Planificación quirúrgica.

Un procedimiento implementado por ordenador (110) de planificación de al menos una parte de un procedimientoquirúrgico para realizarse en una parte del cuerpo de un paciente,

que comprende:

proporcionar (112) un modelo de forma estadístico de la parte del cuerpo; e

instanciar (116) el modelo de forma estadístico de la parte del cuerpo usando datos derivados de la partedel cuerpo real del paciente, caracterizado porque el modelo de forma estadístico incorpora datos querepresentan al menos una parte de un procedimiento quirúrgico planeado para realizarse en una partecorrespondiente del cuerpo real del paciente y en el que la instanciación del modelo de forma estadístico dela parte del cuerpo también se adapta la parte del procedimiento quirúrgico planeado para reflejar laanatomía de la parte del cuerpo real del paciente para planificar automáticamente (118) la parte delprocedimiento quirúrgico planeado.

Planificación quirúrgica La presente invención se refiere a un procedimiento implementado por ordenador para la planificación o la generación automática de datos o información de planificación para al menos una parte de un procedimiento quirúrgico que se puede o se va a realizar en una parte del cuerpo de un paciente.

Las técnicas quirúrgicas guiadas por imágenes pueden hacer uso de imágenes de los pacientes en la fase de planificación, por ejemplo, en procedimientos para implantar una prótesis de articulación ortopédica para determinar la posición apropiada para los componentes de la prótesis de articulación.

Comúnmente, un cirujano usará imágenes del paciente en la fase de planificación, las cuales serán manipulados por parte del cirujano en la identificación de la mejor manera de realizar el procedimiento. Este proceso puede llevar mucho tiempo. También puede requerir habilidades considerables por parte del cirujano, con el riesgo de errores cuando el proceso se realiza incorrectamente.

El documento WO 99/59106 describe un sistema de ordenador que incluye un módulo escultor, y un módulo ejecutor y clínico. El módulo escultor se utiliza para identificar puntos anatómicos en imágenes de rayos X y ópticas de un paciente que lleva un dispositivo de calibración. Los datos de las imágenes calibradas son almacenados por el módulo ejecutor y se utilizan a continuación para modificar o personalizar un modelo de almacenamiento de cráneo del paciente que incluye un número de elementos separados. El modelo personalizado del cráneo de los pacientes se puede mostrar a un usuario mediante el módulo clínico y el usuario puede utilizar el módulo clínico para planear un procedimiento de ortodoncia usando las imágenes mostradas del cráneo del paciente.

El documento EP 1348394 describe un programa de ordenador y un procedimiento asistido por ordenador para la planificación del tratamiento preoperatorio, en el que un modelo genérico de una parte del cuerpo de un paciente se deforma utilizando puntos de referencia anatómicos de imágenes de rayos X fluorescentes en 2D proyectadas del paciente. El modelo deformado a continuación puede ajustarse con el cuerpo del paciente y se utiliza para la navegación quirúrgica o planificación del tratamiento preoperatorio.

El documento US 2004/171924 describe un procedimiento y un sistema para ayudar en la selección y en la planificación de un procedimiento quirúrgico y en la selección de una prótesis para el procedimiento. En un enfoque sin imágenes, una sonda rastreable se utiliza para contactar con un número de puntos de referencia anatómicos para cada hueso para transformarse en un modelo 3-D para crear un modelo 3-D específico de los pacientes del hueso del paciente. Alternativamente, una sonda ultrasónica o una imagen fluoroscópica se pueden utilizar para transformar el modelo para producir un modelo específico del paciente. La planificación preoperatoria se puede realizar mediante la captura de imágenes en movimiento o imágenes e información del sensor. Esos datos pueden ser analizados para seleccionar un implante y un tipo de procedimiento. La forma en dos partes de las reivindicaciones 1 y 10 se basa en este documento.

La presente invención proporciona una técnica para la planificación de un procedimiento quirúrgico, que hace uso de un modelo de forma estadístico de la anatomía del paciente.

En consecuencia, en un primer aspecto, la invención proporciona un procedimiento implementado por ordenador de planificación de al menos una parte de un procedimiento quirúrgico para realizarse en una parte del cuerpo de un paciente, que comprende: proporcionar un modelo de forma estadístico de la parte del cuerpo; e instanciar el modelo de forma estadístico de la parte del cuerpo usando los datos derivados de la parte del cuerpo real del paciente, caracterizado porque el modelo de forma estadístico incorpora datos que representan al menos una parte de un procedimiento quirúrgico planeado para realizarse en una parte del cuerpo real correspondiente del paciente y en el que la instanciación del modelo de forma estadístico de la parte del cuerpo también se adapta a la parte del procedimiento quirúrgico planeado para reflejar la anatomía de la parte del cuerpo real del paciente para planificar automáticamente la parte del procedimiento quirúrgico planeado.

El procedimiento de la presente invención tiene la ventaja de que puede reducir la necesidad de profesionales de la medicina implicados en la planificación del procedimiento quirúrgico (que podrían ser cirujanos o técnicos) para realizar los análisis de los datos de las imágenes del paciente. Esto puede reducir el tiempo de cálculo necesario durante la etapa de planificación de un procedimiento. Puede haber un requisito reducido para la recogida de datos de las imágenes. La habilidad que se requiere del usuario puede ser menor que la que se requiere usando ciertas técnicas existentes. Por otra parte, el modelo de forma estadístico se puede calcular sobre la base de datos de procedimientos históricos, que pueden ayudar a optimizar la fiabilidad de los cálculos. La técnica de la presente invención también se puede utilizar en la formación de cirujanos.

El modelo de forma estadístico se puede basar en al menos uno de datos de rayos X, CT, formación de imágenes por resonancia magnética (MRI) y exploración por ultrasonidos. Se prefiere particularmente el uso de datos de exploración CT. Se conoce el uso de estos datos para generar un modelo de la anatomía de un paciente, por ejemplo a partir de Lavallee S et al 1995, “Computer assisted spinal surger y using anatomy base registration”, en Taylor RH et al (Eds) : “Registration for Computer Integrated Surger y : Methodology, State of the Art”, Cambridge

Mass, páginas 425-449, y a partir de Chan C S K et al, “Cadaver validation of the use of ultrasound for 3D model instantiation of bony anatomy in image guided orthopaedic surger y ”, en las Actas del MICCAI 2004.

La presente invención implica la recopilación de dichos datos de exploración de numerosos pacientes para establecer una biblioteca de datos. Los datos de la biblioteca pueden someterse a análisis estadístico para generar un modelo de forma estadístico que representa la variación en la forma de los datos en la biblioteca en una forma compacta, es decir, utilizando un pequeño número de grados de libertad. De esta manera, es posible basarse en datos limitados del paciente real para construir una imagen fiable de la anatomía del paciente.

Los datos anatómicos del paciente se pueden generar utilizando técnicas de exploración. Se pueden generar utilizando una herramienta de puntero.

Preferiblemente, el procedimiento de la invención incluye la incorporación en el modelo virtual de una representación de un componente de hardware que se va a utilizar en el procedimiento. El componente de hardware puede representarse mediante los datos en al menos cinco grados de libertad, idealmente seis grados de libertad, para definir adecuadamente la posición y la orientación del componente. Esta información puede entonces ser utilizada para obtener instrucciones para la posterior realización del procedimiento quirúrgico.

Ejemplos de componentes de hardware que podrían representarse en el modelo virtual incluyen instrumentos quirúrgicos e implantes (incluyendo componentes de prótesis ortopédicas de articulaciones) .

El procedimiento debe incorporar suficientes datos en el modelo virtual en relación con el componente de hardware que sea necesario para establecer únicamente la posición y la orientación del componente. Por ejemplo, menos datos podrían ser necesarios en relación con un componente que es rotacionalmente simétrico al que se requiere para otros componentes. Por ejemplo, los datos en cinco grados de libertad pueden ser suficientes en relación con un componente simétrico, como el componente acetabular de una prótesis de articulación de cadera, mientras que los datos en seis grados de libertad pueden ser necesarios en relación con el componente femoral de una prótesis de articulación de cadera.

Puede ser preferible para la técnica utilizada crear el modelo de paciente para implicar el análisis de los componentes principales.

Preferiblemente, la técnica utilizada para crear el modelo de paciente implica la identificación de los puntos de la imagen del paciente con puntos correspondientes en una base de datos de imágenes, y que forma el modelo de paciente. El modelo de paciente incluye preferentemente el modelo promedio y modos de variación alrededor de este promedio. La generación del modelo de paciente implica preferiblemente un análisis... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento implementado por ordenador (110) de planificación de al menos una parte de un procedimiento quirúrgico para realizarse en una parte del cuerpo de un paciente, que comprende:

proporcionar (112) un modelo de forma estadístico de la parte del cuerpo; e instanciar (116) el modelo de forma estadístico de la parte del cuerpo usando datos derivados de la parte del cuerpo real del paciente, caracterizado porque el modelo de forma estadístico incorpora datos que representan al menos una parte de un procedimiento quirúrgico planeado para realizarse en una parte correspondiente del cuerpo real del paciente y en el que la instanciación del modelo de forma estadístico de la parte del cuerpo también se adapta la parte del procedimiento quirúrgico planeado para reflejar la anatomía de la parte del cuerpo real del paciente para planificar automáticamente (118) la parte del procedimiento quirúrgico planeado.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el modelo de forma estadístico se basa en al menos uno de datos de exploración de rayos X, CT, electromagnética y ultrasonidos.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los datos que representan la parte del plan quirúrgico 15 comprende un número de puntos.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una representación de un componente de hardware a utilizar en el procedimiento se incorpora en el modelo de forma estadístico.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el componente de hardware comprende un instrumento quirúrgico.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el componente de hardware comprende un implante.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la posición y orientación del componente de hardware está representado por datos en al menos cinco grados de libertad.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el modelo de forma estadístico incorpora datos

suficientes en relación con el componente de hardware para establecer de manera única la posición y la orientación 25 del componente de hardware.

9. Un producto de programa de ordenador que comprende un medio legible por ordenador que soporta un código de programa de ordenador ejecutable por un dispositivo de procesamiento de datos para proporcionar el procedimiento de la reivindicación 1.

10. Un aparato (400) para planificar al menos una parte de un procedimiento quirúrgico para realizarse en una parte

del cuerpo de un paciente, que comprende un dispositivo de procesamiento de datos (402) y una memoria (406) que almacena instrucciones de programa de ordenador que pueden configurar el dispositivo de procesamiento de datos para:

proporcionar un modelo de forma estadístico de la parte del cuerpo; y

instanciar el modelo de forma estadístico de la parte del cuerpo usando los datos derivados de parte del

cuerpo real del paciente, caracterizado porque el modelo de forma estadístico incorpora datos que representan al menos una parte de un procedimiento quirúrgico planeado para realizarse en una parte correspondiente del cuerpo real del paciente y porque las instrucciones de programa de ordenador configuran también el dispositivo de procesamiento de datos de tal manera que la instanciación del modelo de forma estadístico también se adapta a la parte del procedimiento quirúrgico planeado para reflejar la anatomía de la parte del cuerpo real del paciente para planificar automáticamente la parte del procedimiento quirúrgico planeado.