Método y aparato para corregir un error en el registro conjunto de sistemas de coordenadas usados para representar objetos visualizados durante la estimulación guiada del cerebro.

Un aparato para corregir un error en la colocación de una representación de un dispositivo seguido (20) en relación con una representación de una superficie del cuero cabelludo (32) de una cabeza (30),

en donde las representaciones del dispositivo seguido y de la superficie del cuero cabelludo son generadas en conexión con la realización de una estimulación guiada del cerebro ("NBS") mediante el uso de un dispositivo de bobina de inducción de estimulación magnética transcraneal ("TMS"), el aparato comprende:

un procesador (12) adaptado para realizar un proceso de NBS que incluye los pasos de:

recibir una información de la distancia representativa de una distancia real entre el dispositivo seguido (20) y la superficie del cuero cabelludo (32); y

corregir unos datos de registro conjunto mediante el uso de la información de la distancia, en donde los datos de registro conjunto son generados a partir de correlacionar un sistema de coordenadas de usado para representar la cabeza (30) del sujeto en datos de la imagen con un sistema de coordenadas usado para representar el lugar de los seguidores reflectantes (24) fijados en la superficie del cuero cabelludo (32) del sujeto y al dispositivo seguido (20), y un dispositivo de entrada (14) y/o un sensor de proximidad (22) acoplado al procesador (12) y para suministrar al procesador (12) la información de la distancia.

Método y aparato para corregir un error en el registro conjunto de sistemas de coordenadas usados para representar objetos visualizados durante la estimulación guiada del cerebro Campo de la invención La presente invención se refiere generalmente a la estimulación magnética transcraneal y, más particularmente, a visualizar una representación precisa de una bobina de inducción de estimulación magnética transcraneal en relación con la cabeza de un sujeto durante la estimulación guiada del cerebro.

Antecedentes de la invención La estimulación magnética transcraneal ("TMS") usa una bobina de inducción en la que se genera un campo magnético variable con el tiempo para inducir un campo eléctrico ("E-field") dentro del cerebro. Las neuronas en los lugares del cerebro expuestos a un campo eléctrico suficientemente fuerte serán activadas, o estimuladas. En la estimulación magnética guiada del cerebro ("NBS") , el campo eléctrico inducido en el cerebro por un dispositivo de bobina de inducción de la TMS se muestra como una superposición sobre una visualización gráfica de una representación anatómica del cerebro del sujeto. Viendo la visualización, un usuario puede visualizar el campo eléctrico inducido en el cerebro y, por lo tanto, interactivamente colocar el dispositivo de bobina de inducción de la TMS, en tiempo real, en relación con el cerebro para estimular un sitio objetivo en el cerebro.

La siguiente adquisición de datos y los pasos de procesamiento son típicamente realizados como parte de la NBS.

1. Una representación de datos segmentados del cuero cabelludo o superficie de la cabeza de un sujeto se genera a partir de datos representativos de la configuración anatómica de la cabeza del sujeto. Típicamente, los datos representativos de imágenes de la formación de imágenes por resonancia magnética ("MRI") bidimensional ("2D") de la cabeza del sujeto, que fueron previamente obtenidos mediante el uso de técnicas de MRI convencionales, y en donde se procesan las imágenes que incluyen al menos el cerebro, las porciones superiores del cráneo y el tejido adherido y el cartílago mediante el uso de algoritmos de soporte lógico bien conocidos, para generar una representación tridimensional ("3D") volumétrica de la cabeza. A continuación se procesa la representación tridimensional de la cabeza, mediante el uso de algoritmos de soporte lógico bien conocidos para generar una representación de datos segmentados de la superficie de la cabeza del sujeto.

2. Se ponen en práctica unos elementos de seguimiento para disponer que el lugar y la orientación de un dispositivo de bobina de inducción de una TMS con respecto a la cabeza de un sujeto puedan ser seguidos. Como es convencional en la técnica, unos marcadores reflectantes fácilmente identificables (seguidores) se colocan en unos puntos seleccionados en la cabeza del sujeto y también en el dispositivo de bobina de la TMS para permitir el registro automático de las coordenadas de los puntos en 3D. Cuando las coordenadas de al menos tres de tales puntos en la cabeza y de al menos tres de tales puntos en el dispositivo de bobina de la TMS han sido registrados, los valores de las coordenadas de todos los seis grados de libertad de estos objetos han sido determinados. Por ejemplo, los seguidores en el dispositivo de bobina de la TMS pueden ser una porción de un dispositivo de seguimiento unido al dispositivo de bobina de la TMS, como está descrito en la Solicitud de Patente de EEUU de DISPOSITIVO DE BOBINA DE INDUCCIÓN DE LA ESTIMULACIÓN MAGNÉTICA TRANSCRANEAL CON UNA PORCIÓN DE UNIÓN PARA RECIBIR EL DISPOSITIVO DE SEGUIMIENTO, Serie Nº 11/847.511 presentada el 30 de Agosto de 2007, cedida al cesionario de esta solicitud e incorporada aquí por referencia. Las coordenadas de los seguidores se registran mediante el uso de una cámara especializada, como es convencional en la técnica.

3. Se realiza un procedimiento de registro conjunto, el cual correlaciona los datos representativos de las posiciones de los seguidores en el dispositivo de bobina de la TMS y en la cabeza del sujeto durante una calibración de seguimiento con los datos de la imagen a partir de los cuales se genera la representación tridimensional de la cabeza del sujeto. Típicamente, en una calibración de seguimiento se colocan varios puntos de referencia en la cabeza en los que los seguidores está situados, tal como puntos en cada oreja y en la nariz, se señalan en las imágenes bidimensionales de la MRI o, si está disponible, la imagen volumétrica tridimensional de la cabeza. Los mismos puntos se señalan también en la cabeza del sujeto mediante el uso de un seguidor de pluma de digitalización, que también incluye seguidores reflectantes. A continuación se recogen los datos de seguimiento representativos de las posiciones de los seguidores en el dispositivo de bobina de la TMS y en la cabeza del sujeto cuando cada uno de los puntos es señalado por el seguidor de pluma. Después de realizar tales correspondencias punto a punto o concordancias punto a punto, se calcula una transformación que alinea el sistema de coordenadas usado para representar la cabeza en los datos de la imagen de la MRI con el sistema de coordenadas usado para representar las posiciones relativas de los seguidores durante la calibración. Se puede mejorar la calidad de la transformación, por ejemplo, al menos en el sentido de los mínimos cuadrados, realizando una concordancia punto a punto adicional que, a su vez, mejora la precisión de la NBS.

4. En una visualización de la NBS, se muestra típicamente lo siguiente: una representación gráfica del dispositivo de bobina de la TMS, en particular preferiblemente sólo la carcasa del dispositivo de bobina de la TMS en el que están contenidos los devanados de la bobina, en relación con una representación gráfica del cuero cabelludo; una representación gráfica de una porción del cerebro en una profundidad seleccionada; y el campo eléctrico

inducido en la porción del cerebro por el dispositivo de bobina de la TMS como una superposición sobre la representación de la porción del cerebro. De este modo, la visualización provee al usuario de una representación visual de la posición y la orientación de la carcasa, y de este modo los devanados de la bobina del dispositivo de bobina de la TMS, en relación con la cabeza y el cerebro, y también el campo eléctrico inducido en el cerebro, cuando el usuario guía el dispositivo de bobina de la TMS en relación con la cabeza del sujeto. La calidad de la transformación calculada en el registro conjunto (3. anterior) afecta a la precisión de las representaciones mostradas en la visualización y, de este modo, a la precisión del guiado. Como es bien conocido en la técnica, el campo eléctrico inducido por los devanados de la bobina se calcula mediante el uso de una forma de cabeza o modelo de distribución de conductividad de la cabeza, por ejemplo, un modelo esférico, tal como está descrito en Ravazzani, P. y otros, "Estimulación magnética del sistema nervioso: campo eléctrico inducido en medios ilimitados, semiinfinitos, esféricos, y cilíndricos", Annals of Biomedical Engineering 24: 606-616, 1996, incorporado aquí por referencia, y basado en un modelo de la forma y situación de los devanados de cobre dentro de la carcasa del dispositivo de bobina de la TMS. El campo eléctrico se muestra típicamente en la representación de la porción del cerebro mediante el uso de colores para indicar la potencia del campo eléctrico, que ayuda al usuario en el guiado del dispositivo de bobina de la TMS para estimular lugares objetivo en la porción del cerebro. La precisión de la representación de la porción del cerebro, en una gran parte, determina la precisión de la representación del campo eléctrico inducido en la porción del cerebro mostrada en la visualización y, de este modo, hace un gran efecto sobre la precisión con la que el usuario puede guiar el dispositivo de bobina de la TMS para estimular lugares objetivo en el cerebro.

No obstante, las técnicas de registro conjunto de la técnica anterior son propensas a errores, los cuales pueden provocar imprecisiones en la visualización de la posición del dispositivo de bobina de la TMS y en el campo eléctrico resultante en la visualización de la NBS y, de este modo, provocar imprecisiones durante la NBS. Las fuentes de error más críticas en el registro conjunto son las siguientes:

1. La concordancia imprecisa de la forma física de la cabeza y de las imágenes de la MRI. La recogida de los datos de imágenes de la MRI típicamente incluye una distorsión geométrica que afecta a la forma de la cabeza detectada. Por ejemplo, la distorsión geométrica puede hacer que una esfera perfecta parezca un elipsoide en una visualización. Además, la segmentación... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para corregir un error en la colocación de una representación de un dispositivo seguido (20) en relación con una representación de una superficie del cuero cabelludo (32) de una cabeza (30) , en donde las representaciones del dispositivo seguido y de la superficie del cuero cabelludo son generadas en conexión con la realización de una estimulación guiada del cerebro ("NBS") mediante el uso de un dispositivo de bobina de inducción de estimulación magnética transcraneal ("TMS") , el aparato comprende:

un procesador (12) adaptado para realizar un proceso de NBS que incluye los pasos de:

recibir una información de la distancia representativa de una distancia real entre el dispositivo seguido (20) y la superficie del cuero cabelludo (32) ; y corregir unos datos de registro conjunto mediante el uso de la información de la distancia, en donde los datos de registro conjunto son generados a partir de correlacionar un sistema de coordenadas de usado para representar la cabeza (30) del sujeto en datos de la imagen con un sistema de coordenadas usado para representar el lugar de los seguidores reflectantes (24) fijados en la superficie del cuero cabelludo (32) del sujeto y al dispositivo seguido (20) , y un dispositivo de entrada (14) y/o un sensor de proximidad (22) acoplado al procesador (12) y para suministrar al procesador (12) la información de la distancia.

2. El aparato de la reivindicación 1, en donde los datos de la imagen son datos de formación imágenes por resonancia magnética.

3. El aparato de la reivindicación 1, en donde el sensor de proximidad (22) está adaptado para determinar automáticamente la información de la distancia.

4. El aparato de la reivindicación 1, en donde el dispositivo seguido (20) es un dispositivo de bobina de la TMS y en donde el sensor de proximidad (22) está en el dispositivo de bobina de la TMS y está adaptado para medir una distancia entre un punto en el dispositivo de bobina de la TMS y un punto en la superficie del cuero cabelludo (32) .

5. El aparato de la reivindicación 1, en donde el dispositivo de entrada (14) es operable por un usuario para suministrar una información de la distancia al procesador (12) .

6. El aparato de la reivindicación 1, que además comprende:

una visualización (16) acoplada al procesador (12) , donde la visualización (16) es para visualizar la representación del dispositivo seguido (20) en relación con la representación de la superficie del cuero cabelludo (32) basada en los datos de registro conjunto corregidos.

7. El aparato de la reivindicación 1, en donde el dispositivo seguido (20) es un dispositivo de bobina de la TMS y en donde el procesador (12) está adaptado para recibir la información de la distancia mientras que un usuario opera el dispositivo de bobina de la TMS para estimular un lugar objetivo en un cerebro del sujeto.

8. El aparato de la reivindicación 1, en donde el dispositivo seguido (20) es un dispositivo de bobina de la TMS y en donde el procesador (12) está adaptado para recibir la información de la distancia mientras que un usuario mueve el dispositivo de bobina de la TMS en relación con la cabeza (30) sin estimular el cerebro.

9. El aparato de la reivindicación 1, en donde el dispositivo seguido (20) es un dispositivo de bobina de la TMS y en donde el procesador está adaptado para realizar la corrección de los datos de registro conjunto mientras que un usuario opera el dispositivo de bobina de la TMS para estimular unos lugares objetivo en un cerebro del sujeto.

10. El aparato de la reivindicación 1, en donde el dispositivo seguido (20) es un dispositivo de bobina de la TMS y en donde el procesador está adaptado para realizar el registro conjunto mientras que un usuario mueve el dispositivo de bobina de la TMS en relación con la cabeza (30) sin estimular el cerebro.

11. El aparato de la reivindicación 1, que además comprende:

un dispositivo de entrada (14) y una visualización (16) acoplada al procesador, en donde el procesador (12) está adaptado a recibir información de la distancia desde el dispositivo (14) de entrada basada en la introducción de datos en el dispositivo (14) de entrada, en donde la visualización de la NBS está adaptada para mostrar la posición de la representación del dispositivo seguido (20) en relación con la representación de la superficie del cuero cabelludo (32) , y en donde la introducción de datos por el usuario en el dispositivo (14) de entrada es realizable si el usuario observa en la visualización (16) que la posición representativa del dispositivo seguido (20) en relación con la superficie del cuero cabelludo (32) es diferente de la posición real del dispositivo seguido (20) en relación con la superficie del cuero cabelludo (32) .

12. El aparato de la reivindicación 1, en donde el procesador (12) está adaptado para recibir dicha información de la distancia cuando la posición real del dispositivo seguido (20) es tal que el dispositivo seguido está tocando la superficie del cuero cabelludo (32) .

13. El aparato de la reivindicación 1, que además comprende:

una pluma digitalizadora que incluye unos seguidores reflectantes (24) , en donde el procesador (12) está adaptado para generar los datos de registro conjunto a partir de una información representativa de la posición de los seguidores reflectantes (24) de la pluma cuando la pluma está situada en unos puntos predeterminados a lo largo de la superficie del cuero cabelludo (32) .

14. El aparato de la reivindicación 1, en donde el procesador (12) está adaptado para generar los datos de registro conjunto a partir de una pluralidad de correlaciones del sistema de coordenadas y la corrección de los datos de registro conjunto mediante el uso de la información de la distancia corrige al menos una de las correlaciones del sistema de coordenadas.

15. El aparato de la reivindicación 1, en donde el dispositivo seguido (20) es un dispositivo de bobina de la TMS, y el aparato comprende además:

un generador de sonidos audibles acoplado al procesador (12) , en donde el generador de sonidos está adaptado para generar una alerta audible si un punto en la representación del dispositivo de bobina de la TMS está situado dentro de la cabeza (30) , en relación con la representación de la superficie del cuero cabelludo (32) de la cabeza (30) .

16. El aparato de la reivindicación 1, que además comprende:

una visualización (16) acoplada al procesador (12) y adaptada para visualizar las representaciones del dispositivo seguido (20) y la cabeza (30) , en donde el procesador (12) está adaptado para corregir los datos de la imagen representativa de la cabeza (30) basado en los datos de registro conjunto corregidos y produce la visualización (16) de una representación de datos de la imagen corregidos de la cabeza (30) en la visualización (16) .