WO2009077626A1

WO2009077626A1 - Incubadora para imagen con radiacion no ionizante

Info

Publication number: WO2009077626A1
Application number: PCT/ES2007/070214
Authority: WO
Inventors: Juan José VAQUERO LOPEZ; Manuel Desco Menendez; Manuel Sanchez Luna
Original assignee: Fundacion Para La Investigacion Biomedica Del Hospital Gregorio Marañon
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2009-06-25
Also published as: EP2221035A4; EP2221035A1; US20110125010A1; US8246531B2

Abstract

Incubadora de imagen con radiación no ionizaste adaptada para el mantenimiento de neonatos, que integra un sistema de imagen proyectiva o tomográfica, o ambas simultáneamente, que hace uso de radiaciones no ionizantes en la banda del espectro electromagnético comprendida entre la luz ultravioleta y el infrarrojo lejano, sistema con el que se permite visualizar el sujeto (11) colocado en dicha incubadora (19) de manera que dicha visualización proyectiva o tomográfica puede ser morfológica o funcional.

Description

INCUBADORA PARA IMAGEN CON RADIACIÓN NQ IONIZANTE OBJETO DE LA INVENCIÓN

[0001] La presente invención se refiere, en general, a un sistema de soporte vital, a saber, incubadora para el cuidado intensivo de neonatos que incluye un sistema de imagen plana y de tomografϊa que hace uso de radiación no ionizante.

ESTADO DE LA TÉCNICA

[0002] El estudio de las imágenes de los pulmones en neonatos y prematuros es una indicación muy importante de la radiología, pero no es la única. También se hace uso extensivo de esta técnica en el estudio de las partes blandas para el diagnóstico de masas congénitas, en el estudio de los huesos cuando se buscan malformaciones o fracturas, para la visualización del corazón y de la organización de los vasos sanguíneos torácicos, la distribución del gas abdominal, malformaciones digestivas y torácicas etc.

[0003] La población que presenta estas patologías es precisamente la que mayor riesgo corre de desarrollar complicaciones por el uso de dosis elevadas de radiación ionizante como por ejemplo los rayos X, fundamentalmente por su inmadurez, y este riesgo aumenta cuanto mayor es la dosis. La paradoja es que cuanto más inmaduro es el recién nacido, mayor es la dosis de rayos X que suele recibir. [0004] La mejoría de los cuidados durante la gestación, del manejo del parto y del recién nacido prematuro hace que estos bebés presenten una supervivencia impensable hace apenas 10 años; en la actualidad, la supervivencia de los neonatos con 25 semanas de gestación supera el 50%, y alcanza el 85% para los que nacen a la 29 semana o más. [0005] Sin embargo, cuando un prematuro nace, si su grado de inmadurez es tal que presenta dificultad respiratoria, la radiología de su tórax es una práctica habitual. A mayor grado de inmadurez, mayores problemas respiratorios, y por lo tanto, mayor es la necesidad de emplear radiología convencional portátil en las unidades de cuidado intensivo para visualizar las vías respiratorias y los pulmones.

[0006] En estos casos es preciso ayudar al neonato con sistemas que administran oxígeno e incrementan la presión dentro de los pulmones, lo que normalmente se consigue mediante el suministro de distintas mezclas de gases a través de pequeñas cánulas de plástico en la nariz, o tubos endotraqueales colocados en el pulmón. Tanto el diagnóstico del problema respiratorio como la prevención de complicaciones, la respuesta a distintos tratamientos o la comprobación de la correcta colocación de los tubos y los catéteres precisan de estudios de radiología convencional que se hacen a pie de incubadora. Aún con el conocimiento del riesgo que plantea su uso, en la actualidad no hay alternativa al uso de rayos X convencionales.

[0007] Por lo tanto, el problema a resolver es evitar la utilización de rayos X en incubadoras ya que hacen uso de radiación electromagnética ionizante para atravesar el cuerpo humano y producir una imagen en una placa de fotografía o detector electrónico. La utilización de rayos X supone someter al sujeto bajo estudido a una dosis de radiación ionizante, así como al personal asistencial que presta el servicio. Es por ello por lo que se requiere disponer de un lugar apropiado y acondicionado para tener un aparato productor de rayos X, suficientemente aislado mediante estructuras que eviten la dispersión de los rayos-X fuera del área objeto de estudio, como pueden ser paredes o pantallas plomadas. Obviamente, el utilizar una incubadora y la necesidad de estar cerca del paciente hace que se incumplan dichos requisitos.

CARACTERIZACIÓN DE LA INVENCIÓN

[0008] La presente invención busca resolver o reducir uno o más de los inconvenientes expuestos anteriormente mediante una incubadora como es reivindicada en la reivindicación 1. Realizaciones de la invención son establecidas en las reivindicaciones dependientes.

[0009] Un objeto de la invención es proporcionar una incubadora que incorpora un sistema de imagen para visualizar la posición de distintos tipos de sondas que se introducen en los neonatos, como pueden ser los sistemas de respiración asistida, de drenaje de líquidos o de alimentación.

[0010] Otro objeto de la invención es proporcionar un medio de recubrimiento para dichas sondas con el fin de incrementar el contraste entre el tejido biológico y las sondas introducidas en el mismo. [0011] Todavía otro objeto de la invención es proporcionar a la incubadora con un dispositivo que permite hacer imagen proyectiva o tomográfica, anatómica o funcional, en cualquier parte del cuerpo de un neonato.

[0012] Otro objeto de la invención es permitir el estudio de cualquier sujeto deseado que presentan problemas respiratorios, malformaciones cardiacas, digestivas, óseas, de partes blandas o similar.

[0013] Aun otro objeto de la invención es proporcionar un una técnica de imagen que, de forma sencilla y segura, visualice los pulmones, estructuras del corazón, vasos sanguíneos, partes blandas, huesos y el gas intraluminal en el tubo digestivo.

[0014] Otro objeto de la invención es proporcionar una incubadora comprendiendo un sistema de generación de imágenes basado en fotones de baja energía tal como luz, consecuentemente, sin efecto nocivo en el tejido biológico que se considera a estos efectos como un medio turbio. [0015] Todavía otro objeto de la invención es utilizar el sistema de generación de imágenes de forma repetitiva sin mover al sujeto sometido a estudio en la misma incubadora.

[0016] Aun otro objeto de la invención es dotar al sistema de imagen con un mecanismo de sincronismo tal que permita adquirir las imágenes bajo el control de dicha señal de sincronismo que vendrá generada por una señal de monitorización de alguna constante fisiológica, como podría ser la respiración o el pulso cardíaco, con el objeto de poder eliminar el movimiento originado por el desplazamiento de determinados órganos, en el caso del ejemplo pulmones y corazón, de tal forma que la imagen obtenida es de mayor nitidez al haber eliminado el movimiento como fuente de emborronamiento.

BREVE ENUNCIADO DE LAS FIGURAS

[0017] Una explicación más detallada de la invención se da en la siguiente descripción basada en las figuras adjuntas en las que:

[0018] la figura 1 muestra en un diagrama de bloques una incubadora de acuerdo a la invención;

[0019] la figura 2 muestra un sistema de brazos articulados en forma tipo C que comprende elementos detectores y emisores de la radiación no ionizante de acuerdo a la invención;

[0020] la figura 3 ilustra un sistema alternativo para el soporte de los elementos de iluminación y captación, en forma de disco rotativo, dejando espacio para alojar elementos propios de otra modalidad de imagen de acuerdo a la invención;

[0021] la figura 4 representa una forma de realizar una primera fuente de iluminación con medios para controlar la longitud de onda de la radiación no ionizante así como la posición a la que apunta de acuerdo a la invención;

[0022] la figura 5 muestra una vista en perspectiva de lo que sería el sistema completo integrado en una realización práctica, ilustrando la colocación del paciente, de los sistemas emisores y detectores, de los equipos de soporte vital del sujeto bajo estudio, y de toda la electrónica y electromecánica necesaria para el funcionamiento de la incubadora de acuerdo a la invención;

[0023] la figura 6 muestra una vista en alzado de la incubadora de acuerdo a la invención, y

[0024] la figura 7 muestra una vista tridimensional de la incubadora de acuerdo a la invención.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

[0025] A continuación, con referencia a la figura 1, se encuentra ilustrada un diagrama de bloques de una incubadora 19 que comprende un sistema de imagen 12, 13, 17 que permite obtener imágenes de un sujeto 11 sometido a estudio localizado dentro de una incubadora y sin utilizar radiación ionizante, la cual es nocivo para algunos sujetos 11 inmaduros y de corta edad.

[0026] La incubadora comprende un primer detector de radiación no ionizante 12, un primer emisor de radiación no ionizante 13, por ejemplo, láser de luz coherente, una camilla 14 de soporte para el sujeto 11 bajo estudio, siendo posible observarle a través de una ventana transparente a la radiación, un conjunto de equipos para soporte vital 15, comprendiendo al menos un control de temperatura, gases, monitorización cardiaca, respiratoria, extracción de líquidos, alimentación, etc.; un blindaje 16 de luz que evita que iluminaciones externas no deseadas alcancen los detectores o la muestra, contaminando de esta manera la medida; un segundo iluminador/detector de radiación no ionizante 17 funcionando en modo de reflexión que puede incorporar o no una fuente de luz propia adicional, por ejemplo, luz difusa; un soporte anti- vibratorio 18 para aislamiento del exterior.

[0027] El sistema de imagen suministra varios modos de funcionamiento, por ejemplo, el primer emisor 13 emite y recibe el primer receptor 12 y el segundo emisor/receptor 17. Otra opción de funcionamiento, es el primer emisor 13 emite y recibe el segundo emisor/receptor 17. También puede emitir el segundo emisor/receptor 17 y recibir el mismo. Una nueva modalidad de funcionamiento es que el segundo emisor/receptor 17 emite y recibe el primer receptor 12. [0028] El sistema de imagen 12, 13, 17 permite además la obtención de la localización de un instrumento que se puede desplazar dentro del cuerpo del sujeto 11 bajo estudio e inmovilizado dentro de la incubadora. Por lo tanto, es posible visualizar la posición de tipos de sondas diferentes que son susceptibles de ser introducidas dentro del cuerpo del sujeto bajo estudio. Dichas sondas pueden pertenecer a un sistema de respiración asistida, de monitorización de alguna señal fisiológica, de drenaje de líquidos, de alimentación o similar.

[0029] El sistema de imagen 12, 13, 17 utiliza radiación no ionizante, como puede ser ultrasonido, energía electromagnética en el rango de la luz visible y del infrarrojo, y en el rango de la radiofrecuencia, que a consecuencia de ser aplicada sobre sujetos tal como neonatos, y posteriormente detectadas por dispositivos dispuesto a tal propósito 12, 17, producen una imagen con información relevante para su diagnóstico o tratamiento.

[0030] El tipo de sujetos 11 sometido a estudio limita seriamente el tipo de tecnología que se puede utilizar para posicionar una sonda dentro de su cuerpo. Técnicas de imagen que usen radiación no ionizante permiten supervisar y asistir a neonatos en unidades de cuidados intensivos o en las de rehabilitación sin que su uso esté limitado por la dosis de radiación nociva no deseada.

[0031] El sistema de imagen 12, 13, 17 que incorpora la incubadora 19 genera mediante la primera fuente 13 fotones de energía no ionizante, a saber, medio iluminador en el rango de la luz desde el límite del ultravioleta hasta el infrarrojo lejano, que se proyectan sobre el sujeto 11 en estudio en el cual se introduce al menos una primera sonda.

[0032] Los fotones proyectados sobre el sujeto 11 son recibidos por el primer receptor 12, a saber, medio detector que convierte la energía de cada fotón reflejado, refractado o dispersado por el sujeto y la sonda en una señal eléctrica que es enviada a un medio de procesamiento de la señal de salida generada por el medio receptor 12, 17, el cual genera una imagen de proyección, tomográfica anatómica o funcional para ser visualizada en una primera pantalla tal como una pantalla de computadora.

[0033] El primer iluminador 13 y el primer detector 12 están ubicados en lados opuestos del sujeto 11 bajo estudio, por ejemplo, cuando se trabaja en modo transmisión. También podrían estar ambos en el mismo lado del sujeto en posiciones similares como por ejemplo se muestra en la figura 1, en la que el iluminador 13 se encuentra al lado del segundo detector 17, mientras que el primer receptor 12 se encuentra al otro lado, de forma simétrica o no, del sujeto 11 bajo estudio.

[0034] El sujeto 11 bajo estudio está soportado por la bandeja 14 incluida en la incubadora 19, que en el caso de estar funcionando en modo transmisión tendrá las propiedades ópticas adecuadas de máxima transmisión y mínima reflexión en función de las características físicas del primer iluminador utilizado 13.

[0035] Obviamente, el sujeto 11 está conectado al sistema de soporte vital 15 comprendido en la incubadora 19. Normalmente, las incubadoras tienen dicho equipo de soporte para el mantenimiento de las constantes vitales del sujeto. [0036] Dadas las características físicas del primer iluminador 13 y del primer detector 12, la incubadora 11 comprende un medio de cubiertas 16 para bloquear una posible fuente de luz exterior que interferiría en el haz de luz emitido por el primer iluminador 13, desvirtuando el proceso de detección.

[0037] Un sistema de supervisión incorporado por la incubadora permite supervisar mediante imagen, tal como vídeo, infrarrojo, estereoscópico, o similar, en tiempo real el estado del sujeto, pudiendo variar en función de la necesidad concreta de la implementación. Este sistema puede ser parte del propio detector o puede ser otro dispositivo independiente.

[0038] Una imagen anatómica se debe entender como aquélla cuya composición depende de la estructura o morfología física del sujeto bajo exploración, mientras que por imagen funcional se entiende como una imagen cuya composición obedece a un determinado proceso biológico, estático o dinámico, cuya organización y distribución espacial no tiene por qué corresponderse con una forma anatómica u orgánica determinada, y cuya fuente de contraste puede obedecer a un fenómeno endógeno o a un fenómeno producido por la presencia de algún tipo de trazador que ha sido previamente inyectado en el sujeto bajo estudio.

[0039] La utilización del sistema de imagen basado en fotones de energía no ionizante permite simplificar la construcción de la incubadora 19 que incorpora dicho sistema de imagen 12, 13, 17 ya que los requisitos que ha de cumplir en lo que se refiere a blindajes para restringir la radiación dispersa son menos exigentes que los que se derivarían de la utilización de un equipo de rayos X incorporado a la incubadora.

[0040] La visualización del interior del cuerpo de neonatos esta limitada por la dosis de rayos X, radiación ionizante, a la que se puede exponer al sujeto así como por la manipulación a la que se le puede someter.

[0041] La utilización de un equipo de imagen no ionizante permite incrementar la frecuencia de utilización del mismo aplicado al sujeto bajo estudio, asimismo, permite utilizar aplicaciones diferentes tal como imagen anatómica, imagen funcional y aplicar condiciones de exploración diferentes.

[0042] En relación ahora con la figura 2, el sujeto 11 soportado por la camilla 14 adaptada a su tamaño y geometría y con una ventana transparente a la radiación utilizada 21, está suspendido entre los extremos de un brazo 23 en forma tipo C en los que se alojan la primera fuente 13 de radiación no ionizante y el primer detector 12.

[0043] A su vez, el arco 23 tipo C puede rotar sobre una primera articulación 22 tipo rótula, mientras que la parte del arco 23 puede moverse telescópicamente sobre su parte simétrica permitiendo abrir o cerrar el arco 23. [0044] Todo este conjunto está a su vez soportado por una segunda articulación 24 tipo rótula motorizada que permite el giro sobre la base formada por el conjunto 25, 26, 18. Este conjunto soporte 25, 26, 18 comprende la base sólida antivibratoria 18 sobre la que un soporte 26 aloja un conjunto telescópico 25 que permiten regular la altura sobre el suelo del conjunto del arco 23, el primer iluminador 13 y el primer detector 12, proporcionando varios grados de libertad, entendido como grados de movimiento para ubicar el primer iluminado 13 y detector 12 en un amplio abanico de posiciones entre sí y con respecto al sujeto 11.

[0045] La figura 3, muestra un anillo 31 giratorio en el que el primer emisor 13 y el primer detector 12 de radiación no ionizante estar situados diametralmente opuestos de forma que el sujeto 11 y el soporte transparente 21 que lo sujeta queda en el centro de rotación del sistema 31, mientras que en el eje ortogonal al definido por el primer emisor 13 y el primer detector 12 se encuentra otro conjunto formado por un tercer y cuarto 32, 33 detectores de otro tipo de radiación, o un conjunto emisor y receptor de otro tipo de radiación distinta a la usada en el sistema primario, pudiendo ser este segundo tipo de radiación de cualquier naturaleza tal como electromagnética ionizante o no, o mecánica.

[0046] En la figura 4, se muestra una realización de la primera fuente de iluminación 13 con medios para controlar la longitud de onda de la radiación no ionizante así como la posición a la que apunta. [0047] La primera fuente 13 comprende un conjunto de láseres de distinta longitud de onda, es decir, un banco de distintos láseres 13a, 13b,..., 13n con sus respetivos obturadores 4 Ix que se enfocan en un dispositivo de orientación haz 44 mediante un conjunto de espejos 42, de forma que el sujeto bajo exploración 11 pueda ser explorado por el haz 43 mediante la deflexión de este. En el modo de funcionamiento de transmisión el soporte del paciente 21 incluye la correspondiente ventana.

[0048] Una vista en perspectiva es mostrada en la figura 5, donde el sujeto 11 se encuentra soportado por la cama 14 que tiene la ventana 16 transparente a la radiación y que puede ser desplazada mediante las guías 51. Un conjunto de anillos rotativos 52 soporta el primer emisor de luz 13 y el primer detector 12.

[0049] El sistema esta soportado en una superficie 18 que aisla de vibraciones del exterior, bajo la cual se alojan los módulos 55 de electrónica y electromecánica del sistema de imagen así como los de soporte vital y monitorización del sujeto.

[0050] Encima de la superficie 18 se dispone la pantalla 16 que aisla de la luz exterior al sujeto durante el tiempo de exploración, pantalla que puede ser retirada o retraída mediante el correspondiente mecanismo, de forma que permita el acceso al sujeto 11 por parte del personal sanitario. [0051] El sistema se controla mediante una pantalla táctil 54 en la que también se muestran los resultados para su visualización. Esta pantalla táctil puede ser reemplazada por un conjunto de pantalla normal más ratón y teclado, u otro tipo de interfaz de usuario.

[0052] La figura 6, muestra una vista lateral del conjunto representado en la figura 5. La figura 7 muestra una vista tridimensional del sujeto 11 sobre la cama 14 en el habitáculo interior de la incubadora 19.

[0053] Sistema de imagen médica de recién nacidos y lactantes utiliza fotones, radiación electromagnética, de energía no ionizante, coherente o no coherente, colimada o no colimada, y sus propiedades de transmisión y dispersión en tejido biológico, medios turbios, fluorescencia, luminiscencia o bioluminiscencia, aplica métodos de formación y reconstrucción de imagen, entre las que se pueden encontrar pero no están limitadas a, las técnicas de imagen proyectiva, tomográfica, modelado del sistema mediante cualquier tipo de ecuaciones tal como estadísticas, Maxwell, funciones de Green, etc., inversión del problema de reconstrucción para obtener imágenes tanto de proyección como tomográficas tridimensionales, bien estáticas o dinámicas, o de contraste cualquiera que sea el mecanismo usado para lograr dicho contraste, endógeno, exógeno, por procedimientos matemáticos de manipulación de datos adquiridos en distintos estados o momentos, etc. [0054] La realización y ejemplo establecido en esta memoria se presenta como la mejor explicación de la presente invención y su aplicación práctica y para permitir de ese modo que un experto en la técnica ponga en práctica y utilicen la invención. No obstante, el experto en la técnica reconocerá que la descripción y ejemplo anterior han sido presentados con el propósito de ilustrar y solamente como ejemplo.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Incubadora de imagen con radiación no ionizante para el mantenimiento de neonatos; caracterizado por qué comprende al menos un primer detector de radiación no ionizante (12), al menos un primer emisor de radiación no ionizante (13), una camilla (14) de soporte para un sujeto (11) bajo estudio, siendo posible observarle a través de una ventana transparente a la radiación, un conjunto de equipos para soporte vital (15), comprendiendo al menos un control de temperatura, gases, monitorización cardiaca, respiratoria, extracción de líquidos, alimentación; un medio de blindaje (16) de luz que evita interferencias de iluminaciones externas a la incubadora (11); al menos un segundo iluminador/detector de radiación no ionizante (17) funcionando en modo de reflexión que puede incorporar o no una fuente de luz propia adicional; un soporte anti- vibratorio (18) para aislamiento del exterior, que incluye además un sistema de imagen tal como proyectiva, tomográfica o ambas simultáneamente, que hace utiliza radiaciones no ionizantes en la banda del espectro electromagnético comprendidas entre la luz ultravioleta y el infrarrojo lejano, con el que se permite visualizar el sujeto (11) colocado en camilla (14) de manera que dicha visualización proyectiva y/o tomográfica es morfológica y/o funcional.

2. Incubadora de acuerdo a la reivindicación 1 ; caracterizado por qué el primer detector de radiación no ionizante (12), el primer emisor de radiación no ionizante (13), el medio de blindaje (16); el segundo iluminador/detector de radiación no ionizante (17) están adaptados para ser movibles con respeto al sujeto (11) bajo estudio, entre sí, o ambos.

3. Incubadora de acuerdo a la reivindicación 2; caracterizado por qué la incubadora (19) está adaptada para evitar alteraciones de las constantes vitales del sujeto (11) bajo estudio.

4. Incubadora de acuerdo a la reivindicación 3; caracterizado por qué la incubadora (19) comprende medios de rotación adaptados para que un conjunto de imagen registrar un conjunto de datos a modo de proyecciones que se procesan mediante un método de reconstrucción tomografía adaptado a las propiedades de la radiación utilizada.

5. Incubadora de acuerdo a la reivindicación 4; caracterizado por qué el contraste en una imagen obtenida está determinada por la distribución de un trazador previamente inyectado en el sujeto (11) de exploración.

6. Incubadora de acuerdo a la reivindicación 5; caracterizado por qué la incubadora (19) comprende una fuente de radiación coherente o no, colimada o no, multiespectral de forma que la respuesta del tejido bajo estudio es distinta a diferentes longitudes de onda, permitiendo generar imágenes en función de las distintas propiedad dependientes de la frecuencia.

7. Incubadora de acuerdo a la reivindicación 6; caracterizado por qué la incubadora (19) utiliza una combinación de técnicas de imagen mediante radiación electromagnética no ionizante con otra técnica de imagen médica, incluyendo radiaciones de energía electromagnética, ionizante o no, o energía mecánica tal como sonidos, ultrasonidos o similares.