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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorbereiten einer wiederholten Intervention an der Haut eines Patienten. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung. Überdies betrifft die Erfindung eine Interventionsvorrichtung.
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Im Rahmen von Diagnoseverfahren und Therapieverfahren werden häufig minimale Interventionen in den Körpern von Patienten benötigt. Diese Maßnahmen können zum Beispiel gezielte perkutane Interventionen zur Biopsieentnahme, eine Hochfrequenzablation, eine Mikrowellenablation oder eine Laserablation umfassen. Bei solchen Verfahren sollte eine Zielregion im Körper eines Patienten möglichst genau getroffen werden, damit das Verfahren auch auf den betroffenen Bereich angewendet werden kann. Zudem sollten eine Einstichstelle und ein Einstichwinkel so gewählt werden, dass möglichst kein anderes umliegendes Gewebe, welches beispielsweise Blutgefäße umfasst, beschädigt wird. Für eine exakte Positionierung können zum Beispiel als bildgebende Führungsmittel CT-Geräte, Ultraschallgeräte, Röntgensysteme oder MR-Systeme genutzt werden.
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Häufig muss die Intervention auch zu einem späteren Zeitpunkt wiederholt werden, beispielsweise um Biopsien von der gleichen Körperregion zur Kontrolle oder Überwachung zu nehmen oder an einer als wirkungsvoll identifizierten Stelle des Körpers Schmerzmittel zu re-applizieren. Eine Reproduzierbarkeit eines solchen Vorgangs kann häufig sehr schwer zu erreichen sein, wenn beispielsweise Eingriffe zeitlich weit auseinander liegen, die Zielstruktur schwer zu visualisieren ist oder ein anderer Arzt oder eine andere Institution den Eingriff vornehmen.
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Um eine möglichst gute Reproduzierbarkeit zu erreichen, müssen bei einer perkutanen Intervention die Einstichstelle und der Einstichwinkel gut dokumentiert werden. Eine weitere Erleichterung des Vorgangs bietet eine Überwachung mit Hilfe einer Bildgebung. Trotz dieser Maßnahmen kann eine hinreichend gute Reproduzierbarkeit in vielen Fällen nicht erreicht werden. Außerdem bringen einige der bildgebenden Verfahren eine Belastung durch ionisierende Strahlung oder Energieeintrag (SAR-Belastung) mit sich.
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Aus der
US 2012/0226145 A1 , der
US 2014/0364728 A1 und der
US 2018/0161012 A1 sind Verfahren zur Planung einer perkutanen Intervention bekannt.
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Es besteht also die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen eine verbesserte Reprozierbarkeit von perkutanen Interventionen an der Haut ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Vorbereiten einer wiederholten Intervention an der Haut eines Patienten gemäß Patentanspruch 1, eine Steuerungseinrichtung gemäß Patentanspruch 15 und eine Interventionsvorrichtung gemäß Patentanspruch 16 gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Vorbereiten einer wiederholten Intervention an derselben Stelle an der Haut eines Patienten werden erste Bilddaten von einem Interventionsbereich während einer ersten Intervention an der Haut des Patienten aufgenommen. Die Bilddaten können mit Hilfe einer Bildaufnahmeeinheit, beispielsweise einer Bildkamera, aufgenommen werden. Auf Basis der erfassten ersten Bilddaten werden dann mindestens zwei Landmarken auf der Haut des Patienten identifiziert. Landmarken sollen natürliche markante Teilbereiche der Oberfläche eines Patienten sein, die als reproduzierbare Anzeiger von Referenzpositionen genutzt werden können. Beispiele hierfür sind die Nase, der Kopf, die Ohren, der Rippenbogen, die Beckenknochen, die Knie oder die Füße des Patienten. Bevorzugt liegen die Landmarken möglichst nahe bei der Einstichstelle bzw. der Interventionsstelle, so dass ein Fehler aufgrund von Körperbewegungen möglichst klein ausfällt. Weiterhin wird eine Position der ersten Intervention mit Hilfe der Landmarken als Referenzpunkte und auf Basis der ersten Bilddaten ermittelt. Da in den ersten Bilddaten die Interventionsstelle erkennbar ist, kann eine Position relativ zu den Referenzpositionen der Landmarken leicht ermittelt werden. Die Positionen der ersten Intervention und der Landmarken werden dann in einer Datenspeichereinheit gespeichert. Vor Beginn einer zweiten Intervention, welche an derselben Stelle wie die erste Intervention stattfinden soll, wird die Position der zweiten Intervention auf Basis der gespeicherten Position der ersten Intervention und der mindestens zwei Landmarken lokalisiert. D.h., es wird eine Position der zweiten Intervention auf der Haut des Patienten ermittelt und eindeutig angezeigt. Vorteilhaft wird eine Reproduzierbarkeit einer Intervention oder eines Diagnosevorgangs verbessert, ohne dass die Dauer der Prozedur verlängert wird und ohne dass ionisierende Strahlung zur Positionsbestimmung genutzt wird, wodurch eine zusätzliche Belastung des Patienten vermieden wird.
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Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung weist eine Bildaufnahmeeinheit zum Erfassen von ersten Bilddaten von einem Interventionsbereich während einer ersten Intervention an der Haut des Patienten auf. Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung weist auch eine Identifizierungseinheit zum Identifizieren von mindestens zwei Landmarken auf der Haut des Patienten auf Basis der erfassten ersten Bilddaten auf. Teil der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung ist auch eine Positionsermittlungseinheit zum Ermitteln einer Position der ersten Intervention mit Hilfe der Landmarken als Referenzpunkte. Die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung umfasst überdies eine Datenspeichereinheit zum Speichern der Position der ersten Intervention und der Landmarken. Außerdem weist die Steuerungsvorrichtung eine Lokalisierungseinheit zum Lokalisieren der Position der zweiten Intervention an derselben Stelle wie die erste Intervention auf Basis der gespeicherten Position der ersten Intervention und der mindesten zwei Landmarken auf. Die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vorbereiten einer wiederholten Intervention an der Haut eines Patienten.
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Die erfindungsgemäße Interventionsvorrichtung weist die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung sowie eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen einer von der Steuerungsvorrichtung lokalisierten Interventionsstelle an der Haut eines Patienten auf. Die erfindungsgemäße Interventionsvorrichtung teilt die Vorteile der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung.
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Teile der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung können, gegebenenfalls unter Ergänzung von Hardwareelementen, wie zum Beispiel einer Bildaufnahmeeinheit, zum überwiegenden Teil in Form von Softwarekomponenten ausgebildet sein. Dies betrifft insbesondere Teile der Identifizierungseinheit, der Positionsermittlungseinheit und der Lokalisierungseinheit. Grundsätzlich können diese Komponenten aber auch zum Teil, insbesondere wenn es um besonders schnelle Berechnungen geht, in Form von softwareunterstützter Hardware, beispielsweise FPGAs oder dergleichen, realisiert sein. Ebenso können die benötigten Schnittstellen, beispielsweise wenn es nur um eine Übernahme von Daten aus anderen Softwarekomponenten geht, als Softwareschnittstellen ausgebildet sein. Sie können aber auch als hardwaremäßig aufgebaute Schnittstellen ausgebildet sein, die durch geeignete Software angesteuert werden.
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Eine teilweise softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher in Interventionsvorrichtungen genutzte Rechnersysteme auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten. Insofern wird die Aufgabe auch durch ein entsprechendes Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm gelöst, welches direkt in eine Speichereinrichtung eines solchen Rechnersystems ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des Verfahrens zum Vorbereiten einer wiederholten Intervention an der Haut eines Patienten auszuführen, wenn das Computerprogramm in dem Rechnersystem ausgeführt wird.
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Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gegebenenfalls zusätzliche Bestandteile, wie z.B. eine Dokumentation und/oder zusätzliche Komponenten, auch Hardware-Komponenten, wie z.B. Hardware-Schlüssel (Dongles etc.) zur Nutzung der Software, umfassen
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Zum Transport zur Speichereinrichtung des Rechnersystems und/oder zur Speicherung an dem Rechnersystem kann ein computerlesbares Medium, beispielsweise ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger transportabler oder fest eingebauter Datenträger dienen, auf welchem die von einer Rechnereinheit einlesbaren und ausführbaren Programmabschnitte des Computerprogramms gespeichert sind. Die Rechnereinheit kann z.B. hierzu einen oder mehrere zusammenarbeitende Mikroprozessoren oder dergleichen aufweisen.
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Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten jeweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. Dabei können insbesondere die Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie und deren Beschreibungsteilen weitergebildet sein. Zudem können im Rahmen der Erfindung die verschiedenen Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele und Ansprüche auch zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vorbereiten einer wiederholten Intervention an der Haut eines Patienten umfasst das Lokalisieren der Position der zweiten Intervention die Schritte:
- - Erfassen von zweiten Bilddaten von dem Interventionsbereich für die zweite Intervention an der Haut des Patienten,
- - Identifizieren der mindestens zwei Landmarken in den zweiten Bilddaten auf Basis der ersten Bilddaten und der Positionen der mindestens zwei Landmarken in den ersten Bilddaten,
- - Positionieren einer Interventionseinheit an der Position der ersten Intervention mit den mindestens zwei Landmarken als Referenzpunkte.
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Als Interventionseinheit soll in diesem Zusammenhang eine Einheit aufgefasst werden, die bei der Intervention an der Interventionsposition in direktem Kontakt mit der Haut des Patienten steht. Die Interventionseinheit kann zum Beispiel eine Nadel umfassen, mit der an einer Einstichstelle, d.h. der Interventionsstelle, in die Haut eingedrungen wird.
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Vorteilhaft kann mit Hilfe der Landmarken eine in den ersten Bildddaten während der ersten Intervention ermittelte Position der Intervention auf die zweiten Bilddaten übertragen werden und damit eine Position einer Interventionseinheit, beispielsweise einer Nadel, bei einer zweiten Intervention an derselben Stelle vorgenommen werden, an der die Interventionseinheit auch bei der ersten Intervention positioniert war.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vorbereiten einer wiederholten Intervention an der Haut eines Patienten umfasst das Positionieren der Interventionseinheit ein Markieren der Position der zweiten Intervention mit Hilfe einer Darstellungseinheit auf Basis der zweiten Bilddaten und der identifizierten Landmarken sowie der identifizierten Position der ersten Intervention. Vorteilhaft wird einem Mediziner eine Position während der Vorbereitung einer zweiten Intervention auf Basis der aktuellen zweiten Bilddaten angezeigt, so dass eine Interventionseinheit an dieselbe Position gesteuert werden kann, bei der die Interventionseinheit auch bei der ersten Intervention positioniert war.
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In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vorbereiten einer wiederholten Intervention an der Haut eines Patienten umfasst das Markieren der Position der zweiten Intervention das Projizieren der Position der zweiten Intervention auf die Haut des Patienten. Vorteilhat wird die korrekte Interventionsposition direkt auf der Haut des Patienten angezeigt, so dass eine Ansteuerung der korrekten Interventionsposition mit einer Interventionseinheit besonders einfach und präzise zu realisieren ist.
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In einer speziellen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vorbereiten einer wiederholten Intervention an der Haut eines Patienten weisen die mindestens zwei Landmarken zweidimensionale Landmarken auf. Die Hautoberfläche kann näherungsweise als zweidimensionale Fläche modelliert werden. Sind auf dieser zweidimensionalen Fläche zwei Landmarken bekannt, so kann eine Position jedes Punkts auf der Haut mit den beiden Landmarken als Referenzpunkten eindeutig angegeben werden.
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Die mindestens zwei Landmarken können auch dreidimensionale Landmarken aufweisen. Vorteilhaft können in drei Dimensionen Referenzpunkte noch exakter definiert sein, um eine Position einer Intervention genau zu ermitteln.
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Zum Identifizieren der Landmarken kann zum Beispiel ein Landmarken-Erkennungsalgorithmus eingesetzt werden. Ein solcher Erkennungsalgorithmus kann zum Beispiel mit Hilfe eines maschinellen Lernverfahrens mit Hilfe von Trainingsdaten trainiert werden. Vorteilhaft lässt sich ein solches Verfahren an variable Randbedingungen flexibel anpassen.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vorbereiten einer wiederholten Intervention an der Haut eines Patienten umfasst das Lokalisieren der Position der zweiten Intervention auf Basis der gespeicherten Position das Lokalisieren einer Einstichstelle der ersten Intervention. Einstichstellen können zum Beispiel zur Behandlung des menschlichen Körpers oder zur Diagnose genutzt werden. Beispielsweise kann eine Injektion, eine Biopsie oder eine Ablation wiederholt an ein- und derselben Stelle vorgenommen werden. Eine solche präzise Vorgehensweise kann die Wirksamkeit einer Behandlung oder die Präzision einer Diagnose verbessern.
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Um eine Position der ersten Intervention zu ermitteln, kann auch ein Koordinatensystem in den ersten Bilddaten festgelegt werden. Dabei werden den Landmarken Koordinaten zugewiesen, die dann bei einer Aufnahme der zweiten Bilddaten aufgrund der dort zu identifizierenden Landmarken leicht wiedergefunden werden können. Auf diese Weise lässt sich das in den ersten Bilddaten erzeugte Koordinatensystem leicht auf die zweiten Bilddaten übertragen. Mithin kann eine Position der Einstichstelle in den ersten Bilddaten ebenfalls eindeutig in den zweiten Bilddaten ermittelt werden.
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Zum Ermitteln einer Position der ersten Intervention kann zusätzlich ein Oberflächenprofil der Haut ermittelt werden. Das Oberflächenprofil kann zum Beispiel mit Hilfe einer Kamera oder einer medizinischen Bildgebungseinrichtung, beispielsweise einem MR-System, aufgenommen werden. Hierzu kann zum Beispiel eine sogenannte HUGE-Sequenz angewendet werden. Auf diese Weise kann eine Korrektur von Fehlern bei der Wiederauffindung der Interventionsstelle aufgrund von indirekten Positionseinflüssen und/oder Gewichtsänderungen vorgenommen werden.
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In einer besonders effektiven Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vorbereiten einer wiederholten Intervention an der Haut werden ein Einstichwinkel und/oder eine Einstichtiefe einer für die erste Intervention genutzten Einsticheinheit ermittelt. Ein solcher Vorgang kann durch ein Moire-Phase-Tracking erfolgen, wobei Moire-Marker endständig an der Einsticheinheit bzw. Interventionseinheit gesetzt werden. Auf diese Weise kann dann auch der Einstichwinkel und/oder die Einstichtiefe für die zweite Intervention auf Basis des ermittelten Einstichwinkels und/oder der ermittelten Einstichtiefe der ersten Intervention festgelegt werden.
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Ein Auffinden des Einstichwinkels und/oder der Einstichtiefe für die zweite Intervention kann zum Beispiel durch ein iteratives Positionieren einer Interventionseinheit erfolgen. Dabei kann zur Vorbereitung einer zweiten Intervention die Einsticheinheit so lange geführt bzw. gekippt werden, bis der richtige Winkel gefunden ist bzw. die richtige Einstichtiefe erreicht ist. Alternativ kann auch auf einer Darstellungseinheit der richtige Einstichwinkel oder die richtige Einstichtiefe dargestellt werden.
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In einer besonders für den Brustbereich geeigneten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vorbereiten einer wiederholten Intervention an der Haut eines Patienten werden zusätzlich zu der Aufnahme der ersten Bilddaten 4D-Bilddaten von dem Interventionsbereich bei der ersten Intervention erfasst. Weiterhin erfolgt eine Registrierung der 4D-Bilddaten mit den ersten Bilddaten. Auf Basis der registrierten Bilddaten und der mindestens zwei Landmarken wird ein Deformationsfeld ermittelt. Schließlich wird eine Korrektur der Position der zweiten Intervention in den zweiten Bilddaten auf Basis des ermittelten Deformationsfelds durchgeführt. Mit Hilfe des Deformationsfeldes kann eine Bewegung in dem Interventionsbereich korrigiert bzw. kompensiert werden, welche ansonsten ein exaktes Wiederauffinden der Interventionsstelle verhindern oder zumindest erschweren würde.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vorbereiten einer wiederholten Intervention an der Haut eines Patienten umfasst die Intervention einen der folgenden Vorgänge:
- - eine perkutane Intervention,
- - eine minimalinvasive Neurointervention,
- - eine intraoperative Intervention.
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Eine perkutane Intervention kann zum Beispiel einen Einstich in der Haut zur Injektion eines Therapiemittels oder Kontrastmittels oder zur Probenentnahme umfassen. Eine minimalinvasive Neurointervention kann zum Beispiel eine Bildgebung oder eine Therapie im Bereich des zentralen Nervensystems oder in den Spinalkanälen umfassen. Bei einer intraoperativen Intervention würde eine Intervention während der Operation bei geöffnetem Körper des Patienten stattfinden.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Vorbereiten einer wiederholten Intervention an der Haut eines Patienten gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
- 2 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Vorbereiten einer wiederholten Intervention an der Haut eines Patienten gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
- 3 eine schematische Darstellung einer Steuerungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 4 eine schematische Darstellung einer Interventionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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In 1 ist ein Flussdiagramm 100 gezeigt, welches ein Verfahren zum Vorbereiten einer wiederholten Intervention an der Haut eines Patienten gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Das Verfahren gliedert sich in zwei Verfahrensteile auf, einen ersten Verfahrensteil, welcher durch die Schritte 1.1 bis 1.V gebildet wird, und einen zweiten Verfahrensteil, welcher die Schritte 1.VI bis 1.IX umfasst. Bei dem ersten Verfahrensteil erfolgt eine Dokumentation einer Einstichstelle, welche bei einer ersten perkutanen Intervention erzeugt wird. Die dabei ermittelten Informationen werden dann in dem zweiten Verfahrensteil dazu genutzt, eine erneute perkutane Intervention vorzubereiten, wobei mit Hilfe der genannten Informationen die bei der ersten perkutanen Intervention erzeugte Einstichstelle erneut aufgefunden und angesteuert wird.
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Bei dem Schritt 1.1 werden zunächst erste Bilddaten BD1 von einem Interventionsbereich B auf der Haut eines Patienten während oder nach einer ersten perkutanen Intervention erfasst. Die ersten Bilddaten BD1 werden mit Hilfe einer Bildkamera aufgenommen und zeigen eine Einstichstelle, welche bei der ersten perkutanen Intervention mit Hilfe einer Einstichnadel erzeugt wurde. Die ersten Bilddaten BD1 werden dann bei dem Schritt 1.11 einer Bildauswertung unterzogen. Dabei werden in den ersten Bilddaten BD1 Landmarken LM1, LM2 gesucht, welche als Orientierungspunkte für eine Festlegung eines Koordinatensystems in den ersten Bilddaten BD1 genutzt werden können. Bei dem Schritt 1.III werden dann Positionen POS1, POS2 der Landmarken LM1, LM2 ermittelt. Auf Basis der Positionen POS1, POS2 der Landmarken LM1, LM2 als Referenzpositionen wird weiterhin bei dem Schritt 1.IV eine Position POS-I der Einstichstelle ermittelt. Die Position POS-I der Einstichstelle kann hier als Relativposition bezüglich der Positionen POS1, POS2 der Landmarken LM1, LM2 ermittelt werden. Schließlich werden bei dem Schritt 1.V die erfassten ersten Bilddaten BD1, die Bilddaten der Landmarken LM1, LM2, die Positionen POS1, POS2 der Landmarken LM1, LM2 sowie die Position POS-I der Einstichstelle in einem Datenspeicher DS gespeichert. Damit ist der erste Verfahrensteil beendet.
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Im Rahmen des zweiten Verfahrensteils werden zunächst in Vorbereitung einer zweiten perkutanen Intervention bei dem Schritt 1.VI zweite Bilddaten BD2 von dem Interventionsbereich B aufgenommen. Bei dem Schritt 1.VII werden dann in den zweiten Bilddaten BD2 mit Hilfe der Bilddaten der Landmarken LM1, LM2 sowie der Kenntnis der Positionen POS1, POS2 der Landmarken LM1, LM2 in den ersten Bilddaten BD1 die beiden Landmarken LM1, LM2 in den zweiten Bilddaten BD2 gesucht und identifiziert. Bei dem Schritt 1.VIII erfolgt dann unter Anwendung der bekannten Position POS-I der Einstichstelle, welche im ersten Verfahrensteil ermittelt wurde, eine Projektion einer Markierung M der Position POS-I der Einstichstelle auf den Interventionsbereich B. Bei dem Schritt 1.IX wird schließlich eine Nadel 42 (siehe 4) als Interventionswerkzeug an die Position der markierten Stelle in dem Interventionsbereich B gesetzt. Damit ist erreicht, dass eine zweite perkutane Intervention an derselben Stelle der Haut, an der auch die erste perkutane Intervention vorgenommen wurde, durchgeführt werden kann.
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In 2 ist ein Flussdiagramm 200, welches ein Verfahren zum Vorbereiten einer wiederholten Intervention an der Haut eines Patienten gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, gezeigt. Das Verfahren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ähnlich wie das Verfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in zwei Verfahrensteile aufgeteilt, wobei wiederum bei dem ersten Verfahrensteil, welcher durch die Schritte 2.1 bis 2.VIII gebildet wird, eine Dokumentation einer Einstichstelle, welche bei einer ersten perkutanen Intervention erzeugt wurde, vorgenommen wird. Anschließend werden bei dem zweiten Verfahrensteil, welcher die Schritte 2.IX bis 2.XII umfasst, die ermittelten Informationen dazu genutzt, eine erneute perkutane Intervention vorzubereiten, wobei mit Hilfe der genannten Informationen die bei der ersten perkutanen Intervention erzeugte Einstichstelle erneut aufgefunden und angesteuert wird.
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Anders als bei dem in 1 veranschaulichten ersten Ausführungsbeispiel werden bei dem Verfahren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel bei der Dokumentation der Einstichstelle zusätzlich sogenannte vierdimensionale Bilddaten BD-4D erfasst, mit denen ein Deformationsfeld DF erzeugt werden kann. Dieses Deformationsfeld DF hilft dabei, Variationen der Position der Einstichstelle relativ zu den Landmarken LM1, LM2, welche durch die Körperbewegung eines Patienten erzeugt werden können, zu kompensieren.
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Zunächst werden wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel bei dem Schritt 2.1 erste Bilddaten BD1 von einem Interventionsbereich B während oder nach einer ersten perkutanen Intervention erfasst. Die ersten Bilddaten BD1 werden mit Hilfe einer Bildkamera aufgenommen und zeigen eine Einstichstelle, welche bei der ersten perkutanen Intervention erzeugt wurde. Die ersten Bilddaten BD1 werden dann bei dem Schritt 2.11 einer Bildauswertung unterzogen. Dabei werden in den ersten Bilddaten BD1 Landmarken LM1, LM2 gesucht, welche als Orientierungspunkte für eine Festlegung eines Koordinatensystems in den ersten Bilddaten BD1 genutzt werden können. Bei dem Schritt 2.III werden dann Positionen POS1, POS2 der Landmarken LM1, LM2 ermittelt. Auf Basis der Positionen der POS1, POS2 als Referenzpositionen wird weiterhin bei dem Schritt 2.IV eine Position POS-I der Einstichstelle ermittelt. Die Position POS-I kann hier als Relativposition bezüglich der Positionen POS1, POS2 der Landmarken LM1, LM2 ermittelt werden.
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Anders als bei dem ersten Ausführungsbeispiel werden bei dem Schritt 2.V zusätzlich vierdimensionale Bilddaten BD-4D von dem Interventionsbereich B aufgenommen. Die vierdimensionalen Bilddaten BD-4D weisen zeitabhängige 3D-Bilddaten auf. Die vierdimensionalen Bilddaten BD-4D werden weiterhin bei dem Schritt 2.VI mit den aufgenommenen ersten Bilddaten BD1 registriert. Mit Hilfe der registrierten Bilddaten BDREG sowie der identifizierten Landmarken LM1, LM2 wird dann bei dem Schritt 2.VII ein Deformationsfeld DF berechnet, welches das zeitabhängige Deformationsverhalten in dem Interventionsbereich B beschreibt. Schließlich werden die ermittelten Positionsdaten POS1, POS2 der Landmarken LM1, LM2 sowie die Landmarken LM1, LM2 und auch die Position POS-I der Einstichstelle, darüber hinaus auch die ersten Bilddaten BD1 und die Deformationsfelder DF bei dem Schritt 2.VIII in einem Datenspeicher DS abgespeichert. Damit ist der erste Verfahrensteil abgeschlossen.
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Im Rahmen des zweiten Verfahrensteils werden zunächst in Vorbereitung einer zweiten perkutanen Intervention bei dem Schritt 2.IX zweite Bilddaten BD2 von dem Interventionsbereich B mit einer Bildkamera aufgenommen. Bei dem Schritt 2.X werden dann in den zweiten Bilddaten BD2 mit Hilfe der Bilddaten der Landmarken LM1, LM2 sowie der Kenntnis der Positionen POS1, POS2 der Landmarken LM1, LM2 in den ersten Bilddaten BD1 die beiden Landmarken LM1, LM2 in den zweiten Bilddaten BD2 gesucht und identifiziert. Bei dem Schritt 2.XI erfolgt anders als bei dem ersten Ausführungsbeispiel eine Korrektur der gespeicherten Position POS-I der Einstichstelle auf Basis des gespeicherten Deformationsfelds DF. Damit werden Abweichungen der Position POS-I der Einstichstelle aufgrund von Atembewegungen kompensiert. Weiterhin erfolgt bei dem Schritt 2.XI eine Projektion einer Markierung M der korrigierten Position POS-I der Einstichstelle auf den Interventionsbereich B. Bei dem Schritt 2.XII wird schließlich eine Nadel 42 (siehe 4) als Interventionswerkzeug an die Position der markierten Stelle M gesetzt. Damit ist erreicht, dass eine zweite perkutane Intervention an derselben Stelle der Haut vorgenommen werden kann, an der auch die erste perkutane Intervention vorgenommen wurde.
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In 3 ist eine schematische Darstellung einer Steuerungseinrichtung 30 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Die Steuerungseinrichtung 30 umfasst eine Bildkamera 31, mit der erste und zweite Bilddaten BD1, BD2 von einem Interventionsbereich B während einer ersten Intervention und vor einer zweiten Intervention an der Haut eines Patienten aufgenommen werden können. Weiterhin weist die Steuerungseinrichtung 30 auch eine Identifizierungseinheit 32 auf, welche von der Bildkamera 31 die erfassten Bilddaten BD1, BD2 empfängt und mindestens zwei Landmarken LM1, LM2 in den ersten Bilddaten BD1 und dieselben Landmarken LM1, LM2 auch in den später aufgenommenen zweiten Bilddaten BD2 identifiziert. Die Identifizierung der Landmarken LM1, LM2 kann zum Beispiel mit Hilfe eines Landmarken-Erkennungsalgorithmus erfolgen. Die Landmarken LM1, LM2 können zum Beispiel markante Körperteile, wie zum Beispiel den Kopf, die Nase, die Ohren, der Rippenbogen, das Beckenknochen, die Knie und die Füße umfassen.
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Die Bilddaten BD1, BD2 mit den identifizierten Landmarken LM1, LM2 werden dann an eine Landmarkenpositions-Ermittlungseinheit 33 übermittelt, die ebenfalls Teil der Steuerungseinrichtung 30 ist. Die Landmarkenpositions-Ermittlungseinheit 33 ermittelt die Positionen POS1, POS2 der identifizierten Landmarken LM1, LM2 in den ersten Bilddaten BD1 und später auch in den zweiten Bilddaten BD2. Die ermittelten Positionen POS1, POS2 der Landmarken LM1, LM2 sowie die ersten Bilddaten BD1 werden an eine Positionsermittlungseinheit 34 übermittelt, welche eine Position POS-I der Einstichstelle als Relativposition zu den Landmarken LM1, LM2 anhand der ersten Bilddaten BD1 ermittelt. Die ersten Bilddaten BD1 zeigen zum Beispiel die Nadel an der Einstichstelle. Die Positionsermittlungseinheit 34 identifiziert die Einstichstelle, beispielsweise mit Hilfe eines Erkennungsalgorithmus, der durch ein maschinelles Lernverfahren trainiert wurde, und ermittelt die Position POS-I der identifizierten Einstichstelle als Relativposition zu den Positionen POS1, POS2 der identifizierten Landmarken LM1, LM2. Die Position POS-I der Einstichstelle sowie die Positionen POS1, POS2 der Landmarken LM1, LM2 und die ersten Bilddaten BD1 werden weiterhin an eine Datenspeichereinheit DS, die ebenfalls Teil der Steuerungseinrichtung 30 ist, übermittelt.
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Wie bereits erwähnt, ist die Bildkamera 31 dazu eingerichtet, auch zweite Bilddaten BD2 von dem Interventionsbereich B aufzunehmen. Die erfassten Bilddaten BD2 werden von der bereits erwähnten Identifizierungseinheit 32 verarbeitet, wobei die Identifizierungseinheit 32 zusätzlich Bildinformationen BD1 sowie Positionsinformationen POS1, POS2 über die in den ersten Bilddaten identifizierten Landmarken LM1, LM2 aus der Datenspeichereinheit DS erhält, um die bereits bekannten Landmarken LM1, LM2 auch in den zweiten Bilddaten BD2 zu identifizieren. Zusätzlich werden auch die aktuellen Positionen POS1-2, POS2-2 der in den zweiten Bilddaten BD2 identifizierten Landmarken LM1, LM2 von der Landmarkenpositions-Ermittlungseinheit 33 ermittelt. Die ermittelten aktuellen Positionsdaten POS1-2, POS2-2 der Landmarken LM1, LM2 in den zweiten Bilddaten BD2 sowie die zweiten Bilddaten BD2 werden dann an eine Lokalisierungseinheit 35, welche ebenfalls Teil der Steuerungseinrichtung 30 ist, weitergegeben. Die Lokalisierungseinheit 35 erhält von der Datenspeichereinheit die in den ersten Bilddaten BD1 ermittelte Position POS-I der Einstichstelle sowie von der Positionsermittlungseinheit 33 die aktuellen Positionen POS1-2, POS2-2 der Landmarken LM1, LM2 in den zweiten Bilddaten BD2 und ermittelt auf deren Basis eine Position BS der Einstichstelle. Die Position BS der Einstichstelle wird über eine Ausgangsschnittstelle 36 der Steuerungseinrichtung 30 an eine Projektionseinheit 41 (nicht gezeigt, siehe 4) übermittelt.
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In 4 ist eine Interventionsvorrichtung 40 gezeigt. Die Interventionsvorrichtung 40 weist eine Steuerungseinrichtung 30 auf, welche den in 3 gezeigten Aufbau hat. Zudem weist die Interventionsvorrrichtung 40 eine Projektionseinheit 41 auf. Mit der Kamera 31 der Steuerungseinrichtung 30 werden erste Bilddaten BD1 von einer Einstichstelle M in einem Interventionsbereich B auf der Haut eines Patienten P während einer ersten Intervention aufgenommen. Die ersten Bilddaten BD1 werden auf die im Zusammenhang mit 1 bis 3 beschriebene Art und Weise prozessiert. Weiterhin werden von der Kamera der Steuerungseinrichtung 30 auch zweite Bilddaten BD2 zu einem Zeitpunkt kurz vor einer zweiten Intervention mit einer Nadel aufgenommen. Auf Basis der erfassten Bilddaten BD1, BD2 wird von der Steuerungseinrichtung 30 eine Position BS der Einstichstelle für die zweite Intervention ermittelt. Die ermittelten Positionsdaten BS bezüglich der Einstichstelle werden an die Projektionseinheit 41 übermittelt, welche auf Basis der Positionsdaten BS der Einstichstelle eine Markierung M der Einstichstelle auf den Körper des Patienten P in einem Interventionsbereich B projiziert. Ein Mediziner MD kann nun eine Nadel 42 für eine zweite Intervention an der markierten Stelle positionieren und auf diese Weise nachfolgend eine zweite Intervention an derselben Stelle durchführen, an der auch die erste Intervention durchgeführt wurde.
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Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorbeschriebenen Verfahren und Vorrichtungen lediglich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung handelt und dass die Erfindung vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.
