SISTEMA DE SEGUIMIENTO DE CATETER USANDO INFORMACIÓN DE IMAGENES.

Sistema de seguimiento de catéter usando información de imágenes Campo de la invención El campo de la invención se refiere a dispositivos médicos, y más particularmente, a procedimientos de seguimiento de catéteres tales como los usados para realizar obtención de imágenes por ultrasonido. Antecedentes de la invención ES 2 367 905 T3 En la técnica médica se usan frecuentemente catéteres para diagnosticar y tratar diversos trastornos en un paciente, tales como vasos sanguíneos obstruidos o bloqueados. Un catéter se introduce en un vaso sanguíneo de un paciente haciendo, por ejemplo, una incisión en el paciente sobre el vaso sanguíneo e insertando el catéter en el vaso sanguíneo del paciente. Un operador de catéteres tal como un médico manipula entonces el catéter a través de los vasos sanguíneos del paciente hasta que el catéter se sitúa de manera apropiada para diagnosticar o tratar el trastorno. Se usan técnicas similares para insertar catéteres en otros tipos de lúmenes dentro de un paciente. En la manipulación del catéter a través de los vasos sanguíneos u otros lúmenes dentro del paciente, existe una necesidad recurrente de saber la ubicación del catéter dentro del espacio corporal del paciente. Los sistemas de obtención de imágenes convencionales crean una imagen del vaso sanguíneo u otro lumen que hace que el lumen parezca un tubo recto y no proporciona ningún concepto de relaciones espaciales tridimensionales (3-D). En el paciente, sin embargo, los lúmenes se curvan y contienen ramificaciones que bifurcan en diversos ángulos desde el lumen. Si la posición en tres dimensiones de la cabeza de obtención de imágenes en el catéter puede determinarse, entonces pueden determinarse, mediante el uso de software de obtención de imágenes tridimensional, las posiciones y ubicaciones reales de las curvas, torsiones y giros, así como las ubicaciones de los puntos de ramificación, de los lúmenes. El conocimiento de las posiciones reales permite que se cree un mapa del paciente más preciso que proporciona un diagnostico y tratamiento más eficaz del paciente. Por ejemplo, la recogida de datos de posición 3-D precisos permite controlar y modelar un mapa de flujo sanguíneo preciso y flujo de sangre consecuente. Tradicionalmente se ha usado la tecnología de rayos X para proporcionar un mapa de rutas global de dispositivos visibles de rayos X, mostrando su posición dentro del paciente. Sin embargo, una imagen de rayos X, que es una proyección bidimensional, puede proporcionar sólo información parcial en la configuración 3-D de la ruta del catéter. Además, la exposición prolongada a rayos X puede ser perjudicial para el paciente, y es por tanto deseable evitar tales exposiciones. Por tanto existe una necesidad de un sistema de seguimiento que pueda determinar fácilmente la ubicación de un catéter dentro de un paciente, sin exponer al paciente a efectos secundarios perjudiciales y que pueda usarse con una amplia variedad de catéteres u otros dispositivos médicos de obtención de imágenes. El artículo ANGUS: A New Approach to Three-Dimensional Reconstruction of Coronary Vessels by Combined Use of Angiography and Intravascular Ultrasound,, Laban et al., Computers in Cardiology 1995, págs. 325-328 describe el uso de una aproximación de ajuste por mínimos cuadrados para reconstruir la ruta 3D del eje del catéter durante el retroceso, en el que la ruta 3D se reconstruye con la información contenida en imágenes biplanares de rayos X adicionales tomadas mientras se inserta el catéter en el lumen. Esta ruta 3D se usa entonces para alinear imágenes de ultrasonidos para formar una reconstrucción tridimensional del vaso. El artículo Enhancement of spatial orientation of intravascular ultrasound images with side holes in guiding catheters, Schwarzacher et al., American Heart Journal, volumen 135, n.º 6 parte 1, junio de 1998, páginas 1063- 1066 describe la posibilidad de usar rendijas contenidas a lo largo de la punta de un catéter para ayudar a un médico cirujano a mantener el seguimiento de la orientación del catéter y de ese modo la ubicación en la que el catéter está dentro del lumen. Para superar los problemas inherentes con el seguimiento por rayos X de catéteres, han surgido diversas tecnologías que intentan recoger información posicional sobre la ubicación de un catéter dentro de un paciente sin los efectos secundarios perjudiciales de la tecnología de rayos X. Entre tales tecnologías están los sistemas de seguimiento que recogen información posicional usando elementos de detección electromagnéticos, ópticos, mecánicos, acústicos y/o inerciales. Muchas de estas tecnologías requieren la adición de elementos adicionales al catéter para permitir que se siga dentro del paciente. La patente estadounidense n.º 5.924.990 da a conocer un dispositivo y procedimiento para la obtención de imágenes por ultrasonidos intravascular que comprende un catéter adaptado para capturar una pluralidad de imágenes de un lumen, un ordenador adaptado para recibir las imágenes capturadas y un dispositivo de salida adaptado para devolver las imágenes del lumen. El sistema está diseñado para tomar una serie de imágenes y estabilizar una imagen en relación a otra usando una operación de exactitud que compara las dos imágenes. Por tanto existe una necesidad de un procedimiento mejorado de seguimiento de catéteres. 2 Sumario de la invención Para catéteres de obtención de imágenes pueden evitarse las desventajas del seguimiento por rayos X, sin necesitar ningún equipo adicional añadido en el catéter, basándose en los datos contenidos en las imágenes recogidas por el propio catéter de obtención de imágenes para determinar la posición del catéter dentro del organismo. Este procedimiento mejorado puede usarse también con otras formas de catéteres siempre que el catéter tenga alguna capacidad de recoger datos alrededor de sus entornos inmediatos. En el sistema, una primera imagen recogida por el catéter de obtención de imágenes se compara con una segunda imagen recogida por el catéter de obtención de imágenes, y esta comparación se usa para calcular uno o más ángulos de desplazamientos entre las imágenes primera y segunda. Estos datos se usan para determinar la posición relativa de la segunda imagen con respecto a la primera imagen. Mediante la realización de estas determinaciones para cada serie de imágenes, puede determinarse la orientación de toda la serie de imágenes, en tres dimensiones. Puesto que se determina la orientación de una imagen de catéter de obtención de imágenes mediante la orientación del elemento de obtención de imágenes en la punta del catéter de obtención de imágenes, este sistema permite que se determine la posición del elemento de obtención imágenes y permite crear, basándose en las características del sistema de obtención de imágenes tal como se reivindica, una representación tridimensional real o más real del lumen por el que está viajando el catéter basándose en las características tal como se reivindican. El sistema y las ventajas de la invención serán o pasarán a ser evidentes para un experto en la técnica tras examinar las siguientes figuras y la descripción detallada. Breve descripción de los dibujos Con el fin de apreciar mejor cómo se obtienen las ventajas y objetos mencionados anteriormente y otros de la presente invención, se da una descripción más particular de la invención brevemente descrita anteriormente mediante referencia a realizaciones específicas de la misma que se ilustran en los dibujos adjuntos. Debe observarse que los componentes en las figuras no están necesariamente a escala, haciendo hincapié más bien sobre la ilustración de los principios de la invención. Además, en las figuras, números de referencia similares designan partes correspondientes por todas las vistas diferentes. Sin embargo, partes similares no siempre tienen números de referencia similares. Además, todas las ilustraciones pretenden transmitir conceptos, en los que pueden ilustrarse tamaños relativos, formas y otros detalles de manera esquemática más que de manera literal o precisa. La figura 1 es un sistema de obtención de imágenes según una realización ejemplo de la invención. La figura 2 es una serie de secciones de imagen de un volumen de material. La figura 3 es una serie de secciones de imagen de un volumen de material, incluyendo objetos ejemplo dentro del volumen de material. La figura 4 es la serie de secciones de imagen, que muestra las secciones transversales de los objetos ejemplo dentro de cada sección de imagen. La figura 5 es un ejemplo de una gráfica de la pérdida de correlación entre dos pares de planos. La figura 6 muestra las funciones exponenciales ajustadas para la gráfica de la figura 5. La figura 7 es una gráfica de la relación entre derivadas... [Seguir leyendo]

un catéter de obtención de imágenes (10) adaptado para capturar una pluralidad de imágenes de un lumen, en el que cada imagen tiene un plano de imagen; 5 un ordenador (20) adaptado para recibir la pluralidad de imágenes capturada, para determinar un ángulo de separación entre los planos de imagen de al menos dos de las imágenes caracterizado por determinar una tasa de pérdida de correlación entre las dos correspondientes imágenes a lo largo de una dirección en los planos de imagen de las dos correspondientes imágenes usando datos contenidos en las imágenes, en las que la correlación esta representada por una diferencia local de valores de imágenes de las dos 10 correspondientes imágenes, y para crear una representación tridimensional del lumen basándose en el ángulo de separación determinado de los planos de imagen; y un dispositivo de salida (30) adaptado para devolver la representación tridimensional del lumen. 2. El sistema según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de salida (30) comprende un visualizador de vídeo. 3. El sistema según la reivindicación 1, en el que el ordenador (20) determina la posición del plano de imagen de una 15 de la pluralidad de imágenes comparando la imagen con una imagen de referencia cuya posición se conoce. 4. El sistema según la reivindicación 3, en el que el sistema se inicia definiendo arbitrariamente la posición de la imagen de referencia. 5. El sistema según la reivindicación 3, en el que la posición de la imagen de referencia se conoce basándose en una determinación anterior de la posición mediante el ordenador (20). 8 ES 2 367 905 T3 9 ES 2 367 905 T3 ES 2 367 905 T3 11 ES 2 367 905 T3 12 ES 2 367 905 T3 13 ES 2 367 905 T3 14 ES 2 367 905 T3