ES2215985T3 - Superposicion de datos de imagen de rayos x de un paciente, o datos de imagen de escaner e imagenes de video. - Google Patents
Superposicion de datos de imagen de rayos x de un paciente, o datos de imagen de escaner e imagenes de video.Info
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Abstract
Dispositivo para la proyección en imágenes de vídeo de datos de imagen de pacientes, obtenidos por radioscopia o por tomografía, provisto de un dispositivo de visualización de imágenes (10), al menos una cámara de vídeo (14) y un sistema de navegación asistido por ordenador que puede detectar las posiciones espaciales del dispositivo de visualización de imágenes (10) y/o de la cámara de vídeo (14), así como las posiciones espaciales de una parte del cuerpo del paciente (1) mediante unos dispositivos de seguimiento (12, 3) colocados en la misma, caracterizado porque el dispositivo de visualización de imágenes (10) y la cámara de vídeo (14) están conjugados entre sí y están constituidos como una unidad portátil y de tal modo que en dicha unidad portátil se disponen aparatos de mando o de introducción de comandos para la modificación de la imagen combinada mostrada.
Description
Superposición de datos de imagen de rayos x de un
paciente, o datos de imagen de escáner e imágenes de vídeo.
La presente invención se refiere a un dispositivo
para la proyección en imágenes de vídeo de datos de imagen de
pacientes obtenidos por radioscopia o por tomografía. El
dispositivo incluye un dispositivo de visualización de imágenes, al
menos una cámara de vídeo y un sistema de navegación asistido por
ordenador que puede detectar las posiciones espaciales del
dispositivo de visualización 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 colocados en la
misma.
Este tipo de dispositivos sirven para asistir
visualmente al médico durante el proceso de diagnóstico o de
tratamiento de un paciente. Debe proporcionarse la posibilidad de
enlazar imágenes del interior del paciente con imágenes de vídeo
convencionales para facilitar el diagnóstico y el tratamiento.
Por el documento
US-A-5,765,561 se conoce un sistema
quirúrgico de apuntamiento basado en vídeo para el que, entre otras
características, se propone el empleo de una cámara de vídeo
dirigida cuyas imágenes se superponen en la pantalla, dispuesta
estacionaria, de un sistema de navegación con imágenes asignadas
obtenidas por radioscopia o por tomografía. En una forma de
realización de este tipo resulta especialmente desventajoso el
hecho de que el médico que desea observar las imágenes debe apartar
cada vez su mirada del paciente para dirigirla hacia la pantalla.
Por ello, no puede vigilar con exactitud la posición en la que se
encuentra la cámara a cada momento, es decir, de qué posición
exterior obtiene las imágenes superpuestas. Por consiguiente, el
sistema resulta algo molesto y no permite la observación directa del
interior de la parte del cuerpo del paciente.
El objetivo de la presente invención consiste en
desarrollar un dispositivo para la proyección en imágenes de vídeo
de datos de imagen de pacientes obtenidos por radioscopia o por
tomografía que superen las arriba mencionadas desventajas del
estado de la técnica. En concreto, debe resultar posible para la
persona que maneje el dispositivo obtener los datos de imagen
deseados de forma directa e inmediata a la vista del paciente.
Este objetivo se consigue, según la invención,
integrando el dispositivo de visualización de imágenes y la cámara
de vídeo y construyéndolos como una unidad portátil, y disponiendo
en la unidad portátil aparatos de mando y de introducción de
comandos para la modificación de la imagen combinada mostrada. Con
esta configuración según la invención, se brinda la oportunidad al
médico encargado del manejo del dispositivo de mantener el propio
dispositivo de visualización de imágenes junto con su cámara
conjugada frente a la parte del cuerpo del paciente, obteniendo de
este modo, mirando directamente al paciente, las informaciones
anatómicas deseadas. En este dispositivo resulta posible ajustar de
forma más o menos transparente, según se desee, la imagen de vídeo o
la imagen radioscópica o tomográfica en la imagen representada en
el dispositivo de visualización de imágenes, destacando así
directamente las informaciones deseadas y de la forma más clara
posible en la visualización conjunta. Con el dispositivo según la
invención, se avanza un paso más en la dirección de conseguir un
"paciente transparente", y ello simplemente por el hecho de que
se mantiene el dispositivo de visualización de imágenes frente a la
parte del cuerpo del paciente sobre la que se realiza la
exploración. Como la asignación de la cámara al dispositivo de
visualización de imágenes se sigue a través de los dispositivos de
seguimiento, la posición de estos dos elementos siempre se conoce, y
el sistema de navegación posee información acerca de cómo y desde
qué dirección se observa la parte del cuerpo del paciente. En
especial en la realización de intervenciones invasivas en grado
mínimo, en las que no se abre la zona de intervención, el
dispositivo según la invención ofrece la posibilidad para el médico
encargado de la operación de informarse durante la misma y de forma
exacta acerca de la posición de las partes anatómicas del paciente.
En el dispositivo de visualización de imágenes pueden también
visualizarse, naturalmente, instrumentos dirigidos o navegados. El
médico ya no se ve obligado a apartar la mirada del paciente para
observar el interior del cuerpo del paciente del modo según la
presente invención.
Por ejemplo, el plano focal, tanto de los datos
de imagen radioscópicos o tomográficos registrados, como de la
imagen de vídeo mostrada puede modificarse mediante elementos de
mando. Como se ha indicado ya más arriba, también resulta posible
prever elementos de mando que modifiquen el grado de transparencia
respectivo de una de las imágenes respecto a la otra.
Según una forma de realización preferente de la
invención, la cámara de vídeo se dispone en la parte posterior del
dispositivo de visualización de imágenes. Por ello se obtiene un
aparato compacto; la cámara puede extraerse del todo del campo de
visión del usuario. De forma general, debe indicarse que la cámara
puede colocarse en cualquier punto de la parte posterior del
dispositivo de visualización de imágenes o integrarse en el mismo,
por ejemplo, también en el marco del dispositivo de visualización
de imágenes.
De forma preferente, la cámara de vídeo posee una
asignación espacial predeterminada o conocida por el sistema
respecto al dispositivo de visualización de imágenes, y el
dispositivo de seguimiento está dispuesto en el dispositivo de
visualización de imágenes. Gracias a la asignación espacial
predeterminada o conocida por el sistema de la cámara de vídeo y el
dispositivo de visualización de imágenes, se abre la posibilidad de
realizar el seguimiento mediante el dispositivo de seguimiento
únicamente de uno de estos dos aparatos, ya que se sabe en todo
momento y de forma exacta dónde se encuentra el otro aparato. Queda
a elección del constructor el disponer el dispositivo de
seguimiento en el propio dispositivo de visualización de imágenes o
bien en la cámara de vídeo, según cómo dicho dispositivo de
seguimiento pueda ser detectado del mejor modo por el sistema de
navegación. En sistemas de navegación ópticos, el dispositivo de
seguimiento puede consistir en una disposición de marcadores
reflejante o de irradiación activa, siendo naturalmente posible en
el marco de la presente invención llevar a cabo la navegación por
medio de un sistema de seguimiento magnético en el que se siguen
las bobinas en un campo magnético
inducido.
inducido.
Para configurar el dispositivo de visualización
de imágenes de forma sencilla y con un fácil manejo, puede
configurarse como pantalla plana LCD portátil.
La transmisión de datos entre los aparatos
individuales del dispositivo según la invención puede realizarse de
modos diversos. Por un lado, resulta posible transmitir los datos de
imagen obtenidos por radioscopia o por tomografía a ser proyectados
como imagen de vídeo a través de una interfaz de radio desde el
sistema de navegación al dispositivo de visualización de imágenes,
pudiéndose pensar también en una transmisión a través de cable de
datos. Debe mostrarse especialmente ventajosa, en el marco del
manejo del dispositivo según la invención, una configuración en la
que el dispositivo de visualización de imágenes está provisto de
una fuente de energía propia (baterías o acumuladores) y tiene
lugar una transmisión por radio, ya que de este modo se alcanza la
mayor libertad de manejo.
Según una forma de realización preferente de la
invención, la cámara de vídeo debe presentar un diafragma pequeño y
una profundidad de campo reducida para que sólo una pequeña zona de
la imagen obtenida quede dentro del plano focal. Con una cámara de
este tipo resulta posible determinar la separación entre la imagen
y el plano focal. Conociendo la posición espacial de la cámara a
partir del sistema de navegación y la distancia de separación al
plano focal, el sistema informático conectado al sistema de
navegación puede calcular en tiempo real la posición espacial de la
imagen de vídeo. De este modo, resulta óptimamente posible una
asignación de imagen de vídeo y datos de imagen a partir de una
determinación radioscópica o tomográfica anterior.
Según otra configuración ventajosa del
dispositivo según la invención, se dispone en la cámara de vídeo o
en el dispositivo de visualización de imágenes un dispositivo de
transmisión de datos mediante el cual se transfieren las
informaciones acerca de la imagen mostrada en el dispositivo de
visualización de imágenes hacia el sistema de navegación. Los datos
de imagen obtenidos por radioscopia o por tomografía al ser
proyectados, transmitidos del sistema de navegación al dispositivo
de visualización de imágenes, se ajustan en sus dimensiones y
posición al dispositivo de visualización de imágenes de tal modo
que coinciden con las imágenes de vídeo, es decir, que resulta una
representación 1:1 de ambas imágenes en superposición. En el sistema
de navegación puede, además, disponerse una unidad de coincidencia
de contornos, mediante la cual se lleva a cabo la superposición de
las imágenes de vídeo y de las imágenes proyectadas, especialmente
a través de una coincidencia de contornos exteriores para la parte
del cuerpo del paciente.
Debe hacerse notar, además, que dentro del marco
de la presente invención resulta posible y ventajoso montar los más
variados aparatos de mando y de introducción de comandos en la
unidad portátil para la modificación de la imagen combinada
mostrada.
En la cámara o, en su entorno, en el dispositivo
de visualización de imágenes, se prevé un dispositivo de
iluminación para la parte del cuerpo del paciente, por ejemplo, y
especialmente una luz en anillo (LEDs, lámparas incandescentes,
tubos fluorescentes).
La invención se describe a continuación a partir
de una forma de realización. Las figuras adjuntadas para ello
muestran:
La figura 1, una representación esquemática para
el empleo de un dispositivo según la invención para la observación
de una rótula del paciente en su vista superior;
La figura 2, una vista lateral del dispositivo
según la figura 1 con un sistema de navegación representado
esquemáticamente; y
La figura 3, un diagrama de secuencia para el
funcionamiento del dispositivo según la invención.
En la figura 1 se representa esquemáticamente un
dispositivo según la invención con el que, por ejemplo, puede
observarse el interior de una articulación de un paciente. Debe
examinarse la articulación 5 de la pierna 1 del paciente. Para
ello, se mantiene la pantalla plana 10 según la invención
directamente frente a la articulación, apareciendo entonces en
dicha pantalla 10 una imagen que contiene tanto información de
imagen surgida de la imagen de la cámara de vídeo 14 (figura 2)
como información de imagen sobre la estructura anatómica interna,
la cual, por ejemplo, se transmite desde un sistema de navegación
por radiotransmisión. Para ello, primeramente se ha realizado una
tomografía (tomografía computarizada o por resonancia magnética)
del paciente, es decir, de su pierna 1.
Como se puede apreciar mejor en la figura 2, la
cámara 14 se encuentra colocada fija a la parte posterior de la
pantalla 10.
Este tipo de representación resulta posible
gracias a que la posición de la cámara 14 o de la pantalla 10
alrededor de la pierna 1 del paciente se determina mediante un
dispositivo de seguimiento. Dicho dispositivo de seguimiento
consiste, en el caso presente, en un dispositivo de seguimiento
óptico, concretamente una disposición de marcadores 12 cuya
posición se determina por medio del sistema de navegación 20
representado esquemáticamente. El sistema de navegación 20 incluye
para ello, por ejemplo, dos cámaras de infrarrojo 24, 26 separadas
entre sí y una fuente de radiación infrarroja 22. A partir de las
dos imágenes de las cámaras de infrarrojo 24, 26 puede obtenerse la
posición espacial tridimensional de la disposición de marcadores 12
y, con ello, la de la pantalla 10 y la de la cámara 14 fijada.
Además, resulta posible determinar la posición espacial de la
pierna 1 mediante una correspondiente disposición de marcadores
3.
Una vez conocida la posición de la pantalla 10 y
de la cámara 14, puede determinarse del modo que sigue la posición
del plano de imagen actual. La cámara 14 posee un diafragma pequeño
y una profundidad de campo reducida, de modo que la imagen aparece
nítida únicamente en un determinado plano focal. Así puede
determinarse la posición de dicho plano de imagen y transmitirse a
la pantalla 10 una imagen surgida de la tomografía computerizada o
de la resonancia magnética, la cual se encuentra asimismo
exactamente en este plano de imagen. Aquí, resulta importante que
la relación de reproducción de la imagen de vídeo se indique en una
escala 1:1 respecto a la imagen tomográfica. Observando ahora, con
el dispositivo según la invención, la articulación de un paciente,
se ven, por ejemplo, en los bordes superior e inferior de la
pantalla, los contornos de la pierna del paciente. Con esta
información puede ahora ajustarse la imagen surgida de la
tomografía de tal modo que se disponga exactamente sobre la imagen
de vídeo para garantizar una impresión realista. El observador de la
pantalla 10 puede advertir sobre la misma tanto la imagen de vídeo,
es decir, una imagen real, como la imagen "interna" surgida de
la tomografía, y ello con la profundidad deseada en cada caso y con
la transparencia ajustada en cada caso para las dos imágenes. Estos
ajustes pueden llevarse a cabo mediante unos órganos de mando no
representados, por ejemplo, un interruptor basculante dispuesto en
la parte frontal de la pantalla.
El dispositivo según la invención ofrece así la
posibilidad al observador, en primer lugar, de observar la zona de
intervención interna mirando directamente al paciente en tiempo
real, planificando o adaptando la operación consecuentemente. Ya no
debe apartar la vista del paciente para mirar hacia una pantalla de
navegación fija, lo que resulta especialmente ventajoso cuando deben
evaluarse las reacciones del paciente ante determinadas medidas
médicas. Como las imágenes "internas" obtenidas por
radioscopia o por tomografía pueden configurarse de tal modo que
representen vistas en 3D virtuales de la parte interna del cuerpo,
la imagen puede resultar en definitiva muy explicativa.
Aunque no se toma una radiografía o tomografía
in situ, de este modo se consigue un "paciente
transparente" virtual.
En la figura 3 se muestra la secuencia de un
procedimiento como el que se lleva a cabo con el dispositivo según
la invención, ilustrándose especialmente la actividad desarrollada
por el ordenador del sistema de navegación. La parte superior
izquierda del diagrama de secuencia corresponde a los procesos de la
obtención de la imagen de vídeo, mientras que en la parte derecha
se ilustra la obtención de la imagen para el interior del cuerpo, y
concretamente, en el ejemplo, una obtención por tomografía
computerizada o por resonancia magnética. En la obtención de la
imagen de vídeo, en primer lugar se determina el plano focal, como
ya se ha explicado anteriormente. A continuación se lleva a cabo una
determinación de la distancia del plano focal a la cámara,
registrándose después la cámara mediante su dispositivo de
seguimiento en el sistema de navegación. En este punto, se conoce
la posición espacial de la cámara respecto al sistema de
navegación.
Por lo que se refiere a la obtención de la imagen
por tomografía computerizada o por resonancia magnética,
primeramente se lleva a cabo la misma para después realizarse una
reconstrucción de imagen tridimensional a partir de los datos
obtenidos. A continuación se lleva a cabo un registro en el espacio
del objeto, por ejemplo, una parte del cuerpo de un paciente, es
decir, que se realiza una determinación de la relación de la
posición del objeto en el espacio con las imágenes de tomografía
computerizada o resonancia magnética. Esto puede materializarse a
través de la detección espacial de una disposición de marcadores
dispuesta en el objeto.
Una vez finalizados los pasos de obtención de
imagen de vídeo y de tratamiento de las imágenes de tomografía
computerizada o resonancia magnética expuestos anteriormente, se
lleva a cabo un proceso de coincidencia de imagen de vídeo e imagen
de tomografía computerizada o resonancia magnética, es decir, que se
superponen las dos imágenes por un proceso asistido por ordenador
que se ocupa de la posición y las dimensiones de la imagen. A
continuación, pueden superponerse, proyectadas en la imagen de
vídeo, las imágenes 3D de tomografía computerizada o resonancia
magnética sobre el dispositivo de visualización de imágenes para
asistir al médico encargado de la operación en su diagnóstico o
tratamiento.
Claims (13)
1. Dispositivo para la proyección en imágenes de
vídeo de datos de imagen de pacientes, obtenidos por radioscopia o
por tomografía, provisto de un dispositivo de visualización de
imágenes (10), al menos una cámara de vídeo (14) y un sistema de
navegación asistido por ordenador que puede detectar las posiciones
espaciales del dispositivo de visualización de imágenes (10) y/o de
la cámara de vídeo (14), así como las posiciones espaciales de una
parte del cuerpo del paciente (1) mediante unos dispositivos de
seguimiento (12, 3) colocados en la misma, caracterizado
porque el dispositivo de visualización de imágenes (10) y la cámara
de vídeo (14) están conjugados entre sí y están constituidos como
una unidad portátil y de tal modo que en dicha unidad portátil se
disponen aparatos de mando o de introducción de comandos para la
modificación de la imagen combinada mostrada.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque los aparatos de mando o de introducción
de comandos modifican el plano focal tanto de los datos de imagen
radioscópicos o tomográficos registrados como de la imagen de vídeo
mostrada.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque los aparatos de mando o de introducción
de comandos modifican el respectivo grado de transparencia de una de
las imágenes respecto a la otra.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque la cámara de vídeo (14) está
dispuesta en la parte posterior del dispositivo de visualización de
imágenes (10).
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque la cámara de vídeo (14) posee
una asignación espacial predeterminada o conocida por el sistema
respecto al dispositivo de visualización de imágenes (10) y el
dispositivo de seguimiento (12) está dispuesto en el dispositivo de
visualización de imágenes (10).
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque la cámara de vídeo (14) posee
una asignación espacial predeterminada o conocida por el sistema
respecto al dispositivo de visualización de imágenes (10) y el
dispositivo de seguimiento está dispuesto en la videocámara
(14).
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 6, caracterizado porque el dispositivo de visualización
de imágenes es una pantalla plana LCD portátil.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 7, caracterizado porque los datos de imagen obtenidos
por radioscopia o por tomografía a ser proyectados como imagen de
vídeo se transmiten a través de una interfaz de radio desde el
sistema de navegación al dispositivo de visualización de
imágenes.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 7, caracterizado porque los datos de imagen obtenidos
por radioscopia o por tomografía a ser proyectados como imagen de
vídeo se transmiten a través de un cable de datos desde el sistema
de navegación al dispositivo de visualización de imágenes.
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 9, caracterizado porque la cámara de vídeo (14) presenta
un diafragma pequeño y una profundidad de campo reducida.
11. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 10, caracterizado porque en la cámara de vídeo (14) o en
el dispositivo de visualización de imágenes (10) se dispone un
dispositivo de transferencia de datos mediante el cual se transmite
información acerca de la imagen mostrada en el dispositivo de
visualización de imágenes al sistema de navegación, ajustándose en
sus dimensiones y posición los datos de imagen obtenidos por
radioscopia o por tomografía a ser proyectados, transmitidos del
sistema de navegación al dispositivo de visualización de imágenes,
al dispositivo de visualización de imágenes de tal modo que
coinciden con las imágenes de vídeo.
12. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado porque el sistema de navegación presenta una
unidad de coincidencia de contornos mediante la cual se lleva a
cabo la superposición de las imágenes de vídeo y de las imágenes
proyectadas, especialmente a través de la coincidencia de contornos
externos para la parte del cuerpo (1) del paciente.
13. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 12, caracterizado porque se prevé un dispositivo de
iluminación para la parte del cuerpo (1) del paciente en la cámara
(14) o, en su entorno, en el dispositivo de visualización de
imágenes (10), especialmente una luz en anillo de LEDs, lámparas
incandescentes o tubos fluorescentes.
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