BR112013009962A2 - sistema,estação de trabalho e método. - Google Patents

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Abstract

sistema, estação de trabalho e método. um sistema e método para imagem adaptativa incluindo um sistema de detecção de forma (115,117) acoplado a um dispositivo de intervenção (102) para medir as características espaciais do dispositivo de intervenção em um paciente. um módulo de imagem (130) é configurado para receber as características espaciais e gerar um ou mais sinais de controle de acordo com as características espaciais. um dispositivo de imagem (110) é configurado para reproduzir uma imagem do paciente de acordo com os sinais de controle.

Description

. 1/22 SISTEMA, ESTAÇÃO DE TRABALHO E MÉTODO Esta revelação se refere à imagem médica, e mais particularmente a um sistema de controle diagnóstico ou de intervenção para otimização ou adaptação das características da imagem, por exemplo, visualizar imagem, taxa de quadros de aquisição, etc.
Há uma ampla faixa de procedimentos médicos que Ú envolvem a inserção de um dispositivo no corpo humano sob . guia por raios X.
Estes procedimentos incluem guiar cateteres para realizar procedimentos vasculares como inserções de stent, e agulhas para realizar biópsias de tecido e ablações.
Fluoroscopia por raios X pode ser de uma importância considerável na identificação de reparos anatômicos nas posições conhecidas com relação a uma posição alvo para O dispositivo.
Com a fluoroscopia por raios X, médicos podem adquirir uma única imagem OU várias imagens na rápida sucessão (por exemplo, como um vídeo). Com várias imagens na rápida sucessão, há um risco que a exposição de raios X ao médico e ao paciente é significativamente maior do que é necessário para O procedimento ser efetivamente realizado.
Isto pode resultar da aquisição de imagens realizada quando: a) o dispositivo não é movido sobre uma distância significante com relação à 1 resolução da imagem; e/ou b) o dispositivo é movido : 25 predominantemente em uma direção perpendicular ao plano de 2222 -imagem -e pouco. movimento. aparente. do dispositivo ocorre = dentro da imagem de projeção.
Em ambos os casos, o uso de várias imagens de raios X provavelmente não proverá quaisquer informações clínicas úteis, mas irá expor o paciente e o médico em doses mais altas de raios X.
Um paciente que passa por um único . procedimento não pode estar em alto risco para OS efeitos prejudiciais de raios X, mas para médicos que realizam muitos i 2/22 procedimentos todo dia, a redução da dose é extremamente importante e é um problema que muitos médicos são altamente cientes sobre o assunto.
Reduzir a exposição aos raios X é particularmente importante com as modalidades como cine- fluoroscopia, onde doses mais altas são utilizadas com relação à fluoroscopia de baixa dose.
Durante os procedimentos de intervenção realizados ' no guia de fluoroscopia de raios X, significativamente mais dd imagens que são necessárias para efetivamente realizar oOS procedimentos podem ser adquiridas.
Isto resulta em um a aumento necessário na exposição de raios X prejudiciais aos médicos e pacientes.
Além disso, durante os procedimentos de intervenção, as características da imagem são tipicamente atualizadas manualmente pelo corpo clínico, por exemplo, para tentar otimizar a angulação de gantry do raios X, altura do detector, localização da tabela, etc. para visualização ótima do campo de intervenção e anatomia de interesse.
Para procedimentos a base de ressonância magnética (RM), os planos de leitura são prescritos por um tecnólogo por RM que opera como corpo clínico.
Estes ajustes manuais geralmente levam à menos do que fluxos de trabalho clínicos ideais e podem resultar em menos do que a qualidade ideal de imagem.
De acordo com os presentes princípios, um sistema e método para a imagem adaptativa incluem um sistema de g 25 detecção ou localização de forma acoplado a um dispositivo de i intervenção para medir características espaciais do dispositivo de intervenção ou outro alvo de interesse em um paciente.
Um módulo de aquisição de imagem é configurado para receber as características espaciais e gerar um ou mais sinais de controle de acordo com as características espaciais.
Um dispositivo de imagem é configurado para reproduzir uma imagem do paciente de acordo com os sinais de controle.
Uma estação de trabalho inclui um processador e uma memória acoplados ao processador. A memória armazena um módulo de detecção da forma e um módulo de imagem. O módulo de detecção da forma é configurado para determinar as características espaciais de um dispositivo de intervenção. O módulo de imagem é configurado para ajustar um dispositivo de imagem de acordo com as características espaciais para Í fornecer ajustes de coleta de imagem úteis para um dado U procedimento médico. = " o ” Um método, de acordo com os presentes princípios, inclui a detecção de forma de um dispositivo de intervenção para medir as características espaciais do dispositivo de intervenção em um paciente; gerar um Ou mais sinais de controle de acordo com as características espaciais; Ee ajustar um dispositivo de imagem para reproduzir a imagem do paciente de acordo com OS sinais de controle.
Estes e outros objetivos, funções e vantagens da presente revelação se tornarão evidentes a partir da descrição detalhada a seguir das realizações ilustrativas deste, que deve ser lida em conexão com os desenhos anexos.
Esta revelação apresentará em detalhes a descrição a seguir das realizações preferidas com referência às figuras a seguir, em que: A figura 1 é um diagrama em bloco/fluxograma que - 25 mostra um sistema para imagem adaptativa de acordo com uma , Ma realização ilustrativa; - ' À A figura 2 é um diagrama que mostra um sistema de ressonância magnética com para imagem adaptativa na forma de uma avaliação prescritiva modificada de acordo com uma realização ilustrativa; A figura 3 é um diagrama em bloco/fluxograma que mostra um módulo de aquisição de imagem para decidir se adquirir uma nova imagem ou não de acordo com uma realização
| 4/22 ' ilustrativa; A figura 4 é um diagrama em bloco/fluxograma que mostra uma imagem tendo um marcador gerado para substituir a necessidade de adquirir uma nova imagem de acordo com uma realização ilustrativa; A figura 5 é um fluxograma que mostra as etapas para imagem adaptativa de acordo com uma realização ] ilustrativa da presente invenção. . 7 -Os presentes princípios provêm sistemas e métodos para informação de forma em tempo real derivada de um dispositivo médico ou outro alvo rastreado in vivo, por exemplo, com sistema de detecção de forma por fibra-óptica ou com um sistema eletromagnético de medição de orientação ou de posição ou outra plataforma de localização semelhante. A informação de forma pode ser utilizada para dinamicamente adaptar uma taxa de quadros ou outra característica Ou funcionalidade de imagem de um sistema de imagens, por exemplo, um sistema (fluoroscópico) por raios X. A taxa de quadros é adaptada, por exemplo, para reduzir a exposição aos raios X de médicos e pacientes, enquanto provêm uma visualização precisa de um dispositivo, por exemplo, em uma vista minimamente encurtada pelo posicionamento automático de um gantry com base na informação de localização derivada do Á alvo rastreado. A taxa de quadros pode ser adaptada para - 25 compensar entre a resolução temporal e espacial no caso da “aquisição e reconstrução de imagem por ressonância magnética (RM). Se o dispositivo for movido apenas uma pequena distância visto que uma imagem de fluoroscopia anterior foi adquirida, uma nova imagem de fluoroscopia pode não ser adquirida, mas um marcador que indica uma nova forma e/ou ! localização do dispositivo pode ser revestido na imagem de fluoroscopia anterior. Os dados do movimento medidos a partir de um
Í 1 exemplo, em uma realização, nos sistemas de intervenção por raios X, um dispositivo de intervenção rastreado, como um fio-guia coronário inserido no sistema vascular, provê dados de forma/posição/orientação ao vivo sobre um segmento e assim permite os ajustes automáticos da tabela (balanço/altura) ou angulações de grantry do braço C para manter o segmento otimamente visualizado dentro do campo de visualização por raios X. Em um exemplo, estes ajustes automaticamente . garantem que O vaso coronário e o fio-guia sejam mantidos em EP uma vista minimamente encurtada, pois uma intervenção coronária está sendo realizada. A prescrição automatizada das características do sistema de imagens e o fluxo de trabalho clínico aerodinâmico são atingidos enquanto otimizam à qualidade das imagens adquiridas.
Os elementos descritos nas figuras podem ser implementados em várias combinações de hardware e prover funções que podem ser combinadas em um único elemento ou vários elementos. Deve ser entendido que a presente invenção será descrita em termos de instrumentos médicos; entretanto, os ensinamentos da presente invenção são muito mais amplos e são aplicáveis a quaisquer instrumentos “empregados nos sistemas de rastreamento ou análise complexos biológicos ou mecânicos. Em particular, os presentes princípios são aplicáveis aos procedimentos de rastreamento internos dos - 25 sistemas biológicos, procedimentos em todas as áreas do corpo “cómo os pulmões, trato gastrointestinal, órgãos excretores, vasos sanguíneos, etc. Os elementos descritos nas figuras, podem ser implementados em várias combinações de hardware e software e prover funções que podem ser combinadas em um único elemento ou em vários elementos.
As funções dos vários elementos mostrados nas figuras podem ser providas através do uso de hardware dedicado, bem como hardware que pode executar O software em associação com o software apropriado.
Quando provido por um processador, as funções podem ser providas por um único processador dedicado, por um único processador compartilhado, ou por uma pluralidade de processadores individuais, alguns dos quais podem ser compartilhados.
Além disso, o uso explícito do termo “processador” ou “controlador” não devem ser construídos para referir exclusivamente ao hardware que ] pode executar o software, e pode implicitamente incluir, sem o ge limitação, hardware do processador do sinal digital (“DSP”), memória somente leitura ("ROM") para armazenar O software, memória de acesso aleatório (“RAM”), armazenamento não volátil, etc.
Além disso, todas as afirmações aqui que recitam Os princípios, aspectos, e realizações da invenção, bem como exemplos específicos destas, são direcionados para abranger tanto os equivalentes estruturais quanto OS funcionais destas.
Adicionalmente, pretende-se que tais equivalentes incluem os equivalentes atualmente conhecidos, bem como equivalentes desenvolvidos no futuro (ou seja, quaisquer elementos —* desenvolvidos que realizam a mesma função, independente da estrutura). Assim, por exemplo, deve ser observado pelos técnicos no assunto que os diagramas em bloco apresentados —* aqui representam "vistas conceituais dos í componentes e/ou circuito do sistema "ilustrativo que 5 25 incorpora os princípios da invenção.
Semelhantemente, deve ne ... ser — observado — que quaisquer fluxogramas e semelhantes representam vários processos que podem ser substancialmente representados no meio de armazenamento legível por computador e assim executado por um computador ou processador, se ou não tal computador ou processador for explicitamente mostrado.
Além disso, as realizações da presente invenção podem ter a forma de um produto do programa de computador A CESSÍ vel — de—um— meio—usável—por— computador— ou de——
armazenamento legível por computador que provê o código do programa para uso ou em conexão com um computador ou qualquer sistema de execução de instrução. Para as finalidades desta descrição, um meio usável por computador ou de armazenamento legível por computador pode ser qualquer aparelho que pode incluir, armazenar, comunicar, propagar ou transportar O programa para uso ou em conexão com o sistema de execução de instrução, aparelho, Ou dispositivo. O meio pode ser um - e sistema —* eletrônico, magnético, óptico eletromagnético, infravermelho ou semicondutor (ou aparelho ou dispositivo) ou um meio de propagação. Exemplos de um meio legível por computador incluem um semicondutor ou memória em estado sólido, fita magnética, um disquete de computador removível, uma memória de acesso aleatório (RAM), uma memória somente leitura (ROM), um disco magnético rígido e um disco óptico. Exemplos atuais dos discos ópticos incluem disco compacto - memória somente leitura (CD-ROM), disco compacto - ler/gravar (CD-R/W) e DVD.
Com a chegada dos mecanismos robustos e em tempo real para a localização integrada dos instrumentos médicos dentro de um ajuste de intervenção, por exemplo, com detecção de forma de fibra ou sistemas de rastreamento eletromagnético da nova geração, a informação sobre a forma e/ou a localização de um dispositivo a um processador é provida para . 25 automaticamente otimizar a taxa na qual as imagens fluroscópicas são adquiridas durante as intervenções. O rastreamento do instrumento pode ser realizado com detecção a base de fibra óptica de tensões que podem ser integradas ao longo de um comprimento para a estimativa da forma local. AS medições de geometria com base em fibra óptica serão descritas de acordo com os presentes princípios para pelo menos as razões a seguir. As medições com base na fibra ——————4éptica—são—imunes—àâ—interferência— eletromagnética e não c 9/22 requer emissões eletromagnéticas.
Os sensores relacionados são passivos e, portanto, intrinsecamente seguros.
A capacidade de sensores de multiplexação existe em uma matriz do sensor.
A possibilidade da detecção de vários parâmetros (tensão, temperatura, pressão, etc.) e a detecção distribuída é provida.
Os sensores têm alta sensibilidade (por exemplo, até as nanotensões quando a interferometria for utilizada na í interrogação ótima). As fibras ópticas são pequenas, leves, . ideais para aplicações minimamente invasivas, insensíveis à variação na amplitude do sinal (por exemplo, quando os sensores de fibra Bragg são empregados com a detecção do comprimento de onda). A tecnologia de detecção de forma a base de fibra óptica oferece alta precisão e localização de alta precisão na alta espaço-resolução temporal ao longo do comprimento da fibra.
Dado Oo leve peso, o fator da forma alongada da fibra óptica e sua compacta pegada transversal, esta tecnologia da fibra encaixa bem dentro do instrumento médico dos presentes princípios embora outras tecnologias possam ser empregadas.
Por exemplo, o rastreamento também pode ser realizado com os sistemas de rastreamento eletromagnético (EM) que são robustos em confundir as estruturas condutoras no ambiente de intervenção.
Ú Em uma realização, o controle da taxa na qual as - 25 imagens são adquiridas é provido pelo rastreamento do - movimento do dispositivo de intervenção em tempo real e adquirir imagens apenas quando há movimento significante do dispositivo no plano de imagem.
Este problema do ajuste automático da taxa de quadros é inadequadamente direcionado pela imagem sozinha.
Se oO processamento da imagem foi utilizado para rastrear as características do movimento de um dispositivo, a taxa de quadros poderia ser reduzida para ————— . -corresponder -um—instrumento—-com—-movimento—lento .— Entretanto,
em uma taxa de amostragem inferior, o aliasing temporal poderia ocorrer quando O dispositivo começa a mover mais rapidamente, levando ao atraso e falta de representação do movimento do dispositivo até que a aquisição da taxa de quadros seja elevada novamente. O rastreamento de movimento independente pela detecção a base de fibra óptica ou medições EM da nova geração podem direcionar estes problemas.
' O posicionamento ideal dos planos de leitura da — aquisição da imagem e. angulações é necessário para O monitoramento preciso de procedimentos de intervenção. Com a chegada dos mecanismos robustos em tempo real para a localização integrada de instrumentos médicos dentro de um ajuste de intervenção como com à detecção de forma de fibra ou sistemas de rastreamento eletromagnético da nova geração, dados de rastreamento medidos são acoplados em um loop de controle de retroalimentação com um sistema de aquisição da imagem para permitir a manipulação automatizada das | características do sistema de imagens para otimizar a leitura durante as intervenções. O rastreamento do instrumento da nova geração pode ser realizado com a detecção à base de fibra óptica das tensões que podem ser integradas sobre um comprimento para a estimativa de forma do local. Os dados da forma e localização do instrumento podem ser transmitidos ao vivo ao console do sistema de imagens para automação e/ou - 25 otimização das características de leitura.
E - Agora com referência aos desenhos cujos numerais semelhantes representam os mesmos elementos ou elementos semelhantes e inicialmente à figura 1, um sistema de imagem adaptativa 100 receptivo à retroalimentação do instrumento de intervenção é ilustrativamente mostrado. O sistema 100 inclui um dispositivo médico ou instrumento rastreado 102 utilizado durante um procedimento de intervenção dentro de: um indivíduo TA II o instrumento -ro2- pode—ineluir—um—cateter, —7 fio, agulha
- 11/22 ou outro dispositivo de intervenção.
O instrumento 102 pode incluir um sistema de detecção ou localização de forma 104. O sistema de detecção de forma 104 rastreia as medições da forma, posição, e/ou orientação do instrumento.
O sistema de detecção de forma 104 pode incluir um sistema de fibra óptica de detecção de forma (por exemplo, com dispersores Fiber . Bragg Gratings ou Rayleigh), um sistema de rastreamento EM, Ú ou outro sistema de rastreamento. . Se o sistema de fibra óptica é empregado como O sistema de detecção de forma 104, uma fonte óptica 106 é empregada para iluminação da fibra da detecção de forma.
Uma unidade de interrogação óptica 108 é empregada para detectar a luz que retorna de todas as fibras.
Isto permite a determinação de tensões ou outros parâmetros, que serão utilizados para interpretar a forma, orientação, etc. do dispositivo de intervenção 102. OS sinais de luz serão empregados como retroalimentação para fazer ajustes a outros | sistemas, como sistemas de imagens 110. O sistema 100 pode incluir uma estação de trabalho ou console 112, que provê uma pluralidade de ferramentas e funções para realizar um procedimento de acordo com OS presentes princípios.
A estação de trabalho ou console 112 BR pode prover ferramentas cirúrgicas, controles, fontes de energia, interfaces etc.
Em uma realização particularmente . 25 útil, a estação de trabalho 112 inclui um processador 114, ' “o memória 116, uma tela 118 e uma interface do usuário 120. 0 processador 114 implementa um módulo de detecção óptica em tempo real 115 para detectar a forma, posição, orientação da fibra dos grupos de fibra.
Em uma realização alternativa, o sistema de detecção de forma 104 emprega O rastreamento eletromagnético (EM). Nesta realização, um gerador do campo eletromagnético TO Tm) e à unidade de controle 122 são empregados: — Uma———-— —
| 12/22 bobina(s) EM 124 é/são embutida(s) dentro do instrumento médico rastreado 102 em uma pluralidade de localizações. Deve ser entendido que o rastreamento EM e a detecção de forma de fibra óptica podem ser empregados separadamente Ou juntos. Outros dispositivos e sistemas de detecção de forma também podem ser empregados. O processador 114 implementa um rastreamento EM em tempo real e módulo de detecção 117 para Í detectar a forma, posição, orientação dos instrumentos de sa r intervenção 102. O- processador 114 e os módulos 115 e/ou 117 detectam a forma do instrumento, posição, e orientação Ê í utilizando sinais ópticos e/ou de rastreamento EM (por exemplo, compensação de distorção do campo EM). Sistemas de rastreamento alternativos com base em outros princípios físicos, por exemplo, acústico, infravermelho, imagem & processamento de imagem, etc. também podem ser empregados com os elementos rastreados que podem ser incorporados nos instrumentos médicos e utilizados in vivo. O sistema de imagens 110 é empregado para monitorar um procedimento, guia de uma intervenção, etc. O sistema de imagens 110 pode incluir um sistema de fluoroscopia, um sistema de ressonância magnética, um sistema de tomografia computadorizada, etc. Um programa de otimização de imagem ou módulo 130 é armazenado na memória 116 Ou pode ser armazenado no sistema de imagens 110. O programa de otimização de imagem - 25 130 implementa os métodos em tempo real para derivar as " características ideais do sistema de imagens com base na. posição, orientação, e informação de forma do instrumento em tempo real. Um ou vários efetores/atuadores programáveis 134 são receptivos aos sinais enviados do processador 114 conforme determinado pelo programa de otimização de imagem
130. Os atuadores 134 modificam os atributos do sistema de imagens ou características do sistema de imagens com base na posição, orientação, e informação de forma e retroalimentação do instrumento em tempo real. A conexão de dados 136 é acoplada ao processador 114 e carrega sinais de controle a uma unidade de controle do sistema de imagens 138. Os sinais de controle são gerados com base nas interpretações do sistema de detecção de forma do instrumento 104. Os sinais emitidos pelo sistema de detecção ' de forma 104 são interpretados pelos módulos 115 e/ou 117, e o os resultados são aplicados -ao programa de otimização de . imagem 130 que otimiza as características do sistema de imagens 110. A unidade de controle 138 e os atuadores 134 são ajustados para alterar a configuração do dispositivo de imagem para otimizar a coleta de imagem. Por exemplo, oOS atuadores 134 podem ajustar a angulação de gantry, prescrição de leitura por RM, tempo de exposição, taxa de quadros, etc. O sistema de detecção de forma 104 provê a forma em tempo real, dados de localização Ou informações derivadas destes dados (por exemplo, planos de leitura perpendiculares ao eixo longo de fibra óptica) ao processador 114 para controle adaptativo automatizado da geometria do sistema de imagens ou outros atributos do sistema de imagens. Isto pode incluir exposição à fonte de raios X, taxa de quadros, ícones de imagem ou telas, ferramentas de vídeo ou outras características do sistema de imagens.
- 25 Em uma realização, as intervenções guiadas por raios X podem ser simplificadas acoplando as características do sistema de raios X, por exemplo, posição da mesa, angulação de gantry, etc., com à detecção de forma ou sistema de rastreamento 104. As informações derivadas do sistema de rastreamento 104 são empregadas para a visualização ótima de um instrumento médico rastreado, por exemplo, um fio-guia coronário rastreado ou cateter do ultrassonografia intravenoso (IVUS) dentro de uma anatomia de interesse é dinamicamente rastreado pelo detector de raios X em um modo “de acompanhamento” que permite a visualização do coronário com encurtamento mínimo em qualquer determinado momento. Com referência à figura 2 com referência continuada à 1, uma realização da RM é ilustrativamente mostrada. O rastreamento neste caso será com a detecção de fibra óptica (104) dado que os sistemas de rastreamento eletromagnético da É nova geração não funcionam precisamente na presença de um ímã R de RM em um leitor de RM 202. O rastreamento externo é atrativo desde que O rastreamento com base na RM precise de intercalação adicional das sequências de localização do pulso que representan a aquisição adicional e suspensão do processamento. Isto reduz as taxas de quadros disponíveis para o guia de intervenção.
Os dados rastreados, obtidos do instrumento 102 sendo manipulados, são inseridos de volta automaticamente à estação de trabalho 112 que computa novas prescrições de leitura 210 com base na forma do instrumento de intervenção
102. As prescrições de leitura 210 focam nas operações de imagem em uma parte particular ou região de interesse de um paciente 230. Possíveis prescrições de leitura podem incluir leitura não linear automatizada ao longo do longo eixo do instrumento 102 (por exemplo, um cateter coronário ou fio- guia), potencialmente para a imagem coronária volumétrica ou - 25 plana de imagem da aquisição de intervenção “ao vivo” E automatizada que dinamicamente seguem a moldura de referência mm da ponta do instrumento. Em outras realizações, prescrições de leitura podem envolver resolução adicional ou ângulos de visão para um ponto particular de interesse na retroalimentação do sistema de detecção de forma 104. Por exemplo, o dispositivo 102 inclui um cateter com uma ponta provendo uma moldura de referência. Uma prescrição de leitura automatizada é determinada, por exemplo, para uma aquisição do plano de leitura não retilínea utilizando a ponta do cateter como um ponto de referência ou para plano de leitura da aquisição de intervenção ao vivo com relação à posição da ponta do cateter. Outros benefícios incluem prescrições de leitura automatizadas de trajetórias não lineares ao reproduzir a imagen das estruturas anatômicas que se encontram paralelas a um eixo do instrumento 102, permitindo é a redução dos efeitos do volume parcial (por exemplo, imagem la da parede-do-vaso com IRM quando utilizada em conjunto com um Es fio-guia coronário rastreado).
Novamente com referência à figura 1, no caso onde vários instrumentos são rastreados em um mesmo procedimento, o programa de otimização de imagem 130 deriva as características da imagem dos raios X que são ideais para a) visualizar um dos instrumentos rastreados (102), OU b) visualizar dois ou mais dos instrumentos rastreados. A métrica utilizada para otimização no caso a) poderia diferir das utilizadas no caso b). Por exemplo, no caso b), a métrica utilizada pode incluir otimizações para visualizar as relações entre as posições de dois ou mais dos instrumentos rastreados.
A saída dos módulos de determinação da forma 115 e/ou 117 pode incluir estimativas de erro associadas com os parâmetros de forma do(s) instrumento(s) rastreado(s) 102.
- 25 Neste caso, a taxa de mudança das características da imagem “poderia se tornar dependente das magnitudes destes erros. Por exemplo, se a forma do instrumento muda rapidamente e grandes erros são envolvidos na medição da forma, oO sistema de imagens 110 não responderia (ou responderia muito lentamente) até que os erros sejam reduzidos significativamente na magnitude.
No caso onde vários sistemas de imagens 110 são utilizados simultaneamente para o guia multimodalidade (por i 16/22 exemplo, uma combinação de raios X, ultrassonografia (US), TC, RM, etc.), o programa de otimização de imagem 130 deriva as características da imagem que são ideais para visualização com um dos sistemas de imagens 110, ou com dois ou mais dos sistemas de imagens 110. A métrica utilizada para otimização de um sistema poderia diferir das utilizadas na otimização de vários sistemas de imagens.
É As presentes realizações pertencem a todas as lena modalidades de-imagem nas. quais os parâmetros de leitura Ou atributos do sistema precisam ser ajustados para monitorar a “ intervenção.
Assim, quaisquer procedimentos clínicos realizados na guia da imagem na qual os dados de rastreamento | dos instrumentos utilizados ainda podem melhorar o desempenho da imagem ou fluxo de trabalho clínico.
Os módulos 115 e/ou 117 detectam a forma, posição e orientação do instrumento rastreado 102. os módulos 115 e/ou | 117 implementam os algoritmos em tempo real para as medições | de forma, posição, e orientação do instrumento.
Um programa ou módulo de aquisição de imagem 140 é incluído para otimizar uma taxa a qual as imagens por raios X são adquiridas com base no movimento, posição, orientação, etc. do dispositivo de intervenção 102. O módulo 140 pode ser parte do módulo 130 : ou pode ser um módulo separado (conforme descrito na figura 1). Os dados são providos entre O sistema de detecção de - 25 forma 104 e o módulo de aquisição de imagem 140 de modo que Nas “as informações sobre a forma e localização do dispositivo 102 possam ser providas ao módulo de aquisição de imagem 140 em tempo real para otimizar uma taxa na qual as imagens por raios X são adquiridas.
O módulo de aquisição de imagem 140 gera sinais que são enviados através da conexão de dados 136 à unidade de controle 138 do sistema de imagem 110. A taxa de aquisição de imagem é controlada de acordo com àa retroalimentação da posição, movimento e utilização do
| 17/22 dispositivo de intervenção 102.
Com referência à figura 3 com a referência continuada à figura 1, um diagrama em blocos mostra um diagrama em bloco/fluxograma para O módulo de aquisição de imagem 140 de acordo com uma realização ilustrativa. O dispositivo de intervenção 102 provê sinais de detecção de E forma aos módulos 115 e/ou 117 que derivam informações sobre a forma e/ou localização do dispositivo de intervenção 102. . Í “No bloco 302, 6 módulo de aquisição de imagem 140 determina — : se outra imagem de fluoroscopia (ou outra imagem) precisa ser adquirida. Uma determinação é feita com base nos diferentes critérios, quanto a uma nova imagem ser adquirida no bloco 305 ou não no bloco 307. Em uma realização, a determinação inclui qualquer movimento do dispositivo de intervenção no bloco 304. Se o dispositivo mover então uma nova imagem é adquirida. A informação em tempo real sobre a forma e/ou a localização do dispositivo de intervenção 102 é derivada independentemente da informação da imagem provida pelo sistema de imagens 110. Nesta realização, uma decisão binária é feita pelo módulo de aquisição de imagem 140. Se o dispositivo moveu significativamente visto que a imagem de fluoroscopia prévia foi adquirida, uma nova imagem de ' fluoroscopia é adquirida. Caso contrário, uma imagem de fluoroscopia não é adquirida. oe 25 Em outra realização, uma determinação adicional de quanto o dispositivo de intervenção 102 moveu é feita no l bloco 306. Se este movimento exceder um limite então uma nova imagem é adquirida. Caso contrário, nenhuma nova imagem é adquirida. Ainda em outra realização, um tipo de movimento é determinado no bloco 310. Se oO tipo de movimento, por exemplo, uma flexão de composto, deslocamento cumulativo, rotação, inclinação, etc., for atingido pelo dispositivo de intervenção 102 então uma nova imagem é adquirida. Caso contrário, nenhuma nova imagem é adquirida. Ainda em outra realização, a aquisição da imagem ou a taxa de aquisição pode ser alterada com base no status, utilização ou funcionamento do dispositivo de intervenção no bloco 308. Por exemplo, se o dispositivo de intervenção for um dispositivo de ablação, a taxa de aquisição pode ser alterada no início da ablação.
Em um exemplo, se o dispositivo 102 for movido i " — apenas uma pequena distância desde que a imagem prévia de Ú fluoroscopia “foi adquirida (com a-definição de “pequena distância” definida com base nas preferências do médico), uma nova imagem de fluoroscopia não é adquirida (bloco 307), mas um marcador que indica uma nova forma e/ou localização do dispositivo 102 é revestida na imagem de fluoroscopia prévia no bloco 312.
Com referência à figura 4, um diagrama mostra um exemplo de uma tela 402 produzida com marcadores 404 que indicam uma nova forma e/ou localização do dispositivo 102. A imagem de um dispositivo flexível (por exemplo, um cateter) 102 conforme adquirido pela fluoroscopia é revestida com círculos (marcadores 404) que indicam atualizações da localização de uma ponta do dispositivo obtidas do sistema de detecção de forma 104. Um círculo tracejado 406 indica a : localização mais recente da ponta do dispositivo. Os círculos (404) são providos como atualizações na tela 402 sem a . 25 aquisição de novas imagens de fluoroscopia. O diâmetro do círculo poderia indicar a incerteza posicional (por exemplo, Vs erro). Nesta tela de exemplo 402, apenas uma localização da ponta é mostrada, mas outras telas poderiam ser providas para indicar informações adicionais obtidas do sistema de detecção de forma 104 (por exemplo, a forma do dispositivo).
Novamente com referência à figura 3, no bloco 314, outra realização emprega molduras do processamento computacional / modelagem de imagem com base nas molduras |
: 19/22 prévias adquiridas, e uma deformação da forma medida de um instrumento médico da detecção de forma com base na fibra óptica ou próxima de geração do rastreamento EM. Os dados do movimento medidos do instrumento 102 representam uma mudança | dominante dentro do espaço de trabalho de intervenção e podem ser utilizados com os dados da moldura de imagem anterior para computar uma nova imagem com as características do es instrumento corretamente representadas dentro dele. Esta . abordagem pode ser utilizada para atingir a interpolação .ou mm extrapolação da alta taxa de quadros a partir das aquisições do raios X da baixa taxa de quadros (dose baixa) (ou TC). Um modelo do dispositivo de intervenção na imagem é progressivamente movido para evitar a necessidade de mais aquisições de imagem. Isto pode reduzir a exposição à radiação. Em outra realização, um sistema de TC (ou outro sistema) é empregado para rastreamento do instrumento no local de um sistema de fluoroscopia. Com um sistema de TC, a exposição aos raios X é geralmente maior do que de um sistema de fluoroscopia, assim o problema para reduzir a exposição ao raios X poderia ser mais importante. Ainda em outra realização, SNR de trocas por RM, . resolução espacial, e resolução temporal. Utilizando um instrumento rastreado 102 com base na rápida detecção de Es 25 " forma por fibra óptica, a informação temporal sobre a mudança nas características da imagem durante uma intervenção pode . ser obtida sem suspensão das sequências de pulso de rastreamento por RM. As informações adquiridas independentemente sobre o movimento do instrumento podem ser inseridas de volta a uma aquisição de sequência do pulso na IRM para automaticamente adaptar as sequências para aumentar a leitura SNR ou resolução espacial durante intervalos de tempo nos quais pouca mudança no movimento do instrumento
REED está presente (e vice-versa). Isto pode resultar em menos tempo de imagem e/ou resolução melhorada sob condições particulares (por exemplo, baixo ou nenhum movimento do dispositivo).
Após o módulo de aquisição de imagem 140 determinou se adquirir uma nova imagem ou não, um sinal ou sinais de controle apropriados são gerados e emitidos aos dispositivos ' de imagem (110) no bloco 320. O dispositivo ou dispositivos . de imagem ou são controlados para adquirir novas imagens Ou : não corretamente.
Com referência à figura 5, um diagrama em | bloco/fluxograma é mostrado descrevendo um sistema/método para imagem adaptativa de acordo com os presentes princípios.
No bloco 502, a detecção de forma de um dispositivo de intervenção é realizada para medir as características espaciais do dispositivo de intervenção em um paciente. A detecção de forma pode incluir método de detecção a base d fibra óptica, detecção eletromagnética, outro método de detecção de forma ou combinações destes. No bloco 504, um OU | 20 mais sinais de controle são gerados de acordo com as características espaciais. Os sinais de controle são gerados utilizando as características espaciais providas “pela . detecção de forma. Em uma realização, no bloco 506, um sinal de - 25 controle é gerado para adquirir uma imagem com base pelo : menos em um de: movimento do dispositivo de intervenção, movimento do dispositivo de intervenção além de uma quantidade limite e um tipo de movimento do dispositivo de intervenção. No bloco 508, uma imagem de marcação pode ser gerada de acordo com as características espaciais para indicar uma posição atualizada do dispositivo de intervenção em uma tela. No bloco 510, uma imagem modelo do dispositivo de intervenção pode ser gerada de acordo com as características espaciais para indicar uma posição atualizada do dispositivo de intervenção em uma tela.
Os blocos 508 e 510 eliminam ou reduzem uma taxa de aquisição de imagem visto que a atualização do dispositivo de intervenção movimento é realizada artificialmente em uma imagem digital.
No bloco 512, um dispositivo de imagem Ou dispositivos de imagem é ajustado para reproduzir a imagem do í paciente de acordo com os sinais de controle.
Desta forma, a : B — forma, posição, orientação, status, etc. do dispositivo de intervenção são empregados para determinar OS ajustes, configuração, tempo de exposição/taxa, ritmo dos pulsos do dispositivo de imagem, etc.
Por exemplo, o dispositivo de imagem pode incluir um dispositivo de exposição por raios X (dispositivo — fluoroscópico, dispositivo por tomografia computadorizada, etc.). O dispositivo de imagem pode ser ajustado pela modificação de uma posição do paciente, uma posição de uma fonte de raios X, um tempo de exposição, etc. no bloco 514. O dispositivo de imagem pode ser guiado de acordo com uma prescrição de leitura de modo que a prescrição de leitura seja modificada de acordo com as características espaciais no bloco 516. Isto é particularmente útil com leituras por RM.
No bloco 520, O dispositivo de imagem pode ser ajustado pelo controle de uma taxa de quadros de exposição por radiação do dispositivo de imagem utilizando os - 25 sinais de controle com base nas características espaciais.
No seta bloco 522, um procedimento. operacional é realizado utilizando —— a imagem de retroalimentação adaptativa conforme necessário de acordo com os presentes princípios.
Ao interpretar as reivindicações anexas, deve ser entendido que: a) a palavra “compreendendo” não exclui a presença de outros elementos ou ações dos listados em uma determinada reivindicação;
b) a palavra “um” ou “uma” seguida de um elemento | não exclui a presença de uma pluralidade de tais elementos; c) quaisquer sinais de referência nas reivindicações não limitam seu escopo;
d) vários “meios” podem ser apresentados pelo mesmo item ou hardware ou software implementado pela estrutura ou função; e | e) nenhuma sequência específica de ações pretende " Ns ser necessária a menos que especificamente indicado. 2 ' Tendo as realizações preferidas descritas para oOS sistemas e métodos para imagem adaptativa e otimização da taxa de quadros com base na detecção de forma em tempo real de instrumentos médicos (que são direcionados como ilustrativos e não limitativos), é observado que as modificações e variações podem ser feitas pelos técnicos no assunto nos ensinamentos acima.
Desta forma, é entendido que as mudanças podem ser feitas nas realizações particulares da í revelação reveladas que estão dentro do escopo das realizações reveladas aqui conforme descrito pelas reivindicações anexas.
Assim, tendo descrito os detalhes e a particularidade necessária pelas leis da patente, Oo que é reivindicado e desejado protegido pelas Cartas Patente é . estabelecido nas reivindicações anexas.

Claims (24)

í 1/5 | REIVINDICAÇÕES
1. SISTEMA, caracterizado por compreender: um sistema de detecção ou localização de forma (115, 117) acoplado a um dispositivo de intervenção (102) | 5 para medir as características espaciais do dispositivo de intervenção em um paciente; | : um módulo de imagem (130) configurado para receber | i as características espaciais e gerar um ou mais sinais de | . controle de acordo com as características espaciais; e pelo menos um dispositivo de imagem (110) configurado para reproduzir a imagem do paciente de acordo | com os sinais de controle. |
2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que pelo menos um dispositivo de imagem (110) inclui um dispositivo de exposição por raios X e O sinal de controle controla pelo menos um de uma posição do | paciente, uma posição de uma fonte de raios X e um tempo de * exposição.
3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente um módulo de aquisição de imagem (140) acoplado ao módulo de imagem (130) que determina quando uma imagem será adquirida com base pelo . menos em um de: movimento do dispositivo de intervenção, movimento do dispositivo de intervenção além de uma - 25 quantidade limite e um tipo de movimento do dispositivo de - intervenção. reter
4. SISTEMA, de acordo com à reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda uma imagem de marcação (404) gerada por um módulo de aquisição de imagem (140) de acordo com as características espaciais para indicar uma posição atualizada do dispositivo de intervenção em uma tela.
5. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda uma imagem modelo do i 2/5 dispositivo de intervenção gerada por um módulo de aquisição de imagem (140) de acordo com as características espaciais para indicar uma posição atualizada do dispositivo de intervenção em uma tela.
6. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que o sistema de detecção ou localização de forma (104) inclui pelo menos um de um sistema de detecção de Í forma a base de fibra óptica e um sistema de detecção EEN. -- "eletromagnética... É = .
7. SISTEMA, de acordo com à reivindicação 1, caracterizado em que pelo menos um dispositivo de imagem (110) é guiado por uma prescrição de leitura armazenada na memória e a prescrição de leitura é modificada de acordo com as características espaciais.
8. SISTEMA, de acordo com à reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda um módulo de aquisição de imagem (140), que controla uma taxa de quadros de exposição por radiação de pelo menos um dispositivo de imagem com base nas características espaciais.
9. ESTAÇÃO DE TRABALHO, caracterizada por compreender: um processador (114); e uma memória (116) acoplada ao processador, a memória armazenando um módulo de detecção da forma (115, 117) . 25 e um módulo de imagem (140), bs pe o módulo de detecção da forma sendo configurado para determinar as características espaciais de um dispositivo de intervenção (102), e o módulo de imagem sendo configurado para ajustar um dispositivo de imagem (110) de acordo com as características espaciais para fornecer os ajustes da coleta de imagem úteis para um dado procedimento médico.
10. ESTAÇÃO DE TRABALHO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada em que o dispositivo de imagem (110) inclui um dispositivo de exposição por raios X e imagens melhoradas são providas pela seleção de pelo menos uma de uma posição de um paciente, uma posição de uma fonte de raios X e um tempo de exposição.
11. ESTAÇÃO DE TRABALHO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por compreender adicionalmente í um módulo de aquisição de imagem (130) configurado para : determinar quando uma imagem será adquirida com base pelo menos em um do: movimento do dispositivo de intervenção, movimento do dispositivo de intervenção além de uma quantidade limite e um tipo de movimento do dispositivo de intervenção.
12. ESTAÇÃO DE TRABALHO, de acordo com à reivindicação 9, caracterizada por compreender adicionalmente uma tela (118) configurada para exibir imagens; e uma imagem de marcação (404) gerada por um módulo de aquisição de imagem (140) de acordo com as características espaciais para indicar uma posição atualizada do dispositivo de intervenção na tela.
13. ESTAÇÃO DE TRABALHO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por compreender adicionalmente uma tela (118) configurada para exibir imagens; e uma imagem modelo do dispositivo de intervenção gerada por um módulo de aquisição de imagem (140) de acordo com as características . 25 espaciais para indicar uma posição atualizada do dispositivo - -—- de intervenção na tela. . - - eba baebretateebras
14. ESTAÇÃO DE TRABALHO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada em que O sistema de detecção de forma (115, 117) inclui pelo menos um de um sistema de detecção de forma a base de fibra óptica e um sistema de detecção eletromagnético.
15. ESTAÇÃO DE TRABALHO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada em que O dispositivo de imagem
' 4/5 (110) é guiado por uma prescrição de leitura armazenada na memória e a prescrição de leitura é modificada de acordo com as características espaciais.
16. ESTAÇÃO DE TRABALHO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por compreender ainda um módulo de aquisição de imagem (140) configurado para controlar uma taxa de quadros de exposição por radiação do ' dispositivo de imagem com base nas características espaciais. . -
17. MÉTODO, -caracterizado por compreender: T ' - detecção de forma (502) de um dispositivo de intervenção para medir as características espaciais do | dispositivo de intervenção em um paciente; geração (504) de um ou mais sinais de controle de acordo com as características espaciais; e ajuste (512) de um dispositivo de imagem para reproduzir a imagem do paciente de acordo com os sinais de controle.
18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado em que o dispositivo de imagem inclui um dispositivo de exposição por raios X, e ajuste (512) do dispositivo de imagem inclui ajuste (514) de pelo menos um de uma posição do paciente, uma posição de uma fonte de raios X e um tempo de exposição. i
19. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, ; 25 caracterizado em que gerar (504) um ou mais sinais de ad dei bula [ controle inclui gerar (506) um sinal de controle para adquirir uma imagem com base pelo menos em um de: movimento do dispositivo de intervenção, movimento do dispositivo de intervenção além de uma quantidade limite e um tipo de movimento do dispositivo de intervenção.
20. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado em que gerar (504) inclui gerar (508) uma imagem de marcação de acordo com as características espaciais
5/5 | para indicar uma posição atualizada do dispositivo de intervenção em uma tela.
21. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado em que gerar (504) inclui gerar (510) uma imagem modelo do dispositivo de intervenção de acordo com as características espaciais para indicar uma posição atualizada do dispositivo de intervenção em uma tela.
Í 22. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, p caracterizado em que a detecção de forma (115, 117) inclui pelo menos um de um sistema de detecção de forma a base de fibra óptica e um sistema de detecção eletromagnético.
23. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado em que ajustar (512) inclui guiar (516) O dispositivo de imagem por uma prescrição de leitura de modo que a prescrição de leitura é modificada de acordo com as características espaciais.
24. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado em que ajustar um dispositivo de imagem inclui controlar (520) uma taxa de quadros de exposição por radiação do dispositivo de imagem usando OS sinais de controle com base nas características espaciais.
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