DE102014200326A1 - Verfahren zum Unterstützen einer Navigation eines medizinischen Instruments - Google Patents

Verfahren zum Unterstützen einer Navigation eines medizinischen Instruments Download PDF

Info

Publication number
DE102014200326A1
DE102014200326A1 DE102014200326.1A DE102014200326A DE102014200326A1 DE 102014200326 A1 DE102014200326 A1 DE 102014200326A1 DE 102014200326 A DE102014200326 A DE 102014200326A DE 102014200326 A1 DE102014200326 A1 DE 102014200326A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
medical instrument
cavity body
control device
wall
navigation path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102014200326.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Martin Hoheisel
Olivier Ecabert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Healthineers Ag De
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102014200326.1A priority Critical patent/DE102014200326A1/de
Priority to CN201510052928.9A priority patent/CN104771227B/zh
Priority to US14/594,123 priority patent/US11185372B2/en
Publication of DE102014200326A1 publication Critical patent/DE102014200326A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/12—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves in body cavities or body tracts, e.g. by using catheters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M25/00—Catheters; Hollow probes
    • A61M25/01—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/00234—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery
    • A61B2017/00292—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery mounted on or guided by flexible, e.g. catheter-like, means
    • A61B2017/003—Steerable
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A61B2034/301—Surgical robots for introducing or steering flexible instruments inserted into the body, e.g. catheters or endoscopes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37—Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A61B2090/373—Surgical systems with images on a monitor during operation using light, e.g. by using optical scanners
    • A61B2090/3735—Optical coherence tomography [OCT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37—Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A61B2090/378—Surgical systems with images on a monitor during operation using ultrasound
    • A61B2090/3782—Surgical systems with images on a monitor during operation using ultrasound transmitter or receiver in catheter or minimal invasive instrument
    • A61B2090/3784—Surgical systems with images on a monitor during operation using ultrasound transmitter or receiver in catheter or minimal invasive instrument both receiver and transmitter being in the instrument or receiver being also transmitter
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A61B8/0891—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings for diagnosis of blood vessels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/54—Control of the diagnostic device

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterstützen einer Navigation eines medizinischen Instruments (10), z.B. eines Katheters, innerhalb eines Hohlraumkörpers (14), z.B. eines Blutgefäßsystems, anhand eines von einer Sensoreinrichtung (12) des medizinischen Instruments (10) bereitgestellten Datensatzes (18). Das Verfahren ist gekennzeichnet durch die durch eine Steuereinrichtung (22) durchgeführten Schritte: Ermitteln einer Innenausdehnung (20) des Hohlraumkörpers (14) anhand des bereitgestellten Datensatzes (18, S2) und Ermitteln eines Navigationspfads (24) für eine bevorstehende Bewegung des medizinischen Instruments (10) durch den Hohlraumkörper (14) anhand der ermittelten Innenausdehnung (20, S3). Die Steuereinrichtung (22) kann ein Steuersignal erzeugen (S4), das eine Bewegung entlang des Navigationspfades (24) beschreibt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechend eingerichtete Steuereinrichtung (22) und eine entsprechend ausgestaltete medizinische Vorrichtung (32).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterstützen einer Navigation eines medizinischen Instruments innerhalb eines Hohlraumkörpers anhand eines von einer Sensoreinrichtung des medizinischen Instruments bereitgestellten Datensatzes.
  • In der Elektrophysiologie werden häufig robotergesteuerte Kathetersysteme verwendet (z.B. im System Sensei X von Hansen Medical, Inc., Mountain View, California), um Untersuchungen eines Hohlraumorgans, z.B. eine intravaskuläre Untersuchung, durchzuführen. Eine Kraft, mit der z.B. ein Katheter gegen eine Gefäßwand drückt, wird dabei bestimmt. Bei einem Druck gegen eine Gefäßwand muß der Katheter von der Gefäßwand weg gesteuert werden, um eine Verletzung der Gefäßwand zu minimieren. Eine Kraft, die auf den Katheter ausgeübt wird, kann also auch nicht immer zur Regelung des Vorschubs verwendet werden.
  • Der Katheter wird in derzeitig bekannten Verfahren so vorsichtig vorgeschoben, dass eine Verletzung der Gefäßwand vermieden wird. Alternativ kann aus einer vorab erfolgten angiographischen Aufnahme mit Kontrastmittel die Mittellinie berechnet werden. Allerdings stimmt diese so berechnete Mittellinie auf Grund von Patientenbewegungen nicht mehr genau mit der Mittellinie während der Intervention überein.
  • Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist das Vermeiden einer Kraftausübung eines medizinischen Instruments auf einen Hohlraumkörper bei einer bevorstehenden Bewegung des medizinischen Instruments.
  • Die Aufgabe wird von dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
  • Die Erfindung basiert auf der Idee, mittels einer Sensoreinrichtung, die an dem medizinischen Instrument angeordnet ist, und einer Steuereinrichtung eine Innenausdehnung des Hohlraumkörpers und basierend darauf einen Navigationspfad für das medizinische Instrument zu ermitteln. Dadurch wird eine Kraftausübung des medizinischen Instruments auf eine Innenwandung des Hohlraumkörpers und die Wahrscheinlichkeit einer Verletzung der Innenwandung reduziert oder sogar ganz vermieden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient entsprechend zum Unterstützen einer Navigation eines medizinischen Instruments, z.B. eines Katheters, innerhalb eines Hohlraumkörpers anhand eines von einer Sensoreinrichtung des medizinischen Instruments bereitgestellten Datensatzes, insbesondere eines bereitgestellten Datensatzes. Der Hohlraumkörper kann dabei z.B. zumindest teilweise ein tierisches oder menschliches Gefäßsystem umfassen. Die Sensoreinrichtung umfasst mindestens einen Sensor, z.B. einen Ultraschallsensor.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch die durch eine Steuereinrichtung durchgeführten Schritte:
    • – Ermitteln einer Innenausdehnung des Hohlraumkörpers anhand des bereitgestellten Datensatzes, und
    • – Ermitteln eines Navigationspfads für eine bevorstehende Bewegung des medizinischen Instruments durch den Hohlraumkörper anhand der ermittelten Innenausdehnung.
  • Eine Steuereinrichtung umfasst dabei ein Steuergerät oder eine Gerätekomponente, die zur elektronischen Datenverarbeitung eingerichtet ist und ein elektronisches medizinisches Gerät, wie z.B. ein Katheter oder einen Tubus, steuern kann. Eine Innenausdehnung umfasst z.B. ein Innenmaß, eine Geometrie, ein Gittermodell und/oder eine Form einer Innenwandung des Hohlraumkörpers. Der darauf basierende ermittelte Navigationspfad beschreibt eine Bewegungsrichtung für das medizinische Instrument, entlang derer ein möglichst kollisionsfreies Führen des medizinischen Instruments möglich ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein Ermitteln und Korrigieren eines Navigationspfads für ein bevorstehendes Bewegen und/oder Führen des medizinischen Instruments in dem Hohlraumkörper, auch wenn dieser nicht geradlinig verläuft. Das Verfahren ist z.B. für das Navigieren und/oder Führen eines medizinischen Instruments z.B. innerhalb eines menschlichen oder tierischen Hohlraumkörpers, z.B. einem Blutgefäßsystem oder einem intestinalen System, geeignet. Das Verfahren ist weiterhin z.B. zum Navigieren und/oder Führen z.B. innerhalb eines hohlen, weiteren medizinischen Instruments, z.B. zum Reinigen oder Überprüfen einer Innenwandung eines Tubus, geeignet. Das Verfahren ermöglicht ein weitestgehend kollisionsfreies und berührungsfreies Bewegen des medizinischen Instruments innerhalb des Hohlraumkörpers, sodass eine Krafteinwirkung oder eine Schädigung der Innenwandung des Hohlraumkörpers reduziert oder sogar ganz vermieden wird. Weiterhin kann gleichzeitig auf das medizinische Instrument eine Kraft ausgeübt werden, die als Vorschub genutzt werden kann.
  • Es kann vorkommen, dass die Innenwandung zusätzlich z.B. ein- oder ausgebuchtet ist. Dann ist es von Vorteil, wenn das medizinische Instrument trotzdem einen größtmöglichen Abstand zu allen Seiten der Innenwandung aufweist und die Position des medizinischen Instruments bestmöglich korrigiert werden kann. Besonders vorteilhaft hat sich deswegen eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erwiesen, bei der ein Ermitteln einer relativen Lage des medizinischen Instruments in Bezug auf den Hohlraumkörper anhand des Datensatzes durch die Steuereinrichtung erfolgt, wobei das Ermitteln des Navigationspfads anhand der relativen Lage des medizinischen Instruments erfolgt.
  • Durch die Steuereinrichtung kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Erzeugen eines Steuersignals zum zumindest teilweisen oder vollständigen Anpassen einer Form des medizinischen Instruments an einen Verlauf des Hohlraumkörpers erfolgen. So kann z.B. ein proximales Ende des medizinischen Instruments z.B. durch ein Knicken oder Beugen z.B. um eine Biegung des Hohlraumkörpers geführt werden und so eine Berührung der Innenwandung reduzieren oder ganz vermeiden.
  • Durch die Steuereinrichtung kann alternativ oder zusätzlich ein Erzeugen eines Steuersignals zum ortsgenauen Formen des medizinischen Instruments an einen Verlauf des Hohlraumkörpers erfolgen. Dabei wird z.B. ein stabförmiges medizinisches Instrument teilweise oder in seiner ganzen Länge, also durchgängig, dem Hohlraumkörperverlauf angepasst. Dies unterstützt ein möglichst berührungsfreies Führen des medizinischen Instruments über einen größeren Anteil der Innenwandung hinweg.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugt die Steuereinrichtung ein Steuersignal, das eine Bewegung entlang des Navigationspfades beschreibt. Dies ermöglicht ein robotergesteuertes Führen des medizinischen Instruments. Die Kraftausübung kann dabei größtenteils für einen Vorschub genutzt werden.
  • Die Steuereinrichtung kann gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel einen Abstand des medizinischen Instruments zu einer Innenwandung des Hohlraumkörpers anhand des Datensatzes ermitteln, wobei der ermittelte Navigationspfad innerhalb eines vorgegebenen Bereichs mit einem vorgegebenen Mindestabstand zu der Innenwandung liegt. Der vorgegebene Bereich kann beispielsweise durch einen vorgegebenen Toleranzbereich um beispielsweise eine Mitte des Hohlraumkörpers bestimmt sein. Vorzugsweise liegt der Navigationspfad auf einer Mitte des Hohlraumkörpers, also um den Punkt, der zu allen Seiten der Innenwandung einen möglichst gleich großen Abstand aufweist. Mit anderen Worten kann die Steuereinrichtung z.B. einen Durchmesser des Hohlraumkörpers ermitteln und als Navigationspunkt einen Mittelpunkt bestimmen, wobei die Abfolge der Mittelpunkte über den Verlauf des Hohlraumkörpers hinweg den Navigationspfad ergibt.
  • Um zusätzlich zu dem Führen des medizinischen Instruments noch ein Untersuchen einer für eine Bedienperson vorgegebene interessante Stelle der Innenwandung des Hohlraumkörpers, z.B. ein Plaque einer Blutgefäßwand, zu untersuchen, ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung einen Abstand des medizinischen Instruments zu der vorgegebenen Stelle der Innenwandung des Hohlraumkörpers ermittelt und der ermittelte Navigationspfad zu der vorgegebenen Stelle führt.
  • Der Datensatz wird vorzugsweise von einem sonographischen Sensor, insbesondere einem IVUS-Sensor, bereitgestellt. Im Gegensatz zu optischen Sensoren sind dann für das Erfassen des Datensatzes kein Licht und kein Verwenden eines Kontrastmittels erforderlich, sodass der Datensatz ein viel genaueres Bild liefert. Vorzugsweise umfasst das medizinische Instrument einen Katheter.
  • Die oben gestellte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die die Steuereinrichtung betreffenden Verfahrensschritte gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen.
  • Die oben gestellte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine medizinische Vorrichtung, umfassend ein medizinisches Instrument, insbesondere einen Katheter, und eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung. Vorzugsweise umfasst die medizinische Vorrichtung weiterhin eine Sensoreinrichtung, insbesondere eine sonographische Sensoreinrichtung.
  • Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen noch einmal durch konkrete Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die gezeigten Beispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar. Funktionsgleiche Elemente weisen in den Figuren dieselben Bezugszeichen auf. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Prinzips gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
  • 2 eine schematische Darstellung eines Bildes einer Sensoreinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die 1 zeigt das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Dabei zeigt die 1 ein beispielhaftes medizinisches Instrument 10, die eine Sensoreinrichtung 12 umfasst. Das medizinische Instrument 10 umfasst im vorliegenden Beispiel z.B. einen Katheter oder einen Tubus, der in z.B. einem Blutgefäß als Hohlraumkörper 14 eingesetzt werden kann. Alternativ kann das medizinische Instrument 10 auch z.B. ein Werkzeug, z.B. zum Reinigen oder Inspizieren eines Schlauches als Hohlraumkörper 14, umfassen. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine Methode bereit, um das medizinische Instruments 10 durch einen gekrümmten oder ein- oder ausgebuchteten Hohlraumkörper 14 nahezu berührungsfrei zu bewegen. In der 1 ist hierzu ein gekrümmter Hohlraumkörper 14 als Beispielfall gezeigt, z.B. ein Teilast eines Blutgefäßsystems. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein Berühren und/oder ein Schädigen oder Verletzen einer Innenwandung 16 des Hohlraumkörpers 14 drastisch reduziert.
  • Die Sensoreinrichtung 12 ist dazu ausgelegt, einen Datensatz 18 zu erzeugen, z.B. einen Bilddatensatz, der z.B. ein Bild der Innenwandung 16 des Hohlraumkörpers 14 wiedergibt. Vorzugsweise ist die Sensoreinrichtung 12 an einem Erstreckungsende des medizinischen Instruments 10, z.B. an einer proximalen Spitze eines z.B. als Schlauch oder Stab ausgebildeten medizinischen Instruments 10, angeordnet. Jedoch ist z.B. auch eine seitliche Anordnung der Sensoreinrichtung 12 möglich. Die als Beispiel angeführten Anordnungen sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt.
  • Die Sensoreinrichtung 12 kann dabei z.B. einen optischen Sensor, z.B. einen Sensor zur optischen Kohärenztomografie, umfassen. Das Ermitteln der Innenausdehnung 20 des Hohlraumkörpers 14 kann dann z.B. über eine optische Abstandsmessung erfolgen.
  • Gemäß einer vorteilhafteren Alternative umfasst die Sensoreinrichtung 12 z.B. einen oder mehrere Fühler (in der 1 nicht gezeigt), die eine Rückstellkraft und/oder eine Winkelveränderung des oder der Fühler zu einer Achse des medizinischen Instruments 10 erfassen, wenn der mindestens eine Fühler die Innenwandung 16 berührt. Eine Kraftauswirkung eines solchen beispielhaften Fühlers auf die Innenwandung 16 ist deutlich geringer als die Kraftausübung bei einem herkömmlichen Verfahren mit einem herkömmlichen medizinischen Instrument 10.
  • Besonders bevorzugt umfasst die Sensoreinrichtung 12 (wie in der 1 gezeigt) einen sonographischen Sensor, z.B. ein Echolot oder einen IVUS-(„intravaskulärer Ultraschall“)Sensor, wie er dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt ist. Das Erzeugen des Datensatzes 18 und das Ermitteln der Innenausdehnung 20 des Hohlraumkörpers 14 können in diesem Fall z.B. über eine Laufzeitmessung und/oder über ein Verstärken eines Dopplereffekts erfolgen.
  • Der Datensatz 18 der Sensoreinrichtung 12 wird einer Steuereinrichtung 22, z.B. einem Steuergerät oder einem Mikrocontroller eines Computerterminals, bereitgestellt (Verfahrensschritt S1). Die Steuereinrichtung kann beispielsweise mit dem medizinischen Instrument 12 eine drahtlose Datenkommunikationsverbindung über z.B. WLAN verbunden sein, oder eine drahtgebundene Datenkommunikationsverbindung aufweisen.
  • Die Steuereinrichtung 22 segmentiert das Bild des Datensatzes 18 derart, dass die Innenausdehnung 20 des Hohlraumkörpers 14, z.B. die Form der Innenwandung 16 automatisch ermittelt werden kann. Durch das Segmentieren werden die einzelnen Bildpunkte zu Details des Bildes, z.B. einer Gefäßwand oder dem medizinischen Instrument 10, zugeordnet. Das Ermitteln der Innenausdehnung 20 (S2) wird erfindungsgemäß ebenfalls von der Steuereinrichtung 22 durchgeführt. Hierzu kann ein dem Fachmann in bekannter Weise zugänglicher Algorithmus verwendet werden.
  • In dem von der Sensoreinrichtung 12 erzeugten Datensatz 18, z.B. einem Bild, des Hohlraumkörpers 14 können die Innenwandung 16 des Hohlraumkörpers und das medizinische Instrument 10 beispielsweise klar sichtbar sein (siehe 2). Im gezeigten Beispiel der 2 handelt es sich z.B. um ein Sonogramm der beispielhaften Sensoreinrichtung 12. Dabei liegt im Beispiel der 2 das medizinische Instrument 10 z.B. nicht in der Mitte des Hohlraumkörpers 14, sondern nahe einer beispielhaften Gefäßwand.
  • Im vorliegenden Beispiel ermittelt die Steuereinrichtung 22 z.B. mindestens einen Abstand d1, d2 des medizinischen Instruments 10 von der Innenwandung 16. Die durch gestrichelte Linien begrenzten Bereiche 26 in der 2 stellen dabei beispielhafte Bereiche 26 dar, die von der Sensoreinrichtung 12 erfasst werden, also z.B. mindestens ein seitlicher Bereich 26 des medizinischen Instruments 10 oder z.B. ein kegelförmiger Bereich 26, der in der geplanten Bewegungsrichtung 28 vor dem medizinischen Instrument 10 liegt.
  • Aus den beispielhaften Abständen d1, d2 ermittelt die Steuereinrichtung 22 z.B. einen Durchmesser des Hohlraumkörpers 14 als Innenmaß, also als Innenausdehnung 20 (S2), beispielsweise einen Durchmesser von 2 Zentimetern bei z.B. einem ersten Abstand d1 des medizinischen Instruments 10 von 0,5 Zentimetern zu der Innenwandung 16, und einem weiteren Abstand d2 von 1,5 Zentimetern. Der ermittelte Navigationspfad 24 liegt z.B. auf einer Mittellinie der Innenausdehnung 20, z.B. jeweils einen Zentimeter von der Innenwandung 16 entfernt. Der Navigationspfad 24 ist dabei in der 1 als aus Strichen und Punkten gezeichnete Linie dargestellt. Hierbei ist es möglich, dass ein vorbestimmter Toleranzbereich berücksichtigt wird. Im vorliegenden Beispiel betragen die Abstände d1, d2 zu der Innenwandung 16 beispielsweise 0,5 Zentimeter und 1,5 Zentimeter. Das medizinische Instrument 10 befindet sich folglich nicht in der Mitte der Innenausdehnung 20 und es ist erforderlich, die Lage des medizinischen Instruments 10 zu korrigieren.
  • Optional kann eine Lage des medizinischen Instruments 10 ermittelt werden kann. Dies ermöglicht es, einen Vorschub des medizinischen Instruments 10 so zu regeln, dass sich das medizinische Instrument 10 idealerweise stets entlang des ermittelten Navigationspfads 24, z.B. entlang einer Mittellinie des Hohlraumkörpers 14 als Navigationspfad 24, bewegt.
  • Weiterhin ist es mit einem derartigen Verfahren möglich, anhand des von der Sensoreinrichtung 12 erfassten Bildes 18 z.B. eine interessante Stelle 30 der Innenwandung 16 des Hohlraumkörpers 14 zu erfassen, vorzugeben und/oder diese mit dem z.B. robotergesteuerten medizinischen Instrument 10 gezielt anzusteuern. Hierzu ermittelt die Steuereinrichtung 22 einen Abstand des medizinischen Instruments 10 zu einer vorgegebenen Stelle 30 einer Innenwandung 16 des Hohlraumkörpers 14. Der ermittelte Navigationspfad 24’ (als gepunktete Linie dargestellt) führt dann zu der vorgegebenen Stelle 30, z.B. einem Plaque in dem beispielhaften Blutgefäß oder einer porösen Stelle in einem Tubus als Hohlraumkörper 14.
  • Durch die Steuereinrichtung 22 kann ein Erzeugen eines Steuersignals, das eine Bewegung entlang des Navigationspfades 24 beschreibt, erfolgen (S4). Das Steuersignal kann dann über eine drahtlose oder drahtgebundene Datenkommunikationsverbindung an das medizinische Instrument 10 übertragen werden. Das Steuersignal kann dann z.B. eine Kraft und/oder eine Richtung vorgeben, in die das medizinische Instrument 10 mittels z.B. eines Motors des medizinischen Instruments 10 bewegt wird.
  • Durch die Steuereinrichtung 22 kann alternativ oder zusätzlich ein Steuersignal zum Anpassen einer Form des medizinischen Instruments 10 und/oder zum ortsgenauen Formen des medizinischen Instruments 10 an einen Verlauf des Hohlraumkörpers 14 erzeugt werden. Ist das medizinische Instrument 10 z.B. als Schlauch mit z.B. mehreren Segmenten ausgebildet, können diese z.B. durch das Steuersignal z.B. gegeneinander bewegt werden, sodass sich das medizinische Instrument 10 an z.B. einen gesamten Verlauf des Hohlraumkörpers 14 anpasst. Ebenso kann z.B. eine proximale Spitze des beispielhaften Katheters entlang dem Navigationspfad 24 gekrümmt werden.
  • Die in der 1 gezeigte medizinische Vorrichtung 32, z.B. ein Steuerpult für einen Katheter, umfasst die Steuereinrichtung 22 und kann zusätzlich auch das medizinische Instrument 10 umfassen.
  • Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel veranschaulicht die Idee der Erfindung, an z.B. einer Spitze eines medizinischen Instruments 10, z.B. eines Katheters, eine Sensoreinrichtung 12, z.B. einen intravaskulären Ultraschallsensor („IVUS-Sensor“) anzuordnen. Ein Bild 18 der Sensoreinrichtung 12, z.B. ein IVUS-Bild, ermöglicht, eine Innenwandung 16 eines Hohlraumkörpers 14, z.B. eine Gefäßwand, und/oder eine Position des medizinischen Instruments 10 im Hohlraumkörper 14 darzustellen. Erfindungsgemäß soll der Vorschub des medizinischen Instruments 10 so geregelt werden, dass er sich vorzugsweise stets in der Mitte des Hohlraumkörpers 14 bewegt.
  • Ein entscheidender Schritt besteht darin, z.B. ein robotergesteuertes medizinisches Instrument 10 mit einer Sensoreinrichtung 12, z.B. einem IVUS-Sensor, auszustatten. Dies ermöglicht, eine Navigation des medizinischen Instruments 10 z.B. entlang der Mitte des Hohlraumkörpers 14 vorzunehmen, ohne dass es einer Berührung des medizinischen Instruments 10 mit dem Hohlraumkörper 14 und somit einer Kraft auf die Innenwandung 16 des Hohlraumkörpers 14 bedürfte. Dadurch wird die Gefahr einer unerwünschten Perforation der Innenwandung 16 des Hohlraumkörpers 14 erheblich reduziert.
  • Weiterhin können im Bild der Sensoreinrichtung z.B. interessierende Stellen 30 der Innenwandung 16 des Hohlraumkörpers 14 identifiziert und das medizinische Instrument 10 gezielt zu diesen hin bewegt werden.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Unterstützen einer Navigation eines medizinischen Instruments (10) innerhalb eines Hohlraumkörpers (14) anhand eines von einer Sensoreinrichtung (12) des medizinischen Instruments (10) bereitgestellten Datensatzes (18), gekennzeichnet durch die durch eine Steuereinrichtung (22) durchgeführten Schritte: – Ermitteln einer Innenausdehnung (20) des Hohlraumkörpers (14) anhand des bereitgestellten Datensatzes (18, S2), und – Ermitteln eines Navigationspfads (24) für eine bevorstehende Bewegung des medizinischen Instruments (10) durch den Hohlraumkörper (14) anhand der ermittelten Innenausdehnung (20, S3).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: – Ermitteln einer relativen Lage des medizinischen Instruments (10) in Bezug auf den Hohlraumkörper (14) anhand des Datensatzes (18) durch die Steuereinrichtung (22), wobei das Ermitteln des Navigationspfads (24) anhand der relativen Lage des medizinischen Instruments (10) erfolgt.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt: – durch die Steuereinrichtung (22) Erzeugen eines Steuersignals (S4) zum zumindest teilweisen Anpassen einer Form des medizinischen Instruments (10) an einen Verlauf des Hohlraumkörpers (S5).
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt: – durch die Steuereinrichtung (22) Erzeugen eines Steuersignals (S4) zum ortsgenauen Formen (S5) des medizinischen Instruments (10) an einen Verlauf des Hohlraumkörpers (14).
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt: – durch die Steuereinrichtung (22) Erzeugen eines Steuersignals (S4), das eine Bewegung entlang des Navigationspfades (24) beschreibt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (22) einen Abstand (d1, d2) des medizinischen Instruments (10) zu einer Innenwandung (16) des Hohlraumkörpers (14) anhand des Datensatzes (18) ermittelt und der ermittelte Navigationspfad (24) innerhalb eines vorgegebenen Bereichs mit einem vorgegebenen Mindestabstand zu der Innenwandung (16) liegt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (22) einen Abstand (d1, d2) des medizinischen Instruments (10) zu einer vorgegebenen Stelle (30) einer Innenwandung (16) des Hohlraumkörpers (14) ermittelt und der ermittelte Navigationspfad (24) zu der vorgegebenen Stelle (30) führt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Datensatz (18) von einem sonographischen Sensor, insbesondere einem IVUS-Sensor, als Sensoreinrichtung (12) bereitgestellt wird (S1).
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das medizinische Instrument (10) einen Katheter umfasst.
  10. Steuereinrichtung (22), die dazu eingerichtet ist, die die Steuereinrichtung (22) betreffenden Verfahrensschritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.
  11. Medizinische Vorrichtung (32), umfassend ein medizinisches Instrument (10) und eine Steuereinrichtung (22) gemäß Anspruch 10.
  12. Medizinische Vorrichtung (32) gemäß Anspruch 11, weiterhin umfassend eine Sensoreinrichtung (12), insbesondere eine sonographische Sensoreinrichtung (12).
DE102014200326.1A 2014-01-10 2014-01-10 Verfahren zum Unterstützen einer Navigation eines medizinischen Instruments Pending DE102014200326A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014200326.1A DE102014200326A1 (de) 2014-01-10 2014-01-10 Verfahren zum Unterstützen einer Navigation eines medizinischen Instruments
CN201510052928.9A CN104771227B (zh) 2014-01-10 2015-01-09 用于辅助医疗器械的导航的方法
US14/594,123 US11185372B2 (en) 2014-01-10 2015-01-10 Assisting in navigation of a medical instrument

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014200326.1A DE102014200326A1 (de) 2014-01-10 2014-01-10 Verfahren zum Unterstützen einer Navigation eines medizinischen Instruments

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014200326A1 true DE102014200326A1 (de) 2015-07-16

Family

ID=53484865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014200326.1A Pending DE102014200326A1 (de) 2014-01-10 2014-01-10 Verfahren zum Unterstützen einer Navigation eines medizinischen Instruments

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11185372B2 (de)
CN (1) CN104771227B (de)
DE (1) DE102014200326A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113521499A (zh) * 2020-04-22 2021-10-22 西门子医疗有限公司 用于产生控制信号的方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016209389A1 (de) * 2016-05-31 2017-11-30 Siemens Healthcare Gmbh Anordnung zur Überwachung einer Positionierung einer Herzklappenprothese und entsprechendes Verfahren
DE102016119579B4 (de) * 2016-10-13 2023-08-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Positionsbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen einer Position eines Instruments innerhalb einer röhrenförmigen Struktur

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008054297A1 (de) * 2008-11-03 2010-05-06 Siemens Aktiengesellschaft Katheter-Anordnung zum Einführen in ein Blutgefäß, medizinische Untersuchungs- und Behandlungseinrichtung mit einer solchen Katheter-Anordnung und Verfahren zum minimalinvasiven Eingriff an einem Blutgefäß im Gehirn
US20130109958A1 (en) * 2011-11-01 2013-05-02 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. System for Orientation and Display of Ultrasound Imaging Data

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5125410A (en) * 1989-10-13 1992-06-30 Olympus Optical Co., Ltd. Integrated ultrasonic diagnosis device utilizing intra-blood-vessel probe
US5373845A (en) * 1992-05-22 1994-12-20 Echo Cath, Ltd. Apparatus and method for forward looking volume imaging
US5492131A (en) * 1994-09-06 1996-02-20 Guided Medical Systems, Inc. Servo-catheter
US5638819A (en) * 1995-08-29 1997-06-17 Manwaring; Kim H. Method and apparatus for guiding an instrument to a target
DE69732566T2 (de) * 1996-05-17 2006-01-12 Biosense Webster, Inc., Diamond Bar Selbstausrichtender katheter
EP1569558B1 (de) * 2002-12-04 2017-08-23 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Vorrichtung und verfahren zur unterstützung der navigation eines katheters in einem gefäss
US20060036167A1 (en) * 2004-07-03 2006-02-16 Shina Systems Ltd. Vascular image processing
US7627361B2 (en) * 2004-08-24 2009-12-01 Stereotaxis, Inc. Methods and apparatus for steering medical device in body lumens
EP2712553A3 (de) * 2005-01-11 2014-09-17 Volcano Corporation Co-Registrierung von Gefäßabbildungen
US8491484B2 (en) * 2005-04-12 2013-07-23 Scimed Life Systems, Inc. Forward looking imaging guidewire
US9198600B2 (en) * 2005-05-06 2015-12-01 Vasonova, Inc. Endovascular access and guidance system utilizing divergent beam ultrasound
US9661991B2 (en) * 2005-08-24 2017-05-30 Koninklijke Philips N.V. System, method and devices for navigated flexible endoscopy
US7612773B2 (en) * 2006-05-22 2009-11-03 Magnin Paul A Apparatus and method for rendering for display forward-looking image data
US20080154137A1 (en) * 2006-11-22 2008-06-26 Celine Pruvot Method, system, and computer product for separating coronary lumen, coronary vessel wall and calcified plaque in an intravascular ultrasound view
CN101978243B (zh) * 2008-03-25 2013-04-24 奥索瑟夫特公司 跟踪系统和方法
EP2348982B1 (de) * 2008-12-03 2020-03-25 St. Jude Medical, Atrial Fibrillation Division, Inc. System zur bestimmung der position der spitze eines medizinischen katheters im körper eines patienten
US20100280320A1 (en) * 2009-04-29 2010-11-04 Hansen Medical, Inc. Flexible and steerable elongate instruments with shape control and support elements
CA2797302C (en) * 2010-04-28 2019-01-15 Ryerson University System and methods for intraoperative guidance feedback
US8565859B2 (en) * 2010-06-29 2013-10-22 Siemens Aktiengesellschaft Method and system for image based device tracking for co-registration of angiography and intravascular ultrasound images
US20130204138A1 (en) * 2010-08-19 2013-08-08 Marek Belohlavek Steerable catheter navigation with the use of interference ultrasonography
EP3659490A1 (de) * 2010-08-20 2020-06-03 Veran Medical Technologies, Inc. Vorrichtung und verfahren für vierdimensionale weichgewebenavigation
WO2013029644A1 (en) * 2011-08-26 2013-03-07 Brainlab Ag Method or determining the shape of a surgical instrument and surgical instrument having a deformable body
WO2013126659A1 (en) * 2012-02-22 2013-08-29 Veran Medical Technologies, Inc. Systems, methods, and devices for four dimensional soft tissue navigation
WO2013170144A1 (en) * 2012-05-11 2013-11-14 Volcano Corporation Device, system, and method for flow imaging in the body using a swept transducer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008054297A1 (de) * 2008-11-03 2010-05-06 Siemens Aktiengesellschaft Katheter-Anordnung zum Einführen in ein Blutgefäß, medizinische Untersuchungs- und Behandlungseinrichtung mit einer solchen Katheter-Anordnung und Verfahren zum minimalinvasiven Eingriff an einem Blutgefäß im Gehirn
US20130109958A1 (en) * 2011-11-01 2013-05-02 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. System for Orientation and Display of Ultrasound Imaging Data

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113521499A (zh) * 2020-04-22 2021-10-22 西门子医疗有限公司 用于产生控制信号的方法
CN113521499B (zh) * 2020-04-22 2024-02-13 西门子医疗有限公司 用于产生控制信号的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104771227A (zh) 2015-07-15
US11185372B2 (en) 2021-11-30
CN104771227B (zh) 2018-01-12
US20150196368A1 (en) 2015-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2575662B1 (de) Verfahren zum bewegen eines instrumentenarms eines laparoskopieroboters in eine vorgebbare relativlage zu einem trokar
DE102014226240A1 (de) System zur roboterunterstützten medizinischen Behandlung
DE102007059599B4 (de) Vorrichtung für eine medizinische Intervention und Betriebsverfahren für eine Vorrichtung für eine medizinische Intervention
DE102014222293A1 (de) Verfahren zur automatischen Überwachung des Eindringverhaltens eines von einem Roboterarm gehaltenen Trokars und Überwachungssystem
EP2099380B1 (de) Verfahren zum ermitteln eines aufstellortes und zum aufstellen einer erfassungsvorrichtung eines navigationssystems
DE112018005836T5 (de) Systeme und verfahren zum reinigen endoskopischer instrumente
WO2012107041A1 (de) Endoskopisches bildverarbeitungssystem mit mitteln, welche im erfassungsbereich einer optischen digitalkamera eine geometrische vermessungsinformation erzeugen
EP2632382B2 (de) Navigationsaufsatz für optische geräte in der medizin und verfahren
DE102011005917A1 (de) Medizinischer Arbeitsplatz
EP3271118B1 (de) Robotersystem und verfahren zum betrieb eines teleoperativen prozesses
WO2014068106A1 (de) Bildgebendes system, operationsvorrichtung mit dem bildgebenden system und verfahren zur bildgebung
DE102005028226A1 (de) Vorrichtung zur Steuerung eines magnetischen Elements im Körper eines Patienten
DE102007019827A1 (de) System und Verfahren zur Ermittlung der Position eines Instruments
DE102019134352B4 (de) Chirurgieroboter für endoskopische Anwendungen
DE10219594A1 (de) Verfahren zur transkutanen Katheterführung
DE102014200326A1 (de) Verfahren zum Unterstützen einer Navigation eines medizinischen Instruments
DE102008032508B4 (de) Medizinische Untersuchungs- und Behandlungseinrichtung zur Planung und Durchführung einer Punktion eines Patienten sowie zugehöriges Verfahren
DE102008032313B3 (de) Medizintechnische Vorrichtung
CN115192195A (zh) 计算机可读存储介质、电子设备及手术机器人系统
EP3056145A1 (de) Verfahren zur bestimmung einer position und einer orientierung eines endoskops in einem hohlraum sowie endoskopsystem
EP1857059A1 (de) Vorrichtung zur Führung und Leitung eines Instruments in einem Körper
DE102013219154B4 (de) C-Bogen-System zur Freihandverriegelung eines intramedullären Nagels
EP2441410A1 (de) Verfahren zum Erstellen eines medizinischen Bildes und medizinischer Arbeitsplatz
DE102011081546B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur minimalinvasiven Längenmessung innerhalb eines Hohlorgans
DE102015207119A1 (de) Interventionelle Positionierungskinematik

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: A61B0019000000

Ipc: A61B0034200000

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SIEMENS HEALTHCARE GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, 80333 MUENCHEN, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SIEMENS HEALTHINEERS AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS HEALTHCARE GMBH, MUENCHEN, DE