ES2281992B2 - Procedimiento de reconstruccion de imagenes y sistema para procesar imagenes. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de reconstrucción de imágenes y sistema para procesar imágenes, incluyendo el procedimiento las etapas de determinación de la distancia entre el detector y el objeto cuyas imágenes se desean crear, determinación de la distancia entre el detector y la fuente, variación de una o ambas distancias entre exposiciones de imágenes y ajuste de los datos de imagen obtenidos a partir de las exposiciones de imágenes en relación con un cambio de aumento entre las exposiciones de imágenes. La distancia puede determinarse mediante un sistema de seguimiento. El procedimiento también puede incluir la etapa de reconstrucción de por lo menos una imagen del objeto a partir de los datos de imagen ajustados para el cambio de aumento. Además, la posición del objeto puede mantenerse en un isocentro virtual formado variando la distancia entre el detector y el objeto o la fuente y el objeto.
Description
Procedimiento de reconstrucción de imágenes y
sistema para procesar imágenes.
La presente invención se refiere en general a la
reconstrucción de imágenes. En particular, la presente invención se
refiere a un procedimiento de reconstrucción de imágenes obtenidas
a lo largo de una trayectoria no isocéntrica, así como a un sistema
para procesar imágenes.
Los sistemas de creación de imágenes para
diagnóstico médico abarcan una diversidad de modalidades de
creación de imágenes, tales como los sistemas de rayos X, los
sistemas de tomografía informatizada (TC), los sistemas de
ultrasonidos, los sistemas de tomografía de haz de electrones (EBT),
sistemas de resonancia magnética (RM) y similares. Los sistemas de
creación de imágenes para diagnóstico médico generan imágenes de un
objeto, tal como un paciente, que es expuesto a una fuente de
energía, tal como los rayos X, que pasa a través de su cuerpo. Las
imágenes generadas pueden utilizarse para numerosos fines; por
ejemplo, para detectar los defectos internos de un objeto, para
detectar los cambios de la estructura o alineación interna, para
representar el flujo de fluido dentro de un objeto y para demostrar
la presencia o ausencia de objetos dentro de un objeto. La
información que se obtiene a partir de las imágenes para
diagnóstico médico tiene aplicaciones en muchos campos, incluidos
la medicina y la fabricación.
Las imágenes tridimensionales (3D) cada vez
resultan más útiles en los procedimientos de diagnóstico médico y
de planificación quirúrgica. En un sistema de TC, por ejemplo, se
dirige un haz de rayos X en forma de abanico hacia una serie de
detectores. Para obtener imágenes de un volumen anatómico, se hace
girar un tubo de rayos X y una serie de detectores alrededor del
paciente mientras éste avanza a lo largo del eje de rotación.
Además, pueden utilizarse detectores de haz de área y haz de cono,
tales como los intensificadores de imágenes, para obtener datos de
imágenes 3D. Por ejemplo, pueden obtenerse imágenes 3D de haz de
área de los vasos sanguíneos del cerebro utilizando agentes de
contraste.
En los sistemas de creación de imágenes 3D
mediante detectores de haz de área, se hace girar un tubo de rayos
X y un detector en una trayectoria circular alrededor del eje
central de rotación. El eje de rotación se sitúa en el centro de la
zona el o volumen deseado de la anatomía del paciente. La fuente de
rayos X y el detector de rayos X (por ejemplo, un intensificador de
imágenes) se suelen montar en extremos opuestos de una estructura de
apoyo giratoria con un brazo en forma de C. Con la fuente de rayos
X, se irradia al paciente con rayos X que inciden en la zona de
interés (RDI) y son atenuados por la anatomía interna. Los rayos X
pasan a través del paciente y son atenuados por la anatomía interna
del paciente. Los rayos X atenuados chocan a continuación contra el
detector de rayos X. Los datos de imágenes 3D se obtienen tomando
una serie de imágenes a medida que la estructura de tubo de
rayosX/brazo en forma de C/detector se hace girar alrededor del eje
de rotación, en relación con el cual se centra la zona de interés
del paciente. Se procesa y combina una pluralidad de imágenes de
sección transversal bidimensionales (2D) para crear una imagen 3D
del objeto explorado.
Los sistemas de brazo en forma de C móviles
convencionales utilizan estructuras y geometrías de apoyo simples
para montar la fuente de rayos X y el detector de rayos X en el
brazo en forma de C. La estructura de apoyo sostiene la fuente y el
detector de rayos X en el brazo en forma de C y mantiene una
distancia constante predeterminada entre la fuente de rayos X y el
detector de rayos X. En consecuencia, la distancia entre la fuente
de rayos X y el eje de rotación y la distancia entre el detector y
el eje de rotación permanecen constantes y fijas.
En los sistemas con brazo en forma de C actuales
de creación de imágenes de fluoroscopia de rayos X, puede llevarse
a cabo la reconstrucción de una imagen tomográfica 3D deslizando el
brazo en forma de C en un arco semicircular alrededor del objeto
deseado. Mediante el movimiento transversal del brazo, el arco que
se describe es circular y por lo tanto isocéntrico. Por ejemplo, si
se utiliza un brazo en forma de C, el haz de rayos X puede efectuar
un barrido de la cabeza de un paciente (es decir, una exploración
TC en un arco circular alrededor de la cabeza). La reconstrucción
de la imagen del volumen se lleva a cabo a través de imágenes de
exploración de proyección 2D. Los barridos se realizan mediante
desplazamiento transversal y, entonces, el brazo en forma de C
colocado en la cabecera de la mesa se desplaza en torno a la
cabecera de la mesa. Por lo tanto, el objeto permanece en el centro
y el movimiento es isocéntrico.
En muchos procedimientos médicos y aplicaciones
diversas, se utiliza una vista lateral del paciente u objeto del
cual se obtienen las imágenes. Esto es debido, tal vez, a la
imposibilidad de acceder a la estructura anatómica o el objeto
deseado desde la cabecera de la mesa. No obstante, algunos sistemas
de brazo en forma de C son incapaces de llevar a cabo una
reconstrucción tomográfica 3D con un movimiento orbital del brazo
en forma de C, ya que las trayectorias de la fuente y el detector de
rayos X no son isocéntricas. En estos sistemas, el objeto no
permanece en el isocentro del sistema, y las imágenes de proyección
resultantes están distorsionadas, puesto que el arco de formación
de imágenes no es isocéntrico, y resultan inaprovechables para
finalidades clínicas, diagnósticas o navegacionales. Por lo tanto,
resultará sumamente deseable disponer de un sistema y un
procedimiento que permita la reconstrucción de imágenes 3D mediante
un arco de formación de imágenes no isocéntrico. Igualmente
deseable resultará un sistema y un procedimiento de compensación de
la distorsión y la irregularidad de las imágenes de proyección,
debidas al movimiento no isocéntrico.
Por consiguiente, se plantea la necesidad de
disponer de un sistema y un procedimiento que permitan la
reconstrucción de imágenes tomográficas mediante un movimiento no
circular.
Ciertos ejemplos de realización de la presente
invención proporcionan un procedimiento y un sistema para la
reconstrucción de imágenes obtenidas en una trayectoria no
isocéntrica. En un ejemplo de realización determinado, el
procedimiento incluye la variación de la distancia entre el
detector y el objeto para formar un isocentro virtual. Además, el
procedimiento incluye el mantenimiento de un objeto en el isocentro
virtual durante la creación de imágenes del objeto y la
normalización del cambio de aumento de los datos de imagen
obtenidos mientras se mantiene el isocentro virtual. El
procedimiento incluye también la reconstrucción de una imagen del
objeto basándose en los datos de imagen y el cambio de aumento
normalizado.
Asimismo, el procedimiento puede incluir el
seguimiento de la posición del detector y la posición del objeto.
El procedimiento permite variar la distancia del detector al objeto
entre las exposiciones de imágenes, determinar la distancia entre el
detector y la fuente y determinar la posición del detector o la
fuente con respecto al objeto. El detector y la fuente pueden
montarse en un brazo en forma de C u otro tipo de soporte. El brazo
en forma de C puede desplazarse en un arco no circular para
desplazar el detector y la fuente alrededor del objeto mientras se
varía la distancia entre el detector y el objeto. Puede
reconstruirse una imagen tridimensional del objeto basándose en los
datos de imagen y el cambio de aumento normalizado.
Ciertos ejemplos de realización proporcionan un
procedimiento para formar un isocentro virtual en un sistema de
creación de imágenes. El procedimiento incluye la determinación de
la distancia entre el detector y el objeto cuyas imágenes se van a
crear, la variación de la distancia entre exposiciones de imágenes y
el ajuste de los datos de imagen obtenidos a partir de las
exposiciones de imágenes en relación con un cambio de aumento entre
las exposiciones de imágenes. La distancia puede determinarse
mediante un sistema de seguimiento, tal como un sistema de
seguimiento electromagnético, óptico o mecánico. El sistema de
seguimiento puede determinar la posición del detector o la fuente
con respecto del objeto. El procedimiento puede incluir también la
reconstrucción de por lo menos una imagen del objeto a partir de los
datos de imagen ajustados para el cambio de aumento. Además, la
posición del objeto puede mantenerse en el isocentro virtual formado
variando la distancia entre el detector y el objeto. El
procedimiento puede incluir también el desplazamiento del soporte
que incluye el detector y la fuente en un arco no circular para
mover el detector y la fuente alrededor del objeto mientras se varía
la distancia entre el detector y el objeto.
Determinados ejemplos de realización de un
sistema de procesamiento de imágenes obtenidas mediante movimiento
no isocéntrico incluyen una fuente que proporciona una emisión
utilizada para generar una imagen del objeto, un detector que
recibe la emisión una vez que ésta ha pasado a través del objeto
para generar datos de imagen y un soporte para colocar la fuente y
el detector, variando el soporte por lo menos la distancia entre el
detector y el objeto o la distancia entre la fuente y el objeto
cuando se obtienen los datos de imagen a partir de la emisión. El
sistema incluye además un sistema de seguimiento para obtener datos
de posición relativos a por lo menos la fuente, el detector o el
objeto y un procesador de imágenes para reconstruir por lo menos
una imagen, mediante los datos de imagen y los datos de posición,
compensando el procesador de imágenes el cambio de aumento entre los
datos de imagen cuando se reconstruye por lo menos una imagen.
En un ejemplo de realización, el cambio de
aumento se produce al variar por lo menos la distancia entre el
detector y el objeto o la distancia entre la fuente y el objeto. En
un ejemplo de realización, el sistema de seguimiento comprende un
sistema de seguimiento electromagnético. Puede colocarse un sensor
electromagnético en el detector, y un transmisor electromagnético
en el objeto, por ejemplo. El soporte del sistema puede ser un
brazo en forma de C, un brazo en L u otro tipo de soporte. El
sistema puede incluir también un dispositivo de posicionamiento para
situar el objeto con respecto al soporte.
La Figura 1 ilustra un sistema de creación de
imágenes utilizado según un ejemplo de realización de la presente
invención.
La Figura 2 muestra un cambio en la distancia
del detector al objeto en diferentes posiciones a lo largo del
barrido de un brazo en forma de C según un ejemplo de realización de
la presente invención.
La Figura 3 muestra un cambio en la distancia
del detector al objeto durante un movimiento orbital no circular
del brazo en forma de C según un ejemplo de realización de la
presente invención.
La Figura 4 ilustra un diagrama de flujo de un
procedimiento para establecer un isocentro virtual en un sistema de
creación de imágenes utilizado según un ejemplo de realización de
la presente invención.
El sumario anterior, así como la siguiente
descripción detallada de ciertos ejemplos de realización de la
presente invención, se comprenderán mejor en relación con los
dibujos adjuntos. Con el propósito de ilustrar la presente
invención, se muestran ciertos ejemplos de realización en los
dibujos. Debe sobreentenderse, sin embargo, que la presente
invención no está limitada a las disposiciones y los medios
mostrados en los dibujos adjuntos.
La Figura 1 ilustra un sistema de creación de
imágenes 100 utilizado según un ejemplo de realización de la
presente invención. El sistema 100 puede ser uno de los diversos
sistemas existentes, es decir, un sistema de rayos X, un sistema de
TC, un sistema de EBT, un sistema de ultrasonidos, un sistema de RM
u otro tipo de sistema de creación de imágenes. En un ejemplo de
realización, el sistema 100 incluye un brazo en forma de C 110, una
fuente de rayos X 120, un detector de rayos X 130, un sensor
electromagnético (EM) 140, un transmisor EM 150, un procesador de
imágenes 160, un módulo de seguimiento 170, un posicionador 180 y
una salida 190. La fuente de rayos X 120 y el detector de rayos X
130 están montados en lados opuestos del brazo en forma de C 110.
La fuente de rayos X 120 y el detector de rayos X 130 pueden estar
montados de forma móvil en el brazo en forma de C 110. En un ejemplo
de realización, el sensor EM 140 se monta en el detector de rayos X
130. El transmisor EM 150 se coloca sobre un objeto, tal como un
paciente, del cual se van a tomar las imágenes. Como alternativa,
el transmisor EM 150 puede estar situado en el detector de rayos X
130, y el sensor EM 140 puede estar situado en el objeto cuyas
imágenes se desean obtener. El objeto se coloca sobre o dentro del
posicionador 180 (por ejemplo, una mesa, un caballete, un estante
vertical, un soporte u otro dispositivo posicionador) para obtener
las imágenes.
El brazo en forma de C 110 puede moverse en
varias direcciones a lo largo de varias trayectorias de adquisición
de imágenes, incluida la dirección orbital, la dirección
longitudinal, la dirección lateral, la dirección transversal, la
dirección pivotante y la dirección de "vaivén", por ejemplo.
En un ejemplo de realización, la fuente de rayos X 120 y el
detector 130 pueden desplazarse por el brazo en forma de C 110. Por
lo tanto, el brazo en forma de C 110 con la fuente de rayos X 120 y
el detector de rayos X 130 puede moverse y situarse alrededor del
posicionador 180, sobre o dentro del cual se ha situado el objeto
cuyas imágenes se desean obtener. El brazo en forma de C 110 se
utiliza para situar la fuente de rayos X 120 y el detector 130
alrededor del objeto, e irradiar, de ese modo, el objeto con rayos X
105 u otro tipo de energía para crear una imagen. El brazo en forma
de C 110 puede moverse o resituarse con una diversidad de ángulos
de exploración alrededor del objeto para obtener una pluralidad de
imágenes. Cuando el brazo en forma de C 110 se mueve, la distancia
entre el detector de rayos X 130 y el objeto puede variar. La
distancia entre la fuente de rayos X 120 y el objeto también puede
variar.
La fuente de rayos X 120 y el detector 130 del
brazo en forma de C 110 (como el brazo en forma de C OEC 9800)
pueden efectuar un movimiento transversal u orbital, por ejemplo.
En el movimiento orbital, la fuente 120 y el detector 130 de rayos
X no se desplazan en una trayectoria circular. En la reconstrucción
de imágenes tomográficas mediante movimiento orbital, la distancia
entre el detector 130 y el objeto (y la distancia entre la fuente
120 y el objeto) puede variar durante la recopilación de las
imágenes de proyección. La Figura 2 muestra un cambio en la
distancia del detector al objeto en diferentes posiciones a lo largo
de un barrido del brazo en forma de C 110, utilizado según un
ejemplo de realización de la presente invención. Como se muestra en
la Figura 2, el barrido empieza en la posición 1 y termina en la
posición 2. Para mantener al paciente en el centro del campo
visual, la posición del brazo en forma de C 110 se ajusta, ya que
el movimiento del brazo en forma de C 110 no es isocéntrico. El
movimiento no isocéntrico del brazo en forma de C 110 cambia la
distancia del objeto al detector entre la posición 1 y la posición 2
y, como consecuencia, se producen cambios de aumento en la imagen
resultante. Si se cambia la distancia del detector al objeto, puede
formarse un isocentro virtual para el objeto, para su utilización
en el procesamiento y la reconstrucción de imágenes.
Si se varía la distancia del detector al objeto
(y la distancia de la fuente al objeto), se mantiene el objeto
deseado en el campo visual del detector de rayos X 130. La Figura 3
muestra el cambio de la distancia del detector al objeto durante el
movimiento orbital del brazo en forma de C 110, según un ejemplo de
realización de la presente invención. Como se muestra en la Figura
3, la distancia del detector al objeto (o la distancia de la fuente
al objeto) cambia a lo largo de la trayectoria no circular del
detector 130 y la fuente 120 alrededor del objeto. Por lo tanto, el
aumento de la imagen resultante pasa de m_{1} en una
primera posición a m_{2} en una segunda posición para un
cambio de aumento de m_{1}/m_{2}.
En un ejemplo de realización, puede registrarse
la posición del detector de rayos X 130 para cada imagen de
proyección. Además, puede determinarse la distancia entre el
detector 130 y la fuente de rayos X 120. El cambio de aumento se
puede cuantificar y compensar durante la reconstrucción de imágenes
tomográficas, utilizando la posición del detector 130 y la
distancia del detector al objeto. El sensor EM 140 u otro
dispositivo de seguimiento pueden colocarse en el detector 130. El
transmisor EM 150 u otro dispositivo de seguimiento pueden colocarse
en el objeto. Los datos del sensor 140 y del transmisor 150 pueden
utilizarse para determinar la posición del detector 130 durante la
trayectoria del detector 130. Pueden utilizarse otros dispositivos
de seguimiento, tales como dispositivos de seguimiento ópticos o
mecánicos, para determinar la posición de los componentes en el
sistema 100.
El transmisor 150 emite una señal (por ejemplo,
un campo magnético) que es detectada por el sensor 140. El módulo
de seguimiento 170 utiliza datos del transmisor 150 para determinar
la posición del detector 130 en relación con el objeto. Las
diferencias de posición y, por lo tanto, de distancia entre el
detector 130 y el objeto corresponden a diferencias de aumento de
las imágenes de proyección de rayos X obtenidas.
El cambio de la distancia entre el detector 130
y el objeto o la distancia entre la fuente 120 y el objeto
determina el cambio del aumento del objeto proyectado sobre el
detector para fuentes puntuales o fuentes casi puntuales que emiten
haces no paralelos, tales como los rayos X. Si el campo visual de
la fuente de rayos X 120 es constante cuando un objeto se aproxima
a la fuente de rayos X 120, el objeto ocupa una proporción mayor
del campo visual y, por consiguiente, se proyecta como una imagen
más grande sobre el detector 130. En un ejemplo de realización, la
distancia del detector al objeto se cambia para mantener el objeto
en el isocentro virtual del sistema 100. En un ejemplo de
realización, el brazo en forma de C 110, la fuente 120 o el
detector 130 del brazo en forma de C 110 pueden moverse en cualquier
plano o no moverse para situar el objeto en el isocentro virtual
del campo visual del detector 130. La medición de la distancia
variable del detector al objeto o de la fuente al objeto permite al
procesador de imágenes 160 compensar el cambio de la distancia y,
por lo tanto, el cambio de aumento. El módulo de seguimiento 170
puede utilizar datos del sensor EM 140 y el transmisor EM 150 u
otro dispositivo de seguimiento para efectuar el seguimiento de la
distancia del detector al objeto.
Como alternativa, el sensor EM 140 o el
transmisor EM 150 puede montarse en la fuente 120, colocándose el
transmisor EM 150 o el sensor EM 140 sobre el objeto para
determinar la posición de la fuente 120. La posición de la fuente de
rayos X 120 se puede registrar y utilizar con la distancia de la
fuente al detector para determinar y dar cuenta del cambio de
aumento. El módulo de seguimiento 170 también puede supervisar la
posición de un instrumento o una herramienta utilizada durante un
diagnóstico o una intervención quirúrgica, por ejemplo.
El módulo de seguimiento 170 supervisa la
posición del objeto, el detector de rayos X 130 o la fuente de
rayos X 120 en el sistema 100. El módulo de seguimiento 170 puede
proporcionar datos de posición en un sistema de coordenadas de
referencia con respecto al objeto, la fuente 120 o el detector 130.
El procesador de imágenes 160 utiliza los datos de posición cuando
procesa los datos de imagen para reconstruir imágenes 2D ó 3D. Los
datos de posición pueden utilizarse también para otros propósitos,
tales como la navegación quirúrgica, por ejemplo. En un ejemplo de
realización, el módulo de seguimiento 170 calcula de forma
permanente las posiciones del detector de rayos X 130 y el objeto
con respecto al sistema de coordenadas definido en relación con un
punto o eje central de referencia del sistema de coordenadas. En un
ejemplo de realización, el procesador de imágenes 160 puede generar
mandatos de control o de activación para la fuente de rayos X 120 o
el controlador de la fuente para explorar el objeto basándose en
los datos de posición.
El procesador de imágenes 160 recopila una serie
de exposiciones de imágenes del detector 130 mientras se mueve el
brazo en forma de C 110. El detector 130 recibe una exposición de
imagen cada vez que se activa la fuente de rayos X 120. El
procesador de imágenes 160 combina las exposiciones de imágenes con
los datos de referencia para reconstruir un grupo de datos
volumétricos 3D. El grupo de datos volumétricos 3D puede utilizarse
para generar imágenes (por ejemplo, cortes) de la zona de interés
del objeto. Por ejemplo, el procesador de imágenes 160 puede
generar, a partir de los grupos de datos volumétricos, vistas
sagitales, coronales o axiales de la columna vertebral, la rodilla
u otra zona del paciente. El procesador de imágenes 160 puede
ejecutarse en software o en hardware. El procesador de imágenes 160
puede ser un ordenador de uso general, un microprocesador, un
microcontrolador o un circuito integrado específico para una
aplicación, por ejemplo.
Puede utilizarse un algoritmo de reconstrucción
de imágenes tomográficas, tal como un sistema de retroproyección
filtrada, de retroproyección, de reconstrucción algebraica, de
proyección, de análisis de Fourier u otro procedimiento de
reconstrucción, para procesar las imágenes obtenidas a partir de una
trayectoria no circular del brazo en forma de C 110. Por ejemplo,
puede utilizarse un algoritmo de retroproyección filtrada para
reconstruir las imágenes del objeto, mediante la relación entre el
volumen deseado y cada imagen de proyección. Se cuantifica el cambio
de aumento para la relación entre el volumen deseado y las imágenes
de proyección. Los datos de cambio de aumento se utilizan para
ajustar o normalizar los datos de imagen y reconstruir las imágenes
deseadas del objeto.
Puede formarse una reconstrucción de imagen 3D
combinando los cortes o planos sucesivos de un objeto explorados
utilizando un haz de abanico. También puede obtenerse una
reconstrucción de imagen 3D haciendo girar la fuente 120 y el
detector 130 alrededor del objeto para obtener proyecciones de haz
de cono o de haz de área del objeto. En una proyección de haz de
cono, el objeto puede iluminarse con una fuente puntual y un flujo
de rayos X medido en un plano por el detector 130. La distancia
desde el objeto hasta el detector 130 y la distancia desde el objeto
hasta la fuente 120 pueden utilizarse para determinar proyecciones
paralelas para la reconstrucción de imágenes. También puede
utilizarse la retroproyección filtrada para reconstruir una imagen
3D basándose en el filtrado y la retroproyección de un plano en un
haz de cono. En una retroproyección filtrada, las proyecciones de
haz de abanico o haz de cono individuales se analizan y combinan
para formar una imagen 3D reconstruida. Los haces de abanico
adoptan una inclinación fuera del plano de rotación
fuente-detector y son analizados en un nuevo sistema
de coordenadas para la retroproyección filtrada. Los datos de
proyección se ponderan según la distancia y se convolucionan. A
continuación, las proyecciones ponderadas y convolucionadas se
retroproyectan sobre una rejilla de reconstrucción 3D para
reconstruir una imagen 3D.
Una vez que las imágenes se han reconstruido, el
procesador de imágenes 160 puede transmitir las imágenes a la
salida 190. La salida 190 puede ser una pantalla, una impresora, un
facsímil, un mensaje de correo electrónico, una unidad de memoria u
otros medios, por ejemplo. Las imágenes pueden presentarse en
pantalla o almacenarse por medio de la salida 190 para ser
utilizadas por un usuario, tal como un técnico, un médico, un
cirujano, otro profesional sanitario o un responsable de
seguridad.
En un ejemplo, puede explorarse una zona media
de la columna vertebral del paciente en el sistema 100. El brazo en
forma de C 110 tal vez no alcance todas las posiciones de una
exploración de zona media de la columna vertebral cuando el
paciente está tendido sobre una mesa (como el posicionador 180). Por
consiguiente, el brazo en forma de C 110 puede moverse y situarse
en un lado. Cuando se aplica al brazo en forma de C 110 un
movimiento no circular, la columna vertebral tal vez no permanezca
centrada en las imágenes exploradas, debido a que la trayectoria del
brazo en forma de C 110 no es circular, como se muestra en las
Figuras 2 y 3. El brazo en forma de C 110 se mueve, es decir, el
brazo C 110 se sube y baja en su soporte, para mantener la columna
vertebral en el centro (p.ej., el isocentro virtual). Si se mueve
el brazo en forma de C 110 y la columna vertebral no se mueve, la
columna vertebral queda situada más cerca o más lejos de la fuente
de rayos X 120. Por lo tanto, los aumentos de las imágenes
obtenidas son diferentes de principio a fin (por ejemplo, se pasa
de cinco niveles vertebrales en una primera imagen a tres niveles
vertebrales en una última imagen, debido al mayor aumento), porque
el brazo en forma de C 110 se mueve describiendo un arco no
circular. Puede detectarse un cambio de aumento, cuando el módulo
de seguimiento 170 mide la posición del detector 130 con respecto
al objeto que se explora, mediante el transmisor EM 150 y el sensor
140, por ejemplo. A continuación, el cambio de aumento se tiene en
cuenta durante la reconstrucción de una imagen de volumen 3D de la
zona media de la columna vertebral. En lugar de utilizar una
distancia fija en algoritmos de reconstrucción de imágenes
estándar, se utilizan valores de distancia variable en cálculos de
reconstrucción para las imágenes.
Por lo tanto, ciertos ejemplos de realización
capturan de forma dinámica las mediciones de distancia en lugar de
un valor de distancia fijo. Además, ciertos ejemplos de realización
se adaptan a los cambios de aumento cuando se reconstruyen las
imágenes de un objeto. Ciertos ejemplos de realización mantienen un
isocentro virtual en el cual se coloca el objeto durante un barrido
de creación de imágenes no isocéntrico. Determinados ejemplos de
realización pueden utilizarse con datos de imagen obtenidos a
partir de una diversidad de sistemas y señales, tales como los
rayos X, los ultrasonidos, los infrarrojos y otras longitudes de
onda (del espectro visible al invisible).
La Figura 4 ilustra un diagrama de flujo de un
procedimiento 400 para establecer un isocentro virtual en un
sistema de creación de imágenes utilizado según un ejemplo de
realización de la presente invención. En primer lugar, en la etapa
410, el objeto del cual se desean obtener las imágenes (por
ejemplo, un paciente) se coloca en la trayectoria de una fuente de
emisiones, tal como una fuente de rayos X 120. La fuente de
emisiones puede montarse sobre un soporte, tal como un brazo en L o
un brazo en forma de C 110, con un detector de emisiones. A
continuación, en la etapa 420, una emisión (por ejemplo, un haz de
rayos X) pasa a través del objeto o lo irradia.
En la etapa 430 siguiente, se genera un
isocentro virtual en el sistema de creación de imágenes basándose
en la distancia entre el objeto y la fuente o el detector de
emisiones. Puede utilizarse un sistema de seguimiento, tal como un
sistema de seguimiento EM, óptico o mecánico, para determinar las
distancias del sistema de creación de imágenes, por ejemplo. El
sensor EM 140 puede montarse en el detector de rayos X 130, y el
transmisor EM 150 puede montarse en el objeto para determinar la
distancia del detector al objeto durante la creación de imágenes. En
la etapa 440, la fuente de emisiones o el detector de emisiones se
desplazan a medida que se explora el objeto, de tal forma que el
objeto permanece en el isocentro virtual. La posición y la
orientación de la fuente pueden ajustarse cuando la fuente y el
soporte se mueven. Si se aplica al brazo en forma de C 110 un
movimiento no circular, por ejemplo, el detector de rayos X 130
puede moverse para asegurar que el objeto permanezca en el
isocentro virtual definido en el sistema 100.
A continuación, en la etapa 450, se ajusta la
diferencia de aumento debido a la diferencia de la distancia entre
el objeto y la fuente o el detector. Es decir, se corrige o ajusta
la diferencia de aumento de las imágenes entre exposiciones
sucesivas, debida a un cambio de la distancia del detector al
objeto o la fuente al objeto, utilizando la distancia del detector
al objeto o de la fuente al objeto para la exposición y la distancia
del detector a la fuente. Por consiguiente, el nivel de aumento se
normaliza para las exposiciones de imágenes, basándose en las
distancias entre el objeto, la fuente o el detector.
A continuación, en la etapa 460, se lleva a cabo
la reconstrucción de imágenes tomográficas mediante los datos de
imagen y los datos de distancia. Es decir, los datos de imagen
pueden modificarse mediante los datos de distancia para generar
imágenes no afectadas por los cambios de aumento debidos al
reposicionamiento de la fuente, el detector o el soporte. En la
etapa 470, se obtienen las imágenes del objeto. Las imágenes pueden
proporcionarse en una pantalla, una impresora, un facsímil, un
mensaje de correo electrónico, una unidad de memoria u otros medios,
por ejemplo. En un ejemplo de realización, el usuario (por ejemplo,
un cirujano) puede utilizar con toda fiabilidad las imágenes
resultantes, sin preocuparse de los cambios de aumento o los
desvíos respecto del isocentro.
Por lo tanto, ciertos ejemplos de realización de
la presente invención proporcionan un sistema y un procedimiento
para crear un isocentro virtual cuando se explora un objeto.
Ciertos ejemplos de realización proporcionan un sistema y un
procedimiento que mantienen el objeto en el campo visual de un
detector de rayos X durante el movimiento del detector de rayos X.
Además, ciertos ejemplos de realización compensan las diferencias
de aumento entre las imágenes obtenidas de un objeto durante el
movimiento del brazo en forma de C.
Aunque la presente invención ha sido descrita en
relación con ciertos ejemplos de realización, los expertos en la
materia sobreentenderán que es posible efectuar diversos cambios y
sustituciones equivalentes sin apartarse por ello del alcance de la
presente invención. Además, pueden llevarse a cabo numerosas
modificaciones para adaptar una situación o un material particular
a lo expuesto en la presente invención, sin apartarse del alcance
de ésta. Por consiguiente, lo que se pretende es que la presente
invención no esté limitada únicamente a los ejemplos de realización
particulares dados a conocer, sino que incluya todos los ejemplos de
realización comprendidos en el alcance de las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (10)
1. Procedimiento (400) de reconstrucción de
imágenes para las imágenes obtenidas en una trayectoria no
isocéntrica, caracterizado porque dicho procedimiento: (400)
comprende las etapas siguientes:
variación de la distancia entre un objeto y por
lo menos un detector (130) o una fuente (120) para formar un
isocentro virtual;
mantenimiento de un objeto en dicho isocentro
virtual durante la creación de imágenes de dicho objeto
(440);
(440);
normalización de un cambio de aumento de los
datos de imagen obtenidos mientras se mantiene dicho isocentro
virtual (450), y
reconstrucción de una imagen de dicho objeto
basándose en dichos datos de imagen y dicho cambio de aumento
normalizado (460).
2. Procedimiento (400) según la reivindicación
1, caracterizado porque además comprende la etapa de
seguimiento de la posición de dicho detector (130) y la posición de
dicho objeto.
3. Procedimiento (400) según la reivindicación
1, caracterizado porque además comprende la etapa de montaje
de dicho detector (130) y una fuente (120) en un brazo en forma de
C (110).
4. Procedimiento (400) según la reivindicación
3, caracterizado porque además comprende la etapa de
desplazamiento de dicho brazo en forma de C (110) en una
trayectoria no circular para mover dicho detector (130) y dicha
fuente (120) alrededor de dicho objeto, mientras se varía dicha
distancia entre dicho detector (130) y dicho
objeto.
objeto.
5. Procedimiento (400) para formar un isocentro
virtual en un sistema de creación de imágenes (100),
caracterizado porque dicho procedimiento comprende las
etapas siguientes:
determinación de la distancia entre el objeto
cuyas imágenes se desean crear y por lo menos el detector (130) o
la fuente (120) (430);
variación de dicha distancia entre exposiciones
de imágenes (440) y
ajuste de los datos de imagen obtenidos a partir
de dichas exposiciones de imágenes en relación con un cambio de
aumento entre exposiciones de imágenes (450).
6. Procedimiento (400) según la reivindicación
5, caracterizado porque dicha etapa de determinación
comprende además la etapa de determinación de la distancia entre
dicho detector (130) y dicho objeto mediante un sistema de
seguimiento (140, 150 y 170).
7. Procedimiento (400) según la reivindicación
5, caracterizado porque además comprende la etapa de
mantenimiento de la posición de dicho objeto en un isocentro
virtual, formado variando dicha distancia entre dicho objeto y por
lo menos dicha fuente (120) o dicho detector (130) (440).
8. Sistema (100) para procesar imágenes
obtenidas mediante un movimiento no isocéntrico,
caracterizado porque dicho sistema (100) comprende:
una fuente (120) para proporcionar una emisión
utilizada para generar una imagen de un objeto;
un detector (130) para recibir dicha emisión una
vez que dicha emisión se ha desplazado a través de dicho objeto
para generar datos de imagen;
un soporte para colocar dicha fuente (120) y
dicho detector (130), variando dicho soporte por lo menos la
distancia entre dicho detector (130) y dicho objeto o la distancia
entre dicha fuente (120) y dicho objeto cuando se obtienen dichos
datos de imagen a partir de dicha emisión;
un sistema de seguimiento (140, 150 y 170) para
obtener datos de posición relativos a por lo menos dicha fuente
(120), dicho detector (130) o dicho objeto y
un procesador de imágenes (160) para reconstruir
por lo menos una imagen mediante dichos datos de imagen y dichos
datos de posición, compensando dicho procesador de imágenes (160) el
cambio de aumento entre los datos de imagen cuando se reconstruye
dicha imagen por lo menos.
\newpage
9. Sistema (100) según la reivindicación 8,
caracterizado porque dicho sistema de seguimiento (140, 150,
170) comprende un sensor electromagnético (140) situado en dicho
detector (130) y un transmisor electromagnético (150) situado en
dicho objeto.
10. Sistema (100) según la reivindicación 8,
caracterizado porque dicho soporte comprende un brazo en
forma de C (110).
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