MXPA98000536A - Aparato de punteria tipo mano libre para una guia de aguja - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un método para dirigir, a manos libre una aguja (12) hacia un objetivo (16) localizado en un volumen corporal, el método incluye los pasos de producir una imagen del objetivo y del volumen corporal (18), transmitir la imagen por medio de un detector (28) de imagen hacia una pantalla (22) de presentación, la cual se comunica con un controlador (20) sensor de posición, que percibe los datos de la orientación espacial del detector de imagen con respecto a una referencia, transmitir los datos de orientación espacial del detector de imagen hacia el controlador sensor de posición, presentar los datos de orientación espacial sobre la pantalla de presentación colocar laaguja con la punta de la misma dirigida substancialmente hacia el objetivo, al percibir los datos de orientación espacial de la aguja con respecto a la referencia, transmitir los datos de la orientación espacial de la aguja hacia el controlador sensor de posición, provocando que el controlador sensor de posición, con base en los datos de orientación espacial del detector de imagen y de la aguja, indique en la pantalla de presentación una trayectoria de la punta de la aguja, e insertar la aguja dentro del volumen corporal hacia el objetivo, de acuerdo con la trayectoria indicada en la pantalla de presentación.

Description

APARATO DE PUNTERÍA TIPO MANO LIBRE PARA UNA GUIA DE AGUJA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un aparato para hacer una biopsia, una aspiración o una inyección utilizando una aguja que se mueve controlada por una computadora, conforme la aguja penetra en el cuerpo, dirigida por un aparato de ultrasonido u otro aparato de formación de imágenes .

ANTECEDENTES DB LA INVENCIÓN Recientemente, se han utilizado ampliamente el diagnóstico y la terapia por ultrasonido y se han reemplazado muchos de los procedimientos quirúrgicos por una terapia con aguja que es más suave y menos laboriosa, en beneficio del paciente. De esta forma, la imagen de ultrasonido de tejidos fetales y maternos ha facilitado mucho el diagnóstico prenatal y el tratamiento, y los aparatos de imagenología por ultrasonido ayudan mucho al médico a colocar adecuadamente la aguja de biopsia para ejecutar una amniocentesis, cordocentesis y muestreo coriónico trans-abdominal . Existen muchas técnicas y agujas de biopsia diferentes, y la aguja depende del tipo de paciente y del órgano objetivo. El método que más se emplea ahora es la P1052/98MX técnica de "mano libre", en donde el transductor es colocado a cierta distancia del sitio de entrada de la aguja y la aguja se manipula con una mano. Esta técnica requiere de una habilidad considerable y, frecuentemente, de repetidas punciones, a menos que el objetivo sea relativamente grande o esté localizado de forma superficial. Por estas razones y debido a la manipulación de la aguja que se guía por medio de una imagen de ultrasonido, generalmente se requieren las dos manos del médico, se han hecho muchos esfuerzos para diseñar y proporcionar aparatos automáticos para guiar la aguja según lo ordepa el haz del ultrasonido. Los aparatos desarrollados recientemente incluyen una aguja unida a un cartucho transductor de ultrasonido, la aguja está separada del transductor y está articulada con resjpecto al mismo. Estos aparatos ayudan al médico a dirigir de manera manual la aguja hacia la ubicación deseada para la biopsia y a insertarla a la profundidad requerida. Estos aparatos se describen, por ejemplo, en la Patente de EE.UU. No. 4,899,756 otorgada a Sonec, y la Patente de EE.UU. No. 4,911,173 otorgada a Terwillinger . Mientras que todos estos aparatos proporcionaban cierto movimiento de la guía de la aguja y de la aguja con relación al transductor, de cualquier forma, el médico se confunde significativamente al colocar la aguja antes y P1052/98MX durante la inserción, así como al volver a colocar el transductor, una vez que la aguja se inserta dentro del cuerpo . Otros aparatos comúnmente utilizados incluyen un transductor y una guía coaxial de la aguja para colocarla en posición de manera manual e insertar la aguja. Mientras que estos aparatos permiten una biopsia rápida y convenientemente guiada, tienen algunas desventajas significativas: 1) El transductor debe ser colocado directamente sobre la lesión, requiriendo de su esterilización o su envoltura en una cubierta esterilizada. 2) El médico es forzado a mantener el transductor en una mano, mientras que utiliza la otra para esterilizar y anestesiar el sitio de la biopsia. 3) Después de la inserción de la aguja, un asistente debe sostener el transductor o éste debe ser retirado mientras que se manipula la aguja. 4) Se pueden necesitar múltiples pasos para volver a colocar el transductor y volver a insertar la aguja. 5) Las guías de agujas actuales pueden hacer difícil la entrada hacia algunas lesiones superficiales. 6) Algunos transductores son planos, rectos y relativamente grandes, haciendo difícil el acercamiento costal y subcostal . En la Patente de EE.UU. No. 5,078,140 otorgada a Kwoh se describe un aparato completamente automático para P1052/98MX la cirugía estereoestática del cerebro, controlada por computadora. Este aparato adolece de una desventaja, que la aguja o la guía de la aguja está conectada de manera integral con el aparato, de este forma no le permite al médico escoger la trayectoria de la aguja que es más apropiada para llegar al objetivo. Además, este aparato es sumamente complicado, de alto costo y tiene que ser calibrado para cada operación. Otro aparato es una guía de aguja dirigida por ultrasonido, desarrollado por el presente Solicitante y revelado en la Solicitud de Patente de Israel 107,523. Incluye un transductor de ultrasonido y una guía de aguja que mantiene una jeringa y una aguja. Tanto el transductor como la guía de la aguja están, cada uno, unidos a un brazo móvil universal, de tal forma que cada uno puede ser colocado en el cuerpo del paciente en cualquier posición deseada. Los brazos son móviles de manera vertical a lo largo de un poste vertical y están provistos con sensores de dirección configurados para señalar la posición de los instrumentos unidos al mecanismo de la computadora. El transductor transmite la imagen del objetivo hacia un aparato de imágenes, que a su vez, transmite la información al mecanismo de la computadora, que está programada para indicar la dirección angular de la guía de la aguja sobre el objetivo y para dirigir al médico para colocar la aguja P1052/98MX en la posición y dirección correcta en el cuerpo del paciente .

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención busca, entre otros, mejorar el sistema de brazo articulado expuesto en la Solicitud de Patente de Israel 107,523 del solicitante mencionado arriba. La presente invención cuenta con el brazo articulado y proporciona una técnica mejorada de "mano libre" para usar el transductor y la aguja. El transductor se usa para proyectar sobre una pantalla de una computadora la imagen de la porción del cuerpo a ser tratada, de esta manera permitiendo al médico obtener en la pantalla una trayectoria preferida de la aguja, así como la posición actual de la guía de la aguja, de la aguja insertada y de la punta de la aguja. El médico debe entonces corregir la trayectoria real de acuerdo con la información presentada. De manera opcional, el médico puede seleccionar y marcar el objetivo, en la porción del cuerpo a ser tratado, con un cursor o cualquier otro aparato de selección. En caso de que la punta de la aguja no permanezca en el plano de la imagen del objetivo, el médico puede o bien cambiar la posición de la aguja o hacer girar la fuente de imagen o detector para así obtener el plano coincidente en la pantalla de presentación. P1052/98MX A diferencia de la tecnología anterior, la presente invención proporciona un sistema que permite a cualquier médico, que no necesita estar especialmente habilitado en la tecnología, el uso múltiple diario del sistema. En la presente invención, la imagen se puede producir por cualquier aparato productor de imágenes, como el ultrasonido, tomografía computarizada (CT) o rayos X, que permitirán la colocación del transductor de ultrasonido o cualquier otro detector de imágenes a una distancia del sitio real de entrada, de esta forma, permitiendo al médico colocar la aguja en una posición óptima. Se debe notar que a través de la especificación y las reivindicaciones el término "aguja" abarca cualquier dispositivo o herramienta invasora y el término "guía de la aguja" abarca cualquier dispositivo para sostener y guiar una aguja (o dispositivo o herramienta invasora) así como una aguja (o dispositivo o herramienta invasora) con un sistema electrónico integrado. El término "orientación" abarca la información de posición espacial con respecto a seis grados de libertad, como en un sistema Cartesiano, posición a lo largo de cualquiera de los tres ejes mutuamente perpendiculares y la rotación angular alrededor de cualquiera de los ejes. Los términos "orientación" y "posición" se usan de manera intercambiable. P1052/98MX La presente invención puede usar una variedad de aparatos para percibir la orientación del transductor y de la aguja. Una modalidad preferida del aparato para definir la poeición del transductor de ultrasonido con una transmisión inalámbrica incluye montar tres pequeños repetidores de impulsos ultrasónicos infrarrojos, operados por baterías, en el transductor de ultrasonido en un alineamiento triangular, cada repetidor de impulsos tiene un código de accionamiento diferente. Un aparato sensor de posición está provisto con tres repetidores de impulsos ultrasónicos infrarrojos, espaciados uno del otro, que emiten señales infrarrojas codificadas a su respectivo repetidor de impulsos en el transductor y que reciben respuestas ultrasónicas desde su repetidor de impulsos respectivo. Las señales recibidas proporcionan una información en forma de triángulo para el controlador a fin de calcular la posición exacta del transductor en el espacio tridimensional. Una unidad que percibe la posición de la aguja puede funcionar en una manera similar. La unidad que percibe la posición está provista con por lo menos dos transceptores (emisores - receptores) configurados para transmitir señales infrarrojas codificadas inalámbricas a por lo menos dos repetidores de impulsos montados en la aguja o en la guía de la aguja, que emiten señales P1052/98MX codificadas de regreso a los transceptores, para calcular la posición y dirección de la aguja y transmitir los datos al aparato de computación para presentarlos en la pantalla. En otra modalidad, tanto el transductor como la aguja están provistos con transmisores que emiten continuamente señales que se reciben por receptores separados. Las señales recibidas se transmiten a una computadora para registrar la orientación espacial del transductor y de la aguja. Además, en otra modalidad, el sistema de control de orientación y posición se basa en los sensores del campo magnético, como se describe en la Patente de EE.UU. 4,945,305 de Boyd, cuya exposición se incorpora aquí como referencia. De preferencia, el sistema incluye una computadora personal, sensores del campo magnético, transmisor magnético, un receptor magnético unido a una sonda de ultrasonido y un receptor magnético unido a una aguja. Una pantalla de presentación muestra una imagen de ultrasonido en tiempo real exacto del área de objetivo, y se muestran una aguja y una trayectoria de la aguja de acuerdo con un esquema codificado de color. El esquema codificado de color indica sí la aguja y la trayectoria permanecen en el plano de ultrasonido o paralelos al mismo o forman una intersección con el mismo. Se puede apreciar que los sensores de orientación P1052/98MX del transductor y la aguja pueden comprender muchos otros tipos de aparatos de sensores. Por ejemplo, los sensores pueden comprender grupos de acelerómetros que proporcionan señales de datos de orientación espacial, tal como los descritos en la Patente de EE.UU. 4,839,836, cuya exposición se incorpora aquí como referencia. La habilidad de la presente invención para proporcionar el marcado del objetivo permite al médico marcar el objetivo, moverse hacia otras labores y, más tarde, regresar al objetivo, sin importar si la aguja ha sido eventualmente insertada dentro del objetivo. Esta característica auxiliar libera al médico para, por ejemplo, poder hacer otras labores durante un examen de ultrasonido y todavía poder manipular el transductor de ultrasonido y regresar al objetivo. De esta manera, se proporciona, de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, un método para dirigir a mano libre una aguja hacia un objetivo localizado en un volumen del cuerpo, el método incluye los pasos de producir una imagen del objetivo y del volumen del cuerpo, transmitir la imagen por medio de un detector de imágenes hacia una pantalla de presentación que se comunica con un controlador sensor de posición, que percibe los datos de orientación espacial del detector de imágenes con respecto a una referencia, transmitir los datos de la P1052/98MX orientación espacial del detector de imágenes hacia el controlador sensor de posición, presentar los datos de orientación espacial sobe la pantalla de presentación, colocar la aguja con la punta de la misma señalando substancialmente al objetivo, percibir los datos de orientación espacial de la aguja con respecto a la referencia, transmitir los datos de orientación espacial de la aguja al controlador sensor de posición, provocando que el controlador sensor de posición, con base en los datos de orientación espacial del detector de imágenes y de la aguja, indique en la pantalla de presentación una trayectoria de la punta de la aguja, e insertar la aguja dentro del volumen del cuerpo hacia el objetivo, de acuerdo con la trayectoria indicada en la pantalla de presentación.

VENTAJAS Y OBJETIVOS DE LA INVENCIÓN De acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, el método además incluye el paso de indicar en la pantalla de presentación un movimiento real progresivo de la aguja hacia el objetivo. Adicionalmente, de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, el método además incluye el paso de indicar en la pantalla de presentación una desviación de la aguja desde su trayectoria. Además, de acuerdo con una modalidad preferida de P1052/98MX la presente invención, el método incluye el paso de ajustar una dirección plana de la imagen para provocar que coincida con la posición de la punta de la aguja que entra en el objetivo. Aun de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, el método también incluye el paso de indicar al controlador sensor de posición, la posición del objetivo al marcar el objetivo en la pantalla de presentación. De acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, los pasos de transmitir los datos de orientación espacial del detector de imágenes y la aguja hacia el controlador sensor de posición, se llevan a cabo por medio de una comunicación alámbrica. Adicionalmente, los pasos de transmitir los datos de orientación espacial del detector de imágenes y la aguja hacia el controlador sensor de posición se ejecutan por medio de una comunicación inalámbrica. Además, de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, el controlador sensor de posición indica en la pantalla de presentación una trayectoria bidimensional de la punta de la aguja. También, de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, el controlador sensor de posición indica en la pantalla de presentación una trayectoria P1052/98MX tridimensional de la punta de la aguja. De acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, el método también incluye el paso de presentar los datos de orientación espacial de la aguja sobre la pantalla de presentación. Adicionalmente, de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, el paso de producir una imagen se efectúa por medio de un equipo de imágenes de * ultrasonido. Además, de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, el paso de producir una imagen se efectúa por medio de un equipo de rayos X. También de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, el paso de producir una imagen se efectúa por medio de equipo de tomografía computarizada. De acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, el paso de producir una imagen se efectúa por medio de un equipo de imagen de resonancia magnética . También se proporciona de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, un aparato para dirigir a mano libre una aguja que tiene una punta dirigida hacia un objetivo localizado en el volumen del cuerpo, la aguja es manipulada únicamente por una mano del usuario, el aparato incluye: un controlador sensor de P1052/98MX posición que se comunica con una pantalla de presentación, un aparato productor de imágenes para producir una imagen del volumen del cuerpo y el objetivo, un detector de imagen para transmitir la imagen sobre la pantalla de presentación, un sensor de orientación de sonda para percibir los datos de orientación espacial del detector de imágenes con respecto a una referencia, y un sensor de orientación de aguja para percibir los datos de orientación espacial de la aguja con respecto al objetivo, en donde el controlador sensor de posición, con base a los datos de orientación espacial del detector de imágenes y de la aguja, indica en la pantalla de presentación una trayectoria de la punta de la aguja hacia el objetivo. De acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, el aparato de imágenes de ultrasonido y el detector de imágenes es un transductor de ultrasonido. También, de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, el sensor de comunicación de sonda se comunica con el controlador sensor de posición por medio de un código de accionamiento. Además, de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, el sensor de orientación de la aguja se comunica con el controlador sensor de posición por medio de un código de accionamiento. Aun de acuerdo con una modalidad de la presente P10S2/98MX invención, el sensor de orientación de la sonda y el sensor de orientación de la aguja son sensores electro-ópticos. De acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, el sensor de orientación de la sonda y el sensor de orientación de la aguja son sensores magnéticos . Adicionalmente, de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, se proporciona un aparato de observación tridimensional para observar de manera tridimensional, en la pantalla de presentación, la aguja y la trayectoria.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS 0 FIGURAS La presente invención se entenderá y se apreciará más completamente con la siguiente descripción detallada tomada junto con los dibujos, en los cuales: La Fig. 1 es un diagrama de bloque simplificado del aparato, construido para las funciones de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, para dirigir una aguja que tiene una punta hacia un objetivo ubicado en el volumen del cuerpo, y que incluye un sistema productor de imágenes de ultrasonido; La Fig. 2 es un diagrama de bloque simplificado del aparato, que está construido y funciona de acuerdo con otra modalidad preferida de la presente invención, para P1052/98MX dirigir una aguja que tiene una punta dirigida hacia un objetivo localizado en el volumen del cuerpo, y que incluye un sistema productor de imágenes de rayos X; La Fig. 3 es un diagrama de bloque simplificado del aparato, que está construido y funciona de acuerdo con otra modalidad preferida de la presente invención, para dirigir una aguja que tiene una punta hacia un objetivo localizado en el volumen del cuerpo, y que incluye un sistema formador de imágenes de resonancia magnética (MRl) o un sistema de tomografía computarizada (CT) . La Fig. 4 es una ilustración gráfica simplificada de la dirección de la punta de la aguja dirigida hacia el objetivo, de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, que usa un transductor de ultrasonido y una guía de aguja, cada uno provisto con tres repetidores de impulsos apartados el uno del otro. La Fig. 5 es una ilustración simplificada de una aguja provista con dos emisores o repetidores de impulsos montados de manera coaxial ; La Fig. 6 es una ilustración simplificada de una aguja provista con tres emisores o repetidores de impulsos,- La Fig. 7 es un diagrama de flujo simplificado de un método para dirigir una aguja que tiene una punta dirigida hacia un objetivo localizado en el volumen del cuerpo, de acuerdo con una modalidad preferida de la P1052/98MX presente invención, que usa un sistema formador de imágenes de ultrasonido; La Fig. 8 es una ilustración simplificada de un aparato para dirigir a mano libre una aguja, que está construido y funciona de acuerdo con aun otra modalidad preferida de la presente invención; La Fig. 9 es una ilustración simplificada de una pantalla de computadora que presenta la aguja y la trayectoria de la aguja en el mismo plano que el plano del ultrasonido; La Fig. 10 es una ilustración simplificada de una pantalla de computadora que presenta la aguja y la trayectoria de la aguja que forma una intersección con el plano del ultrasonido; y La Fig. 11, 12 y 13 son ilustraciones simplificadas de un aparato de aguja con un sensor de orientación de la aguja, que está construido y funciona de acuerdo con las tres modalidades preferidas de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDADES PREFERIDAS Con referencia a la Fig. 1, se presenta un diagrama de bloques simplificado del aparato 10, que está construido y funciona de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, para dirigir una aguja P1052/98MX 12 que tiene una punta 14 dirigida hacia un objetivo 16 localizado en un volumen 18 del cuerpo. De preferencia, el aparato 10 incluye un controlador 20 sensor de posición que se comunica con una pantalla 22 de presentación, preferiblemente a través de una computadora 24. El aparato formador de imágenes, como el sistema 26 de imágenes de ultrasonido, se proporciona, de preferencia, para producir una imagen del objetivo 16 y del volumen 18 del cuerpo al dirigir las ondas de ultrasonido hacia estas partes. Un detector de imagen, como una sonda 28 de ultrasonido, se comunica, preferiblemente, con el sistema 26 por medio de un cable 29, para transmitir la imagen sobre la pantalla 22 de presentación, de preferencia, a través de la computadora 24. A diferencia de la tecnología anterior, la sonda 28 no se sostiene o se guía por medio de mecanismos articulados, sino que es manipulada a "mano libre" . En la sonda 28 se encuentra colocado, de preferencia, un sensor 30 de orientación de sonda para percibir los datos de la posición espacial con respecto a una referencia, como por ejemplo un origen de inercia de referencia dado. Los datos de la posición se presentan, de preferencia, en la pantalla 22 de presentación y el usuario que observa la pantalla 22 de presentación puede dirigir la aguja 12 hacia el objetivo 16. De manera opcional, el P1052/98 X usuario puede indicar al controlador 20 sensor de posición, la posición del objetivo 16 al marcar el objetivo 16 en la pantalla 22 de presentación. Esta marca puede ser hecha por cualquier método conveniente, como un teclado, ratón, lápiz magnético, esfera giratoria para el pulgar o una pantalla que responde al tacto. Una ventaja de la opción de marcar el objetivo 16 se describe abajo con referencia a la Fig. 7. La aguja 12 está de preferencia ajustada en una guía 32 de aguja. Posteriormente, se describirán las diferentes modalidades de aguja y las guías de aguja con más detalle, con referencia a las Figuras. 5, 6, 11, 12 y 13. A diferencia de la tecnología previa, la aguja 12 y la guía 32 de aguja no están fijas o se guían por medio de mecanismos articulados, sino que se manipulan a "mano libre" . De preferencia, un sensor 34 de orientación de la aguja está ubicado en la guía 32 de aguja o, alternativamente, en la aguja 12, para percibir los datos de orientación espacial de la aguja 12 con respecto a una referencia. El controlador 20 sensor de posición, con base en los datos de orientación espacial de la aguja 12, indica en la pantalla 22 de presentación una trayectoria de la punta 14 de la aguja, la trayectoria es un rayo imaginario recto que emana desde la punta 14 de la aguja a lo largo P1052/98MX del eje longitudinal de la aguja 12. El sensor 30 de orientación de la sonda y el sensor 34 de orientación de la aguja pueden estar en comunicación alámbrica o inalámbrica con el controlador 20 sensor de posición. Se hace ahora referencia a las Figuras. 2 y 3 en las cuales se ilustran otras modalidades del aparato 10, en donde el detector de imágenes y el aparato, en lugar del sistema y de la sonda de ultrasonido, respectivamente constan de uno o más detectores 40 de rayos X, una o máe fuentes 42 de radiación de rayos X y un sietema 44 de imágenes continuas de rayos X (Fig. 2) , y un detector 50 MRl o CT, una fuente 52 de radiación MRl o CT, y un sistema 54 de rastreo MRl o CT. Ahora, se hace referencia a la Fig. 4, que ilustra una punta 14 de aguja 12, dirigida hacia el objetivo 16, de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, que usa una sonda 28 de ultrasonido y una guía 32 de aguja. Se puede apreciar que la aguja 32 de la aguja puede llevar una jeringa (no mostrada) para la inyección o el examen del tejido. En la modalidad ilustrada, el sensor 30 de orientación de la sonda y el sensor 34 de orientación de la aguja constan, individualmente, de un conjunto de tres repetidores de impulsos espaciados el uno del otro 60 y 62, respectivamente en una alineación triangular. Los P1052/98MX repetidores 60 y 62 de impulsos son, preferiblemente, sensores electro-ópticos que operan con luz visible o infrarroja. De preferencia, los repetidores 60 y 62 de impulsos responden a señales codificadas emitidas por el sensor 30 de orientación de la sonda y por el sensor 34 de orientación de la aguja, respectivamente. De manera alternativa, únicamente dos respondedoree 62 pueden proporcionarse en línea con un eje vertical de la aguja 12 para definir la posición de la guía 32 de la aguja, sin la necesidad de un ajuste rotatorio de la aguja 12. Mientras que se ilustran los tres repetidores de impulsos en la Fig. 4, se puede apreciar que los tres repetidores de impulsos pueden estar empacados como una unidad repetidora de impulsos. Se puede apreciar que los sensores de orientación de la aguja se pueden montar en la aguja en una variedad de formas. Se hace ahora referencia a la Fig. 5, la cual ilustra una aguja 70 provista con dos emisores o repetidores 72 de impulsos montados de manera coaxial. Los repetidores 72 de impulsos pueden estar montados en el cuerpo de la aguja 70 doblando la aguja 70 con la silueta de la S y uniendo los repetidores 72 de impulsos hacia una porción 74 superior de la silueta de la S. Debido a que se conoce la distancia desde una punta 76 de la aguja hasta los repetidoree 72 de impulsos, es posible registrar y P1052/98MX mostrar la profundidad de entrada de la aguja 70 en la pantalla 22 de presentación (no mostrada) . Con relación a la Fig. 6, se ilustra una aguja 80 provista con tres emisores o repetidores 82 de impulsos. La aguja 80 es substancialmente recta y los repetidores 82 de impulsos están, de preferencia, fijos al cuerpo de la aguja 80 en una relación de ajuste con la punta de la aguja 84, de esta manera haciendo posible registrar y mostrar la profundidad de entrada de la aguja 80 en la pantalla 22 de presentación (no mostrada) . Con referencia a la Fig. 7, se ilustra un diagrama de flujo simplificado de un método para dirigir la punta 14 de la aguja hacia el objetivo 16, de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, que emplea un sistema 26 de imágenes de ultrasonido. El sistema 26 de ultrasonido produce una imagen que contiene el objetivo y esta imagen se envía a la pantalla 22 y se presenta en la misma. La computadora 24 recibe los datos del sensor 30 de orientación de la sonda y del sensor 34 de orientación de la aguja y registra la posición tanto de la sonda 28 como de la guía 32 de aguja, en relación con una referencia de inercia. La computadora 24 también registra la posición y la orientación del plano de la imagen de ultrasonido asociado con la sonda 28. Como las proyecciones bidimensionales de la guiñada, la P1052/98MX instalación y la rotación de la sonda 28 aparecen en la pantalla 22, el usuario puede girar la sonda 28 para colocar la punta 14 de la aguja dentro del plano observado. La computadora 24 registrará la trayectoria de la aguja 12, típicamente de acuerdo con fórmulas geométricas bien conocidas. Como se estableció anteriormente, la trayectoria es un rayo imaginario recto que emana de la punta 14 de la aguja a lo largo del eje longitudinal de la aguja 12. La trayectoria se presenta en la pantalla 22 y el usuario puede entonces insertar la aguja 12 en el objetivo 16, después de haber girado la guía 32 de aguja, si fuese necesario. La trayectoria de la aguja 12 durante la inserción se muestra en la pantalla 22 y se puede corregir en caso de una desviación accidental. De manera opcional, el usuario puede marcar el objetivo 16 en la pantalla 22 por medio de un teclado, ratón, lápiz magnético, esfera giratoria para el pulgar, o pantalla de accionamiento al tacto. Después de marcar el objetivo 16, la computadora 24 puede calcular la posición espacial del mismo y el objetivo 16 puede entonces rastrearse de acuerdo con los métodos de rastreo conocidos en la tecnología, como por ejemplo buscarlo en contraste con la imagen del ultrasonido. La habilidad de seguir el objetivo puede ser importante en ciertas situaciones, cuando el objetivo se mueve debido al movimiento del órgano P1052/98MX del cuerpo en el cual yace. Al marcar el objetivo, el médico puede ser alertado respecto al movimiento del objetivo y cambiar el procedimiento de invasión adecuadamente, con el fin de perforar con precisión el objetivo con la aguja. La descripción anterior es una descripción general de un método preferido para dirigir la aguja hacia el objetivo. Una descripción más detallada de otro método preferido será descrita abajo para la modalidad de la Fig. 8. Con referencia a la Fig. 8, se ilustra un aparato 90 para dirigir a mano libre una aguja 92, que está construido y funciona de acuerdo con otra modalidad preferida de la presente invención. De preferencia, el aparato 90 incluye un sistema sensor de orientación y posición de campo magnético, como el que se describe en la Patente 4,945,305 de EE.UU. de Boyd. El sistema magnético incluye, de preferencia un transmisor 94 magnético, un receptor 96 magnético unido a una sonda 98 de ultrasonido, y un receptor 100 magnético unido a la aguja 92. De preferencia, el aparato 90 incluye una computadora 104 con una pantalla 106 de presentación. La pantalla 106 de presentación muestra, de preferencia, una imagen exacta de ultrasonido en tiempo real de un área 110 del objetivo. La aguja 92, en una modalidad preferida, se muestra como una P1052/98MX línea distintiva de color, como una línea azul, aun si la aguja 92 se encuentra fuera de la imagen de ultrasonido 108. La trayectoria 112 esperada de la aguja 92 se presenta, de preferencia, de acuerdo con un esquema de color, para que el médico pueda fácil y rápidamente discernir la relación de la trayectoria 112 de la aguja con el plano de la imagen 108 de ultrasonido. Un ejemplo de este esquema de color se describe posteriormente con referencia a las Figuras 9 y 10. Se puede proporcionar un dispositivo 170 de observación tridimensional, como un aparato de lentes tridimensionales para observar la aguja 92 y la trayectoria 112 de manera tridimensional. De manera alternativa, la computadora 104 puede ser provista con un programa de imágenes tridimensionales para presentar imágenes tridimensionales de la aguja 92 y la trayectoria 112 en la pantalla 106 de presentación. Este programa puede, por ejemplo, formar imágenes tridimensionales al presentar imágenes bidimensionales consecutivas de los objetos que corresponden a las vistas proyectadas sobre el ojo derecho e izquierdo. Como se puede observar en la Fig. 9, ei la trayectoria 112 y la aguja 92 pueden yacer completamente dentro del plano de ultrasonido, entonces la trayectoria se muestra como una línea blanca punteada. Como se puede P1052/98MX observar en la Fig. 10, si la trayectoria 112 forma una intersección con el plano del ultrasonido, una porción 160 de la trayectoria que yace en frente del plano del ultrasonido se presenta como una línea roja punteada, una porción 162 detrás del plano se presenta como una línea verde punteada, y un punto 164 de intersección se presenta como un círculo blanco vacío. Se puede apreciar que estos colores son meramente como ejemplos, y se pueden emplear otros patrones de color. Se debe notar que si la trayectoria 112 está completamente en frente de (o detrás de) el plano de ultrasonido, i.e., o está paralelo al plano o el punto de intersección está fuera de la vista, entonces la trayectoria completa 112 se presentará como una línea roja punteada (o verde, si está detrás el plano) . Las distancias entre los puntos de la línea punteada pueden indicarle al médico de manera visual, un ángulo aproximado de ataque de la aguja 92 con el plano del ultrasonido. Entre más cerca se encuentren los puntos, la aguja estará en forma más perpendicular al plano del ultrasonido. Entre más alejados se encuentren, la aguja estará más paralela al plano del ultrasonido. Además, la pantalla 106 de presentación puede opcionalmente presentar una ventana 114 con la intención de ayudar al médico a colocar y orientar la sonda 98 (no P1052/98MX mostrada en las Figuras. 9 y 10) . De preferencia, la ventana 114 contiene un rectángulo fijo 116, que designa una vista superior de la sonda 98, y una línea 118 móvil que muestra la proyección de la aguja 92 como se observa desde arriba. Mientras que la sonda 98 de ultrasonido gira o de alguna manera se alinea, el médico puede observar en la ventana 114 cómo la sonda 98 y la aguja 92 se relacionan la una con la otra en el espacio visto desde arriba. De forma recíproca, la imagen de la aguja 92 puede estar fija y el rectángulo 116 puede mostrar movimiento de la sonda 98 de ultrasonido. En la Figura 9, debido a que la aguja 92 yace en el plano de imagen de ultrasonido, la línea 118 cruza horizontalmente a través del rectángulo 116. En la Fig. 10, debido a que la aguja 92 hace intersección con el plano de imagen de ultrasonido, la línea 118 perfora el rectángulo 116 en un ángulo del mismo. Si el médico escoge insertar la aguja 92 para que yazca completamente dentro del plano del ultrasonido, como se muestra en la Fig. 9, por ejemplo, entonces el procedimiento se desempeña de acuerdo a los siguientes pasos : 1. Seleccionar el punto de inserción de la aguja. 2. Colocar en posición la punta de la aguja en el cuerpo, en el punto de inserción. Orientar la aguja 92 de tal P1052/98MX forma que la trayectoria 112 esperada cruce el objetivo. 3. Girar la sonda 98 de ultrasonido para que el plano del ultrasonido contenga tanto el objetivo como la totalidad de la aguja y su trayectoria esperada. Una vez alineados, la trayectoria esperada se muestra en blanco. La rotación de la sonda 98 puede observarse opcionalmente en la ventana 114. 4. Insertar la aguja 92, estando seguros de que permanezca en el plano del ultrasonido, i.e., su imagen presentada permanece en blanco. Cuando la presentación indica que la aguja 92 ha entrado en la imagen del ultrasonido (i.e., la línea continua azul entra en la imagen) , observar la aguja 92 como la imagen que se presenta directamente en la imagen del ultrasonido. 5. Cuando se acerca hacia el objetivo, tomar precauciones adicionales para observar la aguja 92 real y verificarla. 6. Insertar la aguja 92 en el objetivo si las orientaciones de la punta de la aguja y de la trayectoria quedan verificadas. Si es imposible la inserción en el plano con el procedimiento específico, o si el médico escoge insertar la aguja 92 para que no yazca completamente dentro del plano del ultrasonido, el método se lleva a cabo de acuerdo a los siguientes pasos: l. Seleccionar el punto de inserción de la aguja. P1052/98 X 2. Colocar en posición la punta de la aguja en el cuerpo, en el punto de inserción. Orientar la aguja 92 de tal forma que la trayectoria esperada cruce el objetivo y que el círculo blanco esté en el objetivo. Esto significa que la trayectoria cruza el plano del ultrasonido exactamente con el objetivo. 3. Insertar la aguja 92. 4. Verificar la posición real de la aguja 92 como sigue: a) Cambiar la orientación de la sonda 98 de ultrasonido, haeta que el círculo blanco coincida con la punta de la línea eólida azul. b) Observar la punta real de la aguja, como se muestra en la imagen del ultrasonido. c) Una vez verificada, regresar la sonda 98 de ultrasonido a la posición original de acuerdo con el paso 2. 5. Si en el paso 4 de verificación se observa alguna desviación de la aguja, (la punta de la aguja está lejos de la punta de la línea azul) , marcar la punta real de la aguja. La computadora calculará la trayectoria corregida, tomando en cuenta la desviación observada. La línea azul, que representa la aguja 92 y la trayectoria 112 esperada, se volverá a dibujar de acuerdo con la corrección calculada. 6. Cuando se aproxima hacia el objetivo, se deben tomar precauciones adicionales para observar la aguja real y P1052/98MX verificarla. 7. Insertar la aguja 92 dentro del objetivo si las orientaciones de la punta de la aguja y el objetivo se verifican. Con referencia a las Figuras. 11, 12 y 13 se ilustran presentaciones simplificadas del aparato de la aguja con un sensor de orientación de la aguja, que está construido y funciona de acuerdo con tres modalidades preferidas de la presente invención. En la Fig. 11 se muestra un aparato 120 de aguja que, de preferencia, incluye una aguja 122 y un conector 124, preferiblemente regular, para la conexión hacia un aparato de muestreo, como una jeringa u otro dispositivo similar (no mostrados) . El aparato 120 de preferencia también incluye un cuerpo 126 en el cual ee monta un sensor 128 de orientación de la aguja, para su uso con un sietema de posición y orientación, y un cable 130 opcional para conectar el sensor 128 con la circuitería externa (no mostrada) . De preferencia, el sensor 128 está empotrado en el cuerpo 126. Opcionalmente, el cuerpo 126 puede constar de dos porciones 134 y 136, unidas juntas por un sujetador 132. De preferencia, la porción 134 está unida de manera permanente a una aguja 122 invasora desechable y la porción 136 incluye un sensor 128 y un cable 130 opcional, la P1052/98MX porción 136 se puede volver a usar y se puede esterilizar antes de cada uso . Se hace ahora referencia a la Fig. 12, la cual ilustra el aparato 140 de la aguja, que está construido y funciona de acuerdo con otra modalidad preferida de la presente invención. El aparato 140 es, de preferencia, substancialmente idéntico al aparato 120 de la Fig. 11. En el aparato 140, la aguja 122 está, preferiblemente, fija a una ranura 141 formada en el cuerpo 126 por medio de uno o más seguros 142. Típicamente, la aguja 122 no se puede retirar del cuerpo 126 sin romper los seguros 142. Con referencia a la Fig. 13 se ilustra un aparato 144 de aguja, que está construido y funciona de acuerdo con otra modalidad preferida de la presente invención. De preferencia, el aparato 144 es substancialmente idéntico al aparato 120 de aguja de la Fig. 11, con excepción de que el conector 124 de la aguja 122 está, de preferencia, unido al cuerpo 126 a través de un conector 146 de ajuste. Un conector 148 adicional está, de preferencia, en comunicación fluida con la aguja 122, y está montado en el cuerpo 126. El conector 148 se puede emplear para conectar el aparato 144 con un dispositivo de muestreo, como una jeringa u otro dispositivo similar (no mostrado) . Se puede apreciar que varias características de la invención, que se describen para un mejor entendimiento P1052/98MX en los contextos de modalidades separadae, también pueden proporcionarse en combinación en una modalidad independiente. De forma recíproca, algunas característicae de la invención, que por brevedad ee deecriben en el contexto de una modalidad independiente, también puede proporcionaree por separado o en cualquier otra combinación apropiada . Las personas habilitadas en la tecnología podrán apreciar que la presente invención no está limitada por lo que se ha mostrado y descrito en particular anteriormente.

Más bien, el panorama de la presente invención está definido únicamente por las siguientes reivindicaciones.

P1052/98MX

Claims (22)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se coneidera como una novedad y, por lo tanto, ee reclama como propiedad lo contenido en las siguientes REIVINDICACIONES : 1. Un método para dirigir a mano libre una aguja hacia un objetivo localizado en el volumen de un cuerpo, el método comprende los pasos de: producir una imagen de el objetivo y el volumen de cuerpo; transmitir la imagen por medio de un detector de imágenes hacia una pantalla de presentación que se comunica con un controlador seneor de posición; percibir los datos de orientación espacial desde el detector de imágenes con respecto a una referencia,- transmitir los datos de orientación espacial desde el detector de imágenes hacia el controlador sensor de posición; presentar los datos de orientación espacial sobre la pantalla de presentación; colocar la aguja con un punta de la misma señalando subetancialmente hacia el objetivo,- percibir los datos de orientación espacial de la aguja con respecto a la referencia,- transmitir los datos de orientación espacial de
2. P1052/98 X la aguja hacia el controlador seneor de posición; provocar que el controlador seneor de posición, con base en los datos de orientación espacial del detector de imágenes y de la aguja, indique en la pantalla de presentación una trayectoria de la punta de la aguja,- e insertar la aguja dentro del volumen del cuerpo hacia el objetivo, de acuerdo con la trayectoria indicada en la pantalla de presentación. 2. El método de acuerdo con la reivindicación l, que además comprende el paso de indicar sobre la pantalla de presentación un movimiento real progresivo de la aguja hacia el objetivo.
3. 3. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, que también comprende el paso de indicar en la pantalla de presentación, una desviación de la aguja de su trayectoria.
4. 4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que además comprende el paso de ajustar una dirección plana de la imagen para así provocar que coincida con la posición de la punta de la aguja que entra en el objetivo.
5. 5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicacionee 1-4, que también comprende el paeo de indicar a el controlador eensor de posición, la posición del objetivo al marcar el objetivo sobre la pantalla de P1052/98MX presentación.
6. 6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde los pasoe de tranemitir los datoe de orientación eepacial del detector de imágenee y la aguja hacia el controlador sensor de posición, se desarrollan por medio de una comunicación alambrada.
7. 7. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde los pasoe de tranemitir los datos de orientación espacial del detector de imágenee y la aguja hacia el controlador eensor de posición, se desarrollan por medio de una comunicación inalámbrica.
8. 8. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el controlador sensor de posición indica sobre la pantalla de presentación una trayectoria bidimensional de la punta de la aguja.
9. 9. El método de acuerdo con cualquiera de lae reivindicaciones 1-5, en donde el controlador seneor de poeición indica sobre la pantalla de presentación una trayectoria tridimensional de la punta de la aguja.
10. 10. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicacionee 1-9, que además comprende el paso de presentar los datos de orientación espacial de la aguja sobre la pantalla de presentación.
11. 11. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en donde el paso de producir una P1052/98MX imagen se desarrolla por medio de un equipo de imágenes de ultrasonido.
12. 12. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en donde el paso de producir una imagen se desarrolla por medio de un equipo de rayos X.
13. 13. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en donde el paso de producir una imagen se desarrolla por medio de un equipo de tomografía computarizada .
14. 14. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en donde el paso de producir una imagen se desarrolla por medio de un equipo de imágenes de resonancia magnética.
15. 15. Un aparato para dirigir a manos libres una aguja que tiene una punta dirigida hacia el objetivo localizado en el volumen del cuerpo, la aguja se manipula únicamente con una mano del usuario, el aparato consta de: un controlador seneor de poeición que se comunica con una pantalla de presentación; un aparato de imágenes para producir una imagen del volumen del cuerpo y el objetivo; un sensor de orientación de sonda para percibir los datos de orientación espacial desde el detector de imágenes con respecto a una referencia; y un sensor de orientación de la aguja para P1052/98MX percibir los datos de orientación espacial de la aguja con respecto al objetivo, en donde el controlador sensor de posición, con base en los datos de orientación espacial del detector de imágenes y de la aguja, indica en la pantalla de presentación una trayectoria de la punta de la aguja hacia el objetivo.
16. 16. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 15, en donde el aparato de imágenes es un aparato de imágenes de ultrasonido y el detector de imágenes es un transductor de ultrasonido.
17. 17. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15 ó 16, en donde el sensor de orientación de la sonda se comunica con el controlador sensor de posición a través de un código de accionamiento.
18. 18. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15 ó 16, en donde el sensor de orientación de la aguja se comunica con el controlador sensor de posición a través de un código de accionamiento.
19. 19. El aparato de acuerdo con la reivindicación 15, en donde el sensor de orientación de la sonda y el sensor de orientación de la aguja son sensores electro-ópticos .
20. 20. El aparato de acuerdo con la reivindicación 15, en donde el sensor de orientación de la sonda y el sensor de orientación de la aguja son sensores magnéticos. P1052/98MX
21. 21. El aparato de acuerdo con la reivindicación 15, y que consta de un dispositivo de observación tridimensional para observar de forma tridimensional la aguja y la trayectoria sobre la pantalla de presentación.
22. 22. Para uso con un aparato para dirigir a mano libre una aguja que tiene una punta dirigida hacia un objetivo localizado en el volumen del cuerpo, el aparato de aguja consta de: una aguja; un conector para la conexión hacia un dispoeitivo de muestreo; y un sensor de orientación de la aguja que percibe la orientación de la aguja con respecto a una referencia. P1052/98MX