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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zur Intervention an einem Patientenkörper mit
Bewegungskompensation sowie ein Verfahren zur Kompensation von Bewegungen
eines Patientenkörpers
während
eines Eingriffs durch eine beispielsweise automatisiert ablaufende
Interventionsvorrichtung.
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Im
Stand der Technik ist eine wachsende Anzahl medizinischer Interventionen
bekannt, bei denen mit Hilfe automatischer oder halbautomatischer Vorrichtungen
medizinische Interventionen im diagnostischen oder therapeutischen
Bereich durchgeführt
werden. Typische Anwendungsbereiche sind mikroinvasive chirurgische
Eingriffe, Bestrahlungen von Tumoren oder Punktionen zur Biopsie
oder Ultraschall-Erfassung vorbestimmter Bereiche des Körpers. Bei
einer vollautomatischen Interventions-Vorrichtung erfolgt die gesamte
Intervention computergesteuert unter Zugrundelegung von vorab bestimmten
Daten über
den Patientenkörper,
teilweise auch mit in Echtzeit-Darstellung
durchgeführten
bildgebenden Verfahren. Bei halbautomatischen Verfahren führt ein
Mensch die Intervention durch, wobei er sich jedoch gerade im bildgebenden
Bereich auf gewonnene Informationen stützt und lediglich indirekt,
das heißt über die
Interventions-Vorrichtung den Eingriff vornimmt. Ein typisches Beispiel
für letztere
Vorgehensweise findet sich in der videokontrollierten Kleinst-Gefäß-Chirurgie,
die mittels spezieller Manipulatoren und Video-Mikroskopen durchgeführt wird.
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Bei
zahlreichen solcher medizinischer Interventionen wird zuerst eine
Aufnahme des Patienten erstellt, aus der ein dreidimensionaler Datensatz bzw.
ein Modell berechnet wird, der den Teil des Körpers beschreibt, an dem der
Eingriff vorgenommen werden soll. Anschließend wird die Intervention,
wie beispielsweise eine Punktion, eine Drainage, eine Ablation oder
eine Bestrahlung auf der Basis dieses ermittelten Datensatzes vorgenommen.
Jedoch stellt sich das Problem, dass sich aufgrund von Herzschlag,
Atmung, Peristaltik oder unwillkürlichen
oder willkürlichen
Bewegungen des Patienten das Interventionsgebiet sowohl an der Oberfläche als
auch im Inneren des Patientenkörpers
ständig
verändert,
wodurch es von den vorab aufgenommenen Daten und dem berechneten
Modell des Patientenkörpers
abweicht. Dies führt
zu Ungenauigkeiten bei der Intervention oder macht sie sogar unmöglich.
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Es
existieren im Stand der Technik verschiedene Ansätze, diese Bewegungen zu kompensieren. Dazu
können
beispielsweise Markierungen auf dem Körper des Patienten befestigt
werden, deren Lage im Raum genau verfolgt wird. Daraus kann unter
bestimmten Modellannahmen näherungsweise
berechnet werden, wie sich die Lage des Interventionsgebietes verändert. Dabei
steigt die Genauigkeit mit der Anzahl der Markierungen. Allerdings
steigen dann auch der Aufwand und die Komplexität des Systems, die Mühe bei der
Anbringung der Markierungen und deren Einlesen etc.
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Alternativ
können
Sensoren direkt in ein zu behandelndes Organ implantiert werden,
welche Bewegungen mitmachen und durch ihre externe Erkennung mittels
geeigneter bildgebender Verfahren eine Kompensation dieser Bewegungen
ermöglichen. Auch
dieses Verfahren ist aufwendig und mit zusätzlichen Risiken für den Patienten
behaftet.
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Die
US 5,098,426 A offenbart
ein System zur Durchführung
von chirurgischen Eingriffen durch Laser am Auge. Der Operateur
kann den Vorgang mittels eines chirurgischen Mikroskops steuern,
welches ein Videobild auf einen Videoschirm wirft. Dieser ist bevorzugt
in mehrere Abschnitte aufgeteilt, wobei in einem Abschnitt das Videobild
angezeigt wird, und in anderen Abschnitten genaue Querschnitts-
und Draufsichten, welche die genaue Position wiedergeben. Diese
zusätzlichen
Ansichten können
durch Moiré-Interferometrie erzeugt
werden, indem ein sogenanntes Ronchi-Muster auf die Oberfläche des Gewebes
projiziert wird, und die Projektion mit einer Kamera beobachtet
wird, um die notwendigen Informationen zur Konturermittlung der
Oberfläche
zu erhalten. Das System kann auch ein Tracking-System enthalten,
um Bewegungen des Gewebes während des
chirurgischen Eingriffs zu folgen.
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Aus
der
US 2004/0002641
A1 ist ein System und Verfahren zur Zuordnung von anatomischen
Patienteninformationen zwischen verschiedenen medizinischen Maschinen
bei der Strahlungstherapie bekannt. Insbesondere geht es um die
genaue Positionierung eines Patienten in der Maschine, um die Position
des Patienten in der Bestrahlungsmaschine beispielsweise exakt so
auszurichten wie in der diagnostischen Maschine. Hierzu kann ein
Laser-Scanning-System verwendet werden, bei dem Laserlicht auf eine
Oberfläche
des Patienten trifft. Dadurch wird eine zweidimensionale oder dreidimensionale
Oberflächendarstellung
des Patienten erhalten.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ansatz zum Erkennen
und Berechnen von Bewegungen eines Patientenkörpers und zur Kompensation
dieser Patientenbewegungen während
eines Eingriffs am Patientenkörper
aufzuzeigen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Anordnung gemäß Anspruch
1 und das Verfahren gemäß Anspruch
8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Details und Merkmale der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
basiert auf dem Prinzip, eine Bildaufnahme eines auf den Patientenkörper projizierten
Musters vermittels einer Triangulation in ein dreidimensionales
Modell des Patientenkörpers
umzuwandeln und durch Vergleich aufeinander folgender Modelle und
Bestimmen von Abweichungen zwischen den Modellen Bewegungen festzustellen
und entsprechend zu kompensieren. Dabei ist das Muster ein Raster,
welches zusätzliche Zeichen
aufweist, beispielsweise Buchstaben oder Zahlenkombinationen, die
eine Identifikation einzelner Elemente innerhalb des Rasters aufgrund
einer dann erfolgenden optischen Zeichenerkennung ermöglichen.
Dies ist besonders vorteilhaft, da bei der Erfidung eine Verwechslung
von gleichartigen Elementen des Rasters (z. B. gleichartigen Quadraten eines
Gitters) durch die zusätzlichen
Zeichen unmöglich
ist.
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Unter
einer Intervention bzw. einem Eingriff ist hierbei das Spektrum
der bereits oben beschriebenen Eingriffe zu verstehen, seien diese
therapeutischer oder diagnostischer Natur. Unter einer Beleuchtungseinrichtung
ist jegliche ein Lichtbild werfende Einrichtung zu verstehen, die
in der Lage ist, ein vorbestimmtes Muster anhand einer Vorlage (Diapositiv,
Schablone, LCD-Panel bei einem Datenprojektor) gerichtet zu erzeugen.
Die Wellenlänge
des Lichts könnte
auch außerhalb
des sichtbaren Spektralbereichs liegen, z. B. im Infrarotbereich.
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Ein
Patientenkörper
ist ein Körper,
der einer Therapie oder Diagnose unterzogen werden soll. Der Patient
kann ein beliebiges Tier sein, beispielsweise ein Wirbeltier wie
ein Vogel, ein Reptil oder ein Säuger;
z. B. ein Mensch oder ein Nutz- oder Haustier.
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Unter
einer optischen Erfassungsvorrichtung ist jegliche optische Vorrichtung
zu verstehen, die ein Bild in elektronischer Weise aufzeichnen kann,
beispielsweise eine Videokamera oder eine digitale Standbildkamera.
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Die
Recheneinheit berechnet ein dreidimensionales Modell unter Zugrundelegung
einer zweidimensionalen Abbildung, einem vorbekannten Aufbau des
Musters und den Positionen von Beleuchtungseinrichtung und Erfassungsvorrichtung
relativ zum Patientenkörper.
Die Berechnung erfolgt mit Hilfe einer so genannten Triangulation,
die aus dem Bereich der Vermessungstechnik bekannt ist. Das Verfahren soll
nachfolgend kurz erläutert
werden.
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Man
stelle sich den denkbar einfachsten Fall einer planen Fläche vor,
die von einer senkrecht dazu ausgerichteten Beleuchtungseinrichtung
mit einem Muster beleuchtet wird, sowie eine Kamera, die an praktisch
derselben Position wie die Beleuchtungseinrichtung angebracht ist.
Das von der Kamera erfasste Muster entspricht dann exakt dem projizierten Muster
auf der Fläche.
Es gibt keine Verzerrungen, die durch eine schräge Betrachtung oder Projektion entstehen
würden
und keinerlei Abweichungen aufgrund eines Höhenprofils der Fläche. Wird
die Kamera seitlich bewegt und nunmehr unter einem Winkel auf die
Fläche
gerichtet, so wird ein entsprechend verzerrtes, das heißt in der
Tiefe gestauchtes und nach hinten perspektivisch zulaufendes Muster
erfasst. Aus der Änderung
des Musters kann nun mit Hilfe eines geeigneten, Fachleuten bekannten
Algorithmus der Winkel bestimmt werden, unter dem die gemusterte
Fläche
relativ zur Kamera oder einem beliebigen anderen Bezugssystem steht
und kann zusätzlich
unter Auswertung des projizierten Musters ebenfalls die Lage jedes
einzelnen Punktes auf der Fläche
berechnet werden. Das für
die Bildauswertung zuständige
Programm muss dabei mittels einer Form von Mustererkennung in der
Lage sein, anhand des vorgegebenen Musters eine eindeutige Zuordnung
eines beliebigen Punktes auf der beleuchteten Fläche zu einer Stelle des Musters
vorzunehmen. Zu diesem Zweck muss das Muster so beschaffen sein, dass
es eine solche eindeutige Zuordnung gestattet. Wenn anstelle einer
Fläche
eine dreidimensionale Oberfläche
verwendet wird, ergeben sich für
das von der Kamera aufgezeichnete Bild weitere lokale Verzerrungen
in Abhängigkeit
von der Krümmung
und Winkelung der Oberfläche
an jedem Punkt. So wird eine Steigung auf der Oberfläche dazu
führen,
dass das projizierte Muster im Bereich der Steigung „gestreckt” wird,
da das Muster über
die Flanke der Steigung verteilt wird: Entsprechend dem Aufnahmewinkel
der Aufzeichnungsvorrichtung wird dann das Muster auf dieser Steigung
auch entsprechend gestreckt aufgezeichnet. Aus dem Maß der Streckung kann
die Steigung berechnet werden und damit die Wölbung der Oberfläche in diesem
Bereich.
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Durch
das Auftreten von abschüssigen
Steigungen auf der kamerabgewandten Seite einer Wölbung können Teile
des projizierten Musters ganz aus dem Sichtbereich der Aufzeichnungsvorrichtung kommen
und fehlen mithin bei der Auswertung der Aufzeichnung. Der verwendete
Algorithmus und die Art des eingesetzten Musters müssen robust
genug sein, um einen solchen fehlenden Teil des Musters berücksichtigen
zu können.
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Die
Recheneinheit dient weiterhin zur Ermittlung von Bewegungen des
Patientenkörpers
durch einen Differenzvergleich zwischen Modellen zu unterschiedlichen
Zeitpunkten, beispielsweise mit aus unmittelbar aufeinander folgenden
Abbildungen berechneten Modellen oder mit in größerem Zeitabstand berechneten
Modellen.
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Schließlich gehört zum erfindungsgemäßen System
eine Kompensationseinheit zur Kompensation der Bewegungen durch
Nachführen
der Interventionsvorrichtung. Hierfür steht ein breites Spektrum an
Implementierungsmöglichkeiten
zur Verfügung, das
von einer einfachen Bilddarstellung des Körpers in Relation zu einem
Instrument (beispielsweise Sonde) der Interventionsvorrichtung und
in Relation zum sich bewegenden Körper bis zur vollautomatischen, mit
Stellgliedern erfolgenden Nachführung
der in der Interventionsvorrichtung verwendeten Instrumente oder
der gesamten Interventionsvorrichtung in einem beweglichen Rahmen
oder vergleichbarem.
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So
ist es vorstellbar, dass bei video-unterstützter mikroinvasiver Chirurgie
ein Komposit-Bild erzeugt wird, bei dem der Chirurg kein tatsächliches Videobild
mehr sieht, sondern durch eine binokulare Betrachtungsbrille eine
dreidimensionale, künstlich erzeugte
Darstellung des Operationsfeldes mit den ebenfalls künstlich
eingeblendeten Instrumenten, deren relative Position zum künstlich
erzeugten 3D-Modell des Operationsgebietes durch die Kompensationseinrichtung
elektronisch mittels Bildverarbeitung nachgeführt wird, so dass der Chirurg über Lageveränderungen
des zu behandelnden Körperteils
relativ zum Instrument sofort informiert ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das projizierte Muster ein farbcodiertes Muster. Hierbei ist
das Muster in Streifen oder andere Formen von eng beieinander liegenden
Flächen
unterteilt, wobei sich berührende
Streifen bzw. Flächen
in ihren Farben jeweils so unterscheiden, dass eine eindeutige Zuordnung
von Streifen zur Position innerhalb des Musters aufgrund der Anordnung
der Streifen oder Flächen
innerhalb des gesamten projizierten Musters möglich ist.
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Vorzugsweise
handelt es sich bei der Farbcodierung um eine so genannte redundante
Codierung. Das Verfahren der so genannten farbcodierten Triangulation,
das als ein Schritt der vorliegenden Erfindung verwendet wird, findet
sich in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 102 32 690 A1 . Das dort
beschriebene Verfahren der Codierung des Farbmusters, insbesondere
seine Unterteilung in Codewörter, beispielsweise
solche Codewörter,
die eine nicht-triviale Hamming-Distanz aufweisen (> 1) sowie spezifische
Beispiele für
Farbwert-Zuordnungen zur Vermeidung von Fehlerkennungen, wie sie
in den Absätzen
0011 bis 0019 sowie 0028 bis 0039 der genannten deutschen Offenlegungsschrift
DE 102 32 690 A1 beschrieben
sind, können
für die
Offenbarung dieses Aspektes der vorliegenden Erfindung maßgeblich sein.
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Kurz
zusammengefasst, bedient sich das Verfahren der farbcodierten Triangulation
einer Abfolge von Streifen unterschiedlicher Farben, die so ausgewählt sind,
dass sie eine möglichst
gute Unterscheidbarkeit haben, indem für jeden Farbstreifen, der im
RGB-Modell drei Farbkanäle
aufweist, lediglich zwei Kanäle
auf entweder Maximal- oder Minimalwert gesetzt werden, und die Streifen
in ihrer nebeneinander liegenden Abfolge so angeordnet sind, dass
sich Codewörter
von Farbstreifen, beispielsweise vier Farbstreifen, ergeben, wobei
sie zueinander so angeordnet sind, dass die Codewörter überlappend
werden.
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Erfindungsgemäß kann zusätzlich vorgesehen
sein, dass die Farben des farbcodierten Musters so ausgewählt sind,
dass durch die Eigenfärbung
des Patientenkörpers
verursachte Farbveränderung
des Musters keine Auswirkungen auf die Erkennung haben. Patientenkörper sind
im Allgemeinen nicht farbneutral. Vielmehr haben Menschen eine zwischen Rosa
und Dunkelbraun reichende Palette an Hautfarben, bei nicht-menschlichen
Patienten mit Behaarung ist die Farbauswahl sogar noch größer. Je
nach Ausgestaltung des Farbmusters könnte es daher aufgrund der Änderungen
des an der Oberfläche
des Patientenkörpers
reflektierten Musterlichts zu Problemen bei der Mustererkennung kommen.
Die zitierte Offenlegungsschrift stellt hierfür Verfahren bereit, mit denen
dieses Problem überwunden
werden soll. Jedoch kann durch eine geeignete Auswahl an Farben auch
ohne Verwendung eines entsprechenden in der zitierten Offenlegungsschrift
beschriebenen Verfahrens die Mustererkennung verbessert werden,
indem gerade solche Farben ausgewählt werden, die bei der gegebenen
Oberflächenfarbe
des Patientenkörpers
möglichst
unverfälscht
zurückgeworfen
werden.
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Alternativ
oder zusätzlich
zum Farbmuster kann das Muster auch ein raster-codiertes Muster sein,
bei dem lediglich ein Licht-Raster gegenüber einem nicht-belichteten
Rest des projizierten Bildes verwendet wird. Eine Erfassung der
Position kann in diesem Fall dadurch erfolgen, dass sämtliche
Elemente des Rasters, beispielsweise alle vertikalen und horizontalen
Linien erfasst werden und Punkte auf der zu vermessenden Patientenkörper-Oberfläche nach
Abzählen
der Linien im Raster bestimmt werden können. Erfindungsgemäß sind in
das Raster auch eindeutige Zeichen, beispielsweise Buchstaben oder
Zahlenkombinationen eingearbeitet, die eine Identifikation einzelner
Elemente (z. B. Quadrate) innerhalb des Rasters aufgrund der Buchstabenkombination
und einer dann erfolgenden optischen Zeichenerkennung ermöglichen.
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Die
Beleuchtungseinrichtung kann beispielsweise ein Diaprojektor sein,
wobei das projizierte Muster sich auf einem Diapositiv im Diaprojektor
befindet. Das Muster ist exakt ausgemessen und seine Koordinaten,
beispielsweise Art und Abstände
der Streifen oder Dimensionierung des Rasters liegen in entsprechend
codierter Weise als Daten der Berechnungseinheit vor. Alternativ
kann die Beleuchtungseinrichtung auch ein Datenprojektor (Beamer)
sein, der mit das Muster wiedergebenden Bildinformationen betrieben
wird. Durch diese Option ist es möglich, beispielsweise die Recheneinheit
zusätzlich auch
als Steuereinheit für
den Datenprojektor zu verwenden, so dass auch verschiedene Muster
entweder je nach Bedarf bei unterschiedlichen Patienten (unterschiedlichen
Tierarten) oder in einer zeitlichen Abfolge verwendet werden können, um
die jeweiligen Ergebnisse der Berechnungen möglichst exakt werden zu lassen.
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Vorzugsweise
kann mehr als eine optische Erfassungsvorrichtung, beispielsweise
zwei optische Erfassungsvorrichtungen verwendet werden, die auf gegenüberliegenden
Seiten des Patientenkörpers angeordnet
sind. Durch diese Anordnung wird es möglich, eine mehr oder weniger
vollständige
Rundum-Beobachtung des Patientenkörpers vorzunehmen, was die
Genauigkeit der Ergebnisse weiter verbessern kann.
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In
einem weiteren Aspekt ist die Erfindung gerichtet auf ein Verfahren
gemäß Anspruch
8.
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Alles
bezüglich
des Systems Gesagte gilt auch für
das erfindungsgemäße Verfahren
und umgekehrt, so dass wechselweise Bezug genommen wird.
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Vorzugsweise
ist das auf den Patientenkörper
projizierte Muster ein farbcodiertes Muster, wobei die Farbcodierung
eine redundante Codierung sein kann und die farbcodierten Muster
so ausgewählt sein
können,
dass durch die Eigenfärbung
des Patientenkörpers
verursachte Farbveränderung
des Musters keine Auswirkungen auf die Erkennung haben. Ansonsten
wird auf die Ausführungen
zur Anwendung des bereits bekannten Verfahrens der farbcodierten
Triangulation verwiesen. Das Muster kann ebenfalls ein Raster sein,
das zudem zusätzliche
Zeichen aufweisen kann. Die Bewegung des Patientenkörpers kann
eine Lageveränderung
und/oder eine Formveränderung
innerhalb des Körpers
sein. Dementsprechend können
die Lageänderungen
der inneren Organe und/oder der äußeren Topologie
als Verschiebungen längs
von Körperachsen,
als Drehungen um Körperachsen
und/oder als komplexe Formveränderungen
berechnet werden, je nachdem, welche dieser Lageänderungen für den vorgenommenen Eingriff
von besonderer Relevanz sind oder je nach zur Verfügung stehender
Rechenleistung zur Durchführung
des Verfahrens, bzw. in der Recheneinheit des erfindungsgemäßen Systems.
Körperachsen
können
die bekannten Körperachsen
durch den Schwerpunkt sein, können
jedoch auch beliebig anders liegende Achsen durch den Körper sein.
Das gleiche gilt für
die Drehungen, die entweder um die bekannten Körperachsen, die sich beispielsweise aus
der Spiegel-Symmetrie oder dem Schwerpunkt des Körpers ableiten lassen, aber
auch beliebige andere Achsen sein. Komplexe Formveränderungen sind
solche, bei denen Bewegungen in mehr als einer Achse gleichzeitig
berechnet und mit entsprechenden komplexen Bewegungsvektoren oder ähnlichem für Punkte
innerhalb des dreidimensionalen Modells ausgedrückt werden.
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Die
Bewegung kann sich grundsätzlich
auf eine äußere Topologie
des Patientenkörpers
beziehen, das heißt
es werden lediglich die äußeren und direkt
berechneten Formveränderungen
des Körpers berücksichtigt.
Dies kann beispielsweise bei äußerlichen
Eingriffen wie Hautabtragungen oder anderen oberflächlichen
Verfahren nützlich
sein. Die Bewegung kann sich jedoch auch auf Lageänderungen
innerer Organe des Patientenkörpers beziehen,
insbesondere wenn der vorzunehmende Eingriff nicht auf der Außenseite
des Patientenkörpers,
sondern in seinem Inneren, das heißt an inneren Organen wie z.
B. Darm, Herz, Lunge, Leber, Knochen oder Muskeln stattfindet. Hierbei
wird es bevorzugt, dass zur Berechnung der Lageänderungen innerer Organe ein zuvor
mittels bildgebender Verfahren angefertigtes dreidimensionales Modell
des Patientenkörpers
mitverwendet wird. Dieses dreidimensionale Modell kann beispielsweise
mittels einer Computer-Tomographie zumindest von dem Teil des Patientenkörpers angefertigt
werden, an dem der Eingriff vorgenommen wird. Er liefert ein genaues
dreidimensionales Modell des Patientenkörperbereichs zu einem bestimmten
Zeitpunkt und kann damit als Basis für räumliche Änderungen durch innere oder äußere Bewegungen
des Patientenkörpers
dienen. Vorzugsweise wird die Kompensation durch Übermittlung
von Koordinaten-Änderungen
vorbestimmter Punkte des Modells an eine Interventionsvorrichtung
weitergegeben. Die Interventionsvorrichtung kann dann diese Koordinaten-Änderungen
für eigene
kompensatorische Bewegungen verwenden. Alternativ ist es auch möglich, dass
eine Einheit vorgesehen werden kann, welche eine Interventionsvorrichtung
unmittelbar ansteuern kann. Um Bewegungen des Patientenkörpers so
schnell berücksichtigen
zu können,
dass eine Kompensation der Bewegung so schnell möglich ist, dass der vorzunehmende
Eingriff am Patienten nicht beeinträchtigt wird oder scheitert,
wird es bevorzugt, dass mehr als fünf Modelle und Bewegungen pro
Sekunde berechnet werden, vorzugsweise mehr als 10, besonders bevorzugt
mehr als 20.
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Schließlich ist
die Erfindung ebenfalls gerichtet auf eine Verwendung von durch
periodische Ausmessung der Körperoberfläche eines
Tiers erhaltenen Topologie-Daten zur Berechnung von Lageänderungen
von inneren Organen des Tieres anhand eines vorab bestimmten dreidimensionalen
Modells des Tiers in einer Standard-Position.
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Ein
Tier kann hier ein beliebiges Tier, beispielsweise ein Säuger wie
ein Mensch, ein Vogel etc. sein, das innere Organe aufweist, die
sich bei Bewegungen des Tieres in ihrer Lage ändern. Ausgehend von einem
dreidimensionalen Modell, das in einer beliebig definierten Standardposition
des Tieres vorab ermittelt wird, zielt das Verfahren darauf ab, von
Veränderungen
der Körperoberfläche auf
Veränderungen
der inneren Organe zu schließen.
Vorzugsweise werden die Topologie-Daten dabei in einem Verfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet.
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Nachfolgend
soll die Erfindung anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden,
wobei auf die beigefügte 1 Bezug
genommen wird, in der ein erfindungsgemäßes System mit einem zu untersuchenden
Patienten dargestellt ist.
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Der
Patient 1 liegt hierbei auf einer Lagerungsvorrichtung 2 und
soll von einem Interventionssystem 3 mit Hilfe eines Instruments 4 behandelt
werden. Auf den Patienten 1 soll nun erfindungsgemäß mit Hilfe
einer Beleuchtungseinrichtung 5 ein Farbmuster 6,
beispielsweise ein farbcodiertes Muster, projiziert werden, das
auf den beispielhaft herausgegriffenen Punkten 7 auf der
Patientenoberfläche
auftrifft. Die von dort reflektierten Lichtstrahlen 8 werden mit
Hilfe einer oder mehrerer Kameras 9 orts- und winkelaufgelöst aufgezeichnet.
Eine Recheneinheit 10 ermittelt aus den von den Kameras
aufgezeichneten Abbildungen die dreidimensionalen Daten der Topografie
des Patienten und übermittelt
das sich ergebende Modell an das Interventionssystem 3,
welches dadurch seine Zielkoordinaten korrigieren kann. Die Kompensationsvorrichtung
kann im Interventionssystem 3 oder in der Recheneinheit 10 vorgesehen
sein.
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Beleuchtungseinrichtung
und Kamera können
wahlweise stationär
oder beweglich installiert sein. Die Bilder sollen beispielsweise
mit einer Bildfrequenz von 10 Bildern pro Sekunde aufgenommen werden,
damit auch schnellere Bewegungen des Patienten wirkungsvoll kompensiert
werden können.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
und dem erfindungsgemäßen System
kann die Kompensation von Patientenbewegungen jeglicher Art wesentlich
verbessert werden. Da die genaue Kenntnis der Topologie des Patienten
erst eine gute Berechnung der Bewegung innerer Organe ermöglicht,
werden hier ein Verfahren und Realisierungsmöglichkeiten aufgezeigt, diese
mit hoher Genauigkeit zu bestimmen.
