ES2197052T3 - Dispositivo y procedimiento de navegacion. - Google Patents
Dispositivo y procedimiento de navegacion.Info
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Abstract
Procedimiento para la determinación de la posición de al menos un objeto en un sistema de coordenadas de navegación, en el que a) se liga al objeto (11) al menos un punto de referencia o marcador (4) en una relación definida de posición; b) se registra la posición del objeto (11) respecto a un sistema de coordenadas de registro; c) se registra la posición del al menos un punto de referencia (4) en un sistema de coordenadas de navegación; caracterizado porque d) se registra la posición del al menos un punto de referencia (4) respecto al sistema de coordenadas de registro; y e) se determina la posición del objeto (11) en el sistema de coordenadas de navegación a partir de la posición del al menos un punto de referencia (4) en el sistema de coordenadas de navegación y de la posición relativa del objeto (11) determinada en los pasos b) y d) respecto del al menos un punto de referencia (4).
Description
Dispositivo y procedimiento de navegación.
La presente invención trata de un procedimiento y
de un dispositivo para la navegación, particularmente, con registro
intraoperativo de datos. La invención trata, de forma general, de
un procedimiento y de un dispositivo para la localización de un
determinado objeto como, por ejemplo, un tumor, que se encuentra,
por ejemplo, en un cuerpo exterior, en un sistema de coordenadas
definido, de tal forma que se pueda determinar de una forma
continua y dinámica, en todo instante y con exactitud, la posición
espacial del tumor o de otra zona de interés en el transcurso de,
por ejemplo, el movimiento de una persona a la que se localizó el
tumor.
Del documento DE 19805112 A1 se conoce un
procedimiento y un dispositivo para la calibración de un sistema de
navegación respecto a los datos gráficos de un equipo de resonancia
magnética para el posicionamiento de un paciente en un equipo de
resonancia magnética. Para ello, se determinan las posiciones de al
menos tres marcadores dispuestos en un volumen de representación de
un equipo de resonancia magnética mediante un sistema de navegación
en un primer sistema de coordenadas, y mediante resonancia
magnética en un segundo sistema de coordenadas, determinando la
posición y la orientación de ambos sistemas de coordenadas entre sí
a partir de las posiciones de los marcadores en ambos sistemas de
coordenadas, de tal forma que mediante una matriz de transformación
de coordenadas así obtenida se puedan transformar datos de
coordenadas del primer sistema de coordenadas en datos de
coordenadas del segundo sistema de coordenadas. Este procedimiento
permite posicionar con gran precisión a un paciente en un equipo de
resonancia magnética, pudiendo marcar mediante un instrumento
indicador una determinada zona del paciente, en la que, por ejemplo,
se sospecha la existencia de un tumor, para generar un dibujo
seccional en un plano dado por el instrumento indicador. Cuando se
vuelve a extraer al paciente del equipo de resonancia magnética una
vez realizada la exploración, tan sólo se conocen los datos de
determinados dibujos seccionales, sin que, sin embargo, se pueda
realizar una localización en el espacio de un objeto de interés, es
decir, una vez extraída la persona del equipo de resonancia
magnética no se puede determinar de una forma directa y con
precisión la posición instantánea exacta en el espacio de objetos
de interés en una persona.
Del artículo ``Motion Compensation by Gradient
Adjustment'' de H. Eviatar y colaboradores, Institute for
Biodiagnostics, Nacional Research Council Canadá, Winnipeg,
Manitoba, Canadá; ISMRM Procedures, 1997, se conoce un
procedimiento para comparar entre sí mediante resonancia magnética
nuclear imágenes tomadas a lo largo de un determinado intervalo de
tiempo. Para ello, se fijan en posiciones fijas unos elementos de
referencia sobre una cabeza que determinan una zona de exploración,
de tal forma que se puede determinar si determinadas zonas de, por
ejemplo, el cerebro, se han desplazado en un movimiento relativo
respecto a estos elementos de referencia, independientemente de un
posicionamiento posiblemente diferente de una cabeza que se ha de
examinar respecto a un imán. Mediante este procedimiento tampoco es
posible determinar directamente y de forma continua la posición de
una zona de interés una vez que se ha extraído de nuevo a la persona
que se ha de examinar del equipo de resonancia magnética
nuclear.
El documento US 6.122.541 publica una cinta de
cabeza para el registro estereotáctico, en la que se han previsto
dos tipos diferentes de marcadores sobre la cinta de cabeza, como
son marcadores de referencia, visibles, por ejemplo, en una toma
MR, y otros marcadores de referencia adicionales, ópticamente
visibles, en los que tras la realización de un procedimiento de
registro mediante un instrumento quirúrgico se realiza una
transformación de coordenadas para poder realizar una intervención
quirúrgica guiada por medios ópticos.
Del documento US 5.891.034 se conoce un sistema
para determinar la posición de una sonda quirúrgica dentro de una
cabeza en una imagen de la cabeza, en el que se detecta la posición
de la frente de la cabeza mediante un escáner óptico.
El documento US 5.588.430 describe el uso de una
placa de mordisco con unos diodos de luz fijados sobre la misma
para poder realizar una determinación de la posición.
La presente invención tiene el objetivo de
proponer un procedimiento y un dispositivo para la determinación de
la posición de un objeto, como, por ejemplo, de un tumor en el
tejido cerebral, que permitan una determinación continua y precisa
de la posición relativa del objeto de interés en un sistema de
coordenadas de referencia. Particularmente, se debe de proponer un
procedimiento y un dispositivo mediante los cuales se puedan
realizar tomas intraoperativas de un cuerpo que contiene al objeto,
que permitan determinar de forma continua la posición exacta del
objeto o de las zonas de interés o tomadas con referencia a un
sistema de coordenadas incluso después de haber extraído el cuerpo,
esto es, por ejemplo, de una persona que se ha de explorar de, por
ejemplo, un equipo de resonancia magnética nuclear o de tomografía
por ordenador, permitiendo de este modo ofrecer una navegación
precisa de ayuda durante la exploración o el tratamiento de una
persona.
Este objetivo se consigue mediante un
procedimiento y un dispositivo con las características de las
reivindicaciones independientes. De las reivindicaciones
dependientes, se deducen otras formas ventajosas de
realización.
En el procedimiento, de acuerdo con la invención
para la determinación de la posición de un objeto en un sistema de
coordenadas de navegación, pudiendo considerar de una forma general
como objeto también uno o varios puntos geométricos, se asocian al
objeto uno o varios puntos de referencia, también denominados
marcadores, y que presentan un comportamiento específico de
respuesta o de reflexión respecto a un dispositivo de registro de
señales empleado, en una relación de posición o situación definida.
Para ello no es necesario que los puntos de referencia o marcadores
se encuentren directamente dispuestos sobre el objeto, lo cual no
es posible cuando el objeto está rodeado por un cuerpo exterior. De
una forma general, es suficiente con una fijación o colocación fija
de marcadores en una relación de situación lo más estable posible,
es decir, no fácilmente desplazable por el efecto de fuerzas
externas ejercidas, por ejemplo, sobre el cuerpo exterior. Por
ejemplo, pueden estar previstos uno o varios marcadores en la
cabeza que se ha de explorar mediante una grapa especial dispuesta
de forma fija sobre la cabeza. Este tipo de grapas son sobradamente
conocidas y se denominan también grapa ``Skull'' o grapa Mayfield?.
Para un caso de aplicación de este tipo, los marcadores pueden
estar integrados en la grapa Skull, o bien se pueden colocar, por
ejemplo encajar, en una posición definida en una relación de
situación definida. Estos marcadores unidos de forma fija al objeto
o en una relación de situación definida de forma fija respecto a
éste se pueden usar para la determinación de la posición de, por
ejemplo, el cuerpo exterior en un sistema de coordenadas de
registro, con lo que también se puede registrar en el sistema de
coordenadas de registro la posición o las variaciones de la
situación del objeto de interés situado en el cuerpo exterior, es
decir, por ejemplo, el desplazamiento de una zona del cerebro
provocado por la variación de las circunstancias de presión que se
produce tras la apertura de una bóveda craneal, también denominada
``desvío cerebral''. Para ello se determina o registra en primer
lugar la posición del objeto respecto al sistema de coordenadas de
registro, es decir, por ejemplo, respecto a un sistema de
coordenadas de un equipo de resonancia magnética nuclear o de la
zona de registro de un equipo de captación de imágenes,
determinando además también la posición de los puntos de referencia
o marcadores respecto a este sistema de coordenadas de registro. El
registro de la posición de los marcadores se puede realizar antes,
después o al mismo tiempo que el registro de la posición del
objeto. De este modo, se puede determinar una relación de situación
relativa entre el objeto registrado y los puntos de referencia o
marcadores registrados, de tal forma que queda definida de forma
unívoca la posición del objeto, en caso de que se conozcan las
coordenadas de los puntos de referencia o marcadores. A
continuación, se determina la posición de los marcadores respecto a
un sistema de coordenadas de navegación, posibilitando de este modo
una localización exacta de los marcadores en el espacio, es decir,
se determinan las coordenadas del o de los marcadores respecto a un
sistema de coordenadas destinado a la navegación. Puesto que
anteriormente se ha determinado la relación de situación o posición
relativa entre el objeto y los marcadores en, por ejemplo, un
equipo de tomografía nuclear, mediante el uso de las coordenadas de
navegación de los marcadores se puede determinar la posición
absoluta del objeto en el espacio. Esta determinación de la
posición del objeto se puede realizar de forma continua, es decir,
por ejemplo, se puede determinar de forma continua incluso después
de la extracción de una persona de un equipo de tomografía nuclear,
en el que el objeto de interés, por ejemplo, un tumor u otra zona
del tejido, se encuentra situado en el espacio con referencia a un
sistema de coordenadas de navegación, puesto que el sistema de
coordenadas de navegación se encuentra en una relación fija y
conocida respecto al objeto de medida. Esto puede resultar
ventajoso para una exploración o un tratamiento, puesto que, por
ejemplo, para posibilitar un registro simultáneo de la posición de
un instrumento de tratamiento en el espacio se puede situar este
instrumento de tratamiento en una posición deseada relativa
respecto al objeto. Por lo tanto, de acuerdo con la invención, la
posición del objeto de interés no se ``pierde'', al contrario que
ocurre en los procedimientos anteriormente descritos pertenecientes
al estado de la técnica, sino que se puede determinar, por ejemplo,
de una forma continua.
Sin embargo, en el sentido de la invención no es
necesario usar los mismos puntos de referencia o marcadores para
determinar en un primer paso la relación de situación entre los
marcadores y el objeto, y en un segundo paso determinar la posición
del objeto a partir de la posición registrada de los marcadores.
También se pueden usar diferentes marcadores o puntos de referencia
para, por ejemplo, una toma de resonancia magnética nuclear y una
navegación por infrarrojos, en caso de que éstos se encuentren, por
ejemplo, en una relación de situación definida conocida.
Naturalmente también es posible usar los mismos marcadores, o
combinar éstos entre sí o integrar unos en otros marcadores con
determinadas características adecuadas para cada uno de los
procedimientos de registro correspondientes.
Por lo tanto, de acuerdo con la invención, es
posible registrar de forma continua la posición exacta de un objeto
de interés respecto a un sistema de coordenadas de navegación, de
tal forma que se puede determinar también la posición exacta del
objeto en caso de movimiento del objeto o de un cuerpo exterior,
esto es, por ejemplo, de una persona, es decir, se puede realizar
un seguimiento de este objeto. Sin embargo, no resulta necesario
realizar una determinación continua de la posición, pudiendo usar
también procedimientos que trabajen de forma intermitente o
discreta en el tiempo, Para determinar la posición del objeto en
determinados instantes de tiempo cuando no sea necesario un
registro continuo.
Para el registro del objeto en un dispositivo
adecuado para ello, resulta ventajoso realizar en primer lugar una
toma anatómica, por ejemplo, un registro en bruto o un escaneo
general, es decir, que por ejemplo una resolución de una zona
registrada de mayor tamaño (FOV ``Field of view'', campo de visión)
pueda estar por debajo de la resolución deseada para la obtención
de una imagen deseada o de una secuencia óptima de imágenes.
Mediante un escaneo general o localizador de este tipo es posible,
por ejemplo, ajustar el enfoque de forma manual o automática del
dispositivo de registro a una zona más pequeña de interés a partir
de una primera secuencia de imágenes tomada de una zona de mayor
tamaño con, por ejemplo, una resolución relativamente basta, de tal
forma que se puedan tomar imágenes de esta zona de interés, una vez
realizado el enfoque, mediante una segunda secuencia de formación
de imágenes o espectroscopia con, por ejemplo, mayor resolución u
otra información funcional. Mediante un sistema de coordenadas de
navegación y la posición de los marcadores respecto al sistema de
coordenadas de registro se puede realizar de este modo, por ejemplo,
un segundo proceso detallado de escaneo de una zona de interés
también desde fuera del imán, mediante un enfoque automático sobre
una zona definida por los marcadores. De este modo también es
posible realizar, en su caso mediante el uso de procedimientos de
evaluación de imágenes o espectroscópicos, un enfoque automático
sobre una zona de interés para, por ejemplo, una segunda toma
detallada.
En una forma ventajosa de realización se puede
fijar en el sistema de coordenadas de navegación una zona respecto
al objeto, por ejemplo, en una persona a tratar, que se marca en el
sistema de coordenadas de navegación mediante un instrumento de
indicación, dentro de la cual se registran datos, particularmente
datos de imágenes, en el sistema de coordenadas de registro. Si, por
ejemplo, se ha extraído a un paciente de un tomógrafo de resonancia
magnética nuclear u otro dispositivo adecuado generador de imágenes
y se determina, por ejemplo, la posición en el sistema de
coordenadas de navegación de un tumor localizado en el paciente, se
puede caracterizar una determinada zona en la persona mediante, por
ejemplo, un instrumento indicador, cuya posición se determina
también en el sistema de coordenadas de navegación, en la que se
encuentra, por ejemplo, el tumor, de tal forma que se puede volver a
enfocar automáticamente a esta zona determinada en el sistema de
coordenadas de navegación en caso de volver a introducir al
paciente en, por ejemplo, el tomógrafo de resonancia magnética
nuclear. De este modo se puede realizar un enfoque o el ajuste
deseado sobre una zona de interés a partir de la posición de los
marcadores unidos de forma fija al objeto de interés y la zona
definida en el sistema de coordenadas de navegación, de tal forma
que un procedimiento generador de imágenes puede proporcionar datos
relativos a la zona así determinada.
Para la determinación de la situación o posición
espacial u orientación del objeto en un sistema de coordenadas de
registro o respecto a los marcadores, se prefiere un procedimiento
generador de imágenes, particularmente un procedimiento de
resonancia magnética nuclear, de ultrasonidos o de tomografía por
ordenador. Sin embargo, es posible usar de una forma general
cualquier otro procedimiento que permita la determinación de la
posición de un objeto, el cual puede estar dispuesto, en su caso,
en un objeto exterior de mayor tamaño que le rodea, junto con la
determinación de la posición de uno o varios puntos de referencia o
marcadores. Algunos procedimientos adecuados para determinar la
posición de uno o varios marcadores en un sistema de coordenadas de
navegación pueden usar, por ejemplo, luz infrarroja, lo que permite
registrar, por ejemplo, marcadores reflectantes de infrarrojos
mediante cámaras de infrarrojos. En cualquier caso, también es
posible usar procedimientos electromagnéticos o basados en
ultrasonidos o radio. De forma general, se puede usar cualquier
procedimiento que permita determinar la posición exacta de uno o
varios puntos respecto a un sistema de coordenadas fijo.
Resulta ventajoso usar un procedimiento de
transformación de coordenadas para convertir los datos de posición
del objeto o de los marcadores obtenidos en el sistema de
coordenadas de registro al sistema de coordenadas de navegación. A
este respecto se remite a la doctrina recogida en el documento DE
19805112 A1, cuya revelación relativa a la determinación de una
matriz de transformación realizada para exclusivamente el
posicionamiento en un procedimiento de resonancia magnética nuclear
se recoge en este documento para la transformación de coordenadas
para el uso general de acuerdo con la invención.
Mediante al menos un dispositivo de registro para
la determinación de la posición en el sistema de coordenadas de
registro o de navegación se toma ventajosamente también la posición
de al menos otro instrumento, como, por ejemplo, la posición de un
escalpelo sobre la base de unos marcadores fijados sobre el mismo,
de tal forma que se puede determinar o, en su caso, visualizar la
relación de situación entre el objeto y el instrumento, para, por
ejemplo, realizar un posicionamiento o guiado automático de un
instrumento, o para poner a disposición de una persona mediante una
representación gráfica adecuada informaciones respecto a la
relación relativa de situación de instrumento y objeto, para poder
usar el instrumento con la mayor precisión, es decir, en su posición
exacta.
El dispositivo de acuerdo con la invención para
la determinación de la posición de un objeto o punto en un sistema
de coordenadas de navegación dispone de un dispositivo para la
sujeción de forma fija, es decir, en una relación fija de posición,
de los puntos de referencia o marcadores sobre el objeto o sobre un
cuerpo que rodea al objeto. También está previsto un dispositivo
para el registro de la posición del objeto junto con la posición
del o de los puntos de referencia o marcadores en un sistema de
coordenadas de registro. De acuerdo con la invención está previsto
un dispositivo para el registro de la posición del o de los
marcadores o puntos de referencia en un sistema de coordenadas de
navegación, pudiendo basarse los dispositivos de registro para la
determinación de la posición en el sistema de coordenadas de
registro y para la determinación de la posición en el sistema de
coordenadas de navegación en diferentes principios físicos.
Mediante un dispositivo de procesamiento de datos se puede
determinar la posición del objeto en el sistema de coordenadas de
navegación a partir de la posición registrada del o de los puntos
de referencia en el sistema de coordenadas de navegación y en la
relación relativa de situación entre objeto y marcador, determinada
en el sistema de coordenadas de registro. El dispositivo, de
acuerdo con la invención, trabaja fundamentalmente según los
procedimientos anteriormente descritos, por lo que se remite a los
mismos.
El dispositivo de registro para la determinación
de la posición de un punto de referencia o marcador en el sistema
de coordenadas de navegación se encuentra dispuesto ventajosamente
fuera del dispositivo de registro para la determinación de la
posición del objeto y de los marcadores en el sistema de
coordenadas de registro. Es decir, por ejemplo, las cámaras de
infrarrojos se encuentran situadas fuera de un tomógrafo de
resonancia magnética nuclear, para poder realizar una determinación
de la posición en el espacio de un objeto de interés fuera del
tomógrafo de resonancia magnética nuclear tras realizar una
tomografía de resonancia magnética nuclear. No obstante, también se
puede pensar en configurar el dispositivo de registro que sirve
para el registro de la posición en el sistema de coordenadas de
navegación de forma integral junto con el dispositivo que sirve para
el registro de la posición en el sistema de coordenadas de
registro, es decir, integrar, por ejemplo, una o varias cámaras de
infrarrojos en un tomógrafo de resonancia magnética nuclear.
Como dispositivo para la disposición fija de
puntos de referencia o marcadores sobre un objeto de interés se
emplea preferentemente una grapa tipo ``Skull'', pudiendo estar los
marcadores dispuestos de forma fija sobre la grapa tipo ``Skull'',
integrados en ellas, o encajables sobre las mismas. Puesto que de
acuerdo con la invención es posible usar dos dispositivos de
registro basados en principios físicos diferentes para cada uno de
los sistemas de coordenadas, cada uno de los marcadores pueden
estar dispuestos también de forma independiente entre sí, es decir,
por ejemplo, un primer tipo de marcador está integrado en la grapa
tipo ``Skull'', mientras que un segundo tipo de marcador se puede
encajar en la misma. No obstante, también pueden estar integrados
todos los marcadores o estar conformados de forma encajable. De
este modo también es posible, en principio, integrar conjuntamente
marcadores para diferentes sistemas de registro, es decir, situar
elementos de bobina adecuados o revestimientos alrededor de
sustancias detectables mediante resonancia magnética. En otra
configuración diferente de la invención también es posible prever
elementos reflectantes de infrarrojos sobre sustancias detectables
por resonancia magnética.
A pesar de haber descrito la invención
anteriormente a modo de ejemplo sobre la base de una grapa tipo
``Skull'', también pueden estar previstos otros dispositivos sobre
un objeto de interés o que se ha de examinar, provistos de
marcadores adecuados, como, por ejemplo, vías para la exploración de
una estructura ósea o de cartílagos u otros aparatos similares,
siempre y cuando éstos estén situados de forma fija, es decir, se
puedan situar en una relación definida de situación respecto al
objeto de interés.
Preferentemente se prevén al menos dos marcadores
para cada dispositivo de registro, siendo ventajoso usar tres o
incluso cuatro o más marcadores, los cuales no se encuentran
preferentemente dispuestos en un plano, para permitir una
asignación espacial unívoca. Los marcadores pueden estar
conformados todos ellos del mismo modo, es decir, presentar la
misma forma, las mismas características de reflexión o de
absorción, según el tipo de técnica de registro empleada. Por otro
lado, también es posible usar marcadores conformados de formas
diferentes, para de este modo poder detectar sobre la base del
tamaño, al índice de reflexión, a la geometría o a cualquier otra
característica que los diferencie, qué marcador específico de un
grupo de varios marcadores se registró durante un proceso de
registro.
Preferentemente se prevé un dispositivo indicador
que pueda representar la posición del objeto en el espacio o la
situación en el sistema de coordenadas de navegación, en su caso en
relación respecto a uno o varios instrumentos, cuya posición
también se registró, en su caso, mediante unos marcadores
adecuados. Mediante la representación de la relación de posición
relativa entre el objeto y un instrumento en uno o varios planos de
observación y/o en una representación tridimensional se puede
mejorar, por ejemplo, la posibilidad de uso o precisión del uso de
un instrumento de este tipo.
Como dispositivo de registro para la
determinación de la posición del objeto y de los marcadores
adecuados en un sistema de coordenadas de registro se prefiere un
dispositivo para la realización de una tomografía por ordenador o
un procedimiento de resonancia magnética nuclear. No obstante, de
forma general, se pueden usar otros dispositivos tal y como se ha
indicado anteriormente, que permitan la determinación de la
posición de objetos a los que, en su caso, no se disponga de libre
acceso, es decir, estén rodeados por materia o tejidos.
El dispositivo para el registro de la posición de
un punto de referencia o marcador en el sistema de coordenadas de
navegación puede consistir en una o varias cámaras de infrarrojos,
en su caso, junto con lámparas de infrarrojos adecuadas,
disposiciones de emisión y recepción para la determinación de la
posición por radio, altavoces y/o micrófonos para la realización de
procesos de determinación de la posición basados en el sonido, o
cualquier otro dispositivo adecuado, que permitan una determinación
lo más exacta posible de la posición de uno o varios puntos en un
sistema de coordenadas.
Ventajosamente, al menos uno de los dispositivos
de registro está conformado de forma móvil, es decir, que, por
ejemplo, el tomógrafo de resonancia magnética nuclear se puede
desplazar a lo largo de un paciente, para poder activar tomas
intraoperativas en su caso tras la realización de una vista de
exploración. Asimismo también es posible prever, por ejemplo,
cámaras móviles de infrarrojos Para la determinación de la posición
en el sistema de coordenadas de navegación.
A continuación, se describe la invención para una
forma de realización particular sobre la base de unas figuras. Se
muestra:
figura 1
\enspaceuna representación esquemática de un dispositivo de acuerdo con la invención; y
figura 2
\enspaceun diagrama general de operaciones de un procedimiento de acuerdo con la invención.
La figura 1 muestra esquemáticamente una capa 1
sobre la que se encuentra situado un objeto que se ha de explorar,
es decir, por ejemplo, una cabeza de un paciente, al que se
encuentra fijada una grapa tipo ``Skull'' 3 con una pluralidad de
marcadores 4 integrados y marcadores 4a encajables, en cuyo
interior se encuentra una sustancia fácilmente visible mediante un
procedimiento de resonancia magnética nuclear, estando provistos
los marcadores 4a de un recubrimiento de fácil registro para
cámaras de infrarrojos, y situadas en una relación fija o
restituible respecto a los marcadores 4 integrados. La capa 1 se
puede introducir en un aparato de resonancia magnética nuclear 5
mediante los arrollamientos 5a adecuados, o el dispositivo de
resonancia magnética nuclear se puede desplazar sobre la capa 1,
para realizar tomas preoperativas o intraoperativas. Los datos de
posición así registrados de, por ejemplo, un tumor 11 existente en
el interior de la cabeza 2, se transmiten junto con los datos de
posición de los marcadores 4 a un ordenador 6, el cual puede
determinar la relación de posición relativa en un sistema de
coordenadas de registro a partir de las posiciones de los
marcadores 4 y de la posición del objeto 11.
Cuando finaliza el procedimiento de resonancia
magnética nuclear se registra la posición del marcador 4a en un
sistema de coordenadas de navegación mediante cámaras de
infrarrojos 7, transmitiéndose igualmente los datos de posición a
un ordenador 6. El ordenador 6 puede determinar de forma continua
la posición de los marcadores 4a, y por lo tanto de la grapa tipo
``Skull'' 3 o del objeto a partir de los datos relativos de
posición obtenidos mediante el tomógrafo de resonancia magnética
nuclear 5 mediante el uso de los datos de posición provenientes de
las cámaras de infrarrojos 7, para de este modo determinar la
posición en el espacio del objeto 11 que se encuentra en el cuerpo
2 respecto a un sistema de coordenadas de navegación. La posición
del cuerpo 2 o del objeto 11 situado en el interior del cuerpo 2,
como, por ejemplo, un tumor, respecto a un sistema de coordenadas de
navegación se puede representar en una pantalla 8 en tres
dimensiones y/o en diferentes planos bidimensionales de
observación. De forma complementaria, en la pantalla 8 se puede
representar la posición de un instrumento 9 con marcadores 10
dispuestos sobre el mismo, los cuales también se registran a través
de las cámaras de infrarrojos 7, para de este modo permitir un
posicionamiento lo más exacto posible de un instrumento 9 respecto
al objeto 11, es decir, por ejemplo, el guiado lo más exacto
posible de un escalpelo hacia un tumor cerebral.
En caso de que debido a las intervenciones o
variaciones que se realizan en el cuerpo 2 se pudieran producir
variaciones en la posición del objeto 11 que se encuentra en el
cuerpo 2, se puede realizar de forma intraoperativa otro registro
de datos mediante el tomógrafo de resonancia magnética nuclear 5
para la determinación de la posición relativa instantánea, con lo
que se pueden compensar las variaciones de posición del objeto
11.
La figura 2 muestra de forma general el principio
del procedimiento de acuerdo con la invención, en el que en un
primer paso preoperativo o intraoperativo se determina la posición
de un objeto junto con la posición de uno de varios marcadores en
un sistema de coordenadas de registro en, por ejemplo, el tomógrafo
de resonancia magnética nuclear 5 representado en la figura 1. Una
vez finalizado el registro de datos en, por ejemplo, el tomógrafo
de resonancia magnética nuclear se realiza el registro continuo de
la posición de los marcadores 4a mediante las cámaras de infrarrojos
7 en un sistema de coordenadas de navegación, pudiendo determinar
de forma continua la posición del objeto en el sistema de
coordenadas de navegación a partir de estos datos considerando la
relación de posición relativa en el sistema de coordenadas de
registro entre el objeto y los marcadores determinada con
anterioridad, de tal forma que es posible mostrar continuamente la
posición instantánea del objeto en el sistema de coordenadas de
navegación.
En caso de que debido a las intervenciones o
variaciones en el cuerpo 2 exista la posibilidad de un cambio en la
relación de posición entre el objeto y los marcadores, se puede
realizar de forma intraoperativa una toma de resonancia magnética
nuclear, para obtener con exactitud la nueva relación de posición
relativa entre el objeto y los marcadores 4, con lo que de este
modo se puede mejorar la exactitud de la determinación de la
posición del objeto.
Claims (18)
1. Procedimiento para la determinación de la
posición de al menos un objeto en un sistema de coordenadas de
navegación, en el que
- a)
- se liga al objeto (11) al menos un punto de referencia o marcador (4) en una relación definida de posición;
- b)
- se registra la posición del objeto (11) respecto a un sistema de coordenadas de registro;
- c)
- se registra la posición del al menos un punto de referencia (4) en un sistema de coordenadas de navegación;
caracterizado
porque
- d)
- se registra la posición del al menos un punto de referencia (4) respecto al sistema de coordenadas de registro; y
- e)
- se determina la posición del objeto (11) en el sistema de coordenadas de navegación a partir de la posición del al menos un punto de referencia (4) en el sistema de coordenadas de navegación y de la posición relativa del objeto (11) determinada en los pasos b) y d) respecto del al menos un punto de referencia (4).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que la determinación de la posición del objeto (11) en el sistema
de coordenadas de navegación se realiza de forma continua.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
en el que antes del registro de la posición del objeto (11) y/o del
al menos un punto de referencia (4) en el sistema de coordenadas de
navegación se realiza un registro de datos anatómicos gráficos con
la resolución de imagen deseada.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que en el sistema de
coordenadas de navegación se define una zona respecto al objeto
(11), dentro de la cual se registran sus datos, particularmente
datos gráficos, en el sistema de coordenadas de registro.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que el registro de la posición
en el sistema de coordenadas de registro se realiza mediante
procedimientos generadores de imágenes, particularmente
procedimientos de resonancia magnética nuclear, ultrasonidos o
tomografía por ordenador.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que la determinación de la
posición en el sistema de coordenadas de navegación se realiza
mediante procedimientos de infrarrojos, sonido, ultrasonido o
electromagnéticos, particularmente por radio.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que se determina una matriz de
transformación de coordenadas para la conversión de coordenadas de
registro en coordenadas de navegación.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que se registra la posición de
otros puntos de referencia o marcadores (10) y/o de al menos un
instrumento (9) en el sistema de coordenadas de registro y/o de
navegación.
9. Dispositivo para la determinación de la
posición de al menos un objeto en un sistema de coordenadas de
navegación con:
- a)
- un dispositivo de fijación (3), que se puede fijar sobre el objeto (11) en una relación definida de posición;
- b)
- un dispositivo (5, 5a) para el registro en un sistema de coordenadas de registro de la posición relativa del objeto (11) y de al menos un marcador (4) fijado al dispositivo de fijación (3) en una relación definida de posición respecto al objeto (11);
- c)
- un dispositivo (7) para el registro de la posición del al menos un marcador (4) en un sistema de coordenadas de navegación; y
- d)
- un dispositivo de procesamiento de datos (6) para la determinación de la posición del objeto (11) en el sistema de coordenadas de navegación a partir de la posición registrada del objeto (11) respecto del al menos un marcador (4) en el sistema de coordenadas de registro y a partir de la posición registrada del al menos un marcador (4) en el sistema de coordenadas de navegación.
10. Dispositivo según la reivindicación 9, en el
que el dispositivo de registro (7) para la determinación de una
posición en un sistema de coordenadas de navegación se encuentra
dispuesto fuera del dispositivo de registro (5) para la
determinación de una posición en un sistema de coordenadas de
registro.
11. Dispositivo según la reivindicación 9 ó 10,
en el que al menos un marcador (4) se encuentra dispuesto de forma
fija sobre el dispositivo de fijación (3) dispuesto sobre el objeto
(2) o está integrado en el mismo.
12. Dispositivo según una de las reivindicaciones
9 a 11, en el que al menos un marcador (4) se puede encajar sobre
el dispositivo de fijación (3) dispuesto en una posición fija.
13. Dispositivo según una de las reivindicaciones
9 a 12, en el que el al menos un marcador (4) contiene una
sustancia detectable mediante un procedimiento de resonancia
magnética y/o mediante un procedimiento de tomografía por ordenador
y/o dispone de un recubrimiento con buenas propiedades reflectantes
o visible en una determinada zona espectral.
14. Dispositivo según una de las reivindicaciones
9 a 13, en el que en el dispositivo de fijación (3) están previstos
al menos dos marcadores (4), particularmente tres marcadores (4),
que no se encuentran situados en una recta, o cuatro marcadores (4)
que no se encuentran situados en un plano, o más de cuatro
marcadores (4).
15. Dispositivo según la reivindicación 14, en el
que todos los marcadores (4) están conformados del mismo modo o al
menos un marcador (4) de entre una pluralidad de marcadores (4)
está conformado de forma diferente al resto de marcadores (4) en lo
que respecta a la geometría, al comportamiento de reflexión, al
comportamiento de absorción o a otras características que les
diferencien.
16. Dispositivo según una de las reivindicaciones
9 a 15, en el que está previsto un dispositivo indicador (8) para
la representación de las posiciones determinadas del objeto (11) en
el sistema de coordenadas de navegación.
17. Dispositivo según una de las reivindicaciones
9 a 16, en el que para el registro de la posición en el sistema de
coordenadas de registro y/o en el sistema de coordenadas de
navegación está previsto un dispositivo (5) para la realización de
un procedimiento de resonancia magnética nuclear, un dispositivo
para la realización de un procedimiento de tomografía por ordenador,
y/o un dispositivo (7) para el registro de luz, particularmente
señales de infrarrojos, señales de radio o señales acústicas.
18. Dispositivo según una de las reivindicaciones
9 a 17, en el que al menos uno de los dispositivos de registro (5,
7) para la determinación de la posición en el sistema de
coordenadas de registro y/o de navegación está conformado de forma
móvil.
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