DE102005012985A1

DE102005012985A1 - Verfahren zur Kontrolle der Führung eines Instrumentes bei einem Eingriff in ein Objekt

Info

Publication number: DE102005012985A1
Application number: DE102005012985A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. Klingenbeck-Regn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-03-21
Filing date: 2005-03-21
Publication date: 2006-07-06

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle der Führung eines Instrumentes (8) bei einem Eingriff in ein Objekt (6), bei dem das Instrument (8) von einem Startpunkt am Objekt (6) an einen Zielpunkt im Objekt (6) geführt wird. Bei dem Verfahren wird ein Volumenbild zumindest eines Objektbereiches bereitgestellt, in dem der Eingriff erfolgt. In einer 3-D-Bilddarstellung des Volumenbildes markiert ein Anwender die Positionen des Startpunktes und zumindest des Zielpunktes des Eingriffs. Auf Basis dieser Markierungen erfolgt eine automatische Berechnung eines Führungsweges (10, 11) für das Instrument (8) im Raum. Während des Eingriffs werden 2-D-Durchleuchtungsbilder des Objektbereiches aufgezeichnet und dargestellt, wobei der berechnete Führungsweg (10, 11) unter Berücksichtigung der Projektionsgeometrie der 2-D-Durchleuchtungsbilder in diese projiziert und in den 2-D-Durchleuchtungsbildern graphisch visualisiert wird. Alternativ zu dieser Projektion kann die momentane Position des Instruments (8) während der Durchführung des Eingriffs wiederholt erfasst, automatisch mit dem berechneten Führungsweg (10, 11) verglichen und bei einer Abweichung vom Führungsweg (10, 11) ein vom Anwender wahrnehmbares Signal erzeugt werden. Das vorliegende Verfahren ermöglicht eine genaue Kontrolle der Führung des Instruments.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle der Führung eines Instrumentes bei einem Eingriff in ein Objekt, bei dem das Instrument von einem Startpunkt am Objekt zu einem Zielpunkt im Objekt geführt wird, wobei die Kontrolle unter Röntgendurchleuchtung erfolgen kann.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des vorliegenden Verfahrens betrifft den medizinischen Bereich interventioneller Eingriffe. Bei einem derartigen Eingriff, bspw. mit einem Katheter, einem Endoskop oder einer Punktionsnadel, ist eine Information über die momentane Position des Instrumentes im Körper des Patienten sehr wichtig. Interventionelle Eingriffe werden daher in der Regel unter Röntgendurchleuchtung durchgeführt, so dass der das Instrument führende Arzt in den gleichzeitig aufgenommenen und an einem Monitor dargestellten 2D-Fluoroskopiebildern das Instrument und dessen ungefähre Position erkennen kann. Zur Verbesserung der Orientierung sind auch Verfahren bekannt, bei denen vor der Durchführung der Intervention ein 3D-Volumenbild des interessierenden Bereiches des Patienten aufgezeichnet und dem Arzt während des Eingriffes zusammen mit den 2D-Fluoroskopiebildern dargestellt wird. In einer in der DE 102 10 646 A1 beschriebenen Ausgestaltung eines derartigen Verfahrens wird das jeweilige 2D-Fluoroskopiebild nach einer 2D/3D-Registrierung einer orientierungs- und lagerichtigen Darstellung des 3D-Volumenbildes überlagert.

Die im Bereich der medizinischen Eingriffe vorliegende Problematik lässt sich auch auf andere technische Anwendungen übertragen, bei denen ein Anwender ein Instrument in ein Objekt einführen und auf einem bestimmten Pfad im Objekt an einen Zielpunkt bewegen muss, ohne einen direkten Sichtkontakt zum Instrument zu haben.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Kontrolle der Führung eines Instrumentes bei einem Eingriff in ein Objekt anzugeben, das dem Anwender eine genauere Führung des Instrumentes ermöglicht.

Die Aufgabe wird mit den Verfahrenvarianten gemäß Patentanspruch 1 und Patentanspruch 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.

Beim vorliegenden Verfahren zur Kontrolle der Führung eines Instruments bei einem Eingriff in ein Objekt, bei dem das Instrument von einem Startpunkt am Objekt an einem Zielpunkt im Objekt geführt wird, wird zunächst ein Volumenbild des Objektes oder zumindest eines Objektbereiches bereitgestellt, in dem der Eingriff erfolgt. Hierbei kann es sich bspw. um ein mit einem Computertomographen, mit einem Magnetresonanztomographen, mit einem Positronenemissionstomographen oder mit einem Ultraschallgerät aufgezeichnetes Volumenbild handeln. Das 3D-Volumenbild kann auch mit einem Röntgen-C-Arm-Gerät aufgezeichnet werden, vorzugsweise mit dem gleichen Gerät, mit dem bei einer Ausgestaltung oder Variante des Verfahrens auch die nachfolgenden 2D-Durchleuchtungsbilder aufgezeichnet werden. Das Volumenbild wird beim vorliegenden Verfahren dem Anwender in einer 3D-Bilddarstellung visualisiert, die der Anwender über eine graphische Benutzerschnittstelle geeignet drehen, verschieben sowie vorzugsweise auch vergrößern oder verkleinern kann. In dieser 3D-Bilddarstellung markiert der Anwender die 3-Position des Startpunktes sowie zumindest die 3D-Position des Zielpunktes des Eingriffs. Da es sich um eine 3D-Bilddarstellung handelt, kann durch die markierten Positionen eine Linie im Raum gelegt werden, die den Führungsweg für das Instrument darstellt. In einer Ausgestaltung der beiden vorgeschlagenen Verfahrensvarianten, bei der lediglich der Startpunkt und der Zielpunkt markiert werden, wird durch diese beiden 3D-Positionen als Führungsweg eine Gerade ge legt. Werden durch den Anwender weitere Positionen zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt markiert, so wird automatisch eine Linie berechnet, die durch alle markierten Positionen verläuft. Dies kann bspw. durch geradlinige Verbindung der Positionen oder auch durch geeignete Kurvenanpassung erfolgen. Ein für diese Berechnung eingesetzter Algorithmus kann dabei die Linie bspw. so berechnen, dass sie die markierten Positionen in der zeitlichen Reihenfolge der Markierung durch den Anwender durchläuft oder derart, dass sie jeweils den Weg von einer markierten Position zur nächstgelegenen markierten Position nimmt. Nach dieser vorbereitenden Berechnung des Führungsweges im Koordinatensystem des Volumenbildes kann der Eingriff durchgeführt werden.

Die beiden vorgeschlagenen Verfahrensvarianten unterscheiden sich in der Vorgehensweise während des Eingriffs, lassen sich aber auch miteinander kombinieren. Bei der ersten Verfahrensvariante werden während des Eingriffs in gewohnter Weise 2D-Durchleuchtungsbilder des Objektbereiches aufgezeichnet und dem Anwender dargestellt. In diese 2D-Durchleuchtungsbilder wird nun der vorab berechnete Führungsweg eingeblendet bzw. diesen Bildern überlagert. Hierzu wird der Führungsweg in der korrekten Perspektive und Skalierung auf die Bildebene des jeweiligen 2D-Durchleuchtungsbildes projiziert und graphisch visualisiert bspw. als farbige Linie. Die korrekte Projektion erfordert eine Registrierung des Volumenbildes und des jeweiligen 2D-Durchleuchtungsbildes. Geeignete Techniken zur Durchführung einer derartigen 2D/3D-Registrierung sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise aus der vorgenannten DE 102 10 646 A1 . In der bevorzugten Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens werden das Volumenbild und die 2D-Durchleuchtungsbilder mit dem gleichen C-Arm-Gerät aufgezeichnet, so dass – falls sich das Objekt nicht zwischenzeitlich bewegt – keinerlei Registrierung erforderlich ist.

Mit dem vorliegenden Verfahren kann der Anwender in den 2D-Durchleuchtungsbildern somit nicht nur das eingeführte Instrument sondern auch den vorgegebenen Führungsweg erkennen, auf dem das Instrument zum Zielpunkt geführt werden soll. Der Anwender kann somit unmittelbar eine Abweichung des Instrumentes vom Führungsweg in der jeweiligen Projektion erkennen und korrigieren. Vorzugsweise werden während der Durchführung des Eingriffes 2D-Durchleuchtungsbilder aus unterschiedlichen Perspektiven aufgezeichnet und gemäß dem vorliegenden Verfahren dargestellt, um eine bessere räumliche Kontrolle der Führung des Instrumentes zu erreichen.

Bei der zweiten Verfahrensvariante wird während des Eingriffs wiederholt die momentane Position des Instruments, vorzugsweise der Spitze des Instruments, erfasst. Die jeweils ermittelte momentane Position wird automatisch mit dem berechneten Führungsweg verglichen und bei einer Abweichung vom Führungsweg ein vom Anwender wahrnehmbares Signal erzeugt.

Auf diese Weise wird eine Abweichung der des Instruments vom Führungsweg automatisch detektiert und signalisiert, so dass der Anwender durch eine entsprechende Korrekturbewegung des Instrumentes auf die Abweichung reagieren kann. Ein Signal kann dabei auch erst bei einer Abweichung erzeugt werden, die einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung handelt es sich hierbei um ein akustisches und/oder optisches Signal, das dem Anwender einen Hinweis darauf gibt, wie die Führung des Instruments erfolgen muss, um den Führungsweg wieder zu erreichen. Das optische Signal erfolgt bei Kombination dieser Verfahrensvariante mit einer Aufzeichnung und Darstellung von 2D-Durchleuchtungsbildern während des Eingriffs vorzugsweise durch Einblenden ein oder mehrerer graphischer Elemente, bspw. Pfeile oder Winkel, in das gerade dargestellte 2D-Durchleuchtungsbild. Bei einer akustischen Korrekturanweisung kann es sich bspw. um eine von einem Sprachcomputer erzeugte oder von einem Speicher abgerufene Anweisung vergleichbar der eines Kfz-Navigationssystems handeln.

Zur Erfassung der momentanen Position des Instruments wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ein Lokali sationssystem eingesetzt, das einen Positionssensor vorzugsweise an der Spitze des Instrumentes aufweist, und mit dem Volumenbild registriert. Die Position der Spitze des Instrumentes wird dabei während des Eingriffes kontinuierlich oder in kurzen zeitlichen Abständen mit dem Lokalisationssystem ermittelt und, vorzugsweise im Koordinatensystem des Volumenbildes mit dem berechneten Führungsweg verglichen. Auf diese Weise kann jederzeit eine Abweichung des Instrumentes bzw. der Spitze des Instruments vom Führungsweg automatisch detektiert werden. Selbstverständlich lässt sich der Vergleich auch im Koordinatensystem des Lokalisationssystems verfolgen in dem der Führungsweg in dieses Koordinatensystem übertragen wird. Die Verknüpfung der beiden Koordinatensysteme ist durch die Registrierung gewährleistet.

Bei einem nadelartigen starren Instrument besteht auch die Möglichkeit, den Positionssensor nicht an der Spitze sondern beispielsweise am anderen Ende der Nadel anzubringen. Aufgrund der geradlinigen starren Ausgestaltung der Nadel kann eine Abweichung vom Führungsweg in diesem Fall auch aus der Abweichung des Nadelendes vom Führungsweg erkannt werden.

Anstelle eines Lokalisationssystems mit einem Positionssensor kann die Erfassung der momentanen Position des Instruments auch dadurch erfolgen, dass in ausreichend kurzen zeitlichen Abständen jeweils zumindest zwei 2D-Durchleuchtungsbilder aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen aufgezeichnet werden, aus denen die momentane dreidimensionale Position der Spitze des Instrumentes berechnet werden kann. Hierbei kann die Detektion der Spitze des Instrumentes über einen geeigneten Bildverarbeitungsalgorithmus oder interaktiv durch den Anwender erfolgen, der die Spitze in den beiden 2D-Durchleuchtungsbildern markiert.

Vorzugsweise wird beim vorliegenden Verfahren bei der Erstellung des Volumenbildes eine Marke am Objekt befestigt, die den Startpunkt markiert. Eine derartige Marke sollte im Falle eines mit Röntgenstrahlung aufgezeichneten Volumenbildes aus einem Röntgenstrahlung absorbierenden Material bestehen. Diese Marke kann anschließend vom Anwender in der 3D-Bilddarstellung des Volumenbildes identifiziert und als Startpunkt markiert werden. Dies erleichtert die Bestimmung des Startpunktes in der 3D-Bilddarstellung, während die direkte Markierung am Objekt, die insbesondere bei medizinischen Anwendungen in der Regel eine geplante Einstichstelle für das Instrument darstellt, keinerlei Probleme bereitet.

Das vorliegende Verfahren lässt sich für alle Eingriffe in ein Objekt mit einem Instrument einsetzen, bei denen ein tomographisches Volumenbild des Objektes erhältlich ist. Vorzugsweise sollte auch eine geeignete Durchleuchtung des Objektes während des Eingriffes möglich sein, um ein 2D-Durchleuchtungsbild zu erhalten. Besonders vorteilhaft lässt sich das Verfahren zur Kontrolle der Führung eines medizinischen Instrumentes bei einem interventionellen Eingriff anwenden, bei dem der Eingriff mittels Röntgendurchleuchtung überwacht wird.

Das vorliegende Verfahren wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen ohne Beschränkung des durch die Patentansprüche vorgegebenen Schutzbereichs nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 schematisch eine Darstellung eines C-Arm-Gerätes, wie es beim vorliegenden Verfahren zur Kontrolle der Führung eines Instrumentes eingesetzt werden kann;
2 eine beispielhafte Darstellung für einen Verfahrensablauf bei der Durchführung des vorliegenden Verfahrens;
3 eine vereinfachte Bilddarstellung mit markiertem Start- und Zielpunkt;
4 eine vereinfachte Bilddarstellung mit markiertem Start- und Zielpunkt und weiteren markierten Positionen;
5 eine weitere beispielhafte Darstellung für einen Verfahrensablauf bei der Durchführung des vorliegenden Verfahrens; und
6 eine vereinfachte Darstellung eines 2D-Durchleuchtungsbildes, in dem der Führungsweg graphisch dargestellt ist.
Das vorliegende Verfahren wird im Folgenden am Beispiel einer Nadelpunktion nochmals näher erläutert. Eine derartige Nadelpunktion erfolgt bspw. zur Punktion von Gallengängen oder für eine Biopsie eines Tumors. Eine Besonderheit der Nadelpunktion besteht darin, dass das dafür eingesetzte Instrument ein starres Instrument ist, das entsprechend auf einem geraden Weg im Patienten geführt wird. Im vorliegenden Beispiel werden sowohl das erforderliche Volumenbild als auch die 2D-Durchleuchtungsbilder mit einem C-Arm-Gerät 1 erzeugt, wie es stark schematisiert in der 1 dargestellt ist. Das C-Arm-Gerät 1 umfasst in bekannter Weise einen C-Arm 2, an dem sich gegenüberliegend die Röntgenröhre 3 sowie der Röntgendetektor 4 angeordnet sind. Die erforderliche Ansteuer- und Auswerteelektronik ist in der Figur nicht dargestellt.
Der Patient 6 ist in der für den Eingriff vorgesehenen Position auf der Liege 5 des C-Arm-Gerätes 1 gelagert. Die für den Eingriff vorgesehene Einstichstelle wird durch eine röntgenabsorbierende Marke 7 auf der Patientenoberfläche markiert. Dies erfolgt im vorliegenden Beispiel durch Aufkleben einer kleinen Metallkugel (Fiducial). Die Punktionsnadel 8 ist in der 1 ebenfalls schematisch angedeutet.
Vor dem Eingriff werden durch Rotieren des C-Arms 2 um den Patienten 6 die für eine 3D-Rekonstruktion des Volumenbildes erforderlichen 2D-Bilddaten akquiriert. Aus diesen Messdaten wird das Volumenbild mit bekannten Algorithmen der Computertomographie, insbesondere der Cone Beam CT, rekonstruiert.
Das dadurch erhaltene Volumenbild wird dem Anwender anschließend an einem Monitor in einer 3D-Bilddarstellung visualisiert. Der Anwender sucht in dem Volumenbild die externe Marke 7, die als dunkler Punkt 9 in dem Bild erscheint und markiert diese Position bspw. durch einen Mausklick. In gleicher Weise wird der Zielort der Punktion bestimmt und markiert, bspw. ein Punkt im Gallengang oder im Tumor. 3 zeigt eine vereinfachte (daher zweidimensionale) Darstellung des Volumenbildes, in dem die Marke als dunkler Punkt 9 ebenso erkennbar ist, wie die beiden durch Kreuze angedeuteten, vom Anwender markierten Positionen. Aus den beiden 3D-Positionen, Einstichstelle und Zielort, wird am Rechner eine Verbindungsgerade 10 im Raum, d. h. im Koordinatensystem des Volumenbildes, berechnet. Diese Verbindungsgerade 10 ist in der 3 ebenfalls schematisch als gerade Verbindungslinie zwischen Startpunkt und Zielpunkt angedeutet.
In gleicher Weise kann der Anwender selbstverständlich auch weitere Positionen in der 3D-Bilddarstellung markieren, wie dies beispielhaft und in gleicher Weise auf ein 2D-Bild vereinfacht in der 4 dargestellt ist. In diesem Fall wird keine Gerade, sondern eine durch alle Markierungen verlaufende Verbindungslinie 11 als Führungsweg berechnet. Ein derartiger Führungsweg erfordert selbstverständlich ein geeignetes medizinisches Instrument, das sich auf einer gekrümmten Bahn steuern bzw. bewegen lässt.
Im vorliegenden Beispiel wird nun die Führung der Nadel 8 während des Eingriffes unter Röntgendurchleuchtung mit dem C-Arm-Gerät 1 kontrolliert. Hierzu werden in kurzen zeitlichen Abständen 2D-Durchleuchtungsbilder aufgezeichnet und am Monitor dargestellt. Die vorher ermittelte Raumgerade wird in die Durchleuchtungsrichtung projiziert und als graphisches Element im 2D-Durchleuchtungsbild dargestellt, wie dies in der 6 schematisch angedeutet ist. In diesem 2D-Durchleuch tungsbild der 6 sind die Punktionsnadel 8 sowie die den Führungsweg vorgebende projizierte Raumgerade als graphisches Element, im vorliegenden Beispiel als farbige Linie 13 zu erkennen. Falls sich die Nadel 8 mit der Linie 13 deckt, ist die Nadel zumindest in dieser Perspektive auf dem richtigen Weg. Weicht die Nadel von dieser Linie ab, wie im Beispiel der 6 stark übertrieben dargestellt, so kann dies der Anwender in dem dargestellten 2D-Durchleuchtungsbild erkennen und bei der weiteren Führung der Nadel 8 korrigieren. Für eine genaue Kontrolle sollte der Anwender 2D-Durchleuchtungsbilder aus unterschiedlichen Perspektiven aufnehmen, um die Kontrolle nicht nur in einer Ebene sondern auch im Raum zu haben.
Wird, wie im vorliegenden Beispiel, die Aufzeichnung des Volumenbildes unmittelbar vor dem Eingriff mit dem gleichen Gerät durchgeführt, mit dem auch der Eingriff überwacht wird, so ist keine Registrierung der 2D-Durchleuchtungsbilder mit dem 3D-Volumenbild erforderlich. Bewegt sich der Patient allerdings zwischenzeitlich, so muss eine 2D/3D-Registrierung auch in diesem Fall angewandt werden, um das Volumenbild und die nachfolgenden Durchleuchtungsbilder wieder geometrisch zur Deckung zu bringen.
Eine derartige 2D/3D-Registrierung ist auch erforderlich, wenn das Volumenbild, wie im Beispiel der 2, nicht mit dem C-Bogen-Gerät sondern mit einer anderen bildgebenden Modalität wie einem Computertomographen aufgezeichnet wurde. Auch in diesem Fall ist es vorteilhaft, bereits bei der Aufzeichnung des Volumenbildes eine Marke an der Einstichstelle anzubringen, um die spätere Markierung der Position des Startpunktes in der 3D-Bilddarstellung zu erleichtern.
In einer weiteren vorteilhaften Alternative des vorliegenden Verfahrens, die anhand der 5 i.V.m. 2 nachvollziehbar ist, wird ein Lokalisationssystem eingesetzt, mit dem die räumliche Position der Spitze der Nadel 8 während des Eingriffs kontinuierlich oder in kurzen zeitlichen Abständen bestimmt werden kann. Dieses Lokalisationssystem wird mit dem Volumenbild registriert, so dass jederzeit eine exakte Zuordnung der Koordinatensysteme des Volumenbildes und des Lokalisationssystems gewährleistet ist. Bei diesem Lokalisationssystem kann es sich um ein System handeln, bei dem an der Spitze des Instruments ein Positionssensor angebracht ist, dessen Position erfasst wird. Weiterhin kann die Lokalisation auch auf Basis von zumindest zwei unter verschiedenen Projektionsrichtungen aufgezeichneten 2D-Durchleuchtungsbildern erfolgen, aus denen die räumliche Position der Spitze des Instrumentes ermittelt wird.
In jedem Fall definieren das äußere Nadelende, d. h. die Spitze der Nadel, sowie die Einstichstelle eine weitere Raumgerade. Bei genauer Nadelführung muss im vorliegenden Beispiel die Gerade des Führungsweges eine Fortsetzung der Geraden zwischen Nadelende und Einstichpunkt sein. Nach der Ermittlung der dreidimensionalen Position der Nadelspitze erfolgt dabei ein automatischer Vergleich der Geraden. Bei einer Abweichung wird dem Anwender visuelle oder audiologische Information gegeben, wie die Richtung der Nadel zu korrigieren ist, um den Zielpunkt zu erreichen. Dies kann bspw. durch Einblenden graphischer Elemente in ein dargestelltes 2D-Durchleuchtungsbild erfolgen, bspw. durch Pfeile oder Winkel. In 6 ist hierbei beispielhaft ein Pfeil 14 angedeutet, der die Korrekturrichtung bei der Führung der Nadel 8 anzeigt. Weiterhin kann dem Anwender eine Korrekturanweisung auch durch eine Textanzeige oder Sprachausgabe, bspw. „mehr dorsal, mehr lateral, mehr cranial, mehr caudal" gegeben werden.
Die Erfassung der räumlichen Position der Nadelspitze und die automatische Detektion einer Abweichung der Nadelspitze bzw. des Nadelverlaufs vom Führungsweg kann in Kombination mit der überlagerten Darstellung des Führungsweges und der 2D-Durchleuchtungsbilder erfolgen. Es ist allerdings auch möglich, auf die überlagerte Darstellung in den 2D-Durchleuchtungsbil dern zu verzichten und lediglich die entsprechenden Korrektursignale akustisch oder optisch auszugeben.

Claims

Verfahren zur Kontrolle der Führung eines Instruments (8) bei einem Eingriff in ein Objekt (6), bei dem das Instrument (8) von einem Startpunkt am Objekt (6) an einen Zielpunkt im Objekt (6) geführt wird, mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Volumenbildes zumindest eines Objektbereiches, in dem der Eingriff erfolgt; – 3D-Bilddarstellung des Volumenbildes für einen Anwender, der in der 3D-Bilddarstellung eine Position des Startpunktes und eine Position zumindest des Zielpunktes des Eingriffs markiert; – automatische Berechnung eines Führungsweges (10, 11) für das Instrument (8) im Raum aus den markierten Positionen; – Aufzeichnen und Darstellen von 2D-Durchleuchtungsbildern des Objektbereiches während des Eingriffs, wobei der berechnete Führungsweg (10, 11) unter Berücksichtigung der Projektionsgeometrie der 2D-Durchleuchtungbilder in eine Bildebene der 2D-Durchleuchtungsbilder projiziert und in den 2D-Durchleugungsbildern graphisch visualisiert wird.
Verfahren zur Kontrolle der Führung eines Instruments (8) bei einem Eingriff in ein Objekt (6), bei dem das Instrument (8) von einem Startpunkt am Objekt (6) an einen Zielpunkt im Objekt (6) geführt wird, mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Volumenbildes zumindest eines Objektbereiches, in dem der Eingriff erfolgt; – 3D-Bilddarstellung des Volumenbildes für einen Anwender, der in der 3D-Bilddarstellung eine Position des Startpunktes und eine Position zumindest des Zielpunktes des Eingriffs markiert; – automatische Berechnung eines Führungsweges (10, 11) für das Instrument (8) im Raum aus den markierten Positionen; – wiederholte Erfassung einer momentanen Position des Instruments (8), insbesondere einer Spitze des Instruments (8), während der Durchführung des Eingriffs, wobei die ermittelte momentane Position automatisch mit dem berechneten Führungsweg (10, 11) verglichen und bei einer Abwei chung vom Führungsweg (10, 11) ein vom Anwender wahrnehmbares Signal erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Eingriffs 2D-Durchleuchtungsbilder des Objektbereiches aufgezeichnet und dargestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der berechnete Führungsweg (10, 11) unter Berücksichtigung der Projektionsgeometrie der 2D-Durchleuchtungbilder in eine Bildebene der 2D-Durchleuchtungsbilder projiziert und in den 2D-Durchleugungsbildern graphisch visualisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wiederholt eine momentane Position des Instruments (8), insbesondere einer Spitze des Instruments (8), während der Durchführung des Eingriffs erfasst wird, wobei die ermittelte momentane Position automatisch mit dem berechneten Führungsweg (10, 11) verglichen und bei einer Abweichung vom Führungsweg (10, 11) ein vom Anwender wahrnehmbares Signal erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der momentanen Position ein Lokalisationssystem mit einem Positionssensor am Instrument (8) eingesetzt und mit dem Volumenbild registriert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der momentanen Position des Instruments (8) zumindest zwei 2D-Durchleuchtungsbilder des Objektbereichs aus unterschiedlichen Perspektiven aufgezeichnet werden, aus denen die momentane Position im Raum berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (14) dem Anwender einen akustischen und/oder optischen Hinweis gibt, wie die Führung des Instrumentes (8) erfolgen muss, um den Führungsweg (10, 11) wieder einzuhalten.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Hinweis ein Einblenden ein oder mehrerer graphischer Elemente (14) in ein dargestelltes 2D-Durchleuchungsbild umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die Aufzeichnung der 2D-Durchleuchtungsbilder ein Röntgen-C-Arm-Gerät (1) eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenbild mit dem Röntgen-C-Arm-Gerät (1) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenbild mit einer bildgebenden tomographischen Modalität erzeugt und ggf. mit den 2D-Durchleuchtunsbildern registriert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Startpunkt am Objekt (6) vor der Erzeugung des Volumenbildes mit einer in dem Volumenbild identifizierbaren Marke (7) versehen wird, wobei die Marke (7) vom Anwender in der 3D-Bilddarstellung des Volumenbildes identifiziert und als Position für den Startpunkt markiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Anwender in der 3D-Bilddarstellung nur die Positionen des Startpunktes und des Zielpunktes des Eingriffs markiert und der Führungsweg (10, 11) für das Instrument als geradlinige Strecke zwischen den beiden Positionen berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Anwender in der 3D-Bilddarstellung neben den Positionen des Startpunktes und des Zielpunktes weitere Positionen für die Führung des Instrumentes (8) zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt markiert, wobei der Führungsweg (10, 11) so berechnet wird, dass er durch alle markierten Positionen verläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zur Kontrolle der Führung eines medizinischen Instruments (8) bei einem interventionellen Eingriff.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zur Kontrolle der Führung eines nadelartigen Instruments (8) bei einem interventionellen Eingriff.