Dispositivo para la calibración de un aparato de tomografía computerizada cuantitativa.

Dispositivo (10; 30; 50; 70) para la calibración de un aparato de tomografía computerizada cuantitativa, que comprende un cuerpo

(12; 32; 52; 72); varios elementos de densidad conocida (13; 33; 53; 73) adosados al cuerpo y realizados en materiales y densidades diferentes entre sí y diferentes a dicho cuerpo. El cuerpo (12; 32; 52; 72) está configurado para colocarse en la boca u otra parte de la cabeza de una persona, quedando los elementos de densidad conocida (13; 33; 53; 73) dispuestos en la región de los dientes de dicha persona. El dispositivo permite a un aparato de tomografía computerizada cuantitativa ajustar sus cálculos para convertir las unidades de radiodensidad de la imagen tomográfica en unidades de densidad mineral ósea, al conocer las densidades exactas de ciertos puntos de la imagen correspondientes con los puntos donde se localizan los elementos de densidad conocida (13; 33; 53; 73).

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201430341.

Solicitante: BIOTECHNOLOGY INSTITUTE, I MAS D, S.L.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: ANITUA ALDECOA,EDUARDO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de... > Aparatos de diagnóstico por radiación, p. ej. combinados... > A61B6/03 (Tomografía computerizada (ecotomografía A61B 8/14))
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Dispositivo para la calibración de un aparato de tomografía computerizada cuantitativa.

Fragmento de la descripción:

DISPOSITIVO PARA LA CALIBRACIÓN DE UN APARATO DE TOMOGRAFÍA COMPUTERIZADA CUANTITATIVA

Sector de la técnica

La invención se refiere a un dispositivo para la calibración de un aparato de tomografía computerizada cuantitativa, que se introduce en la boca de una persona y comprende porciones de materiales de 10 densidades conocidas.

Estado de la técnica

La tomografía computerizada (CT) es una tecnología de obtención 15 de imágenes, que utiliza rayos X en combinación con la capacidad de procesador de un ordenador para conseguir imágenes tomográficas de un objeto. Las imágenes tomográficas consisten en imágenes consecutivas de dicho objeto a lo largo de una dirección axial, a modo de rodajas del mismo, donde las imágenes presentan diferentes niveles de gris en 20 función de la radiodensidad del objeto escaneado. La unidad de medida más frecuentemente utilizada para medir la radiodensidad es la unidad Hounsfield (HU) . En la actualidad, las imágenes tomográficas son procesadas por computadoras, que son capaces de procesar las imágenes tomográficas para obtener la información necesaria y para 25 visualizar las mismas de la forma más adecuada al campo de la técnica en cuestión. Por ejemplo, en el campo médico, el software de reconstrucción y tratamiento de las imágenes han evolucionado hasta permitir, en la actualidad, transformar la sucesión de imágenes planas en imágenes tridimensionales en las que se distinguen unos tejidos de otros, 30 y en las que incluso se pueden seleccionar los tejidos a visualizar. Otras mejoras en la técnica de tomografía computerizada son la tecnología helicoidal, que permite conseguir imágenes de mayor precisión; la tecnología multicorte, en la cual se aumenta el número de sensores permitiendo obtener múltiples imágenes simultáneamente, 35 incrementándose la rapidez de obtención de imágenes volumétricas, llegando incluso a ser obtenidas en tiempo real. El objetivo, en última instancia, es conseguir imágenes de mayor calidad en menos tiempo y requiriendo un menor radiación del paciente.

En el campo de la medicina dental, se utiliza en la actualidad la 5 tomografía computerizada con múltiples propósitos, entre los cuales destaca el conocer perfectamente la anatomía ósea de un paciente para poder llevar a cabo una óptima planificación de la colocación de uno o más implantes y prótesis dentales. Los cortes sagitales generados por la tomografía computerizada permiten lograr una mayor precisión en la 10 colocación del implante y en la detección de la localización del canal dentario inferior que la radiografía panorámica u ortopantomografía convencional. Ello permite reducir el riesgo de lesiones del nervio dentario inferior o reducir el riesgo de introducción del implante en estructuras como las fosas sublinguales o submandibulares, que no se observan en 15 una ortopantomografía convencional.

Para ello, se utiliza normalmente un tipo de tomografía computerizada conocido como tomografía computerizada cuantitativa, consistente en una técnica médica que permite medir la densidad ósea de 20 un hueso o conjunto de huesos. El equipo escáner que realiza la tomografía computerizada cuantitativa cuenta con una funcionalidad de calibración que permite convertir las unidades de radiodensidad de las imágenes tomográficas (generalmente unidades Hounsfield) en valores de densidad mineral ósea, permitiendo por tanto obtener valores 25 cuantitativos de densidad mineral ósea; la calibración también permite normalizar la escala de grises de las imágenes tomográficas, haciendo posible el apreciar pequeños cambios en el volumen y densidad ósea (cambios en los niveles de gris en las imágenes) . La técnica de tomografía computerizada cuantitativa viene siendo utilizada con gran 30 éxito debido a que es capaz de distinguir diferentes zonas del hueso entre sí, como por ejemplo el hueso cortical y el hueso trabecular. Distinguir el hueso trabecular del hueso cortical es de vital importancia ya que la actividad metabólica del hueso trabecular es de 3 a 10 veces mayor que la del hueso cortical y, por tanto, donde mayor variabilidad de cambios en 35 la densidad se va a producir con el tiempo.

La calibración de la imagen tomográfica para convertir la información de radiodensidad en valores de densidad mineral ósea es un paso clave para obtener tomografías computerizadas cuantitativas de calidad. En el estado de la técnica se conocen en la técnica diferentes 5 métodos y sistemas para llevar a cabo dicha calibración.

Tradicionalmente existen dos técnicas de calibración: las calibraciones no simultáneas y las simultáneas, dependiendo del momento de su realización antes de situar al paciente o con el paciente in 10 situ. Las calibraciones no simultáneas son aquellas que se realizan como parte del mantenimiento periódico del aparato de tomografías computerizadas, para evitar errores derivados de defectos técnicos del propio aparato. Las calibraciones simultáneas se realizan colocando próximo al paciente un fantoma de calibración que presenta partes con 15 densidades conocidas, como por ejemplo partes de resina epoxi de densidad conocida o chips de hueso cortical de densidad conocida; el aparato toma imágenes del paciente y ajusta los cálculos de densidad mineral ósea de manera que las zonas de la imagen donde se encuentran los dispositivos con densidades conocidas presenten unos valores 20 cuantitativos de densidad que coincidan con las densidades previamente conocidas de dichos dispositivos. Sin embargo, se ha comprobado que las técnicas de calibración simultánea convencionales no proporcionan una calibración precisa.

Diversos factores pueden hacer necesaria una calibración del aparato de tomografía computerizada cuantitativa:

- Factores objeto-dependientes: la superposición de tejido blando y otros factores de dispersión existentes en boca (prótesis, 30 amalgamas, etc.) producen contaminación en la imagen obtenida in vivo y sólo se puede suprimir adaptando el diseño de calibración.

- Factores máquina-dependientes: está demostrado que la escala de unidades HU varía según el tipo de escáner utilizado, debido a la falta de uniformidad del haz de rayos X. Se subsana mediante la 35 calibración del aparato de escáner.

- Factores derivados de la digitalización y compresión de las imágenes: actualmente las imágenes de CT están digitalizadas. Los actuales sistemas de compresión de imágenes, como son el ZIP, el JPEG o el DICOM que a pesar de ser necesarios para el archivado, transmisión de información y para el funcionamiento 5 rápido de los programas, tienen una pérdida de información inherente en mayor o menor medida, que en ocasiones afecta a la escala de grises sobre la cual se sustentan las imágenes. Esto provoca que se altere la precisión en las mediciones sobre todo en las de densitometrías, las cuales dependen totalmente del grado de 10 gris.

- Factores derivados del software utilizado: actualmente hay multitud de softwares capaces de medir densidades. La comparación en cuanto a la medición de densidades en unidades HU por los distintos programas es difícil de realizar debido a los diferentes 15 enfoques que se pueden dar, como la inclusión de hueso cortical en los ROI (Region Of Interest) , la utilización de distintos métodos de compresión de imágenes con pérdida de información, la inclusión de imágenes reformateadas como son los cortes sagitales y el tamaño del ROI. 20

- Factores derivados de los parámetros: tiempo de exposición, kilovoltaje y miliamperaje. Alteraciones o fluctuaciones en estos parámetros se traducen en imprecisiones en la estimación de la masa ósea.

- Factores dependientes del receptor: artefactos producidos por 25 elementos adyacentes a...

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo (10; 30; 50; 70) para la calibración de un aparato de tomografía computerizada cuantitativa, que se caracteriza por que comprende: 5

- un cuerpo (12; 32; 52; 72) ;

- al menos dos elementos de densidad conocida (13; 33; 53; 73) adosados al cuerpo (12; 32; 52; 72) y realizados en materiales y densidades diferentes entre sí y diferentes a dicho cuerpo (12; 10 32; 52; 72) ; donde

- el cuerpo (12; 32; 52; 72) está configurado para colocarse en la boca u otra parte de la cabeza de una persona, quedando los elementos de densidad conocida (13; 33; 53; 73) dispuestos en la región de los dientes de dicha persona. 15

2. Dispositivo (10) , según la reivindicación 1, que se caracteriza por que el cuerpo (12) presenta una porción de enganche craneal (14) para soportarse en una zona de la cabeza de la persona correspondiente al cráneo. 20

3. Dispositivo (30) , según la reivindicación 1, que se caracteriza por que el cuerpo (32) presenta una porción de boca (34) configurada para introducirse en la boca de la persona, y una porción arqueada delantera (35) conectada a la porción de boca (34) y configurada para 25 quedar dispuesta fuera de la boca cuando la porción de boca (34) se introduce en la boca de un paciente, estando los elementos de densidad conocida (33) fijados a dicha porción arqueada delantera (35) .

4. Dispositivo (50) , según la reivindicación 1, que se caracteriza 30 por que el cuerpo (52) presenta una forma de varilla, disponiéndose en un extremo de dicho cuerpo (52) los elementos de densidad conocida (53) .

5. Dispositivo (50) , según la reivindicación

4

, que se caracteriza por que el cuerpo (52) comprende un asa (55) situado en un extremo del 35 cuerpo (52) opuesto al extremo en el que se disponen los elementos de densidad conocida (53) .

6. Dispositivo (70) , según la reivindicación 1, que se caracteriza por que el cuerpo (72) presenta una porción alargada (74) en forma de paleta plana y una porción extrema (75) dispuesta en un extremo de la 5 porción alargada (74) y más ancha que la porción alargada (74) , donde los elementos de densidad conocida (73) sobresalen de dicha porción extrema (75) , quedando una superficie libre (76) de dicha porción extrema (75) alrededor de los elementos de densidad conocida (73) , presentando dicha superficie libre (73) una anchura suficiente para poder ser mordida. 10

7. Dispositivo (70) , según la reivindicación

6

, que se caracteriza por que la porción extrema (75) presenta una forma de C para adaptase al contorno interior de los dientes de la persona, y por que el dispositivo (70) comprende al menos tres elementos de densidad conocida (73) 15 dispuestos formando igualmente una C semejante a la forma de la porción extrema (75) .

8. Dispositivo (10; 30; 50; 70) , según la reivindicación 1, que se caracteriza por que el cuerpo (12; 32; 52; 72) está fabricado de POM-C. 20

9. Dispositivo (10; 30; 50; 70) , según la reivindicación 1, que se caracteriza por que al menos un elemento de densidad conocida (13; 33; 53; 73) está fabricado de polipropileno.

10. Dispositivo (10; 30; 50; 70) , según la reivindicación 1, que se caracteriza por que al menos un elemento de densidad conocida (13; 33; 53; 73) está fabricado de ertacetal.

11. Dispositivo (10; 30; 50; 70) , según la reivindicación 1, que se 30 caracteriza por que al menos un elemento de densidad conocida (13; 33; 53; 73) está fabricado de PVDF.

12. Dispositivo (10; 30; 50; 70) , según la reivindicación 1, que se caracteriza por que al menos un elemento de densidad conocida (13; 33; 35 53; 73) está fabricado de PTFE.

13. Dispositivo (10; 30; 50; 70) , según la reivindicación 1, que se caracteriza por que comprende al menos tres elementos de densidad conocida (13; 33; 53; 73) fabricados de materiales y densidades diferentes, donde cada material es uno de entre el polipropileno, el 5 ertacetal, el PVDF y el PTFE.

14. Dispositivo (10; 30; 70) , según la reivindicación 1, que se caracteriza por que comprende al menos cuatro elementos de densidad conocida (13; 33; 73) , estando al menos un elemento de densidad 10 conocida (13; 33; 73) fabricado de polipropileno, al menos otro elemento de densidad conocida (13; 33; 73) fabricado de ertacetal, al menos otro elemento de densidad conocida (13; 33; 73) fabricado de PVDF y al menos otro elemento de densidad conocida (13; 33; 73) fabricado de PTFE. 15

15. Dispositivo (70) , según la reivindicación 1, que se caracteriza por que comprende cuatro elementos de densidad conocida (73) , fabricados respectivamente de polipropileno, de ertacetal, de PVDF y de PTFE. 20