FR2927794A1

FR2927794A1 - Procede et dispositif de guidage d'un outil chirurgical dans un corps assiste par un dispositif d'imagerie medicale.

Info

Publication number: FR2927794A1
Application number: FR0851115A
Authority: FR
Inventors: Sebastien Gorges; Yves Trousset; Regis Vaillant
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2008-02-21
Filing date: 2008-02-21
Publication date: 2009-08-28
Anticipated expiration: 2028-02-21
Also published as: FR2927794B1; US20090216114A1

Abstract

La présente invention concerne un procédé de navigation en temps réel d'un outil chirurgical dans une région d'intérêt d'un corps soumis à au moins un mouvement physiologique comprenant une région d'intérêt, une étape de compensation de la position de l'outil chirurgical ou de la représentation modélisée 2D ou 3D statique d'une région d'intérêt ; ledit procédé remarquable en ce que l'étape de compensation comprend au moins les étape d'enregistrement du mouvement de l'outil, de détection du mouvement physiologique, de détermination de nouveaux paramètres du modèle de déformation de la région d'intérêt et/ou de la fonction de transfert en fonction du mouvement physiologique détecté, et de mise à jour du modèle de déformation et/ou de la fonction de transfert avec les nouveaux paramètres.Un autre objet de l'invention concerne un dispositif mettant en oeuvre ledit procédé.

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de guidage d'un outil chirurgical dans le corps d'un patient assisté par un dispositif d'imagerie médicale, ledit patient étant positionné sur une table entre une source de rayons X et un récepteur d'image dudit dispositif d'imagerie médical.

Dans le domaine des interventions médicales non invasives, il est bien connu d'introduire un outil chirurgical dans un organe d'un patient tel qu'un cathéter par exemple dans le système vasculaire jusqu'à une région d'intérêt à examiner et/ou à traiter. Dans ce type d'intervention non invasive, il est nécessaire de connaître en temps réel la position du cathéter par rapport au système vasculaire du patient avec la plus grande précision possible. A cet effet, il est usuel d'utiliser soit une navigation à partir d'images fluoroscopiques, c'est-à-dire des images radiologiques à faibles doses et en deux dimensions, soit un capteur électromagnétique de position et un système de localisation dudit capteur. Pour guider un outil chirurgical dans un organe, il est fréquemment utilisé des images fluoroscopiques, c'est-à-dire des images radiologiques à faibles doses, acquises en temps réel par un dispositif radiographique. Ce type de dispositif est classiquement constitué d'un récepteur d'image numérique, une source de rayons X émettant des rayons X sur le récepteur d'image, ledit récepteur d'image et la source de rayons X étant respectivement positionnés aux extrémités d'un bras en forme de C ou de U, et ledit patient étant positionné sur une table mobile s'étendant entre la source de rayon X et le récepteur d'image. Ces images fluoroscopiques acquises en temps réel permettent de visualiser simultanément le système vasculaire et le cathéter dans la région d'intérêt. Toutefois, ce type de procédé présente plusieurs limitations importantes. Compte tenu de la faible dose de rayons X utilisée pour l'acquisition de ces images fluoroscopiques, ces dernières présentent une faible qualité. Par ailleurs, ces images fluoroscopiques ne procurent aucune information en trois dimensions, le manipulateur devant reconstruire mentalement une représentation 3D ou 2D des organes du patient et de l'outil chirurgical. Afin de remédier à ces inconvénients, on a déjà imaginé des techniques de navigation en 2D ou en 3D à partir d'images acquises préalablement à l'opération. Une représentation en 2D ou en 3D de la région d'intérêt, telle que le système vasculaire par exemple est préalablement déterminée à partir d'images acquises par tout dispositif d'imagerie bien connu de l'homme de l'art, puis la position et l'orientation 2D ou respectivement 3D de l'outil chirurgical qui est mesurée en temps réel par un capteur électromagnétique sont intégrées en temps réel dans la représentation 2D ou 3D statique de la région d'intérêt. Le procédé de guidage nécessite donc au préalable la détermination d'un modèle 2D ou 3D de la région d'intérêt du patient ; c'est-à-dire la région dans laquelle l'outil navigue lors de l'intervention chirurgicale. Pour obtenir ce modèle, on peut utiliser tous les procédés d'imagerie et de reconstruction 2D ou 3D connus de l'homme de l'art. Par exemple, le modèle 2D ou 3D de la région d'intérêt du patient peut être obtenu par un procédé de tomographie permettant l'acquisition d'une portion du patient par tranche et/ou par un scanner biplan permettant l'acquisition simultanée de deux images 2D sous deux angles différents et/ou par un système d'imagerie à résonnance magnétique et/ou par un système d'imagerie à ultra-sons, et l'application d'algorithmes de reconstruction adéquates connus de l'homme de l'art. L'acquisition de ces images est faite avant l'intervention chirurgicale, puis les images 2D ou 3D sont stockées soit sous forme reconstruites soit sous forme d'images à reconstruire avec les algorithmes de reconstruction adéquates.

Ce type de procédé présente néanmoins l'inconvénient de ne pas tenir compte des mouvements et des déformations du système vasculaire, plus particulièrement au niveau de la poitrine et du coeur, principalement induits par la respiration. Ainsi, à un instant donné, la forme et la position de la représentation 3D statique du système vasculaire diffère fréquemment de la forme et de la position réelle dudit système vasculaire, induisant une déviation de la position et de l'orientation de l'outil chirurgical dans la représentation 3D du système vasculaire à cet instant donné. Une telle déviation est susceptible de nuire gravement au succès de l'opération. Afin de déterminer puis de compenser les mouvements et les déformations des organes de la région d'intérêt, on connaît plusieurs procédés perfectionnant le procédé de navigation en 3D. Un premier procédé consiste à placer un capteur de référence électromagnétique sur ou proche de l'organe ou sur la peau du patient au niveau de la région d'intérêt, tel que le sternum du patient par exemple, pour déterminer le mouvement de l'organe dans la région d'intérêt. Le déplacement déterminé par le capteur de référence est alors utilisé pour compenser les mouvements induits par la respiration. Une étape importante de ce procédé est le calibrage de la fonction de transfert entre les mouvements du capteur de référence et les mouvements de l'organe de la région d'intérêt. Un tel procédé est notamment décrit dans les publications Holger Timinger et al, Physics in Medicine and Biology, (2004) PHILLIPS , So Zhang H, Banovac F, Glossop N, Cleary K, MICCAI, (2005) TRAXTA et Lo Bradford J. Wood, Journal of vascular and interventional Radiology (2005) et dans la demande de brevet américain US 2005/00586177 et dans le brevet américain US 6,473,635.

Un second procédé consiste à utiliser un capteur respiratoire additionnel, tel qu'une ceinture respiratoire ou un spiromètre par exemple, afin de déterminer la phase respiratoire pendant la procédure opératoire. Connaissant la phase respiratoire, les mouvements induits par la respiration sont compensés par un modèle de déformation. Les paramètres du modèle de déformation sont calibrés au début de la procédure et peuvent éventuellement être mis à jour au cours de la procédure de navigation. Ce type de procédé est notamment décrit dans la publication Holger Timinger et al, Physics in Medicine and Biology, (2007) PHILLIPS et dans les demandes de brevet américain US 2007/0135713 et US 2003/220557.

Tous ces procédés présentent l'inconvénient de nécessiter une calibration avant le début de l'intervention chirurgicale et/ou au cours de l'intervention chirurgicale, le praticien devant arrêter la navigation, c'est-à-dire son intervention, pour procéder à la calibration ce qui constitue une limitation important dans un contexte clinique. L'un des buts de l'invention est donc de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé et un dispositif de guidage d'un outil chirurgical dans un corps permettant de compenser les mouvements des organes dans la région d'intérêt dus à la respiration du patient de conception simple et peu onéreuse et ne nécessitant pas d'opération de calibration par un utilisateur. A cet effet, et conformément à l'invention, il est proposé un procédé de navigation en temps réel d'un outil chirurgical manipulé par un opérateur dans une région d'intérêt d'un corps lui-même soumis à au moins un mouvement physiologique comprenant au moins les étapes d'acquisition d'images d'au moins la région d'intérêt à l'aide d'un dispositif d'imagerie médicale, de construction d'une représentation modélisée 2D ou 3D statique de la région d'intérêt à l'aide d'un dispositif de traitement des images, de détermination en temps réel de la position de l'outil chirurgical lors de l'intervention, dans au moins deux dimensions de la région d'intérêt soumise au mouvement physiologique, de compensation de la position de l'outil chirurgical ou de la représentation modélisée 2D ou 3D statique de la région d'intérêt par rapport au mouvement physiologique à l'aide d'un modèle de compensation du mouvement physiologique ou d'une fonction de transfert préétablis, et de visualisation combinant la représentation modélisée 2D ou 3D statique de la région d'intérêt et la position compensée de l'outil chirurgical ou la représentation modélisée 2D ou 3D statique compensée de la région d'intérêt et la position de l'outil chirurgical ; ledit procédé est remarquable en ce que l'étape de compensation au mouvement physiologique comprend au moins les étapes suivantes d'enregistrement en temps réel d'un signal représentant le mouvement de l'outil chirurgical, de détection du mouvement physiologique à partir du signal enregistré représentant le mouvement de l'outil chirurgical, de détermination de nouveaux paramètres du modèle de déformation de la région d'intérêt et/ou de la fonction de transfert en fonction du mouvement physiologique détecté, et de mise à jour du modèle de déformation de la région d'intérêt et/ou de la fonction de transfert avec les nouveaux paramètres déterminés. La détection du mouvement physiologique à partir du signal enregistré représentant le mouvement de l'outil chirurgical comporte au moins les étapes suivantes de détermination d'une phase d'arrêt de la manipulation de l'outil chirurgical par l'opérateur, et de détermination du mouvement physiologique dans la phase d'arrêt de manipulation de l'outil chirurgical par l'opérateur. Selon une variante d'exécution du procédé suivant l'invention, la détection du mouvement physiologique à partir du signal enregistré représentant le mouvement de l'outil chirurgical comporte au moins les étapes suivantes de décomposition fréquentielle du signal enregistré, et de détermination du mouvement physiologique à partir de la décomposition fréquentielle réalisée. Par ailleurs, le procédé comporte une étape de détermination du mouvement de la région d'intérêt dû à la respiration du patient.

Ladite 'étape de détermination du mouvement dû à la respiration du patient comporte au moins les étapes suivante de de positionnement d'un capteur de position sur le sternum du patient, d'enregistrement des mouvements du capteur de position induits par la respiration dudit patient, et de détermination de la phase respiratoire à partir des mouvements du capteur de position.

Un autre objet de l'invention concerne un dispositif d'imagerie médicale comportant un dispositif de navigation en temps réel d'un outil chirurgical manipulé par un opérateur dans une région d'intérêt d'un corps lui-même soumis à au moins un mouvement physiologique comprenant au moins un dispositif d'acquisition d'images d'au moins la région d'intérêt à l'aide d'un dispositif d'imagerie médicale, un dispositif de construction d'une représentation modélisée 2D ou 3D statique de la région d'intérêt à l'aide d'un dispositif de traitement des images, un dispositif de détermination en temps réel de la position de l'outil chirurgical lors de l'intervention, dans au moins deux dimensions de la région d'intérêt soumise au mouvement physiologique, un dispositif de compensation de la position de l'outil chirurgical ou de la représentation modélisée 2D ou 3D statique de la région d'intérêt par rapport au mouvement physiologique à l'aide d'un modèle de compensation du mouvement physiologique ou d'une fonction de transfert préétablis, et un dispositif de visualisation combinant la représentation modélisée 2D ou 3D statique de la région d'intérêt et la position compensée de l'outil chirurgical ou la représentation modélisée 2D ou 3D statique compensée de la région d'intérêt et la position de l'outil chirurgical ; ledit dispositif est remarquable en ce que le dispositif de compensation au mouvement physiologique comprend au moins un dispositif d'enregistrement en temps réel d'un signal représentant le mouvement de l'outil chirurgical, un dispositif de détection du mouvement physiologique à partir du signal enregistré représentant le mouvement de l'outil chirurgical, un dispositif de détermination de nouveaux paramètres du modèle de déformation de la région d'intérêt et/ou de la fonction de transfert en fonction du mouvement physiologique détecté, et un dispositif de mise à jour du modèle de déformation de la région d'intérêt et/ou de la fonction de transfert avec les nouveaux paramètres déterminés. Ledit dispositif de détection du mouvement physiologique à partir du signal enregistré représentant le mouvement de l'outil chirurgical comporte au moins un dispositif de détermination d'une phase d'arrêt de la manipulation de l'outil chirurgical par l'opérateur, et un dispositif de détermination du mouvement physiologique dans la phase d'arrêt de manipulation de l'outil chirurgical par l'opérateur. Selon une variante d'exécution du dispositif suivant l'invention, ledit dispositif de détection du mouvement physiologique à partir du signal enregistré représentant le mouvement de l'outil chirurgical comporte au moins un dispositif de décomposition fréquentielle du signal enregistré, et un dispositif de détermination du mouvement physiologique à partir de la décomposition fréquentielle réalisée. Par ailleurs, le dispositif comporte un dispositif de détermination de la phase respiratoire.

Ledit dispositif de détermination de la phase respiratoire comporte au moins un capteur de position, tel qu'un capteur électromagnétique placé sur le sternum du patient, et/ou un capteur de phase respiratoire, une ceinture respiratoire comportant un spiromètre par exemple, et un dispositif de modélisation respiratoire dit fonction de transfert. Ledit capteur de position consiste de préférence en un capteur électromagnétique placé sur le sternum du patient. De plus, ledit capteur de phase respiratoire peut consister en une ceinture respiratoire comportant un spiromètre placé sur le sternum du patient. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre, de plusieurs variantes d'exécution, données à titres d'exemples non limitatifs, du procédé et du dispositif de guidage d'un outil chirurgical dans un corps suivant l'invention, à partir des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective schématique d'un dispositif d'imagerie conforme à l'invention, - la figure 2 est une représentation schématique du dispositif d'acquisition du dispositif d'imagerie conforme à l'invention, - la figure 3A est une représentation schématique de l'algorithme de détermination des mouvements physiologiques de la région d'intérêt du dispositif d'acquisition du dispositif d'imagerie suivant l'invention, - la figure 3B est une représentation schématique d'une variante d'exécution de l'algorithme de détermination des mouvements physiologiques de la région d'intérêt du dispositif d'acquisition du dispositif d'imagerie suivant l'invention, - la figure 4 est un ordinogramme des différentes étapes du procédé de guidage d'un outil chirurgical dans un corps assisté par un dispositif d'imagerie médicale conforme à l'invention. On décrira ci-après le procédé de guidage d'un outil chirurgical dans un corps assisté par un dispositif d'imagerie médicale conforme à l'invention du type à rayons X ; toutefois, il est bien évident que le procédé de guidage suivant l'invention pourra être mis en oeuvre par un dispositif d'imagerie médicale du type à résonance magnétique, ou tout autre dispositif d'imagerie médical bien connu de l'Homme de l'art, équipé des moyens conformes à l'invention sans pour autant sortir du cadre de l'invention. En référence à la figure 1, l'appareil d'imagerie à rayons X 1 suivant l'invention est classiquement constitué d'un récepteur d'image numérique 2, d'une source de rayons X 3 émettant des rayons X sur le récepteur d'image 2, ledit récepteur d'image 2 et la source de rayons X 3 étant respectivement positionnés aux extrémités d'un bras 4 en forme de C ou de U par exemple. Le dispositif d'imagerie comprend usuellement des moyens de contrôle 5 connectés à un dispositif d'acquisition 6 et à des moyens de visualisation 7, lesdits moyens de visualisation 7 consistant usuellement dans un écran. De plus, le dispositif d'imagerie médicale comporte un système 8 de détermination de la position et de l'orientation 3D d'un outil chirurgical 9, tel qu'un cathéter par exemple, muni d'un capteur de position 10, ledit système 8 étant fixe, solidaire par exemple du dispositif d'imagerie médicale, et connecté au dispositif d'acquisition 6. Le capteur 10 consiste par exemple dans un capteur électromagnétique bien connu de l'homme du métier. En référence à la figure 2, le dispositif d'acquisition 6 comporte une unité de calcul 11, une mémoire 12 et un dispositif de construction 13 d'une représentation modélisée en 2D 3D statique de la région d'intérêt à l'aide d'un dispositif de traitement des images, tel qu'une représentation 2D ou 3D du système vasculaire de la région d'intérêt. Ce dispositif 13 consiste dans un algorithme enregistré dans la mémoire 12 par exemple qui détermine la représentation 2D ou 3D de l'organe du patient à partir d'images acquises préalablement à la phase opératoire par le dispositif d'imagerie médicale. Par exemple, le modèle 2D ou 3D de la région d'intérêt du patient peut être obtenu par un procédé de tomographie permettant l'acquisition d'une portion du patient par tranche et/ou par un scanner biplan permettant l'acquisition simultanée de deux images 2D sous deux angles différents et/ou par un système d'imagerie à résonnance magnétique et/ou par un système d'imagerie à ultra-sons, et l'application d'algorithmes de reconstruction adéquates connus de l'homme de l'art. L'acquisition de ces images est faite avant l'intervention chirurgicale, puis les images 2D ou 3D sont stockées dans la mémoire 12 soit sous forme reconstruites soit sous forme d'images à reconstruire avec les algorithmes de reconstruction adéquates.

On entend par algorithme un programme d'ordinateur apte à exécuter une succession de calculs ou d'étape dans un temps déterminé. Le dispositif d'acquisition 6 comporte également un algorithme 14 de détermination en temps réel de la position 2D ou 3D de l'outil chirurgical à partir du système 8 de détermination de la position et de l'orientation 2D ou 3D d'un outil chirurgical et un dispositif de recalage 15 du référentiel de l'outil et du référentiel du modèle 13 2D ou 3D. Le dispositif comporte, par ailleurs, un algorithme 16 de visualisation combinant la représentation modélisée 2D ou 3D statique de la région d'intérêt et la position compensée de l'outil chirurgical ou la représentation modélisée 2D ou 3D statique compensée et la position de l'outil chirurgical, lesdites images étant générées en temps réel et visualisées sur l'écran de visualisation 7. Un algorithme 17 d'enregistrement en temps réel d'un signal représentant le mouvement de l'outil chirurgical 9 fournit les informations nécessaires à un algorithme 18 de détection du mouvement physiologique à partir du signal enregistré représentant le mouvement de l'outil chirurgical, de détermination de nouveaux paramètres du modèle de déformation de la région d'intérêt et/ou de la fonction de transfert en fonction du mouvement physiologique détecté, et de mise à jour du modèle de déformation de la région d'intérêt et/ou de la fonction de transfert avec les nouveaux paramètres déterminés.

Par ailleurs, le dispositif comporte un algorithme 19 de compensation de la position de l'outil chirurgical ou de la représentation modélisée 2D ou 3D statique de la région d'intérêt par rapport au mouvement physiologique à l'aide d'un modèle de compensation du mouvement physiologique ou d'une fonction de transfert préétablis.

On notera que le modèle de compensation et/ou la fonction de transferts sont soit préenregistrés dans la mémoire 12, l'utilisateur sélectionnant dans une base de données le modèle et/ou la fonction de transfert appropriés en fonction de la localisation de la région d'intérêt par exemple, soit déterminés préalablement à l'intervention chirurgicale ou au cours de cette dernière. Selon une première variante de réalisation du dispositif conforme à l'invention, en référence à la figure 3B, l'algorithme 18 inclut un algorithme 23 de détermination d'une phase d'arrêt de la manipulation de l'outil chirurgical par l'opérateur à partir du signal enregistré représentant le mouvement de l'outil chirurgical et un algorithme 24 de détermination du mouvement physiologique dans la phase d'arrêt de manipulation de l'outil chirurgical par l'opérateur er de calcul des nouveaux paramètres de l'algorithme de compensation et/ou de la fonction de transfert à partir du mouvement physiologique déterminé par l'algorithme 23. Ainsi, le dispositif d'acquisition 6 détermine que l'outil chirurgical 9 n'est plus manipulé lorsque les mouvements de l'outil chirurgical 9 sont par exemple globalement périodiques. Ledit dispositif d'acquisition 6 détermine alors les mouvements de l'organe, puis il calibre et/ou met à jour le modèle de déformation de l'organe de la région d'intérêt et/ou la fonction de transfert en fonction desdits mouvements physiologiques lorsqu'un utilisateur déplace à nouveau l'outil chirurgical 9. De cette manière, la représentation 3D ou 2D dans laquelle est intégrée la position et l'orientation 3D de l'outil chirurgical 9, affichée en temps réel, est automatiquement calibrée à chaque fois que l'utilisateur fait une pause dans la manipulation de l'outil chirurgical 9. Selon une seconde variante de réalisation du dispositif conforme à l'invention, en référence à la figure 3A, ledit algorithme 18 inclut au moins un algorithme 20 de décomposition fréquentielle du signal enregistré représentant la position de l'outil chirurgical, tel qu'un algorithme de décomposition de Fourier bien connu de l'Homme du Métier par exemple, un algorithme 21 de détermination du mouvement physiologique à partir de la décomposition fréquentielle et un algorithme 22 qui détermine de nouveaux paramètres du modèle de déformation de la région d'intérêt et/ou de la fonction de transfert en fonction du mouvement physiologique déterminé par l'algorithme 21.

Dans cet exemple particulier de réalisation de l'invention, les mouvements physiologiques sont déterminés que l'outil chirurgical 9 soit déplacé ou non. De cette manière, le modèle de déformation de l'organe de la région d'intérêt sera calibré et/ou mis à jour en fonction de la décomposition fréquentielle en temps réel ou à intervalle régulier, et la position 3D de l'outil chirurgical 9 intégrée dans la représentation modélisée 3D statique du système vasculaire sera compensée soit en temps réel soit à intervalle régulier. Accessoirement, en référence aux figures 1 et 2, le dispositif comporte un dispositif indépendant de détermination du mouvement de la région d'intérêt dû à la respiration du patient. Ce dispositif comporte au moins un capteur de position 25, tel qu'un capteur électromagnétique placé sur le sternum du patient et/ou un capteur de phase respiratoire, une ceinture respiratoire comportant un spiromètre par exemple, et un algorithme 26 de modélisation respiratoire dit fonction de transfert.

Ce dispositif permet de déterminer à chaque instant le mouvement de la région d'intérêt dû à la respiration du patient et d'effectuer la correction idoine du modèle de déformation et/ou de la fonction de transfert à chaque instant. A cet effet, on pourra utiliser un algorithme de séparation du mouvement cyclique du à la respiration et du mouvement de l'outil chirurgical, sans utiliser de décomposition fréquentielle, l'algorithme pouvant extraire du signal acquis de la position de l'outil chirurgical une composante périodique dont la phase est la période sont déterminé par le dispositif de détermination de la phase respiratoire. Accessoirement, on notera que le praticien pourra utiliser si nécessaire des images fluoroscopiques acquises par le dispositif d'imagerie médicale 1 par exemple, des images ultrason, des images endoscopiques, etc... afin de s'assurer que la compensation des mouvements physiologiques tels que les mouvements dus à la respiration est correctement calibrée dans la représentation modélisée 2D ou 3D statique de la région d'intérêt qu'il visualise sur les écrans 7.

On expliquera maintenant le fonctionnement du dispositif suivant l'invention en référence à la figure 4. Dans une première étape 100, un signal représentant le mouvement de l'outil chirurgical 9 est enregistré.

Dans une étape 200, le mouvement physiologique de la région d'intérêt est détecté à partir du signal enregistré représentant le mouvement de l'outil chirurgical. Selon une première variante d'exécution, l'étape 200 de détection du mouvement physiologique à partir du signal enregistré représentant le mouvement de l'outil chirurgical comporte une étape 210 de détermination d'une phase d'arrêt de la manipulation de l'outil chirurgical, puis une étape 220 de détermination du mouvement physiologique de la région d'intérêt dans la phase d'arrêt de l'outil chirurgical. Selon une seconde variante d'exécution, l'étape 200 de détection du mouvement physiologique à partir du signal enregistré représentant le mouvement de l'outil chirurgical comporte une étape 210' de décomposition fréquentielle du signal enregistré puis une étape 220' de détermination du mouvement physiologique de la région d'intérêt à partir de la décomposition fréquentielle préalablement réalisée.

Les nouveaux paramètres du modèle de déformation et/ou de la fonction de transfert sont alors déterminés dans une étape 300, puis le modèle de déformation et/ou la fonction de transfert sont mis à jour dans une étape 400. Enfin, il est bien évident que les exemples que l'on vient de donner ne sont que des illustrations particulières du procédé et du dispositif de guidage d'un outil chirurgical dans un corps suivant l'invention en aucun cas limitatives quant à la portée de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1 ù Procédé de navigation en temps réel d'un outil chirurgical manipulé par un opérateur dans une région d'intérêt d'un corps lui-même soumis à au moins 5 un mouvement physiologique comprenant au moins les étapes suivantes de : • acquisition d'images d'au moins la région d'intérêt à l'aide d'un dispositif d'imagerie médicale, • construction d'une représentation modélisée 2D ou 3D statique de la région d'intérêt à l'aide d'un dispositif de traitement des images, 10 • détermination en temps réel de la position de l'outil chirurgical lors de l'intervention, dans au moins deux dimensions de la région d'intérêt soumise au mouvement physiologique, • compensation de la position de l'outil chirurgical ou de la représentation modélisée 2D ou 3D statique de la région d'intérêt par rapport au 15 mouvement physiologique à l'aide d'un modèle de compensation du mouvement physiologique ou d'une fonction de transfert préétablis, • visualisation combinant la représentation modélisée 2D ou 3D statique de la région d'intérêt et la position compensée de l'outil chirurgical ou la représentation modélisée 2D ou 3D statique compensée de la région 20 d'intérêt et la position de l'outil chirurgical, caractérisé en ce que l'étape de compensation au mouvement physiologique comprend au moins les étapes suivantes de : • enregistrement en temps réel d'un signal représentant le mouvement de l'outil chirurgical, 25 • détection du mouvement physiologique à partir du signal enregistré représentant le mouvement de l'outil chirurgical, • détermination de nouveaux paramètres du modèle de déformation de la région d'intérêt et/ou de la fonction de transfert en fonction du mouvement physiologique détecté,• mise à jour du modèle de déformation de la région d'intérêt et/ou de la fonction de transfert avec les nouveaux paramètres déterminés.
2 - Procédé suivant la revendication précédente caractérisé en ce que la détection du mouvement physiologique à partir du signal enregistré représentant le mouvement de l'outil chirurgical comporte au moins les étapes suivantes de : • détermination d'une phase d'arrêt de la manipulation de l'outil chirurgical par l'opérateur, et • détermination du mouvement physiologique dans la phase d'arrêt de manipulation de l'outil chirurgical par l'opérateur.
3 - Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la détection du mouvement physiologique à partir du signal enregistré représentant le mouvement de l'outil chirurgical comporte au moins les étapes suivantes de : • décomposition fréquentielle du signal enregistré, et • détermination du mouvement physiologique à partir de la décomposition fréquentielle réalisée.
4 ù Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé 20 en ce qu'il comporte une étape de détermination du mouvement de la région d'intérêt dû à la respiration du patient.
5 ù Procédé suivant la revendication 4 caractérisé en ce que l'étape de détermination du mouvement dû à la respiration du patient comporte au moins 25 les étapes suivante de : • positionnement d'un capteur de position sur le sternum du patient, • enregistrement des mouvements du capteur de position induits par la respiration dudit patient, • détermination de la phase respiratoire à partir des mouvements du 30 capteur de position.6 - Dispositif d'imagerie médicale comportant un dispositif de navigation en temps réel d'un outil chirurgical manipulé par un opérateur dans une région d'intérêt d'un corps lui-même soumis à au moins un mouvement physiologique comprenant au moins un dispositif d'acquisition d'images d'au moins la région d'intérêt à l'aide d'un dispositif d'imagerie médicale (1), un dispositif de construction (13) d'une représentation modélisée 2D ou 3D statique de la région d'intérêt à l'aide d'un dispositif de traitement des images, un dispositif de détermination (8,10,14) en temps réel de la position de l'outil chirurgical lors de l'intervention, dans au moins deux dimensions de la région d'intérêt soumise au mouvement physiologique, un dispositif de compensation (19) de la position de l'outil chirurgical ou de la représentation modélisée 2D ou 3D statique de la région d'intérêt par rapport au mouvement physiologique à l'aide d'un modèle de compensation du mouvement physiologique ou d'une fonction de transfert préétablis, et un dispositif de visualisation (7,16) combinant la représentation modélisée 2D ou 3D statique de la région d'intérêt et la position compensée de l'outil chirurgical ou la représentation modélisée 2D ou 3D statique compensée de la région d'intérêt et la position de l'outil chirurgical ; ledit dispositif est caractérisé en ce que le dispositif de compensation au mouvement physiologique comprend au moins un dispositif d'enregistrement (17) en temps réel d'un signal représentant le mouvement de l'outil chirurgical, un dispositif de détection (18) du mouvement physiologique à partir du signal enregistré représentant le mouvement de l'outil chirurgical, un dispositif de détermination de nouveaux paramètres du modèle de déformation de la région d'intérêt et/ou de la fonction de transfert en fonction du mouvement physiologique détecté, et un dispositif de mise à jour du modèle de déformation de la région d'intérêt et/ou de la fonction de transfert avec les nouveaux paramètres déterminés. 7 -Dispositif suivant la revendication 6 caractérisé en ce que le dispositif de détection (18) du mouvement physiologique à partir du signal enregistré représentant le mouvement de l'outil chirurgical comporte au moins un dispositifde détermination (23) d'une phase d'arrêt de la manipulation de l'outil chirurgical par l'opérateur, et un dispositif de détermination (24) du mouvement physiologique dans la phase d'arrêt de manipulation de l'outil chirurgical par l'opérateur. 8 ù Dispositif suivant la revendication 6 caractérisé en ce que le dispositif de détection (18) du mouvement physiologique à partir du signal enregistré représentant le mouvement de l'outil chirurgical comporte au moins un dispositif de décomposition fréquentielle (20) du signal enregistré, et un dispositif de détermination (21) du mouvement physiologique à partir de la décomposition fréquentielle réalisée. 9 ù Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8 caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de détermination de la phase 15 respiratoire (25,26). 10 ù Dispositif suivant la revendication 9 caractérisé en ce que le dispositif de détermination de la phase respiratoire comporte au moins un capteur de position (25), tel qu'un capteur électromagnétique placé sur le sternum du 20 patient, et/ou un capteur de phase respiratoire, une ceinture respiratoire comportant un spiromètre par exemple, et un dispositif (26) de modélisation respiratoire dit fonction de transfert. 11 ù Dispositif suivant la revendication 10 caractérisé en ce que le capteur 25 de position (25) consiste en un capteur électromagnétique placé sur le sternum du patient. 12 ù Dispositif suivant la revendication 10 caractérisé en ce que le capteur de phase respiratoire consiste en une ceinture respiratoire comportant un 30 spiromètre placé sur le sternum du patient.