ES2962236T3

ES2962236T3 - Aparatos médicos

Info

Publication number: ES2962236T3
Application number: ES14710371T
Authority: ES
Inventors: Muhammad Sadiq; Sandy Cochran; Zhihong Huang; George Corner; Graeme Mcleod; Patrick Carena
Original assignee: University of Dundee
Current assignee: University of Dundee
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2024-03-18
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: KR20160008166A; EP2996564A1; JP2016515849A; JP6449792B2; JP6740327B2; CN108992089B; GB201304798D0; EP2996564B1; CN105377144A; US11123100B2; WO2014140556A1; CN105377144B; KR102240795B1; CN108992089A; US20160242811A1; JP2019063555A; EP2996564C0

Abstract

La invención se refiere a la mejora de las intervenciones médicas y, en determinados casos, a la generación de datos de imágenes, en particular datos adquiridos durante una intervención o procedimiento médico. La invención también se refiere a la visibilidad de estructuras en regiones objetivo de las que se van a obtener imágenes y cómo se puede mejorar. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparatos médicos

Campo de la invención

La invención se refiere a la mejora de intervenciones médicas y a un instrumento médico para su uso en la generación de datos de imágenes, en particular, datos adquiridos durante una intervención o procedimiento médico. La divulgación también se refiere a la visibilidad de las estructuras en las regiones diana de las que se van a obtener imágenes y cómo se puede mejorar esto.

Antecedentes de la invención

Las imágenes médicas de un sujeto pueden incluir información que es difícil de interpretar y la manera en que se presenta la información en las imágenes médicas puede ser de importancia crítica.

Los diferentes tipos de imágenes médicas son sensibles a diferentes características de una región de la que se toma la imagen. Por ejemplo, la resonancia magnética o la ecografía son sensibles a los tejidos blandos, y las imágenes de rayos X de tejidos óseos más densos y los métodos de imágenes Doppler son sensibles al movimiento. Sin embargo, puede que no sea posible visualizar claramente toda la información importante o relevante en un solo tipo de imagen. Por ejemplo, puede resultar difícil localizar la posición precisa de una estructura introducida, como una aguja o un dispositivo médico en imágenes optimizadas para mostrar las características de los tejidos blandos.

Mostrar diferentes tipos de imágenes una al lado de la otra o superpuestas puede dificultar la lectura de las imágenes, particularmente cuando se visualizan imágenes que cambian en tiempo real o pueden oscurecer información importante y existe la necesidad de métodos y aparatos para mejorar la visualización de información en imágenes médicas.

El documento WO2010047734A1 describe un dispositivo médico de intervención para su uso con un sistema de formación de imágenes ultrasónicas sensible al movimiento que comprende un miembro alargado flexible para su inserción en tejido blando, un mecanismo de flexión de dos ejes acoplado al miembro alargado flexible y un mecanismo para la excitación eléctrica controlada del miembro alargado flexible. Cada uno de los mecanismos de flexión axial, cuando actúa sobre él una excitación eléctrica, dobla con fuerza el miembro alargado a lo largo de una sección de su longitud haciendo que su punta se mueva en el plano de la fuerza de flexión aplicada. Como resultado directo del acoplamiento directo de energía mediante flexión en lugar de vibración, las fases relativas de los dos ejes se pueden controlar para lograr un movimiento específico de la punta del miembro alargado flexible.

El documento US20090118641A1 describe el suministro de dispositivos de biopsia, cada uno compuesto por un elemento de recolección de tejido que tiene un extremo distal y un extremo proximal conectado a un mecanismo de accionamiento. En una realización, el elemento de recolección de tejido puede formarse a partir de un material que tiene una primera configuración restringida cuando se coloca dentro de la aguja exterior antes del despliegue y una segunda configuración no restringida cuando se extiende distalmente más allá del extremo distal de la aguja exterior. En otra realización, el elemento de recolección de tejido puede formarse a partir de un material que tenga una primera configuración restringida cuando se inserta un estilete en el elemento de recolección de tejido y una segunda configuración no restringida cuando el estilete se retrae desde dentro del elemento de recolección de tejido. En una tercera realización, el elemento de recolección de tejido comprende un borde cortante helicoidal a lo largo de al menos una parte de la longitud del elemento de recolección de tejido, en donde el borde cortante helicoidal es adaptable para cortar una porción de tejido de la ubicación diana. El elemento de recolección de tejido se puede mover traslacional y rotacionalmente dentro de una ubicación diana en respuesta al accionamiento por el mecanismo de accionamiento, recogiendo así tejido. Los dispositivos de biopsia proporcionados pueden comprender además disposiciones para la ecogenicidad, un revestimiento antifricción en la punta y medios para proporcionar aspiración. Además se proporcionan métodos para usar los dispositivos descritos y un kit.

El documento DE112009002215T5 describe un dispositivo médico para reducir la fuerza necesaria para penetrar el tejido de un ser vivo utilizando una variedad de actuadores de movimiento oscilante, incluyendo piezoeléctricos, de bobina móvil, solenoides, neumáticos o fluídicos. El actuador alternativo impulsa un miembro penetrante, tal como una aguja, a través del tejido con una fuerza reducida mientras el dispositivo detecta el paso del miembro penetrante a través del tejido. Al pasar el miembro penetrante a través del tejido, la alimentación eléctrica al actuador alternativo se detiene automáticamente. Un método ilustrativo para detectar este paso es mediante una jeringa que contiene fluido que está acoplada a un canal dentro del miembro penetrante. Una vez que la punta del miembro penetrante ha atravesado el tejido vivo, el fluido dentro de la jeringa ya no experimenta ninguna presión y un émbolo dentro de la jeringa se desplaza indicando el paso de la punta del miembro penetrante. Este movimiento puede proporcionar retroalimentación táctil directa a un operador del dispositivo médico o puede abrir automáticamente un interruptor que proporciona energía eléctrica al dispositivo médico. Como alternativa, un transductor de presión también puede monitorizar la presión dentro del canal del miembro penetrante y activar automáticamente el interruptor para cortar la energía eléctrica.

Sumario de la invención

De acuerdo con la divulgación, que no forma parte de la invención reivindicada, se proporciona un método para generar datos de imágenes compuestas de una región diana, el método, que en la actualidad no se reivindica, que comprende;

recibir los primeros datos obtenidos de las mediciones tomadas de una región diana que incluye una estructura introducida;

recibir segundos datos que comprenden datos de imágenes de la región diana;

determinar una ubicación, o una representación de una ubicación de la estructura, tomando como base los primeros datos; y

generar datos de imágenes compuestas de la región diana a partir de los segundos datos e incluir una representación determinada de la ubicación de la estructura o porción de la estructura.

Por tanto, los datos de la imagen compuesta se generan a partir de los segundos datos, que incluye datos adicionales que representan la ubicación de la estructura, o al menos una parte de la estructura. Esto puede ser particularmente ventajoso si no es posible o deseable la visualización de los primeros y segundos datos juntos. Por ejemplo, la visualización de los primeros y segundos datos de imágenes juntos no es posible o deseable si una imagen generada a partir de los primeros datos oscurece parte o la totalidad de una imagen generada a partir de los segundos datos (o viceversa), o si la interpretación de una u otra imagen pudiera ser más difícil debido a los efectos de contraste, artefactos de imagen, ruido u otra información extraña, por ejemplo.

La representación de la ubicación de la estructura podrá incluir cualquier indicación de la ubicación de toda o parte de la estructura, por ejemplo, una silueta, un fantasma, un contorno o una representación de toda o parte de la estructura, un cursor, una mira, un vértice, o un ápice o más de uno de cada uno de ellos o una combinación de estos.

Los primeros datos pueden ser primeros datos de imágenes y, por tanto, el método puede comprender recibir primeros datos de imágenes de la región diana y recibir segundos datos de imágenes de la región diana. Los primeros y segundos datos pueden recibirse simultánea o secuencialmente. Los primeros y segundos datos pueden recibirse en cualquier orden y la determinación de la ubicación de la estructura puede realizarse antes o después de recibir los segundos datos.

Los primeros datos y/o segundos datos pueden ser datos médicos o datos de imágenes médicas. La región diana puede ser una región de un sujeto (tal como un paciente). La estructura puede ser un dispositivo o instrumento médico. Por tanto, el método puede proporcionar generar una imagen compuesta de un sujeto que muestra una imagen calculada representativa de la posición de un instrumento o dispositivo médico en el sujeto, que de otro modo no sería claramente visible en una imagen relacionada con los segundos datos.

Por ejemplo, los primeros datos y/o segundos datos pueden comprender datos ecográficos (tales como datos de ultrasonidos, datos de imágenes elastográficas o datos de radiación acústica) o datos de imágenes ópticas (como datos de imágenes ópticas difusas o datos de imágenes Raman) o datos de imágenes radiológicas (como datos de imágenes de rayos X, CT o PET), o datos de imágenes magnéticas o eléctricas (como datos de imágenes electroencefalográficas, datos de imágenes magnetoelectroencefalográficas o datos de imágenes de resonancia magnética).

Al menos uno de, o en algunos aspectos ambos de, los primeros y segundos datos de imágenes pueden comprender datos de imágenes de ultrasonidos. Los primeros datos de imágenes pueden comprender datos de ultrasonidos Doppler y los segundos datos de imágenes pueden comprender datos de ultrasonidos en modo B. Los primeros datos de imágenes pueden comprender datos de ultrasonido tanto Doppler como de modo B.

Como alternativa, los primeros y segundos datos pueden ser datos geológicos, datos de imágenes geológicas, datos de imágenes atmosféricas, o pueden ser datos de imágenes de materiales.

Los primeros datos de imágenes pueden ser complementarios a los segundos datos de imágenes. Por ejemplo, los primeros datos de imágenes pueden contener más información sobre la estructura que los segundos datos de imágenes, y los segundos datos de imágenes pueden contener más información sobre la región diana que los primeros datos de imágenes.

Los primeros datos y/o los segundos datos de imágenes pueden recibirse junto con datos de imágenes adicionales, y el método puede comprender extraer los primeros y/o segundos datos de imágenes de datos de imágenes adicionales. Por ejemplo, los primeros datos de imágenes y los segundos datos de imágenes pueden recibirse juntos (por ejemplo, como parte de la misma imagen) y el método puede comprender extraer los primeros datos de imágenes y/o los segundos datos de imágenes de los mismos.

Los primeros/segundos datos de imágenes se pueden extraer de datos de imágenes adicionales mediante la técnica de umbralización. Por ejemplo, el método puede comprender la extracción de datos que tienen valores de intensidad/amplitud por encima de un valor umbral, extracción de píxeles o vóxeles que tienen una escala de grises o un valor RBG por encima de un valor umbral, o una escala de grises o un valor RGB que se desvía de un valor medio en más de una cantidad umbral. Como alternativa o adicionalmente, el método puede comprender la extracción de datos mediante análisis de bordes o mediante cualquier otro método de extracción de datos adecuado.

Por ejemplo, los primeros datos de imágenes pueden ser datos de imágenes Doppler recibidos junto con datos de imágenes de ultrasonidos en modo B, por ejemplo en forma de una imagen que comprende una imagen de ultrasonidos Doppler y una imagen de ultrasonidos en modo B, y el método puede comprender extraer datos de imágenes de ultrasonidos Doppler a partir de datos de imágenes de ultrasonidos Doppler y en modo B combinados.

El método puede comprender transformar los primeros datos de imágenes (o los primeros datos de imágenes junto con datos de imágenes adicionales), por ejemplo ejecutando un algoritmo de compresión, realizar una transformación del formato RGB al formato de escala de grises, convertir datos de fase a datos de magnitud o potencia, ejecutar un algoritmo de desenfoque, o cualquier otra transformación adecuada conocida por los expertos en la técnica.

El método puede comprender seleccionar un rango de primeros datos de imágenes. Por ejemplo, se puede seleccionar un rango de datos que incluye datos que tienen valores de datos por encima de un valor umbral (que puede ser igual o diferente a un valor umbral usado para la extracción), o se puede seleccionar un rango de datos que incluye valores de datos que tienen un valor medio o mediana por encima de un valor umbral, o se puede seleccionar un rango de datos dentro del cual una proporción predeterminada de puntos de datos tienen valores de datos por encima de un valor umbral.

La selección, extracción y/o transformación se pueden realizar para reducir las demandas de procesamiento y permitir que las imágenes se generen más rápidamente o con menos potencia de procesamiento. La selección, extracción y/o transformación se pueden realizar para mejorar la exactitud o precisión del cálculo de la imagen calculada, por ejemplo, reduciendo la cantidad de ruido en los datos a partir de los cuales se generan los datos de imágenes calculados.

Determinar una ubicación de la estructura basándose en los primeros datos puede comprender determinar una distancia desde los primeros datos. Por ejemplo, se puede determinar una señal correspondiente a una distancia de una estructura desde un transceptor a partir de datos de ultrasonidos en modo A.

El método puede comprender generar datos de imágenes calculados y generar los datos de imágenes compuestas de la región diana a partir de los segundos datos y los datos de imágenes calculados.

Los datos de imágenes calculados pueden generarse ajustando los primeros datos (que pueden ser primeros datos de imágenes seleccionados, extraídos y/o transformados) a datos estructurales. Los datos estructurales reflejan características de la estructura (por ejemplo, el tamaño o la forma de la estructura, o la ubicación de los bordes o esquinas de la estructura) y pueden ajustarse a los primeros datos para determinar una ubicación de la estructura.

Por ejemplo, la estructura puede comprender uno o más bordes rectos y los datos estructurales pueden comprender una plantilla o máscara alrededor de uno o más bordes rectos. Los datos estructurales pueden comprender una plantilla o máscara de o alrededor de una periferia, o una parte de una periferia, de la estructura.

El ajuste puede comprender determinar una correspondencia máxima entre los primeros datos de imágenes (que pueden haber sido seleccionados, extraídos y/o transformados) y los datos estructurales.

El método puede comprender realizar una transformación, o una pluralidad de transformaciones de los datos estructurales, para determinar una correspondencia máxima. El método puede comprender realizar una pluralidad de transformaciones de los datos estructurales y determinar una correspondencia entre los datos estructurales y/o algunas o todas las transformaciones de los datos estructurales y los primeros datos de imágenes, para determinar una correspondencia máxima.

El método puede comprender la coincidencia de matrices o coincidencia de patrones, para determinar una correspondencia máxima.

La (o cada) transformación puede ser una transformación rotacional, una transformación posicional (es decir, para modificar la posición de las coordenadas de los datos estructurales) o una transformación de escala de los datos estructurales (es decir, en relación con el sistema de coordenadas de los primeros datos de imágenes).

El método puede comprender realizar una transformación rotacional de los datos estructurales o una pluralidad de transformaciones rotacionales.

La imagen calculada puede generarse basándose en un análisis de variables correlacionadas de los primeros datos de imágenes (que pueden haber sido seleccionados, extraídos y/o transformados), como un análisis de componentes principales (PCA) o un análisis de componentes PCA multilineal o un análisis factorial. El análisis puede basarse en una propiedad de la estructura, como un borde, esquina o dimensión de la estructura.

Por tanto, la información de la ubicación, relativa a la ubicación de la estructura, se puede obtener ajustando los datos estructurales a los primeros datos.

La información de la ubicación puede comprender información de la orientación. La información de la orientación puede comprender una orientación o pendiente de un borde de la estructura, o información de posición (tal como la posición de un vértice de la estructura) o información de escala (tal como la posición relativa de los vértices o bordes de la estructura).

La determinación de una ubicación de la estructura puede comprender determinar un punto final, o más de un punto final, de los primeros datos de imágenes. Un punto final puede corresponder a una parte de la estructura, como un borde, esquina o extremo de la estructura.

Se puede determinar un punto final realizando un análisis de umbral u otro análisis adecuado en los primeros datos de imágenes basándose en la información de la ubicación. Un punto final puede determinarse realizando un análisis de umbral (para PRG distinto de cero o valores de píxel/vóxel en escala de grises a lo largo de) una vía derivada de un análisis de variables correlacionadas o una determinación de una correspondencia máxima.

El punto final puede determinarse a partir de todos los primeros datos de imágenes, o de una selección de los primeros datos de imágenes, por ejemplo, sobre los primeros datos de imágenes que se han extraído, seleccionado o transformado.

La selección, extracción y transformación, determinación y ajuste del punto final se pueden realizar en cualquier secuencia.

El método puede comprender ajustar datos estructurales a los primeros datos de imágenes y posteriormente determinar un punto final y/o extraer, y/o el método puede comprender seleccionar, extraer y/o transformar primeros datos de imágenes y posteriormente ajustar datos estructurales a los mismos.

El método puede comprender actualizar los datos de la imagen compuesta (es decir, generar datos de la imagen compuesta actualizados). El método puede comprender generar datos de imágenes de vídeo a partir de una secuencia de datos de imágenes compuestas generadas.

Los primeros datos de imágenes, los segundos datos de imágenes, los datos de imágenes calculados y/o los datos de imágenes compuestas pueden ser datos a partir de los cuales se puede generar una imagen, tales como datos sin procesar en un formato de salida procedente de un aparato de imágenes. Los primeros datos de imágenes, los segundos datos de imágenes, los datos de imágenes calculados y/o los datos de imágenes compuestas pueden ser imágenes o datos en un formato de archivo de imagen (por ejemplo, PNG, JPEG, GIF, TIFF, BMP, etc.) o un formato de archivo de vídeo (por ejemplo, MPEG, AVI, MP4, 3GP, etc.).

Por tanto, el método puede comprender generar una imagen compuesta de la región diana a partir de los segundos datos e incluir una representación de la ubicación de la estructura o parte de la estructura. La representación puede incluir, por ejemplo, una silueta, un fantasma, un contorno o una representación de toda o parte de la estructura, un cursor, una mira, un vértice, o un ápice o más de uno de cada uno de ellos o una combinación de estos.

Los primeros datos de imágenes, los segundos datos de imágenes, los datos de imágenes calculados y/o los datos de imágenes compuestas pueden ser datos de imágenes 2D o datos de imágenes 3D.

El método puede comprender generar datos de imágenes 2D a partir de datos de imágenes 3D, por ejemplo mediante tomografía.

El método puede comprender visualizar una imagen compuesta (derivada de los datos de la imagen compuesta). La imagen compuesta puede visualizarse en una pantalla de visualización.

La representación de la ubicación de la estructura puede visualizarse sobre toda o solo una parte de la imagen compuesta. La representación puede mostrarse parte o todo el tiempo. Por ejemplo, la representación puede mostrarse como consecuencia de un comando de usuario, como una entrada de teclado o el movimiento de un cursor, o la representación puede ser intermitente.

El método puede comprender visualizar una secuencia de imágenes compuestas actualizadas (por ejemplo, un vídeo), que puede ser en tiempo real.

El método puede comprender generar datos de imágenes de vídeo a partir de una secuencia de datos de imágenes compuestas generadas. Por tanto, el método puede proporcionar la observación y el control interactivos de la posición de la estructura en la región diana.

El método puede comprender adquirir primeros y segundos datos. El método puede comprender adquirir primeros y segundos datos de imágenes médicas de un sujeto.

En consecuencia, la divulgación, que no forma parte de la invención reivindicada, se extiende a un método para obtener imágenes de una región diana, por ejemplo, una región diana de un sujeto, que comprende; adquirir primeros datos tomando mediciones de una región diana que incluye una estructura introducida; adquirir segundos datos que comprenden datos de imágenes de la región diana; determinar una ubicación o representación de una ubicación de la estructura, tomando como base los primeros datos; y generar datos de imágenes compuestas de la región diana a partir de los segundos datos e incluir datos relacionados con una representación determinada de la ubicación de la estructura, o parte de la estructura derivada de los primeros datos.

Los primeros datos pueden ser primeros datos de imágenes relacionados con una primera técnica de formación de imágenes y los segundos datos pueden comprender segundos datos de imágenes relacionados con una segunda técnica de formación de imágenes. Como alternativa, los primeros y segundos datos pueden estar relacionados con la misma técnica de formación de imágenes y, por ejemplo, pueden obtenerse adquiriendo datos de imágenes de forma secuencial o utilizando diferentes configuraciones.

Los primeros y segundos datos pueden obtenerse del mismo aparato o de un aparato de formación de imágenes diferente.

Los primeros datos y los segundos datos pueden adquirirse simultáneamente o casi simultáneamente, es decir, al mismo tiempo o con un breve desfase de tiempo, como una fracción de segundo o una fracción del tiempo entre fotogramas sucesivos de un vídeo. En consecuencia, los datos de imágenes compuestas pueden comprender datos de imágenes calculados representativos de la ubicación de la estructura cuando se adquirieron los segundos datos.

El método puede comprender introducir la estructura en la región diana. El método puede comprender introducir un instrumento médico o un dispositivo médico en un sujeto, como una aguja o un taladro. Por tanto, el método puede permitir una visualización mejorada de la ubicación de una estructura introducida en la región diana, en tiempo real.

En consecuencia, se proporciona un método de tratamiento o cirugía, que en la actualidad no se reivindica, que comprende introducir una estructura en una región diana de un sujeto, adquirir los primeros datos tomando medidas de la región diana; adquirir segundos datos que comprenden datos de imágenes de la región diana; determinar una ubicación de la estructura o una representación de la ubicación de la estructura, tomando como base los primeros datos; y generar datos de imágenes compuestas de la región diana a partir de los segundos datos e incluir datos relacionados con una representación de la ubicación determinada de la estructura o porción de la estructura.

El método puede comprender accionar ultrasónicamente la estructura introducida. Se ha descubierto que el accionamiento ultrasónico mejora la visibilidad de la estructura mediante métodos de formación de imágenes como la exploración B o la ecografía Doppler, mejorando así la precisión o sensibilidad de la ubicación determinada.

El método puede comprender hacer que la estructura introducida (tal como el miembro de sonda de un instrumento médico, introducido en un sujeto) se mueva oscilantemente con una amplitud de menos de alrededor de 100 pm, como menos de alrededor de 50 pm, o incluso 30 pm. El movimiento oscilante de la estructura con una pequeña amplitud, en comparación, por ejemplo, con taladros o bisturíes accionados por ultrasonidos, se ha descubierto que mejora la precisión de la ubicación determinada de la estructura, en uso con métodos de imágenes sensibles al movimiento como la ecografía Doppler.

El método puede comprender hacer que la estructura introducida se mueva alrededor y a lo largo de un eje.

Según la divulgación, se proporciona un aparato, que en la actualidad no se reivindica, para generar datos de imágenes compuestas de una región diana;

el aparato que comprende un recurso de procesamiento operable para recibir primeros datos de una región diana que incluye una estructura introducida, y para recibir segundos datos que comprenden datos de imágenes de la región diana; para determinar una ubicación de la estructura o una representación de una ubicación basándose en los primeros datos; y para generar datos de imágenes compuestas de la región diana a partir de los segundos datos y que incluye datos representativos de la ubicación determinada de la estructura, o parte de la estructura basándose en los primeros datos.

El aparato, o el recurso de procesamiento en particular, puede configurarse para llevar a cabo el método del primer aspecto o del segundo aspecto.

El aparato puede comprender un procesador, o más de un procesador que funcione conjuntamente como recurso de procesamiento.

El aparato puede comprender uno o más dispositivos de almacenamiento de datos. El aparato puede comprender un dispositivo de almacenamiento de datos configurado para recibir y almacenar primeros y/o segundos datos, datos de estructura, datos de imágenes calculados y/o datos de imágenes compuestas.

El aparato puede configurarse para generar datos de imágenes compuestas. El aparato puede configurarse para enviar datos de imágenes compuestas a un dispositivo de almacenamiento de datos, o para enviar o transmitir datos de imágenes compuestas a otro aparato, como un ordenador o a través de una red.

El aparato puede comprender un dispositivo de visualización de imágenes, tal como una pantalla de visualización, y el recurso de procesamiento puede configurarse para enviar datos de imágenes compuestas al dispositivo de visualización de imágenes.

El aparato puede comprender código de software ejecutado o ejecutable en el recurso de procesamiento. El software puede almacenarse como código de software en un medio de almacenamiento legible por ordenador accesible al recurso de procesamiento. El aparato puede comprender un medio de almacenamiento legible por ordenador en el que se almacena el código de software.

De acuerdo con un aspecto adicional, que en la actualidad no se reivindica, se proporciona un programa informático preferiblemente en un medio legible por ordenador, el programa que tiene código o instrucciones para su uso en la implementación de cualquiera de los métodos y/o para ser utilizado junto con el aparato definido en el presente documento.

De acuerdo con un aspecto adicional, que en la actualidad no se reivindica, se proporciona un sistema implementado o basado en ordenador adaptado para implementar cualquiera de los métodos y/o para ser utilizado junto con el aparato descrito en el presente documento.

El aparato, y el recurso de procesamiento en particular, puede configurarse para recibir datos de uno o más dispositivos de formación de imágenes (directa o indirectamente, por ejemplo a través de una red o desde un dispositivo de almacenamiento de datos en el que se almacenan los datos adquiridos por un dispositivo de formación de imágenes). El detector puede comprender un dispositivo de formación de imágenes. El dispositivo de formación de imágenes puede adaptarse para adquirir primeros y/o segundos datos de imágenes, a ser recibidos por el recurso de procesamiento.

El dispositivo de formación de imágenes puede ser un dispositivo de formación de imágenes médicas. Por ejemplo, el aparato puede comprender una sonda de ultrasonidos u otros componentes de un sistema de exploración por ultrasonidos.

El aparato puede comprender un primer dispositivo de formación de imágenes (adaptado para adquirir primeros datos) y un segundo dispositivo de formación de imágenes (adaptado para adquirir segundos datos de imágenes).

El aparato puede comprender además una estructura para la introducción en una región diana. Por ejemplo, el aparato puede comprender un taladro, una aguja o un tubo. La estructura puede ser, o formar parte de, un instrumento médico o un dispositivo médico, para su inserción o implantación en un sujeto. El aparato puede comprender, por ejemplo, una aguja, cánula, una herramienta de biopsia, un trocar o un instrumento para su uso en un procedimiento endoscópico. El aparato puede ser, o formar parte de, un sistema para procedimientos de imagen guiados.

El aparato puede comprender un dispositivo o instrumento médico oscilante. El dispositivo/instrumento médico puede comprender un componente oscilante o alternativo. El dispositivo/instrumento médico puede ser accionado electromecánicamente.

El aparato puede comprender un instrumento médico accionado por ultrasonidos.

Las técnicas de formación de imágenes como resonancia magnética de difusión, flujometría láser Doppler y ultrasonografía Doppler son sensibles al movimiento, y el movimiento de los dispositivos o instrumentos médicos introducidos se puede ver en las imágenes generadas a partir de dichas técnicas. Sin embargo, el movimiento de dispositivos/instrumentos médicos introducidos puede llevar asociado artefactos en imágenes sensibles al movimiento o puede inducir el movimiento de las partes circundantes de la región diana, que también se puede ver mediante imágenes sensibles al movimiento. Por ejemplo, una aguja o taladro oscilante puede ser mucho más claramente visible en una imagen de ultrasonidos Doppler de un sujeto que en una imagen de ultrasonidos en modo B, pero su ubicación precisa dentro de la imagen de ultrasonidos Doppler puede verse oscurecida por señales resultantes del movimiento en los tejidos circundantes o artefactos de la imagen.

El método y aparato permiten que la ubicación de un dispositivo/instrumento médico oscilante (o en movimiento de otro modo) se determine de forma más precisa o exacta mediante técnicas de imágenes sensibles al movimiento. Esto puede ser crítico en un contexto clínico.

Según un primer aspecto de la invención se proporciona un implemento médico accionado por ultrasonidos según la reivindicación 1.

El instrumento médico puede comprender un cuerpo y el cuerpo puede comprender el primer y segundo conjuntos de masa y el elemento piezoeléctrico. El primer conjunto de masa puede ser móvil en relación con el cuerpo a lo largo del eje principal.

El cuerpo puede definir un canal que se extiende a lo largo del eje principal. El primer y segundo conjuntos de masa definen al menos una parte del canal que se extiende a lo largo del eje principal.

El miembro de sonda se recibe en el canal.

El instrumento médico comprende un miembro de sonda para uso en procedimientos percutáneos, como una herramienta de biopsia, una cureta, una aguja (por ejemplo, una aguja hipodérmica), un taladro, una cánula, un trocar, un endoscopio o un instrumento para su uso en un procedimiento endoscópico. Por tanto, el miembro de sonda puede ser, por ejemplo, una herramienta de biopsia, una cureta, una aguja (por ejemplo, una aguja hipodérmica), un taladro, una cánula, un trocar u otra sonda alargada. Una variedad de tamaños pueden ser adecuados para su uso en la presente invención, pero deseablemente, la invención se refiere a instrumentos con un diámetro de entre aproximadamente 0,5 mm y 1,5 mm. El miembro de sonda puede ser ecogénico, como una aguja ecogénica para su uso en procedimientos de formación de imágenes por ultrasonido.

Durante el uso, el miembro de sonda se hace vibrar, por accionamiento del elemento piezoeléctrico, con un movimiento oscilante a lo largo del eje principal. La vibración impulsada a frecuencias ultrasónicas (en el rango de aproximadamente 10 kHz y superiores) reduce la fuerza de penetración requerida para introducir el miembro de sonda en un sujeto (por ejemplo, para penetrar la piel o las membranas) y reduce la acumulación. También se ha descubierto que un miembro de sonda accionado por ultrasonidos tiene mayor visibilidad en ciertos tipos de imágenes médicas, como la ecografía o la ecografía Doppler.

El instrumento médico puede comprender un cuerpo.

El canal puede extenderse a lo largo del cuerpo.

El miembro de sonda puede extenderse desde el cuerpo a cada extremo del canal.

Un miembro de sonda (por ejemplo, una aguja o cánula) que tenga una longitud mayor que el cuerpo puede acoplarse fijamente al primer conjunto de masa para extenderse más allá de cada extremo del cuerpo. Por lo tanto, se puede establecer la conexión al miembro de sonda sin necesidad de entrar en contacto con el cuerpo, o cualquier parte del canal u orificio (según sea el caso), reduciendo o eliminando así la necesidad de esterilizar el cuerpo. Esto es de beneficio particular para establecer una conexión fluida entre un miembro de sonda tubular, como una aguja o una cánula.

El instrumento médico puede comprender un orificio que se extiende a lo largo del eje principal y el miembro de sonda puede recibirse en el orificio. El cuerpo puede tener un orificio pasante que se extiende a lo largo del eje principal.

En consecuencia, la divulgación se extiende a un instrumento médico accionado por ultrasonidos, que en la actualidad no se reivindica, que comprende:

un cuerpo que tiene un primer conjunto de masa y un segundo conjunto de masa, y un elemento piezoeléctrico operable para provocar un movimiento oscilante a lo largo de un eje principal entre el primer y

el segundo conjuntos de masa;

un canal que se extiende a lo largo del eje principal; y

un miembro de sonda recibido en el canal y acoplado fijamente al primer conjunto de masa y que se extiende desde el cuerpo a cada extremo del canal.

El instrumento médico puede comprender una disposición de conexión para acoplar, y preferiblemente acoplar de forma liberable, el miembro de sonda al primer conjunto de masa. El primer conjunto de masa puede comprender una disposición de conexión.

La disposición de conexión puede comprender miembros de acoplamiento, movibles para acoplarse con el miembro de sonda, para acoplar de este modo el miembro de sonda al primer conjunto de masa.

No es necesario que el miembro de sonda esté adaptado específicamente para acoplarse con los medios de conexión y la disposición de conexión puede permitir que un miembro de sonda convencional, como una aguja desechable, cánula y similares, se acople al primer conjunto de masa. Adicionalmente, el rango de movimiento de los miembros de acoplamiento puede ser suficiente para acoplarse a miembros de sonda de varios tamaños, de modo que se pueda utilizar un único instrumento con múltiples tipos o tamaños de miembros de sonda.

Por lo tanto, la divulgación se extiende a un instrumento médico accionado por ultrasonidos, que en la actualidad no se reivindica, que comprende:

un primer conjunto de masa y un segundo conjunto de masa, que definen un canal que se extiende a lo largo de un eje principal, y un elemento piezoeléctrico operable para provocar un movimiento oscilante a lo largo del eje principal entre el primer y segundo conjuntos de masa;

una disposición de conexión, que comprende miembros de acoplamiento móviles, para acoplar fijamente el miembro de sonda al primer conjunto de masa; y

un miembro de sonda recibido en el canal y acoplado fijamente al primer conjunto de masa mediante los miembros de acoplamiento.

El miembro de sonda puede estar acoplado fijamente al primer elemento de masa mediante fricción con los miembros de acoplamiento.

Los miembros de acoplamiento pueden formar un ajuste de interferencia con el miembro de sonda.

Los miembros de acoplamiento pueden moverse radialmente para acoplarse con el miembro de sonda. En algunas realizaciones, al menos una parte del miembro de sonda es generalmente cilindrica.

Los miembros de acoplamiento móviles radialmente pueden configurarse para aplicar presión de sujeción uniformemente a un miembro de sonda y, de ese modo, reducir el riesgo de dañar el miembro de sonda.

Los miembros de sonda móviles radialmente pueden estar distribuidos uniformemente alrededor de un eje.

La disposición de conexión puede comprender al menos dos o al menos tres miembros de acoplamiento.

Los miembros de acoplamiento pueden configurarse para acoplarse a lo largo de una longitud del miembro de sonda, para distribuir la fuerza de sujeción.

Los miembros de acoplamiento pueden tener una inclinación elástica. Los miembros de acoplamiento pueden tener una inclinación elástica hacia fuera del canal.

Los miembros de acoplamiento pueden estar separados o pueden estar formados a partir de una única pieza de material.

En algunas realizaciones, la disposición de conexión está configurada para acoplar el miembro de sonda al primer conjunto de masa mediante una única operación manual. Es decir, la disposición de conexión se puede cambiar desde una primera configuración en la que la sonda se puede introducir y retirar del canal, a una segunda configuración en la que el miembro de sonda se acopla fijamente al primer conjunto de masa, mediante una única operación manual. Una sola operación manual, es decir, una operación posible agarrando los miembros de acoplamiento o el miembro de bloqueo y ejecutando un único movimiento, se puede realizar de forma rápida y fiable. Esto es de particular importancia en un entorno clínico. De manera adicional, se reduce la probabilidad de apretar demasiado o demasiado poco.

Por tanto, la divulgación también se extiende a un instrumento médico accionado por ultrasonidos, que en la actualidad no se reivindica, que comprende:

un primer conjunto de masa y un segundo conjunto de masa, que definen un canal que se extiende a lo largo de un eje principal;

y un elemento piezoeléctrico operable para provocar un movimiento oscilante a lo largo del eje principal entre el primer y segundo conjuntos de masa;

una disposición de conexión para acoplar fijamente el miembro de sonda al primer conjunto de masa, y configurada para acoplar el miembro de sonda al primer conjunto de masa mediante una única operación manual.

La disposición de conexión puede comprender un miembro de bloqueo, móvil en relación con los miembros de acoplamiento, para que los miembros de acoplamiento se acoplen al miembro de sonda.

La disposición de conexión puede configurarse para acoplar el miembro de sonda al primer conjunto de masa moviendo el miembro de bloqueo en relación con los miembros de acoplamiento. El miembro de sonda puede acoplarse al primer conjunto de masa moviendo el miembro de bloqueo en relación con los miembros de acoplamiento con una sola operación manual.

El miembro de bloqueo puede ser giratorio en relación con los miembros de acoplamiento. Una vez que los miembros de acoplamiento contactan libremente con el miembro de sonda, la rotación del miembro de bloqueo en una fracción de vuelta (por ejemplo media vuelta o más preferiblemente un cuarto de vuelta) es suficiente para colocar la disposición de conexión en la segunda configuración. Se puede agarrar un miembro de bloqueo o acoplamiento giratorio (por ejemplo, entre el pulgar y el índice) y girarlo en una fracción de vuelta para acoplar el miembro de sonda al primer conjunto de masa, sin necesidad de soltar y volver a agarrar el miembro para completar el acoplamiento. Por tanto, el miembro de sonda puede acoplarse mediante una sola operación manual rápida y fiable.

Como alternativa o adicionalmente, el miembro de bloqueo puede ser deslizable en relación con los miembros de acoplamiento, por ejemplo a lo largo (y/o alrededor) del eje principal. Por ejemplo, el miembro de bloqueo puede comprender una copa ahusada y los miembros de acoplamiento pueden ser deslizables a lo largo del eje principal en relación con la copa ahusada.

La disposición de conexión puede comprender un mandril o un collarín. Se puede adaptar un mandril o collarín para recibir miembros de sonda que tengan una variedad de diámetros externos.

El miembro de bloqueo puede estar roscado alrededor de un collarín, o puede ser deslizable en relación con un collarín.

El miembro de bloqueo y los miembros de acoplamiento pueden tener caras ahusadas opuestas.

El movimiento de los miembros de acoplamiento en relación con el miembro de bloqueo puede estar indexado. Por ejemplo, los miembros de bloqueo o acoplamiento pueden comprender una leva o una cresta, de modo que el movimiento relativo de los miembros de bloqueo y acoplamiento se desvía alejándose de la leva o de la cresta. Por tanto, durante el uso, el miembro de bloqueo no se mueve suavemente en relación con los miembros de acoplamiento (entre las configuraciones primera y segunda), y un usuario siente un cambio en la resistencia al movimiento cuando se ha aplicado fuerza suficiente para bloquear el miembro de sonda en su lugar.

El movimiento relativo de los miembros de acoplamiento y el miembro de bloqueo puede estar limitado por par, por ejemplo mediante un mecanismo de embrague de bola y retén.

El instrumento médico puede configurarse para hacer que el miembro de sonda se mueva oscilantemente a lo largo del eje principal con una amplitud de menos de aproximadamente 100 pm, como menos de alrededor de 50 pm, o incluso 30 pm. En algunas realizaciones, el miembro de sonda oscila a lo largo del eje principal con una amplitud de menos de aproximadamente 10 pm.

El accionamiento ultrasónico se ha asociado anteriormente con el suministro de energía a una región diana de un sujeto (por ejemplo, bisturíes o taladros accionados por ultrasonido). Por lo tanto, la amplitud del movimiento normalmente se optimiza para suministrar la mayor cantidad de energía posible y, por lo tanto, los miembros de sonda de los dispositivos conocidos se mueven con la mayor amplitud posible, en algunos casos en el rango de cientos de micrómetros. Sin embargo, se ha descubierto que dichas amplitudes producen artefactos en métodos de imágenes sensibles al movimiento, como la exploración B o la ecografía Doppler. Ahora se ha descubierto que un rango de movimiento más pequeño reduce la gravedad de los artefactos de imagen, manteniendo al mismo tiempo la visibilidad del miembro de sonda accionado por ultrasonidos en imágenes sensibles al movimiento. También se ha descubierto que la ubicación de un miembro de sonda, usando el método de generación de datos de imágenes compuestas descrito anteriormente, puede determinarse con mayor precisión o exactitud cuando el miembro de sonda oscila con una amplitud menor.

La amplitud del movimiento puede estar limitada mecánicamente, por ejemplo mediante topes finales que limitan el rango de movimiento del primer conjunto de masa. La amplitud del movimiento puede estar limitada por la deflexión máxima del elemento piezoeléctrico. La amplitud del movimiento puede estar limitada por el voltaje de accionamiento aplicado al elemento piezoeléctrico.

un primer conjunto de masa y un segundo conjunto de masa;

un miembro de sonda acoplado fijamente al primer conjunto de masa y móvil en relación con el segundo conjunto de masa con una amplitud inferior a 30 pm;

y un elemento piezoeléctrico operable para provocar un movimiento oscilante a lo largo de un eje principal entre el primer y segundo conjuntos de masa.

El accionamiento del instrumento médico puede hacer que el primer y segundo conjuntos de masa se muevan oscilantemente a lo largo y alrededor del eje principal.

Por ejemplo, el elemento piezoeléctrico puede comprender un motor operable para conferir una fuerza de rotación entre los conjuntos de masa, o el primer conjunto de masa puede adaptarse para flexionarse o comprimirse, o una porción del primer conjunto de masa puede funcionar dentro de un canal helicoidal, para transferir la fuerza axial a un movimiento de rotación.

El movimiento oscilante de los conjuntos de masa a lo largo y alrededor del eje principal da como resultado un movimiento concomitante del conjunto de sonda a lo largo y alrededor del eje principal durante su uso. Se ha descubierto que la rotación del miembro de sonda a lo largo y alrededor del eje principal reduce la acumulación y también reduce las fuerzas que deben aplicarse para penetrar los tejidos de un sujeto. Esto es de particular importancia para el movimiento oscilante de baja amplitud y en el uso de miembros de sonda delicados para evitar la flexión. El instrumento médico puede comprender cualquier tipo adecuado de elemento piezoeléctrico capaz de provocar un movimiento oscilante a lo largo de un eje principal entre el primer y segundo conjuntos de masa. Por ejemplo, el elemento piezoeléctrico puede comprender uno o más anillos, matrices o barras. El instrumento médico puede comprender un transductor tipo Langevin, o uno o más transductores policristalinos o monocristalinos, o puede comprender material piezoeléctrico cerámico binario o terciario, o material piezoeléctrico orgánico o polimérico. El elemento piezoeléctrico puede comprender un transductor flextensional, como un transductor de platillos.

El elemento piezoeléctrico puede estar acoplado al primer y segundo conjunto de masa. El elemento piezoeléctrico puede estar dispuesto entre el primer y el segundo conjunto de masa. El elemento piezoeléctrico puede estar dispuesto alrededor de un orificio.

El primer conjunto de masa normalmente tiene una masa menor que el segundo conjunto de masa.

La relación entre el primer conjunto de masa y el segundo conjunto de masa se encuentra en la región de 1:5-20, tal como de 1:7,5-12,5, como de 1:10. El primer conjunto de masa y el miembro de sonda juntos tienen una masa menor que el segundo conjunto de masa. Por tanto, durante el uso, el elemento piezoeléctrico transfiere una mayor proporción de la energía ultrasónica al primer conjunto de masa y al miembro de sonda que al segundo conjunto de masa. El primer y/o segundo conjunto de masa pueden comprender una colección de piezas, o pueden ser de construcción unitaria.

El primer y/o segundo conjunto de masa pueden definir al menos una parte de un orificio.

El primer y/o segundo conjunto de masa generalmente pueden ser simétricos alrededor del canal (u orificio, según sea el caso) y pueden conformarse generalmente como un anillo.

El primer conjunto de masa puede comprender una disposición de conexión para el acoplamiento liberable al miembro de sonda. Por tanto, el miembro de sonda se puede retirar para limpiarlo o desecharlo después de su uso.

En otro aspecto de la divulgación se proporciona un cuerpo de un instrumento médico según la reivindicación 15. El cuerpo puede estar conectado a un miembro de sonda para formar un instrumento médico según el primer aspecto. El instrumento médico puede comprender o se puede conectar a un circuito de accionamiento, operable para aplicar un voltaje de accionamiento al elemento piezoeléctrico. Por ejemplo, el instrumento médico puede comprender o se puede conectar a un generador de señales.

La amplitud y/o frecuencia del voltaje de accionamiento puede ser ajustable. Por tanto, el voltaje o la amplitud del voltaje de accionamiento se pueden ajustar de acuerdo con los requisitos de un procedimiento, tipo o tamaño del miembro de sonda o propiedades mecánicas particulares de la región diana.

El instrumento médico puede formar parte de un sistema médico, que comprende el instrumento médico y el aparato de formación de imágenes. El sistema médico puede comprender un aparato para generar una imagen compuesta, de acuerdo con el tercer aspecto.

De acuerdo con la divulgación, se proporciona un método de tratamiento o cirugía, que en la actualidad no se reivindica, que comprende introducir un miembro de sonda de un instrumento médico accionado por ultrasonidos del cuarto aspecto, en un sujeto. El método puede comprender adquirir una imagen de una región diana del sujeto, como una imagen de ultrasonidos en modo B. El método puede comprender generar datos de imágenes compuestas de la región diana, mediante los métodos descritos anteriormente.

Otras características preferidas y opcionales de cada aspecto de la invención corresponden a características preferidas y opcionales de cada uno de los demás aspectos de la invención.

El término "comprende" tal como se utiliza en este documento debe interpretarse como "consiste únicamente en", o "incluye, además de otras características".

Descripción de los dibujos

Ahora se describen realizaciones, a modo de ejemplo no limitante, y se ilustran en las siguientes figuras en las que: La Figura 1 es un diagrama esquemático de un sistema de formación de imágenes médicas.

La Figura 2 es un diagrama de flujo de un método para generar datos de imágenes compuestas.

La Figura 3 muestra los datos de imágenes recibidos de una aguja vibrante en un sujeto de prueba porcino (a) antes y (b) después de la extracción de datos.

La Figura 4 ilustra la selección de datos a partir de datos de imágenes recibidas de una aguja vibrante en un sujeto de prueba porcino.

La Figura 5 ilustra el ajuste de los primeros datos de imágenes extraídos y seleccionados mediante coincidencia de matrices y determinación del punto final, generación de una representación de una estructura, y generación de una imagen compuesta a partir de la representación y los segundos datos de imágenes.

La Figura 6 es una vista despiezada de un instrumento médico accionado por ultrasonidos.

La Figura 7 es un diagrama esquemático de un sistema de accionamiento para realizar procedimientos percutáneos utilizando el instrumento médico mostrado en la Figura 6 y un sistema de formación de imágenes médicas.

La Figura 8 muestra una imagen de ultrasonidos en modo B de (a) una aguja ecogénica estacionaria (b) accionada por ultrasonidos en modo fantasma.

La Figura 9 muestra una imagen de ultrasonidos en modo Doppler en color de (a) una aguja ecogénica estacionaria (b) accionada por ultrasonidos en modo fantasma.

La Figura 10 muestra una imagen de ultrasonidos en modo Doppler en color de (a) una aguja convencional estacionaria (b) accionada por ultrasonidos en modo fantasma.

La Figura 11 muestra una imagen de ultrasonidos en modo Doppler en color de (a) una aguja ecogénica estacionaria (b) accionada por ultrasonidos en tejido porcino.

La Figura 12 muestra una imagen de ultrasonidos en modo Doppler en color de (a) una aguja convencional estacionaria (b) accionada por ultrasonidos en la región inferior del abdomen de un cadáver embalsamado de Thiel. La Figura 13 muestra una imagen de ultrasonidos en modo Doppler en color de (a) una aguja ecogénica estacionaria (b) accionada por ultrasonidos en la región inferior del abdomen de un cadáver embalsamado de Thiel. La Figura 14 muestra (a) una imagen de ultrasonidos en modo Doppler en color de (b) una imagen de ultrasonidos en modo Doppler de potencia de una aguja ecogénica accionada por ultrasonidos en la región inferior del abdomen de un cadáver embalsamado de Thiel.

La Figura 15 muestra imágenes de una aguja ecogénica y accionada por ultrasonidos convencional en una muestra de hígado de buey con voltajes de accionamiento de 20 V, 10 V, 5 V y 2 V.

La Figura 16 muestra imágenes de ultrasonidos en modo Doppler en color de una aguja convencional accionada por ultrasonidos en la región inferior del abdomen de un cadáver embalsamado de Thiel en ángulos de inserción de (a) 30°, (c) 45° y (d) 55° en relación con una sonda de ultrasonidos mantenida en una posición fija perpendicular a la superficie exterior de la muestra.

La Figura 17 ilustra la fuerza de penetración necesaria para penetrar (a) material fantasma (b) el hueso de sierra y (c) el tejido porcino utilizando una aguja convencional estacionaria y accionada por ultrasonidos.

La Figura 18(a)-(e) ilustra las etapas de procesamiento de imágenes realizadas para generar una imagen compuesta de una aguja ecogénica en la región inferior del abdomen de un cadáver embalsamado de Thiel.Descripción detallada de una realización ilustrativa

La Figura 1 muestra un sistema de formación de imágenes médicas 1 que incluye un aparato 100 para generar datos de imágenes compuestas. El sistema 1 tiene un dispositivo de formación de imágenes 3 conectado a un recurso de procesamiento 102. Una región diana 5 de un sujeto, tal como un paciente, incluye una estructura introducida 7 y el dispositivo de formación de imágenes se puede accionar para adquirir datos de imágenes de la región diana.

El recurso de procesamiento se puede accionar para recibir primeros datos 104 y segundos datos 106, que comprende datos de imágenes de la región diana, procedentes del dispositivo de formación de imágenes. El recurso de procesamiento se puede accionar para generar datos de imágenes compuestas 108, que se envía a un dispositivo de visualización 110, como se describe con mayor detalle con referencia a la Figura 2.

En el ejemplo mostrado, el dispositivo de formación de imágenes está configurado para adquirir datos de imágenes de ultrasonidos Doppler (primeros datos de imágenes) y datos de imágenes de ultrasonidos en modo B, y el dispositivo de formación de imágenes 3 es una sonda de ultrasonidos y la estructura introducida es una aguja que vibra ultrasónicamente (descrita con más detalle a continuación). La sonda de ultrasonidos está configurada para adquirir datos de imágenes de ultrasonidos Doppler (primeros datos) y/o datos de imágenes de ultrasonidos en modo B (segundos datos de imágenes) de una región diana de un paciente. El aspecto particular descrito no debe interpretarse como limitante y los métodos de procesamiento de datos de imágenes descritos a continuación también pueden aplicarse a otras formas de obtención de imágenes médicas y, en consecuencia, son adecuados para su uso con otros tipos de sistemas de obtención de imágenes o datos adquiridos mediante otros tipos de técnicas de obtención de imágenes. Ciertamente, el método también tiene aplicaciones no médicas, por ejemplo en los campos de pruebas de materiales o topografía.

Ahora se describirá la generación de una imagen compuesta con referencia a la Figura 2. En la etapa 200, se reciben los primeros datos de imágenes 104 de la región diana. En la etapa 202, se reciben los segundos datos de imágenes de la región diana. En la etapa 204, se determina una ubicación de la estructura introducida 7. En la etapa 206, se generan datos de imágenes compuestas a partir de los segundos datos de imágenes e incluyen datos 109 que son representativos de la ubicación de la estructura 7, según lo determinado en la etapa 204.

En la etapa 200, los datos de imágenes de ultrasonidos Doppler 104 se reciben junto con los datos de imágenes de ultrasonidos en modo B (indicados generalmente por el número 105), como se puede observar en la Figura 3(a). Los datos de imágenes de ultrasonidos Doppler están en formato RGB (es decir, píxeles con valores independientes entre 0 y 255 para cada uno de los tres valores de rojo, verde y azul) y los datos de imágenes en modo B están en formato de escala de grises (es decir, píxeles con un valor de intensidad único de 0 a 255 para cada uno de los tres valores). En aspectos alternativos, los primeros datos de imágenes comprenden únicamente datos de imágenes de ultrasonidos Doppler. Los datos de imágenes de ultrasonidos en modo B (que pueden adquirirse simultánea o secuencialmente) pueden recibirse por separado en la etapa 202.

Para reducir las demandas de procesamiento de datos, los datos se pueden extraer, seleccionar y/o transformar.

La Figura 3(a) muestra los datos de imágenes Doppler y en modo B recibidos de una aguja vibrante en un sujeto de prueba porcino. La Figura 3(b) muestra los datos de imágenes Doppler después de la extracción de todos los píxeles que no tienen el mismo valor de intensidad para cada uno de los valores RGB. La extracción de datos de esta manera elimina los datos en escala de grises que, de otro modo, podrían provocar errores en la determinación de la ubicación.

A modo de alternativa, todos los datos RGB se transforman al formato de escala de grises. A continuación se pueden extraer los píxeles con un valor de intensidad superior a un valor umbral. En otros aspectos, los datos se pueden transformar utilizando un algoritmo de compresión.

Opcionalmente, también se puede seleccionar una región de datos de interés 104a o 104b, como se ilustra en la Figura 4. La selección de datos se puede realizar antes o después de la extracción.

Determinar la ubicación de la aguja introducida 7, en la etapa 204, puede incluir ajustar los primeros datos de imágenes a los datos estructurales que representan la aguja introducida. En el ejemplo ilustrado en la Figura 5, los datos se ajustan mediante coincidencia matricial para determinar la orientación de la aguja. Se genera una máscara 120 (datos estructurales que representan un borde reflectante recto de la aguja), que consta de una matriz con valores 1 dentro de la máscara (blanca) y 0 fuera de la máscara (negro) y sometida a una serie de transformaciones rotacionales para producir máscaras 120a, 120b, 120c, etc. El ajuste se realiza mediante (i) la determinación de una correspondencia máxima (un valor obtenido multiplicando matrices y sumando valores RGB para todos los píxeles) entre las máscaras 120, 120a, b, c y los datos Doppler extraídos y seleccionados 104a (ii) la determinación de una línea con el mejor ajuste 122 con un gradiente correspondiente a la orientación de la máscara 120c que tiene una correspondencia máxima con los datos 104a (iii) la determinación de un punto final, correspondiente al extremo distal de la aguja, buscando el píxel final que tiene un valor distinto de cero a lo largo de la línea con el mejor ajuste 122. Se genera una imagen calculada 107, que incluye una representación 109 de la aguja. La imagen calculada puede superponerse entonces sobre una segunda imagen de ultrasonidos en modo B 106, para generar la imagen compuesta 108.

En un aspecto alternativo, el ajuste puede incluir un análisis de componentes principales de los datos Doppler extraídos, para obtener información sobre la orientación.

La imagen compuesta incluye una representación 109 de la aguja, y se ha demostrado que la ubicación se puede ver con mayor precisión en imágenes en modo B, que en las imágenes convencionales de ecografía combinada Doppler/modo B. De manera adicional, la información del modo B en las proximidades de la aguja no queda oscurecida por la borrosidad y los artefactos en la imagen Doppler. La imagen compuesta puede actualizarse (por ejemplo, a la velocidad de fotogramas de un formato de vídeo convencional) de modo que se pueda proporcionar al médico una representación animada de la aguja trazada sobre un vídeo de ultrasonidos en modo B, para ayudar en procedimientos guiados por ultrasonidos.

También se ha descubierto que la amplitud y frecuencia óptimas de la vibración de la aguja se reducen en comparación con los métodos conocidos anteriormente, para generar datos de imágenes de ultrasonidos Doppler suficientes para una determinación precisa de la ubicación y sin la borrosidad y los artefactos asociados a los métodos y aparatos existentes, como se describirá más adelante con mayor detalle.

En la Figura 6 se muestra una vista en planta de un instrumento médico 600 accionado por ultrasonidos de la presente invención. El instrumento médico tiene un primer conjunto de masa 602 y un segundo conjunto de masa 604. Un canal se extiende a lo largo de un eje principal A y está definido en parte por los conjuntos de masa. Un elemento piezoeléctrico 606a, 606b se puede accionar para provocar un movimiento oscilante entre el primer y segundo conjuntos de masa a lo largo del eje principal. Un miembro de sonda (una aguja hipodérmica convencional) 608 se recibe en el canal y se acopla fijamente al primer conjunto de masa.

El elemento piezoeléctrico es del tipo Langevin y comprende un apilamiento de anillos cerámicos de titanato de circonato de plomo. Los anillos se sujetan entre el primer y segundo conjuntos de masa mediante un perno hueco de pretensión 610 que se extiende a través de un orificio que atraviesa los conjuntos de masa y el elemento piezoeléctrico.

Los conjuntos de masa están alojados dentro de un cuerpo (que consta de carcasa 612 y tapa de carcasa 614) y la posición de la segunda masa se fija en relación con el perno de pretensado y el cuerpo.

La conexión eléctrica con el elemento piezoeléctrico se puede establecer a través del conector 628. Como se describirá más adelante en mayor detalle, el accionamiento del elemento piezoeléctrico (mediante la aplicación de un voltaje adecuado), hace que las posiciones relativas de los conjuntos de masas a lo largo del eje principal cambien y, por tanto, que el primer conjunto de masa oscile a lo largo del eje principal en relación con el segundo conjunto de masa y el cuerpo.

La masa del segundo conjunto de masa es mucho mayor que la del primer conjunto de masa (relación de 10:1), asegurando que la masa combinada del segundo conjunto de masa y el cuerpo sea mayor que la masa combinada del primer conjunto de masa y la aguja. Esto asegura una transferencia eficiente de energía ultrasónica a la aguja durante su uso.

El cuerpo es generalmente cilíndrico y tiene un tamaño que permite agarrarlo como si fuera un bolígrafo, para facilitar la manipulación manual durante su uso.

Una porción distal del primer conjunto de masa incluye una disposición de conexión 616 para fijar la aguja al primer conjunto de masa. La disposición de conexión consta de cuatro miembros de acoplamiento 618 que tienen una porción roscada externamente 620 y una porción cónica 622. Una tuerca del collarín 624 tiene porciones roscadas y cónicas internas correspondientes (no mostradas) y se puede roscar alrededor de los miembros de acoplamiento para aplicar una fuerza radialmente hacia adentro a los miembros de acoplamiento. Por tanto, al apretar la tuerca del collarín, se puede forzar a los miembros de acoplamiento a acoplarse con la aguja.

De este modo, la disposición de conexión aplica una presión uniforme alrededor de un tramo de la aguja y los miembros de acoplamiento tienen suficiente rango de movimiento para acomodar una variedad de diámetros de aguja. De manera adicional, la aguja se puede acoplar al primer conjunto de masa de forma muy rápida y sencilla. Una vez que la tuerca del collarín esté lo suficientemente roscada para que las respectivas porciones cónicas entren en contacto inicial, se puede aplicar suficiente fuerza de sujeción a la aguja ajustando la tuerca del collarín un cuarto de vuelta más, que se puede conseguir en una sola operación manual, sin necesidad de agarrar y volver a agarrar la tuerca.

El orificio se extiende por todo el cuerpo, desde el extremo distal de la disposición de conexión, a través del perno de pretensión (y por tanto de los conjuntos de masa y del elemento piezoeléctrico) y a través de la tapa de la carcasa. El cuerpo tiene un tamaño tal que una aguja convencional se extiende más allá de cada extremo del cuerpo. Esto permite la conexión del extremo proximal 626 de la aguja directamente a una fuente de fluido u otro aparato médico. A diferencia de los aparatos en los que se fija una aguja a un extremo de un instrumento médico, la conexión debe establecerse directamente con el extremo proximal del cuerpo, lo que reduce el riesgo de contaminación.

En realizaciones alternativas (no mostradas), se emplean otros materiales piezoeléctricos y/o el elemento piezoeléctrico tiene una configuración alternativa. Por ejemplo, el elemento piezoeléctrico puede incluir transductores monocristalinos dopados con Mn, que pueden configurarse como placas o varillas a cualquiera de los lados o alrededor del orificio.

En una realización, el elemento piezoeléctrico incluye un motor piezoeléctrico configurado para aplicar una fuerza de rotación entre el primer y segundo elementos de masa alrededor del eje principal, para reducir aún más la acumulación en la aguja y las fuerzas de penetración requeridas durante su uso.

La Figura 7 muestra un sistema de accionamiento 700 para realizar procedimientos percutáneos usando el instrumento médico 600. El sistema incluye un amplificador de potencia 702 y un generador de formas de onda 704. Estos están conectados al terminal 628 del instrumento médico. El amplificador de potencia y el generador de señal pueden funcionar juntos para aplicar un voltaje de accionamiento al elemento piezoeléctrico en un rango de frecuencia de 10 100 kHz, provocando así que la aguja oscile a una frecuencia ultrasónica seleccionada. El sistema de accionamiento también incluye un circuito de adaptación de impedancia 706. En sistemas alternativos (no mostrados), el circuito de adaptación está alojado en el cuerpo.

El circuito de accionamiento (que comprende el amplificador, el generador de señal y el circuito de adaptación) se puede ajustar manualmente para sintonizar la frecuencia de resonancia del circuito piezoeléctrico, de modo que el dispositivo pueda optimizarse para diferentes tipos de aguja o diferentes regiones diana. En el sistema mostrado, el generador de señal se puede ajustar manualmente.

El sistema está configurado para hacer que la aguja se mueva oscilantemente a lo largo del eje principal con una frecuencia resonante de 21 kHz y una amplitud (es decir, rango de movimiento de pico a pico) en el rango de 0 a 100 |jm, dependiendo del voltaje de accionamiento aplicado. Se requiere un voltaje de accionamiento (pico a pico) en el rango de 0-100 V para inducir un movimiento de esta amplitud en el elemento piezoeléctrico de Langevin 606a,b. Se ha observado una visibilidad óptima de la aguja a 20 V e inferior.

Los procedimientos médicos guiados por ultrasonidos se utilizan comúnmente en la práctica clínica. Sin embargo, aunque las imágenes de ultrasonidos pueden mostrar información útil sobre la estructura anatómica, en la práctica, puede resultar difícil observar la ubicación del instrumento médico. Las agujas ecogénicas (que tienen una serie regular de deformaciones superficiales) mejoran la visibilidad hasta cierto punto y algunos médicos también utilizan imágenes en modo Doppler durante los procedimientos para ayudar a localizar las agujas. Sin embargo, las agujas ecogénicas han demostrado beneficios limitados, son costosas y la manipulación de la aguja en el tejido (durante el procedimiento) puede ser muy dolorosa.

Las agujas se pueden mover manualmente para generar una señal Doppler o se puede inyectar líquido para ayudar a localizar la punta de una aguja. Sin embargo, es posible que no siempre sea posible realizar movimientos o inyecciones adicionales y es posible que una imagen Doppler no muestre en ningún caso la ubicación de una aguja con precisión. Las agujas de biopsia "Colormark" (una marca registrada de NuVue Therapeutics, Inc) también son conocidas e incluyen una aguja accionada por un circuito piezoeléctrico para generar una potente imagen de ultrasonidos Doppler. Sin embargo, el movimiento radial de la aguja que se induce genera una señal Doppler borrosa y el aparato no puede usarse en procedimientos donde el posicionamiento preciso de la aguja es crítico (por ejemplo, cuando se inyecta en nervios).

Se ha demostrado que el instrumento médico accionado por ultrasonidos 600 proporciona una visibilidad mejorada tanto en técnicas de formación de imágenes por ultrasonido convencionales, utilizando la sonda de ultrasonidos 3 con un sistema de formación de imágenes por ultrasonido convencional como con el sistema de formación de imágenes 1.

Las pruebas del dispositivo médico accionado por ultrasonidos 600 y el sistema 700 se han realizado usando un sistema de formación de imágenes por ultrasonido convencional 112: un sistema de formación de imágenes por ultrasonido SonixTablet (SonixTablet es una marca comercial de Ultrasonix Medical Corporation, Richmond, BC, Canadá), y una sonda de formación de imágenes por ultrasonido de 5 MHz convencional 3. Las pruebas de visibilidad de la aguja del instrumento 600 introducido en una serie de muestras se llevaron a cabo utilizando modos de formación de imágenes Doppler y modo B convencionales. También se llevaron a cabo pruebas de visibilidad de la aguja en las que los datos de imágenes que proceden del sistema de formación de imágenes 112 fueron recibidos y posteriormente procesados por el sistema de formación de imágenes 1, en forma de un algoritmo de procesamiento de imágenes que se ejecuta en Matlab (publicado por Mathworks Inc., Cambridge, Reino Unido) en un PC convencional. El aparato utilizado para estas pruebas se ilustra esquemáticamente en la Figura 7.

Muestras:

Se utilizaron una variedad de muestras en etapas a medida que continuaba el estudio sobre los efectos de diversos factores en el rendimiento del dispositivo de accionamiento de la aguja. Esto permitió evaluar el rendimiento del dispositivo en diferentes condiciones, es decir, en diferentes tejidos o imitándolos.

Los estudios iniciales se realizaron utilizando un material "fantasma" que imitaba tejido a base de agar. El material fantasma tiene propiedades acústicas similares a las de los tejidos humanos (Bude y Alder, 1995). El material fantasma se preparó siguiendo el método descrito por Zell.et al.,2007, y se utilizó en las siguientes 24 horas posteriores a su preparación.

También se realizaron estudios con hígado de buey ex vivo y tejido porcino y posteriormente se realizaron pruebas con cadáveres blandos embalsamados y conservados mediante el método de Thiel. Se acepta que los tejidos de cadáveres embalsamados de Thiel proporcionan un sustituto realista de los tejidos vivos para la enseñanza y la investigación en diversos procedimientos, incluida cirugía ortopédica, laparoscopia, endoscopia y procedimientos de intervención de guía de imágenes (McLeodet al.,2010).

Protocolo:

Los estudios se realizaron utilizando la técnica de imágenes en plano, en la que la aguja se introdujo en la región diana de la muestra generalmente en el plano de la matriz de transceptor de ultrasonidos de la sonda 3. Esta es la técnica de ultrasonidos más común en uso clínico porque proporciona visibilidad del eje y la trayectoria de la aguja (Corner y Grant, 2012).

Prueba de fuerza de penetración de la aguja

También se realizaron pruebas de la fuerza necesaria para penetrar una variedad de muestras, usando una máquina de prueba de carga (H5KS, Tinius Olsen Inc., Horsham, EE.UU.) adaptada para medir las fuerzas necesarias para mantener un movimiento controlado a una velocidad constante a través de la muestra.

Se investigaron los efectos del voltaje de accionamiento, la frecuencia y la velocidad de inserción para el accionamiento de la aguja (en el rango de 300-500 mm/min).

Pruebas de visualización de la aguja

Modo B

La Figura 8 muestra dos imágenes de una aguja ecogénica introducida en el material fantasma. La Figura 8(a) muestra una imagen de una aguja estacionaria (es decir, donde el aparato de accionamiento 702, 704, 706 está apagado y la Figura 8(b) muestra la aguja activada por ultrasonidos (b). Aunque la aguja era claramente visible incluso cuando estaba parada, el accionamiento de la aguja mejoró aún más su visibilidad al delimitarla como una línea blanca brillante en comparación con la línea gris pálida, observada sin el accionamiento.

Modo Doppler

La eficacia de las agujas activadas también se observó utilizando el modo de imagen Doppler a color. Las Figuras 9 y 10 muestran las imágenes capturadas para, respectivamente, una aguja ecogénica y una aguja convencional utilizando el modo Doppler a color.

Estos resultados muestran que el accionamiento combinado con Doppler a color mejora aún más la visibilidad de la aguja ecogénica al revelar todo el eje de la aguja. También se veía la punta de la aguja convencional.

Tejidos ex vivo

La Figura 11 muestra una aguja ecogénica (a) estacionaria y (b) accionada ultrasónicamente en tejido porcino. Se puede observar claramente que el accionamiento mejora la delimitación de la aguja ecogénica en tejido porcino. Por el contrario, la aguja y su punta apenas son visibles cuando la aguja está parada.

Las Figuras 12 y 13 muestran el efecto de la activación en la visualización de las agujas convencional y ecogénica, respectivamente, introducidos en la región inferior del abdomen de un cadáver embalsamado de Thiel.

La Figura 14 muestra imágenes de la aguja accionada por ultrasonidos convencional en (a) modo Doppler a color y (b) modo Doppler de potencia.

Variación del voltaje de accionamiento

La Figura 15 compara la visibilidad de las agujas convencional y ecogénica en una muestra de hígado de buey en función del voltaje de accionamiento. El voltaje de accionamiento se incrementó de 2 V a 20 V a la frecuencia de resonancia del dispositivo, 21,6 kHz. Estos voltajes de accionamiento corresponden a amplitudes de movimiento en el rango de aproximadamente 5 pm a 50 pm.

Las imágenes de la aguja ecogénica muestran más ruido y artefactos, especialmente debajo de la aguja, que las imágenes de la aguja convencional. La intensidad del ruido y los artefactos es mayor con el aumento del voltaje de accionamiento y, por tanto, con una mayor amplitud de oscilación de la aguja.

Para la aguja ecogénica, la visibilidad se optimizó a 2 V (correspondiente a una amplitud de alrededor de 5 pm). A este voltaje, la aguja se puede identificar y el ruido es mínimo. Aunque la intensidad de la señal Doppler es mayor a voltajes más altos, el potente artefacto debajo de la aguja dificulta la identificación precisa de la ubicación del eje y la punta de la aguja.

Los efectos fueron menos pronunciados en las imágenes de la aguja convencional y la visibilidad se optimizó con un voltaje ligeramente más alto de 5-10 V (la amplitud óptima se estimó en alrededor de 10 |jm). Sin embargo, incluso a 2 V, es posible identificar la punta de la aguja convencional.

Para ambos tipos de aguja, la visibilidad era óptima para amplitudes de movimiento mucho más bajas que las asociadas a, por ejemplo, taladros o agujas accionados por ultrasonidos que están adaptados específicamente para reducir la fuerza de penetración requerida (que normalmente oscilan con amplitudes de más de 100 jm).

También se observó que la frecuencia de resonancia del dispositivo cambiaba debido a las condiciones de carga durante la inserción de la aguja. El rendimiento se optimizó mediante el ajuste manual de la frecuencia de accionamiento para que coincida con la frecuencia de resonancia del dispositivo.

Ángulo de la aguja al haz

La Figura 16 muestra el efecto de tres ángulos de inserción de la aguja (aproximados) de (a) 30°, (c) 45° y (d) 55° en relación con una posición fija de la sonda de ultrasonidos, utilizando un voltaje de accionamiento de 10 V.

Prueba de fuerza de penetración

Los procedimientos guiados por ultrasonido pueden verse comprometidos por una mala visualización de la aguja (Carret al.,2001) y/o la desviación de la aguja (Robersonet al.,1997), lo que podría dar lugar a un mal posicionamiento de la diana.

La desviación de la aguja es proporcional a la fuerza de penetración y también depende de la punta del bisel y el diámetro de la aguja (Kataokaet al.,2002; Okamora, Simone y O'Leary, 2004). Las propiedades del tejido en el que se inserta la aguja también contribuyen a la desviación de la aguja.

Se realizaron pruebas para estudiar el efecto del accionamiento de la aguja sobre la fuerza necesaria para hacer penetrar una aguja en una variedad de muestras. La Figura 17 muestra los resultados de las pruebas de la fuerza de penetración requerida para penetrar (a) material fantasma (b) hueso de sierra y (c) tejido porcino, y el efecto del accionamiento de la aguja en la respuesta de la fuerza.

El gráfico superior corresponde en cada caso a una aguja no accionada, lo que indica que el accionamiento ultrasónico reduce la fuerza de penetración requerida. En el caso de muestras de hueso de sierra y de tejido porcino, el accionamiento por ultrasonidos dio como resultado una reducción del 28,9 % y del 38 % en la fuerza requerida para la penetración inicial del tejido.

Procesamiento de imágenes

Los métodos de procesamiento de imágenes descritos anteriormente también se aplicaron para mejorar la visibilidad de la aguja, como se muestra en la Figura 18.

La Figura 18(a) muestra una imagen combinada de Doppler a color y ultrasonidos en modo B de tejido porcino, obtenida por la SonixTablet. La Figura 18(b) muestra una imagen extraída en la que se han extraído todos los píxeles que tienen valores RGB no iguales, separando así los píxeles que representan la imagen de ultrasonidos Doppler de la imagen en modo B en escala de grises y "aplanando" el fondo. La Figura 18(c) muestra una línea con el mejor ajuste indicativa de la pendiente de la aguja (calculada mediante el método de coincidencia de matrices descrito anteriormente), trazada en la imagen extraída. La Figura 18(d) muestra la línea trazada en la imagen extraída, después de determinar el punto final de la aguja. La línea trazada es una representación de la orientación y posición de la punta de la aguja. La Figura 18(e) muestra una imagen compuesta de una imagen de ultrasonidos en modo B (obtenida muy poco después de la imagen de la Figura 18(a) en la misma región diana) con la representación de la línea trazada de la Figura 18(d) superpuesta.

La imagen compuesta mejora la visualización de la aguja porque la representación de la aguja oscurece una parte mínima de la imagen en modo B y la ubicación y orientación de la aguja se pueden observar con mayor precisión que en las imágenes de ultrasonidos Doppler con ruido.

Discusión y conclusión

Se ha demostrado que las agujas activadas por ultrasonidos junto con la modalidad de formación de imágenes Doppler a color tienen un gran potencial en una variedad de procedimientos percutáneos. Permite a los médicos visualizar todo el eje y la punta de las agujas médicas convencionales. Las agujas ecogénicas activadas son más visibles que las agujas convencionales activadas y la visualización es óptima con voltajes de accionamiento más bajos que agujas convencionales comparables.

Para reducir el ruido asociado con el modo Doppler y delimitar mejor la aguja y su punta con una alta precisión en la imagen en escala de grises, se ha desarrollado un método para generar una imagen compuesta que incluye una representación calculada de la aguja y un algoritmo de procesamiento de imágenes. El tiempo de procesamiento necesario para procesar y actualizar una imagen es inferior a 10 segundos y se puede lograr en tiempo real utilizando un procesador más potente y optimización cuando se integra en un sistema de formación de imágenes.

También se ha demostrado que el accionamiento de la aguja es eficaz para reducir la fuerza de penetración y, por tanto, la desviación de la aguja cuando la aguja se inserta en un tejido, a pesar de voltajes de accionamiento y una amplitud del movimiento de la aguja utilizada comparativamente bajos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un instrumento médico accionado por ultrasonidos (600), que comprende:

un primer conjunto de masa (602) y un segundo conjunto de masa (604);

un canal configurado para extenderse a lo largo de un eje principal (A) y definido al menos en parte por los conjuntos de masa;

un miembro de sonda (608) configurado para ser recibido en el canal y acoplado fijamente al primer conjunto de masa (602); y

un elemento piezoeléctrico (606a, 606b) configurado para ser accionado para provocar el movimiento oscilante del primer conjunto de masa (602) y el miembro de sonda (608) en relación con el segundo conjunto de masa (604) a lo largo del eje principal (A); y

en el que el primer conjunto de masa (602) y el segundo conjunto de masa (604) son componentes separados; y en el que el primer conjunto de masa (602) es más pequeño que el segundo conjunto de masa (604) y la relación de masa entre el primer conjunto de masa (602) y el segundo conjunto de masa (604) se encuentra en un rango de 1:5-20.

2. Un instrumento médico según la reivindicación 1 para su uso en procedimientos percutáneos.

3. Un instrumento médico según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende un cuerpo (612, 614), en el que el cuerpo comprende el primer y segundo conjuntos de masa (602, 604) y el elemento piezoeléctrico (606a, 606b), y el canal configurado para extenderse a lo largo del cuerpo; y

el miembro de sonda se extiende desde el cuerpo (612, 614) a cada extremo del canal.

4. Un instrumento médico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende un orificio que se extiende a lo largo del eje principal (A) y en el que el miembro de sonda (608) está configurado para ser recibido en el orificio.

5. Un instrumento médico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende una disposición de conexión (616) para acoplar el miembro de sonda (608) al primer conjunto de masa (602).

6. Un instrumento médico según la reivindicación 5, en el que la disposición de conexión comprende miembros de acoplamiento (618), movibles para acoplarse con el miembro de sonda (608), para acoplar de este modo el miembro de sonda al primer conjunto de masa (602); y, los miembros de acoplamiento se mueven radialmente para acoplarse con el miembro de sonda.

7. Un instrumento médico según la reivindicación 5 o 6, que tiene una disposición de conexión (616) configurada para acoplar el miembro de sonda (608) al primer conjunto de masa (602) mediante una única operación manual.

8. Un instrumento médico según la reivindicación 6, en el que la disposición de conexión comprende un miembro de bloqueo (624), móviles en relación con los miembros de acoplamiento (618), para que los miembros de acoplamiento se acoplen al miembro de sonda (608); y opcionalmente,

en el que el miembro de bloqueo (624) puede girar en relación con los miembros de acoplamiento (618) y, opcionalmente, el miembro de bloqueo o miembro de acoplamiento pueden agarrarse y girarse parte de una vuelta para acoplar el miembro de sonda al primer conjunto de masa, en una sola operación manual.

9. Un instrumento médico según la reivindicación 7, en el que el movimiento de los miembros de acoplamiento (618) en relación con el miembro de bloqueo (624) está indexado.

10. Un instrumento médico según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en el que la disposición de conexión comprende un mandril o un collarín (624).

11. Un instrumento médico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, configurado de manera que la amplitud del movimiento oscilante sea ajustable.

12. Un instrumento médico según la reivindicación 11, configurado de manera que la amplitud esté:

limitada mecánicamente; o

limitada por una deflexión máxima del elemento piezoeléctrico (606a, 606b); o

limitada por un voltaje de accionamiento aplicado al elemento piezoeléctrico.

13. Un instrumento médico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, configurado de tal manera que el accionamiento del instrumento médico provoca que el primer y segundo conjuntos de masa (602, 604) se muevan oscilantemente a lo largo y alrededor del eje principal.

14. Un instrumento médico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que el elemento piezoeléctrico (606a, 606b) está dispuesto entre el primer y el segundo conjuntos de masa (602, 604).

15. Un cuerpo de un instrumento médico, el cuerpo que comprende:

un primer conjunto de masa (602) y un segundo conjunto de masa (604);

un elemento piezoeléctrico (606a, 606b) configurado para ser accionado para provocar el movimiento oscilante del primer conjunto de masa (602) en relación con el segundo conjunto de masa (604) a lo largo de un eje principal; y una disposición de conexión (616) para acoplar de manera fija y liberable el primer conjunto de masa (602) a un miembro de sonda (608) cuando se recibe en el canal, para formar un instrumento médico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14; y