ES2256598T3

ES2256598T3 - Sistema para realizar biopsia y ablacion quirurgica de un tumor y otras anomalias fisicas.

Info

Publication number: ES2256598T3
Application number: ES03001438T
Authority: ES
Inventors: Ivan Vesely
Original assignee: Sonometrics Corp
Current assignee: Sonometrics Corp
Priority date: 1997-03-11
Filing date: 1998-03-11
Publication date: 2006-07-16
Anticipated expiration: 2018-03-11
Also published as: EP0998238A1; DE69818828D1; JP2000512189A; WO1998040026A1; DE69832425T2; DE69818828T2; EP1306060A1; US5868673A; AU7072898A; EP1306060B1; ATE251424T1; DE69832425D1; EP0998238B1; ATE309757T1; JP3415164B2

Abstract

Sistema para llevar a cabo una intervención quirúrgica en una anomalía de una estructura corporal con fines de biopsia o extirpación, comprendiendo una pluralidad de medios de transductor de referencia (90) montados en posiciones fijas sobre una estructura corporal para proporcionar una trama de referencia (1012); unos medios para obtener una imagen modelo de la estructura corporal (1014); unos medios de registro (1016) para registrar la trama de referencia con la imagen modelo para obtener una escena en 3-dimensiones; unos medios de manguito (70) rastreables que pueden ser localizados en el emplazamiento de una anomalía asociada para identificar el emplazamiento de la anomalía asociada; unos medios de visualización (1022) adaptados para visualizar la posición del medio de manguito rastreable dentro de la escena de 3 dimensiones para localizar los medios de manguito en el emplazamiento de la anomalia asociada; y unos primeros medios instrumentales (100) adaptados para llevar a cabo una intervención quirúrgica en el emplazamiento de la anomalía asociada, pudiendo los primeros medios instrumentos ser localizados en el emplazamiento de la anomalía asociada situando los primeros medios instrumentales en el interior de los medios de manguito; caracterizado porque dichos primeros medios instrumentales (100) y dichos medios de manguito (70) rastreables están configurados para el desplazamiento relativo entre sí para posibilitar el emplazamiento de dichos medios instrumentales (100) a través de dichos medios de manguito (70) en dicho emplazamiento de la anomalía asociada y para la retracción subsecuente de los medios de manguito (70) para posibilitar la realización de la intervención quirúrgica en el emplazamiento de la anomalía asociada.

Description

Sistema para realizar biopsia y ablación quirúrgica de un tumor y otras anomalías físicas.

La presente invención se refiere, en general, a un sistema para llevar a cabo una intervención quirúrgica sobre una estructura corporal (por ejemplo una mama, el hígado, el páncreas, el riñón, el útero u otro órgano sólido), y más concretamente a un sistema para detectar un instrumento dentro de una estructura corporal, marcando la localización de un tumor, y efectuando una biopsia o destruyendo el tumor.

Antecedentes de la invención

Las biopsias de mama se llevan a cabo actualmente utilizando un dispositivo conocido como Sistema de Biopsia del Núcleo [Core Biopsy System]. El Sistema de Biopsia del Núcleo primeramente obtiene una estereomamografia de una mama de una paciente, mientras la mama es inmovilizada comprimiéndola entre dos placas, y utiliza estas dos imágenes para calcular las coordenadas de 3-D del tumor sospechoso. Una aguja es entonces propulsada dentro de la mama y se obtiene una biopsia del tumor sospechoso. Si la biopsia es positiva, entonces al paciente se le reserva una fecha para la extirpación del tumor. Debe destacarse que antes de que comience el procedimiento de biopsia, el tumor necesita ser manualmente identificado por un radiólogo.

La intervención quirúrgica genéricamente se desarrolla del siguiente modo. Se somete a un paciente a una mamografía multiplano, el radiólogo examina la película, y a continuación inserta un alambre dentro de la mama de forma que punce el tumor. Este procedimiento es visualizado utilizando una representación en imágenes por rayos x repetitiva. Mas recientemente, el sistema de representación en imágenes esterotáctico de la mama ha sido utilizado para localizar el tumor, con más precisión y ayudar en la inserción del alambre. El paciente es a continuación enviado al quirófano, y la mama es preparada para la intervención quirúrgica mediante la aplicación de un esterilizante tópico. El cirujano abre la mama cortándola, siguiendo el alambre hasta que la lesión es localizada y extirpada.

Uno de los factores indeseables del procedimiento anterior es la presencia de un largo alambre que atraviesa la mama durante muchas horas durante el periodo de tiempo mientras se espera la intervención quirúrgica. Esto es altamente traumático e indeseable para la paciente. En segundo lugar, durante la intervención quirúrgica el cirujano debe seguir el alambre por el interior de la mama. Debido a que ésta pueda no ser la trayectoria óptima, el cirujano prácticamente normalmente prefiere plantearse una trayectoria de entrada independientemente del alambre, o eliminar por completo el alambre. Esto puede llevarse a cabo únicamente si la localización de la lesión dentro de la mama puede identificarse utilizando un sistema que tome en consideración la deformabilidad inherente del tejido mamario. Debe apreciarse que el problema asociado con la deformabilidad del tejido mamario se aplica igualmente a otras estructuras corporales fácilmente deformables, como por ejemplo el hígado.

Otra propuesta de la cirugía estereotáctica se describe en la publicación de Patente europea No. EP 0 728 446 A1. Esta publicación divulga un sistema y un procedimiento estereotácticos, con una particular aplicación en cirugía mamaria. El paciente es examinado por resonancia magnética u otro dispositivo de representación de imágenes para generar una imagen de 3-D para su visualización en un monitor. Utilizando marcadores visibles de resonancia magnética, los cuales se fijan al material exoesquelético adyacente al tejido blando, un detector óptico con emisor y receptores, y un procesador de la relación del sistema de las coordenadas, se determina la relación entre un sistema de coordenadas del paciente y un sistema de coordenadas de la imagen visualizada sobre un monitor. Una trayectoria para una biopsia, resección, o similares, se establece utilizando una guía estereotáctica, la cual se fija a una estructura de soporte de la paciente. Unos emisores situados sobre la guía son activados para generar una correspondiente visualización de la trayectoria susceptible de lectura mediante una imagen visualizada sobre el monitor. Se selecciona una apropiada trayectoria en profundidad a partir de la visualización de la trayectoria susceptible de lectura, y un instrumento médico es insertado a lo largo de la guía para efectuar la intervención médica.

El problema actual que limita el uso de la cirugía mamaria estereotáctica es la gran diferencia entre la posición y la forma de la mama durante la mamografía y la intervención quirúrgica. En este sentido, las imágenes tomadas durante la mamografía resultan inutilizables para el posicionamiento estereotáctico durante la intervención quirúrgica. Aunque la cirugía estereotáctica puede desarrollarse con la mama comprimida, y el paciente tumbado sobre la mesa estereotáctica, esto no es deseable. La forma ideal para el desarrollo de esta cirugía es con el paciente sobre su espalda como se efectúa rutinariamente.

El documento US 5515853 describe un aparato y un procedimiento para la medición simultánea de múltiples distancias por medio de unos transductores piezoeléctricos conectados a una red. Un marco de referencia externo rígido está dispuesto para vigilar el movimiento de los instrumentos relacionados con aquellos.

La presente invención solventa estos y otros inconvenientes de los sistemas de la técnica anterior y proporciona un sistema que tiene una precisión significativamente mejorada y proporciona una mayor comodidad al paciente.

Sumario de la invención

De acuerdo con la presente invención se proporciona un sistema para llevar a cabo intervenciones quirúrgicas estereotácticas con unas precisión y comodidad mejoradas.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un sistema para llevar a cabo intervenciones quirúrgicas sobre una estructura corporal de un modo mínimamente invasivo.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar un sistema para llevar a cabo intervenciones quirúrgicas sobre una estructura corporal que es inherentemente deformable.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar un sistema para llevar a cabo intervenciones quirúrgicas, en el que se incrementa la precisión de la localización de un tumor, posibilitando una más precisa intervención quirúrgica.

Es otro objeto adicional de la presente invención proporcionar un sistema para llevar a cabo intervenciones quirúrgicas, en el que se establece una trama de referencia constante de 3-D.

Es otro objeto adicional de la presente invención proporcionar un sistema para llevar a cabo intervenciones quirúrgicas, en el que la deformación de la estructura corporal del sujeto no altera el marco de 3-D de referencia.

Es otro objeto más de la presente invención proporcionar un sistema para llevar a cabo intervenciones quirúrgicas de mamas en las cuales se reduce en gran manera la potencial desfiguración o alteración de la forma de la mama.

Es otro objeto adicional de la presente invención proporcionar un sistema para llevar a cabo intervenciones quirúrgicas del hígado, u otro órgano interno, en las cuales es más precisa la localización de un tumor.

Es otro objeto adicional de la presente invención proporcionar un sistema para llevar a cabo intervenciones quirúrgicas del hígado, en las cuales se necesita una localización más precisa de un instrumento quirúrgico.

Otros objetos y ventajas adicionales de la invención se pondrán de manifiesto para los expertos en la materia tras una lectura y la comprensión de la descripción detallada subsecuente, con los dibujos que se acompañan y las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

La invención puede tomar cuerpo en determinadas partes y disposiciones, de las cuales se describirá con detalle una forma de realización y un procedimiento en la presente memoria descriptiva, y que se ilustran en los dibujos que se acompañan, los cuales forman parte de la misma, y en los que:

La Fig. 1 muestra un sistema de representación en imágenes y detección en 3-dimensiones de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención.

La Fig. 2 muestra una mama que tiene un transductor de referencia depositado en su interior mientras que la mama está sometida a compresión;

la Fig. 3 muestra una disposición de transductor de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención;

las Figs. 4A y 4B ilustran la progresión de una sonda a través de una mama mostrada contra las estereomamografías originales;

la Fig. 5A muestra los transductores de referencia y un transductor de "radio faro" direccional situado sobre una mama;

la Fig. 5B muestra la escena de la Fig. 5A, mostrada sobre una pantalla de 3-D;

la Fig. 6A muestra una sonda que tiene un transductor en contacto con la mama mostrada en la Fig. 4A;

la Fig. 6B muestra la escena de la Fig. 6, como se muestra sobre una pantalla de 3-D;

la Fig. 7 muestra un hígado que tiene una pluralidad de transductores de referencia aplicados a él;

la Fig. 8 ilustra un procedimiento para generar una escena de 3-D que incluye una imagen de ultrasonido de 2-D del hígado mostrado en la Fig. 7;

la Fig. 9 muestra la inserción de un tubo localizable dentro del hígado mostrado en la Fig. 7; y

la Fig. 10 muestra una inserción de una criosonda dentro un manguito controlable situado en el emplazamiento de un tumor.

Descripción detallada de la forma de realización preferente

Es sabido que utilizando el principio de tiempo de vuelo de ondas de sonido de alta frecuencia es posible medir con precisión distancias dentro de un medio acuoso, como por ejemplo el interior de un cuerpo humano durante una intervención quirúrgica. El sonido de alta frecuencia o ultrasonido se define como una energía vibratoria que oscila de frecuencia de 100 kHz a 10 MHz. El dispositivo utilizado para obtener mediciones de tres dimensiones utilizando ondas sonoras es conocido como sonomicrómetro. Típicamente, un sonomicrómetro consiste en un par de transductores piezoeléctricos (esto es, un transductor actúa como transmisor mientras el otro actúa como receptor). Los transductores son implantados dentro de un medio, y conectados a una circuitería electrónica. Para medir la distancia entre los transductores, el transmisor es eléctricamente energizado para producir un sonido. La onda sonora resultante se propaga a continuación a través del medio hasta que es detectada por el receptor.

El transmisor típicamente adopta la forma de un cristal piezoeléctrico que es energizado por una punta de descarga de alta tensión o función de impulso que dura menos de un microsegundo. Esto provoca que el cristal piezoeléctrico oscile en su propia característica frecuencia de resonancia. La envuelta de la señal de transmisión decae rápidamente con el tiempo, produciendo normalmente un tren de seis o más ciclos que se propagan a distancia desde el transmisor a través del medio acuoso. La energía sonora también se atenúa con cada interfaz que encuentra a su paso.

El receptor también típicamente forma parte de un cristal piezoeléctrico (con características similares a las del cristal piezoeléctrico del transmisor) que detecta la energía sonora producida por el transmisor y empieza a vibrar en respuesta a ella. Esta vibración produce una señal electrónica del orden de milivoltios, que puede ser amplificada mediante la apropiada circuitería del receptor.

Esta bien documentada la velocidad de propagación del sonido en un medio acuoso. La distancia recorrida por un impulso de ultrasonido puede, por consiguiente, ser medida simplemente registrando el retardo de tiempo entre el instante en que el sonido es transmitido y cuándo es recibido. Pueden determinarse unas coordenadas de tres dimensiones a partir de la medición de la distancia.

Con referencia ahora a los dibujos, en los que las ilustraciones tienen únicamente finalidad ilustrativa, de una forma de realización preferente de la invención y no finalidad limitativa de la misma, la Fig. 1 muestra un sistema 1000 de formación de imágenes y rastreo en tres dimensiones (3-D) para su uso y conexión con el procedimiento de la presente invención. El sistema 1000 de formación de imágenes y rastreo en 3-D consta genéricamente de un sistema informático 1010, de unos transductores móviles 1032, de unos transductores de referencia 1034, de un instrumento 1030 y de un subsistema robótico opcional 1040.

El sistema informático 1010 está genéricamente compuesto por un sistema 1012 de control en 3-D, un sistema 1014 de modalidad de representación en imágenes, un sistema 1016 de registro de imágenes, un sistema 1018 de transformación de la geometría y de deformación ("sistema de deformación") una interfaz de usuario 1020 y una pantalla 1022. Debe destacarse que el sistema de control 1012 puede adoptar la forma de un sistema basado en sonidos o de un sistema de base electromagnética. Tanto las relaciones de tiempo de vuelo como de fase pueden utilizarse para determinar la distancia. Preferentemente, el sistema de control de 3-D 1012 adopta la forma de un sistema de control de ultrasonidos de 3-D descrito en la Patente estadounidense No. 5,515,853 y en la solicitud de PCT No. WO96/31753, las cuales se incorporan ambas a la presente memoria por referencia.

El instrumento 1030 puede adoptar la forma de un catéter, una sonda (por ejemplo una criosonda), un sensor, una aguja, un bisturí, un forceps u otro dispositivo o instrumento utilizado en una intervención quirúrgica o diagnóstica. Los transductores móviles 1032 y los transductores de referencia 1034 pueden adoptar la forma de un transductor ultrasónico o de un transductor electrónico. Sin embargo, con el fin de ilustrar una forma de realización preferente de la presente invención, los transductores 1032 y 1034 adoptarán la forma de transductores ultrasónicos (esto es, cristales piezoeléctricos).

Una pluralidad de transductores móviles 1032 están incorporados al instrumento 1030. Uno o más transductores de referencia 1034 proporcionan una posición de referencia con respecto a los transductores móviles 1032. En este sentido, los transductores de referencia 1034 pueden situarse para proporcionar una trama de referencia dentro del cuerpo de una paciente o sobre la superficie del cuerpo de una paciente para proporcionar una trama de referencia externa.

Como se indicó anteriormente, los transductores de referencia 1034 pueden ser transmisores, transceptores o receptores que pueden generar una radiación ultrasónica o electromagnética, que puede ser detectada por los transductores móviles 1032.

El sistema de rastreo en 3-D 1012 transforma las mediciones de distancia múltiples entre todos los transductores 1032, 1034 en coordenadas XYZ con respecto a un eje geométrico de referencia según se describió con detalle anteriormente. Debe tenerse en cuenta que la trama de referencia suministrada por los transductores de referencia 1034 debe ser autodeterminante, esto es, si la trama de referencia resulta distorsionada, esta distorsión necesita ser detectada por los transductores de referencia 1034. La detección se efectúa típicamente utilizando unos transceptores que pueden determinar la distancia entre cualquier combinación de dos transductores y de ahí sus coordenadas espaciales relativas en un espacio de 3-D. En este sentido, la posición de los transductores en 3-D se obtiene a partir de las imágenes obtenidas de la estructura corporal (por ejemplo, tejido u órgano) que muestran "líneas de puntos" donde están situados los transductores, y también a partir de los mismos transductores cuando están dentro de la estructura corporal. Si hay alguna discrepancia en las distancias entre todas las combinaciones de los transductores, entonces la estructura corporal debe estar distorsionada (esto es "deformada") después de que las imágenes se obtuvieron. Una transformación de coordenadas matemática puede utilizarse para especificar exactamente cómo corregir la imagen fijada y dar cuenta de la deformación. La distancia entre cualquier combinación de dos transductores se determina mediante el envío por parte de cada transductor de una señal a todos los demás transductores. De esta forma, son conocidas todas las distancias entre los transductores. A partir de estas distancias, se calculan las coordenadas XYZ, en referencia a algún transductor considerado como origen.

El sistema 1014 de modelación de formación de imágenes adquiere series de datos de representación en imágenes en 2-D, 3-D o 4-D a partir de una fuente de formación de imágenes, como por ejemplo un fluoroscopio una MR [MRI] (imagen de resonancia magnética), TO [CT] (tomografía por ordenador), o un dispositivo ultrasónico de 2-D, o 3-D, para proporcionar un "modelo" mediante el cual pueda visualizarse la forma, posición y movimiento del instrumento 1030 que se está controlando. La plantilla típicamente toma la forma de una imagen del entorno circundante al instrumento (por ejemplo una estructura corporal). Debe destacarse que se si se obtienen volúmenes múltiples (3-D) a intervalos de tiempo diferentes, se obtiene una imagen de 4-D (esto es, una imagen de 3-D que cambia a lo largo del tiempo).

El sistema 1016 de registro de imágenes registra la posición del instrumento 1030 dentro de las coordenadas espaciales del conjunto de datos de imágenes mediante el sistema 1014 de modalidad de representación en imágenes. La posición del instrumento 1030 es suministrada por el sistema 1012 de control en 3-D. El sistema 1016 de registro de imágenes proporcionará una visualización del instrumento 1030 en su emplazamiento adecuado en 3-D dentro de la estructura corporal y su orientación con respecto a la misma estructura corporal. Debe apreciarse que el sistema de registro 1016 puede ser un sistema asistido por un usuario, o completamente automatizado si los algoritmos de procesamiento de imágenes son implementados para detectar automáticamente los emplazamientos espaciales de los transductores (típicamente los transductores de referencia) en el conjunto de datos de imágenes.

El sistema de deformación 1018 es un sistema basado en un programa que transforma o "deforma" los conjuntos de datos en imágenes mediante los valores apropiados para su correspondencia con una deformación que ha tenido lugar en la trama de referencia entre el tiempo en el que se adquirió el conjunto de datos en imágenes y el tiempo en que el procedimiento va a llevarse a cabo durante la intervención quirúrgica. De acuerdo con ello, el sistema de deformación 1018 consiste típicamente en una rutina de transformación matricial que traza un mapa de la geometría deformada sobre el conjunto de datos de imágenes original, y lo distorsiona apropiadamente.

La interfaz de usuario 1020 posibilita que un usuario interactúe con el sistema informático 1010 incluyendo el sistema informático 1010 de programación para realizar una función deseada. Por ejemplo, puede seleccionarse una vista concreta de visualización. Pueden activarse unos instrumentos 1030 (por ejemplo, sondas o catéteres) utilizando la interfaz de usuario 1020. La visualización 1022 visualiza para el usuario las imágenes registradas proporcionadas por el sistema 1016 de registro de imágenes.

Un sistema de robótica opcional 1040 consiste genéricamente en un sistema de control robótico 1042 y en un sistema manipulador robótico 1044. El sistema de control robótico 1042 controla el sistema manipulador robótico 1044 para seguir una trayectoria programada que pueda ser apropiadamente cambiada, en base a desviaciones, deformaciones o cambios de la forma de una estructura corporal en el momento de la intervención quirúrgica. El sistema manipulador robótico 1044 desplaza físicamente el instrumento 1030 de acuerdo con las instrucciones enviadas por el sistema de control robótico 1042.

El sistema 1000 de formación de imágenes y rastreo en 3-D anteriormente descrito puede utilizarse para proporcionar tanto la localización estereotáctica de una biopsia como durante una intervención quirúrgica que sea más interactiva que los sistemas de tablas estereotácticos y el marcaje de un tumor de forma que pueda posteriormente ser localizado durante una intervención quirúrgica convencional. Debe apreciarse que aunque la presente invención se describe con referencia a la biopsia y a la extirpación quirúrgica de un tumor, es también apropiada para su uso en conexión con otras anomalías físicas.

El marcaje de un tumor localizado en una mama se describirá ahora con referencia a la Fig. 2. Una pluralidad de transductores de referencia externos 20 están fijados a la superficie de la mama 10. Los transductores de referencia 20 proporcionan una trama de referencia externa estereotáctica para la visualización en 3-D interactiva del movimiento de una sonda 40 durante la inserción del transductor interno 30 como se describirá más adelante. El tumor 12 es marcado insertando uno transductor ultrasónico interno 30 dentro del tumor 12 durante una mamografía convencional, en la que la mama 10 es situada bajo compresión mediante el uso de las placas de compresión 8. El transductor 30 ocupa el lugar de la aguja localizadora que actualmente se inserta dentro del tumor de acuerdo con procedimientos de la técnica anterior.

Los transductores de referencia 20 pueden adoptar la forma de elementos adhesivos individuales, o ser parte de una tira adhesiva. La Fig. 3 muestra una forma de realización ejemplar y una disposición destinada al transductor de referencia de fijación 20 que utiliza un adhesivo. El transductor de referencia 20 es soportado por un parche adhesivo 24. Un gel de ajuste 26 es aplicado al parche adhesivo 24 y el transductor de referencia 20 se dispone en su interior. El gel 20 proporciona un acoplamiento acústico. Los cables eléctricos 22 del transductor de referencia 20 salen a través de una abertura del parche adhesivo 24.

Debe apreciarse que los transductores de referencia 20 aparecerán sobre las mamografías obtenidas desde dos ángulos ligeramente diferentes, y pueden utilizarse para generar unos marcadores fiduciales para la determinación estereográfica de las coordenadas en 3-D del tumor 12, con respecto a estos marcadores. Además, el movimiento de la sonda 40 puede también referenciarse sobre estas mamografías biplano utilizando el transductor 30. De acuerdo con ello, un usuario puede controlar el movimiento de la sonda 40 tanto dentro de un entorno de visión en 3-D como sobre los radiogramas originales durante la deposición del transductor 30, los cuales actuarán como "radiofaro direccional" del tumor durante la biopsia o intervención quirúrgica subsecuente. La progresión de un instrumento a través de una mama se muestra en las mamografías de las Figs. 4A y 4B.

Una vez que el transductor 30 ha sido depositado en el tumor 12, y que la sonda 40 se ha retirado de la mama 10, la paciente puede cómodamente deambular, ya que los cables eléctricos 32 conectados al transductor 30 son muy flexibles, y pueden ser encintados a la piel de la paciente. Debe apreciarse que el transductor 30 puede revelar de manera fiable la localización del tumor 12 durante la intervención quirúrgica subsecuente, ya que permanece alojado en el tumor 12 por medio de pequeñas barbas que se despliegan durante la inserción.

La propuesta precedente es una mejora significativa respecto de la esteretotaxia convencional. Debido a que se produce un tremendo cambio en la forma de la mama entre la mamografía y la intervención quirúrgica, el tumor puede situarse en un emplazamiento completamente diferente del anteriormente percibido durante la mamografía. Como resultado de ello, se pierde cualquier registro estereotáctico de la forma externa de la mama con las imágenes internas de la mama. Sin embargo, debido a que el tumor es marcado con el transductor 30, su emplazamiento puede siempre determinarse mediante los procedimientos subsecuentes.

Después del procedimiento anterior, el paciente es trasladado al quirófano, la mama es preparada para la intervención quirúrgica, y nuevos adhesivos con los transductores ultrasónicos incrustados en ellos, son fijados a la piel. Los transductores 20 y 30 están conectados al sistema de representación en imágenes y control en 3-D anteriormente descrito. Debe apreciarse que los transductores 20 y 30 posibilitan el control de transductores adicionales que pueden insertarse en la mama durante la subsecuente intervención.

La Fig 5A muestra una mama 10 que tiene un tumor 12 marcado con un transductor interno 30. La fijación de los transductores de referencia externos 20 y la presencia del transductor interno 30 dentro del tumor 12 posibilita la generación de un entorno de visualización de 3-D dentro del cual el tumor 12 puede localizarse con referencia a la mama 10 (Fig. 5B). Este medio de visualización de la localización espacial del tumor 12 con respecto al exterior de la mama 10 es importante en la planificación de la intervención quirúrgica para la extirpación del tumor. La técnica convencional consiste simplemente en seguir un cable previamente insertado dentro de la mama. Esto no es deseable puesto que puede no constituir la trayectoria a adoptar más deseable desde el punto de vista cosmético. Analizando una visualización en 3-D, como por ejemplo la mostrada en la Fig. 5B, un cirujano puede decidir desde que dirección comenzar las
3 incisiones.

Cuando se han practicado las incisiones, una sonda secundaria 50 puede entrar en contacto con la herida para determinar si la trayectoria debe modificarse. La Fig. 6A muestra la sonda 50 tocando la mama 10. Debe destacarse que la sonda 50 tiene un transductor 52 dispuesto sobre su punta. De acuerdo con ello puede generarse una visualización en 3-D como se muestra en la Fig. 6B. Una vez que el transductor 52 montado en la sonda 50 entra en contacto con el tejido aparecerá la visualización de 3-D y puede ser localizado con respecto al transductor 30 (esto es, el "radiofaro direccional"). De acuerdo con ello, la visualización en 3-D posibilita que la trayectoria quirúrgica sea visualizada y, en caso necesario, corregida. Debido a que la trama de referencia externa constituida por los transductores de referencia 20 se fija a la superficie externa de la mama 10, no importa si el tejido de la mama se deforma como consecuencia de la representación en imagen mamográfica. En este sentido, el transductor 30 se mostrará siempre con respecto a la nueva configuración de transductores 20 fijada a la superficie externa de la mama 10. Así mismo, dado que los transductores de referencia externos 20 comunican entre sí, fijarán una nueva trama de coordenadas cambiantes con independencia de hasta qué punto el tejido de la mama es manipulado. En cada caso, la posición relativa del transductor 30 es desplegada dentro del sistema de coordenadas.

La propuesta anterior proporciona numerosas ventajas y resuelve las actuales limitaciones de la cirugía estereotáctica que se basa en un sistema de coordenadas fijo. Con respecto a las ventajas clínicas, la cirugía mamaria puede llevarse a cabo de una forma mucho menos invasiva. Su desarrollo ulterior puede hacer posible la retirada de tumores de una forma mucho menos invasiva, mediante la inserción de pequeños catéteres que extirpen, succionen o de alguna otra forma destruyan el tumor sin tener que abrir completamente la mama para su inspección visual. Esto reducirá en gran medida la desfiguración o alteración potencial de la forma de la mama. Otra importante ventaja clínica es el incremento en la precisión de la localización del tumor, posibilitando una intervención quirúrgica más precisa. La precisión teórica del sistema de control en 3-D anteriormente descrita es 20 um. En la práctica, la precisión espacial en 3-D es inferior a 1 mm, y debido a los errores de transformación geométricos, ello puede elevarla a 2 mm. Esto es aparentemente todavía mejor que la precisión actualmente disponible utilizando una técnica de inserción de cables o las tablas estereotácticas convencionales. Dicho incremento de precisión mejorará el porcentaje de éxitos de la excisión de tumores, sin la necesidad de mayores, más radicales mastectomías parciales. Otra ventaja adicional clínica es que el anterior procedimiento puede fácilmente aplicarse tanto en biopsias, en cirugía abierta como en cirugía cerrada mínimamente invasiva. Proporcionan un medio en tiempo real, asistido por un usuario de afrontar los tumores del interior de la mama y es mucho menos costoso que el equipamiento estereotáctico convencional.

La presente invención puede también utilizarse para localizar un instrumento en un emplazamiento tumural, de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención. La Fig. 7 muestra un hígado 60 que tiene un tumor 14. Un sistema de coordenadas de 3-dimensiones del hígado 60 se establece fijando una pluralidad de transductores de referencia 90 a la superficie externa del hígado 60. En este sentido, los transductores 90 pueden fijarse mediante un guía laparoscópica. A continuación, el emplazamiento del tumor 14 se determina utilizando un ultrasonido guiado 110 de 2-dimensiones, que genera un plano 112 de representación en imágenes por ultrasonido de 2-D. Un plano de representación en imágenes por ultrasonido de 2-D es desplegado dentro del sistema de coordenadas de 3-D para formar una escena en 3-D. Cuando el tumor 14 es transecado mediante el plano 112 de representación en imágenes por ultrasonido, el usuario coloca una marca de cursor en la escena de 3-D para identificar el centro del tumor 14. El sistema de representación en imágenes y control en 3-D determina las coordenadas en 3-D del tumor 14 dentro de la escena en 3-D, con respecto al sistema de coordenadas en 3-D establecido por los transductores 90. Debe apreciarse que, puesto que los transductores 90 están fijados al hígado 60, el emplazamiento del tumor 14 permanece fijo con respecto al sistema de coordenadas de 3-D, incluso cuando el hígado mismo 60 es manipulado provocando la deformación del mismo.

Con referencia ahora a las Figs. 9 y 10, una criosonda 100 (u otro instrumento) es situado al nivel del tumor 14. A este respecto, una fijación de vaina localizable ultrasónicamente 70 es insertada dentro del hígado 60 y situada de forma que su extremo corresponda con la localización del tumor 14. La fijación de vaina 70 preferentemente adopta la forma de un manguito o tubo rígido hueco que tiene unos transductores 80 montados en él. Una fijación de vaina preferente 70 se describe con detalle en el documento US-A-5868673. Los transductores 80 permiten que la posición de la fijación de vaina 70 sea controlada utilizando el sistema de representación en imágenes y de control anteriormente descrito.

Una vez que la fijación de vaina 70 ha sido colocada en el emplazamiento del tumor 14, la criosonda 100 es insertada dentro de la fijación de vaina 70, de forma que se detenga en la embocadura de la vaina. De acuerdo con ello, la criosonda 100 no requiere modificaciones físicas para situarse en el emplazamiento del tumor 14. A continuación, la fijación de vaina 70 es retraída a lo largo del eje de la criosonda 100. Después de ello, la criosonda 100 es energizada para extirpar el tumor 14 en la forma conocida.

Alternativamente, el procedimiento anterior puede llevarse a cabo insertando un instrumento de guía romo controlable que tiene montados en él unos transductores ultrasónicos y colocando el instrumento de guía en el emplazamiento del tumor. A continuación, un tubo o manguito es situado en el emplazamiento del tumor, colocando el tubo sobre el instrumento de guía. A continuación, el instrumento de guía es retirado, dejando únicamente el manguito. Una criosonda (u otro instrumento) es entonces insertada a través del manguito, colocando así la criosonda en el emplazamiento del tumor.

La invención ha sido descrita con referencia a una forma de realización preferente. Obviamente, a otras personas se les ocurrirán modificaciones y alteraciones tras la lectura y la comprensión de la presente memoria descriptiva. Se pretende que todas estas modificaciones y alteraciones queden incluidas en tanto en cuanto caigan dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

1. Sistema para llevar a cabo una intervención quirúrgica en una anomalía de una estructura corporal con fines de biopsia o extirpación, comprendiendo una pluralidad de medios de transductor de referencia (90) montados en posiciones fijas sobre una estructura corporal para proporcionar una trama de referencia (1012); unos medios para obtener una imagen modelo de la estructura corporal (1014); unos medios de registro (1016) para registrar la trama de referencia con la imagen modelo para obtener una escena en 3-dimensiones;

unos medios de manguito (70) rastreables que pueden ser localizados en el emplazamiento de una anomalía asociada para identificar el emplazamiento de la anomalía asociada;

unos medios de visualización (1022) adaptados para visualizar la posición del medio de manguito rastreable dentro de la escena de 3 dimensiones para localizar los medios de manguito en el emplazamiento de la anomalia asociada; y

unos primeros medios instrumentales (100) adaptados para llevar a cabo una intervención quirúrgica en el emplazamiento de la anomalía asociada, pudiendo los primeros medios instrumentos ser localizados en el emplazamiento de la anomalía asociada situando los primeros medios instrumentales en el interior de los medios de manguito; caracterizado porque

dichos primeros medios instrumentales (100) y dichos medios de manguito (70) rastreables están configurados para el desplazamiento relativo entre sí para posibilitar el emplazamiento de dichos medios instrumentales (100) a través de dichos medios de manguito (70) en dicho emplazamiento de la anomalía asociada y para la retracción subsecuente de los medios de manguito (70) para posibilitar la realización de la intervención quirúrgica en el emplazamiento de la anomalía asociada.

2. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dichas posiciones fijas están localizadas sobre una superficie externa de un órgano sólido.

3. Sistema de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que dicha imagen modelo es una imagen de ultrasonido de dos dimensiones.

4. Sistema de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que dicho sistema adicionalmente comprende unos medios para visualizar una marca de referencia en una escena de 3-dimensiones en el emplazamiento de la anomalía asociada para facilitar la localización de los medios de manguito rastreables en el emplazamiento de la anomalía asociada.

5. Sistema de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que dichos primeros medios instrumentales es una criosonda.