FI82369C - Foerfarande foer aostadkommande av en enhetlig panoramabild av ett antal separata avbildningsperioder. - Google Patents

Description

1 82369

Menetelmä yhtenäisen panoraamakuvan muodostamiseksi joukosta erillisiä kuvausjaksoja

Esillä oleva keksintö koskee hampaiston ja leukojen panoraama-röntgenkuvausmenetelmää, jossa liikkuvien kuvaavien ja/tai kuvattavien osien avulla suoritetaan useita peräkkäisiä pyyhkäisyku-vausjaksoja siten, että katkaistaan edellisen jakson röntgensäde ja liikkuvien osien kuvausliike, suoritetaan liikkuvien osien siirtoliike uuteen asemaan ja käynnistetään jälkimmäisen jakson kuvausliike ja kytketään päälle röntgensäde.

Hampaiden ja leukojen alueen panoraamaröntgenkuvaus toteutetaan yleensä kiertämällä röntgensädelähdettä ja röntgenfilmiä ns. kan-natinvarren avulla niiden välissä olevan kuvattavan kohteen ympäri. Röntgenfilmi liikkuu kääntämisen aikana ja sen liike on yleensä synkronoitu kääntöliikkeen kanssa. Myös röntgensädekeilan kiertoakselia voidaan siirtää.

Panoraamakuvaus voidaan suorittaa täysin katkeamattomana jaksona tai sitten se voidaan muodostaa joukosta erillisiä kuvausjaksoja. Perinteisellä jatkuvalla panoraamakuvalla on mm. haittana se, että kuvauksen jatkuvuuden vaatimus estää optimoimasta kunkin alueen kuvausgeometriaa erikseen. Tällöin joudutaan kompromissiin kuvan laadun oleellisesti määräävien projektion kohtisuoruuden ja ku-vaussäteen pituuden välillä.

Erillisistä kuvausjaksoista koostuvassa panoraamamenetelmässä (esim. US-patentti 4 251 730) käytetään koko ajan pitkää kuvaus-sädettä, joka antaa hyvän projektion kulmahammas- ja premolaari-alueella ja mahdollistaa kaularangan kierron ilman suurta kuvaus-kulman muutosta. Haittana tässä menetelmässä on kuitenkin se, että panoraamakuvaan syntyy katkos hampaiston etualueella. Patenttihakemuksessa ΡΙ-Θ34ΘΘ5 kuvaussädettä pidennetään hidastamalla tuolin sivuttais- eli x-liikettä hampaiston etualueella, jolloin filmillä 2 82369 kuvattava kerros paksunee. Tämä kuitenkin puolestaan johtaa kuvautuvan kerroksen ohenemiseen kulmahammasalueella, jossa kuvautuvan kerroksen tulisi kuitenkin olla paksu, koska myös kulmaham-masalueella eri yksilöillä on hammaekaaren muodossa ja hampaiden kallistumisessa suuriakin eroja.

Voidaankin sanoa, ettei tähän mennessä ole kyetty tuottamaan sellaista panoraamakuvaa, joka antaisi leuoista ja hampaista yhtäjaksoisen katkeamattoman ja samalla kuvausgeometriältään ja ker-rosvahvuudeltaan sellaisen kuvan, joka vastaisi korkeatasoiselle kuvalle asetettavia vaatimuksia.

Keksinnön tehtävänä on siten menetelmä yhtenäisen korkealaatuisen panoraamakuvan muodostamiseksi joukosta erillisiä kuvausjaksoja. Menetelmässä pyritään osakuvien yhdistämiseen yhdeksi sellaiseksi jatkuvaksi panoraamakuvakei, josta silmällä ei pysty havaitsemaan, että se on muodostettu erillisistä kuvausjaksoista. Tämä toteutuu ainoastaan, jos erillisissä kuvausjaksoissa suoritetussa kuvauksessa - filmi seuraavan kuvausjakson aikana jatkaa kulkuaan samasta kohdasta, mihin edellinen kuvausjakso päättyi, - sädekeila jatkaa kuvausliikettä samasta potilaan kuvattavasta kohdasta, mihin edellinen kuvausjakso päättyi, - kuvaussäteen pituus voi edellä mainitut ehdot täyttäen tehdä hyppäyksen kuvausjaksojen välillä, ja - projektiokulma voi edelliset ehdot täyttäen tehdä hyppäyksen kuvausjaksojen välillä.

Edellä esitettyjen panoraamakuvauksen staattisten osajaksojen yh-distämisehtojen lisäksi kuvauksen aikana liikkuvilla elimillä täytyy myös olla tietyn ohjelman mukaiset nopeudet. Liikkuvilla elimillä on siis jokaisen kuvausjakson alussa ja lopussa tietyt asemat, joissa niillä on tietty nopeus. Keksinnön tarkoituksena on siten myös järjestää näiden liikkuvien elinten välipaikoitus siten, että seuraavan valotusjakson alkaessa sekä paikka- että no-peusehdot on täytetty kullekin elimelle.

3 82369

Keksintö ratkaisee edellä asetetun tehtävän siten, ja keksinnölle on tunnusomaista, että liikkuvien osien siirtoliikkeeseen sisällytetään korjaussiirto siten, että uusi asema edeltää jälkimmäisen jakson säteen päälle kytkemishetken asemaa, ja että liikkuvat osat saatetaan liikkeeseen ennen säteen päällekytkemis-hetkeä niin, että päällekytkemishetkellä liikkuvien osien asemat sekä nopeudet ovat toivotut.

Keksinnön mukainen ratkaisu siis perustuu oivallukseen, että eri kuvaosat eivät heti pysähdy katkaistaessa edellisen jakson röntgensäde, vaan jatkavat hitauden johdosta liikettään vielä jonkin matkaa. Jos tällöin liikkuvat osat siirretään ainoastaan edellisen jakson röntgensäteen katkaisemissuunnan ja jälkimmäisen jakson röntgensäteen päällekytkemissuunnan välin perusteella, hitauden aiheuttama siirto johtaa väärän kohteen kuvaamiseen ja virheellisen röntgensäteen suuntaan. Tämä aiheuttaa juuri ei-toivottua epäjatkuvuutta panoraamaröntgenkuvaukseesa.

Toiseksi jälkimmäisen jakson alussa tapahtuva samanaikainen röntgensäteen päällekytkeminen ja liikkuvien osien käynnistäminen johtaisi siihen, että röntgensäde alussa suorittaisi valotuksen liikkuvien osien ollessa pysähdyksissä tai sellaisessa liikkeessä, jonka nopeus on väärä. Jotta paikka- ja nopeusehdot täyttyisivät, siirtoa täytyy ennen toista jaksoa korjata siten, että se on vastakkaissuuntainen jälkimmäisen jakson kuvaus1iikkeen kanssa ja niin suuri, että liikkuvat osat voivat kiihtyä haluttuun nopeuteen ja siinä nopeudessa sivuuttaa halutun pisteen, jossa röntgensäde kytketään päälle.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan panoraamakuvaue muodostuu yhdistämällä peräkkäiset pyyhkäieykuvausjaksot siten, että muodostuu saumaton kuva. Tällöin siirtoliike suoritetaan siten, että jälkimmäisen jakson kuvaus alkaa kuvattavan osan ja röntgenfiImin samasta kohdasta kuin missä edellisen jakson kuvaus loppui. Tällöin sekä kuvaussäteen pituus että kuvan projektiokulma voivat tehdä hyppäyksen kuvausjaksojen välillä. Projektiokulman 4 82369 hyppäys on edullinen esimerkiksi kaularangan ohittamiseksi tai 1sukanivelalueen kuvaamiseksi. Hyppäys on tällöin 10-30 astetta, sopivimmin noin 20 astetta.

Röntgensädekeilan paremman hallittavuuden ansiosta liikkuvien osien, kuten röntgensäde lähteen tai röntgenfiImin siirtoliike suoritetaan edullisesti siten, että jälkimmäisen jakson alun röntgensäde sattuu yhteen edellisen jakson lopun röntgensäteen kanssa. Tällöin siirrot tapahtuvat röntgensädekeilaa pitkin ilman, että röntgensädettä käännetään.

Edellä on puhuttu liikkuvista, kuvaavista ja/tai kuvattavista osista. Keksinnön kannalta ei ole oleellista, mitä nämä osat ovat yksityiskohtaisesti. Liikkuvat osat voivat siten olla esim. rönt-gensädelähde, röntgensäteiden rekisteröimiset in, kuten röntgen-filmi kasetteineen, elin röntgensädelähteen ja rekisteroimiselimen kääntämiseksi niiden välissä olevan kuvattavan osan ympäri, kuten kannat invarsi, jonka toisessa päässä on röntgensädelähde ja vastakkaisessa päässä on röntgenfilmikasetti. Se voi myös olla elin, jolla mainittu kannat invarsi siirretään potilaan etu-taka-suun-nassa (y-liike), potilaan sivuttaisuunnasea <x-liike> tai sekä etu-taka- että sivuttaissuunnassa (x- ja y-liike>. Muitakin liikkuvia osia voidaan ajatella niin kuin myöskin muita liikkeitä. Lisäksi erityyppiset liikkeet voivat olla käytössä sekä pyyhkäi-sykuvausjaksojen aikana että niiden välissä. Pääasia on kuitenkin, että suoritetaan esillä olevan keksinnön mukainen korjattu pyyh-käisykuvausjaksojen yhdistäminen.

Myös kuvattava kohde voi muodostaa keksinnön mukaisen menetelmän liikkuvan osan joko yksinään tai sitten yhdistettynä liikkuviin kuvaaviin osiin. Tällöin voidaan esim. em. Fl-hakemuksen 834885 mukaista menetelmää soveltaa siten, että eri kuvausjaksojen korjattu yhdistäminen suoritetaan esillä olevan keksinnön mukaisesti.

l! 5 82369

Keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseen tarvittavan laitteen rakentamiseksi vaaditaan, että kunkin liikkuvan osan nopeutta on voitava ohjata vapaasti ja että röntgensäteilytys on voitava kytkeä päälle ja pois täsmälleen halutuilla hetkillä. Voidaan ajatella, että tehdään mekaanisesti yhteenkytketty systeemi, joka toteuttaa halutut nopeusprofiilit. Nykyaikana askelmoottorit ja mikroprosessoriohjatut liikkeet lienevät ainoa järkevä tapa toteuttaa tällainen systeemi. Itse asiassa vasta mikroprosessorloh-jauksen myötä keksinnön mukaiset tarkat liikkeiden korjaukset ovat tulleet mielekkäiksi toteuttaa.

Seuraavassa keksintöä on lähemmin selostettu kuvien avulla ja esitetty menetelmässä edullisesti käytetty algoritmi.

Kuva 1 esittää liikkuvan osan nopeutta ajan funktiona, kuva 2 esittää liikkuvan elimen nopeutta ajan funktiona, kun sille suoritetaan pelkästään siirtoliikkeen korjaus eli korjaussiir-to, ja kuva 3 esittää liikkuvan osan nopeutta ajan funktiona, kun sille suoritetaan sekä korjaussiirto että kuvausgeometriaa muuttava siirtoliike, ja kuva 4 esittää kaaviomaisesti keksinnön erään suoritusmuodon mukaista panoraamakuvausta, jossa on 3 saumauspistettä.

Kuva 1 esittää liikkuvan osan i nopeutta ajan funktiona, jolloin prosessorille on syötetty sarja suureita: nopeusarvoja VI, V2, V3, jne. sekä sarja aikaväliarvoja DTI , DT2, jne. Prosessori toteuttaa liikearvojen taulukkoa siten, että aikavälinä DT1 nopeus muuttuu arvosta VI arvoon V2, aikavälinä DT2 arvosta V2 arvoon V3, jne. Näin voidaan mielivaltainen nopeusprofii1i toteuttaa murto-funktiona. Lisäksi on oletettu, että kullekin liike-elimelle pätevät samat aikavälit ja vielä samoina ajankohtina, te. murtopro-fiilin kulmakohdat sattuvat samanaikaisesti jokaiselle liikkuvalle osalle.

6 82369

Esitetty ohjausperiaate ei suinkaan ole ainoa mahdollinen, mutta hyvä, taloudellinen ja käytäntöön kelpaava. Keksinnössä voidaan hyvinkin käyttää muita nopeuksien ohjaussysteemejä, joilla suoritetaan vähintään kaksi peräkkäistä pyyhkäisykuvauejaksoa.

Kuvassa 2 on esitetty liikkuvan osan, kuten kasetin nopeusprofii-li ja röntgensäteilytyksen ajoitus. Liikkuvan osan nopeus V<i) on esitetty ajan funktiona. Kuvausjaksojen välinen korjaussiirto eli välipaikoitus tapahtuu aikaväleinä TA, TB, TC, jolloin röntgensäteet on kytketty pois päältä. Koska tässä suoritusmuodossa pyritään aikaansaamaan yhtenäiseltä näyttävä panoraamakuva eikä filmiin siten saa tulla eri pyyhkäisyjaksojen liittymiskohtia näkyviin, täytyy filmin kulkema nettomatka välipaikoituksen aikana olla 0; viivoitettujen alueiden pinta-alojen T-akselin ylä- ja alapuolella tulee olla yhtä suuret.

Kuvasta 2 näkyy, että valotuksen päätyttyä kasetin liike hidastuu, vaihtaa suuntaansa, palaa taaksepäin vauhtia ottamaan, kääntää taas suuntaansa, kiihdyttää nopeutta ja seuraavan valotusjakson alussa säteiden kytkeytyessä päälle kasetti on täsmälleen samassa asemassa kuin edellisen valotuksen päättyessä ja sillä on seuraa-vaan kuvausjaksoon sopiva nopeus.

Kuvausvaiheiden I ja I I välillä tehdään välipaikoitus, jota piirroksessa 2 kuvaa vinoviivoitettu alue. Röntgensäteet katkeavat hetkellä tj ja kytkeytyvät jälleen päälle hetkellä t^. Kuvausvai-heen I lopussa liikkuvan osan nopeudella on arvo VE(i> ja kuvaus-vaiheen II alussa nopeudella on oltava arvo VJ(i). Lisäehtona on, että liike-elimen on välipaikoituksen aikana toteutettava siirros DP < i).

Välipaikoituksessa liike-elimen nopeus muuttuu aikavälinä TA arvosta VE< i > arvoon VV(i). Korjaussiirron eli paikoitusnopeudella VV(i> ajetaan ajan TB verran, minkä jälkeen aikavälillä TC nopeus muuttuu haluttuun kuvausnopeuteen VJ<i>. Viivoitetun alueen pinta-alasta saadaan 7 82369

TA TC

DP<i) = CVE(i)+ VV(i) ] 2 + VV<i)-TB + CVV < i)+VJ(i)3· 2

Kaavasta voidaan ratkaista korjaussiirron liikkeen nopeus VVCi) kullekin liikkuvalle osalle. Piirroksessa korjaus- eli välipai-koituenopeus VV<i> on esitetty vastakkaismerkkisenä kuvausvaiheen nopeuksille VE<i) ja VJ(i). Näin on käytännössäkin esim. silloin, kun vaaditaan, että DP(i) = 0 (filmin välipaikoitus, rotaation välipaikoitus silloin, kun projektiokulma säilyy muuttumattomana). Oleellista saumauksen suorittamisessa on kuitenkin, että kunkin liikkuvan osan osalta täytetään välipaikoituksen saumausehdot: - päätenopeudet vastaavat kuvausvaiheiden loppu- ja alkunopeuksia, - liikkuvan osan siirros vastaa kuvausgeometriän vaatimuksia.

Kuva 3 valaisee tilannetta, jossa rotaation välipaikoituksessa tapahtuu epäjatkuva kulmasiirros. Tämä tulee kysymykseen siirryttäessä epäjatkuvasti uuteen kuvauskohteeseen tai muutettaessa saman kuvauskohteen kuvauskulmaa. Välipaikoituksen nettomatka ei olekaan 0. Kuvassa on esitetty positiivinen välipaikoitusnopeus VV(r), mutta se voi riippuen siirroksen, aikavälien ja nopeuksien suuruuksista olla joko positiivinen tai negatiivinen. Tähänkin pätee kuvan 2 yhteydessä johdettu kaava.

Käytännössä ramppiajat TA ja TC voidaan valita kiinteiksi. Ajoaika TB valitaan tilannekohtaisesti sellaiseksi, ettei mikään liikkuva osa joudu liian lujille. Siirto- eli välipaikoitusnopeudet VV kullekin elimelle määräytyvät sen mukaan, millainen siirros halutaan välipaikoituksen aikana.

Kuvassa 4 on esitetty keksinnön erään suoritusmuodon mukainen p&-noraamaröntgenkuvaus, jossa siirtoliike suoritetaan siten, että jälkimmäisen jakson alun röntgensäde sattuu yhteen edellisen jakson lopun röntgensäteen 55 kanssa. Alussa panoraamakeekus on esim pisteessä PP1 ja röntgensäteen suunta on 110. Ensimmäinen pyyh-käieykuvausjakso päättyy röntgensäteen suuntaan 55, jonka jälkeen β 82369 rotaatiokeekue siirretään pisteestä PP1 pisteeseen PP2. Siirto alkaa siten, että rotaatiokeskuksen ollessa pisteessä PP1, suoritetaan keksinnön mukainen korjaussiirto, joka on vastakkaissuuntainen tähänastisen kuvaus 1iikkeen kanssa, ja yhtä suuri kuin liikkuvan kuvausosan hitauden aiheuttama siirto röntgensäteen tai kuvausliikkeen katkaisemisen jälkeen. Korjauksen jälkeen röntgensäteen suunta on täsmälleen sama kuin mitä se oli röntgensädettä katkaistaessa. Samanlainen korjaus voidaan suorittaa röntgenfilmikaseti1le siten, että sen pysäytyksen jälkeinen hi-tauskulkeuma korjataan yhtä suurella vastakkaisella liikkeellä, kunnes kasetin filmi on täsmälleen samassa asemassa kuin se oli röntgensädettä ja kuvausliikettä katkaistaessa.

Nyt rotaatiokeekue siirretään pisteessä PP1 pisteeseen PP2 röntgensäteen 55 suunnassa. Tämän jälkeen suoritetaan siirto, joka on vastakkaissuuntainen tähänastisen kuvausliikkeen kanssa, ja niin suuri, että liikkuvat osat eli röntgensädelähde ja kasetin filmi voivat kiihtyä jälkimmäisen jakson 55-10 kuvausliikkeen haluttuun nopeuteen ennen kuin röntgensäde kytketään päälle. Sitten röntgensäde ja liikkuvien osien kuvaueliike kytketään uudelleen päälle ja suoritetaan toinen pyyhkäisykuvausjakso aina röntgensäteen suuntaan 10.

Esimerkiksi kaularanka ohitetaan siirtämällä rotaatiokeekue potilaan sivuttaissuunnassa eli x-suunnassa pisteestä PP2 pisteeseen PP3 niin, että röntgensäteen kohde säilyy, mutta kuvauskulma muuttuu 20 astetta. Tämäkin siirto suoritetaan eeillä olevan keksinnön mukaisin korjaustoimenpitein.

Lopuksi suoritetaan pisteestä PP3 käsin samanlainen pyyhkäisy kuin aikaisemmin pisteestä PP2 käsin. Siirto pisteeseen PP4 (ei-esitetty kuvassa) tapahtuu vastaavalla tavalla kuin alussa vaihto pisteestä PP1 pisteeseen PP2.

9 82369

Nyt esitetyn keksinnön avulla voidaan aikaansaada yhtenäiseltä näyttävä panoraamakuva huolimatta siitä, että kuva muodostetaan useammasta osasta, ja lisäksi siten, että etualueen kuvaussäde on noin kaksi kertaa pitempi kuin aikaisemmissa tunnetuissa jatkuvan panoraamakuvauksen menetelmissä ja ilman, että kohtisuoruusehtoa joudutaan huonontamaan. Näin keksinnöllä voidaan poistaa jatkuvassa panoraamakuvauksessa nykyisin vallitseva pahin epäkohta eli hampaiden etualueen epäterävänä kuvautuminen. Lisäksi pystytään kaularanka kiertämään ja välttämään kaularangasta etualueille aiheutuva haitallinen varjo.

Keksinnön avulla voidaan myös muuttaa sekä horisontaalista että vertikaalista projektiota kesken kuvauksen useita kymmeniä asteitakin. Voimakas horisontaalisen projektion muutos soveltuu käytettäväksi erityisesti kohdissa, joissa leuka on ohut. Tällöin eri projektiolla suoritetun kahden valotuksen yhteensovittaminen onnistuu erityisen hyvin.

Yleisesti voidaan sanoa, että keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan hampaista ja leuoista saada kokonaisuudessaan yhtenäinen kuva, jossa panoraamavaikutelma on täysin identtinen konventionaalisen panoraamakuvan kanssa, mutta jossa projektiosuunta ja kuvaussäteen pituus voidaan valita kunkin kuvattavan osakohteen kannalta optimaaliseksi, mikä ei ole nykyisin tunnetuilla tekniikoilla mahdollista.

Claims (6)

1. Hampaiston ja leukojen panoraamaröntgenkuvausmenetelmä, jossa liikkuvien kuvaavien ja/tai kuvattavien osien avulla suoritetaan useita peräkkäisiä pyyhkäieykuvausjaksoja siten, että katkaistaan edellisen jakson röntgensäde ja liikkuvien osien kuvaus-liike, suoritetaan liikkuvien osien siirtoliike uuteen asemaan ja käynnistetään jälkimmäisen jakson kuvausliike ja kytketään päälle röntgensäde, tunnettu siitä, että liikkuvien osien siirtoliikkeeseen sisällytetään korjaussiirto siten, että uusi asema edeltää jälkimmäisen jakson säteen pää1lekytkemishetken asemaa, ja että liikkuvat osat saatetaan liikkeeseen ennen säteen päällekyt-kemishetkeä niin, että päällekytkemiehetkellä liikkuvien osien asemat sekä nopeudet ovat toivotut.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yhteenlaskettu korjaussiirto säädetään seuraavan kaavan mukaan: Jh TC DP(i) = CVE(i > +VV < i)] 2 + VV<i)-TB + CVV< i)+VJ < i)] · 2 jossa DP(i) = yhteenlaskettu korjaussiirto pituusyksikössä, VE(i) = edellisen jakson kuvaus 1iikkeen loppunopeus, VV<i) = siirtoliikkeen nopeus, TA = edellisen jakson jälkeinen hitausviive eli aika, jolloin nopeus muuttuu VE(i):sta VV(i):iin, TB = korjaussiirron kestoaika, VJ = jälkimmäisen kuvausvaiheen haluttu nopeus, TC = aika, jolloin nopeus muuttuu VV<i):sta VJ(i):iin.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siirtoliike suoritetaan siten, että jälkimmäisen jakson kuvaus alkaa kuvattavan osan ja rontgenfiImin samasta kohdasta kuin missä edellisen jakson kuvaus loppui. il 82369

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siirtoliike suoritetaan siten, että jälkimmäisen jakson alun röntgensäde sattuu yhteen edellisen jakson lopun röntgensäteen kanssa.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liikkuvat kuvaavat osat käsittävät ainakin röntgensädelähteen, röntgensäteiden rekisteröimiselimen, esim. röntgenfiImin kasetteineen, elimen röntgensädelähteen ja rekiste-röimiselimen kääntämiseksi niiden välissä olevan kuvattavan osan ympäri, esim. kannatinvarsi toisessa päässä olevien röntgensäde-lähteiden ja vastakkaisessa päässä olevine röntgenfilmikasettei-neen ja edullisesti elimen em. kääntöliikkeen keskuksen siirtämiseksi ja/tai kai1istamiseksi.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuvaus tehdään neljässä pyyhkäisykuvaus-jaksossa, joiden välisistä siirtosaumoista kaksi sijaitsee symmetrisesti hampaiston sivualueella ja yksi sen etualueella siten, että sivualueiden saumoissa projektiosuunta säilyy ja kuvaussä-teen pituus vaihtuu, mutta etualueella kuvaussäteen suunta säilyy, mutta projektiosuunta vaihtuu 10-30 astetta, sopivimmin noin 20 astetta kaularangan ohi. i2 82369