Brevet FR2894453A1 — publié le 20070615

Procédé et système pour le positionnement d'une unité d'imagerie médicale, et support d'enregistrement informatique La présente invention concerne de manière générale un système et un procédé pour l'imagerie médicale améliorée. En particulier, la présente invention concerne un système et un procédé améliorés de navigation et de visualisation pour un système d'imagerie radioscopique mobile. Les systèmes d'imagerie diagnostique médicale englobent une variété de modalités de formation d'images, telles que les systèmes à rayons X, les systèmes de tomographie informatisée (CT), les systèmes à ultrasons, les systèmes de tomographie par faisceau d'électrons (EBT), les systèmes à résonance magnétique (RM), et similaires. Les systèmes d'imagerie diagnostique médicale produisent des images d'un objet, tel qu'un patient, par exemple, par l'exposition à une source d'énergie, telle que des rayons X passant à travers un patient, par exemple. Les images produites peuvent être employées à de nombreuses fins. Par exemple, des défauts internes dans un objet peuvent être détectés. En plus, des changements de la structure interne ou de l'alignement peuvent être déterminés. Le flux de fluide dans un objet peut également être représenté. En outre, l'image peut montrer la présence ou l'absence d'objets dans un objet. L'information obtenue grâce à l'imagerie diagnostique médicale a des applications dans beaucoup de domaines, y compris la médecine et la fabrication. Une demande d'utilisation des systèmes d'imagerie diagnostique médicale est dans le domaine de la chirurgie assistée par ordinateur. Le domaine de la chirurgie assistée par ordinateur implique généralement l'utilisation d'un ordinateur ou système informatique pendant une procédure chirurgicale. Par exemple, un chirurgien peut souhaiter utiliser un système d'imagerie diagnostique médicale pour voir un point d'intérêt dans le corps pendant la chirurgie. Généralement pendant la chirurgie un patient est généralement maintenu statique et une unité d'imagerie mobile est manipulée pour être mise dans une position qui permet d'acquérir des images du point d'intérêt. La manipulation de l'unité d'imagerie mobile est généralement effectuée par un technicien en radiologie, ou tout autre technicien pendant la chirurgie. L'infirmière ou autre technicien place généralement l'unité d'imagerie dans une position qu'il pense fournira la meilleure image du point d'intérêt, puis une image est acquise. Typiquement, l'utilisateur n'obtient pas le positionnement optimal de l'unité d'imagerie du premier coup, ainsi l'utilisateur doit généralement repositionner l'unité d'imagerie, acquérir une autre image, et évaluer l'image pour déterminer si la position de l'unité d'imagerie est optimale. Un utilisateur passe généralement par ce processus itératif de tâtonnement plusieurs fois avant que l'unité d'imagerie soit positionnée de façon optimale. Un problème avec ce processus de positionnement par tâtonnement est que cela prend du temps et est souvent difficile à exécuter. L'équipe chirurgicale entière attend généralement d'avoir une image optimale avant de continuer la chirurgie et il est souvent difficile de savoir comment déplacer le bras en C simplement en regardant l'image. Même si l'on sait lire les images pour déplacer le bras en C correctement, la possibilité de complications existe, comme c'est le cas avec la plupart des opérations chirurgicales, et l'attente des images pendant la chirurgie ne minimise pas les complications potentielles. En outre, chaque image expose le patient et le personnel au rayonnement. Plus le positionnement optimal de l'unité d'imagerie demande de prises d'image, plus le patient et le personnel subissent d'exposition au rayonnement. En conséquence, un besoin existe pour un système et un procédé de navigation et de visualisation qui est plus efficace dans le positionnement de l'unité d'imagerie pour acquérir une image optimale. De tels système et procédé peuvent permettre à l'unité d'imagerie d'être positionnée en un laps de temps minimal et avec une quantité minimale d'exposition au rayonnement pour le patient comme pour le personnel. Certains modes de réalisation de la présente invention comprennent un procédé pour le positionnement d'une unité d'imagerie médicale. Le procédé comprend le fait d'accéder à des données à partir d'une pluralité de capteurs et de calculer une position optimale pour que l'unité d'imagerie médicale prenne des images d'un point d'intérêt. Le calcul peut être basé sur des données de la pluralité de capteurs et de l'information pour étalonner le point d'intérêt avec au moins un capteur. Le procédé peut comprendre en outre l'étape consistant à calculer des instructions pour manipuler l'unité d'imagerie médicale d'une première position vers la position optimale. Les instructions peuvent être affichées pour qu'un utilisateur puisse positionner manuellement l'unité d'imagerie médicale dans la position optimale. L'étape d'affichage des instructions comprend le fait de fournir un retour à l'utilisateur concernant la position courante de l'unité d'imagerie médicale et la position optimale de l'unité d'imagerie médicale. Les instructions peuvent également être employées par un moteur électrique pour placer l'unité d'imagerie médicale dans la position optimale en se basant sur les instructions. Entre autres modes de réalisation, l'unité d'imagerie médicale peut être un bras en C ou une unité à ultrasons. Le procédé peut aussi comprendre le fait d'acquérir des images du point d'intérêt. Le point d'intérêt peut comprendre des trous de vis en tant qu'élément d'une procédure de clouage intramédullaire. Le point d'intérêt peut également inclure des images d'admission et de sortie acquises en tant qu'élément d'une intervention sur le bassin. Le point d'intérêt peut également inclure un emplacement d'un cathéter. Certains modes de réalisation de la présente invention peuvent comprendre un système pour le positionnement d'une unité d'imagerie médicale. Le système peut comprendre une pluralité de capteurs pour identifier l'emplacement d'une pluralité de points de référence, une unité d'imagerie médicale pour l'acquisition d'images, une unité d'ordinateur pour traiter des données, et une unité d'affichage pour afficher de l'information destinée à un utilisateur. L'unité d'ordinateur peut exécuter un logiciel d'ordinateur pour calculer une position optimale pour que l'unité d'imagerie médicale puisse prendre des images d'un point d'intérêt, le calcul étant basé sur l'emplacement des capteurs. L'unité d'ordinateur peut calculer des instructions pour manoeuvrer l'unité d'imagerie médicale d'une première position vers la position optimale. Les instructions peuvent être montrées sur l'unité d'affichage pour qu'un utilisateur positionne manuellement l'unité d'imagerie médicale dans la position optimale. Les instructions peuvent comprendre le fait de fournir un retour à l'utilisateur concernant la position courante de l'unité d'imagerie médicale et la position optimale de l'unité d'imagerie médicale. Le système peut comprendre en outre au moins un moteur électrique. Les instructions peuvent être exécutées par le moteur électrique pour mettre l'unité d'imagerie médicale dans la position optimale. Le moteur électrique peut fournir un retour de force pour guider un utilisateur dans le positionnement de l'unité d'imagerie médicale en position optimale. Entre autres modes de réalisation, l'unité d'imagerie médicale peut être un bras en C ou une unité à ultrasons. Certains modes de réalisation de la présente invention peuvent aussi comprendre un support de stockage informatique comprenant un ensemble d'instructions pour un ordinateur. L'ensemble d'instructions inclut une routine d'accès pour accéder à des données à partir d'une pluralité de capteurs et une routine de calcul pour calculer une position optimale pour que l'unité d'imagerie médicale prenne des images d'un point d'intérêt. Le calcul peut être basé sur les données provenant de la pluralité de capteurs et de l'information pour étalonner le point d'intérêt avec au moins un capteur. Des modes de réalisation de la présente invention vont être décrits dans la description détaillée qui suit, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 illustre un exemple d'un système qui peut être employé selon un mode de réalisation de la présente invention ; la figure 2 illustre un procédé qui peut être employé selon un mode de réalisation de la présente invention ; la figure 3 illustre un exemple d'un mode de réalisation de la présente invention ; la figure 4 illustre un exemple d'un mode de réalisation de la présente invention. La figure 1 représente un système 100 pour positionner une unité d'imagerie médicale selon un mode de réalisation de la présente invention. Le système 100 représente, comme exemple d'une unité d'imagerie médicale, un bras en C 110. L'unité d'imagerie médicale, cependant, peut être un autre équipement d'imagerie médicale, tel qu'une unité à ultrasons, par exemple. En conséquence, n'importe quel équipement d'imagerie médicale mobile peut être utilisé. L'unité de bras en C 110 est reliée à une unité d'ordinateur 120. Le raccordement entre l'unité de bras en C 110 et l'unité d'ordinateur 120 peut être câblé ou sans fil. L'unité d'ordinateur 120 peut être n'importe quel équipement ou logiciel qui permet à des images médicales électroniques, comme de la médecine aux rayons X, à ultrasons, de CT, d'IRM, d'EBT, de RM ou nucléaire par exemple, d'être électroniquement acquises, stockées ou transmises pour le visionnage et l'opération. L'unité d'ordinateur 120 peut recevoir l'entrée d'un utilisateur. L'unité d'ordinateur 120 représente, en général, un équipement et un logiciel. Les unités d'ordinateur physiques réelles peuvent être des unités séparées, une partie d'une unité simple, un système informatique, ou une partie d'un système informatique. L'unité d'ordinateur 120 peut être reliée à d'autres dispositifs par l'intermédiaire d'un réseau électronique. Le raccordement de l'unité d'ordinateur 120 à un réseau électronique est illustré par la ligne 140. le raccordement entre le réseau 140 et l'unité d'ordinateur 120 peut être câblé ou sans fil. L'unité d'ordinateur 120 peut également être reliée à une unité d'affichage 130. Le raccordement entre l'unité d'ordinateur 120 et l'unité d'affichage 130 peut être câblé ou sans fil. L'unité d'affichage 130 peut être une unité d'affichage simple ou des unités d'affichage multiples. De plus, l'unité d'affichage 130 peut être une unité d'affichage en deux dimensions ou une unité d'affichage en trois dimensions, par exemple. En conséquence, n'importe quelle unité d'affichage peut être employée en accord avec la présente invention. L'élément 105 représente un patient et l'élément 107 représente une table sur laquelle le patient est allongé. Les éléments 150, 160, et 170 sont des capteurs électroniques qui peuvent identifier leur emplacement par rapport à une armature de référence et les uns par rapport aux autres. Bien que trois capteurs 150 à 170 soient montrés, tout nombre de capteurs peut être employé. Les capteurs 150 à 170 sont généralement en communication électronique avec l'unité d'ordinateur 120. La communication électronique peut se faire par le biais d'un fil ou peut être transmise dans un mode sans fil. Les composants du système 100 peuvent être des unités simples, des unités séparées, ils peuvent être intégrés sous diverses formes, et peuvent être mis en application dans le matériel et/ou dans le logiciel. En fonction, le système 100 peut être employé pour positionner l'unité d'imagerie médicale 110. Les capteurs 150 à 170 peuvent généralement être placés de façon à créer une armature de référence. Une armature de référence peut être créée en ayant un capteur de référence. Les autres capteurs dans l'armature peuvent identifier leur emplacement dans l'espace par rapport au capteur de référence. Le positionnement des capteurs est généralement décrit dans la demande de brevet des Etats-Unis n 10/960744. Dans le mode de réalisation illustré dans le système 100, le capteur 160 peut être le capteur de référence, le capteur 150 peut être le capteur identifiant l'emplacement de l'appareil de prise de vues 112 du bras en C par rapport au capteur de référence, et le capteur 170 peut être le capteur identifiant l'emplacement du point d'intérêt. Généralement, on peut utiliser n'importe quel nombre de capteurs ou n'importe quel placement des capteurs. La relation entre l'emplacement du capteur 150 et l'appareil de prise de vues 112 du bras en C est connue par l'unité d'ordinateur 120. Par exemple, si le capteur 150 n'est pas placé sur l'appareil de prise de vues 112 du bras en C, l'unité d'ordinateur 120 connaît la distance et l'orientation de l'appareil de prise de vues 112 du bras en C par rapport au capteur 150. Par conséquent, l'unité d'ordinateur 120 peut identifier l'emplacement et l'orientation de l'appareil de prise de vues 112 du bras en C dans l'espace. De même, la relation entre l'emplacement du capteur 170 et le point d'intérêt est connue par l'unité d'ordinateur 120. Par exemple, si le capteur 170 n'est pas placé au point d'intérêt, l'unité d'ordinateur 120 connaît la distance qui sépare le point d'intérêt du capteur 170. En conséquence, l'unité d'ordinateur 120 peut identifier le point d'intérêt dans l'espace. Dans un mode de réalisation, le capteur de référence 160 peut généralement être placé sur une partie rigide de l'anatomie du patient, par exemple un os. Les capteurs 150 et 170 peuvent identifier leur position dans l'espace par rapport au capteur 160, et ainsi les capteurs 150 et 170 peuvent identifier leur position l'un par rapport à l'autre. Comme illustré dans le système 100, le capteur 150 peut être attaché à l'appareil de prise de vues 112 du bras en C. Le capteur 170 peut identifier l'emplacement du point d'intérêt. L'emplacement des capteurs 150 à 170 peut être communiqué à l'unité d'ordinateur 120. L'unité d'ordinateur 120 peut alors calculer la position optimale de l'appareil de prise de vues 112 du bras en C pour prendre des images du point d'intérêt. L'unité d'ordinateur 120 peut faire le calcul en se basant sur l'emplacement des capteurs 150, 160, et 170. Une fois que l'unité d'ordinateur 120 a calculé la position optimale de l'appareil de prise de vues 112 du bras en C, l'unité d'ordinateur 120 peut calculer des instructions sur la façon dont manoeuvrer le bras en C pour mettre l'appareil de prise de vues 112 du bras en C dans la position optimale. Dans un mode de réalisation, les instructions peuvent être montrées sur l'unité d'affichage 130 et l'utilisateur peut positionner manuellement l'unité d'imagerie médicale 110 en position optimale. En variante, les instructions peuvent être montrées sur l'unité d'imagerie médicale 110, par exemple en utilisant des indicateurs de positionnement, comme des diodes électroluminescentes (LED), pour diriger l'utilisateur. Par exemple, les instructions peuvent être affichées sous forme de flèches orientant l'utilisateur vers la direction dans laquelle manoeuvrer l'unité d'imagerie médicale. Les instructions affichées peuvent inclure un retour pour l'utilisateur concernant la position courante de l'unité d'imagerie médicale et la position optimale de l'unité d'imagerie médicale. Par exemple, l'utilisateur peut déplacer l'unité d'imagerie médicale, et l'unité d'ordinateur 120 peut observer le mouvement dans l'endroit. L'unité d'ordinateur 120 peut re-calculer les instructions et afficher une nouvelle information de direction pour l'utilisateur. Ce processus itératif peut être répété jusqu'à ce que l'unité d'imagerie médicale soit positionnée dans la position optimale, où un indicateur peut être montré à l'utilisateur pour signaler que l'unité d'imagerie médicale est en position optimale. En variante, les instructions peuvent être envoyées à un moteur électrique, et le moteur électrique peut placer l'unité d'imagerie médicale dans la position optimale. Une fois l'unité d'imagerie médicale 110 en position optimale, une image peut être prise. En conséquence, au lieu d'employer une technique de tâtonnement pour positionner l'unité d'imagerie médicale et d'exposer le patient et le personnel à un rayonnement inutile, le système 100 permet une capture plus efficace des images tout en minimisant l'exposition au rayonnement. La figure 2 illustre un procédé 200 qui peut être employé selon un mode de réalisation de la présente invention. Le procédé 200 peut être exécuté par l'unité d'ordinateur 120 du système 100 ou autre système ou équipement informatique associé. Le procédé 200 comprend, à l'étape 210, le fait d'accéder à des données à partir d'une pluralité de capteurs. Les données peuvent inclure la position relative des capteurs en tant qu'élément de l'armature de référence. Les données peuvent également inclure de l'information d'étalonnage. L'information d'étalonnage peut inclure la position du capteur de point d'intérêt par rapport au point d'intérêt. En outre, l'information d'étalonnage peut inclure la position, par exemple, du capteur d'appareil de prise de vues du bras en C par rapport à l'appareil de prise de vues du bras en C. À l'étape 220, une position optimale pour que l'unité d'imagerie médicale prenne une image d'un point d'intérêt peut être calculée. Le calcul peut être basé sur les données des capteurs. Les données des capteurs peuvent indiquer la position des capteurs. Le calcul peut également inclure l'information pour étalonner le point d'intérêt avec au moins un capteur. L'information pour étalonner le point d'intérêt avec au moins un capteur peut inclure la position du capteur de point d'intérêt par rapport au point d'intérêt. À l'étape 230, des instructions peuvent être calculées pour manoeuvrer l'unité d'imagerie médicale d'une position courante vers une position optimale. Dans un mode de réalisation, les instructions peuvent être affichées pour qu'un utilisateur place manuellement l'unité d'imagerie médicale dans la position optimale. Les instructions affichées peuvent inclure un retour visuel pour l'utilisateur concernant la position courante de l'unité d'imagerie médicale et la position optimale de l'unité d'imagerie médicale. Par exemple, l'utilisateur peut déplacer l'unité d'imagerie médicale. L'unité d'ordinateur peut observer le mouvement vers l'emplacement. L'unité d'ordinateur peut re-calculer les instructions et afficher une nouvelle information directionnelle à destination de l'utilisateur. Ce processus itératif peut être répété jusqu'à ce que l'unité d'imagerie médicale soit positionnée dans la position optimale comme indiqué dans le procédé 200 par la flèche de l'étape 230 à l'étape 210. En variante, les instructions peuvent être envoyées à un moteur électrique, et le moteur électrique peut mettre l'unité d'imagerie médicale dans la position optimale. Une fois que l'unité d'imagerie médicale est en position optimale, une image peut être prise. Dans une autre variante, les instructions peuvent être envoyées à un moteur électrique et être employées pour fournir un retour de force pour guider un utilisateur pour placer l'unité d'imagerie médicale dans la position optimale. Cela donnerait à l'utilisateur la sensation que le bras en C se met de lui-même dans la position optimale lorsque l'utilisateur pousse le bras en C. Un tel retour de force peut être utile plutôt que d'avoir le mouvement automatique de moteurs électriques. Un tel mouvement automatique peut emmêler des tubes, des cathéters et des câbles, par exemple, qui peuvent être attachés au patient. La figure 3 illustre un exemple d'une application du système et du procédé décrits ci-dessus. Dans une procédure de clouage intramédullaire (clou IM), un clou déformable est placé en bas de l'axe du fémur et fixé avec l'un certain nombre vis. La figure 3 montre les trous de vis 310 comme situés dans la cavité du corps. Un procédé tel que décrit dans la publication des Etats-Unis d'Amérique n 2002/0077541 peut être employé pour localiser les endroits déformés des trous de vis. Dans un mode de réalisation, un capteur, tel que le capteur 160 peut être placé sur une structure anatomique rigide, telle qu'un os du patient. Un capteur, tel que le capteur 170, peut être attaché à l'extrémité du clou déformable à l'écart des trous de vis. La distance à laquelle le capteur est placé par rapport aux trous de vis peut être déterminée, cependant, et la distance et l'orientation des trous de vis par rapport au capteur 170 peuvent être déterminées. Etant donné la position et l'orientation des trous de vis, un bras en C muni d'un système de poursuite solidaire comme décrit ci-dessus peut être positionné de façon optimale pour prendre une image par le centre des trous de vis. L'étalonnage du bras en C pré-calculé de la relation de l'emplacement du capteur 170 par rapport à l'emplacement des trous de vis donne l'alignement projectif de l'unité d'imagerie médicale par rapport au système de poursuite. L'emplacement et l'orientation des trous de vis indiquent une ligne appropriée pour centrer l'appareil de prise de vues du bras en C. Le système peut ensuite fournir des indications visuelles d'alignement, ou avec un système motorisé comme décrit plus haut, pour positionner de façon optimale l'unité d'imagerie médicale. La figure 4 illustre un exemple d'une application du système et du procédé décrits ci-dessus. Dans l'exécution d'une intervention sur le bassin, il est difficile d'obtenir une bonne vue d'entrée et une bonne vue de sortie. Dans un mode de réalisation, un capteur, tel que le capteur 160, peut être placé de façon externe au corps sur un point de référence osseux. Cette mise en place peut exiger de toucher (ou de palper) plusieurs points fiduciellement externes du corps avec un instrument fixé au capteur 160. Un capteur, tel que le capteur 170, peut être placé en conséquence pour obtenir des images d'entrée et de sortie. En utilisant le système et le procédé de poursuite décrits ci-dessus, les points de référence peuvent guider la position du bras en C vers une position optimale à la fois pour les images d'entrée et pour les images de sortie. La figure 4 illustre l'utilisation d'un bras en C pour prendre une image en utilisant un système et un procédé de poursuite tels que décrits ci-dessus. Dans un autre exemple d'application du système et du procédé décrits ci-dessus, tout en insérant un cathéter dans une artère d'un patient, il peut être difficile de savoir où se trouve le bout du cathéter. Dans un mode de réalisation, si le bout du cathéter comporte un capteur, comme le capteur 170, l'emplacement du bout peut être surveillé. En outre, l'emplacement du bout peut être utilisé pour aider à positionner une unité de bras en C pour surveiller l'évolution de l'insertion du cathéter sans avoir à prendre plusieurs clichés pour essayer de trouver le cathéter. Le système et le procédé décrits ci-dessus peuvent être effectués en tant que partie d'un support de stockage informatique comprenant un ensemble d'instructions pour un ordinateur. L'ensemble d'instructions inclut une routine d'accès pour accéder à des données provenant d'une pluralité de capteurs. L'ensemble d'instructions comprend également une routine de calcul pour calculer une position optimale pour que l'unité d'imagerie médicale prenne des images d'un point d'intérêt. Le calcul peut être basé sur les données de la pluralité de capteurs et l'information pour étalonner le point d'intérêt avec au moins un capteur. L'ensemble d'instructions peut également inclure une routine d'instruction pour le calcul d'instructions pour manoeuvrer l'unité d'imagerie médicale d'une première position vers une position optimale. REVENDICATIONS 1. Procédé (200) pour positionner une unité d'imagerie médicale, ledit procédé comprenant les étapes consistant à : accéder (210) à des données provenant d'une pluralité de capteurs ; et calculer (220) une position optimale pour que ladite unité d'imagerie médicale prenne des images d'un point d'intérêt, ledit calcul étant basé sur lesdites données de la pluralité de capteurs et de l'information pour étalonner ledit point d'intérêt avec au moins un capteur. 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre l'étape consistant à calculer des instructions (230) pour manipuler ladite unité d'imagerie médicale d'une première position vers ladite position optimale. 3. Procédé selon la revendication 2, comprenant en outre l'étape consistant à afficher des instructions pour qu'un utilisateur puisse positionner manuellement ladite unité d'imagerie médicale dans la position optimale. 4. Procédé selon la revendication 2, comprenant en outre l'étape consistant à commander un moteur électrique pour positionner ladite unité d'imagerie médicale dans la position optimale en se basant sur lesdites instructions. 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite unité d'imagerie médicale est une unité de bras en C. 6. Système (100) pour positionner une unité d'imagerie médicale, ledit système comprenant : une pluralité de capteurs (150, 160, 170) pour identifier l'emplacement d'une pluralité de points de référence ; une unité d'imagerie médicale (110) pour prendre des images ; une unité d'ordinateur (120) pour manipuler des données, ladite unité d'ordinateur (120) exécutant un logiciel d'ordinateur pour calculer une position optimale pour que ladite unité d'imagerie médicale (110) puisse prendre des images d'un point d'intérêt, ledit calcul étant basé sur l'emplacement desdits capteurs (150, 160, 170) ; et une unité d'affichage (130) pour afficher des informations à destination d'un utilisateur. 7. Système selon la revendication 6, dans lequel l'unité d'ordinateur (120) est configuré pour calculer des instructions pour manoeuvrer ladite unité d'imagerie médicale d'une première position vers ladite position optimale. 8. Système selon la revendication 7, comprenant en outre au moins un moteur électrique, lesdites instructions étant exécutées par ledit moteur électrique pour mettre ladite unité d'imagerie médicale dans ladite position optimale. 9. Système selon la revendication 8, dans lequel ledit moteur électrique fournit un retour de force pour guider un utilisateur dans le positionnement de ladite unité d'imagerie médicale dans ladite position optimale.