DE102014226240A1

DE102014226240A1 - System zur roboterunterstützten medizinischen Behandlung

Info

Publication number: DE102014226240A1
Application number: DE102014226240.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Neff
Original assignee: KUKA Roboter GmbH
Current assignee: KUKA Deutschland GmbH
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2016-06-23
Also published as: US20170319289A1; EP3232976A1; KR20170093200A; WO2016096366A1; CN106999250A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System (1) und eine Verfahren zur roboterunterstützten medizinischen Behandlung eines Patienten. Das System umfasst einen Manipulator (20), ein medizinisches Visualisierungsgerät (30), welches am Manipulator (20) angebracht ist, um vom Manipulator bewegt zu werden; und ein medizinisches Instrument (40), welches mit zumindest einem Marker (41) versehen ist, um die Lage des medizinischen Instruments (40) erfassen zu können. Der Manipulator soll dabei das Visualisierungsgerät derart bewegen, dass es anhängig von der Lage bzw. Position des medizinischen Instruments orientiert wird.

Description

1. Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur roboterunterstützten medizinischen Behandlung eines Patienten.
2. Technischer Hintergrund
Mit medizinischen Visualisierungsgeräten, wie z.B. Ultraschallgeräten, gestützte medizinische Untersuchungen bzw. Behandlungen zählen heute zu den Standardeingriffen in der Medizin. Ein Beispiel für eine derartige medizinische Behandlung ist eine spezielle Biopsie, welche mit Ultraschall überwacht wird, um die Entnahme einer Gewebeprobe aus Lymphknoten des Halses mittels einer Feinnadel zwecks zytologischer Untersuchung bei Verdacht auf ein Geschwulst (z.B. Hodgkin-Lymphom) vorzunehmen. Bei diesem Eingriff hält der durchführende Arzt in einer Hand die Biopsienadel und in der anderen Hand die Ultraschallsonde, um das Erreichen der Zielregion (z.B. vermuteter Tumor) mittels Ultraschallbild zu überwachen und bei der Annäherung an die Zielregion zu schonende Strukturen, wie z.B. Blutgefäße, nicht zu verletzen.
Das Problem ist hierbei, dass die darstellbare Schallebene nur wenige Millimeter dick ist. Damit das Instrument in der Ultraschallebene sichtbar ist, muss es genau in dieser Ebene liegen. Die wichtigen Informationen, nämlich wie die Nadelspitze in Lage und Orientierung zur Zielregion steht, ist relativ schwer darzustellen. Dazu muss der Schallkopf in der richtigen Position und Orientierung auf der Körperoberfläche bewegt werden. Intraoperativ ist es, insbesondere für ungeübte Anwender, sehr schwierig Ultraschallkopf und Nadel so zu halten, dass die gesamte Nadel oder jedenfalls exakt die Spitze der Nadel dargestellt wird.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren bekannt, bei denen der Ultraschallkopf mittels eines Manipulators, insbesondere eines Roboters, geführt wird. Beispielsweise ist aus der US 7,753,851 ein Robotersystem vorbekannt, bei dem eine Sonde am Handflansch des Roboters angebracht ist, und vom Roboter bewegt werden kann. Im Vergleich zum manuellen Bedienen der Sonde erlaubt die roboterunterstützte Behandlung eine besonders präzise Orientierung der Sonde.
In der US 2004/0010190 A1 wird ein Roboter mit einem medizinischen Visualisierungsgerät (z.B. Ultraschallsonde bzw. Ultraschallkopf) beschrieben. Das Ziel dieser Applikation ist die Darstellung einer interessierenden Struktur im Körperinneren. Das System erlaubt es dem Benutzer (Arzt) die Position des Apparates zu verändern, wenn dieser im Weg ist, und die Robotersteuerung stellt dann automatisch die Orientierung des Apparates derart ein, dass die interessierende Struktur weiter dargestellt wird.
Aus der US 6,425,865 ist zudem eine roboterunterstützte Ultraschalluntersuchung eines Patienten bekannt, bei der die Ultraschallsonde an einem Roboter angebracht ist und der Roboter über einen Joystick o.ä. vom Operateur manuell gesteuert wird.
Ein Nachteil von einigen der obigen Verfahren ist, dass das medizinische Gerät zwar mit Hilfe des Roboters positioniert wird, die richtige Positionierung jedoch immer noch dem Anwender überlassen bleibt. Die roboterunterstützten Verfahren, bei denen der Roboter die Neuorientierung des medizinischen Apparats übernimmt, wenn der Anwender den Apparat z.B. zur Seite geschoben hat, ist wenig flexibel, da der Roboter immer nur einen vorher definierten Punkt anvisieren kann. Grundsätzlich ist es zudem ein Problem von insbesondere Ultraschallanwendungen, dass es selbst mit Hilfe des Roboters für den Anwender nicht immer leicht ist, die Bildebene korrekt auszurichten, um die benötigten Bildinformationen zu erhalten. Der Grund ist hier die dünne Schallebene, die sich selbst bei kleinen Bewegungen des Schallkopfes an der Körperoberfläche stark verändern kann. Die Umsetzung der Bildinformationen in ausgleichende Bewegung ist für einen Menschen relativ schwierig, da ein komplexer Transferschritt bei der Umsetzung der Auge-Hand-Koordination notwendig ist.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes System und Verfahren zur roboterunterstützten medizinischen Behandlung eines Patienten bereitzustellen, mit dem die Nachteile des Standes der Technik vermieden oder vermindert werden können. Es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Ausrichtung eines medizinischen Visualisierungsgeräts, wie etwa einer Ultraschallsonde, zu vereinfachen, um den Operateur zu entlasten.
Diese und weitere Aufgaben, welche aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher werden, werden durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche 1 und 9 gelöst.
3. Inhalt der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein System zur roboterunterstützten medizinischen Behandlung eines Patienten, welches System einen Manipulator, insbesondere einen mehrachsigen Gelenkarmroboter, umfasst, sowie ein medizinisches Visualisierungsgerät, welches am Manipulator angebracht ist, um vom Manipulator bewegt zu werden. Weiter ist ein medizinisches Instrument vorgesehen, welches mit zumindest einem Marker versehen ist, um die Lage des medizinischen Instruments erfassen zu können, sowie eine Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, um die Lage des medizinischen Instruments mit Hilfe des Markers zu bestimmen, und um den Manipulator mit dem medizinischen Visualisierungsgerät in Abhängigkeit von der bestimmten Lage des medizinischen Instruments zu bewegen. Das medizinische Instrument, wie z.B. eine Biopsienadel, ein Katheter, eine Strahlenquelle etc., wird vorzugsweise durch den Operateur direkt von Hand geführt, es kann aber auch an einem weiteren Manipulator angebracht sein und mittels dieses weiteren Manipulators geführt werden. Der Marker am medizinischen Instrument wird bspw. von einem geeigneten Sensor erfasst, um die Lage des Markers im Raum, und damit – da der Offset von Marker und Instrument bekannt ist – die Lage des Instruments erfassen zu können. Der Sensor ist dabei der Steuereinrichtung zugeordnet, d.h. z.B. Teil der Steuereinrichtung, so dass die Lage des Instruments von der Steuereinrichtung mit Hilfe der erfassten Lage des Markers bestimmt werden kann. Der Begriff „Marker“ wird hierin in seinem breitesten Sinn verstanden und kann bspw. auch die vorgegebene Kinematik eines Manipulators umfassen, wenn das Instrument nicht von Hand geführt wird, sondern mit Hilfe eines weiteren Manipulators. Wichtig ist lediglich, dass die Steuerung die Lage des Instruments bestimmen kann.
Die Steuerung bewegt den Manipulator in Abhängigkeit von der bestimmten Lage des Instruments. Vorzugsweise folgt dabei der Manipulator einer Bewegung des Instruments derart, dass das Visualisierungsgerät immer einen gewünschten Bereich visualisierbar macht bzw. durch das Visualisierungsgerät immer ein gewünschter Bereich visualisierbar ist. Das medizinische Visualisierungsgerät selbst ist hierbei nur als Element bzw. Vorrichtung zu verstehen, welches/welche die Daten zur Visualisierung liefert. Diese Daten werden dann an einen Rechner bzw. Computer gesendet und entsprechend von diesem Computer verarbeitet und an einem Mensch-Maschinen-Interface bzw. einem Monitor angezeigt, sodass ein behandelnder Arzt dies deuten/aufnehmen kann. Hierbei ist die Datenübertragung bevorzugt kabellos oder kabelgebunden.
Besonders bevorzugt wird der Manipulator derart bewegt, dass das medizinische Visualisierungsgerät zumindest einen Teil des Instruments erfasst, wie z.B. die Spitze einer Biopsienadel. Bei der Verwendung eines Schallkopfes ist z.B. die optimale Lage des Kopfes in Bezug auf die (Biopsie-)Nadel innerhalb eines Toleranzbereiches fix. Der Toleranzbereich ist gegeben durch die räumliche Ausdehnung von (Biopsie-)Nadel und Schallebene. Aus diesem (relativ) fixen Zusammenhang zwischen (Biopsie-)Nadel und optimaler Schallebene, lässt sich die optimale Position des Ultraschallkopfes ermitteln. Diese Position stellt die Zielposition des Manipulators dar und der Manipulator wird weiter bevorzugt derart gesteuert, dass diese Zielposition angepasst (verändert) wird, wenn die (Biopsie-)Nadel oder das Instrument bewegt wird. Das heißt, die Steuereinrichtung ist bevorzugt so eingerichtet, um den Manipulator mit dem medizinischen Visualisierungsgerät derart zu bewegen, dass das medizinische Visualisierungsgerät einer Bewegung des Instruments folgt (trackt).
Vorzugsweise ist dem medizinischen Visualisierungsgerät ein weiterer Marker zugeordnet, um die Lage des medizinischen Visualisierungsgeräts erfassen zu können, und die Steuereinrichtung ist weiter eingerichtet, um die Lage des medizinischen Visualisierungsgeräts mit Hilfe des weiteren Markers zu bestimmen. Die Lage des Visualisierungsgeräts ist an sich bekannt, da die Anordnung des Geräts am Manipulator bekannt ist und damit die Raumkoordinaten des Geräts jederzeit anhand der Manipulatorposition bestimmt werden können. Auch sind Sensoren bekannt, mit denen die Position des Markers im Raum, und damit im Verhältnis zum Sensor, sehr exakt bestimmt werden kann. Ein zusätzlicher Marker hilft jedoch darin, die relative räumliche Anordnung von Visualisierungsgerät und Instrument zueinander zu bestimmen, und zwar insbesondere dann, wenn die Lage des Manipulators und/oder des Sensors, mit dem der Marker erfasst wird, nicht fix zueinander ist. Die Verwendung von zwei Markern, d.h. am Visualisierungsgerät und am Instrument, erlaubt in derartigen Fällen die Bestimmung der relativen Lage der beiden Marker (und damit von Gerät und Instrument) zueinander. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn beide dieselbe Art von Marker aufweisen, die von denselben Sensoren erfasst werden. Das System erfasst bspw. die Marker und liefert den Ursprung der Markerkoordinatensysteme an die Steuereinrichtung. Diese kann dann die notwendigen Transformationsrechnungen durchführen.
Besonders bevorzugt sind die Marker optische Marker, und der Steuereinrichtung ist ein Sensor in Form einer Kamera-Vorrichtung zugeordnet, die eingerichtet ist, um die optischen Marker und Ihre Lage im Raum zu erfassen. Beispielsweise können die Marker infrarotlichtreflektierende Kugeln sein, und die Kamera-Vorrichtung eine Stereokamera. Mit Hilfe der Stereokamera lassen sich die Position und Orientierung des Instruments, und gegebenenfalls des Visualisierungsgeräts wenn dieses ebenfalls über einen entsprechenden optischen Marker verfügt, im Raum ermitteln, wodurch die Lage berechnet werden kann.
Vorzugsweise ist der Manipulator ein mehrachsiger Gelenkarmroboter, dessen Achsen mit Sensoren zur Erfassung der an den Achsen wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente versehen sind. Mit Hilfe der Sensoren lassen sich für den Manipulator Kraft-Grenzen definieren, die er nicht überschreiten darf, wenn er bspw. das Visualisierungsgerät gegen den Körper eines Patienten drückt. In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, dass die Steuereinrichtung so eingerichtet ist, um den Roboter bzw. Gelenkarmroboter derart zu steuern, dass das medizinische Visualisierungsgerät mit einer definierten Kraft gegen den Körper des Patienten gepresst wird. Die definierte Kraft ist dabei vorzugweise ein Bereich, um sicherzustellen, dass das Gerät zwar mit hinreichender Kraft gegen den Körper des Patienten geführt wird, aber bestimmte Maximalkräfte nicht überschritten werden.
Generell bevorzugt umfasst bzw. ist das medizinische Visualisierungsgerät eine Ultraschallsonde. Weiter generell bevorzugt umfasst bzw. ist das chirurgische Instrument eine Nadel und insbesondere eine Biopsienadel.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur roboterunterstützten medizinischen Behandlung eines Patienten, umfassend die folgenden Schritte:

– Bestimmen der Lage eines medizinischen Visualisierungsgeräts, welches an einem Manipulator, insbesondere einem mehrachsigen Gelenkarmroboter, angebracht ist, um vom Manipulator bewegt zu werden;
– Bestimmen der Lage eines medizinischen Instruments relativ zu der Lage des medizinischen Visualisierungsgeräts;
– Bewegen des Manipulator mit dem medizinischen Visualisierungsgerät in Abhängigkeit von der relativen Lage von medizinischem Instrument und medizinischem Visualisierungsgerät.

Die obigen Angaben, technischen Erläuterungen, Beispiele und Vorteile, die im Zusammenhang mit dem System gegeben wurden, gelten alle uneingeschränkt auch für das Verfahren. So umfasst bzw. ist das Visualisierungsgerät bspw. vorzugweise eine Ultraschallsonde und das medizinische Instrument eine (Biopsie-)Nadel, ein Katheter, eine Strahlungsquelle etc.
Bevorzugt umfasst das Verfahren weiter das Bewegen des Manipulators in Abhängigkeit von der relativen Lage von medizinischem Instrument und medizinischem Visualisierungsgerät derart, dass das medizinische Visualisierungsgerät zumindest einen Teil des Instruments erfasst und einer Bewegung dieses Teils des Instruments folgt. Das Visualisierungsgerät bzw. der Manipulator „trackt“ also das Instrument. Dabei ist es nicht unbedingt notwendig, dass das Instrument vollständig von der Bildebene des Geräts erfasst wird, sondern in der Praxis genügt es in der Regel wenn die wesentlichen Teile des Instruments, wie etwa die Spitze einer Nadel, vom Visualisierungsgerät erfasst und vorzugsweise getrackt werden.
Vorzugsweise weist das Verfahren weiter auf:

– Definieren eines Zielpunkts im Raum, und
– automatisches Bewegen des Manipulators, wenn sich das medizinische Instrument dem Zielpunkt nähert, so dass das medizinische Visualisierungsgerät ausgerichtet wird, um den Zielpunkt im Raum zu erfassen. Ein Zielpunkt kann bspw. eine bestimmte Stelle im Körper des Patienten sein, wie etwa Lymphknoten oder ein Tumor o.ä., die zu behandeln ist. Dieser Zielpunkt wird erfasst (definiert) und in z.B. der Steuereinrichtung des Manipulators hinterlegt, so dass der Manipulator jederzeit auf Befehl das Visualisierungsgerät so ausrichten kann, dass der Zielpunkt erfasst, d.h. abgebildet oder visualisiert wird. Dies kann bei bestimmten Eingriffen am Patienten vorteilhaft sein, da bspw. bei einer ausreichenden Näherung des Instruments an den gewünschten Zielpunkt ein Fokussieren des Visualisierungsgeräts auf diesen Zielpunkt für den Operateur hilfreicher ist, als eine Fokussierung (Ausrichtung) auf einen Teil des Instruments.

Das vorliegende System und das Verfahren bieten den Vorteil, dass der Operateur von der Ausrichtung und Justierung des Visualisierungsgeräts entlastet wird, da dies von der Steuereinrichtung und dem Manipulator übernommen wird. Hierdurch kann sich der Operateur oder Arzt auf seine eigentliche Aufgabe konzentrieren, wie z.B. das Punktieren einer interessierenden Struktur. Die Erfindung bietet die Möglichkeit einer Qualitätssteigerung navigierter, bildgestützter Biopsien durch den Einsatz eines Manipulators, welcher das Visualisierungsgerät hält und dieses so bewegt, dass immer die interessierende Information im Bild zu sehen ist.
4. Ausführungsbeispiel
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der beiliegenden Figur näher beschrieben. Es zeigt:
1 schematisch ein erfindungsgemäßes System zum roboterunterstützten Behandeln eines Patienten; und
2 das System von 1 mit dem Manipulator und dem Visualisierungsgerät in einer anderen Position.
In den 1 und 2 ist schematisch und beispielhaft ein erfindungsgemäßes System 1 zum roboterunterstützten Behandeln eines Patienten 50 illustriert. Das System umfasst eine Steuereinrichtung 10, die eine Robotersteuerung 11, einen Computer 12 und eine Stereokamera 14 aufweist. Der Patient 50 liegt auf einem Operationstisch 55 und in der gezeigten Darstellung soll 51 eine Schnittdarstellung durch den Hals des Patienten 50 andeuten. Im Hals 51 befindet sich ein zu untersuchender bzw. zu behandelnder Zielpunkt 52, wie etwa ein Tumor o.ä. Die Behandlung soll mittels eines chirurgischen Instruments 40, insbesondere einer Biopsienadel 40 stattfinden, die im gezeigten Beispiel händisch von einem Operateur geführt wird. Alternativ könnte die Biopsienadel 40 auch von einem weiteren Manipulator geführt werden. Die Biopsienadel 40 soll zum Zielpunkt 52 geführt werden. Um dem Operateur die Führung der Biopsienadel 40 zu erleichtern, bzw. überhaupt zu ermöglichen, kommt ein medizinisches Visualisierungsgerät 30 in Form einer Ultraschallsonde 30 (hierbei bevorzugt in Verbindung mit einem Computer/einer Recheneinheit und einem HMI bzw. Monitor, über welche die erfassten (Bild-)Daten des medzinischen Visualisierungsgeräts 30 tatsächlich ausgegeben werden) zum Einsatz.
Die Robotersteuerung 11 dient zur Steuerung eines mehrachsigen Gelenkarmroboters 20 (bzw. Manipulators 20). Die Steuerung 11 und der Gelenkarmroboter 20 sind über Datenleitungen 21 in Kommunikation miteinander. Weitere Datenleitungen 21 dienen der Kommunikation mit den weiteren Bestandteilen der Steuereinrichtung 10. Der Gelenkarmroboter 20 trägt und bewegt die Ultraschallsonde 30. Die Ultraschallsonde 30 wird vom Gelenkarmroboter 20 an den Körper des Patienten 50 gepresst, um Ultraschallbilder des Inneren des Körpers des Patienten zu machen. Die Ultraschallbilder werden über die Datenleitungen 21 übertragen, im Computer 12 verarbeitet und dann am Monitor 13 angezeigt. Mit dem Bezugsweichen 32 soll die Bildebene (Schallebene) der Ultraschallsonde 30 angezeigt werden. Die Bild- oder Schallebene der Sonde ist üblicherweise nur wenige Millimeter dick, so dass die Sonde sehr genau ausgerichtet werden muss, um aussagekräftige Bilder zu liefern.
Das Ausrichten der Sonde und das Anpressen der Sonde erfolgt durch den Manipulator bzw. Gelenkarmroboter 20, so dass ein Operateur von diesen Aufgaben entlastet ist. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn der Roboter bzw. Gelenkarmroboter 20 mit Kraftsensoren versehen ist und in Kraftregelung arbeitet, so dass er die Ultraschallsonde 30 mit einer definierten Kraft auf die Hautoberfläche des Patienten 50 presst. Die Robotersteuerung 11 berechnet hierfür die Bahn zur Zielposition und -orientierung mit den Randbedingungen „Hautkontakt mit definierter Kraft beibehalten“, „keine Kollision mit Ultraschallnadel“, „keine Kollision mit Marker“ etc.
Im Ausführungsbeispiel ist die Biopsienadel 40 mit einem optischen Marker 41 versehen. Die Stereokamera 14 der Steuereinrichtung 10 erfasst den Marker 41 und liefert den Ursprung des Markerkoordinatensystems an die Robotersteuerung 11 bzw. an den Computer 12, um die Lage der Biopsienadel 40 zu bestimmen. Die Robotersteuerung 11 berechnet dann die optimale Lage der Ultraschallsonde 30 (Zielposition und -orientierung) in Abhängigkeit von der Lage der Biopsienadel 40. Da die Lage der Ultraschallsonde 30 aufgrund der aktuellen (Gelenkarm-)Roboterposition bzw. Manipulatorposition feststeht bzw. daraus berechnet werden kann, und der Verlauf und die Orientierung der Schallebene 32 ebenfalls bekannt ist, ist es somit möglich, die Sonde 30 automatisch auszurichten. In 1 ist die Sonde 30 auf die Spitze der Biopsienadel 40 gerichtet und die Nadelspitze (bzw. Biopsienadelspitze) wird durch die Schallebene 32 erfasst. Der Operateur kann auf dem Monitor 13 die Bewegung der Nadelspitze durch den Körper des Patienten 50 verfolgen und die Biopsienadel 40 entsprechend zielgerichtet zum Zielpunkt 52 führen.
In 2 punktiert die Biopsienadel 40 den Zielpunkt 52, um bspw. an dieser Stelle eine Gewebeprobe zu entnehmen. Der Manipulator 20 hat die Sonde 30 entsprechend umbewegt, so dass die Schallebene 32 weiterhin auf die Nadelspitze gerichtet ist und diese somit erfasst, so dass die Position der Biopsienadel 40 am Bildschirm 13 dargestellt werden kann. Diese Umbewegung wird von der Robotersteuerung 11 anhand der geänderten Lage der Biopsienadel 40 automatisch vorgenommen. Die Stereokamera 14 erfasst den Marker 41 und damit die geänderte Lage der Biopsienadel 40, so dass die Steuereinrichtung 10 die entsprechenden Bewegungen des Gelenkarmroboters 20 veranlasst.
Im gezeigten Beispiel ist auch die Ultraschallsonde 30 mit einem weiteren Marker 31 versehen, der vorteilhaft auf demselben Prinzip funktioniert wie der Marker 41. Der weitere Marker 31 kann die Bestimmung der relativen räumlichen Lage von Biopsienadel 40 und Sonde 30 zueinander erleichtern.
Vorzugsweise ist die Updaterate des Systems analog zur Updaterate des Trackingsystems (wie z.B. 30–90 Hz oder bevorzugt 40 bis 80 Hz), so dass der Gelenkarmroboter bzw. Manipulatordie Darstellung der Biopsienadel 40 in der Ultraschallebene während des gesamten Eingriffs aufrecht erhalten kann. Der Gelenkarmroboter folgt somit auch kleinsten Bewegungen der Biopsienadel 40 , d.h. die Biopsienadel 40 wird vom Gelenkarmroboter und damit der Ultraschallsonde getrackt. Die hohe Updaterate hat den Vorteil das nur kleine Bewegungen des Gelenkarmroboters zu erwarten sind, da starke Bewegungen aus Sicherheitsaspekten unterbunden werden müssen.
Bezugszeichenliste

1: System
10: Steuereinrichtung
11: Robotersteuerung
12: Computer
13: Bildschirm
14: Stereokamera
20: Roboter
21: Datenleitung
30: Ultraschallsonde
31: Marker
32: Schallebene
40: Biopsienadel
41: Marker
50: Patient
51: Querschnitt durch Hals
52: Zielpunkt
55: Operationstisch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7753851 [0004]
US 2004/0010190 A1 [0005]
US 6425865 [0006]

Claims

Ein System (1) zur roboterunterstützten medizinischen Behandlung eines Patienten; umfassend: – einen Manipulator (20), insbesondere einen mehrachsigen Gelenkarmroboter, – ein medizinisches Visualisierungsgerät (30), welches am Manipulator (20) angebracht ist, um vom Manipulator bewegt zu werden; – ein medizinisches Instrument (40), welches mit zumindest einem Marker (41) versehen ist, um die Lage des medizinischen Instruments (40) erfassen zu können; – eine Steuereinrichtung (10), die eingerichtet ist, um die Lage des medizinischen Instruments (40) mit Hilfe des Markers (41) zu bestimmen, und um den Manipulator (20) mit dem medizinischen Visualisierungsgerät (30) in Abhängigkeit von der bestimmten Lage des medizinischen Instruments zu bewegen.
Das System nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (10) eingerichtet ist, um den Manipulator (20) mit dem medizinischen Visualisierungsgerät (30) in Abhängigkeit der Lage des medizinischen Instruments (40) derart zu bewegen, dass das medizinische Visualisierungsgerät (30) zumindest einen Teil des Instruments (40) erfasst.
Das System nach Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung (10) eingerichtet ist, um den Manipulator (20) mit dem medizinischen Visualisierungsgeräts (30) derart zu bewegen, dass das medizinische Visualisierungsgerät (30) einer Bewegung des Instruments (40) folgt (trackt).
Das System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dem medizinischen Visualisierungsgerät (30) ein weiterer Marker (31) zugeordnet ist, um die Lage des medizinischen Visualisierungsgeräts (30) erfassen zu können, und die Steuereinrichtung (10) weiter eingerichtet ist, um die Lage des medizinischen Visualisierungsgeräts (30) mit Hilfe des weiteren Markers (31) zu bestimmen.
Das System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Manipulator (20) ein mehrachsiger Gelenkarmroboter (20) ist, und wobei die Achsen des Gelenkarmroboters (20) mit Sensoren zur Erfassung der an den Achsen wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente versehen sind.
Das System nach Anspruch 5, wobei die Steuereinrichtung (10) eingerichtet ist, um den Gelenkarmroboter (20) derart zu steuern, dass das medizinische Visualisierungsgerät (30) mit einer definierten Kraft gegen den Körper des Patienten gepresst wird.
Das System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Marker (31, 41) optische Marker sind, und der Steuereinrichtung (10) weiter eine Kamera-Vorrichtung (14) zugeordnet ist, die eingerichtet ist, um die optischen Marker und Ihre Lage im Raum zu erfassen.
Das System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das medizinische Visualisierungsgerät (30) eine Ultraschallsonde (30) ist.
Das System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das chirurgische Instrument (40) eine Biopsienadel (40) ist.
Verfahren zur roboterunterstützten medizinischen Behandlung eines Patienten, umfassend die folgenden Schritte: – Bestimmen der Lage eines medizinischen Visualisierungsgeräts (30), welches an einem Manipulator (20), insbesondere einem mehrachsigen Gelenkarmroboter, angebracht ist, um vom Manipulator (20) bewegt zu werden; – Bestimmen der Lage eines medizinischen Instruments (40) relativ zu der Lage des medizinischen Visualisierungsgeräts (30); – Bewegen des Manipulators (20) mit dem medizinischen Visualisierungsgerät (30) in Abhängigkeit von der relativen Lage von medizinischem Instrument und medizinischem Visualisierungsgerät.
Das Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Bewegen des Manipulators (20) in Abhängigkeit von der relativen Lage von medizinischem Instrument (40) und medizinischem Visualisierungsgerät (30) derart erfolgt, dass das medizinische Visualisierungsgerät (30) zumindest einen Teil des Instruments (40) erfasst und einer Bewegung dieses Teils des Instruments folgt.
Das Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, weiter aufweisend: Definieren eines Zielpunkts im Raum, und automatisches Bewegen des Manipulators (20), wenn sich das medizinische Instrument (40) dem Zielpunkt nähert, so dass das medizinische Visualisierungsgerät (30) ausgerichtet wird, um den Zielpunkt im Raum zu erfassen.