ITTO20130349A1 - Guida assistita da calcolatore di uno strumento chirurgico durante interventi diagnostici o terapeutici - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“GUIDA ASSISTITA DA CALCOLATORE DI UNO STRUMENTO CHIRURGICO DURANTE INTERVENTI DIAGNOSTICI O TERAPEUTICIâ€

SETTORE TECNICO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione à ̈ relativa alla guida assistita da calcolatore di uno strumento chirurgico nel corpo di un paziente, in particolare per fornire assistenza al personale medico durante interventi diagnostici e/o terapeutici.

STATO DELL’ARTE

Come à ̈ noto, interventi di biopsia, termo ablazione, asportazione di tessuti lesi, ecc. vengono oggi condotti con l’ausilio di uno strumento chirurgico (tool operatorio) in grado di raggiungere, per via percutanea, una zona interessata da patologia (spesso indicata come zona target). L’intervento di introduzione e successivo raggiungimento del target da parte dello strumento chirurgico può essere facilitato da sistemi di guida, o navigazione, di tipo virtuale, basati su immagini del target e delle zone circostanti al target in modo da pianificare ed eseguire l’intervento percutaneo in modo minimamente invasivo. Tali immagini possono ad esempio essere acquisite in tempo reale tramite un apparecchio Radiografico (TC) o a Risonanza magnetica (RM).

Tuttavia, vi sono diverse limitazioni nell’adoperare immagini in tempo reale che possano aiutare l’operatore nell’esecuzione dell’intervento. L’utilizzo della tomografia computerizzata, ad esempio, non consente di acquisire immagini in tempo reale durante l’intervento terapeutico a causa dell’impossibilità pratica di manipolare lo strumento chirurgico durante la fase di scansione TC del soggetto su cui si sta eseguendo l’intervento stesso e per motivi di sicurezza del medico che sta eseguendo l’intervento data la potenziale nocività delle radiazioni ionizzanti.

Sistemi noti per interventi terapeutici assistiti da immagini sono basati su immagini acquisite tramite TC e prevedono l’utilizzo di immagini acquisite antecedentemente la fase di intervento, ai fini di una ricostruzione tridimensionale in realtà virtuale della zona del corpo umano su cui si deve intervenire chirurgicamente. A tale ricostruzione tridimensionale viene quindi sovrapposta una rappresentazione tridimensionale dello strumento chirurgico durante le varie fasi dell’intervento. È evidente che a questo fine anche lo strumento chirurgico deve essere dotato di opportuni sensori in modo tale che la sua rappresentazione tridimensionale possa essere inserita nella ricostruzione tridimensionale della zona del corpo umano su cui si deve intervenire chirurgicamente.

Il brevetto EP09425116 della stessa richiedente illustra un sistema assistito da calcolatore per la guida di uno strumento chirurgico nel corpo di un paziente comprendente un primo dispositivo marcatore configurato per essere disposto solidale ad una regione del corpo di un paziente e includente primi e secondi marcatori aventi una data disposizione reciproca; un secondo marcatore configurato per essere accoppiato allo strumento chirurgico e includente terzi elementi marcatori; un sensore di localizzazione configurato per localizzare i secondi e i terzi elementi marcatori in un primo sistema di riferimento; e un’unità di elaborazione configurata per acquisire almeno un’immagine tomografica della regione del corpo del paziente comprendente i primi elementi marcatori in un secondo sistema di riferimento differente dal primo, acquisire la posizione dei secondi e terzi elementi marcatori nel primo sistema di riferimento, determinare la posizione di detti terzi elementi marcatori nel secondo sistema di riferimento sulla base di una correlazione fra il primo ed il secondo sistema di riferimento.

OGGETTO E RIASSUNTO DELL’INVENZIONE

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di migliorare il sistema descritto nel brevetto sopra detto consentendo di effettuare la navigazione percutanea senza l’ausilio di una apparecchiatura TC o RM presente nella sala interventistica o operatoria. Infatti le sale operatorie attualmente non dispongono di sistemi di imaging come la TC o la RM in grado di assistere il chirurgo contestualmente all’intervento. Presupposto del precedente brevetto EP09425116 era quello di poter disporre sul corpo del paziente e in vicinanza del distretto operatorio un sensore, detto sensore paziente, in grado di inseguire in tempo reale la posizione del paziente relazionandola alla posizione dello strumento operatorio anch’esso provvisto di opportuno sensore. In tal modo le operazioni di registrazione o calibrazione, ovvero le operazioni che rendono perfettamente sovrapposto il dominio delle coordinate spaziali relativi agli oggetti sensorizzati (sensore paziente e strumento operatorio) e il dominio delle coordinate immagini visualizzate sul visualizzatore, possono essere effettuate una volta che il sensore paziente viene posizionato sul corpo prima della scansione tomografica. Ciò implica a)la vicinanza dell’apparecchio tomografico alla sala d’intervento; b)l’impossibilità di usare scansioni eventualmente già disponibili dello stesso paziente che non riportino la presenza sul corpo del sensore paziente.

Secondo la presente invenzione vengono realizzati un sistema e un metodo assistito da calcolatore per la guida di uno strumento chirurgico nel corpo di un paziente che supera le limitazioni del precedente brevetto EP09425116 e definiti come nelle rivendicazioni allegate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

- la Figura 1 mostra in forma schematica un sistema assistito da calcolatore per la guida di uno strumento chirurgico nel corpo di un paziente secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione facente uso di un sistema di tracciamento a raggi infrarossi con elemento calibratore a contatto;

- la Figura 2 mostra in forma schematica un sistema assistito da calcolatore per la guida di uno strumento chirurgico nel corpo di un paziente secondo una seconda di realizzazione della presente invenzione facente uso di un sistema di tracciamento a raggi infrarossi con elemento calibratore non a contatto;

- la Figura 3 mostra in forma schematica un sistema assistito da calcolatore per la guida di uno strumento chirurgico nel corpo di un paziente secondo una terza forma di realizzazione della presente invenzione facente uso di un sistema di tracciamento a onde elettromagnetiche con elemento calibratore a contatto;

-la Figura 4 mostra in forma schematica un sistema assistito da calcolatore per la guida di uno strumento chirurgico nel corpo di un paziente secondo una quarta forma di realizzazione della presente invenzione facente uso di un sistema di tracciamento a onde elettromagnetiche con elemento calibratore non a contatto; e

- la Figura 5 illustra una serie di operazioni svolte dal sistema secondo la presente invenzione.

DESCRIZIONE

Le Figure 1 e 2 mostrano un sistema 100 secondo la presente invenzione comprendente una stazione strumentale 1; un sensore di tracciamento (“tracing sensor†) 20, di tipo noto, ad infrarossi (figura 1) o elettromagnetico (figura 3), configurato per cooperare con la stazione strumentale 1; un marcatore paziente (“patient marker†) 22, provvisto di elementi marcatori M1 ad infrarossi(figure 1 e 2) o elettromagnetici (figure 3 o 4) e configurato per essere disposto su una porzione del corpo (nell’esempio sulla fronte) di un paziente P e per cooperare con il sensore di tracciamento 20 (come meglio descritto in seguito); un marcatore calibratore 24, provvisto di una pluralità di secondi elementi marcatori M2 ad infrarossi(figure 1 e 2) o elettromagnetici (figure 3 e 4) e configurato per essere usato come tracciatore di calibrazione nella versione a contatto (figure 1 e 3) e nella versione non a contatto (figure 2 e 4) ospitante uno strumento di misurazione distanza a fascio laser solidale con esso (illustrato in seguito); e un marcatore strumento 26, provvisto di una pluralità di terzi elementi marcatori M3 ad infrarossi(figure 1 e 2) o elettromagnetici (figura 3 e 4) e configurato per essere accoppiato ad uno strumento chirurgico 25 per cooperare con il sensore di tracciamento ad infrarossi/ad onde elettromagnetiche 20 (come meglio descritto in seguito).

In particolare, lo strumento chirurgico 25 (nell’esempio di figura 1 un tool operatorio, nell’esempio delle figure 2 e 3 un tool endoscopico) comprende una porzione prossimale 25a, impugnabile, ed una porzione distale 25b, operativa; il marcatore strumento 26 à ̈ accoppiato ad una porzione intermedia, lasciando libera la porzione distale 25b. Si fa qui notare che le dimensioni relative degli elementi mostrati nelle figure 1, 2, 3 e 4 non sono tra loro in proporzione, per maggior chiarezza di rappresentazione.

La stazione strumentale 1 (figure 1 e 3) comprende un’unità di elaborazione 4, ad esempio un elaboratore di tipo noto provvisto di un microcontrollore 5 e di una memoria 7, collegati tra loro; una interfaccia utente di inserimento dati (“data input user interface†) 6, ad esempio includente una tastiera e mouse; una interfaccia di visualizzazione 8, ad esempio un monitor LCD ad elevata risoluzione; un’interfaccia di rete 10, configurata per supportare una connessione ad una rete privata e/o pubblica 11 (ad esempio ad una rete di tipo Ethernet).

La stazione strumentale 1 comprende inoltre una connessione di alimentazione 12, configurata per fornire alla stazione strumentale 1 l’alimentazione elettrica tramite una presa di alimentazione a muro 13; un ingresso di tracciamento 15, configurato per supportare un collegamento 17 (indifferentemente di tipo senza fili “wireless†o cablato “wired†) tra la stazione strumentale 1 e il sensore di tracciamento 20 di tipo ad infrarossi o elettromagnetico; ed una unità di immagazzinamento di energia 18, ad esempio una batteria, collegata alla presa a muro 13 tramite la connessione di alimentazione 12 e configurata per alimentare temporaneamente la stazione strumentale 1 in caso di interruzione dell’alimentazione fornita dalla presa di alimentazione a muro 13.

Secondo la forma di realizzazione illustrata, l’unità di elaborazione 4 à ̈ un personal-computer (PC), comprendente un corpo protettivo esterno alloggiato su un ripiano della stazione strumentale 1 e solidale alla stazione strumentale 1 durante un eventuale movimento di quest’ultima sulle ruote 2.

Al fine di consentire che le coordinate appartenenti allo strumento operatorio 25 e acquisite dal sistema di tracciamento ad infrarossi/di tipo elettromagnetico 20 siano sempre riferite al corpo del paziente P, il marcatore paziente 22 viene disposto a contatto col paziente in modo solidale ad esso (con le modalità illustrate in seguito, si veda la figura 1 e la figura 3) in una regione del paziente prossima (esternamente) alla regione di intervento.

Secondo la forma di realizzazione mostrata, il marcatore paziente 22 nella versione ad infrarossi della figura 1 e 2 comprende un corpo 31, ad esempio di materiale plastico o, più in generale, di materiale trasparente al sistema di acquisizione immagini utilizzato. Il corpo 31 ha forma sostanzialmente ad Y e comprende tre bracci all’estremità dei quali sono disposti gli elementi marcatori M1 di forma sferica atti ad essere individuati mediante sensore di tracciamento ad infrarossi 20. Il corpo 31 presenta una porzione di base 31b che à ̈ sagomata per essere stabilmente appoggiata sul corpo del paziente (nell’esempio à ̈ una porzione parallelepipeda piana deformabile disposta sulla fronte del paziente P).

Nella versione ad elettromagnetica delle figure 3 e 4 il marcatore paziente 22 comprende un corpo 31 di forma parallelepipeda, ad esempio di materiale plastico o, più in generale, di materiale trasparente al sistema di acquisizione immagini utilizzato. Il corpo 31 ospita un sensore elettromagnetico di tipo noto (non illustrato) sagomato a forma di parallelepipedo o cilindrico atto ad essere individuato dal sensore di tracciamento elettromagnetico 20. Il corpo 31 presenta una porzione di base 31b che à ̈ sagomata per essere stabilmente appoggiata sul corpo del paziente (nell’esempio à ̈ una porzione parallelepipeda piana deformabile disposta sulla fronte del paziente P).

Il marcatore strumento 26, in particolare utilizzabile con uno strumento chirurgico, nella versione ad infrarossi della figure 1 e 2 comprende un corpo sagomato 32 a Y del tutto simile a quello paziente ma con dimensioni diverse e comprendente tre bracci su cui sono disposti tre marcatori M3.

Il corpo 31 comprende una porzione di base 32b la quale à ̈ stabilmente fissata ad una porzione centrale dello strumento chirurgico 25.

Nella versione ad elettromagnetica delle figure 3 e 4 il marcatore strumento 26 comprende un corpo 32, ad esempio di materiale plastico o, più in generale, di materiale trasparente al sistema di acquisizione immagini utilizzato.

Il corpo 32 ospita due sensori elettromagnetici sagomati a forma di parallelepipedi o cilindrici (non illustrati, di tipo noto) atti ad essere individuati dal sensore di tracciamento elettromagnetico 20.

Il marcatore calibratore 24 nella versione ad infrarossi della figura 1 e 2 comprende un corpo sagomato a Y 36 comprendente tre bracci su cui sono disposti quattro elementi marcatori M2. Nell’esempio illustrato due elementi marcatori M2 sono disposti all’estremità dei rispettivi bracci minori del corpo ad Y e due elementi marcatori M2 sono disposti allineati sul braccio centrale dell’elemento a Y 36. Il marcatore calibratore 24, nella versione a contatto (figura 1), à ̈ provvisto di una porzione di estremità rastremata 24f configurata per scorrere facilmente sul corpo del paziente; nella versione non a contatto (figura 2), à ̈ provvisto di un puntatore laser 24l che realizza un misuratore di distanza per rilevare la distanza tra marcatore calibratore e la porzione di paziente P scansionata. Questo misuratore di distanza a fascio laser à ̈ in grado di trasmettere il dato di distanza misurata all’unità di elaborazione 10. Scansionando la porzione del corpo umano mediante il marcatore calibratore 24 di tipo non a contatto à ̈ possibile rilevare la distanza tra il marcatore 24 (la posizione nello spazio del marcatore à ̈ rilevata dal sensore di localizzazione di tipo ad infrarossi o elettromagnetico 20) e quindi ricostruire, mediante tecniche note, il profilo / la sezione della porzione di corpo umano scansionata.

Il marcatore calibratore 24 nella versione elettromagnetica della figura 3 e 4 comprende un corpo impugnabile sagomato in modo stiliforme 36 che ospita un sensore elettromagnetico 37 sagomato a forma di parallelepipedo o cilindrico. Il marcatore calibratore 24, nella versione a contatto (figura 3), à ̈ provvisto di una porzione di estremità rastremata 36f del corpo stiliforme configurata per scorrere facilmente sul corpo del paziente P; nella versione non a contatto (figura 4), à ̈ provvisto di un puntatore laser 24l che opera secondo un misuratore di distanza. Questo misuratore di distanza a fascio laser à ̈ in grado di trasmettere il dato di misurazione all’unità di elaborazione 10.

Ciascun elemento marcatore M1, M2 e M3 à ̈ realizzato in un materiale riflettente all’infrarosso, in modo da poter essere individuato dal sensore di tracciamento 20 ad infrarossi nella versione a raggi infrarossi. Gli elementi marcatori M1, M2, M3 sono inoltre disposti uno rispetto all’altro in modo tale che sia una rotazione che uno spostamento dei dispositivi marcatore paziente, strumento(e quindi dello strumento chirurgico 25 a cui il marcatore strumento M3 à ̈ solidale) e calibratore siano immediatamente rilevabili. Nel caso sia utilizzato il marcatore calibratore non a contatto, l’unità di elaborazione terrà conto oltre della posizione rilevata fornita dagli elementi marcatori M2, anche della distanza misurata dal puntatore laser 24l solidale con il marcatore calibratore non a contatto.

Nella versione elettromagnetica, analogamente i marcatori sopra illustrati svolgono il ruolo di identificatori sia della rotazione che dello spostamento dei relativi elementi solidali con essi.

La seguente trattazione, perciò, à ̈ indifferente se si considera la versione facente uso i raggi infrarossi o quella facente uso di onde elettromagnetiche quali sistemi di tracciamento degli assetti degli elementi M1 M2 e M3.

Le immagini bidimensionali, acquisite dall’apparecchio di tomografia computerizzata 21, anche in tempi precedenti all’intervento, vengono fornite alla unità di elaborazione 4 che realizza una rappresentazione tridimensionale degli organi interni mediante tecniche note e già largamente utilizzate a tale fine.

Secondo la presente invenzione (figura 5) viene svolta una fase di calibrazione in cui l’unità di elaborazione 4 svolge una fase di acquisizione (blocco 200) in cui vengono importate una pluralità di immagini bidimensionali I1,I2…Ii…In di una porzione interna del corpo umano di un paziente (ad esempio immagini bidimensionali della scatola cranica). Tali immagini sono state precedentemente acquisite sul paziente.

In particolare possono essere importate immagini bidimensionali radiografiche DICOM oppure immagini bidimensionali ottenute mediante risonanza magnetica.

L’importazione di tali immagini può essere ottenuta in modo noto utilizzando un supporto informatico (CD, memoria di massa, ecc) accoppiabile alla unità di elaborazione 4 o collegando il supporto informatico con l’unità di elaborazione 4 mediante un cavo di rete.

Le immagini importate possono essere visualizzate sulla interfaccia di visualizzazione 8 con modalità diverse previa fase di ricostruzione volumetrica tridimensionale.

Successivamente (blocco 210 successivo al blocco 200) l’unità elettronica 4 svolge un processo di ricostruzione tridimensionale basato sulle immagini importate al fine di definire una immagine tridimensionale che rappresenta un volume anatomico di interesse. I punti (pixel) dell’immagine tridimensionale sono riferiti rispetto ad un proprio sistema di riferimento immagine. Il processo di ricostruzione tridimensionale à ̈ realizzato mediante tecniche note che non verranno pertanto ulteriormente descritte. Anche in questo caso l’immagine dimensionale può essere visualizzata sulla interfaccia di visualizzazione 8 con modalità diverse (viste assiali, sagittali, rotazioni). Successivamente viene svolta una fase di tracciamento (blocco 230 successivo al blocco 210) nel corso della quale il marcatore paziente 22 (di tipo a raggi infrarossi o di tipo elettromagnetico) viene disposto a contatto di una porzione del corpo del paziente (nell’esempio il marcatore paziente 22 viene posizionato sulla fronte del paziente) in modo tale che questo assuma una posizione stabile sul paziente P e la porzione di estremità 24f/36f del marcatore calibratore 24 – nel caso che venga utilizzata la modalità a contatto descritta con riferimento alle figure 1 e 3 -viene disposta a contatto della cute del paziente facendola scorrere manualmente sulla cute in modo tale che gli elementi marcatori ad infrarossi M2 (o gli elementi marcatori di tipo elettromagnetico) seguono nello spazio il profilo della porzione del paziente.

Il sensore di tracciamento ad infrarossi /di tipo elettromagnetico 20 viene attivato in modo tale da catturare le traiettorie eseguite dal marcatore calibratore 24 costituite da percorsi tracciati su una porzione della fronte del paziente. Le scansioni sono rilevate dal sensore di tracciamento 20 sono memorizzate nella unità di elaborazione.

Scansionando la porzione del corpo umano mediante il marcatore calibratore 24 di tipo non a contatto à ̈ possibile rilevare la distanza tra il marcatore 24 (la posizione nello spazio del marcatore à ̈ rilevata dal sensore di localizzazione di tipo ad infrarossi o elettromagnetico 20 che rileva gli elementi opachi alla radiazione infrarossa/elettromagnetica) e quindi ricostruire, mediante tecniche note, il profilo / la sezione della porzione di corpo umano scansionata.

La presenza del marcatore paziente 22 provvisto di primi elementi marcatori M1 (riflettenti all’infrarosso oppure di tipo elettromagnetico) permette di definire la posizione del marcatore calibratore 24 rispetto al marcatore paziente 22 (e quindi al paziente).

Terminata la fase di tracciamento viene lanciata una procedura di calibrazione (blocco 240 successivo al blocco 230) nel corso della quale le scansioni precedentemente rilevate vengono confrontate (ad esempio utilizzando un algoritmo di correlazione) con delle curve simili ricercate sulla immagine tridimensionale ricostruita.

Qualora sia rilevata una corrispondenza tra una scansione ed una curva dell’immagine tridimensionale (e cioà ̈ qualora sia rilevata una corrispondenza tra la porzione fisicamente scansionata ed una corrispondente porzione dell’immagine tridimensionale) à ̈ possibile allineare il sistema di riferimento immagine con il sistema di riferimento del sensore di tracciamento 20 grazie alla presenza del marcatore paziente 22. L’operazione di riallineamento viene svolta utilizzando algoritmi di rototraslazione noti in letteratura.

Al termine delle operazioni svolte dal blocco 230 il sistema di riferimento del sistema di rilevazione ad infrarossi 20 e quello dell’immagine tridimensionale ricostruita sulle immagini importate sono allineati.

Successivamente (blocco 250 successivo al blocco 240) viene svolta una fase operativa in cui viene visualizzata ed utilizzata dal sistema 1 l’immagine tridimensionale ricostruita nel blocco 210 avente un sistema di riferimento coincidente con il sistema di riferimento del sensore di tracciamento di tipo ad infrarossi/di tipo elettromagnetico 20.

L’unità di elaborazione 4 opera ora una navigazione virtuale secondo le modalità descritte nel brevetto EP09425116 utilizzando come modello tridimensionale l’immagine tridimensionale sopra detta correttamente posizionata.

In questo modo l’unità di elaborazione 4 consente di visualizzare sulla unità di visualizzazione 8:

- una rappresentazione tridimensionale della regione del corpo generata sulla base della immagine tomografica acquisita dall’apparecchio 21 sovrapposta alla immagine tridimensionale ricostruita e correttamente posizionata; e - una rappresentazione tridimensionale della porzione operativa 25b dello strumento chirurgico 25, graficamente sovrapposta alla rappresentazione tridimensionale della regione del corpo del paziente, sulla base della posizione di terzi elementi marcatori M3 nel secondo sistema di riferimento e del modello numerico dello strumento chirurgico memorizzato nella memoria 7.

In questo modo, viene realizzato un sistema di facile utilizzo per il medico orientato all’interventistica mini invasiva in sala operatoria.

Durante le fasi operatorie sull’interfaccia di visualizzazione 8 à ̈ mostrato un modello tridimensionale della zona del paziente su cui si sta operando, visualizzando cioà ̈ organi e tessuti interni. Tale modello tridimensionale à ̈ generato, come detto, dall’unità di elaborazione 4.

In questo modo à ̈ possibile rendere coerente la posizione interna dei tessuti secondo l’immagine ottenuta tramite scansione con tomografia computerizzata e la posizione corrente durante l’intervento.

L’interfaccia di visualizzazione 8 mostra inoltre, sovrapposto al modello tridimensionale della zona del paziente su cui si sta operando, un modello tridimensionale dello strumento chirurgico utilizzato. Il tipo di strumento chirurgico 25 da visualizzare può essere scelto dal medico che sta operando tra una pluralità di possibili modelli, precedentemente realizzati e memorizzati nella memoria 7 dell’unità di elaborazione 4. Alternativamente, la scelta del tipo di strumento chirurgico 25 può essere eseguita automaticamente dall’unità di elaborazione 4 sulla base della disposizione dei terzi elementi marcatori M3 del marcatore strumento 26 (come precedentemente descritto).

Il medico, che manipola lo strumento chirurgico 25 provvisto del marcatore strumento 26, à ̈ guidato durante l’intero intervento dalle immagini visualizzate sull’interfaccia di visualizzazione 8. La traiettoria dello strumento chirurgico 25 à ̈ calcolata con il supporto di algoritmi di intelligenza artificiale in modo che tutta l’area interessata sia trattata con il minimo numero di affondamenti, garanzia di totale copertura e assenza di collisioni con organi vitali e/o di impedimento. Tali organi sono individuati tramite il modello tridimensionale mostrato sull’interfaccia di visualizzazione 8. La posizione dello strumento chirurgico 25 à ̈ inserita nel modello tridimensionale grazie alla misura che il sensore di tracciamento 20 fa sulle coordinate spaziali del marcatore strumento 26. In pratica à ̈ possibile acquisire fino a tre coordinate cartesiane (X, Y, Z) e fino a tre coordinate polari (α, β, γ). Come risultato si ha che i movimenti reali dello strumento chirurgico 25 vengono trasferiti in tempo reale tramite il collegamento 17 all’unità di elaborazione 4 per ottenere sull’interfaccia di visualizzazione 8 una rappresentazione aggiornata dello stato dell’operazione. Alternativamente, à ̈ possibile simulare, in modo analogo a quanto precedentemente descritto, la traiettoria dello strumento chirurgico 25 a priori al fine di stabilire il tragitto ottimale una volta individuato il target da trattare. Una volta determinata la traiettoria ottimale, l’affondamento à ̈ effettuato dal medico che manipola lo strumento chirurgico 25 provvisto del marcatore strumento 26.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema assistito da calcolatore (100) per la guida di uno strumento chirurgico (25) nel corpo di un paziente comprendente: • un primo dispositivo marcatore paziente (22) configurato per essere disposto solidale ad una regione del corpo di un paziente da trattare tramite detto strumento chirurgico (25) e includente primi elementi marcatori (M1); • un secondo dispositivo marcatore calibratore (24) includente secondi elementi marcatori (M2); un terzo dispositivo marcatore strumento (26) configurato per essere accoppiato a detto strumento chirurgico (25) e includente terzi elementi marcatori (M3); • un sensore di localizzazione (20) configurato per localizzare detti primi, secondi e terzi elementi marcatori (M1,M2, M3); e • un’unità di elaborazione (4) collegata al sensore di localizzazione (20), caratterizzato dal fatto che la detta unità di elaborazione (4) comprende: a) mezzi di acquisizione (200) con cui vengono importate una pluralità di immagini bidimensionali I1,I2…Ii…In di una porzione interna del corpo umano del paziente; b) mezzi di ricostruzione (210) atti ad elaborare le immagini importate al fine di definire una immagine tridimensionale che rappresenta un volume anatomico di interesse; i punti dell’immagine tridimensionale sono riferiti rispetto ad un proprio sistema di riferimento immagine; c) mezzi di tracciamento (230) atti ad attivare il sensore di localizzazione (20) per rilevare la posizione dei secondi elementi marcatori (M2) nello spazio mentre il marcatore calibratore (24) viene movimentato sulla detta regione del paziente con una porzione del sensore di localizzazione che segue il profilo di tale regione realizzando almeno una scansione del profilo; detti mezzi di tracciamento essendo atti a rilevare e memorizzare le scansioni successivamente realizzate; detti mezzi di tracciamento essendo inoltre atti a stabilire la posizione del detto primo dispositivo marcatore paziente rispetto ad un sistema di riferimento del sensore di localizzazione (20); d) mezzi di calibrazione (240) configurati per confrontare le scansioni precedentemente rilevate, ad esempio utilizzando un algoritmo di correlazione, con delle curve simili ricercate sulla immagine tridimensionale ricostruita; qualora sia rilevata una corrispondenza tra almeno una scansione effettuata ed una curva dell’immagine tridimensionale, detta corrispondenza essendo indicativa di una corrispondenza tra la porzione scansionata ed una corrispondente porzione dell’immagine tridimensionale, i detti mezzi di calibrazione sono configurati per attivare mezzi di roto traslazione configurati per allineare il sistema di riferimento immagine con il detto sistema di riferimento del sensore di localizzazione (20). 2.- Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui il sensore di localizzazione (20) à ̈ del tipo ad infrarossi ed i detti primi, secondi e terzi elementi marcatori (M1,M2, M3) sono opachi alla radiazione infrarossa. 3.- Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui i detti primi, secondi e terzi elementi marcatori (M1,M2, M3) comprendono una pluralità di corpi opachi alla radiazione infrarossa aventi posizione reciproche prefissate. 4.- Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui il detto primo dispositivo marcatore paziente (22) comprende un corpo principale (31) atto a supportare i primi elementi marcatori (M1) ed una porzione di base (31b) che à ̈ sagomata per essere stabilmente appoggiata sul corpo del paziente (P). 5.- Sistema secondo la rivendicazione 4, in cui il detto corpo principale (31) à ̈ sagomato ad Y e comprende tre bracci all’estremità di ciascuno dei quali à ̈ disposto un rispettivo primo elemento marcatore (M1). 6.- Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui il sensore di localizzazione (20) à ̈ del tipo elettromagnetico ed i detti primi, secondi e terzi elementi marcatori (M1,M2, M3) sono rilevabili mediante radiazione elettromagnetica. 7.- Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il detto secondo dispositivo marcatore calibratore (24) à ̈ del tipo a contatto e comprende un corpo principale impugnabile (36) portante detti secondi elementi marcatori provvisto di una porzione di estremità (24f,36f) configurata per essere disposta a contatto e scorrere sul corpo del paziente. 8.- Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, in cui il detto secondo dispositivo marcatore calibratore (24) à ̈ del tipo non a contatto ed à ̈ provvisto di misuratore di distanza, ad esempio di tipo laser, per rilevare la distanza tra il detto marcatore calibratore (24) e la porzione di paziente (P) scansionata; il detto marcatore calibratore à ̈ configurato per trasmettere la distanza misurata all’unità di elaborazione (4) per la ricostruzione del detto profilo. 9. Metodo per la guida di uno strumento chirurgico (25) nel corpo di un paziente in cui: • un primo dispositivo marcatore paziente (22) à ̈ configurato per essere disposto solidale ad una regione del corpo di un paziente da trattare ed include primi elementi marcatori (M1); • un secondo dispositivo marcatore calibratore (24) include secondi elementi marcatori (M2); un terzo dispositivo marcatore strumento (26) à ̈ configurato per essere accoppiato a detto strumento chirurgico (25) e include terzi elementi marcatori (M3); • un sensore di localizzazione (20) à ̈ configurato per localizzare detti primi, secondi e terzi elementi marcatori (M1,M2, M3); e caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: a) importare (200) una pluralità di immagini bidimensionali I1,I2…Ii…In di una porzione interna del corpo umano del paziente; b) elaborare (210) le immagini importate al fine di definire una immagine tridimensionale che rappresenta un volume anatomico di interesse; i punti dell’immagine tridimensionale sono riferiti rispetto ad un proprio sistema di riferimento immagine; c) attivare (230) il sensore di localizzazione (20) per rilevare la posizione dei secondi elementi marcatori (M2) nello spazio mentre il marcatore calibratore (24) viene movimentato rispetto alla detta regione del paziente per seguire nello spazio il profilo di tale regione realizzando almeno una scansione del profilo; d) stabilire la posizione del detto primo dispositivo marcatore paziente rispetto ad un sistema di riferimento del sensore di localizzazione (20); e) confrontare (240) le scansioni precedentemente rilevate, ad esempio utilizzando un algoritmo di correlazione, con delle curve simili ricercate sulla immagine tridimensionale ricostruita; qualora sia rilevata una corrispondenza tra almeno una scansione effettuata ed una curva dell’immagine tridimensionale, detta corrispondenza essendo indicativa di una corrispondenza tra la porzione scansionata ed una corrispondente porzione dell’immagine tridimensionale, viene utilizzato un algoritmo di roto traslazione per allineare il sistema di riferimento immagine con il detto sistema di riferimento del sensore di localizzazione (20). 10.- Metodo secondo la rivendicazione 9, in cui detta fase di movimentazione viene realizzata con contatto facendo scorrere una porzione di estremità (24f,26f) del secondo dispositivo marcatore calibratore (24) sulla porzione scansionata. 11.- Metodo secondo la rivendicazione 9, in cui detta fase di movimentazione viene realizzata senza contatto muovendo il secondo dispositivo marcatore calibratore (24) rispetto alla porzione scansionata e misurando la distanza tra il dispositivo marcatore calibratore (24) e la porzione scansionata; detto metodo comprendendo la fase di ricostruire il profilo /la sezione della porzione scansionata mediante la distanza rilevata.