BRPI0709234A2 - sistema guiado por imagem - Google Patents

sistema guiado por imagem Download PDF

Info

Publication number
BRPI0709234A2
BRPI0709234A2 BRPI0709234-2A BRPI0709234A BRPI0709234A2 BR PI0709234 A2 BRPI0709234 A2 BR PI0709234A2 BR PI0709234 A BRPI0709234 A BR PI0709234A BR PI0709234 A2 BRPI0709234 A2 BR PI0709234A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
image
patient
region
surgical instrument
detection system
Prior art date
Application number
BRPI0709234-2A
Other languages
English (en)
Inventor
Guy Shechter
Douglas Stanton
Original Assignee
Koninkl Philips Electronics Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninkl Philips Electronics Nv filed Critical Koninkl Philips Electronics Nv
Publication of BRPI0709234A2 publication Critical patent/BRPI0709234A2/pt

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046Tracking techniques
    • A61B2034/2055Optical tracking systems
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A61B2090/371Surgical systems with images on a monitor during operation with simultaneous use of two cameras
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A61B2090/373Surgical systems with images on a monitor during operation using light, e.g. by using optical scanners
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3937Visible markers
    • A61B2090/3945Active visible markers, e.g. light emitting diodes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)
  • Endoscopes (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

SISTEMA GUIADO POR IMAGEM. Um sistema de cirurgia guiado por imagem é exposto que inclui um sistema de detecção de posição que mede a posição de um instrumento cirúrgico e exibe visualmente o instrumento cirúrgico na sua correspondente posição em uma imagem CTou uma imagem MIRI. O sistema de detecção de posição é munido de um sistema indicador que mostra uma região para a qual o sistema de detecção de posição é sensível. De preferência, a unidade de câmera do sistema de detecção de posição incorpora pelo menos duas câmeras e dois lasers semicondutores para emitir feixes laser separados que se entrecruzam e geram um marcador visível dentro da região, cada um dos lasers semicondutores sendo montado sobre a unidade de câmera de tal maneira que cada um dos raios laser substancialmente trilha o eixo geométrico óptico de cada câmera.

Description

SISTEMA GUIADO POR IMAGEM"
A presente invenção refere a um sistema de cirurgia guiadopor imagem um vantajoso sistema de detecção de posição.
Um sistema de cirurgia guiado por imagem é conhecido dapatente US 5.389.101.
Sistemas de cirurgia guiados por imagem são genericamenteempregados para auxiliar o cirurgião a posicionar um instrumento cirúrgicodurante uma operação. Durante cirurgias complicadas é com freqüência muitodifícil ou mesmo impossível para o cirurgião ver diretamente onde no interiordo paciente, ele/ela desloca o instrumento cirúrgico. Sobre uma tela ou visor osistema de cirurgia guiado por imagem exibe ao cirurgião a posição de uminstrumento cirúrgico em relação à região onde a operação cirúrgica estásendo executada. Assim, o sistema de cirurgia guiado por imagem habilita ocirurgião a mover o instrumento cirúrgico no interior do paciente e fora davisão direta, sem risco de lesar partes vitais.
O sistema de detecção de posição do sistema de cirurgiaguiado por imagem conhecido inclui duas câmeras que captam imagens doinstrumento cirúrgico a partir de diferentes direções. O sistema de cirurgiaguiado por imagem inclui um processador de dados para derivar a posição noespaço do instrumento cirúrgico a partir de sinais de imagem provenientes deambas as câmeras. Durante a operação imagens que foram captadasanteriormente estão sendo exibidas ao cirurgião. Por exemplo, imagens detomografia computada (CT) ou imagens de ressonância magnética (MRI) queforam formadas antes da operação podem ser exibidas em um monitor. Oprocessador de dados calcula a correspondente posição do instrumentocirúrgico na imagem. Na imagem exibida a posição efetiva do instrumentocirúrgico é mostrada juntamente com uma imagem de uma região na qual oinstrumento cirúrgico é usado.
Um sistema de cirurgia guiado por imagem de preferência éempregado em neurocirurgia para mostrar ao cirurgião a posição doinstrumento cirúrgico no cérebro de um paciente que está operado.
Uma deficiência do sistema de cirurgia guiado por imagemconhecido é o fato de ser difícil saber quando o instrumento cirúrgicoultrapassou o campo de medição. Caso o instrumento tenha ultrapassado ocampo de medição, então o sistema de detecção de posição não será maiscapaz de detectar a posição do instrumento cirúrgico.
Em uma tentativa de superar este problema, o documento depatente US 5 954 648 apresenta um sistema aperfeiçoado de cirurgia guiadopor imagem que incorpora um sistema indicador que pode gerar uma fonte deluz, tal como de um laser semicondutor.
Todavia, problemas ainda persistem. As câmeras do sistema derastreamento óptico ou sistema de detecção de posição são usualmente pré-configuradas para que seus eixos geométricos ópticos convirjam a umadistância nominal de afastamento da câmera. Este ponto de convergênciaaproximadamente define o centro do campo de visão do sistema derastreamento óptico É difícil posicionar idealmente o sistema de câmera emum ambiente cirúrgico uma vez que é difícil determinar a localização docentro do campo de visão do sistema de rastreamento óptico.
Na prática, o sistema de rastreamento óptico é primeiramentemanualmente posicionado em uma posição aproximada, com uma orientaçãoinicial confrontando o espaço de trabalho desejado (isto é, regiãooperacional). Então o usuário (e.g. o cirurgião) procura rastrear objetos noespaço de trabalho desejado para testar se o espaço de trabalho está contidono campo de visão do sistema de rastreamento óptico (isto é, o campo demedição). Caso contrário, o usuário efetua um ajuste na posição e/ouorientação do sistema de rastreamento e executa outro teste. Estas iteraçõescontinuam até a orientação e posição do sistema de rastreamento ópticocomprovar ser satisfatórias.Também, o pedido de patente US n° 2005/0015099 Alpublicado em 20 de janeiro de 2005 apresenta um aparelho de medição deposição cirúrgica incluindo pelo menos dois raios laser para determinar aposição do instrumento cirúrgico. Todavia5 inexiste qualquer exposiçãoquanto a superar o problema de rapidamente assegurar que o campo de visãoda câmera e a região opcional substancialmente coincidam durante oprocedimento operatório.
Um dos objetivos da presente invenção é proporcionar umsistema cirúrgico guiado por imagem que inclui inter alia um sistema dedetecção de posição que pode ser exatamente dirigido para a região cirúrgica.
Este objetivo é alcançado por um sistema cirúrgico guiado porimagem de acordo com a presente invenção que é caracterizado pelo fato dosistema de detecção de posição ser munido de um sistema indicador dotado deuma pluralidade de lasers semicondutores, e.g., dois lasers semicondutorespara marcar uma região para a qual o sistema de detecção de posição ésensível.
A região operacional é um espaço em que o instrumentocirúrgico é movido durante o tratamento cirúrgico. O sistema indicadormostra, em relação à região operacional, a parte de espaço para a qual osistema de detecção de posição é sensível, isto é, o campo de medição dosistema de detecção. O campo de medição é a parte de espaço da qual aunidade de câmera capta imagens. O sistema de detecção de posição édirigido dispondo a unidade de câmera e a região operacional em relaçãorecíproca.
De preferência, a unidade de câmera é dirigida para a regiãooperacional, porém o paciente a ser operado também pode ser movido demodo a situar a região operacional dentro do campo de medição do sistema dedetecção de posição. O sistema indicador mostra se o campo de mediçãocorresponde de forma adequada ou não à região operacional. A unidade decâmera do sistema de detecção de posição é facilmente exatamentedirecionada pelo fato da região para a qual o sistema de detecção de posição ésensível, isto é, tal que o campo de medição substancialmente correspondacom a região operacional. Aqui, complicações que ocorreriam devido aoinstrumento cirúrgico deixar o campo de medição são facilmente evitadas.Isto reduz a tensão sobre o cirurgião realizando uma operação intricada.Outrossim, o sistema de cirurgia guiado de acordo com a presente invençãotorna desnecessário elaboradas operações de teste para dirigir exatamente aunidade de câmera antes de a cirurgia efetiva poder ser iniciada. O sistema decirurgia guiada de acordo com a presente invenção proporciona estasvantagens não somente para operações cirúrgica do cérebro ou medulaespinhal, porém, também em cirurgia relacionada com outras regiões e/ouórgãos anatômicos.
Uma modalidade preferencial de um sistema de cirurgiaguiado por imagem de acordo com a presente invenção é caracterizada, pelomenos em parte pelo fato do sistema indicador ser previsto para marcar ocentro da dita região.
Nas ditas modalidades típicas preferenciais, o sistemaindicador mostra o centro, que é uma posição substancialmente no meio, docampo de medição. O sistema de detecção de posição é exatamente dirigidopara a região de operação quando o centro mostrado pelo sistema indicador seenquadra substancialmente conjuntamente com o centro da regiãooperacional. Como uma alternativa, o sistema indicador é previsto paramostrar uma delimitação do campo de medição. Neste caso, o sistema dedetecção de posição é exatamente dirigido para a região operacional quandoos limites do campo de medição são mostrados circundar a região daoperação.
Outra modalidade preferencial de um sistema de cirurgiaguiado por imagem de acordo com a presente invenção é caracterizado, pelomenos em parte, pelo fato do sistema indicador ser previsto para prestar umainterpretação da dita região sobre um dispositivo de apresentação visual (display).
Uma interpretação da dita região sobre um campo dedispositivo de apresentação visual é, por exemplo, um centro mostrando acircunferência do campo de medição, ou um símbolo indicando o centro docampo de medição. A interpretação do campo de medição é tipicamenteexibida sobre o dispositivo de apresentação visual juntamente com a regiãooperacional. Assim, é fácil exatamente dirigir o sistema de detecção deposição de tal modo que o campo de medição corresponda à regiãooperacional. A saber, enquanto o sistema de detecção de posição está sendoalinhado, o campo de medição efetiva está sendo exibido conjuntamente coma região operacional. Assim, o dispositivo de apresentação visual mostracomo o campo de medição é colocado em correspondência com a regiãooperatória.
Nas modalidades típicas preferenciais em causa, o sistemaindicador é previsto para detectar uma fonte de luz que está situada na regiãooperatória em que o instrumento cirúrgico vai ser movido. Nas modalidadesde realização em causa, a unidade de câmera do sistema de detecção deposição é também genericamente empregada igualmente para detectar a fontede luz. Em vez de utilizar uma fonte de luz separada, o paciente objeto dacirurgia pode ser detectado. Naquele caso, de preferência uma câmerainfravermelha, que pode também ser a câmera do sistema de detecção deposição, é empregada. O sistema indicador é ainda previsto para exibir aimagem da fonte de luz ou o paciente propriamente dito sobre o dispositivo deapresentação visual (ou display). Quando o campo de medição nãocorresponde suficientemente à região de operação, então o sistema indicadornão será suscetível de detectar a fonte de luz ou o paciente. Quando existesomente pequena superposição do campo de medição com a regiãooperacional, então a fonte de luz ou o paciente serão detectados dentro de umaregião periférica do campo de medição.
Outra modalidade preferencial de um sistema de cirurgiaguiado por imagem de acordo com a presente invenção distingue-se, pelomenos em parte, pelo fato do sistema indicador ser previsto para gerar ummarcador visível (isto é, o ponto de interseção de dois raios laser) em umaregião de interesse.
O marcador visível mostra onde o campo de medição se situa.Particularmente, o marcador visível mostra o centro do campo de medição.Assim, a localização do campo de medição é indicada.
Outra modalidade preferencial de um sistema de cirurgiaguiado por imagem de acordo com a presente invenção é caracterizada, pelomenos em parte, pelo fato do sistema indicador compreender dois laserssemicondutores para emitir feixes laser separados que se entrecruzam e geraum marcador visível dentro da região de medição, cada um dos laserssemicondutores sendo montado sobre a unidade de câmera de tal forma quecada um dos feixes de laser substancialmente trilharia o eixo óptico de cadacâmera.
Os feixes de luz laser de interseção incidem sobre a regiãooperacional e geram um ponto de luz que forma um marcador visível. Depreferência, o ponto de interseção dos feixes de luz laser está localizado ηcentro do campo de medição. O ponto de luz mostra o centro do campo demedição na região de operação. Por exemplo, quando o sistema de cirurgiaguiado por imagem é empregado em cirurgia do cérebro, o sistema dedetecção de posição é exatamente dirigido quando o ponto de luz incide emuma posição apropriada da cabeça do paciente. As ditas posições apropriadasincluem, por exemplo, o centro da cabeça do paciente, ou uma posiçãoligeiramente acima do centro. O cirurgião ou um assistente que selecionaposição onde o ponto de luz deve incidir leva em conta a região vai serrealizada. Outrossim, é evitado que o campo de medição da unidade decâmera seja obstruído por qualquer equipamento que esteja situado contíguoao sistema de cirurgia guiado por imagem.
Um laser semicondutor emite um estreito feixe de luz. Alémdisso, um laser semicondutor é genericamente de custo relativamenteeconômico e tem um baixo consumo de energia. De preferência, um lasersemicondutor Classe 1 é empregado que é inócuo para o paciente e a equipe eque emite luz visível.
Estes e outros aspectos da presente invenção são explanadosem maior de talhe com referência as modalidades que se seguem e comreferência ao desenho.
Para auxiliar aqueles versados na técnica no confeccionar efazer uso do sistema exposto, referência é feita à figura apensa.
O desenho compreende uma figura que mostra um diagramaesquemático de um sistema de cirurgia guiado por imagem de acordo com ainvenção.
A figura mostra um diagrama esquemático de um sistema decirurgia guiado por imagem típico de acordo com a presente invenção. Osistema de cirurgia guiado por imagem inclui um sistema de detecção deposição que compreende uma unidade de câmera 1 com pelo menos duascâmeras 10 e um processador de dados 2. As câmeras captam imagensprovenientes de diferentes direções de um instrumento cirúrgico 11. Porexemplo, a unidade de câmera incorpora dois sensores de imagem CCDmontados sobre uma armação rígida. A armação é móvel de modo a dirigir ossensores CCD para a região de operação. Os sinais de imagem provenientesde câmeras separadas, ou sinais de imagem subseqüentes provenientes dascâmeras, porém, de sucessivas posições de câmera, são fornecidos aoprocessador de dados 2. Para aquela finalidade, a unidade de câmera 1 éacoplada com o processador de dados 2 por intermédio de um cabo 17. Oprocessador de dados 2 inclui um computador 21 que, na base dos sinais deimagem, computa uma posição do instrumento cirúrgico em relação aopaciente 12 que está sendo submetido a uma operação cirúrgica. Oprocessador de imagem 22 é incorporado no processador de dados 2. 0instrumento cirúrgico é equipado com diodos emissores de luz ouinfravermelhos 13 (LEDs ou IREDs) que emite radiação para a qual ascâmeras 10 são sensíveis. O computador 21 também computa acorrespondente posição do instrumento cirúrgico 11 em uma imagemanteriormente gerada, tal como uma imagem CT ou uma imagem MRL Osdados CT e/ou os dados MRI são armazenados em uma unidade de memória 23.
Nos dados de imagem, marcadores de confiança têm a suaimagem representada que são situadas em posições específicas sobre opaciente. Por exemplo, marcadores condutivos ou suscetíveis a MR sãoaplicados nas orelhas, nariz e fronte do paciente. No início da operação osmarcadores de confiança são indicados com um instrumento cirúrgicocarregado com LEDs ou IREDs e suas posições no espaço sã medidas pelosistema de detecção de posição. O computador 21 calcula a matriz detransformação que conecta as posições dos marcadores de confiança com ascorrespondentes posições das imagens dos marcadores na imagemanteriormente gerada. Esta matriz de transformação é subseqüentementeusada para computar uma correspondente posição na imagem para qualquerposição arbitrária em espaço na região operacional efetiva.
Os dados provenientes da unidade de memória 23 sãofornecidos ao processador de imagem 22. Os dados de posição computadospelo computador 21 também são fornecidos ao processador de imagem 22. Ocomputador 21 pode ser alternativamente programado para calcular ascoordenadas da posição do instrumento cirúrgico com respeito ao sistema dereferência fixo, a seguir o processador de imagem 22 é disposto paraconverter aquelas coordenadas na correspondente posição na imagem. 0processador de imagem é adicionalmente previsto para selecionar umconjunto apropriado de dados de imagem na base da posição do instrumentocirúrgico. Um conjunto apropriado deste tipo, e.g., representa dados deimagem CT ou MRI de uma fatia específica através da região operacional. Oprocessador de imagem 22 gera um sinal de imagem que combina os dados deimagem anteriormente gerados com a correspondente posição do instrumentocirúrgico. Em uma interpretação das informações de imagem anteriormentegerada, também a correspondente posição do instrumento cirúrgico é exibida.
Assim, o cirurgião 7 que manipula o instrumento cirúrgico 11pode ver a posição efetiva do instrumento cirúrgico 11 na região operacionalsobre o dispositivo de apresentação visual 5, e.g. uma imagem CT é mostradacom uma imagem 8 do instrumento na correspondente positiva na imagemCT. Assim, a posição do instrumento cirúrgico na região operacional émostrada sobre o dispositivo de apresentação visual 5. O dispositivo deapresentação visual e, e.g. um monitor que inclui um tubo de raios catódicos,porém uma tela de apresentação visual LCD pode ser usada igualmente.
A unidade de câmera 1 inclui um sistema indicador que, porexemplo, inclui dois lasers semicondutores 3. Os lasers semicondutores 3 sãocada um montado sobre a unidade de câmera adjacente às câmeras 10, eposicionado e orientado de forma que os feixes de laser emitidos seaproximarão e trilharão o eixo geométrico óptico de cada câmera e seentrecruzam, desse modo gerando no ponto de interseção um marcador visíveldentro do campo de medição. Cada laser semicondutor emite um feixe de luzestreito através do campo de medição da unidade de câmera. Assim, o sistemada presente invenção simplifica o estabelecimento do sistema de detecção deposição em um ambiente cirúrgico/medicinal. O usuário/cirurgião poderapidamente observar o ponto de interseção dos feixes laser e posicionar aunidade de câmera do sistema de detecção de posição (isto é, sistema derastreamento óptico) de forma que o ponto de interseção 6 seja localizadosobre o corpo do paciente na região operacional, assegurando o campo demedição das câmeras substancialmente se superponha à região operacional.Para dirigir exatamente a unidade de câmera de modo que o campo demedição da câmeras cubra a região operacional, o ponto de luz 6 éposicionado no centro da região operacional
Desta maneira, é obtido que o campo de medição se estendaaproximadamente na mesma extensão em todas as direções a partir do centroda região operacional. Assim, o risco de que o instrumento cirúrgico sejamovido além do campo de medição da unidade de câmera ésignificativamente reduzido e/ou completamente reduzido. Outrossim, éevitado que o campo de medição da unidade de câmera seja obstruído porqualquer equipamento que esteja situado próximo do sistema de cirurgiaguiado por imagem. Isto é, caso determinado equipamento seja situado entre aunidade de câmera e a região de operação, então os feixes laser entrecruzadosgeram o ponto de luz 6 sobre o equipamento mais exatamente do que sobre opaciente. Assim, a pessoa que dirige a unidade de câmera percebe de imediatoque o equipamento está bloqueando o campo de medição da unidade decâmera e que o equipamento deve ser reorientado antes da iniciação dacirurgia.
Adicionalmente, o sistema indicador pode incluir uma fonte deradiação 4 que seja posicionada na região operacional. Com as câmeras IOafonte de radiação 4 é observada. Os sinais de imagem das câmeras sãoprocessados pelo computador 21 e pelo processador de imagem 22. Umaimagem 4 da fonte de radiação é exibida sobre o dispositivo de apresentaçãovisual 5. De preferência, o processador de imagem 22 e o monitor 5 sãodispostos de tal maneira que o centro do campo de medição da unidade decâmera 1 é exibido no centro da tela de apresentação visual do monitor 5.
Então, a unidade de câmera 1 é exatamente direcionada quando a fonte deradiação 4 tem a sua imagem apresentada no centro da tela de exibição. Depreferência, um diodo emissor de raios infravermelhos (IRED) é empregadocomo uma fonte de radiação, este IRED emitindo radiação infravermelha paraa qual as câmeras 10 são substancialmente sensíveis. Em vez de um IREDseparado, também o paciente propriamente dito pode ser empregado. Naquelecaso, as câmeras 10 captam imagens infravermelhas do paciente que sãoexibidas sobre o monitor.
Sistemas de detecção de posição ou sistemas de rastreamentoóptico são usados para localizar objetos no espaço. Duas ou mais câmerasobservam o objeto alvo e triangulam sua posição no espaço tridimensional(3D). Os produtos comerciais incluem o "Polaris & Certus Systems"produzidos pela Northern Digital Inc., Waterloo, Ontário, Canadá. Estessistemas têm um campo de visão limitado. Na prática,tem-se de estabelecer osistema de rastreamento de forma que seu campo de visão cubra o ambientede trabalho contemplado. Por exemplo, presuma-se que se deseje rastrear aposição de um laparoscópio e/ou endoscópio sendo inserido no abdômen deum paciente em um sítio cirúrgico. O sistema de rastreamento óptico teria deser posicionado em um local tal que seu campo de visão cubra a área em tornodo abdômen do paciente. Assim, este problema de posicionamento é superadode acordo com a invenção aqui exposta.
Considere-se o uso do sistema guiado por imagem da invençãoaqui para a biópsia de um tumor em um fígado humano. O sistema dedetecção de posição seria usado para rastrear o paciente e a posição da agulhada biópsia. O usuário ativaria os lasers e buscaria pelo ponto em que os raioslaser se entrecruzam. O usuário então passa então a orientar e reposicionar osistema de detecção de posição de forma que o ponto de interseção coincidacom a posição do fígado do paciente. Assim, o fígado do paciente poderia serrapidamente posicionado no centro do campo de visão do sistema de detecçãode posição.Outros exemplos de uso do sistema guiado por imagem dapresente invenção incluem o posicionar e/ou orientar o uso de agulhas oucateteres medicinais, e o uso com sistemas de formação de imagens de raio-Xrotativos e transdutores de ultra-som portáteis.
Embora o sistema de detecção de posição tenha sido descritoprecedentemente utilizando um sistema óptico incorporando uma unidade decâmera como uma modalidade dos dispositivos receptores para receber umsinal do objeto cuja posição está sendo rastreada, é contemplado dentro daestrutura da presente invenção que outros dispositivos receptores podemtambém ser usados que são bem conhecidos dentro da técnica. Por exemplo,além de câmera para receber sinais visuais ou ópticos, os ditos dispositivosreceptores para formação de imagem podem receber sinais ultra-sônicos(veja-se, p.ex. as patentes US 5.563.346 e US 5.511.423) sinais magnéticos oueletromagnéticos (veja-se, e.g. as patentes US 7.003.342; 6.990.417 e6.856.823) e sinais de radiofreqüência (RF) (veja-se patente US 6.762.600).
Embora a presente invenção tenha sido descrita com respeito amodalidades específicas da mesma, será reconhecido por aqueles versados natécnica que muitas modificações, otimizações e/ou variações podem serrealizadas sem se afastar do espírito e âmbito da invenção. Por conseguinte, émanifestadamente proposto que a invenção seja limitada somente pelo âmbitodas reivindicações e seus equivalentes.

Claims (6)

1. Sistema guiado por imagem, caracterizado pelo fato de quecompreende:um sistema de detecção de posição para detectar uma posiçãode um instrumento cirúrgico em uma região de operação de um paciente a seroperado, o sistema de detecção de posição compreendendo um dispositivoreceptor para captar sinais, uma unidade de memória para armazenar umaimagem de um paciente, e dispositivos processadores de dados para processarsinais provenientes dos dispositivos receptores para detectar a posição doinstrumento cirúrgico e para superpor uma posição detectada do instrumentocirúrgico sobre a imagem armazenada sobre a imagem armazenada sobre aimagem armazenada do paciente;um dispositivo indicador para marcar uma região de mediçãoda região de operação, o sistema de detecção de posição sendo sensível naregião de medição, no qual o sistema indicador compreende dois laserssemicondutores para emitir feixes laser separados que se entrecruzam e geraum marcador visível dentro da região de medição, cada um dos laserssemicondutores sendo montado em estreita proximidade dos dispositivosreceptores de tal modo que cada um dos feixes laser substancialmente rastreiao eixo geométrico receptor de sinal dos dispositivos receptores; eum dispositivo de apresentação visual para exibir a imagemarmazenada do paciente com a posição detectada superposta do instrumentocirúrgico.
2. Sistema guiado por imagem de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:um sistema de detecção de posição para detectar uma posiçãode um instrumento cirúrgico em uma região de operação de um paciente a seroperado, o sistema de detecção de posição compreendendo uma unidade decâmera tendo pelo menos duas câmeras para captar sinais de imagem, umaunidade de memória para armazenar uma imagem de um paciente, edispositivos processadores de dados para processar sinais de imagemprovenientes da unidade de câmera e detectar a posição do instrumentocirúrgico e para superpor uma posição detectada do instrumento cirúrgicosobre a imagem armazenada do paciente;um sistema indicador para marcar uma região de medição daregião operacional, o sistema de detecção de posição sendo sensível na regiãode medição; no qual o sistema indicador compreende dois laserssemicondutores para emitir feixes laser separados que se entrecruzam e geramum marcador visível dentro da região de medição, cada um dos laserssemicondutores sendo montado sobre a unidade de câmera de tal modo quecada um dos feixes laser substancialmente trilha o eixo geométrico óptico decada câmera;e uma unidade de apresentação visual para exibir a imagemarmazenada do paciente com a posição detectada superposta do instrumentocirúrgico.
3. Sistema guiado por imagem de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que o marcador visível é gerado no centro daregião de medição.
4. Sistema guiado por imagem de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que os dispositivos processadores de dadosdevem também superpor um sinal indicando o centro da região de mediçãosobre a imagem armazenada do paciente.
5. Sistema guiado por imagem de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que os dispositivos processadores de dadosdevem também superpor um contorno indicando a circunferência da região demedição sobre a imagem armazenada do paciente.
6. Sistema guiado por imagem de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que o sistema indicador adicionalmentecompreende dispositivos para detectar uma imagem corrente do paciente, e noqual os dispositivos processadores de dados serem também para superpor aimagem corrente do paciente sobre a imagem armazenada do paciente.
BRPI0709234-2A 2006-03-31 2007-03-19 sistema guiado por imagem BRPI0709234A2 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US78844106P 2006-03-31 2006-03-31
US60/788441 2006-03-31
PCT/IB2007/050955 WO2007113713A2 (en) 2006-03-31 2007-03-19 Image guided surgery system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BRPI0709234A2 true BRPI0709234A2 (pt) 2011-06-28

Family

ID=38460598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BRPI0709234-2A BRPI0709234A2 (pt) 2006-03-31 2007-03-19 sistema guiado por imagem

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20090124891A1 (pt)
EP (1) EP2004083A2 (pt)
JP (1) JP2009531113A (pt)
KR (1) KR20080111020A (pt)
CN (1) CN101410070B (pt)
BR (1) BRPI0709234A2 (pt)
RU (1) RU2434600C2 (pt)
TW (1) TW200812543A (pt)
WO (1) WO2007113713A2 (pt)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8560047B2 (en) 2006-06-16 2013-10-15 Board Of Regents Of The University Of Nebraska Method and apparatus for computer aided surgery
FR2917598B1 (fr) * 2007-06-19 2010-04-02 Medtech Plateforme robotisee multi-applicative pour la neurochirurgie et procede de recalage
DE102007055205A1 (de) * 2007-11-19 2009-05-20 Kuka Roboter Gmbh Verfahren zum Ermitteln eines Aufstellortes und zum Aufstellen einer Erfassungsvorrichtung eines Navigationssystems
EP2179703B1 (de) * 2008-10-21 2012-03-28 BrainLAB AG Integration von chirurgischem Instrument und Anzeigevorrichtung zur Unterstützung der bildgeführten Chirurgie
DE102009042712B4 (de) * 2009-09-23 2015-02-19 Surgiceye Gmbh Wiedergabesystem und Verfahren zum Wiedergeben einer Operations-Umgebung
FR2963693B1 (fr) 2010-08-04 2013-05-03 Medtech Procede d'acquisition automatise et assiste de surfaces anatomiques
WO2012094426A2 (en) 2011-01-04 2012-07-12 Schwartz Alan N Gel-based seals and fixation devices and associated systems and methods
US9521966B2 (en) 2012-05-17 2016-12-20 Alan N. Schwartz Localization of the parathyroid
US11045246B1 (en) 2011-01-04 2021-06-29 Alan N. Schwartz Apparatus for effecting feedback of vaginal cavity physiology
US9498231B2 (en) 2011-06-27 2016-11-22 Board Of Regents Of The University Of Nebraska On-board tool tracking system and methods of computer assisted surgery
US11911117B2 (en) 2011-06-27 2024-02-27 Board Of Regents Of The University Of Nebraska On-board tool tracking system and methods of computer assisted surgery
WO2013052187A2 (en) 2011-06-27 2013-04-11 Board Of Regents Of The University Of Nebraska On-board tool tracking system and methods of computer assisted surgery
WO2013013142A1 (en) * 2011-07-21 2013-01-24 The Research Foundation Of State University Of New York System and method for ct-guided needle biopsy
WO2013044166A1 (en) 2011-09-23 2013-03-28 Schwartz Alan N Non-invasive and minimally invasive and tightly targeted minimally invasive therapy methods and devices for parathyroid treatment
US9107737B2 (en) 2011-11-21 2015-08-18 Alan Schwartz Goggles with facial conforming eyepieces
FR2983059B1 (fr) 2011-11-30 2014-11-28 Medtech Procede assiste par robotique de positionnement d'instrument chirurgical par rapport au corps d'un patient et dispositif de mise en oeuvre.
CN104039260B (zh) * 2012-01-03 2017-12-19 皇家飞利浦有限公司 位置确定装置
US10105149B2 (en) 2013-03-15 2018-10-23 Board Of Regents Of The University Of Nebraska On-board tool tracking system and methods of computer assisted surgery
US10292773B2 (en) 2013-12-10 2019-05-21 Koninklijke Philips N.V. Position determination system
US11007014B2 (en) * 2015-12-18 2021-05-18 Koninklijke Philips N.V. Medical instrument tracking
CN108472090B (zh) * 2015-12-29 2021-06-18 皇家飞利浦有限公司 用于控制外科手术机器人的系统、控制单元和方法
RU187374U1 (ru) * 2018-06-21 2019-03-04 Сергей Алексеевич Вачев Трубчатый проводник для позиционирования зажима-аблятора при выполнении радиочастотной фрагментации левого предсердия
US20210327089A1 (en) * 2018-08-27 2021-10-21 Ying Ji Method for Measuring Positions
CA3111325C (en) * 2018-09-05 2024-02-06 Zimmer Biomet CMF and Thoracic, LLC Fiducial marker with feedback for robotic surgery
KR102200161B1 (ko) * 2018-11-05 2021-01-07 상명대학교산학협력단 피듀셜 마커 영상 생성 장치 및 방법
US20210196098A1 (en) * 2019-12-30 2021-07-01 Ethicon Llc Surgical system control based on multiple sensed parameters
US12042944B2 (en) * 2020-03-30 2024-07-23 Depuy Ireland Unlimited Company Robotic surgical system with graphical user interface
RU2757991C2 (ru) * 2020-07-06 2021-10-25 Общество с ограниченной ответственностью "Толикети" Способ автоматизированного управления роботизированным операционным экзоскопом
WO2022047720A1 (en) * 2020-09-04 2022-03-10 Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. Systems and methods for assisting in placing surgical instrument into subject
DE102022205662B3 (de) 2022-06-02 2023-07-06 Siemens Healthcare Gmbh System zum Positionieren eines medizinischen Objekts in einer Solltiefe und Verfahren zum Aussenden einer Lichtverteilung

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5086401A (en) * 1990-05-11 1992-02-04 International Business Machines Corporation Image-directed robotic system for precise robotic surgery including redundant consistency checking
US5389101A (en) * 1992-04-21 1995-02-14 University Of Utah Apparatus and method for photogrammetric surgical localization
US5511423A (en) * 1993-07-13 1996-04-30 Hitachi Medical Corporation Ultrasonic diagnostic apparatuses and methods therefor
RU2090157C1 (ru) * 1993-07-14 1997-09-20 Конструкторское бюро приборостроения Лазерный хирургический аппарат
DE4405504B4 (de) * 1994-02-21 2008-10-16 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Abbilden eines Objekts mit einem 2-D-Ultraschallarray
US5999840A (en) * 1994-09-01 1999-12-07 Massachusetts Institute Of Technology System and method of registration of three-dimensional data sets
US5954648A (en) * 1996-04-29 1999-09-21 U.S. Philips Corporation Image guided surgery system
DE29724767U1 (de) * 1997-10-01 2004-01-08 Siemens Ag Medizinische Einrichtung mit einer Vorrichtung zum Erfassen der Position zumindest eines sich in einem Raum befindenden Objektes
RU2181034C2 (ru) * 1998-07-06 2002-04-10 Товарищество с ограниченной ответственностью научно-производственная фирма "МГМ" Устройство для рассечения биологической ткани
US20050105772A1 (en) * 1998-08-10 2005-05-19 Nestor Voronka Optical body tracker
US6187018B1 (en) * 1999-10-27 2001-02-13 Z-Kat, Inc. Auto positioner
US20010034530A1 (en) * 2000-01-27 2001-10-25 Malackowski Donald W. Surgery system
US6460001B1 (en) * 2000-03-29 2002-10-01 Advantest Corporation Apparatus for and method of measuring a peak jitter
US6990368B2 (en) * 2002-04-04 2006-01-24 Surgical Navigation Technologies, Inc. Method and apparatus for virtual digital subtraction angiography
US6856823B2 (en) * 2002-06-18 2005-02-15 Ascension Technology Corporation Spiral magnetic transmitter for position measurement system
US7003342B2 (en) * 2003-06-02 2006-02-21 Biosense Webster, Inc. Catheter and method for mapping a pulmonary vein
US20050020909A1 (en) * 2003-07-10 2005-01-27 Moctezuma De La Barrera Jose Luis Display device for surgery and method for using the same
JP4329431B2 (ja) * 2003-07-14 2009-09-09 株式会社日立製作所 位置計測装置
US7657298B2 (en) * 2004-03-11 2010-02-02 Stryker Leibinger Gmbh & Co. Kg System, device, and method for determining a position of an object
DE602005021249D1 (de) * 2004-12-09 2010-06-24 Stryker Corp Drahtloses system zur bereitstellung von instrumenten- und implantatdaten an ein chirurgisches navigationsgerät
DE602005007509D1 (de) * 2005-11-24 2008-07-24 Brainlab Ag Medizinisches Referenzierungssystem mit gamma-Kamera
DK1968703T3 (en) * 2005-12-28 2018-09-03 Pt Stabilisation Ab Method and system for compensating a self-caused tissue displacement
US9636188B2 (en) * 2006-03-24 2017-05-02 Stryker Corporation System and method for 3-D tracking of surgical instrument in relation to patient body
AU2007254159B2 (en) * 2006-05-19 2013-07-04 Mako Surgical Corp. System and method for verifying calibration of a surgical device
US7594933B2 (en) * 2006-08-08 2009-09-29 Aesculap Ag Method and apparatus for positioning a bone prosthesis using a localization system
DE102007019827A1 (de) * 2007-04-26 2008-11-06 Siemens Ag System und Verfahren zur Ermittlung der Position eines Instruments

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008143211A (ru) 2010-05-10
EP2004083A2 (en) 2008-12-24
JP2009531113A (ja) 2009-09-03
WO2007113713A3 (en) 2007-11-29
US20090124891A1 (en) 2009-05-14
CN101410070A (zh) 2009-04-15
WO2007113713A2 (en) 2007-10-11
CN101410070B (zh) 2012-07-04
KR20080111020A (ko) 2008-12-22
TW200812543A (en) 2008-03-16
RU2434600C2 (ru) 2011-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BRPI0709234A2 (pt) sistema guiado por imagem
JP3792257B2 (ja) 画像誘導手術システム
US20200375663A1 (en) Computed tomography system
US10932689B2 (en) Model registration system and method
EP1545365B1 (en) Medical device positioning system
US6678546B2 (en) Medical instrument guidance using stereo radiolocation
US6317616B1 (en) Method and system to facilitate image guided surgery
JPH11509456A (ja) 画像誘導手術システム
US20050182316A1 (en) Method and system for localizing a medical tool
US20170296136A1 (en) System and method for automatically determining calibration parameters of a fluoroscope
US20040127788A1 (en) Image guided interventional method and apparatus
KR20220100613A (ko) 의료 기기의 삽입 지점을 재현하기 위한 방법 및 시스템
KR20160069180A (ko) 중재시술 로봇용 공간정합 시스템
US20130041266A1 (en) System and Method for Indicating Positioning of an Internal Anatomical Feature
KR20210152488A (ko) 환자의 호흡 주기의 순간을 결정하기 위한 동기화 디바이스와 방법, 및 의료용 로봇을 포함하는 조립체
CN111870343A (zh) 手术机器人系统
von Jako et al. A novel accurate minioptical tracking system for percutaneous needle placement

Legal Events

Date Code Title Description
B25D Requested change of name of applicant approved

Owner name: KONINKLIJKE PHILIPS N. V. (NL)

B25G Requested change of headquarter approved

Owner name: KONINKLIJKE PHILIPS N. V. (NL)

B08F Application dismissed because of non-payment of annual fees [chapter 8.6 patent gazette]

Free format text: REFERENTE A 10A ANUIDADE.

B08K Patent lapsed as no evidence of payment of the annual fee has been furnished to inpi [chapter 8.11 patent gazette]
B15K Others concerning applications: alteration of classification

Free format text: PROCEDIMENTO AUTOMATICO DE RECLASSIFICACAO. A CLASSIFICACAO IPC ANTERIOR ERA A61B 19/00.

Ipc: A61B 90/00 (2016.01), A61B 34/20 (2016.01), A61B 3

Ipc: A61B 90/00 (2016.01), A61B 34/20 (2016.01), A61B 3