Cirugía estereotáctica asistida por ordenador en base a visualización tridimensional.

Un procedimiento para poner en funcionamiento un sistema quirúrgico asistido por ordenador para cirugía estereotáctica,

que comprende:

diagnosticar por imagen una región de interés (640) y un dispositivo médico (610, 1654) relacionado con un cuerpo de referencia (604) próximo a la región de interés de una porción de una anatomía de un sujeto a dos o más ángulos para obtener una pluralidad de imágenes bidimensionales (910, 920);

procesar la pluralidad de imágenes bidimensionales para producir información tridimensional relacionada con la 10 región de interés;

asociar, en base a la información tridimensional, un dispositivo médico virtual (1666) con la región de interés en una relación predeterminada con respecto al cuerpo de referencia (604); y

mostrar la asociación como una imagen que muestra el dispositivo médico virtual (610) superpuesto sobre la región de interés (640),

en el que el procedimiento no comprende las etapas de colocar el dispositivo médico (610, 1654) y en el que el procedimiento no comprende la etapa de recolocar el dispositivo médico en tanto que constituya un tratamiento del cuerpo humano o de un animal mediante cirugía.

Cirugia estereotactica asistida por ordenador en base a visualizacion tridimensional. Antecedentes de la invencion La invencion se refiere a un sistema y un procedimiento de cirugia asistida por ordenador (CAS) que usa navegacion estereotactica con visualizacion tridimensional, y mas especificamente a un sistema CAS que es reactivo y no altera el funcionamiento de los procedimientos del flujo de trabajo del quirofano. Un procedimiento actual de insercion de implantes (que consiste en, por ejemplo, una placa y tornillos relacionados) se realiza tipicamente situando la placa en la ubicacion anatomica correspondiente e insertando los tornillos con la ayuda de fluoroscopia. La implantacion de la placa y los sistemas de fijacion a menudo es una tarea dificil ya que los procedimientos de quirofano (OR) son en general minimamente invasivos y, por lo tanto, se consigue su colocacion mediante ensayo y error usando fluoroscopia, tal como, un aparato de brazo en C, es decir, vision de brazo en C. Esto generalmente conduce a la prolongacion de la operacion. Ademas, durante un procedimiento de este tipo, tanto el paciente como el operario estan expuestos a cantidades significativas de radiacion. Ademas, en algunos casos puede ser imposible determinar la posicion de los componentes del implante (por ejemplo, los tornillos en el hueso) con suficiente precision debido a que la imagen fluoroscopica es solo bidimensional. Esto conduce a una colocacion erronea o a la insercion de tornillos de una longitud inapropiada. Esto, a su vez, puede causar altas tasas de revision o incluso lesiones (por ejemplo, una lesion en la articulacion de la cadera) . Con el fin de asegurar que estos componentes de implantes no extruyen el hueso, por lo tanto, a menudo es necesario situar estos componentes de implantes con un margen de error excesivamente grande lejos del borde del hueso. En muchos casos, el resultado es que el implante no puede colocarse como se pretende, y no puede conseguirse la estabilidad biomecanica deseada. En el caso de fracturas del cuello femoral, por ejemplo, el uso de fluororonavegacion convencional no da como resultado ninguna mejora significativa. Actualmente se usan otras tecnologias mas vanguardistas en los quirofanos para facilitar la cirugia que incluye diagnostico por imagen tridimensional (3D) intraoperatorio y sistemas de navegacion basados en tecnologia de seguimiento. Sin embargo, unicamente unos pocos hospitales usan estas tecnologias. La adopcion limitada de estas tecnologias se debe principalmente a su alto coste, el esfuerzo que conlleva la instalacion de estos sistemas, y los cambios resultantes significativos del flujo de trabajo o los procedimientos del quirofano. Por ejemplo, las tecnologias de seguimiento requieren una linea de vision entre el dispositivo de seguimiento y el sistema de deteccion de navegacion. Esto altera el flujo de trabajo normal ya que el cirujano y el resto del personal deben entonces permanecer atentos a los requisitos de la linea de vision del sistema. Ademas, con caracter general, no puede definirse preoperatoriamente la colocacion satisfactoria de un implante principal, como una placa o clavo. Por ejemplo, durante una operacion la colocacion puede hacerse por correspondencia tactil en la superficie del hueso o perforando el hueso para hacer espacio para un clavo intramedular. Ademas, aunque la oposicion del sub-implante o los sub-implantes puede basarse unicamente en imagenes preoperatorias (por ejemplo, fluoroscopia o imagenes TC) , dicha posicion todavia es relativa con respecto a la posicion del implante principal. Por lo tanto, no puede planearse completamente un procedimiento de colocacion preoperatoriamente, pero debe optimizarse durante la operacion. A este respecto, no puede usarse una estereotaxis convencional debido al hecho de que la posicion no puede predefinirse. Por consiguiente, existe la necesidad de un sistema de cirugia asistida por ordenador (CAS) que mejore los procedimientos quirurgicos sin alterar significativamente el flujo de trabajo de quirofano normal. Mas especificamente, existe la necesidad de un diagnostico por imagen 3D combinado y un sistema CAS que puedan integrarse facilmente y facilmente en el entorno clinico. Preferiblemente, un sistema de este tipo sera de bajo coste, facil de instalar y usar, y minimizara los cambios del flujo de trabajo del quirofano. El documento WO2005/087125 describe un sistema quirurgico integrado que incluye un soporte del sujeto y/o un sistema de seguimiento magnetico inalambrico y/o un sistema de registro configurado para registrar la posicion de la parte del cuerpo del sujeto con una imagen de la parte del cuerpo del sujeto y/o un dispositivo de visualizacion y/o un sistema de control que integra las funcionalidades de las partes del sistema quirurgico y/o un interfaz para el cirujano manejable por el cirujano para controlar la operacion del sistema quirurgico integrado. Resumen Un aspecto de la presente invencion es un procedimiento reactivo para poner en funcionamiento un sistema quirurgico asistido por ordenador (CASS) , un programa informatico para poner en funcionamiento un CASS y un CASS de acuerdo con la materia objeto de las reivindicaciones independientes. El procedimiento generalmente comprende detectar informacion relacionada con el implante usando un sistema de diagnostico por imagen;

determinar, en base a la informacion detectada relacionada con el implante, la accion a tomar como parte de la cirugia; y mostrar la informacion posicional relacionada con el implante y la region de interes en base a la accion a tomar.

De acuerdo con este aspecto de la presente invencion, la invencion comprende adquirir dos imagenes fluoroscopicas de la region de interes en dos angulos diferentes.

Adicionalmente, de acuerdo con este aspecto de la presente invencion, la visualizacion comprende adicionalmente procesar la informacion detectada relacionada con el implante estimando el contorno de la region de interes en al menos dos dimensiones en base a la pluralidad de imagenes bidimensionales.

Aun mas adicionalmente de acuerdo con este aspecto de la presente invencion, la deteccion comprende detectar la presencia del cuerpo de referencia en base a uno o mas marcadores fiduciales.

De acuerdo con un aspecto util para entender la invencion, el procedimiento comprende situar un dispositivo medico relacionado con un cuerpo de referencia proximo a una region de interes de una porcion de una anatomia de un sujeto y diagnosticar por imagen la region de interes en dos o mas angulos para obtener una pluralidad de imagenes bidimensionales. En una realizacion ejemplar, el cuerpo de referencia comprende una pluralidad de miembros fiduciales, mas preferiblemente al menos cuatro de dichos marcadores que son visibles para el sistema de diagnostico por imagen. Se prefiere adicionalmente que los marcadores fiduciales comprendan esferas que sean visibles para el sistema de diagnostico por imagen.

De acuerdo con este aspecto de la presente invencion, la pluralidad de imagenes bidimensionales se procesa para producir informacion tridimensional relacionada con la region de interes. Ademas, el procedimiento incluye preferiblemente ademas asociar, en base a la informacion tridimensional, un dispositivo medico virtual con la region de interes y el cuerpo de referencia y mostrar la asociacion como una imagen que muestra el dispositivo medico virtual superpuesto sobre la region de interes.

Adicionalmente, de acuerdo con este aspecto de la presente invencion, el dispositivo medico virtual comprende un implante principal y uno o mas sub-implantes. Ademas, el implante principal virtual se superpone sobre la ubicacion actual del implante real y los sub-implantes virtuales se generan para mostrar su futura posicion. Por consiguiente, los sub-implantes virtuales informan al cirujano de donde se situara el sub-implante real antes de que este sea colocado en la region de interes.

De acuerdo con este aspecto de la presente invencion, el diagnostico por imagen comprende preferiblemente adquirir dos imagenes fluoroscopicas de la region de interes a dos angulos diferentes. Ademas, el procesamiento comprende preferiblemente ademas estimar el contorno de la region de interes en al menos dos dimensiones en base a la pluralidad de imagenes bidimensionales.

Adicionalmente, de acuerdo con este aspecto de la presente invencion, el procesamiento puede comprender adicionalmente formar una imagen tridimensional relacionada con la region de interes en base a la estimacion. En un aspecto preferido adicional, la presente invencion puede aplicarse a un procedimiento de implante quirurgico en el que la region de interes comprende una cabeza femoral, la pluralidad de imagenes bidimensionales comprende las imagenes anteroposterior y axial de la region femoral y la estimacion comprende formar un contorno de la cabeza... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para poner en funcionamiento un sistema quirurgico asistido por ordenador para cirugia estereotactica, que comprende:

diagnosticar por imagen una region de interes (640) y un dispositivo medico (610, 1654) relacionado con un cuerpo de referencia (604) proximo a la region de interes de una porcion de una anatomia de un sujeto a dos o mas angulos para obtener una pluralidad de imagenes bidimensionales (910, 920) ;

procesar la pluralidad de imagenes bidimensionales para producir informacion tridimensional relacionada con la region de interes;

asociar, en base a la informacion tridimensional, un dispositivo medico virtual (1666) con la region de interes en una relacion predeterminada con respecto al cuerpo de referencia (604) ; y

mostrar la asociacion como una imagen que muestra el dispositivo medico virtual (610) superpuesto sobre la region de interes (640) ,

en el que el procedimiento no comprende las etapas de colocar el dispositivo medico (610, 1654) y en el que el procedimiento no comprende la etapa de recolocar el dispositivo medico en tanto que constituya un tratamiento del cuerpo humano o de un animal mediante cirugia.

2. El procedimiento de la reivindicacion 1, que comprende adicionalmente detectar la presencia del cuerpo de referencia (604) en base a uno o mas marcadores fiduciales (616) .

3. El procedimiento de la reivindicacion 1 o 2, en el que el diagnostico por imagen comprende adquirir dos imagenes fluoroscopicas (910, 920) de la region de interes a dos angulos diferentes.

4. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el procesamiento comprende adicionalmente estimar el contorno de la region de interes en al menos dos dimensiones en base a la pluralidad de imagenes bidimensionales (910, 920) .

5. El procedimiento de la reivindicacion 4, en el que el procesamiento comprende adicionalmente formar una imagen tridimensional relacionada con la region de interes (640) en base a la estimacion.

6. El procedimiento de la reivindicacion 4 o 5, en el que la region de interes (640) comprende una cabeza femoral, la pluralidad de imagenes bidimensionales comprende imagenes anteroposteriores y axiales de la region femoral y la estimacion comprende formar un contorno de la cabeza femoral en las imagenes anteroposterior y axial.

7. Programa informatico para hacer funcionar un sistema quirurgico asistido por ordenador para cirugia estereotactica, comprendiendo el sistema un aparato para diagnosticar por imagen una region de interes, comprendiendo el programa informatico conjuntos de instrucciones al ejecutar el sistema quirurgico asistido por ordenador configurado para:

diagnosticar por imagen una region de interes (640) y un dispositivo medico (610, 1654) relacionado con un cuerpo de referencia (604) proximo a la region de interes de una porcion de una anatomia de un sujeto a dos o mas angulos para obtener una pluralidad de imagenes bidimensionales (910, 920) ;

procesar la pluralidad de imagenes bidimensionales para producir informacion tridimensional relacionada con la region de interes;

asociar, en base a la informacion tridimensional, un dispositivo medico virtual (1666) con la region de interes en una relacion predeterminada con respecto al cuerpo de referencia (604) ; y

mostrar la asociacion como una imagen que muestra el dispositivo medico virtual (610) superpuesto sobre la region de interes (640) .

8. Programa informatico de la reivindicacion 7, que comprende adicionalmente conjuntos de instrucciones para detectar la presencia del cuerpo de referencia (604) en base a uno o mas marcadores fiduciales (616) .

9. Programa informatico de la reivindicacion 7 o 8, en el que el diagnostico por imagen comprende adquirir dos imagenes fluoroscopicas (910, 920) de la region de interes a dos angulos diferentes.

10. Programa informatico de cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que el procesamiento comprende adicionalmente estimar el contorno de la region de interes en al menos dos dimensiones en base a la pluralidad de imagenes bidimensionales (910, 920) .

11. Programa informatico de la reivindicacion 10, en el que el procesamiento comprende adicionalmente formar una imagen tridimensional relacionada con la region de interes (640) en base a la estimacion.

12. Programa informatico de la reivindicacion 10 u 11, en el que la region de interes (640) comprende una cabeza femoral, la pluralidad de imagenes bidimensionales comprende las imagenes anteroposterior y axial de la region femoral y la estimacion comprende formar un contorno de la cabeza femoral en las imagenes anteroposterior y axial.

13. Un sistema quirurgico asistido por ordenador, que comprende: un aparato para diagnosticar por imagen una region de interes (640) de una porcion de una anatomia de un sujeto; una memoria que contiene instrucciones ejecutables; y un procesador programado que usa las instrucciones para: recibir dos o mas imagenes bidimensionales (910, 920) de la region de interes y un implante (610, 1654) situado en

la region de interes tomadas a diferentes angulos del aparato,

procesar las dos o mas imagenes bidimensionales para producir informacion tridimensional relacionada con la region de interes y del implante situado en la region de interes, superponer un implante virtual sobre la region de interes en una relacion fija predeterminada con respecto al

implante colocado en base a la informacion tridimensional para formar una imagen, mostrando asi la posicion del implante virtual (1666) con respecto a la region de interes, y generar una seral de visualizacion relacionada con la imagen superpuesta.

14. El sistema de la reivindicacion 13, en el que el aparato comprende un fluoroscopio.

15. El sistema de la reivindicacion 13 o 14, que comprende adicionalmente un sub-implante virtual (1666) relacionado la region de interes y el implante virtual de tal forma que el sub-implante virtual proporcione una estimacion de la ubicacion de un implante real (610, 1654) y uno o mas sub-implantes en la region de interes.

16. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en el que el procesador procesa una o mas imagenes bidimensionales delineando el contorno de la region de interes en dos dimensiones y crea un objeto tridimensional que representa la region de interes.

17. El sistema de la reivindicacion 16, en el que el objeto tridimensional comprende una esfera.

18. El sistema de la reivindicacion 16 o 17, en el que el objeto tridimensional se obtiene de una base de datos y en base a la edad y el genero del paciente.

19. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 13 a 18, en el que el objeto tridimensional se determina en base a puntos de referencia relacionados con la region de interes.