DE102014214935A1

DE102014214935A1 - Verfahren zum Betreiben eines medizinisch-robotischen Geräts

Info

Publication number: DE102014214935A1
Application number: DE102014214935.5A
Authority: DE
Inventors: Philip Mewes
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2016-02-04
Also published as: CN105310777A; US20160030117A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kompensieren einer während eines operativen und/oder diagnostischen Eingriffs verschlechterten Registriergenauigkeit eines medizinisch-robotischen Geräts (2) relativ zu einem zu operierenden Körper (1) durch ein Repositionieren des medizinisch-robotischen Geräts (2), welches einen Endeffektor (3) zum Durchführen einer diagnostischen und/oder therapeutischen Maßnahme aufweist, mit einem Auswählen von mindestens einer Landmarke (B1, B2, C1, C2, D1, D2, E1, E2), welche von dem Endeffektor (3) angefahren werden soll, auf einem initialen Bilddatensatz des zu operierenden Körpers (1), einem Initialen Registrieren des medizinisch-robotischen Geräts (2) relativ zu dem zu operierenden Körper (1), einem Positionieren des Endeffektors (3) in der Nähe der Landmarke (B1, B2, C1, C2, D1, D2, E1, E2), einem Aufnehmen eines intraoperativen Bilddatensatzes, in welchem der Endeffektor (3) und eine dem Endeffektor (3) benachbarte Umgebung des Körpers (1) erfasst wird, wobei die Umgebung einen Ausschnitt des Körpers (1) umfasst, welcher in dem initialen Bilddatensatz eine Landmarke (B1, B2, C1, C2, D1, D2, E1, E2) aufweist, einem Bestimmen der Position und/oder der Orientierung des Endeffektors (3) in dem intraoperativen Bilddatensatz, einem Vergleichen dieser Position und/oder Orientierung mit der Landmarke (B1, B2, C1, C2, D1, D2, E1, E2) und Feststellen einer gegebenenfalls vorhandenen Abweichung (d), einem Repositionieren des Endeffektors (3) zur Kompensation der Abweichung (d), um bei dem operativen Eingriff eine erhöhte Präzision zu erreichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kompensieren einer während eines operativen Eingriffs verschlechterten Registriergenauigkeit eines medizinisch-robotischen Geräts relativ zu einem zu operierenden Körper.
Bei operativen Eingriffen, welche mittels Unterstützung von medizinisch-robotischen Geräten, also Geräten, welche in der Lage sind, während des Eingriffs selbstständig eine Bewegung durchzuführen oder selbstständig bestimmte Bewegungen des Geräts zu verhindern, müssen diese Geräte zu dem zu operierenden Körper registriert werden. Unter dem Registrieren ist hier das Herstellen einer im mathematischen Sinne eineindeutigen Beziehung zwischen den Positionen in einem Bezugssystem des medizinisch-robotischen Gerätes und dem Bezugssystem des zu operierenden Körpers zu verstehen. Es entspricht einem Eichen oder Justieren relativ zu dem zu operierenden Körper. Dies kann zum Beispiel durch Nutzen eines gemeinsamen Koordinatensystems für das medizinisch-technische Gerät und für bspw. Bilddaten des zu operierenden Körpers erfolgen. Entscheidend ist, dass das medizinisch-robotische Gerät eine Kenntnis darüber hat, wo es oder ein bestimmter Teil des Geräts in Bezug auf den zu operierenden Körper positioniert ist und wie sich eine Bewegung des medizinisch-robotischen Geräts auf diese Position auswirkt. Es können beispielsweise auch unterschiedliche Datensätze zueinander registriert werden, sodass eine Position in einem Bilddatensatz eindeutig einer Position in einem anderen Bilddatensatz zugeordnet werden kann.
Die Registriergenauigkeit ist entsprechend ein Maß für die Übereinstimmung einer vermeintlichen Position mit einer tatsächlichen Position, also beispielsweise einer vermeintlichen Position des medizinisch-robotischen Geräts relativ zu dem zu operierenden Körper, welche beispielsweise Steuerbefehlen des Gerätes zugrunde liegt, und der tatsächlichen Position des medizinischen Geräts relativ zu dem Körper. Aus offensichtlichen Gründen ist eine große Registriergenauigkeit wünschenswert.
Aufgrund verschiedener Einflüsse wird die Registriergenauigkeit während eines operativen Eingriffs negativ beeinflusst. So führen Änderungen der Anatomie des Patienten durch natürliche oder äußere Beeinflussung zu einer Abweichung der vermeintlichen und der tatsächlichen Position des zu operierenden Körpers. Unter natürlichen Änderungen sind beispielsweise Atmung, Herzschlag, Peristaltik oder durch den Blutfluss verursachte physiologische Änderungen zu verstehen. Unter äußerer Beeinflussung, die zu Änderungen der Anatomie beziehungsweise der Geometrie des zu operierenden Körpers führen können, sind zum Beispiel eine gewollte Änderung der Lagerung des Patienten oder Veränderungen, welche sich durch den operativen Eingriff selbst am zu operierenden Körper ergeben, zu verstehen.
Weiterhin tragen auch Ungenauigkeiten des medizinisch-robotischen Geräts selbst zu einer Verschlechterung der Registriergenauigkeit bei. Dies sind zum Beispiel kinematische Ungenauigkeiten einer globalen und/oder relativen Positioniergenauigkeit oder Ungenauigkeiten in einer sogenannten Hand-Augen-Kalibrierung eines medizinischen Gerätes, welches mit einem medizinisch-robotischen Gerät zusammenwirkt.
Schließlich ist auch eine ungenaue initiale Registrierung zwischen dem medizinisch-robotischen Gerät und der Anatomie des zu operierenden Körpers, also ein ungenaues initiales In-Bezug-Setzen der Positionen von medizinisch-robotischen Gerät mit dem zu operierenden Körpers, eine mögliche Ursache für eine schlechte Registriergenauigkeit.
Diese Veränderungen beziehungsweise Ungenauigkeiten sind problematisch in Behandlungsmethoden, welche eine hohe räumliche Präzision erfordern.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem bei einem operativen Eingriff mit einem medizinisch-robotischen Gerät eine erhöhte Präzision erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Kompensieren einer während eines operativen und/oder diagnostischen Eingriffs verschlechterten Registriergenauigkeit eines medizinisch-robotischen Geräts relativ zu einem zu operierenden Körper umfasst ein Repositionieren des medizinisch-robotischen Geräts mit einer Reihe von Schritten. Das Repositionieren kann dabei insbesondere automatisch erfolgen. Das medizinisch-robotische Gerät weist dabei einen Endeffektor zum Durchführen einer diagnostischen und/oder therapeutischen Maßnahme auf. Unter Endeffektor ist hier wie in der Robotik üblich ein letztes Element einer Kette von aneinander angeordneten, relativ zueinander mittels Steuerbefehlen bewegbaren Elementen des medizinisch-robotischen Geräts bezeichnet. Der Endeffektor kann beispielsweise eine Bohrschablone sein, die in einer gewissen Position gehalten werden soll oder eine Biopsienadel, mit welcher aus einem spezifizierten Gewebe eine Probe entnommen werden soll.
Es erfolgt hier ein Auswählen von mindestens einer Landmarke, welche von dem Endeffektor angefahren werden soll, auf einem initialen Bilddatensatz des zu operierenden Körpers. Das Auswählen kann bspw. durch einen Operateur erfolgen. Bei der Landmarke kann es sich um eine Position und/oder eine Orientierung handeln, in welcher der Endeffektor an der Position orientiert sein soll. Die Landmarke kann insbesondere ein dreidimensionaler Vektor an einer Position sein. Eine Position kann bspw. eine für eine Biopsie vorgesehene Stelle eines Weichgewebe-Organs sein. Ein dreidimensionaler Vektor kann bspw. die Lage einer zu setzenden Pedikelschraube darstellen. Unter „Anfahren einer Position oder Landmarke“ ist hier auch ein „Bringen in eine bekannte, vorbestimmte örtliche Relation relativ zu der Position oder Landmarke“ zu verstehen. Eine Position oder Landmarke kann also auch angefahren werden, indem der Endeffektor in einen vorbestimmten Abstand zu der Position oder Landmarke, insbesondere mit einer vorbestimmten Orientierung, einnimmt. Bei dem initialen Bilddatensatz kann es sich handeln um einen präoperativen Bilddatensatz, der beispielsweise einen Monat vor dem Eingriff aufgenommen wird, oder um einen intraoperativen Bilddatensatz, der z.B. direkt vor oder während des Eingriffs aufgenommen wird, sodass er den zu operierenden Körper zu einem Zeitpunkt des operativen und/oder diagnostischen Eingriffs repräsentiert.
Ein weiterer Schritt ist ein initiales Registrieren des medizinisch-robotischen Geräts relativ zu dem zu operierenden Körper. Dies kann insbesondere mittels des initialen Bilddatensatzes erfolgen, wenn es sich bei dem initialen Bilddatensatz um einen intraoperativen Bilddatensatz handelt, oder mittels anderer, zum initialen Bilddatensatz registrierter, intraoperativer Bilddatensätze erfolgen, wenn es sich bei dem initialen Bilddatensatz nicht um einen intraoperativen Bilddatensatz handelt. Solch ein weiterer intraoperativer Bilddatensatz kann z.B. ein 2D Fluoro Bild, welches zu einem 3D Volumen registriert ist, sein. Das medizinisch-robotische Gerät, insbesondere dessen Endeffektor, wird also in eine wohldefinierte, exakt bekannte, Position und Orientierung relativ zu dem zu operierenden Körper beziehungsweise der Landmarke gebracht.
Als weiterer Schritt erfolgt auch ein Positionieren des Endeffektors in der Nähe der Landmarke. Dies kann selbstständig durch das Gerät oder manuell durch eine Bedienperson erfolgen. Unter der Nähe ist hier ein Bereich zu verstehen, welcher ein Aufnehmen eines Bilddatensatzes, wie er im nächsten Schritt beschrieben ist, erlaubt. In diesem Schritt erfolgt ein Aufnehmen eines intraoperativen Bilddatensatzes, in welchem der Endeffektor und eine dem Endeffektor benachbarte Umgebung des Körpers erfasst wird, wobei die Umgebung einen Ausschnitt des Körpers umfasst, welcher in dem initialen Bilddatensatz zumindest eine Landmarke aufweist. Insbesondere kann also bei Vorhandensein mehrerer Landmarken, welche während des operativen und/oder diagnostischen Eingriffs angefahren werden sollen, im Falle mehrerer Landmarken in der benachbarten Umgebung der identische intraoperative Bilddatensetz mehrfach, also für das Positionieren des Endeffektors in der Nähe mehrerer Landmarken, verwendet werden.
In einem anderen Schritt erfolgt ein Bestimmen der Position und/oder der Orientierung des Endeffektors in dem intraoperativen Bilddatensatz. Sodann erfolgt ein Vergleichen dieser Position und/oder Orientierung mit der Landmarke und ein Feststellen einer gegebenenfalls vorhandenen Abweichung. Diese Abweichung ist dann gegebenenfalls Maß für eine verschlechterte Registriergenauigkeit. Schließlich wird der Endeffektor zur Kompensation der Abweichung und damit der verschlechterten Registriergenauigkeit repositioniert, sodass Position und/oder Orientierung von Endeffektor und Landmarke wieder übereinstimmen. Die intraoperative Bildgebung wird damit zur direkten Steuerung einer robotischen Intervention eingesetzt. Das hat den Vorteil, dass die Registriergenauigkeit wieder verbessert wird und in dem Eingriff eine erhöhte Präzision der mit dem medizinisch-robotischen Gerät durchgeführten diagnostischen und/oder therapeutischen Maßnahme erreicht wird. Durch die Verwendung der intraoperativen Bilddatensätze, in welchen sowohl der Endeffektor als auch Ausschnitte des Körpers, welche im initialen Bilddatensatz eine Landmarke aufweisen, umfasst sind, können somit sowohl Änderungen in der Geometrie des zu operierenden Körpers, also der Anatomie des Patienten, welche durch natürliche oder äußere Beeinflussung erfolgt sind als auch kinematische Ungenauigkeiten des medizinisch-robotischen Gerätes selber kompensiert werden.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, die Schritte a) bis g) oder c) bis g) in der aufgeführten Reihenfolge durchzuführen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein wiederholtes Durchführen der Schritte c) bis g) während eines operativen und/oder diagnostischen Eingriffs vorgesehen. Dabei entspricht der letzte Schritt des Repositionierens des Endeffektors dann zugleich dem Schritt des Positionierens des Endeffektors in der Nähe der Landmarke. Das hat den Vorteil, dass auch in einem weiteren Verlauf der therapeutischen und/oder diagnostischen Maßnahme ausgelöste Veränderungen oder Ungenauigkeiten kompensiert werden können. Auch wird das Verfahren dann als iteratives Verfahren ausgeführt und kann somit eine besonders große Genauigkeit erreichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist als weiterer Schritt vor dem Vergleichen der Position und/oder der Orientierung des Endeffektors mit der Landmarke ein Registrieren des initialen Bilddatensatzes zu dem intraoperativen Bilddatensatz vorgesehen. Dadurch wird die Landmarke des initialen Bilddatensatzes zu dem intraoperativen Bilddatensatz in Bezug gesetzt, was bspw. bei einem Erstellen des initialen und intraoperativen Bilddatensatzes mit demselben Gerät nicht gesondert erfolgen muss, da für beide Bilddatensätze dann ein gemeinsames Koordinatensystem vorliegt. Das hat den Vorteil, dass der initiale und der intraoperative Bilddatensatz nicht mit dem gleichen bildgebenden System erstellt werden muss. Das ermöglicht ein Reduzieren einer auftretenden Strahlenbelastung sowie eine höhere Flexibilität im Operationsablauf.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass, wenn mehr als eine Landmarke ausgewählt ist, die aufgeführten Schritte für alle Landmarken durchgeführt werden. Das hat den Vorteil, dass, wenn die Landmarken für eine Reihe von therapeutischen und/oder diagnostischen Maßnahmen verwendet werden, eine verschlechterte Registriergenauigkeit, welche durch eine der therapeutischen und/oder diagnostischen Maßnahmen an einer der Landmarken bedingt ist, kompensiert werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das medizinisch-robotische Gerät den Endeffektor selbständig bewegt und/oder seine Bewegbarkeit durch eine Bedienperson selbständig beeinflusst. Das medizinisch-robotische Gerät kann also selbständig eine Bewegung des Endeffektors initiieren beziehungsweise die Freiheitsgrade des Endeffektors derart einschränken, dass der Endeffektor beispielsweise in einem sogenannten „gravity mode“ durch ein Drücken oder Schieben einer Bedienperson mittels sogenannter „active constraints“ nur noch in eine von dem medizinisch-robotischen Gerät bestimmte Richtung bewegt werden kann. Das hat den Vorteil, dass das medizinisch-robotische Gerät sich automatisch repositionieren kann und somit besonders präzise die verschlechterte Registriergenauigkeit kompensieren kann. Bei einer von einer Bedienperson angetriebenen und von dem medizinisch-robotischen Gerät gelenkten Bewegung wird die hohe Genauigkeit der robotischen Führung mit der menschlichen Achtsamkeit und dem entsprechenden unmittelbaren Feedback an die Bedienperson kombiniert.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schritte d) bis g) durchgeführt werden, wenn ein Maß für die Ungenauigkeit des Positionierens in Schritt c), also ein Maß für eine schlechte Registriergenauigkeit zum Zeitpunkt des Positionierens in Schritt c), einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Insbesondere können die Schritte d) bis g) dann automatisch durchgeführt werden. Das hat den Vorteil, dass während des operativen und/oder diagnostischen Eingriffs Zeit gespart wird, da das Kompensieren nur bei einer Notwendigkeit erfolgt und überdies beispielsweise, wenn für den intraoperativen Bilddatensatz eine Röntgenaufnahme getätigt wird, eine Strahlenbelastung des zu operierenden Körpers reduziert ist. Gleichzeitig bleibt der Vorteil der erhöhten Genauigkeit erhalten.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Maß eine seit dem letzten Aufnehmen eines intraoperativen Bilddatensatzes verstrichene Zeit berücksichtigt. Das hat den Vorteil, dass auf einfache Weise eine Verschlechterung der Registriergenauigkeit, welche typischerweise über eine verstriche Zeit zunimmt, kompensiert werden kann.
Dabei kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass das Maß eine Kenntnis von durch das medizinisch-robotische Gerät durchgeführten Bewegungen und eine aus diesen Bewegungen resultierende kinematische Ungenauigkeit des medizinisch-robotischen Geräts berücksichtigt. Es kann hier zum Beispiel vorgesehen sein, durchgeführte Bewegungen mit einem absoluten Maß für die kinematische Ungenauigkeit zu bewerten. Wenn also das medizinisch-robotische Gerät eine Reihe von Bewegungen durchgeführt hat, welche beispielsweise bekanntermaßen eine im Vergleich zu anderen Bewegungen erhöhte kinematische Ungenauigkeit des medizinisch-robotischen Geräts mit sich bringen, so kann dies dahingehend berücksichtigt werden, dass das Kompensieren eher erfolgt als im Falle von Bewegungen, welche nur geringe Ungenauigkeiten mit sich bringen. Das hat den Vorteil, dass eine bedarfsgerechte Kompensation und entsprechend beispielsweise eine minimierte Strahlenbelastung erfolgt.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der initiale Bilddatensatz ein dreidimensionales Bild repräsentiert und zumindest ein intraoperativer Bilddatensatz ein lediglich zweidimensionales Bild repräsentiert. Insbesondere kann es sich hier um ein im Vergleich zum zweidimensionalen Bild hochaufgelöstes dreidimensionales Bild handeln. Das hat den Vorteil, dass der intraoperative Bilddatensatz mit dem initialen Bilddatensatz registriert werden kann und somit die Position des Endeffektors relativ zu den Randmarken bestimmt werden kann, und zwar mit guter Genauigkeit und einem geringen Aufwand. Es ist nur eine geringe Strahlenbelastung zu erwarten, da für ein zweidimensionales Bild im Gegensatz zu einem dreidimensionalen Bild weniger Strahlenbelastung auftritt.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das medizinisch-robotische Gerät über eine Biopsienadel und/oder eine Bohrschablone als Endeffektor verfügt. Das hat den Vorteil, dass auch bei einem Verschieben von beispielsweise einem Weichgewebeorgan bei einem teil- oder vollautomatisierten Entnehmen einer Biopsie eine erhöhte Genauigkeit erreicht werden kann beziehungsweise die erhöhte Genauigkeit über die Bohrschablone zum Beispiel für zu setzende Pedikelschrauben erzielt werden kann. Gerade in diesen beiden Anwendungsbereichen ist eine besonders große Präzision, wie das vorliegende Verfahren sie ermöglicht, besonders wichtig.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass es sich bei dem zu operierenden Körper um einen menschlichen Patienten, insbesondere um eine Wirbelsäule eines menschlichen Patienten, handelt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figur und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in der Figur nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige FIG zur Illustration einer beispielhaften Ausführungsform des beschriebenen Verfahrens eine schematische Darstellung einer Wirbelsäule sowie eines medizinisch-robotischen Geräts.
Dargestellt sind in diesem Beispiel sechs Wirbel A bis F als durchgezogene Vierecke. Diese sind hier benachbart zueinander in einer gebogenen Linie angeordnet. Die gebogene Linie soll im gezeigten Beispiel durch einen operativen Eingriff korrigiert werden. Hierfür sind in die Wirbel B bis E jeweilige sogenannte Pedikelschrauben einzuschrauben, welche dann dazu dienen, die Wirbel in eine von der aktuellen Position abweichende Position zu ziehen und so einen Genesungsprozess zu befördern. Jeweilige Landmarken B1, B2, C1, C2, D1, D2, E2, E1 (B1–E1) bestimmen hier die Positionen, in welche jeweilige Pedikelschrauben in die Wirbel B bis E eingeschraubt werden sollen. Zu diesem Ziel wird im gezeigten Beispiel zunächst entlang der Landmarken B1 bis E2 ein Loch gebohrt, in welches sodann jeweils eine Pedikelschraube eingeschraubt wird. Dieses Lochbohren erfolgt im gezeigten Beispiel halbautomatisch, das heißt ein medizinisch-robotisches Gerät 2 mit einem vorliegend als Bohrhülse ausgeführten Endeffektor 3 wird derart an den jeweiligen Landmarken B1–E1 positioniert, dass ein Operateur von der Bohrhülse geführt die jeweils vorgesehenen Löcher präzise bohren kann.
Im gezeigten Beispiel sind in den Wirbel B bereits zwei Löcher 4 gebohrt. Diese entsprechen genau den Landmarken B1, B2 des Wirbels B. Vor dem Durchführen der Bohrungen im Wirbel B ist vorliegend ein Registrieren des medizinisch-robotischen Geräts 2 relativ zu dem zu operierenden Körper 1, hier der Wirbelsäule, erfolgt, sodass der Endeffektor 3 hier in einer wohldefinierten Relativposition zu dem zu operierenden Körper beziehungsweise den Landmarken B1 bis E2 steht. Im gezeigten Beispiel hat sich jedoch, beispielsweise bedingt durch das Bohren der Löcher 4, der Wirbel B sowie der Wirbel C in die neue Position B‘ beziehungsweise C‘ verschoben. Als Folge entsprechen nun die Landmarken C1, C2 des Wirbels C, welche ja von der ursprünglichen Position des Wirbels C ausgehen, nicht mehr den korrekten Bohrungen. Würde in dieser Situation tatsächlich gemäß den ursprünglichen Landmarken C1, C2 gebohrt, so wären später aufwändige Korrekturen erforderlich.
Gemäß dem vorgesehenen Verfahren wird nun im Rahmen des operativen Eingriffs zunächst eine Landmarke C1, C2 des Wirbels, in den als nächstes ein Loch gebohrt werden soll, beispielsweise die Landmarke C1, ausgewählt. Es wird dann der Endeffektor 3 in der Nähe der Landmarke C1 positioniert. Vorliegend erfolgt nun ein Aufnehmen eines intraoperativen Bilddatensatzes, hier eines Bereichs 5, welcher in der Zeichnung eine dem Endeffektor 3 benachbarte Umgebung des Körpers 1 mit Landmarken B1, B2, C1, C2 umfasst. Durch ein Registrieren des initialen Bilddatensatzes, also hier der mit durchgezogenen Vierecken dargestellten Wirbel A bis F, zu dem intraoperativen Bilddatensatz, also den unveränderten Wirbeln A, D, E, F und den Wirbeln B, C mit den neuen Positionen B’, C’, sodass die ausgewählte Landmarke C1 zu dem intraoperativen Bilddatensatz in Bezug gesetzt wird. Resultat ist die neue Position C1‘ der Landmarke C1, welche vorliegend gegenüber der ursprünglichen Position um eine Veränderung d verschoben und verdreht ist.
Ein Bestimmen der Position und/oder Orientierung des Endeffektors 3 in dem intraoperativen Bilddatensatz zeigt nun, dass dieser noch auf die ursprüngliche Position der Landmarke C1 ausgerichtet ist. Wird nun in einem weiteren Schritt die tatsächliche Position des Endeffektors 3 mit der neuen Position C1’ der Landmarke C1 verglichen, so wird die Abweichung d festgestellt. Durch ein Repositionieren des Endeffektors 3 in eine neue Position, welche der neuen Position C1‘ der Landmarke C1 entspricht, wird diese Abweichung d nun kompensiert. In Folge wird im gezeigten Beispiel die Bohrung für die Pedikelschraube relativ zu dem Wirbel C präzise und unbeeinträchtigt durch die während des Eingriffs erfolgte Veränderung der Anatomie bzw. Geometrie des zu operierenden Körpers mittels der Bohrschablone geführt.

Claims

Verfahren zum Kompensieren einer während eines operativen und/oder diagnostischen Eingriffs verschlechterten Registriergenauigkeit eines medizinisch-robotischen Geräts (2) relativ zu einem zu operierenden Körper (1) durch ein Repositionieren des medizinisch-robotischen Geräts (2), welches einen Endeffektor (3) zum Durchführen einer diagnostischen und/oder therapeutischen Maßnahme aufweist, mit den Schritten a) Auswählen von mindestens einer Landmarke (B1, B2, C1, C2, D1, D2, E1, E2), welche von dem Endeffektor (3) angefahren werden soll, auf einem initialen Bilddatensatz des zu operierenden Körpers (1); b) Initiales Registrieren des medizinisch-robotischen Geräts (2) relativ zu dem zu operierenden Körper (1); c) Positionieren des Endeffektors (3) in der Nähe der Landmarke (B1, B2, C1, C2, D1, D2, E1, E2); d) Aufnehmen eines intraoperativen Bilddatensatzes, in welchem der Endeffektor (3) und eine dem Endeffektor (3) benachbarte Umgebung des Körpers (1) erfasst wird, wobei die Umgebung einen Ausschnitt des Körpers (1) umfasst, welcher in dem initialen Bilddatensatz eine Landmarke (B1, B2, C1, C2, D1, D2, E1, E2) aufweist; e) Bestimmen der Position und/oder der Orientierung des Endeffektors (3) in dem intraoperativen Bilddatensatz; f) Vergleichen dieser Position und/oder Orientierung mit der Landmarke (B1, B2, C1, C2, D1, D2, E1, E2) und Feststellen einer gegebenenfalls vorhandenen Abweichung (d); g) Repositionieren des Endeffektors (3) zur Kompensation der Abweichung (d).
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein wiederholtes Durchführen der Schritte c)–g) während eines operativen und/oder diagnostischen Eingriffs.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem initialen Bilddatensatz um einen präoperativen Bilddatensatz handelt und ein Registrieren des initialen Bilddatensatzes zu dem intraoperativen Bilddatensatz erfolgt, wodurch vor dem Vergleichen der Position und/oder der Orientierung des Endeffektors (3) mit der Landmarke (B1, B2, C1, C2, D1, D2, E1, E2) die Landmarke (B1, B2, C1, C2, D1, D2, E1, E2) des initialen Bilddatensatzes zu dem intraoperativen Bilddatensatz in Bezug gesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das medizinisch-robotische Gerät (2) den Endeffektor (3) selbstständig bewegt und/oder seine Bewegbarkeit durch eine Bedienperson selbstständig beeinflusst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte d)–g) durchgeführt werden, wenn ein Maß für die Ungenauigkeit des Positionierens in Schritt c) einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Maß eine seit dem letzten Aufnehmen eines intraoperativen Bilddatensatzes verstrichene Zeit berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Maß eine Kenntnis von durch das medizinisch-robotische Gerät (2) durchgeführten Bewegungen und eine aus diesen Bewegungen resultierende kinematische Ungenauigkeit des medizinisch-robotischen Geräts (2) berücksichtigt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der initiale Bilddatensatz ein dreidimensionales Bild repräsentiert und zumindest ein intraoperativer Bilddatensatz ein zweidimensionales Bild repräsentiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das medizinisch-robotische Gerät (2) über eine Biopsienadel und/oder eine Bohrschablone als Endeffektor (3) verfügt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem zu operierenden Körper (1) um einen menschlichen Patienten, insbesondere um eine Wirbelsäule eines menschlichen Patienten, handelt.