CN115023174A - 包括用于确定对象区体积的3d重建的oct装置的布置、用于确定对象区体积的3d重建的计算机程序和计算机实施的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种布置(10)，该布置：具有OCT装置(20)，该OCT装置用于用OCT扫描射束(21)扫描布置在对象区(18)中的对象区体积(22)；包括物品(24)，该物品具有可布置在对象区(18)中且可借助于OCT装置(20)定位在对象区体积(22)中的区段(84)；并且具有计算机单元(60)，该计算机单元连接到OCT装置(20)且具有计算机程序，该计算机程序用于通过处理用OCT装置(20)通过扫描对象区体积(22)而获得的OCT扫描信息来确定对象区体积(22)的3D重建并确定对象(24)的部分在对象区体积(22)中的位置。根据本发明，该计算机程序具有用于确定对象区体积(22)的3D重建中的目标区域的计算例程，该例程确定对象(24)的针对该目标区域的引导变量。该计算机程序包含路径规划例程，该规划路径例程使用一定标准来计算从对象(24)到目标空间位置的最优路径，该标准是对在计算出的3D重建中出现的由对象(24)导致的阴影进行量化的遮蔽度量。本发明还涉及一种用于确定对象区(18)中的对象区体积(22)的3D重建的计算机程序和方法。

Description

包括用于确定对象区体积的3D重建的OCT装置的布置、用于确 定对象区体积的3D重建的计算机程序和计算机实施的方法
本发明涉及一种布置，该布置：包括OCT装置，该OCT装置用于借助于OCT扫描射束扫描对象区中的对象区体积；并且包括物品，该物品具有可布置在该对象区体积中且可借助于该OCT装置定位在该对象区体积中的区段；并且包括计算机单元，该计算机单元连接到该OCT装置且包含计算机程序，该计算机程序用于通过处理借助于该OCT装置通过扫描该对象区体积而获得的扫描信息来确定该对象区体积的3D重建并确定该物品的区段在该对象区体积中的相对位置。本发明还涉及一种用于确定对象区体积的3D重建的计算机程序和计算机实施的方法。
光学相干断层扫描(OCT)是用于通过以下方式来采集特别是生物组织的体积数据的方法：借助于由时间不相干但空间相干的激光构成的OCT扫描射束来扫描该组织，该激光在样本射束路径和参考射束路径中被引导。OCT允许对比如操作区中的手术对象等对象进行定位。
WO 2016 055422 A1和US 2017/0209042 A1已各自披露了在一开始就阐述的类型的布置。这些文档描述了一种包括OCT装置且包括手术器械的手术***，该手术器械具有可借助于该OCT装置定位的有效区段。这些文档陈述了应依据参考数据来确定该手术器械的目标区域，并且该手术器械相对于该目标区域的偏移应被用作触发器械功能的标准。
US 2019/0000563 A1描述了一种用于在眼科手术期间确定器械尖端的相对位置和取向的***。在这种情况下，特别地，借助于OCT检测眼睛的组织，并且借助于图像捕获、借助于磁性传感器、借助于超声传感器或借助于惯性传感器在将检测到的组织作为参考的坐标系中基于附接到器械的标记物来确定器械尖端的相对位置和取向。
US 2016/0249989 A1披露了一种可视化***，该可视化***可以参照患者的身体呈现可见虚拟结构。
EP 3 461 411 A1已披露了处理各种对象区上的OCT数据以凭借参考与不同对象区有关的OCT数据来形成模型。
US 2018/0263706 A1传授了对患者图像进行处理，这些患者图像包含阴影结构且是借助于穿透照射捕获的。
US 2012/0190976 A1描述了使用已被引入到患者的血液回路中的微导管凭借以下操作来控制活性物质的释放：借助于压力传感器确定活性物质贮存器中的压力，并且通过微型阀来控制活性物质贮存器中的活性物质的流出。
本发明的目的是简化外科医生在难以进入的操作区中进行的手术干预。
这个目的是通过如权利要求1所述的布置、如权利要求14所述的计算机程序以及如权利要求15所述的方法来实现的。在从属权利要求中具体说明了本发明的有利实施例。
如权利要求1所述的布置包括：OCT装置，该OCT装置用于使用OCT扫描射束扫描布置在对象区中的对象区体积；以及物品，该物品在该对象区体积中具有可布置在该对象区中且可借助于该OCT装置定位在该对象区体积中的区段。此外，该布置包含计算机单元，该计算机单元连接到该OCT装置且具有计算机程序，该计算机程序用于通过处理由该OCT装置通过扫描该对象区体积而获得的OCT扫描信息来确定该对象区体积的3D重建并确定该物品的区段在该对象区体积中的相对位置。在这种情况下，该计算机程序具有用于确定该对象区体积的3D重建中的目标区域的计算例程，所述计算例程确定该物品的与该目标区域有关的引导变量。该计算机程序包含基于一定标准来计算该物品到达空间目标位置的最优路径的路径规划例程。在这种情况下，该标准是对在计算出的3D重建中存在的由该物品导致的阴影进行量化的遮蔽度量。
根据本发明的布置中的OCT装置包括具有相干长度Ic的时间不相干且空间相干的激光的源，该激光被馈送到样本射束路径和参考射束路径。该样本射束路径指向要检查的组织。在该OCT装置中，由于组织中的散射中心而被辐射回到样本射束路径中的激光有来自参考射束路径的激光叠加在上面。由于这种叠加而产生干扰信号。可以依据这个干扰信号来确定被检查组织中的激光辐射的散射中心的位置。特别地，根据本发明的手术***中的OCT装置可以被设计为“时域OCT”或“傅里叶域OCT”。
该路径规划例程有利于改进手术方法的自动化且提高物品引导的准确性同时增加外科医生的灵活性。
凭借最小化物品的遮蔽度量或凭借不超过指定阈值，可以从一开始就避免数据中的遮蔽。通过示例，如果光源位置以及物品在对象区中的位置和取向是已知的，则遮蔽度量可以在物品到达目标区域中的目标位置的某个路径内提前计算数据中被物品遮蔽的区以及遮蔽的量值。
在这种情况下，如果计算机程序包含用于为外科医生将物品的最优路径可视化的可视化例程，则是有利的。因此，所述外科医生可以甚至在物品的移动之前验证物品的路径并且可以在必要时实施纠正干预。
在本发明的有利实施例中，外科医生可以指定路径规划例程的标准，以便他们自己可以通过选择该标准来直接影响操作的自动实施。
在这种情况下，该标准还可以特别地最小化使物品沿着其位移的路径的路径长度；它可以凭借在规划路径时观察物品与对象区体积的敏感区的最小距离来保护这些区，或它可以避免数据中由这些物品引起的遮蔽。由于用要优化的目标函数来确切表达优化问题，因此还可以同步地考虑在路径规划范围内的多个标准。在这种情况下，这些标准可以包括在该目标函数中，在每种情况下都按其相关性进行加权。
特别地，将干细胞注射到视网膜组织中以治疗所谓的干性黄斑变性(AMD)有利于减少玻璃疣改造并且允许已经受损的视网膜色素上皮和受损的光感受器再次愈合。然而，在这里最基本的是，外科医生在恰当的位置处且以恰当的量释放被注射到视网膜组织中的干细胞。精确定位对于将植入物放在视网膜上(例如对于放置所谓的纳米视网膜植入物)也是重要的。此外，对于一些操作来说，在操作的准备阶段尽可能精确地移除玻璃体液是重要的。
特别地，因此期望比如手术器械、植入物以及组织等物品的尽可能精确的定位以成功完成这样的操作。
在目前情况下，术语3D重建表示捕获真实对象或其部分的形状和外观的过程。通过示例，3D重建可以作为深度图、点云或网格来使用。可以使用主动或被动技术来执行该过程。主动技术使用距离测量装置以机械或放射性测量方式与要重建的对象主动地互动。相比之下，被动技术仅使用传感器来测量由对象的表面反射或发射的辐射并且使用这一点以通过图像理解来推断所述对象的3D结构。
本发明将目标区域理解为对象区体积的3D重建中的一部分，其中，应通过执行物品的功能或通过将物品放在这里来使物品在其中发挥作用。为此，这个部分可以包含目标位置。
通过计算机程序确定对象区体积的3D重建中的目标区域并确定物品的引导变量有利于在操作期间将手术器械和另外的物品的引导自动化。
本发明将引导变量理解为通过计算机程序确定且用于在对象区中引导物品的变量。在这里，这样的变量表示在引导物品时可定量地确定的程序或状态的性质。该引导变量可以例如以方向、速度、位置或时间范围的形式直接描述物品的引导。该引导变量还可以例如以介质的量、体积或空间范围的形式间接描述物品的引导，应借助于该物品将该介质释放到对象区中或从对象区移除。在这里，有利地通过处理目标区域的数据来确定引导变量。
特别地，物品可以是手术器械，并且物品的区段可以是手术器械的有效区段。
如果可借助于OCT扫描射束定位的标记物被布置在物品的区段中和/或对象区中，则是有利的。这使得容易确定物品在对象区体积中的相对位置和/或确定3D重建并且由此有助于手术方法的自动化。
优选地，计算机程序包含用于为物品、特别是手术器械生成形式为控制信号的引导变量的例程。替代性地，计算机程序可以基于所确定的与目标区域有关的引导变量来为物品生成控制信号。这些措施允许将物品的引导自动化。此外，可以提高物品引导的准确性，从而增加手术成功的几率且降低例如由外科医生的血管损伤或手颤引起的并发症的风险。
在优选实施例中，物品的形式为具有毛细管的手术器械，该毛细管具有用于释放介质的开口。通过示例，在这种情况下，手术器械是用于注射干细胞以治疗AMD的注射针，该操作可以基于根据本发明的布置和计算机程序来在最大可能的程度上以自动化方式执行。
进一步优选地，计算机程序的计算例程用于通过处理对象区体积的3D重建中的目标区域和/或通过处理术前确定的数据和/或通过处理借助于OCT装置通过扫描对象区体积而获得的OCT扫描信息和/或通过由外科医生输入目标值来确定所释放介质的体积的目标值作为引导变量。例如，可以借助于图像处理依据指定数据或这些数据的组合来确定所释放介质的体积的目标值。这个措施的有利之处在于：目标值的确定可以直接由计算机程序自动进行。当使用3D重建或OCT扫描信息时，这个措施另外具有如下优点：目标值适应于当前存在于患者的对象区中的条件且不适应于在较早时间记录的数据。
有利地，计算机程序的计算例程用于通过比较在释放介质之前与在释放介质期间对象区体积的3D重建中的目标区域的数据和/或借助于OCT装置通过扫描对象区体积而获得的目标区域的扫描信息来确定被释放到目标区域中的介质的体积的实际值。在这种情况下，可以借助于图像处理来确定在目标区域中被释放的介质的体积的实际值。此外，可以通过评估差异图像来确定体积的改变，这些差异图像是作为在不同时间捕获的OCT数据和/或在不同时间确定的3D重建的差异而出现的。基于这些差异图像，此外可以推断可能存在的泄漏的位置。
计算机程序的计算例程有利地被设计成确定被释放到目标区域中的介质的体积的目标值与实际值之间的差作为用于重新调整所释放介质的体积的引导变量。因此，自动确定仍要从手术器械释放到目标区域中的介质量的体积。这有利于基于存在的目标区域的数据来对所释放介质的体积进行自动重新调整。这些措施考虑了可能存在的泄漏，并且确保指定介质体积实际上也适用于目标区域。如果有必要的话，可以在释放介质的同时调整目标区域或目标区域中的目标位置。
基于用于重新调整所释放介质的体积的所确定的引导变量，计算机程序可以为手术器械生成用于释放介质的控制信号和/或为外科医生生成体积指示信号。
本发明的又一优选实施例涉及将物质从对象区的3D重建中所确定的目标区域移除。通过示例，物质可以是组织、水或玻璃体液。在这种情况下，计算机程序的计算例程用于通过处理对象区体积的3D重建中的目标区域和/或通过处理术前确定的数据和/或通过处理借助于OCT装置通过扫描对象区体积而获得的扫描信息和/或通过由外科医生输入目标值来确定要移除的物质的位置和/或要移除的物质的量作为引导变量。在这种情况下，可以借助于给定数据中的目标区域的图像处理来确定对象区体积中仍存在要移除的物质的位置。替代性地，对于给定位置，还可以确定仍要移除的物质的体积。基于这些引导变量，然后可以生成用于使对象区中的物品自动位移到仍要移除的物质的控制信号。
为了允许完全移除要移除的物质，可以通过注射标记物、特别是曲安奈德使这种物质呈现为可标识的。这允许更准确地移除物质。这会增加操作成功的几率且保护周围血管。
有利地，计算机程序具有用于将对象区体积中的要移除的物质的位置和/或要移除的物质的量可视化的可视化例程。为此，例如，可以凭借对位置进行标记来扩增3D重建。替代性地，还可以呈现与对象区体积的目标区域有关的等值线图，其中要移除的物质的量被指定为在各种位置处的高度。替代性地，可以针对物品在对象区体积中的当前位置呈现指示仍要移除的物质的量的显示条。
通过示例，物质可以是玻璃体液的材料。使用物品(例如玻璃刀)来执行玻璃体液移除。无残留物的精确玻璃体切除术对于视网膜植入手术的成功是重要的，因为它有利于提高信噪比。在这种情况下，基于等值线图来将要移除的玻璃体液对于外科医生可视化，这个等值线图针对视网膜上的每个点指示位于该点上的要移除的玻璃体液的量。在这种情况下，计算机程序有利地被设计成连续地确定玻璃体液与用于冲洗在玻璃体切除术的范围内的操作区的溶液之间的边界和/或向外科医生显示所述边界。这个措施的有利之处在于：玻璃体液与用于冲洗操作区的溶液之间的边界可以在操作区的可视化中被清楚地突出强调。借助于分割对玻璃体液残留物进行自动化检测有利于层的其余厚度的测量。然后可以在操作区的每个可视化中向外科医生显示玻璃体液残留物，从而简化外科手术的实施并且降低对患者的风险。
在又一有利的实施例中，物品的形式是植入物。
此外，有利的是，计算机程序被设计成考虑物品和/或又一物品和/或对象区体积的3D重建中的目标区域的特性特征和/或考虑这些项之间的几何关系、特别是偏移信息而确定对象区体积的3D重建中的目标区域中的空间目标位置作为引导变量。在这种情况下，特性特征特别地表示例如植入物或植入物的部分的尺寸，而且还表示例如形式为手术器械的该又一物品或目标区域的区的尺寸。特性特征还可以描述其结构(例如，在形式为植入物的物品的背侧上的3D电极)或对象区体积中的血管的走向。几何关系特别地描述了各区相对于彼此的相对位置，例如，物品与对象区体积中的血管的距离。在通过计算机程序确定引导变量时考虑特性特征和/或几何关系的有利之处在于：可以自动地而且更准确地并且在可能的并发症风险最低的情况下执行将物品附接在对象区体积中。有利地，在将物品(例如，植入物)附接在其目标区域中之后验证所述物品的坐落点。
优选地，在所有实施例中，依据借助于OCT装置通过扫描对象区体积而获得的扫描信息来生成对象区体积的OCT血管造影数据。OCT血管造影是允许视网膜和脉络膜的血管结构的无创三维表示的临床检查方法。从技术视角来看，OCT-A是光学相干断层扫描(OCT)的发展。由于更强大的软件和硬件，OCT-A不仅有利于形态分析，而且有利于三维视网膜和脉络膜灌注分析。在这种情况下，计算机程序有利地被设计用于基于OCT血管造影数据来确定目标区域中的血管的位置和/或尺寸。借助于OCT-A来表示和/或测量目标区域中的血管的有利之处在于：计算机程序的计算例程将血管的位置和/或尺寸考虑在内，该计算例程在引导和放置物品时且在确定目标区域或在目标区域内的目标位置时确定物品的与目标区域有关的引导变量。这就避免了在干预期间因损伤相对较大的血管而导致的并发症。
特别地，如果计算机程序具有用于确定物品的目标区域中的空间目标位置的位置计算例程，则在这里是有利的，该位置计算例程被设计成最小化在将物品放在该空间目标位置处时刺破的血管数量。这个措施还最小化在操作内损伤相对较大的血管或数量大于所需的血管的概率。
本发明的有利实施例包含用于将以下项可视化的装置：物品的区段在对象区体积的3D重建中的相对位置和/或术前确定的数据和/或要确定的与目标区域有关的引导变量和/或从这个引导变量得到的变量。因此，外科医生可以永久地监测物品(例如，植入物或手术器械)在对象区体积的3D重建内的相对位置。同样可以将术前确定的数据可视化以便向外科医生显示例如术前确定的目标区域或在外科手术之前规划的进一步信息。还可以为外科医生将所确定的引导变量(比如用于使物品位移的控制信号和要释放的体积或要移除的物质的量)可视化。这还适用于从引导变量(例如，要重新调整的体积)得到的变量，该引导变量是依据形式为要释放的体积的目标值的先前所确定的引导变量来确定的。计算机程序可以基于所确定的与目标区域有关的引导变量和/或从该引导变量得到的变量来为外科医生生成声学、光学或触觉指示信号。
本发明的有利发展规定了计算机程序包含用于确定对象区体积的经校正3D重建的遮蔽例程，所述遮蔽例程识别被物品遮蔽的区并且指定与这些区有关的对象区体积的3D重建的补偿规则。因此，可以确定没有遮蔽的对象区体积的经校正3D重建，该遮蔽会降低各个区中的细节的可见性。这确保了外科医生对布置有更好的可管理性，因为对象区体积的3D印象得到改进并且要确定的目标位置和/或目标区域的数据更加准确。这还降低了在操作期间出现并发症的风险，因为数据中的重要区未被阴影覆盖。
在这种情况下，用于识别被物品遮蔽的区和/或用于指定3D重建的补偿规则的遮蔽例程可以使用来自不同记录时间的OCT数据，如在EP 3 005 937 A1中所描述的。作为其替代方案，用于识别被遮蔽区和/或用于指定补偿规则的遮蔽例程可以使用来自其他形态的数据，例如，光学数据、MRI数据、超声图像或CT数据。通过示例，这些数据中的阴影可能比OCT数据中的阴影更容易识别，或这些数据甚至可以是无阴影的。术前确定的数据92也可以被用于这个目的。替代性地，用于识别和替换阴影的遮蔽例程还可以考虑当前计算的3D重建94和/或当前记录的OCT数据。
为了识别被遮蔽区，例如，可以分析所采集的OCT数据的灰度值并且将这些灰度值与在周围环境中或在不同时间的灰度值进行比较。通过定义阈值，可以将具有低于阈值的灰度值的点标识为阴影。为了识别阴影，还可以考虑图像中的边缘的轮廓。在这种情况下，长而直的边缘指示人造物品的阴影，因为长而直的边缘通常不会出现在身体的组织中。替代性地，如果光源和物品的位置在操作期间是已知的，则还可以借助于射线追踪来计算阴影的位置。
替代性地，遮蔽例程可以使用与对象区体积的3D重建中被物品遮蔽的区相关的数据来替换这些被遮蔽区，这些数据是在远离元素的阴影的位置处同时采集的。替代性地，遮蔽例程可以例如借助于如在如下文档中描述的修补方法用由计算机程序生成的数据替换被物品遮蔽的区：“Liu,Yaojie und Shu,Chang,Acomparison of image inpaintingtechniques,Proceedings of SPIE-The International Society for OpticalEngineering,2015[刘耀杰和舒畅,图像修补技术的比较,SPIE会议记录-国际光学工程协会,2015]”，该文档的全部内容在此文被引用并且该文档的披露内容被并入对本发明的描述中。这些措施的有利之处在于：可以尽可能真实地表示在被遮蔽区内的信息，这有助于患者的安全。此外，这些措施有利于没有麻烦的元素阴影的3D重建的表示，该表示容易实施且需要很少的计算时间。
本发明的有利发展规定了计算机程序被设计成确定物品在对象区体积的3D重建中的空间目标位置。优选地，物品的空间目标位置在这里被确定为在对象区体积内的目标区域中。这个措施有助于手术方法的自动化并且有助于在引导物品时更加准确。
有利的是，计算机程序被设计成依据空间目标位置确定关于物品的区段的空间偏移的偏移信息。基于该偏移信息，计算机程序能够自动生成用于引导物品的控制信号，使得这个措施还有助于手术方法的自动化和物品引导的准确性。
本发明的有利实施例规定了计算机程序被设计成依据数据来确定对象区体积的3D重建，该数据是通过使用成像方法检查对象区体积、特别是通过借助于OCT装置的OCT扫描射束扫描对象区体积来获得的，和/或是术前确定的数据，和/或是与用于确定物品的区段在对象区体积中的位置的传感器信号有关的数据。在这种情况下，本领域的技术人员可以使用：用于计算对象区体积的3D重建的常规方法，例如，如在公开文本“JustinA.Eichel,Kostadinka K.Bizheva,David A.Clausi,Paul W.Fieguth,Automated 3DReconstruction and Segmentation from Optical Coherence Tomography,Proceedingsof the European Conference on Computer Vision(ECCV),2010,p.44-57[JustinA.Eichel,Kostadinka K.Bizheva,David A.Clausi,Paul W.Fieguth,依据光学相干断层扫描进行的自动化3D重建和分割,欧洲计算机视觉会议的会议记录(ECCV),2010,第44页至第57页]”中所描述的；或同步定位和测绘方法(SLAM)，例如，如在公开文本“Hugh Durrant-Whyte,Tim Bailey,Simultaneous Localization and Mapping(SLAM):Part I TheEssential Algorithms,Robotics and Automation Magazine,2006[Hugh Durrant-Whyte,Tim Bailey,同步定位和测绘(SLAM):第I部分基本算法、机器人和自动化杂志,2006]”中所描述的。前述两个公开文本的全部内容在此文被引用并且其披露内容被并入对本发明的描述中。这个措施的有利之处在于：可以以最大可能的准确性来实施计算出的3D重建，并且因此，结果是尽可能真实的。这提高了患者的安全性。
如果计算机程序被设计成借助于配准方法确定数据的相对空间位置，则也是有利的，所述数据包括来自以下群组的数据：借助于OCT装置通过扫描对象区体积而获得的扫描信息、对象区体积、来自进一步的成像方法的数据、特别是光学图像表示、MRI数据、CT数据、超声图像、内窥镜图像、物品的区段的位置、术前确定的数据、位置传感器信号。通过使用不同类型的数据，可以考虑和/或表示对象区体积中的目标区域的不同方面。此外，使用来自不同模态的数据中的冗余信息使配准方法的结果更加准确。
对于配准方法，可以利用本领域的技术人员知晓的方法，特别是用于配准医学数据的方法，如在公开文本“F.Oliveira,J.Tavares,Medical Image Registration:aReview,Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering,2014[F.Oliveira,J.Tavares,医学图像配准:评论,生物力学和生物医学工程中的计算机方法,2014]”中所发现的，例如，该公开文本的全部内容在此文被引用并且该申请案的披露内容被并入对本发明的描述中。
此外，如果计算机程序被设计用于数据的连续配准，则是有利的。因此，配准的结果总是与当前存在的条件相匹配，从而提高患者的安全性。
优选地，在这种情况下实时实施OCT数据的生成以及3D重建的计算以及各种数据的配准，以便有利于实时地为外科医生将当前对象区体积中的物品可视化，使得外科医生可以始终验证操作的过程。这个措施也提高了患者的安全性。
在方法的有利发展中，OCT装置被设计用于借助于OCT扫描射束对对象区体积进行连续不断的扫描和/或OCT装置被设计用于借助于OCT扫描射束对对象区体积的包含物品的区段的区进行连续不断的扫描。如果计算机程序被设计用于对对象区体积的3D重建进行连续不断的确定和/或用于对物品的区段在对象区体积中的相对位置进行连续不断的确定，则是有利的。这是因为OCT扫描信息和依据这些数据生成的对象区体积的3D重建以及物品在对象区中的相对位置总是适应于当前存在的条件，因此提高了***的可管理性和患者的安全性。特别地，如果实时实施OCT扫描信息和3D重建的确定以及物品的区段在对象区体积中的相对位置，则在这里是有利的。
如果计算机程序包含用于使用特定扫描图案来扫描对象区体积和/或物品的区段、和/或用于调整扫描速率的扫描例程(即与物品的区段的位置相比较以更低的速率扫描对象区体积)，则是有利的。这确保快速变化的区、特别是物品以比通常仅缓慢变化的区更高的速率被扫描。这个措施节省了计算时间并且使物品的所确定的相对位置更加准确。
在外科手术期间从连接到计算机单元的存储器提供术前确定的数据是有利的。在这种情况下，术前确定的数据可能源自包括以下项的群组：对象区(特别是对象区的区段的进一步区)的图像、目标区域的图像或数据、距离、目标位置、物品的几何数据(特别是其尺寸或材料性质，比如反射性质)、传感器信号、生物识别患者数据(特别是比如瞳孔大小等生物识别数据)或两眼之间的距离。计算机程序包含用于确定术前确定的数据中的物品的目标区域和/或目标位置的例程以及用于将术前确定的数据与对象区体积的3D重建配准的配准例程以及用于将术前确定的数据中的目标区域和/或目标位置转移到对象区体积的3D重建的转移例程。因此，可以将比如目标区域和/或目标位置等信息项从术前确定的数据自动转移到所存在的3D重建。这有利于将手术方法全面自动化并且基于术前数据对3D重建中的目标区域和/或目标位置进行准确定位。
此外，如果计算机程序被设计成借助于应用用于分割组织结构和/或组织层的方法来确定术前确定的数据中或对象区体积的3D重建中的目标区域和/或空间目标位置，则是有利的。这个措施有助于使手术方法的自动化程度更高。
如果计算机程序被设计成基于一定标准来调适用于计算3D重建的方法和/或用于计算物品的区段在对象区体积中的相对位置的方法，则是有利的。在这种情况下，如果在外科手术期间连续地调适方法，则是进一步有利的。优选地，该标准在这个调适期间将数据和/或对象区和/或物品和/或布置和/或配准方法和/或当前计算的3D重建和/或物品的区段的当前计算的相对位置的性质考虑在内。特别地，在这种情况下，该标准考虑数据的可用性和/或数据的测量准确性和/或数据量和/或数据类型和/或不同模态的数据的类型或量和/或对象区的特性特征(形式为对象区中的组织或材料的类型或特性)和/或物品的特性特征(形式为其尺寸或材料性质)和/或布置的装置的特性特征(形式为各个部件的设置或性质或者照射设置)和/或方法的性质(形式为其对目前数据的适用性或者其速度或准确性)或者当前计算的3D重建的质量和/或物品的区段的当前计算的相对位置的质量。这些措施使对象区体积和/或物品的3D重建更加准确和/或使物品的区段在对象区体积的3D重建中的相对位置更加准确。这有利于将方法更加全面地自动化。
在下文，基于示意图来描述本发明的有利示例性实施例，
在附图中：
图1示出了具有手术显微镜、具有用于扫描对象区的OCT装置且具有形式为手术器械(形式为在其中的注射针)的物品的第一布置；
图2示出了手术器械的放大视图；
图3示出了视网膜的一部分的区段；
图4示出了将基于术前确定的数据的目标区域转移到对象区体积的3D重建；
图5A和
图5B示出了与在干细胞注射期间具有不均匀性的对象区体积的OCT-B扫描有关的图像数据；
图6示出了具有手术显微镜、具有用于扫描对象区的OCT装置、具有形式为手术器械的物品且具有图像提供装置的第二布置；
图7示出了具有手术显微镜、具有用于扫描对象区的OCT装置、具有形式为手术器械的物品且具有机器人单元的第三布置；
图8示出了具有手术显微镜、具有用于扫描对象区的OCT装置、具有形式为手术器械的物品、具有图像提供装置且具有机器人单元的第四布置；
图9示出了用于形式为视网膜针头的又一物品的形式为涂抹器的物品；
图10A示出了用于视网膜的形式为植入物的物品的前侧；
图10B示出了用于视网膜的形式为植入物的物品的背侧；
图10C示出了形式为具有3D电极的植入物的物品的放大局部视图；
图11示出了借助于相机捕获的在患者的眼睛的眼睛内部中的操作区、具有用于视网膜针头的涂抹器且具有植入物的第一图像；
图12示出了借助于相机捕获的在患者的眼睛的眼睛内部中的操作区、具有用于视网膜针头的涂抹器且具有植入物的又一图像；
图13示出了借助于相机捕获的在患者的眼睛的眼睛内部中的操作区、具有产生被遮蔽区的用于玻璃体切除术的玻璃刀的图像；
图14示出了基于OCT血管造影数据来将血管可视化的患者的眼睛的眼底的图像；以及
图15示出了借助于相机捕获的在患者的眼睛的眼睛内部中的操作区、具有植入物且具有从患者的眼睛的视网膜上的受损伤血管中流出的血液的图像。
图1中示出的布置10包含用于以一定放大倍率将对象区18可视化的手术显微镜16。通过示例，手术显微镜16可以是Carl Zeiss Meditec AG的
Figure BDA0003770660680000131
Lumera 660Rescan手术显微镜。布置10包括提供OCT扫描射束21的OCT装置20，该OCT扫描射束在患者的眼睛14处用A扫描、B扫描和C扫描来扫描对象区体积22，如例如在以下文档中的第3章、第45页至第82页中所描述的：A.Ehnes,"Entwicklung eines Schichtsegmentierungsalgorithmus zur automatischen Analyse von individuellen Netzhautschichten inoptischen
Figure BDA0003770660680000132
-B-Scans",Dissertation,University of Giessen(2013)[A.Ehnes,开发用于在光学相干断层扫描中自动分析各个视网膜层的层分割算法-B扫描,学位论文,吉森大学(2013)]。
布置10包括形式为手术器械的物品24，该物品具有区段84，该区段可配置在对象区18中并且可借助于OCT装置20基于标记物78而定位在对象区体积22中。
手术显微镜16包括立体观察射束路径38、40，这有利于通过对象区18中的显微镜主物镜42检查患者的眼睛14。手术显微镜16进一步包括变焦***44和接目镜46。该手术显微镜包括照射装置48，该照射装置通过显微镜主物镜42用照射光照射对象区18以达到在接目镜46中将患者的眼睛14立体地可视化的目的。
OCT装置20提供具有短相干光的OCT扫描射束21，通过可调整扫描镜50、52以及分束器54和56将该OCT扫描射束穿过显微镜主物镜42引导到对象区体积22中的对象区18。在对象区体积22中散射的OCT扫描射束21的光经由同一光路径至少部分地返回到OCT装置20。然后，在OCT装置20中将扫描光的光路径与参考路径进行比较。利用这一点，可以以与OCT扫描射束21中的短相干光的相干长度Ic相对应的准确性检测到对象区18中的散射中心的精确位置，特别是光学有效区域的位置。
在手术显微镜16中，存在用于控制OCT扫描射束21且用于设置由OCT扫描射束21扫描的对象区体积22在对象区18中的位置的装置58。装置58包含计算机单元60。计算机单元60具有作为用于输入目标值的装置的输入界面61，并且包含用于控制OCT扫描射束21和调整由OCT扫描射束21扫描的对象区体积22的空间延伸范围和位置(即，相对位置和取向)的计算机程序。用于控制OCT扫描射束21的装置58在这种情况下被体现用于借助于OCT扫描射束21对对象区体积22以及对象区体积22的包含物品24的区段84的区进行连续不断的扫描。在这种情况下，OCT扫描射束21具有10ms至20ms的帧速率以便允许外科医生具有快速手眼协调性。
用于控制OCT扫描射束21的装置58包含连接到计算机单元60的显示单元28，该显示单元的形式是用于显示用户界面的显示器，在该显示单元上，借助于OCT扫描射束21在患者的眼睛14上扫描的具有物品24的区段84的对象区体积22能够基于图像64来可视化。此外，在布置10中，可以借助于用于叠加数据34的装置在手术显微镜16的接目镜46中为外科医生将OCT装置20的OCT扫描信息可视化。
另外地，连接到OCT装置20的计算机单元60借助于信号发生器30生成指示信号。在干细胞注射的情况下，当到达注射位置时借助于信号发生器30生成作为声学信号而产生的指示信号。此外，基于视觉指示信号来生成形式为仍要注射的干细胞量的变量，该变量是从引导变量得到的。
进一步地，计算机单元60的程序存储器中的计算机程序包含控制例程，该控制例程指定OCT扫描射束21的参考长度以及用于扫描患者的眼睛14的对象区中的对象区体积22的可调整扫描镜50、52的设置。在用于设置借助于OCT扫描射束21扫描的对象区体积22的装置58中存在形式为可由操作者致动的操作单元的控制构件62。此外，该控制例程包含用于使用特定扫描图案来扫描对象区体积22和物品24的区段84的扫描例程。在该过程中，以低于物品24的区段84的速率扫描对象区体积22以便使数据量尽可能小，并且因此使计算时间尽可能短。
此外，计算机单元60的程序存储器中的计算机程序用于通过处理由OCT装置20通过扫描对象区体积22而获得的扫描信息来确定对象区体积22的3D重建94和物品24的区段84在对象区体积22中的相对位置。在这种情况下，实时确定OCT扫描信息、3D重建94和物品24的区段84在对象区体积22中的相对位置。此外，计算机程序包含用于确定对象区体积22的3D重建94中的目标区域90的计算例程。确定物品24的与目标区域90有关的引导变量。在这里，在目前情况下，引导变量被理解为是由计算机程序确定且用于在对象区18中引导物品24的变量。
对象区体积22中的区遮蔽借助于包含路径规划例程的计算机程序来避免，该路径规划例程基于一定标准来计算物品24到达对象区体积22的目标区域90中的空间目标位置91的最优路径。在这种情况下，该路径规划例程确定形式为值的遮蔽度量，该遮蔽度量对在OCT数据中存在的阴影进行量化。
如果光源位置是已知的，则在物品24的某个路径内基于物品24的计算出的相对位置来提前计算OCT数据中的被物品24遮蔽的区。在这种情况下，遮蔽度量表示遮蔽量值。基于遮蔽度量，路径规划例程然后确定物品24到达目标位置91的最短路径，该最短路径不超过遮蔽度量的阈值。替代性地，路径规划例程使路径长度和经加权遮蔽度量的求和的标准最小化以便确定使路径长度和遮蔽度量两者在最大可能的程度上最小化的路径。计算机程序包含用于使用显示单元28为外科医生将物品24的最优路径可视化的可视化例程。在这种情况下，规划物品24到达目标区域90的路径表示引导变量。
应观察到，计算机程序可以包含用于防止对象区体积22中的区遮蔽的遮蔽例程，所述遮蔽例程标识被物品24遮蔽的区并且指定与这些区有关的对象区体积22的3D重建94的补偿规则。在这种情况下，该补偿规则规定了对被遮蔽区的替换。
在其他记录时间的相同区的OCT数据、特别是刚好在被遮蔽区的遮蔽之前的OCT数据可以既用于标识又用于替换3D重建94中的被遮蔽区。
当将干细胞注射到视网膜15中时，确定形式为应通过注射针来释放的干细胞的介质88的量的体积的目标值作为引导变量。
图2是形式为手术器械的物品24的放大视图。
该手术器械是用于将干细胞注射到患者的眼睛14的视网膜15中的注射针。该注射针具有充当有效区段的区段84并且还具有可以被外科医生固持或者作为其替代方案由微型机器人70固持的手柄区段76。该注射针包含毛细管86且具有尖端80，该尖端具有用于将介质88释放到目标区域90中的开口82。存在可借助于OCT扫描射束21定位在注射针处的标记物78。
应观察到，手术器械的形式还可以是用于视网膜针头的涂抹器以将植入物放在患者的眼睛14的视网膜15上，或作为玻璃刀以从患者的眼睛14移除玻璃体液。此外应观察到，在原则上，布置10还可以用于在除患者的眼睛14以外的其他身体部位上进行外科手术。
图3示出了患者的眼睛14的视网膜15的结构，包括血管108以及光感受器112和脉络膜玻璃膜疣114。
图4示出了将基于术前确定的数据92的目标区域90'转移到计算机单元60中的对象区体积22的3D重建94。为了确定对象区体积22的3D重建94中的目标区域90和目标位置91，通过在所述3D重建中的计算来组合术前确定的对象区18的数据92与目标区域90'中的目标位置91'。在这里，目标位置91'表示与对象区体积22有关的术前确定的数据92中的位置，在该位置处，物品24应执行某个功能。当注射干细胞时，术前确定的数据92中的目标区域90'中的预期位置91'与视网膜15中的干细胞注射的设想位置相对应。
应用用于分割组织结构和组织层的方法以达到确定术前确定的数据92中的目标位置91'和/或目标区域90'的目的。替代性地，外科医生还可以在术前确定的数据92中标记目标位置91'和/或目标区域90'。
通过计算机程序将目标位置91'和/或目标区域90'从术前确定的对象区体积22的数据92转移到依据通过扫描对象区体积22而获得的扫描信息且可选地依据进一步数据来确定的对象区体积22的3D重建94。在这种情况下，配准方法用于转移，所述配准方法将术前确定的数据92中的目标区域90'中的目标位置91'映射到对象区体积22的目标区域90中的目标位置91。替代性地，外科医生还可以在对象区体积22的3D重建94中直接标记目标位置91和/或目标区域90。
然后，通过处理术前确定的数据92中的目标区域90'的数据或对象区体积22的3D重建94的数据来确定引导变量。当注射干细胞时，以仍要释放的干细胞的量的形式来确定引导变量。
在这方面，图5A和图5B各自示出了具有在目标区域90中的目标位置91处释放的干细胞的对象区体积22的OCT-B扫描，其中，OCT-B扫描具有注射不均匀性。
为了监测并控制所注射的干细胞的量，通过以下方式来确定在对象区体积22的目标区域90中的目标位置91处释放的干细胞量的体积的实际值：比较在释放干细胞之前与在释放干细胞期间由OCT装置20通过扫描对象区体积22而获得的目标区域90的OCT扫描信息。在这种情况下，借助于图像处理来确定所注射的干细胞量。为了确定体积变化，例如，可以评估作为在不同时间采集的OCT扫描信息项的差异和/或在不同时间确定的3D重建94的差异来出现的差异图像。倘若所注射的干细胞量包含对OCT扫描辐射可见的颗粒，则差异图像还可以用于通过图像处理来确定对象区体积22中的泄漏位置。通过这些措施考虑可能存在的泄漏并且确保实际上在注射位置处注射指定量的干细胞。如果有必要的话，则还可以在干细胞注射期间调整注射位置，也就是说，注射针的目标位置。
基于由外科医生指定的要注射的干细胞量的目标值，依据所释放的干细胞量的目标值与确定的实际值之间的差异来确定形式为仍要释放的干细胞量的引导变量。为了重新调整干细胞量，计算机程序为外科医生生成指示信号和/或为注射针生成控制信号，将这些控制信号传输到引导注射针的微型机器人70的控制单元72，直到在目标区域90中的目标位置91处获得指定干细胞量。
在这种情况下，由信号发生器30为外科医生生成指示信号，所述指示信号指定仍要释放的干细胞量或已经释放的干细胞量。在显示单元28的显示器上以条的形式表示指示信号。基于该信号，外科医生可以自己执行干细胞的注射或监测微型机器人70的注射程序。
图6示出了具有手术显微镜16、具有用于扫描对象区18的OCT装置20、具有形式为手术器械的物品24且具有图像提供装置65的第二布置10'。就图6中示出的第二布置10'的部件和元件与在图1中可见的第一布置10的部件和元件相对应来说，已用与附图标记相同的编号来标识这些部件和元件。
图像提供装置65包含图像捕获装置66，可以借助于该图像捕获装置实时捕获患者的眼睛14的图像。另外地或作为其替代方案，图像提供装置65包含存储器63，在该存储器中提供与对象区有关的术前确定的数据92。除了通过借助于OCT装置20的OCT扫描射束21扫描对象区体积22而获得的数据，还使用患者的眼睛14的图像和术前确定的数据92来计算3D重建94以便获得过程的更大的准确性。应观察到，在原则上，当创建对象区体积22的3D重建94时还可以使用生物识别患者数据，例如眼睛长度、眼睛直径、白对白、角膜厚度、前房深度或前房角。
使用配准方法来确定不同数据相对于彼此的相对空间位置并组合不同数据源，所述配准方法处理由OCT装置20通过扫描对象区体积22而获得的扫描信息和术前确定的数据92、物品24、24'的目标位置91以及(如果存在的话)对象区体积22的进一步数据。这准许在对象区体积22的每个可视化中同步使用所有所采集的数据。
图7示出了具有手术显微镜16、具有用于扫描对象区18的OCT装置20、具有形式为手术器械的物品24且具有机器人单元68的第三布置10"。就图8中示出的第三布置10"的部件和元件与在图1中可见的第一布置10的部件和元件或在图6中可见的第二布置10'的部件和元件相对应来说，已用与附图标记相同的编号来标识这些部件和元件。
机器人单元68包括具有控制单元72的微型机器人70。通过示例，微型机器人70的形式可以是具有电机驱动的用于手术器械的操纵器，如Preceyes B.V公司的眼科手术操作***R1.1中所提供的。
为了确保尽可能全面地将操作自动化，在这种情况下借助于微型机器人70来设置体现为形式是注射针的手术器械的物品24的移动。在这种情况下基于由计算机单元60处理的信息项来控制机器人单元68的微型机器人70。
由计算机单元60生成以用于调整机器人单元68中的微型机器人70的控制信号是物品24的引导变量，在第三布置10"'中，该物品体现为形式是注射针的手术器械。
应观察到，代替体现为手术器械的形式是注射针的物品24，微型机器人原则上还可以移动体现为涂抹器或视网膜针头或玻璃刀的形式是手术器械的物品以便将物品引导到对象区体积22中的目标区域90。为了这个目的，还可以由计算机程序基于在对象区体积22中确定的目标区域90和物品24的所确定的相对位置来计算偏移信息，该偏移信息指定物品24的区段84从空间目标位置91的空间偏移。然后，依据偏移信息生成用于使物品24位移的控制信号并且将这些控制信号传输到微型机器人70的控制单元72。
图8示出了具有手术显微镜16、具有用于扫描对象区18的OCT装置20、具有形式为手术器械的物品24且具有机器人单元68且具有图像提供装置65的第四布置10"'。就图9中示出的第四布置10"'的部件和元件与在图1、图6和图7中可见且基于这些图而描述的布置10、10'、10”的部件和元件相对应来说，已用与附图标记相同的编号来标识这些部件和元件。在这种情况下，具有图像捕获装置66的图像提供装置65又有利于比排他地基于借助于OCT装置20而获得的扫描信息的3D重建更加准确地计算患者的眼睛14的3D重建94。
应观察到，在借助于形式还为玻璃刀的手术器械进行玻璃体切除术期间，在上文描述的布置中还可以将要从视网膜15的相应点移除的玻璃体液量指定为引导变量。
此外，应观察到，如果手术器械的形式还为玻璃刀，则在上文描述的布置10、10'、10"、10"'中还可以将要从患者的眼睛14移除的玻璃体液量指示为显示信号。
图9示出了物品24，该物品体现为用于放置形式为视网膜针头的又一物品24'的形式为涂抹器的手术器械，该视网膜针头用于将形式为植入物的又一物品紧固到视网膜15。
图10A和图10B将用于患者的眼睛14的视网膜15的植入物示出为物品24，所述植入物包含具有光伏组件的电源116以及图像捕获组件118。在这种情况下，图10A是在观看方向指向背对视网膜的侧的情况下植入物的立体图。图10B是在观看方向在面对视网膜患者的眼睛14的侧上的情况下植入物的立体图。图10C是植入物的放大局部视图。植入物具有3D电极120，这些3D电极穿透到视网膜15中并且在那里与神经束的神经网络相互作用。
在上文描述的设备10、10'、10"、10"'中，视网膜针头附接到患者的眼睛的视网膜15的设想位置的目标位置91以及形式为植入物的物品24在视网膜15上的实际位置可以显示在显示单元28上以达到将植入物附接在患者的眼睛14中的目的。
图11示出了借助于相机捕获的在患者的眼睛14的眼睛内部中的操作区的第一图像，所述图像包含形式为用于视网膜针头的涂抹器的第一物品24并且包含形式为刚好在放在视网膜15上之前的植入物的又一物品24'。图12示出了具有在放在视网膜15上之后的植入物的操作区的对应图像。在已将植入物附接到视网膜之后，借助于例如外科医生检查植入物是否满足其预期生理机能来验证植入物的坐落点。当将植入物附接到患者的眼睛14的视网膜15时，由计算机程序生成用于使涂抹器(用于附接用于紧固植入物的视网膜针头)位移的形式为控制信号的引导变量，并且将该引导变量传输给外科医生或微型机器人70的控制单元72。
图13示出了基于OCT血管造影数据来将血管可视化的患者的眼睛14的眼底的图像106。在上文描述的布置10、10'、10"、10"'中，对应OCT血管造影数据可以依据由OCT装置20通过扫描对象区体积22而获得的扫描信息来生成并且可以显示在显示单元28上。图像106示出了对象区18中的血管108的走向。由计算机程序基于图像106(基于OCT血管造影数据)例如借助于图像处理来确定血管108的位置和/或尺寸(比如直径或长度)。然后当确定目标区域90中的物品24、24'在对象区体积22的3D重建94中的目标位置91时考虑这个信息。特别地，当确定物品24、24'在目标区域90中的空间目标位置91时最小化要刺破的血管108的数量。
图14示出了借助于相机捕获的在患者的眼睛14的眼睛内部中的操作区、具有植入物且具有从患者的眼睛14的视网膜15上的受损伤血管108中流出的血液的图像。
来自由OCT装置20通过扫描对象区体积22而获得的扫描信息的OCT血管造影数据允许防止由于在眼科手术操作的情况下损伤相对较大的血管108而导致的出血110。
图15是借助于相机捕获的在患者的眼睛14的眼睛内部中的操作区的图像，形式为用于玻璃体切除术的玻璃刀的物品24定位在该操作区中，因此遮蔽患者的眼睛14的区104。无残留物的精确玻璃体切除术对于视网膜植入手术的成功是重要的，因为它有利于提高信噪比。
因此，对于在眼科手术操作的范围内借助于玻璃刀进行的玻璃体切除术，该玻璃刀在目标区域90中的目标位置91可以在上述设备10、10'、10"、10"'中的显示单元28上显示为在对象区体积22的3D重建94中应移除玻璃体液的位置。
因此，上述布置10、10'、10"、10"'的计算机单元60中的计算机程序的计算例程被设计用于借助于玻璃刀以这样的方式进行玻璃体切除术，即通过处理对象区体积22的3D重建94中的目标区域90来确定要移除的玻璃体液量作为引导变量。替代性地，还可以通过处理术前确定的数据92或通过由外科医生输入目标值来确定要移除的玻璃体液量。在这种情况下，通过注射曲安奈德标记物(从图15来看是明显的)来标识玻璃体液，以便有利于更准确地标识玻璃体液且因此在可能的情况下移除该玻璃体液而无遗留物。在这种情况下，基于等值线图使要移除的玻璃体液对外科医生可视化，这个等值线图针对视网膜15上的每个点指示位于该点上的要移除的玻璃体液的量。此外，在玻璃体切除术期间，计算机程序连续地向外科医生指示玻璃体液与用于冲洗对象区18的溶液(BSS)之间的边界。因此，要移除的玻璃体液量可以借助于图像处理来自动确定并且可以通过显示单元显示在操作区的可视化中。
既在注射干细胞时又在移除玻璃体液时生成用于使形式为注射针或玻璃刀的手术器械位移的形式为控制信号的进一步引导变量，并且将所述进一步引导变量传输给外科医生或微型机器人70的控制单元72。
此外，图15示出了在对象区体积22中被形式为玻璃刀的物品24遮蔽的区104。计算机程序包含用于防止遮蔽对象区体积22中的区的遮蔽例程。该遮蔽例程标识被物品24遮蔽的区104并且指定这些区的对象区体积22的3D重建94的补偿规则。在这种情况下，该补偿规则规定了对被遮蔽区的替换。相同区在其他记录时间的OCT数据、特别是刚好在被遮蔽区104的遮蔽之前的OCT数据可以既用于标识又用于替换图15中示出的3D重建94中的被遮蔽区104。作为其替代方案，用于识别被遮蔽区和/或用于指定补偿规则的遮蔽例程可以使用当前3D重建94和/或当前记录的OCT数据和/或来自与同一区有关的其他模态的数据，例如光学数据、MRI数据、超声图像或CT数据。还可以使用术前确定的数据92。替代性地，还可以在3D重建94中检测被遮蔽区104并且可以由从在被遮蔽区104外部的其他区采集的数据替换这些被遮蔽区。替代性地，可以在该数据中或在3D重建94中检测被遮蔽区104并且可以由计算机程序例如通过修补方法生成的数据替换这些被遮蔽区。
可以借助于包含路径规划例程的计算机程序来避免区遮蔽，该路径规划例程基于一定标准来计算物品24到达对象区体积22的目标区域90中的空间目标位置91的最优路径。在这种情况下，该路径规划例程确定形式为值的遮蔽度量，该遮蔽度量对在OCT数据中存在的阴影进行量化。如果光源位置是已知的，则在物品24的某个路径内基于物品24的计算出的相对位置来提前计算OCT数据中被物品24遮蔽的区104。在这种情况下，遮蔽度量表示遮蔽量值。基于遮蔽度量，路径规划例程然后确定物品24到达目标位置91的最短路径，该最短路径不超过遮蔽度量的阈值。替代性地，路径规划例程使路径长度和经加权遮蔽度量的求和的标准最小化以便确定使路径长度和遮蔽度量两者在最大可能的程度上最小化的路径。计算机程序包含用于使用显示单元28为外科医生将物品24的最优路径可视化的可视化例程。在这种情况下，规划物品24到达目标区域90的路径表示引导变量。
应观察到，在可能的情况下在操作期间将3D重建方法的输入数据和配准方法的输入数据两者调整到所提供数据的可用性和测量准确性，以便获得对象区体积22的3D重建94的更大的准确性。如果各个数据点的测量准确性太低，则相应方法不会考虑这些数据点。
总之，特别应注意以下内容：本发明涉及一种布置10、10'、10"、10"'，该布置：包括OCT装置20，该OCT装置用于借助于OCT扫描射束21扫描布置在对象区18中的对象区体积22；包括物品24，该物品具有可布置在对象区18中且可借助于OCT装置20定位在所述对象区体积22中的在对象区体积22中的区段84；并且包括计算机单元60，该计算机单元连接到OCT装置20且包含计算机程序，该计算机程序用于通过处理由OCT装置20通过扫描对象区体积22而获得的OCT扫描信息来确定对象区体积22的3D重建94并确定物品24的区段84在对象区体积22中的相对位置，其中，该计算机程序具有用于确定对象区体积22的3D重建94中的目标区域90的计算例程，所述计算例程确定物品24的与目标区域90有关的引导变量。
特别地，本发明涉及各条款中指定的以下方面：
1.一种布置(10，10'，10"，10"')，
包括OCT装置(20)，该OCT装置用于借助于OCT扫描射束(21)扫描对象区(18)中的对象区体积(22)；
包括物品(24，24')，该物品具有可布置在该对象区体积(22)中且可借助于该OCT装置(20)定位在该对象区体积中的区段(84)，并且包括计算机单元(60)，该计算机单元连接到该OCT装置(20)且包含计算机程序，该计算机程序用于通过处理借助于该OCT装置(20)通过扫描该对象区体积(22)而获得的OCT扫描信息来确定该对象区体积(22)的3D重建(94)并确定该物品(24，24')的区段(84)在该对象区体积(22)中的相对位置，
其特征在于，
该计算机程序具有用于确定该对象区体积(22)的3D重建(94)中的目标区域(90)的计算例程，所述计算例程确定该物品(24，24')的与该目标区域(90)有关的引导变量。
2.如条款1所述的布置(10，10'，10"，10"')，其特征在于，
该计算机程序被设计成依据数据来确定该对象区体积(22)的3D重建(94)，该数据是通过使用成像方法检查该对象区体积(22)、特别是通过借助于该OCT装置(20)的OCT扫描射束(21)扫描该对象区体积(22)来获得的，和/或是术前确定的数据(92)和/或是与用于确定该物品(24，24')的区段(84)在该对象区体积(22)中的位置的传感器信号有关的数据；
和/或
该计算机程序被设计成借助于配准方法确定数据相对于彼此的相对空间位置，所述数据包括来自以下群组的数据：借助于该OCT装置(20)通过扫描该对象区体积(22)而获得的扫描信息、该对象区体积(22)、来自进一步的成像方法的数据、特别是光学图像表示、MRI数据、CT数据、超声图像、内窥镜图像、该物品(24)的区段(84)的位置、术前确定的数据(92)、位置传感器信号；
和/或
该OCT装置(20)被设计用于借助于该OCT扫描射束(21)对该对象区体积(22)进行连续不断的扫描和/或该OCT装置(20)被设计用于借助于该OCT扫描射束(21)对该对象区体积(22)的包含该物品(24，24')的区段(84)的区进行连续不断的扫描；
和/或
该计算机程序被设计用于对该对象区体积(22)的3D重建(94)进行连续不断的确定和/或用于对该物品(24，24')的区段(84)在该对象区体积(22)中的相对位置进行连续不断的确定；
和/或
该计算机程序被设计成确定该物品(24，24')在该对象区体积(22)的3D重建(94)中的空间目标位置(91)；
和/或
该计算机单元(60)连接到存储器(63)，该存储器用于在外科手术期间提供术前确定的该数据(92)；
和/或
该计算机程序被设计成借助于应用用于分割组织结构和/或组织层的方法来确定术前确定的数据(92)中的目标区域(90')和/或空间目标位置(91')和/或该对象区体积(22)的3D重建(94)中的目标区域(90)和/或空间目标位置(91)；
和/或
该计算机程序包含用于为该物品(24，24')生成形式为控制信号的引导变量的例程；
和/或
该计算机程序被设计成考虑该物品(24)和/或又一物品(24')和/或在该对象区体积(22)的3D重建(94)中的该目标区域(90)的特性特征和/或考虑这些项之间的几何关系、特别是偏移信息而确定该对象区体积(22)的3D重建(94)中的该目标区域(90)中的空间目标位置(91)作为引导变量；
和/或
该布置包括用于将该物品(24)的区段(84)在该对象区体积(22)的3D重建(94)中的相对位置可视化和/或用于将术前确定的数据(92)可视化和/或用于将所确定的与该目标区域(90)有关的该引导变量可视化和/或用于将从该引导变量得到的变量可视化的装置；
和/或
该计算机程序基于所确定的与该目标区域(90)有关的该引导变量和/或从该引导变量得到的变量来为外科医生生成声学、光学或触觉指示信号；
和/或
该计算机程序包含用于确定该对象区体积(22)的经校正3D重建(94)的遮蔽例程，所述遮蔽例程识别被该物品(24，24')遮蔽的区(104)并且指定与这些区有关的该对象区体积(22)的3D重建(94)的补偿规则；
和/或
可通过该OCT扫描射束(21)定位的标记物(78)被布置在该物品(24，24')的区段(84)中和/或该对象区(18)中；
和/或
该计算机程序包含扫描例程，该扫描例程用于使用特定扫描图案来扫描该对象区体积(22)和/或该物品(24，24')的区段(84)、和/或用于调整扫描速率，即与该物品(24，24')的区段(84)的位置相比较以更低的速率扫描该对象区体积(22)；
和/或
该计算机程序被设计用于基于一定标准来调整该3D重建(94)的确定规则和/或该物品(24，24')的区段(84)在该对象区体积(22)中的相对位置的确定规则。
3.如条款1或2所述的布置(10，10'，10”，10”')，其特征在于，依据借助于该OCT装置(20)通过扫描该对象区体积(22)而获得的该扫描信息来生成该对象区体积(22)的OCT血管造影数据(106)。
4.如条款3所述的布置(10，10'，10”，10”')，其特征在于，该计算机程序被设计成基于该OCT血管造影数据(106)来确定该目标区域(90)中的血管(108)的位置和/或尺寸，该计算机程序的计算例程用于考虑该目标区域(90)中的这些血管(108)的走向和/或位置和/或尺寸而确定该对象区体积(22)的3D重建(94)中的该目标区域(90)。
5.如条款1至4中任一条所述的布置(10，10'，10”，10”')，其特征在于，该计算机程序包含路径规划例程，该路径规划例程基于一定标准来计算该物品(24，24')到达该空间目标位置(91)的最优路径。
6.如条款5所述的布置(10，10'，10”，10”')，其特征在于该标准是对在计算出的3D重建(94)中存在的由该物品(24，24')导致的阴影进行量化的遮蔽度量。
7.如条款1至6中任一条所述的布置(10，10'，10”，10”')，其特征在于，该计算机程序包含用于确定所提供的术前确定的数据(92)中的该物品(24)的目标区域(90')和/或目标位置(91')的例程，并且具有用于将术前确定的该数据(92)与该对象区体积(22)的3D重建(94)配准的配准例程以及用于将术前确定的该数据(92)中的该目标区域(90')和/或该目标位置(91')转移到该对象区体积(22)的3D重建(94)的转移例程。
8.如条款1至7中任一条所述的布置(10，10'，10”，10”')，其特征在于，该物品(24，24')的形式为包括毛细管(86)的手术器械，该毛细管具有用于释放介质(88)的开口(82)。
9.如条款8所述的布置(10，10'，10”，10”')，其特征在于，该计算机程序的计算例程用于通过处理该对象区体积(22)的3D重建(94)中的该目标区域(90)和/或通过处理术前确定的数据(92)和/或通过处理借助于该OCT装置(20)通过扫描该对象区体积(22)而获得的OCT扫描信息和/或通过由外科医生输入目标值来确定所释放介质(88)的体积的目标值作为引导变量。
10.如条款8或9所述的布置(10，10'，10”，10”')，其特征在于，该计算机程序的计算例程用于通过比较在释放该介质(88)之前与在释放该介质期间该对象区体积(22)的3D重建(94)中的该目标区域(90)的数据和/或借助于该OCT装置(20)通过扫描该对象区体积(22)而获得的目标区域(90)的扫描信息来确定被释放到该目标区域(90)中的该介质(88)的体积的实际值。
11.如条款8至10中任一条所述的布置，其特征在于，该计算机程序的计算例程被设计成确定被释放到该目标区域(90)中的该介质(88)的体积的目标值与实际值之间的差作为用于重新调整所释放介质(88)的体积的引导变量。
12.如条款1至7中任一条所述的布置，其特征在于，该计算机程序的计算例程用于通过处理该对象区体积(22)的3D重建(94)中的该目标区域(90)和/或通过处理术前确定的数据(92)和/或通过由外科医生输入目标值来确定要移除的物质的位置和/或要移除的物质的量作为引导变量。
13.如条款12所述的布置(10，10'，10”，10”')，其特征在于，可视化例程，该可视化例程用于将该对象区体积(22)中的要移除的该物质的位置和/或要移除的物质的量可视化。
14.一种计算机程序，该计算机程序用于通过处理借助于OCT装置(20)通过扫描该对象区体积(22)而获得的OCT扫描信息来确定对象区(18)中的对象区体积(22)的3D重建(94)并确定物品(24)的区段(84)在该对象区体积(22)中的相对位置，
其特征在于，
确定该对象区体积(22)的3D重建(94)中的目标区域(90)和该物品(24)的与该目标区域(90)有关的引导变量。
15.一种方法，用于借助于如条款14所述的计算机程序来确定对象区(18)中的对象区体积(22)的3D重建(94)且用于确定物品(24)的区段(84)在该对象区体积(22)中的相对位置。
附图标记清单
10，10'，10”，10”' 布置/设备
12 角膜
14 患者的眼睛
15 视网膜
16 手术显微镜
18 对象区
20 OCT装置
21 OCT扫描射束
22 对象区体积
24，24' 物品
26 光轴
28 显示单元
30 信号发生器
34 数据叠加
38，40 立体观察射束路径
42 显微镜主物镜
44 变焦***
46 接目镜
48 照射装置
50，52 扫描镜
54，56 分束器
58 装置
60 计算机单元
61 输入界面
62 控制构件
63 存储器
64 图像
65 图像提供装置
66 图像捕获装置
68 机器人单元
70 微型机器人
72 控制单元
76 手柄区段
78 标记物
80 尖端
82 开口
84 区段
86 毛细管
88 介质
90 目标区域
90' 术前确定的数据中的目标区域
91 目标位置
91' 术前确定的数据中的目标位置
92 术前确定的数据
94 3D重建
104 被遮蔽区
106 基于OCT血管造影数据的图像
108 血管
110 出血
112 光感受器
114 脉络膜玻璃膜疣
116 电源
118 图像捕获组件
120 3D电极

Claims (15)

1.一种布置(10，10'，10"，10"')，
包括OCT装置(20)，该OCT装置用于借助于OCT扫描射束(21)扫描对象区(18)中的对象区体积(22)；
包括物品(24，24')，该物品具有可布置在该对象区体积(22)中且可借助于该OCT装置(20)定位在该对象区体积中的区段(84)，并且包括计算机单元(60)，该计算机单元连接到该OCT装置(20)且包含计算机程序，该计算机程序用于通过处理借助于该OCT装置(20)通过扫描该对象区体积(22)而获得的OCT扫描信息来确定该对象区体积(22)的3D重建(94)并确定该物品(24，24')的区段(84)在该对象区体积(22)中的相对位置，
其特征在于，
该计算机程序具有用于确定该对象区体积(22)的3D重建(94)中的目标区域(90)的计算例程，所述计算例程确定该物品(24，24')的与该目标区域(90)有关的引导变量，
该计算程序包含基于一定标准来计算该物品(24，24')到达空间目标位置(91)的最优路径的路径规划例程，并且
该标准是对在计算出的3D重建(94)中存在的由该物品(24，24')导致的阴影进行量化的遮蔽度量。
2.如权利要求1所述的布置(10，10'，10”，10”')，其特征在于，该计算机程序被设计成依据数据来确定该对象区体积(22)的3D重建(94)，该数据是通过使用成像方法检查该对象区体积(22)、特别是通过借助于该OCT装置(20)的OCT扫描射束(21)扫描该对象区体积(22)来获得的，和/或是术前确定的数据(92)和/或是与用于确定该物品(24，24')的区段(84)在该对象区体积(22)中的位置的传感器信号有关的数据。
3.如权利要求1或2所述的布置(10，10'，10”，10”')，其特征在于，该计算机程序被设计成借助于配准方法确定数据相对于彼此的相对空间位置，所述数据包括来自以下群组的数据：借助于该OCT装置(20)通过扫描该对象区体积(22)而获得的扫描信息、该对象区体积(22)、来自进一步的成像方法的数据、特别是光学图像表示、MRI数据、CT数据、超声图像、内窥镜图像、该物品(24)的区段(84)的位置、术前确定的数据(92)、位置传感器信号。
4.如权利要求1至3中任一项所述的布置，其特征在于，
该OCT装置(20)被设计用于借助于该OCT扫描射束(21)对该对象区体积(22)进行连续不断的扫描和/或该OCT装置(20)被设计用于借助于该OCT扫描射束(21)对该对象区体积(22)的包含该物品(24，24')的区段(84)的区进行连续不断的扫描；
和/或
该计算机程序被设计用于对该对象区体积(22)的3D重建(94)进行连续不断的确定和/或用于对该物品(24，24')的区段(84)在该对象区体积(22)中的相对位置进行连续不断的确定；
和/或
该计算机程序被设计成确定该物品(24，24')在该对象区体积(22)的3D重建(94)中的空间目标位置(91)；
和/或
该计算机单元(60)连接到存储器(63)，该存储器用于在外科手术期间提供术前确定的该数据(92)；
和/或
该计算机程序被设计成借助于应用用于分割组织结构和/或组织层的方法来确定术前确定的数据(92)中的目标区域(90')和/或空间目标位置(91')和/或该对象区体积(22)的3D重建(94)中的目标区域(90)和/或空间目标位置(91)；
和/或
该计算机程序包含用于为该物品(24，24')生成形式为控制信号的引导变量的例程；
和/或
该计算机程序被设计成考虑该物品(24)和/或又一物品(24')和/或在该对象区体积(22)的3D重建(94)中的该目标区域(90)的特性特征和/或考虑这些项之间的几何关系、特别是偏移信息而确定该对象区体积(22)的3D重建(94)中的该目标区域(90)中的空间目标位置(91)作为引导变量；
和/或
该布置包括用于将该物品(24)的区段(84)在该对象区体积(22)的3D重建(94)中的相对位置可视化和/或用于将术前确定的数据(92)可视化和/或用于将所确定的与该目标区域(90)有关的该引导变量可视化和/或用于将从该引导变量得到的变量可视化的装置；
和/或
该计算机程序基于所确定的与该目标区域(90)有关的该引导变量和/或从该引导变量得到的变量来为外科医生生成声学、光学或触觉指示信号；
和/或
该计算机程序包含用于确定该对象区体积(22)的经校正3D重建(94)的遮蔽例程，所述遮蔽例程识别被该物品(24，24')遮蔽的区(104)并且指定与这些区有关的该对象区体积(22)的3D重建(94)的补偿规则；
和/或
可通过该OCT扫描射束(21)定位的标记物(78)被布置在该物品(24，24')的区段(84)中和/或该对象区(18)中；
和/或
该计算机程序包含扫描例程，该扫描例程用于使用特定扫描图案来扫描该对象区体积(22)和/或该物品(24，24')的区段(84)、和/或用于调整扫描速率，即与该物品(24，24')的区段(84)的位置相比较以更低的速率扫描该对象区体积(22)；
和/或
该计算机程序被设计用于基于一定标准来调整该3D重建(94)的确定规则和/或该物品(24，24')的区段(84)在该对象区体积(22)中的相对位置的确定规则。
5.如权利要求1至4中任一项所述的布置(10，10'，10”，10”')，其特征在于，依据借助于该OCT装置(20)通过扫描该对象区体积(22)而获得的该扫描信息来生成该对象区体积(22)的OCT血管造影数据。
6.如权利要求5所述的布置(10，10'，10”，10”')，其特征在于，该计算机程序被设计成基于该OCT血管造影数据来确定该目标区域(90)中的血管(108)的位置和/或尺寸，该计算机程序的计算例程用于考虑该目标区域(90)中的这些血管(108)的走向和/或位置和/或尺寸而确定该对象区体积(22)的3D重建(94)中的该目标区域(90)。
7.如权利要求1至6中任一项所述的布置(10，10'，10”，10”')，其特征在于，该计算机程序包含用于确定所提供的术前确定的数据(92)中的该物品(24)的目标区域(90')和/或目标位置(91')的例程，并且具有用于将术前确定的该数据(92)与该对象区体积(22)的3D重建(94)配准的配准例程以及用于将术前确定的该数据(92)中的该目标区域(90')和/或该目标位置(91')转移到该对象区体积(22)的3D重建(94)的转移例程。
8.如权利要求1至7中任一项所述的布置(10，10'，10”，10”')，其特征在于，该物品(24，24')的形式为包括毛细管(86)的手术器械，该毛细管具有用于释放介质(88)的开口(82)。
9.如权利要求8所述的布置(10，10'，10”，10”')，其特征在于，该计算机程序的计算例程用于通过处理该对象区体积(22)的3D重建(94)中的该目标区域(90)和/或通过处理术前确定的数据(92)和/或通过处理借助于该OCT装置(20)通过扫描该对象区体积(22)而获得的OCT扫描信息和/或通过由外科医生输入目标值来确定所释放介质(88)的体积的目标值作为引导变量。
10.如权利要求8或9所述的布置(10，10'，10”，10”')，其特征在于，该计算机程序的计算例程用于通过比较在释放该介质(88)之前与在释放该介质期间该对象区体积(22)的3D重建(94)中的该目标区域(90)的数据和/或借助于该OCT装置(20)通过扫描该对象区体积(22)而获得的目标区域(90)的扫描信息来确定被释放到该目标区域(90)中的该介质(88)的体积的实际值。
11.如权利要求8至10中任一项所述的布置，其特征在于，该计算机程序的计算例程被设计成确定被释放到该目标区域(90)中的该介质(88)的体积的目标值与实际值之间的差作为用于重新调整所释放介质(88)的体积的引导变量。
12.如权利要求1至7中任一项所述的布置，其特征在于，该计算机程序的计算例程用于通过处理该对象区体积(22)的3D重建(94)中的该目标区域(90)和/或通过处理术前确定的数据(92)和/或通过由外科医生输入目标值来确定要移除的物质的位置和/或要移除的物质的量作为引导变量。
13.如权利要求12所述的布置(10，10'，10”，10”')，其特征在于，可视化例程，该可视化例程用于将该对象区体积(22)中的要移除的该物质的位置和/或要移除的物质的量可视化。
14.一种计算机程序，该计算机程序用于通过处理借助于OCT装置(20)通过扫描该对象区体积(22)而获得的OCT扫描信息来确定对象区(18)中的对象区体积(22)的3D重建(94)并确定物品(24)的区段(84)在该对象区体积(22)中的相对位置，
其特征在于，
计算例程，该计算例程用于确定该对象区体积(22)的3D重建(94)中的目标区域(90)和该物品(24)的与该目标区域(90)有关的引导变量，以及
路径规划例程，该路径规划例程基于一定标准来计算该物品(24，24')到达空间目标位置(91)的最优路径，
该标准是对在计算出的3D重建(94)中存在的由该物品(24，24')导致的阴影进行量化的遮蔽度量。
15.一种方法，用于通过处理借助于OCT装置(20)通过扫描该对象区体积(22)而获得的OCT扫描信息来确定对象区(18)中的对象区体积(22)的3D重建(94)并确定物品(24)的区段(84)在该对象区体积(22)中的相对位置，
其特征在于，
确定该对象区体积(22)的3D重建(94)中的目标区域(90)和该物品(24)的与该目标区域(90)有关的引导变量，
计算该物品(24，24')到达空间目标位置(91)的最优路径，该标准是对在计算出的3D重建(94)中存在的由该物品(24，24')导致的阴影进行量化的遮蔽度量。
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