Визуализация физиологических параметров - RU2550667C2

Чертежи

Показать все 15 чертежа(ей)

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройству медицинской визуализации для получения информации об объекте. Изобретение, кроме того, относится к способу получения информации об объекте.

Предшествующий уровень техники

Информация об объекте может потребоваться, например, для диагностики заболеваний или во время вмешательств, таких как хирургическое вмешательство, для получения необходимых или желательных сведений об объекте, например, для обеспечения возможности выполнения дальнейших этапов вмешательства. Данные сведения могут служить в качестве вида обратной связи, например, в случаях, когда результаты вмешательства трудно выявить, например, в случаях, когда представляющим интерес объектом является пациент, когда медицинское вмешательство может быть выполнено таким образом, что действительный процесс вмешательства или даже результат его не может выявить лицо, выполняющее вмешательство. Поэтому медицинская визуализация используется для различных видов применения. Например, данные, на которых могут быть основаны указанные изображения, могут быть получены посредством рентгеновского излучения, MRI (магнитно-резонансной визуализации), ультразвука, SPECT (однофотонной эмиссионной компьютерной томографии) и т.д. В частности, при минимально инвазивных процедурах хирург может таким образом получить информацию, необходимую для выполнения вмешательства. Кроме того, обычная рентгеновская визуализация используется при процедурах эндоваскулярных вмешательств, а также при чрескожных вмешательствах. Для получения информации о мягких тканях используется так называемая визуализация мягких тканей, известная как XperCT (трехмерная визуализация мягких тканей во время инвазивных вмешательств). Кроме того, вмешательства, выполняемые чрескожной иглой, широко используются при различных заболеваниях, где взятие биопсии ткани используется для исследования ткани. Для определения траектории иглы, а также для слежения за продвижением иглы под контролем изображения используются такие способы визуализации как рентгеновское исследование, компьютерная томография, магнитно-резонансная визуализация и т.д. С помощью иглы, объединенной с оптическими волокнами, такой как фотонная игла, можно получать данные оптической спектроскопии. Следовательно, пользователь обеспечен двумя отдельными источниками информации, например рентгеновскими изображениями и оптической информацией, представленными в двух различных местах, таких как два монитора. Например, в заявке на патент США 2007/0016028 Al описано использование нескольких мониторов, один из которых представляет собой так называемый навигационный монитор, представляющий на дисплее изображения в реальном времени в одном окне и сигналы EP (вызванных потенциалов) в еще одном окне. Но было показано, что пользователь, например врач, испытывает трудности восприятия всей предоставленной информации. В частности, во время медицинских процедур, при которых обычно используется только информация рентгеновского исследования, представление дополнительной информации может препятствовать нормальному ходу работы. Кроме того, было также показано, что вследствие увеличивающегося числа параметров, которые могут представляться на дисплее для обеспечения информации о представляющем интерес объекте, например пациенте, пользователь иногда испытывает утомление, которое приводит к снижению работоспособности и концентрации внимания пользователя во время вмешательства.

Краткое изложение сущности изобретения

Следовательно, может возникать необходимость в улучшении подготовки и зрительного восприятия информации, относящейся к объекту, во время медицинских вмешательств.

Данная цель достигается с помощью устройства и способа медицинской визуализации в соответствии с независимыми пунктами формулы изобретения.

В соответствии с иллюстративным вариантом осуществления способа получения информации предоставляется устройство медицинской визуализации для получения информации об объекте, которое включает устройство отображения, устройство для вмешательства, устройство для обработки информации и устройство отображения. Устройство для получения изображения приспособлено для выявления данных объекта по меньшей мере из одной представляющей интерес области объекта и подачи данных объекта в устройство для обработки информации. Устройство для вмешательства приспособлено для выявления физиологических параметров объекта в зависимости от положения заданной зоны устройства для вмешательства относительно объекта и подачи физиологических параметров в устройство для обработки информации. Устройство для обработки информации приспособлено для трансформации по меньшей мере части данных об объекте в данные изображения и для превращения физиологических параметров в физиологические данные. Устройство для обработки информации, кроме того, приспособлено для модификации по меньшей мере одного параметра данных изображения в зависимости от физиологических данных и посредством этого трансформации данных изображения в модифицированные данные живого изображения. Устройство отображения приспособлено для отображения модифицированных данных живого изображения.

Модификация может включать изменение таких параметров, как контраст или яркость, а также цвет или насыщение и т.д. Модификация может задаваться пользователем и может относиться к определенным областям изображения и/или определенному содержанию данных изображения, которые могут, таким образом, анализироваться относительно показанного содержания.

Термин «в зависимости» означает, что изменение физиологических данных, например, вследствие продвижения устройства для вмешательства или вследствие изменения состояния объекта ведет к изменению представляемого на дисплее модифицированного живого изображения. Зависимость может быть определена как являющаяся непосредственно связанной. Зависимость может также управляться заданным уравнением, применяемым к результатам выявления физиологических данных.

Это обеспечивает преимущество в том, что пользователь, например врач, может продолжать вмешательство, получая дополнительную информацию, так, чтобы не отнимать время, которое может быть потрачено на интерпретацию изображения. Другими словами, пользователь получает дополнительную информацию без необходимости обращения дополнительного внимания или без влияния на концентрацию внимания, потому что пользователь должен обращать внимание только на одно изображение вместо нескольких изображений. Еще одно преимущество заключается в том, что путем модификации данных изображения можно предотвратить потерю содержания изображения. Проще говоря, на данные изображения, другими словами, на представляемое на дисплее изображение, не оказывается такое воздействие, при котором отсекается или покрывается содержание изображения, например, представлением дополнительной информации.

Другое преимущество изобретения может заключаться в том, что пользователю может быть предоставлена дополнительная информация в форме физиологических данных без необходимости использования дополнительного блока дисплея или отдельного окна в пределах одного дисплея. Другими словами, обеспечение дополнительных физиологических данных не оказывает воздействия на данные изображения, содержащие, например, обычную информацию об объекте. Путем предоставления дополнительных данных в форме модифицированного изображения пользователь может сконцентрировать внимание на изображении, представленном на дисплее, так что восприятию информации, представленной на дисплее, не мешает предоставление дополнительных данных. Таким образом, пользователь может воспринимать дополнительную информацию без развития утомления или снижения концентрации внимания.

Поскольку дополнительная информация, предоставляемая модифицированным изображением, относится к данным объекта, полученным устройством для осуществления вмешательства, то взаимодействие пользователя в виде изменения положения устройства оказывает эффект, заключающийся в том, что модифицированное изображение меняется соответствующим образом, потому что извлечение физиологических данных и модификация выполняются в реальном времени или по меньшей мере почти в реальном времени.

Конечно, внешний вид дополнительной информации может быть закодирован в зависимости от использованных способов медицинской визуализации и в соответствии с типом примененного вмешательства для обеспечения широкого применения изобретения и обеспечения возможности легкого восприятия информации, передаваемой пользователю. Например, выбор типа дополнительных данных и их цвета или яркости или конфигурации следует выполнять в зависимости от потребностей врача.

Одно из преимуществ изобретения заключается в том, что пользователь может обозревать данные изображения, сосредотачиваясь на информационном материале, представленном на блоке дисплея. Таким образом, пользователь может полностью сконцентрироваться на информации, показанной на дисплее.

Путем предоставления модифицированного изображения пользователю, ему обеспечивается поддержка в том, что процесс принятия управленческих решений, который должен происходить крайне быстро во избежание повреждения ткани, облегчается, потому что информация диффузной отражательной спектроскопии (DRS) представляется в лаконичной и ненавязчивой форме, которая не слишком сильно отвлекает врача от основного вмешательства.

Но настоящее изобретение также относится к использованию потенциального восприятия или распознавания, которое до настоящего времени не использовалось. В периферической субзоне участка обзора пользователя, например, обычно невозможно считывание или выявление чисел или величин, но все же в данной периферической части поля обзора возможно выявление изменений яркости, или цвета, или конфигураций. Следовательно, в случае представления на дисплее дополнительной информации путем модификации периферической зоны изображения информация или аспекты могут передаваться пользователю достаточно простыми зрительными эффектами, например изменением цвета или изменением яркости представления определяемых данных. Другими словами, физиологические данные могут быть представлены на дисплее достаточно простым образом.

В иллюстративном варианте осуществления предусмотрен интерфейс пользователя для ввода данных с целью обеспечения возможности определения вида показательных данных в соответствии с потребностями пользователя.

Например, физиологические параметры могут представлять собой анатомический параметр.

В иллюстративном варианте осуществления физиологические параметры представлены оптической информацией. Например, оптическая информация относится к цветовому кодированию согласно соответствующей области вмешательства или исследования.

В еще одном иллюстративном варианте осуществления для определенных состояний пациента пороговые величины параметров могут задаваться и контролироваться устройством для вмешательства. Как только параметр достигает критической величины, что значит, что достигнута пороговая величина параметра, модифицированное изображение выдает пользователю соответствующую графическую информацию.

В иллюстративном варианте осуществления физиологические параметры, которые не обеспечиваются данными о выявленном объекте, могут быть выявлены устройством для вмешательства.

Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что данные об объекте могут быть выявлены в большем масштабе или при более низком разрешении, тогда как устройство для вмешательства обеспечивает меньший масштаб, что означает более высокое разрешение или более высокую степень детализации, обеспечивающую пользователю дополнительные сведения о действительной ситуации.

Например, устройство может быть приспособлено для определения положения устройства для вмешательства в зависимости от физиологических параметров.

Например, в случае, когда определенный физиологический параметр известен из предыдущего исследования, расположение устройства для вмешательства относительно заданного признака может достигаться физиологическими данными.

Например, устройство приспособлено для визуализации устройства для вмешательства, например, в случаях, когда устройство для вмешательства не видимо в выявленных данных объекта, такое как стеклянная игла при флуороскопии. Например, путем получения информации о ткани у дистального конца иглы можно сделать вывод, что игла находится в определенном виде ткани. Поскольку определенные параметры ткани могут быть идентифицированы для определенного пространственного соотношения со структурой, видимой на флуороскопическом изображении, то можно знать, где или в каком типе ткани находится игла в данный момент.

Устройство для получения изображения может представлять собой средство визуализации, такое как рентгеновская система визуализации, компьютерно-томографическая система (КТ), средство магнитно-резонансной визуализации (МР), ультразвуковое устройство (УЗИ) или тому подобное.

Например, устройство для получения изображения может представлять собой рентгеновский аппарат, получающий флуороскопическое изображение.

В соответствии с другим иллюстративным вариантом осуществления данные изображения включают в себя фон, и по меньшей мере один параметр по меньшей мере части фона модифицирован в зависимости от физиологических данных.

Например, фон соответствует оптической информации, представляющей физиологический параметр. Конечно, таким образом могут быть представлены несколько физиологических параметров.

В одном иллюстративном варианте осуществления центральная часть дисплея включает изображение, обеспечиваемое устройством для получения изображения, такого как рентгеновское изображение с фоном, например окружающим фоном, и фонд изменяется в реальном времени в каждом другом положении устройства для вмешательства, тогда как центральная часть изображения не подвергается воздействию. Например, центральная часть может иметь круглую форму, тогда как фон может представлять собой остальную часть квадратного экрана дисплея.

В соответствии с другим иллюстративным вариантом осуществления устройство для вмешательства показано в модифицированном живом изображении с его траекторией, и графическое представление физиологических данных показано вдоль траектории устройства для вмешательства.

Например, графическое представление может представлять собой цветной маркер, такой как цветные кружки, например, с меняющимися диаметрами для указания интенсивности или других аспектов физиологического параметра. Путем обеспечения графического представления вдоль траектории устройства для вмешательства пользователю предоставляется другая информация, а именно ход, по которому уже продвинулось устройство. Это может также указывать направление для дальнейшего продвижения устройства для вмешательства.

В соответствии с другим иллюстративным вариантом осуществления устройство для вмешательства показано в модифицированном живом изображении, и цвет устройства для вмешательства модифицируется в зависимости от выявленных физиологических данных.

Это обеспечивает преимущество в том, что пользователю предоставляется дополнительная информация без значимого вырезания или покрытия визуализируемой информации.

Например, устройство для вмешательства располагается для обеспечения молекулярной информации. Например, во время введения иглы молекулярная информация может оповещать пользователя о молекулярном состоянии кончика иглы, введенной пользователем.

В другом иллюстративном варианте осуществления, физиологические данные получают неоптическими способами.

В еще одном иллюстративном варианте осуществления данные могут быть основаны на измерении температуры и/или pH для предоставления дополнительной информации к морфологическим данным. Например, измерение температуры или pH может использоваться для выявления того, достигнут ли участок, где ткань воспалена.

Например, устройство для вмешательства может представлять собой иглу для биопсии, канюлю, троакар, катетер или эндоскоп.

Таким образом, настоящее изобретение подходит соответственно для различных видов применения или процедур исследования, и поэтому может применяться при широком диапазоне различных вмешательств.

В соответствии с еще одним иллюстративным вариантом осуществления устройство для вмешательства представляет собой оптическую иглу по меньшей мере с одним интегрированным оптическим волокном, приспособленным для получения оптического спектра, который подлежит пересчету в физиологические параметры.

Например, пересчет может достигаться спектроскопией.

В иллюстративном варианте осуществления оптический и неоптический способы используются в комбинации. Это, например, обеспечивает возможность предоставления хирургу более детальной и расширенной информации.

В соответствии с еще одним иллюстративным вариантом осуществления устройство для вмешательства приспособлено для выявления физиологических параметров объекта в зависимости от положения по меньшей мере двух различных заданных областей нахождения устройства для вмешательства относительно объекта.

Например, устройство для вмешательства может представлять собой оптическую иглу, и игла может включать более чем два волокна с тем, чтобы можно было выявить, например, пространственные различия ткани слева и справа. Это может визуализироваться на дисплее различными цветами в левой и/или правой части представленного на дисплее изображения. Одно из преимуществ состоит в том, чтобы пользователь был обеспечен дифференцированной информацией, что ведет к еще лучшему пониманию ситуации в пределах представляющего интерес объекта.

В соответствии с еще одним иллюстративным вариантом осуществления вклад крови, жира и воды в ткани в заданном местоположении устройства для вмешательства преобразуется в цветовой код, и цветовой код используется для модификации данных изображения.

Вместо указанных выше параметров или в дополнение к ним, для цветового кодирования также могут использоваться другие параметры.

Цветовой код может представлять собой число RGB, например, кровь может быть представлена красным цветом, жир - зеленым цветом и вода - синим цветом.

Например, если тканевое содержимое измеряется по шкале от 0 до 1 для каждого из выбранных параметров, то данная информация может быть превращена в числа модели RGB с использованием следующей формулы, где R; G; B обозначают соответственно красный, зеленый и синий (по шкале от 0 до 1):

R=([кровь])/([кровь]+[вода]+[жир])

G=([жир])/([кровь]+[вода]+[жир])

B=([вода])/([кровь]+[вода]+[жир]),

где [X] соответствует величине вклада элемента X={кровь; жир; вода}.

Например, в определенном положении вклад крови, воды и жира составляет соответственно 0,8; 0,1 и 0,2. Для превращения данной информации в величины RGB может использоваться указанная выше формула. Таким образом, величина RGB составляет RGB=(0,8; 0,2; 0,1), что представляет собой цвет, близкий к красному. Другими словами, фон 312 представлен на дисплее красным цветом.

В соответствии с еще одним иллюстративным вариантом осуществления устройство для обработки информации приспособлено для анализа физиологических данных с тем, чтобы было определено приближение к важной структуре и была модифицирована дата изображения с тем, чтобы графическая инструкционная информация была предоставлена пользователю.

Например, первый цвет может использоваться для указания, что устройству для вмешательства не грозит опасность приближения к важной структуре, например зеленый цвет. Второй цвет может использоваться для указания, что пользователь должен соблюдать осторожность при приближении к важной структуре, например желтый цвет. Третий цвет может использоваться для указания, что устройство для вмешательства находится очень близко к важной структуре, например красный цвет. Важная структура может представлять собой, например, сосуд, который пользователь не желает перфорировать.

В другом иллюстративном варианте осуществления различные цвета могут соответствовать различным расстояниям между, например, хромофорами и зондом, т.е. иглой, направляемой пользователем. Например, первый цвет может соответствовать большим расстояниям, когда зонд находится далеко от целевой ткани, а второй цвет может соответствовать случаю, когда зонд находится внутри целевой ткани.

В соответствии с еще одним иллюстративным вариантом осуществления устройство для вмешательства может быть приспособлено для получения данных микроскопического изображения ткани перед иглой для выявления физиологических данных по данным микроскопического изображения, и данные изображения модифицируются по меньшей мере частью данных микроскопического изображения.

Получение данных может осуществляться например, использованием сканирующего оптоволоконного конфокального сканнера.

В иллюстративном варианте осуществления данные микроскопического изображения могут интегрироваться в модифицированное изображение.

В еще одном иллюстративном варианте осуществления комбинация фотонной иглы с рентгеновским исследованием обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что возможна комбинация макро шкальной физиологической или микроскопической информации. Следовательно, данные изображения могут также модифицироваться в зависимости от микроскопического изображения.

Например, обеспечивается блок интерфейса, который приспособлен для контроля представления на дисплее данных микроскопического изображения. Это обеспечивает преимущество в том, что дополнительные данные микроскопического изображения присутствуют на изображении только тогда, когда пользователь действительно желает обратиться к данным микроскопического изображения. Конечно, представленное на дисплее изображение включает физиологические параметры, потому что изображение было модифицировано.

Интерфейс пользователя может представлять собой, например, педаль, компьютерную мышь, сенсорный экран, устройство голосового контроля или тому подобное, приспособленное для ввода команды.

В еще одном иллюстративном варианте осуществления устройство визуализации включает рентгеновскую систему визуализации с устройством получения рентгеновского изображения, включающим источник рентгеновского излучения и модуль выявления рентгеновского изображения, расположенный напротив источника рентгеновского излучения, и устройство, предоставленное для приема подлежащего исследованию объекта. Кроме того, имеется блок интерфейса для ввода информации пользователем. Блок управления соединен и с модулем выявления, и с источником излучения, и с блоком интерфейса, а также с устройством для вмешательства.

В другом иллюстративном варианте осуществления компоновка устройств для исследования включает систему ультразвуковой визуализации с использованием ультразвуковых волн для получения изображений.

В еще одном иллюстративном варианте осуществления компоновка устройства для исследования включает систему магнитно-резонансной визуализации.

В еще одном иллюстративном варианте осуществления компоновка устройства для исследования включает систему SPECT.

В соответствии с еще одним аспектом изобретение относится к способу получения информации об объекте, включающему следующие этапы. Во-первых, выявляются данные по меньшей мере из одной представляющей интерес области объекта. Параметры объекта получаются от устройства в зависимости от положения заданного местоположения устройства относительно объекта. По меньшей мере часть данных об объекте трансформируется в данные изображения. Параметры объекта превращаются во вторые данные объекта. По меньшей мере один параметр данных изображения модифицируется в зависимости от вторых данных объекта, и посредством этого данные изображения трансформируются в данные модифицированного живого изображения. Затем данные модифицированного живого изображения представляются на дисплее.

Например, выявление данных объекта может достигаться устройством получения изображения, таким как устройства, указанные выше. Например, выявление параметров объекта может достигаться устройством для вмешательства. Параметры могут включать физиологические параметры. Например, данные объекта и параметры объекта могут подаваться в устройство для обработки информации. Например, данные модифицированного живого изображения подаются в устройство отображения и представляются на устройстве отображения.

Например, данные изображения могут включать фон, например, окружающий центральную часть, и этап модификации может включать этап модификации по меньшей мере одного параметра по меньшей мере части фона в зависимости от вторых данных объекта.

Кроме того, устройство для вмешательства может представлять собой оптическую иглу, и физиологические данные могут быть выявлены в форме оптических данных. Фон может иметь цвет, который соответствует оптическим данным.

В другом иллюстративном варианте осуществления настоящее изобретение относится к компьютерной программе или элементу компьютерной программы, которая характеризуется тем, что она приспособлена для выполнения этапов способа в соответствии с одним из предыдущих вариантов осуществления на соответствующей системе.

Поэтому элемент компьютерной программы может храниться в компьютерном блоке, который также может представлять собой часть варианта осуществления настоящего изобретения. Данный компьютерный блок может быть приспособлен для выполнения или индукции выполнения этапов описанного выше способа. Кроме того, он может быть приспособлен для управления работой компонентов описанного выше устройства. Компьютерный блок может быть приспособлен для автоматической работы и/или для исполнения приказов пользователя. Компьютерная программа может загружаться в рабочую память процессора данных. Таким образом, процессор данных может быть оборудован для осуществления способа по изобретению.

Данный иллюстративный вариант осуществления изобретения включает и компьютерную программу, которая с самого начала использует изобретение, и компьютерную программу, которая посредством модернизации превращает существующую программу в программу, которая использует изобретение.

Далее, элемент компьютерной программы может быть способен обеспечить выполнение всех необходимых этапов процедуры иллюстративного варианта осуществления описанного выше способа.

В соответствии с еще одним иллюстративным вариантом осуществления настоящее изобретение относится к машиночитаемому носителю информации, такому как CD-ROM (постоянное запоминающее устройство на компакт-диске), при этом машиночитаемый носитель информации имеет элемент компьютерной программы, хранящейся в нем, причем элемент компьютерной программы описан в предыдущем разделе.

Однако компьютерная программа может быть также представлена по сети, подобной интернету, и может загружаться в рабочую память процессора данных из такой сети. В соответствии с еще одним иллюстративным вариантом осуществления настоящее изобретение относится к носителю информации для доступа к элементу компьютерной программы для его загрузки, причем элемент компьютерной программы предназначен для выполнения способа в соответствии с одним из ранее описанных вариантов осуществления изобретения.

Следует отметить, что варианты осуществления изобретения описаны со ссылкой на различные объекты изобретения. В частности, некоторые варианты осуществления описаны со ссылкой на формулу изобретения на способ, тогда как другие варианты осуществления описаны со ссылкой на формулу изобретения в отношении устройства. Однако специалисту в данной области из приведенного выше и последующего описания будет понятно, что, пока нет иных уведомлений в дополнение к любой комбинации признаков, относящихся к одному типу объекта изобретения, любая комбинация признаков, относящихся к другим объектам изобретения, считается также раскрытой в данной заявке. Однако все признаки могут комбинироваться, обеспечивая синергические эффекты, которые являются большими, чем простое суммирование признаков.

Краткое описание чертежей

Аспект, определенный выше, и другие аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения могут быть также установлены из примеров вариантов осуществления, которые описаны в настоящей заявке и объясняются со ссылкой на примеры вариантов осуществления, но которыми изобретение не ограничивается. Далее изобретение будет более детально описано со ссылкой на чертежи.

На фиг.1 схематически показано устройство медицинской визуализации в соответствии с изобретением;

на фиг.2 показана схема последовательности операций способа получения информации об объекте в соответствии с изобретением;

на фиг.3 показан вклад различных параметров для различных положений устройства для вмешательства;

на фиг.4 схематически показан иллюстративный вариант осуществления модифицированного живого изображения в соответствии с изобретением;

на фиг.5 схематически показан еще один иллюстративный вариант осуществления модифицированного живого изображения;

на фиг.6 схематически показан еще один иллюстративный вариант осуществления модифицированного живого изображения;

на фиг.7 схематически показан еще один иллюстративный вариант осуществления модифицированного живого изображения;

на фиг.8 схематически показан еще один иллюстративный вариант осуществления модифицированного живого изображения;

на фиг.9 схематически показан еще один иллюстративный вариант осуществления модифицированного живого изображения; и

на фиг.10, 11, 12, 13, 14 и 15 показаны фотографические изображения вариантов осуществления, показанных соответственно на фиг.4, 5, 6, 7, 8 и 9.

Детальное описание иллюстративных вариантов осуществления

На фиг.1 показано устройство 10 медицинской визуализации для получения информации об объекте. Предоставлено устройство 11 для получения изображения, которое, например, включает в себя источник 12 рентгеновского излучения и детекторный модуль 14. Кроме того, предоставлена опора 16, например стол, для помещения объекта 18, например подлежащего обследованию пациента. Предоставляется устройство 20 для вмешательства, например игольное устройство. Например, игольное устройство приспособлено для исследования ткани на основе оптической спектроскопии. Предоставлены источник 22 света и детектор 24 света, которые соединены с устройством 26 для обработки информации. Кроме того, предоставлено устройство 28 отображения, которое соединено с устройством 26 для обработки информации. Устройство 26 для обработки информации также соединено с устройством 11 для получения изображения, при этом устройство 26 для обработки информации способно контролировать устройство 11 для получения изображения. Устройство 26 для обработки информации также способно контролировать источник 22 света для испускания света в устройство 20 для вмешательства с тем, чтобы свет излучался через дистальный конец в окружающую ткань. Часть отраженного света будет попадать на игольное устройство в зависимости от вида или типа ткани перед игольным устройством 20 для приема детектором 24 света. Передача света от источника 22 света к игле и от иглы к детектору 24 света обеспечивается соединением 30, включающим по меньшей мере два передающих свет волокна.

Детектор 24 света приспособлен для преобразования принятого света, отраженного тканью, в электрические сигналы, которые затем передаются к устройству 26 для обработки информации.

Устройство 11 для получения изображения приспособлено для выявления данных объекта по меньшей мере из одной представляющей интерес области объекта 18. Например, источник 12 рентгеновского излучения испускает рентгеновское излучение по направлению к детекторному модулю 14. Таким образом, детекторный модуль 14 подает электрические сигналы в устройство 26 для обработки информации, из которого, например, может быть выведено флуороскопическое изображение.

Устройство 20 для вмешательства приспособлено для выявления физиологических параметров объекта 18 в зависимости от положения заданной зоны 32, например дистальной части, т.е. переднего кончика иглы устройства 20 для вмешательства, относительно объекта 18 и направления физиологических параметров в устройство 26 для обработки информации.

Внутри устройства 26 для обработки информации по меньшей мере часть данных об объекте, обеспечиваемых устройством 11 для получения изображения, трансформируется в данные изображения и физиологические параметры, обеспечиваемые устройством 20 для вмешательства, превращаются в физиологические данные. Далее, устройство 26 для обработки информации приспособлено для модификации по меньшей мере одного параметра изображения из данных изображения в зависимости от физиологических данных, посредством этого трансформируя данные изображения в данные модифицированного живого изображения. Устройство 26 для обработки информации направляет данные модифицированного живого изображения в устройство 28 отображения, которое представляет на дисплее модифицированное живое изображение 33.

В другом примере, который не показан, устройство для вмешательства может представлять собой иглу для биопсии, канюлю, троакар, катетер или эндоскоп.

В последующем описании основные этапы способа в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления изобретения будут описаны со ссылкой на фиг.2. На этапе выявления 112 первые данные 114 объекта выявляются по меньшей мере из одной представляющей интерес области объекта 18. На этапе приема 116 параметры 118 объекта 18 принимаются от устройства 20 в зависимости от положения заданной позиции 32 устройства 20 относительно объекта 18. На этапе трансформации 120 по меньшей мере часть данных объекта 114 трансформируется в данные 122 изображения. На этапе превращения 124 параметры объекта 118 превращаются во вторые данные 126 объекта.

На этапе модификации 128 модифицируется по меньшей мере один параметр изображения данных 122 изображения в зависимости от вторых данных 126 изображения. Посредством этого данные 122 изображения трансформируются в данные 130 модифицированного живого изображения. Далее, данные 130 модифицированного живого изображения отображаются 132 на дисплее в виде модифицированного живого изображения 134 на дисплее 28.

Например, выявление 112 первых данных 114 объекта может достигаться устройством 11 получения изображения. Выявление параметра 118 объекта может достигаться устройством 20 для вмешательства, где параметры 118 могут включать физиологические параметры, полученные у пациента 18. Первые данные 114 объекта и параметры 118 объекта направляются в устройство 26 для обработки информации, где выполняются этап трансформации 120 и этап превращения 124, а также этап модификации 128.

Путем отображения 132 на дисплее модифицированного живого изображения 134 пользователю предоставляется расширенная информация, так что, например, данные изображения обеспечиваются в виде изображенной информации, в то время как пользователю также предоставляется дополнительная информация, а именно, информация в отношении по меньшей мере одного параметра объекта, например физиологических параметров. Поскольку модификация 128 происходит в зависимости от вторых данных 126 объекта, что значит в зависимости от параметров 118 объекта 18, представленное на дисплее изображение 134 постоянно меняется в зависимости от движения или изменения положения устройства, например устройства 20 для вмешательства, выявляя меняющиеся параметры 118 объекта. Другими словами, даже в случае, если первые данные 114 объекта выявляются в определенный период, что означает соответствующее поэтапное изменение изображения, то по меньшей мере один параметр изображения данных изображения модифицируется в зависимости от движения устройства 18. Конечно, в еще одном иллюстративном варианте осуществления первые данные 114 объекта также постоянно выявляются, таким образом обеспечивая получения живых первых данных объекта.

Следует отметить, что фиг.2 представляет собой схему последовательности операций, показывающую этапы иллюстративного варианта осуществления способа в соответствии с изобретением. Следует понимать, что этапы, описанные в отношении способа, представляют собой основные этапы, где указанные основные этапы должны быть дифференцированы или разделены на несколько подэтапов. Кроме того, между указанными основными этапами могут также быть подэтапы. Поэтому подэтап упоминается, только если указанный этап важен для понимания принципов способа в соответствии с полученной информацией.

На фиг.3 показана диаграмма с иллюстративными измерениями параметров объекта в форме графика 210 с вертикальной осью 212 и горизонтальной осью 214. Вертикальная ось 212 относится к содержимому ткани в заданном положении 32 устройства 20 в объекте 18. Горизонтальная ось 214 представляет позицию заданного положения 32 устройства 20. Содержимое ткани измеряется по шкале от 0 до 1 для каждого из выбранных параметров. На фиг.3 параметры 118 объекта редуцированы до трех различных параметров. Например, первая кривая 216 представляет комбинацию воды и ткани. Вторая кривая 218 представляет вклад жира. Третья кривая 220 представляет вклад крови.

По графику 210 для каждого положения, указанного на горизонтальной оси 214 номерами 1, 2, 3, 4 и 5, вклад крови, жира и воды может быть превращен в цветовой код, например в число по модели RGB. Например, в положении 2 на оси 214 вклад крови, воды и жира составляет соответственно 0,8; 0,1 и 0,2. Для превращения данной информации в числа по модели RGB может использоваться следующая формула, где R; G; B обозначают соответственно красный, зеленый и синий (по шкале от 0 до 1).

R=([кровь])/([кровь]+[вода]+[жир])

G=([жир])/([кровь]+[вода]+[жир])

B=([вода])/([кровь]+[вода]+[жир]),

где [X] соответствует величине вклада элемента X={кровь; жир; вода}.

Полученные таким образом физиологические данные могут затем использоваться для модификации по меньшей мере одного параметра изображения данных изображения в зависимости от физиологических данных. Например, данные изображения включают фон 312, который показан на фиг.4 в виде окружающих частей на прямоугольном дисплее устройства 28 отображения. Фон 312 окружает круглое флуороскопическое изображение 314. Флуороскопическое изображение 314 показывает морфологические структуры, такие как структуры позвонков. Кроме того, устройство 20 также показано на флуороскопическом изображении 314. Для обеспечения улучшенной подачи пользователю информации, которая не оказывает негативного воздействия на концентрацию внимания пользователя, фон 312 модифицируется в отношении по меньшей мере одного из параметров его изображения, например цвета, в зависимости от физиологических данных. Со ссылкой на обсуждение фиг.3, фон 312 соответствует оптической информации, представляющей физиологические параметры, например, для положения 2 по шкале 214. Таким образом, используя формулу, указанную выше, число RGB представляет собой RGB=(0,8; 0,2; 0,1), которое представляет собой цвет, близкий к красному. Другими словами, фон 312 представлен на дисплее в красном цвете.

Цвет фона будет изменяться в реальном времени в каждом другом положении иглы, в то время как центральная часть 314 экрана, содержащая рентгеновское изображение, не подвергается воздействию. Таким образом, врач может продолжать вмешательство иглой, получая оптическую информацию так, чтобы не влиять на время, которое пользователь может затратить на трактовку рентгеновского изображения 314.

Другой иллюстративный вариант осуществления показан на фиг.5, где вместо или даже в дополнение к изменению цвета фона устройство 20 для вмешательства показано в модифицированном живом изображении 134, где графическое представление 412 физиологических данных показано внутри флуороскопического изображения 414. В случае, когда устройство 20 для вмешательства вводится в объект 18, траектория 416 может быть указана выведением на дисплей графического представления 412 в форме цветных маркеров 412a, 412b и 412c, таких как цветные кружки, которые могут также варьироваться по их диаметру для указания интенсивности физиологического параметра или с другими целями. Таким образом, первый цветной маркер 412a показан цветом, подобным синему, указывая на то, что в ткани в данном конкретном положении содержится достаточно большое количество воды. Второй цветной маркер 412b красного цвета указывает на то, что кровь является основной составляющей частью в указанном соответствующем положении внутри ткани объекта. Далее, третий цветной маркер 412c, имеющий цвет, подобный зеленому, указывает на жировой слой.

Поэтому, используя модифицированное живое изображение 134, обеспечивающее спектроскопическую информацию в дополнение к флуороскопическому изображению, можно, например, избежать прокола кровеносных сосудов во время процедуры вмешательства. Возможно также подтверждение того, что жировая структура достигается устройством для вмешательства. Указанная жировая структура указывает жировой слой, который окружает представляющую интерес область, такую как эпидуральное пространство, например, спинного мозга.

Это делает предмет настоящего изобретения подходящим для минимально инвазивных вмешательств с использованием иглы, таких как вмешательства по подводу болей в поясничной области. Предмет изобретения также подходит для взятия биопсий в области диагностики онкологических заболеваний или в случаях, когда требуется характеристика ткани вокруг иглы.

В еще одном иллюстративном варианте осуществления, показанном на фиг.6, устройство 20 для вмешательства показано в модифицированном живом изображении 134. Для передачи дополнительной информации пользователю устройство 20 для вмешательства показано в цветном представлении 512, где цвет устройства согласно изобретению модифицируется в зависимости от выявленных физиологических данных. Конечно, могут быть модифицированы фон или другие параметры, а также дополнительные параметры, обеспечивая другую дополнительную информацию.

Другой иллюстративный вариант осуществления показан на фиг.7. Устройство 20 для вмешательства представляет собой оптическую иглу, включающую более чем два волокна, с тем, например, чтобы можно было выявить пространственные различия в ткани с правой и с левой стороны. Например, устройство 20 для вмешательства, указанное во флуороскопическом изображении 614, способно дифференцировать четыре различных пространственных направления на кончике иглы. Четыре различных физиологических параметра представляются или визуализируются соответственно на дисплее различными цветами в четырех различных частях 612a, 612b, 612c и 612d фона 612. Например, в случае, когда ситуация у кончика иглы такова, что в верхних двух положениях заданных зон устройства для вмешательства проявляется большая пропорция крови, два угла 612a и 612b представляются на дисплее в красном цвете. Если у нижней левой части кончика иглы появляется большое количество воды относительно вклада в ткани в указанном положении, то угол 612d показывается в синем цвете. В случае, когда ткань, окружающая нижнюю правую зону кончика иглы, проявляет жир в качестве основной части, угол 612c имеет цвет, подобный зеленому.

Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что пользователю предоставляется расширенная информация, указывающая на ожидаемый тип ткани в отношении возможных поправок на движение устройства 20 для вмешательства. Конечно, эти данные могут комбинироваться с информацией о траектории, описанной в отношении, например, фиг.5.

Вместо показа цветового содержания по модулю RGB, описанного на фиг.4 или 5, возможно также использование трех цветов для предоставления пользователю основных инструкций в соответствии с заданными величинами. Например, на фиг.8 устройство 20 для вмешательства показано с инструкционными маркерами 712 вдоль траектории устройства 20 для вмешательства в пределах флуороскопического изображения 714. Первый инструкционный маркер 712a показан зеленым цветом в качестве первого цвета, указывающего на то, что опасность не ожидается. Второй маркер 712b показан желтым цветом в качестве второго цвета, указывающего на то, что пользователь должен соблюдать осторожность, приближаясь к важной структуре, например кровеносному сосуду, который пользователь предварительно выбрал в качестве структуры, которую он старается не проколоть. Третий маркер 712c показан красным цветом в качестве третьего цвета, указывающего на то, что кончик устройства 20 для вмешательства находится очень близко к важной структуре. Конечно, он может комбинироваться с фоновыми цветами.

Путем предоставления модифицированного изображения в целом возможно обеспечение детальной информации о ситуации, например, у кончика иглы, даже если флуороскопическое изображение может иметь такое разрешение, что пользователь не может получить информацию о настоящей ситуации при достаточно детальной информации по флуороскопическому изображению. Другими словами, флуороскопическое изображение или другой тип изображения, например ультразвуковое изображение, может быть обеспечено с более низким разрешением, представляющим морфологические структуры, тогда как физиологический параметр, полученный от устройства для вмешательства, способствует более высокому разрешению, обеспечивая микроскопическую информацию, которая затем представляется в модифицированном изображении, для улучшения доставки информации пользователю.

Еще один иллюстративный вариант осуществления показан на фиг.9, где устройство 20 для вмешательства указано, например, графическими маркерами 812, представляющими физиологическую информацию для соответствующих положений вдоль траектории, как уже обсуждалось выше.

В варианте осуществления, показанном на фиг.9, игла используется в качестве устройства для вмешательства, с помощью которого можно получить данные микроскопического изображения ткани перед иглой. Например, игла представляет собой волоконную иглу сканирующего конфокального микроскопа. В дополнение к модифицированному изображению, например, как обсуждалось в связи с фиг.5, 6, 7 или 8, полученные данные микроскопического изображения на кончике иглы также визуализируются в пределах флуороскопического изображения 814 в расположении флуороскопического изображения 114, причем микроскопическое изображение 816 не накладывается ни на какую структурную информацию. Для обеспечения повышенного комфорта для пользователя микроскопическое изображение 816 может быть только показано по команде, причем команда может отдаваться, например, с использованием педали, компьютерной мыши или сенсорного экрана. Микроскопическое изображение 816 может быть показано в одном месте для различных позиций траектории, как показано на фиг.9, а также в новом месте флуороскопического изображения для каждой позиции траектории.

Для лучшего понимания на фиг.10-15 показаны фотографические изображения согласно чертежам фиг.4-9 соответственно. Следовательно, одинаковые цифровые обозначения указаны в отношении фиг.10-15. Таким образом, во избежание ненужного повторения нет необходимости в описании в отношении фиг.10-15.

Хотя изобретение было проиллюстрировано и детально описано на чертежах и в предшествующем описании, такую иллюстрацию и описание следует рассматривать как иллюстративные или приведенные в качестве примера, а не ограничивающие. Изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления. Специалисты в данной области могут понять и реализовать другие разновидности описанных вариантов осуществления при практическом воплощении заявленного изобретения в результате изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения.

В формуле изобретения слово «включающий(ая)(ее)(ие)» не исключает других элементов или этапов и единственное число не исключает множественного числа. Один процессор или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, приведенных в формуле изобретения. То, что определенные меры приведены в отличающихся друг от друга зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация этих мер не может использоваться для обеспечения преимущества.

Компьютерная программа может храниться и/или распространяться на подходящем носителе информации, таком как оптический носитель информации или носитель информации в твердом состоянии, поставляемый вместе с другим аппаратным обеспечением или в качестве его части, но может также распространяться в других формах, например, через интернет или другие проводные или беспроводные системы телекоммуникации.

Любые признаки в виде ссылок в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие объем изобретения.

Реферат

Изобретение относится к устройству медицинской визуализации для получения информации об объекте и к способу получения информации об объекте. Для улучшения подготовки и зрительного восприятия информации, относящейся к объекту, во время медицинских вмешательств предоставляется устройство медицинской визуализации для получения информации об объекте, которое включает устройство для получения изображения, устройство для вмешательства, устройство для обработки информации и устройство отображения. Устройство для получения изображения выявляет данные объекта из одной представляющей интерес области объекта и передает данные объекта в устройство для обработки информации. Устройство для вмешательства выявляет физиологические параметры объекта в зависимости от положения заданной зоны устройства для вмешательства относительно объекта и подает физиологические параметры в устройство для обработки информации, причем данные объекта выявляются постоянно. Далее устройство для обработки информации преобразует часть данных объекта в данные изображения и превращает физиологические параметры в физиологические данные. Затем устройство для обработки информации модифицирует параметр изображения данных изображения в зависимости от физиологических данных и посредством этого преобразует данные изображения в данные модифицированного живого изображения, которые подаются в устройство отображения, представляющее модифицированное живое изображение. Использование изобретения обеспечивает более точную информацию при проведении вмешательства. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 15 ил.

Формула