MXPA06012514A - Objetivos y metodos para la calibracion con ultrasonido de cateter. - Google Patents

Abstract

Un metodo para calibrar una sonda de ultrasonido incluye dirigir la sonda para recibir ondas ultrasonicas reflejadas desde un objetivo que incluye uno o mas elementos lineales, los cuales estan dispuestos para intersecar el plano de haces de la sonda en respectivos puntos de interseccion; la senales son recibidas desde la sonda en respuesta a las sondas ultrasonicas reflejadas y se alinea la sonda modificando por lo menos una de una posicion y en orientacion de la sonda en respuesta a las senales, de manera que los puntos de interseccion ocurran en una ubicacion deseada en el plano de haces.

Description

OBJETIVOS Y MÉTODOS PARA LA CALIBRACIÓN CON ULTRASONIDO DE CATÉTER REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUD RELACIONADA Esta solicitud está relacionada con la solicitud de patente de E.U.A. 10/447/940, presentada el 29 de Mayo del 2003, y publicada el 16 de Diciembre del 2004, como US 2004/0254458 A1 , que fue asignada al cesionario de la presente solicitud de patente y cuya descripción se incorpora a la presente mediante referencia.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona en general con sistemas de formación de imágenes de ultrasonido y específicamente a dispositivos y métodos de calibración de sondas de ultrasonido.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La solicitud relacionada mencionada arriba describe aparatos y métodos para calibrar una sonda que tiene un sensor de posición y un transductor ultrasónico. El aparato incluye un accesorio de prueba, que incluye un objetivo ultrasónico dispuesto ahí en una posición conocida. Una computadora recibe una señal de posición generada por el sensor de posición mientras que el transductor está alineado con el objetivo ultrasónico. La computadora así determina la orientación de la sonda en un marco de referencia del accesorio de prueba y determina datos de calibración para la sonda en respuesta a la orientación de la sonda. Se conocen en la técnica varios métodos para calibrar sensores de posición. Por ejemplo, las patentes de los estados Unidos 6,299,551 y 6,370,411 cuyas descripciones se incorporan en la presente mediante referencia, describen métodos y aparatos para calibrar una sonda que comprende un sensor de posición magnético. La calibración se utiliza para medir y compensar variaciones en las posiciones, orientaciones y ganancias de bobinas de sensor magnético en la sonda. Para calibrar la sonda, una plantilla mecánica mantiene la sonda en una o más posiciones y orientaciones predeterminadas y los radiadores generan campos magnéticos sustancialmente uniformes y conocidos en la vecindad de la plantilla. Las señales generadas por las bobinas son analizadas y utilizadas para producir datos de calibración respecto a las ganancias de las bobinas y desviaciones de las bobinas de su carácter ortogonal. También se conocen en la técnica otros métodos para calibrar formadores de imágenes de ultrasonido con sensores de posición. Por ejemplo, la patente de E.U.A. 6,138,495, cuya descripción se incorpora en la presente mediante referencia, describe un método y aparato para calibrar un componente de medición de posición en un transductor de formación de imágenes o de escaneo respecto al plano de escaneo. Las calibraciones se llevan a cabo utilizando un dispositivo de calibración incluyendo un componente de medición de posición adicional, tal que durante el procedimiento de calibración, la posición relativa de entre estos componentes de medición de posición puede calcularse. También se llevan a cabo calibraciones al ver objetivos en el plano de escaneo que están en una posición conocida respecto al componente de medición de posición adicional. Como otro ejemplo, la patente de E.U.A. 6,585,561 , cuya descripción se incorpora en la presente mediante referencia, describe una unidad de calibración para calibrar una cabeza de ultrasonido. La unidad de calibración está configurada para recibir la cabeza de ultrasonido en una posición de orientación conocida respecto a una porción de referencia de la unidad de calibración. La unidad de calibración permite la calibración de un sistema de coordenadas de marcadores asociados con el dispositivo de ultrasonido. Se pueden utilizar ecos recibidos de la porción de referencia para calibrar, por ejemplo, una descompensación entre la cabeza de ultrasonido y la porción de referencia. La unidad de calibración preferiblemente se forma de un material en el cual la velocidad del sonido es conocida, como un plástico adecuado con un orificio que tenga un diámetro para recibir el dispositivo ultrasónico. Durante la calibración, se reciben ecos de la interfaz del fondo de la unidad de calibración y el medio que lo rodea, que preferiblemente es aire. El eco puede utilizarse para calcular una descompensación de la cabeza del dispositivo de ultrasonido a la interfaz.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Las modalidades de la presente invención proporcionan un aparato y métodos mejorados para calibrar la posición y orientación de un dispositivo de formación de imágenes de ultrasonido respecto a una sonda que contiene el dispositivo. Estas modalidades permiten la determinación de la inclinación y descompensación del dispositivo de formación de imágenes de manera precisa en relación con el cuerpo de la sonda. En algunas modalidades de la presente invención, la sonda comprende un sensor de posición, como un sensor de posición magnético. La determinación de inclinación y descompensación del dispositivo de información de imágenes se combina con la calibración del sensor de posición para calibrar la posición y orientación del plano de haz de ultrasonido en relación con el marco de coordenadas de sensor de posición. Las imágenes de ultrasonido capturadas por la sonda pueden entonces ser registradas de forma precisa con el marco tridimensional fijo de referencia que está provisto por el sistema de detección de posición. Se proporciona por ello, de conformidad con una modalidad de la presente invención, un método para calibrar una sonda de ultrasonido que tiene un plano de haz, el método incluye: dirigir la sonda para recibir ondas ultrasónicas reflejadas de un objetivo que incluyen uno o más elementos lineales, que están dispuestos para intersectar el plano de haz en puntos de intersección correspondientes; recibir señales de la sonda en respuesta a las sondas ultrasónicas reflejadas; y alinear la sonda al modificar por lo menos una de una posición y una orientación de la sonda en respuesta a las señales para que los puntos de intersección ocurran en una ubicación deseada en el plano de haz. En algunas modalidades, alinear la sonda incluye formar, utilizando las señales, una imagen de ultrasonido en la cual los puntos de intersección de los elementos lineales aparecen como uno o más puntos, y modificar por lo menos una de la posición y la orientación de la sonda en respuesta a los puntos que aparecen en la imagen. En una modalidad, el uno o más elementos lineales incluyen una pluralidad de elementos lineales y modificar la por lo menos una de la posición y la orientación de la sonda incluye modificar la orientación de la sonda en respuesta a una distancia entre los puntos en imagen. Típicamente, los elementos lineales atraviesan en un punto de cruce y modificar la orientación incluye girar la sonda para que el uno o más puntos converjan en un punto individual que corresponde al punto de cruce. En otra modalidad, el uno o más elementos lineales incluyen por lo menos un elemento lineal que está inclinado en relación con el plano de la imagen y modificar la por lo menos una de la posición y la orientación de la sonda incluye modificar la orientación de la sonda en respuesta a una distancia entre un origen de la imagen y un punto de la imagen que corresponde al por lo menos un elemento lineal.

En algunas modalidades, la sonda incluye un sensor de posición y el método incluye calibrar el sensor de posición para determinar factores de calibración para uso en calcular coordenadas que apliquen a imágenes de ultrasonido formadas por la sonda con base en lecturas del sensor de posición. Opcionalmente, el método incluye verificar los factores de calibración mediante los pasos de calcular, utilizando los factores de calibración, un primer desplazamiento entre la sonda y una característica que aparezca en una de las imágenes formadas por la sonda mientras que la sonda está en una primera posición; mover la sonda a una segunda posición en la cual la sonda hace contacto con la característica; determinar, utilizando el sensor de posición, un segundo desplazamiento entre la primera y segunda posiciones de la sonda; y comparar el primer y segundo desplazamientos. También se provee, de conformidad con una modalidad de la presente invención, un método para calibrar una sonda de ultrasonido que tiene un plano de haz, el método incluye: dirigir la sonda para recibir ondas ultrasónicas reflejadas a partir de un objetivo incluyendo un objeto que intersecta el plano de haz y que esté inclinado en relación con el plano; recibir señales de la sonda en respuesta a las ondas ultrasónicas reflejadas; y alinear la sonda al modificar por lo menos una de una posición y una orientación de la sonda en respuesta a las señales para que el objeto intersecte el plano de haz en una ubicación deseada.

En algunas modalidades, alinear la sonda incluye formar, utilizando las señales, una imagen de ultrasonido en la cual el objeto aparece como una característica y modificar por lo menos una de la posición y orientación de la sonda en respuesta a la característica que aparece en la imagen. Típicamente, modificar la por lo menos una de la posición y la orientación de la sonda incluye modificar la orientación de la sonda en respuesta a una distancia entre la característica y un origen de la imagen. En una modalidad, el objeto incluye un elemento lineal, y la característica incluye un punto. En otra modalidad, el objeto incluye un elemento plano y la característica incluye una línea. También se provee, de conformidad con una modalidad de la presente invención, un aparato para calibrar una sonda de ultrasonido que tiene un plano de haz, el aparato incluye: una consola, que está adaptada para acoplarse a la sonda para recibir señales de la sonda en respuesta a ondas ultrasónicas que recaen sobre la sonda; y un accesorio de alineación, que incluye: un objetivo, incluyendo uno o más elementos lineales que intersectan el plano de haz en puntos de intersección correspondientes; y un montaje, que está adaptado para soportar la sonda mientras que permite por lo menos una de una posición y una orientación de la sonda a modificarse, en respuesta a las señales recibidas por la consola, para que los puntos de intersección converjan en una ubicación deseada en el plano de haz. Se proporciona adicionalmente, de conformidad con una modalidad de la presente invención, un aparato para calibrar una sonda de ultrasonido que tiene un plano de haz, el aparto incluye: una consola, que está adaptada para acoplarse a la sonda para recibir señales de la sonda en respuesta a ondas ultrasónicas que recaen sobre la sonda; y un accesorio de alineación, que incluye: un objetivo, que incluye un objeto que ¡ntersecta el plano de haz y está inclinado en relación con el plano; y un montaje, que está adaptado para soportar la sonda mientras que permite por lo menos una de una posición y una orientación de la sonda a modificarse, en respuesta a las señales recibidas por la consola, para que el objeto intersecte el plano de haz en una ubicación deseada. La presente invención se comprenderá mejor a partir de la siguiente descripción detallada de las modalidades de la misma tomada en conjunto con los dibujos en los cuales: BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una ilustración esquemática y en imagen de un sistema de catéter para formación de imágenes ultrasónicas, de conformidad con una modalidad de la presente invención; La figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra esquemáticamente un método para calibrar una sonda de ultrasonido, de conformidad con una modalidad de la presente invención; La figura 3 es una ilustración esquemática en imágenes de un sistema para alinear de una sonda de ultrasonido, de conformidad con una modalidad de la presente invención; La figura 4 es una representación esquemática de una imagen de ultrasonido formada por una sonda en el sistema de la figura 3, de conformidad con una modalidad de la presente invención; La figura 5A es una ilustración esquemática en imagen de un accesorio para calibrar una sonda de ultrasonido, de conformidad con otra modalidad de la presente invención; La figura 5B es una representación esquemática de una imagen de ultrasonido formada mediante una sonda en el accesorio en la figura 5A, de conformidad con una modalidad de la presente invención; y Las figuras 6A y 6B son vistas laterales esquemáticas de una sonda de ultrasonido que ilustra etapas sucesivas en un procedimiento para verificar la calibración adecuada de la sonda de conformidad con una modalidad de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La figura 1 es una ilustración esquemática en imagen de un sistema de formación de imágenes ultrasónicas 20 que comprende una sonda alargada como un catéter 22, para inserción en el cuerpo de un paciente de conformidad con una modalidad de la presente invención. El sistema 20 comprende una consola 24, que comprende típicamente una computadora con circuitos de interfaz de usuario y de procesamiento de señal adecuados. Esta consola recibe y procesa señales del catéter 22, como se describe a continuación. Típicamente, la consola permite a un usuario observar y regular las funciones del catéter 20 y despliega imágenes que se forman utilizando el catéter. El catéter 20 típicamente incluye una manija 26 para controlar la operación del catéter de parte del usuario. La manija o un conector que acopla el catéter a la consola 24 puede comprender un microcircuito para almacenar datos de calibración, según se describe en la patente de los estados unidos mencionadas anteriormente 6,266,551 , por ejemplo. Un extremo distal 28 del catéter 22 comprende un dispositivo de formación de imágenes de ultrasonido 32, que se utiliza para producir imágenes de ultrasonidos del interior del cuerpo. Una vista en sección transversal aumentada del extremo distal 28 se muestra en el recuadro de la figura 1. El dispositivo de formación de imágenes de ultrasonido 32 típicamente comprende una disposición en fases de transductores 34, que se opera como si se conoce en la técnica para crear un "ventilador" de imagen bidimensional 38 en el plano de haz ultrasónico de escaneo (que se le conoce aquí como el "plano de haz"), que contiene el eje longitudinal del catéter (identificado como el eje Z de las figuras). Los transductores reciben ondas ultrasónicas que se reflejan de objetos en el plano de haz y generan señales en respuesta a ondas reflejadas. Típicamente, estas señales son procesadas mediante la consola 24 para formar y desplegar imágenes de ultrasonido. Alternativamente o adicionalmente los transductores de ultrasonido 34 pueden utilizarse para otros propósitos de diagnósticos como mediciones Doppler o para otros usos terapéuticos. El extremo distal 28 del catéter 22 además comprende un sensor de posición 30, que genera señales que indican la posición y orientación del catéter dentro del cuerpo. Con base en estas señales de posición, la consola 24 determina la ubicación y orientación de cada imagen de ventilador capturada por el dispositivo de formación de imágenes 32. La consola es así capaz de determinar las coordenadas de objetos que aparecen en la imagen de ventilador, así como combinar múltiples imágenes capturadas en diferentes posiciones de catéter. El sensor de posición 30 típicamente está adyacente al dispositivo de formación de imágenes 32 en una relación de posición y orientación fija. En algunas modalidades, el sensor de posición comprende una o más bobinas, las cuales producen señales en respuesta a un campo magnético generado por un generador de campo fuera del cuerpo del paciente. Las señales son analizadas mediante la consola 24 para determinar las coordenadas de posición y orientación del extremo distal 28. Este tipo de detección de posición magnética se describe en detalle, por ejemplo, en la patente de Estados Unidos 6,266,551 mencionada arriba. Otros sistemas de ejemplo que combinan formación de imágenes ultrasónicas con detección con posición magnética se describen en las patentes de los Estados Unidos 6,690,963, 6,716,166 y 6,773,402, cuyas descripciones se incorporan en la presente mediante referencia. Alternativamente, el catéter 22 puede comprender cualquier otro tipo adecuado de sensor de posición conocido en la técnica. Por ejemplo, el sensor de posición 30 puede comprender otros tipos de dispositivos de detección en campo, como un sensor de efecto Hall. Alternativamente, el sensor 30 puede generar campos magnéticos que son detectados mediante antenas de detección fuera del cuerpo. Además alternativamente, el sensor de posición 30 puede operar al medir la impedancia del cuerpo a la señales eléctricas o al transmitir o recibir señales de posiciones ultrasónicas. Los principios de la presente invención se aplican a sustancialmente cualquier tecnología de detección de posición que pueda implementarse en una sonda médica. Como se muestra en la figura 1 , debido a restricciones físicas en la construcción de catéter 22, el sensor de posición 30 y el dispositivo de imágenes de ultrasonido 32 se ubican ambos en el catéter 22 a ciertas distancias correspondientes de la punta distal del catéter. La posición y orientación actual del ventilador 38 se calcula al tomar en cuenta la distancia entre el sensor de posición y el dispositivo de formación de imágenes de ultrasonido. Empíricamente se ha descubierto que debido a desviaciones en el procedimiento de fabricación del catéter 22, esta distancia típicamente varía de un catéter a otro. Aún más, los ejes del sensor de posición y de la disposición del transductor ultrasónico en el dispositivo de formación de imágenes 32 pueden no alinearse de forma precisa con el eje Z o uno con el otro, generando así una variación adicional para determinar la orientación del ventilador 38. Éstas y otras fuentes de variación de alineación se describen en mayor detalle en la publicación de solicitud de patente US 2004/0254458 Al. Si no se corrige, la variación en la alineación ocasionará errores para determinar las coordenadas de posición de los objetos que aparecen el ventilador de imagen 38. La figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra esquemáticamente un método para calibrar una sonda ultrasónica, como un catéter 22, para corregir las variaciones de alineación, de conformidad con una modalidad de la presente invención. Inicialmente, el catéter se alinea mecánicamente en un accesorio (también referido aquí como una plantilla) en un paso de alineación de transductor 42. Accesorios de ejemplo que pueden utilizarse para este propósito se muestran en las figuras que siguen. El propósito de este paso es manipular la posición y orientación del extremo distal 28 de manera controlada para alinear el dispositivo de formación de imágenes de ultrasonido 32 con un sistema de coordenadas externas fijas. En otras palabras, el catéter se traslada y gira en el accesorio hasta que el ventilador 38 está en la ubicación y orientación deseada. Típicamente, el catéter en manipulado en el paso 42 para que el ventilador 38 se alinee en el plano Y-Z (respecto al sistema de coordenadas que se muestra en la figura 1 ) y se centra longitudinalmente en el origen de las coordenadas XYZ. Una vez que el catéter se ha posicionado y orientado apropiadamente en el paso 42, el sensor de posición 30 se calibra en un paso de calibración de sensor 44. Durante el paso 44, el catéter se fija en relación con el accesorio en la posición y orientación alineada que se determinaron en el paso 42. En modalidades en las cuales el sensor 30 es un sensor de posición magnético, los campos magnéticos de magnitud y dirección conocida se aplican al catéter y las señales generadas por el sensor son medidas para calcular factores de calibración. Se describe este paso con detalle, por ejemplo, en la patente de E.U.A. 6,266,551 y la publicación de solicitud de patente US 2004/0254458 A1 , mencionadas anteriormente. Durante el paso 44, se fija el catéter 22 típicamente en la posición y la orientación alineadas que se determinaron en el paso 42. Alternativamente, se puede desviar y/o girar el catéter en una cantidad conocida. Alternativamente, se puede invertir el orden de los pasos 42 y 44. En otras palabras, se puede determinar en primer lugar el sensor de posición 30 en el paso 44. Luego, cuando el catéter está alineado en el accesorio a la conclusión del paso 42, se leen las coordenadas de ubicación y orientación del catéter 22, usando el sensor de posición 30. Con base en los resultados de los pasos 42 y 44 (en cualquier orden en que se lleven a cabo los pasos), se determinan los factores de calibración para el dispositivo de formación de imágenes 32, en un paso 46 de calibración de transductor. Los factores de calibración indican la ubicación y orientación reales del abanico 38, en función de las señales de campo magnético generadas por el sensor de posición 30. Estos factores de calibración son usados subsiguientemente por la consola 24 en la determinación de la posición y la orientación correctas del abanico 38, con base en lecturas de posición provistas por el sensor 30 y en el hallazgo de las coordenadas correctas de posición y orientación de los objetos vistos en la imagen de abanico. Opcionalmente, se pueden verificar los factores de calibración, como se describe posteriormente con referencia a las figuras 6A y 6B por ejemplo. La figura 3 es una ilustración pictórica esquemática de un sistema 48 para hallar el catéter 22 en el paso 42, de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El sistema 48 comprende un accesorio de alienación 49, el cual comprende una base 52 y un objetivo de alienación 50 compuesto de elementos lineales, tales como filamentos de retículo 58. Aunque se muestran en la figura 3 filamentos de retículo, el objetivo puede comprender alternativamente números menores o mayores de filamentos de retículo. Los filamentos de retículo 58 pueden comprender alambres de metal o cualquier otro material adecuado de reflexión de ultrasonido. Se mantiene el catéter 22 en una montura 56 sobre la base 52, de manera que el extremo distal 28 del catéter esté posicionado debajo del punto central de cruce de los alambres 58 en el objetivo de alineación. El accesorio 49 comprende típicamente controles de alineación (no mostrados), los cuales permiten hacer girar o trasladar el catéter 22, a fin de alinear el dispositivo de formación de imágenes 32 con el objetivo. Durante la alineación, se pueden sumergir el accesorio 49 del catéter 22 en un baño 54, ya que las ondas de ultrasonido se desplazan generalmente mejor en fluido (tal como agua) que en el aire. La figura 4 es una representación esquemática del abanico de imagen 38 que es producida por el catéter 22 en el accesorio 49, de acuerdo con una modalidad de la presente invención. Cada uno de los filamentos de retículo 58 interseca el plano del abanico de imágenes 38 en un punto respectivo, de manera que los filamentos de retículo aparezcan como puntos 60 en la imagen. Cuando el dispositivo de formación de imágenes 32 está alineado perfectamente con el objetivo 50, el plano del abanico 38 interseca el punto de cruce de los filamentos de retículo, de manera que los puntos 60 convergen en un solo punto en imagen. En el ejemplo mostrado en la figura 4, sin embargo, están esparcidos entre sí, indicando que el catéter 22 está desviado rotacionalmente alrededor del eje Z en relación con el objetivo 50. Así, a fin de alinear el catéter 22 con el accesorio 49, se hace girar el catéter alrededor del eje Z, hasta que converjan los tres puntos. Típicamente, para alinear el catéter, un operador del sistema 20 manipula el catéter en la montura 56, mientras observa la imagen de abanico sobre la pantalla de la consola 24. De manera alternativa o adicional, se puede llevar a cabo la alineación en el paso 42, usando procesamiento de señales mediante la consola 24. Por ejemplo, la consola puede analizar las amplitudes, envolventes y/o características temporales de las señales recibidas del dispositivo de formación de imágenes 32, a fin de determinar si el catéter 22 está alineado apropiadamente y, si no lo está, cómo se debe ajustar el catéter para la alineación apropiada. La corrección de alineación real puede ser realizada entonces manualmente por un operador humano o por lo menos semiautomáticamente bajo el control de una computadora de circuito cerrado. Aunque las modalidades descritas en la presente se refieren principalmente al uso de imágenes como elementos auxiliares de alineación, se pueden poner en práctica equivalentemente los principios de la presente invención por medio de esta clase de procesamiento de señales, sin formar necesariamente imágenes de ultrasonido durante la alineación. Además, una línea trazada a través de los puntos 60 en la figura 4 está sesgada en relación con la horizontal, porque los filamentos del retículo 58 intersecan el abanico 38 a diferentes distancias del dispositivo de formación de imágenes 32. Además, las distancias entre los dos puntos laterales y el punto central no son iguales. La posición sesgada y las distancias entre puntos desiguales indican que el eje del dispositivo de formación de imágenes está inclinado en relación con el eje Z. Para corregir la posición segada, se ajusta la inclinación del catéter 22 en la montura 56, hasta que los puntos 60 formen una línea horizontal recta y de manera que sean iguales las distancias entre los puntos. En esta situación, se sabe que el dispositivo de formación de imágenes es paralelo al eje Z y se puede hacer girar luego, hasta que converjan los puntos 60, punto en el cual queda completa la alineación angular del catéter. Se puede ajustar también el desplazamiento del extremo distal 28 del catéter en las direcciones X, Y y Z, de manera que el punto correspondiente al punto de cruce de los filamentos de retículo (cuando los puntos 60 hayan convergido) quede ubicado sobre la línea central del abanico 38, a una distancia previamente definida desde el origen del abanico. En este punto, se sabe que el dispositivo de información de imágenes 32 está centrado directamente debajo del punto de cruce de los filamentos de retículo 58, a la distancia deseada desde el objetivo 50. Cuando se ha completado el ajuste de la posición y la orientación del catéter 22 en el accesorio 49, se fija el catéter en su lugar, en la montura 56 y se mantiene sujeto en esta posición y orientación durante la calibración del sensor de posición 30 en el paso 44 (figura 2). Se lleva a cabo este paso con el sistema 48 en el mismo sitio, es decir sin remover el catéter del baño 54. En otras palabras, suponiendo que el sensor 30 es un sensor magnético de posición, por ejemplo, el sistema 48 puede estar ubicado dentro de los campos magnéticos de las bobinas de generador de campos de calibración, las cuales son accionadas de manera que calibren el sensor 30 sin mover el catéter 22 en el siguiente paso 42. Este enfoque, que se describe en la publicación de solicitud de patente US2004/0254458 A1 , mencionada anteriormente, es ventajoso en términos de conveniencia y precisión de calibración, pero requiere un montaje grande y complejo de calibración. Alternativamente, en la preparación para el paso 44, se puede remover el accesorio 49 del baño 54 y mover a un montaje separado de calibración de sensor de posición, tal como el que se muestra en la patente de E.U.A. 6,266,551 mencionada anteriormente. Este último montaje está configurado típicamente para aceptar la base 52, de tal manera que los ejes X-Y-Z del montaje de calibración del sensor de posición estén alineados exactamente con aquellos definidos por el objetivo 50 en el paso 42. Así, la posición y la orientación del dispositivo de formación de imágenes 32 están alineadas con los ejes del montaje de calibración del sensor de posición antes de determinar los factores de calibración del sensor de posición. Se hace referencia ahora a la figura 5A y 5B, las cuales se ilustran esquemáticamente otro accesorio y método que se pueden usar para alinear el catéter 22 en el paso 42, de acuerdo con una modalidad alternativa de la presente invención. La figura 5A es una ilustración pictórica esquemática de un accesorio de alineación 64, mientras que la figura 5B es una presentación esquemática del abanico de imágenes 38 que se produce usando el accesorio 64. En esta modalidad, el accesorio 64 comprende un objetivo 66, que tiene un solo filamento de retículo 68, el cual está inclinado en relación con el plano X-Z. El filamento de retículo aparece como un punto 70 en el abanico 38. La distancia del punto desde el origen del abanico varía dependiendo del punto en el cual el retículo 68 interseca el abanico y es indicativo así de la rotación del dispositivo de imágenes 32 en relación con el eje Z. Para alinear el dispositivo de formación de imágenes, se hace girar y se traslada el catéter 22 en relación con la base 52, hasta que el punto 70 queda ubicado sobre el punto central 72. Como otra alternativa, no mostrada en las figuras, el objetivo de alineación usado en el paso 42 comprende un elemento plano inclinado, tal como una superficie inclinada. En este caso, la intersección del abanico 38 con la superficie aparecerá como una línea que se extiende a través de la imagen de abanico. Se alinea el catéter, hasta que esta línea en la imagen queda orientada apropiadamente a la distancia deseada desde el origen del abanico. Las figuras 6A y 6B son vistas laterales esquemáticas del catéter 22 y de un objetivo 80, ilustrando un procedimiento para verificar la calibración del dispositivo de formación de imágenes 32, de acuerdo con una modalidad de la presente invención. Después de que se ha completado el procedimiento de calibración de la figura 2, el sistema 20 puede determinar con precisión las coordenadas tridimensionales de cualquier característica vista en las imágenes de abanico producidas por el catéter 22. Para probar la precisión de la calibración, se usa el catéter 22 para formar una imagen del objetivo 80, como se muestra en la figura 6A. El objetivo puede ser un fantasma de ultrasonido, por ejemplo. Se determinan las coordenadas de catéter, usando las lecturas provistas por el sensor de posición 30. Se identifica una característica, tal como una esquina 82 del fantasma, en la imagen de ultrasonido y la consola 24 determina el desplazamiento de la esquina en la imagen en relación con el origen del abanico 38. En seguida, como se muestra en la figura 6B, se mueve el catéter 22 de manera que toque la equina 82. Se calcula el desplazamiento del catéter en esta ubicación en relación con la ubicación de la figura 6A, usando las lecturas de coordenadas provistas por el sensor de posición 30. Se compara este desplazamiento de coordenadas con el desplazamiento característico de imagen determinado previamente de la esquina en relación con el origen del abanico. Si el sistema 20 está calibrado correctamente, los dos valores de desplazamiento serán iguales. Se pueden usar similarmente para este propósito otras pruebas comparativas del desplazamiento de característica de imagen en relación con el desplazamiento de detección de coordenadas. Aunque las modalidades descritas anteriormente, hacen referencia específica al catéter 22, los principios de la presente invención son igualmente aplicables a otros tipos de sonda de ultrasonido, incluyendo tanto ondas invasivas como sondas usadas fuera del cuerpo. Se apreciará así que las modalidades descritas anteriormente están citadas a manera de ejemplo y que la presente invención no está limitada a lo que se ha mostrado y descrito en particular anteriormente en la presente. Antes bien, el alcance de la presente invención incluye tanto combinaciones como subcombinaciones de las varias características descritas anteriormente en la presente, así como variaciones y modificaciones de la misma que se les ocurrirían a los expertos en la técnica con una lectura de la descripción precedente y que no se exponen en la técnica anterior.

Claims (25)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un método para calibrar una sonda de ultrasonido que tiene un plano de haces, el método caracterizado porque comprende: dirigir la sonda para recibir ondas ultrasónicas reflejadas desde un objetivo que comprende uno o más elementos lineales, los cuales están dispuestos para intersecar el plano de haces en los respectivos puntos de intersección; recibir señales de la sonda en respuesta a las sondas ultrasónicas reflejadas; y alinear la sonda modificando por lo menos una de una posición y una orientación de una sonda en respuesta a las señales, de tal manera que los puntos de intersección ocurran en una ubicación deseada en el plano de haces.

2.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la alineación de la sonda comprende: formar, usando las señales, una imagen de ultrasonido en la cual los puntos de intersección de los elementos lineales aparecen como uno o más puntos; y modificar por lo menos una de la posición y la orientación de la sonda en respuesta a los puntos que aparecen en la imagen.

3.- El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque los uno o más elementos lineales comprenden una pluralidad de elementos lineales, y la modificación por lo menos de una de la posición y la orientación de la sonda comprende modificar la orientación de la sonda en respuesta a una distancia entre los puntos de la imagen.

4.- El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque los elementos lineales cruzan en un punto de cruce, y la modificación de la orientación comprende hacer girar la sonda, de manera que los uno o más puntos converjan en un solo punto correspondiente al punto de cruce.

5.- El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque los uno o más elementos lineales comprenden por lo menos un elemento lineal que está inclinado en relación con el plano de la imagen, y la modificación por lo menos de una de la posición y la orientación de la sonda comprende modificar orientación de la sonda en respuesta a una distancia entre un origen de la imagen y un punto de la imagen correspondiente al por lo menos un elemento lineal.

6.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la sonda incluye un sensor de posición, y el método comprende calibrar el sensor de posición a fin de determinar los factores de calibración para su uso en el cálculo de las coordenadas aplicables a las imágenes de ultrasonido formadas por la sonda, con base en las lecturas del sensor de posición.

7.- El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque comprende adicionalmente verificar los factores de calibración mediante los pasos de: calcular, usando los factores de calibración, un primer desplazamiento entre la sonda y una característica que aparece en una de las imágenes formadas por la sonda, mientras la sonda está en una primera posición; mover la sonda a una segunda posición en la cual la sonda hace contacto con la característica; determinar, usando un sensor de posición, un segundo desplazamiento entre la primera y la segunda posiciones de la sonda; y comparar el primero y el segundo desplazamientos.

8.- Un método para calibrar una sonda de ultrasonido que tiene un plano de haces, el método caracterizado porque comprende: dirigir la sonda para recibir ondas ultrasónicas reflejadas desde un objetivo que comprende un objeto que interseca el plano de haces y está inclinado en relación con el plano; recibir señales de la sonda en respuesta a las sondas ultrasónicas reflejadas; y alinear la sonda modificando por lo menos una de una posición y una orientación de la sonda en respuesta a las señales, de manera que el objeto interseque el plano de haces en una ubicación deseada.

9.- El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque la alineación de la sonda comprende: formar, usando las señales, una imagen de ultrasonido en la cual el objeto aparece como una característica; y modificar por lo menos una de la posición y la orientación de la sonda en respuesta a la característica que aparece en la imagen.

10.- El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque la modificación por lo menos de una de la posición y la orientación de la sonda comprende modificar la orientación de la sonda en respuesta a una distancia entre la característica y un origen de la imagen.

11.- El método de conformidad con la reivindicación 9, caractepzado además porque el objeto comprende un elemento lineal, y la característica comprende un punto.

12.- El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el objeto comprende un elemento plano y la característica comprende una línea.

13.- El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque la sonda incluye un sensor de posición, y el método comprende calibrar el sensor de posición a fin de determinar los factores de calibración para su uso en el cálculo de coordenadas aplicables a imágenes de ultrasonido formadas por la sonda, con base en lecturas del sensor de posición.

14. -Un aparato para calibrar una sonda de ultrasonido que tiene un plano de haces, el aparato caracterizado porque comprende: una consola la cual está adaptada para acoplarse a la sonda a fin de recibir señales desde la sonda en respuestas a ondas ultrasónicas incidentes en la sonda; y un accesorio de alineación que comprende: un objetivo que comprende uno o más elementos lineales que intersecan el plano de haces en respectivos puntos de intersección; y una montura, la cual está adaptada para sostener la sonda, mientras permite modificar por lo menos una de una posición y una orientación de la sonda en respuesta a las señales recibidas con la consola, de manera que los puntos de intersección ocurren en una ubicación desead en el plano de haces.

15.- El aparato de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque la consola es operativa para desplegar, con base en las señales, una imagen de ultrasonido en la cual los puntos de intersección de los elementos lineales aparecen con uno o más puntos, y la montura está adaptada para poder modificar por lo menos una de la poción y la orientación de la sonda, hasta que los uno o más puntos aparecen en una ubicación deseada en la imagen.

16.- El aparato de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque los uno o más elementos lineales comprenden una pluralidad de elementos lineales y se modifica la orientación de la sonda en respuesta a una orientación entre los puntos de la imagen.

17.- El aparato de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque los elementos lineales cruzan en un punto de cruce y la montura permite girar la sonda, de manera que los uno o más puntos converjan en un solo punto correspondiente al punto de cruce.

18.- El aparato de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque los uno o más elementos lineales comprenden por lo menos un elemento lineal que está inclinado en relación con el plano de la imagen, y se modifica la orientación de la sonda en respuesta a una distancia entre un origen de la imagen y un punto en la imagen correspondiente al por lo menos un elemento lineal.

19.- El aparato de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque la sonda incluye un sensor de posición y el aparato comprende un montaje de calibración de sensor de posición, el cual está adaptado para determinar factores de calibración para su uso en el cálculo de coordenadas aplicables a imágenes de ultrasonido formadas por la sonda, con base en lecturas del sensor de posición.

20.- Un aparato para calibrar una sonda de ultrasonido que tiene un plano de haces, el aparato caracterizado porque comprende: una consola, la cual está adaptada para acoplarse a la sonda a fin de recibir señales desde la sonda en respuesta a ondas ultrasónicas incidentes en la sonda; y un accesorio de alineación que comprende: un objetivo, que comprende un objeto que interseca el plano de haces y está inclinado en relación con el plano; y una montura, la cual está adaptada para sostener la sonda mientras permite modificar por lo menos una de una posición y en orientación de la sonda, en respuesta a las señales recibidas por la consola, de manera que el objeto interseque el plano de haces en una ubicación deseada.

21.- El aparato de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque la consola es operativa para desplegar, con base en las señales, una imagen de ultrasonido, de tal manera que el objeto aparece como una característica en la imagen, y la montura está adaptada para permitir modificar por lo menos una de la posición y la orientación de la sonda en respuesta a la característica que aparece en la imagen.

22.- El aparato de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque se modifica la orientación de la sonda en respuesta a una distancia entre la característica y un origen de la imagen.

23.- El aparato de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque el objeto comprende un elemento lineal y la característica comprende un punto.

24.- El aparato de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque el objeto comprende un elemento plano y la característica comprende una línea.

25.- El aparato de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque la sonda incluye un sensor de posición y el aparato comprende un montaje de calibración de sensor de posición, el cual está adaptado para determinar factores de calibración para su uso en el cálculo de coordenadas aplicables a imágenes de ultrasonido formadas por la sonda, con base en lecturas de sensor de posición.