen Röntgenaufnahmen und Photographien mit getrennten Instrumenten aufgenommen, wobei ein Patient für jeden Aufnahmemodus speziell positioniert oder ausgerichtet werden muss, was zeitraubend ist und Probleme verursacht, beispielsweise im Hinblick darauf, eine so gleichförmige Aufnahmegeometrie wie möglich für jeden Aufnahmemodus zu schaffen. Zusätzlich erfordert der Einsatz von zwei separaten Vorrichtungen einen erheblichen Raumbedarf.
Ferner sind aus derUS 6 081 739 A eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abbildung des Kopfbereichs eines Patienten bekannt, in welchem sowohl kephalometrische Röntgenaufnahmen als auch Videoaufnahmen des gewünschten abzubildenden Kopfbereichs aufgenommen werden. Die Vorrichtung ist dabei dazu ausgebildet, dass Röntgenbilder und Videobilder zur gleichen Zeit aufgenommen werden. Zu diesem Zweck sind die Videokamera und die Röntgenquelle an verschiedenen Aufnahmepositionen positioniert. Die unabhängig voneinander gemachten Aufnahmen werden dann digital an eine Rechnereinheit übermittelt, die mittels eines Berechnungsverfahrens die aus unterschiedlichen Winkeln aufgenommenen Bilder miteinander korreliert.
Obige Verfahrensführung hat jedoch den Nachteil, dass eine aufwändige computergestützte Korrelation notwendig ist, um die aus den unterschiedlichen Winkeln aufgenommenen Bilder miteinander zu korrelieren. Ferner besteht Verbesserungsbedarf hinsichtlich der Genauigkeit der Korrelation.
Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem vorbeschriebenen Stand der Technik ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abbildung des Kopfbereichs eines Patienten anzugeben, bei welchen die Korrelation von Röntgenaufnahme und Videoaufnahme hinsichtlich der vorgenannten Nachteile verbessert sind.
Zur Lösung der Aufgabe, schlägt die Erfindung ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 vor.
Ferner schlägt die Erfindung zur Lösung der Aufgabe eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 5 vor.
Die Erfindung wird jetzt in größeren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:

einen schematischen Aufriss einer Ausführung einer Vorrichtung zeigt, die für den Einsatz in der Erfindung benutzt werden kann,
die Vorrichtung der in einer Draufsicht zeigt, und
eine relative Anordnung der in der Erfindung eingesetzten Aufnahmeinstrumente in einer Diagrammansicht zeigt;
eine alternative Anordnung einer in der Erfindung eingesetzten Photokamera in einer Diagrammansicht zeigt.

Die und zeigen schematisch ein Panorama-Röntgengerät, das mit Instrumenten versehen ist, die benötigt werden zur kephalometrischen Röntgenaufnahme, und das einen auf einem Ständer 2 angebrachten, horizontalen Arm 12 aufweist, dessen Ende mit einem C-Arm 3 versehen ist, der bezüglich des horizontalen Arms 12 schwenken kann. Der C-Arm 3 umfasst einen vertikal beweglichen Schenkel 4, der mit Röntgenstrahlungsaufnahmeelementen versehen ist, die für die Panoramaaufnahme bestimmt sind, beispielsweise ein Röntgenfilm oder ein digitaler Detektor. Der zweite Schenkel 3a des C-Arms ist mit einer Röntgenstrahlenquelle 5 versehen. Für kephalometrische Röntgenaufnahmen ist die Vorrichtung mit einem Auslegerelement 11 ausgestattet, dessen Ende eine kephalometrische Röntgenaufnahmevorrichtung 6 trägt, einschließlich eines vertikalen Elementes 7, welches hinter dem Kopf eines Patienten anzuordnen ist, und welches ein Röntgenstrahlungsaufnahmeelement, beispielsweise einen Röntgenfilm oder einen digitalen Detektor, z.B. einen CCD-Detektor, trägt. In der illustrierten Ausführung ist ein digitaler Detektor über eine Verbindungsleitung, die durch eine gestrichelte Linie 18 dargestellt ist, an einen Rechner (PC) 20 angeschlossen. Die Verbindungsleitung kann verdrahtet oder drahtlos (z.B. eine Radioleitung oder IR-Verbindung) ausgebildet sein. Die kephalometrische Röntgenaufnahmevorrichtung 6 ist ferner mit Klammern 8, 9 und 10 versehen, die für die Positionierung des Patienten benötigt werden. Diese Art von Vorrichtung, die für kephalometrische Röntgenaufnahmen verwendet werden kann, ist einem Fachmann als solche gut bekannt und wird in diesem Zusammenhang nicht weiter beschrieben werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst zusätzlich eine Photokamera 13, die beispielsweise auf dem Schenkel 3a des C-Arms 3 angebracht ist, welcher die Röntgenstrahlenquelle 5 trägt, die eine Kamera sein kann, welche auf Standard-Photofilm aufzeichnet, oder beispielsweise eine Videokamera, die in der Lage ist, sogenannte Standbilder aufzunehmen. Die Kamera 13 ist auf dem Schenkel 3a angebracht, so dass die Kamera 13 und die Röntgenstrahlenquelle 5 in ihren Positionen durch vergleichsweise einfache Bedienungen derart umgedreht werden können, dass jede Kamera in der Lage ist, Aufnahmen von dem Kopfbereich eines Patienten mit einer im Wesentlichen identischen Aufnahmegeometrie anzufertigen. Der Schenkel 3a, der die Röntgenstrahlenquelle 5 und die Kamera 13 trägt, kann beispielsweise bezüglich des Rahmenelementes des C-Arms 3 gelenkig angebracht sein, um in eine seitliche Richtung zu der Aufnahmerichtung schwenkbar zu sein, und er kann in einer Vielzahl von Positionen festgeklemmt werden, so dass die Kamera 13 und die Röntgenstrahlenquelle 5 durch eine einfache und schnell durchgeführte Schwenkbewegung umgedreht werden können.
In der illustrierten Ausführung ist die Kamera 13 über eine Verbindungsleitung 19 an den Rechner 20 angeschlossen.
In den und ist die Photokamera 13 als in ein kephalometrisches Röntgenaufnahmegerät eingebaut gezeigt, aber sie kann auch als separate Photokamera ausgebildet sein, die Klemmelemente aufweist, welche für die Verbindung mit einem kephalometrischen Röntgenaufnahmegerät zur Ausrichtung der Photokamera derart vorgesehen sind, dass die Photographie mit einer Aufnahmegeometrie angefertigt werden kann, die im Wesentlichen die gleiche ist wie diejenige, die bei der kephalometrischen Röntgenaufnahme eingesetzt wird.
Anstelle der in den und gezeigten Ausführungen, in welchen die Anordnungspositionen der Photokamera 13 und der Röntgenstrahlenquelle 5 umgedreht sind, kann die Photokamera 13 auch so in einem kephalometrischen Röntgenaufnahmegerät wie in gezeigt angeordnet sein, so dass die Photographie mittels eines Spiegels 21 angefertigt wird, wobei der Spiegel derart ausgebildet sein kann, dass er von Röntgenstrahlen 17 durchdrungen werden kann, und wobei der Spiegel bezüglich des Röntgenstrahlenfeldes derart ausgerichtet ist, dass eine Photographie mit Aufnahmegeometrien angefertigt werden kann, die im Wesentlichen identisch mit denjenigen sind, die für die kephalometrische Röntgenaufnahme eingesetzt werden.
illustriert ferner in einer bevorzugten Implementierung eine relative Anordnung bezüglich eines Brennpunktes f für die Röntgenstrahlenquelle 5 und einer Bilderzeugungsebene 16 für die Kamera 13, wobei die letztere einen Film oder einen digitalen Sensor trägt. Die Bezugszahl 17 stellt einen von der Röntgenstrahlenquelle ausgesandten Strahlenkegel oder Strahl dar, der bei der kephalometrischen Röntgenaufnahme durch eine Abbildungsebene 14 zu einer mit einem Detektor ausgestatteten Bildebene 15 läuft. Die Abbildungsebene 14 liegt typischerweise in dem bezüglich der Tiefe angeordneten Mittelpunkt eines Patientenschädels. Somit ist das Vergrößerungsverhältnis bei der Bilderzeugung gleich dem Verhältnis des Abstands (SID) zwischen dem Brennpunkt f und der Bildebene 15 zu einem Abstand (SOD) zwischen dem Brennpunkt f und der abgebildeten Schicht 14. Die Kamera 13 weist ihre Filmebene 16 vorzugsweise mit einem Abstand A angeordnet auf, welche dem Abstand (SID) - (SOD) von der Stelle des Brennpunkts f entspricht, wodurch die Aufnahmegeometrie im Wesentlichen übereinstimmend mit der Geometrie der kephalometrischen Röntgenaufnahme ist.
Die Vorrichtungen zur Positionierung des Patienten 6-10 sind vorzugsweise mit Bezugsvorrichtungen (nicht gezeigt) versehen, welche sowohl in den kephalometrischen Röntgenaufnahmen als auch den Photographien abgebildet werden, wobei die von den Bezugsvorrichtungen erhaltenen Bildinformationen nützlich bei der Spezifizierung der Abmessungen der kephalometrischen Röntgenaufnahmen und Photographien sowie hilfreich bei dem Übereinanderlegen von Bildern sind, die aus verschiedenen Aufnahmemodi erhalten wurden. Die Bezugsvorrichtungen können beispielsweise eine Messskala umfassen.
Eine Art des Einsatzes des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, zuerst Bilder in dem einen und dann in dem anderen Aufnahmemodus aufzunehmen, beispielsweise zuerst die kephalometrische Röntgenaufnahme und dann eine Photographie oder umgekehrt. Es ist aber auch denkbar, beide Aufnahmemodi nebeneinander, beispielsweise mittels einer in gezeigten Spiegelanordnung, durchzuführen.

Claims

Verfahren zur Abbildung des Kopfbereiches eines Patienten, indem sowohl kephalometrische Röntgenaufnahmen als auch photographische Bilder des gewünschten, abzubildenden Kopfbereiches aufgenommen werden, wobei die Bilder in digitalem Modus an einen Rechner übermittelt werden, wobei das Verfahren den Einsatz einer Vorrichtung (1) umfasst, welche für digitale kephalometrische Röntgenaufnahmen einsetzbar ist, und welche eine Röntgenstrahlenquelle (5) vor dem abzubildenden Kopfbereich, ein Aufnahmeelement für die Röntgenstrahlung hinter dem Kopfbereich und Positionierungseinrichtungen für den Patienten (8-10) aufweist, wobei in diesem Verfahren ein Patient mittels der Positionierungseinrichtungen für den Patienten (8-10) in einer gewünschten Aufnahmeposition positioniert und in ein- und derselben Aufnahmeposition in beiden Aufnahmemodi aufgenommen wird, und wobei das Verfahren den Einsatz photographischer Instrumente (13) umfasst, welche eine digitale Kamera aufweisen, und welche in die Vorrichtung (1) für die digitale kephalometrische Röntgenaufnahme eingebaut sind, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst die kephalometrische Röntgenaufnahme mittels einer in der Aufnahmeposition ausgerichteten Röntgenstrahlenquelle (5) und dann die Photographie angefertigt wird, indem die Röntgenstrahlenquelle aus ihrer Aufnahmeposition heraus bewegt wird, und indem die photographischen Instrumente (13) in deren Aufnahmeposition ausgerichtet werden, wobei das Verfahren mit Aufnahmegeometrien implementiert ist, welche in jedem Aufnahmemodus im Wesentlichen identisch sind oder dass zuerst die Photographie mittels der in ihrer Aufnahmeposition ausgerichteten photographischen Instrumente (13) und dann die kephalometrische Röntgenaufnahme angefertigt wird, indem die photographischen Instrumente aus ihrer Aufnahmeposition heraus bewegt werden, und indem die Röntgenstrahlenquelle (5) in ihrer Aufnahmeposition ausgerichtet wird, wobei das Verfahren mit Aufnahmegeometrien implementiert ist, welche in jedem Aufnahmemodus im Wesentlichen identisch sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungsvorrichtungen für den Patienten mit Bezugsvorrichtungen versehen sind, welche sowohl in den kephalometrischen Röntgenaufnahmen als auch in den Photographien abgebildet werden, wobei die von den Bezugsvorrichtungen erhaltenen Bildinformationen verwendet werden für die Spezifizierung der Abmessungen der kephalometrischen Röntgenaufnahmen und Photographien und/oder für das Übereinanderlegen (Morphing) von Bildern, die aus verschiedenen Aufnahmemodi erhalten wurden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Einsatz separater photographischer Instrumente umfasst, welche an einer Kamerahaltevorrichtung, die in der Vorrichtung für die kephalometrischen Röntgenaufnahmen eingebaut ist, befestigt werden können.
Verfahren gemäß irgendeinem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kephalometrischen Röntgenaufnahmen und Photographien in digitalem Modus über eine Drahtverbindung (18, 19) an einen Rechner (20) übermittelt werden.
Gerät zur Abbildung des Kopfbereiches eines Patienten, um sowohl kephalometrische Röntgen- als auch photographische Aufnahmen von dem gewünschten, abzubildenden Kopfbereich zu erzeugen, wobei das Gerät eine Vorrichtung (1) aufweist, welche für digitale kephalometrische Röntgenaufnahmen einsetzbar ist, und welche mit einer Röntgenstrahlenquelle (5) vor dem abzubildenden Kopfbereich, einem Aufnahmeelement für die Röntgenstrahlung hinter dem Kopfbereich und Positionierungseinrichtungen für den Patienten (8-10) versehen ist, und dass das Gerät ferner mit photographischen Instrumenten (13), welche eine digitale Kamera aufweisen, zur Aufnahme von Photographien eines abzubildenden Kopfbereiches ausgestattet ist, wobei die photographischen Instrumente (13) in die Vorrichtung (1) für die digitale kephalometrische Röntgenaufnahme eingebaut sind, und wobei der Patient mittels der Positionierungseinrichtungen für den Patienten (8-10) in einer gewünschten Aufnahmeposition positionierbar und in ein- und derselben Aufnahmeposition mittels beider Aufnahmemodi aufnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät dazu ausgebildet ist, zuerst die kephalometrische Röntgenaufnahme mittels einer in der Aufnahmeposition ausgerichteten Röntgenstrahlquelle (5) und dann die Photographie anzufertigen, indem die Röntgenstrahlenquelle aus ihrer Aufnahmeposition heraus bewegt wird, und indem die photographischen Instrumente (13) in deren Aufnahmeposition ausgerichtet werden, wobei die kephalometrische Röntgenaufnahme und die Photographie Aufnahmegeometrien aufweisen, welche in jedem Aufnahmemodus im Wesentlichen identisch sind, oder, dass das Gerät dazu ausgebildet ist, zuerst die Photographie mittels der in ihrer Aufnahmeposition ausgerichteten photographischen Instrumente (13) und dann die kephalometrische Röntgenaufnahme anzufertigen, indem die photographischen Instrumente aus ihrer Aufnahmeposition heraus bewegt werden, und indem eine Röntgenstrahlenquelle (5) in ihrer Aufnahmeposition ausgerichtet wird, wobei die kephalometrische Röntgenaufnahme und die Photographie Aufnahmegeometrien aufweisen, welche in jedem Aufnahmemodus im Wesentlichen identisch sind.
Gerät gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungsvorrichtungen für den Patienten ferner mit Bezugsvorrichtungen versehen sind für die Spezifizierung der Abmessungen der kephalometrischen Röntgenaufnahmen und Photographien und/oder für das Übereinanderlegen (Morphing) von Bildern, die mit verschiedenen Aufnahmemodi angefertigt wurden, auf der Basis von anhand der Bezugsvorrichtungen erhaltenen Bildinformationen.