SISTEMA PARA FUNDIR IMÁGENES TOMOGRÁFICAS CON LA VISIÓN HUMANA.

Un dispositivo (10) de formación de imágenes compuesto por: un dispositivo (12)de captación de imágenes,

destinado a captarunaimagen (34)delaestructurainternadeunaimagen pretendida o deinterés (16); un dispositivo de presentación visual (32), destinado a presentarvisualmentelaimagencaptada(34)procedentedel dispositivo (12)decaptación deimágenes;y una superficie parcialmente reflectante y parcialmente transparente(20),orientada parareflejarlaimagen captada (34)hacia unoperador(22)del dispositivo(10)depresentacióndeimágenes,de tal manera que la imagen captada y reflejada (24)se combina o funde con la vista directa (26),porparte del operador,del objeto de interés (16)através delasuperficie(20),independientementedelaposiciónde observacióndel operador(22),cuandoel ángulocomprendidoentrela superficie y el dispositivo de presentación visual es igual al ángulo comprendidoentrelasuperficiedel planodeimagen,caracterizadopor que dicho dispositivo (12)de captación de imágenes,dicho dispositivo depresentaciónvisual (32)ydichasuperficieparcialmentereflectantey parcialmentetransparente(20)estánasegurados fijamenteaunbastidor rígido (18), que está configurado para dejar una distancia entre la superficie(20)yel objetodeinterés (16)cuandodichodispositivo(12) de captación de imágenes entra en contacto con dicho objeto de interés (16)

CAM PO DE LA INVENCIÎN

Lapresenteinvención serefieregeneralmenteadispositivos para presentaciones visuales de imágenes médicas y, más particularmente,serefiereadispositivos paracombinarunareflexiónde una imagen tomográfica con la visión humana en el curso de procedimientos médicos subcutáneos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÎN

Debido a que la visión humana depende, al menos parcialmente,de la detección de luz visible reflejada,las personas no pueden—ver“el interiordeobjetos através delos cuales nopasalaluz. Enotras palabras,las personas nopuedenverenel interiordesecciones de un objeto macizo que no sea transparente.Con mucha frecuencia,y en muchos sectores tecnológicos diferentes,esta limitación de la vista puedeimpediro estorbarlaultimación eficazdeunatareaparticular.Se han venido utilizando en el pasado diversas soluciones parciales a este problema (cámaras en miniatura,métodos de empleo de rayos X,etc.), Sin embargo,sigue existiendo la necesidad de mejoras en los métodos por los que se presenta visualmente el interior de un objeto, especialmente utilizando la modalidad de formación de imágenes de formainmediatao en tiempo real.

Quizá,no existeun campo en queestalimitación delavista sea de mayorimpedimento que el campo médico.La medicina clínica recurre a menudo a procedimientos invasivos que se inician en la piel del paciente y prosiguen hacia el interior, hasta profundidades significativas dentro del cuerpo.Por ejemplo,las agujas para biopsia que se introducen a través de la pared abdominal con el fin de tomar muestras de tejido del hígado para el diagnóstico del cáncer, deben atravesarmuchos centímetros del tejido que se está interviniendo.Un problema potencial de tales procedimientos es la falta de información visual de retorno inmediata o en tiempo real en las proximidades de estructuras críticas tales como las arterias hepáticas.

M odalidades convencionales deformación deimágenes tales comolaTomografíaComputerizada(CT œ—ComputerizedTomography“) y la Formación de Imágenes por Resonancia M agnética (M RI œ —M agnetic Resonance Imaging“) pueden proporcionar datos para el registro estereotáctico de agujas para biopsia dentro de objetivos situados en el hígado, los pulmones, o en cualquier otro lugar, pero estos métodos están,típicamente,caracterizados porel desplazamiento físico del paciente entre el instante de la captación de la imagen y el procedimiento invasivo.Las modalidades de formación de imágenes en tiempo real ofrecen información de retorno más inmediata.Entre tales modalidades en tiempo real, la de ultrasonidos puede resultar muy adecuada para el guiado de agujas porque es, de preferencia, relativamente portátil,es barata,no produce radiación de ionización y presentavisualmenteun corteo rodajatomográfica,en contraposición a laangiografía,quepresentavisualmenteunaproyección.Comparadacon la angiografía,los ultrasonidos pueden ofrecerla ventaja adicional de que los profesionales clínicos no se ven apresurados en el curso de los procedimientos por el deseo de mantener al mínimo los tiempos de exposición.

Los ultrasonidos endos dimensiones (2D)convencionales se utilizandeformarutinariaparaguiarbiopsias del hígado,enlas quela aguja se mantiene en una —guía“ fijada a un transductor. La guía mantienelaagujadebiopsiaenel planodelaimagen,al tiempoquela punta de la aguja es dirigida a objetivos situados dentro de ese mismo plano. El sistema requiere, típicamente, que un profesional clínico observeunmonitoropantalladevídeo,desviandolavistadesus manos, lo quetiene como resultado una pérdidade coordinación directaentrela mano y el ojo.Si bien el profesional clínico puede adiestrarse en esta formamenos directadecoordinación,seprefiereel instintonatural yla experienciadeverlas propias manos antelos mismos ojos.

Como desventaja adicional, el sistema de guía de aguja restringe la aguja de biopsia a permaneceren el plano de la imagen, mientras que el profesional clínico puede preferirque la aguja corte el plano delaimagen en el curso dealgunos procedimientos invasivos.Por ejemplo,cuando seinsertaun catéterintravenoso (IV)en unaarteria,la configuración óptima puede serutilizarla imagen de ultrasonidos para verla arteria en corte transversal,a la vez que se inserta la aguja,de formaaproximadamenteperpendicularalaimagen,dentro delacavidad interna de la arteria.El sistema de la técnica anteriorque se acaba de describirpuedeno sercapazdellevaracabo estatarea.

Se ha desarrollado una tecnología de visualización relacionada en la que unas interpretaciones gráficas tridimensionales (3D)dedatos deCTpreviamenteobtenidos sefusionanofundenconla visión,por parte de un observador,del paciente,utilizando un espejo parcial o semitransparente conocido como espejo —semiplateado“.Un espejo parcial se caracteriza por una superficie que es capaz tanto de reflejar una parte de la luz incidente como de permitir que otra parte pase a través del espejo.M ediante el uso de un espejo parcial (u otra superficieparcialmentereflectante),un observadorpuedeverun objeto situadotras el espejoparcial,al mismotiempoqueel observadorvela imagen de un segundo objeto reflejado en la superficie del espejo.El sistemade —SuperposicióndeImágenes“ deCT basadoenespejoparcial requiere una determinación independiente de la posición tanto del paciente como del observador, utilizando dispositivos de seguimiento externos de 6 grados de libertad, a fin de permitir la provisión de imágenes apropiadas apartirdelos datos deCT previamentecaptados.

Otra tecnología de formación de imágenes recientemente desarrollada combina o funde las imágenes de ultrasonidos y la visión humanapormediodeundispositivodepresentaciónvisual montadoen la cabeza (HM D œ—Head-M ounted Display“) que lleva el operador humano.Laposiciónylaorientacióndel HMD sedeterminandeforma continua con respecto a un transductor de ultrasonidos utilizando dispositivos de seguimiento de 6 grados de libertad, y se generan perspectivas apropiadas de las imágenes de ultrasonidos para el HM D, utilizando unacomputadoradegráficos.

El documento US 5.526.812 divulga un sistema de presentación visual conocido para mejorar la visión de estructuras corporales en el curso de procedimientos médicos.El documento US

4.200.885 divulga un aparato de presentación visual ultrasónico que comprendelas características del preámbulo delareivindicación 1.

Estos sistemas de la técnica anterior pueden no ser apropiados para el uso con dispositivo de formación de imágenes en tiempo real que sea práctico. El control de los múltiples grados de libertadpuederesultardifícil,ylos sistemas puedentenerdemasiadas partes complejas como para ser útiles. Así, pues, se constata una necesidad en la técnica de proporcionar un dispositivo que sea capaz fusionarlavisión normal,porpartedeuna persona,de un objeto con una imagen —interna“ del objeto, que ponga énfasis en la libertad de movimientos del operadory/oenlasimplicidaddediseño.

COM PENDIO DE LA INVENCIÎN

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un dispositivo de formación de imágenes que está compuesto de un dispositivo de captación de imágenes, destinado a captarunaimagen delaestructurainternadeun objeto pretendido o de interés, un dispositivo de presentación visual, destinado a presentar visualmente la imagen captada procedente del dispositivo de captación de imágenes,y una superficie parcialmente reflectante y parcialmente transparente,orientadaparareflejarlaimagen captadahaciaun operador del dispositivo de formación de imágenes,de tal modo que la imagen captada,reflejada,sefundeconlavistadirecta,porpartedel operador, del objeto pretendido o de interés a través de la superficie, independientemente del lugar de observación del operador, cuando el ángulo entre la superficie y el dispositivo de presentación visual es igual al ángulo entre la superficie del plano de imagen,de tal manera que dicho dispositivo de captación de imágenes,dicho dispositivo de presentación visual y dicha superficie parcialmente reflectante y parcialmente transparente están sujetos de forma fija a un bastidor rígido,el cual se ha diseñado para dejar una cierta distancia entre la superficie el objeto de interés cuando el dispositivo de captación de imágenes entraen contacto con dicho objeto deinterés.

Estos y otros detalles,propósitos y ventajas de la presente invención se pondrán de manifiesto de un modo más evidente por la siguientedescripción delas realizaciones...

1. Un dispositivo (10) de formación de imágenes compuesto por:

un dispositivo (12)de captación de imágenes,destinado a captarunaimagen (34)delaestructurainternadeunaimagen pretendida

o deinterés (16);

un dispositivo de presentación visual (32), destinado a presentarvisualmentelaimagencaptada(34)procedentedel dispositivo (12)decaptación deimágenes;y

una superficie parcialmente reflectante y parcialmente transparente(20),orientada parareflejarlaimagen captada (34)hacia unoperador(22)del dispositivo(10)depresentacióndeimágenes,de tal manera que la imagen captada y reflejada (24)se combina o funde con la vista directa (26),porparte del operador,del objeto de interés (16)através delasuperficie(20),independientementedelaposiciónde observacióndel operador(22),cuandoel ángulocomprendidoentrela superficie y el dispositivo de presentación visual es igual al ángulo comprendidoentrelasuperficiedel planodeimagen,caracterizadopor que dicho dispositivo (12)de captación de imágenes,dicho dispositivo depresentaciónvisual (32)ydichasuperficieparcialmentereflectantey parcialmentetransparente(20)estánasegurados fijamenteaunbastidor rígido (18), que está configurado para dejar una distancia entre la superficie(20)yel objetodeinterés (16)cuandodichodispositivo(12) de captación de imágenes entra en contacto con dicho objeto de interés (16).

2. El dispositivo de formación de imágenes de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicho dispositivo (12) de captación de imágenes captaunaimagen bidimensional (34).

3. El dispositivo de formación de imágenes de acuerdo con la reivindicación 2,en el cual dicha imagen bidimensional (34)es una imagen deultrasonidos.

4. El dispositivo de formación de imágenes de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dicho dispositivo (12) de captación de imágenes captaun conjunto dedatos tridimensionales.

5. El dispositivo de formación de imágenes de acuerdo con la reivindicación 4, en el cual dicho dispositivo (12) de captación de imágenes captaunaimagen deultrasonidos tridimensional.

6. El dispositivo deformación deimágenes deacuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye adicionalmente un sistema de ligadura que permite la manipulación del dispositivo deformación deimágenes.

7. El dispositivo de formación de imágenes de acuerdo con la reivindicación 1,que incluye adicionalmente un sistema de marcación porláser.

8. El dispositivo de formación de imágenes de acuerdo con la reivindicación 1,de tal manera que dicho dispositivo de formación de imágenes hadesermanipuladodirectamenteporel operador.