ES2203577T3 - Superposicion de datos de imagen de escaner o de rayos x de un paciente, e imagenes de video superficiales. - Google Patents
Superposicion de datos de imagen de escaner o de rayos x de un paciente, e imagenes de video superficiales.Info
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Abstract
Dispositivo para la proyección de datos gráficos de pacientes procedentes de procedimientos de adquisición de imágenes radioscópicas o tomográficas sobre imágenes de vídeo, que comprende un dispositivo para la representación de imágenes (10), al menos una cámara de vídeo (14) y un sistema de navegación asistido por ordenador, que puede registrar las posiciones espaciales del dispositivo para la representación de imágenes (10) y/o de la cámara de vídeo (14), así como la posición espacial de una parte del cuerpo del paciente (1) mediante unos dispositivos de seguimiento (12, 3) fijados a ella, caracterizado porque el dispositivo para la representación de imágenes (10) y la cámara de vídeo (14) se asignan el uno al otro y están conformados como unidad portátil.
Description
Superposición de datos de imagen de escáner o de
rayos X de un paciente, e imágenes de vídeo superficiales.
La presente invención trata de un dispositivo
para la proyección de datos gráficos de pacientes procedentes de
procedimientos de adquisición de imágenes radioscópicas o
tomográficas sobre imágenes de vídeo. El dispositivo comprende un
dispositivo para la representación de imágenes, al menos una cámara
de vídeo y un sistema de navegación asistido por ordenador, que
puede registrar la posición espacial del dispositivo para la
representación de imágenes y/o de la cámara de vídeo, así como las
posiciones espaciales de una parte del cuerpo del paciente mediante
unos dispositivos de seguimiento fijados en ella.
Este tipo de dispositivos sirven para ayudar
visualmente a un facultativo en el diagnóstico o en el tratamiento
de un paciente. Debe de ofrecer la posibilidad de enlazar imágenes
del interior del paciente con las imágenes de vídeo convencionales,
para facilitar el tratamiento y el diagnóstico.
Del documento
US-A-5.765.561 se conoce un sistema
quirúrgico final basado en vídeo, en el que se propone, entre
otros, el uso de una cámara de vídeo con seguimiento cuyas imágenes
se superponen en la pantalla estacionaria de un sistema de
navegación a las imágenes correspondientes procedentes de
procedimientos de adquisición de imágenes radioscópicas o
tomográficas. En una forma de realización de este tipo resulta
particularmente desventajoso que el facultativo que desea observar
las imágenes debe de retirar continuamente la vista del paciente y
dirigirla hacia la pantalla del sistema de navegación. De este
modo, no puede observar con exactitud la posición actual de la
cámara y, por lo tanto, desde qué posición exterior exacta recibe
las imágenes superpuestas. Por ello, el sistema resulta algo
incómodo y no permite una visualización directa sobre la parte del
cuerpo del paciente.
La presente invención tiene el objetivo de
preparar un dispositivo para la proyección de datos gráficos de
pacientes procedentes de procedimientos de adquisición de imágenes
radioscópicas o tomográficas sobre imágenes de vídeo que supere los
inconvenientes del estado de la técnica anteriormente mencionados.
Particularmente, debe de permitir al personal que realiza el
tratamiento obtener los datos gráficos deseados a la vez que se
observa de forma directa e inmediata al paciente.
Este objetivo se consigue de acuerdo con la
invención haciendo que el dispositivo para la representación de
imágenes y la cámara de vídeo estén coordinadas entre sí y
conformadas como una unidad portátil. Mediante esta conformación de
acuerdo con la invención, el facultativo que realiza el tratamiento
tiene la posibilidad de mantener el propio dispositivo para la
representación de imágenes junto con la cámara asignada delante de
la parte del cuerpo del paciente y, de este modo, leer las
informaciones anatómicas deseadas en observación directa sobre el
paciente. De este modo, es posible ajustar la imagen de vídeo o la
imagen procedente del procedimiento de adquisición de imágenes
radioscópicas o tomográficas en la imagen representada en el
dispositivo para la representación de imágenes, según se desee, con
mayor o menor transparencia, para de este modo resaltar las
informaciones deseadas de la forma más clara posible en la
presentación global. Mediante el dispositivo de acuerdo con la
invención se da un paso más en la dirección de un "paciente
transparente", concretamente, al colocar el dispositivo para la
representación de imágenes delante de la parte considerada del
cuerpo del paciente. Puesto que la asignación de la cámara al
dispositivo para la representación de imágenes se sigue mediante
los dispositivos de seguimiento, en todo momento se conoce la
posición de estos dos elementos, y el sistema de navegación dispone
de información acerca de cómo y desde qué dirección se observa la
parte del cuerpo del paciente. Particularmente durante la
realización de intervenciones mínimamente invasivas, en las que no
queda al descubierto la zona de intervención, el dispositivo de
acuerdo con la invención ofrece de este modo la posibilidad al
facultativo que realiza el tratamiento de volver a determinar de
nuevo durante la operación la posición de las partes anatómicas del
paciente. De este modo, en el dispositivo para la representación de
imágenes también se pueden mostrar naturalmente instrumentos en
seguimiento o navegados. El facultativo no tiene que desviar más su
vista del paciente para observar el interior del cuerpo del
paciente de la forma acorde con la invención.
De acuerdo con una forma preferida de realización
de la invención, la cámara de vídeo está situada sobre la cara
posterior del dispositivo para la representación de imágenes. De
este modo se obtiene un aparato compacto; la cámara se puede sacar
completamente del campo visual del usuario. Básicamente se debe de
observar que la cámara se puede fijar en cualquier punto de la cara
posterior del dispositivo para la representación de imágenes, o
puede estar integrada en ésta, por ejemplo, en la zona del borde
del dispositivo para la representación de imágenes.
La cámara de vídeo se encuentra preferentemente
en una correspondencia predeterminada o conocida por el sistema
respecto al dispositivo para la representación de imágenes, y el
dispositivo de seguimiento se encuentra situado en el dispositivo
para la representación de imágenes. Mediante la correspondencia
predeterminada o conocida por el sistema entre la cámara de vídeo y
el dispositivo para la representación de imágenes sólo es necesario
seguir uno de dichos aparatos mediante el dispositivo de
seguimiento, al conocer en todo momento con precisión dónde se
encuentra el otro aparato. El constructor también puede elegir
libremente entre colocar el dispositivo de seguimiento en el propio
dispositivo para la representación de imágenes o en la cámara de
vídeo, en función de cómo detecte mejor el sistema de navegación
este dispositivo de seguimiento. En los sistemas de navegación
basados en propiedades ópticas, el dispositivo de seguimiento puede
consistir en un dispositivo de marcado reflectante o radiante de
forma activa, siendo naturalmente también posible, dentro del ámbito
de la presente invención, realizar la navegación mediante un
sistema de seguimiento magnético, en el que se siguen unas bobinas
en el campo magnético generado.
Con objeto de conformar el dispositivo para la
representación de imágenes de una forma ligera y fácilmente
manejable, puede estar conformado como pantalla plana LCD
portátil.
La transmisión de datos entre los aparatos
individuales del dispositivo acorde con la invención se puede
realizar de diferentes maneras. Por un lado, es posible transmitir
los datos gráficos que se han de proyectar sobre las imágenes de
vídeo procedentes del procedimiento de adquisición de imágenes
radioscópicas o tomográficas desde el sistema de navegación al
dispositivo para la representación de imágenes a través de unas
interfaces por radio, siendo también imaginable realizar, por otro
lado, una transmisión a través de cables de datos. Una
configuración particularmente ventajosa dentro del ámbito del
manejo del dispositivo de acuerdo con la invención es aquella en la
que el dispositivo para la representación de imágenes está provisto
de un sistema propio de alimentación de energía (batería o
acumulador) y en la que se realiza una transmisión por radio, al
lograr de este modo la mayor libertad de manejo posible.
De acuerdo con una forma de realización
preferida, la cámara de vídeo debería presentar un pequeño
diafragma y una baja profundidad de campo para que de este modo sólo
una pequeña zona de la imagen captada se encuentre en el plano
focal. Mediante una cámara de este tipo es posible determinar la
distancia de separación entre la imagen y el plano focal. Si se
conoce la posición espacial de la cámara mediante el sistema de
navegación, y también se conoce la distancia de separación al plano
de la imagen, el sistema por ordenador conectado al sistema de
navegación puede determinar en tiempo real la posición espacial de
la imagen de vídeo. De este modo se posibilita de una forma óptima
el establecimiento de una correspondencia entre la imagen de vídeo
y los datos gráficos procedentes de una adquisición de imágenes
radioscópicas o tomográficas realizada con anterioridad.
De acuerdo con otra configuración ventajosa del
dispositivo acorde con la invención, en la cámara de vídeo o en el
dispositivo para la representación de imágenes se encuentra
dispuesto un dispositivo para la transmisión de datos a través del
cual se transmiten las informaciones de la imagen mostrada en el
dispositivo para la representación de imágenes al sistema de
navegación. Los datos gráficos que se han de proyectar transmitidos
desde el sistema de navegación al dispositivo para la representación
de imágenes se adaptan en tamaño y posición en el dispositivo para
la representación de imágenes para que se superpongan con las
imágenes de vídeo, estableciendo, por lo tanto, una representación
1:1 de ambas imágenes en superposición. Para ello se puede preparar
en el sistema de navegación una unidad para la adaptación de
contornos, mediante la cual se realiza la superposición de las
imágenes de vídeo y de las imágenes proyectadas, particularmente
mediante una adaptación de los contornos exteriores para la parte
del cuerpo del paciente.
Se desea además indicar, que dentro del ámbito de
la invención también puede ser imaginable y ventajoso fijar sobre
la unidad portátil diferentes equipos de control o de introducción
de órdenes para la modificación de la imagen combinada mostrada.
Por ejemplo, el plano focal tanto de los datos de imágenes
radioscópicas o tomográficas como de la imagen de vídeo mostrada se
puede modificar mediante este tipo de elementos de control. Tal y
como se ha indicado anteriormente, también es posible prever unos
elementos de control que modifiquen el grado de transparencia
correspondiente de una de las imágenes respecto de la otra.
En la cámara o en su entorno y sobre el
dispositivo para la representación de imágenes está previsto
ventajosamente un dispositivo de iluminación de la parte del cuerpo
del paciente, conformado especialmente como, por ejemplo, luz anular
(LED, lámparas, tubos fluorescentes).
A continuación se describe más detalladamente la
invención mediante un ejemplo de realización. En los dibujos
preparados para ello se muestra:
figura 1 una representación esquemática en planta
del uso de un dispositivo de acuerdo con la invención para la
observación de una articulación de rodilla de un paciente;
figura 2 una vista lateral del dispositivo según
la figura 1 con un sistema de navegación representado
esquemáticamente; y
figura 3 un diagrama de flujo del funcionamiento
del dispositivo de acuerdo con la invención.
En la figura 1 se representa esquemáticamente un
dispositivo de acuerdo con la invención mediante el cual se puede
realizar una inspección del interior de una articulación de un
paciente. Se va a examinar la articulación 5 de la pierna 1 del
paciente. Para ello se mantiene la pantalla plana 10 conformada de
acuerdo con la invención directamente delante de la articulación,
apareciendo sobre la pantalla 10 una imagen que contiene tanto
informaciones gráficas de la imagen de la cámara de vídeo de la
cámara 14 (figura 2) como informaciones gráficas de la estructura
anatómica interior, obtenidas mediante, por ejemplo, transmisión
por radio desde un equipo de navegación. Para ello se ha obtenido
previamente una adquisición de imágenes tomográficas (adquisición
MR o CT) del paciente o de su pierna 1.
Tal y como muestra con mayor claridad la figura
2, la cámara 14 se encuentra situada de forma fija sobre la cara
posterior de la pantalla 10.
Esta forma de representación gráfica es posible
porque se determina la posición espacial de la cámara 14 o de la
pantalla 10 alrededor de la pierna 1 del paciente mediante un
dispositivo de seguimiento. Este dispositivo de seguimiento consiste
en este caso en un dispositivo de seguimiento óptico, como es un
dispositivo de marcado 12, cuya posición se determina mediante el
sistema de navegación 20 representado esquemáticamente. El sistema
de navegación 20 comprende para ello, por ejemplo, dos cámaras de
infrarrojos 24, 26 separadas entre sí y un emisor de luz infrarroja
22. A partir de las imágenes de la cámara de infrarrojos 24, 26 se
puede determinar la posición espacial tridimensional del
dispositivo de marcado 12 y de este modo también de la pantalla 10
y de la cámara 14 instalada en una posición fija. También es posible
determinar la posición espacial de la pierna 1 mediante una
disposición de marcado 3 correspondiente.
Una vez que se conoce la posición de la pantalla
10 y de la cámara 14, se puede determinar la posición del plano
actual de imagen como sigue. La cámara 14 tiene un pequeño
diafragma y una baja profundidad de campo, de modo que la imagen
sólo aparece nítida en un determinado plano focal. De este modo se
puede determinar la posición de este plano de imagen y transmitir a
la pantalla 10 una imagen procedente del procedimiento de
adquisición CT o MR, que también se encuentra exactamente en este
plano de imagen. Para ello es importante que la relación de aspecto
de la imagen de vídeo se presente a una escala 1:1 respecto a la
imagen de adquisición tomográfica. Cuando se observa la
articulación del paciente mediante el dispositivo de acuerdo con la
invención, se observan, por ejemplo, en el borde superior e inferior
de la pantalla los contornos de la pierna del paciente. Con esta
información se puede adaptar ahora la imagen procedente del
procedimiento de adquisición tomográfica de modo que se sitúe
directamente sobre la imagen de vídeo, para garantizar un efecto
real. El observador de la pantalla 10 puede observar de este modo
sobre la pantalla tanto la imagen de vídeo, es decir, una imagen
real, como la imagen "interior" procedente del procedimiento
de adquisición tomográfica y, además, a la profundidad deseada y con
la transparencia ajustada correspondientemente para ambas imágenes.
Estos ajustes se pueden realizar mediante unos órganos de control
no representados, como, por ejemplo, interruptores basculantes
situados en la cara frontal de la pantalla.
El dispositivo de acuerdo con la invención le
permite de este modo al observador en primer lugar la posibilidad
de ver en tiempo real la zona interior de tratamiento con la vista
puesta directamente sobre el paciente, y planificar o adaptar el
tratamiento en correspondencia. No es necesario que retire su vista
del paciente para observar una pantalla de navegación instalada en
una posición fija, lo que resulta especialmente ventajoso cuando se
deben de comprobar las reacciones del paciente a determinadas
actuaciones médicas. Puesto que las imágenes "interiores"
procedentes del procedimiento de adquisición de imágenes
radioscópicas o tomográficas se pueden conformar de tal forma que
representen perspectivas tridimensionales del interior de las
partes del cuerpo humano, esta imagen puede resultar muy expresiva
en su conjunto.
Por lo tanto, a pesar de que no se adquiere in
situ una imagen radioscópica o tomográfica, se crea de este
modo un "paciente transparente" virtual.
En la figura 3 se muestra el desarrollo de un
procedimiento, tal y como se desarrolla con el dispositivo de
acuerdo con la invención, aclarando particularmente la actividad
realizada por el ordenador del sistema de navegación. El lado
superior izquierdo del diagrama de flujo se refiere a los procesos
durante la adquisición de las imágenes de vídeo, mientras que en la
parte derecha se explica la adquisición de imágenes del interior
del cuerpo, y, concretamente, sobre el ejemplo de una adquisición de
imágenes MR/CT. Para la adquisición de las imágenes de vídeo se
determina en primer lugar el plano focal, tal y como se ha descrito
con anterioridad. A continuación se realiza una determinación de la
distancia de separación entre el plano focal y la cámara,
registrando a continuación la cámara en el sistema de navegación
mediante su dispositivo de seguimiento. De este modo se conoce la
determinación de la posición espacial de la cámara respecto al
sistema de navegación.
En lo que se refiere a la adquisición de imágenes
MR/CT, ésta se realiza en primer lugar con anterioridad, para
obtener a continuación una reconstrucción gráfica tridimensional a
partir de los datos obtenidos. A continuación se realiza el
registro del objeto, por ejemplo de una parte del cuerpo del
paciente, en el espacio, es decir, se realiza una determinación de
la relación de la posición del objeto en el espacio respecto a las
imágenes MR/CT. Esto se puede realizar mediante la adquisición
espacial de un dispositivo de marcado situado sobre el objeto.
Una vez realizados los pasos indicados
anteriormente para la adquisición de las imágenes de vídeo y el
tratamiento de imágenes MR/CT, se realiza la adaptación entre la
imagen de vídeo y la imagen MR/CT, es decir, las dos imágenes se
hacen corresponder mediante control por ordenador, en lo que
respecta a la posición de la imagen y al tamaño de la imagen. A
continuación se pueden proyectar superpuestas las imágenes
tridimensionales MR/CT sobre las imágenes de vídeo sobre el
dispositivo para la representación de imágenes y ayudar al
facultativo que realiza el tratamiento en el diagnóstico o en el
tratamiento.
Claims (11)
1. Dispositivo para la proyección de datos
gráficos de pacientes procedentes de procedimientos de adquisición
de imágenes radioscópicas o tomográficas sobre imágenes de vídeo,
que comprende un dispositivo para la representación de imágenes
(10), al menos una cámara de vídeo (14) y un sistema de navegación
asistido por ordenador, que puede registrar las posiciones
espaciales del dispositivo para la representación de imágenes (10)
y/o de la cámara de vídeo (14), así como la posición espacial de
una parte del cuerpo del paciente (1) mediante unos dispositivos de
seguimiento (12, 3) fijados a ella, caracterizado porque el
dispositivo para la representación de imágenes (10) y la cámara de
vídeo (14) se asignan el uno al otro y están conformados como
unidad portátil.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la cámara de vídeo (14) está situada
sobre la cara posterior del dispositivo para la representación de
imágenes (10).
3. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la cámara de
vídeo (14) se encuentra en correspondencia espacial predeterminada o
conocida por el sistema respecto al dispositivo para la
representación de imágenes (10) y porque el dispositivo de
seguimiento (12) está situado en el dispositivo para la
representación de imágenes (10).
4. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la cámara de
vídeo (14) se encuentra en correspondencia espacial predeterminada o
conocida por el sistema respecto al dispositivo para la
representación de imágenes (10) y porque el dispositivo de
seguimiento (12) está situado en la cámara de vídeo (14).
5. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el dispositivo
para la representación de imágenes (10) es una pantalla plana LCD
portátil.
6. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los datos
gráficos procedentes de los procedimientos de adquisición de
imágenes radioscópicas o tomográficas que se han de proyectar sobre
las imágenes de vídeo se transmiten a través de unas interfaces por
radio desde el sistema de navegación al dispositivo para la
representación de imágenes (10).
7. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los datos
gráficos procedentes de los procedimientos de adquisición de
imágenes radioscópicas o tomográficas que se han de proyectar sobre
las imágenes de vídeo se transmiten a través de un cable de datos
desde el sistema de navegación al dispositivo para la
representación de imágenes (10).
8. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la cámara de
vídeo (14) dispone de un pequeño diafragma y de una baja
profundidad de campo.
9. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque en la cámara de
vídeo (14) o en el dispositivo para la representación de imágenes
(10) se encuentra dispuesto un dispositivo para la transmisión de
datos, a través del cual se transmiten las informaciones de la
imagen mostrada en el dispositivo para la representación de imágenes
(10) al sistema de navegación, en donde los datos gráficos que se
han de proyectar, procedentes de los procedimientos de adquisición
de imágenes radioscópicas o tomográficas, transmitidos desde el
sistema de navegación al dispositivo para la representación de
imágenes (10) se adaptan en tamaño y posición en el dispositivo para
la representación de imágenes (10) de modo que se superponen con
las imágenes de vídeo.
10. Dispositivo según la reivindicación 9,
caracterizado porque el sistema de navegación comprende una
unidad para la adaptación de contornos, mediante la cual se realiza
la superposición de las imágenes de vídeo y de las imágenes
proyectadas, particularmente mediante una adaptación de los
contornos exteriores de dicha parte del cuerpo del paciente
(1).
11. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque en la cámara
(14) o en su entorno sobre el dispositivo para la representación de
imágenes (10) está previsto un dispositivo de iluminación de la
parte del cuerpo del paciente (1); particularmente una luz anular
compuesta por LED, lámparas o tubos fluorescentes.
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