ITTV20100133A1

ITTV20100133A1 - Apparato e metodo per effettuare la mappatura di uno spazio tridimensionale in applicazioni medicali a scopo interventistico o diagnostico

Info

Publication number: ITTV20100133A1
Application number: IT000133A
Authority: IT
Inventors: Sergio Badocco; Alessio Burlon; Gaetano Rizzo; Lorenzo Secco
Original assignee: Teleios Srl
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2012-04-09
Also published as: WO2012045616A1; CN103220975A; US20130272572A1; CN103220975B; EP2624759B8; EP2624759A1; US9305354B2; EP2624759B1

Description

APPARATO E METODO PER EFFETTUARE LA MAPPATURA DI UNO SPAZIO TRIDIMENSIONALE IN APPLICAZIONI MEDICALI A SCOPO INTERVENTISTICO O DIAGNOSTICO

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce al campo degli apparati e metodi destinati ad offrire ausilio ad un operatore medico nell’esecuzione di una procedura medica di tipo diagnostico, chirurgico o terapeutico.

Più in particolare, la presente invenzione si riferisce ad un apparato e ad un metodo per effettuare la mappatura di uno spazio tridimensionale in applicazioni medicali a scopo interventistico o diagnostico.

E’ ampiamente noto come, durante l’esecuzione di una procedura medica, siano spesso impiegati dispositivi in grado di fornire immagini in tempo reale di parti o di organi interni del corpo del paziente.

Tali dispositivi sono utilizzati, ad esempio, per consentire all’operatore medico di determinare l’ottimale posizionamento operativo di strumenti medicali (ad esempio cateteri, aghi, utensili da taglio, etc.) da utilizzarsi nella procedura medica da eseguire.

I fluoroscopi rappresentano i dispositivi più comunemente impiegati per ottenere immagini in tempo reale dell’anatomia interna del paziente, dato che sono caratterizzati da ingombri relativamente ridotti, tali da permetterne un agevole utilizzo in prossimità del campo di lavoro dell’operatore medico.

Un comune fluoroscopio è schematicamente illustrato in figura 1.

II dispositivo (riferimento 50) comprende un corpo principale 51 ed un braccio a forma di “C” 52, movibile con sei gradi di libertà rispetto al corpo principale. Alle opposte estremità del braccio 52 sono fissati una sorgente 54 a raggi X ed uno schermo fluorescente 53.

Per la ripresa di immagini di organi o parti interne, il braccio 52 viene posizionato in modo che il corpo del paziente si trovi nello spazio compreso tra la sorgente e lo schermo. Tipicamente, lo schermo 53 è operativamente associato ad una telecamera che permette di riprodurre agevolmente su monitor le immagini acquisite.

Nello stato delTarte, sono disponibili altre tipologie di apparati per acquisire immagini in tempo reale delTanatomia del paziente, senza l’utilizzo di radiazioni ionizzanti. Un esempio in tal senso è rappresentato dalle comuni sonde ad ultrasuoni.

Le immagini fornite da un fluoroscopio o da una sonda ad ultrasuoni sono normalmente bidimensionali e senza riferimenti assoluti.

Pertanto, affinché tali immagini siano di effettivo ausilio durante la procedura medica, è necessario effettuare una mappatura dello spazio tridimensionale nel quale il corpo del paziente è situato, in modo che da poter conoscere le coordinate dei suoi punti (e quindi la posizione di organi e parti interne del corpo del paziente) rispetto ad un sistema di riferimento assoluto.

Alcuni metodi di mappatura, come quello descritto nella domanda di brevetto EP 1942662, prevedono di riprendere in modo stereoscopico il corpo del paziente e di stabilire una corrispondenza con immagini del corpo del paziente, riprese in una fase di pre-intervento e provviste di riferimenti assoluti predefiniti. Per stabilire tale corrispondenza, si utilizzano opportuni algoritmi di riconoscimento delle immagini.

I metodi di mappatura di questo tipo richiedono in genere tempi molto lunghi (oltre 30 minuti) e personale specializzato, normalmente esterno all’equipe medica.

L’affidabilità di tali metodi risulta inoltre limitata, dato che spesso può accadere che la posizione degli organi interni del paziente non sia la stessa nelle fasi di pre-intervento e di esecuzione della procedura medica.

Altri metodi di mappatura, come quello descritto nel brevetto US6 167292, prevedono l’utilizzo di elementi marcatori rigidamente associati al corpo del paziente, i quali definiscono un sistema di riferimento dello spazio tridimensionale d’interesse. All’inizio della procedura medica gli elementi marcatori sono “toccati” dall’operatore mediante un puntatore operativamente connesso ad un dispositivo computerizzato che esegue algoritmi di “matching” per registrare il sistema di riferimento tridimensionale, definito dagli elementi marcatori, con un sistema di riferimento di tipo noto.

Tali metodi di mappatura, pur assicurando una precisione elevata, risultano relativamente laboriosi da utilizzare sul campo.

Risulta inoltre svantaggioso fissare gli elementi marcatori solidalmente al corpo del paziente dato che possono infatti subire spostamenti a causa di movimenti improvvisi o incauti del paziente. Inoltre, questi corpi estranei costituiscono una notevole fonte di disagio per il paziente che è costretto a sopportarne la presenza per periodi di tempo relativamente lunghi. I brevetti EP1910040B1 e US6349245B1 descrivono apparati per eseguire la mappatura di uno spazio tridimensionale in cui si utilizza un braccio robotizzato, dotato di telecamera, per rilevare automaticamente la posizione di elementi marcatori, solidali con il corpo del paziente. Mezzi computerizzati calcolano le coordinate degli elementi marcatori rispetto ad un sistema di riferimento noto.

Questi apparati, pur presentando gli svantaggi legati all’utilizzo di elementi marcatori operativamente connessi al corpo del paziente, permettono di ridurre i tempi per effettuare le operazioni di mappatura.

Essi si caratterizzano però per una precisione relativamente ridotta dato che la posizione di ciascun elemento marcatore è calcolata partendo da una rilevazione non stereoscopica.

Ulteriori metodi di mappatura prevedono che gli elementi marcatori siano collocati su un bersaglio in posizione fissa, non operativamente associato al corpo del paziente.

Tali metodi prevedono di riprendere il bersaglio da diverse posizioni, di riconoscere punti omologhi identificabili nelle diverse viste e di mappare lo spazio tridimensionale d’interesse in base alle relazioni geometriche esistenti tra i punti omologhi identificati.

Per la loro corretta esecuzione, queste tecniche di mappatura presuppongono che le immagini con cui il bersaglio viene ripreso siano perfettamente iso-centriche e che il bersaglio rimanga immobile nello spazio durante le riprese.

A causa dei vincoli sopra descritti, risulta difficoltoso l’utilizzo di un comune fluoroscopio per effettuare le riprese dello spazio tridimensionale d’interesse.

Per ottenere immagini isocentriche, infatti, il fluoroscopio deve essere bloccato lungo almeno cinque assi di movimentazione, con conseguente notevole riduzione della sua mobilità operativa.

Risulta così estremamente difficoltoso, se non impossibile, effettuare riprese di spazi tridimensionali relativamente ampi.

Nello stato dell’arte, sono disponibili dispositivi di navigazione assistita da computer mirati ad aumentare la percezione visiva dell’operatore medico durante l’esecuzione di una procedura medica.

Tali dispositivi sono in grado di fornire ricostruzioni tridimensionali di parti del corpo del paziente, le quali sono ottenute, in genere, integrando immagini acquisite sul campo con strutture visive generate da un computer.

Essendo in genere operativamente associati a sistemi stereoscopici di telecamere, questi sistemi di navigazione, possono essere utilizzati per effettuare la mappatura di uno spazio tridimensionale rispetto ad un proprio sistema di riferimento assoluto.

Nel brevetto US7561733 è descritto un metodo di mappatura che prevede di utilizzare una coppia di telecamere dotate di elementi marcatori per riprendere lo spazio tridimensionale d’interesse. La posizione assoluta di tali telecamere è ricavata mediante un sistema di navigazione. Risulta evidente la limitazione derivante dall’utilizzo di telecamere che permettono solo di acquisire immagini esterne del corpo del paziente.

Nel brevetto US7251522 si descrive un metodo di mappatura che prevede di utilizzare elementi marcatori solidalmente connessi alle estremità al braccio “a C” del fluoroscopio, in modo da poter essere inquadrati durante la ripresa dello spazio tridimensionale. La posizione assoluta del braccio “a C” nello spazio è ricavata mediante un sistema di navigazione.

Un considerevole limite di questa tecnica consiste nel fatto che le riprese del fluoroscopio sono di per sé soggette a distorsioni non lineari, spesso causate da campi elettromagnetici esterni. Tali distorsioni possono comportare l’insorgenza di errori nelle operazioni di mappatura.

I metodi, appena descritti, oltre agli inconvenienti già evidenziati, presentano lo svantaggio di essere di laboriosa implementazione pratica, dato che richiedono la presenza di un sistema di navigazione. Infatti, l’utilizzo di un sistema di navigazione costituisce, in genere, un’attività complessa, che richiede un alto grado di addestramento e che implica, spesso, l’intervento di personale specializzato.

Compito precipuo della presente invenzione è quello di fornire un apparato ed un metodo per effettuare la mappatura di uno spazio tridimensionale in applicazioni medicali a scopo interventistico o diagnostico che consentano di superare gli inconvenienti sopra descritti. Nell’ambito di tale compito, un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un apparato ed un metodo per effettuare la mappatura di uno spazio tridimensionale che siano di facile e rapido utilizzo pratico.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un apparato ed un metodo per effettuare la mappatura di uno spazio tridimensionale che presentino elevate precisione ed affidabilità.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un apparato per effettuare la mappatura di uno spazio tridimensionale che presenti ingombri relativamente ridotti e che sia di facile installazione sul campo.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un apparato per effettuare la mappatura di uno spazio tridimensionale che sia di facile realizzazione industriale, a costi competitivi.

Questo compito e questi scopi, nonché altri scopi che appariranno evidenti dalla successiva descrizione e dai disegni allegati, sono realizzati, secondo l’invenzione, da un apparato per effettuare la mappatura di uno spazio tridimensionale, secondo la rivendicazione 1 proposta nel seguito, e da un metodo per effettuare la mappatura di uno spazio tridimensionale, secondo la rivendicazione 7 proposta nel seguito.

L’apparato ed il metodo, secondo l’invenzione, consentono di mappare con elevata precisione ed affidabilità uno spazio tridimensionale utilizzato per l’esecuzione di una procedura medica. L’operatore medico può così conoscere, in tempo reale, la posizione assoluta di organi o parti interne del corpo del paziente, rispetto ad un sistema di riferimento predefmito, a partire da immagini bidimensionali dello spazio operativo d’interesse, ottenute ad esempio mediante un fluoroscopio.

Ciò consente, ad esempio, di stabilire con precisione le traiettorie lungo le quali movimentare o posizionare l’eventuale strumentazione medica da utilizzare.

L’apparato ed il metodo, secondo l’invenzione, presentano una notevole versatilità e facilità d’impiego, essendo particolarmente adatti per eseguire la mappatura di spazi tridimensionali difficilmente accessibili per il posizionamento di un bersaglio di riferimento.

L’apparato, secondo l’invenzione, risulta facile ed economico da realizzare a livello industriale. Esso può essere facilmente installato sul campo e risulta fisicamente configurabile in modo semplice e versatile, secondo le esigenze.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione, potranno essere meglio percepiti facendo riferimento alla descrizione data di seguito ed alle allegate figure, fornite a scopo puramente illustrativo e non limitativo, in cui:

la figura 1 illustra schematicamente un fluoroscopio utilizzabile nell’ apparato e nel metodo, secondo la presente invenzione; e

la figura 2 illustra schematicamente la struttura dell’apparato, secondo la presente invenzione; e

la figura 3 illustra alcuni passi del metodo, secondo la presente invenzione; e

la figura 4 illustra schematicamente la struttura di un bersaglio di riferimento utilizzabile nell’apparato e nel metodo, secondo la presente invenzione; e

le figure 5-12 illustrano schematicamente il funzionamento e Γ implementazione pratica dell’apparato e del metodo, secondo la presente invenzione; e

la figure 13-15 illustrano alcuni passi di un metodo per determinare il posizionamento operativo di uno strumento medicale che utilizza il metodo o l’apparato, secondo la presente invenzione.

Con riferimento alle citate figure, l’apparato ed il metodo, secondo l’invenzione, saranno ora descritti in dettaglio.

Prima di procedere, è però opportuno chiarire il significato di alcuni termini che sono qui ripetutamente utilizzati per descrivere la presente invenzione.

Con il termine “spazio tridimensionale”, s’intende, nell’ambito della presente invenzione, un qualunque spazio operativo d’interesse per l’operatore medico. Tale spazio operativo comprende, in genere, la zona in cui è collocata la parte del corpo del paziente sulla quale intervenire.

Con l’espressione “mappatura di uno spazio tridimensionale” s’intende, in questo contesto, l’operazione di stabilire le coordinate del suddetto spazio tridimensionale rispetto ad un certo sistema di riferimento, in modo che esso risulti, dal punto di vista geometrico, uno spazio vettoriale normato e misurabile.

Con l’espressione “registrare un sistema di riferimento con un altro sistema di riferimento” s’intende, in questo contesto, l’operazione di determinare le relazioni geometriche che legano i due sistemi di riferimento in questione.

Con il termine “mezzi computerizzati” s’intendono, in questo contesto, uno o più programmi, codici, moduli e/o routines software memorizzabili ed eseguibili da un’unità di elaborazione. In un suo primo aspetto, la presente invenzione si riferisce ad un apparato 1 per effettuare la mappatura di uno spazio tridimensionale 100 in applicazioni medicali a scopo interventistico 0 diagnostico.

Secondo l’invenzione, l’apparato 1 comprende mezzi di acquisizione 10 in grado di riprendere immagini bidimensionali dello spazio tridimensionale 100.

1 mezzi di acquisizione 10 possono vantaggiosamente comprendere un fluoroscopio del tipo di quello descritto in figura 1.

In alternativa, i mezzi di acquisizione 10 possono comprendere una sonda ad ultrasuoni od altri dispositivi vantaggiosamente atti a fornire immagini di organi o parti interne del corpo del paziente.

Prima del loro utilizzo, i mezzi di acquisizione 10 sono preferibilmente sottoposti ad un procedimento di calibrazione, dato che le immagini acquisite potrebbero essere sottoposte a distorsioni, ad esempio dovute alla presenza di campi elettromagnetici esterni.

Nel caso di utilizzo di un fluoroscopio, il suddetto procedimento di calibrazione consiste sostanzialmente nel riprendere una griglia radio-opaca comprendente una matrice di fori reciprocamente posizionati a distanze predefinite.

L’immagine distorta viene elaborata in modo da determinare una trasformazione matriciale del tipo R2->R2 (pixel a pixel) che consenta di ricavare un’immagine in cui la griglia appare nella sua forma originale. Tale trasformazione matriciale è quindi utilizzata per elaborare ogni immagine ripresa dal fluoroscopio, in modo correggerne la distorsione.

Come illustrato nelle figure 5 e 6, i mezzi di acquisizione 10 sono in grado di riprendere lo spazio tridimensionale 100 da almeno una prima posizione di ripresa PI, ad esempio per effettuare una ripresa AP (Anteriore-Posteriore) del corpo del paziente, e da una seconda posizione di ripresa P2, ad esempio per effettuare una ripresa LL (Laterale-Laterale) del corpo del paziente.

Secondo l’invenzione, l’apparato 1 comprende anche un bersaglio di riferimento 11 (figura 4) che comprende una pluralità di elementi marcatori Mi, M2, M3, M4, realizzati in modo da risultare osservabili dai mezzi di acquisizione 10 e preferibilmente montati su un supporto trasparente per i mezzi di acquisizione 10.

Ad esempio, nel caso in cui si utilizzi un fluoroscopio per riprendere lo spazio tridimensionale 100, il bersaglio 11 può vantaggiosamente comprendere un supporto in materiale radiotrasparente ed elementi marcatori costituiti da sfere in materiale radio-opaco.

Gli elementi marcatori Mi, M2, M3, M4sono reciprocamente posizionati nello spazio secondo una geometria predefinita, in modo da definire un sistema di riferimento tridimensionale B«,y. Ad esempio, come illustrato in figura 4, gli elementi marcatori possono essere disposti in modo da formare un tetraedro irregolare con lati di lunghezza e orientazione predefinita. La combinazione di vettori diretti lungo gli spigoli del tetraedro definisce un sistema di riferimento cartesiano tridimensionale con assi Vi, V2, V3.

Ovviamente, la disposizione ed il numero degli elementi marcatori possono essere diversi da quelli illustrati nelle figure.

Secondo l’invenzione, il bersaglio di riferimento 11 è movibile, in particolare almeno tra un primo punto bersaglio B1 ed un secondo punto bersaglio B2, in posizione nota rispetto al primo punto bersaglio Bl.

Preferibilmente, l’apparato 1 comprende mezzi di rilevazione 14 atti rilevare lo spostamento del bersaglio 11 tra i punti bersaglio B1 e B2.

I mezzi di rilevazione 14 possono essere costituiti, ad esempio, dai sensori di posizione/movimento di un braccio robotizzato 15 (figura 2), dal sistema di telecamere stereoscopiche di un sistema di navigazione oppure da un dispositivo di rilevazione laser di un sistema di “tracking”.

In alternativa, la movimentazione nello spazio del bersaglio 11 può avvenire tra punti bersaglio B1 e B2 predefiniti oppure essere effettuata con movimenti predefiniti, partendo dal punto bersaglio Bl.

Preferibilmente, la movimentazione del bersaglio 11 viene operata da un braccio robotizzato 15 provvisto di un’opportuna flangia per il montaggio del bersaglio 11.

E’ però possibile utilizzare dispositivi di movimentazione di tipo diverso, ad esempio manipolatori senza motore dotati di catene cinematiche passive.

L’apparato 1 comprende un’unità di elaborazione 12, preferibilmente a microprocessore, atta a ricevere dati indicativi delle immagini dello spazio tridimensionale 100 riprese dai mezzi di acquisizione 10.

In particolare, l’unità di elaborazione 12 è in grado di ricevere dati indicativi di una prima immagine II acquisita con i mezzi di acquisizione 10 situati nella prima posizione di ripresa PI.

L’immagine II è ripresa con il bersaglio di riferimento 11 posizionato nel primo punto bersaglio Bl, in modo da essere inquadrato dai mezzi di acquisizione 10 posizionati nella prima posizione di ripresa PI.

Analogamente, l’unità di elaborazione 12 è in grado di ricevere dati indicativi di una seconda immagine 12 acquisita con i mezzi di acquisizione 10 situati nella seconda posizione di ripresa P2.

L’immagine 12 è ripresa con il bersaglio 11 posizionato nel secondo punto bersaglio B2, in modo da essere inquadrato dai mezzi di acquisizione 10 posizionati nella seconda posizione di ripresa P2.

Nelle figure 7-8 sono riportate, a titolo meramente esemplificativo, le immagini II e 12 di uno spazio operativo tridimensionale nel quale è posizionato un tratto di colonna vertebrale.

Le immagini II e 12 sono riprese mediante un fluoroscopio, del tipo di quello illustrato in figura 1, posizionato in posizione AP e in posizione LL, rispettivamente.

In sovrapposizione al tratto di colonna vertebrale, sono evidenti, in corrispondenza dei relativi punti di proiezione, le sagome degli elementi marcatori Mi, M2, M3, M4del bersaglio di riferimento 11, rispettivamente posizionato in due diversi punti bersaglio dello spazio tridimensionale d’interesse.

Secondo l’invenzione, l’unità di elaborazione 12 comprende mezzi computerizzati 120 per calcolare dati di registrazione per registrare i sistemi di riferimento bidimensionali G3⁄4ye G’«y rispettivamente utilizzati per esprimere le coordinate dell’immagine II e dell’immagine 12, con il sistema di riferimento tridimensionale B3⁄4y, definito dagli elementi marcatori Mi, M2, M3, M4del bersaglio di riferimento 11.

I sistemi di riferimento G3⁄4y e G’3⁄4y possono essere, ad esempio, i sistemi di riferimento utilizzati in un opportuna interfaccia grafica 13 dell’apparato 1, mediante la quale le immagini II e 12 sono rese disponibili all’operatore medico (figure 2, 7-8).

In linea di principio, un medesimo sistema di riferimento potrebbe essere utilizzato per esprimere le coordinate delle immagini II e 12.

In figura 9, è illustrato un procedimento di elaborazione preferito 300 eseguito dai mezzi computerizzati 120 per calcolare i dati di registrazione per registrare i sistemi di riferimento G«y G’«,ye B3⁄4y.

Il procedimento 300 prevede il passo 301 di calcolare le coordinate dei punti di proiezione Μπ, Μ21, Μ3Ι, M41degli elementi marcatori Mi, M2, M3, M4del bersaglio di riferimento 11 nella prima immagine II, rispetto ad un primo punto di riferimento RI (figure 7 e 11).

Il punto di riferimento RI può essere il centro dell’ immagine II ovvero la proiezione del centro focale FI dei mezzi di acquisizione 10, posizionati nel primo punto di ripresa PI.

In modo analogo, il procedimento di elaborazione 300 prevede il passo 302 di calcolare le coordinate dei punti di proiezione M32, M22, M32, M42degli elementi marcatori del bersaglio di riferimento 11 nella prima immagine 12, rispetto ad un secondo punto di riferimento R2 (figure 8 e 11).

Il punto di riferimento R2 può essere a sua volta il centro stesso dell’immagine 12 ovvero la proiezione del centro focale F2 dei mezzi di acquisizione 10, posizionati nel secondo punto di ripresa P2.

Il procedimento di elaborazione 300 comprende quindi il passo 303 di calcolare le coordinate di un sistema di riferimento tridimensionale R’3⁄4y, avente il secondo punto di riferimento R2 come origine, rispetto ad un sistema di riferimento tridimensionale R«y avente il primo punto di riferimento RI come origine.

In altre parole, il passo 303 prevede di centrare arbitrarie terne cartesiane di vettori in RI e R2, e di calcolare le coordinate della terna di vettori centrata in R2 rispetto al sistema di riferimento tridimensionale R3⁄4y definito dalla terna di vettori centrata in RI.

Secondo una forma realizzativa preferita dell’invenzione, il passo 303 prevede di eseguire una procedura ricorsiva di stima (passi 303A-303F di figura 10) della posizione del sistema di riferimento R’ay, senza tener conto del movimento del bersaglio 11 tra i punti bersaglio B1 e B2.

Per l’ implementazione pratica di tale procedura ricorsiva è possibile ricorrere ad algoritmi ricorsivi di ottimizzazione multidimensionale.

Per stabilire le relazioni geometriche che legano i sistemi di riferimento R’3⁄4y e R«y sono vantaggiosamente utilizzati algoritmi di “triangolazione inversa” che assicurano un’elevata precisione nei calcoli.

In maggior dettaglio, la suddetta procedura ricorsiva di stima si articola nella sequenza di passi descritta in dettaglio nel seguito.

Al passo 303A si esegue una stima iniziale della posizione del sistema di riferimento R’3⁄4y, rispetto al sistema di riferimento tridimensionale R3⁄4y. Ad esempio, si può assumere che la posizione del sistema di riferimento R’3⁄4y sia legata a quella del sistema di riferimento del sistema di riferimento R’3⁄4yda una relazione predefmita di roto-traslazione nello spazio.

E’ quindi previsto il passo 303B di calcolare le equazioni delle rette rn, r21, r31, r43che uniscono i punti di proiezione Mn, M21, M31, M41degli elementi marcatori Mi, M2, M3e M4nella prima immagine II con il centro focale FI dei mezzi di acquisizione 10, posizionati nella prima posizione di ripresa PI (figura 1 1).

Al passo 303C, si procede analogamente a calcolare le equazioni delle rette r32, r22, r32, r42che uniscono i punti di proiezione M32, M22, M32, M*2degli elementi marcatori Mi, M2, M3e M4nella seconda immagine 12 con il centro focale F2 dei mezzi di acquisizione 10, posizionati nella seconda posizione di ripresa P2 (figura 11). ;Dalle figure 11-12, è possibile osservare come, per ciascun elemento marcatore Mi (i=l, 2, 3, 4) sia possibile identificare una coppia di rette di proiezione (rn, rl2), qui definite per comodità come “rette omologhe”. ;Se la stima iniziale delle coordinate del sistema di riferimento R’3⁄4y fosse esatta, le rette omologhe (rn, rl2) di ciascun elemento marcatore Mi (i=l, 2, 3,4 ) si intersecherebbero tra loro. ;Dato che, solitamente, tale stima iniziale è grossolana, le rette omologhe di ciascun elemento marcatore non sono intersecanti tra loro (figura 12). ;La suddetta procedura ricorsiva prevede il passo 303D di calcolare, per ciascuna coppia di rette omologhe, dati indicativi delle coordinate dei punti intermedi Ti, T2, T3, T4e delle lunghezze dei segmenti di, d2, d3, d4che esprimono la distanza minima tra le rette omologhe suddette. ;Si noti come la lunghezza dei segmenti di, d2, d3, d4sia indicativa deirerrore di stima della posizione del sistema di riferimento R’3⁄4y, mentre i punti intermedi Ti, T2, T3, T4di tali segmenti (ad esempio i punti mediani) possono essere considerati come i reali punti di intersezione delle coppie di rette omologhe. ;Unendo tali punti è possibile ricostruire la presunta geometria nello spazio degli elementi marcatori Mi, M2, M3e M4ed effettuarne il confronto con la geometria reale degli stessi, in modo da stimare l’errore di ricostruzione. ;In base ai dati calcolati al precedente passo 303D, si esegue quindi un calcolo dell’errore di stima delle coordinate del sistema di riferimento R’3⁄4y (passo 303E). ;Se l’errore di stima è superiore ad una soglia predefmita, la suddetta procedura ricorsiva prevede di eseguire una nuova stima delle coordinate del sistema di riferimento R’ay, tenendo conto dell’errore di stima determinato nel precedente ciclo di calcoli, e di ripetere i passi 303B-303E già descritti. ;Se l’errore di stima è inferiore alla soglia predefmita, la procedura di calcolo del passo 303 prevede di correggere la stima così eseguita in modo da tener conto dello spostamento del bersaglio di riferimento 11 tra i punti bersaglio B1 e B2 (passo 303G). ;Una volta completato il passo 303, il procedimento di elaborazione 300 prevede di calcolare primi dati di registrazione per effettuare la registrazione dei sistemi di riferimento bidimensionali G3⁄4ye G’«y utilizzati per esprimere le coordinate dei punti delle immagini II e 12, con il sistema di riferimento tridimensionale R3⁄4y, avente il primo punto di riferimento RI come origine. ;Il calcolo delle coordinate del sistema di riferimento R’3⁄4y rispetto al sistema di riferimento tridimensionale R3⁄4y, eseguito al passo 303, permette di mappare tutti i punti delle immagini Il e 12 rispetto al sistema di riferimento R3⁄4y, mediante una trasformazione matriciale del tipo R2xR2->R3. ;D’altro canto, le relazioni che legano i punti delle immagini II e 12 ai punti di riferimento RI e R2, rispettivamente, sono state calcolate ai passi 301 e 302 del procedimento d’elaborazione 300. ;Il procedimento di elaborazione 300 prevede, a questo punto, il passo 305 di calcolare secondi dati di registrazione per effettuare la registrazione del sistema di riferimento R3⁄4y con il sistema di riferimento B3⁄4/, definito dagli elementi marcatori Mi, M2, M3e M4del bersaglio di riferimento 11. ;Ancora, il calcolo delle coordinate del sistema di riferimento R’3⁄4y rispetto al sistema di riferimento tridimensionale R3⁄4y , eseguito al passo 303, permette di calcolare la posizione nello spazio degli elementi marcatori Mi, M2, M3e M* rispetto al sistema di riferimento tridimensionale R«,/e quindi di determinare la trasformazione matriciale del tipo R3->R3 che lega geometricamente tra loro i sistemi di riferimento R3⁄4ye B«y.

Componendo le trasformazioni matriciali calcolate ai passi 304 e 305, è possibile stabilire una trasformazione matriciale del tipo R2xR2->R3 che leghi i sistemi di riferimento G3⁄4y, G’«,y e B«,y.

I suddetti primi e secondi dati di registrazione, pertanto, consentono di registrare i sistemi di riferimento bidimensionale G«,y e G’3⁄4ycon il sistema di riferimento tridimensionale B3⁄4y.

Lo spazio tridimensionale 100 risulta così uno spazio vettoriale normato e misurabile, i cui punti sono in relazione biunivoca con i punti delle immagini II e 12.

Le coordinate dei punti dello spazio tridimensionale 100 possono così essere conosciute a partire dalle immagini II e 12.

Per esprimere le coordinate dello spazio di riferimento 100, può essere selezionato un sistema di riferimento diverso dal sistema di riferimento B3⁄4/, purché tale sistema di riferimento sia in relazione nota con il sistema di riferimento B .

Ad esempio, nel caso in cui il bersaglio di riferimento 11 sia movimentato da un braccio robotizzato, i punti dello spazio tridimensionale 100 potrebbero essere riferiti ad un sistema di riferimento K3⁄4y utilizzato dall’unità di controllo del braccio robotizzato (figura 2).

In questo caso, il procedimento di elaborazione 300 comprende un ulteriore passo di calcolare i dati di registrazione per registrare il sistema di riferimento B«,y con il sistema di riferimento K3⁄4ydel braccio robotizzato. L’esecuzione di tali calcoli risulta relativamente agevole essendo il bersaglio di riferimento 11 rigidamente vincolato al braccio robotizzato.

Secondo una forma realizzativa preferita, l’apparato 1 può registrare il sistema di riferimento bidimensionale G«,y e G’«y utilizzati per esprimere le coordinate dei punti di II e 12 con un sistema di riferimento tridimensionale H3⁄4y utilizzato per esprimere le coordinate dei punti di immagini acquisite mediante un apparato di scansione tomografica 16, ad esempio un apparato di tomografia assiale computerizzata o risonanza magnetica (figura 2).

In questo caso, l’unità di elaborazione 12 riceve dati indicativi di un’immagine dello spazio tridimensionale 100, acquisita mediante un procedimento di scansione tomografica .

Secondi mezzi computerizzati (non illustrati) sono vantaggiosamente memorizzati nell’unità computerizzata 12 per eseguire un ulteriore procedimento di elaborazione per calcolare dati di registrazione per effettuare la registrazione dei sistemi di riferimento bidimensionali G3⁄4y e G’3⁄4ycon un sistema di riferimento tridimensionale H3⁄4y utilizzato per esprimere le coordinate dei punti dell’immagine acquisita mediante scansione tomografica.

Preferibilmente, tale procedimento di elaborazione prevede di individuare almeno tre punti omologhi nelle immagini II, 12 e nell’immagine acquisita mediante scansione tomografica, e di calcolare una trasformazione matriciale che ponga in relazione i sistemi di riferimento G3⁄4y, G’3⁄4ye HRi/, in base alla disposizione dei punti omologhi suddetti.

Come si è detto, in un suo ulteriore aspetto, la presente invenzione si riferisce anche ad un metodo 400 per effettuare la mappatura di uno spazio tridimensionale in applicazioni medicali a scopo interventistico o diagnostico.

Il metodo di mappatura 400 comprende una fase 401 di fornire i mezzi di acquisizione 10 in grado a riprendere immagini bidimensionali dello spazio tridimensionale 100, almeno dalla prima posizione di ripresa Pi e dalla seconda posizione di ripresa P2.

E’ inoltre prevista la fase 402 di fornire il bersaglio di riferimento 11 comprendente la pluralità di elementi marcatori Mi, M2, M3, M4osservabili dai mezzi di acquisizione 10, detti elementi marcatori essendo reciprocamente posizionati nello spazio secondo una geometria predefinita in modo da definire il sistema di riferimento tridimensionale B3⁄4y.

Secondo l’invenzione, il bersaglio 11 è movibile tra i punti bersaglio B1 e B2 dello spazio tridimensionale 100. Il punto bersaglio B2 è situato in posizione nota rispetto al punto bersaglio Bl.

Il metodo 400 comprende quindi la fase 403 di posizionare il bersaglio 11 nel punto bersaglio Bl, in modo che il bersaglio 11 sia inquadrato dai mezzi di acquisizione 10 posizionati nella prima posizione di ripresa PI, ed una successiva fase 404 di acquisire una prima immagine II dello spazio tridimensionale 100 mediante i mezzi di acquisizione 10 posizionati nella prima posizione di ripresa PI.

Una volta completata la fase 404, il metodo 400 prevede la fase 405 di spostare il bersaglio 11 nel punto bersaglio B2, in modo che il bersaglio 11 sia inquadrato dai mezzi di acquisizione 10, posizionati nella seconda posizione di ripresa P2.

Come si è detto il posizionamento/movimentazione del bersaglio 11 può essere vantaggiosamente effettuato mediante un braccio robotizzato od un dispositivo meccanico passivo. In linea di principio, però, il bersaglio 11 potrebbe essere posizionato operativamente nei punti bersaglio Bl e B2 anche in modo manuale.

Una volta posizionato il bersaglio 11 nel punto bersaglio B2, il metodo 400 prevede la fase 406 di acquisire una seconda immagine 12 dello spazio tridimensionale 100, utilizzando i mezzi di acquisizione 10 nella seconda posizione di ripresa P2.

Il metodo di mappatura 400 prevede infine una fase 407 di calcolare dati di registrazione per registrare i sistemi di riferimento bidimensionali G«,y e G’«;y, utilizzati per esprimere le coordinate dei punti di dette prima immagine II e seconda immagine 12, con il sistema di riferimento tridimensionale B3⁄4y, definito dagli elementi marcatori Mi, M2, M3, M .

Secondo una forma realizzativa preferita, la menzionata fase 407 di calcolare i dati di registrazione comprende una sequenza di passi analoghi a quella illustrata per il procedimento di elaborazione 300 sopra descritto (figura 9).

La fase 407 comprende pertanto i seguenti passi:

calcolare le coordinate dei punti di proiezione Mn, M21, M31, M degli elementi marcatori Mi, M2, M3, M nella prima immagine II, rispetto al punto di riferimento RI dell’immagine II; e

calcolare le coordinate dei punti di proiezione MI2, M22, M32, M degli elementi marcatori Mi, M2, M3, M nella seconda immagine 12, rispetto al secondo punto di riferimento R2 dell’immagine 12; e

calcolare le coordinate del sistema di riferimento tridimensionale R’3⁄4y, avente il secondo punto di riferimento R2 come origine, rispetto al sistema di riferimento tridimensionale RR,/ avente il primo punto di riferimento RI come origine; e

calcolare primi dati di registrazione per effettuare la registrazione dei sistemi di riferimento bidimensionali G3⁄4ye G’3⁄4ycon il sistema di riferimento tridimensionale R3⁄4y; e calcolare secondi dati di registrazione per effettuare la registrazione del sistema di riferimento tridimensionale R«,y con il sistema di riferimento tridimensionale B«y.

Preferibilmente, il passo di calcolare le coordinate del sistema di riferimento R’ay, rispetto al sistema di riferimento R3⁄4y comprende una sequenza di passi analoghi a quelli compresi nel passo 303 del procedimento di elaborazione 300 sopra descritto (figure 9-12).

Sono quindi previsti i seguenti passi:

eseguire una stima iniziale delle coordinate del del sistema di riferimento R’3⁄4y; e

calcolare le equazioni delle rette rn,r2i, r31, r43che uniscono i punti di proiezione Mn, M21, M31JM41nell’immagine II con il centro focale FI dei mezzi di acquisizione 10 posizionati nella prima posizione di ripresa PI; e

calcolare le equazioni delle rette r2i,r22, r32, r42che uniscono i punti di proiezione M32, M22, M32, M42nell’immagine 12 con il centro focale F2 dei mezzi di acquisizione 10 posizionati nella seconda posizione di ripresa P2; e

per ciascuna coppia di rette riferite ad un medesimo elemento marcatore (rette omologhe), calcolare dati indicativi delle coordinate dei punti intermedi Ti, T2, T3, T4e della lunghezza dei segmenti di, d2, d3, d4che esprimono la distanza minima tra le suddette rette omologhe; e

calcolare l’errore di stima delle coordinate del sistema di riferimento R’ay; e se l’errore di stima è superiore ad una soglia predefinita, eseguire una nuova stima delle coordinate del sistema di riferimento R’3⁄4ye ripetere i passi sopra descritti; e correggere la stima delle coordinate del sistema di riferimento R’ay, effettuata ai passi precedenti, in funzione dello spostamento del bersaglio di riferimento 11 tra i punti bersaglio B1 e B2.

Preferibilmente, il metodo 400 comprende una fase 408 di eseguire una calibrazione preliminare dei mezzi di acquisizione 10.

Preferibilmente, inoltre, il metodo 400 prevede, dopo lo spostamento del bersaglio di riferimento 11 tra i punti bersaglio B1 e B2, una fase 409 di rilevare tale spostamento del bersaglio 11, ad esempio mediante i sensori di posizione/movimento del braccio robotizzato 15.

In un’ulteriore variante preferita, il metodo 400 comprende anche il passo di acquisire una terza immagine 13 dello spazio tridimensionale 100, mediante un procedimento di scansione tomografica, ed il passo di elaborare dati di registrazione per effettuare la registrazione dei sistemi di riferimento bidimensionali G3⁄4y e G’3⁄4y, utilizzati per esprimere le coordinate dei punti delle immagini II e 12, con il sistema di riferimento tridimensionale 3⁄4,/, utilizzato per esprimere le coordinate dei punti di detta terza immagine.

Come sopra illustrato, l’apparato ed il metodo di mappatura, secondo la presente invenzione, consentono di effettuare una sorta di calibrazione dello spazio tridimensionale 100, utilizzando immagini II e 12 di tipo analogo di quelle che l’operatore medico è abituato ad utilizzare durante una procedura medica.

L’apparato 1 si presta così ad una facile integrazione in un apparato per determinare o effettuare il posizionamento operativo di uno strumento medicale, a scopo interventistico o diagnostico.

Effettuata la mappatura dello spazio tridimensionale di interesse, infatti, un qualsiasi vettore di puntamento, tracciato sulle immagini II e 12, ad esempio con l’ausilio dell’interfaccia grafica 13, può essere trasformato in tempo reale in un vettore di puntamento dello spazio tridimensionale 100.

Nel seguito è descritto un metodo 500 per determinare il posizionamento di uno strumento medicale, a scopo interventistico o diagnostico, in uno spazio tridimensionale.

Il metodo 500 comprende una fase iniziale 501 di eseguire la mappatura dello spazio tridimensionale d’interesse mediante l’apparato 1 o il metodo 400, secondo la presente invenzione.

Successivamente, è prevista una fase 502 di selezionare un primo punto ZI ed un secondo punto Z2 nella prima immagine II, utilizzando, ad esempio, l’interfaccia grafica 13 od un’altra interfaccia grafica appositamente predisposta.

Si noti come tale operazione equivalga all’operazione di tracciare, nella prima immagine II, un vettore di puntamento per lo strumento medicale da posizionare.

Il metodo 500 prevede quindi di eseguire una fase 503 di calcolare le equazioni di una prima retta XI e di una seconda retta XI che uniscono rispettivamente i punti ZI e Z2 con il centro focale dei mezzi di acquisizione 10 posizionati nella prima posizione di ripresa PI.

In modo analogo a quanto sopra, il metodo 500 comprende una fase 504 di selezionare un terzo punto Z3 ed un quarto punto Z4 nella seconda immagine 12, tracciando così un vettore di puntamento nell’immagine 12.

Successivamente, è prevista una fase 505 di calcolare le equazioni di una terza retta X3 e di una quarta retta X4 che uniscono rispettivamente il terzo punto Z3 ed il quarto punto Z4, selezionati nell’immagine 12, con il centro focale F2 dei mezzi di acquisizione 10, posizionati nella seconda posizione di ripresa P2.

Il metodo 500 prevede infine una fase 506 di calcolare un primo punto di intersezione NI tra le rette XI e X3 ed un secondo punto di intersezione N2 tra la retta X2 e la retta X4.

I punti di intersezione NI e N2 costituiscono gli estremi di un vettore di puntamento Q nello spazio tridimensionale 100 di interesse. Le coordinate del vettore di puntamento Q possono essere utilizzate per effettuare il puntamento dello strumento medicale, ad esempio mediante un braccio robotizzato.

Le fasi 503, 505 e 506, che impiegano algoritmi di triangolazione diretta, possono essere vantaggiosamente eseguite in modo automatico da terzi mezzi computerizzati (non illustrati), opportunamente memorizzati nell’unità di elaborazione 12, ad esempio.

Si è visto nella pratica che l’apparato ed il metodo, secondo la presente invenzione, consentano di raggiungere gli scopi prefissati.

L’apparato ed il metodo, secondo l’invenzione, presentano una notevole semplicità d’utilizzo pratico. Essi richiedono tempi di apprendimento relativamente ridotti e non necessitano dell’intervento di personale specializzato.

L’apparato ed il metodo, secondo l’invenzione, sono inoltre caratterizzati da una notevole versatilità e flessibilità d’impiego.

La mappatura dello spazio tridimensionale, infatti, viene eseguita in modo indipendente dalla tipologia e conformazione di quest’ultimo e dal tipo di procedura medica da eseguire.

Il paziente non è sottoposto a disagi ulteriori, dato che non si prevede di connettere solidalmente il bersaglio di riferimento al corpo del paziente.

Il bersaglio di riferimento è movibile e può essere opportunamente posizionato secondo le esigenze della procedura medica in corso. Ciò permette di sfruttare al meglio la mobilità operativa dei mezzi di acquisizione, particolarmente nel caso in cui si utilizzi un fluoroscopio, e quindi di mappare spazi operativi relativamente ampi.

Come si è visto, per il calcolo dei dati di registrazione dei sistemi di riferimento, l’apparato ed il metodo, secondo l’invenzione, utilizzano vantaggiosamente procedimenti di calcolo del tipo a triangolazione stereoscopica. Ciò consente di ottenere un’elevata precisione ed affidabilità nella mappatura dello spazio tridimensionale.

L’apparato, secondo l’invenzione, costituisce esso stesso un sistema di visualizzazione, in tempo reale, degli organi e parti interne del paziente. Tramite l’interfaccia grafica, l’operatore medico può infatti visualizzare, in tempo reale, l’anatomia del paziente e non ricostruzioni virtuali di quest’ ultima.

Peraltro, l’apparato, secondo l’invenzione, può essere facilmente integrato/interfacciato con apparati di scansione tomografica, consentendo così all’operatore medico di acquisire informazioni più dettagliate sull’anatomia del paziente.

L’apparato, secondo l’invenzione, è inoltre facilmente integrabile in apparati per fornire un ausilio operativo durante l’esecuzione della procedura medica, ad esempio in apparati per determinare o effettuare il puntamento di strumentazione medica.

L’operatore medico può direttamente utilizzare l’interfaccia grafica dell’apparato, secondo la presente invenzione, per studiare la posizione di organi e parti interne del corpo del paziente, per tracciare vettori di puntamento e definire le traiettorie d’intervento di strumenti medicali di tipo interventistico o diagnostico.

L’apparato, secondo l’invenzione, si caratterizza per ingombri relativamente ridotti ed è facilmente installabile in prossimità del campo di lavoro dell’operatore medico. Esso risulta configurabile in modo semplice e versatile, secondo le esigenze.

Si è infine dimostrato come l’apparato, secondo l’invenzione, possa essere facilmente realizzato a livello industriale, a costi competitivi.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Apparato (1) per effettuare la mappatura di uno spazio tridimensionale (100) in applicazioni medicali a scopo interventistico o diagnostico, caratterizzato dal fatto di comprendere: mezzi di acquisizione (10) in grado di riprendere immagini bidimensionali di detto spazio tridimensionale da almeno una prima posizione di ripresa (PI) ed una seconda posizione di ripresa (P2); e un bersaglio di riferimento (11), movibile tra un primo punto bersaglio (Bl) ed un secondo punto bersaglio (B2) di detto spazio tridimensionale, detto secondo punto bersaglio (B2) essendo situato in posizione nota rispetto a detto primo punto bersaglio (Bl), detto bersaglio di riferimento comprendendo una pluralità di elementi marcatori (Mi, M2, M3, M4) osservabili da detti mezzi di acquisizione, detti elementi marcatori essendo reciprocamente posizionati secondo una geometria predefinita in modo da definire un sistema di riferimento tridimensionale (B3⁄4/); e un’unità di elaborazione (12) atta a ricevere dati indicativi di una prima immagine (II) e di una seconda immagine (12) di detto spazio tridimensionale, detta prima immagine essendo acquisita da detti mezzi di acquisizione in detta prima posizione di ripresa (PI) con detto bersaglio di riferimento posizionato in detto primo punto bersaglio (Bl) in modo da essere inquadrato da detti mezzi di acquisizione in detta prima posizione di ripresa, detta seconda immagine essendo acquisita da detti mezzi di acquisizione in detta seconda posizione di ripresa (P2) con detto bersaglio di riferimento spostato in detto secondo punto bersaglio (B2) in modo da essere inquadrato da detti mezzi di acquisizione in detta seconda posizione di ripresa, detta unità di elaborazione comprendendo mezzi computerizzati (120) atti a calcolare dati di registrazione per registrare i sistemi di riferimento bidimensionale (G«,/, CRÌJ), utilizzati per esprimere le coordinate dei punti di detta prima immagine e di detta seconda immagine, con il sistema di riferimento tridimensionale (B3⁄4/), definito dagli elementi marcatori di detto bersaglio di riferimento.
2. Apparato, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi (14) per rilevare lo spostamento di detto bersaglio di riferimento (11) da detto primo punto bersaglio (Bl) a detto secondo punto bersaglio (B2).
3. Apparato, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un braccio robotizzato (15) per posizionare e muovere nello spazio detto bersaglio di riferimento.
4. Apparato, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di acquisizione (10) comprendono un dispositivo di acquisizione movibile tra detta prima posizione di ripresa (PI) e detta seconda posizione di ripresa (P2).
5. Apparato, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi computerizzati eseguono un procedimento di elaborazione (300) che comprende i seguenti passi: calcolare le coordinate dei punti di proiezione (Mn, M21, M31, M») degli elementi marcatori di detto bersaglio di riferimento in detta prima immagine (II), rispetto ad un primo punto di riferimento (RI) di detta prima immagine; e calcolare le coordinate dei punti di proiezione (M32, M22, M32, M42) degli elementi marcatori di detto bersaglio di riferimento in detta seconda immagine (12), rispetto ad un secondo punto di riferimento (R2) di detta seconda immagine; e calcolare le coordinate di un sistema di riferimento tridimensionale (R’3⁄4/), avente detto secondo punto di riferimento (R2) come origine, rispetto ad un sistema di riferimento tridimensionale (R3⁄4/), avente detto primo punto di riferimento (RI) come origine; e calcolare primi dati di registrazione per effettuare la registrazione dei sistemi di riferimento bidimensionali (G3⁄4/, G’3⁄4/), utilizzati per esprimere le coordinate dei punti di detta prima immagine e di deta seconda immagine, con il sistema di riferimento tridimensionale (R3⁄4/), avente deto primo punto di riferimento (RI) come origine; e calcolare secondi dati di registrazione per effettuare la registrazione del sistema di riferimento tridimensionale (R3⁄4/), avente deto primo punto di riferimento (RI) come origine, con il sistema di riferimento tridimensionale (B«,y), definito dagli elementi marcatori di deto bersaglio di riferimento.
6. Apparato per determinare o effettuare il posizionamento operativo di uno strumento medicale, a scopo interventistico o diagnostico, caraterizzato dal fato di comprendere un apparato (1) per effettuare la mappatura di uno spazio tridimensionale, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti.
7. Metodo (400) per effettuare la mappatura di uno spazio tridimensionale (100) in applicazioni medicali a scopo interventistico o diagnostico, caraterizzato dal fato di comprendere le seguenti fasi: fornire mezzi di acquisizione (10) in grado a riprendere immagini bidimensionali di deto spazio tridimensionale da almeno una prima posizione di ripresa (PI) ed una seconda posizione di ripresa (P2); e fornire un bersaglio di riferimento (1 1) movibile tra un primo punto bersaglio (Bl) ed un secondo punto bersaglio (B2) di deto spazio tridimensionale, deto secondo punto bersaglio (B2) essendo situato in posizione nota rispeto a deto primo punto bersaglio (Bl), deto bersaglio di riferimento comprendendo una pluralità di elementi marcatori (Mi, M2, M3, M4) osservabili da deti mezzi di acquisizione, deti elementi marcatori essendo reciprocamente posizionati secondo una geometria predefinita in modo da definire un sistema di riferimento tridimensionale (B3⁄4/); e posizionare deto bersaglio di riferimento in deto primo punto bersaglio (Bl), in modo che deto bersaglio di riferimento sia inquadrato da deti mezzi di acquisizione in deta prima posizione di ripresa; e acquisire una prima immagine (II) di deto spazio tridimensionale utilizzando deti mezzi di acquisizione in detta prima posizione di ripresa; e spostare deto bersaglio di riferimento in deto secondo punto bersaglio (B2) in modo che deto bersaglio di riferimento sia inquadrato da deti mezzi di acquisizione in deta seconda posizione di ripresa; e acquisire una seconda immagine (12) di deto spazio tridimensionale utilizzando deti mezzi di acquisizione in deta seconda posizione di ripresa; e calcolare dati di registrazione per registrare i sistemi di riferimento bidimensionali (G3⁄4/, G’3⁄4/), utilizzati per esprimere le coordinate dei punti di deta prima immagine e deta seconda immagine, con il sistema di riferimento tridimensionale (B3⁄4/), definito dagli elementi marcatori di deto bersaglio di riferimento.
8. Metodo, secondo la rivendicazione 7, caraterizzato dal fatto di comprendere una fase di rilevare lo spostamento di deto bersaglio di riferimento da deto primo punto bersaglio (Bl) a deto secondo punto bersaglio (B2).
9. Metodo, secondo una o più delle rivendicazioni da 7 a 8, caraterizzato dal fato di comprendere una fase di eseguire una calibrazione preliminare di deti mezzi di acquisizione.
10. Metodo, secondo una o più delle rivendicazioni da 7 a 9, caraterizzato dal fato che deta fase di calcolare i dati di registrazione per registrare i sistemi di riferimento bidimensionali (G3⁄4/, G’3⁄4/) con il sistema di riferimento tridimensionale (B«,y) comprende i seguenti passi: calcolare le coordinate dei punti di proiezione (Mn, M21, M31, M») degli elementi marcatori di deto bersaglio di riferimento in deta prima immagine, rispeto ad un primo punto di riferimento (RI) di deta prima immagine; e calcolare le coordinate dei punti di proiezione (M32, M22, M32, M42) degli elementi marcatori di detto bersaglio di riferimento in detta seconda immagine, rispetto ad un secondo punto di riferimento (R2) di detta seconda immagine; e calcolare le coordinate di un sistema di riferimento tridimensionale (R’3⁄4/), avente detto secondo punto di riferimento (R2) come origine, rispetto ad un sistema di riferimento tridimensionale (R3⁄4/), avente detto primo punto di riferimento (RI) come origine; e calcolare primi dati di registrazione per effettuare la registrazione dei sistemi di riferimento bidimensionali (G3⁄4y, G’3⁄4/), utilizzati per esprimere le coordinate dei punti di detta prima immagine e di detta seconda immagine, con il sistema di riferimento tridimensionale (R */), avente detto primo punto di riferimento (RI) come origine; e calcolare secondi dati di registrazione per effettuare la registrazione del sistema di riferimento tridimensionale (R3⁄4/), avente detto primo punto di riferimento (RI) come origine, con il sistema di riferimento tridimensionale (B3⁄4/), definito dagli elementi marcatori di detto almeno un bersaglio di riferimento.
11. Metodo per determinare il posizionamento operativo di uno strumento medicale, a scopo interventistico o diagnostico, in uno spazio tridimensionale caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di effettuare la mappatura di detto spazio tridimensionale mediante un metodo, secondo una o più delle rivendicazioni da 7 a 10.