Procedimiento y dispositivo para el registro de movimientos de un cuerpo.

Procedimiento para el registro de la posición, la orientación o el movimiento de al menos una parte de un cuerpo de un paciente dispuesto en un espacio de objeto por medio de un reconocimiento electrónico de imágenes con ayuda de al menos una cámara de toma de imágenes (5,

6, 7), comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas de procedimiento:

a) conectar al menos un marcador gráfico a al menos una parte del cuerpo, conociéndose al menos una característica geométrica de descripción de tamaño del marcador gráfico;

b) crear una imagen de al menos el área de la parte del cuerpo que contiene el marcador gráfico mediante la cámara de toma de imágenes;

c) transferir la imagen a un dispositivo de procesamiento (14) electrónico como archivo de imagen;

d) en el espacio de imagen del archivo de imagen, localizar la imagen del marcador gráfico contenida en el archivo de imagen aplicando un procedimiento de reconocimiento de imágenes automatizado al archivo de imagen;

e) determinar la característica de descripción de tamaño del marcador gráfico en el espacio de imagen;

f) determinar la posición y/o la orientación del marcador gráfico en el espacio de objeto con respecto a la cámara de toma de imágenes (5, 6, 7) con ayuda de la característica de descripción de tamaño en el espacio de imagen y en el espacio de objeto;

g) transferir los datos determinados con respecto a la posición del marcador gráfico en el espacio de objeto a una memoria de datos.

Procedimiento y dispositivo para el registro de movimientos de un cuerpo.

La invenciïn se refiere a un procedimiento para registrar la posiciïn, la orientaciïn o el movimiento de una parte del cuerpo de un paciente por medio de reconocimiento electrïnico de imïgenes segïn la reivindicaciïn de patente 1, y a un dispositivo para registrar la posiciïn, la orientaciïn o el movimiento de una parte del cuerpo de un paciente o un instrumento mïdico segïn el preïmbulo de la reivindicaciïn de patente 21.

Se emplean mïtodos para registrar la posiciïn, la orientaciïn espacial, o trayectorias de movimiento, al menos de partes del cuerpo humano, o en general de partes del cuerpo de pacientes o dispositivos correspondientes, respectivamente, en una variedad de campos diferentes, basados, por ejemplo, en la ciencia y la investigaciïn, desde el campo mïdico a la producciïn audiovisual y se conocen, por ejemplo por los documentos WO 2004/023783 o DE 103 39 241.

Se conoce, por ejemplo, registrar la posiciïn, la orientaciïn o el movimiento de extremidades del cuerpo por medio de detectores mecïnicos o electromecïnicos, y transferir los datos obtenidos preferentemente a medios de almacenamiento y procesamiento electrïnicos. De este modo es posible generar, por ejemplo, evaluaciones de movimiento dentro del ïmbito de la supervisiïn del entrenamiento de atletas; es posible, basïndose en los datos de posiciïn y movimiento obtenidos, controlar actuadores mecïnicos tales como brazos de robot o generar visualizaciones digitales en el campo del cine y los medios audiovisuales; o los datos obtenidos se utilizan, por ejemplo, como apoyo en el diagnïstico o tratamiento mïdico.

Ademïs de los detectores mecïnicos o electromecïnicos para la determinaciïn de la posiciïn, la orientaciïn o el movimiento de extremidades del cuerpo o partes del cuerpo, se conocen ademïs sistemas de detecciïn sin contacto que funcionan, por ejemplo, ïpticamente o con ultrasonidos y similares. En el caso de tales sistemas de detecciïn sin contacto conocidos, las partes del cuerpo que van a evaluarse se dotan en primer lugar generalmente de reflectores o puntos de iluminaciïn que pueden seguirse fïcilmente, tales como, por ejemplo, diodos emisores de luz pegados o similares. A continuaciïn se registra la secuencia de movimientos que va a estudiarse apuntando una unidad de sensor o una cïmara de grabaciïn de imïgenes, respectivamente, hacia las partes del cuerpo dotadas de los puntos de iluminaciïn, y generando despuïs correspondientes registros de pelïcula o imïgenes, respectivamente, de las partes del cuerpo o puntos de iluminaciïn, respectivamente.

Ademïs, en el campo mïdico, se conocen dispositivos para la detecciïn de la posiciïn y para la navegaciïn, respectivamente, de instrumentos mïdicos, por ejemplo instrumentos quirïrgicos, cuya posiciïn o cuya trayectoria de movimiento se sigue de manera similar al menos por segmentos del instrumento mïdico. De este modo el cirujano puede, por ejemplo por medio de un manipulador controlado manualmente, realizar un trabajo mïs preciso que a mano porque mediante el manipulador, el instrumento mïdico puede dirigirse de manera mïs precisa debido al seguimiento de la posiciïn y debido a una transmisiïn de movimiento, y pueden compensarse de ese modo imprecisiones o temblores del cirujano. Ademïs, tales dispositivos para la detecciïn de la posiciïn o para la navegaciïn, respectivamente, de instrumentos mïdicos se utilizan en la denominada medicina robïtica, por ejemplo para el fresado controlado automïticamente del cuello femoral con vistas al posterior anclaje de una endoprïtesis de articulaciïn de cadera.

Tales procedimientos y dispositivos conocidos, respectivamente, para registrar la posiciïn, la orientaciïn o el movimiento de partes del cuerpo de pacientes y dispositivos, respectivamente, para el seguimiento de movimientos de instrumentos mïdicos son, sin embargo, por un lado en la mayorïa de los casos complicados, y ademïs, permiten como mucho una precisiïn media con respecto a la determinaciïn de la posiciïn o la orientaciïn espacial, respectivamente, durante el registro. Para aumentar la precisiïn, en el caso de los procedimientos o dispositivos conocidos, respectivamente, es necesario uniformemente calibrar la posiciïn relativa entre la parte del cuerpo o instrumento que se sigue y el sistema sensor de seguimiento de manera complicada, para de ese modo poder realizar las afirmaciones cuantitativas exactas deseadas sobre la orientaciïn o las curvas de movimiento, respectivamente, de las partes del cuerpo o instrumentos que se siguen, en el que adicionalmente con cada cambio importante entre la parte del cuerpo o instrumento que se sigue y el sistema sensor de seguimiento, es necesaria una nueva calibraciïn para eliminar errores de mediciïn.

Con estos antecedentes, el objetivo de la presente invenciïn es proporcionar un procedimiento para registrar la posiciïn, la orientaciïn o los movimientos de partes del cuerpo y un dispositivo para el seguimiento de la posiciïn y el movimiento, respectivamente, de partes del cuerpo o instrumento mïdicos, mediante el cual se solucionen los inconvenientes existentes mencionados de la tïcnica anterior. Mïs preferentemente, mediante esto se conseguirï un alto grado de automatizaciïn asï como una precisiïn muy alta de determinaciïn de la posiciïn; el procedimiento y el dispositivo se utilizarïn ademïs con un gasto en equipamiento particularmente bajo con al mismo tiempo una flexibilidad particularmente alta, y se minimizarï la reacciïn sobre el objeto o parte del cuerpo y sobre el paciente, respectivamente, debida al registro y la mediciïn, respectivamente.

Este objetivo se soluciona mediante un procedimiento segïn la reivindicaciïn de patente 1 y mediante un dispositivo que comprende las caracterïsticas de la reivindicaciïn de patente 21, respectivamente.

Formas de realizaciïn preferidas son objeto de las reivindicaciones dependientes.

El procedimiento segïn la invenciïn sirve para registrar la posiciïn, la orientaciïn o el movimiento de al menos una parte de un cuerpo de un paciente. Por motivos de simplicidad y uniformidad, el tïrmino “paciente” se utiliza de manera sistemïtica, sin que ello implique, sin embargo, limitaciïn alguna de la invenciïn a los campos mïdicos. Ademïs, el tïrmino “paciente” en el contexto de la presente invenciïn ha de entenderse, en el sentido mïs amplio, como sinïnimo de “ser vivo que va a observarse”.

En la presente memoria, dicha al menos una parte del cuerpo del paciente se dispone en primer lugar en un espacio de objeto y pueden tomarse imïgenes del mismo por medio de al menos una cïmara de toma de imïgenes para dar un espacio de imagen. La diferenciaciïn entre “espacio de objeto” y “espacio de imagen” se realiza en la presente memoria para poder realizar una diferenciaciïn conceptual clara entre las relaciones geomïtricas en el objeto o el paciente, respectivamente, por un lado (espacio de objeto) , y las relaciones geomïtricas dentro de la imagen (espacio de imagen) generada por la cïmara de toma de imïgenes.

Dentro del alcance del procedimiento segïn la invenciïn, en la presente memoria en una primera etapa de procedimiento a) se conecta al menos un marcador grïfico a al menos una parte del cuerpo del paciente. En estecaso, se conoce al menos una caracterïstica de tamaïo geomïtrica del marcador grïfico. ïnicamente como ejemplo ilustrativo, pero en absoluto limitativo de un marcador grïfico de este tipo que va a conectarse a la parte del cuerpo del paciente, se menciona un marcador pegado circular como el caso mïs simple, consistiendo en el caso del marcador simple circular la caracterïstica de tamaïo en el diïmetro conocido del marcador circular en el espacio de objeto.

En una etapa de procedimiento adicional b) , se genera entonces una imagen de al menos el ïrea de la parte del cuerpo que comprende el marcador grïfico mediante la cïmara de toma de imïgenes.

Entonces, en una etapa de procedimiento adicional c) , se lleva a cabo una transferencia de la imagen como archivo de imagen, por ejemplo una imagen en pïxeles, desde la cïmara de toma de imïgenes a un dispositivo procesador o de almacenamiento electrïnico, respectivamente.

En una etapa de procedimiento adicional d) , dentro del espacio de imagen del archivo de imagen, se lleva a cabo entonces una localizaciïn automïtica de la imagen del marcador grïfico contenida en el archivo de imagen por medio de una aplicaciïn de un procedimiento de reconocimiento de imïgenes mediante el dispositivo procesador al archivo de imagen.

Durante una etapa de procedimiento... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el registro de la posiciïn, la orientaciïn o el movimiento de al menos una parte de un cuerpo de un paciente dispuesto en un espacio de objeto por medio de un reconocimiento electrïnico de imïgenes con ayuda de al menos una cïmara de toma de imïgenes (5, 6, 7) , comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas de procedimiento:

a) conectar al menos un marcador grïfico a al menos una parte del cuerpo, conociïndose al menos una caracterïstica geomïtrica de descripciïn de tamaïo del marcador grïfico;

b) crear una imagen de al menos el ïrea de la parte del cuerpo que contiene el marcador grïfico mediante la cïmara de toma de imïgenes;

c) transferir la imagen a un dispositivo de procesamiento (14) electrïnico como archivo de imagen;

d) en el espacio de imagen del archivo de imagen, localizar la imagen del marcador grïfico contenida en el archivo de imagen aplicando un procedimiento de reconocimiento de imïgenes automatizado al archivo de imagen;

e) determinar la caracterïstica de descripciïn de tamaïo del marcador grïfico en el espacio de imagen;

f) determinar la posiciïn y/o la orientaciïn del marcador grïfico en el espacio de objeto con respecto a la cïmara de toma de imïgenes (5, 6, 7) con ayuda de la caracterïstica de descripciïn de tamaïo en el espacio de imagen y en el espacio de objeto;

g) transferir los datos determinados con respecto a la posiciïn del marcador grïfico en el espacio de objeto a una memoria de datos.

2. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 1, caracterizado por que, para el registro de un cambio de ubicaciïn del marcador grïfico o de una secuencia de movimientos de la parte del cuerpo, se repiten las etapas de procedimiento b) a g) .

3. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 1 o 2, caracterizado por que al menos un marcador grïfico estï conectado, respectivamente, a al menos dos partes del cuerpo que pueden moverse relativamente.

4. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que al menos dos marcadores grïficos estïn conectados a dicha al menos una parte del cuerpo.

5. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que estïn previstas al menos dos cïmaras de toma de imïgenes (5, 6, 7) para la toma de imïgenes de dicho al menos un marcador grïfico.

6. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que al menos dos marcadores grïficos asociados a direcciones espaciales diferentes estïn conectados a al menos una parte del cuerpo, estando prevista una cïmara de toma de imïgenes (5, 6, 7) propia para cada una de dichas direcciones espaciales.

7. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 6, caracterizado por que las diferentes direcciones espaciales corresponden a un sistema de coordenadas cartesianas.

8. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que los datos de posiciïn determinados se utilizan con fines ortopïdicos o dentales, o para la captaciïn de movimientos del maxilar inferior.

9. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que el marcador grïfico presenta una pluralidad o una multiplicidad de elementos (13) geomïtricos, presentando cada uno de dichos elementos (13) geomïtricos al menos una referencia geomïtrica definida, conocida, a un punto fijo del marcador grïfico.

10. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 9, caracterizado por que se codifican unidades de informaciïn por medio de una disposiciïn caracterïstica de los elementos (13) geomïtricos entre sï y/o con respecto a un punto fijo del marcador grïfico.

11. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que el marcador grïfico estï conectado por fricciïn o por adhesiïn a un ïrea de la superficie de la parte del cuerpo.

12. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 3 y la reivindicaciïn 11, caracterizado por que, dependiendo de la posiciïn relativa determinada de dichas al menos dos partes del cuerpo, se produce una correcciïn de los datos de mediciïn determinados con ayuda de valores empïricos para los desplazamientos que se producen entre la superficie de la piel y el esqueleto dependiendo de la posiciïn relativa de las partes del cuerpo.

13. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que el marcador grïfico estï conectado a una parte del esqueleto.

14. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que el marcador grïfico estï conectado a al menos un diente del maxilar superior o inferior.

15. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 14, caracterizado por que la orientaciïn del eje de la articulaciïn temporomandibular y de los cïndilos se determina automïticamente mediante el dispositivo procesador (14) a partir de los datos de posiciïn o movimiento determinados del maxilar inferior.

16. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 14 o 15, caracterizado por que los datos de posiciïn o movimiento determinados del maxilar inferior se relacionan con un punto situado sobre el eje de la articulaciïn temporomandibular por medio de una transformaciïn de coordenadas.

17. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizado por que los datos relevantes para la odontologïa o la tïcnica dental tales como la posiciïn y la dislocaciïn del eje condilar, el recorrido y la inclinaciïn de la trayectoria condilar, el ïngulo de Bennett, desplazamiento lateral y similares, se derivan automïticamente a partir de los datos de posiciïn o movimiento determinados por medio del dispositivo procesador (14) .

18. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones 14 a 17, caracterizado por que la orientaciïn de cualquier punto del maxilar inferior se determina a partir de los datos de posiciïn o movimiento determinados, asï como con ayuda de datos craneales por medio del dispositivo procesador (14) .

19. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones 14 a 18, caracterizado por que los datos caracterïsticos para el ajuste de articuladores dentales se derivan a partir de los datos de posiciïn o movimiento determinados por medio del dispositivo procesador (14) .

20. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones 14 a 19, caracterizado por que, se dispone una placa para morder sobre el arco dental del maxilar inferior mediante masa para morder, estando conectada la placa para morder a al menos un marcador grïfico.

21. Dispositivo para el registro la posiciïn, la orientaciïn o el movimiento de al menos una parte del cuerpo de un paciente o de un instrumento mïdico, comprendiendo el dispositivo al menos un marcador grïfico que puede conectarse a la parte de objeto y al menos una cïmara de toma de imïgenes (5, 6, 7) , estando configurada la cïmara de toma de imïgenes (5, 6, 7) para generar al menos una imagen de la parte de objeto que comprende el marcador grïfico, comprendiendo ademïs el dispositivo un dispositivo procesador (14) para el procesamiento automatizado de informaciïn de imagen contenida en la imagen, caracterizado por que, se conoce al menos una caracterïstica geomïtrica de descripciïn de tamaïo del marcador grïfico y puede grabarse en una memoria del dispositivo procesador (14) , estando configurado el dispositivo procesador (14) para determinar la posiciïn, la orientaciïn y/o la trayectoria de movimiento del marcador grïfico con respecto a la cïmara de toma de imïgenes (5, 6, 7) con ayuda de la caracterïstica de descripciïn de tamaïo conocida, asï como con ayuda de sus dimensiones en el espacio de imagen.

22. Dispositivo segïn la reivindicaciïn 21, caracterizado por que presenta al menos dos marcadores grïficos, estando cada uno de los marcadores grïficos respectivamente asociado a una de entre al menos dos partes de objeto mïviles relativamente.

23. Dispositivo segïn la reivindicaciïn 21 o 22, caracterizado por al menos dos marcadores grïficos, estando los al menos dos marcadores grïficos asociados a la misma parte de objeto.

24. Dispositivo segïn una de las reivindicaciones 21 a 23, caracterizado por al menos dos cïmaras de toma de imïgenes (5, 6, 7) para el registro de imïgenes de dicho al menos un marcador grïfico.

25. Dispositivo segïn una de las reivindicaciones 21 a 24, caracterizado por que al menos dos marcadores grïficos dispuestos en direcciones espaciales diferentes estïn asociados a al menos una parte de objeto, comprendiendo el dispositivo una cïmara de toma de imïgenes (5, 6, 7) propia para cada direcciïn espacial.

26. Dispositivo segïn la reivindicaciïn 25, caracterizado por que las diferentes direcciones espaciales corresponden a un sistema de coordenadas cartesianas.

27. Dispositivo segïn una de las reivindicaciones 21 a 26, caracterizado por que el marcador grïfico comprende una pluralidad o una multiplicidad de elementos (13) geomïtricos, presentando cada uno de dichos elementos (13) geomïtricos en el espacio de objeto al menos una referencia geomïtrica definida, conocida, a un punto fijo del marcador grïfico.

28. Dispositivo segïn la reivindicaciïn 27, caracterizado por que se codifican unas unidades de informaciïn mediante una disposiciïn caracterïstica de los elementos (13) geomïtricos entre sï y/o con respecto a un punto fijo del marcador grïfico.

29. Dispositivo segïn una de las reivindicaciones 21 a 28, caracterizado por que el dispositivo estï configurado para una conexiïn por fricciïn o por adhesiïn del marcador grïfico a un ïrea de la superficie del cuerpo.

30. Dispositivo segïn una de las reivindicaciones 21 a 29, caracterizado por que el dispositivo estï configurado para conectar el marcador grïfico a una parte del esqueleto. 10

31. Dispositivo segïn una de las reivindicaciones 21 a 30, caracterizado por que el dispositivo comprende una disposiciïn de fijaciïn (10, 11, 12) para conectar el marcador grïfico a al menos un diente del maxilar superior o inferior.

32. Dispositivo segïn una de las reivindicaciones 21 a 31, caracterizado por que el dispositivo comprende un aparato (2) para fijar la cïmara de toma de imïgenes con respecto a una parte del cuerpo o del esqueleto.

33. Dispositivo segïn la reivindicaciïn 31 o 32, caracterizado por que el dispositivo procesador (14) puede conectarse a una unidad (16) de pantalla, estando configurados dicho dispositivo procesador (14) o dicha unidad

(16) de pantalla, con ayuda de la posiciïn, la orientaciïn y/o la trayectoria de movimiento determinadas de dicho al menos un marcador grïfico, para la determinaciïn automïtica o para la visualizaciïn grïfica o numïrica de relaciones relevantes para la odontologïa, tales como la posiciïn y la dislocaciïn del eje condilar, el recorrido y la inclinaciïn de la trayectoria condilar, el ïngulo de Bennett, el desplazamiento lateral, el diagrama de Posselt y similares.

34. Dispositivo segïn una de las reivindicaciones 31 a 33, caracterizado por que el dispositivo estï configurado para la determinaciïn automïtica de datos caracterïsticos para el ajuste de articuladores dentales.