DE102020121453A1 - Assistance device for assisting with an intravitreal injection, computer-implemented method for assisting with an intravitreal injection, computer program and non-volatile computer-readable storage medium - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Assistenzvorrichtung zum Assistieren bei einer intravitrealen Injektion zur Verfügung gestellt. Die Assistenzvorrichtung umfass1:- ein optisches Beobachtungsgerät (5), das dazu ausgestaltet ist, Bilddaten eines Auges (1) während einer Augenbehandlung aufzunehmen;- eine Steuerung (7), die dazu ausgestaltet ist, die Bilddaten von dem optischen Beobachtungsgerät (5) zu empfangen und die empfangenen Bilddaten auszuwerten, um aus den Bilddaten für die intravitreale Injektion relevante geometrische Daten abzuleiten,- wobei das optische Beobachtungsgerät (5) dazu ausgestaltet ist, ein Echtzeitbild des Auges (1) anzuzeigen, dem die von der Steuerung abgeleiteten für die intravitreale Injektion relevanten geometrischen Daten überlagert sind.An assistance device is provided for assisting with an intravitreal injection. The assistance device comprises: - an optical observation device (5) which is designed to record image data of an eye (1) during an eye treatment; - a controller (7) which is designed to supply the image data from the optical observation device (5) receive and evaluate the received image data in order to derive relevant geometric data from the image data for the intravitreal injection, - the optical observation device (5) being designed to display a real-time image of the eye (1) to which the control derived for the intravitreal Injection relevant geometric data are superimposed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Assistenzvorrichtung zum Assistieren bei einer intravitrealen Injektion. Daneben betrifft die Erfindung ein computerimplementiertes Verfahren zum Assistieren bei einer intravitrealen Injektion sowie ein Computerprogramm zum Assistieren bei einer intravitrealen Injektion und ein nicht flüchtiges computerlesbares Speichermedium mit einem derartigen Computerprogramm.The present invention relates to an assistance device for assisting with an intravitreal injection. In addition, the invention relates to a computer-implemented method for assisting with an intravitreal injection and a computer program for assisting with an intravitreal injection and a non-volatile computer-readable storage medium with such a computer program.
Die Standardbehandlung für altersbedingte Makuladegenerationen (AMD), Makularödeme, Zentralvenentrombosen und andere Netzhauterkrankungen sind intravitreale Injektionen, d.h. Injektionen in den Glaskörper des Auges, mit anti-vaskulären endothelialen Wachstumsfaktoren (Anti-VEGF), wie z.B. Ranibizumab oder Bevacizumab. Dabei erhalten Patienten üblicherweise zwei bis drei Injektionen pro Jahr, wobei die Injektionen unter sterilen Bedingungen in einem Operationssaal durchgeführt werden und wobei häufig ein Operationsmikroskop Verwendung findet. Bei der Injektion sind eine Reihe von Bedingungen zu beachten, wie beispielsweise von Andrzej Grzybowski et al. in „2018 Update on Intravitreal Injections: Euretina Expert Consensus Recommendations“ beschrieben ist. Beispielsweise sollten die Injektionen durch einen als „Pars Plana“ bezeichneten Abschnitt des Augapfels eingebracht werden, um Schäden am Ziliarkörper oder der Retina zu vermeiden. Um Infektionen vorzubeugen, sollte jede Injektion außerdem an einem Ort erfolgen, der zuvor noch nicht für eine Injektion genutzt worden ist. Weiterhin ist darauf zu achten, dass die Injektionsnadel nur so weit in den Augapfel eingebracht wird, dass das Medikament etwa im Zentrum des Glaskörpers aus der Injektionsnadel austritt und nicht zu nah an der Retina, um Schäden an der Retina zu vermeiden. Zudem sollte die Injektion vorzugsweise in einer sogenannten Double-Plane-Tunnel-Technik erfolgen, bei der die Lederhaut in einen Winkel von 15 bis 30° durchstochen wird und die Injektionsnadel danach in einem Winkel von 45° bis 60° positioniert wird, wobei die Spitze der Nadel sich noch in der Lederhaut befindet. Durch diese Technik entsteht ein Tunnel in zwei verschiedenen Ebenen. Diese Technik ist beispielsweise in L. Myers et al. „Intravitreal Injection Technique: A Primer for Ophthalmology Residents and Fellows, ophthalmology and visual signs (erhältlich unter http: //medison.uiowa.edu/e) beschrieben.The standard treatment for age-related macular degeneration (AMD), macular edema, central vein thrombosis and other retinal diseases are intravitreal injections, i.e. injections into the vitreous humor of the eye, with anti-vascular endothelial growth factors (anti-VEGF) such as ranibizumab or bevacizumab. Patients usually receive two to three injections per year, the injections being carried out under sterile conditions in an operating room and a surgical microscope often being used. A number of conditions must be observed during the injection, as described, for example, by Andrzej Grzybowski et al. is described in "2018 Update on Intravitreal Injections: Euretina Expert Consensus Recommendations". For example, injections should be given through a section of the eyeball called the pars plana to avoid damaging the ciliary body or retina. In addition, to prevent infection, each injection should be given in a location that has not previously been used for an injection. It is also important to ensure that the injection needle is only inserted so far into the eyeball that the drug emerges from the injection needle approximately in the center of the vitreous humor and not too close to the retina, in order to avoid damage to the retina. In addition, the injection should preferably be carried out using a so-called double-plane tunnel technique, in which the dermis is pierced at an angle of 15 to 30 ° and the injection needle is then positioned at an angle of 45 ° to 60 °, with the tip the needle is still in the dermis. This technology creates a tunnel on two different levels. This technique is described, for example, in L. Myers et al. "Intravitreal Injection Technique: A Primer for Ophthalmology Residents and Fellows, ophthalmology and visual signs (available at http://medison.uiowa.edu/e).
Da die beschriebenen Bedingungen schwierig zu reproduzieren sind, benötigen die behandelnden Personen ausreichend Training, weswegen in vielen Ländern solche Injektionen nur von einem Arzt durchgeführt werden dürfen. Allein in den USA gibt es Schätzungsweise jedoch mehr als 6 Millionen intravitreale Injektionen pro Jahr. Dabei ist die Zeit des Arztes ein Kostenfaktor, weshalb in manchen Ländern, beispielsweise in Gross Britannien, versuchsweise dazu übergegeben wird, die Injektionen von speziell trainiertem Pflegepersonal durchführen zu lassen.Since the conditions described are difficult to reproduce, the treating person needs sufficient training, which is why in many countries such injections can only be carried out by a doctor. However, it is estimated that there are more than 6 million intravitreal injections per year in the United States alone. The doctor's time is a cost factor, which is why in some countries, for example in Great Britain, a trial is being made to allow the injections to be carried out by specially trained nursing staff.
Obwohl bisher keine Studien darüber vorliegen, ob eine Korrelation zwischen der exakten Position, an der das Medikament aus der Injektionsnadel austritt, beispielsweise in Bezug auf ihren Abstand von der Retina, vorliegt, ist es plausible anzunehmen, dass die Effektivität der Behandlung mit zunehmenden Entfernung des Austretens des Medikaments von der Retina abnimmt, wobei jedoch zu beachten ist, dass das Austreten auch nicht zu nahe an der Retina erfolgen darf, um Schädigungen an der Retina zu vermeiden.Although there are no studies to date on whether there is a correlation between the exact position at which the drug emerges from the injection needle, for example in relation to its distance from the retina, it is plausible to assume that the effectiveness of the treatment with increasing removal of the Leakage of the medicament from the retina decreases, whereby it should be noted, however, that the leakage must not take place too close to the retina, in order to avoid damage to the retina.
Es wurden beispielsweise in
Zwar können die in den genannten Dokumenten beschriebenen Vorrichtungen die behandelnde Person bei bestimmten Aspekten einer intravitrealen Injektion unterstützen, jedoch bleiben bei allen aus den genannten Dokumenten bekannten Vorrichtungen Aspekte der intravitrealen Injektion, für die sie keine Unterstützung bieten können.Although the devices described in the cited documents can support the treating person with certain aspects of an intravitreal injection, all the devices known from the cited documents retain aspects of the intravitreal injection for which they cannot offer any support.
Es ist daher eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Assistenzvorrichtung zum Assistieren bei einer intravitrealen Injektion zur Verfügung zu stellen, die eine umfangreiche Unterstützung einer behandelnden Person bei der intravitrealen Injektion ermöglicht.It is therefore a first object of the present invention to provide an assistance device for assisting with an intravitreal injection which enables extensive support for a treating person with the intravitreal injection.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein computerimplementiertes Verfahren sowie ein Computerprogramm und ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium zur Verfügung zu stellen, die es ermöglichen, eine behandelnde Person beim Durchführen einer intravitrealen Injektion umfangreich zu unterstützen.A second object of the present invention is to provide a computer-implemented method as well as a computer program and a non-volatile computer-readable storage medium which make it possible to provide a treating person with extensive support when performing an intravitreal injection.
Die erste Aufgabe wird durch eine Assistenzvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst, die zweite Aufgabe durch ein computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 9, ein Computerprogramm nach Anspruch 18 und ein nicht flüchtiges computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 19. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.The first object is achieved by an assistance device according to
Eine erfindungsgemäße Assistenzvorrichtung zum Assistieren bei einer intravitrealen Injektion umfasst ein optisches Beobachtungsgerät, das dazu ausgestaltet ist, Bilddaten eines Auges aufzunehmen. Das optische Beobachtungsgerät kann insbesondere ein Operationsmikroskop mit wenigstens einem Bildsensor zum Aufnehmen der Bilddaten sein. Darüber hinaus umfasst die erfindungsgemäße Assistenzvorrichtung eine Steuerung, die dazu ausgestaltet ist, die Bilddaten von dem optischen Beobachtungsgerät zu empfangen und die empfangenen Bilddaten auszuwerten, um aus den Bilddaten für die intravitreale Injektion relevante geometrische Daten abzuleiten. Dabei kann die Steuerung ein dediziertes Hardwaremodul sein, in dem ein Steuerprogramm in einem Festwertspeicher abgelegt ist, oder ein Softwaremodul, welches beispielsweise auf einem Computer der Assistenzvorrichtung ausgeführt wird. Das optische Beobachtungsgerät ist im Rahmen der Erfindung dazu ausgestaltet, ein Echtzeitbild des Auges anzuzeigen, dem die von der Steuerung abgeleiteten für die intravitreale Injektion relevanten geometrischen Daten überlagert sind. Das Anzeigen des mit den von der Steuerung abgeleiteten geometrischen Daten überlagerten Echtzeitbildes kann dabei auf einem internen Display des optischen Beobachtungsgerätes erfolgen oder auf einem an das optische Beobachtungsgerät angeschlossenen externen Display, welches bspw. eine Monitor oder ein Head Mounted Display sein kann. Das Display kann ein stereoskopisches Display sein, also ein Display, welches das OP-Feld stereoskopisch darstellt und dem Betrachter so eine räumliche Wahrnehmung des OP-Feldes ermöglicht. In diesem Fall können die überlagerten geometrischen Daten ebenfalls stereoskopisch dargestellt werden, so dass der Betrachter sie auch räumlich wahrnehmen kann.An assistance device according to the invention for assisting with an intravitreal injection comprises an optical observation device which is designed to record image data of an eye. The optical observation device can in particular be a surgical microscope with at least one image sensor for recording the image data. In addition, the assistance device according to the invention comprises a controller which is designed to receive the image data from the optical observation device and to evaluate the received image data in order to derive relevant geometric data for the intravitreal injection from the image data. The control can be a dedicated hardware module in which a control program is stored in a read-only memory, or a software module which is executed, for example, on a computer of the assistance device. Within the scope of the invention, the optical observation device is designed to display a real-time image of the eye on which the geometrical data relevant for the intravitreal injection, derived from the control, are superimposed. The real-time image overlaid with the geometric data derived from the control can be displayed on an internal display of the optical observation device or on an external display connected to the optical observation device, which can be, for example, a monitor or a head-mounted display. The display can be a stereoscopic display, that is to say a display which shows the surgical field stereoscopically and thus enables the viewer to perceive the surgical field spatially. In this case, the superimposed geometric data can also be displayed stereoscopically so that the viewer can also perceive them spatially.
Durch die Überlagerung der geometrischen Daten im Echtzeitbild des Auges können einer behandelnden Person auf der Basis der geometrischen Daten für die intravitreale Injektion relevante Handlungsanweisungen visuell dargestellt werden.By superimposing the geometric data in the real-time image of the eye, instructions relevant to the intravitreal injection can be visually displayed to a treating person on the basis of the geometric data.
Die geometrischen Daten können in mannigfaltiger Weise dargestellt werden und können unterschiedliche Arten von Daten repräsentieren. Beispielsweise kann die Steuerung dazu ausgestaltet sein, aus den Bilddaten als die für die intravitreale Injektion relevanten geometrischen Daten zumindest für eine intravitrealen Injektionsposition einer Injektionsnadel relevante geometrische Daten abgeleitet werden. Die für die intravitreale Injektionsposition relevanten geometrischen Daten können beispielsweise eine Zielposition umfassen, an der die Injektionsnadel für eine intravitreale Injektion angesetzt werden soll. Diese Zielposition kann beispielsweise ermittelt werden, indem bestimmte Merkmale des Auges mittels einer Bildanalysesoftware erkannt werden und eine geeignete Injektionsposition anhand der Lage der erkannten Merkmale ermittelt wird. Beispielsweise kann mittels einer Bildanalysesoftware die Iris erkannt werden und aus der Lage der Iris die Lage der Pars Plana ermittelt werden. Als Zielposition kann dann eine Position im Bereich der Pars Plana festgelegt werden.The geometric data can be represented in a variety of ways and can represent different types of data. For example, the control can be configured to derive from the image data as the geometrical data relevant for the intravitreal injection, geometrical data relevant for at least an intravitreal injection position of an injection needle. The geometric data relevant for the intravitreal injection position can include, for example, a target position at which the injection needle for an intravitreal injection is to be placed. This target position can be determined, for example, in that certain features of the eye are recognized by means of image analysis software and a suitable injection position is determined on the basis of the position of the recognized features. For example, the iris can be recognized by means of image analysis software and the position of the pars plana can be determined from the position of the iris. A position in the area of the Pars Plana can then be specified as the target position.
Die erfindungsgemäße Assistenzvorrichtung kann auch einen Speicher zum Speichern von Positionen vorausgegangener Einstiche in das Auge umfassen. In diesem Fall ist die Steuerung dann dazu ausgestaltet, die für die intravitreale Injektion relevanten geometrischen Daten aus den Bilddaten unter Berücksichtigung der Positionen vorausgegangener Einstiche abzuleiten. Wenn die für die intravitreale Injektion relevanten geometrischen Daten eine Zielposition umfassen, kann die Steuerung insbesondere dazu ausgestaltet sein, die Zielposition unter Berücksichtigung der Positionen vorausgegangener Einstiche abzuleiten. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung dazu ausgebildet sein, als die für die intravitreale Injektion relevanten geometrischen Daten diejenigen aktuellen Positionen im Auge abzuleiten, die den im Speicher gespeicherten Positionen vorausgegangener Einstiche entsprechen. Auf diese kann der behandelnden Person bspw. angezeigt werden, an welchen Positionen zuvor bereits Einstiche in das Auge stattgefunden haben, so dass eine erneute Injektion an einer dieser Positionen oder in großer Nähe einer dieser Positionen vermieden werden kann. Dabei ist es insbesondere auch möglich, die Positionen vorausgegangener Einstiche in das Auge zusätzlich zur Zielposition darzustellen. Die Positionen vorausgegangener Einstiche in das Auge können dabei die Positionen vorausgegangener intravitrealer Injektion repräsentieren. Sie können aber auch Positionen repräsentieren, an denen im Rahmen vorausgegangener Augenbehandlungen Trokare gesetzt worden waren. Dabei können die Positionen vorausgegangener Einstiche insbesondere auch sowohl Positionen vorausgegangener intravitrealer Injektion als auch Positionen, an denen im Rahmen vorausgegangener Augenbehandlungen Trokare gesetzt worden waren, repräsentieren. The assistance device according to the invention can also comprise a memory for storing positions of previous punctures in the eye. In this case, the control is then designed to derive the geometric data relevant for the intravitreal injection from the image data, taking into account the positions of previous punctures. If the geometric data relevant for the intravitreal injection include a target position, the control can in particular be designed to derive the target position taking into account the positions of previous punctures. Additionally or alternatively, the control can be designed to derive those current positions in the eye as the geometric data relevant for the intravitreal injection, which correspond to the positions of previous punctures stored in the memory. This can be used to indicate to the treating person, for example, the positions at which punctures have already taken place in the eye, so that a new injection at one of these positions or in close proximity to one of these positions can be avoided. In particular, it is also possible to display the positions of previous punctures in the eye in addition to the target position. The positions of previous punctures in the eye can represent the positions of previous intravitreal injections. However, they can also represent positions where trocars were placed during previous eye treatments. The positions of previous punctures can in particular also represent positions of previous intravitreal injections as well as positions at which trocars were placed in the context of previous eye treatments.
Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung dazu ausgestaltet sein, aus den Bilddaten als die für die intravitreale Injektion relevanten geometrischen Daten zumindest geometrische Daten für die Injektionstiefe und den Injektionswinkel einer Injektionsnadel, mit der die intravitreale Injektion erfolgen soll, abzuleiten. Durch Überlagern der geometrischen Daten für den Injektionswinkel und die Injektionstiefe im Echtzeitbild des Auges kann der behandelnden Person eine wertvolle Unterstützung bei Injizieren mit der Double-Plane-Tunnel-Technik geboten werden. Wenn das Display ein stereoskopisches Display ist, können die geometrischen Daten für den Injektionswinkel und die Injektionstiefe bspw. in Form eines eine Soll-Position sowie eine Soll-Orientierung der Injektionsnadel repräsentierenden räumlichen Vektors vorliegen, mit dem das Bild der Injektionsnadel zur Deckung gebracht werden soll.Additionally or alternatively, the control can be configured to derive at least geometric data for the injection depth and the injection angle of an injection needle with which the intravitreal injection is to be made from the image data as the geometric data relevant for the intravitreal injection. By superimposing the geometric data for the injection angle and the injection depth in the real-time image of the eye, the treating person can be offered valuable support when injecting with the double plane tunnel technique. If the display is a stereoscopic display, the geometric data for the injection angle and the injection depth can be available, for example, in the form of a spatial vector representing a target position and a target orientation of the injection needle, with which the image of the injection needle is to be made to coincide .
Vorzugsweise umfasst die Steuerung einen Eye-Tracker zum Ermitteln der Position und der Orientierung des Auges, dabei insbesondere auch der Rotation des Auges um die optische Achse, so dass die Steuerung eine Veränderung der Position und der Orientierung des Auges erfassen kann und die eingeblendeten geometrischen Daten an die neue Position und Orientierung des Auges anpassen kann. Das Tracking kann dabei beispielsweise anhand der skleralen Gefäße oder anhand der Iris erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuerung zudem ein Nadel-Tracking-Modul zum Ermitteln der Position und der Orientierung der Injektionsnadel umfasst. Auf diese Weise kann die Steuerung nicht nur einen Injektionswinkel und eine Injektionstiefe vorgeben, sondern auch Überwachen, ob die behandelnde Position den vorgegebenen Injektionswinkel und die vorgegebene Injektionstiefe einhält. Hierzu braucht die Steuereinheit nur zu überprüfen, ob die Position der Injektionsnadel in Bezug auf die Position des Auges der vorgegebenen Position entspricht und/oder ob die Orientierung der Injektionsnadel in Bezug auf die Orientierung des Auges dem vorgegebenen Injektionswinkel entspricht. Aus der Länge der im aufgenommenen Bild sichtbaren Injektionsnadel kann die Steuerung zudem unter Berücksichtigung der Orientierung der Injektionsnadel in Bezug auf das Auge ermitteln, ob die Injektionstiefe der vorgegebenen Injektionstiefe entspricht.The controller preferably includes an eye tracker for determining the position and orientation of the eye, in particular also the rotation of the eye around the optical axis, so that the controller can detect a change in the position and orientation of the eye and the displayed geometric data can adapt to the new position and orientation of the eye. Tracking can take place, for example, on the basis of the scleral vessels or on the basis of the iris. It is particularly advantageous if the control also includes a needle tracking module for determining the position and the orientation of the injection needle. In this way, the controller can not only specify an injection angle and an injection depth, but also monitor whether the treating position complies with the specified injection angle and the specified injection depth. For this purpose, the control unit only needs to check whether the position of the injection needle in relation to the position of the eye corresponds to the specified position and / or whether the orientation of the injection needle in relation to the orientation of the eye corresponds to the specified injection angle. From the length of the injection needle visible in the recorded image, the controller can also determine, taking into account the orientation of the injection needle in relation to the eye, whether the injection depth corresponds to the predefined injection depth.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein computerimplementiertes Verfahren zum Assistieren bei einer intravitrealen Injektion zur Verfügung gestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- - Empfangen von Bilddaten eines Auges;
- - Auswerten der Bilddaten, um aus den Bilddaten für die intravitreale Injektion relevante geometrische Daten abzuleiten;
- - Generieren eines für die intravitreale Injektion relevante geometrischen Daten repräsentierenden Bilddatensatzes und von Informationen, die es ermöglichen, den Bilddatensatz den Bilddaten des Auges zu überlagern; und
- - Bereitstellen des Bilddatensatzes und der Informationen zur Überlagerung über die Bilddaten des Auges.
- - Receiving image data of an eye;
- Evaluation of the image data in order to derive relevant geometric data for the intravitreal injection from the image data;
- Generation of an image data set representing geometric data relevant for the intravitreal injection and of information which makes it possible to superimpose the image data set on the image data of the eye; and
- - Provision of the image data set and the information for superimposition on the image data of the eye.
In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Computerprogramms kann das Generieren des die für die intravitreale Injektion relevanten geometrischen Daten repräsentierenden Bilddatensatzes und das Bereitstellen des Bilddatensatzes sowie der Informationen zur Überlagerung über die Bilddaten des Auges durch das Generieren eines die für die intravitreale Injektion relevanten geometrischen Daten umfassenden Instruktionsdatensatzes und das Ausgeben des Instruktionsdatensatzes an ein robotisches Injektionssystem ersetzt werden, so dass die intravitreale Injektion auch ohne aktiven Eingriff einer Person durchgeführt werden kann.In an alternative embodiment of the computer program according to the invention, the generation of the image data set representing the geometric data relevant for the intravitreal injection and the provision of the image data set and the information for superimposing the image data of the eye can be achieved by generating an instruction data set comprising the geometric data relevant for the intravitreal injection and the output of the instruction data set to a robotic injection system can be replaced so that the intravitreal injection can also be carried out without active intervention by a person.
Das erfindungsgemäße computerimplementiere Verfahren kann insbesondere auf einem Computer oder einer sonstigen mit einem Prozessor ausgestatteten Einheit der Assistenzvorrichtung ausgeführt werden, um die mit Bezug auf die Assistenzvorrichtung beschriebene Steuerung zu realisieren. Dadurch ermöglicht es das computerimplementierte Verfahren das erfindungsgemäße Assistenzsystem und die damit mögliche Unterstützung einer behandelnden Person bei einer intravitrealen Injektion zu realisieren.The computer-implemented method according to the invention can in particular be executed on a computer or some other unit of the assistance device equipped with a processor in order to implement the control described with reference to the assistance device. As a result, the computer-implemented method makes it possible to implement the assistance system according to the invention and the possible support for a treating person during an intravitreal injection.
Im Rahmen der Auswertung können aus den Bilddaten als die für die intravitreale Injektion relevanten geometrischen Daten zumindest für eine intravitrealen Injektionsposition einer Injektionsnadel relevante geometrische Daten abgeleitet werden. Diese für die intravitreale Injektionsposition relevanten geometrischen Daten können beispielsweise eine Zielposition repräsentieren, an der eine Injektionsnadel für eine intravitreale Injektion angesetzt werden soll. Zudem besteht im Rahmen des computerimplementierten Verfahrens die Möglichkeit, gespeicherte Positionen vorausgegangener Einstiche in das Auge, etwa aufgrund vorausgegangener intravitrealer Injektionen oder aufgrund von Trokaren, die im Rahmen vorausgegangener Augenbehandlungen gesetzt worden waren, aus einem Speicher abzurufen, und die für die intravitreale Injektion relevanten geometrischen Daten aus den Bilddaten unter Berücksichtigung der aus dem Speicher abgerufenen Positionen vorausgegangener Einstiche abzuleiten. Wenn die für die intravitreale Injektion relevanten geometrischen Daten eine Zielposition umfassen, kann die Zielposition unter Berücksichtigung der Positionen vorausgegangener Einstiche abgeleitet werden. Zusätzlich oder alternativ können als die für die intravitreale Injektion relevanten geometrischen Daten diejenigen aktuellen Positionen im Auge abgeleitet werden, die den im Speicher gespeicherten Positionen vorausgegangener Einstiche entsprechen. Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht es beispielswese diejenigen Positionen anzuzeigen, die bei der aktuell vorzunehmenden intravitrealen Injektion vermieden werden sollen. Diese Anzeige kann insbesondere auch zusätzlich zum Anzeigen der Zielposition erfolgen. Dadurch kann der behandelnden Person gezeigt werden, wie weit die Zielposition von den Positionen vorausgegangener Einstiche in das Auge, entfernt ist.As part of the evaluation, geometric data relevant to at least one intravitreal injection position of an injection needle can be derived from the image data as the geometric data relevant for the intravitreal injection. These geometric data relevant for the intravitreal injection position can represent, for example, a target position at which an injection needle for an intravitreal injection is to be placed. In addition, as part of the computer-implemented method, there is the possibility of retrieving stored positions of previous punctures in the eye, for example due to previous intravitreal injections or due to trocars that were placed during previous eye treatments, from a memory, and the geometrical positions relevant for the intravitreal injection Derive data from the image data, taking into account the positions of previous punctures called up from the memory. If the geometric data relevant for the intravitreal injection include a target position, the target position can be derived taking into account the positions of previous punctures. Additionally or alternatively, the geometric data relevant for the intravitreal injection can be derived from those current positions in the eye which correspond to the positions of previous punctures stored in the memory. This embodiment of the method according to the invention makes it possible, for example, to display those positions that are to be avoided during the intravitreal injection that is currently to be performed. This display can in particular also take place in addition to the display of the target position. This can be shown to the treating person how far the target position is from the positions of previous punctures in the eye.
Zusätzlich oder alternativ können im Rahmen der Auswertung aus den Bilddaten zumindest geometrische Daten für die Injektionstiefe und den Injektionswinkel einer Injektionsnadel, mit der eine intravitreale Injektion erfolgen soll, abgeleitet werden. Mit Hilfe dieser geometrischen Daten, die im Falle einer Darstellung auf einem stereoskopischen Display in Form eines Vektors erfolgen kann, kann eine behandelnde Person beim Einführen der Injektionsnadel in den Augapfel unterstützt werden. Zur Unterstützung können insbesondere mittels einer Bildanalyse die Orientierung und die Position der Injektionsnadel in Bezug auf das Auge aus den Bilddaten ermittelt werden. Die geometrischen Daten können dann die Abweichung der Injektionsnadel von der Injektionstiefe und dem Injektionswinkel, mit der die Injektion erfolgen soll, angeben. Diese Abweichungen können alternativ zur Injektionstiefe und zum Injektionswinkel oder zusätzlich zur Injektionstiefe und dem Injektionswinkel angegeben werden.Additionally or alternatively, at least geometric data for the injection depth and the injection angle of an injection needle with which an intravitreal injection is to be made can be derived from the image data in the context of the evaluation. With the help of this geometric data, which can be done in the case of a representation on a stereoscopic display in the form of a vector, a treating person can be supported in inserting the injection needle into the eyeball. For support, the orientation and the position of the injection needle in relation to the eye can be determined from the image data, in particular by means of an image analysis. The geometric data can then indicate the deviation of the injection needle from the injection depth and the injection angle with which the injection is to take place. These deviations can be specified as an alternative to the injection depth and the injection angle or in addition to the injection depth and the injection angle.
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird außerdem ein Computerprogramm zum Assistieren bei einer intravitrealen Injektion zur Verfügung gestellt. Das Computerprogramm umfasst Instruktionen, die, wenn sie auf einem Computer ausgeführt werden, den Computer dazu veranlassen,
- - Bilddaten eines Auges zu empfangen,
- - die Bilddaten auszuwerten, um aus den Bilddaten für die intravitreale Injektion relevante geometrische Daten abzuleiten,
- - einen die für die intravitreale Injektion relevanten geometrischen Daten repräsentierenden Bilddatensatz und Informationen, die es ermöglichen, den Bilddatensatz den Bilddaten des Auges zu überlagern, zu generieren und
- - den Bilddatensatz und die Informationen zur Überlagerung über die Bilddaten des Auges bereit zu stellen.
- - receive image data of an eye,
- - evaluate the image data in order to derive relevant geometric data for the intravitreal injection from the image data,
- an image data set representing the geometric data relevant for the intravitreal injection and information which make it possible to superimpose the image data set on the image data of the eye, to generate and
- - to provide the image data set and the information for overlaying the image data of the eye.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Computerprogramms kann ein Computer dazu ausgestaltet werden, dass erfindungsgemäße computerimplementierte Verfahren auszuführen. Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Computerprogramms können Instruktionen umfassen, die, wenn sie auf einem Computer ausgeführt werden, den Computer dazu ausgestalten, die Weiterbildungen des erfindungsgemäßen computerimplementierten Verfahrens auszuführen.With the aid of the computer program according to the invention, a computer can be configured to carry out the computer-implemented method according to the invention. Developments of the computer program according to the invention can include instructions which, when executed on a computer, configure the computer to carry out the developments of the computer-implemented method according to the invention.
Erfindungsgemäß wird auch ein nicht flüchtiges computerlesbares Speichermedium mit darauf gespeicherten Instruktionen zum Assistieren bei einer intravitrealen Injektion zur Verfügung gestellt. Die Instruktionen veranlassen einen Computer, wenn sie auf diesem ausgeführt werden, dazu,
- - Bilddaten eines Auges zu empfangen,
- - die Bilddaten auszuwerten, um aus den Bilddaten für die intravitreale Injektion relevante geometrischen Daten abzuleiten,
- - einen die für die intravitreale Injektion relevanten geometrischen Daten repräsentierenden Bilddatensatz und Informationen, die es ermöglichen, den Bilddatensatz den Bilddaten des Auges zu überlagern, zu generieren, und
- - den Bilddatensatz und die Informationen zur Überlagerung über die Bilddaten des Auges bereitzustellen.
- - receive image data of an eye,
- - evaluate the image data in order to derive relevant geometric data for the intravitreal injection from the image data,
- an image data set representing the geometric data relevant for the intravitreal injection and information which make it possible to superimpose the image data set on the image data of the eye, and
- to provide the image data set and the information for superimposing on the image data of the eye.
Mit Hilfe des nicht flüchtigen computerlesbaren Speichermediums kann das erfindungsgemäße Computerprogramm in einen Computer geladen werden. Weiterbildungen des nicht flüchtigen computerlesbaren Speichermediums ermöglichen es, die Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Computerprogramms in einen Computer zu laden, und somit die Weiterbildungen des erfindungsgemäßen computerimplementierten Verfahrens von einem Computer ausführen zu lassen.With the aid of the non-volatile computer-readable storage medium, the computer program according to the invention can be loaded into a computer. Developments of the non-volatile computer-readable storage medium make it possible to load the developments of the computer program according to the invention into a computer, and thus to have the developments of the computer-implemented method according to the invention carried out by a computer.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
-
1 zeigt ein exemplarisches Ausführungsbeispiel für eine Assistenzvorrichtung zum Assistieren bei einer intravitrealen Injektion. -
2 die Steuerung für dieAssistenzvorrichtung aus 1 . -
3 zeigt den Aufbau eines Operationsmikroskops in einer schematischen Darstellung. -
4 zeigt einen alternativen Aufbau eines Operationsmikroskops in einer schematischen Darstellung. -
5 zeigt ein exemplarisches Ausführungsbeispiel für das computerimplementierte Verfahren zum Assistieren bei einer intravitrealen Injektion in Form eines Ablaufdiagramms.
-
1 shows an exemplary embodiment of an assistance device for assisting with an intravitreal injection. -
2 the control for theassistance device 1 . -
3 shows the structure of a surgical microscope in a schematic representation. -
4th shows an alternative construction of a surgical microscope in a schematic representation. -
5 shows an exemplary embodiment for the computer-implemented method for assisting with an intravitreal injection in the form of a flowchart.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand exemplarischer Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben. Ein Fachmann wird erkennen, dass er von den exemplarischen Ausführungsbeispielen im Rahmen der vorliegenden Erfindung abweichen kann. Die Erfindung soll daher nicht durch die exemplarischen Ausführungsbeispiele beschränkt sein, sondern lediglich durch die beigefügten Ansprüche.The present invention is described in detail below on the basis of exemplary embodiments. A person skilled in the art will recognize that he can deviate from the exemplary embodiments within the scope of the present invention. The invention is therefore not to be restricted by the exemplary embodiments, but rather only by the appended claims.
Das Assistenzsystem umfasst im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel außerdem eine Steuerung
Als relevante geometrische Daten werden im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel eine Zielposition
Im Informationsfeld
Als weitere geometrische Daten können dem Echtzeitbild des Auges
Die Farbcodierungen können von den beschriebenen Codierungen abweichen und insbesondere auch von der Injektionstechnik abhängen. Wenn beispielsweise die Double-Plane-Tunnel-Technik zur Anwendung kommt, kann die grüne Farbcodierung des Injektionswinkels nach einer bestimmten Injektionstiefe etwa zu gelb geändert werden, um anzuzeigen, dass der Injektionswinkel nun geändert werden muss. Die Anzeige wechselt dann wieder zu grün, wenn der neue Zielwinkel erreicht ist. beispielsweise kann der erste Zielwinkel im Bereich zwischen 60° und 75° bezogen auf die Oberflächennormale des Augapfels an der Zielposition liegen und nach einer bestimmten Eindringtiefe der Injektionsnadel
Eine alternative Möglichkeit, wie die geometrischen Daten den korrekten Injektionswinkel anzeigen können, besteht darin, dass die die Zielposition
Zudem besteht auch die Möglichkeit, die Soll-Injektionstiefe und den Soll-Injektionswinkel in Form eines Soll-Vektors, dessen Spitze die Position der Injektionsnadelspitze bei Erreichen der Soll-Injektionstiefe und dessen Orientierung den Soll-Injektionswinkel repräsentieren, anzuzeigen, mit dem die Injektionsnadel
Der Aufbau der Steuerung
Die Steuerung
Die Steuerung
Zum Ableiten der relevanten geometrischen Daten empfängt die Steuerung
Der Eye-Tracker
Das Nadel-Tracking-Modul
Im Injektionsparameter-Berechnungsmodul
Die von dem Eye-Tracker
Aus den empfangenen Daten ermittelt das Verarbeitungsmodul
Im vorliegenden exemplarischen Ausführungsbeispiel gibt das Verarbeitungsmodul
Um beschriebenen Positionen, Winkel und Tiefen ermitteln zu können, müssen die den entsprechenden Modulen der Steuerung
Mögliche Varianten für den Aufbau eines Operationsmikroskops
Das in
Das Objektfeld wird in der Brennebene des Objektivs
Beobachterseitig des Objektivs
An den Vergrößerungswechsler
Das Strahlteilerprisma
An die Schnittstellenanordnung
Das Operationsmikroskop
Es sei darauf hingewiesen, dass der in
In der in
Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße computerimplementierte Verfahren zum Assistieren bei einer Augenbehandlung wird nachfolgend mit Bezug auf das in
Zum Beginn des Verfahrens in Schritt
In Schritt
Die vorliegende Erfindung wurde anhand exemplarischer Ausführungsbeispiele zu Erläuterungszwecken im Detail beschrieben. Ein Fachmann erkennt jedoch, dass von den exemplarischen Ausführungsbeispielen abgewichen werden kann. Beispielsweise wurden die Echtzeitbilder mit den überlagerten geometrischen Informationen in den exemplarischen Ausführungsbeispiel auf einem mit dem Operationsmikoskop
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Augeeye
- 33
- Spritzesyringe
- 5, 5'5, 5 '
- OperationsmikroskopSurgical microscope
- 77th
- Steuerungcontrol
- 99
- Monitormonitor
- 1111
- ZielpositionTarget position
- 1313th
- vorherige Positionprevious position
- 1515th
- InformationsfeldInformation field
- 1717th
- InformationsfeldInformation field
- 1818th
- Pupillepupil
- 1919th
- Nadelneedle
- 2020th
- Irisiris
- 2121
- Pars PlanaPars Plana
- 2222nd
- Konturcontour
- 2323
- Eye-TrackerEye tracker
- 2525th
- Nadel-Tracking-ModulNeedle tracking module
- 2727
- AufnahmemodulRecording module
- 2929
- SpeicherStorage
- 3131
- Injektionsparameter-BerechnungsmodulInjection parameter calculation module
- 3333
- VerarbeitungsmodulProcessing module
- 3535
- EingabevorrichtungInput device
- 105105
- Objektivlens
- 107 A,B107 A, B
- divergentes Strahlenbündeldivergent bundle of rays
- 109 A,B109 A, B
- paralleles Strahlenbündelparallel bundle of rays
- 111111
- VergrößerungswechslerMagnification changer
- 113A,B113A, B
- SchnittstellenanordnungInterface arrangement
- 115A,B115A, B
- StrahlteilerprismaBeam splitter prism
- 119119
- KameraadapterCamera adapter
- 123123
- BildsensorImage sensor
- 127127
- BinokulartubusBinocular tube
- 129 A,B129 A, B
- TubusobjektivTube lens
- 131 A,B131 A, B
- ZwischenbildebeneIntermediate image plane
- 133 A,B133 A, B
- Prismaprism
- 135 A,B135 A, B
- OkularlinseEyepiece lens
- 137137
- DisplayDisplay
- 139139
- Optikoptics
- 141141
- WeißlichtquelleWhite light source
- 143143
- UmlenkspiegelDeflection mirror
- 145145
- BeleuchtungsoptikLighting optics
- 149 A,B149 A, B
- FokussierlinseFocusing lens
- 161 A,B161 A, B
- BildsensorImage sensor
- 163 A,B163 A, B
- DisplayDisplay
- 165 A,B165 A, B
- OkularlinseEyepiece lens
- 167 A,B167 A, B
- Kabelelectric wire
- S1S1
- Empfang BilddatenReceipt of image data
- S1'S1 '
- Abruf vorheriger PositionenCalling up previous positions
- S2S2
- Auswerten BilddatenEvaluate image data
- S3S3
- Generieren Bilddaten und Information zur ÜberlagerungGenerate image data and information for overlay
- S4S4
- Überlagern des Echtzeitbildes mit den BilddatenOverlaying the real-time image with the image data
- S5S5
- Bereitstellen zum Anzeigen auf einem DisplayMaking available for viewing on a display
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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-
2020
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