FORMACION DE IMAGENES DE ESTRUCTURAS OCULTAS.

Método de obtención de una imagen de estructuras ocultas (8) en un objeto,

que comprende:

- disponer una cámara (5) para la formación de imágenes visuales e infrarrojas;

- disponer una fuente de luz infrarroja delimitada;

- irradiar parcialmente dicho objeto mediante dicha fuente de luz delimitada;

- formar imágenes de una zona (2) no irradiada de dicho objeto mediante dicha cámara para formar imágenes de dicha estructura oculta; y

- combinar dicha imagen de la estructura oculta con una imagen visual de dicho objeto

- alinear dicha fuente de luz infrarroja con una fuente (7) de luz visual;

caracterizado porque el método comprende además

- proporcionar un primer análisis de contorno de dicha imagen infrarroja;

- proporcionar un segundo análisis de contorno de dicha imagen visual;

- comparar dichos primer y segundo análisis; y

- descartar los contornos en dicha imagen infrarroja que también son detectados en dicha segunda imagen

Formación de imágenes de estructuras ocultas.

La invención se refiere a un método de obtención de una imagen de estructuras ocultas en un objeto, en concreto para la formación de imágenes de estructuras tales como estructuras vasculares en tejidos biológicos por medio de la combinación selectiva de información extraída de imágenes del tejido en el rango visible y en el rango infrarrojo.

En la solicitud internacional WO0115597 del mismo inventor se da a conocer un método de este tipo. Se ha observado que obtener una imagen lo suficientemente clara es difícil debido a varios problemas. Un problema es que la luz que procede de las partes ocultas, en concreto de las más profundas del objeto, es frecuentemente mucho más débil que la luz que es reflejada directamente por la superficie del objeto. En la práctica, esto supone que puede ser necesaria una separación de la luz reflejada especularmente y de la luz que procede de las partes más profundas del objeto con el fin de identificar estructuras subyacentes.

Si bien separando estos dos tipos de luz, por ejemplo mediante un método conocido de utilización de luz polarizada, y utilizando el hecho de que la luz reflejada especularmente mantiene su dirección de polarización, de forma que ésta puede ser filtrada por medio de un filtro polarizado, se pierde una cantidad sustancial de la luz que procede de las partes inferiores del objeto, lo que tiene como resultado una pérdida del brillo y la resolución de la imagen. Esto invita a la utilización de fuentes de luz potentes para recibir luz suficiente desde las partes inferiores en el proceso de separar las dos partes. Sin embargo, especialmente en el campo de la formación de imágenes de estructuras en objetos vivos, existe una cantidad máxima de luz que puede ser irradiada sobre el objeto.

El documento WO01/50955 muestra una disposición reflectante en la que la luz especular es filtrada por un polarizador. La imagen de una estructura subyacente es combinada con una imagen visual para presentar una única imagen. Sin embargo, se ha encontrado que la combinación directa de estas imágenes presenta problemas, en concreto, debido a que se producen ciertos artefactos inconvenientes para detectar y localizar con fiabilidad una estructura subyacente.

El documento US2001/0037811 muestra una sonda para determinar una circunferencia de un dedo. Adicionalmente, la articulación es sometida a transluminación para inspeccionar inflamación de artritis a partir de un análisis de dispersión. Esta disposición no puede ser utilizada para la formación visual de imágenes de partes del cuerpo con una libertad comparable al ojo humano.

La publicación USA 5.699.797 muestra un método para la grabación secuencial de imágenes en longitudes de onda visibles y del IR cercano y la posterior superposición de las imágenes obtenidas de ese modo. La publicación describe el concepto de dos haces luminosos paralelos, uno de luz visible y el otro de luz IR. No se describe la eliminación de aberraciones en la imagen IR.

El documento US 2003/210810-A1 da a conocer restar imágenes obtenidas a longitudes de onda diferentes.

El documento WO 01/52735-A da a conocer la detección de estructuras de interés con detección de contornos.

El documento US 2002/181762-A1 muestra un sistema compuesto de detección de contornos que tiene los contornos de varias imágenes combinados de modo que son seleccionados los contornos mejor enfocados de cada imagen. No se propone la sustracción de contornos.

La invención tiene el objetivo de proporcionar una técnica de formación de imágenes que no acuse los problemas descritos anteriormente y que pueda proporcionar una imagen mejorada de la estructura subyacente. Además, la invención tiene como otro objetivo proporcionar una técnica mejorada de formación de imágenes que permita a una persona combinar en una imagen información visual e información de objetos ocultos.

Para conseguir estos y otros objetivos, en un aspecto, la invención ofrece un método según las características de la reivindicación 1. En otro aspecto, la invención ofrece un método según las características de la reivindicación 13.

En concreto, la invención utiliza la alineación de dicha fuente de luz infrarroja con una fuente de luz visual; proporcionando un primer análisis de contornos de dicha imagen infrarroja; proporcionando un segundo análisis de contornos de dicha imagen visual; comparando dichos primer y segundo análisis de contornos; y descartando contornos en dicha imagen infrarroja que también se detecten en dicha segunda imagen. Esto ofrece la ventaja de obtener una imagen visual "normal" (vista por el ojo humano), que se mejora al identificar la estructura subyacente (detectada utilizando luz infrarroja) dentro de la imagen visual mientras se descartan contornos falsos formados por artefactos de ensombrecimiento y solape (por ejemplo, las sombras o reflejos de un bisturí o de una aguja). Por ejemplo, para fines quirúrgicos, el método ofrece una herramienta práctica para decidir un punto de entrada óptimo en el objeto, por ejemplo para cortar tejido o similar.

Además, proporcionando una cámara para la formación de imágenes visuales e infrarrojas; proporcionando una fuente de luz delimitada para irradiar parcialmente dicho objeto con luz infrarroja; irradiando parcialmente dicho objeto mediante dicha fuente de luz delimitada; formando imágenes de una zona no irradiada de dicho objeto mediante dicha cámara para obtener imágenes de dicha estructura oculta; y combinando dicha imagen de estructura oculta con una imagen visual de dicho objeto, se filtra espacialmente desde la imagen la luz infrarroja incidente en la imagen que es originada por una reflexión directa. Por lo tanto, la imagen parcial restante no padece efectos de saturación debidos a la iluminación directa de la luz reflejada especularmente. En una realización preferente, se obtiene una imagen completa variando temporalmente dicha irradiación parcial para así proporcionar una imagen completa mediante la combinación posterior de dichas imágenes parciales.

En otra realización preferente, dicha imagen parcial se obtiene por barrido de un haz luminoso sobre dicho objeto. Adicional o alternativamente, dicha imagen parcial se obtiene mediante la irradiación posterior de dicho objeto según modelos predeterminados. Una realización especialmente preferente comprende obtener dicha imagen parcial irradiando de forma alterna dicho objeto mediante modelos predeterminados complementarios. Por ejemplo, en una realización dichos modelos pueden ser modelos matriciales, modelos lineales, modelos de puntos, o modelos concéntricos o circulares.

Además, preferentemente dicho objeto es irradiado solo en posiciones predeterminadas que están separadas. Al separar la zona de irradiación y la zona de detección de luz, pueden realzarse partes más profundas de la estructura oculta.

Al iluminar alternativamente dicho objeto, puede obtenerse una imagen completa, y en la que todas las zonas del objeto son irradiadas de una forma dependiente del tiempo.

La invención ofrece además ventajas concretas al utilizar una cámara-CMOS, puesto que esta cámara tiene un alto grado de decorrelación de píxeles adyacentes. De este modo, se impide el efecto de "deslumbramiento", de modo que hay un contraste elevado entre el área reflejada directamente (que se descarta) y el área restante que recibe luz difusa originada en capas más profundas.

Preferentemente, dicha detección de contornos se lleva a cabo mediante un análisis de gradientes de dicha primera imagen. La invención ofrece una realización práctica cuando dichas imágenes son proporcionadas de forma estereoscópica. Además, dicha primera imagen puede ser sometida a análisis espectral, y dicho análisis espectral se proyecta a dicha segunda imagen. Además, dicho análisis espectral puede comprender un análisis de pulsatilidad y/o un análisis de la frecuencia del ritmo cardíaco y/o un análisis de la frecuencia respiratoria. De este modo, dicho análisis ofrece una herramienta sin contacto, práctica, para medir parámetros de interés del cuerpo. Por "análisis de pulsatilidad" se entiende, como mínimo, una determinación de partes pulsátiles en el objeto de interés. La invención está además relacionada con un método de mejora de la formación de imágenes de estructuras ocultas en un objeto, que comprende lo definido en la reivindicación 14. Además, la invención está relacionada con un sistema como el definido en la reivindicación 16.

A partir...

1. Método de obtención de una imagen de estructuras ocultas (8) en un objeto, que comprende:

caracterizado porque el método comprende además

2. Método, según la reivindicación 1, en el que dicha irradiación se varía en el tiempo con el fin de proporcionar una imagen completa mediante la combinación posterior de imágenes parciales.

3. Método, según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicha imagen se obtiene por barrido de un haz luminoso sobre dicho objeto.

4. Método, según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicha imagen se obtiene irradiando posteriormente dicho objeto con modelos predeterminados (1, 2).

5. Método, según la reivindicación 4, en el que dicha imagen parcial se obtiene irradiando alternativamente dicho objeto con modelos complementarios predeterminados.

6. Método, según la reivindicación 4 ó 5, en el que dichos modelos son modelos matriciales, modelos lineales, modelos de puntos o modelos concéntricos (T1, T2, T3).

7. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que dicho objeto es irradiado sólo en posiciones predeterminadas que están separadas espacialmente.

8. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicha imagen se obtiene mediante una cámara-CMOS.

9. Método, según la reivindicación 1, que comprende además:

10. Método, según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dichas imágenes son proporcionadas de forma estereoscópica.

11. Método, según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha primera imagen es analizada espectralmente, y en el que dicho análisis espectral es proyectado en dicha segunda imagen.

12. Método, según la reivindicación 11, en el que dicho análisis espectral comprende un análisis de pulsatilidad y/o un análisis de la frecuencia del ritmo cardiaco y/o un análisis de la frecuencia respiratoria.

13. Sistema para obtener una imagen de estructuras ocultas en un objeto, que comprende

14. Sistema, según la reivindicación 13, que comprende además:

15. Sistema, según la reivindicación 14, en el que dicha luz IR está alineada con dicho instrumento de perforación.

16. Sistema, según la reivindicación 14 o 15, en el que dicha luz IR está dispuesta en una punta de dicho instrumento de perforación.

17. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, en el que dicho instrumento de perforación está dotado de un revestimiento que irradia IR.

18. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, en el que la fuente de luz IR y la fuente de luz delimitada son activadas de forma alternativa.