DE102019206825B3

DE102019206825B3 - Positionierungseinheit mit mehreren Anzeigemitteln zum Führen einer Nadel; Positionierungssystem sowie Verfahren

Info

Publication number: DE102019206825B3
Application number: DE102019206825.1A
Authority: DE
Inventors: Alois Regensburger; Heiko Mehldau; Amilcar ALZAGA
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2019-05-10
Publication date: 2020-07-02
Anticipated expiration: 2039-05-11
Also published as: CN111904595A; US11298150B2; US20200352592A1; CN111904595B

Abstract

Positionierungseinheit (1) zum Führen eines medizinischen Objekts (6), insbesondere einer Nadel, mit- einer Feststelleinheit (2), durch welche die Positionierungseinheit (1) an dem medizinischen Objekt (6) anordenbar ist,gekennzeichnet durch,- ein Anzeigeelement (3) mit mehreren Anzeigemitteln (4), wobei das Anzeigeelement (3) in einer festgelegten Pose relativ zu der Feststelleinheit (2) angeordnet ist,wobei das Anzeigeelement (3) zwei, insbesondere runde, Scheiben (30, 31) umfasst, welche jeweils mittels eines jeweiligen Teils der Feststelleinheit (2) unabhängig voneinander anordenbar sind, und wobei an jeder der zwei Scheiben (30, 31) mindestens drei, insbesondere vier, der mehreren Anzeigemittel (4) angeordnet sind, und- eine Erfassungseinheit (5) zum Erfassen einer Bewegungsinformation, wobei- die Positionierungseinheit (1) dazu ausgebildet ist, die mehreren Anzeigemittel (4) abhängig von der Bewegungsinformation anzusteuern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Positionierungseinheit zum Führen eines medizinischen Objekts, insbesondere einer Nadel, wobei die Positionierungseinheit an dem medizinischen Objekt anordenbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Positionierungssystem sowie ein Verfahren zum Führen eines medizinischen Objekts.
Im Rahmen medizinischer Behandlungen ist es häufig nötig, eine medizinische Nadel zielgerichtet, das bedeutet insbesondere entlang eines genau festgelegten Nadelpfads beziehungsweise einer so genannten zuvor geplanten Trajektorie, in ein medizinisches Zielobjekt, insbesondere einen Patienten oder einen Simulator zum Simulieren des Patienten, einzuführen. Ein solcher Simulator kann auch als Dummy bezeichnet werden. Mithilfe des Dummys ist es möglich, den Patienten beziehungsweise die medizinische Behandlung am Patienten zu simulieren. Insbesondere bei einer Behandlung im Körperinneren des Patienten, beispielsweise an inneren Organen, ist eine exakte Führung der Nadel entlang des Nadelpfads beziehungsweise der geplanten Trajektorie wichtig. Hierdurch kann einerseits die Führung der Nadel entlang des korrekten Pfads zwischen Gewebe und Knochen hindurch und andererseits die gezielte Behandlung des jeweiligen Organs gewährleistet werden. In diesem Kontext ist beispielsweise das Überwachen des Einführens der Nadel beziehungsweise des Einstechvorgangs mittels Fluoroskopie möglich. Nachteilig hierbei ist die hohe Belastung mit Röntgenstrahlen. Konkret kann durch Führen der medizinischen Nadel entlang dem Nadelpfad sichergestellt werden, dass die Nadel zielsicher zu einem Zielpunkt innerhalb des Zielobjekts gelangt. Der Zielpunkt kann beispielsweise eine zuvor festgelegte Position zwischen Knochen, beispielsweise beim Einführen zwischen zwei Bandscheiben, oder ein Tumor sein. Im Falle eines Dummys können die Knochen und/oder der Tumor durch entsprechende Ausgestaltungen des Dummys simuliert sein.
Die Patentschrift DE 11 2008 002 851 B4 offenbart ein chirurgisches Bewegungsbahnsystem, das eine Winkelmessvorrichtung und eine Feedback-Vorrichtung aufweist, wobei die Feedback-Vorrichtung eine Winkelorientierung der Winkelmessvorrichtung in Bezug auf eine Referenzachse anzeigen kann. Ferner offenbart die Druckschrift US 2016 / 0 310 165 A1 eine Vorrichtung zur Ausrichtung einer Nadel mittels eines Laserführungssystems. Des Weiteren offenbart die Druckschrift US 2004 / 0 152 970 A1 eine Methode zur Ausrichtung eines medizinisches Instruments, wobei Indizien zur Ausrichtung des medizinischen Instruments entlang mehrerer Bewegungsfreiheitsgrade auf einem Display angezeigt werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Führung für ein medizinisches Objekt, insbesondere eine Nadel, zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Positionierungseinheit zum Führen eines medizinischen Objekts, insbesondere einer Nadel, mit einer Feststelleinheit, durch welche die Positionierungseinheit an dem medizinischen Objekt anordenbar ist. Die Positionierungseinheit zeichnet sich aus durch ein Anzeigeelement mit mehreren Anzeigemitteln, wobei das Anzeigeelement in einer festgelegten Pose relativ zu der Feststelleinheit angeordnet ist, und eine Erfassungseinheit zum Erfassen einer Bewegungsinformation. Dabei ist die Positionierungseinheit dazu ausgebildet, die mehreren Anzeigemittel abhängig von der Bewegungsinformation anzusteuern.
Die Positionierungseinheit ist mittels der Feststelleinheit an der Nadel anordenbar. Mit anderen Worten ist die Feststelleinheit dazu ausgebildet, die Positionierungseinheit an dem medizinischen Objekt anzuordnen. Beispielsweise ist die Feststelleinheit zum kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Anordnen der Positionierungseinheit an dem medizinischen Objekt ausgebildet. Die Feststelleinheit ist dabei insbesondere dazu ausgebildet, eine lösbare mechanische Verbindung mit dem medizinischen Objekt einzugehen. Hierzu kann die Feststelleinheit das medizinische Objekt ganz oder teilweise umgreifen, um die mechanische Verbindung herzustellen. Beispielsweise kann die Feststelleinheit eine Aufnahme zum zumindest teilweisen Umgreifen des medizinischen Objekts aufweisen. Ein Fixierelement der Feststelleinheit kann zum mechanischen Festlegen des medizinischen Objekts in der Aufnahme eingerichtet sein. In konkreten Beispielen kann die Feststelleinheit einen Clip-Mechanismus oder einen Schraubmechanismus aufweisen.
Durch das Anzeigeelement weisen insbesondere die mehreren Anzeigemittel eine vorgegebene Pose relativ zu der Feststelleinheit und/oder relativ zu einem restlichen Teil der Positionierungseinheit auf. Im Allgemeinen ist das Anzeigeelement in der festgelegten Pose relativ zu der Feststelleinheit angeordnet. Mit anderen Worten weisen die Feststelleinheit und das Anzeigeelement als jeweilige Teile der Positionierungseinheit eine festgelegte Pose relativ zueinander auf. Die mehreren Anzeigemittel können als Teile des Anzeigeelements eine jeweils festgelegte Pose relativ zu einem Rest des Anzeigeelements aufweisen. Beispielsweise weist das Anzeigeelement ein Trägerelement auf, welches zum Halten der mehreren Anzeigemittel ausgebildet ist. Das Trägerelement kann beispielsweise scheibenförmig ausgeführt sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Halteelement partiell als Zylinder oder Hohlzylinder ausgeformt sein.
Bei den mehreren Anzeigeelementen kann es sich um Zeiger, Winker oder Leuchtmittel handeln. Beispielsweise ist die Positionierungseinheit dazu ausgebildet, die mehreren Zeiger oder Winker abhängig von der Bewegungsinformation anzusteuern beziehungsweise zu bewegen. Dabei können die mehreren Zeiger oder Winker abhängig ausgerichtet oder positioniert werden.
Die Erfassungseinheit kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, die Bewegungsinformation über eine Datenverbindung zu empfangen. Insbesondere kann die Erfassungseinheit dazu ausgebildet sein, die Bewegungsinformation aus einer Bestimmungseinheit, die nicht Teil der Positionierungseinheit ist, zu empfangen. Alternativ oder zusätzlich kann die Erfassungseinheit zum Empfangen der Bewegungsinformation aus einer an der Positionierungseinheit angeordneten Bestimmungseinheit ausgebildet sein. Die Bestimmungseinheit wird im Folgenden noch genauer erläutert. Die Bewegungsinformation kann beispielsweise angeben, in welche Richtung die Positionierungseinheit bewegt werden soll, um in eine Soll-Position zu gelangen. Die Soll-Position kann beispielsweise einer Position entlang einer vorbestimmten Trajektorie für das medizinische Objekt entsprechen. Insbesondere gibt die Bewegungsinformation an, in welche Richtung die Positionierungseinheit zu bewegen ist, um das medizinische Objekt entlang der vorbestimmten Trajektorie zu führen.
Die mehreren Anzeigemittel sind abhängig von der Bewegungsinformation ansteuerbar. Insbesondere ist die Positionierungseinheit dazu ausgebildet, die Bewegungsinformation anhand der mehreren Anzeigemittel zu visualisieren. Dabei kann mittels der mehreren Anzeigemittel insbesondere visualisiert werden, in welche Richtung die Positionierungseinheit zu drehen oder zu kippen oder zu bewegen ist.
Konkret kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Positionierungseinheit die Bewegungsinformation mittels der Erfassungseinheit erfasst. Bei der Erfassungseinheit kann es sich beispielsweise um einen Funkempfänger handeln. Die Bewegungsinformation gibt an, in welche Richtung die Positionierungseinheit zu bewegen ist. Durch Visualisieren der Bewegungsinformation durch die mehreren Anzeigemittel kann dann die Positionierungseinheit wie durch die Bewegungsinformation vorgegeben positioniert werden und insbesondere entlang einer vorgegebenen Trajektorie geführt werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die mehreren Anzeigemittel jeweils als Leuchtmittel, insbesondere Leuchtdiode, ausgeführt sind. Mit anderen Worten kann die Positionierungseinheit mehrere Leuchtmittel beziehungsweise Leuchtdioden als die mehreren Anzeigemittel aufweisen. Leuchtdioden können dabei besonders energiesparend und kompakt ausgeführt werden, sodass eine kompakte Gestaltung der Positionierungseinheit ermöglicht ist. Beispielsweise ist die Positionierungseinheit dazu ausgebildet, die mehreren Leuchtmittel abhängig von der Bewegungsinformation anzusteuern. Insbesondere ist die Positionierungseinheit dazu ausgebildet, die Bewegungsinformation anhand der mehreren Leuchtmittel zu visualisieren. Bei dem Ansteuern oder dem Visualisieren kann ein Leuchtmuster entsprechend der Bewegungsinformation erzeugt beziehungsweise abgestrahlt werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die mehreren Anzeigemittel derart angeordnet sind, dass sie auf einem selben Kreis oder einer selben Mantelfläche eines Zylinders liegen. Mit anderen Worten können die mehreren Anzeigemittel alle auf einem Kreis angeordnet sein. Insbesondere sind auf einem Kreis mindestens drei, vorzugsweise genau vier, Anzeigemittel angeordnet. Alternativ können die mehreren Anzeigemittel auf mehreren Kreisen angeordnet sein. In diesem Fall sind auf jedem der Kreise vorzugsweise jeweils mindestens drei, insbesondere genau vier, der mehreren Anzeigemittel angeordnet. Weisen die mehreren Kreise jeweils denselben Radius und nur eine axiale Verschiebung relativ zueinander auf, so sind die Anzeigemittel, die auf unterschiedlichen Kreisen angeordnet sind, auf derselben Mantelfläche eines Zylinders angeordnet. Jeweilige Kreisebenen der mehreren Kreise verlaufen insbesondere parallel zueinander. Insgesamt ist durch die genannte Anordnung eine besonders vorteilhafte Visualisierung der Bewegungsinformation ermöglicht.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Feststelleinheit dazu ausgebildet ist, die Positionierungseinheit derart an dem medizinischen Objekt anzuordnen, dass eine Schwerpunktlinie, die längs zu einer Haupterstreckung des medizinischen Objekts verläuft, durch den Mittelpunkt des Kreises oder der Mantelfläche verläuft. Mit anderen Worten ist die Feststelleinheit dazu ausgebildet, die Positionierungseinheit derart an dem medizinischen Objekt anzuordnen, dass der Kreis oder die Mantelfläche, auf der die mehreren Anzeigemittel angeordnet sind, das medizinische Objekt, insbesondere dessen Haupterstreckungsrichtung, umschließen. Bei dieser Umschließung verläuft die Schwerpunktlinie des medizinischen Objekts durch den Mittelpunkt des Kreises oder der Mantelfläche. Der Begriff Mittelpunkt der Mantelfläche bezeichnet im Vorliegenden einen Punkt auf der rotationssymmetrischen Achse des Zylinders. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Zylinder sowie dessen Mantelfläche nicht physisch vorhanden sein müssen. Mit anderen Worten kann es sich bei der Mantelfläche beziehungsweise dem Zylinder um ein gedachtes geometrisches Objekt handeln, um die Geometrie der mehreren Anzeigemittel zu beschreiben. Durch die Anordnung der mehreren Anzeigemittel um die mittige Schwerpunktlinie des medizinischen Objekts herum kann eine besonders intuitive Führung der Positionierungseinheit ermöglicht werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwei benachbarte der mehreren Anzeigemittel, die gemeinsam auf dem Kreis oder auf dem Zylinder angeordnet sind, jeweils einen in Umfangsrichtung gleichmäßigen Abstand zueinander aufweisen. Mit anderen Worten sind die auf einem gemeinsamen Kreis angeordneten der mehreren Anzeigemittel gleichmäßig über den Kreis verteilt. Dadurch weisen alle auf dem Kreis angeordneten Anzeigemittel jeweils denselben Abstand zu den jeweils benachbarten Anzeigemitteln auf demselben Kreis auf. Durch diese geometrische Ausführung der Positionierungseinheit kann eine weitere Verbesserung beim Führen der Positionierungseinheit und damit des medizinischen Objekts erzielt werden.
Ferner ist vorgesehen, dass das Anzeigeelement zwei, insbesondere runde, Scheiben umfasst, welche jeweils mittels eines jeweiligen Teils der Feststelleinheit unabhängig voneinander anordenbar sind, und wobei an jeder der zwei Scheiben mindestens drei, insbesondere vier, der mehreren Anzeigemittel angeordnet sind. Insbesondere sind die zwei Scheiben durch die Feststelleinheit in einer unterschiedlichen Längsposition bezogen auf die Haupterstreckungsrichtung des medizinischen Objekts an dem medizinischen Objekt anordenbar. Dabei ist die Feststelleinheit insbesondere dazu ausgebildet, die zwei Scheiben in Bezug auf das medizinische Objekt derart anzuordnen, dass die Schwerpunktlinie durch einen jeweiligen Mittelpunkt der Scheiben verläuft. Die zwei Scheiben weisen in manchen Ausführungsbeispielen keine mechanische Verbindung zueinander auf. Ihre relative Positionierung zueinander wird in diesem Fall erst durch die Anordnung beider Scheiben an dem medizinischen Objekt festgelegt. Mit anderen Worten können die zwei Scheiben durch das medizinische Objekt mittelbar miteinander verbunden sein, wenn beide Scheiben an dem medizinischen Objekt angeordnet sind. Die Feststelleinheit kann zwei Teilelemente aufweisen, wobei jedes der Teilelemente an der einer der zwei Scheiben angeordnet ist. Mit anderen Worten weisen beide Scheiben ein jeweiliges Teilelement der Feststelleinheit auf. Das jeweilige, an einer Scheibe angeordnete Teilelement kann dazu ausgebildet sein, die entsprechende Scheibe an dem medizinischen Objekt anzuordnen. Auf diese Weise kann die Positionierungseinheit besonders einfach und kompakt gestaltet werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Anzeigeeinheit mehrere Linienlichter aufweist, wobei die mehreren Anzeigemittel Teil der Linienlichter sind, und die Feststelleinheit dazu ausgebildet ist, die Positionierungseinheit derart an dem medizinischen Objekt anzuordnen, dass die mehreren Linienlichter parallel zu der Haupterstreckungsrichtung des medizinischen Objekts verlaufen. Die mehreren Linienlichter können dazu ausgebildet sein, zu visualisieren, in welche Richtung unterschiedliche Bereiche der Positionierungseinheit entsprechend der Bewegungsinformation zu bewegen sind. Auf diese Weise kann besonders vorteilhaft für verschiedene Bereiche der Positionierungseinheit angezeigt werden, in welche eine Bewegung zu erfolgen hat.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Positionierungseinheit dazu ausgebildet ist, durch entsprechendes Ansteuern der mehreren Anzeigemittel anzuzeigen, in welche Richtung die Positionierungseinheit gemäß der Bewegungsinformation zu drehen und/oder zu bewegen ist. Mit anderen Worten ist die Positionierungseinheit dazu ausgebildet, die Bewegungsinformation dadurch zu visualisieren, dass die mehreren Anzeigemittel entsprechend angesteuert werden. Das entsprechende Ansteuern kann beispielsweise die Darstellung eines Leuchtmusters beinhalten. In diesem Fall kann die Bewegungsinformation mittels des Leuchtmusters visualisierbar sein. Das Leuchtmuster kann beispielsweise statisch oder zeitlich veränderlich sein. Beispielsweise umfasst das Leuchtmuster das Einschalten, Ausschalten, Dimmen oder Blinken der mehreren Anzeigemittel. Im Falle eines Blinkens kann die Bewegungsinformation zumindest teilweise mittels des entsprechenden Blinkmusters, also des zeitlichen Verlaufs des Blinkens des entsprechenden Anzeigemittels, visualisiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Lichtmuster umfassen, dass die mehreren Anzeigemittel zum Abstrahlen von Licht einer jeweiligen Farbe angesteuert werden. Die jeweilige Farbe unterschiedlicher der mehreren Anzeigemittel kann dabei verschieden sein. Beispielweise werden die mehreren Anzeigemittel im Rahmen des Ansteuerns abhängig von ihrer jeweiligen Position relativ zu der vorbestimmten Trajektorie für das medizinische Objekt angesteuert. Mit anderen Worten kann die Positionierungseinheit dazu ausgebildet sein, die mehreren Anzeigemittel jeweils einzeln, abhängig von der jeweiligen Position des entsprechenden Anzeigemittels, relativ zu der vorbestimmten Trajektorie für das medizinische Objekt anzusteuern. Dabei kann die Positionierungseinheit dazu ausgebildet sein, abhängig von der jeweiligen Position für jedes der mehreren Anzeigemittel ein jeweiliges Leuchtmuster vorzugeben. Insgesamt kann dadurch die Bewegungsinformation besonders vorteilhaft visualisiert werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Positionierungseinheit dazu ausgebildet ist, in einem ersten Beleuchtungsschritt anzuzeigen, in welche Richtung die Positionierungseinheit entsprechend der Bewegungsinformation zu drehen ist, und in einem zweiten Beleuchtungsschritt anzuzeigen, in welche Richtung die Positionierungseinheit gemäß der Bewegungsinformation zu bewegen ist, wobei der erste und der zweite Beleuchtungsschritt nacheinander erfolgen. Insbesondere kann der erste Beleuchtungsschritt vor dem zweiten Beleuchtungsschritt erfolgen oder der zweite Beleuchtungsschritt vor dem ersten Beleuchtungsschritt erfolgen. Dabei kann das Anzeigen, in welche Richtung die Positionierungseinheit zu drehen ist, zumindest teilweise mit denselben der mehreren Anzeigemittel dargestellt werden, wie das Anzeigen, in welche Richtung die Positionierungseinheit zu bewegen ist. Mit „Drehen“ ist dabei insbesondere eine rotatorische Bewegung gemeint. Mit „Bewegen“ ist insbesondere eine translatorische Positionsveränderung gemeint. Mit anderen Worten kann sich der erste Beleuchtungsschritt ausschließlich auf die Rotation und der zweite Beleuchtungsschritt ausschließlich auf die Translation der Positionierungseinheit beziehen. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Positionierungseinheit dazu ausgebildet ist, in dem ersten Beleuchtungsschritt ausschließlich anzuzeigen, in welche Richtung die Positionierungseinheit entsprechend der Bewegungsinformation zu drehen beziehungsweise zu rotieren ist. Insbesondere ist die Positionierungseinheit dazu ausgebildet, in dem zweiten Beleuchtungsschritt ausschließlich anzuzeigen, in welche die Positionierungseinheit gemäß der Bewegungsinformation zu bewegen beziehungsweise translatorisch zu bewegen ist. Dabei kann die Positionierungseinheit dazu ausgebildet sein, das Anzeigen gemäß dem ersten und dem zweiten Beleuchtungsschritt teilweise oder vollständig mittels derselben der mehreren Anzeigemittel durchzuführen. Auf diese Weise kann die Anzahl hierfür nötiger Anzeigemittel reduziert werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Positionierungseinheit dazu ausgebildet ist, durch entsprechendes Ansteuern der mehreren Anzeigemittel für mindestens zwei Teilbereiche entlang einer Haupterstreckungsrichtung der Positionierungseinheit gleichzeitig anzuzeigen, in welche Richtung der entsprechende der mindestens zwei Teilbereiche gemäß der Bewegungsinformation zu drehen und/oder zu bewegen ist. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass ein erster Teil der mehreren Anzeigemittel einem ersten der mindestens zwei Teilbereiche zugeordnet wird und ein zweiter Teil der mehreren Anzeigemittel einem zweiten der mindestens zwei Teilbereiche zugeordnet wird. Die Positionierungseinheit kann dann dazu ausgebildet sein, den ersten Teil der Anzeigemittel derart anzusteuern, dass der erste Teil der Anzeigemittel anzeigt, in welche Richtung der erste Teilbereich zu drehen und/oder zu bewegen ist. In diesem Beispiel ist die Positionierungseinheit außerdem dazu ausgebildet, gleichzeitig den zweiten Teil der mehreren Anzeigemittel derart anzusteuern, dass der zweite Teil der mehreren Anzeigemittel anzeigt, in welche Richtung der zweite Teilbereich zu drehen und/oder zu bewegen ist. Mit anderen Worten wird gleichzeitig durch den ersten und den zweiten Teil der Anzeigemittel angezeigt, in welche Richtung der erste beziehungsweise zweite Teilbereich zu drehen und/oder zu bewegen ist. Mit anderen Worten wird für die mindestens zwei Teilbereiche gleichzeitig angezeigt, in welche diese translatorisch und/oder rotatorisch zu bewegen sind. Durch die Anzeige der entsprechenden translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung für mindestens zwei Teilbereiche gleichzeitig kann die Positionierung und/oder Bewegung der Positionierungseinheit für sämtliche Freiheitsgrade gleichzeitig angegeben beziehungsweise angezeigt werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Positionierungssystem mit

- der erfindungsgemäßen Positionierungseinheit,
- einer Sensoreinheit, welche dazu eingerichtet ist, eine Position und/oder Orientierung der Positionierungseinheit zu erfassen, und
- einer Bestimmungseinheit zum Bestimmen der Bewegungsinformation abhängig von der erfassten Position und/oder Orientierung der Positionierungseinheit sowie einer Soll-Position.

Die Sensoreinheit kann teilweise oder vollständig an der Positionierungseinheit angeordnet sein. Die Bestimmungseinheit kann vollständig oder teilweise an der Positionierungseinheit angeordnet sein. Alternativ kann die Sensoreinheit und/oder die Bestimmungseinheit zumindest teilweise per Hand von der Positionierungseinheit angeordnet sein. Mit anderen Worten kann die Positionierungseinheit relativ zu der Sensoreinheit oder einem Teil der Sensoreinheit bewegbar sein. Beispielsweise kann die Positionierungseinheit relativ zu der Bestimmungseinheit oder einem Teil der Bestimmungseinheit bewegbar sein. Beispielsweise ist die Positionierungseinheit als Handgerät ausgeführt. Die Sensoreinheit und/oder die Bestimmungseinheit kann beziehungsweise können zumindest teilweise ortsfest in einem Behandlungsraum angeordnet sein. Beispielsweise sind die Sensoreinheit und/oder die Bestimmungseinheit zumindest teilweise an einer Patientenaufnahme, insbesondere einem OP-Tisch oder einem Bett, anordenbar. Mit anderen Worten sind die Sensoreinheit und/oder die Bestimmungseinheit während eines bestimmungsgemäßen Betriebs des Positionierungssystems an der Patientenaufnahme angeordnet. In manchen Ausführungsformen können die Sensoreinheit und die Bestimmungseinheit ein gemeinsames Gehäuse aufweisen. Dieses gemeinsame Gehäuse kann beispielsweise an der Patientenaufnahme anordenbar sein. In manchen Ausführungsformen sind die Sensoreinheit und/oder die Bestimmungseinheit jeweils vollständig entfernt von Positionierungseinheit verortet. Beispielsweise sind die Sensoreinheit und/oder die Bestimmungseinheit jeweils vollständig an der Patientenaufnahme anordenbar und während eines bestimmungsgemäßen Betriebs des Positionierungssystems an der Patientenaufnahme angeordnet. Die Patientenaufnahme kann zum Halten oder mechanischen Aufnahme eines medizinischen Zielobjekts ausgebildet sein.
Die Bestimmungseinheit kann eine Schnittstelle zum Empfangen der Soll-Position aufweisen. Bei der Soll-Position handelt es sich insbesondere um den vorbestimmten Nadelpfad beziehungsweise die vorbestimmte beziehungsweise geplante Trajektorie. Die Bestimmungseinheit kann dazu ausgebildet sein, die Soll-Position über die Schnittstelle aus einer weiteren medizinischen Anlage, beispielsweise einem Computertomografen oder einem Röntgengerät, zu empfangen. Alternativ oder zusätzlich kann die Bestimmungseinheit eine Speichereinrichtung, beispielsweise einen Flash-Speicher oder einen magnetischen Speicher oder so genannten Arbeitsspeicher, zum Speichern der Soll-Position aufweisen.
In der Bestimmungseinheit kann eine vorbestimmte Vorschrift speicherbar oder gespeichert sein, wobei die vorbestimmte Vorschrift angibt, wie die Bewegungsinformation abhängig von der erfassten Position und/oder Orientierung der Positionierungseinheit sowie der Soll-Position zu bestimmen ist. Beispielsweise kann die vorbestimmte Vorschrift eine mathematische Formel und/oder eine Zuordnungstabelle umfassen. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Bewegungsinformation derart bestimmt wird, dass bei bestimmungsgemäßer Befolgung beziehungsweise bestimmungsgemäßer Berücksichtigung der mittels der Positionierungseinheit visualisierten Bewegungsinformation die Positionierungseinheit in Richtung der Soll-Position bewegt, insbesondere translatorisch und/oder rotatorisch bewegt, wird.
Das Positionierungssystem kann eine Registrierungseinheit aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, die Positionierung der Positionierungseinheit an dem medizinischen Objekt, insbesondere der Nadel, zu erfassen. Mit anderen Worten kann die Registrierungseinheit dazu ausgebildet sein, zu bestimmen, in welcher Position die Positionierungseinheit an dem medizinischen Objekt angeordnet ist. Dabei ist insbesondere die Relativposition zwischen medizinischem Objekt und Positionierungseinheit zu bestimmen. Beispielsweise ist in der Registrierungseinheit ein Abbild oder ein Modell des medizinischen Objekts gespeichert. Für das Erfassen der Positionierung der Positionierungseinheit an dem medizinischen Objekt kann ein Abbild der Positionierungseinheit sowie des medizinischen Objekts erfasst werden. Beispielsweise weist die Registrierungseinheit einen Sensor, insbesondere eine Kamera, zum Erfassen des Abbilds der Positionierungseinheit und des medizinischen Objekts auf. Insbesondere kann die Registrierungseinheit dazu ausgebildet sein, das gespeicherte Abbild des medizinischen Objekts mit dem erfassten Abbild zusammen für das Erfassen der Positionierung der Positionierungseinheit an dem medizinischen Objekt heranzuziehen.
Die Sensoreinheit kann einen Beschleunigungssensor, der an der Positionierungseinheit angeordnet ist, umfassen. In diesem Fall kann die Sensoreinheit dazu ausgebildet sein, die Position und/oder die Orientierung der Positionierungseinheit anhand von Beschleunigungsdaten des Beschleunigungssensors zu bestimmen. Mit anderen Worten kann die Sensoreinheit dazu ausgebildet sein, die Position und/oder Orientierung der Positionierungseinheit ähnlich einer Odometrie anhand der Beschleunigungsdaten zu bestimmen. Dabei kann die Position ausgehend von einer Referenzposition durch Aufsummieren und/oder Integrieren von in den Beschleunigungsdaten enthaltenen Beschleunigungswerten erfolgen. Die Referenzposition kann beispielsweise mittels eines Halteelements, welches an einer Patientenaufnahme anordenbar ist, vorgegeben sein. Die Sensoreinheit kann dann dazu ausgebildet sein, ausgehend von der Referenzposition durch Aufsummieren und/oder Aufintegrieren der Beschleunigungswerte die aktuelle Position und/oder Orientierung der Positionierungseinheit zu bestimmen. Insbesondere werden dabei ausschließlich die Beschleunigungswerte aufsummiert beziehungsweise aufintegriert, welche seit dem letztmaligen Entfernen des Positionierungssystems aus der Referenzposition, insbesondere dem Halteelement, erfasst wurden. Auf diese Weise kann auf einfache Weise die Position und/oder Orientierung der Positionierungseinheit bestimmt werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Sensoreinheit einen Ultraschallsensor, einen Radarsensor, einen Röntgensensor, einen elektromagnetischen Sensor oder eine Kamera aufweist. Die Sensoreinheit kann dazu ausgebildet sein, mittels eines oder mehrerer der genannten Sensoren die Position der Positionierungseinheit zu bestimmen. Die Kamera kann Teil eines optischen Trackingsystems sein, wie es aus dem Stand der Technik wohlbekannt ist. Der elektromagnetische Sensor kann Teil eines elektromagnetischen Trackingsystems sein, wie es aus dem Stand der Technik wohlbekannt ist. Beispielsweise sind der eine oder die mehreren der genannten Sensoren an dem OP-Tisch angeordnet. Beispielsweise sind der eine oder die mehreren Sensoren dazu ausgebildet, ein Abbild der Positionierungseinheit zu erfassen und aus dem Abbild die Position und/oder Orientierung der Positionierungseinheit zu erfassen beziehungsweise bestimmen. Bei der Position und/oder Orientierung der Positionierungseinheit kann es sich in diesem Fall um eine relative Position in Bezug auf eine Sensorposition der Sensoreinheit handeln.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine medizinische Anlage bestehend aus dem erfindungsgemäßen Positionierungssystem und einer Patientenaufnahme, insbesondere eine OP-Tisch oder einem Bett, wobei die Sensoreinheit und die Bestimmungseinheit an der Patientenaufnahme angeordnet sind und die Positionierungseinheit relativ zu der Patientenaufnahme frei beweglich ist. Die medizinische Anlage ist dazu ausgebildet, die Position der Positionierungseinheit, und somit insbesondere auch die Position des medizinischen Objekts, relativ zu der Patientenaufnahme zu bestimmen. In weiterer Ausgestaltung ist die Anlage zudem dazu eingerichtet, die Position der Positionierungseinheit, und somit insbesondere auch des medizinischen Objekts, relativ zu einem Zielobjekt, insbesondere einem Patienten oder einem Dummy zum Simulieren des Patienten, zu bestimmen. Auf diese Weise kann mittels der medizinischen Anlage das medizinische Objekt, insbesondere die Nadel, mittels der Positionierungseinheit entlang eines vorbestimmten Nadelpfads beziehungsweise entlang einer vorbestimmten Trajektorie, geführt werden.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Führen eines medizinischen Objekts, insbesondere einer Nadel, mit den folgenden Schritten:

- Erfassen einer Bewegungsinformation betreffend eine an dem medizinischen Objekt angeordnete Positionierungseinheit durch eine Erfassungseinheit der Positionierungseinheit, und
- Ansteuern mehrerer Anzeigemittel eines Anzeigeelements der Positionierungseinheit abhängig von der Bewegungsinformation.

Ein weiterer Verfahrensschritt kann darin bestehen, die Positionierungseinheit manuell oder automatisiert an dem medizinischen Objekt anzuordnen. Dies ist jedoch optional.
Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich stark auf die erfindungsgemäße Positionierungseinheit sowie das erfindungsgemäße Positionierungssystem. Daher gelten Merkmale und Weiterbildungen, die in Bezug auf die Positionierungseinheit beziehungsweise das Positionierungssystem bereits offenbart wurden, analog auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt. Aus Gründen der Knappheit sind die Merkmale des Positionierungssystems sowie der Positionierungseinheit hier nicht noch einmal in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die dazu ausgebildet sind, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Recheneinheit ausgeführt wird. Insbesondere kann das Computerprogrammprodukt dazu ausgebildet sein, bei Ausführung auf dem Computer diesen veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Bei der Recheneinheit kann es sich beispielsweise um einen Mikrocontroller, einen Prozessor oder ein programmierbares Logikgatter (FPGA) handeln.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein computerlesbares Medium, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt beziehungsweise die entsprechenden Instruktionen gespeichert sind. Bei dem computerlesbaren Medium kann es sich beispielsweise um ein optisches Medium, einen Flash-Speicher, eine Festplatte oder einen beliebigen anderen digitalen Speicher handeln.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand konkreter Ausführungsbeispiele sowie anhand mehrerer Zeichnungen genauer erläutert. Die konkreten Ausführungsbeispiele sowie die Figuren sind dabei als rein beispielhaft zu verstehen. Selbstverständlich bilden auch im Folgenden sowie in den Figuren gezeigte Merkmale die Erfindung weiter und sind als optionaler Teil der Erfindung offenbart.
Dabei zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer medizinischen Anlage mit einem Positionierungssystem;
2 eine schematische Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform einer Positionierungseinheit des Positionierungssystems;
3 eine schematische Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform einer Positionierungseinheit des Positionierungssystems;
4 in einer schematischen Perspektivansicht einen Überblick über die Visualisierung einer Bewegungsinformation durch die Positionierungseinheit; und
5 in einer schematischen Perspektivansicht einen Überblick über eine alternative Visualisierung einer Bewegungsinformation durch die Positionierungseinheit.

In 1 ist eine medizinische Anlage 10 dargestellt, welche eine Positionierungseinheit 1, eine Patientenaufnahme 16 sowie ein ortsfestes Modul 15 umfasst. Das ortsfeste Modul 15 ist in einem bestimmungsgemäßen Betriebszustand insbesondere ortsfest relativ zu der Patientenaufnahme 16 angeordnet. Beispielsweise ist das Modul 15 mittels eines Verbindungsstücks 19 mechanisch mit der Patientenaufnahme 16 verbunden. Dabei ist die Relativposition zwischen Modul 15 und Patientenaufnahme 16 durch das Verbindungsstück 19 festgelegt und insbesondere zumindest während eines Betriebs der Anlage 10 konstant. Alternativ kann das ortsfeste Modul 15 auf beliebige andere Weise in vorgegebener Relativposition zur Patientenaufnahme 16 angeordnet sein. Beispielsweise ist das Modul 15 an einer Wand oder einer Decke eines Raumes, in dem sich die Patientenaufnahme 16 findet, angeordnet. Die Patientenaufnahme 16 kann beispielsweise ein OP-Tisch oder ein Krankenhausbett sein.
Die Patientenaufnahme 16 ist zum Halten beziehungsweise Aufnehmen eines medizinischen Zielobjekts 17 ausgebildet. Das medizinische Zielobjekt 17 kann ein Patient oder ein Dummys zum Simulieren des Patienten sein. Innerhalb des medizinischen Zielobjekts 17 ist ein Zielpunkt 18, zu welchem ein medizinisches Objekt 6 geführt werden soll. Beispielsweise handelt es sich bei dem Zielpunkt um einen Tumor oder eine festgelegte Position zwischen zwei Knochen, beispielsweise in einem Gelenk oder an einer Wirbelsäule. Dabei kann der Zielpunkt 18 durch die Ausgestaltung des Dummys simuliert sein. Mit anderen Worten kann der Dummy durch seine Ausgestaltung Knochen und Gewebe eines Patienten mit einem entsprechenden Tumor oder entsprechenden Knochen simulieren.
Bei dem medizinischen Objekt 6 handelt es sich vorliegend um eine medizinische Nadel. Das medizinische Objekt 6 soll entlang einer vorbestimmten Trajektorie 11, beispielsweise einem zuvor geplanten Nadelpfad, zu dem Zielpunkt 18 geführt werden. Zur Führung der Nadel ist vorliegend ein Positionierungssystem 9 vorgesehen. Das Positionierungssystem 9 umfasst eine Positionierungseinheit 1 sowie das ortsfeste Modul 15.
In 2 ist eine erste beispielhafte Ausführungsform der Positionierungseinheit 1 dargestellt. In 3 ist eine zweite beispielhafte Ausführungsform der Positionierungseinheit 1 gezeigt. Zunächst sollen die gemeinsamen Merkmale beider Ausführungsformen gemeinsam beschrieben werden. Die Positionierungseinheit 1 weist eine Feststelleinheit 2 auf, mittels welcher die Positionierungseinheit 1 an dem medizinischen Objekt 6, im vorliegenden Beispiel eine Nadel, anordenbar ist. Die 2 und 3 zeigen die Positionierungseinheit 1 jeweils in einem an dem medizinischen Objekt 6 angeordneten Zustand.
Beispielsweise ist die Feststelleinheit 2 zum kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Anordnen der Positionierungseinheit 1 an dem medizinischen Objekt 6 ausgebildet. Die Feststelleinheit 2 ist dabei insbesondere dazu ausgebildet, eine lösbare mechanische Verbindung mit dem medizinischen Objekt 6 einzugehen. Vorliegend ist die Feststelleinheit 2 dazu ausgebildet, das medizinische Objekt ganz oder teilweise umgreifen, um die mechanische Verbindung herzustellen. Beispielsweise weist die Feststelleinheit eine Aufnahme zum zumindest teilweisen Umgreifen des medizinischen Objekts 6 auf. Ein Fixierelement der Feststelleinheit 2 kann zum mechanischen Festlegen oder beziehungsweise Fixieren des medizinischen Objekts 6 in der Aufnahme eingerichtet sein. In anderen Beispielen kann die Feststelleinheit 2 einen Clip-Mechanismus oder einen Schraubmechanismus aufweisen.
Eine Erfassungseinheit 5 der Positionierungseinheit 1 ist dazu ausgebildet, eine Bewegungsinformation zu erfassen. Insbesondere ist die Erfassungseinheit 5 dazu ausgebildet, die Bewegungsinformation aus einer Bestimmungseinheit 8, 13 zu empfangen. Die Bestimmungseinheit 8 kann teilweise oder vollständig in der Positionierungseinheit 1 verortet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Bestimmungseinheit 13 teilweise oder vollständig in dem ortsfesten Modul 15 verortet sein. Die Bewegungsinformation betrifft die Positionierung der Positionierungseinheit 1 relativ zu der vorbestimmten Trajektorie 11. Dadurch dass die Positionierungseinheit 1 an dem medizinischen Objekt 6 angeordnet ist, betrifft die Bewegungsinformation mittelbar auch die Positionierung des medizinischen Objekts 6 relativ zu der vorbestimmten Trajektorie 11.
Die Positionierungseinheit 1 weist ein Anzeigeelement 3 auf. Das Anzeigeelement 3 wiederum weist mehrere Anzeigemittel 4 auf. Bei den Anzeigemitteln 4 handelt es sich vorliegend jeweils um Leuchtmittel, insbesondere Leuchtdioden. Die Positionierungseinheit 1 ist dazu ausgebildet, die mehreren Anzeigemittel 4 entsprechend der Bewegungsinformation anzusteuern. Dadurch wird einem Nutzer, insbesondere einem Arzt, die Bewegungsinformation dargestellt. Durch Darstellung der Bewegungsinformation wird insbesondere eine Führungsinformation zum Führen der Positionierungseinheit 1 beziehungsweise des medizinischen Objekts 6 bereitgestellt. Beispielsweise weist die Positionierungseinheit 1 eine Steuereinheit, beispielsweise ein Mikrocontroller oder einen Mikroprozessor, zum Ansteuern der Anzeigemittel 4 entsprechend der Bewegungsinformation auf. Diese Steuereinheit kann innerhalb der Erfassungseinheit 5 angeordnet sein.
Gemäß 2 ist das Anzeigeelement 3 in Form zweier runder Scheiben 30 bereitgestellt. Die Scheiben 30 sind vorliegend untereinander nicht direkt miteinander verbunden. Insbesondere sind die Scheiben 30 vorliegend ausschließlich mittelbar über das medizinische Objekt 6 verbunden, wenn beide Scheiben 30 an dem medizinischen Objekts 6 angeordnet sind. Die Scheiben 30 weisen ein jeweiliges Teilelement der Feststelleinheit 2 auf, wobei die Scheiben 30 mittels des jeweiligen Teilelements jeweils unabhängig voneinander an dem medizinischen Objekt 6 anordenbar sind. An jeder der Scheiben 30 sind vorliegend mehrere der Anzeigemittel 4 angeordnet. Insbesondere sind an jeder der Scheiben 30 mindestens drei Anzeigemittel 4 angeordnet. Im vorliegenden Beispiel sind an jeder der Scheiben 30 vier Anzeigemittel 4 angeordnet. Beide Scheiben 30 können gleichartig ausgeführt sein. Alternativ können sich die Scheiben 30 untereinander auch unterscheiden. Beispielsweise weist nur eine der Scheiben 30 die Bestimmungseinheit 8 auf. Die andere der Scheiben 30 kann dazu ausgebildet sein, die Bewegungsinformation mittels der Erfassungseinheit 5 aus der Bestimmungseinheit 13 des Moduls 15 oder aus der Bestimmungseinheit 8 der anderen Scheibe 30 zu empfangen.
Vorliegend weist die Positionierungseinheit 1 zusätzlich einen Leuchtstreifen 7 auf. Der Leuchtstreifen 7 kann eine Orientierung der Positionierungseinheit 1 angeben. Insbesondere kann der Leuchtstreifen 7 dazu ausgebildet sein, eine Orientierung der Positionierungseinheit 1 relativ zu der vorbestimmten Trajektorie 11 anzugeben. Hierzu kann der Leuchtstreifen 7 zur Darstellung eines Musters, welches einer Wasserwaage nachempfunden ist, ausgebildet sein. Der Leuchtstreifen 7 kann angeben, dass die Orientierung der Positionierungseinheit 1 einem gewünschten Wert entspricht, wenn die entsprechende Scheibe 30, der Leuchtstreifen 7 angeordnet ist, senkrecht zum Nadelpfad 11 beziehungsweise Trajektorie 11 orientiert ist. Insbesondere kann der Leuchtstreifen 7 die Abweichung der Orientierung von dem gewünschten Wert visualisieren.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist die Positionierungseinheit 1 dazu ausgebildet, die Bewegung für beide Scheiben 30 gemäß der Bewegungsinformation gleichzeitig darzustellen. Dabei sind die beiden Scheiben, wie in 2 dargestellt, in unterschiedlichen Teilbereichen des medizinischen Objekts 6 bezüglich einer Haupterstreckungsrichtung des medizinischen Objekts 6 angeordnet. Dadurch wird für beide Teilbereiche eine entsprechende Bewegung visualisiert. Mathematisch betrachtet kann auf diese Weise die Führung entlang der vorbestimmten Trajektorie 11 bezüglich zweier unterschiedlicher Raumrichtungen eindeutig festgelegt werden, da eine gerade durch 2 Punkte eindeutig definiert ist. Dies ist später anhand 4 noch genauer erläutert.
In manchen Ausführungsformen weist die Positionierungseinheit 1 nur eine Scheibe 30 auf. Gerade in diesem Fall ist die Kombination der Anzeigemittel 4 mit einem Leuchtstreifen 7 besonders vorteilhaft. Im Falle einer Scheibe 30 kann die Positionierungseinheit 1 dazu ausgebildet sein, die Bewegungsinformation sequenziell anzuzeigen. Beispielsweise wird ein Anteil der Bewegungsinformation, der eine erste Raumrichtung betrifft, zunächst visualisiert, und anschließend ein Anteil der Bewegungsinformation visualisiert, der ein Anteil der Bewegungsinformation, der eine zweite Raumrichtung betrifft. Mit anderen Worten betrifft der erste Anteil der Bewegungsinformation die erste Raumrichtung und der zweite Anteil der Bewegungsinformation die zweite Raumrichtung. Die Positionierungseinheit 1 kann dazu ausgebildet sein, die Anzeigemittel 4 nacheinander entsprechend dem ersten Anteil und dem zweiten Anteil der Bewegungsinformation anzusteuern. Auf diese Weise kann die Positionierungseinheit 1 besonders kompakt ausgeführt sein.
Gemäß 3 ist zwischen zwei Scheiben 31 eine Mehrzahl an Linienlichtern 32 angeordnet. Die Linienlichter 32 verlaufen dabei von einer der Scheiben 31 zur anderen der Scheiben 31. Mit anderen Worten sind die Linienlichter 32 an beiden Scheiben 31 angeordnet. Die Scheiben 31 können untereinander unmittelbar durch ein zusätzliches Verbindungselement verbunden sein. Alternativ sind die Scheiben 31 abgesehen von den Linienlichtern 32 untereinander nur mittelbar über das medizinische Objekt 6 verbunden, wenn beide Scheiben 31 an die medizinischen Objekts 6 angeordnet sind. Die mehreren Anzeigemittel 4 sind jeweils über die Linienlichter 32 verteilt. Mit anderen Worten weist jedes der Linienlichter 32 eine Vielzahl an Anzeigemitteln 4 auf. Vorteilhafterweise weist die Positionierungseinheit 1 mindestens drei Linienlichter 32, vorzugsweise genau vier Linienlichter 32, auf.
Die Positionierungseinheit 1 eine Sensoreinheit 33 aufweisen. Die Sensoreinheit 33 weist insbesondere ein Beschleunigungssensor auf. Die Sensoreinheit 33 kann dazu ausgebildet sein, die Position und/oder die Orientierung der Positionierungseinheit anhand von Beschleunigungsdaten des Beschleunigungssensors zu bestimmen. Mit anderen Worten kann die Sensoreinheit 33 dazu ausgebildet sein, die Position und/oder Orientierung der Positionierungseinheit ähnlich einer Odometrie anhand der Beschleunigungsdaten zu bestimmen. Dabei kann die Position ausgehend von einer Referenzposition durch Aufsummieren und/oder Integrieren von in den Beschleunigungsdaten enthaltenen Beschleunigungswerten erfolgen. Die Referenzposition kann beispielsweise durch das ortsfeste Modul 15 und/oder die Patientenaufnahme 16 definiert beziehungsweise bereitgestellt sein. Beispielsweise weist das ortsfeste Modul 15 oder die Patientenaufnahme 16 ein Halteelement 34 auf. Das Halteelement 34 kann dabei als Basisstation oder sogenanntes „Dock“ ausgeführt sein. Durch eine vorgegebene Relativposition zwischen Referenzposition und Patientenaufnahme 16 beziehungsweise medizinischen Zielobjekt 17 kann auf diese Weise die Position der Positionierungseinheit 1, und damit auch des medizinischen Objekts 6, relativ zu der Patientenaufnahme 16 beziehungsweise dem medizinischen Zielobjekt 17 bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensoreinheit 33 eine Kamera, einen Radarsensor oder einen Ultraschallsensor zur Navigation im Raum aufweisen.
Die Bestimmungseinheit 8 kann dazu ausgebildet sein, abhängig von der Relativposition, die mittels der Sensoreinheit 33 erfasst wird, die Bewegungsinformation zu bestimmen. Das Bestimmen der Bewegungsinformation erfolgt insbesondere zusätzlich abhängig von einer vorbestimmten Soll-Position. Mit anderen Worten ist die Bestimmungseinheit 8 dazu ausgebildet, die Bewegungsinformation abhängig von der genannten Relativposition und der Soll-Position zu bestimmen. Die Soll-Position entspricht insbesondere der vorbestimmten Trajektorie 11. In der Bestimmungseinheit 8 kann die Soll-Position gespeichert sein. Insbesondere ist die Soll-Position, die in der Bestimmungseinheit 8 gespeichert ist, bezogen auf die Referenzposition.
Bezugnehmend wieder auf 1 kann das ortsfeste Modul 15 eine Sensoreinheit 12 aufweisen. Die Sensoreinheit 12 kann eine Kamera, einen elektromagnetischen Sensor, ein Ultraschallsensor, einen Radarsensor oder einen Röntgensensor aufweisen. Die Kamera kann Teil eines optischen Trackingsystems sein, wie es aus dem Stand der Technik wohlbekannt ist. Der elektromagnetische Sensor kann Teil eines elektromagnetischen Trackingsystems sein, wie es aus dem Stand der Technik wohlbekannt ist. Die Sensoreinheit 12 ist dazu ausgebildet, die Position der Positionierungseinheit 1 relativ zu dem Modul 15 zu bestimmen.
Die Bestimmungseinheit 13 ist dazu ausgebildet, die Bewegungsinformation abhängig von der Relativposition zwischen Positionierungseinheit 1 und ortsfeste Modul 15 zu bestimmen. Das Bestimmen der Bewegungsinformation erfolgt insbesondere zusätzlich abhängig von der vorbestimmten Soll-Position. Mit anderen Worten ist die Bestimmungseinheit 8 dazu ausgebildet, die Bewegungsinformation abhängig von der genannten Relativposition und der Soll-Position zu bestimmen.
Die Erfassungseinheit 5 kann dazu ausgebildet sein, die Bewegungsinformation ausschließlich aus der Bestimmungseinheit 8 zu empfangen. Alternativ kann die Erfassungseinheit dazu ausgebildet sein, die Bewegungsinformation ausschließlich aus der Bestimmungseinheit 13 zu empfangen. Alternativ kann die Erfassungseinheit 5 dazu ausgebildet sein, die Bewegungsinformation sowohl aus der Bestimmungseinheit 8 als auch aus der Bestimmungseinheit 13 zu empfangen. Das Empfangen der Bewegungsinformation aus der Bestimmungseinheit 13, die im ortsfesten Modul 15 angeordnet ist, erfolgt insbesondere über Funk, beispielsweise mittels Wi-Fi oder Bluetooth.
Die jeweilige Bestimmungseinheit 8, 13 ist dazu ausgebildet, die Bewegungsinformation derart zu bestimmen, dass bei einer Visualisierung der Bewegungsinformation die Positionierungseinheit 1 in Richtung der vorbestimmten Trajektorie 11 geführt wird. Mit anderen Worten kann die Bewegungsinformation angeben, in welche Richtung die Positionierungseinheit 1 zu bewegen ist, um in Richtung der vorbestimmten Trajektorie beziehungsweise in Flucht mit der vorbestimmten Trajektorie 11 zu gelangen. Hierzu kann eine mathematische Vorschrift und/oder eine Zuordnungstabelle vorgesehen sein.
In weiterer Ausgestaltung kann das Positionierungssystem 9 eine Registrierungseinheit 14 aufweisen. Die Registrierungseinheit 14 ist dazu ausgebildet, die Positionierung der Positionierungseinheit 1 an dem medizinischen Objekt 6 zu erfassen. Hierzu kann die Registrierungseinheit 14 eine Kamera aufweisen. Alternativ ist die Registrierungseinheit 14 dazu ausgebildet, ein entsprechendes Abbild der am medizinischen Objekt 6 angeordneten Positionierungseinheit 1 aus der Sensoreinheit 12 zu empfangen. Beispielsweise ist die Registrierungseinheit 14 dazu eingerichtet, aus der Positionierung der Positionierungseinheit 1 an die medizinischen Objekts 6 eine Relativposition zwischen zu bestimmen. Diese Relativpositionen kann beim Bestimmen der Relativposition zwischen medizinischen Objekt 6 und Sensoreinheit 12 beziehungsweise Modul 15 genutzt werden. Mit anderen Worten ist die Sensoreinheit 12, die Relativposition zwischen Positionierungseinheit 1 und medizinischen Objekt 6 für das Bestimmen der Relativposition zwischen medizinischen Objekt 6 und Sensoreinheit 12 beziehungsweise Modul 15 zu berücksichtigen. Alternativ oder zusätzlich ist die Bestimmungseinheit 8, 13 dazu ausgebildet, die Relativposition zwischen Positionierungseinheit 1 und medizinischen Objekt 6 für das Bestimmen der Bewegungsinformation zu berücksichtigen.
4 zeigt nun beispielhaft, wie die Anzeigemittel 4 entsprechend der Bewegungsinformation angesteuert werden können. Dabei erfolgt das Ansteuern der Anzeigemittel 4 abhängig von der Position und/oder Orientierung der Positionierungseinheit 1 relativ zur vorbestimmten Trajektorie 11. Anzeigemittel 4, die in einer Raumrichtung am Anzeigeelement 3 angeordnet sind, in welcher die Positionierungseinheit 1 zu bewegen ist, stellen ein erstes Leuchtmuster 20 dar. Beispielsweise beinhaltet das erste Leuchtmuster 20 die Darstellung eines ersten Farbwertes und/oder ein Blinken. Mit anderen Worten ist gemäß der Bewegungsinformation die Positionierungseinheit 1 in Richtung der genannten Raumrichtung zu bewegen, um auf die vorbestimmte Trajektorie 11 zu gelangen. Anzeigemittel 4 die in dieser Raumrichtung liegen, zeigen das erste Leuchtmuster 20. Anzeigemittel 4, die entgegengesetzt zur dieser Raumrichtung am Anzeigeelement 3 angeordnet sind, stellen ein drittes Leuchtmuster 22 dar. Beispielsweise beinhaltet das dritte Leuchtmuster 22 die Darstellung eines dritten Farbwertes und/oder ein Blinken.
Anzeigemittel 4, die gemäß einer Raumrichtung, entlang welcher gemäß der Bewegungsinformation keine Bewegung vorgesehen ist, am Anzeigeelement 3 angeordnet sind, stellen ein zweites Leuchtmuster 21 dar. Das zweite Leuchtmuster 21 beinhaltet beispielsweise die Darstellung eines zweiten Farbwertes und/oder ein Blinken.
Das jeweilige Blinken der unterschiedlichen Leuchtmuster 20, 21, 22 kann sie unterscheiden. Alternativ oder zusätzlich können sich der erste Farbwert, der zweite Farbwert und der dritte Farbwert untereinander unterscheiden. Beispielsweise entspricht der erste Farbwert einer blauen Farbe, der zweite Farbwert einer grünen Farbe und der dritte Farbwert einer roten Farbe.
Gemäß 5 erfolgt die Ansteuerung der Linienlichter 32 analog. Durch die durchgehende Form der Linienlichter 32 ist jedoch eine unterschiedliche Ansteuerung der Linienlichter 32 entsprechend der Bewegungsinformation denkbar. Für zwei der Linienlichter 58 und 59 ist die Ansteuerung gemäß unterschiedlicher Ausführungsbeispiele dargestellt. Jeweilige Bereiche der Linienlichter 58, 59 sind beispielhaft in der Zeichenebene nach links bis weit nach rechts zu bewegen, um gemäß der Bewegungsinformation in Richtung der Trajektorie 11 geführt zu werden. Aus diesem Grund stellen die Linienlichter 58, 59 bereichsweise unterschiedliche Lichtmuster dar. Oberhalb eines Schnittpunktes 47 zwischen medizinischem Objekt 6 und Trajektorie 11 ist die Positionierungseinheit 1 nach links zu bewegen. Unterhalb des Schnittpunktes 47 ist die Positionierungseinheit 1 nach rechts zu bewegen.
Erstes Beispiel: Durch den Schnittpunkt 47 kann gedanklich eine horizontale Linie 49 gezogen werden. Oberhalb dieser Linie 49 befindet sich ein Bereich 50 des Linienlichts 58, der zur Darstellung eines ersten Lichtmusters angesteuert wird. Unterhalb der Linie 49 befindet sich ein Bereich 40, der zur Darstellung eines zweiten, unterschiedlichen Lichtmusters angesteuert wird. Oberhalb der Linie 49 befindet sich ein Bereich 43 des Linienlichts 59, der zur Darstellung des zweiten Lichtmusters angesteuert wird. Unterhalb der Linie 49 befindet sich ein Bereich 53 des Linienlichts 59, der zur Darstellung des ersten Lichtmusters angesteuert wird.
Zweites Beispiel: Durch den Schnittpunkt 47 kann gedanklich eine Linie 48 gezogen werden, die senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des medizinischen Objekts 6 ist. Oberhalb dieser Linie 48 befindet sich ein Bereich 51 des Linienlichts 58, der zur Darstellung des ersten Lichtmusters angesteuert wird. Unterhalb der Linie 48 befindet sich ein Bereich 41, der zur Darstellung des zweiten Lichtmusters angesteuert wird. Oberhalb der Linie 48 befindet sich ein Bereich 44 des Linienlichts 59, der zur Darstellung des zweiten Lichtmusters angesteuert wird. Unterhalb der Linie 48 befindet sich ein Bereich 54 des Linienlichts 59, der zur Darstellung des ersten Lichtmusters angesteuert wird.
Drittes Beispiel: Oberhalb der Trajektorie 11 befindet sich ein Bereich 52 des Linienlichts 58, der zur Darstellung des ersten Lichtmusters angesteuert wird. Unterhalb der Trajektorie 11 befindet sich ein Bereich 42, der zur Darstellung des zweiten Lichtmusters angesteuert wird. Oberhalb der Trajektorie 11 befindet sich ein Bereich 45 des Linienlichts 59, der zur Darstellung des zweiten Lichtmusters angesteuert wird. Unterhalb der Trajektorie 11 befindet sich ein Bereich 55 des Linienlichts 59, der zur Darstellung des ersten Lichtmusters angesteuert wird.

Claims

Positionierungseinheit (1) zum Führen eines medizinischen Objekts (6), insbesondere einer Nadel, mit - einer Feststelleinheit (2), durch welche die Positionierungseinheit (1) an dem medizinischen Objekt (6) anordenbar ist, gekennzeichnet durch, - ein Anzeigeelement (3) mit mehreren Anzeigemitteln (4), wobei das Anzeigeelement (3) in einer festgelegten Pose relativ zu der Feststelleinheit (2) angeordnet ist, wobei das Anzeigeelement (3) zwei, insbesondere runde, Scheiben (30, 31) umfasst, welche jeweils mittels eines jeweiligen Teils der Feststelleinheit (2) unabhängig voneinander anordenbar sind, und wobei an jeder der zwei Scheiben (30, 31) mindestens drei, insbesondere vier, der mehreren Anzeigemittel (4) angeordnet sind, und - eine Erfassungseinheit (5) zum Erfassen einer Bewegungsinformation, wobei - die Positionierungseinheit (1) dazu ausgebildet ist, die mehreren Anzeigemittel (4) abhängig von der Bewegungsinformation anzusteuern.
Positionierungseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Anzeigemittel (4) jeweils als Leuchtmittel, insbesondere als Leuchtdiode, ausgeführt sind.
Positionierungseinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Anzeigemittel (4) derart angeordnet sind, dass sie auf einem selben Kreis oder einer selben Mantelfläche eines Zylinders liegen.
Positionierungseinheit (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststelleinheit (2) dazu ausgebildet ist, die Positionierungseinheit (1) derart an dem medizinischen Objekt (6) anzuordnen, dass eine Schwerpunktlinie, die längs zu einer Haupterstreckungsrichtung des medizinischen Objekts (6) verläuft, durch den Mittelpunkt des Kreises oder der Mantelfläche verläuft.
Positionierungseinheit (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte der mehreren Anzeigemittel (4), die gemeinsam auf dem Kreis oder auf dem Zylinder angeordnet sind, jeweils einen in Umfangsrichtung gleichmäßigen Abstand zueinander aufweisen.
Positionierungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit (3) mehrere Linienlichter (32) aufweist, wobei die mehreren Anzeigemittel (4) Teil der Linienlichter (32) sind, und die Feststelleinheit (2) dazu ausgebildet ist, die Positionierungseinheit (1) derart an dem medizinischen Objekt (6) anzuordnen, dass die mehreren Linienlichter (32) parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung des medizinischen Objekts (6) verlaufen.
Positionierungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungseinheit (1) dazu ausgebildet ist, durch entsprechendes Ansteuern der mehreren Anzeigemittel (4) anzuzeigen, in welche Richtung die Positionierungseinheit gemäß der Bewegungsinformation zu drehen und/oder zu bewegen ist.
Positionierungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungseinheit (1) dazu ausgebildet ist, in einem ersten Beleuchtungsschritt anzuzeigen, in welche Richtung die Positionierungseinheit (1) entsprechend der Bewegungsinformation zu drehen ist, und in einem zweiten Beleuchtungsschritt anzuzeigen, in welche Richtung die Positionierungseinheit (1) gemäß der Bewegungsinformation zu bewegen ist, wobei der erste und der zweite Beleuchtungsschritt nacheinander erfolgen.
Positionierungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Positionierungseinheit (1) dazu ausgebildet ist, durch entsprechendes Ansteuern der mehreren Anzeigemittel (4) für mindestens zwei Teilbereiche entlang einer Haupterstreckungsrichtung der Positionierungseinheit (1) gleichzeitig anzuzeigen, in welche Richtung der entsprechende der mindestens zwei Teilbereiche gemäß der Bewegungsinformation zu drehen und/oder zu bewegen ist.
Positionierungssystem (9) mit - einer Positionierungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - einer Sensoreinheit (12, 33), welche dazu eingerichtet ist, eine Position und/oder Orientierung der Positionierungseinheit (1) zu erfassen, und - einer Bestimmungseinheit (8, 13) zum Bestimmen der Bewegungsinformation abhängig von der erfassten Position und/oder Orientierung der Positionierungseinheit (1) sowie einer Soll-Position.
Positionierungssystem (9) nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Registrierungseinheit (14), welche dazu ausgebildet ist, die Positionierung der Positionierungseinheit (1) an dem medizinischen Objekt (6), insbesondere der Nadel, zu erfassen.
Positionierungssystem (9) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (33) einen Beschleunigungssensor, der an der Positionierungseinheit angeordnet ist, umfasst und die Sensoreinheit (33) dazu ausgebildet ist, die Position und/oder Orientierung der Positionierungseinheit (1) anhand von Beschleunigungsdaten des Beschleunigungssensors zu bestimmen.
Positionierungssystem (9) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (12) einen Ultraschallsensor, einen Radarsensor, einen Röntgensensor, einen elektromagnetischen Sensor oder eine Kamera aufweist.
Verfahren zum Führen eines medizinischen Objekts (6), insbesondere einer Nadel, mit den folgenden Schritten: - Erfassen einer Bewegungsinformation betreffend eine an dem medizinischen Objekt (6) angeordnete Positionierungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durch die Erfassungseinheit (5) der Positionierungseinheit (1), - Ansteuern der mehreren Anzeigemittel (4) des Anzeigeelements (3) der Positionierungseinheit (1) abhängig von der Bewegungsinformation.