DE102019130368A1 - Verfahren und System zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument - Google Patents

Verfahren und System zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument Download PDF

Info

Publication number
DE102019130368A1
DE102019130368A1 DE102019130368.0A DE102019130368A DE102019130368A1 DE 102019130368 A1 DE102019130368 A1 DE 102019130368A1 DE 102019130368 A DE102019130368 A DE 102019130368A DE 102019130368 A1 DE102019130368 A1 DE 102019130368A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
image data
marker
medical instrument
puncture point
puncture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019130368.0A
Other languages
English (en)
Inventor
Anmelder Gleich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Atlas Medical Technologies De GmbH
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102019130368.0A priority Critical patent/DE102019130368A1/de
Priority to PCT/EP2020/081715 priority patent/WO2021094354A1/de
Priority to CN202080078510.4A priority patent/CN114727845A/zh
Priority to US17/775,663 priority patent/US20220409290A1/en
Priority to EP20807687.7A priority patent/EP4057928A1/de
Priority to JP2022553217A priority patent/JP2023502172A/ja
Priority to KR1020227019001A priority patent/KR20220100613A/ko
Publication of DE102019130368A1 publication Critical patent/DE102019130368A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/46—Arrangements for interfacing with the operator or the patient
    • A61B6/461—Displaying means of special interest
    • A61B6/462—Displaying means of special interest characterised by constructional features of the display
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/361—Image-producing devices, e.g. surgical cameras
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/107—Visualisation of planned trajectories or target regions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2055—Optical tracking systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B2090/364—Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B2090/364—Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body
    • A61B2090/365—Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body augmented reality, i.e. correlating a live optical image with another image
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B2090/364—Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body
    • A61B2090/366—Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body using projection of images directly onto the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B2090/364—Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body
    • A61B2090/367—Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body creating a 3D dataset from 2D images using position information
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37—Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A61B2090/371—Surgical systems with images on a monitor during operation with simultaneous use of two cameras
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37—Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A61B2090/372—Details of monitor hardware
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3937—Visible markers
    • A61B2090/3945—Active visible markers, e.g. light emitting diodes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3966—Radiopaque markers visible in an X-ray image
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3991—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers having specific anchoring means to fixate the marker to the tissue, e.g. hooks
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3995—Multi-modality markers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/50—Supports for surgical instruments, e.g. articulated arms
    • A61B2090/502—Headgear, e.g. helmet, spectacles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/25—User interfaces for surgical systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/12—Arrangements for detecting or locating foreign bodies
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/46—Arrangements for interfacing with the operator or the patient
    • A61B6/461—Displaying means of special interest
    • A61B6/466—Displaying means of special interest adapted to display 3D data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/48—Diagnostic techniques
    • A61B6/486—Diagnostic techniques involving generating temporal series of image data
    • A61B6/487—Diagnostic techniques involving generating temporal series of image data involving fluoroscopy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/10—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis
    • A61B90/11—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis with guides for needles or instruments, e.g. arcuate slides or ball joints
    • A61B90/13—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis with guides for needles or instruments, e.g. arcuate slides or ball joints guided by light, e.g. laser pointers

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument. Das Verfahren weist die Schritte auf:- Bereitstellen wenigstens eines Markers auf einer Oberfläche eines Objekts, wobei der Marker die Eigenschaft hat sowohl tomographisch, insbesondere fluoroskopisch als auch optisch erfassbar zu sein,- Erzeugen von Tomographie-Bilddaten aus denen eine fluoroskopische Aufnahme von dem wenigstens einen auf der Oberfläche des Objekts angeordneten Marker zusammen mit dem Objekt rekonstruiert werden kann,- Bestimmen des Einstichpunktes für das medizinische Instrument auf der Oberfläche des Objekts relativ zu dem wenigstens einen Marker in dem Koordinatensystem der Tomograph ie-Bilddaten,- Erzeugen von Sichtbilddaten aus denen ein Sichtbild des wenigstens einen auf der Oberfläche des Objekts angeordneten Markers zusammen mit dem Objekt rekonstruiert werden kann,- Transformieren der Koordinate des Einstichpunktes in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten in das Koordinatensystem der Sichtbilddaten unter Verwendung der Relativposition des Einstichpunktes zu dem wenigstens einen Marker, und- Wiedergeben des Einstichpunktes für das medizinische Instrument in Echtzeit in einer Ansicht des Objekts.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument. Ferner betrifft die Erfindung ein medizinisches System zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument.
  • In der Diagnostik oder auch therapeutisch werden regelmäßig Punktionen vorgenommen. Eine Punktion bezeichnet ein gezieltes Einstechen eines medizinischen Instruments, insbesondere einer Nadel, z.B. Hohlnadel oder einer Sonde, in den menschlichen Körper. Das medizinische Instrument wird dabei in den menschlichen Körper eingestochen und zu einem Zielort im Inneren des menschlichen Körpers geführt um dort z.B. Energie zu applizieren, Flüssigkeiten oder Gewebe zu entnehmen oder um Medikamente zu injizieren.
  • Insbesondere, wenn der Zielort sensibles Körpergewebe, beispielsweise Nerven- oder Organgewebe, umfasst oder sich sensibles Körpergewebe in der Nähe des Zielorts befindet, wird eine Punktion regelmäßig unter Sichtkontrolle durchgeführt. Eine Punktion unter Sichtkontrolle umfasst typischerweise, dass Position und Orientierung des medizinischen Instruments im Inneren des menschlichen Körpers mit Hilfe von bildgebenden Verfahren wie Computertomographie (CT), Magnetresonanztomographie (MRT) oder Sonographie erfasst werden.
  • Insbesondere eine Punktion unter Sichtkontrolle kann durch die Verwendung einer Positioniervorrichtung ergänzt werden, mit welcher Einstichpunkt und Stichwinkel für das medizinische Instrument wiedergegeben, insbesondre markiert, werden können.
  • In EP 1 887 960 B1 ist beispielsweise eine Positioniervorrichtung zum Positionieren von Instrumenten innerhalb eines Untersuchungsraumes beschrieben, mit der mittels gerichteter elektromagnetischer Strahlung ein Zugangsbereich und eine relative Ausrichtung eines Instrumentes zur Erreichung eines in der Trajektorie der gerichteten elektromagnetischen Strahlung liegenden Zielbereichs markiert werden können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein verbessertes Verfahren zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument bereitzustellen. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein verbessertes System zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument bereitzustellen.
  • Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument gelöst, welches die Schritte aufweist:
    • - Bereitstellen wenigstens eines Markers auf einer Oberfläche eines Objekts, wobei der Marker die Eigenschaft hat sowohl fluoroskopisch als auch optisch erfassbar zu sein,
    • - Erzeugen von Fluoroskopie- und/oder Tomographie-Bilddaten aus denen eine fluoroskopische und/oder tomographische Aufnahme von dem wenigstens einen auf der Oberfläche des Objekts angeordneten Marker zusammen mit dem Objekt rekonstruiert werden kann,
    • - Bestimmen des Einstichpunktes für das medizinische Instrument auf der Oberfläche des Objekts relativ zu dem wenigstens einen Marker in dem Koordinatensystem der Fluoroskopie- und/oder Tomographie-Bilddaten,
    • - Erzeugen von Sichtbilddaten aus denen ein Sichtbild des wenigstens einen auf der Oberfläche des Objekts angeordneten Markers zusammen mit dem Objekt rekonstruiert werden kann,
    • - Transformieren der Koordinate des Einstichpunktes in dem Koordinatensystem der Fluoroskopie- und/oder Tomographie-Bilddaten in das Koordinatensystem der Sichtbilddaten unter Verwendung der Relativposition des Einstichpunktes zu dem wenigstens einen Marker, und
    • - Wiedergeben des Einstichpunktes für das medizinische Instrument in Echtzeit in einer Ansicht des Objekts.
  • Unter einer fluoroskopischen und/oder tomographischen Aufnahme und Fluoroskopie- und/oder Tomographie-Bilddaten sollen im Rahmen dieser Beschreibung solche Aufnahmen und die damit gewonnenen Bilddaten verstanden werden, die mit bildgegeben Modalitäten wie Röntgengeräten (z.B. C-Bogen), Röntgen-Tomographen (Computer-Tomographen), Magnet-Resonanz-Tomographen, Sonographie Geräten oder der gleichen erstellt werden. Mit einem Computer-Tomographen aufgenommene Bilder sind dabei sowohl fluoroskopische als auch tomographische Aufnahmen, während für die Magnet-Resonanz-Tomographie typischerweise nicht der Begriff Fluoroskopie verwendet wird.
  • Für die Zwecke der hier beschriebenen Erfindung wird der Begriff „Tomographie-Bilddaten“ auch für Fluoroskopie-Bilddaten verwendet, die im engeren Sinne keine Tomographie-Bilddaten sind, sondern zum Beispiel von einer bildgebenden Modalität wie einem C-Bogen stammen. Mit tomographischen Aufnahmen sind dementsprechend im Folgenden alle Aufnahmen gemeint, die von einer bildgebenden Modalität stammen, also auch fluoroskopische Aufnahmen z.B. eines C-Bogens.
  • „Widergeben“ bezeichnet ein Anzeigen wenigstens des Einstichpunktes und falls bekannt auch des Stichwinkels und/oder einer Punktionstiefe in einer Ansicht des zu punktierenden Objekts. In der Ansicht des Objekts wird die Position des Einstichpunktes durch dessen Wiedergabe auf der Oberfläche des Objekts markiert.
  • Die Ansicht des Objekts kann eine direkte, reale Ansicht des Objekts und die Wiedergabe des Eistechpunktes z.B. ein auf die reale Oberfläche projizierter Marker sein. Alternativ kann die Ansicht des zu punktierenden Objekts aber auch eine Echtzeitbildwiedergabe des Objekts auf einem Monitor oder einer virtuellen Realität (virtual reality, VR)-Brille sein, in der der Eistechpunkt in Echtzeit wiedergegeben ist. Die Ansicht des Objekts kann auch eine Echtzeitbildwiedergabe des Objekts auf einem transparenten optischen Display sein, auf dem der Einstichpunkt als erweiterte Realität (augmented reality, AR) perspektiv-richtig in Echtzeit wiedergeben ist.
  • Das medizinische Instrument ist insbesondere ein kanüliertes medizinisches Instrument, beispielsweise eine Hohlnadel. Alternativ kann das medizinische Instrument aber auch eine nadelförmige Sonde sein, wie sie z.B. für eine interstitielle Thermotherapie eingesetzt wird.
  • Der Einstichpunkt befindet sich auf der realen Oberfläche des Objekts, das punktiert werden soll, und bezeichnet insbesondere diejenige Stelle, an der das medizinische Instrument für eine Punktion in das Objekt eingestochen wird. Zusätzlich können Stichwinkel und/oder Punktionstiefe in der Ansicht des Objekts in Echtzeit wiedergegeben werden. Der Stichwinkel bezeichnet denjenigen Winkel in Bezug auf die Oberfläche, unter dem das medizinische Instrument für eine Punktion in das Objekt eingestochen wird. Die Punktionstiefe bezeichnet die Distanz, die das in den Einstichpunkt unter dem Stichwinkel eingestochene medizinische Instrumente zurücklegen muss, um einen Zielort im Inneren eines menschlichen Körpers zu erreichen.
  • Zum Erzeugen von Tomographie-Bilddaten können Röntgenquelle und Röntgendetektor eines Röntgengeräts verwendet werden. Damit aus den Tomographie-Bilddaten eine tomographische Aufnahme von dem wenigstens einen auf der Oberfläche des Objekts angeordneten Marker zusammen mit dem Objekt rekonstruiert werden kann, wird das Objekt zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor positioniert, so dass von der Röntgenquelle emittierte Röntgenstrahlen das Objekt durchdringen und dabei abhängig von der inneren Struktur des Objekts unterschiedlich stark abgeschwächt werden bevor sie der Röntgendetektor detektiert. Die von den Tomographie-Bilddaten rekonstruierte tomographische Aufnahme kann eine zweidimensionale oder eine dreidimensionale tomographische Aufnahme sein.
  • In der tomographischen Aufnahme kann der Einstichpunkt manuell oder maschinell, z.B. software-basiert, festgelegt werden. Der Einstichpunkt wird vorzugsweise derart festgelegt, dass der Weg, den das medizinische Instrument im Inneren des Objekts zurücklegen muss um den Zielort zu erreichen möglichst kurz ist. Der Einstichpunkt wird vorzugsweise derart festgelegt, dass sensibles Gewebe während einer Punktion nicht beschädigt wird.
  • Die Koordinate des festgelegten Einstichpunktes für das medizinische Instrument auf der Oberfläche des Objekts wird bevorzugt rechnerisch durch eine Recheneinheit in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten bestimmt. Da die von den Tomographie-Bilddaten rekonstruierte tomographische Aufnahme das Objekt, und insbesondere den festgelegten Einstichpunkt, zusammen mit dem Marker zeigt, kann die Koordinate des festgelegten Einstichpunktes relativ zu dem wenigstens einen Marker bestimmt werden. Das heißt, die räumliche Beziehung, also die jeweiligen Relativpositionen, zwischen Einstichpunkt und Marker ist in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten bekannt. Typischerweise zeigt eine tomographische Aufnahme nicht das vollständige Objekt, sondern insbesondere denjenigen Teilbereich des Objekts, in dem sich der Zielort für das medizinische Instrument befindet. Der Marker wird insbesondere derart bereitgestellt, d.h. der Marker ist so angeordnet, dass dieser zusammen mit dem Zielort in einer rekonstruierten tomographischen Aufnahme sichtbar ist.
  • Die Sichtbilddaten können mit einer Kamera erzeugt werden. Aus den erzeugten Sichtbilddaten kann ein Steh-Sichtbild der Oberfläche zusammen mit dem angeordneten Marker oder, wie in dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, bewegte Sichtbilder der Oberfläche zusammen mit dem angeordneten Marker rekonstruiert werden.
  • Da die räumliche Beziehung zwischen Einstichpunkt und Marker in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten bestimmt werden kann und dann bekannt ist, und Position und Orientierung des Markers in dem Koordinatensystem der Sichtbilddaten bestimmt werden können, ist es insbesondere unter Verwendung der Relativposition des Einstichpunktes zu dem wenigstens einen Marker möglich, die Koordinate des Einstichpunktes in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten in das Koordinatensystem der Sichtbilddaten zu transformieren. Die Koordinate des Einstichpunktes und auch die räumliche Beziehung zu dem Marker sind dann in dem Koordinatensystem der Sichtbilddaten bekannt.
  • Die Transformation der Koordinate des Einstichpunktes in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten in das Koordinatensystem der Sichtbilddaten ist insbesondere deshalb möglich, da die Position des Markers sowohl in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten als auch in dem Koordinatensystem der Sichtbilddaten bekannt ist und somit als Referenz für Transformationen von Koordinaten von dem einen Koordinatensystem und in das jeweils andere Koordinatensystem verwendet werden kann. Insbesondere die Position des Einstichpunktes in dem Koordinatensystem der Sichtbilddaten kann dazu verwendet werden, den Einstechpunkt in Echtzeit in der Ansicht des Objekts wiederzugeben.
  • Anhand der Wiedergabe des Einstichpunktes in Echtzeit in der Ansicht des Objekts kann ein Nutzer das Objekt zuverlässig und genau punktieren. Eine Wiedergabe in Echtzeit meint insbesondere, dass eine mögliche Verzögerung der Wiedergabe von dem menschlichen Auge nicht aufgelöst werden kann, also von einem Nutzer unbemerkt bleibt. Vorzugsweise wird die Wiedergabe des Einstichpunktes in Echtzeit an eine sich ändernde Ansicht des Objekts, d.h. perspektiv-richtig, angepasst. Die Ansicht des Objekts kann eine reale Ansicht oder eine rekonstruierte Ansicht sein. Eine reale Ansicht kann eine unmittelbare, direkte Ansicht der realen Oberfläche sein oder eine mittelbare durch ein transparentes Medium, z.B. ein transparentes optisches Display. Eine rekonstruierte Ansicht kann ein aus den Sichtbilddaten rekonstruiertes Steh-Sichtbild sein. Eine rekonstruierte Ansicht des Objekts kann auch eine aus den Sichtbilddaten rekonstruierte Echtzeitbildwiedergabe, d.h. bewegte Sichtbilder der Oberfläche umfassen. Sichtbilddaten aus denen bewegte Sichtbilder rekonstruiert werden können, können mittels Videotechnik erzeugt werden, beispielsweise mittels einer Videokamera. Eine Videokamera kann ausgebildet sein, dreidimensionale Sichtbilddaten zu erzeugen, aus denen dreidimensionale bewegte Sichtbilder rekonstruiert werden können.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine genaue Wiedergabe des Einstechpunktes auf der Oberfläche in einer Ansicht des Objekts, so dass ein Nutzer ein Objekt das Objekt gezielt und kontrolliert punktieren kann. Das Verfahren hat den Vorteil, dass während einer Punktion des Objekts keine oder zumindest nur wenige Röntgenbilder von dem Objekt aufgenommen werden brauchen. Unter Umständen kann es ausreichen lediglich vor der Punktion ein Röntgenbild zur Planung aufzunehmen, um den Einstichpunkt festzulegen. Insbesondere wenn auch Stichwinkel und Punktionstiefe in der Ansicht des Objekts wiedergegeben werden, ist es in der Regel nicht notwendig nach der Punktion ein Röntgenbild zur Kontrolle aufzunehmen, um zu kontrollieren, ob das medizinische Instrument den Zielort tatsächlich erreicht hat. Insgesamt kann durch das erfindungsgemäße Verfahren die Strahlenbelastung für ein Objekt, insbesondere für einen Patienten, je nach Anwendungsfall deutlich reduziert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren hat den weiteren Vorteil, dass außer einem ohnehin vorhandenen Röntgengerät keine weiteren sperrigen Geräte benötigt werden, die in einem Operationssaal zusätzlich Platz wegnehmen. Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden lediglich ein Marker, eine Kamera und eine Recheneinheit mit entsprechender Software benötigt. Ein Arzt, der durch das erfindungsgemäße Verfahren darin unterstützt wird ein Objekt zuverlässig und exakt zu punktieren, wird nicht durch weitere sperrige Geräte behindert oder in seiner Bewegung eingeschränkt. Ein Operationssaal muss auch nicht umgebaut oder verändert werden, z.B. müssen keine Geräte in einer Operationssaalwand oder -decke verschraubt werden, damit das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch ohne einen Laser realisiert werden, der dazu verwendet wird, mittels eines Laserstrahls den Einstichpunkt zu markieren. Ein Wiedergeben des Einstichpunktes in der Ansicht des Objekts ohne Laser hat den Vorteil, dass ein Arzt nicht darauf achten muss, dass er den Laserstrahl blockiert und dadurch die Markierung des Einstichpunkts durch den Laserstrahl nicht mehr sichtbar ist.
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument beschrieben.
  • Vorzugsweise werden die Sichtbilddaten als dreidimensionale Sichtbilddaten erzeugt. Dreidimensionale Sichtbilddaten können z.B. mit einer Lichtfeldkamera, einer Stereokamera, einem Triangulationssystem oder einer time-of-flight (TOF)-Kameras erzeugt werden. Aus den dreidimensionalen Sichtbilddaten können dreidimensionale Sichtbilder erzeugt werden, in denen zusätzlich zu dem Einstichpunkt insbesondere auch der Stichwinkel für das medizinische Instrument perspektiv-richtig wiedergegeben werden kann.
  • In bevorzugten Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Verfahren die Schritte auf:
    • - Bestimmen eines Stichwinkels und/oder einer Punktionstiefe für das medizinische Instrument relativ zu dem wenigstens einen Marker in dem Koordinatensystem der Fluoroskopie und/oder Tomographie-Bilddaten,
    • - Transformieren des in dem Koordinatensystem der Fluoroskopie und/oder Tomographie-Bilddaten bestimmten Stichwinkels und/oder der Punktionstiefe in das Koordinatensystem der Sichtbilddaten unter Verwendung einer Relativorientierung des Stichwinkels und/oder unter Verwendung eines Relativabstands der Punktionstiefe zu dem wenigstens einen Marker, und
    • - Wiedergeben des Stichwinkels und/oder der Punktionstiefe für das medizinische Instrument in Echtzeit in der Ansicht des Objekts.
  • Vorzugsweise werden Einstichpunkt, Stichwinkel und Punktionstiefe gemeinsam in der Ansicht des Objekts in Echtzeit und perspektiv-richtig wiedergegeben. Ein Arzt kann dann auf einen Blick erfassen, wo auf der Oberfläche, unter welchem Winkel und wie tief das Objekt punktiert werden soll.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es bevorzugt, dass die Sichtbilddaten laufend erzeugt werden und wenigstens der in dem Koordinatensystem der Fluoroskopie und/oder Tomographie-Bilddaten bestimmte Einstichpunkt in das Koordinatensystem der jeweils zuletzt erzeugten Sichtbilddaten transformiert wird. Die Wiedergabe wenigstens des Einstichpunktes wird vorzugsweise für das medizinische Instrument in der Ansicht des Objekts in Echtzeit dargestellt.
  • Von den laufend erzeugten Sichtbilddaten können bewegte Sichtbilder als Echtzeitbildwiedergabe rekonstruiert werden. Indem die Sichtbilddaten laufend erzeugt werden, kann eine Relativbewegung des Objekts erfasst und Einstichpunkt, Stichwinkel und/oder Punktionstiefe in Echtzeit in der Ansicht des Objekts perspektiv-richtig wiedergegebene werden.
  • Insbesondere kann die Koordinate des Einstichpunktes in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten sowie der Stichwinkel und/oder die Punktionstiefe in das Koordinatensystem der zuletzt erzeugten Sichtbilddaten transformiert und dann in Echtzeit wiedergegeben werden.
  • Aus den erzeugten Sichtbilddaten kann ein Sichtbild der Oberfläche rekonstruiert werden in dem der Einstichpunkt für das medizinische Instrument wiedergegeben ist. Ein Sichtbild kann ein zwei- oder dreidimensionales Steh-Sichtbild oder, wie bevorzugt, ein zwei- oder dreidimensionales Sichtbild bewegter Sichtbilder sein. Das Sichtbild kann auf einem Monitor angezeigt werden. Zusätzlich können in dem Sichtbild Stichwinkel und/oder Punktionstiefe für das medizinische Instrument wiedergegeben werden.
  • Der Einstichpunkt für das medizinische Instrument kann auch in einer mittelbaren Ansicht des Objekts auf einem transparenten optischen Display wiedergegeben werden. Durch das transparente optische Display ist die Ansicht der realen Oberfläche sichtbar, wobei die Wiedergabe des Einstichpunktes auf dem transparenten Display perspektiv-richtig in Bezug auf die Ansicht der realen Oberfläche erfolgt.
  • Das optische Display kann ähnlich wie Brillengläser an einem Gestell befestigt sein, welches von einem Nutzer aufgesetzt werden kann, so dass sich das optische Display vor den Augen des Nutzers befindet. Der Nutzer kann dann das reale Objekt durch das transparente optische Display betrachten, also mittelbar das reale Abbild der Oberfläche sehen. Auf dem transparenten optischen Display kann der Einstichpunkt für das medizinische Instrument perspektiv-richtig in Bezug auf die Ansicht der realen Oberfläche in Echtzeit wiedergegeben werden, so dass ein Nutzer in der mittelbaren Ansicht des Objekts den Einstichpunkt auf der Oberfläche des Objekts sieht. Zusätzlich zu dem Einstichwinkel können auf dem transparenten optischen Display Stichwinkel und/oder Punktionstiefe für das medizinische Instrument wiedergegeben werden. An einem Gestell mit optischem Display ist vorzugsweise eine Kamera befestigt, mit der laufend Sichtbilddaten erzeugt werden. Der Einstichpunkt, der Stichwinkels und/oder die Punktionstiefe können dann in Echtzeit in der mittelbaren Ansicht des Objekts so wiedergegeben werden, dass der Einstichpunkt, der Stichwinkel und/oder die Punktionstiefe perspektiv-richtig in Bezug auf die Ansicht der realen Oberfläche dargestellt sind.
  • Zusätzlich oder alternativ kann der Einstichpunkt für das medizinische Instrument auf der realen Oberfläche des Objekts als optische Markierung wiedergegeben werden. Beispielsweise kann der Einstichpunkt mittels eines Laserstrahls oder mittels eines von einem Videoprojektor erzeugten Fadenkreuzes als optische Markierung unmittelbar auf der realen Oberfläche des Objekts wiedergegeben insbesondere auf diese projiziert werden. Laser und/oder Videoprojektor sind dann vorzugsweise mit einer zum Erzeugen von Sichtbilddaten verwendeten Kamera autokalibriert. Zusätzlich kann auch der Stichwinkel und/oder die Punktionstiefe als optische Markierung wiedergegeben werden.
  • In manchen Ausführungsvarianten werden der Einstichpunkt und der Stichwinkel und/oder die Punktionstiefe in Form einer digitalen Repräsentation eines virtuellen Werkzeugs in Echtzeit in der Ansicht des Objekts wiedergegeben. Insbesondere kann das virtuelle Werkzeug in Echtzeit perspektiv-richtig auf einem transparenten optischen Display oder auf einem Monitor in einer Echtzeitbildwiedergabe des Objekts wiedergegeben werden.
  • Insbesondere in solchen Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens, in denen der Einstichpunkt und der Stichwinkel und/oder die Punktionstiefe in Form einer digitalen Repräsentation eines virtuellen Werkzeugs wiedergegeben werden, kann das Verfahren die Schritte aufweisen:
    • - optisches Erfassen von Position und Orientierung des medizinischen Instruments relativ zu dem wenigstens einen Marker in dem Koordinatensystem der erzeugten Sichtbilddaten,
    • - Ermitteln ob die erfasste Position und Orientierung des medizinischen Instruments mit der Position und Orientierung des wiedergegebenen virtuellen Werkzeugs übereinstimmt, und falls dies der Fall ist:
    • - Signalisieren, dass die erfasste Position und Orientierung des medizinischen Instruments mit der Position und Orientierung des wiedergegebenen virtuellen Werkzeugs übereinstimmt.
  • Ein Verfahren, in welchem signalisiert wird, dass die erfasste Position und Orientierung des medizinischen Instruments mit der Position und Orientierung des wiedergegebenen virtuellen Werkzeugs übereinstimmt, hat den Vorteil, dass ein Nutzer Rückmeldung bekommt, ob das medizinische Instrument so relativ zu er Oberfläche ausgerichtet ist, dass entlang des vorgegebenen Pfades in das Objekt eingestochen werden kann. Dass die erfasste Position und Orientierung des medizinischen Instruments mit der Position und Orientierung des wiedergegebenen virtuellen Werkzeugs übereinstimmt kann beispielsweise optisch z.B. in der Ansicht des Objekts oder akustisch signalisiert werden.
  • Falls die erfasste Position und Orientierung des medizinischen Instruments mit der Position und Orientierung des wiedergegebenen virtuellen Werkzeugs nicht übereinstimmt, kann das Verfahren umfassen, dass eine Trajektorie zwischen der erfassten Position und Orientierung des medizinischen Instruments und der Position und Orientierung des wiedergebenden virtuellen Werkzeugs berechnet wird.
  • Beispielsweise kann die berechnete Trajektorie dazu verwendet werden in Echtzeit in der Ansicht des Objekts eine virtuelle Richtungsanzeige wiederzugeben. Die Richtungsanzeige zeigt vorzugsweise diejenige Richtung an, in die das medizinische Instrument bewegt werden muss, um die Position und Orientierung des medizinischen Instruments in Übereinstimmung mit der Position und Orientierung des in der Ansicht des Objekts wiedergegebenen virtuellen Werkzeugs zu bringen.
  • Ein Nutzer kann durch die virtuelle Richtungsanzeige darin unterstützt werden, Position und Orientierung des medizinischen Instruments in Übereinstimmung mit der Position und Orientierung des wiedergegebenen virtuellen Werkzeugs zu bringen.
  • In Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens, in denen der Einstichpunkt und der Stichwinkel und/oder die Punktionstiefe in Form einer digitalen Repräsentation eines virtuellen Werkzeugs wiedergegeben werden können, weist das Verfahren bevorzugt den Schritt auf:
    • - Ausrichten der digitalen Repräsentation des wiedergegebenen virtuellen Werkzeugs in Echtzeit relativ zu dem wenigstens einen Marker in Bezug auf eine Aufnahmeachse entlang welcher die Sichtbilddaten erzeugt werden.
  • Ein Ausrichten der digitalen Repräsentation des wiedergegebenen virtuellen Werkzeugs in Echtzeit relativ zu dem wenigstens einen Marker in Bezug auf eine Aufnahmeachse entlang welcher die Sichtbilddaten erzeugt werden ermöglichet es, dass virtuelle Werkzeug perspektiv-richtig in Echtzeit in der Ansicht des Objekts wiederzugeben.
  • Eine Relativbewegung des Objekts oder eine relative Änderung der Perspektive auf die Oberfläche in der Ansicht des Objekts kann durch ein Ausrichten der digitalen Repräsentation des wiedergegebenen virtuellen Werkzeugs in Echtzeit in Bezug auf die Aufnahmeachse berücksichtigt werden, so dass Einstichpunkt, Stichwinkel und/oder Punktionstiefe in der Ansicht stets perspektiv-richtig wiedergegeben werden. Ein Nutzer und das Objekt können sich dann relativ zueinander bewegen und der Nutzer darauf vertrauen, dass Einstichpunkt, Stichwinkel und/oder Punktionstiefe in der Ansicht zu jeder Zeit korrekt wiedergegeben werden.
  • Hinsichtlich des medizinischen Systems wird die eingangs genannte Aufgabe durch ein medizinisches System zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument gelöst. Das medizinische System weist einen Marker, eine bildgebende Modalität, insbesondere ein Röntgengerät oder ein Computertomograph, eine Kamera, eine Recheneinheit und eine Wiedergabeeinheit auf.
  • Der Marker ist der derart ausgebildet, dass er sowohl fluoroskopisch und/oder tomographisch als auch optisch erfasst werden kann. Die bildgebende Modalität, insbesondere das Röntgengerät ist zum Erzeugen von Fluoroskopie- oder/und Tomographie-Bilddaten ausgebildet und umfasst in der Regel eine Röntgenquelle und einen Röntgendetektor. Das Röntgengerät kann beispielsweise ein Computertomographie (CT)-Gerät oder ein C-Bogen-Gerät sein. Die bildgebende Modalität kann aber beispielsweise auch ein Sonographie-Gerät oder ein Magnet-Resonanz-Tomograph sein. Die Kamera ist zum Erzeugen von Sichtbilddaten ausgebildet und kann beispielsweise eine Lichtfeldkamera, eine Stereokamera, ein Triangulationssystem, oder eine TOF-Kamera sein. Die Kamera ist vorzugsweise so ausgebildet, dass mit dieser laufend Bilddaten und insbesondere dreidimensionale erzeugt werden können. Anstelle einer Kamera kann auch ein Scanner vorgesehen sein und die Sichtbilddaten können in einem Lichtschnittverfahren erzeugt werden.
  • Die Recheneinheit ist ausgebildet zum
    • - Bestimmen des Einstichpunktes für das medizinische Instrument auf der Oberfläche des Objekts relativ zu dem wenigstens einen Marker in dem Koordinatensystem der Fluoroskopie und/oder Tomographie-Bilddaten, und
    • - Transformieren der Koordinate des Einstichpunktes in dem Koordinatensystem der Fluoroskopie und/oder Tomographie-Bilddaten in das Koordinatensystem der Sichtbilddaten unter Verwendung der Relativposition des Einstichpunktes zu dem wenigstens einen Marker.
  • Die Wiedergabeeinheit ist ausgebildet zum Wiedergeben des Einstichpunktes für das medizinische Instrument in Echtzeit in einer realen oder rekonstruierten Ansicht des Objekts.
  • Das erfindungsgemäße medizinische System ist insbesondere so ausgebildet, dass mit diesem das erfindungsgemäße Verfahren zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument durchgeführt werden kann.
  • Kamera und Röntgengerät sind jeweils mit der Recheneinheit wirkverbunden, so dass die Recheneinheit auf von der Kamera erzeugte Sichtbilddaten und auf von dem Röntgengerät erzeugte Tomographie-Bilddaten zugreifen und diese verarbeiten kann. Weiterhin ist insbesondere die Recheneinheit mit der Wiedergabeeinheit wirkverbunden zum Visualisieren des Einstichpunktes für das medizinische Instrument in Echtzeit in der Ansicht des Objekts des Objekts.
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen medizinischen Systems zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument beschrieben.
  • Die Recheneinheit kann als elektronische Datenverarbeitungsanlage oder als Bestandteil einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage ausgebildet sein und weist insbesondere eine CPU (Central Processing Unit), einen Arbeitsspeicher und ein computerlesbares-Speichermedium mit dauerhaft gespeicherten Computerprogrammen auf.
  • Die Recheneinheit und/oder das Röntgengerät können zum Rekonstruieren einertomographischen Aufnahme aus den Tomographie-Bilddaten ausgebildet sein. Die Recheneinheit und/oder eine separate Datenverarbeitungsanlage können zum Rekonstruieren eines Sichtbildes aus von der Kamera erzeugten Sichtbilddaten ausgebildet sein.
  • Die Wiedergabeeinheit kann ein mit der Recheneinheit wirkverbundenes optisches Display sein, auf dem der Einstichpunkt für das medizinische Instrument mittels der Recheneinheit visualisiert werden kann. Das optische Display kann insbesondere Teil eines erweiterte Realität (augmented reality, AR)-Systems sein. Beispielsweise kann das optische Display Bestandteil einer Brille sein, an der auch die Kamera befestigt ist. Das optische Display kann transparent sein, so dass die reale Oberfläche mittelbar durch das optische Display betrachtet und gleichzeitig der Einstichpunkt in der mittelbaren Ansicht wiedergegeben werden kann.
  • Die Wiedergabeeinheit kann ein mit der Recheneinheit wirkverbundener Monitor sein, beispielsweise ein Computermonitor oder ein Monitor eines virtuellen Realität (virtual reality, VR)-Systems sein, beispielsweise einer VR-Brille. Auf dem Monitor kann eine rekonstruierte Ansicht des Objekts zum Beispiel als Echtzeitbildwiedergabe des Objekts zusammen mit wenigstens dem Einstichpunkt perspektiv-richtig wiedergegeben werden.
  • Die Wiedergabeeinheit kann auch ein Videoprojektor sein, der mit der Kamera autokalibriert und ausgebildet ist, den Einstichpunkt für das medizinische Instrument auf der realen Oberfläche des Objekts als optische Markierung wiederzugeben. Der Videoprojektor ist vorzugsweise mit der Kamera autokalibriert und ausgebildet, ein Fadenkreuz auf die reale Oberfläche des Objekts zu projizieren des Zentrum die Position des Einstichpunktes repräsentiert. Ein Einstichpunkt kann auch gleichzeitig in einer mittelbaren Ansicht des Objekts und projiziert auf die reale Oberfläche als optische Markierung wiedergegeben werden. Durch die Redundanz kann der Einstichpunkt unter Umständen mit einer vergleichsweise höheren Verlässlichkeit wiedergegeben werden.
  • Der wenigstens eine Marker kann biegeweich und flexibel und z.B. von Klebeband gebildet sein, welches haftend auf die reale Oberfläche des Objekts aufgebracht werden kann. Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann mit dem Klebeband ein regelmäßiges oder ein unregelmäßiges Muster auf die Oberfläche geklebt werden, um so den Marker zu bilden.
  • Der Marker kann auch von einer doppelseitigen Klebefolie oder doppelseitig haftendem Papier mit vorgestanztem Muster gebildet sein. Die Klebefolie kann auf die reale Oberfläche aufgeklebt und dann die Trägerfolie entfernt werden, so dass nur noch das vorgestanzte Muster auf der Oberfläche verbleibt und den Marker bildet.
  • Wenn der Marker auf einem Trägerpapier oder einer Trägerfolie bereitgestellt wird, kann der Marker selbst auch aus mehreren, nicht unmittelbar zusammenhängenden Bestandteilen bestehen, deren relative Lage zueinander gleichwohl durch die Trägerfolie oder das Trägerpapier vorgegeben ist. Wenn die Trägerfolie oder das Trägerpapier im Anwendungsfall von dem Marker abgezogen wird, nachdem der Marker auf eine Körperoberfläche appliziert wurde, behalten die Bestandteile des Markers ihre relative Position entsprechend bei.
  • Der Marker kann aber auch starr sein und z.B: in Form eines festen Blocks vorliegen, der im Anwendungsfall auf die Körperoberfläche geklebt werden kann.
  • Vorzugsweise weist das Klebeband oder die Klebefolie ein Metall wie Titan oder Edelstahl oder alternativ einen Stoff wie BaSOx, und insbesondere Bariumsulfat (BaSO4), auf, sodass das Klebeband oder die Klebefolie tomographisch, insbesondere fluoroskopisch erfasst werden können.
  • Der wenigstens eine Marker kann auch wenigstens ein tomographisch und insbesondere fluoroskopisch erfassbares Element und/oder wenigstens ein optisch erfassbares Element aufweisen. Das tomographisch erfassbare Element kann von einem Metall gebildet und so gestaltet ist, dass es in einer tomographischen oder fluoroskopischen Aufnahme als tomographisch oder fluoroskopisch erfassbares Element identifiziert werden kann. Beispielsweise können über die Fläche des Markers verteilt Metallkugeln angeordnet sein, die in einer fluoroskopischen und/oder tomographischen Aufnahme identifiziert werden können. Das optisch erfassbare Element kann eine Leuchtdiode sein, die ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung in einem definierten Wellenlängenbereich zu emittieren. Insbesondere können mehrere Leuchtdioden über die Fläche des Markers verteilt angeordnet sein. Der definierte Wellenlängenbereich umfasst bevorzugt Infrarot-Strahlung. Die Kamera weist dann vorzugsweise einen Infrarot-Sensor zum Detektieren von der Leuchtdiode emittierter Infrarot-Strahlung auf. Die tomographisch erfassbaren Elemente und optisch erfassbaren Elemente haben vorzugsweise eine bekannte räumliche Beziehung zueinander. Es können auch Elemente verwendet werden, die sowohl tomographisch als auch optisch erfassbar sind. Beispielsweise können Metall kugeln auch als optisch erfassbare Elemente verwendet werden.
  • Das medizinische System kann auch einen Roboterarm umfassen, welcher ausgebildet ist, das medizinische Instrument zu halten und mit diesem eine Punktion durchzuführen. Vorzugsweise ist der Roboterarm ausgebildet, Software-gesteuert eine Punktion gemäß dem bestimmten Einstichpunkt, Stichwinkel und Punktionstiefe durchzuführen. Mittels der Kamera können während einer Punktion Position und Orientierung des Roboterarms optisch erfasst und zur Kontrolle von der Recheneinheit ausgewertet werden.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, welches ausgebildet ist, einen Einstichpunkt für ein medizinisches Instrument auf einer Oberfläche eines Objekts relativ zu einem Marker in dem Koordinatensystem von erzeugten Tomographie-Bilddaten zu bestimmen und die Koordinate des Einstichpunktes in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten in das Koordinatensystem von erzeugten Sichtbilddaten unter Verwendung einer Relativposition des Einstichpunktes zu dem Marker zu transformieren. Durch Ausführen des Computerprogramms können insbesondere die Schritte des „Bestimmens des Einstichpunktes für das medizinische Instrument“ und des „Transformierens der Koordinate des Einstichpunktes“ des erfindungsgemäßen Verfahrens implementiert werden.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerlesbares-Speichermedium auf dem das erfindungsgemäße Computerprogramm dauerhaft gespeichert ist. Das computerlesbare Speichermedium ist vorzugsweise ein Element der Recheneinheit und das gespeicherte Computerprogramm kann vorzugsweise in einen Arbeitsspeicher geladen und von Prozessoren verarbeitet und ausgeführt werden.
  • Die Erfindung soll nun anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen in Bezug auf die Figuren näher erläutert werden. Von den Figuren zeigt:
    • 1:ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument;
    • 2:eine schematische Darstellung eines medizinischen Systems zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument.
  • In 1 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument gezeigt.
  • Das Verfahren läuft wie folgt ab:
    • Zunächst (Schritt S1) wird wenigstens ein Marker auf einer Oberfläche eines Objekts bereitgestellt. Der Marker hat die Eigenschaft sowohl tomographisch, insbesondere fluoroskopisch als auch optisch erfassbar zu sein. Der Marker kann beispielsweise von Klebeband gebildet sein, welches in einem regelmäßigen oder einem unregelmäßigen Muster haftend auf die Oberfläche aufgebracht ist, um so den Marker zu bilden. Damit der Marker tomographisch erfassbar ist, weist dieser vorzugsweise über die Fläche des Klebebandes verteilt oder in ausgewählten Bereichen Bariumsulfat auf, welches in einer fluoroskopischen Aufnahme des Markers sichtbar ist. Der Marker kann auch auf der Oberfläche des Objekts bereitgestellt werden, indem doppelseitig haftende Klebefolie mit vorgestanztem Muster haftend auf die Oberfläche aufgebracht wird. Die Trägerfolie der doppelseitigen Klebefolie kann so abgezogen werden, dass nur noch Klebefolie in dem vorgestanzten Muster auf der Oberfläche verbleibt, umso den Marker zu bilden. Der Marker ist dann von einem vordefinierten Klebfolien-Muster gebildet. Anhand einer detektierten Deformation des vordefinierten Musters kann beispielsweise eine Bewegung des Objekts festgestellt werden. Der Marker kann auch von einem Trägermaterial gebildet sein, an welchem fluoroskopisch und optisch erfassbare Elemente angeordnet sind. Die fluoroskopisch erfassbaren Elemente können beispielsweise Metallkugeln sein und die optisch erfassbaren Elemente Leuchtdioden. Die fluoroskopisch und optisch erfassbaren Elemente sind vorzugsweise zueinander in einer bekannten räumlichen Beziehung angeordnet.
  • Anschließend (Schritt S2) werden Tomographie-Bilddaten erzeugt, aus denen eine fluoroskopische Aufnahme von dem wenigstens einen auf der Oberfläche des Objekts angeordneten Marker zusammen mit dem Objekt rekonstruiert werden kann. Die Tomographie-Bilddaten können beispielsweise mit einem Röntgengerät erzeugt werden, welches eine Röntgenquelle und einen Röntgendetektor aufweist. Zum Erzeugen der Tomographie-Bilddaten befindet sich das Objekt so zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor, dass von der Röntgenquelle emittierte Röntgenstrahlen den Marker und wenigstens denjenigen Teilbereich des Objekts, in welchem sich ein zu punktierender Zielort befindet, durchdringen und anschließend von dem Röntgendetektor detektiert werden.
  • Danach (Schritt S3) wird der Einstichpunkt für das medizinische Instrument auf der Oberfläche des Objekts relativ zu dem wenigstens einen auf der Oberfläche bereitgestellten Marker in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten bestimmt. Beispielsweise kann der Einstichpunkt für das medizinische Instrument zunächst in einer aus den Tomographie-Bilddaten rekonstruierten fluoroskopischen Aufnahme festgelegt werden, beispielsweise durch einen Arzt oder durch Software implementiert. Die Koordinate des festgelegten Einstichpunktes in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten kann dann rechnerisch von einer Recheneinheit bestimmt werden. Da die Position des Markers in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten bekannt ist, kann die räumliche Beziehung zwischen Marker und Einstichpunkt in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten ermittelt werden. Insbesondere ist dann die Relativposition des Einstichpunktes zu dem Marker in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten bekannt.
  • Zusätzlich zu dem Einstichpunkt können auch Stichwinkel und/oder Punktionstiefe für das medizinische Instrument relativ zu dem wenigstens einen Marker in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten bestimmt werden. In dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten ist dann bekannt wo, unter welchem Winkel und wie tief das medizinische Instrument für eine Punktion in das Objekt eingestochen werden soll.
  • Daraufhin (Schritt S4) werden Sichtbilddaten erzeugt, aus denen ein Sichtbild des wenigstens einen auf der Oberfläche des Objekts angeordneten Marker zusammen mit dem Objekt rekonstruiert werden kann. Die Sichtbilddaten werden mit einer Kamera erzeugt, die vorzugsweise ausgebildet ist, die Sichtbilddaten laufend und als dreidimensionale Sichtbilddaten zu erzeugen.
  • Anschließend (Schritt S5) wird die Koordinate des Einstichpunktes in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten in das Koordinatensystem der Sichtbilddaten unter Verwendung der Relativposition der Relativposition zu dem wenigstens einen Marker transformiert. Falls Stichwinkel und/oder Punktionstiefe ebenfalls in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten bestimmt wurden, werden auch der Stichwinkel unter Verwendung der Relativorientierung des Stichwinkels zu dem wenigstens einen Marker und/oder die Punktionstiefe unter Verwendung des Relativabstandes der Punktionstiefe zu dem wenigstens einen Marker in das Koordinatensystem der Sichtbilddaten transformiert.
  • Danach (Schritt S6) wird der Einstichpunkt für das medizinische Instrument und - falls bestimmt - auch der Stichwinkel und/oder die Punktionstiefe in einer Ansicht des Objekts wiedergegeben. Falls vorhanden, werden Einstichpunkt, Stichwinkel und Punktionstiefe für das medizinische Instrument bevorzugt gemeinsam in der Ansicht des Objekts wiedergegeben.
  • Die Ansicht des Objekts kann eine reale Ansicht oder eine rekonstruierte Ansicht sein. Eine reale Ansicht kann eine unmittelbare Ansicht der realen Oberfläche sein oder eine mittelbare Ansicht der realen Oberfläche, beispielsweise durch ein transparentes optisches Display. In einer unmittelbaren Ansicht des Objekts kann der Einstichpunkt für das medizinische Instrument beispielsweise durch eine optische Markierung wiedergegeben werden. In einer mittelbaren Ansicht des Objekts durch ein transparentes optisches Display kann der Einstichpunkt für das medizinische Instrument derart wiedergegeben werden, dass dieser in Echtzeit perspektiv-richtig in Bezug auf die Oberfläche wiedergegeben wird. Weiterhin können in der mittelbaren Ansicht des Objekts auch Stichwinkel und Punktionstiefe in Echtzeit perspektiv-richtig in Bezug auf die Oberfläche wiedergegeben werden. Es ist denkbar, dass Einstichpunkt, Stichwinkel und Punktionstiefe in Form einer digitalen Repräsentation eines virtuellen Werkzeugs in Echtzeit in der mittelbaren Ansicht des Objekts wiedergegeben werden. Eine rekonstruierte Ansicht des Objekts kann ein von erzeugten Sichtbilddaten rekonstruiertes Lichtbild, insbesondere einer Echtzeitbildaufnahme des Objekts sein. Die rekonstruierte Ansicht des Objekts kann beispielsweise auf einem Monitor, z.B. einem Computer Monitor oder dem Monitor einer VR-Brille wiedergegeben werden. In der rekonstruierten Ansicht können Einstichpunkt, Stichwinkel und Punktionstiefe wiedergegeben werden, z.B. in Form einer digitalen Repräsentation eines virtuellen Werkzeugs.
  • Es ist möglich, dass in einer einzigen Ansicht lediglich der Einstichpunkt wiedergegeben wird. Es ist auch möglich, dass in einer Ansicht Einstichpunkt, Stichwinkel und Punktionstiefe gemeinsam wiedergegeben werden. Es ist auch möglich, dass in einer Ansicht sowohl Einstichpunkt, Stichwinkel als auch Punktionstiefe und in einer zusätzlichen Ansicht lediglich der Einstichpunkt wiedergegeben werden. In diesem Fall wird der Einstichpunkt in zwei unterschiedlichen Ansichten wiedergegeben, also redundant. Beispielsweise können Einstichpunkt, Stichwinkel und Punktionstiefe in Form einer digitalen Repräsentation eines virtuellen Werkzeugs in einer mittelbaren Ansicht des Objekts und zusätzlich der Einstichpunkt durch eine optische Markierung in einer unmittelbaren Ansicht wiedergegeben werden. Ein Nutzer kann dann beispielsweise zwischen den beiden Ansichten wählen. Eine optische Markierung kann auch in eine mittelbare Ansicht des Objekts integriert werden.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines medizinischen Systems 200 zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument (nicht gezeigt).
  • Das medizinische System 200 umfasst ein Röntgengerät 204 eine Kamera 206 eine Recheneinheit 208, einen Marker 210 und zwei Wiedergabeeinheiten 214a, 214b. Das medizinische System 200 ist insbesondere dazu geeignet, um mit diesem das in Bezug auf 1 beschriebene Verfahren durchzuführen.
  • Der Marker 210 kann auf einem zu punktierenden Objekt 216 (nicht Teil des medizinischen Systems 200), beispielsweise einem Patienten, angeordnet werden. Der Marker 210 ist dann vorzugsweise so auf dem Objekt 116 angeordnet, dass dieser einer Bewegung des Objekts folgt, so dass zwischen Objekt 216 und Marker 210 keine Relativbewegung stattfindet. Vorzugsweise ist der Marker 210 haftend auf dem Objekt 216 aufgebracht. Der Marker 210 kann beispielsweise von einem Klebeband gebildet sein, welches in einem regelmäßigen oder einem unregelmäßigen Muster auf die Oberfläche des Objekts 216 geklebt ist. Der Marker 210 ist so ausgebildet, dass dieser sowohl tomographisch, insbesondere fluoroskopisch als auch optisch erfasst werden kann. Damit der Marker 210 optisch erfasst werden kann, ist dieser vorzugsweise in einer Farbe und/oder Form gestaltet, die in einer Sichtbildaufnahme einen sichtbaren Kontrast zu der Oberfläche des Objekts 210 gewährleistet. Damit der Marker 210 auch in einer tomographischen Aufnahme sichtbar ist, kann dieser beispielsweise in definierten Bereichen Bariumsulfat als Kontrastmittel aufweisen.
  • Das Röntgengerät 204 kann beispielsweise ein Computertomographie (CT)-Gerät sein und umfasst eine Röntgenquelle und einen Röntgendetektor (nicht gezeigt). Zum Erzeugen der Tomographie-Bilddaten wird das Objekt 216 zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor des Röntgengeräts 204 angeordnet, so dass aus den erzeugten der Tomographie-Bilddaten eine tomographische Aufnahme von dem Marker 210 zusammen mit dem Objekt 216 rekonstruiert werden kann. Eine rekonstruierte tomographische Aufnahme kann zunächst zur Planung einer Punktion des Objekts 216 verwendet werden, beispielsweise zum Festlegen eines Einstichpunktes auf der Oberfläche des Objekts 210.
  • Durch die Recheneinheit 208 kann die Koordinate des Einstichpunktes in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten 218 relativ zu der Position des Marker 210 bestimmt werden. Die Recheneinheit 208 ist auch ausgebildet, den Stichwinkel und die Punktionstiefe für das medizinische Instrument in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten 218 zu bestimmen.
  • Zum Bestimmen des Einstichpunktes, des Stichwinkels und der Punktionstiefe in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten 218 greift die Recheneinheit auf die von dem Röntgengerät 204 erzeugten Tomographie-Bilddaten zu und verarbeitet diese. Die Recheneinheit 208 ist auch mit der Kamera 206 wirkverbunden, um auf von der Kamera erzeugte Sichtbilddaten zuzugreifen und diese weiterzuverarbeiten.
  • Damit der Einstichpunkt 202a, der Stichwinkel und die Punktionstiefe in einer Ansicht 220 der Oberfläche des Objekts 216 wiedergegeben werden können, ist die Recheneinheit 208 ausgebildet, die in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten bestimmte Koordinate des Einstichpunktes, sowie den Stichwinkel und die Punktionstiefe in das Koordinatensystem 222 der von der Kamera 206 erzeugten Sichtbilddaten zu transformieren. Die Recheneinheit 208 ist ausgebildet, für die Transformation der Koordinate des Einstichpunktes die Relativposition des Einstichpunktes zu dem wenigstens einen Marker zu verwenden. Die Relativposition des Einstechpunktes zu dem wenigstens einen Marker 210 kann für die Transformation der Koordinate des Einstichpunktes verwendet werden, da die Position des Markers 210 sowohl in dem Koordinatensystem der Tomographie-Bilddaten 218 als auch in dem Koordinatensystem der Sichtbilddaten 222 bekannt ist. Die Position des Markers 210 kann somit als Referenz für die Transformation der Koordinate des Einstichpunktes von dem Koordinatensystem der der Tomographie-Bilddaten 218 in das Koordinatensystem der Sichtbilddaten 222 verwendet werden.
  • Die Recheneinheit 208 ist weiterhin mit der Wiedergabeeinheit 214a wirkverbunden und ausgebildet, den Einstichpunkt 202a für das medizinische Instrument in Echtzeit und perspektiv-richtig in einer Ansicht 220 der Oberfläche wiederzugeben.
  • Das medizinische System 200 weist zwei Wiedergabeeinheiten 214a, 214b auf. Das medizinische System 200 kann auch nur eine der beiden Wiedergabeeinheiten 214a, 214b oder eine alternative Wiedergabeeinheit aufweisen. Die Wiedergabeeinheit 214b ist ein Videoprojektor, der mit der Kamera 206 autokalibriert und ausgebildet ist, den Einstichpunkt 202b als optische Markierung wiederzugeben.
  • Die Wiedergabeeinheit 214a ist ein transparentes optisches Display, welches zusammen mit der Kamera 206 an einem Gestell, z.B. einem Brillengestell, befestigt sein kann.
  • Die Ansicht 220 auf dem transparenten optischen Display 214a ist eine mittelbare Ansicht der realen Oberfläche des Objekts 216, in der der Einstichpunkt 202a wiedergegeben ist. In der Ansicht 220 kann der Einstichpunkt 202a in Echtzeit und perspektiv-richtig wiedergegeben werde. Statt des optischen Displays 214a oder zusätzlich dazu kann das medizinische System 200 auch einen Monitor aufweisen, auf dem der Einstichpunkt in einer rekonstruierten Ansicht des Objekts wiedergegeben ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1887960 B1 [0005]

Claims (23)

  1. Verfahren zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: - Bereitstellen wenigstens eines Markers auf einer Oberfläche eines Objekts, wobei der Marker die Eigenschaft hat sowohl tomographisch, insbesondere fluoroskopisch als auch optisch erfassbar zu sein, - Erzeugen von Fluoroskopie- oder/und Tomographie-Bilddaten aus denen eine fluoroskopische oder/und tomographische Aufnahme von dem wenigstens einen auf der Oberfläche des Objekts angeordneten Marker zusammen mit dem Objekt rekonstruiert werden kann, - Bestimmen des Einstichpunktes für das medizinische Instrument auf der Oberfläche des Objekts relativ zu dem wenigstens einen Marker in dem Koordinatensystem der Fluoroskopie- oder/und Tomographie-Bilddaten, - Erzeugen von Sichtbilddaten aus denen ein Sichtbild des wenigstens einen auf der Oberfläche des Objekts angeordneten Markers zusammen mit dem Objekt rekonstruiert werden kann, - Transformieren der Koordinate des Einstichpunktes in dem Koordinatensystem der Fluoroskopie- oder/und Tomographie-Bilddaten in das Koordinatensystem der Sichtbilddaten unter Verwendung der Relativposition des Einstichpunktes zu dem wenigstens einen Marker, und - Wiedergeben des Einstichpunktes für das medizinische Instrument in Echtzeit in einer Ansicht des Objekts.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Sichtbilddaten als dreidimensionale Sichtbilddaten erzeugt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend die Schritte: - Bestimmen eines Stichwinkels und/oder einer Punktionstiefe für das medizinische Instrument relativ zu dem wenigstens einen Marker in dem Koordinatensystem der Fluoroskopie- oder/und Tomographie-Bilddaten, - Transformieren des in dem Koordinatensystem der Fluoroskopie- oder/und Tomographie-Bilddaten bestimmten Stichwinkels und/oder der Punktionstiefe in das Koordinatensystem der Sichtbilddaten unter Verwendung einer Relativorientierung des Stichwinkels und/oder unter Verwendung eines Relativabstands der Punktionstiefe zu dem wenigstens einen Marker, und - Wiedergeben des Stichwinkels und/oder der Punktionstiefe für das medizinische Instrument in Echtzeit in der Ansicht des Objekts.
  4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Sichtbilddaten laufend erzeugt werden und wenigstens der in dem Koordinatensystem der Fluoroskopie- oder/und Tomographie-Bilddaten bestimmte Einstichpunkt in das Koordinatensystem der jeweils zuletzt erzeugten Sichtbilddaten transformiert und die Wiedergabe wenigstens des Einstichpunktes für das medizinische Instrument in der Ansicht des Objekts in Echtzeit dargestellt wird.
  5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Ansicht des Objekts ein aus den erzeugten Sichtbilddaten rekonstruiertes Sichtbild der Oberfläche ist und der Einstichpunkt für das medizinische Instrument in dem Sichtbild wiedergegeben wird.
  6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Einstichpunkt für das medizinische Instrument auf einem transparenten optischen Display wiedergegeben wird, durch das die Ansicht der realen Oberfläche sichtbar ist, wobei die Wiedergabe des Einstichpunktes auf dem transparenten Display perspektiv-richtig in Bezug auf die Ansicht der realen Oberfläche erfolgt.
  7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Einstichpunkt für das medizinische Instrument auf der realen Oberfläche des Objekts als optische Markierung wiedergegeben wird.
  8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei der Einstichpunkt und der Stichwinkel und/oder die Punktionstiefe in Form einer digitalen Repräsentation eines virtuellen Werkzeugs in Echtzeit in der Ansicht des Objekts wiedergegeben werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, aufweisend die Schritte: - optisches Erfassen von Position und Orientierung des medizinischen Instruments relativ zu dem wenigstens einen Marker in dem Koordinatensystem der erzeugten Sichtbilddaten, - Ermitteln ob die erfasste Position und Orientierung des medizinischen Instruments mit der Position und Orientierung des wiedergegebenen virtuellen Werkzeugs übereinstimmt, und falls dies der Fall ist: - Signalisieren, dass die erfasste Position und Orientierung des medizinischen Instruments mit der Position und Orientierung des wiedergegebenen virtuellen Werkzeugs übereinstimmt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, aufweisend die Schritte: - falls die erfasste Position und Orientierung des medizinischen Instruments mit der Position und Orientierung des wiedergegebenen virtuellen Werkzeugs nicht übereinstimmen: - Berechnen einer Trajektorie zwischen der erfassten Position und Orientierung des medizinischen Instruments und der Position und Orientierung des wiedergebenden virtuellen Werkzeugs, und - Wiedergeben einer virtuellen Richtungsanzeige in Echtzeit in der Ansicht des Objekts, wobei die Richtungsanzeige diejenige Richtung anzeigt, in die das medizinische Instrument bewegt werden muss, um die Position und Orientierung des medizinischen Instruments in Übereinstimmung mit der Position und Orientierung des in der Ansicht des Objekts wiedergegebenen virtuellen Werkzeugs zu bringen.
  11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 10, aufweisend die Schritte: - Ausrichten der digitalen Repräsentation des virtuellen Werkzeugs in Echtzeit relativ zu dem wenigstens einen Marker in Bezug auf eine Aufnahmeachse entlang welcher die Sichtbilddaten erzeugt werden.
  12. Medizinisches System zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument, wobei das System aufweist: - einen Marker, der derart ausgebildet ist, dass der Marker sowohl tomographisch, insbesondere fluoroskopisch als auch optisch erfasst werden kann, - eine bildgebende Modalität zum Erzeugen von Fluoroskopie- oder/und Tomographie-Bilddaten, - eine Kamera zum Erzeugen von Sichtbilddaten, - eine Recheneinheit, die ausgebildet ist, zum - Bestimmen des Einstichpunktes für das medizinische Instrument auf der Oberfläche des Objekts relativ zu dem wenigstens einen Marker in dem Koordinatensystem der Fluoroskopie- oder/und Tomographie-Bilddaten, und - Transformieren der Koordinate des Einstichpunktes in dem Koordinatensystem der Fluoroskopie- oder/und Tomographie-Bilddaten in das Koordinatensystem der Sichtbilddaten unter Verwendung der Relativposition des Einstichpunktes zu dem wenigstens einen Marker, und - eine Wiedergabeeinheit zum Wiedergeben des Einstichpunktes für das medizinische Instrument in Echtzeit in einer realen oder rekonstruierten Ansicht des Objekts.
  13. Medizinisches System nach Anspruch 12, wobei die Kamera eine Lichtfeldkamera, eine Stereokamera, ein Triangulationssystem, oder eine TOF-Kamera ist.
  14. Medizinisches System nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Wiedergabeeinheit ein mit der Recheneinheit wirkverbundenes optisches Display ist, auf dem der Einstichpunkt für das medizinische Instrument mittels der Recheneinheit visualisiert werden kann.
  15. Medizinisches System nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Wiedergabeeinheit ein Videoprojektor ist, der mit der Kamera autokalibriert und ausgebildet ist, den Einstichpunkt für das medizinische Instrument auf der realen Oberfläche des Objekts als optische Markierung wiederzugeben.
  16. Medizinisches System nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der wenigstens eine Marker von Klebeband gebildet ist, welches haftend auf der Oberfläche des Objekts aufgebracht werden kann.
  17. Medizinisches System nach Anspruch 16, wobei das Klebeband BaSOx aufweist, sodass das Klebeband fluoroskopisch erfasst werden kann.
  18. Medizinisches System nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei der wenigstens eine Marker wenigstens ein fluoroskopisch erfassbares Element und/oder wenigstens ein optisch erfassbares Element aufweist.
  19. Medizinisches System nach Anspruch 18, wobei das fluoroskopisch erfassbare Element von einem Metall gebildet und so gestaltet ist, dass es in einer tomographischen Aufnahme als tomographisch erfassbares Element identifiziert werden kann.
  20. Medizinisches System nach Anspruch 18 oder 19, wobei das optisch erfassbare Element eine Leuchtdiode ist, die ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung in einem definierten Wellenlängenbereich zu emittieren.
  21. Medizinisches System nach Anspruch 20, wobei der definierte Wellenlängenbereich Infrarot-Strahlung umfasst und die Kamera einen Infrarot-Sensor zum Detektieren von der Leuchtdiode emittierter Infrarot-Strahlung aufweist.
  22. Computerprogramm, welches ausgebildet ist, einen Einstichpunkt für ein medizinisches Instrument auf einer Oberfläche eines Objekts relativ zu einem Marker in dem Koordinatensystem von erzeugten Tomographie-Bilddaten zu bestimmen und die Koordinate des Einstichpunktes in dem Koordinatensystem der Fluoroskopie- oder/und Tomographie-Bilddaten in das Koordinatensystem von erzeugten Sichtbilddaten unter Verwendung einer Relativposition des Einstichpunktes zu dem Marker zu transformieren.
  23. Computerlesbares-Speichermedium auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 22 dauerhaft gespeichert ist.
DE102019130368.0A 2019-11-11 2019-11-11 Verfahren und System zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument Pending DE102019130368A1 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019130368.0A DE102019130368A1 (de) 2019-11-11 2019-11-11 Verfahren und System zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument
PCT/EP2020/081715 WO2021094354A1 (de) 2019-11-11 2020-11-11 Verfahren und system zum wiedergeben eines einstichpunktes für ein medizinisches instrument
CN202080078510.4A CN114727845A (zh) 2019-11-11 2020-11-11 用于再现医疗器械的穿刺点的方法和***
US17/775,663 US20220409290A1 (en) 2019-11-11 2020-11-11 Method and system for reproducing an insertion point for a medical instrument
EP20807687.7A EP4057928A1 (de) 2019-11-11 2020-11-11 Verfahren und system zum wiedergeben eines einstichpunktes für ein medizinisches instrument
JP2022553217A JP2023502172A (ja) 2019-11-11 2020-11-11 医療機器のための刺入点を再現する方法およびシステム
KR1020227019001A KR20220100613A (ko) 2019-11-11 2020-11-11 의료 기기의 삽입 지점을 재현하기 위한 방법 및 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019130368.0A DE102019130368A1 (de) 2019-11-11 2019-11-11 Verfahren und System zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019130368A1 true DE102019130368A1 (de) 2021-05-12

Family

ID=73452171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019130368.0A Pending DE102019130368A1 (de) 2019-11-11 2019-11-11 Verfahren und System zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220409290A1 (de)
EP (1) EP4057928A1 (de)
JP (1) JP2023502172A (de)
KR (1) KR20220100613A (de)
CN (1) CN114727845A (de)
DE (1) DE102019130368A1 (de)
WO (1) WO2021094354A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11571225B2 (en) 2020-08-17 2023-02-07 Russell Todd Nevins System and method for location determination using movement between optical labels and a 3D spatial mapping camera
US20220331008A1 (en) 2021-04-02 2022-10-20 Russell Todd Nevins System and method for location determination using movement of an optical label fixed to a bone using a spatial mapping camera
US11600053B1 (en) 2021-10-04 2023-03-07 Russell Todd Nevins System and method for location determination using a mixed reality device and multiple imaging cameras
CN114224448B (zh) * 2021-12-21 2023-11-10 武汉大学 穿刺路径规划装置、设备和计算机可读存储介质
CN115294124B (zh) * 2022-10-08 2023-01-06 卡本(深圳)医疗器械有限公司 基于多模态医学图像配准的超声穿刺引导规划***

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112010004349T5 (de) * 2009-11-11 2012-12-13 Activiews Ltd. Systeme & Verfahren zum Planen und Durchführen perkutaner Nadelverfahren

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005024157A1 (de) 2005-05-23 2006-11-30 Amedo Gmbh Nadelpositioniersystem
DE102010015060A1 (de) * 2010-04-15 2011-10-20 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Lagerung, Abtastung, tomographischen Darstellung eines Patienten und Durchführung einer Intervention und Verfahren zur Bestimmung der räumlichen Relation zwischen optischen Aufnahmen und tomographischen Darstellungen
EP2910187B1 (de) * 2014-02-24 2018-04-11 Université de Strasbourg (Etablissement Public National à Caractère Scientifique, Culturel et Professionnel) Multimodale automatische Echtzeitverfolgung von bewegtem Marker zur Bildebenenausrichtung in einem MRI-Scanner
EP3618748B1 (de) * 2017-05-05 2023-10-25 Stryker European Operations Limited Chirurgisches navigationssystem
EP3412242A1 (de) * 2017-06-09 2018-12-12 Siemens Healthcare GmbH Ausgabe von positionsinformationen eines medizintechnischen instruments
US20190110685A1 (en) * 2017-10-13 2019-04-18 General Electric Company Systems and methods for guided interventional procedures
CN109758230B (zh) * 2019-02-26 2021-04-13 中国电子科技集团公司信息科学研究院 一种基于增强现实技术的神经外科手术导航方法和***

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112010004349T5 (de) * 2009-11-11 2012-12-13 Activiews Ltd. Systeme & Verfahren zum Planen und Durchführen perkutaner Nadelverfahren

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023502172A (ja) 2023-01-20
EP4057928A1 (de) 2022-09-21
KR20220100613A (ko) 2022-07-15
US20220409290A1 (en) 2022-12-29
CN114727845A (zh) 2022-07-08
WO2021094354A1 (de) 2021-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102019130368A1 (de) Verfahren und System zum Wiedergeben eines Einstichpunktes für ein medizinisches Instrument
DE19848765C2 (de) Positionsverifizierung in Kamerabildern
DE10202091B4 (de) Vorrichtung zur Ermittlung einer Koordinatentransformation
EP2840975B1 (de) Röntgenquelle mit modul und detektor für optische strahlung
DE102011078212B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Darstellen eines Objektes
DE10114099B4 (de) Verfahren zum Detektieren der dreidimensionalen Position eines in einen Körperbereich eingeführten medizinischen Untersuchungsinstruments, insbesondere eines in ein Gefäß eingeführten Katheters
DE10210287B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur markerlosen Registrierung für navigationsgeführte Eingriffe
DE102015226669A1 (de) Verfahren und System zum Ausgeben einer Erweiterte-Realität-Information
EP1925256A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Registrierung einer anatomischen Struktur mit Markern
DE102007059599A1 (de) Vorrichtung für eine medizinische Intervention, medizinisches Instrument und Betriebsverfahren für eine Vorrichtung für eine medizinische Intervention
DE102005048853A1 (de) Bildgebende medizinische Modalität
DE102008034686A1 (de) Verfahren zur Darstellung von interventionellen Instrumenten in einem 3 D-Datensatz einer zu behandelnden Anatomie sowie Wiedergabesystem zur Durchführung des Verfahrens
DE102007013407A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bereitstellung einer Korrekturinformation
DE19807884C2 (de) Verfahren zur Kalibrierung einer Aufnahmevorrichtung zur Bestimmung von räumlichen Koordinaten anatomischer Zielobjekte und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102010042278A1 (de) Operationsnavigationssystem mit strukturiertem Licht
DE112016004936T5 (de) Anzeige und Einrichtungsnavigationssystem mit Echtzeitpatientenbildüberlagerung und Verfahren
DE202011110755U1 (de) Navigationsaufsatz für optische Geräte in der Medizin und Vorrichtung zum Darstellen von Bilddaten
DE102019214302B4 (de) Verfahren zum Registrieren eines Röntgenbilddatensatzes mit einem Navigationssystem, Computerprogrammprodukt und System
DE102008012857B4 (de) Medizinsystem und Verfahren zur ortsrichtigen Zuordnung eines Bilddatensatzes zu einem elektromagnetischen Navigationssystem
DE102008058497B3 (de) Medizintechnische Vorrichtung
WO1999040846A1 (de) Reproduzierbare positions- oder haltungserkennung von verformbaren körpern
DE102021205700B4 (de) Darstellungsvorrichtung zur Anzeige einer erweiterten Realität und Verfahren zum Bereitstellen einer erweiterten Realität
DE102011083853B4 (de) Fusionierte SPECT/C-Bogen-Bildgebung
EP3499461B1 (de) Darstellung von markern in der medizinischen bildgebung
DE102020211547A1 (de) Verfahren zur Erstellung eines Röntgenbildes und medizinisches System

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: ATLAS MEDICAL TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: KRUEGER, TIMO, DR., 13469 BERLIN, DE