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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildüberwachung während eines
minimalinvasiven Eingriffs an einem Patienten und eine zugehörige medizinische
Einrichtung.
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Auf
minimalinvasivem Wege können
heutzutage eine große
Anzahl an Untersuchungen und operativen Maßnahmen durchgeführt werden.
Dabei werden durch kleine Öffnungen,
beispielsweise ein Zugang in der Leiste, medizinische Instrumente,
beispielsweise Katheter oder Punktionsnadeln, in den Patienten eingeführt, um
in Herz, Kopf oder Abdomen Untersuchungen oder Therapien durchzuführen.
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Solche
Untersuchungen oder operativen Maßnahmen, die in der vorliegenden
Erfindung zusammenfassend als minimalinvasive Eingriffe bezeichnet
werden, erfordern eine ständige
Bildüberwachung,
da die den Eingriff durchführende
Person ständig
wissen muss, ob das Eingriffsziel schon erreicht ist, während sie
insbesondere von Hand das medizinische Instrument innerhalb des
menschlichen Körpers
lenkt. Für
die Bildüberwachung
ist es heutzutage üblich,
seitlich und etwas erhöht
neben dem Patienten oder am Kopf- oder Fußende einer Patientenliege
einen Monitor oder eine Monitorampel anzuordnen, auf der verschiedene
Darstellungen des Eingriffsbereichs, insbesondere mit einer eingeblendeten
Position des Instruments, dargestellt sind. Der manuell durchgeführte Eingriff
erfordert daher eine hohe Hand-Augen-Koordination der den Eingriff durchführenden
Person, insbesondere eines Arztes, da diese letztlich nicht direkt
sieht, was sie wirklich mit ihrer Hand tut, da ihre Augen nicht
auf dem Eingriffsbereich oder gar dem Patienten ruhen, sondern auf
dem Monitor oder der Monitorampel. Dies ist bereits von daher problematisch,
da der Blickwinkel auf den Monitor oder die Monitorampel meist verschieden
von dem tatsächlich
vor ihm liegenden Bewegungswinkel innerhalb des Patienten ist. Erforderlich ist
also eine extrem hohe Konzentration, um Bewegungs- oder Behandlungs-
bzw. Untersuchungsfehler innerhalb des Patienten möglichst
zu vermeiden.
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Medizinische
Einrichtungen, mit denen ein solcher minimalinvasiver Eingriff durchgeführt werden
kann, sind in vielfältiger
Weise bekannt. Häufig wird
die Bildüberwachung
wie auch die Positionsbestimmung anhand einer Röntgeneinrichtung, insbesondere
eines C-Arm-Geräts,
vorgenommen, da in den aufgenommenen Durchleuchtungsbildern die Spitze
des Instruments häufig
deutlich zu sehen ist. Es sind jedoch auch Anordnungen bekannt,
in denen ein Positionsbestimmungssystem mit einem zuvor aufgenommenen
dreidimensionalen Bilddatensatz, beispielsweise einem MR-Bilddatensatz,
registriert wird, so dass letztlich keinerlei aktuelle Bilddatenaufnahme
erfolgt, sondern lediglich die in Echtzeit bestimmte Position des
Instruments in die zuvor aufgenommene Anatomie des Patienten eingeblendet wird.
Selbstverständlich
sind auch Kombinationen bekannt, in denen ein zuvor aufgenommener
dreidimensionaler Bilddatensatz, aktuelle Durchleuchtungsbilder
und ein Positionsbestimmungssystem verwendet werden. Derartige medizinische
Einrichtungen und die zugehörigen
Registrierungsverfahren sind im Stand der Technik wohlbekannt und
sollen hier nicht im Detail dargelegt werden.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
medizinische Einrichtung anzugeben, die einer Person das Durchführen des
minimalinvasiven Eingriffs durch eine verbesserte Bildüberwachung
erleichtert.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Bildüberwachung
während eines
minimalinvasiven Eingriffs an einem Patienten vorgesehen, bei dem
die Bildüberwachung
mittels eines auf dem Patienten im Arbeitsbereich einer den Eingriff
durchführenden
Person angeordneten Bilddarstellungsmittels erfolgt.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Idee ist es also, das Bilddarstellungsmittel
derart anzuordnen, dass die den Eingriff durchführende Person, insbesondere
ein Arzt, gleichzeitig seine Hände,
das Instrument und den Eingriffsbereich im Blick haben kann. Damit
ist ein einfaches Mittel gegeben, dem Arzt die Durchführung von
Interventionen zu erleichtern. Eine derartige Anordnung des Bilddarstellungsmittels
auf dem Patienten im Arbeitsbereich erlaubt eine einfachere Hand-Augen-Koordination, da
die behandelnde Person gleichzeitig ihre Hände und das Instrument im Blick
hat. Auf diese Weise können
Eingriffe entspannter, schneller und weniger anstrengend durchgeführt werden.
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Dabei
ist es grundsätzlich
vorteilhaft und sinnvoll, ein leichtes und flaches Bilddarstellungsmittel
zu verwenden, das ohne große
Belastung auf dem Patienten angeordnet werden kann, den Arbeitsbereich
nicht einschränkt
und von dem neben dem Patienten befindlichen Arzt gut eingesehen
werden kann.
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Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass das Bilddarstellungsmittel auf den Patienten,
insbesondere oberhalb und/oder benachbart des Eingriffsbereichs,
aufgelegt wird. Das Bilddarstellungsmittel ist demnach zur Auflage
auf den Patienten, bzw. eine den Patienten bedeckende Patientenabdeckung
derart ausgebildet, dass sich der Eingriffsbereich, also der Teil
der Anatomie, der von dem Eingriff betroffen ist, oberhalb und/oder
benachbart befindet. Dies wird im Folgenden noch näher ausgeführt.
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Auf
dem Bilddarstellungsmittel kann eine Darstellung des Eingriffsbereichs
und/oder der Position eines zum Eingriff genutzten Instruments,
insbesondere dreidimensional und/oder in Echtzeit, gezeigt werden.
Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn das Bilddarstellungsmittel
oberhalb und/oder benachbart des Eingriffsbereichs befindlich ist,
da dann lagekorreliert zum entsprechenden Objekt im Patienten die
Anzeige erfolgen kann. Das bedeutet, dass das Bilddarstellungsmittel
in dieser vorteilhaften Ausführungsform
letztlich wie ein „Fenster” in den Patienten
hinein wirkt. Lagekorreliert im Sinne der vorliegenden Erfindung
bedeutet zum einen, dass ein Objekt, beispielsweise ein Organ, im
Patienten auf dem Bilddarstellungsmittel möglichst exakt oberhalb seiner
tatsächlichen
Position im Patienten angezeigt wird, zum anderen selbstverständlich auch
ein entsprechender seitlicher Versatz vorgesehen sein kann. Sieht
die den Eingriff durchführende
Person demnach auf das Bilddarstellungsmittel, kann sie unmittelbar
die Lage des Instruments und auch von Objekten im Patienten, wie
sie sich tatsächlich
vor ihm befindet, erkennen. Der durchführenden Person wird dadurch
eine bessere räumliche
Zuordnung der auf dem Bilddarstellungsmittel gezeigten Informationen zur
tatsächlichen
Anatomie im Eingriffsbereich geboten, die die Durchführung des
Eingriffs weiter erleichtert.
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Um
eine lagekorrelierte Darstellung zu erreichen, sollte das Bilddarstellungsmittel
mit der letztendlich angezeigten Darstellung registriert werden. Daher
kann vorgesehen sein, dass zur Registrierung des Bilddarstellungsmittels
mit einer zur Überwachung
eingesetzten Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere einer Röntgeneinrichtung,
und/oder mit einem vor dem Eingriff aufgenommenen dreidimensionalen
Bilddatensatz des Eingriffsbereiches und/oder mit einem Positionsbestimmungssystem
zur Bestimmung der Position des Instruments und/oder mit dem Patienten
zur lagekorrelierten Darstellung wenigstens ein insbesondere an
dem Bilddarstellungsmittel angeordneter Positionssensor benutzt
wird. Je nach Ausgestaltung der medizinischen Einrichtung bzw. der
Darstellung, die auf dem Bilddarstellungsmittel angezeigt werden
soll muss die Position, die insbesondere auch die Lage umfassen
kann, des Bilddarstellungsmittels direkt oder indirekt hierzu registriert werden.
So kann beispielsweise eine zur Überwachung
eingesetzte Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere eine Röntgeneinrichtung,
vorgesehen sein, deren zweidimensionale oder dreidimensionale Bilder
zur Darstellung des Eingriffsbereichs und auch des Instruments dienen
kann, so dass aufgrund einer Registrierung die Lage der aufgenommenen
Elemente bezüglich
des Bilddar stellungsmittels bekannt wäre. Natürlich kann auch eine Registrierung
mit anderen Komponenten oder Bilddatensätzen wie beschrieben erfolgen.
Dabei ist davon auszugehen, dass wenn mehrere Quellen in die Erzeugung
einer Darstellung eingehen, beispielsweise ein dreidimensionaler
Bilddatensatz und/oder Durchleuchtungsbilder und/oder ein Positionsbestimmungssystem,
diese auf die im Stand der Technik bereits ausführlich bekannten Arten ebenso
miteinander registriert sind oder werden. Durch ein solches Registrierungsverfahren
kann auch die Registrierung des Bilddarstellungsmittels direkt oder
indirekt mit der Darstellung erfolgen.
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Grundlage
für diese
Registrierung können nun
erfindungsgemäß ein oder
mehrere Positionssensoren sein. Ein solcher Positionssensor, der
beispielsweise alle sechs Positionsfreiheitsgrade, also Raumpositionen
und Orientierung/Lage, liefern kann, kann beispielsweise ein elektromagnetischer,
insbesondere an dem Bilddarstellungsmittel angeordneter Positionssensor
sein, wobei auch andere Arten von Positionssensoren denkbar sind.
In einer anderen Ausgestaltung kann auch eine Videokamera als Positionssensor
dienen, wenn aus den aufgenommenen Bilddaten die Position und die
Lage der Bilddarstellungsmittels ermittelt werden kann. Ist eine
Röntgeneinrichtung
vorgesehen, so können
an dem insbesondere dann röntgentransparent
ausgebildeten Bilddarstellungsmittel auch Röntgenmarker vorgesehen werden,
die eine Positions- und Lagebestimmung erlauben, insbesondere auch
dreidimensional, wenn Durchleuchtungsbilder aus verschiedenen Winkeln
aufgenommen werden.
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Wie
bereits erwähnt,
kann die Darstellung beliebig angepasst oder gewählt werden. Allgemein gesagt
kann vorgesehen sein, dass auf den Bilddarstellungsmittel ein insbesondere
vor dem Eingriff aufgenommener dreidimensionaler Bilddatensatz und/oder
gegebenenfalls dem dreidimensionalen Bilddatensatz überlagert
ein zweidimensionales, insbesondere das Instrument zeigendes Durchleuchtungsbild
und/oder gegebenenfalls in den Bilddatensatz und/oder das Durchleuchtungsbild
ortsgenau ein geblendeten Position des Instruments dargestellt werden.
Es ist also denkbar, einen dreidimensionalen Bilddatensatz darzustellen,
dem dann ein zweidimensionales Durchleuchtungsbild, das insbesondere das
Instrument zeigen kann, überlagert
wird. Genauso gut ist es möglich,
ein zweidimensionales Durchleuchtungsbild anzuzeigen, in das ortsgenau
die Position des Instruments eingeblendet wird. Beliebige Möglichkeiten
sind denkbar.
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Insbesondere
bei lagekorrelierter Darstellung schlägt eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung
der Erfindung vor, dass der Blickwinkel der den Eingriff durchführenden
Person auf das Bilddarstellungsmittel, insbesondere durch Ermittlung
der Kopfposition und/oder Eye-Tracking, ermittelt und die Darstellung
unter Berücksichtigung
des ermittelten Blickwinkels angepasst wird. Das bedeutet letztlich, dass
nicht nur eine zweidimensionale lagekorrelierte Darstellung auf
dem Patienten erfolgt, sondern dass abhängig vom Blickwinkel der den
Eingriff durchführenden
Person auf das Bilddarstellungsmittel, wobei hierbei der dreidimensionale
Blickwinkel verwendet werden kann, die Darstellung so angepasst
wird, dass ein Objekt im Inneren des Patienten für den Betrachter an dem Ort
erscheint, an dem er es sehen würde,
wenn er es in dem Patienten auch ohne Hilfsmittel erkennen könnte. Es
wird also eine Art dreidimensionaler Effekt erzeugt und das Konzept
des „Fensters” in den
Patienten noch weiter ausgebaut. So wird der den Eingriff durchführenden
Person die Arbeit noch weiter erleichtert. Insbesondere sei an dieser
Stelle darauf hingewiesen, dass auf diese Weise auch bei seitlich
versetzt angeordnetem Bilddarstellungsmittel eine anatomisch korrekte
Darstellung erzielt werden kann.
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Die
Kopfposition kann dabei beispielsweise mittels einer Kamera relativ
zum Patienten bestimmt werden. Auch Eye-Tracking-Systeme sind im Stand der Technik
bereits weitgehend bekannt, wobei beispielsweise von der durchführenden
Person aufzusetzende Brillen verwendet werden können. In einer konkreten Ausgestaltung
kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Kopfposition und anhand
wenigstens eines Positionssensors die Lage des Bilddarstellungsmittels
ermittelt wird, aus der Lage und der Kopfposition der Blickwinkel
bestimmt wird, ein Korrekturwinkel zwischen der Bilddarstellungsmittelnormalen
und dem Blickwinkel ermittelt wird und anhand des Korrekturwinkels
die Bilddarstellung angepasst wird, insbesondere um den Korrekturwinkel
gedreht wird.
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Um
auf dem Patienten angeordnet, insbesondere aufgelegt, sein zu können, ohne
dass die Gefahr eines Abrutschens oder Verrückens des Bilddarstellungsmittels
besteht, sind im Rahmen der Erfindung verschiedene Ausgestaltungen
des Bilddarstellungsmittels denkbar. So kann vorgesehen sein, dass
sich wenigstens die Unterseite des Bilddarstellungsmittels wenigstens
abschnittweise der Geometrie des Patienten im Auflagebereich anpasst.
Dazu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass an der Unterseite
des insbesondere flachen Bilddarstellungsmittels ein Formanpassungsmittel
vorgesehen ist, beispielsweise eine mit einer weichen Substanz, insbesondere
einem Gel, gefüllte
Hülle,
die sich dann unmittelbar bei Auflegen an die Patientengeometrie anpasst.
Ein solches an der Unterseite des Bilddarstellungsmittels angeordnetes
Formanpassungskissen kann selbstverständlich auch mit anderen, in
ihrer Form anpassungsfähigen
Materialien gefüllt
sein, beispielsweise Kügelchen
oder Federn.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann jedoch auch vorgesehen
sein, dass das gesamte Bilddarstellungsmittel flexibel ist, insbesondere
als Bilddarstellungsmittel ein flexibler Bildschirm, insbesondere
elektronisches Papier, verwendet wird. Elektronisches Papier, insbesondere
zur Verwendung als elektronische Zeitung oder dergleichen, wurde
bereits mehrmals vorgeschlagen und eignet sich hervorragend zur
Auflage auf einen Patienten. Werden Positionssensoren verwendet,
ist es ab einer bestimmten Größe des Bildschirms
sinnvoll, mehrere Positionssensoren an dem Bildschirm anzuordnen. Bei
einer solchen flexiblen Ausgestaltung des Bilddarstellungsmittels wird
insbesondere auch die Raumausnutzung verbessert und abstehende Kanten
oder dergleichen treten nicht mehr auf.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann auch vorgesehen sein, dass das auf einer Patientenabdeckung angeordnete
Bilddarstellungsmittel mittels eines Befestigungsmittels dort ortsfest
befestigt wird. Das Befestigungsmittel kann dabei beispielsweise
ein Klebemittel oder auch eine Klettverbindung sein, die ebenso
eine recht sichere Anbringung ermöglicht.
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Um
die Darstellung weiter zu verbessern, kann als Bilddarstellungsmittel
ein dreidimensionaler und/oder holografischer Bildschirm verwendet
werden. Dreidimensionale Bildschirme sind bereits vorgeschlagen
worden und erhöhen
noch weiter den mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen „Fenster-Effekt”. Aber
auch holografische Projektionen erlauben eine dreidimensionale Darstellung,
so dass durch die zusätzliche
Information in der dritten Raumrichtung bei beiden hier genannten
Ausgestaltungen eine weitere Verbesserung der Arbeitsbedingungen der
den Eingriff durchführenden
Person erreicht wird.
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Wie
bereits erwähnt,
kann zur Aufnahme von insbesondere die Position eines zum Eingriff
genutzten Instruments anzeigenden Bildern eine Röntgeneinrichtung, insbesondere
eine C-Arm-Einrichtung, verwendet
werden. Dann ist es besonders sinnvoll, wenn ein röntgentransparentes
Bilddarstellungsmittel verwendet wird, welches dann insbesondere
im Strahlengang angeordnet werden kann. Wird ein nicht-röntgentransparentes
Bilddarstellungsmittel verwendet, sollte bei einer solchen Ausgestaltung das
Bilddarstellungsmittel im Arbeitsbereich möglichst nahe an dem Eingriffsbereich
angeordnet werden, ohne im Strahlengang angeordnet zu sein. Nichtsdestotrotz
ist es auch bei einer solchen nicht röntgentransparenten Ausgestaltung
auf die im Vorangehenden beschriebenen Arten durchaus möglich, eine
lagekorrelierte Darstellung, insbesondere abhängig vom Blickwinkel, zu erreichen.
Vorteilhafter ist es jedoch, wenn ein röntgentransparentes Bilddarstellungsmittel verwendet
wird, das ohne Rücksicht auf
den Strahlengang auf dem Patienten angeordnet werden kann.
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Zudem
kann ein von einer sterilen und/oder sterilisierbaren Umhüllung umgebenes
Bilddarstellungsmittel verwendet werden. Damit wird auch den hygienischen
Anforderungen während
eines solchen minimalinvasiven Eingriffs hinreichend Rechnung getragen.
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Neben
dem Verfahren betrifft die Erfindung auch eine medizinische Einrichtung
zur Durchführung
eines minimalinvasiven Eingriffs an einem Patienten, umfassend ein
Instrument zur Durchführung des
Eingriffs, insbesondere einen Katheter und/oder eine Punktionsnadel,
und ein Mittel zur Erzeugung einer das Instrument relativ zur Anatomie
des Patienten zeigenden Darstellung, welches sich dadurch auszeichnet,
dass es ein auf dem Patienten anordenbares, sich wenigstens mit
seiner Unterseite wenigstens abschnittweise der Geometrie des Patienten
im Auflagebereich anpassendes Bilddarstellungsmittels zum Anzeigen
der Darstellung umfasst. Die sich hieraus ergebenden Vorteile, insbesondere
eine verbesserte Hand-Augen-Koordination
für die
den Eingriff durchführende
Person, wurden bereits oben ausführlich
dargestellt. Sämtliche
bezüglich
des erfindungsgemäßen Verfahrens
dargestellten Ausgestaltungen sind auch auf die medizinische Einrichtung übertragbar.
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So
kann mit besonderem Vorteil vorgesehen sein, dass die medizinische
Einrichtung zur Anzeige der Darstellung lagekorreliert zur im Wesentlichen unterhalb
und/oder benachbart angeordneten Anatomie des Patienten ausgebildet
ist. Auf diese Weise wirkt das Bilddarstellungsmittel als eine Art „Fenster” zum Inneren
des Patienten, wo der Eingriff in dem Eingriffsbereich stattfindet.
Damit wird der den Eingriff durchführenden Person eine bessere
räumliche Zuordnung
und somit eine weitere Vereinfachung der Durchführung des minimalinvasiven
Eingriffs ermöglicht.
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Bei
einer solchen lagekorrelierten Darstellung kann zweckmäßigerweise
wenigstens ein insbesondere an dem Bilddarstellungsmittel angeordneter Positionssensor
zur Bestimmung der Lage des Bilddarstellungsmittels vorgesehen sein.
Unter Verwendung eines solchen Positionssensors ist es möglich, die
Darstellung direkt oder indirekt mit dem Bilddarstellungsmittel
zu registrieren, wobei ein aus dem Stand der Technik bekanntes Registrierungsverfahren
verwendet werden kann.
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Zudem
kann die medizinische Einrichtung Mittel zur Ermittlung des Blickwinkels
einer den Eingriff durchführenden
Person, insbesondere umfassend eine Einrichtung zur Bestimmung der
Kopfposition der den Eingriff durchführenden Person und/oder ein
Eye-Tracking-System, umfassen. Damit ist es, wie oben bereits beschrieben,
möglich,
die lagekorrelierte Darstellung dahingehend zu optimieren, dass ein
Objekt im Inneren des Patienten für den Betrachter tatsächlich dort
erscheint, wo er es sehen würde, würde er es
unmittelbar betrachten können.
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In
weiterer Ausgestaltung der medizinischen Einrichtung kann vorgesehen
sein, dass das Bilddarstellungsmittel ein flexibler Bildschirm,
insbesondere elektronische Papier, ist. Dieses kann sich besonders einfach
an die Oberfläche
des Patienten anpassen, nimmt wenig Raum in Anspruch und vermeidet
vorstehende Ecken und Kanten.
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Das
Bilddarstellungsmittel kann ein dreidimensionaler und/oder holografischer
Bildschirm sein. Damit kann der den Eingriff durchführenden
Person auf einfache Weise auch eine Information bezüglich der
dritten Dimension übermittelt
werden.
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Wenn
die medizinische Einrichtung eine Röntgeneinrichtung, insbesondere
eine C-Arm-Einrichtung, umfasst, kann das Bilddarstellungsmittel zur
Anordnung im Strahlengang vorteilhafterweise röntgentransparent ausgebildet
sein.
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Um
die hygienischen Anforderungen zu erfüllen, kann vorgesehen sein,
dass das Bilddarstellungsmittel von einer sterilen und/oder sterilisierbaren
Umhüllung
umgeben ist. Um das Bilddarstellungsmittel ortsfest zu halten, kann
es zudem ein mit der Oberfläche
oder einem entsprechenden Befestigungsmittel einer Patientenabdeckung
zusammenwirkendes Befestigungsmittel umfassen. Dabei kann es sich
beispielsweise um ein Klebemittel und/oder eine Klettverbindung
handeln.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand
der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Einrichtung,
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2 ein
im Rahmen der Erfindung verwendbares Bilddarstellungsmittel,
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3 ein
weiteres im Rahmen der Erfindung verwendbares Bilddarstellungsmittel,
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4 eine
Darstellung zur Erläuterung
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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5 eine
Skizze zur Bestimmung des Blickwinkels, und
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6 ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Einrichtung.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße medizinische
Einrichtung 1. Sie soll der Durchführung eines minimalinvasiven
Eingriffs, beispielsweise einer Katheterbehandlung im Herzen oder
eine Punktion der Leber, dienen. Dafür ist zunächst eine auf einem Sockel 2 angeordnete
Patientenliege 3 vorgesehen, auf der ein Patient 4 zur
Durchführung
des Eingriffs platziert werden kann. Der Eingriff selber wird mit
einem bei 5 angedeuteten medizinischen Instrument, beispielsweise
einem Katheter oder einer Punktionsnadel, durchgeführt. Das
Instru ment 5 wird während des
Eingriffs über
eine kleine Öffnung,
die sich beispielsweise seitlich in der Leistengegend befinden kann,
in den Patienten 4 eingeführt, so dass es die den Eingriff
durchführende
Person nicht mehr unmittelbar wahrnehmen kann. Daher ist bei der
erfindungsgemäßen Einrichtung 1 eine
Bildüberwachung vorgesehen.
Diese wird vorliegend durch eine Röntgeneinrichtung 6 umfassend
einen C-Arm 7 mit einer Strahlungsquelle 8 und
einem Detektor 9 ermöglicht, da
das Instrument 5 in den aufgenommenen zweidimensionalen
Durchleuchtungsbildern sichtbar ist. Da dort jedoch, weil eine Bildaufnahme
und Darstellung in Echtzeit vorgesehen ist, lediglich zweidimensionale
Durchleuchtungsbilder entstehen, die die Anatomie nicht sonderlich
genau zeigen, ist zusätzlich
vorgesehen, zur Erzeugung einer Darstellung die zweidimensionalen
Durchleuchtungsbilder mit einem in einer Steuereinrichtung 10 gespeicherten
dreidimensionalen, vorab aufgenommenen Bilddatensatz 11 zu überlagern,
der entsprechend mit der Röntgeneinrichtung 6 registriert
ist.
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Zur
Bildüberwachung
wird in der Steuereinrichtung 10, die demnach auch als
Mittel zur Erzeugung einer das Instrument relativ zu Anatomie des Patienten
zeigenden Darstellung dient, eine Darstellung durch Überlagerung
der zweidimensionalen Durchleuchtungsbilder mit dem dreidimensionalen Bilddatensatz 11 erzeugt
und soll nun einer den Eingriff durchführenden Person zur Anzeige
gebracht werden. Dies geschah bislang üblicherweise über eine
Monitorampel 12 mit mehreren Monitoren 13, was
jedoch aufgrund der unterschiedlichen Blickrichtung bzw. Orientierung
und aufgrund der Tatsache, dass die Person ihre Hände nicht
sehen kann, ein hohes Zuordnungsvermögen und eine sehr gute Hand-Auge-Koordination
erforderte.
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Um
dies zu verbessern, ist bei der erfindungsgemäßen Einrichtung 1 ein
auf dem Patienten anordenbares, sich wenigstens mit seiner Unterseite wenigstens
abschnittweise der Geometrie des Patienten 4 im Auflagebereich
anpassendes Bilddarstellungsmittel 14 vorgesehen, das in
der vorliegenden Darstel lung bereits auf den Patienten 4 im
Arbeitsbereich oberhalb des Eingriffsbereichs 15 aufgelegt
ist. Das Bilddarstellungsmittel 14, das vorliegend als
ein flacher Bildschirm 16 ausgebildet ist, ist dabei röntgentransparent
ausgestaltet und kann demnach im Strahlengang der Röntgeneinrichtung 6 angeordnet werden.
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Dabei
ist die medizinische Einrichtung dazu ausgebildet, die Darstellung
lagekorreliert zur unterhalb und/oder benachbart angeordneten Anatomie des
Patienten 4 auf dem Bilddarstellungsmittel anzuzeigen.
Dazu ist es zunächst
nötig,
das Buddarstellungsmittel 14 mit der Darstellung zu registrieren. Dies
geschieht vorliegend durch in das Bilddarstellungsmittel eingesetzte
Röntgenmarker 17,
die in den Durchleuchtungsbildern der Röntgeneinrichtung 6 detektiert
werden und somit auf bekannte Weise eine Registrierung ermöglichen.
Alternativ oder zusätzlich ist
es auch denkbar, wenigstens einen bei 18 angedeuteten Positionssensor
an oder in dem Bilddarstellungsmittel 14 anzuordnen, beispielsweise
einen elektromagnetischen Positionssensor, mit dem die Lage, also
Position und Orientierung, des Bilddarstellungsmittels 14 bestimmt
werden kann. Diese Messwerte dienen dann zur direkten oder indirekten
Registrierung des Bilddarstellungsmittels mit der Darstellung.
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Der
Bildschirm 16 wirkt also letztendlich als eine Art „Fenster” in den
Patienten, da Objekte innerhalb des Patienten 4 dort angezeigt
werden können, wo
sie sich auch tatsächlich
im Patienten 4 befinden. Um diese Ausgestaltung noch zu
verbessern, umfasst die medizinische Einrichtung 1 auch
noch eine Einrichtung 19 zur Bestimmung der Kopfposition
einer den Eingriff durchführenden
Person. Mittels deren Daten und den Informationen über die
Lage des Bilddarstellungsmittels 14 kann der Blickwinkel
der Person auf das Bilddarstellungsmittel 14 bestimmt werden
und die lagekorrelierte Darstellung so angepasst werden, dass der
Betrachter die Objekte im Patienten 4, also insbesondere
Organe und das Instrument 5, dort sieht, wo er sich wahrnehmen
würde, wenn
er sie unmittelbar sehen könn te.
Dies wird im Folgenden noch bezüglich 5 näher erläutert.
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Beispiele
für im
Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbare Bilddarstellungsmittel 14 sind
in den 2 und 3 dargestellt. 2 zeigt die
Seitenansicht eines als flacher und leichter Bildschirm 16 ausgebildeten
Bilddarstellungsmittels 14, an dessen Unterseite ein mit
einem Gel 20 gefülltes Kissen 21 mit
einer Hülle 22 vorgesehen
ist, das sich bei Auflegen des Bilddarstellungsmittels 14 auf
den Patienten 4 aufgrund der Verformbarkeit des Gels 20 automatisch
dessen Geometrie anpasst und so eine stabile Lagerung ermöglicht.
Zusätzlich
sind an der Unterseite des Kissens 21 Befestigungsmittel 23 angeordnet,
die ein Verrutschen des Bilddarstellungsmittels 14 auf
dem Patienten 4 vermeiden sollen. Dabei kann es sich beispielsweise
um mit der Oberfläche
einer Patientenabdeckung zusammenwirkende Klebemittel oder eine
mit einer entsprechenden Klettverbindung einer Patientenabdeckung
zusammenwirkende Klettverbindung handeln. Wie bei 24 weiter angedeutet
ist das Bilddarstellungsmittel 14 ferner von einer sterilisierbaren
Umhüllung
umgeben, die eine leichte und hygienische Säuberung des Bilddarstellungsmittels
erlaubt.
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Der
Bildschirm 16 kann insbesondere ein dreidimensionaler und/oder
holografischer Bildschirm sein, der auch eine Darstellung von Informationen über die
dritte Dimension auf einfache Weise erlaubt.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform
eines Bilddarstellungsmittels 14, das hier als ein flexibler,
flacher und leichter Bildschirm 16' ausgebildet ist, konkret als elektronisches
Papier 25. Das Bilddarstellungsmittel 14 passt
sich also vollständig
der Geometrie des Patienten 4 an. Auch der flexible Bildschirm 16' ist von einer
sterilisierbaren Umhüllung 24 umgeben
und weist Befestigungsmittel 23 auf.
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Zur
Bildüberwachung
bei dem minimalinvasivem Eingriff, also der Untersuchung oder der
operativen Maßnahmen,
wird nun zu nächst
das Bilddarstellungsmittel 14, 14' im Arbeitsbereich auf dem Patienten 4,
idealerweise oberhalb des Eingriffsbereichs 15, platziert.
Während
des Eingriffs kann dann die den Eingriff durchführende Person, insbesondere ein
Arzt, dort auf intuitive und eingängige Weise die angezeigte
Darstellung in eine entsprechende Reaktion bei der manuellen Führung des
Instruments ihrerseits umsetzen. Dabei fällt ihm die räumliche
Zuordnung durch die lagekorrelierte Darstellung leicht und er hat
seine Hände
gleichzeitig immer im Blick.
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Eine
mögliche
Darstellung auf dem auf dem Patienten 4 angeordneten Bilddarstellungsmittel 14 ist
in 4 dargestellt, wobei der Patient abstrahiert gezeichnet
ist. Erkennbar ist die lagekorrelierte Darstellung der Anatomie 26 des
Patienten 4 und des Instruments 5. Im vorliegenden
Beispiel wurde die Position des Instruments 5 aus Röntgenaufnahmen
der Röntgeneinrichtung 6 bestimmt
und über
die entsprechende Registrierung in den dreidimensionalen Bilddatensatz 11 eingefügt. Welches
Objekt 5, 26 wo dargestellt werden muss, ergibt
sich aus der oben bereits beschriebenen Registrierung des Bilddarstellungsmittels 14' mit der Darstellung,
so dass letztendlich die den Eingriff durchführende Person das Objekt 5 und
die Anatomie 26 dort erblickt, wo sie sie sehen würde, würde sie
sie unmittelbar sehen können.
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Die
hier gezeigte Darstellungsform ist natürlich nicht beschränkt. So
ist es genauso gut möglich, beispielsweise
eine Überlagerung
von zweidimensionalen Durchleuchtungsbildern und des Bilddatensatzes 11 anzuzeigen.
Ebenso ist es denkbar, nur die Durchleuchtungsbilder darzustellen.
Auch Daten eines Positionsbestimmungssystems für das Instrument 5 können berücksichtigt
werden. Jegliche sinnvollen Kombinationen sind denkbar.
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5 zeigt,
wie der Blickwinkel einer den Eingriff durchführenden Person ermittelt und
verwendet werden kann. Angedeutet ist wiederum der Patient 4 mit
dem darauf angeordneten Bilddarstellungsmittel 14' sowie die die
Untersuchung durch führende Person 27.
Auf dem Bildschirm 16 wird gerade ein dreidimensionaler
Bilddatensatz 11 dargestellt. Die Koordinatensysteme 29 deuten
an, dass die angedeutete Röntgeneinrichtung 6,
das Bilddarstellungsmittel 14' und die Einrichtung 19 zur
Bestimmung der Position 30 des Kopfes 31 der den
Eingriff durchführenden
Person 27 miteinander registriert sind.
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Ist
dann der Mittelpunkt 32 des Bildschirms 16' sowie die Position 30 des
Kopfes 31 bekannt, so kann eine sie verbindende Strecke 33 bestimmt
werden. Ebenso bekannt ist die Bildschirmnormale 34, in deren
Richtung der dreidimensionale Bilddatensatz 11 normalerweise
dargestellt wird. Der Winkel zwischen der Strecke 33 und
der Bildschirmnormalen 34 ist der Korrekturwinkel 35.
Um diesen Korrekturwinkel 35 wird nun der dreidimensionale
Bilddatensatz 11 auf dem Bildschirm 16' gedreht, um
aus der Blickrichtung der Person 27 einen anatomisch korrekten, also
lagekorrelierten Eindruck zu erhalten.
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6 zeigt
schließlich
eine zweite Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Einrichtung 1', wobei gleiche
Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Hier
ist nun keine Röntgeneinrichtung
vorgesehen, sondern stattdessen ein elektromagnetisches Positionsbestimmungssystem 36,
das mit dem dreidimensionalen Bilddatensatz 11 registriert
ist oder wird und die die Raumposition und Orientierung des Instruments 5 innerhalb
des Eingriffsbereichs 15 bestimmen kann.
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Die
Ausgestaltung und Funktionsweise des Bilddarstellungsmittels 14 wurde
bereits im Vorangegangenen ausführlich
diskutiert. Diese Ausführungen lassen
sich entsprechend auf das hiesige Ausführungsbeispiel übertragen.