EQUIPO PARA VISION MEJORADA POR INFRARROJO DE ESTRUCTURAS VASCULARES,APLICABLE PARA ASISTIR INTERVENCIONES FETOSCOPICAS, LAPAROSCOPICAS Y ENDOSCOPICAS Y PROCESO DE TRATAMIENTO DE LA SEÑAL PARA MEJORAR DICHA VISION.

Equipo para visión mejorada por infrarrojo de estructuras vasculares,

aplicable para asistir intervenciones fetoscópicas, laparoscópicas y endoscópicas y proceso de tratamiento de la señal para mejorar dicha visión formado por dos unidades que trabajan conjuntamente: una unidad de adquisición de imágenes endoscópicas multimodales, constituida por un dispositivo que consta de un endoscopio o fetoscopio o laparoscopio, y los sistemas ópticos adicionales para adquirir distintos modos de imagen, y que se encarga de adquirir las imágenes multimoldales del interior del cuerpo del paciente y una unidad de visión vascular mejorada, a la que se transfieren dichas imágenes, constituida por dispositivo de procesamiento con una interfase de navegación que las procesa para mostrar las imágenes mejoradas del árbol vascular del paciente y la localización del endoscopio, dotado de un hardware y un software que aplican, al menos, cinco métodos diferentes para ello

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200803513.

Solicitante: FUNDACIO CLINIC PER A LA RECERCA BIOMEDICA
UNIVERSITAT DE BARCELONA
HOSPITAL CLINIC I PROVINCIAL DE BARCELONA
.

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: BARCELONA.

Inventor/es: AMAT ROLDAN,IVAN, GRATACOS SOLSONA,EDUARD.

Fecha de Solicitud: 11 de Diciembre de 2008.

Fecha de Publicación: .

Fecha de Concesión: 1 de Julio de 2011.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • A61B1/07 SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA.A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE.A61B DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de material biológico G01N, p.ej. G01N 33/48). › A61B 1/00 Instrumentos para proceder al examen médico de las cavidades o conductos del cuerpo por inspección visual o fotográfica, p. ej. endoscopios (examen de las cavidades o conductos del cuerpo utilizando ondas ultrasónicas, sónicas o infrasónicas A61B 8/12; instrumentos endoscópicos para la toma de muestras celulares o para biopsias A61B 10/04; con fines quirúrgicos A61B 17/00; instrumentos quirúrgicos que utilizan un rayo láser dirigido a lo largo o a través de un conducto flexible A61B 18/22 ); Dispositivos de iluminación al efecto (para los ojos A61B 3/00). › utilizando medios conductores de luz, p. ej. fibras ópticas.
  • A61B5/00P4B
  • G06T7/00 SECCION G — FISICA.G06 COMPUTO; CALCULO; CONTEO.G06T TRATAMIENTO O GENERACION DE DATOS DE IMAGEN, EN GENERAL (especialmente adoptados para aplicaciones particulares, ver las subclases apropiadas, p. ej. G01C, G06K, G09G, H04N). › Análisis de imagen, p. ej. desde un mapeado binario para obtener un mapeado no binario.

Clasificación PCT:

  • A61B1/07 A61B 1/00 […] › utilizando medios conductores de luz, p. ej. fibras ópticas.
  • G06T7/00 G06T […] › Análisis de imagen, p. ej. desde un mapeado binario para obtener un mapeado no binario.

PDF original: ES-2341079_A1.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Equipo para visión mejorada por infrarrojo de estructuras vasculares, aplicable para asistir intervenciones fetoscópicas, laparoscópicas y endoscópicas y proceso de tratamiento de la señal para mejorar dicha visión.

Objeto de la invención

La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un equipo para visión mejorada por infrarrojo y proceso de tratamiento de la señal de estructuras vasculares, aplicable para asistir intervenciones fetoscópicas, laparoscópicas y endoscópicas.

Más en particular, el objeto de la invención se centra, por una parte, en un equipo cuya finalidad es asistir el guiado de cirugías, y especialmente para solucionar las dificultades técnicas que existen actualmente en las cirugías de "Twin-to-Twin Transfusión Síndrome" (TTS) (o síndrome de transfusión gemelo a gemelo) para localizar e identificar los vasos que deben ser coagulados mediante el uso de una fuente láser con fines terapéuticos. Las novedosas prestaciones de la presente invención ayudarán a mejorar la seguridad y la repetitividad de dichas operaciones, que por tanto, ayudarán a la homenización de la práctica médica.

El equipo propuesto, incluye dos unidades básicas: Por una parte, una unidad de adquisición de imágenes endoscópicas multimodales (multiespectrales o extendidas), constituida por un dispositivo que consta de un endoscopio (o fetoscopio o laparoscopio, según el caso) y los sistemas ópticos adicionales para adquirir distintos modos de imagen; y por otra parte una unidad de visión vascular mejorada, que consiste en un dispositivo de procesamiento de las imágenes con una interfase de navegación para el cirujano para representar el árbol vascular del paciente y la localización del endoscopio en tiempo real, centrándose el segundo aspecto de la presente invención en el proceso de tratamiento de la señal para mejorar dicha visión.

Cabe remarcar que el sistema preconizado presenta la ventaja de que no necesita de agentes de contraste para llevar a cabo la tarea de representar el árbol vascular, siendo una característica imprescindible para llevar a cabo las cirugías fetales y reduciendo, en general, la invasibilidad del resto de cirugías.

Adicionalmente, el equipo de la invención incorpora un dispositivo que genera un mapa vascular global del paciente de la zona intervenida; concretamente, en las intervenciones TTS permite visualizar el árbol vascular de la placenta consiguiendo así una mejor orientación del cirujano.

Campo de aplicación

El campo de aplicación de la presente invención se encuentra dentro del sector de la industria dedicado a la fabricación de equipos y dispositivos médicos en general, y en particular de los equipos y dispositivos robotizados, audio visuales e informatizados destinados para asistir el guiado de cirugías.

Antecedentes de la invención

Como es sabido, los sistemas de visión mejorada de vasos vasculares basados en sistemas endoscópicos de infrarrojos requieren el uso de un agente de contraste y la detección de fluorescencia.

La administración de agentes de contraste no es posible en operaciones de medicina fetal. Es, por tanto, un objetivo esencial de la presente invención aportar al estado de la técnica un sistema que resuelva dicho inconveniente en el que no se no necesite de agentes de contraste para llevar a cabo la tarea de representar el árbol vascular.

Otro de los inconvenientes en los sistemas anteriores es que detectan los árboles vasculares "localmente", es decir detectan los vasos en la imagen que en un instante capta el endoscopio y no dan una visión global de la situación. Esta característica es fundamental para el diagnóstico in situ que debe hacerse en las intervenciones de TTS. Este diagnóstico in situ, llevado a cabo por el médico experto, permite identificar y aplicar la terapia láser a los vasos del paciente de forma efectiva y correcta.

En este sentido, y respecto al estado actual de la técnica, debe señalarse que el solicitante tiene conocimiento de la existencia de algunos documentos y patentes relacionados con el tema, entre los que cabe destacar los siguientes:

- La patente norteamericana US2008/0097225, que describe un aparato y un procedimiento para construir un endoscopio ultra pequeño, adecuado para aplicaciones micro quirúrgicas, en particular un fetoscopio adecuado para el tratamiento del síndrome de transfusión gemelo a gemelo. Dicho dispositivo, que utiliza técnicas de endoscopia codificada espectralmente (SEE), permite la diferenciación en colores de los vasos sanguíneos arteriales y venosos de la placenta. Adicionalmente, dispone de un canal para un láser terapéutico, por ejemplo, un láser Nd:YAG.

Sin embargo, dicha invención es, en realidad, una solución para estudios tridimensionales de la microvasculatura, que no es el objetivo de la presente invención, y utiliza una tecnología diferente (OCT), la unidad de adquisición de imágenes endoscópicas multimodales es totalmente distinta. Esta tecnología además requiere de una unidad de escaneado debido a que la formación de la imagen tridimensional se realiza escaneando un haz láser a lo largo de un plano o superficie. La presente invención no necesita tal elemento reduciendo su complejidad y por tanto su tamaño. Cabe remarcar que la miniaturización es una clara ventaja cuando nos referimos a sistemas de imagen endoscópicos que deben introducirse en el cuerpo, siendo así menos invasivos.

- El documento US2005/0182321, relativo a una patente en la que se describe un sistema de imágenes de uso médico en, al menos, dos realizaciones, una para su uso en cirugía abierta y otra incorporada a un endoscopio. El sistema utiliza una técnica de fluorescencia, esto es, se inyecta una sustancia en el torrente sanguíneo que es excitada por una radiación incidente, distinta de la radicación utilizada para visualizar la imagen óptica del campo quirúrgico, emitiéndose fotones en el rango del infrarrojo cercano. Tanto la radiación visible como la infrarroja son recogidas por el sistema de imágenes y llevadas a una unidad de procesamiento que convierte dichas señales en imágenes del tejido y del sistema circulatorio que pueden ser mostradas separadamente o combinadas, de modo que la señal infrarroja se traduce en un código de color y se sobreimprime a la imagen óptica del tejido.

En este caso, si bien dicha invención muestra ciertas similitudes con la que aquí se preconiza, dado que también utiliza el infrarrojo para destacar las estructuras vasculares, presenta la diferencia de que requiere la inyección previa de un contraste en el árbol vascular, lo que la hace, en la práctica, inaplicable en fetoscopia, dado que es imposible hacerlo en fetos, y difícilmente aplicable en otras endoscopias. Además, no incluye la parte del software de reconstrucción virtual del árbol vascular visualizado, que es una destacable mejora debido a que permite orientar al cirujano en todo momento y ver la globalidad del árbol vascular.

- Finalmente, cabe mencionar la patente US6353753, en la que se recoge un procedimiento para visualizar estructuras subcutáneas, en particular la estructura de los vasos sanguíneos, y que se basa en el diferente recorrido y profundidad de penetración de un haz luminoso en función de la longitud de onda, ángulo de incidencia, polarización, etc. Utilizando una combinación de estos factores y un sistema adecuada de recogida de la radiación dispersada, se puede obtener un mapa de la estructura subcutánea a distintas profundidades. Esta invención se puede llevar a cabo en diversas formas, entre ellas, mediante su incorporación a un dispositivo endoscópico, en el que la iluminación se realiza mediante una fuente láser pulsado o CW en el rango del infrarrojo.

Sin embargo, este procedimiento es una técnica generalista, no requiere necesariamente de agentes de contraste, pero hace repetidas referencias como método para conseguir visualizar estructuras debajo de tejido. Su propósito es parecido al de la invención que se preconiza, y hay algunos rangos de longitud de onda que se solapan con nuestro primer módulo unidad de adquisición de imágenes endoscópicas multimodales. No obstante, hace una leve referencia, más bien simbólica, a la existencia de una unidad de procesado de imagen pero no especifica sus características. En ese sentido, cabe remarcar que la presente invención se focaliza en esa unidad de procesado de imagen, que llamamos específicamente unidad de visión vascular... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Equipo para visión mejorada por infrarrojo de estructuras vasculares, aplicable para asistir intervenciones fetoscópicas, laparoscópicas y endoscópicas, aplicable para asistir el guiado de las citadas cirugías mediante la representación del árbol vascular de la zona operada y su entorno, caracterizado porque comprende dos unidades elementales que trabajan conjuntamente:

- una unidad de adquisición de imágenes endoscópicas multimodales (multiespectrales o extendidas), constituida por un dispositivo que consta de un endoscopio o fetoscopio o laparoscopio, y los sistemas ópticos adicionales para adquirir distintos modos de imagen, y que se encarga de adquirir las imágenes multimodales del interior del cuerpo del paciente y transferirlas a la unidad de visión vascular mejorada;

- una unidad de visión vascular mejorada, constituida por dispositivo de procesamiento de las imágenes con una interfase de navegación que se encarga de procesar y mostrar las imágenes mejoradas del árbol vascular del paciente y la localización del endoscopio al cirujano en tiempo real, que aplican diferentes procesos de tratamiento de dichas imágenes.

2. Equipo para visión mejorada por infrarrojo de estructuras vasculares, aplicable para asistir intervenciones fetoscópicas, laparoscópicas y endoscópicas, según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de adquisición de imágenes endoscópicas multimodales, comprende un endoscopio o fetoscopio o laparoscopio (3), que tiene al menos un canal, desde el cual se adquiere la imagen de vídeo del interior del paciente, al que se le acopla una fuente de luz infrarroja (4) y una fuente de luz blanca (5), o que contenga, por lo menos, luz de tres longitudes de onda comprendidas en el azul, verde y rojo; en que la luz se acopla al canal de vídeo del endoscopio usando distintos elementos ópticos tales como "Splitters", hot mirrors or cold mirrors o cualquier dispositivo óptico capaz de modificar sus características de transmisión o reflexión según la longitud de onda o polarización como, "hot mirrors", "cold mirrors" o "polarizing beam splitters") o separadores encapsulados (7) en fibras ópticas.

3. Equipo para visión mejorada por infrarrojo de estructuras vasculares, aplicable para asistir intervenciones fetoscópicas, laparoscópicas y endoscópicas, según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el mismo canal del endoscopio o fetoscopio o laparoscopio (3) puede ser utilizado para la detección mediante el uso de elementos tales como "Hot Mirrors" o espejos encapsulados (6) en fibras ópticas; y porque se prevé el uso de elementos ópticos adicionales, tales como filtros (8) y lentes (9), para formar la imagen en una cámara de vídeo (CCD, EM-CCD, etc.) y así digitalizarla para su post-procesado mediante la unidad de visión vascular mejorada (2).

4. Equipo para visión mejorada por infrarrojo de estructuras vasculares, aplicable para asistir intervenciones fetoscópicas, laparoscópicas y endoscópicas, según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque, adicionalmente, se prevé añadir intensificadores de imagen en las cámaras de vídeo (10) (11), si las señales detectadas son muy bajas o de mala calidad.

5. Equipo para visión mejorada por infrarrojo de estructuras vasculares, aplicable para asistir intervenciones fetoscópicas, laparoscópicas y endoscópicas, según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque, de forma alternativa, y con la finalidad de simplificar la unidad de adquisición de imágenes endoscópicas multimodales (1), se acoplan las fuentes de luz (4) y (5) y los sistemas de vídeo (10, 11) usando dos canales del endoscopio (3).

6. Proceso de tratamiento de la señal para mejorar la visión por infrarrojo de estructuras vasculares, de un equipo aplicable para asistir intervenciones fetoscópicas, laparoscópicas y endoscópicas, según la reivindicación 1, caracterizado porque se aplica en la unidad de visión vascular mejorada (2), en los siguientes métodos:

Método 1. Normalización (15), siendo un procedimiento de tratamiento de la señal para normalizar la cantidad de luz que ilumina el tejido, mediante la comparación de las intensidades en cada uno de los puntos de la imagen de la intensidad de luz visible (rojo, verde y azul) e infrarroja y el uso del filtro paso bajo en las imágenes.

Método 2. Segmentación (16), siendo un procedimiento de tratamiento de la señal para segmentar de los vasos basado en el análisis espectral de la luz infrarroja y visible en tiempo real e implementado en una Unidad de Procesamiento gráfico (GPU) dedicada.

Método 3. Seguimiento (17), siendo un procedimiento de tratamiento de la señal para el seguimiento ("tracking") y la colocalización de los vasos entre dos escenas consecutivas a partir de las imágenes generadas por los métodos 1 y 2 e implementado en una Unidad de Procesamiento gráfico (GPU) dedicada.

Método 4. Árbol (18), siendo un procedimiento de tratamiento de la señal para la generación del mapa vascular a partir de las imágenes y las coordenadas de seguimiento obtenidas a partir de los métodos de normalización y segmentación.

Método 5. Fusión (19), siendo un procedimiento de tratamiento de la señal para fusionar la imagen del visible (producida por un endoscopio estándar) con la información del método de seguimiento.


 

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