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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung einer mehrere Arbeitsschritte umfassenden Intervention an einem Patienten.
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Zur Herstellung der Gesundheit eines Patienten sind verschiedene medizinische Maßnahmen bzw. Interventionen erforderlich. Eine derartige medizinische Maßnahme stellt beispielsweise die korrekte Fixierung eines Implantats im Körper eines Patienten dar. Um eine qualitativ optimale Versorgung des Patienten zu gewährleisten, wird für eine solche medizinische Maßnahme häufig ein Operationsplan erstellt, anhand dessen diese effizient durchgeführt werden kann. Ein derartiger Operationsplan enthält Planungsdaten über beispielsweise alle wichtigen Implantate und Werkzeuge bzw. Instrumente, auch über Materialien etc., die für die medizinische Maßnahme erforderlich sind.
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Änderungen, die während einer Intervention in dem erstellten Operationsplan auftreten bzw. nötig werden, können bisher nicht berücksichtigt werden. Das heißt, dass beim Auftreten von Änderungen der vorher ausgearbeitete Operationsplan mit seinen Planungsdaten nicht mehr oder nur noch als grobe Vorlage verwendet werden kann. Zwar bieten die heutigen eingesetzten Planungssysteme teilweise die Möglichkeit, einen Operationsplan manuell aufgrund von sich ergebenden Änderungen an neue Gegebenheiten anzupassen. Dies ist jedoch sehr komplex und insbesondere unter Operationsbedingungen nur bedingt möglich.
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Weiterhin sind die zur Erstellung des Operationsplans eingesetzten Planungssysteme häufig nicht mit anderen, zur Durchführung der medizinischen Maßnahme erforderlichen Systemen, wie etwa Bildgebungssystemen oder Navigationssystemen, gekoppelt. Daher müssen Planungsdaten manuell vom Planungssystem in die medizinischen Systeme übertragen werden. Dies bedeutet, dass nach einer Änderung des Operationsplans durch ein dazu geeignetes System immer ein erneuter manueller Datenaustausch mit den medizinischen Systemen stattfinden muss oder Daten manuell in diesen Systemen direkt geändert werden müssen. Dadurch wird der Ablauf einer medizinischen Maßnahme unterbrochen, was schließlich zu einer unerwünschten Verlängerung der Dauer der Maßnahme führt.
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Somit ergeben sich Probleme während der Durchführung der medizinischen Maßnahme, wenn also die tatsächlichen Gegebenheiten von den in der Planung berücksichtigten abweichen. Weiterhin ist in diesem Fall auch die Dokumentation der erfolgten medizinischen Maßnahme erschwert, da hierzu die Planungsdaten aus dem Operationsplan nicht mehr herangezogen werden können.
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Aus der
EP 1 571 581 A1 ist ein Verfahren zur Unterstützung einer mehrere Arbeitsschritte umfassenden Intervention an einem Patienten bekannt. Es wird vor Beginn der Intervention ein Planungsdaten umfassender, zum Erreichen eines festgelegten Interventionsziels dienender Operationsplan erstellt, wobei die Planungsdaten auch Modelle von während der Intervention zu verwendenden Implantaten enthalten. Nach Durchführung der Planung und während der Durchführung der Operation erfolgt eine iterative Positionskontrolle des Implantats, die unter Zuhilfenahme einer Recheneinheit durchgeführt wird.
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In der
DE 43 04 571 A1 wird ein Verfahren zur Planung und Kontrolle eines chirurgischen Eingriffs offenbart, bei dem während einer OP ein Soll-/Ist-Abgleich bzgl. Geometriedaten durchgeführt werden kann.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Unterstützung einer mehrere Arbeitsschritte umfassenden Intervention an einem Patienten anzugeben.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Unterstützung einer mehrere Arbeitsschritte umfassenden Intervention an einem Patienten gemäß Patentanspruch 1. Demnach umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
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Vor Beginn der medizinischen Maßnahme wird ein Planungsdaten enthaltender Operationsplan erstellt, der zur Erreichung eines festgelegten Interventionsziels dient. Dieser enthält wie bisher alle Angaben wie beispielsweise die einzusetzenden Materialien, die für die Durchführung der medizinischen Maßnahme erforderlich sind, oder Geometriedaten bezüglich der gewünschten Lage beispielsweise eines in einen Knochen einzubringenden Implantats. Hierzu enthält der Operationsplan auch Modelle, in der Regel 3D-Modelle, der während der Intervention zu verwendenden Implantate und/oder Werkzeuge.
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In einem nächsten Schritt werden von einer Recheneinheit während der Durchführung der Maßnahme, also bereits unter Operationsbedingungen, automatisch oder semi-automatisch die mit den jeweiligen Planungsdaten korrespondierenden tatsächlichen Interventionsdaten erfasst. Dies geschieht auf Basis der Modelle bzw. Modelldaten unter Verwendung einer Bildregistrierung dieser Daten mit Röntgenbildern der realen Intervention. Im Falle von 3D-Implantatdaten und 2D-Röntgenprojektionsbildern ist hierbei dann z.B. eine 2D/3D-Registrierung zur Bildfusion von 3D-Implantatdaten und 2D-Röntgenprojektionsbildern nötig.
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Dies bedeutet, dass während der medizinischen Maßnahme ein automatischer Abgleich zwischen den vorher erstellten Planungsdaten und den damit einhergehenden tatsächlichen Interventionsdaten erfolgt. Sind die Planungs- bzw. Interventionsdaten z.B. Geometriedaten bezüglich der Lage eines Implantats, wird also die geplante Lage mit der tatsächlichen Lage verglichen.
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Bei einer Abweichung der Interventionsdaten von den jeweiligen korrespondierenden Planungsdaten löst die Recheneinheit eine mit der Abweichung verbundene Maßnahme aus.
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Als Interventionsdaten werden z.B. geometrische Informationen eines während der Maßnahme in einen Patienten einzubringenden Objekts, wie beispielsweise eines Implantats erfasst. Derartige Informationen können die Lage, Orientierung oder Größe des verwendeten Implantats sein.
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Der Operationsplan wird also mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ständig auf seine Übereinstimmung mit der tatsächlichen Intervention hin überprüft. Eine manuelle Kontrolle durch medizinisches Personal entfällt. Bei einer Abweichung wird außerdem gleich automatisch eine adäquate Maßnahme ergriffen.
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Erfindungsgemäß werden als Maßnahme in Abhängigkeit der tatsächlichen Interventionsdaten Planungsdaten für nachfolgende Arbeitsschritte derart erzeugt, dass mit diesen das Interventionsziel weiterhin bzw. trotz der Abweichung vom ursprünglichen Plan erreichbar ist.
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Häufig umfasst der Operationsplan mehrere Arbeitsschritte, wie beispielsweise die Positionierung eines Implantats, dessen Fixierung an Knochenfragmenten und schließlich die Wundschließung. Bei der genannten Ausgestaltung des Verfahrens werden während der Durchführung der medizinischen Maßnahme in Abhängigkeit der durch die Interventionsdaten ersetzten Planungsdaten des aktuell durchgeführten Arbeitsschrittes auch die Planungsdaten der nachfolgenden Arbeitsschritte an die jeweiligen Operationsdaten angepasst. Beispielsweise werden in einem Arbeitsschritt die Lageinformation über ein Implantat enthaltenden Planungsdaten durch abweichende Interventionsdaten ersetzt, da ein Implantat in einer von der Planung abweichenden Lage im Körper eines Patienten positioniert werden musste. Dadurch ergeben sich nun neue Umstände bezüglich dessen Fixierung. Beispielsweise müssen auf Grund dieser Änderung längere Schrauben zur Verriegelung verwendet werden. Diese Änderung, die folglich einen folgenden Arbeitsschritt betrifft, wird nun automatisch berücksichtigt, indem im Operationsplan in dem betreffenden Arbeitsschritt die Verwendung der längeren Schraube bereits vorausgeplant wird.
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Wenn sich beispielsweise geometrische Informationen, wie etwa die Lage eines Implantats im Körper eines Patienten ändern, kann das medizinische Personal auf Grund der Tatsache, dass im Operationsplan auch die folgenden Arbeitsschritte an die sich ändernde Geometrie angepasst werden auch anhand dieser geänderten Folgeschritte beurteilen, wie die optimale Lage des Implantats aussieht.
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Somit ist auch bei einem komplexen Verlauf einer Operation gewährleistet, dass auch die weiteren Arbeitsschritte, die von einem vorherigen Arbeitsschritt abhängen, immer an die tatsächlichen Gegebenheiten angepasst werden.
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In einer Ausführungsform werden im Operationsplan die Planungsdaten durch die Interventionsdaten ersetzt. Interventionsdaten sind also mit anderen Worten die tatsächlich umgesetzten, aktuellen Planungsdaten. Dies bedeutet wiederum, dass der Operationsplan den tatsächlichen Gegebenheiten angepasst wird. Es werden also die obsolet gewordenen Planungsdaten durch die tatsächlichen, aktuell gültigen Interventionsdaten ersetzt.
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Somit wird der Operationsplan ständig den tatsächlichen Gegebenheiten angepasst, es werden aber die ursprünglichen Planungsdaten nicht vollständig verworfen. Lediglich die Planungsdaten, die nicht mehr mit den tatsächlichen Interventionsdaten übereinstimmen, werden ersetzt, während die übrigen Planungsdaten erhalten bleiben. Der Operationsplan wird also an die konkret auftretenden Zustände adaptiert. Somit muss das medizinische Personal keine manuellen Aktualisierungen der jeweiligen Operationspläne vornehmen, sondern kann sich auf die Durchführung der medizinischen Maßnahme konzentrieren.
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Durch die Anpassung des Operationsplans an die aktuellen Gegebenheiten entspricht dieser gleichzeitig einem Durchführungsprotokoll der medizinischen Maßnahme, welches somit für eine automatische Dokumentation des tatsächlichen Ablaufs der medizinischen Maßnahme dient.
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In einer anderen Ausführungsform wird als Maßnahme dem Interventionspersonal eine Warnung bezüglich der Abweichung angezeigt. Die Abweichung kann so nicht unbemerkt bleiben. Das Personal kann entsprechend sofort reagieren. Auch Behandlungsfehler durch z.B. falsches Einsetzen eines Implantats oder falsche Befestigung desselben sind so vermieden.
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In einer bevorzugten Variante werden die Planungsdaten der nachfolgenden Arbeitsschritte durch die erzeugten Planungsdaten automatisch ersetzt. Dadurch, dass diese Anpassung während der Durchführung der medizinischen Maßnahme unter Operationsbedingungen automatisch erfolgt, wird eine gesteigerte und flexiblere Versorgungqualität bei gleicher Genauigkeit und gleichzeitig vermindertem Zeitaufwand erreicht. Das medizinische Personal kann somit anhand der automatisch sich ändernden Operationspläne die medizinische Maßnahme zielgerichtet und verzugslos weiterführen.
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In einer anderen Variante erzeugt die Recheneinheit mehrere alternative Vorschläge, z.B. verschiedene Sätze von Planungsdaten für nachfolgende Arbeitsschritte, die jeweils zum Erreichen des Interventionszieles geeignet sind und die Vorschläge dem Interventionspersonal zur Auswahl anzeigt.
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Dem Operateur obliegt es dann immer noch, einen für ihn - z.B. gemäß seiner Erfahrung oder seiner bevorzugten Arbeitsweise - geeigneten Satz, also eine entsprechende Abfolge im Operationsplan zu wählen.
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In einer anderen Verfahrensvariante ermittelt die Recheneinheit die Maßnahme unter Rückgriff auf ein Expertensystem. So ist sichergestellt, dass z.B. mit der Korrektur des Operationsplanes immer die optimale Patientenversorgung gewährleistet ist, da der Operationsplan nach bestem Expertenwissen angepasst wird. Auch unerwartete Operationsverläufe können so bestmöglich korrigiert bzw. weitergeführt werden.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erzeugt die Recheneinheit Bilddaten eines während der Maßnahme in einen Patienten einzubringenden Objekts mittels eines Bildgebungsgerätes, wie beispielsweise eines Röntgengerätes. Die Interventionsdaten werden dann anhand der Bilddaten ermittelt. Diese Interventionsdaten in Form von Bilddaten können z.B. auf einfache Weise mit den Planungsdaten verglichen werden.
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Als Bilddaten werden z.B. mindestens zwei 2D-Bilder des Objekts aus verschiedenen Blickrichtungen erzeugt. Wenn nun im System die Geometrie des Objekts bekannt ist, kann dann mit Hilfe der 2D-Bilder die Projektionsgeometrie des Bildgebungsgerätes ermittelt werden.
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Dazu wird nach Anfertigung der mindestens zwei 2D-Bilder des Objekts ein bereits vorhandenes Modell mit Geometrieinformationen des Objekts in die 2D-Bilder eingepasst, wodurch dann die Projektionsgeometrie des Bildgebungsgerätes ermittelt wird. Somit ist die Lage des Objekts in einem zum Bildgebungsgerät zugeordneten Bezugssystem bekannt. Diese Lageinformation kann dann bei der Ausrichtung weiterer bei der Durchführung der medizinischen Maßnahme verwendeter Komponenten benutzt werden. Beispielsweise kann ein Werkzeug, wie etwa ein Bohrer oder auch das Bildgebungsgerät selbst in einer gewünschten Blickrichtung in Bezug auf das Objekt positioniert werden.
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In einer weiteren Variante ermittelt die Recheneinheit als Maßnahme anhand der Planungsdaten den Operationsplan betreffende Bildgebungsparameter für eine Bildgebung vom Patienten. So kann eine für den aktuellen Verlauf der Intervention stets optimale Bildgebung gewährleistet werden. Bei jedem aufgenommenen Bild ist dann sofort die gewünschte Bildinformation sichbar. Doppelaufnahmen bzw. „Try and Error“-Aufnahmen, die mit einer hohen Strahlenbelastung einhergehen, sind so vermieden.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen.
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Es zeigen:
- 1 einen auf einem OP-Tisch gelagerten Patienten vor Durchführung einer medizinischen Maßnahme,
- 2 einen Operationsplan,
- 3 ein Implantat in seiner geplanten Lage,
- 4 ein Implantat in seiner tatsächlichen Lage.
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In 1 ist eine Situation dargestellt, in der sich ein Patient 2 vor der Durchführung einer medizinischen Maßnahme auf einem OP-Tisch 4 befindet. Die medizinische Maßnahme umfasst als Interventionsziel 5 in diesem Fall eine Positionierung und Fixierung eines Objekts in Form eines Implantats 6 im Körper des Patienten 2, das in 1 vor Durchführung der Maßnahme auf dem OP-Tisch 4 angeordnet ist. Weiterhin ist in 1 ein Bildgebungsgerät 8 dargestellt, mit dessen Hilfe Bilddaten 9 in Form von z.B. 2D-Röntgenbildern des Patienten 2 angefertigt werden können.
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Um eine effiziente Durchführung der medizinischen Maßnahme zu gewährleisten, wird vor dieser ein vorläufiger Operationsplan 10 erstellt, wie er beispielhaft in 2 dargestellt ist. Der vorläufige Operationsplan 10 enthält nun mehrere Arbeitsschritte 12, 12a-c. In Arbeitsschritt 12 wird zunächst die Freilegung der betreffenden Körperregion des Patienten 2 geplant, während in Arbeitsschritt 12a zunächst die Positionierung, in Arbeitsschritt 12b die Fixierung des Implantats im Oberschenkelknochen mittels Schrauben beschrieben ist und in Schritt 12c das Schließen der Wunde enthalten ist. Jedem Arbeitsschritt 12,12a,12b,12c sind mehrere Planungsdaten 14 zugeordnet, die jeweils Informationen beispielsweise über die geometrischen Daten oder über die verwendeten Arbeitsmaterialien und benötigten Hilfsmittel in Form von Modellen (15) dieser Objekte enthalten. So enthält Arbeitsschritt 12a Planungsdaten 14a mit Geometrieinformationen über das Implantat 6, Planungsdaten 14b über die geplante Lage des Implantats 6 im Körper des Patienten und Planungsdaten 14c über verwendete Hilfsmittel zur Positionierung des Implantats 6.
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In 3 ist nun eine Situation dargestellt, wie sie der präoperativen Planung hinsichtlich der Arbeitsschritte 12a und 12b in Bezug auf die Positionierung und Fixierung des Implantats 6 im Körper des Patienten 2 entspricht. Es sind hierbei zwei Knochenfragmente 16,16a sowie das Implantat 6 dargestellt. Das Implantat 6 ist dabei zwischen den Knochenfragmenten 16,16a angeordnet, wobei diese Lageinformation in den Planungsdaten 14b enthalten ist. Weiterhin enthält das Implantat 6 vier Bohrungen 18,18a,18b,18c, in die jeweils zur Fixierung des Implantats 6 an den Knochenfragmenten 16,16a nicht dargestellte Schrauben eingebracht werden können. Derartige Geometrieinformationen über das Implantat sind in den Planungsdaten 14a enthalten. Die Planung sieht nunmehr im gezeigten Beispiel vor, dass zur Fixierung des Implantats 6 an den Knochenfragmenten 16, 16a jeweils eine Schraube in die dargestellte Bohrung 18a und 18b eingebracht werden soll, während die Bohrungen 18 und 18c unbenutzt bleiben. Derartige Informationen enthalten die Arbeitsschritt 12b zugeordneten Planungsdaten 14.
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Während der Durchführung der Intervention am Patienten 2 werden anhand des Operationsplans 10 mit den jeweiligen Planungsdaten 14 korrespondierende tatsächliche Interventionsdaten 20 von einer Recheneinheit 22 erfasst. Im gezeigten Beispiel werden hierzu mittels des Bildgebungsgerätes 8 als Operationsdaten 20 Bilddaten 9 des Patienten 2 und somit des in diesen eingebrachten Implantats 6 erzeugt.
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In 4 ist nun die tatsächliche Situation der Knochenfragmente 16,16a sowie die tatsächliche Lage des Implantats 6 nach dessen Einbringung in den Patienten 2 dargestellt. Diese entsprechende Lage kann den mittels des Bildgebungsgerätes 8 erzeugten Bilddaten 9, die hierbei als Interventionsdaten 20 dienen, entnommen werden. Wie in 4 zu erkennen ist, weicht aus anatomischen Gründen die Lage des Implantats 6 von der ursprünglich geplanten Lage ab. Somit stimmen die tatsächlichen Interventionsdaten 20 mit den Planungsdaten 14b hinsichtlich der Lage des Implantats 6 nicht mehr überein. Da die Operationsdaten 20 also von den korrespondierenden Planungsdaten 14b abweichen, werden wie in 1 gezeigt, im Operationsplan 10 die Planungsdaten 14b durch die korrespondierenden Operationsdaten 20 ersetzt. Dies stellt eine Maßnahme 24 dar, die von der Recheneinheit 22 automatisch durchgeführt wird. Eine alternative Maßnahme 24 wäre die Ausgabe einer Meldung 26 in Form einer Warnung „Lageabweichung“ an das nicht dargestellte medizinische Personal.
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Während der Durchführung des Arbeitsschrittes 12a und der Änderung der Planungsdaten 14b werden auf Grund dieser Änderung auch die Planungsdaten 14 in dem auf den Arbeitsschritt 12a folgenden Arbeitsschritt 12b geändert, so dass ein geänderter Arbeitsschritt 12d mit neuen, an die aktuelle Situation angepassten Planungsdaten 14 entsteht, der in 1 gestrichelt eingezeichnet ist. In diesen Planungsdaten ist dann die Information enthalten, dass auf Grund der geänderten Lage des Implantats 6 dessen Fixierung nicht mehr mittels der Bohrung 18b erfolgen kann, sondern nun mittels der Bohrungen 18a und 18c erfolgen muss. Da die Bohrung 18c im Vergleich zur Bohrung 18b einen abweichenden Durchmesser hat, werden auch die Planungsdaten 14 bezüglich der verwendeten Schrauben geändert, so dass das medizinische Personal eine Information enthält, dass eine Schraube mit angepasstem Durchmesser verwendet werden muss.
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Alternativ können dem medizinischen Personal auch mehrere alternative Vorschläge 28a-c für eine bessere Implantatlage bzw. für eine entlang der tatsächlichen Situation adaptierten Versorgung mit einer geänderten Implantatgeometrie unterbreitet werden.
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Die Planungsdaten 14 in Arbeitsschritt 12c hingegen werden nicht geändert, da die Wundverschließung sich auf Grund der in den Arbeitsschritten 12a und 12d enthaltenen aktuellen Planungsdaten 14 wie ursprünglich geplant durchgeführt wird.
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In einer alternativen Ausführungsform ermittelt die Recheneinheit 22 die Planungsdaten 14, 14a-c mit Hilfe eines Expertensystems 30.
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In einer weiteren alternativen Ausführungsform ermittelt die Recheneinheit 22 als Maßnahme 24 Bildgebungsparameter 32 für das Bildgebungsgerät 8. Diese Bildgebungsparameter 32 sind dann z.B. eine veränderte Position der Röntgenröhre, um die Bohrung 18c anstelle der Bohrung 18b abzubilden, da nun in diese eine Schraube einzuführen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Patient
- 4
- OP-Tisch
- 5
- Interventionsziel
- 6
- Implantat
- 8
- Bildgebungsgerät
- 9
- Bilddaten
- 10
- Operationsplan
- 12, 12a-d
- Arbeitsschritt
- 14, 14a-c
- Planungsdaten
- 15
- Modell
- 16,16a
- Knochenfragment
- 18,18a-c
- Bohrung
- 20
- Interventionsdaten
- 22
- Recheneinheit
- 24
- Maßnahme
- 26
- Meldung
- 28a-c
- Vorschlag
- 30
- Expertensystem
- 32
- Bildgebungsparameter
