Método para mostrar movimientos de objetos, que comprende las etapas que consisten en:

- digitalizar cada una de las imágenes (7) de sección transversal al menos bidimensionales de un objeto (1) adquiridas en tiempos de adquisición discretos (t1-t6) escaneando el objeto por medio de escaneado de imágenes (4), - registrar cada una de dichas imágenes (7) de sección transversal así como su posición y su tiempo de adquisición correspondiente (t1-t6) y - transformar dichas imágenes de sección transversal (7) en un conjunto de datos tridimensionales utilizando técnicas de reconstrucción de superficie y/o de restitución en volumen, caracterizado por las etapas que consisten en: - separar el conjunto de datos tridimensionales en una pluralidad de unidades volumétricas (21), tales que cada unidad volumétrica (21) posea una superficie unitaria (20) y cada una de estas superficies unitarias (20) sea una pequeña unidad de superficie de dicho objeto (1) - calcular el cambio de volumen de cada unidad volumétrica (21) en el curso de dichos tiempos de adquisición (t1-t6) para obtener las informaciones de nivel (13-15) de cada superficie unitaria (20) correspondiente, en el curso del tiempo y las informaciones de nivel (13-15) son informaciones para visualizar la localización de la superficie unitaria (20) - mostrar visualmente dichas informaciones de nivel (13-15)

Método y aparato para detectar movimientos de objetos.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un método y aparato para visualizar y detectar movimientos de objetos, preferentemente los movimientos de tejido muscular durante el ciclo cardíaco, más preferentemente a un método ultrasónico y aparato para visualizar y detectar los movimientos de partes de tejido muscular, tales como el modelo de contracción de ventrículos y aurículas, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación independiente 1 y la reivindicación independiente 11. Más concretamente, la invención se refiere a un método y un aparato para visualizar el modelo de contracción del corazón de un cuerpo humano o animal y para presentar una representación gráfica de la superficie de, por ejemplo, una cámara cardíaca con el fin de detectar si presenta una contracción síncrona o asíncrona.

Antecedentes de la invención

Actualmente, se conocen métodos y aparatos para la creación ultrasónica de imágenes tridimensionales, en donde un objeto se escanea por medios de escaneado de imágenes ultrasónicos de dos o tres dimensiones, con el fin de adquirir imágenes de sección transversal del objeto, en donde el tiempo de adquisición discreto de cada imagen de sección transversal se registra junto con la información de la imagen. En adelante, cada una de dichas imágenes de sección transversal se digitaliza y registra junto con su correspondiente posición y tiempo de adquisición. Asimismo, es conocido en la técnica anterior la transformación de dichas imágenes de sección transversal en un conjunto de datos de dos o tres dimensiones, utilizando técnicas de presentación de volúmenes y/o reconstrucción de superficies y mostrar el conjunto de datos tridimensional, en el transcurso del tiempo, mostrando, de este modo, una representación gráfica del objeto escaneado, en una manera tridimensional, que puede ser objeto de animación visualizando la representación tridimensional en estos tiempos de adquisición discretos. También es bien conocido en la técnica anterior adquirir datos volumétricos con la correspondiente resolución en espacio y en tiempo.

El documento EP 0961 135 A1, que constituye el más reciente documento de la técnica anterior, da a conocer un método y un aparato para generar rápidamente un modelo de volumen de estructura alámbrica del objeto escaneado y cómo mostrar la superficie del objeto mediante interpolación sobre el modelo de volumen de estructura mallada. De este modo, es posible visualizar, por ejemplo, el corazón de un paciente, de forma tridimensional, así como su movimiento, en el transcurso del tiempo, en una carcasa de superficie de realidad virtual.

No obstante, el escaneado ultrasónico del corazón (ecocardiografía) ha presentado dificultades especiales y problemas debido al movimiento relativamente complejo del corazón y cambios dinámicos en la configuración del corazón, que se producen durante el ciclo cardíaco. Debido a estos problemas y otros, históricamente el escaneado ultrasónico cardíaco ha estado limitado a la creación de imágenes de dos o tres dimensiones, en donde no fue posible, de una manera aceptable, ver o visualizar la contracción miocardial a través del ciclo cardíaco. Para los cardiólogos y electro-fisiólogos, es muy importante conocer el modelo de contracción del músculo cardíaco, en particular, ventrículos y aurículas. Una contracción síncrona periódica da lugar a resultados óptimos en la función cardíaca, perturbaciones en la conducción interventricular o intraventricular pueden dar lugar a una contracción asíncrona de las cámaras cardíacas y de este modo, reducir la función y la eficiencia del corazón. Los métodos actuales para evaluar la contracción asíncrona están limitados y exigen una mano de obra excesiva. Hasta ahora, la propagación de la contracción de la superficie interior de las cámaras cardíacas fue examinada a través de otras modalidades de creación de imágenes, tales como CT o MRI (Creación de Imágenes por Resonancia Magnética). No obstante, estas técnicas no están tan difundidas como la adquisición y análisis del movimiento de las paredes de las cámaras del corazón y son exigentes en tiempo y complejas.

Actualmente, las técnicas de MRI y CT son capaces de proporcionar la distribución de parámetros estática visualizando, de este modo, el modelo de contracción de los ventrículos, de forma bidimensional, utilizando la codificación de colores (creación de imágenes funcionales). Un inconveniente es el número limitado de colores que se pueden diferenciar por un ojo humano. Además, la interpretación de mapas de colores suele ser no intuitiva con respecto a diferencias locales. Por ejemplo, no existe ninguna interpretación natural para que el color "amarillo" sea más grande o más pequeño que el color "verde". Un procedimiento adecuado es el uso de un mapa de colores con un número limitado de colores (por ejemplo, azul y rojo) y transiciones suaves. Sin embargo, aunque la interpretación se hace más intuitiva, la diferenciación entre niveles de colores próximos se hace más difícil. De este modo, en condiciones normales, solamente un intervalo limitado de valores es objeto de mapeado a la vez, sin una visión global de la propagación de la contracción de la superficie del corazón.

Además, el documento EP-A-1 430 837 describe un aparato ultrasónico adecuado para visualizar los modelos de contracción utilizando un creado de información de desplazamiento y calculando una magnitud de desplazamiento para respectivos sitios sobre la superficie de un tejido objetivo en la telediástole.

Por último, el documento US-A-5 568 811 describe la medición de los movimientos de estructuras tisulares estableciendo una correlación entre zonas seleccionadas entre al menos dos instantes de tiempo y la visualización de dicha estructura tisular y su estimación de características del movimiento.

Objetivo de la invención

Por lo tanto, es un objetivo de la invención dar a conocer un método ultrasónico y un aparato para detectar movimientos de objetos de una manera rápida y fiable, especialmente para describir un método y aparato que permite una evaluación rápida y reproducible de la contracción de un vaso sanguíneo, tal como un músculo cardíaco, en particular para visualizar la propagación de la onda de contracción a través de la superficie del corazón de un ser humano, en el transcurso del tiempo, especialmente la superficie interior de las cámaras cardíacas.

Al mismo tiempo, es un objetivo de la presente invención dar a conocer un método y un aparato que obtiene la información antes descrita, no invasiva y rápida, para reducir el tiempo de examen siendo, de este modo lo más exacto posible.

Sumario de la invención

Los objetos de la invención se resuelven mediante las características caracterizantes de las reivindicaciones 1 y 11. Formas de realización preferibles se reivindican dentro de las subreivindicaciones y se especifican, además, como sigue:

En una forma de realización preferida, se utilizan medios de escaneado de imágenes bidimensionales de tipo ultrasónicos para adquirir imágenes de sección transversal bidimensionales de dicho objeto. Sin embargo, es además posible utilizar un medio de escaneado de imágenes ultrasónico tridimensional para adquirir imágenes de sección transversal tridimensionales, que son volúmenes de dicho objeto. El término "imagen de sección transversal" abarca, por lo tanto, ambas posibilidades.

Aunque la invención utiliza técnicas conocidas para obtener un conjunto de datos tridimensional con el fin de visualizar los contornos del objeto bajo examen, por ejemplo, el corazón durante un ciclo cardíaco, es ahora sorprendentemente posible, utilizando un aparato ultrasónico para visualizar el movimiento de la superficie interior de las cámaras cardíacas, durante el ciclo cardíaco. Con el fin de obtener información singular sobre la sincronicidad de la contracción del corazón para cada subconjunto o segmento de la superficie del corazón, la presente invención separa dichos datos tridimensionales en una pluralidad de unidades volumétricas y calcula el cambio de volumen para poder obtener información de nivel de una unidad de superficie pequeña y discreta del objeto. Mediante dicho método, es posible visualizar el frente de contracción de las cámaras cardíacas de un ser humano en una forma de tres o cuatro dimensiones.

Descripción de las formas de realización preferidas

Preferentemente,...

1. Método para mostrar movimientos de objetos, que comprende las etapas que consisten en:

- digitalizar cada una de las imágenes (7) de sección transversal al menos bidimensionales de un objeto (1) adquiridas en tiempos de adquisición discretos (t1-t6) escaneando el objeto por medio de escaneado de imágenes (4),

- registrar cada una de dichas imágenes (7) de sección transversal así como su posición y su tiempo de adquisición correspondiente (t1-t6) y

- transformar dichas imágenes de sección transversal (7) en un conjunto de datos tridimensionales utilizando técnicas de reconstrucción de superficie y/o de restitución en volumen,

caracterizado por las etapas que consisten en:

- separar el conjunto de datos tridimensionales en una pluralidad de unidades volumétricas (21), tales que cada unidad volumétrica (21) posea una superficie unitaria (20) y cada una de estas superficies unitarias (20) sea una pequeña unidad de superficie de dicho objeto (1)

- calcular el cambio de volumen de cada unidad volumétrica (21) en el curso de dichos tiempos de adquisición (t1-t6) para obtener las informaciones de nivel (13-15) de cada superficie unitaria (20) correspondiente, en el curso del tiempo y las informaciones de nivel (13-15) son informaciones para visualizar la localización de la superficie unitaria (20)

- mostrar visualmente dichas informaciones de nivel (13-15).

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas informaciones de nivel (13-15) están constituidas por una gama de color o por una gama de valor de gris y cada una de dichas unidades volumétricas (21) es un segmento tridimensional de dicho objeto (1).

3. Método según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque se separa el conjunto de datos tridimensionales en una pluralidad de unidades volumétricas (21) utilizando un centro de gravedad (18) en dicho objeto (1) y efectuando un enlace de todas las esquinas de dichas superficies unitarias (20) con dicho centro de gravedad (18).

4. Método según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porgue se separa dichas informaciones de nivel (13-15) utilizando bordes de nivel discretos (10) y asignando un número limitado de colores, preferentemente dos o tres, a dichas informaciones de nivel discretas.

5. Método según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se muestra dichas informaciones de nivel (13-15) de manera tridimensional, en función del tiempo.

6. Método según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se muestra dichas superficies unitarias (20) y sus informaciones de nivel correspondientes (13-15) de manera bidimensional en un mapa utilizando un método de transformación bidimensional.

7. Método según la reivindicación 6, caracterizado porque se muestra visualmente la propagación de dichas informaciones de nivel (13-15) en el curso del tiempo en dicho mapa, preferentemente mostrando adicionalmente un vector de propagación bidimensional (19).

8. Método según la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque se muestra la longitud y la dirección del director de propagación bidimensional (19) en relación con la dirección, la cantidad y la velocidad de cambio de volumen de las unidades volumétricas respectivas (21) así como sus posiciones respectivas y sus números en dicho mapa.

9. Método según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se calcula el cambio de volumen de cada unidad volumétrica (21) por aplicación de algoritmos de reducción de ruido, algoritmos de refuerzo de borde y/o algoritmos de reducción de artefactos espaciales.

10. Método según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se elige dichos tiempos de adquisición discretos (t1-t6) para un objeto cardíaco (1) en movimiento, de acuerdo con un algoritmo, considerando las variaciones del ciclo cardíaco por sincronismo electrocardiográfico y las variaciones del ciclo respiratorio mediante medias de impedancia.

11. Aparato para detectar movimientos de objetos, que comprende medios de escaneado de ultrasonidos (4) para escanear un objeto (1) y adquirir imágenes de sección transversal al menos bidimensional (7) de dicho objeto (1) en tiempos discretos (t1-t6), medios de digitalización para digitalizar cada una de dichas imágenes de sección transversal (7), medios de registro para registrar cada una de dichas imágenes de sección transversal (7) y su posición correspondiente así como su tiempo de adquisición correspondiente (t1-t6) y

medios de transformación para transformar dichas imágenes de sección transversal (7) en un conjunto de datos tridimensionales utilizando técnicas de reconstrucción de superficie y/o técnicas de restitución en volumen,

caracterizado porque dicho aparato comprende, además, medios de separación adaptados para separar el conjunto de datos tridimensional en una pluralidad de unidades volumétricas (21), en las cuales cada unidad volumétrica (21) comprende una superficie unitaria (20), siendo dicha superficie unitaria (20) una pequeña unidad de superficie de dicho objeto (1),

medios de cálculo adaptados para calcular el cambio de volumen de cada unidad volumétrica (21) en el curso de dichos tiempos de adquisición (t1-t6) para obtener informaciones de nivel (13-15) de cada superficie unitaria (20) correspondiente, en el curso del tiempo, en donde dichas informaciones de nivel (13-15) son informaciones sobre el emplazamiento de la superficie unitaria (20) y medios de visualización adaptados para mostrar dichas informaciones de nivel (13-15).

12. Aparato según la reivindicación 11, caracterizado porque dichos medios de separación están adaptados para separar dichas informaciones de nivel (13- 15) utilizando bordes de nivel discretos (10) y asignar un número limitado de colores, preferentemente dos o tres, a dichas informaciones de nivel discretas y porque el aparato comprende, además, medios de transformación adaptados para transformar dichas superficies unitarias (20) con sus informaciones de nivel respectivas (13-15) de manera dimensional en el curso del tiempo en un mapa, utilizando un método de transformación bidimensional y porque dichos medios de visualización están adaptados para mostrar dichas informaciones de nivel (13-15) de manera bidimensional.

13. Aparato según las reivindicaciones 11 o 12, caracterizado porque dichos medios de visualización están adaptados para mostrar un vector de propagación bidimensional (19) para mostrar así la longitud y la dirección de dicho vector de propagación bidimensional (19) en relación con la dirección, la cantidad y la velocidad de cambio volumétrico de las unidades volumétricas respectivas (21), del mismo modo que sus posiciones respectivas y sus números en dicho mapa.

14. Aparato según una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque dicho aparato comprende, además, medios de sincronismo electrocardiográfico y medios de iniciación de respiración para escanear, de manera dinámica, objetos cardíacos (1).