CN112515762A - 在切除中支持医务人员的方法和系统以及计算机程序产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在切除中支持医务人员的方法(1)。本发明还涉及一种对应的系统(2)和一种对应的计算机程序产品(1，9)。在该方法中，采集应当在其上执行切除的检查对象(3)的术前3D数据组(13)。此外，借助超声来采集切除面(11)，以生成描述切除面(11)的超声数据组。将超声数据组与各个当前的3D数据组(13)配准。利用借助超声所采集到的切除面(11)，更新当前的3D数据组(13)。

Description

在切除中支持医务人员的方法和系统以及计算机程序产品

技术领域

本发明涉及一种用于在切除中支持医务人员的方法、一种对应的计算机程序产品以及一种用于执行这种方法的系统。

背景技术

术前成像已确立其自身地位，成为设备支持和计算机支持的医学的重要部分。术前获得的图像数据例如可以用作针对术前规划和针对术中导航的基础。但是，一旦在相应的手术或介入的范围内已经开始切除(例如，肝脏肿瘤)，则术前图像数据或由此生成的(例如肝脏的)3D模型不再是当前的，因为其中不代表实际执行的切除。

迄今用于估计术中切割面的方法使用光学立体重建，在光学立体重建中记录切割面的立体照相机图像，并且尝试据此生成各个当前的3D模型。然而，至少按照目前的现有技术，该方法只能在固体的、即至少基本上不可变形或至少几乎不可移动的器官(诸如大脑)中提供满意的结果，而在柔软、可变形和/或可移动或可位移的器官(诸如肝脏)中注定要失败。在这种器官的情况下，则根据照相机图像，不能可靠地识别出器官是否仅进行了移动或变形，或者识别出的变化是否是由于切除或另外的切割或组织去除所致。在此，对器械分别已经渗透到组织中有多深的纯几何估计或者对变形模型的使用，同样不能总是提供可靠的结果或评估，和/或与巨大的成本相关联。

另外的方法在于使用借助MRI或对照CT的术中成像。两者都是非常昂贵和费时的，并且可能对相应的患者带来额外的负担。此外，通常不能在不中断相应介入的条件下使用这种成像方法，即，只能分别逐步应用这种成像方法。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，实现一种用于在切除中在技术上支持医务人员的改进的可能性。根据本发明，该技术问题通过本发明的内容来解决。在本发明中、在说明书中并且在附图中给出本发明的有利的设计方案和扩展方案。

根据本发明的方法用于在切除中支持医务人员。因此，该方法可以与这种介入并行地应用，但是不涉及在此所执行的外科步骤或措施，而是限于处理和提供数据以及对人员的技术支持。因此，原则上可以独立于实际切除而执行该方法，例如，根据所提供的模型数据或与无生命的组织或材料的处理并行地执行该方法。

在根据本发明的方法的方法步骤中，采集应当在其上执行切除的检查对象的术前3D数据组或对应地由此生成的3D模型。因此，3D数据组可以例如以磁共振数据或计算机断层成像数据或对应的重建等形式表示检查对象的三维图像表示。检查对象例如可以是患者、患者的一部分(诸如器官或器官的部段或部分区域)、组织样本或者最终是几乎任何可获得3D成像的对象或材料。特别有用的是，该方法可以应用在柔软或可变形和/或可移动或可位移的检查对象中。

在本发明的意义上，对术前3D数据组的采集可以意味着或包括对数据组或作为该数据组的基础的原始数据或测量数据的记录。但是，同样，对术前3D数据组的采集可以意味着或包括例如通过数据处理装置例如从所提供的数据存储器中调用或接收该3D数据组，借助该数据处理装置实施根据本发明的方法。

在根据本发明的方法的另外的方法步骤中，为了生成描述和/或表示切除面的超声数据组，借助超声或超声扫描来采集切除面，即，在检查对象之内或之上在切除中产生以及保留的切割面或表面。有利地，为此所使用的超声设备或超声探头或超声头在此不必一定直接布置在切除面本身上。因此，在该意义上，可以相对于切除面非接触地进行对切除面的扫描或采集，但是其中，超声探头或超声头优选地例如可以位于检查对象处的该检查对象的与切除面间隔开的另外的区域中，以便实现特别好的成像质量。特别有利的是，在此，通过超声设备或借助超声采集切除面不会显著地干扰或影响切除，即，对应的介入或医务人员，使得为了执行或应用在此所提出的方法不必中断介入。

在根据本发明的方法的另外的方法步骤中，将超声数据组(以及由此，当前的或在其中所采集或所描述的切除面)与检查对象的当前的3D数据组或对应的3D模型配准。为此，原则上可以使用从医学成像和图像处理领域已知的配准方法。

在根据本发明的方法的另外的方法步骤中，利用借助超声所采集到的切除面，即，利用超声数据组，来更新各个当前的3D数据组。换言之，因此，可以将所采集到的切除面或其走向录入或插入到3D数据组中或在该3D数据组中表示。例如，可以在3D数据组中将切除面染色为与另外的区域或特征不同，或者例如可以以虚线或部分透明地表示切除面。同样地，可以根据切除面将3D数据组或检查对象的对应的模型变形，换言之，因此，可以虚拟地跟踪或表示实际的切除或其结果。

初始地或者在方法的第一次运行中，当前的3D数据组可以是原始的术前3D数据组。然而，该方法可以在切除或介入期间或者当提供了新的超声数据(即，更新后的切除面)时重复地执行。然后，例如，相应的最后更新的3D数据组可以被用作相应的当前的3D数据组。因此，对于3D数据组的更新，不必始终从初始的术前3D数据组出发，而是可以进行增量或迭代的更新。

每当已经生成(即，提供)了新的或更新后的超声数据组，则可以同样地在该方法的每个对应的迭代步骤或运行中将该新的或更新后的超声数据组与各个当前的3D数据组进行配准。然而，同样地，尤其是因为针对3D数据组的每个迭代或版本可以保持不变地使用相同的坐标系，因此可以进行与初始的术前3D数据组的相应的配准。

为了采集切除面，可以使用2D超声设备或3D超声设备。特别地，在使用2D超声设备的情况下，可以优选地借助跟踪系统(英语：Trackingsystem)来采集或跟踪该2D超声设备。可以将为此所使用的跟踪系统优选地用作用于相应的介入的导航系统，或者这种导航系统的一部分。通过跟踪系统所采集或所确定的、关于所使用的超声设备的位置以及优选地关于方向(即，总的来说关于姿态)的数据可以被用作针对超声数据组与3D数据组的配准的参考。

优选地，超声数据组可以三维地描述或表示切除面。为此，在使用2D超声设备时，例如可以移动或调节该2D超声设备，并且由此可以从至少两个不同的角度或视线方向采集切除面。结合通过跟踪系统所采集或所确定的、对于超声设备的位置数据和可能的方向数据(即，姿态数据)，和/或根据超声数据组中可见的结构(该结构优选地同样可以在3D数据组中可见)，可以三维地重建切除面或者可以执行或支持超声数据组与3D数据组的配准。

根据本发明的方法具有以下优点：不必为变形模型做出通常不准确的模型假设，并且不必执行对应麻烦的计算或模拟，因为可以直接基于超声测量或超声数据(即，最终直接根据超声数据组中形成对比的结构)来采集或重建实际的真实的切除面，并且将其与3D数据组进行配准和组合。

在此，恰好与另外的成像方法相比，对于相应的患者使用超声来采集切除面通常更为温和，因为例如不必施用造影剂并且不会出现辐射负荷。还特别有利的是，可以借助超声在术中以较小的成本和对医务人员的较少的分散或干扰，来采集切除面。因此，通过根据本发明的方法，可以在切除期间确定，术前3D数据组或3D模型中各个当前的实际切割面或切除面在哪里延伸。这可能对医务人员有很大帮助，例如以便精确地遵循术前规划或者保持至待切除的组织区域的不可见的区域、例如至肿瘤的预先给定的距离。由此，根据本发明的方法可以有助于改善肿瘤学效果。

通过在介入期间特别容易的并且因此实际上在大量情况下适用的、对切除面的可应用的采集以及对3D数据组的对应的更新，还可以恰好在对柔软、可变形和/或可移动的器官的介入中实现导航系统的改善的可用性。

尽管原则上可以通过应用根据本发明的方法来放弃使用变形模型，但是与例如基于迄今经常使用的模型假设相比，基于或考虑超声数据组并且因此基于或考虑切除面的真实的术中走向可以有利地更准确地以及更可靠地执行对检查对象的变形的建模或模拟。

特别优选地，可以在切除期间借助超声连续地、即持续地采集切除面，并且可以对应地连续地更新超声数据组。在此，在本发明的意义上，这种对切除面的连续采集不一定必须意味着相应的超声设备的持续运行，而是可以同样地意味着以超声设备的运行频率、例如对应于超声频率或电流频率或电网频率地，或者以脉冲运行地进行对切除面的采集。然而优选地，在此以至少10Hz、特别优选地至少24Hz的图像频率或更新率来采集切除面。因此，出于实际目的，可以进行对切除面的实况采集或实时采集，并且相应地进行对3D数据组的实况更新或实时更新。这可以有利地为医务人员提供特别良好的支持。

然而，原则上，也可以在另外的超声图像频率或超声采集频率下成功地应用根据本发明的方法。例如，同样可以仅每秒几次或一次、每10秒一次、每30秒一次或每分钟一次或分别鉴于医务人员的对应的操作动作地采集切除面。本发明的所描述的优点也可以在该应用场景或类似的应用场景中出现。

在本发明的另外的有利的设计方案中，直接在开始切除之前，借助成像模态采集那时仍完好的检查对象，并且将对应的采集数据在初始配准的范围内与术前3D数据组进行配准，该对应的采集数据描述或说明检查对象那时的当前姿态。因此，换言之，在生成术前3D数据组之后、但是在切除开始之前、即在产生切除面或切割面之前执行该初始配准。特别优选地，在此为了初始配准，采集(即，成像)检查对象，而该检查对象已经处于其为执行切除而设置或规划的姿态下。

在术前3D数据组的生成与切除之间，检查对象的姿态可以改变。通过初始配准，可以特别可靠地采集自术前3D数据组的生成以来检查对象的这种变化或变形，并且可以特别可靠地并且鲁棒地执行初始配准，并且随后还可以特别可靠地并且鲁棒地执行超声数据组与3D数据组的配准，因为可能产生的与术前3D数据组的偏差或差异在此可以可靠地归因于检查对象的位置变化、移动或变形，并且不会归因于切除。因此，通过初始配准，为根据本发明的方法的另外的步骤提供了特别鲁棒的出发点。这最终可以为方法的改进的成果、例如切除面与3D数据组的配准的改进的准确性和可靠性作出贡献，并且由此最终为改进的治疗成果作出贡献。在此所使用的成像模态同样可以是或包括超声，但是同样可以是或包括例如X射线成像、计算机断层成像、透视、MRI和/或诸如此类。

在本发明的另外的有利的设计方案中，通过自动检测切除面处的气隙来确定切除面或其变化。换言之，在切除中在检查对象上产生了新的表面，即，切除面，其中，该新的表面与包围的空气体积邻接。这种表面(即，从检查对象的材料到空气的过渡)以及由此在检查对象之内或之上的对应的气隙在超声下表现得不同，或者不同于切除之前(即，在该材料范围仍然位于检查对象内部并且未形成边界面期间)检查对象的相同材料范围地，影响了超声波的传播和反射。根据检查对象的这些不同的特性或检查对象的特性的对应的逐区域的变化，可以检测切除面或切除面的变化。为此，例如可以使用对象识别算法或特征识别算法，即，用于自动识别或确定切除面或其变化的对应的数据处理程序或图像处理程序。特别有利地，在此因此不必例如给出到切除面上的直接光学视线或者使到切除面上的直接光学视线畅通，因为例如可以根据不是从空气侧起始而是从切除面的材料侧或内侧起始的超声信号或反射来识别切除面。由此，超声设备或其超声探头或超声头例如可以布置在检查对象的与切除面对置的一侧上。例如，也不一定必须永久地或有规律地清洁切除面本身，例如保持完全没有血液，以便能够实现对切除面的采集或确定。

在本发明的另外的有利的设计方案中，借助多普勒超声(也被称为双功彩超)采集切除面。根据对应的多普勒超声数据，然后将检查对象的完好的和分离(即，例如从血液供应中切断)的部分彼此区分开。然后，在超声数据组或切除面与3D数据组的配准中，将该区分用作边界条件。换言之，因此特别是自动地分析了不同的多普勒频移，以便特别准确并且可靠地识别切除面。于是，特别是当检查对象的分离的部分(即，相应的切除组织(Resektat))仍然位于借助超声所采集或所成像的区域内部时，这可以改善或更加鲁棒地做出对切除面的正确确定。在这种情况下，可以借助超声来采集以及检测多个新产生的表面，其中，能够实现这些表面或与其邻接的材料区域或组织区域、特别是相应的在其中延伸或与其邻接的血管的不同的多普勒特性，然而有利地，能够实现将所识别到或所检测到的表面正确地与切除面关联或作为切除面。特别地，可以借助多普勒超声来检测血流。与完好的组织或完好的血管相比，在通过切除来切断或分离血管或血管段时，改变了、特别是流尽了该血管或血管段中的血流。于是，这可以根据所记录的多普勒超声数据来检测，使得基于此可以执行对完好的组织与切除组织的区分。以该方式，可以有利地在没有附加设备并且没有医务人员侧的附加成本的条件下有利地特别可靠地防止或至少减少错误检测或错误配准。因此，可以在配准时实现增强的安全性，并且由此也可以实现对医务人员的改善的支持。

在本发明的另外的有利的设计方案中，基于在超声数据组中可见的结构的至少一个距离或至少一个可见的(即成像的)特征的至少一个距离，执行超声数据组与3D数据组的配准。在此，可以使用所使用的超声探头或所使用的超声头至一个或多个结构或特征的距离，和/或多个结构和/或特征彼此之间的距离，如其在超声数据组中出现的那样。在此，与位于更远的结构或特征或其距离相比，局部的、即位于更靠近切除面或位于更靠近切除面的各个当前变化区域的结构或特征或其距离是优选的或被优先考虑。例如，如果存在的话，可以仅使用位于在距超声设备或彼此之间或距切除面的预先给定的间隔之内的结构或特征，或者与针对位于更远的结构或特征相比，可以更强地加权针对这种结构和/或特征的配准准确度或重叠准确度。因此，例如如果超声数据组与3D数据组不能在所有区域或点上一致，则与位于更远的结构相比，局部结构的尽可能大的一致性或重叠被优先考虑。这是特别有利的，因为切除本身是局部的过程，并且与例如检查对象的远离切除面的子区域中的变形相比，切除面的准确方位对于治疗成果通常具有更大的意义。

总的来说，因此可以特别相关并且在最感兴趣的区域中特别鲁棒并且可靠地进行配准，特别是不必使用高成本的变形模型。

在此所使用的结构或特征可以是解剖的和/或人工的。因此，例如可以使用血管、血管分支、(特别是肿瘤或器官的)组织区域的边缘，但是同样可以使用为相应的介入施加到检查对象上的记号或标记。特别优选地，在此使用不仅在超声数据组中可见而且在3D数据组中和/或在配准到3D数据组的、在介入期间为成像检查对象所使用的成像模态下、例如在术中CT下也可见的结构或特征。

因此，可以(至少明显地)取决于视线角度或观察角度地，使用在此所考虑的距离，如其在超声数据组中出现的那样。因此，距离提供了不仅在结构或特征的位置方面，而且还在方向或对齐方面正确执行配准的可能性。于是，特别地，当使用检查对象的身体上自己的结构或特征时，还可以有利地避免在定位对应的人工结构或特征时的不准确性或错误源。

在本发明的另外的有利的设计方案中，当已经生成了更新后的超声数据组时，或者例如当已经检测到切除面的变化或超声数据的变化时，重新执行超声数据组与3D数据组的配准。在此，分别基于相应的先前的、即直至相应的重新配准还有效的先前的配准，执行重新配准。换言之，因此不必从头开始(英语：from scratch)执行重新的配准，即，并非在没有预先知识的条件下执行重新配准，而是可以将先前的配准数据用作参考或出发点。例如，可以确定与先前的配准或者先前或迄今的超声数据组相比的变化，并且由此可以增量地改变或更新配准，以及最终还可以增量地改变或更新3D数据组。这可以有利地导致特别可靠并且鲁棒的配准，因为例如在每次重新配准中，与对初始未改变的术前3D数据组的配准相比，仅必须补偿或考虑相对于各个先前的配准的相对更小的变化，并且通常，更小的不确定性和更小的错误源与这种更小的变化或改变相连。

因此，相应的先前的配准例如可以用作用于超声数据组相对于3D数据组的粗略对齐的边界条件，必要时取决于自相应上次配准以来经过的时间间隔。因此，例如在特定的时间间隔期间已经发生了所确定的特别大的、例如位于必要时取决于时间的预先给定的阈值之上的变化，则这可能是不可信的。如果检测到这种过大的变化，则可以将这解释为对特征的错误检测或错误识别或用作对此的提示。由此，总的来说可以改善超声数据组与3D数据组的术中配准的准确性。

在本发明的另外的有利的设计方案中，为了将超声数据组与3D数据组配准和/或为了更新3D数据组，将所提供的、即预先给定的规划数据组用作用于配准或更新的可信度测试的边界条件。在此，规划数据组描述了针对切除的空间走向的术前规划。例如，可以根据规划数据组预先给定针对所采集或所检测的切除面与所规划的切除面的走向的最大空间偏差的阈值。如果至少明显超过该阈值，则这必要时可以指出对用于配准或更新所使用的特征或结构的错误检测或错误识别。在这种情况下，则可以检验或拒绝相应的配准或更新，以便有利地总的来说改善了配准或更新的准确性和可靠性。

同样地，可以将规划数据组用作用于对超声数据组相对于3D数据组进行初始粗略关联或粗略对齐的限制或模板，因为例如可以假定实际切除不会在检查对象的完全不同于所规划的区域的区域内发生。以该方式，例如可以防止由于检查对象的不同子区域具有相同或彼此非常相似的特征或结构或者由于例如在超声数据组相对于3D数据组的旋转方面存在歧义而可能引起的错误的自动配准或更新。

例如，在更新3D数据组之前，可以根据规划数据组来对所采集的切除面(即，超声数据组)和/或所检测到的切除面的变化进行检验或可信度测试。然后可以规定，仅当自动确定的切除面或其走向或变化可信时，即，例如与规划数据组最高偏差了预先给定的值时，才实际执行根据当前超声数据组对3D数据组的更新。例如，在此，可能将过大的(即，例如位于预先给定的阈值之上的)切除面的跳变或方位变化等自动地归类为不可信的，并且由此将其拒绝。

在本发明的另外的有利的设计方案中，自动地采集以及跟踪为执行切除而设置的器械的位置或姿态和/或器械的运行状态。然后，仅当在检测到切除面扩大的时间点，器械特别是在直到该时间点已采集的切除面的区域中已经与检查对象接触或与检查对象的迄今的切除面或与该切除面邻接的区域接触时，和/或仅当器械的运行状态在该时间点与切除面的扩大一致或已经一致时，才在3D数据组中为了该3D数据组的更新而录入或表示切除面的扩大。

是否在此将与检查对象机械接触的器械的位置或该器械的运行状态用作标准或者是否对其进行优先考虑，特别地可以取决于相应器械的类型。例如可以事先作为参数值或输入数据提供、即预先给定该相应器械的类型。

器械的运行状态例如可以是或由此描述了或表征了，操作元件(例如脚踏板)的开关状态或操纵程度；利用运行能量对器械的能量供应；该能量供应的程度或强度(即，例如实际电流流动或实际调用的电气功率)；电动机或驱动器或器械的其他组件的转速或负载；和/或诸如此类。

例如，如果器械是基于例如超声、等离子体或激光的能量器械，或者是基于受材料影响的另外的电磁波效果的能量器械，则可以假定仅当器械或其能量供应已激活或已开启时，才可以出现实际的切除以及因此出现切除面的扩大。

同样地，根据馈送到器械的能量的量或功率或提及的其他参数的值(因为由此例如可以限制器械的切割功率或组织去除功率)，可以对切除面扩大的速度或速率，即，切除的进展或进展速度进行可信度测试。

反之，例如，如果使用机械器械，则可以假定仅当器械实际与检查对象处于机械接触时，才可以实际出现切除面的扩大。

然后，可以自动地将根据这些标准而不可信的所检测到的切除面的扩大或改变归类为错误检测，并且将其拒绝。以该方式，可以特别可靠并且鲁棒地执行对3D数据组的配准和更新，并且由此可以改善通过本发明提供给医务人员的支持的质量。因为因此可以避免或最小化对不可信数据或对应的可视化的输出，因此可以对应地避免或最小化错误信息或医务人员的混乱，这最终可以有助于治疗成果。

在本发明的另外的有利的设计方案中，在切除之后，采集第二超声数据组，通过沿切除面以与该切除面直接机械接触的方式移动超声探头或超声头来记录该第二超声数据组。换言之，因此在此可以采集超声数据，该超声数据表示在切除后的状态下的检查对象，并且通过利用超声探头或超声头直接、即直接接触地扫描或遍历已经作为切除的结果而产生的实际的物理切除面，获得或已经获得了该超声数据。然后将第二超声数据组与检查对象的3D数据组配准。这可以如根据第一超声数据组所描述的那样进行，例如在考虑第二超声数据组中可见的结构等的距离的情况下，优选地以局部优先或超权重地进行。在此，可以将第二超声数据组与初始术前3D数据组或与最新的，即，最后更新的3D数据组或与它们的叠加或组合进行配准。

然后，根据与3D数据组配准的第二超声数据组和3D数据组，检验或评估切除面的走向作为切除的结果。这例如可以与术前规划(即，例如通过规划数据组来规划的检查对象的结果模型或预先给定的所规划的检查对象的结果模型)相比较地或者基于术前规划地进行。

在此，对第二超声数据组的采集可以特别意味着或包括通过为该方法、特别是为检验而使用或预先给定的数据处理装置来接收或读取该第二超声数据组。因此，在此，不一并要求保护利用超声探头或超声头来实际地在物理上扫描或遍历切除面，只要其涉及或包括外科步骤。

在切除之后立即检验切除的结果并且必要时在使用本来就已经存在于手术区域中的设备的情况下能够有利地在没有显著干扰工作流程的条件下实现对以下的识别：例如是否已经未完整地执行了所规划的切除或者至少根据规划所规划的切除是否已经成功。然后，可以有利地直接且无延迟地执行例如后续切除，即，后续改善，以便获得最佳的治疗结果。因此，在切除结束之后或之时，这种对肿瘤学效果的直接可检验性对于患者健康特别有意义和有利。由于用于记录第二超声数据组的超声探头或其超声头直接布置在切除面上，因此给出了用于确定切除面的实际走向的另外的参考、即另外的边界条件，或另外的位置数据，使得以该方式可以特别准确并且可靠地识别出切除面。

特别优选地，在此可以在沿着切除面引导期间借助跟踪系统(例如，已经提及的跟踪系统或导航系统)跟踪超声探头或超声头的位置或姿态。因此，这提供了针对超声探头的位置数据组，而且由于超声探头与切除面的直接机械接触，针对超声探头的位置数据组也描述了切除面的走向。因此，可以根据该位置数据组以及附加地根据第二超声数据组确定切除面，由此有利地在确定切除面以及在将切除面与3D数据组配准时可以产生特别高的可靠性和准确性。特别有利地，对超声探头的跟踪能够使用2D超声探头，该2D超声探头通常可以有利地小于、成本低于并且分辨率高于3D超声探头。由此，可以必要时特别详细地并且还在受限的空间关系下特别准确地扫描或遍历切除面。

在本发明的有利的扩展方案中，为了进行检验，确定切除面至根据术前规划、例如根据所提及的规划数据组而待切除的区域的距离。该待切除的区域例如可以是特定的预先给定的组织区域，例如肿瘤等，必要时包括预先给定的周围、感兴趣区域(RoI，英语：Regionof Interest)等。然后，距离例如可以与外部的、例如最接近切除面的边缘或者待切除的区域的中心点有关。然后，按照预先给定的标准评估所确定的距离。如果可行的话，则自动地在第二超声数据组中和/或在3D数据组中或在它们的叠加或组合中至少对切除面的这种不满足标准的区域进行标记。同样，可以标记满足标准的区域。此外，通过标记，可以显示不满足或满足标准的程度。

标准例如可以是：是否达到、超过或低于针对距离的预先给定的阈值。因此，可以评估并对应地标记，在切除中是否或者在何处已经不足或过多地去除了检查对象的材料。例如可以通过根据预先给定的色标的着色、通过插入数值或符号和/或诸如此类来进行标记。特别优选地，可以借助虚拟现实或增强现实或对应的设备、例如数据眼镜或HMD(Head-Mounted Display，头戴式显示器)等来显示对应的标记。

因此，通常，在此可以将切除的实际结果与术前规划的偏差可视化，由此可以特别可靠并且清楚地传达这种偏差，或者可通过医务人员采集到这种偏差。由此，可以特别可靠并且有效地支持医务人员避免或减少治疗错误，例如不完全的切除。

在本发明的有利的扩展方案中，在切除之后，附加地采集相应切除组织的表面。为此，例如可以同样以超声探头或超声头接触地扫描或遍历切除组织的表面，和/或借助成像模态成像切除组织。然后，在检验中或对于切除结果的评估，同样对描述或表示了切除组织(例如其表面、形状、尺寸和/或诸如此类)的对应的切除组织数据组进行了考虑或评估。以该方式，由于提供了更多数据，因此可以特别可靠且鲁棒地执行检验或评估。因此，可以根据对应的所采集的切除组织的表面来减少在采集切除面时的不准确性。在此，通常可以毫无问题地完整地(例如，从所有侧面)采集切除组织，而由于受限的空间关系和避免伤害检查对象的需要，这在切除面上并非总是如此。

本发明的另一方面是一种用于在切除中支持医务人员的系统。根据本发明的系统具有数据处理装置，该数据处理装置被构建为以及配置为用于执行根据本发明的方法的至少一个实施方式。因此，根据本发明的系统可以是已经提及的系统。该系统可以具有结合根据本发明的方法来描述的构件、组件和/或特性中的一些或所有以及对应的优点。

本发明的另一方面是一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括命令或控制指令，这些命令或控制指令在通过计算机、特别是通过根据本发明的系统或其数据处理装置来实施这些命令或控制指令时，促使该计算机或该系统实施根据本发明的方法的至少一个实施方式或导致该实施方式的实施。根据本发明的计算机程序产品尤其可以是实现、即编码或表示这些命令的计算机程序。同样地，根据本发明的计算机程序产品可以是计算机可读的数据载体，在该计算机可读的数据载体上存储了这种计算机程序，即对应的程序代码。因此，根据本发明的方法或其方法步骤可以全部或部分地由计算机实现。

为了实施根据本发明的方法，根据本发明的系统或其数据处理装置可以具有或包括根据本发明的计算机程序产品。特别地，根据本发明的系统的数据处理装置可以具有处理器和与其连接的数据存储器，特别是根据本发明的数据载体。借助处理器，例如微处理器、微芯片、微控制器、硬件电路和/或诸如此类，于是可以实施实现了根据本发明的方法的、存储在数据存储器中的计算机程序。

此外，根据本发明的系统的数据处理装置或根据本发明的系统本身可以具有另外的组件，特别是用于接收和/或输出数据、例如超声数据组、3D数据组、切除的结果或评估和/或诸如此类的一个或多个数据接口。此外，根据本发明的系统可以包括另外的组件或构件，例如，所提及的超声设备和/或所提及的器械和/或所提及的成像模态和/或诸如此类。

迄今以及在下面给出的根据本发明的方法、根据本发明的计算机程序产品和根据本发明的系统的特性和扩展方案以及对应的优点分别可以相应地在本发明的这些方面之间相互转用。也就是说，本发明的各方面的、具有如下设计方案的各个扩展方案也属于本发明，即，这里为了避免不必要的冗余，没有在相应组合中明确地或没有针对本发明的每个方面分开地描述这些设计方案。

附图说明

本发明的其它特征、细节和优点从下面对优选实施例的描述中以及根据附图给出。在此附图中：

图1示出了针对用于在切除中支持医务人员的方法的示例性示意性流程图；

图2示出了用于说明方法和可用于执行该方法的装置的示意性概览图；

图3示出了用于说明检查对象的3D数据组的示意图；以及

图4示出了用于说明方法的另外的部分的示意性概览图。

具体实施方式

下面说明的实施例是本发明的优选实施方式。在该实施例中，实施方式中所描述的部件分别表示本发明的各个要彼此独立地考虑的特征，这些特征也分别彼此独立地扩展本发明，并且由此也应当单独地或与所示出的组合不同地被视为本发明的组成部分。此外，所描述的实施方式还可以通过本发明的已经描述的特征中的另外的特征来补充。

在附图中，相同的、功能相同的或彼此对应的元素分别以相同的附图标记来标识。

图1示例性地示出了针对用于在切除中支持医务人员的方法的示意性流程图1。在此，下面参照其余的附图更详细地阐述经历的方法步骤S1至S10。因此，图2示出了用于说明在执行方法期间的情况以及在此所使用的设备和装置的示意性概图。

特别地，为了执行该方法，可以使用系统2，该系统2包括至少一个数据处理装置7。在此，该数据处理装置7在它那一侧包括处理器8和与其连接的数据存储器9。该方法可以被实现为计算机程序，然后可以将其存储在数据存储器9上。然后可以通过处理器8实施该计算机程序，即对应的程序代码，以执行该方法。因此，图1中所表示的方法步骤S1至S10中的至少一些可以表示对应的计算机程序的对应的命令、控制指令、程序模块等。

数据处理装置7可以是单独的装置，即，例如计算机。这种计算机例如可以局部地布置在方法或必要时并行执行的切除的执行位置处。同样，计算机，即数据处理装置7可以位于现场，或者该计算机必要时可以是基于云的计算中心的一部分。同样，数据处理装置7例如可以集成到成像设备、诸如X射线设备、MRI装置等中。于是，这种设备或这种装置可以代表系统2或者是系统2的一部分。

在本示例中，应当在检查对象3上执行切除，检查对象3例如可以是此处未示出的患者的肝脏。在此，检查对象3具有结构4，该结构既可以是解剖特征，也可以是人工记号或标记等。为了执行实际切除，可以使用在此示意性示出的切除器械5。可以根据需要和应用情况以不同的方式构建切除器械5，并且切除器械可以利用不同的功能原理。因此，切除器械可以被构建为用于去除或切断生物组织，而为此，切除器械例如可以是基于能量的或者是纯机械的。为了向切除器械供应运行能量，切除器械与能量供应单元6连接。能量供应单元6可以具有用于激活和停用切除器械5的电气组件和/或运行元件。优选地，能量供应单元6例如可以是或包括脚踏板。

此外，设置了超声设备，在此通过与数据处理装置7连接的超声探头10来代表该超声设备。在图2中所示的时间点上，超声探头10侧面地布置在检查对象3处，以便至少逐区域地采集、即成像该检查对象。在此特别地，超声探头10被布置或定向为使得该超声探头采集或成像了切除器械5的作用范围以及结构4中位于该切除器械的周围的这种结构。特别地，借助超声探头10，可以采集(即，成像)在使用切除器械5时(即，在切除时)在检查对象3上产生的切除面11。

此外，在此还设置了跟踪系统12。当前，跟踪系统12包括照相机，用于光学地采集切除器械5和超声探头10的位置，并且优选地采集切除器械和超声探头的姿态。借助该照相机和/或跟踪系统12的另外的(例如电磁的)的跟踪装置，可以对切除器械5和超声探头10进行跟踪，即，就其位置或姿态进行监视。

器械5、能量供应单元6、超声探头10和/或跟踪系统12分别可以是与系统2或数据处理装置7连接的单独的装置，或者可以是系统2的一部分。特别是在后一种情况下，通过数据处理装置7分别可以承担或实施这些装置的至少一些功能。特别地，这可以意味着或包括对通过超声探头10提供的超声数据和/或对通过跟踪系统12提供的位置数据或传感器数据、例如照相机图像的处理。同样，可以通过数据处理装置7来采集或监视切除器械5或能量供应单元6的运行状态。

在方法步骤S1中，例如借助数据处理装置7生成检查对象3的术前3D数据组、例如虚拟模型。为此，可以首先借助成像模态对检查对象3进行成像，并且可以通过数据处理装置7将在此所记录的原始数据处理为术前3D数据组。同样，可以已经准备好地提供术前3D数据组并且可以通过数据处理装置7来接收或调用术前3D数据组。

在方法步骤S2中，对切除或对应的介入进行规划或者通过数据处理装置7采集对应的规划数据组。这种规划数据组例如可以说明或描述相应的感兴趣区域(RoI)、待切除的区域、所规划的切除面11的最终走向、用于评估切除也即切除或介入的结果的成功标准和/或诸如此类。对于成功标准，例如可以预先给定到感兴趣区域或其中心和/或到至少一个解剖特征或人工特征(例如结构4中的一个，即，例如到血管、组织边界或器官边界等)的待保持的距离。

在方法步骤S3中，直接在开始切除之前，例如借助超声探头10和/或成像模态(例如在此未详细示出的X射线设备，其例如可以是系统2的一部分)，于是以检查对象的当前的姿态采集应当在其上执行切除的检查对象3。

在方法步骤S4中，通过数据处理装置7，执行对方法步骤S3中所采集的检查对象3的当前姿态与术前3D数据组的初始刚性或可变形的配准。

在方法步骤S5中，借助超声探头10连续地或有规律地进行对检查对象3、特别是切除面11以及包围该切除面的区域的超声记录。也就是换言之，在此持续地利用外科超声观察切除的进展或切除面11的产生和扩大。

在方法步骤S6中，将方法步骤S5中借助超声探头10记录的超声数据或由此生成的超声数据组与3D数据组配准。对应连续地或有规律地或分别地在检测到切除面11的变化(例如，超过预先给定的阈值)时，这可以由数据处理装置7来自动地执行。

在此，首先可以例如根据规划数据组、各个先前的配准和/或3D数据组的较早版本，自动地执行可信度测试。仅当在对例如以超声数据或根据超声数据而检测到的切除面11或对检测到的该切除面的变化的可信度测试成功时，才可以执行配准。

特别地，在超声数据组中可以根据在切除面11外侧产生的气隙来检测或确定切除面11。

特别地，可以通过确定至结构4的局部距离和/或基于各个当前的或先前的配准来执行配准。

因此在此，根据借助超声探头10所采集的超声数据，进行对检查对象的当前状态与3D数据组的重复配准。为了支持配准以及必要时支持可信度测试，在此，同样连续地或有规律地借助跟踪系统12来跟踪切除器械5和超声探头10。

在成功的可信度测试的情况下，在方法步骤S7中，基于各个当前的超声数据组，利用检查对象3(特别是切除面11的各个当前的或新的走向)的各个当前的或新的状态，进行对3D数据组的更新。一旦对应的数据不可信，即，可信度测试失败，则例如可以拒绝自上次超声记录或自上次成功的配准或更新以来所采集到的超声数据。

图3示出了用于说明检查对象3的3D数据组的示意图。为此，在此示出了检查对象3的3D模型13。当前，在此既示出了检查对象3的初始表面14，如其在切除开始之前已给出的那样，又录入了切除面11的各个当前的走向。根据3D模型13，对于相应的医务人员，可以特别简单并且清楚地识别切除面11(例如相对于结构4)的当前的走向。因此，通过在介入期间根据超声数据多次或连续地更新的3D模型13，即，通过重复地或连续地校正所采集到的切除面11或该切除面的走向并且对应地更新3D模型13，可以为医务人员提供有效的支持。

如在此通过相应的循环状的程序路径或顺序路径所示出的，可以多次运行或连续地重复或实施方法步骤S5至S7。

在切除之后，设置了对切除的结果的检验和评估。为此，图4示出了具有系统2和检查对象3的另外的示意性概览图，然而如根据扩大的切除面11可识别到的，在此处于切除之后的状态。

在方法步骤S8a中，在切除之后，借助超声探头10记录检查对象3的第二超声数据组。为此，以直接的机械接触的方式，沿切除面11引导超声探头10的超声头15，即，借助超声头15扫描切除面11。在此，借助跟踪系统12跟踪超声探头10或超声头15的姿态。可选地，在方法步骤S8b中，同样借助超声探头10和超声头15以对应的方式扫描(即，借助超声采集)在此未示出的、从检查对象3去除的切除组织。

在方法步骤S9中，将必要时包括描述或表示切除组织的超声切除组织数据组的第二超声数据组与最新的3D数据组和/或与术前3D数据组配准。这例如可以通过数据处理装置7自动地执行。

如针对方法步骤S6中已经进行的一个或多个配准，在此可以应用对配准的局部的、即取决于位置的加权。在此，结构4中不同的结构可以被不同地处理。因此，例如，与针对处于距切除面11较远间隔的远处的结构17的配准准确度相比，可以优先考虑针对处于更靠近切除面11的局部结构16的配准准确度。尤其在诸如肝脏的可变形的器官的情况下，这可以是有利的，并且能够实现省去对相应的整个器官的高成本的全局变形模型。

在方法步骤S10中，根据第二超声数据组，必要时根据切除组织数据组和3D数据组，以及必要时根据规划数据组，检验或评估切除的结果。这例如可以通过数据处理装置7自动地执行。在此，例如可以检验在方法步骤S2中规定或预先给定的成功标准。因此，例如，可以将切除面11距结构4、距初始表面14或距由于在检查对象3之内或之上进行切除所产生的凹陷的中心等的距离与预先给定的距离阈值进行比较。也可以通过数据处理装置7，例如以3D模型13和/或借助虚拟现实或增强现实，自动地将评估或检验的相应的结果可视化。优选地，可以通过数据处理装置7，针对其中切除面11不满足预先给定的成功标准的区域，自动地输出用于对切除进行校正的建议。

总的来说，在此所描述的示例示出了，如何借助利用超声进行的切除面11的实时生成以及如何借助用于成功评估或(例如，相对于肿瘤边界的)距离评估的关于切除面11的事后超声扫掠(Ultraschall-Sweep)，能够在介入中技术上支持医务人员。

Claims (15)

1.一种用于在切除中支持医务人员的方法(1)，其具有方法步骤

-采集应当在其上执行切除的检查对象(3)的术前3D数据组(13)，

-借助超声来采集切除面(11)，以生成描述切除面(11)的超声数据组，

-将超声数据组与当前的3D数据组(13)配准，

-利用借助超声所采集到的切除面(11)，更新当前的3D数据组(13)。

2.根据权利要求1所述的方法(1)，其特征在于，在切除期间借助超声连续地采集所述切除面(11)，并且对应地连续地更新所述超声数据组。

3.根据上述权利要求中任一项所述的方法(1)，其特征在于，直接在开始切除之前，借助成像模态采集完好的检查对象(3)，并且将对应的采集数据在初始配准的范围内与所述术前3D数据组(13)配准，所述对应的采集数据描述检查对象(3)那时的当前姿态。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法(1)，其特征在于，通过自动检测切除面(11)处的气隙来确定所述切除面(11)或所述切除面的变化。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法(1)，其特征在于，借助多普勒超声(10)采集所述切除面(11)，根据对应的多普勒超声数据，将检查对象(3)的完好的部分和分离的部分彼此区分开，并且在超声数据组与3D数据组(13)的配准中，将所述区分用作边界条件。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法(1)，其特征在于，基于在超声数据组中可见的结构(4)的至少一个距离，执行超声数据组与3D数据组(13)的配准，其中，与位于更远的结构(17)相比，位于更靠近切除面(11)或位于更靠近切除面(11)的各个当前变化区域的结构(16)是优选的。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法(1)，其特征在于，当已经生成了更新后的超声数据组并且分别基于相应的先前的配准执行了重新配准时，重新执行超声数据组与3D数据组(13)的配准。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法(1)，其特征在于，为了将超声数据组与3D数据组(13)配准和/或为了更新3D数据组(13)，将所提供的规划数据组用作用于可信度测试的边界条件，所述规划数据组描述了针对切除的空间走向的术前规划。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法(1)，其特征在于，自动地跟踪为执行切除而设置的器械(5)的位置和/或器械(5)的运行状态，并且仅当在检测到扩大的时间点，器械(5)已经与所述检查对象(3)接触和/或器械(5)的运行状态与切除面(11)的扩大已经一致时，才在3D数据组(13)中为了所述3D数据组的更新而录入切除面(11)的扩大。

10.根据上述权利要求中任一项所述的方法(1)，其特征在于，

-在切除之后，采集第二超声数据组，所述第二超声数据组通过沿切除面(11)以与所述切除面直接机械接触的方式移动超声探头(10)来记录，

-将所述第二超声数据组与检查对象(3)的3D数据组(13)配准，以及

-根据所配准的第二超声数据组和3D数据组(13)，检验切除面(11)的走向作为切除的结果。

11.根据权利要求10所述的方法(1)，其特征在于，在沿着所述切除面(11)引导超声探头期间，借助跟踪系统(12)跟踪超声探头(10)的一个位置或姿态。

12.根据权利要求10至11中任一项所述的方法(1)，其特征在于，为了进行检验，确定切除面(11)至根据术前规划而待切除的区域的距离，以及按照预先给定的标准评估所述距离，并且如果可行的话，则自动地在所述第二超声数据组中和/或在所述3D数据组(13)中对切除面(11)的不满足标准的区域进行标记。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法(1)，其特征在于，在切除之后，附加地采集相应切除组织的表面，以及在检验中也对描述了切除组织的对应的切除组织数据组进行了考虑。

14.一种用于在切除中支持医务人员的系统(2)，其具有数据处理装置(7)，所述数据处理装置被构建为并且配置为用于执行根据上述权利要求中任一项所述的方法(1)。

15.一种计算机程序产品(1，9)，其包括命令，在通过计算机(2，7)、特别是根据上一项权利要求所述的系统(2)实施所述命令时，所述命令促使所述计算机(2，7)实施根据权利要求1至13中任一项所述的方法(1)。

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