ITSV960016A1 - Metodo di acquisizione di immagini ecografiche tridimensionali e dispositivo intelligente per l'acquisizione di immagini ecografiche - Google Patents

Description

Descriz ionre dell'Invenzione industriale dal titolo: " "Metodo di acquisizione di immagini ecografiche tridimensionali e dispositivo, intelligente per l'acquisizione di immagini ecografiche tridimensionali"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

L'invenzione ha per oggetto un metodo di acquisizione di immagini ecografiche tridimensionali, in cui le stesse vengono ricostruite da una sequenza di immagini di sezione che vengono acquisite secondo piani di sezione di un corpo in esame che sono distribuiti lungo una estensione del detto corpo, mentre le immagini di sezione vengono acquisite l'una dopo l'altra mediante una sonda ecografica del tipo atto ad eseguire rilevamenti secondo un piano prestabilito, la quale sonda viene spostata lungo la detta estensione prestabilita del corpo in esame trasversalmente al piano di rilevamento della stessa e viene attivata ad intervalli di tempo.

Questo tipo di ricostruzione di immagini tridimensionali ecografiche richiede una precisa informazione della posizioni relative delle immagini di sezione corrispondenti ai singoli piani di sezione tra loro. Mancando la detta informazione, infatti, l'immagine tridimensionale ottenuta grazie alla sequenza delle immagini di sezione acquisite risulta distorta e non corrispondente alla realtà.

Uno spostamento manuale della sonda lungo il corpo da esaminare, in combinazione con una attivazione ad intervalli regolari della sonda durante lo spostamento, non garantisce infatti, ne il corretto parallelismo dei piani di sezione in corrispondenza dei quali vengono acquisite le immagini di sezione, ne una distanza sempre identica e costante degli stessi.

Sono noti diversi metodi per garantire una corretta distribuzione od una precisa correlazione tra le posizioni relative dei piani d'acquisizione, ovviando così ai fenomeni di distorsione delle immagini tridimensionali acquisite.

Secondo un noto primo metodo il problema viene risolto avvalendosi di meccanismi di guida e di attuatori di spostamento della sonda che sono relativamente complessi, ingombranti, scomodi da maneggiare ed anche costosi ma che tuttavia garantiscono un parallelismo dei piani di acquisizione delle immagini di sezione.

Una ulteriore soluzione nota, prevede l'utilizzo di sensori a matrice che a loro volta richiedono complesse unità di elaborazione. Anche questa soluzione presenta gli inconvenienti di complessità costruttiva, di scomodità ed ingombro nonché di costo come la prima soluzione .

Altre soluzioni note più semplici dal punto di vista costruttivo ma molto più complesse nell'elaborazione, consentono di realizzare acquisizioni a mano libera, cioè guidando a mano libera la sonda durante la scansione del corpo in esame e risolvono il problema grazie a complicati algoritmi di ricostruzione che dovrebbero compensare sostanzialmente le differenze di distanza e le diverse inclinazioni dei piani di sezione. In questi casi però, si tratta di correzioni che non tengono in nessun conto le reali condizioni effettive di acquisizione.

L'invenzione ha lo scopo di realizzare un metodo di acquisizione di immagini ecografiche tridimensionali, grazie al quale sia possibile ovviare agli inconvenienti dei noti metodi, garantendo, in modo semplice e relativamente economico la corretta ricostruzione di immagini ecografiche tridimensionali, eliminando gli errori o le distorsioni di acquisizione.

Il metodo secondo l'invenzione consiste nel determinare/rilevare automaticamente, grazie a sensori/trasduttori, la corretta posizione relativa dei iani di acquisizione delle immagini di sezione a part re da un prestabilito piano di sezione iniziale, mentre la sonda viene spostata a mano libera trasversalmente al piano di rilevamento della stessa e lungo una predefinita estensione del corpo in esame.

Le immagini di sezione acquisite vengono digitalizzate e gli insiemi di dati corrispondenti ad una immagine di sezione, cioè le sequenze di datiimmagine, vengono associati alle coordinate che definiscono la posizione del piano relativamente ad un piano iniziale prescelto e definito all'inizio o durante la procedura di scansione od dì acquisizione.

Definendo un piano di immagine come piano di immagine di riferimento e costruendo un volume virtuale di contorno dell'immagine nella sua forma virtuale di insieme di dati che definiscono sostanzialmente punti immagine come aree (pixel) o volumi (voxel) è possibile determinare la posizione relativa di ciascun piano di acquisizione di una immagine di sezione con riferimento al piano di riferimento e le coordinate di ogni singolo punto immagine nel volume virtuale.

Tutti i dati delle immagini digitali di sezione risultano così correlati univocamente a coordinate di posizione nel volume virtuale che a sua volta è definito da una terna di assi preferibilmente da una terna cartesiana .

Quando la ricostruzione algoritmica è terminata, e cioè quando sono stati correlati tra loro i dati relativi ad un punto immagine e la corrispondente posizione nel volume virtuale, ciascun dato della sequenza viene trasformato in un comando di visualizzazione di ciascun punto immagine dei mezzi visualizzatori, con una prestabilita posizione univoca rispetto agli altri punti immagine e con le corrispondenti caratteristiche di colore, intensità, ecc..

Secondo una forma esecutiva, poiché ciascun piano è definito per mezzo di almeno tre punti tra loro distanziati e non allineati su una retta, il metodo secondo 1'invenzione prevede di determinare le accelerazioni secondo tre direzioni di traslazione tra loro ortogonali di ciascuno di tre punti o zone di un predefinito piano parallelo o coincidente col piano di acquisizione delle immagini di sezione. I valori delle accelerazioni associate alle tre direzioni per ciascun punto vengono quindi sottoposte ad una doppia integrazione nel tempo corrispondènte a due successive attivazioni della sonda cioè a due successive acquisizioni di immagini ecografiche.

ruttandosi di spostamenti sia di tipo traslatorio che di tipo rotatorio, è possibile sfruttare le accelerazioni misurate nelle tre direzioni ortogonali tra loro per esprimere le posizioni relative dei piani sfruttando le leggi cinematiche della roto-traslazione tr a sistemi inerziali, ovvero grazie ai cosiddetti angoli di Eulero. In questo modo, la posizione di ciascun piano è definibile per mezzo di una terna di valori elaborati sulla base delle accelerazioni rilevate in ciascuna delle tre direzioni di traslazione tra loro ortogonali, rispetto ad un sistema inerziale stazionario di riferimento correlato ad un piano di sezione di una prestabilita immagine di sezione. Questo piano di riferimento coincide generalmente con il piano della prima rilevazione e viene identificato con un impulso di riconoscimento inviato ad un certo istante durante il percorso di spostamento della sonda oppure all'inizio dello stesso.

Il metodo secondo l'invenzione prevede quindi le seguenti fasi:

Spostamento ed attivazione d'acquisizione ad intervalli della sonda lungo il corpo in esame;

Invio del segnale di identificazione del piano di immagine di sezione da utilizzare quale piano di riferimento;

Lettura ed elaborazione dei segnali correlati all'accelerazione della sonda in una di tre direzioni ortogonali, di cui una sostanzialmente in direzione di spostamento e le altre due sostanzialmente ortogonali tra loro ed alla detta direzione di spostamento;

Digitalizzazione delle immagini di sezione rilevata;

Elaborazione, ovvero integrazione nel tempo dei segnali correlati all'accelerazione nell'intervallo di tempo tra una prima ed una seconda attivazione e correlazione degli angoli d'Eulero ottenuti dalla detta elaborazione al piano d'immagine di sezione della seconda attivazione;

Definizione dì un volume virtuale che circonda il corpo e che è relativo ad un sistema di assi cartesiani con posizione prestabilita rispetto al piano di riferimento;

Elaborazione delle coordinate di posizione dei singoli punti immagine (pixel, voxel), ovvero dei dati che sono correlati agli stessi e che descrivono l'immagine del corpo nel volume virtuale, sulla base dell'ordine, nella successione di immagini di sezione, della posizione dei detti punti nel corrispondente piano d'immagine e sulla base della terna di angoli di Eulero che definiscono l'orientamento del pi^no d'immagine rispetto al piano di riferimento e/o al volume virtuale;

Trasformazione dei dati che descrivono le immagidi sezione, in comandi di dispositivi visuali zzatori digitali e

Trattamento dei dati o dei comandi che descrivono una immagine di sezione secondo programmi di visualizzazione di diverse viste che sono generalmente noti ed attualmente largamente utilizzati.

L' invenzione ha per oggetto anche un dispositivo per l'acquisizione di immagini ecografiche tridimensionali secondo il metodo su esposto, e che è costituito da una sonda di rilevamento atta ad acquisire immagini ecografiche secondo un piano di rilevamento prestabilito e la quale sonda fornisce i segnali raccolti ad una unità di elaborazione in cui sono caricati i programmi di elaborazione e comanda mezzi visualizzatori, come uno schermo od un videoterminale.

Secondo l'invenzione la sonda è provvista di almeno uno, in particolare due, preferibilmente tre sensori di accelerazione disposti in modo da rilevare le accelerazioni secondo ciascuno di almeno tre assi di traslazione perpendicolari tra loro e di cui almeno uno orientato in direzione di spostamento della sonda stessa lungo il corpo da rilevare.

In particolare, i sensori di rilevamento dell'accelerazione secondo due direzioni tra loro perpendicolari sono orientati secondo due assi che sono contenuti in un piano parallelo al piano di acquisizione delle immagini di sezione da parte della sonda, mentre i sensori di rilevamento dell'accelerazione secondo la terza direzione di traslazione sono orientati in direzione dell'asse normale al piano di acquisizione delle immagini di sezione da parte della sonda .

Inoltre la sonda è provvista di mezzi di definizione e memorizzazione del piano di riferimento prestabilito .

Vantaggiosamente, il dispositivo secondo l'invenzione prevede che nella sonda siano previsti in posizione predefinita due, preferibilmente tre sensori di rilevamento del vettore di accelerazione ciascuno associato ad un diverso punto o zona di un comune piano parallelo o coincidente con il piano di acquisizione della sonda ecografica essendo i tre punti o le tre zone disposti non allineati su una stessa retta.

Ciascun sensore del vettore di accelerazione associato ai punti od alle zone è costituito da una terna di accelerometri i quali sono orientati relativamente alla loro direzione sensibile all'accelerazione secondo tre assi tra loro ortogonali, dei quali due contenuti nel piano parallelo o coincidente col piano di acquisizione dell'immagine di sezione ed uno ortogonale ai primi due ed al piano di acquisizione.

In luogo degli accelerometri è possibile utilizzare anche altri tipi di sensori come sensori magnetici, giroscopi miniaturizzati, o simili.

Il metodo ed il dispositivo secondo l'invenzione consentono pertanto di eseguire una scansione per piani di sezione di un corpo in esame, spostando la sonda ecografica semplicemente manualmente e senza alcun tipo di vincolo e garantendo in larga misura una ricostruzione tridimensionale fedele al corpo in esame, poiché viene ad essere nota la posizione relativa di ciascun piano di acquisizione di una immagine di sezione .

Inoltre, i segnali generati dai sensori di accelerazione possono rilevare con grande semplicità ed efficacia accelerazioni troppo brusche o spostamenti di scansione troppo variabili, elaborando sulla base dei segnali emessi e grazie ad algoritmi statistici degli ìndici di attendibilità o di fedeltà della scansione e della relativa immagine tridimensionale che si concretizzano in messaggi di errore o di valutazione della qualità della ripresa intelligibili dall'utente che guida la sonda, in modo da poter ripetere se necessario la scansione ecografica.

L'invenzione presenta delle ulteriori caratteristiche che sono oggetto delle sottorivendicazioni.

Le caratteristiche dell'invenzione ed i vantaggi esse derivanti risulteranno meglio dalla seguente descrizione di un esempio esecutivo illustrato a titolo non limitativo nei disegni allegati, in cui:

La fig. 1 illustra una vista schematica, in prospettiva di una sonda per l'acquisizione di immagini ecografiche secondo l'invenzione che è atta a rilevare immagini ecografiche secondo un prestabilito piano di sezione .

La fig. 2 illustra uno schema a blocchi dell'unità di elaborazione, in cui anche le funzioni eseguibili mediante programmi di elaborazione specifici sono illustrate sotto forma di unità di elaborazione.

La fig. 3 illustra un corpo d'esame e tre piani di acquisizione di altrettante immagini tridimensionali durante la scansione ecografica del detto corpo con l'ausilio della sonda di cui sopra.

Le figg. 4 a 6 illustrano le proiezioni in piano delle immagini di sezione relative ai tre diversi piani di acquisizione secondo la fig. 3

La fig. 7 illustra analogamente alla fig. 3, la ricostruzione dell'immagine tridimensionale del corpo in esame in un volume virtuale contenente lo stesso e con l'ausilio delle tre immagini di sezione di cui alle precedenti figure 3 a 6.

Con riferimento alla fig. 1, una sonda 1 per il rilevamento di immagini ecografiche di corpi ed atta ad eseguire acquisizioni di immagini del detto corpo C secondo prestabiliti pian di sezione P(i) (dove i sta per un numero naturale di sequenza dei piani) presenta una cassa o scatola 2 preferibilmente sagomata ergonomicamente in modo da poter venire comodamente impugnata. Su un lato, la sonda presenta la testa di acquisizione delle immagini ecografiche indicata con 3 ed illustrata schematicamente, in quanto di per se nota e costituita da un cosiddetto trasduttore a cortina, o simili .

All'interno della cassa 2, la sonda presenta una piastra di sopporto 4 che è costituita preferibilmente da un circuito stampato per l'elettronica di rilevamento ed acquisizione. La detta piastra o circuito stampato 4 è orientata parallelamente od è addirittura coincidente rispetto al piano di acquisizione p(i) delle immagini di sezione IS(i) e sulla stessa sono montati in tre punti tra loro non coincidenti e non allineati sulla medesima retta tre sensori vettoriali di accelerazione 5, 5', 5". Questi portano ciascuno una terna di accelerometri 6, 7, 8, 6', 7', 8 6' 7", 8". Due dei tre accelerometri (quelli indicati con 6, 6', 6" e 7, 7', 7" nella fig. 1) di ciascun sensore vettoriale di accelerazione 5, 5', 5" sono orientati con riferimento alla loro direzione sensibile all'accelerazione, in direzione di due assi tra loro ortogonali y, z e contenuti nel piano 4 parallelo o coincidente con il piano di acquisizione P (i). Il terzo accelerome tro 8, 8', 8" di ciascuna terna <é orientato invece in direzione di un asse x ortogonale ai primi due e quindi al piano di acquisizione P(i) delle immagini di sezione.

Nella figura 1, gli accelerometri 6, 6', 6", 7, 7', 7", 8, 8', 8 sono illustrati con delle sagome a forma di frecce che indicano nella direzione in cui gli stessi sono sensibili alle accelerazioni. I sensori vettoriali di accelerazione invece sono costituiti da due piastrine tra loro perpendicolari di cui una fissata parallelamente alla piastra od al circuito stampato 4 e le dette piastrine sono anch'esse circuiti stampati per la connessione e d il sopporto dell'elettronica di comando degli accelerometri.

Gli accelerazione possono essere di tipo qualsivoglia e sono atti a fornire segnali proporzionali all'accelerazione in una prestabilita direzione, come quelli commercializzati dalla Analog Device Ine. U.S.A. con la denominazione di ADXL05. In alternativa è possibile anche utilizzare sensori magnetici od elementi sensibili alla velocità angolare, come giroscopi miniaturizzati. Questi presentano il vantaggio di richiedere una sola integrazione nel tempo per definire le coordinate dei singoli piani, in quanto l'informazione rilevata è già una velocità angolare.

Gli accelerometri di cui sopra sono costituiti da elementi integrati, e sono provvisti di elementi di marcatura della direzione in cui sono sensibili alle variazioni di velocità.

Sul corpo della sonda è previsto inoltre in posizione comoda per la sua attivazione un pulsante 9 con cui viene inviato un impulso di inizio scansione per la definizione del piano di riferimento, relativamente al quale verranno definite le posizioni dei successivi singoli piani p(i) di acquisizione delle immagini di sezione IS e dell'orientamento del volume di riferimento VR.

Ciascun accelerometro fornisce una tensione in uscita che è proporzionale alla componente di accelerazione relativa al suo asse di sensibilità secondo la funzione :

V= k x a

in cui V = tensione d'uscita

k = Costante funzione dell'accelerometro e dei componenti elettronici esterni

a= accelerazione.

I tre Puntl o le tre zone in cui sono disposti ι sensori vettoriali di accelerazione 5, 5', 5" definiscono quindi completamente ed univocamente l'accelerazione di un punto.

Naturalmente, non è necessario che il sensore vettoriale di accelerazione presenti tre accelerometri che sono sensibili alle variazioni di velocità in una sola direzione ma una coppia di questi può venire sostituita da un solo accelerometro in grado di rilevare variazioni di velocità secondo due direzioni.

Definendo il piano di riferimento con il pulsante di start 9 in condizione di sonda ferma, consente di conoscere la velocità iniziale. Pertanto, l'integrazione nel tempo d'intervallo tra due successive attivazioni della sonda dei valori di accelerazione rilevati fornisce senza ambiguità un vettore di velocità che a sua volta nuovamente integrato in un intervallo di tempo tra zero e la durata dell'intervallo tra due successive attivazioni della sonda consente di ottenere senza a la posizione di un punto all'atto della successiva attivazione della sonda rispetto allo stesso punto nel piano iniziale di riferimento, cioè il vettore di spostamento di detto punto.

Dalla conoscenza della posizione nel tempo dei tre punti non allineati, con posizione predefinita rispetto al piano di acquisizione delle immagini da parte della sonda, grazie ai tre sensori vettoriali 5, 5', 5" è possibile ricavare la posizione nel tempo del detto piano di acquisizione.

Poiché la posizione dei tre punti di riferimento è costante, per ricavare le informazioni di posizione sono necessari solamente sei componenti di velocità lungo tre assi tra loro perpendicolari.

Adottando un totale di nove accelerometri, di cui tre per punto cioè per sensore vettoriale, le informazioni ottenute sono ridondanti e permettono di migliorare la precisione del sistema e la generazione di eventuali allarmi di scansione non corretta o di scarsa qualità. Naturalmente, il numero dei punti, ovvero il numero dei sensori vettoriali di accelerazione 5, 5', 5" può anche essere maggiore di tre contribuendo cosi ad accrescere la precisione dei rilevamenti attraverso una maggiore ridondanza di dati.

La fig. 2 illustra uno scnema a blocchi del sistema di rilevamento della posizione relativa di tre punti ciascuno definito da una terna di coordinate nello spazio tridimensionale.

Lo schema è illustrato in dettaglio solamente per un punto o zona dei tre necessari alla definizione del piano di acquisizione dell'immagine di sezione essendo detto punto o detta zona definiti per mezzo del corrispondente sensore vettoriale di accelerazione 5 che è provvisto dei tre accelerometri 6, 7, 8 secondo le suddette tre direzioni tra loro ortogonali. Il circuito per i sensori vettoriali di accelerazione 5', 5" relativi agli altri due punti è sintetizzato dalle caselle indicate con 20 e 21.

All'atto del comando di start con l'ausilio del pulsante 9, viene eseguita una procedura di inizializzazione e calibrazione. Per questa procedura è responsabile l'unità di elaborazione dedicata 10 associata agli accelerometro 6, 7, 8 di ciascun sensore vettoriale di accelerazione 5, 5', 5". Durante questa calibrazione vengono eseguite una serie di letture dei segnali in uscita dai corrispondenti accelerometri per compensare la componente gravitazionale agente sugli stessi e per tenere conto delle derive e della temperatura che viene rilevata per mezzo di un sensore di temperatura 11.

Gli accelerometri 6, 7, 8 sono collegati ad un filtro RC 12 grazie a cui vengono individuati i componenti esterni agli stessi per definire la banda e la sensibilità della catena. Il segnale in uscita dagli accelerometri 6, 7, 8 viene quindi fornito ad uno stadio amplificatore e filtro attivo 13, uno per ciascun accelerometro che amplifica i bassi valori di tensione del segnale fornito dagli accelerometri e che limita le componenti di rumore sugli stessi. Gli stadi 13 liimitano la banda con una pendenza maggiore di 12 db/ottava consentendone l'amplificazione d'adattamento ai parametri di ingresso dei successivi stadi di con versione analogico/digitale indicati con 14. I segnali digitalizzati degli accelerometri vengono inviati all'unità di elaborazione 10 che li elabora e li ritrasmette ai corrispondenti accelerometri quali segnali di calibrazione/compensazione attraverso un convertitore digitale/analogico 15.

Durante la scansione, i segnali forniti dagli accelerometri 6, 7, 8 all'unità di elaborazione 10 attraverso gli stadi amplificatore/ filtro attivo 13 e i convertitori analogico/digitale 14, vengono sottoposti ad una doppia integrazione rispetto al tempo e con riferimento all'intervallo di tempo tra due successive attivazioni della sonda ecografica. I segnali d'integrazione così ottenuti corrispondono alle nuove coordinate di posizione del punto associato al corrispondente sensore vettoriale di accelerazione 5, 5', 5" e che definisce il piano di scansione. Le nuove posizioni dei punti vengono inviate all'unità di elaborazione principale 16 che riceve quindi le posizioni incrementali delle tre componenti di ciascun punto. Le posizioni incrementali di tutti e tre i punti che individuano il piano di scansione vengono elaborate nello stesso modo e l'unità principale di elaborazione 16 calcola dalle stesse la posizione del detto piano rispetto a quella del piano di partenza definito per ciascuna immagine di sezione IS che viene acquisita.

L'unità principale di elaborazione 16 è programmata anche in modo da tenere conto dei ritardi dovuti ai tempi di risposta del sistema, in modo compensarli e da correlare correttamente la posizione spaziale del piano di sezione con l'acquisizione dell'immagine di sezione stessa.

L'unità principale di elaborazione 16 può eseguire ulteriori elaborazioni come la minimizzazione degli scarti quadratici medi sull'insieme dei dati provenienti dai tre accelerometri 6, 7, 8 associati a ciascun punto e può calcolare una valutazione della precisione della posizione in b ase alla varianza dell'insieme di dati.

In base ai dati raccolti ed alla verifica statistica di cui sopra, quando la scansione, ovvero lo spostamento della sonda lungo il corpo C in esame è troppo discontinua, e quindi lo scarto tra le diverse informazioni è troppo elevato, l'unità principale di elaborazione può provvedere alla visualizzazione di assaggi d'allarme od all'emissione di messaggi d'allarme di vario genere.

La terna di punti così determinata viene quindi associata ai dati forniti dal trasduttore della sonda ecografica che rileva le immagini del corpo C.

Dal punto di vista della semplicità di descrizione matematica del moto, le diverse posizioni relative tra i piani p(i) di acquisizione di immagini di sezione IS ed il piano di riferimento p(0) possono venire trasformate da terne di coordinate per ciascuno dei tre punti in terne di cosiddetti angoli di Eulero conformemente alle leggi della cinematica tra sistemi inerziali in moto relativo tra loro.

Nelle figure 3 a 7 sono illustrati schematicamente il piano di acquisizione di riferimento P(0) in cui viene acquisita l'immagine di sezione IS(0) ed i piani P(l) e P(2) di acquisizione di due ulteriori immagini di sezione IS(1) ed IS(2) di un corpo C, nonché un volume virtuale Vr contenente lo stesso che è costruito con un orientamento predefinito rispetto al piano di riferimento P(0). La freccia F illustra la direzione di spostamento della sonda 1 in direzione parallela all'asse longitudinale del corpo C che è tubolare e parallela all'asse x del piano di riferimento p(0).

L posizione dei piani P(l) e P(2) e delle relative immagini di sezione IS(1) ed IS(2) rispetto al piano P(0) ed alle immagini di scansione IS(0) è definita mediante una terna di angoli di Eulero.

Le singole immagini di sezione IS(0), IS(1) ed IS(2) con la sezione del volume virtuale Vr sono illustrate rispettivamente nelle figure 4, 5, 6.

Ovviamente le figure 3 a 7 rappresentano graficamente degli insiemi di dati che descrivono le immagini stesse e che sono in forma digitalizzata, ovvero costituite da un insieme di punti discreti univocamente definiti da coordinate di posizione e da dati relativi all'aspetto, cioè, intensità e/o colore, e/o altro.

La ricostruzione dell'immagine tridimensionale consiste come illustrato nella fig. 7 nel definire, sempre a livello di dati, il volume virtuale Vr contenente il corpo e di posizionare nello stesso i singoli dati relativi ai piani di sezione P(0), P(l), P(2), ed alle associate immagini di sezione IS(0), IS(1), IS(2). Ciò con riferimento alla prestabilita posizione del piano di riferimento P{0) relativamente al volume virtuale Vr. In questo modo, come illustra la fig. 7, le immagini di sezione IS (i) vengono disposte alla corretta distanza a con il corretto orientamento tra loro, consentendo di realizzare mediante algoritmi di interpolazione una immagine tridimensionale sotto forma di insieme di dati del corpo C e quindi di ricostruire la detta immagine nella memoria di un elaboratore .

Il corpo C ricostruito è digitalizzato ovvero formato da un insieme di punti o particelle discrete d' immagine in questo caso tridimensionali cosiddette voxel. La trasformazione dei dati che definiscono la posizione e le caratteristiche corrispondenti particelle o punti d'immagine in dati di comando delle singole particelle d'immagine sugli organi visualizzatori, ha luogo secondo programmi d'elaborazione già noti e largamente utilizzati.

Alcuni esempi di questi noti algoritmi di rappresentazione grafica dell'insieme di dati sono ad esempio gli algoritmi per la realizzazione di immagini di profondità back to front, front to back in combinazione con gli algoritmi di cosiddetti di ray casting, l'integration method e gli algoritmi di splatting, gli algoritmi di ombreggiatura e gradiente cosiddetti transparent gray level gradient-shading, ecc.

Naturalmente l'invenzione non è limitata alle forme esecutive testé descritte ed illustrate ma può venire ampiamente variata, soprattutto costruttivamente. Così, ad esempio il numero di accelerometri o dispositivi simili utilizzati, può essere anche maggiore di nove, ovvero tre accelerometri per la definizione di tre punti, in modo da ottenere un sistema matematico sovradeterminato e quindi una maggiore precisione. Anche la disposizione degli accelerometri può essere diversa da quella preferita ed illustrata. In particolare gli accelerometri associati alle coordinate di ciascun punto possono essere disposti in diversi punti del piano. E' anche ipotizzabile di prevedere combinazioni di accelerometri con altri dispositivi come i giroscopi miniaturizzati o sensori magnetici. Il tutto senza abbandonare il principio informatore sopra esposto ed a seguito rivendicato.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di acquisizione di immagini ecografiche tridimensionali, in cui le stesse vengono ricostruite da una sequenza di immagini di sezione (IS(i), IS(0), I (1), IS(2)) che vengono acquisite secondo piani di ezione (P(i), P(0), P(1), P(2)) di un corpo in esame (C) che sono distribuiti lungo una estensione (x) del detto corpo (C), mentre le immagini di sezione (IS(i), IS (0), IS(1), IS(2)) vengono acquisite l'una dopo l'altra mediante una sonda ecografica (1) del tipo atto ad eseguire rilevamenti secondo un piano prestabilito, la quale sonda (1) viene spostata lungo la detta estensione prestabilita (x, F) del corpo in esame (C) trasversalmente al piano di rilevamento (P(i)) della stessa e viene attivata ad intervalli di tempo, caratterizzato dal fatto che grazie a sensori/trasduttori (6, 6', 6"; 7, 7', 7"; 8, 8', 8") viene rilevata, la corretta posizione relativa dei piani (P(i), P(0), P(l), P(2)) di acquisizione delle immagini di sezione (IS(i), IS(0), IS(1), IS(2)) a partire da un prestabilito piano di sezione iniziale (P(0)), mentre la sonda (1) viene spostata a mano libera trasversalmente al piano di rilevamento (P(i)) della stessa e lungo una predefinita estensione (x, F) del corpo in esame (c). Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che le immagini di sezione (IS(i), I S (0), IS (1), IS (2)) acquisite vengono digitalizzate e gli insiemi di dati corrispondenti ad una immagine di sezione, cioè le sequenze di dati-immagine, vengono del piano di acquisizione (P(i), P (0) P(2)) relativamente ad un piano iniziale di riferimento (P(0)) prescelto e definito (9) all'inizio o durante la procedura di scansione od di acquisizione. 3. Metodo secondo le rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto che l'immagine del corpo in esame (C) sotto forma di insieme di dati o segnali viene ricostruita determinando la posizione relativa di ciascun piano di acquisizione (P(i), P{0), P(l), P(2)) di una immagine di sezione (IS(i), IS(0), IS(1),IS(2)) con riferimento al piano di riferimento (P (0)) e le coordinate di ogni singolo punto immagine in un volume virtuale (Vr), definendo un piano di immagine come piano di immagine di riferimento (P(0)) e costruendo il volume virtuale (Vr) costituito da singoli elementi di volume detti voxel, in relazione al detto piano di riferimento (P C0)) ed il quale volume è di contorno all'immagine nella sua forma virtuale di insieme di dati, essendo tutti i dati delle immagini digitali di sezione {IS i), IS(0), IS(1), IS (2) correlati univocariente a coordinate di posizione nel volume virtuale (Vr) 4. Metodo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che al termine della ricostruzione algoritmica, e cioè quando sono stati correlati tra loro i dati relativi ad un punto immagine e la corrispondente posizione nel volume virtuale (Vr), ciascun dato della sequenza viene trasformato in un comando di visualizzazione di ciascun punto immagine sui mezzi visualizzatori, con una prestabilita posizione univoca rispetto agli altri punti immagine e con le corrispondenti caratteristiche di colore, intensità, ecc.. 5. Metodo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che ciascun piano (P(i), P(0), P(l), P(2)) è definito per mezzo di almeno tre punti o tre zone (5, 5', 5") tra loro distanziati e non allineati sulla medesima retta, mentre le coordinate dei punti di ciascun successivo piano (P (i), P(l), P(2)) vengono determinate grazie al rilevamento delle accelerazioni subite dalla sonda (1) indipendentemente per ciascuno dei detti tre punti e secondo almeno due, preferibilmente tre direzioni tra loro ortogonali (x, y, z) per ciascuno dei tre punti (5, 5', 5"), venendo rilevato il tempo trascorso tra due successive attivazioni della sonda (1), ovvero la frequenza di attivazione alternata della stessa, ed integrando due volte rispetto al tempo le accelerazioni rilevate nelle almeno due, preferibilmente nelle tre direzioni per ciascun punto o zona (5, 5', 5"). 6. Metodo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che trattandosi di spostamenti sia di tipo traslatorio che di tipo rotatorio, è possibile sfruttare le accelerazioni misurate nelle tre direzioni ortogonali tra loro (x, y, z) per esprimere le posizioni relative dei piani sfruttando le leggi cinematiche della roto-traslazione tra sistemi inerziali, ovvero grazie ai cosiddetti angoli di Eulero e definendo la posizione di ciascun piano (P(i), P(l), P(2)) per mezzo di una terna di valori elaborati sulla base delle accelerazioni rilevate in ciascuna delle tre direzioni di traslazione tra loro ortogonali, rispetto ad un sistema inerziale stazionario di riferimento correlato ad un piano di sezione (P(0)) di una prestabilita immagine di sezione IS (0) e che coincide generalmente con il piano della prima rilevazione, venendo identificato con un impulso di riconoscimento inviato (9) ad un certo istante durante il percorso di spostamento della sonda oppure all'inizio dello stesso. 7. Metodo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che presenta le seguenti fasi: a) Spostamento ed attivazione d'acquisizione ad intervalli della sonda (1) lungo il corpo in esame (C); b) Invio (9) del segnale di identificazione del piano di immagine di sezione da utilizzare quale piano di riferimento (P (0)); c) Lettura ed elaborazione dei segnali correlati all' accelerazione della sonda (1) in una di tre direizioni ortogonali, di cui una (x) sostanzialmente in direzione di spostamento (F) e le altre due (y, z) sostanzialmente ortogonali tra loro ed alla detta direzione di spostamento (F); d) Digitalizzazione delle immagini di sezione (IS (i)) rilevate; e) Elaborazione, ovvero integrazione nel tempo dei segnali correlati all'accelerazione nell'intervallo di tempo tra una prima ed una seconda attivazione e correlazione degli angoli d'Eulero ottenuti dalla detta elaborazione al piano (P(i)) d'immagine di sezione (IS(i)) della seconda attivazione; f) Definizione di un volume virtuale (Vr) che circonda il corpo (c) e che è relativo ad un sistema di assi cartesiani con posizione prestabilita rispetto al piano di riferimento (P(0)); g) Elaborazione delle coordinate di posizione dei singoli punti immagine (pixel, voxel), ovvero dei dati che sono correlati agli stessi e che descrivono l'immagine (IS (i)) del corpo (C) nel volume virtuale (Vr), sulla base dell'ordine, nella successione di immagini di sezione (IS (i)), della posizione dei detti punti nel corrispondente piano d'immagine (P(i)) e sulla base della terna di angoli di Eulero che definì scono l'orientamento del piano d'immagine (P(i)) rispetto al piano di riferimento (P(0)) e/o al volume virtuale (Vr); h) Trasformazione dei dati che descrivono le immagini di sezione (IS(i)), in comandi di dispositivi visualizzatori digitali e i) Trattamento dei dati o dei comandi che descrivono una immagine di sezione (IS <i)) secondo programmi di visualizzazione di diverse viste che sono generalmente noti ed attualmente largamente utilizzati. 8. Dispositivo per l'attuazione del metodo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni 1 a 7 costituito da una sonda di rilevamento (1) del tipo cosiddetto a cortina, cioè atta ad acquisire immagini ecografiche secondo un piano di rilevamento prestabilito (P(i)) e la quale sonda (1) fornisce i segnali raccolti ad una unità di elaborazione (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) in cui sono caricati i programmi di elaborazione e che comanda mezzi visualizzatori, come uno schermo od un videoterminale, caratterizzato dal fatto che la sonda (1) è provvista di mezzi per la determinazione della posizione del piano di acquisizione (P(i)) delle immagini di sezione (IS{i)) e per la determinazione (9) di un piano di riferimento CP(0)). 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi per determiare la posizione relativa dei piani di acquisizione (P (i)) della sonda (1) durante lo spostamento manuale della stessa (F) lungo una estensione del corpo in esame (C) sono costituiti da almeno uno, in particolare due, preferibilmente tre sensori di accelerazione (5, 5', 5") che rilevano le accelerazioni secondo almeno due componenti perpendicolari di moto (6, ', 6", 7, 7', 7", 8, 8', 8") preferibilmente ciascuno secondo tre direzioni tra loro ortogonali di moto. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che i sensori vettoriali di accelerazione (5, 5', 5") sono disposti in modo tale da definire tre punti o tre zone tra loro non allineate su una stessa retta, i quali tre punti o tre*zone definiscono un piano (4) parallelo o coincidente con il piano di acquisizione P(i) elle immagini di sezione IS(i) . 11. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che i tre sensori vettoriali (5, 5', 5") che definiscono tre punti per cui passa un piano parallelo o coincidente al piano d'acquisizione P(i) delle immagini, determi -nano le componenti di accelerazione secondo due direζιοηι (y, z)tra loro perpendicolari e parallele al piano di acquisizione P{i) oppure contenute nello tesso e secondo una direzione (x) perpendicolare al detto piano e sostanzialmente orientata in direzione di spostamento (F) della sonda (1) stessa lungo il corpo (C) in esame. 12. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che ciascun sensore vettoriale di accelerazione (5, 5', 5") comprende almeno due preferibilmente tre accelerometri (6, 6', 6", 7, 7', 7") che sono sensibili all'accelerazione almeno in una unica direzione di orientamento degli stessi essendo almeno due dei detti accelerometri disposti secondo direzioni ortogonali tra loro in senso da sottendere un piano parallelo od un piano perpendicolare al piano di acquisizione (P (i)) delle immagini di sezione (IS (i)). 13. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che ciascun sensore vettoriale di accelerazione (5, 5', 5") comprende due piastrine ortogonali una delle quali porta due accelerometri (6, 7, 6', 7', 8',6", 7") disposti con le corrispondenti direzioni di rilevamento perpendicolari l'uno rispetto all'altro, e la quale piastrina è fissata ad una piastra (4) ad esempio un circuito stampato parallelo o coincidente con il piano di acquisizione (P(i)), od è sopportata comunque parallelamente al piano di acquisizione (P(i)) od in posizione coincidente con lo stesso, mentre alla piastrina perpendicolare al piano d'acquisizione (P(i)) porta un solo accelerometro orientato anch'esso perpendicolare al questo piano. 14. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che la sonda (1) è provvista di mezzi (9) di definizione e memorizzazione del piano di riferimento prestabilito (P(0)). 15. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che, in alternativa agli accelerometri od in combinazione con almeno parte degli stessi è possibile utilizzare anche altri tipi di sensori come sensori magnetici, giroscopi miniaturizzati, o simili. 16. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che gli accelerometri associati a ciascun sensore di accelerazione vettoriale (5, 5', 5") venendo i segnali emessi dagli stessi trattati come coordinate di vettori di spostamento ed essendo per ciascun sensore vettoriale di accelerazione (5, 5', 5") prevista una separata unità di elaborazione (10) che fornisce ad una comune unità di elaborazione principale (16) le nuove coordinate del punto di piano di sezione (P(i)) definito da rispettivo sensore vettoriale di accelerazione (5, 5', 5"). 17. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che nella unità di elaborazione principale (16) è caricato un programma per la costruzione virtuale di un volume di contenimento (Vr) del corpo in esame (C) e di posizionamento delle immagini di sezione (IS(i)) nel detto volume (Vr). 18. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che i segnali in uscita dagli accelerometri (6, 6', 6", 7, 7', 7", 8, 8', 8") vengono forniti all'unità dedicata di elaborazione (10) corrispondente attraverso un convertitore analogico digitale previa filtratura ed amplificazione (13). 19. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che presenta mezzi per l'esecuzione di una calibrazione e/o di una compensazione di offset, derive termiche od altro. 20. Dispositivo secondo la rivendicazione 19, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi per l'esecuzione della calibrazione e/o della compensazione sono costituiti dall'unità di elaborazione (10) dedicata a ciascun sensore vettoriale di accelerazione (5, 6, 7, 8; 6',7 , 8';5", 6", 7", 8") che è provvista di un adatto programma e che è collegata con una linea di feed-back a ciascun accelerometro (6, 7, 8; 6', 7', 8'; 6", 7", 8") di ciascun sensore vettoriale di accelerazione (5, 5', 5") attraverso un convertitore digitale/analogico (15), mentre all'unità di elaborazione dedicata (10) è collegato un rivelatore di temperatura (11). 21. Dispositivo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che a ciascun accelerometro (6, 6', 6" 7, 7', 7", 8, 8', 8") sono collegati mezzi di rilevazione di componenti di segnale esterne allo stesso, in particolare filtri RC (12). 22. Metodo di acquisizione di immagini ecografiche tridimensionali e dispositivo, intelligente per l'acquisizione di immagini ecografiche tridimensionali, in tutto od in parte, come descritto, illustrato e per gli scopi su esposti.