WO2001024702A1 - Procede de reperage par echographie d'une anomalie anatomique interne - Google Patents

Procede de reperage par echographie d'une anomalie anatomique interne Download PDF

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WO2001024702A1
WO2001024702A1 PCT/IB2000/001398 IB0001398W WO0124702A1 WO 2001024702 A1 WO2001024702 A1 WO 2001024702A1 IB 0001398 W IB0001398 W IB 0001398W WO 0124702 A1 WO0124702 A1 WO 0124702A1
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WO
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anomaly
cameras
internal anatomical
camera
ultrasound
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PCT/IB2000/001398
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Inventor
Patrick Sangouard
Original Assignee
Internova International Innovation Company B.V.
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B6/12—Arrangements for detecting or locating foreign bodies
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/22—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for
    • A61B17/225—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for for extracorporeal shock wave lithotripsy [ESWL], e.g. by using ultrasonic waves
    • A61B17/2256—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for for extracorporeal shock wave lithotripsy [ESWL], e.g. by using ultrasonic waves with means for locating or checking the concrement, e.g. X-ray apparatus, imaging means

Definitions

  • the present invention relates to a method of locating an internal anatomical anomaly, in particular a lithiasis, by ultrasound, and positioning a device for treating this anomaly arranged to emit waves or rays focused on said anomaly.
  • a device for treating this anomaly arranged to emit waves or rays focused on said anomaly.
  • shock waves generated by an electric arc generator of pressure waves in a lithotripter apparatus this treatment apparatus being associated with a device for direct visualization of said internal anatomical anomaly, this visualization device consisting of equipment for viewing by ultrasound comprising an ultrasound probe, at least two cameras angularly offset from one another, and a screen for displaying the recorded images.
  • the targeting of rays during a specific localized treatment of a patient or of waves, such as in particular shock waves during an intervention with a view to destroying lithiasis, is particularly important and must be all the more precise. that defects in the location of the target can cause serious damage to the surrounding tissue, cause painful reactions in patients and affect the effectiveness of treatment. It is therefore very important that this targeting can be carried out adequately with high precision and extreme reliability.
  • Certain known devices include means making it possible to move the patient relative to the device to bring the lithiasis and the receptive focus into coincidence. Other devices are arranged to bring the receiving focus mechanically linked to the device in coincidence with the lithiasis.
  • the device comprises a mechanical locating arm on which the ultrasound probe is fixed, this arm being provided with sensors for locating the probe in space. In all cases, the constructions are heavy and bulky. In addition, all the components, and in particular the display means, are dedicated, which considerably increases the cost of the devices and does not make them easy to use.
  • the method according to the invention overcomes the drawbacks of the devices of the prior art and efficiently ensures the identification of an internal anatomical anomaly in order to then be able to treat it.
  • This method although particularly suitable for the treatment of lithiasis, is also effective for all treatments which require focusing of waves or rays on an internal anatomical anomaly and, for this purpose, a precise determination of the coordinates of this anomaly in relation to the wave or ray generator is required.
  • This object is achieved by the method according to the invention, characterized in that one initially calibrates said cameras by pointing with the aid of the ultrasound probe of the predetermined fixed points of a work area corresponding to the zone in which said internal anatomical anomaly is located, in that one then proceeds to the location of this internal anatomical anomaly using the ultrasound probe and the spatial position of said probe is recorded at the using said cameras, in that the distance between the ultrasound probe and the internal anatomical anomaly is determined by calculation to determine the spatial coordinates of this last, and in that the treatment device is automatically positioned in such a way that the rays or waves emitted are focused on said internal anatomical anomaly.
  • the four angles of a work plane corresponding to the work area are pointed and the images of these four angles are fixed by means of the two cameras.
  • all the shots are taken by means of a first camera which is arranged substantially perpendicular to the work plane and by means of a second camera which is angularly offset by approximately 90 ° relative to said first camera.
  • FIG. 1 represents a schematic view illustrating the position of the cameras for implementing the method according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic view of the ultrasound image illustrating an essential phase of the process.
  • FIG. 1 schematically represents a display device 10, comprising an ultrasound probe 11, preferably a cylindrical probe, and two video cameras 12 and 13.
  • the first camera 12 is arranged substantially perpendicular to a plane work area 14 which defines a work area in which said area is located internal anatomical anomaly and the second camera 13 is angularly offset from the first camera.
  • the first camera is substantially vertical and the second camera is offset by 90 °.
  • the first camera 12 detects the coordinates XOY of the positions pointed by the ultrasound probe 11 and the second camera 13 detects the coordinates YOZ of these positions.
  • the cameras 12 and 13 fix the image taken and record the position of the probe 11 in the space of the processing apparatus with which the display device 10 is associated.
  • a computer then makes it possible to determine the spatial coordinates of the probe and, from these coordinates and the ultrasound image of the internal anatomical anomaly obtained, to determine the spatial coordinates of this anomaly in the space of the treatment.
  • the operator points to the four corners of the work plan using the ultrasound probe, these points being visualized by means of a pointer.
  • the purpose of this approach is to define the spatial coordinates of the cameras in relation to the work plan.
  • the operator points with the ultrasound probe, the internal anatomical anomaly to be treated, in particular a lithiasis, and acquires a fan image 20, as illustrated in FIG. 2, of this anomaly.
  • the computer is able to determine the distance d which separates the probe from the anomaly, by measuring, directly on the display screen, the ultrasound image 20 of the ultrasound probe 11, the distance d between the substantially central point 21 of the anomaly and the upper edge 22 of the ultrasound image 20.
  • the computer is arranged to calculate the relative position of the anomaly to be treated and the processing source which is then appropriately positioned.
  • the emitting focus is positioned in relation to the patient so that the receiving focus coincides with the lithiasis to be treated.
  • the source generating the rays is positioned so that they are focused on the anomaly to be irradiated.

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Abstract

Le dispositif de visualisation (10) pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comporte une sonde d'échographie (11), de préférence une sonde cylindrique, et deux cameras de prise de vues vidéo (12, 13), dont la première (12) est disposée sensiblement perpendiculairement par rapport à un plan de travail (14) qui définit une zone de travail dans laquelle se situe l'anomalie anatomique interne et dont la deuxième (13) est décalée angulairement par rapport à la première. La première camera (12) est sensiblement verticale et relève les coordonnées XOY des positions pointées par 90 ° et relève les coordonnées YOZ de ces positions. Ce calibrage permet de déterminer les coordonnées spatiales des caméras et ensuite de calculer la position dans l'espace de l'anomalie anatomique à traiter afin d'obtenir un positionnement précis du générateur d'ondes de l'appareil de traitement sur cette anomalie.

Description

PROCEDE DE REPERAGE PAR ECHOGRAPHIE D'UNE ANOMALIE ANATOMIQUE INTERNE
Domaine technique La présente invention concerne un procédé de repérage par échographie d'une anomalie anatomique interne, en particulier d'une lithiase, et de positionnement d'un appareil de traitement de cette anomalie agencé pour émettre des ondes ou des rayons focalisés sur ladite anomalie, notamment des ondes de choc générées par un générateur à arc électrique d'ondes de pression dans un appareil lithotriteur, cet appareil de traitement étant associé à un dispositif de visualisation en direct de ladite anomalie anatomique interne, ce dispositif de visualisation étant constitué d'un équipement de visualisation par échographie comprenant une sonde d'échographie, d'au moins deux caméras de prises de vues angulairement décalées l'une par rapport à l'autre, et d'un écran d'affichage des images relevées.
Technique antérieure
Le ciblage de rayons lors d'un traitement spécifique localisé d'un patient ou d'ondes, telles que notamment des ondes de choc lors d'une intervention en vue de détruire des lithiases, est particulièrement important et doit être d'autant plus précis que les défauts de localisation de la cible peuvent entraîner des lésions graves sur les tissus environnants, provoquer des réactions douloureuses chez les patients et affecter l'efficacité du traitement. Il est donc très important que ce ciblage puisse être réalisé de façon adéquate avec une grande précision et une extrême fiabilité.
L'utilisation d'un équipement de visualisation par échographie est connue, notamment avec les lithotriteurs pour lesquels il s'agit de procéder avec précision à la localisation de la lithiase et de faire coïncider le foyer récepteur du réflecteur avec cette dernière pour effectuer les tirs, le foyer émetteur ayant préalablement été positionné sur le générateur des ondes de choc. En particulier pour cette application, le positionnement précis de la lithiase est une condition essentielle pour garantir l'efficacité de l'appareil.
Certains appareils connus comportent des moyens permettant de déplacer le patient par rapport à l'appareil pour amener la lithiase et le foyer récepteur en coïncidence. D'autres appareils sont agencés pour amener le foyer récepteur mécaniquement lié à l'appareil en coïncidence avec la lithiase. Dans encore une autre forme de réalisation connue, l'appareil comporte un bras mécanique de localisation sur lequel est fixée la sonde d'échographie, ce bras étant pourvu de capteurs pour localiser la sonde dans l'espace. Dans tous les cas, les constructions sont lourdes et encombrantes. En outre, tous les composants, et en particulier les moyens de visualisation, sont dédiés, ce qui renchérit considérablement les appareils et ne les rend pas faciles à utiliser.
Exposé de l'invention Le procédé selon l'invention permet de pallier les inconvénients des dispositifs de l'art antérieur et d'assurer avec efficacité le repérage d'une anomalie anatomique interne pour pouvoir ensuite en assurer le traitement. Ce procédé, bien que particulièrement adapté au traitement des lithiases, est également efficace pour tous les traitements qui nécessitent une focalisation d'ondes ou de rayons sur une anomalie anatomique interne et, dans cet objectif, une détermination précise des coordonnées de cette anomalie par rapport au générateur des ondes ou des rayons est nécessaire.
Ce but est atteint par le procédé selon l'invention, caractérisé en ce que l'on procède initialement à un calibrage desdites caméras en pointant à l'aide de la sonde d'échographie des points fixes prédéterminés d'une zone de travail correspondant à la zone dans laquelle se situe ladite anomalie anatomique interne, en ce que l'on procède ensuite au repérage de cette anomalie anatomique interne à l'aide de la sonde d'échographie et l'on enregistre la position spatiale de ladite sonde à l'aide desdites caméras, en ce que l'on détermine par calcul la distance entre la sonde d'échographie et l'anomalie anatomique interne pour déterminer les coordonnées spatiales de cette dernière, et en ce que l'on positionne automatiquement le dispositif de traitement de telle manière que les rayons ou les ondes émis sont focalisés sur ladite anomalie anatomique interne.
Selon un mode de réalisation préféré, pour procéder au calibrage desdites caméras on effectue un pointage des quatre angles d'un plan de travail correspondant à la zone de travail et l'on fixe les images de ces quatre angles au moyen des deux caméras.
De façon particulièrement avantageuse, l'on effectue toutes les prises de vues au moyen d'une première caméra qui est disposée sensiblement perpendiculairement au plan de travail et au moyen d'une seconde caméra qui est décalée angulairement d'environ 90° par rapport à ladite première caméra.
Description sommaire des dessins
La présente invention sera mieux comprise en référence à la description ci- dessous d'un mode de mise en œuvre préféré du procédé selon l'invention et en référence aux dessins, donnés à titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels:
la figure 1 représente une vue schématique illustrant la position des caméras pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention, et
la figure 2 est une vue schématique de l'image échographique illustrant une phase essentielle du procédé.
Manière(s) de réaliser l'invention
La figure 1 représente schématiquement un dispositif de visualisation 10, comprenant une sonde d'échographie 11 , de préférence une sonde cylindrique, et deux caméras de prise de vues vidéo 12 et 13. La première caméra 12 est disposée sensiblement perpendiculairement par rapport à un plan de travail 14 qui définit une zone de travail dans laquelle se situe ladite anomalie anatomique interne et la seconde caméra 13 est décalée angulairement par rapport à la première caméra. Dans l'exemple représenté, la première caméra est sensiblement verticale et la seconde caméra est décalée de 90°. De ce fait, la première caméra 12 relève les coordonnées XOY des positions pointées par la sonde d'échographie 11 et la seconde caméra 13 relève les coordonnées YOZ de ces positions. Les caméras 12 et 13 fixent l'image prise et enregistrent la position de la sonde 11 dans l'espace de l'appareil de traitement auquel le dispositif de visualisation 10 est associé. Un calculateur permet alors de déterminer les coordonnées spatiales de la sonde et, à partir de ces coordonnées et de l'image échographique de l'anomalie anatomique interne obtenue, de déterminer les coordonnées spatiales de cette anomalie dans l'espace de l'appareil de traitement.
Au cours d'une phase initiale de calibrage, l'opérateur pointe les quatre coins du plan de travail à l'aide de la sonde d'échographie, ces points étant visualisés au moyen d'un pointeur. Cette démarche a pour but de définir les coordonnées spatiales des caméras par rapport au plan de travail. Dans la phase opératoire, l'opérateur pointe à l'aide de la sonde d'échographie, l'anomalie anatomique interne à traiter, notamment une lithiase, et acquiert une image en éventail 20, telle qu'illustrée par la figure 2, de cette anomalie. Lorsque les coordonnées spatiales de la sonde ont été établies par les caméras, le calculateur est en mesure de déterminer la distance d qui sépare la sonde de l'anomalie, en mesurant, directement sur l'écran d'affichage l'image échographique 20 de la sonde d'échographie 11 , la distance d entre le point sensiblement central 21 de l'anomalie et le bord supérieur 22 de l'image échographique 20. Le calculateur est agencé pour calculer la position relative de l'anomalie à traiter et de la source de traitement qui est ensuite positionnée de façon adéquate. Dans le cas d'un lithotriteur, le foyer émetteur est positionné par rapport au patient de telle manière que le foyer récepteur coïncide avec la lithiase à traiter. Dans le cas d'un traitement par rayons, la source génératrice des rayons est positionnée de telle manière qu'ils sont focalisés sur l'anomalie à irradier.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de repérage par échographie d'une anomalie anatomique interne, en particulier d'une lithiase, et de positionnement d'un appareil de traitement de cette anomalie agencé pour émettre des ondes ou des rayons focalisés sur ladite anomalie, notamment des ondes de choc générées par un générateur à arc électrique d'ondes de pression dans un appareil lithotriteur, cet appareil de traitement étant associé à un dispositif de visualisation en direct de ladite anomalie anatomique interne, ce dispositif de visualisation (10) étant constitué d'un équipement de visualisation par échographie comprenant une sonde d'échographie (11), d'au moins deux caméras de prises de vues (12, 13) angulairement décalées l'une par rapport à l'autre, et d'un écran d'affichage des images relevées, caractérisé en ce que l'on procède initialement à un calibrage desdites caméras en pointant, à l'aide de la sonde d'échographie, des points fixes prédéterminés d'une zone de travail (14) correspondant à la zone dans laquelle se situe ladite anomalie anatomique interne, en ce que l'on procède ensuite au repérage de cette anomalie anatomique interne à l'aide de la sonde d'échographie et l'on enregistre la position spatiale de la sonde à l'aide desdites caméras, en ce que l'on détermine par calcul la distance (d) entre la sonde d'échographie et l'anomalie anatomique interne (21) pour déterminer les coordonnées spatiales de cette dernière, et en ce que l'on positionne automatiquement l'appareil de traitement de telle manière que les rayons ou les ondes émis sont focalisés sur ladite anomalie anatomique interne.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que, pour procéder au calibrage desdites caméras, on effectue un pointage des quatre angles d'un plan de travail (14) correspondant à la zone de travail et l'on fixe les images de ces quatre angles au moyen des deux caméras (12,13).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on effectue toutes les prises de vues au moyen d'une première caméra (12) qui est disposée sensiblement perpendiculairement au plan de travail (14) et au moyen d'une seconde caméra (13) qui est décalée angulairement d'environ 90° par rapport à ladite première caméra.
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