ITGE20100076A1

ITGE20100076A1 - Metodo e dispositivo di imaging per il monitoraggio di un corpo in esame

Info

Publication number: ITGE20100076A1
Application number: IT000076A
Authority: IT
Inventors: Marino Cerofolini; Barbara Greppi
Original assignee: Esaote Spa
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2012-01-08
Also published as: EP2404551B1; US9271682B2; IT1400684B1; US20120010501A1; EP2404551A1

Description

Metodo e dispositivo di imaging per il monitoraggio di un corpo in esame

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un metodo di imaging per il monitoraggio di un corpo in esame, nonchÃ© il dispositivo per attuare tale metodo.

I metodi di imaging per il monitoraggio attualmente in uso si basano sull'utilizzo di dispositivi che acquisiscono immagini ad alta definizione, principalmente immagini volumetriche, al fine di ottenere una visione migliore e piÃ¹ dettagliata del corpo in esame.

Tali dispositivi, quali ad esempio TAC, MRI, Fluoroangio, oltre ad essere generalmente di grandi dimensioni e di conseguenza arrecare problemi di ingombro e di costi superflui, restituiscono una grande mole di dati immagine, la cui elaborazione richiede tempi elevati e rende impossibili sessioni di imaging in tempo reale. Questo limite Ã ̈ particolarmente pesante quando 1'imaging non ha solo scopi diagnostici ma ha come scopo ulteriore il monitoraggio ausiliario ad interventi sul paziente.

La necessitÃ di imaging in tempo reale per l'ausilio agli interventi aumenta ulteriormente quando il distretto anatomico o l'organo da sottoporre a monitoraggio variano nel tempo o si spostano, come ad esempio il cuore.

In particolare l'inserimento di valvole cardiache per via percutanea presenta differenti problematiche da risolvere come ad esempio il monitoraggio dell'orientamento della valvola durante l'inserimento, dato che un orientamento scorretto puÃ² compromettere l'intervento, rendendo necessaria la sostituzione della valvola con un conseguente aumento di costi. Inoltre le valvole cardiache generalmente includono materiale metallico che durante la movimentazione delle valvole influenza il campo magnetico utilizzato dai comuni sistemi di tracciamento riducendo la visibilitÃ e le probabilitÃ di successo dell'intervento.

La tecnica ideale di imaging per la scelta del tipo di valvola e per il relativo posizionamento Ã ̈ la TC Multislice data la sua elevata risoluzione spaziale. Tale tecnica, tuttavia, puÃ² attualmente essere usata solo in fase di pianificazione dell'intervento, ad esempio per stabilire la dimensione della valvola, dal momento che non puÃ² essere eseguita in tempo reale nÃ© tantomeno in sala emodinamica e/o cardiochirurgica (cosiddetta cathlab) durante un intervento.

L'invenzione ha quindi lo scopo di creare un metodo di monitoraggio che, tramite accorgimenti relativamente semplici e poco costosi, permetta di monitorare mediante 1'imaging reai time un corpo o parte di esso posto sotto esame mantenendo una elevata qualitÃ di immagine, senza richiedere una eccessiva potenza di calcolo da parte dei macchinari.

Inoltre tale metodo deve presentare elevate caratteristiche di versatilitÃ , ossia poter essere utilizzato per varie tipologie di esami diagnostici, per questo Ã ̈ necessario che possa acquisire Immagini In tempo reale, per poter visualizzare Istante per Istante le Immagini che vengono acquisite.

L'Invenzione consegue gli scopi di cui sopra realizzando un metodo di imaging per il monitoraggio di un corpo in esame che prevede l'utilizzo di un primo mezzo di acquisizione di immagini diagnostiche per permettere l'acquisizione di una immagine tridimensionale volumetrica di un determinato distretto anatomico appartenente al corpo in esame, con la successiva memorizzazione dei dati dell'immagine tridimensionale ottenuta.

In seguito tramite un secondo mezzo di acquisizione di immagini si acquisisce una immagine bidimensionale del determinato distretto anatomico in corrispondenza o lungo un primo piano od una prima fetta di sezione dello stesso. Tale primo piano o prima fetta di sezione viene poi identificato ed associato al corrispondente piano o fetta di sezione all'interno dell'immagine tridimensionale che Ã ̈ stata memorizzata in precedenza.

Una volta identificato questo primo piano o prima fetta di sezione all'interno dell'immagine tridimensionale si ricostruisce l'immagine bidimensionale relativa al piano stesso utilizzando i dati immagine dell'immagine tridimensionale che ricadono all'interno del piano.

A questo punto si sposta il secondo mezzo di acquisizione di immagini in direzione di almeno un ulteriore piano od almeno una ulteriore fetta di sezione appartenenti allo stesso distretto anatomico che presentano una posizione e/o un orientamento diversi rispetto al primo piano o alla prima fetta di sezione precedentemente scelti.

Lo spostamento del secondo mezzo di acquisizione di immagini viene tracciato in modo tale per cui, tramite l'identificazione del primo piano all'interno dell'immagine tridimensionale avvenuta in precedenza, si ricostruisce una nuova immagine bidimensionale con i dati immagine dell'immagine tridimensionale che ricadono lungo il nuovo ulteriore piano indicato dal secondo mezzo di acquisizione ed identificato ad un corrispondente piano appartenente all'immagine tridimensionale, semplicemente spostandosi sulla immagine tridimensionale utilizzando i dati relativi al tracciamento dello spostamento del secondo mezzo di acquisizione.

Il secondo mezzo di acquisizione, una volta che il primo piano Ã ̈ stato identificato all'interno dell'immagine volumetrica, viene utilizzato come uno strumento di guida per spostarsi all'interno dell'immagine tridimensionale. Per questo vantaggiosamente dopo l'acquisizione dell'immagine tridimensionale tutto il procedimento puÃ² avvenire in modalitÃ tempo reale: a identificazione del primo piano all'interno dell'immagine tridimensionale avvenuta, il tracciamento dello spostamento del secondo mezzo di acquisizione permette di spostarsi lungo l'immagine tridimensionale e di ottenere una immagine bidimensionale ad alta risoluzione poichÃ© ricostruita dall'immagine volumetrica senza la necessitÃ di scansioni ad elevata risoluzione che richiederebbero una eccessiva potenza di calcolo e quindi un aumento di elaborazione dati con conseguente perdita della possibilitÃ di visualizzare i dati ottenuti in tempo reale.

Secondo un perfezionamento del metodo oggetto della presente invenzione Ã ̈ possibile, preferibilmente dopo il passo di acquisizione dell'immagine tridimensionale , reperire uno o piÃ¹ punti di riferimento al fine di facilitare la scelta del primo piano o della prima fetta di sezione dai quali far partire il secondo mezzo di acquisizione immagini .

Tali punti di riferimento vengono utilizzati per l'identificazione nell'immagine volumetrica del piano o della fetta lungo cui Ã ̈ acquisita l'immagine reai time con i mezzi ecografici.

Tali punti di riferimento possono essere sia punti di riferimento esterni che punti anatomici interni al distretto anatomico, che si possono riconoscere facilmente durante l'acquisizione delle immagini oppure che vengono riconosciuti tramite l'utilizzo di algoritmi matematici, come ad esempio reti neurali addestrate, che elaborano i dati delle immagini ottenute e memorizzate durante l'acquisizione. Ad esempio se il distretto anatomico Ã ̈ una zona che comprende il cuore e/o un'area immediatamente circostante allo stesso, gli osti coronarici sono facilmente riconoscibili grazie alla loro particolare forma, oppure all'interno della medesima zona, in particolare a livello delle valvole del cuore, Ã ̈ possibile riconoscere la formazione di calcio, la cui presenza Ã ̈ facilmente rilevabile a causa della brillantezza che le particelle di calcio presentano se sottoposte ad un esame ad ultrasuoni.

Nell'ottica di effettuare il metodo in tempo reale e di migliorarne la velocitÃ di esecuzione l'utilizzo di questi punti di riferimento permette di diminuire il volume del distretto anatomico da acquisire, limitandosi ad una zona circostante ai punti di riferimento: per questo preferibilmente si utilizzano 3 punti di riferimento, per facilitare la scelta del primo piano dal quale iniziare a misurare lo spostamento del secondo mezzo di acquisizione, poichÃ© esiste uno ed un solo piano passante per tre punti non allineati, di conseguenza Ã ̈ univocamente definito il piano dal quale iniziare il tracciamento dello spostamento.

Secondo un perfezionamento del metodo oggetto della presente invenzione il primo mezzo di acquisizione utilizzato per ottenere l'immagine tridimensionale Ã ̈ costituito da un dispositivo a tomografia assiale computerizzata (TAC), mentre il secondo mezzo di acquisizione in tempo reale utilizzato per ottenere l'immagine bidimensionale e come strumento di guida all'interno della immagine tridimensionale Ã ̈ costituito da un sistema ad ultrasuoni, in particolare comprendente una sonda ad ultrasuoni.

Tale perfezionamento permette di effettuare una acquisizione di una immagine volumetrica del distretto anatomico, per poi effettuare il vero e proprio monitoraggio in condizioni piÃ¹ agevoli date le dimensioni ridotte di un sistema ad ultrasuoni ed In particolare di una sonda ad ultrasuoni.

Vantaggiosamente lo spostamento del secondo mezzo viene tracciato tramite 1'utilizzo di un sistema a sensori, come ad esemplo 11 Flock of Birds<tm>della Ascension Corporation o il gMPS<tm>della Mediguide Ine .

Secondo un perfezionamento del metodo oggetto della presente invenzione il passo relativo all'identificazione del primo piano o della prima fetta di sezione appartenente all'immagine acquisita dal secondo mezzo di acquisizione all'interno dell' immagine tridimensionale , viene effettuato tramite l'utilizzo di algoritmi matematici noti come ad esempio 1'autocorrelazione tra i dati appartenenti all' immagine bidimensionale e quelli appartenenti all' immagine tridimensionale.

Come giÃ precedentemente descritto, una volta acquisita una immagine bidimensionale mediante il secondo mezzo di imaging, la quale immagine bidimensionale Ã ̈ lungo un piano od una fetta di sezione che passa per i punti di riferimento prescelti, il detto piano o la detta fetta viene riconosciuto all'interno della immagine tridimensionale grazie ai punti di riferimento ed al fatto che questi devono apparire con le posizioni relative identiche come nell'immagine acquisita con il detto secondo mezzo di imaging. Tale condizione puÃ² essere modificata con diversi mezzi di elaborazione, come 1'autocorrelazione o simili algoritmi di registrazione. Alcuni esempi sono descritti nel documento EP 1844440.

Una variante esecutiva del metodo oggetto della presente invenzione prevede l'utilizzo di tale metodo in combinazione ad un ulteriore metodo diagnostico: ciÃ² risulta particolarmente vantaggioso per il monitoraggio di organi o parti del corpo in movimento, che cambiano la loro condizione a seconda dell'istante in cui avviene la registrazione. Ad esempio nel caso in cui il metodo oggetto della presente invenzione venga utilizzato per il monitoraggio del cuore Ã ̈ possibile associare un elettrocardiogramma in combinazione ai passi di metodo descritti: si determina una particolare finestra temporale all'interno del tracciato dell'elettrocardiogramma, preferibilmente dove il cuore subisce meno variazioni, e si effettuano le acquisizioni delle immagini tridimensionale e bidimensionali periodicamente durante la finestra temporale scelta.

Per quanto descritto finora il metodo della presente invenzione risulta particolarmente vantaggioso se utilizzato per il monitoraggio cardiologico durante l'inserimento di oggetti comprendenti parti metalliche, o comunque con caratteristiche che influenzano i campi magnetici, all'interno del corpo umano.

In particolare l'inserimento di valvole cardiache per via percutanea presenta differenti problematiche da risolvere come ad esempio il monitoraggio del posizionamento della valvola durante l'inserimento, dato che un posizionamento scorretto puÃ² compromettere l'intervento, rendendo necessaria la sostituzione della valvola con un conseguente aumento di costi. Inoltre le valvole cardiache generalmente comprendono materiale metallico che durante la movimentazione delle valvole influenza il campo magnetico utilizzato dai comuni sistemi di tracciamento riducendo la visibilitÃ e le probabilitÃ di successo dell'intervento.

I passi di metodo descritti permettono di ovviare a questi inconvenienti, poichÃ© una volta effettuata l'acquisizione dell'immagine tridimensionale si scelgono punti di riferimento rilevanti per l'inserimento della valvola cardiaca, come ad esempio le particelle di calcio che si sono depositate sulla valvola da sostituire e da lÃ¬ si sceglie il primo piano da dove effettuare la acquisizione della immagine bidimensionale tramite la sonda ad ultrasuoni.

In seguito si sposta la sonda ad ultrasuoni nella direzione del punto di inserimento della valvola fino a raggiungerlo, si registra il movimento della sonda e si ottiene una immagine bidimensionale del piano passante per il punto di inserimento della valvola ad alta definizione con i dati relativi al corrispondente piano appartenenti all'immagine tridimensionale.

A questo punto si tiene fissa la sonda e si inizia ad inserire la valvola cardiaca, il cui movimento viene monitorato dalla sonda ad ultrasuoni e quando si arriva al punto di interesse si inserisce la valvola cardiaca utilizzando il riferimento della immagine ad alta definizione tridimensionale, che permette una migliore visione del sito consentendo un corretto inserimento della valvola all'interno dello stesso. In questo modo si ha la neutralizzazione dell'influenza delle parti metalliche sui sensori di posizione dal momento che l'imaging di riferimento Ã ̈ mantenuto fisso e, quindi, indipendente da ogni variazione di campo magnetico indotta dal materiale metallico che potrebbe portare a selezionare un'immagine non corretta.

Vantaggiosamente Ã ̈ possibile arricchire l'immagine ad alta definizione con la corrispondente immagine ad ultrasuoni ad esempio di tipo CFM e/o Doppler da disporre sovrapposta o affiancata alla stessa.

La presente invenzione ha anche per oggetto un metodo di selezione e ricostruzione di immagini da un insieme di dati immagine ad alta definizione che si basa sui passi descritti in precedenza ed in particolare prevede l'acquisizione di una immagine volumetrica ad alta risoluzione e memorizzazione della stessa, l'acquisizione di una immagine bidimensionale a bassa definizione lungo o in corrispondenza di un primo piano od una prima fetta di sezione appartenenti alla immagine volumetrica ad alta definizione. In seguito viene identificato in tempo reale il primo piano o la prima fetta di sezione dell'immagine bidimensionale acquisita, all'interno della immagine volumetrica memorizzata e si ricostruisce un'immagine bidimensionale con i dati dell'immagine volumetrica che ricadono lungo il primo piano di sezione o la prima fetta di sezione identificata e corrispondente a quella dell'immagine bidimensionale a bassa risoluzione acquisita.

Analogamente la presente Invenzione ha per oggetto un dispositivo per attuare il metodo descritto in precedenza, che comprende un primo mezzo di acquisizione di immagini tridimensionali ed un secondo mezzo di acquisizione di immagini bidimensionali, una unitÃ di memorizzazione per la memorizzazione dei dati immagine acquisiti con il primo e con il secondo dispositivo di acquisizione di immagini, tale unitÃ di memorizzazione essendo collegata ad una unitÃ di registrazione ed elaborazione che acquisisce immagini bidimensionali e le associa ad immagini tridimensionali. Ãˆ inoltre presente un mezzo per un sistema di tracciamento dello spostamento del secondo mezzo di acquisizione di immagini bidimensionali ed una unitÃ di visualizzazione atta alla visualizzazione delle immagini tridimensionali e bidimensionali acquisite e/o elaborate dalla unitÃ di registrazione ed elaborazione.

Vantaggiosamente il dispositivo oggetto della presente invenzione prevede che il primo mezzo di acquisizione utilizzato per ottenere l'immagine tridimensionale sia costituito da un dispositivo a tomografia assiale computerizzata (TAC), mentre il secondo mezzo di acquisizione utilizzato per ottenere l'immagine bidimensionale sia costituito da un sistema ad ultrasuoni, in particolare comprendente una sonda ad ultrasuoni . In alternativa o in combinazione alla TAC Ã ̈ comunque possibile impiegare anche altre modalitÃ di acquisizione come MRI, fluoroangio, PET, SPECT e simili.

Secondo un perfezionamento il dispositivo oggetto della presente invenzione prevede che l'unitÃ di registrazione ed elaborazione comprenda dei mezzi processori responsabili dell'esecuzione di un programma logico atto ad acquisire, elaborare ed associare i dati immagine memorizzati all'interno dell'unitÃ di memoria provenienti dall'acquisizione del primo e del secondo mezzo di acquisizione di immagini.

Inoltre il tracciamento dello spostamento del secondo mezzo di acquisizione, in particolare della sonda ad ultrasuoni, Ã ̈ effettuato da un mezzo per un sistema di tracciamento dello spostamento costituito da un sensore, o da un sistema di sensori, che individuano la sonda e ne seguono lo spostamento, memorizzando i dati all'interno della unitÃ di memoria.

Una variante esecutiva del dispositivo oggetto della presente invenzione prevede che la unitÃ di elaborazione e di registrazione possa essere in collegamento ad un ulteriore dispositivo diagnostico per acquisire i dati di tale dispositivo, elaborarli ed associarli ai dati immagine. Secondo una variante attuativa tale unitÃ di elaborazione e registrazione Ã ̈ in collegamento ad un elettrocardiografo e acquisisce ed elabora i dati provenienti dal primo e dal secondo mezzo di acquisizione di immagini in base ai differenti momenti del tracciato dell'elettrocardiogramma .

In alternativa o in combinazione Ã ̈ anche possibile usare un pressurometro e/o un qualunque sistema di monitoraggio del movimento della struttura in esame quale ad esempio un misuratore del ciclo respiratorio come un pletimosgrafo.

I dati elaborati dalla unitÃ di registrazione ed elaborazione vengono trasmessi all'unitÃ di elaborazione, la quale, secondo una forma esecutiva preferita, comprende una unitÃ di identificazione e di visualizzazione di punti di riferimento ricercati all'interno dell'immagine tridimensionale volumetrica. La stessa unitÃ di visualizzazione Ã ̈ generalmente costituita da uno o piÃ¹ schermi che visualizzano contemporaneamente le diverse immagini e/o dati acquisiti: Ã ̈ cosÃ¬ possibile visualizzare contemporaneamente l'immagine tridimensionale acquisita dal primo mezzo di acquisizione, quella acquisita dal secondo mezzo di acquisizione nonchÃ© tutte quelle elaborate dalla unitÃ di registrazione ed elaborazione, in modo tale per cui l'operatore possa avere una visione completa del corpo che sta monitorando, costituita da immagini preacquisite e da immagini elaborate in tempo reale.

L'invenzione ha per oggetto anche altre caratteristiche che perfezionano ulteriormente il metodo e il dispositivo di monitoraggio di cui sopra e che sono oggetto delle sottorivendicazioni.

Queste ed altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno piÃ¹ chiaramente dalla seguente descrizione di alcuni esempi esecutivi illustrati nei disegni allegati in cui:

le fig. 1 illustra schematicamente a livello di blocchi funzionali il metodo e il dispositivo oggetto della presente invenzione;

la fig. 2 illustra schematicamente a livello di blocchi funzionali l'unitÃ di registrazione ed elaborazione appartenente al dispositivo oggetto della presente invenzione;

la fig. 3 mostra schematicamente le varie fasi del metodo oggetto della presente invenzione.

La fig. 4 mostra schematicamente le varie fasi del metodo oggetto della presente invenzione secondo una possibile variante esecutiva.

Le figure 5 e 6 illustrano rispettivamente una immagine ecografica e la corrispondente immagine ricostruita lungo la stessa fetta dai dati immagine tomografici, tridimensionali e le quali immagini sono relative al cosiddetto LAX del ventricolo sinistro acquisite con un approccio trans toracico.

Nelle figure da 1 a 3 viene illustrato schematicamente a livello di blocchi funzionali il dispositivo per la realizzazione del metodo di imaging per il monitoraggio di un corpo in esame, entrambi oggetto della presente invenzione.

Il dispositivo comprende un primo mezzo di acquisizione immagini tridimensionali, in particolare una tomografia assiale computerizzata 2, che acquisisce una immagine volumetrica di un distretto anatomico 1 appartenente al corpo in esame. Tale immagine viene inviata ad una unitÃ di registrazione ed elaborazione 4 la quale memorizza l'immagine tridimensionale all'interno della unitÃ di memoria 41.

Ãˆ inoltre presente un secondo mezzo di acquisizione di immagini bidimensionali, un dispositivo ad ultrasuoni, in particolare una sonda ad ultrasuoni 3, che acquisisce una immagine bidimensionale del distretto anatomico 1 in corrispondenza o lungo un primo piano od una prima fetta di sezione 11 dello stesso: anche l'immagine bidimensionale viene inviata alla unitÃ di elaborazione 4.

I dati immagine raccolti dalla tomografia assiale computerizzata 2 e dalla sonda ad ultrasuoni 3 vengono confrontati all'interno di una sottounitÃ di registrazione ed elaborazione 42 all'interno della quale sono presenti mezzi processori responsabili dell'esecuzione di un programma logico in modo tale per cui il primo piano o prima fetta di sezione 11 viene identificato ed associato al corrispondente piano o fetta di sezione all'interno dell'immagine tridimensionale che Ã ̈ stata acquisita dal dispositivo 2.

L'unitÃ di registrazione ed elaborazione presenta dunque, secondo la sua forma esecutiva preferita illustrata in figura 2, un canale di ingresso 43 per i dati immagine provenienti dalla tomografia assiale computerizzata ed un canale di ingresso 44 per i dati immagine provenienti dalla sonda ad ultrasuoni 3. I dati provenienti dal canale 43 vengono memorizzati all'interno dell'unitÃ di memoria 41, per poi essere inviati assieme ai dati provenienti dal canale 44 all'interno della sottounitÃ di registrazione ed elaborazione 42. All'interno della sottounitÃ di registrazione ed elaborazione 42 tutti i dati verranno processati in modo tale per cui il primo piano o prima fetta di sezione 11 viene identificato ed associato al corrispondente piano o fetta di sezione all'interno dell'immagine tridimensionale che Ã ̈ stata acquisita dal dispositivo 2.

A questo punto la sottounitÃ 42 utilizza i dati immagine della immagine tridimensionale acquisita dal dispositivo 2 relativi al piano di sezione 11 identificato all'interno dell'immagine tridimensionale e ricostruisce una immagine bidimensionale 45 ad elevata risoluzione del piano o fetta di sezione 11.

In seguito si sposta la sonda ad ultrasuoni 3 in direzione di un ulteriore piano od una ulteriore fetta di sezione 12 appartenenti allo stesso distretto anatomico 1 che presentano una posizione diversa rispetto al primo piano o alla prima fetta di sezione 11 precedentemente scelti.

Lo spostamento della sonda ad ultrasuoni 3 viene tracciato da un sistema di tracciamento 5, costituito preferibilmente da sensori che registrano i movimenti della sonda ad ultrasuoni 3 e inviano i dati alla unitÃ di registrazione ed elaborazione 4, in particolare alla sottounitÃ di registrazione ed elaborazione 42.

La sottounitÃ 42, tramite l'identificazione del primo piano 11 all'interno dell'immagine tridimensionale avvenuta in precedenza, si ricostruisce una nuova immagine bidimensionale 46 con i dati immagine dell'immagine tridimensionale che ricadono lungo il nuovo ulteriore piano 12 indicato dalla sonda ad ultrasuoni 3 ed identificato ad un corrispondente piano appartenente all'immagine tridimensionale, semplicemente spostandosi sulla immagine tridimensionale utilizzando i dati relativi al tracciamento dello spostamento della sonda 3 ottenuti dal sistema di sensori 5.

In questo modo la sonda 3, una volta che il primo piano 11 Ã ̈ stato identificato all'interno dell'immagine tridimensionale, viene utilizzato come uno strumento di guida per spostarsi all'interno dell'immagine tridimensionale.

Una variante esecutiva del dispositivo oggetto della presente invenzione prevede una ulteriore unitÃ di riscalatura che Ã ̈ responsabile di rapportare la misura dello spostamento della sonda 3 ad una misura equivalente secondo le dimensioni della immagine tridimensionale, in modo che il piano 12 acquisito dalla sonda 3 corrisponda ad un preciso e univoco piano all'interno dell'immagine tridimensionale per la costruzione della immagine bidimensionale ad elevata risoluzione 46. Tale unitÃ puÃ² essere integrata all'interno della sottounitÃ di registrazione ed elaborazione 42 oppure puÃ² appartenere al sistema di tracciamento 45.

Tutto il procedimento avviene in modalitÃ tempo reale, dopo l'identificazione del primo piano 11 all'interno dell'immagine tridimensionale, il tracciamento dello spostamento della sonda permette di spostarsi lungo l'immagine tridimensionale e di ottenere una immagine bidimensionale ad alta risoluzione poichÃ© ricostruita dall'immagine volumetrica.

Una variante attuativa del metodo e del dispositivo oggetto della presente invenzione prevede di diminuire il volume del distretto anatomico da acquisire. Vengono scelti uno o piÃ¹ punti di riferimento, preferibilmente vicini alla parte sulla quale effettuare il monitoraggio e limitandosi ad una zona circostante ai punti di riferimento: si utilizzano preferibilmente 3 punti di riferimento, per facilitare la scelta del primo piano 11 dal quale iniziare a misurare lo spostamento della sonda, poichÃ© esiste uno ed un solo piano passante per tre punti, di conseguenza viene univocamente definito il paino 11.

Una variante esecutiva del metodo oggetto della presente invenzione prevede l'utilizzo di tale metodo in combinazione ad un ulteriore metodo diagnostico: ciÃ² risulta particolarmente vantaggioso per il monitoraggio di organi o parti del corpo in movimento, che cambiano la loro condizione a seconda dell'istante in cui avviene la registrazione. Ad esempio nel caso di monitoraggio cardiaco Ã ̈ possibile associare un elettrocardiogramma in combinazione alla tomografia assiale computerizzata e alla sonda ad ultrasuoni: Ã ̈ consigliabile determinare una particolare finestra temporale all'interno del tracciato dell'elettrocardiogramma, preferibilmente dove il cuore subisce meno variazioni, e si effettuano le acquisizioni delle immagini tridimensionale e bidimensionali periodicamente durante la finestra temporale scelta.

In particolare in figura 3 viene illustrato schematicamente il metodo oggetto della presente invenzione. Un primo mezzo di acquisizione di immagini diagnostiche 2 acquisisce una immagine tridimensionale di un distretto anatomico 1 appartenente al corpo da sottoporre a monitoraggio, tale immagine viene memorizzata all'interno della unitÃ di registrazione ed elaborazione 4.

Un secondo mezzo di acquisizione di immagini diagnostiche acquisisce una immagine bidimensionale lungo un piano 11 appartenente al distretto anatomico 1 e invia i dati immagine alla unitÃ di registrazione ed elaborazione 4. Tale unitÃ identifica il piano 11 all'interno della immagine tridimensionale memorizzata ed eventualmente ricostruisce una immagine bidimensionale ad alta definizione utilizzando i dati immagine dell'immagine tridimensionale relativi al piano 11.

Il secondo mezzo di acquisizione di immagini 3 si sposta lungo il distretto anatomico 1 e acquisisce una seconda immagine bidimensionale lungo un piano 12 avente posizione e/o orientamento diversi rispetto al primo piano 11. Lo spostamento del secondo mezzo di acquisizione 3 viene tracciato dal sistema di tracciamento che comunica la misura dello spostamento alla unitÃ di registrazione ed elaborazione 4.

L'unitÃ di registrazione ed elaborazione 4 identifica all'interno della immagine tridimensionale l'entitÃ dello spostamento del secondo mezzo di acquisizione 3 al fine di ricostruire una immagine bidimensionale ad alta definizione 46 utilizzando i dati immagine dell'immagine tridimensionale relativi al piano 12.

Quale sistema di tracciamento Ã ̈ possibile utilizzare uno dei sistemi attualmente noti in commercio. Un primo sistema di tracciamento Ã ̈ descritto nel documento EP2147636.

Per guanto riguarda l'identificazione del piano o della fetta lungo la quale Ã ̈ acquisita 1'immagine di partenza con il secondo mezzo di acquisizione, in particolare un sistema ad ultrasuoni, e l'immagine tridimensionale Ã ̈ possibile utilizzare 2, preferibilmente 3 punti di riferimento in quanto 3 punti definiscono univocamente un piano. I detti punti di riferimento possono essere tutti od in parte strutture anatomiche o marker anatomici . Questi devono essere univocamente presenti all'atto dell'acquisizione dell'immagine tridimensionale con il primo mezzo di acquisizione ed in particolare con un dispositivo per l'acquisizione di immagini tomografiche radiografiche.

Durante l'acquisizione dell'immagine bidimensionale, i mezzi di acquisizione vengono portati ed orientati fino ad avere nell'immagine acquisita tutti i punti di riferimento nelle posizioni relative predefinite, il piano o la fetta di sezione lungo cui Ã ̈ stata acquisita la detta immagine bidimensionale viene identificato all'interno della detta immagine tridimensionale come il piano o la fetta in cui l'immagine ricostruita fornisce una raffigurazione dei punti di riferimento identici nei limiti delle tolleranze a quelle presenti nella immagine tridimensionale, acquisiti con il secondo mezzo di imaging, in particolare con un sistema ecografico. Tale identitÃ puÃ² venire determinata grazie ad algoritmi di comparazione dell' immagine come ad esempio algoritmi di autocorrelazione o simili.

Sistemi di registrazione sono noti e sono descritti nel documento EP 1844440.

In particolare in figura 4 viene illustrato schematicamente il metodo oggetto della presente invenzione secondo una particolare forma esecutiva secondo la quale, in seguito al passo di acquisizione di una immagine tridimensionale del distretto anatomico 1 del corpo in esame, da parte di un primo mezzo di acquisizione, si reperiscono 3 punti di riferimento 13, 14 e 15 appartenenti al distretto anatomico 1, preferibilmente adiacenti ad una zona di interesse dove effettuare il monitoraggio del distretto anatomico 1. PoichÃ© esiste uno ed un solo piano passante per tre punti, si identifica tale piano 11 e lungo questo piano 11 si effettua una acquisizione di una immagine bidimensionale tramite il secondo mezzo di acquisizione 3.

L'immagine bidimensionale del piano 11 acquisita dal secondo mezzo di acquisizione 3 viene inviata alla unitÃ di registrazione ed elaborazione 4, la quale Ã ̈ responsabile della identificazione di tale piano all'interno della immagine tridimensionale memorizzata all'interno della unitÃ di memorizzazione.

Una volta identificato tale piano 11 all'interno della immagine tridimensionale, la unitÃ di registrazione ed elaborazione 4 Ã ̈ anche responsabile della ricostruzione dell'immagine bidimensionale 45 relativa al piano 11, utilizzando i dati immagine dell'immagine tridimensionale che ricadono all'interno del piano stesso, visualizzando tramite una immagine ad alta definizione bidimensionale i tre punti di riferimento 13, 14 e 15 e la zona ad essi circostante.

A questo punto si prosegue nel monitoraggio del corpo in esame spostando il secondo mezzo di acquisizione di immagini diagnostiche 3 in direzione di almeno un ulteriore piano od almeno una ulteriore fetta di sezione appartenenti allo stesso distretto anatomico 1 che presentano una posizione e/o un orientamento diversi rispetto al primo piano 11 di sezione precedentemente scelto.

Lo spostamento del secondo mezzo di acquisizione di immagini diagnostiche 3 viene tracciato in modo tale per cui, tramite l'identificazione del primo piano 11 all'interno dell'immagine tridimensionale avvenuta in precedenza, si ricostruisce una nuova immagine bidimensionale con i dati immagine dell'immagine tridimensionale che ricadono lungo il nuovo ulteriore piano indicato dal secondo mezzo di acquisizione 3 ed identificato ad un corrispondente piano appartenente all'immagine tridimensionale, semplicemente spostandosi sulla immagine tridimensionale utilizzando i dati relativi al tracciamento dello spostamento del secondo mezzo di acquisizione.

Le figure 5 e 6 illustrano rispettivamente una immagine ecografica e la corrispondente immagine ricostruita lungo la stessa fetta dai dati immagine tomografici, tridimensionali e le quali immagini sono relative al cosiddetta LAX del ventricolo sinistro acquisite con un approccio trans toracico.

Nelle figure 5 e 6 le Immagini sono relative and una fetta che consente di vedere i seguenti dettagli anatomici:

ventricolo sinistro indicato con LV

aorta indicata con Ao

atrio sinistro indicato con LA

e aorta discendente indicata con DA L'immagine ecografica Ã ̈ acquisita lungo una cosiddetta LAX parasternale ed Ã ̈ possibile di identificare i seguenti punti fiduciali:

Indicato con Al una inserzione della valvola mitrale anteriore e posteriore sull'annulus mitrale Indicato con A2 una inserzione non coronarica e della valvola coronarica sinistra sull'annulus aortico;

e indicato con A3 il seno coronarico

La figura 6 illustra l'immagine TAC ricostruita dai dati topografici tridimensionali lungo un piano immagine od una fetta che corrisponde a quella lungo cui Ã ̈ stata acquisita la corrispondente immagine ecografica.

L'identitÃ del piano immagine o della fetta Ã ̈ determinata utilizzando i su menzionati punti fiduciali che sono idnetificati dalle frecce Al, A2, A3. L'immagine tomografica bidimensionale corrisponde a quella ecografica, ciÃ² significa che le due immagini sono lungo lo stesso piano o la stessa fetta dell'oggetto sottoposto ad imaging quando i detti punti fiduciali sono tutti visibili nell'immagine e quando le posizioni geometriche relative dei detti punti sono identiche nell'immagine ecografica ed in quella tomografica. CiÃ² puÃ² essere determinato con diverse tecniche matematiche note allo stato dell'arte di cui un esempio Ã ̈ la cross correlazione.

Partendo da questa immagine di registrazione la posizione della sonda ecografica quando vengono acquisite ulteriori immagini lungo diverse fette Ã ̈ seguita e la posizione delle fette di ciascuna successiva immagine viene determinata da quella della prima immagine di registrazione e dagli spostamenti registrati della sonda. Il calcolo viene eseguito per determinare la posizione e l'orientamento della fetta lungo cui ciascuna ulteriore immagine deve esser ricostruita dai dati immagine tomografici, tridimensionali, per cui lo spostamento della sonda ha il significato di determinare uno spostamento della fetta lungo cui l'immagine visualizzata deve essere ricostruita. Questa immagine puÃ² essere l'immagine ecografica acquisita in tempo reale o la detta immagine puÃ² essere quella tomografica ricostruita dai dati immagine tridimensionali lungo la stessa fetta lungo cui Ã ̈ stata acquisita l'immagine ecografica.

E' possibile visualizzare solo l'immagine ecografica, solo l'immagine tomografica od ambedue, insieme, disposte l'una di fianco all'altra o alternativamente fra loro.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo di imaging per il monitoraggio di un corpo caratterizzato dal fatto che prevede i seguenti passi : a) acquisizione di una immagine tridimensionale di un determinato distretto anatomico (1) del corpo in esame con un primo mezzo di acquisizione di immagini (2) e memorizzazione dei dati immagine; b) acquisizione di una immagine bidimensionale lungo o in corrispondenza di un primo piano od una prima fetta di sezione (11) del detto distretto anatomico (1) con un secondo mezzo di acquisizione di immagini (3); c) identificazione del detto primo piano o della detta prima fetta di sezione (11) dell'immagine bidimensionale acquisita, all'interno della immagine tridimensionale memorizzata; d) costruzione di un'immagine bidimensionale (45) con i dati dell'immagine tridimensionale che ricadono lungo il detto primo piano di sezione o la detta prima fetta di sezione (11) identificata e corrispondente a quella dell'immagine bidimensionale acquisita; e) spostamento del detto secondo mezzo di acquisizione di immagini (3) in direzione di almeno un ulteriore piano od almeno una ulteriore fetta di sezione (12) del detto distretto anatomico (1) avente posizione e/o orientamento diversi rispetto al detto primo piano o alla detta prima fetta di sezione (11) del passo b); f) tracciamento dello spostamento del detto secondo mezzo di acquisizione di immagini (3) per l'ottenimento della immagine in corrispondenza del detto ulteriore piano o della detta ulteriore fetta di sezione (12); g) identificazione del detto ulteriore piano o della detta ulteriore fetta di sezione (12) all'interno della immagine tridimensionale memorizzata utilizzando i dati relativi al tracciamento dello spostamento del detto secondo mezzo di acquisizione (3); h) costruzione di un'immagine bidimensionale (46) con i dati dell'immagine tridimensionale che ricadono lungo il detto ulteriore piano di sezione o la detta ulteriore fetta di sezione (12) identificata al passo g).
2. Metodo di imaging secondo la rivendicazione 1, in cui i passi da b) ad b) sono realizzati in tempo reale.
3. Metodo di imaging secondo le rivendicazioni 1 o 2, in cui Ã ̈ previsto un ulteriore passo tra il passo a) e il passo b) relativo al reperimento di almeno un punto di riferimento.
4. Metodo di imaging secondo una o piÃ¹ delle precedenti rivendicazioni in cui il detto almeno un punto di riferimento Ã ̈ un punto anatomico appartenente al detto distretto anatomico (1).
5. Metodo di imaging secondo una o piÃ¹ delle precedenti rivendicazioni in cui il detto primo mezzo di acquisizione di immagini (2) Ã ̈ un dispositivo a tomografia assiale computerizzata, mentre il detto secondo mezzo di acquisizione di immagini (3) Ã ̈ un sistema ad ultrasuoni, in particolare comprendente una sonda ad ultrasuoni.
6. Metodo di imaging secondo una o piÃ¹ delle precedenti rivendicazioni in cui il passo f) Ã ̈ ottenuto tramite sensori (5) che tracciano gli spostamenti della sonda.
7. Metodo di imaging secondo una o piÃ¹ delle precedenti rivendicazioni in cui il passo c) Ã ̈ ottenuto attraverso algoritmi matematici, in particolare funzioni di autocorrelazione.
8. Metodo di imaging secondo una o piÃ¹ delle precedenti rivendicazioni, in cui Ã ̈ previsto un ulteriore passo di riduzione del volume dell'immagine tridimensionale memorizzata.
9. Metodo di imaging secondo una o piÃ¹ delle precedenti rivendicazioni, in cui i detti passi di metodo sono previsti in combinazione ad almeno un ulteriore metodo diagnostico.
10. Metodo di imaging secondo una o piÃ¹ delle precedenti rivendicazioni, in cui il detto almeno un metodo diagnostico Ã ̈ un elettrocardiogramma e le acquisizione di detta immagine tridimensionale e detta immagine bidimensionale avvengono in intervalli predefiniti all'interno dell'elettrocardiogramma.
11. Metodo di imaging secondo una o piÃ¹ delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che viene utilizzato per il monitoraggio di organi in movimento.
12. Metodo di imaging secondo una o piÃ¹ delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che viene utilizzato per il monitoraggio cardiologico.
13. Metodo di imaging secondo una o piÃ¹ delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che viene utilizzato per il monitoraggio cardiologico durante l'inserimento di parti metalliche all'interno del corpo umano, come ad esempio valvole cardiache, le quali parte metalliche disturbano i comuni sistemi di tracciatura.
14. Metodo di imaging secondo una o piÃ¹ delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che prevede i seguenti passi: a) acquisizione di una immagine tridimensionale di un determinato distretto anatomico (1) del corpo in esame con un dispositivo a tomografia assiale computerizzata e memorizzazione dei dati immagine; b) reperimento di almeno un punto di riferimento all'interno di detto distretto anatomico; c) acquisizione di una immagine bidimensionale lungo o in corrispondenza di un primo piano od una prima fetta di sezione (11) del detto distretto anatomico (1) passante per il detto almeno un punto di riferimento tramite una sonda ad ultrasuoni; d) identificazione del detto primo piano o della detta prima fetta di sezione (11) dell'immagine bidimensionale acquisita, all'interno della immagine tridimensionale memorizzata; e) costruzione di un'immagine bidimensionale (45) con i da'ti dell'immagine tridimensionale che ricadono lungo il detto primo piano di sezione o la detta prima fetta di sezione (11) identificata e corrispondente a quella dell'immagine bidimensionale acquisita; f) spostamento della detta sonda ad ultrasuoni in direzione di almeno un ulteriore piano od almeno una ulteriore fetta di sezione (12) del detto distretto anatomico (1) avente posizione e/o orientamento diversi rispetto al detto primo piano o alla detta prima fetta di sezione (11) del passo b); g) tracciamento dello spostamento della detta sonda ad ultrasuoni per l'ottenimento della immagine in corrispondenza del detto ulteriore piano o della detta ulteriore fetta di sezione (12); h) identificazione del detto ulteriore piano o della detta ulteriore fetta di sezione (12) all'interno della immagine tridimensionale memorizzata utilizzando i dati relativi al tracciamento dello spostamento della detta sonda ad ultrasuoni; i) costruzione di un'immagine bidimensionale (46) con i dati dell'immagine tridimensionale che ricadono lungo il detto ulteriore piano di sezione o la detta ulteriore fetta di sezione (12) identificata al passo h); l) visualizzazione dell'immagine bidimensionale (46) ottenuta al passo i) e mantenimento in posizione della detta sonda ad ultrasuoni; m) inserimento della detta valvola cardiaca.
15. Metodo di selezione e ricostruzione di immagini da un insieme di dati immagine ad alta definizione caratterizzato dal fatto che prevede i seguenti passi: a) acquisizione di una immagine volumetrica ad alta risoluzione e memorizzazione della stessa; b) acquisizione di una immagine bidimensionale a bassa definizione lungo o in corrispondenza di un primo piano od una prima fetta di sezione (11) della detta immagine volumetrica ad alta definizione; c) identificazione in tempo reale del detto primo piano o della detta prima fetta di sezione (11) dell'immagine bidimensionale acquisita, all'interno della immagine volumetrica memorizzata; d) ricostruzione di un'immagine bidimensionale (45) con i dati dell'immagine volumetrica che ricadono lungo il detto primo piano di sezione o la detta prima fetta di sezione (12) identificata e corrispondente a quella dell'immagine bidimensionale a bassa risoluzione acquisita.
16. Dispositivo di imaging per il monitoraggio di un corpo caratterizzato dal fatto che comprende almeno un primo mezzo di acquisizione di immagini diagnostiche tridimensionali (2), almeno un secondo mezzo di acquisizione di immagini bidimensionali (3), almeno una unitÃ di memorizzazione (41) per la memorizzazione dei dati immagine acquisiti con il primo (2) e con il secondo mezzo di acquisizione (3), almeno una unitÃ di registrazione ed elaborazione (4) che acquisisce immagini bidimensionali e le associa ad immagini tridimensionali, almeno un mezzo per un sistema di tracciamento (5) dello spostamento del detto secondo mezzo di acquisizione (3) di immagini diagnostiche bidimensionali, almeno una unitÃ di visualizzazione.
17. Dispositivo di imaging secondo la rivendicazione 16, in cui il detto primo mezzo di acquisizione di immagini diagnostiche (2) Ã ̈ un dispositivo a tomografia assiale computerizzata, mentre il detto secondo mezzo di acquisizione di immagini (3) Ã ̈ un sistema ad ultrasuoni, in particolare comprendente una sonda ad ultrasuoni.
18. Dispositivo di imaging secondo le rivendicazioni 16 o 17, in cui l'unitÃ di registrazione ed elaborazione (4) comprende mezzi processori per l'esecuzione di un programma logico per l'acquisizione, elaborazione ed associazione dei dati immagine memorizzati dalla detta unitÃ di memorizzazione (41) ed acquisiti dai detti primo (2) e secondo (3) mezzi di acquisizione di immagini.
19. Dispositivo di imaging secondo una o piÃ¹ delle rivendicazioni da 16 a 18, in cui il detto mezzo per un sistema di tracciamento (5) dello spostamento del detto secondo mezzo (3) comprende almeno un sensore responsabile del tracciamento dello spostamento .
20. Dispositivo di imaging secondo una o piÃ¹ delle precedenti rivendicazioni da 16 a 19, in cui la detta unitÃ di registrazione ed elaborazione (4) prevede mezzi di registrazione di dati acquisiti da almeno un ulteriore metodo diagnostico nonchÃ© mezzi di associazione dei detti dati ai dati immagine.
21. Dispositivo di imaging secondo una o piÃ¹ delle precedenti rivendicazioni da 16 a 20, in cui la detta unitÃ di visualizzazione comprende una unitÃ di identificazione e visualizzazione di almeno un punto di riferimento all'interno della detta immagine tridimensionale.
22. Dispositivo di imaging secondo una o piÃ¹ delle precedenti rivendicazioni da 16 a 21, in cui la detta unitÃ di visualizzazione permette contemporaneamente la visualizzazione dell'immagine acquisita dal detto primo mezzo di acquisizione di immagini diagnostiche tridimensionali (2), dell'immagine acquisita dal detto secondo mezzo di acquisizione di immagini (3) bidimensionali, di una o piÃ¹ immagini provenienti dalla detta unitÃ di registrazione ed elaborazione (4).