DE19846687C2 - Auxiliary surgical device for use in performing medical procedures and methods for generating an image in the context of medical procedures - Google Patents

Auxiliary surgical device for use in performing medical procedures and methods for generating an image in the context of medical procedures

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Description

Die Erfindung betrifft eine chirurgische Hilfsvorrichtung zur Verwendung beim Ausführen von medizinischen Eingriffen (Operationen) am menschlichen oder tierischen Körper, mit einer Einrichtung zum Speichern von ersten Bilddaten über das Operationsge­ biet, die beispielsweise im Wege der Computertomographie und/oder der Kernspintomo­ graphie gewonnen worden sind, und mit einer Einrichtung zum Anzeigen von Bilddaten.The invention relates to a surgical auxiliary device for use in Performing medical interventions (operations) on human or animal Body, with a device for storing first image data on the surgical ge offers, for example, by means of computer tomography and / or the MRI graphics have been obtained, and with a device for displaying image data.

Im Gegensatz zu Operationen in der Orthopädie ändert sich das Operationsgebiet z. B. in der Hirnchirurgie und der Leberchirurgie während des Eingriffs. Im Falle beispiels­ weise der Koagulation eines Hirntumors treten nämlich zwei Effekte auf. In contrast to operations in orthopedics, the area of operation changes e.g. B. in brain surgery and liver surgery during the procedure. In the case of example Because of the coagulation of a brain tumor, two effects occur.  

Der Hirntumor wird sich zum einen absenken und zum anderen an Volumen abnehmen, wobei das Gehirn jeweils sofort das von dem koagulierenden Tumor freigegebene Volumen ein­ nimmt. Mithin ist es erforderlich, präoperativ gewonnene Bilddaten intraoperativ zu aktuali­ sieren, um zu verhindern, daß wegen falscher oder fehlender Informationen über die aktuelle Lage des zu koagulierenden Tumors Schädigungen des angrenzenden Gehirns auftreten.The brain tumor will decrease on the one hand and decrease in volume on the other, whereby the brain immediately enters the volume released by the coagulating tumor takes. It is therefore necessary to update preoperatively acquired image data intraoperatively to prevent the wrong or missing information about the current Location of the tumor to be coagulated Damage to the adjacent brain may occur.

Um detaillierte Informationen über das Operationsgebiet zu erhalten, werden bildge­ bende Verfahren eingesetzt, wie beispielsweise die Kernspintomographie und die Computer­ tomographie. Beide bildgebenden Verfahren sind aber nur eingeschränkt oder gar nicht zur intraoperativen Bildgebung geeignet. Bildgebende Verfahren mittels Ultraschalls können zwar intraoperativ angewendet werden, die damit gewonnenen Bilddaten sind aber meist nicht de­ tailliert genug.In order to obtain detailed information about the area of operation, images are techniques, such as magnetic resonance imaging and computers tomography. However, both imaging methods are only available to a limited extent or not at all suitable for intraoperative imaging. Ultrasound imaging methods can are used intraoperatively, but the image data obtained with them are usually not de tailored enough.

Aus der US-PS-5,479,927 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vorbereitung von medizinischen Eingriffen am menschlichen oder tierischen Körper bekannt. Dabei wird sowohl mit Röntgenstrahlen als auch mit Ultraschall gearbeitet. Die mit Ultraschall gewonne­ nen Bilder werden einzeln und in Kombination mit den Röntgenbildern präoperativ digital manipuliert, um potentielle Gewebeanomalien zu isolieren und zu diagnostizieren.An apparatus and a method for preparation are known from US Pat. No. 5,479,927 known from medical interventions on the human or animal body. Doing so worked with both X-rays and ultrasound. The won with ultrasound Images become digital individually and in combination with the x-ray images preoperatively manipulated to isolate and diagnose potential tissue abnormalities.

Aus "Individualizing Anatomical Atlases of the Head", Visualization in Biomedical Computing, S. 343 bis 348 ist die künstliche Erzeugung eines aktualisierten Bildes aus einem vorhergehenden Bild unter Berücksichtigung von Veränderungen des abgebildeten Gewebes an sich bekannt.From "Individualizing Anatomical Atlases of the Head", Visualization in Biomedical Computing, pp. 343 to 348 is the artificial creation of an updated image from a previous picture taking into account changes in the imaged tissue known per se.

Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs ge­ nannten Art und ein entsprechendes Verfahren anzugeben, mit denen intraoperativ ausreichend detaillierte Bilddaten ermittelt und angezeigt werden können, zumal wenn ein entsprechend detailliert arbeitendes Bildgebungsverfahren intraoperativ nicht anwendbar ist.The invention is therefore based on the object, a device of the ge specified type and a corresponding method with which intraoperatively sufficiently detailed image data is determined and can be displayed, especially if a corresponding detailed imaging technique cannot be used intraoperatively.

Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 bzw. mit dem Verfahren gemäß dem Anspruch 13 gelöst.This object is achieved with the device according to the claim 1 or solved with the method according to claim 13.

Demgemäß wird eine beispielsweise mit Ultraschall arbeitende bildgebende Ein­ richtung zum Gewinnen von zweiten Bilddaten über das Operationsgebiet während der Ope­ ration eingesetzt, sowie eine Aktualisierungseinrichtung, die dazu ausgelegt ist, zu einem ersten Zeitpunkt gewonnene zweite Bilddaten mit zu einem zweiten, nach dem ersten Zeitpunkt liegenden Zeitpunkt gewonnenen zweiten Bilddaten zu vergleichen, die ersten Bilddaten entsprechend der sich aus dem Vergleich ergebenden Veränderung zu aktualisieren und die aktualisierten ersten Bilddaten der Anzeigeeinrichtung zuzuleiten. Accordingly, an imaging ultrasound, for example, works Direction for obtaining second image data about the area of operation during the operation ration used, and an update device that is designed to at a first time obtained second image data with a second after the first point in time To compare the time obtained second image data, the first image data accordingly update the change resulting from the comparison and the updated to supply first image data to the display device.  

Mit anderen Worten werden intraoperativ nicht oder nur schwer zu erhaltende, jedoch ausreichend detaillierte Bilddaten präoperativ gewonnen und intraoperativ mittels während der Operation leichter zu erhaltender, jedoch weniger detaillierter Bilddaten aktualisiert und angezeigt, so daß ein aktuelles und ausreichend detailliertes, wenngleich künstlich erzeugtes Bild erhalten und angezeigt werden kann. Es werden also erfindungsgemäß die intraoperativ erhaltenen Bilddaten nicht selbst zur Anzeige gebracht, sondern nur dazu verwendet, präoperativ erhaltene und wesentlich detailliertere Bilddaten zu aktualisieren.In other words, intraoperatively they are difficult to obtain, however sufficiently detailed image data obtained preoperatively and intraoperatively during the operation of image data that is easier to obtain but less detailed is updated and displayed, so that a current and sufficiently detailed, if artificially generated Image received and displayed. Thus, according to the invention, they become intraoperative image data received is not displayed, but only used to update preoperatively obtained and much more detailed image data.

Die Unteransprüche geben Ausführungsarten der Erfindung an.The subclaims indicate embodiments of the invention.

So kann vorgesehen sein, daß die Aktualisierungseinrichtung die ersten Bilddaten in vorbestimmten Zeitabständen aktualisiert. Die Zeitabstände werden dabei den der jeweilig durchzuführenden Operation eigenen Erfordernissen angepaßt sein. Manche Veränderungen, wie z. B. Schrumpfungen bei Koagulation erfordern, daß die Aktua­ lisierung nahezu in Echtzeit erfolgt. Dies kann viele Aktualisierungen pro Sekunde bedeuten.It can be provided that the update device the first image data is updated at predetermined time intervals. The time intervals will be be adapted to the requirements of the particular operation to be performed. Some changes, such as B. shrinkage in coagulation require that the Aktua almost real-time. This can mean many updates per second.

Es kann aber auch vorgesehen sein, daß die Aktualisierungseinrichtung die ersten Bilddaten immer dann aktualisiert, wenn die sich aus dem Vergleich ergebenden Änderungen ein vorbestimmtes Maß überschreiten. Mit anderen Worten erfolgt eine Aktualisierung nur dann, wenn dies erforderlich ist, weil zu berücksichtigende Änderungen eingetreten sind. Da­ durch kann die zur Aktualisierung erforderliche Rechenzeit und -kapazität auf ein Minimum reduziert werden.However, it can also be provided that the update device is the first Image data updated whenever the changes resulting from the comparison exceed a predetermined level. In other words, it is only updated when this is necessary because changes have to be taken into account. There the computing time and capacity required for updating can be reduced to a minimum be reduced.

Bevorzugt weist die Vorrichtung einen Operationsroboter auf, der dazu ausgelegt ist, unter Einbeziehung der aktualisierten ersten Bilddaten manuell eingege­ bene Befehle auszuführen und/oder nach einem vorbestimmten Programm mindestens einen Operationsschritt selbsttätig auszuführen. The device preferably has an operating robot which is designed to be manually entered using the updated first image data Execute these commands and / or at least one according to a predetermined program Execute operation step automatically.  

Mit anderen Worten arbeitet der Operationsroboter selbsttätig auf der Grundlage der jeweils aktualisierten ersten Bilddaten, und/oder er wird von einem Operateur geführt, der die jeweils aktualisierten Bilddaten der Anzeigeeinrichtung entnehmen kann und gegebenenfalls durch endoskopische Einrichtungen di­ rekten Einblick in den Operationsbereich hat.In other words, the surgical robot works automatically on the basis of the respectively updated first image data, and / or it is managed by an operator who performs the respective Take updated image data from the display device can and if necessary by endoscopic devices di has direct insight into the operating area.

Weiterhin kann vorgesehen sein, daß der Operations­ roboter dazu ausgelegt ist, auf ein vorbestimmtes Volumen in dem durch die aktualisierten ersten Bilddaten repräsentierten Operationsgebiet beschränkt zu arbeiten. Dieses Volumen kann beispielsweise ein zu koagulierender Hirntumor sein. Mithin wird der Operationsroboter in diesem Fall die Koagulation auf den Tumor beschränken, so daß angrenzende Gehirnsubstanz nicht gefährdet ist.Furthermore, it can be provided that the operations robot is designed to have a predetermined volume in that represented by the updated first image data Operation area limited to work. This volume can for example, a brain tumor to be coagulated. Hence in this case, the surgical robot starts the coagulation restrict the tumor so that adjacent brain matter does not endangered is.

Der Operationsroboter kann dazu ausgelegt sein, einen vorbestimmten Abstand zu einer vorbestimmten Grenzoberfläche in dem durch die aktualisierten ersten Bildda­ ten repräsentierten Operationsgebiet einzuhalten. Wiederum gilt, daß dadurch an das Operationsgebiet angrenzende Hirnsub­ stanz vor einer Schädigung durch den Operationsroboter sicher ist.The surgical robot can be designed for this be a predetermined distance from a predetermined one Boundary surface in the by the updated first image to comply with the represented area of operation. In turn applies that this means that the brain sub bordering the operation area punch safe from damage by the surgical robot is.

Ferner kann der Operationsroboter dazu ausgelegt sein, einen vorbestimmten Punkt in dem durch die ak­ tualisierten ersten Bilddaten repräsentierten Operationsgebiet anzufahren. Bei so einem Anfahrpunkt kann es sich beispiels­ weise um das Zentrum eines zu koagulierenden Hirntumors han­ deln.The surgical robot can also do this be designed to a predetermined point in the by the ak updated first image data represented area of operation to start. With such a starting point it can be, for example wise around the center of a brain tumor to be coagulated deln.

Ebenfalls bevorzugt ist eine Einrichtung zum Einge­ ben des Beschränkungsvolumens, der Grenzoberfläche und/oder des Anfahrpunktes vorgesehen. Dadurch hat der Operateur die Möglichkeit, dem Operationsroboter präoperativ und/oder intraoperativ die für die Sicherheit erforderlichen und oben beschriebenen Grenzen zu setzen bzw. einen Anfahrpunkt zu setzen, der zu Beginn, im Verlauf oder gegen Ende der Operation von dem Operationsroboter angefahren werden soll.An input device is also preferred ben of the restriction volume, the boundary surface and / or the approach point. As a result, the surgeon has the Possibility of the surgical robot preoperatively and / or intraoperatively  to set the limits required for security and described above or to set a starting point at the beginning, in the course or towards the end of the operation to be approached by the surgical robot.

Bevorzugt ist auch eine Eicheinrichtung, die fest an dem Kör­ per anzubringen ist und die mindestens eine Landmarke aufweist, welche bezüglich des Kör­ pers einen festen gemeinsamen Bezugspunkt für die ersten und die zweiten Bilddaten dar­ stellt. Eine solche Eicheinrichtung dient beispielsweise dazu, mittels Ultraschall erhaltene Bilddaten unmittelbar vor Beginn der Operation mit präoperativ im Wege der Computerto­ mographie oder der Kernspintomographie erhaltenen Bilddaten durch sogenannte Koregistrie­ rung abgleichen zu können.A calibration device that is fixed to the body is also preferred is to be attached by and has at least one landmark, which with respect to the Kör pers represents a fixed common reference point for the first and the second image data poses. Such a calibration device is used, for example, to obtain ultrasound Image data immediately before the start of the operation with preoperative by computer image or magnetic resonance imaging obtained image data by so-called co-registration balance.

Die Eicheinrichtung ist bevorzugt von einem stereotaktischen Rah­ men gebildet. The calibration device is preferably of a stereotactic frame men formed.  

Im folgenden ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert, wobei die Zeichnung schematisch ein Ausführungsbeispiel der beanspruchten Vorrich­ tung zeigt.The invention is based on preferred exemplary embodiments below Reference to the accompanying drawings explained in more detail, wherein the drawing schematically an embodiment of the claimed Vorrich tung shows.

Herzstück der Vorrichtung ist ein Rechner 10 mit einem Verglei­ cher 12. Mittels eines fest am Körper, zu neurochirurgischen Zwecken beispielsweise am Kopf angebrachten stereotaktischen Rahmens 14 wird präoperativ unter Einbeziehung von Landmarken ein Computertomogramm und/oder ein Kernspintomogramm mittels eines Computertomographen bzw. Kern­ spintomographen 16 aufgenommen. Die dabei erhaltenen ersten Bilddaten werden in einem Speicher 18 abgelegt. Zu Beginn der Operation wird unter Benutzung desselben stereotaktischen Rahmens 14 mittels eines Ultraschallgeräts 20 ein Ultraschallbild aufge­ nommen, das zu Eichzwecken mit dem Computertomogramm bzw. Kernspintomogramm abgeglichen wird.The heart of the device is a computer 10 with a comparator 12 . By means of a stereotactic frame 14 attached to the body, for neurosurgical purposes, for example to the head, a computer tomogram and / or a magnetic resonance tomogram is recorded preoperatively, including landmarks, by means of a computer tomograph or magnetic resonance tomograph 16 . The first image data obtained in this way are stored in a memory 18 . At the beginning of the operation, an ultrasound image is taken using the same stereotactic frame 14 by means of an ultrasound device 20 , which is compared with the computer tomogram or magnetic resonance tomogram for calibration purposes.

Das präoperativ gewonnene Computertomogramm bzw. Kern­ spintomogramm wird mittels einer Anzeige, beispielsweise in Form eines Monitors 22 angezeigt.The preoperatively acquired computed tomogram or magnetic resonance tomogram is displayed by means of a display, for example in the form of a monitor 22 .

Im Verlaufe der Operation, die beispielsweise mittels ei­ nes Operationsroboters 24 durchgeführt wird, werden immer wie­ der Ultraschallbilder (zweite Bilddaten) erzeugt, die mit vorhergehenden Ultra­ schallbildern verglichen werden. Dabei sich ergebende Abwei­ chungen dienen dazu, das Computertomogramm bzw. das Kernspin­ tomogramm, d. h. die ersten Bilddaten entsprechend zu ändern. Die jeweils so geänderte ak­ tuellste Version des Computertomogramms bzw. Kernspintomo­ gramms wird zum einen von dem Rechner 12 dem Monitor 22 zuge­ führt, so daß der Operateur durchgehend über den Verlauf der Operation informiert ist. Zum anderen wird sie aber auch ver­ wendet, um den Operationsroboter 24 zusteuern, was beispiels­ weise beinhaltet, daß ihm ein (sich im Laufe der Operation veränderndes) Operationsvolumen zugewiesen wird, wobei er bei­ spielsweise weiter dazu angehalten wird, einen vorbestimmten Abstand von einer vorher in den Rechner eingegebenen Grenzoberfläche einzuhalten.In the course of the operation, which is carried out, for example, by means of an operation robot 24 , ultrasound images (second image data) are always generated, which are compared with previous ultrasound images. The resulting deviations serve to change the computer tomogram or the magnetic resonance tomogram, ie the first image data accordingly. The most recent version of the computer tomogram or magnetic resonance tomogram is changed on the one hand by the computer 12 to the monitor 22 so that the surgeon is continuously informed about the course of the operation. On the other hand, it is also used to control the operation robot 24 , which includes, for example, that an operation volume (which changes in the course of the operation) is assigned to it, with it being stopped, for example, by a predetermined distance from a previous one to observe the boundary surface entered in the computer.

Der Operationsroboter 24 ist u. a. zu folgendem in der Lage:
The surgical robot 24 is capable of the following, among other things:

  • - automatisches Beschränken auf einen vom Operateur vorge­ planten Raum,- Automatic restriction to one pre-selected by the surgeon planned space,
  • - automatisches Halten einer vorgegebenen Distanz zu einer Oberfläche im Operationsgebiet und/oder- Automatic keeping a predetermined distance to one Surface in the operating area and / or
  • - Zurückkehren zu einem vorgewähltem Punkt im Opera­ tionsfeld oder am operativen Zugangsweg.- Return to a selected point in Opera field or on the operative access route.

Das Programmieren dieser robotischen Leistungen erfolgt dadurch, daß der Operateur auf Schichtbildern präoperativ er­ haltener Bilddatensätze manuell Umgrenzungen angibt, welche sodann Punkte, Strecken oder Räume ergeben und für die Steue­ rung des Operationsroboters 24 verwendet werden können. Ein solcher Punkt kann ein Start- oder Zielpunkt oder ein Rück­ kehrpunkt auf einen operativen Zugangsweg sein. Eine Strecke kann eine Verbindungslinie zwischen verschiedenen Punkten auf einem Zugangsweg zu einem Operationsgebiet oder innerhalb des Operationsgebietes sein. Ein Raum oder Volumen kann der Umfang eines soliden oder zystischen Tumors oder einer Zyste bzw. de­ ren Wandung sein, deren Außengrenze mit einem Operationsin­ strument nicht berührt werden soll.The programming of these robotic services is carried out by the operator manually specifying boundaries on slice images of preoperative image data sets which then result in points, distances or spaces and can be used for the control of the operating robot 24 . Such a point can be a starting or destination point or a return point on an operational access route. A route can be a connecting line between different points on an access path to an operating area or within the operating area. A space or volume can be the circumference of a solid or cystic tumor or a cyst or its wall, the outer border of which should not be touched with an operating instrument.

Zur Kontrolle der räumlichen Gegebenheiten und ihrer Ver­ änderungen während einer Operation bedient sich der Operateur der intraoperativen Ultraschallbildgebung.To control the spatial conditions and their ver The surgeon uses changes during an operation intraoperative ultrasound imaging.

Vor der Operation wird ein 3D-Datensatz mit einem bildge­ benden Verfahren wie etwa der Kernspintomographie oder der Computertomographie hergestellt. Dieser Datensatz dient als Referenzbildgebung für die weiteren Schritte. Während dieser Untersuchung wird für neurochirurgische Zwecke dem Patienten der stereotaktische Rahmen 14 am Kopf befestigt. Dieser Rahmen 14 enthält Landmarken, welche zur Eichung bzw. Koregistrierung der Systeme zu Operationsbeginn verwendet werden können. Zum Zeitpunkt des Operationsbeginns wird der Operationsroboter 24, der beispielsweise die Form eines Roboterarms hat, in eine fest vorgegebene räumliche Beziehung zu dem montierten stereo­ taktischen Rahmen 14 gebracht und fest montiert. Sodann werden Landmarkenpunkte mit der Spitze des Operationsinstruments als Eichungsgerät angefahren, wodurch eine eindeutige Beziehung zwischen dem Arbeitsraum des Roboters und dem Raum der präope­ rativ hergestellten Bilder erzeugt wird. Eine ähnliche feste Verbindung wird sodann hergestellt zwischen dem stereotakti­ schen Rahmen 14 und dem zu inplantierenden Ultraschallkopf 20 zur Herstellung 3-dimensionaler Ultraschallbilder. Durch diese feste, vorgegebene Verbindung zwischen dem präoperativen Bild­ raum und dem intraoperativen Ultraschallbildraum besteht die Möglichkeit, Veränderungen im Operationsfeld mit Hilfe der Ul­ traschallbildgebung zunächst einmal festzuhalten.Before the operation, a 3D data set is produced using an imaging method such as magnetic resonance imaging or computer tomography. This data set serves as reference imaging for the further steps. During this examination, the stereotactic frame 14 is attached to the patient's head for neurosurgical purposes. This frame 14 contains landmarks which can be used to calibrate or co-register the systems at the start of the operation. At the time of the start of the operation, the operation robot 24 , which has the shape of a robot arm, for example, is brought into a fixed, predetermined spatial relationship with the mounted stereo tactical frame 14 and is permanently installed. Landmark points are then approached with the tip of the surgical instrument as a calibration device, as a result of which a clear relationship is generated between the work space of the robot and the space of the pre-operative images. A similar fixed connection is then made between the stereotactic frame 14 and the ultrasound head 20 to be implanted for the production of 3-dimensional ultrasound images. This fixed, predetermined connection between the preoperative image space and the intraoperative ultrasound image space makes it possible to initially record changes in the operating field with the aid of ultrasound imaging.

Sodann erfolgt eine sogenannte Koregistrierung zwischen präoperativen und intraoperativen Bildern mit dem Ziel, diese Informationen in Echtzeit an den Roboterarm weiterzugeben und damit die geplanten operativen Schritte an die aktuellen räum­ lichen Gegebenheiten anzupassen. Außerdem ermöglicht es dieser Koregistrierschritt, für die Bilddarstellung, welche dem Ope­ rateur während des Eingriffs als Orientierung dient, die je­ weils qualitativ höchstwertige Darstellung der aktuellen Gege­ benheiten zu erhalten, indem durch die Koregistrierung zum Beispiel der präoperative 3D-Kernspindatensatz nach den im in­ traoperativen Ultraschallbild erkannten räumlichen Veränderun­ gen abgewandelt und dargestellt wird. Der koregistrierte, ab­ gewandelte Kernspindatensatz als Kunstprodukt eines Koregi­ strierschrittes wird daher Bilder ergeben, welche den Anschein erwecken, es sei intraoperative Kernspintomographie durchge­ führt worden. Tatsächlich aber wurde die Bildinformation von der intraoperativen Ultraschallbildgebung dazu verwendet, den präoperativen Kernspindatensatz derart abzuändern, daß das neue Kernspinbild den aktuellen räumlichen Gegebenheiten entspricht und identisch mit denen des aktuellen Ultraschallbil­ des ist. Damit können gegebenenfalls auch Bilddetails aus dem Kernspinbild, welche im Ultraschallbild nicht darstellbar sind, in diese abgewandelten, der aktuellen Situation angegli­ chenen Form dargestellt werden und dem Operateur ein hoch auf­ gelöstes virtuelles Bild seines Operationsgebietes präsentie­ ren. Umgekehrt werden damit auch Bildinhalte präsentierbar, welche im präoperativen Bild nicht vorkommen, die also erst mittels des Ultraschalls erhalten werden können.Then there is a so-called co-registration between preoperative and intraoperative images with the aim of this Pass on information to the robot arm in real time and thus the planned operational steps to the current space adapt to the circumstances. It also enables this Co-registration step, for the image display, which the Ope guideline during the procedure serves as an orientation, because the highest quality representation of the current area to obtain certainties by registering with the Example of the preoperative 3D MRI data record according to the in traoperative ultrasound image detected spatial changes is modified and presented. The co-registered, from converted nuclear spin data set as an artifact of a Koregi The step will therefore result in images that appear awaken that intraoperative magnetic resonance imaging was done leads. In fact, the image information from intraoperative ultrasound imaging is used change preoperative MRI data record so that the new magnetic resonance image corresponds to the current spatial conditions  and identical to those of the current ultrasound scan that is. If necessary, this also allows image details from the Magnetic resonance image, which cannot be shown in the ultrasound image are, in this modified, appropriate to the current situation be presented in a form that appeals to the surgeon present a resolved virtual image of his area of operation Conversely, image content can also be presented, which do not appear in the preoperative image, that is can be obtained by means of ultrasound.

Im Detail bedeutet dieser Koregistriermechanismus, daß vorgeplante Zielpunkte, Strecken, Flächen und Räume des Robo­ terraumes jeweils den aktuellen Gegebenheiten im Operationsge­ biet angepaßt werden. Sie ermöglichen aktuell präzises Operie­ ren.In detail, this co-registration mechanism means that pre-planned destinations, routes, areas and rooms of the Robo terraumes the current situation in the operation area area to be adjusted. They currently enable precise opera ren.

Wenn also z. B. eine Koagulationssonde aktiviert wird, um den zentralen Bereich eines Tumors zu koagulieren, wird als Folge des Koagulationsvorgangs der gesamte Tumor schrumpfen und die vom Operateur präoperativ vorgegebene Tumorgrenze nicht mehr den aktuellen Tumorgrenzen entsprechen. Die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung ist dazu in der Lage, Bewegungen die­ ser vorgegebenen Grenze zu beobachten und zu dokumentieren, also die Volumenveränderungen zu registrieren und an den Ope­ rationsroboter weiterzugeben. Das vom Operateur im Rahmen sei­ ner präoperativen Planung vorgegebene Volumen wird als "Alarmvolumen" bezeichnet. Die Steuersoftware zur Registrie­ rung von Veränderungen dieses Volumens bzw. Veränderungen der Oberfläche dieses Volumens wird als "Alarmvolumen-Adaptie­ rungstool" (AVAT) bezeichnet.So if e.g. B. a coagulation probe is activated to coagulating the central area of a tumor is called As a result of the coagulation process, the entire tumor shrink and the tumor limit specified by the operator preoperatively no longer correspond to the current tumor boundaries. The invent The device according to the invention is capable of movements observe and document this specified limit, So to register the volume changes and to the ope pass on rationsrobot. That is within the scope of the surgeon The pre-operative planning volume is given as "Alarm volume" referred to. The control software for registration changes in this volume or changes in Surface of this volume is called "alarm volume adaptation tion tool "(AVAT).

Eines der Programme für robotische operative Leistungen besteht darin, ein vom Operateur vorgeplantes Volumen automa­ tisch zu koagulieren. Dabei wird der automatische Koagulati­ onsvorgang gestoppt, sobald das aktuell koagulierte Volumen an einer Stelle das geplante Volumen erreicht. Dabei ist die Lei­ stung des AVAT zu berücksichtigen, welches gewährleistet, daß das geplante Volumen gegen Ende des Koagulationsvorgangs nicht mehr dem aktuellen Volumen entspricht, weil der gesamte Tumor während des Koagulationsvorgangs geschrumpft ist. Der Koagula­ tionsvorgang wird also entsprechend der Bewegung der Tumoroberfläche während des Koagulationsvorgangs adaptiert und früher beendet.One of the programs for robotic operational services consists of a volume planned by the surgeon automa to coagulate table. The automatic coagulation ons stopped as soon as the currently coagulated volume on  the planned volume is reached at one point. Here is the lei of the AVAT, which ensures that the planned volume towards the end of the coagulation process corresponds more to the current volume because the entire tumor has shrunk during the coagulation process. The coagula tion process is so according to the movement of the Tumor surface adapted during the coagulation process and ended earlier.

Der nächste Operationsschritt besteht dann beispielsweise darin, die Spitze der Koagulationssonde in den Mittelpunkt je­ ner neuen Kugel zu befördern, welche den größtmöglichen näch­ sten zu koagulierenden Resttumoranteil beinhaltet. Auch dabei ist wieder das AVAT zur Adaptierung zwischen geplantem und ak­ tuellem Volumen zu berücksichtigen. Außerdem wird für diesen und die darauffolgenden Schritte zur dritten, vierten, etc. Koagulation jeweils die Bewegung vom aktuellen Standpunkt der Sondenspitze zu einem vorgegebenen Eintrittspunkt und von dort entlang einer Zugangsstrecke zum neuen Zielpunkt geführt.The next operation step is then, for example in that the tip of the coagulation probe is in the center of each to convey a new ball, which is the largest possible next most of the residual tumor to be coagulated. Also there is again the AVAT for adaptation between planned and current volume to be taken into account. In addition, for this and the subsequent steps to the third, fourth, etc. Coagulation each movement from the current point of view Probe tip to a given entry point and from there led along an access route to the new destination.

Ein weiterer Programmablauf ist beispielsweise dazu vor­ gesehen, die innere Oberfläche eines zystischen Tumors mit ei­ nem Operationsinstrument abzuscannen, zuerst eine vorgegebene Schichtdicke zu koagulieren und sodann das koagulierte Gewebe abzuschürfen. Dabei wird das Distanzhalteprogramm aktiviert, welches gewährleistet, daß ein Sicherheitsabstand von der Koagulationsgrenze gehalten wird, damit bei der Tumorentfer­ nung Blutungen vermieden werden.Another program flow is for example in front of it seen the inner surface of a cystic tumor with egg scan a surgical instrument, first a predetermined one Coagulate layer thickness and then the coagulated tissue to scrape. The distance keeping program is activated, which ensures that a safety distance from the Coagulation limit is kept, thus, at the tumor removal bleeding should be avoided.

Claims (18)

1. Chirurgische Hilfsvorrichtung zur Verwendung beim Ausführen von medizinischen Eingriffen (Operationen) am menschlichen oder tierischen Körper, mit
einer Einrichtung (18) zum Speichern von ersten Bilddaten über das Operationsgebiet und
einer Einrichtung (22) zum Anzeigen von Bilddaten,
gekennzeichnet durch
eine bildgebende Einrichtung (20) zum Gewinnen von zweiten Bilddaten über das Operationsgebiet während der Operation und
eine Aktualisierungseinrichtung (10, 12), die dazu ausgelegt ist, zu einem ersten Zeitpunkt gewonnene zweite Bilddaten mit zu einem zweiten, nach dem ersten Zeitpunkt liegenden Zeitpunkt gewonnenen zweiten Bilddaten zu vergleichen, die ersten Bilddaten entsprechend der sich aus dem Vergleich ergebenden Veränderung zu aktualisieren und die aktualisierten ersten Bilddaten der Anzeigeeinrichtung (22) zuzuleiten. 1. Surgical auxiliary device for use in performing medical interventions (operations) on the human or animal body, with
a device ( 18 ) for storing first image data on the operating area and
a device ( 22 ) for displaying image data,
marked by
an imaging device ( 20 ) for obtaining second image data about the operating area during the operation and
an update device ( 10 , 12 ) which is designed to compare second image data obtained at a first point in time with second image data obtained at a second point in time after the first point in time, to update the first image data in accordance with the change resulting from the comparison and to supply the updated first image data to the display device ( 22 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktualisierungsein­ richtung (10, 12) die ersten Bilddaten in vorbestimmten Zeitabständen aktualisiert. 2. Device according to claim 1, characterized in that the Updating device ( 10 , 12 ) updates the first image data at predetermined time intervals. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktualisierungsein­ richtung (10, 12) die ersten Bilddaten immer dann aktualisiert, wenn die sich aus dem Ver­ gleich ergebenden Änderungen ein vorbestimmtes Maß überschreiten.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the update device ( 10 , 12 ) updates the first image data whenever the changes resulting from the comparison exceed a predetermined measure. 4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Operationsroboter (24), der dazu ausgelegt ist, unter Einbeziehung der aktualisierten ersten Bilddaten manuell eingebene Befehle auszuführen und/oder nach einem vorbestimmten Pro­ gramm mindestens einen Operationsschritt selbsttätig auszuführen.4. Device according to one of the preceding claims, characterized by an operating robot ( 24 ), which is designed to carry out manually input commands using the updated first image data and / or to automatically perform at least one operation step according to a predetermined program. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Operationsroboter (24) dazu ausgelegt ist, auf ein vorbestimmes Volumen in dem durch die aktualisierten er­ sten Bilddaten repräsentierten Operationsgebiet beschränkt zu arbeiten.5. The device according to claim 4, characterized in that the surgical robot ( 24 ) is designed to work limited to a predetermined volume in the operating area represented by the updated image data. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Operationsro­ boter (24) dazu ausgelegt ist, einen vorbestimmten Abstand zu einer vorbestimmten Grenz­ oberfläche in dem durch die aktualisierten ersten Bilddaten repräsentierten Operationsgebiet einzuhalten.6. The device according to claim 4 or 5, characterized in that the operation robot ( 24 ) is designed to maintain a predetermined distance from a predetermined interface in the operating area represented by the updated first image data. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Operationsroboter (24) dazu ausgelegt ist, einen vorbestimmten Punkt in dem durch die ak­ tualisierten ersten Bilddaten repräsentierten Operationsgebiet anzufahren.7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the operating robot ( 24 ) is designed to approach a predetermined point in the operating area represented by the updated first image data. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, gekennzeichnet durch eine Einrich­ tung zum Eingeben des Beschränkungsvolumens, der Grenzoberfläche und/oder des Anfahr­ punktes.8. Device according to one of claims 4 to 7, characterized by a device device for entering the restriction volume, the boundary surface and / or the approach point. 9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Eicheinrichtung (14), die fest an dem Körper anzubringen ist und die mindestens eine Land­ marke aufweist, welche bezüglich des Körpers einen festen gemeinsamen Bezugspunkt für die ersten und die zweiten Bilddaten darstellt. 9. Device according to one of the preceding claims, characterized by a calibration device ( 14 ) which is to be fixedly attached to the body and which has at least one landmark which represents a fixed common reference point for the body for the first and the second image data. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Eicheinrichtung (14) von einem stereotaktischen Rahmen gebildet ist.10. The device according to claim 9, characterized in that the calibration device ( 14 ) is formed by a stereotactic frame. 11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Bilddaten im Wege der Computertomographie und/oder der Kernspintomographie gewonnen worden sind.11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first image data using computer tomography and / or magnetic resonance imaging have been won. 12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bildgebende Einrichtung (20) zum Gewinnen von zweiten Bilddaten mit Ultraschall ar­ beitet.12. The device according to any one of the preceding claims, characterized in that the imaging device ( 20 ) for processing second image data with ultrasound works ar. 13. Verfahren zum Erzeugen eines Bildes eines menschlichen oder tierischen Körpers im Rahmen von medizinischen Eingriffen (Operationen), mit folgenden Schritten:
  • - Speichern erster Bilddaten des Körpers,
  • - Aufnehmen zweiter Bilddaten des Körpers zu einem ersten und zu einem zweiten, nach dem ersten Zeitpunkt liegenden Zeitpunkt,
  • - Vergleichen der zu dem ersten und zu dem zweiten Zeitpunkt aufgenommenen zwei­ ten Bilddaten miteinander,
  • - Aktualisieren der ersten Bilddaten entsprechend einer sich aus dem Vergleich ergebenden Veränderung und
  • - Anzeigen der aktualisierten ersten Bilddaten.
13. A method for generating an image of a human or animal body in the context of medical interventions (operations), comprising the following steps:
  • Storing first image data of the body,
  • Recording second image data of the body at a first and at a second point in time after the first point in time,
  • Comparing the second image data recorded at the first and at the second point in time with one another,
  • - Update the first image data according to a change resulting from the comparison and
  • - Display of the updated first image data.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zeitpunkt und die Lage des Körpers bei dem Aufnehmen der zweiten Bilddaten derart gewählt werden, daß die zum ersten Zeitpunkt aufgenommenen zweiten Bilddaten denselben Zustand des Körpers wiedergeben wie die ersten Bilddaten. 14. The method according to claim 13, characterized in that the first time and the position of the body when recording the second image data can be selected such that the second image data recorded at the first point in time corresponds to the same state of the body play like the first image data.   15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Aktualisierens in vorbestimmten Zeitabständen durchgeführt wird.15. The method according to claim 13 or 14, characterized in that the step of Updating is carried out at predetermined time intervals. 16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Aktualisierens immer dann durchgeführt wird, wenn die sich aus dem Vergleich ergebenden Änderungen ein vorbestimmtes Maß überschreiten.16. The method according to claim 13 or 14, characterized in that the step of Updating is always carried out when the result of the comparison Changes exceed a predetermined level. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Bilddaten im Wege der Computertomographie oder Kernspintomographie gewonnen worden sind.17. The method according to any one of claims 13 to 16, characterized in that the first image data obtained by means of computer tomography or magnetic resonance imaging have been. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Bilddaten mittels Ultraschalls aufgenommen werden.18. The method according to any one of claims 13 to 17, characterized in that the second image data are recorded by means of ultrasound.
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