DE102020205091A1 - Verfahren zum Erzeugen eines Steuersignals - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Erzeugen von einem Steuersignal bezüglich eines Steuerns einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes (MO), wobei das Erzeugen des Steuersignals abhängig von einem aktuellen Bewegungszustand eines Untersuchungsobjektes (31) ist. Dabei weist das Verfahren einen Verfahrensschritt eines Empfangens (REC-3) eines Bewegungsmodells wenigstens eines Teils des Untersuchungsobjektes (31) durch einen Prozessor (62) auf, wobei das Bewegungsmodell mindestens einen Soll-Bewegungszustand umfasst. Dabei weist das Verfahren weiter einen Verfahrensschritt eines Erfassens (REC-2) des aktuellen Bewegungszustandes des Untersuchungsobjektes (31) mit einem Sensor auf. Dabei weist das Verfahren weiter einen Verfahrensschritt eines Vergleichens (DET-2) durch den Prozessor (62), ob der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand mindestens näherungsweise entspricht, auf. Dabei weist das Verfahren weiter einen Verfahrensschritt eines Bestimmens (DET-3) des Steuersignals in Abhängigkeit des Bewegungsmodells und des aktuellen Bewegungszustandes durch den Prozessor (62), in Abhängigkeit von dem Vergleich auf. Dabei weist das Verfahren weiter einen Verfahrensschritt eines Bereitstellens (PROV-1) des Steuersignals auf.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Erzeugen von einem Steuersignal bezüglich eines Steuerns einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes. Die Erfindung betrifft ferner eine Steuervorrichtung, eine Detektionsvorrichtung, eine Anzeigevorrichtung, ein Computerprogrammprodukt und ein computerlesbares Speichermedium.
  • Interventionelle medizinische Eingriffe mit einem Katheter gehören heute zu den Standardverfahren in der Medizin. Bei einer Katheter-Intervention bzw. einer medizinischen Intervention mit einem Katheter wird der Katheter typischerweise in einem Gefäßsystem eines Patienten geführt. Insbesondere kann der Katheter in einem Gefäßsystem eines Organs geführt werden. Das Gefäßsystem kann sich durch eine Bewegung des Patienten und/oder durch eine Atembewegung des Patienten und/oder durch eine Herzbewegung des Patienten etc. verformen. Typischerweise ist insbesondere bei periodischen Bewegungen wie beispielsweise einer Atmung und/oder eines Herzschlages ein Kathetervorschub bei bestimmten Bewegungszuständen vorteilhaft. Beispielsweise kann bei bestimmten Bewegungszuständen der Katheter einfacher in eine gewünschte Abzweigung des Gefäßsystems geführt bzw. geschoben werden. Ein Führen bzw. Bewegen des Katheters wird typischerweise entweder von einem medizinischen Fachpersonal oder von einem Roboter durchgeführt.
  • Ein derartiger Eingriff ist beispielsweise eine transarterielle Chemoembolisation (TACE), eine endoskopische retrograde Colangiopankreatikographie (ERCP) oder eine Katheternavigation in einem deformierbaren Organ mit einem feinverzweigten, komplexen Gefäßsystem. Außerdem kann ein derartiger Eingriff auch eine Darmspiegelung oder eine Intubation sein.
  • Heute werden komplexe Katheter-Interventionen, bei welchen der Katheter durch ein verzweigtes, sich bewegendes Gefäßsystem geführt wird, von sehr geübtem medizinischen Fachpersonal durchgeführt. Solches medizinisches Fachpersonal ist selten, weshalb Patienten häufig lange Wartezeiten für komplexe Katheter-Interventionen in Kauf nehmen müssen oder komplexe Eingriffe trotz Notwendigkeit nicht durchgeführt werden können.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das eine Ausgabe eines Steuersignal in Abhängigkeit des Bewegungszustandes eines Untersuchungsobjektes ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Erzeugen von einem Steuersignal bezüglich eines Steuerns einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes, durch eine Vorrichtung zum Erzeugen von einem Steuersignal bezüglich eines Steuerns einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes, durch ein Computerprogrammprodukt und durch ein computerlesbares Speichermedium gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und in der folgenden Beschreibung aufgeführt.
  • Nachstehend wird die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe sowohl in Bezug auf die beanspruchten Vorrichtungen als auch in Bezug auf das beanspruchte Verfahren beschrieben. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen sind ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände zu übertragen und umgekehrt. Mit anderen Worten können die gegenständlichen Ansprüche (die beispielsweise auf eine Vorrichtung gerichtet sind) auch mit den Merkmalen, die in Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet sein. Die entsprechenden funktionalen Merkmale des Verfahrens werden dabei durch entsprechende gegenständliche Module ausgebildet.
  • Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Erzeugen von einem Steuersignal bezüglich eines Steuerns einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes, wobei das Erzeugen des Steuersignals abhängig von einem aktuellen Bewegungszustand eines Untersuchungsobjektes ist. Das Verfahren weist dabei einen Verfahrensschritt eines Empfangens eines Bewegungsmodells wenigstens eines Teils des Untersuchungsobjektes durch einen Prozessor auf, wobei das Bewegungsmodell mindestens einen Soll-Bewegungszustand umfasst. Ein weiterer Verfahrensschritt ist ein Erfassen des aktuellen Bewegungszustandes des Untersuchungsobjektes mit einem Sensor. Ein weiterer Verfahrensschritt ist ein Vergleichen, ob der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand mindestens näherungsweise entspricht, durch den Prozessor. In einem weiteren Verfahrensschritt weist das Verfahren ein Bestimmen des Steuersignals in Abhängigkeit des Bewegungsmodells und des aktuellen Bewegungszustandes durch den Prozessor in Abhängigkeit des Vergleichs auf. Ein weiterer Verfahrensschritt ist ein Bereitstellen des Steuersignals.
  • Insbesondere kann das medizinische Objekt beispielsweise als chirurgisches Instrument und/oder diagnostisches Instrument ausgebildet sein. Insbesondere kann das medizinische Objekt langgestreckt und/oder biegsam sein. Das medizinische Objekt kann beispielsweise als Katheter und/oder Endoskop und/oder Führungsdraht ausgebildet sein.
  • Insbesondere kann die Bewegung des medizintechnischen Objektes eine Rotation und/oder eine Vorwärtsbewegung und/oder eine Rückwärtsbewegung und/oder eine Biegung des medizintechnischen Objektes umfassen. Insbesondere kann das Steuersignal die Bewegung, die das medizintechnische Objekt ausführen soll, beschreiben. Insbesondere kann die Bewegung eine Bewegung von einer aktuellen Position zu einer Ziel-Position umfassen.
  • Insbesondere kann das Untersuchungsobjekt ein Mensch oder ein Tier sein. Alternativ kann das Untersuchungsobjekt ein menschliches Dummy sein. Insbesondere kann das menschliche Dummy Bewegungen eines Menschen simulieren. Insbesondere kann das menschliche Dummy Bewegungen in einem Gefäßsystem eines Menschen simulieren. Das Gefäßsystem umfasst Gefäßabschnitte bzw. Abschnitte und Gefäßverzweigungen bzw. Verzweigungen. Das Gefäßsystem kann insbesondere mit einem Gas, mit einer Flüssigkeit (z.B. Blut, Gallenflüssigkeit, Wasser, Urin) und/oder mit Darminhalt ganz oder teilweise gefüllt sein. Das Gefäßsystem kann insbesondere von einem Organ umfasst sein. Das Organ kann beispielsweise eine Leber oder eine Bauchspeicheldrüse oder ein Herz oder ein Gehirn etc. des Untersuchungsobjektes sein. Insbesondere kann das Gefäßsystem Verzweigungen aufweisen, die sich mit der Bewegung und/oder der Position bzw. Positionierung bzw. Lagerung des Untersuchungsobjektes verformen. Insbesondere kann eine Bewegung des Untersuchungsobjektes beispielsweise eine Atembewegung und/oder eine Herzbewegung und/oder eine Bewegung des Verdauungssystems sein. Insbesondere kann die Verformung des Gefäßsystems von einer Verformung eines umgebenden/umfassenden Organs begleitet/verursacht/vorgegeben/beeinflusst sein.
  • Der aktuelle Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes ist der Bewegungszustand, in welchem sich das Untersuchungsobjekt zu einem aktuellen Zeitpunkt befindet. Der aktuelle Bewegungszustand kann von der Position bzw. Lagerung des Untersuchungsobjektes abhängen. Alternativ oder zusätzlich kann der aktuelle Bewegungszustand beispielsweise von einem Atemzyklus und/oder einem Herzzyklus des Untersuchungsobjektes zum aktuellen Zeitpunkt abhängen.
  • Das Bewegungsmodell umfasst wenigstens einen möglichen Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes. Insbesondere umfasst das Bewegungsmodell eine Größe, die den wenigstens einen Bewegungszustand beschreibt. Insbesondere kann die Größe ein medizinisches Bild, ein elektrisches Signal, ein optisches Bild etc. sein. Insbesondere kann der Bewegungszustand beispielsweise durch ein medizinisches Bild und/oder durch ein Elektrokardiogramm-Signal und/oder durch eine Bildaufnahme und/oder durch ein Signal eines Bewegungssensors beschrieben sein.
  • Insbesondere umfasst das Bewegungsmodell vorteilhafterweise den Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes, bei welchem die Bewegung des medizintechnischen Objektes am besten durchgeführt werden kann. Insbesondere wird dieser Bewegungszustand als Soll-Bewegungszustand bezeichnet. Insbesondere kann der Soll-Bewegungszustand für verschiedene Positionen im Gefäßsystem verschieden sein. Insbesondere umfasst dann das Bewegungsmodell zumindest für die entsprechende Position im Gefäßsystem den entsprechenden Soll-Bewegungszustand. Insbesondere kann das Bewegungsmodell eine Mehrzahl an möglichen Bewegungszuständen des Untersuchungsobjektes umfassen. Dabei ist wenigstens einer der Bewegungszustände der Soll-Bewegungszustand. Insbesondere kann der Soll-Bewegungszustand auch eine zeitliche Abfolge an Bewegungszuständen sein.
  • Insbesondere ist aus dem Bewegungsmodell bekannt, wie Gefäßverzweigungen und/oder Gefäßabschnitte des Gefäßsystems innerhalb des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes für verschiedene Bewegungszustände geformt sind. Insbesondere ist die Form des Gefäßsystems des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes für den Soll-Bewegungszustand anhand des Bewegungsmodells bekannt. Insbesondere kann der Soll-Bewegungszustand basierend auf dem Bewegungsmodell bestimmt werden.
  • Mittels des Sensors wird der aktuelle Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes erfasst. Insbesondere wird dies in dem Verfahrensschritt des Erfassens des aktuellen Bewegungszustandes des Untersuchungsobjektes ausgeführt. Insbesondere kann der Sensor als ein Bildsensor und/oder ein Bewegungssensor und/oder ein elektrischer Sensor etc. ausgebildet sein. Insbesondere kann kontinuierlich der aktuelle Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes mittels des Sensors erfasst werden. Alternativ kann der Sensor simulierte Bewegungszustände des menschlichen Dummies erfassen.
  • Insbesondere kann zu jedem Zeitpunkt der aktuelle Bewegungszustand, welcher durch den Sensor erfasst wird, mit dem Soll-Bewegungszustand abgeglichen werden. Insbesondere wird dies im Verfahrensschritt des Vergleichens, ob der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand mindestens näherungsweise entspricht, ausgeführt. Mindestens näherungsweise bedeutet, dass der aktuelle Bewegungszustand und der Soll-Bewegungszustand übereinstimmen oder dass der aktuelle Bewegungszustand und der Soll-Bewegungszustand sich mit einer maximalen Abweichung gleichen. Die maximale Abweichung kann dabei vorbestimmt sein. Insbesondere kann das Abgleichen abhängig von dem Sensor mittels Bildregistrierung und/oder Template-Matching und/oder Auswertung eines Signalwertes des Sensors etc. erfolgen. Insbesondere erfasst der Sensor ein Sensor-Signal. Insbesondere kann das Abgleichen basierend auf einem Vergleichs-Sensor-Signal ausgeführt werden. Das Vergleichs-Sensor-Signal kann während des Soll-Bewegungszustandes erfasst worden sein. Alternativ kann das Vergleichs-Sensor-Signal für den Soll-Bewegungszustand bestimmt bzw. interpoliert werden. Insbesondere ist das Vergleichs-Sensor-Signal zu dem Sensor-Signal äquivalent. Insbesondere kann das Vergleichs-Sensor-Signal mit dem Sensor-Signal verglichen bzw. abgeglichen werden. Insbesondere kann durch das Abgleichen erkannt werden, wenn der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand entspricht.
  • In dem Verfahrensschritt des Vergleichens, ob der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand mindestens näherungsweise entspricht kann beispielsweise mit einem Trigger signalisiert werden, dass der nächste Verfahrensschritt ausgeführt werden soll. Insbesondere kann der Trigger aktiviert werden, wenn der Vergleich positiv ist, also wenn der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand wenigstens näherungsweise entspricht. Das Trigger-Signal kann insbesondere ein Datensignal sein, welches den nächsten Verfahrensschritt initiiert.
  • Wenn der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand basierend auf dem Vergleich mindestens näherungsweise entspricht, kann in dem Verfahrensschritt des Bestimmens des Steuersignals basierend auf dem Bewegungsmodell das Steuersignal bestimmt werden. Insbesondere gibt das Steuersignal an, wie und in welche Richtung das medizintechnische Objekt bewegt werden soll, wenn der aktuelle Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes dem Soll-Bewegungszustand entspricht. Insbesondere gibt das Steuersignal an, wie und in welche Richtung das medizintechnische Objekt bewegt werden muss, damit es durch das Gefäßsystem zu der Ziel-Position geführt bzw. bewegt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuersignal ein Trigger-Signal zum Ausführen der Bewegung des medizintechnischen Objektes sein. Insbesondere kann das Trigger-Signal optisch, akustisch, elektrisch und/oder digital sein. Insbesondere kann das Trigger-Signal die Bewegung des medizintechnischen Objektes initiieren. Insbesondere kann das Steuersignal angeben, wann die Bewegung des medizintechnischen Objektes ausgeführt werden soll. Insbesondere wird das Steuersignal für den Soll-Bewegungszustand in dem Bewegungsmodell bestimmt. Insbesondere kann das Steuersignal für mehrere Bewegungszustände in dem Bewegungsmodell bestimmt worden sein. Insbesondere kann das Steuersignal für jeden Bewegungszustand in dem Bewegungsmodell bestimmt worden sein. In diesem Fall wird in dem Verfahrensschritt des Bestimmens des Steuersignals das Steuersignal „herausgesucht“ welches die Bewegung des medizintechnischen Objektes für den Soll-Bewegungszustand beschreibt.
  • In dem Verfahrensschritt des Bereitstellens des Steuersignals wird das Steuersignal für die Bewegung des medizintechnischen Objektes bereitgestellt.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass das Bereitstellen eines Steuersignals in Abhängigkeit des aktuellen Bewegungszustandes des Untersuchungsobjektes auch einem unerfahrenen medizinischen Fachpersonal und/oder einem Roboter ein Steuern der Bewegung des medizintechnischen Objektes in dem Gefäßsystem ermöglicht. Außerdem haben die Erfinder erkannt, dass basierend auf dem Bewegungsmodell der Zustand definiert werden kann, bei welchem das medizintechnische Objekt am einfachsten und/oder maximal gewebeschonend in die gewünschte Abzweigung des Gefäßsystems geführt werden kann. Insbesondere haben die Erfinder erkannt, dass dieser Soll-Zustand mittels des Steuersignals angezeigt werden kann.
  • Außerdem haben die Erfinder erkannt, dass das Steuersignal dem medizinischen Fachpersonal als Assistenz dienen kann. Die Erfinder haben erkannt, dass insbesondere, wenn das Untersuchungsobjekt den Soll-Bewegungszustand immer nur für sehr kurze Zeit, beispielsweise den Bruchteil einer Sekunde, einnimmt, das Steuersignal eine zeitlich exakt koordinierte Bewegung des medizintechnischen Objektes unterstützen und/oder gewährleisten kann.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das Verfahren alternativ zu dem Verfahrensschritt des Empfangens des Bewegungsmodells einen Verfahrensschritt eines Empfangens eines ersten medizinischen Bilddatensatzes durch einen Prozessor, wobei der erste medizinische Bilddatensatz wenigstens den einen Teil des Untersuchungsobjektes darstellt. Das Verfahren umfasst dann außerdem einen Verfahrensschritt eines Bestimmens des Bewegungsmodells des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjekts mit dem Prozessor, wobei das Bewegungsmodell basierend auf dem ersten medizinischen Bilddatensatz bestimmt wird.
  • Insbesondere werden die beiden Verfahrensschritte des Empfangens des ersten medizinischen Bilddatensatzes und des Bestimmens des Bewegungsmodells alternativ zu dem Verfahrensschritt des Empfangens des Bewegungsmodells ausgeführt.
  • Der erste medizinische Bilddatensatz kann mittels einer medizinischen Bildgebungseinrichtung erfasst werden und durch den Prozessor empfangen werden. Der erste medizinische Bilddatensatz kann insbesondere ein vierdimensionaler Computer-Tomographie (CT) Bilddatensatz sein. Der vierdimensionale CT Bilddatensatz umfasst eine Mehrzahl von medizinischen Bildern, welche zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommen wurden. Insbesondere kann der vierdimensionale CT Bilddatensatz Aufnahmen wenigstens eines Teils des Untersuchungsobjektes über einen kompletten Atemzyklus und/oder über einen kompletten Herzzyklus umfassen. Alternativ kann der erste medizinische Bilddatensatz ein einzelner CT Datensatz und/oder ein Dyna-CT Datensatz und/oder ein Magnetresonanz-Tomographie Datensatz und/oder ein dreidimensionaler Ultraschall Datensatz und/oder eine Verknüpfung von zweidimensionalen und dreidimensionalen Datensätzen sein. Mit anderen Worten kann der erste medizinische Bilddatensatz ein einzelnes medizinisches Bild umfassen. Insbesondere kann jedes von dem ersten medizinischen Bilddatensatz umfasste medizinische Bild einen Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes darstellen.
  • Insbesondere ist in dem ersten medizinischen Bilddatensatz wenigstens ein Teil des Untersuchungsobjektes dargestellt. Insbesondere umfasst der Teil des Untersuchungsobjektes wenigstens das Gefäßsystem. Insbesondere kann in dem ersten medizinischen Bilddatensatz wenigstens das Organ, in dessen Gefäßsystem das medizintechnische Objekt mittels des Steuersignals bewegt werden soll, dargestellt sein.
  • Das Bewegungsmodell wird in dem Verfahrensschritt des Bestimmens des Bewegungsmodells für den wenigstens einen Teil des Untersuchungsobjektes bestimmt. Das Bewegungsmodell wird basierend auf dem ersten medizinischen Bilddatensatz bestimmt. Das Bewegungsmodell umfasst wenigstens einen möglichen Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes. Insbesondere umfasst das Bewegungsmodell wenigstens die Bewegungszustände des Untersuchungsobjektes, die in dem ersten medizinischen Bilddatensatz dargestellt sind. Insbesondere kann das Bewegungsmodell den wenigstens einen Bewegungszustand in Form von einem medizinischen Bild oder in Form von einem modellierten medizinischen Bild umfassen. Die Modellierung eines solchen Bildes wird im Folgenden ausgeführt.
  • Wenn im Folgenden die Formulierung „das Bewegungsmodell umfasst den Bewegungszustand“ verwendet wird, ist gemeint, dass das Bewegungsmodell das medizinische Bild, welches den Bewegungszustand mindestens näherungsweise darstellt oder ein modelliertes medizinisches Bild, welches den Bewegungszustand mindestens näherungsweise darstellt oder eine abstrahierte Darstellung des gegebenenfalls modellierten Bewegungszustandes umfasst. Die abstrahierte Darstellung kann beispielsweise eine Darstellung lediglich einer Zentrallinie des Gefäßsystems umfassen. Die Zentrallinie kann den Verlauf des Gefäßsystems beschreiben. Alternative Abstrahierungsansätze sind möglich.
  • Insbesondere umfasst das Bewegungsmodell wenigstens den oder die Bewegungszustände, die in dem ersten medizinischen Bilddatensatz erfasst sind.
  • Insbesondere kann das Bewegungsmodell Bewegungszustände umfassen, die basierend auf dem ersten medizinischen Bilddatensatz mittels biomechanischer Modellierung bestimmt werden. Mit anderen Worten kann das Bewegungsmodell mittels biomechanischer Modellierung bestimmt werden. Für die biomechanische Modellierung sind Materialeigenschaften des wenigstens einen Teil des Untersuchungsobjektes bekannt und/oder aus typischen Werten abgeleitet. Solche Materialeigenschaften können beispielsweise eine Steifigkeit, eine Oberflächenstruktur, eine Verformbarkeit, etc. sein. Mittels der Materialeigenschaften kann die Bewegung des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes modelliert werden. Insbesondere kann basierend auf wenigstens einem medizinischen Bild, welches von dem ersten medizinischen Bilddatensatz umfasst wird, die Bewegung des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes für verschiedene Positionen bzw. Lagerungen und/oder einen Atemzyklus und/oder einen Herzzyklus modelliert werden. Wenn der erste medizinische Bilddatensatz eine zeitliche Abfolge an medizinischen Bildern umfasst, können mittels der biomechanischen Modellierung Bewegungszustände zwischen den einzelnen medizinischen Bildern modelliert werden. Mit anderen Worten kann die Bewegung des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes zwischen den medizinischen Bildern des ersten medizinischen Bilddatensatzes interpoliert werden. Insbesondere kann derart der Soll-Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes modelliert werden, wenn er nicht von dem ersten medizinischen Bilddatensatz umfasst ist.
  • Insbesondere ist somit aus dem Bewegungsmodell bekannt, wie Gefäßverzweigungen und/oder Gefäßabschnitte des Gefäßsystems innerhalb des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes für verschiedene Bewegungszustände geformt sind. Insbesondere ist die Form des Gefäßsystems des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes für den Soll-Bewegungszustand anhand des Bewegungsmodells bekannt. Insbesondere kann der Soll-Bewegungszustand basierend auf dem Bewegungsmodell bestimmt werden.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass basierend auf einem medizinischen Bilddatensatz ein Bewegungsmodell bestimmt werden kann. Außerdem haben die Erfinder erkannt, dass mittels biomechanischer Modellierung Bewegungszustände in dem Bewegungsmodell bestimmt werden können. Außerdem haben die Erfinder erkannt, das basierend auf dem Bewegungsmodell ein Soll-Bewegungszustand bestimmt werden kann.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist mindestens der eine Soll-Bewegungszustand des Bewegungsmodells mit einem Vergleichs-Sensor-Signal verknüpft.
  • Insbesondere kann das Bewegungsmodell mehr als einen Bewegungszustand umfassen. Insbesondere kann dann jeder der Bewegungszustände des Bewegungsmodells mit einem Vergleichs-Sensor-Signal verknüpft sein. Insbesondere entspricht dann ein Bewegungszustand einem Vergleich-Sensor-Signal.
  • Insbesondere kann ein Sensor zum Bestimmen des Vergleichs-Sensor-Signals ein Bewegungssensor, ein elektrischer Sensor, ein optischer Sensor etc. sein. Insbesondere kann das Vergleichs-Sensor-Signal ein Atemzustand, ein Signal eines Elektrokardiogramms (EKG), ein Lagerungszustand bzw. Positionierungszustand und/oder ein weiterer Bilddatensatz des Untersuchungsobjektes sein. Insbesondere kann das Vergleichs-Sensor-Signal zu einem gleichen Zeitpunkt erfassen worden sein, zu dem der entsprechende Bewegungszustand des Bewegungsmodells erfasst wurde. Insbesondere kann derart der in dem ersten medizinischen Bilddatensatz dargestellte entsprechende Bewegungszustand mit der von dem Sensor erfassten Grö-ße verknüpft bzw. korreliert werden.
  • Insbesondere kann der erste medizinische Bilddatensatz mit einem Vergleichs-Sensor-Signal verknüpft sein. Insbesondere kann das Vergleichs-Sensor-Signal während einer Aufnahme des ersten medizinischen Bilddatensatzes erfasst werden und zeitlich mit dem ersten medizinischen Bilddatensatz verknüpft werden. Insbesondere können mehrere Bewegungszustände des medizinischen Bilddatensatzes mit einem Vergleichs-Sensor-Signal verknüpft sein. Insbesondere kann jeder Bewegungszustand des medizinischen Bilddatensatzes mit einem Vergleichs-Sensor-Signal verknüpft sein. Insbesondere kann das Vergleichs-Sensor-Signal während der biomechanischen Modellierung zum Bestimmen des Bewegungsmodells ebenfalls analog zu den Bewegungszuständen modelliert werden. Insbesondere kann das Vergleichs-Sensor-Signal von dem Bewegungsmodell umfasst sein. Das Vergleichs-Sensor-Signal kann beispielsweise ein EKG-Signal und/oder ein Signal abhängig vom Atemzyklus und/ oder ein Signal aus einem optischen Bilddatensatz etc. sein.
  • Alternativ kann das Vergleichs-Sensor-Signal aus den Bewegungszuständen des Bewegungsmodells abgeleitet werden.
  • Insbesondere kann das Vergleichs-Sensor-Signal der erste medizinische Bilddatensatz und/oder die modellierten Bewegungszustände sein.
  • Insbesondere kann das Vergleichs-Sensor-Signal äquivalent zu dem Signal des Sensors sein, welcher zum Erfassen des aktuellen Bewegungszustandes ausgebildet ist. Insbesondere können die beiden Sensor-Signale vergleichbar sein.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass der Vergleich des aktuellen Bewegungszustandes mit dem Soll-Bewegungszustand vereinfacht wird, wenn der Soll-Bewegungszustand mit einem Vergleichs-Sensor-Signal verknüpft ist und der aktuelle Bewegungszustand mit einem äquivalenten Sensor erfasst wird. Auf diese Weise ist es einfach möglich, beispielsweise den aktuellen Atemzustand oder die aktuelle Herzbewegung mit dem Atemzustand oder der Herzbewegung des Soll-Bewegungszustandes abzugleichen.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das Verfahren außerdem einen Verfahrensschritt eines Bestimmens eines Bewegungspfades, wobei der Bewegungspfad eine räumliche Richtung der Bewegung des medizintechnischen Objektes beschreibt. Dabei basiert das Bestimmen des Bewegungspfades auf dem Bewegungsmodell.
  • Insbesondere wird das Bestimmen des Bewegungspfades nach dem Bestimmen des Bewegungsmodells ausgeführt. Insbesondere wird das Bestimmen des Bewegungspfades vor dem Bestimmen des Steuersignals ausgeführt. Insbesondere kann das Bestimmen des Bewegungspfades vor dem Erfassen des aktuellen Bewegungszustandes ausgeführt werden. Alternativ kann das Bestimmen des Bewegungspfades vor dem Vergleichen, ob der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand mindestens näherungsweise entspricht, ausgeführt werden. Alternativ kann das Bestimmen des Bewegungspfades nach dem Vergleichen, ob der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand mindestens näherungsweise entspricht, ausgeführt werden.
  • Insbesondere beschreibt der Bewegungspfad den Weg, dem das medizintechnische Objekt folgen muss, damit es von der aktuellen Position zu der Ziel-Position geführt werden kann.
  • Insbesondere beschreibt der Bewegungspfad die räumliche Richtung der Bewegung, die das medizintechnische Objekt in dem Gefäßsystem durchführen soll. Insbesondere kann der Bewegungspfad eine Abfolge von räumlichen Richtungen der Bewegung in Abhängigkeit von der Position im Gefäßsystem beschreiben.
  • Die räumliche Richtung der Bewegung kann insbesondere eine Vorwärts- oder eine Rückwärtsbewegung des medizintechnischen Objektes in dem Gefäßsystem beschreiben. Die räumliche Richtung der Bewegung kann insbesondere „vorwärts“, „rückwärts“, „links“, „rechts“, „oben“, „unten“ und/oder die Richtungen dazwischen umfassen. Außerdem kann die räumliche Richtung eine Drehung beschreiben. Insbesondere kann die räumliche Richtung beschreiben, ob die Drehung im oder gegen den Uhrzeigersinn ausgeführt werden soll.
  • Insbesondere kann das Bestimmen des Bewegungspfades manuell und/oder automatisiert basierend auf dem Bewegungsmodell erfolgen. Insbesondere kann das automatisierte Bestimmen mittels einer Segmentierung des Gefäßsystems erfolgen. Außerdem kann das automatisierte Bestimmen anschließend mittels eines Skeletonisierungs-Algorithmus erfolgen. Insbesondere kann das automatisierte Bestimmen durch Lösen eines Minimierungsproblems erfolgen. Insbesondere kann dabei der Weg entlang der skeletonisierten Gefäße von einer aktuellen Position in dem Gefäßsystem zu einer Ziel-Position in dem Gefäßsystem minimiert werden. Alternativ kann der Bewegungspfad mittels maschinellen Lernens bestimmt werden.
  • Insbesondere kann das Bestimmen des Bewegungspfades wenigstens für den Soll-Bewegungszustand erfolgen. Insbesondere kann der Bewegungspfad für mehr als einen von dem Bewegungsmodell umfassten Bewegungszustand bestimmt werden. Insbesondere kann der Bewegungspfad für alle von dem Bewegungsmodell umfassten Bewegungszustände erfolgen. Insbesondere kann der Bewegungspfad für eine Kombination aus mehreren Soll-Bewegungszuständen bestimmt werden.
  • Insbesondere kann durch das Bestimmen des Bewegungspfades der Soll-Bewegungszustand in dem Bewegungsmodell bestimmt werden. Insbesondere kann der Soll-Bewegungszustand dem Bewegungszustand im Bewegungsmodell entsprechen, bei dem beispielsweise der Bewegungspfad minimal ist und/oder bei dem die Gefäßabschnitte, durch die der Bewegungspfad verläuft, einem im Vergleich größten Durchmesser haben. Alternativ oder zusätzlich kann der Soll-Bewegungszustand dem Bewegungszustand im Bewegungsmodell entsprechen, bei dem der Bewegungspfad maximale Krümmungsradien aufweist.
  • Insbesondere kann der Soll-Bewegungszustand eine zeitliche Abfolge an Bewegungszuständen sein, deren Kombination den Bewegungspfad nach oben beschriebenen Kriterien optimiert.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass mit dem Bewegungspfad der optimale Weg, dem das medizintechnische Objekt zum Erreichen der Ziel-Position folgen sollte, beschrieben werden kann. Außerdem haben die Erfinder erkannt, dass aus dem Bewegungspfad die räumliche Richtung der zum Folgen des Pfades notwendigen Bewegung des medizintechnischen Objektes abgeleitet werden kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erfolgt das Bestimmen des Bewegungspfades für den Soll-Zustand in dem Bewegungsmodell.
  • Der Bewegungspfad wird dabei wie oben beschrieben mindestens für den Soll-Bewegungszustand in dem Bewegungsmodell bestimmt. Insbesondere kann für verschiedene Positionen in dem Gefäßsystem der Soll-Bewegungszustand verschieden sein.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass durch das Bestimmen des Bewegungspfades für den Soll-Bewegungszustand der optimale Pfad des medizintechnischen Objektes von einer aktuellen Position zu einer Ziel-Position bereitgestellt werden kann. Außerdem haben die Erfinder erkannt, dass Rechenzeit gespart werden kann und das Bestimmen des Bewegungspfades beschleunigt werden kann, wenn der Bewegungspfad nur für den Soll-Bewegungszustand bestimmt wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erfolgt das Erfassen des aktuellen Bewegungszustandes insbesondere durch Erfassen eines Atmungszustands und/oder durch Erfassen eines EKG-Signals und/oder durch optisches Tracking des Untersuchungsobjektes und/oder durch Erfassen eines aktuellen Bilddatensatzes.
  • Insbesondere kann das Erfassen des aktuellen Bewegungszustandes das Erfassen der Atmungszustands des Untersuchungsobjektes umfassen. Dafür kann eine Atembewegung des Untersuchungsobjektes erfasst werden. Insbesondere kann die Atembewegung mittels optischer Marker sichtbar gemacht und durch eine Kamera erfasst werden. Insbesondere können die optischen Marker im Brustbereich des Untersuchungsobjektes angeordnet sein. Insbesondere umfasst der Sensor zum Erfassen des aktuellen Bewegungszustandes die Kamera und die optischen Marker. Alternativ kann die Atembewegung mittels eines Beatmungssystems erfasst und/oder gesteuert werden. Insbesondere umfasst der Sensor dann das Beatmungssystem.
  • Insbesondere kann das Erfassen des aktuellen Bewegungszustandes das Erfassen von Herzströmen bzw. von Potentialen durch das Herz des Untersuchungsobjektes mittels EKG (Elektrokardiogramm) umfassen. Insbesondere kann basierend auf dem EKG der aktuelle Bewegungszustand des Herzens des Untersuchungsobjektes bestimmt werden. Insbesondere umfasst der Sensor dann das EKG-Gerät.
  • Insbesondere kann der aktuelle Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes allgemein durch optisches Tracking erfasst werden. Insbesondere können dafür an dem Untersuchungsobjekt optische Marker angebracht sein, deren Bewegung mit einer Kamera aufgezeichnet wird. Alternativ kann die Bewegung des Untersuchungsobjektes ohne Marker mit einer Kamera aufgezeichnet werden. Insbesondere umfasst der Sensor dann die Kamera und gegebenenfalls die Marker.
  • Insbesondere kann der aktuelle Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes durch das Erfassen des aktuellen Bilddatensatzes erfasst werden. Insbesondere kann der aktuelle Bilddatensatz mit einem CT-Gerät oder mit eine C-Bogen-Gerät oder mit einem Flachbild-Röntgengerät oder mit einem Magnetresonanz-Tomographie-Gerät oder mit einem 3D Ultraschall-Gerät, etc. erfasst werden. Insbesondere kann der aktuelle Bilddatensatz mit einer Kombination dieser Geräte erfasst werden. Insbesondere können die Geräte zeitlich miteinander gekoppelt sein. Insbesondere kann der aktuelle Bilddatensatz mit dem ersten medizinischen Bilddatensatz zum Erfassen der Bewegung verglichen werden. Insbesondere umfasst der Sensor dann wenigstens einen Bildsensor zum Erfassen des aktuellen Bilddatensatzes.
  • Insbesondere kann der aktuelle Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes durch wenigstens einen Bewegungssensor, welcher an dem medizintechnischen Objekt angeordnet ist, bestimmt werden. Insbesondere kann der Bewegungssensor ein Beschleunigungssensor und/oder ein Kraftsensor sein. Insbesondere kann der Bewegungssensor eine Verformung des medizintechnischen Objektes in dem Gefäßsystem durch die Bewegung des Untersuchungsobjektes erfassen. Insbesondere umfasst der Sensor dann den Bewegungssensor.
  • Insbesondere kann an dem medizintechnischen Objekt ein Sensor angeordnet sein, welcher eine Verbiegung, eine Form, eine räumliche Lage des medizintechnischen Objektes und/oder eine Kraft, die das medizintechnische Objekt auf umliegendes Gewebe ausübt, erfasst. Insbesondere kann aus diesen Daten der aktuelle Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes bestimmt werden.
  • Insbesondere kann der aktuelle Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes auch mittels wenigstens einem Bewegungssensor erfasst werden, welcher auf dem Untersuchungsobjekt und/oder auf wenigstens einem Organ des Untersuchungsobjektes angeordnet ist. Insbesondere kann dieser Bewegungssensor als ein Beschleunigungssensor ausgebildet sein. Insbesondere umfasst der Sensor zum Erfassen der Bewegung des aktuellen Bewegungszustandes dann den wenigstens einen Bewegungssensor.
  • Insbesondere kann der aktuelle Bewegungszustand mit einer Kombination der oben beschriebenen Möglichkeiten erfasst werden. Insbesondere kann der Sensor eine solche Kombination umfassen. Insbesondere können die verschiedenen Signale aus der Kombination mittels zeitlichem Tracking gekoppelt werden.
  • Insbesondere kann der aktuelle Bewegungszustand, der einem Format der Bewegungszustände in dem Bewegungsmodell entspricht, aus den Sensor-Signalen abgeleitet werden. Insbesondere ist der abgeleitete aktuelle Bewegungszustand dann mit dem wenigstens einen Bewegungszustand im Bewegungsmodell vergleichbar.
  • Alternativ kann der Sensor ein zu dem Vergleichs-Sensor-Signal äquivalentes Signal erfassen. Insbesondere kann dann das Signal des Sensors mit dem Vergleichs-Sensor-Signal vergleichbar sein. Insbesondere kann der Sensor zum Erfassend es Vergleichs-Sensor-Signal äquivalent zu dem Sensor zum Erfassen des Sensor-Signals des aktuellen Bewegungszustandes ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann zum Erfassen des Vergleich-Sensor-Signals ein Sensor verwendet werden, welcher äquivalent zu dem Sensor zum Erfassend es aktuellen Bewegungszustandes ausgebildet ist. Äquivalent bedeutet, dass beide Sensoren vergleichbare Signale erfassen.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass der aktuelle Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes mittels einer Auswahl aus einer Vielzahl an Sensoren bestimmt werden kann. Außerdem haben die Erfinder erkannt, dass aus den Sensor-Signalen der aktuelle Bewegungszustand abgeleitet werden kann. Außerdem haben die Erfinder erkannt, dass ein Vergleich des aktuellen Bewegungszustandes mit dem Bewegungszustand des Bewegungsmodells auf diese Weise ermöglicht wird.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Herbeiführen des Soll-Bewegungszustandes insbesondere durch eine aus dem Bewegungsmodell ermittelte Lagerung des Untersuchungsobjektes und/oder durch Ausüben einer gezielten Kraft auf das Untersuchungsobjekt und/oder mit Hilfe einer Anzeigevorrichtung und/oder mit Hilfe von Vorgaben in Bezug auf die Atmung und/oder durch eine Beatmungseinheit vorgeschlagen.
  • Mit anderen Worten kann vorgeschlagen werden, wie der Soll-Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes gezielt herbeigeführt werden kann. Insbesondere kann das Vorschlagen mittels einer Anzeigevorrichtung an ein medizinisches Fachpersonal erfolgen. Insbesondere kann dem medizinischen Fachpersonal bildlich und/oder schriftlich und/oder akustisch mitgeteilt bzw. vorgeschlagen werden, wie der Soll-Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes herbeigeführt werden kann. Insbesondere kann schriftlich beschrieben sein, wie der Soll-Bewegungszustand herbeigeführt werden kann. Insbesondere kann in Form von Piktogrammen dargestellt sein, wie der Soll-Bewegungszustand herbeigeführt werden kann. Insbesondere kann akustisch beschrieben werden, wie der Soll-Bewegungszustand herbeigeführt werden kann. Alternativ kann das Vorschlagen ein Datensignal an eine Einheit sein, welche derart auf das Untersuchungsobjekt einwirkt, dass der Soll-Bewegungszustand herbeigeführt wird.
  • Insbesondere kann der Soll-Bewegungszustand durch eine aus dem Bewegungsmodell ermittelte Lagerung des Untersuchungsobjektes herbeigeführt werden. Mit anderen Worten kann aus dem Bewegungsmodell eine Position ermittelt werden, in welcher sich das Untersuchungsobjekt in dem Soll-Bewegungszustand befindet. Insbesondere kann das medizinisches Fachpersonal das Untersuchungsobjekt derart lagern, dass es sich in der aus dem Bewegungsmodell ermittelten Position befindet. Insbesondere kann die Position bzw. Lagerung beispielsweise durch eine Bauchlage und/oder durch eine Rückenlage und/oder durch eine Seitenlage des Untersuchungsobjektes beschrieben sein. Insbesondere wird durch das gezielte Lagern des Untersuchungsobjektes das Gefäßsystem durch die Schwerkraft und/oder durch Druck von anderen Organen des Untersuchungsobjektes auf das Gefäßsystem derart geformt, dass der Soll-Bewegungszustand herbeigeführt wird.
  • Alternativ kann der Soll-Bewegungszustand durch Ausüben einer gezielten Kraft auf das Untersuchungsobjekt durch das medizinische Fachpersonal herbeigeführt werden. Insbesondere kann dafür das medizinische Fachpersonal auf Bereiche wie beispielsweise den Bauch des Untersuchungsobjektes drücken. Insbesondere können auf diese Weise die Organe derart verformt und/oder verschoben werden, dass der Soll-Bewegungszustand herbeigeführt wird.
  • Alternativ kann der Soll-Bewegungszustand mit Hilfe einer Anzeige an einer Anzeigevorrichtung herbeigeführt werden. Insbesondere kann dem Untersuchungsobjekt angezeigt werden, wie es sich positionieren bzw. bewegen soll, damit der Soll-Bewegungszustand herbeigeführt wird. Insbesondere kann die Anzeige Piktogramme und/oder Text anzeigen, die beschreiben, wie sich das Untersuchungsobjekt bewegen und/oder positionieren soll, sodass es seinen Soll-Bewegungszustand einnimmt.
  • Alternativ können dem Untersuchungsobjekt Vorgaben bezüglich der Atmung gemacht werden, damit es den Soll-Bewegungszustand einnimmt. Insbesondere kann dem Untersuchungsobjekt direkt durch eine Anzeigevorrichtung oder akustisch oder indirekt über das medizinische Fachpersonal vorgegeben werden, wie es atmen soll. Insbesondere kann eine solche Vorgabe beispielsweise „Tief einatmen“ oder „Luft anhalten“ oder „Langsam ausatmen“ etc. lauten.
  • Alternativ kann der Soll-Bewegungszustand mittels der Beatmungseinheit herbeigeführt werden. Insbesondere kann das Datensignal an eine Beatmungseinheit gesendet werden. Insbesondere kann das Untersuchungsobjekt mit der Beatmungseinheit beatmet werden. Insbesondere kann die Beatmungseinheit den Atem des Untersuchungsobjektes derart steuern, dass der Soll-Bewegungszustand erreicht wird. Insbesondere kann das Beatmungsgerät eine sehr schnelle, flache Atmung bewirken. Insbesondere kann das Beatmungsgerät ein Anhalten der Atmung in einem beliebigen Atemzustand bewirken.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass durch das Vorschlagen, wie der Soll-Bewegungszustand möglichst effizient herbeigeführt werden kann, das Steuersignal schneller bereitgestellt werden kann. Insbesondere kann das medizintechnische Objekt auf diese Weise schneller an seine Ziel-Position bewegt werden, da das Steuersignal schnell bereitgestellt werden kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung beschreibt das Steuersignal Richtung und Orientierung einer Bewegung des medizintechnischen Objektes und/oder triggert die Bewegung des medizintechnischen Objektes.
  • Insbesondere beschreibt das Steuersignal wie und in welche Richtung sich das medizintechnische Objekt bewegen soll. Mit anderen Worten beschreibt das Steuersignal die Bewegung des medizintechnischen Objektes. Insbesondere kann das Steuersignal eine Bewegung des medizintechnischen Objektes beschreiben. Alternativ kann das Steuersignal eine Abfolge an Bewegungen des medizintechnischen Objektes beschreiben.
  • Insbesondere kann das Steuersignal beschreiben, in welche Richtung sich das medizintechnische Objekt bewegen soll bzw. bewegt werden soll. Insbesondere kann das Steuersignal beschreiben, ob die Bewegung des medizintechnischen Objektes nach vorne, nach hinten, nach oben, nach unten, nach rechts, nach links oder in eine dazwischen liegende Richtung erfolgen soll.
  • Insbesondere kann das Steuersignal beschreiben, wie die Bewegung in die vorgegebene Richtung erfolgt. Insbesondere kann das Steuersignal beispielsweise eine einfache lineare Bewegung oder durch eine Rotationsbewegung um eine Achse des medizintechnischen Objektes oder durch ein Biegen der Achse des medizintechnischen Objektes, etc. beschreiben. Insbesondere kann das Steuersignal eine Richtung und/oder einen Radius dieser Biegung beschreiben.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Steuersignal die Bewegung des medizintechnischen Objektes triggern. Insbesondere kann das Steuersignal ein optischer und/oder akustischer und/oder elektrischer und/oder digitaler, etc. Trigger sein, welcher die Bewegung des medizintechnischen Objektes initiiert.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass durch das Steuersignal die tatsächliche Bewegung des medizintechnischen Objektes beschrieben werden kann. Die tatsächliche Bewegung ist die Bewegung, die das medizintechnische Objekt ausführt, damit es dem Bewegungspfad folgen kann. Die Erfinder haben erkannt, dass das Steuersignal anschließend für die tatsächliche Bewegung des medizintechnischen Objektes verwendet werden.
  • Nach einem weiteren möglichen Aspekt der Erfindung beschreibt das Steuersignal, wann der Soll-Bewegungszustand dem aktuellen Bewegungszustand mindestens näherungsweise entspricht.
  • Mit anderen Worten beschreibt das Steuersignal, wann der Soll-Bewegungszustand voraussichtlich erreicht bzw. eingenommen wird.
  • Insbesondere kann basierend auf den Sensor-Signalen, die den aktuellen und vorhergehende aktuelle Bewegungszustände beschreiben, extrapoliert werden, wann der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand entspricht. Insbesondere können dafür Daten, die in dem Schritt des Erfassens des aktuellen Bewegungszustandes erfasst werden, zeitlich analysiert werden. Insbesondere kann basierend auf dieser Analyse eine Vorhersage getroffen werden, wann der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand entspricht. Insbesondere kann daraus abgeleitet bzw. extrapoliert werden, wann die durch das Steuersignal beschriebene Bewegung des medizintechnischen Objektes durchgeführt werden soll.
  • Insbesondere kann eine derartige Extrapolation für eine zyklische Bewegung des Untersuchungsobjektes durchgeführt werden. Insbesondere kann für eine zyklische Atembewegung oder eine zyklische Herzbewegung aus vorherigen Messungen des aktuellen Bewegungszustandes darauf geschlossen werden, wann der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand entspricht. Insbesondere kann ein Zeitpunkt eines voraussichtlichen bzw. prognostizierten Erreichens des Soll-Bewegungszustandes innerhalb eine periodischen Bewegungszyklus bestimmt werden.
  • Insbesondere kann eine derartige Extrapolation auch für nicht zyklische Bewegungsabläufe ausgeführt werden. Insbesondere kann basierend auf zurückliegenden Sensor-Signalen des aktuellen Bewegungszustandes modell- und/oder formelbasiert extrapoliert werden, wann der Soll-Bewegungszustand erreicht ist. Insbesondere kann der prognostizierte Zeitpunkt des Erreichens des Soll-Bewegungszustandes bestimmt werden.
  • Insbesondere kann dann das Steuersignal frühzeitig bereitgestellt werden. Mit anderen Worten kann das Steuersignal bereitgestellt werden, bevor der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand entspricht. Insbesondere kann das Steuersignal in einem definierten Zeitabstand vor dem prognostizierten Zeitpunkt des Erreichens des Soll-Bewegungszustandes ausgegeben werden. Insbesondere kann das Steuersignal angeben, wann der Soll-Bewegungszustand eintritt und wann demnach die Bewegung des medizintechnischen Objektes ausgeführt werden soll.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass es vorteilhaft ist, wenn das Steuersignal eine Information über einen Zeitpunkt des eintreten des Soll-Bewegungszustandes umfasst. Somit ist es möglich, das Steuersignal bereits vor dem Eintreten des Soll-Bewegungszustandes bereitzustellen. Dies ermöglicht es, dass das medizinische Fachpersonal bzw. der Roboter sich frühzeitig auf ein Ausführen der Bewegung des medizintechnischen Objektes einstellen und vorbereiten kann.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das Steuersignal auf einer Anzeigevorrichtung ausgegeben.
  • Insbesondere kann das Steuersignal einer Anzeigevorrichtung bereitgestellt werden. Insbesondere wird das Steuersignal derart ausgegeben, dass ein medizinisches Fachpersonal das medizintechnische Objekt gemäß des ausgegebenen Steuersignals bewegen kann. Insbesondere kann das Steuersignal in Textform und/oder bildlich auf der Anzeigevorrichtung ausgegeben werden. Insbesondere kann in Textform die Richtung und/oder die Art der Bewegung ausgegeben werden. Beispielsweise kann der Text „Vorwärts, Rotieren“ oder „Links, 90° Biegung“ ausgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Bewegung in Bildform insbesondere in Form von Piktogrammen auf der Anzeigevorrichtung dargestellt werden. Alternativ kann die Bewegung einem aktuellen medizinischen Bild überlagert dargestellt werden. Insbesondere kann beispielsweise mittels Pfeilen die Bewegung des medizintechnischen Objektes dargestellt werden. Insbesondere kann das Steuersignal als Assistenz für ein medizinisches Fachpersonal dienen.
  • Insbesondere kann angezeigt werden, wie lange es noch dauert, bis der Soll-Bewegungszustand wenigstens näherungsweise dem aktuellen Bewegungszustand entspricht. Insbesondere kann ein Count-Down angezeigt werden, der die verbleibende Zeit bis zum Durchführen der Bewegung des medizintechnischen Objektes anzeigt.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass auf diese Weise auch weniger geübtes Fachpersonal das medizintechnische Objekt bewegen bzw. führen kann. Außerdem haben die Erfinder erkannt, dass auf diese Weise medizinisches Personal ausgebildet werden kann, insbesondere an einem menschlichen Dummy.
  • Nach einem weiteren möglichen Aspekt der Erfindung wird das Steuersignal als Datensignal an einen Roboter weitergegeben.
  • Insbesondere kann der Roboter dazu ausgebildet sein, das medizintechnische Objekt zu bewegen bzw. zu führen. Insbesondere gibt das Steuersignal dem Roboter an, wie und/oder wann er das medizintechnische Objekt bewegen soll.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass das Steuersignal auch zum Ansteuern eines Roboters dienen kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das Steuersignal nur dann bereitgestellt, wenn das medizintechnische Objekt einen vorgegebenen Abstand zu einer kritischen Stelle unterschreitet. Dabei wird die kritische Stelle aus dem Bewegungsmodell abgeleitet.
  • Die kritische Stelle ist beispielsweise eine enge Verzweigung oder ein Gefäßabschnitt, der sich abhängig vom Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes stark verändert. Eine kritische Stelle kann dadurch gekennzeichnet sein, dass bei verschiedenen Bewegungszuständen das medizintechnische Objekt unterschiedlich leicht in den gewünschten Gefäßabschnitt bzw. durch die gewünschte Gefäßverzweigung geführt bzw. bewegt werden kann.
  • Insbesondere kann außerhalb der kritischen Stelle das medizintechnische Objekt einfach bewegt werden. Insbesondere ist eine Bewegung des medizintechnischen Objektes außerhalb der kritischen Stelle risikoärmer als eine Bewegung durch die kritische Stelle.
  • Insbesondere kann die kritische Stelle in dem Bewegungsmodell markiert werden. Insbesondere kann die kritische Stelle manuell oder automatisch markiert werden. Insbesondere hängt das Markieren der kritischen Stelle beispielsweise von einem Gefäßdurchmesser, einer Bewegung der kritischen Stelle in Abhängigkeit des Bewegungszustandes und/oder von einem Grad der Verzweigung am Ort der kritischen Stelle ab. Insbesondere kann ein Abstand vorgegeben bzw. vordefiniert bzw. angegeben werden, ab welchem gemäß dem Verfahren das Steuersignal bereitgestellt werden soll. Mit anderen Worten wird das Steuersignal bereitgestellt, wenn der Abstand unterschritten wird. Das heißt, das Steuersignal wird bereitgestellt, wenn das medizintechnische Objekt näher an der kritischen Stelle ist, als der Abstand vorgibt.
  • Der Abstand kann von dem medizinischen Fachpersonal vorgegeben werden. Insbesondere kann der Abstand von dem medizinischen Fachpersonal für jede Intervention oder abhängig von dem die Intervention durchführende medizinischen Fachpersonal angepasst werden. Alternativ kann ein Wert für den Abstand fest vorgegeben sein. Alternativ kann der Abstand automatisiert bestimmt werden. Insbesondere kann der Abstand in Abhängigkeit der kritischen Stelle automatisiert bestimmt werden. Insbesondere kann der Abstand in Abhängigkeit von dem Gefäßdurchmesser, dem Grad der Verzweigung und/oder der Bewegung der kritischen Stelle bestimmt werden. Je kritischer die Stelle, desto größer kann der vorgegebene Abstand sein.
  • Insbesondere kann das medizintechnische Objekt, wenn es einen größeren Abstand zu der kritischen Stelle aufweist, frei, ohne Steuersignal bewegt werden.
  • Insbesondere kann für das Gefäßsystem mehr als eine kritische Stelle bestimmt werden. Insbesondere kann der Abstand für die kritischen Stellen verschieden sein.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass das Bereitstellen des Steuersignals nicht in jedem Abschnitt bzw. für jedes medizinische Fachpersonal notwendig ist. Insbesondere haben die Erfinder erkannt, dass die Bewegung des medizintechnischen Objektes zur Ziel-Position beschleunigt werden kann, wenn nur an den kritischen Stellen Steuersignale bereitgestellt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die Verfahrensschritt des Erfassens des aktuellen Bewegungszustandes des Untersuchungsobjektes mit einem Sensor, des Vergleichens, ob der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand mindestens näherungsweise entspricht, des Bestimmens des Steuersignals in Abhängigkeit des Bewegungsmodells und des aktuellen Bewegungszustandes mit dem Prozessor, in Abhängigkeit von dem Vergleich und des Bereitstellens des Steuersignals in einer Schleife ausgeführt.
  • Insbesondere können die Verfahrensschritte über eine Mehrzahl an kritischen Stellen in einer Schleife ausgeführt werden. Insbesondere kann die Schleife wenigstens einen Schleifendurchlauf umfassen. Insbesondere kann die Schleife so viele Schleifendurchläufe umfassen, dass das medizintechnische Objekt von seiner Start-Position zu seiner Ziel-Position bewegt wurde. Insbesondere kann eine Mehrzahl an Steuersignalen bereitgestellt werden. Insbesondere kann in mehreren oder jedem Schleifendurchlauf ein Steuersignal bereitgestellt werden. Insbesondere kann die Mehrzahl an Steuersignalen zum Bewegen des medizintechnischen Objektes von einer Start-Position zu der Ziel-Position ausgebildet sein. Insbesondere kann in mehreren oder jedem Schleifendurchlauf ein Steuersignal in Abhängigkeit von der aktuellen Position des medizintechnischen Gerätes in dem Gefäßsystem bereitgestellt werden.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass vorteilhafterweise die Verfahrensschritt zum Bereitstellen des Steuersignals in einer Schleife ausgeführt werden, damit die gesamte Bewegung des medizintechnischen Objektes von der Start-Position zu der Ziel-Position durch Steuersignale beschrieben werden kann.
  • Die Erfindung betrifft außerdem eine Steuervorrichtung zum Erzeugen von einem Steuersignal bezüglich eines Steuerns einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes. Dabei ist das Erzeugen des Steuersignals abhängig von einem aktuellen Bewegungszustand eines Objektes. Dabei ist die Steuervorrichtung ausgebildet das oben beschriebene Verfahren auszuführen. Die Steuervorrichtung umfasst einen Prozessor, welcher ausgebildet ist, ein Bewegungsmodell wenigstens eines Teils des Untersuchungsobjektes zu empfangen. Dabei umfasst das Bewegungsmodell mindestens einen Soll-Bewegungszustand. Der Prozessor ist außerdem dazu ausgebildet, zu vergleichen, ob der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand mindestens näherungsweise entspricht. Der Prozessor ist außerdem dazu ausgebildet, das Steuersignal in Abhängigkeit des Bewegungsmodells und des aktuellen Bewegungszustandes zu bestimmen. Der Prozessor ist außerdem dazu ausgebildet, das Steuersignal bereitzustellen.
  • Eine solche Steuervorrichtung kann insbesondere dazu ausgebildet sein das zuvor beschriebene Verfahren zum Erzeugen von einem Steuersignal zum Steuern einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes auszuführen. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet dieses Verfahren auszuführen, indem der Prozessor ausgebildet sind, die entsprechenden Verfahrensschritte auszuführen.
  • Die Erfindung betrifft außerdem eine Steuervorrichtung zum Erzeugen von einem Steuersignal bezüglich eines Steuerns einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes. Dabei ist das Erzeugen des Steuersignals abhängig von einem aktuellen Bewegungszustand eines Objektes. Dabei ist die Steuervorrichtung ausgebildet das oben beschriebene Verfahren auszuführen. Die Steuervorrichtung umfasst einen Prozessor, welche ausgebildet ist, einen ersten medizinischen Bilddatensatz zu empfangen. Dabei stellt der erste medizinische Bilddatensatz den wenigstens einen Teil des Untersuchungsobjektes dar. Der Prozessor ist außerdem dazu ausgebildet, ein Bewegungsmodell des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes zu bestimmen. Dabei wird das Bewegungsmodell basierend auf dem ersten medizinischen Bilddatensatz bestimmt. Der Prozessor ist außerdem dazu ausgebildet, zu vergleichen, ob der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand mindestens näherungsweise entspricht. Der Prozessor ist außerdem dazu ausgebildet, das Steuersignal in Abhängigkeit des Bewegungsmodells und des aktuellen Bewegungszustandes zu bestimmen. Der Prozessor ist außerdem dazu ausgebildet, das Steuersignal bereitzustellen.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Detektionsvorrichtung, welche mit der Steuervorrichtung zur Übertragung von Informationen bezüglich eines aktuellen Bewegungszustandes verbunden ist. Die Detektionsvorrichtung umfasst einen Sensor, welcher ausgebildet ist, den aktuellen Bewegungszustand zu erfassen.
  • Insbesondere kann der Sensor eine Kamera und/oder einen optischen Marker und/oder ein medizinisches Bildgebungssystem und/oder einen Bewegungssensor und/oder eine Elektrokardiogram-Elektrode etc. umfassen.
  • Verbunden kann in diesem Zusammenhang bedeuten, dass die Detektionsvorrichtung in die Steuervorrichtung integriert ist. Insbesondere kann die Detektionsvorrichtung beispielsweise einen C-Bogen umfassen. Dann umfasst der Sensor ein bildgebendes System des C-Bogens. Insbesondere kann der C-Bogen dann in die Steuervorrichtung integriert sein. Insbesondere können die Steuervorrichtung und die in die Steuervorrichtung integrierte Detektionsvorrichtung Daten austauschen.
  • Alternativ kann die Detektionsvorrichtung derart mit der Steuervorrichtung verbunden sein, dass die beiden Vorrichtungen Daten austauschen können, wobei sie räumlich getrennt sind. Insbesondere kann die Detektionsvorrichtung der Steuervorrichtung über die Verbindung Informationen über den aktuellen Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes übertragen. Insbesondere kann die Steuervorrichtung die Informationen bzw. Daten von der Detektionsvorrichtung empfangen. Insbesondere können die Vorrichtungen elektrisch verbunden sein. Insbesondere können die Vorrichtungen mittels Kabel verbunden sein.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Anzeigevorrichtung zum Ausgeben des Steuersignals.
  • Insbesondere ist die Anzeigevorrichtung ausgebildet, das Steuersignal für ein medizinisches Fachpersonal auszugeben. Insbesondere kann mittels der Anzeigevorrichtung das Steuersignal bereitgestellt werden.
  • Insbesondere kann die Anzeigevorrichtung einen Bildschirm umfassen. Insbesondere kann der Bildschirm dazu ausgebildet sein, Text und/oder Bilder anzuzeigen. Insbesondere kann die Anzeigevorrichtung dazu ausgebildet sein, das Steuersignal in Text- oder Bildform anzuzeigen. Insbesondere kann der Bildschirm ein Röhren-Bildschirm oder ein LED-Bildschirm oder ein Plasma-Bildschirm etc. sein.
  • Insbesondere kann die Anzeigevorrichtung mit einer Steuervorrichtung verbunden sein. Insbesondere kann die Anzeigevorrichtung derart mit der Steuervorrichtung verbunden sein, dass das Steuersignal, welches von der Steuervorrichtung bereitgestellt wird, von der Anzeigevorrichtung empfangen wird. Insbesondere können die Steuervorrichtung und die Anzeigevorrichtung elektrisch verbunden sein. Insbesondere können die Steuervorrichtung und die Anzeigevorrichtung mittels Kabel verbunden sein.
  • Alternativ kann die Anzeigevorrichtung in die Steuervorrichtung integriert sein. Mit anderen Worten kann die Steuervorrichtung die Anzeigevorrichtung aufweisen.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm sowie ein computerlesbares Medium. Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher verwendete Steuervorrichtung auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die beschriebene Weise zu arbeiten. Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gegebenenfalls zusätzliche Bestandteile wie z. B. eine Dokumentation und/oder zusätzliche Komponenten, sowie Hardware-Komponenten, wie z.B. Hardware-Schlüssel (Dongles etc.) zur Nutzung der Software, umfassen.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung auch ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer Steuervorrichtung ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des oben beschriebenen Verfahrens zum Erzeugen von einem Steuersignal zum Steuern einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Steuervorrichtung ausgeführt werden.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung ein computerlesbares Speichermedium, auf welchem von einem Bestimmungssystem und/oder einem Trainingssystem lesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte des oben beschriebenen Verfahrens zum Erzeugen von einem Steuersignal zum Steuern einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Steuervorrichtung ausgeführt werden.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden klarer und verständlicher im Zusammenhang mit folgenden Figuren und ihren Beschreibungen. Dabei sollen die Figuren und Beschreibungen die Erfindung und ihre Ausführungsformen in keiner Weise einschränken. In verschiedenen Figuren sind gleiche Komponenten mit korrespondierenden Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstabsgetreu.
  • Es zeigen
    • 1 ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum Erzeugen von einem Steuersignal zum Steuern einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes,
    • 2 ein Flussdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum Erzeugen von einem Steuersignal zum Steuern einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes,
    • 3 ein Flussdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum Erzeugen von einem Steuersignal zum Steuern einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes,
    • 4 ein Flussdiagramm eines vierten Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum Erzeugen von einem Steuersignal zum Steuern einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes
    • 5 eine schematische Darstellung eines Gefäßsystems zu einem Bewegungszustand mit einem Bewegungspfad,
    • 6 eine schematische Darstellung einer Steuervorrichtung mit einer Detektionsvorrichtung und einer Anzeigevorrichtung.
    • 7 eine Steuervorrichtung.
  • 1 zeigt ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum Erzeugen von einem Steuersignal zum Steuern einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes MO.
  • In dem Verfahrensschritt des Empfangens REC-1 eines ersten medizinischen Bilddatensatzes wird wenigstens ein medizinisches Bild empfangen. Insbesondere kann der erste medizinische Bilddatensatz eine zeitliche Abfolge von medizinischen Bildern umfassen. Insbesondere kann der erste medizinische Bilddatensatz mit einem Computer-Tomographie Gerät, einem C-Bogen, einem Magnet-Resonanz-Tomographie Gerät, einem 3D Ultraschall etc. erfasst worden sein. In dem ersten medizinischen Bilddatensatz ist wenigstens ein Bewegungszustand MS wenigstens eines Teils des Untersuchungsobjektes 31 erfasst.
  • Insbesondere kann eine zeitliche Abfolge an Bewegungszuständen MS des Teils des Untersuchungsobjektes 31 in dem ersten medizinischen Bilddatensatz erfasst sein. Der Teil des Untersuchungsobjektes 31 umfasst ein Organ, in welchem das medizintechnische Objekt MO bewegt werden soll. Das Organ umfasst ein Gefäßsystem VS mit Gefäßabschnitten VSec und Gefäßverzweigungen VB, entlang welchem das medizintechnische Objekt MO bewegt werden soll.
  • Ein Bewegungszustand MS kann beispielsweise von einer Lagerung bzw. Position des Untersuchungsobjektes 31 und/oder von einer Herzbewegung bzw. einem Herzzustand und/oder von einer Atembewegung bzw. einem Atemzustand und/oder von einer Bewegung des Verdauungssystems etc. abhängen.
  • In dem Verfahrensschritt des Bestimmens DET-1 eines Bewegungsmodells wird basierend auf dem ersten medizinischen Bilddatensatz das Bewegungsmodell bestimmt. Es wird das Bewegungsmodell für den wenigstens einen Teil des Untersuchungsobjektes 31 ermittelt. Das Bewegungsmodell umfasst wenigstens die Bewegungszustände MS bzw. den Bewegungszustand MS, der in dem ersten medizinischen Bilddatensatz erfasst ist. Mittels biomechanischer Modellierung werden weitere Bewegungszustände MS in dem Bewegungsmodell modelliert. Für die biomechanische Modellierung werden Bewegungszustände MS anhand bekannter Materialeigenschaften des in dem ersten medizinischen Bilddatensatz erfassten Teil des Untersuchungsobjektes 31 modelliert. Dabei werden Materialeigenschaften wie Steifigkeit, Zusammenwirken mit umliegendem Gewebe etc. berücksichtigt. Außerdem wird die Lagerung bzw. Position des Untersuchungsobjektes 31 bei der biomechanischen Modellierung von Bewegungszuständen MS berücksichtigt. Insbesondere umfasst dann das Bewegungsmodell wenigstens einen Soll-Bewegungszustand.
  • In dem Soll-Bewegungszustand kann das medizintechnische Objekt MO möglichst einfach entlang eines gewünschten Bewegungspfades MP zu einer Ziel-Position TP bewegt bzw. geführt werden. Der Soll-Bewegungszustand kann auch eine zeitliche Abfolge an Bewegungszuständen MS umfassen. Der Soll-Bewegungszustand kann manuell bestimmt werden. Alternativ kann der Soll-Bewegungszustand automatisiert anhand des Bewegungsmodells bestimmt werden.
  • In dem Verfahrensschritt des Erfassens REC-2 des aktuellen Bewegungszustandes des Untersuchungsobjektes 31 wird der aktuelle Bewegungszustand mit einem Sensor erfasst. Der aktuelle Bewegungszustand ist der Bewegungszustand MS des Untersuchungsobjektes 31, den das Untersuchungsobjekt 31 zu einem aktuellen Zeitpunkt einnimmt. Der Sensor kann mehrere Komponenten umfassen. Beispielsweise kann der Sensor eine Kamera 52 mit oder ohne optischen Marker 51 umfassen. Der optischen Marker 51 kann beispielsweise im Brust- und/oder Bauchbereich des Untersuchungsobjektes 31 angeordnet sein. Die Bewegung des optischen Markers 51 kann mit der Kamera 52 aufgenommen und ausgewertet werden. Aus der Bewegung können Rückschlüsse auf den aktuellen Bewegungszustand gezogen werden. Insbesondere kann auf diese Weise eine Atembewegung bzw. ein Atemzustand des Untersuchungsobjektes 31 erfasst werden. Alternativ kann die Kamera 52 die Bewegung des Untersuchungsobjektes 31 ohne optische Marker 51 erfassen. Mittels Bildverarbeitung kann aus dieser Aufnahme ebenfalls auf den aktuellen Bewegungszustand rückgeschlossen werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor ein EKG-System umfassen. Aus einem EKG-Signal des EKG-Systems kann der aktuelle Bewegungszustand insbesondere die Herzbewegung des Untersuchungsobjektes 31 abgeleitet werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor beispielsweise ein Beatmungsgerät umfassen. Mittels des Beatmungsgerätes kann der Atemzustand des Untersuchungsobjektes 31 eingestellt werden und daraus der aktuelle Bewegungszustand abgeleitet werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor ein medizinischen Bildgebungssystem umfassen. Das medizinische Bildgebungssystem kann beispielsweise ein C-Bogen 37 oder ein 3D Ultraschall Gerät oder ein CT Gerät oder ein Magnet-Resonanz-Tomographie Gerät oder ein Flatpanel Röntgen Gerät, etc. sein.
  • In dem Verfahrensschritt des Vergleichens DET-2, ob der aktuelle Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes 31 dem Soll-Bewegungszustand mindestens näherungsweise entspricht, wird beispielsweise ein Trigger-Signal ausgegeben, welches angibt, dass der Soll-Bewegungszustand dem aktuellen Bewegungszustand entspricht. Dies initiiert den folgenden Verfahrensschritt. Zum Vergleichen der Bewegungszustände kann das im Verfahrensschritt des Erfassens REC-2 des aktuellen Bewegungszustandes erfasste Sensor-Signal mit einem Vergleichs-Sensor-Signal verglichen werden. Dabei ist wenigstens der Soll-Bewegungszustand in dem Bewegungsmodell mit einem Vergleichs-Sensor-Signal verknüpft. Das Vergleichs-Sensor-Signal wurde mit einem Sensor erfasst, der äquivalent zu dem Sensor zum Erfassen REC-2 des aktuellen Bewegungszustandes ist. So können die beiden Sensor-Signale verglichen werden. Alternativ können mehrere Bewegungszustände in dem Bewegungsmodell mit einem Vergleichs-Sensor-Signal verknüpft sein. Alternativ kann jeder Bewegungszustand in dem Bewegungsmodell mit einem Vergleichs-Sensor-Signal verknüpft sein.
  • Der nächste Verfahrensschritt kann das Bestimmen DET-3 des Steuersignals sein. Alternativ kann dieser Verfahrensschritt direkt nach dem Verfahrensschritt des Bestimmens DET-1 des Bewegungsmodells ausgeführt werden. Das Steuersignal wird basierend auf dem Bewegungsmodell und dem aktuellen Bewegungszustand bestimmt. Dabei entspricht der aktuelle Bewegungszustand mindestens näherungsweise dem Soll-Bewegungszustand. Alternativ kann im Vorhinein für mehrere Bewegungszustände in dem Bewegungsmodell ein Steuersignal bestimmt worden sein. In diesem Fall wird in dem Verfahrensschritt des Bestimmens DET-3 des Steuersignals das Steuersignal „herausgesucht“ welches zu dem Soll-Bewegungszustand, der mindestens näherungsweise dem aktuellen Bewegungszustand entspricht, gehört. Das Steuersignal beschreibt die Bewegung, die das medizintechnische Objekt MO ausführen muss, damit es in dem Soll-Bewegungszustand durch das Gefäßsystem VS zu der Ziel-Position TP bewegt bzw. geführt werden kann. Das Steuersignal beschreibt die räumliche Richtung und die Orientierung des medizintechnischen Objektes MO für die Bewegung. Das Steuersignal beschreibt beispielsweise eine Rotation des medizintechnischen Objektes MO um seine eigene Achse. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuersignal eine Biegung des medizintechnischen Objektes MO um eine Achse beschreiben. In diesem Fall kann das Steuersignal außerdem eine räumliche Richtung und einen Radius dieser Biegung beschreiben. Außerdem kann das Steuersignal beschreiben, wann der Soll-Bewegungszustand dem aktuellen Bewegungszustand wenigstens näherungsweise entspricht. Dafür kann das Steuersignal einen voraussichtlichen bzw. prognostizierten Zeitpunkt dafür umfassen. Dieser Zeitpunkt kann durch Extrapolation einer zeitlichen Abfolge an Sensor-Signalen aus dem Schritt des Erfassens des aktuellen Bewegungszustandes bestimmt werden.
  • In dem Verfahrensschritt des Bereitstellens PROV-1 wird das Steuersignal zur Bewegung des medizintechnischen Objektes MO bereitgestellt.
  • Das Steuersignal kann insbesondere mittels einer Anzeigevorrichtung 42 bereitgestellt werden. Diese kann das Steuersignal in Text- oder Bildform einem medizinischen Fachpersonal anzeigen, wenn das medizinische Fachpersonal das medizintechnische Objekt MO bewegen soll.
  • Alternativ kann das Steuersignal einem Roboter R bereitgestellt werden, welcher das medizintechnische Objekt MO bewegt.
  • In Ausführungsbeispielen kann das Steuersignal nur ausgegeben werden, wenn das medizintechnische Objekt MO einen vordefinierten Abstand zu einer kritischen Stelle CP unterschreitet. Die kritische Stelle CP kann manuell oder automatisch definiert werden. Die kritische Stelle CP kann beispielsweise eine Stelle mit einem hohen Grad an Verzweigungen sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein Gefäßdurchmesser des Gefäßabschnittes VSec an der kritischen Stelle CP vergleichsweise klein sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Form der kritischen Stelle CP stark von dem Bewegungszustand MS des Untersuchungsobjektes 31 anhängen. Mit anderen Worten kann sich die kritische Stelle CP deutlich mit der Bewegung des Untersuchungsobjektes 31 mitbewegen und/oder verformen.
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum Erzeugen von einem Steuersignal zum Steuern einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes MO.
  • Die Verfahrensschritte des Empfangens REC-1 eines ersten medizinischen Datensatzes, des Bestimmens DET-1 eines Bewegungsmodells, des Erfassens REC-2 eines aktuellen Bewegungszustandes, des Vergleichens DET-2, ob der aktuelle Bewegungszustand einem Soll-Bewegungszustand mindestens näherungsweise entspricht, des Bestimmens DET-3 des Steuersignals und des Bereitstellens PROV-1 des Steuersignals werden analog zu der Beschreibung gemäß 1 ausgeführt.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird nach dem Bestimmen DET-1 des Bewegungsmodells der Verfahrensschritt des Bestimmens DET-4 eines Bewegungspfades MP basierend auf dem Bewegungsmodell ausgeführt. Der Bewegungspfad MP beschreibt insbesondere die räumliche Richtung einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes MO. Der Bewegungspfad MP beschreibt einen Pfad von einer aktuellen Position oder eine Start-Position SP des medizintechnischen Objektes MO in dem Gefäßsystem VS zu einer Ziel-Position TP. Der Bewegungspfad MP kann beispielsweise durch Lösen eines Minimierungsproblems bestimmt werden. Zunächst kann das Gefäßsystem VS in den Bewegungszuständen MS des Bewegungsmodells segmentiert und mittels eines Skeletonisierungs-Algorithmus eine Zentrallinie des Gefäßsystems VS bestimmt werden. Dafür können die Bewegungszustände MS in dem Bewegungsmodell in Form von medizinischen Bildern vorliegen. Alternativ können die Schritte des Segmentierens und des Anwendens des Skeletonisierungs-Algorithmus bereits beim Bestimmen des Bewegungsmodells ausgeführt worden sein. Entlang dieser Zentrallinie können verschiedene Pfade von der Start-Position SP zu der Ziel-Position TP bestimmt werden. Der kürzeste dieser Pfade kann der Bewegungspfad MP sein. Alternativ kann der Bewegungspfad MP der Pfad sein, welcher durch die Gefäßabschnitte VSec mit einem größten Gefäßdurchmesser verläuft.
  • Alternativ kann der Bewegungspfad MP mittels maschinellen Lernens bestimmt werden.
  • Alternativ kann der Bewegungspfad MP manuell von einem medizinische Fachpersonal bestimmt werden.
  • Der Bewegungspfad MP kann für alle Bewegungszustände MS in dem Bewegungsmodell bestimmt werden. Zum Einsparen von Rechenzeit kann der Bewegungspfad MP nur für den Soll-Bewegungszustand des Bewegungsmodells bestimmt werden, wenn der Soll-Bewegungszustand bekannt ist.
  • Der Soll-Bewegungszustand kann manuell festgelegt werden, beispielsweise von dem medizinischen Fachpersonal. Alternativ kann der Soll-Bewegungszustand basierend auf dem Bewegungspfad MP bestimmt werden. Dafür können Bewegungspfade MP von verschiedenen Bewegungszuständen MS in dem Bewegungsmodell verglichen werden. Insbesondere kann der Bewegungszustand MS als Soll-Bewegungszustand festgelegt werden, bei welchem beispielsweise der Gefäßdurchmesser des Gefäßabschnittes VSec, in welchem das medizintechnische Objekt MO bewegt werden soll, maximal groß ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Bewegungszustand MS als Soll-Bewegungszustand definiert werden, bei dem eine Gefäßabzweigung VB, durch die das medizintechnische Objekt MO bewegt werden soll, derart ausgerichtet ist, dass eine Bewegung in den entsprechenden Gefäßabschnitt VB möglichst einfach auszuführen ist.
  • Der Verfahrensschritt des Bestimmen DET-4 des Bewegungspfades MP kann in alternativen Ausführungsbeispielen an einer beliebigen Stelle nach dem Bestimmen DET-1 des Bewegungsmodells und vor dem Bestimmen DET-3 des Steuersignals ausgeführt werden.
  • 3 zeigt ein Flussdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum Erzeugen von einem Steuersignal zum Steuern einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes MO.
  • Die Verfahrensschritte des gezeigten Ausführungsbeispiels werden wie gemäß 1 und 2 beschrieben ausgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel wird über die Verfahrensschritte des Erfassens REC-2 eines aktuellen Bewegungszustandes, des Vergleichens DET-2, ob der aktuelle Bewegungszustand einem Soll-Bewegungszustand mindestens näherungsweise entspricht, des Bestimmens DET-3 des Steuersignals und des Bereitstellens PROV-1 des Steuersignals eine Schleife ausgeführt. Die Schleife kann wenigstens einen Schleifendurchlauf umfassen. Insbesondere kann die Schleife so viele Schleifendurchläufe umfassen, dass das medizintechnische Objekt MO mit Hilfe der Steuersignale bis zu der Ziel-Position TP bewegt werden kann.
  • Insbesondere kann abhängig von einer aktuellen Position des medizintechnischen Objektes MO in einem Gefäßsystem VS ein Steuersignal bereitgestellt werden. Mit anderen Worten kann das Steuersignal, welches bei den Schleifendurchläufen bereitgestellt wird, verschieden sein. Insbesondere kann die Schleife für eine Mehrzahl an kritischen Stellen CP ausgeführt werden.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm eines vierten Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum Erzeugen von einem Steuersignal zum Steuern einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes MO.
  • Die Verfahrensschritte des Erfassens REC-2 eines aktuellen Bewegungszustandes, des Vergleichens DET-2, ob der aktuelle Bewegungszustand einem Soll-Bewegungszustand mindestens näherungsweise entspricht, des Bestimmens DET-3 des Steuersignals und des Bereitstellens PROV-1 des Steuersignals werden analog zu der Beschreibung gemäß 1 ausgeführt.
  • Alternativ zu den Verfahrensschritten des Empfangens REC-1 eines ersten medizinischen Bilddatensatzes und des Bestimmens DET-1 eines Bewegungsmodells gemäß 1, wird in diesem Ausführungsbeispiel das Bewegungsmodell in einem Verfahrensschritt des Empfangens REC-3 des Bewegungsmodells empfangen. Das Bewegungsmodell ist dabei analog zu der Beschreibung gemäß 1 ausgebildet.
  • Die Ausführungsbeispiele gemäß der 2 und 3 können analog auch für dieses Ausführungsbeispiel ausgeführt werden.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Gefäßsystems VS zu einem Bewegungszustand MS mit einem Bewegungspfad MP.
  • Das Gefäßsystem VS ist in einem Bewegungszustand MS dargestellt. Der Bewegungszustand MS ist von dem Bewegungsmodell umfasst. Der Bewegungszustand MS kann in Form eines dreidimensionalen medizinischen Bildes dargestellt sein. Insbesondere ist dann das Gefäßsystem VS als dreidimensionales medizinisches Bild dargestellt. Beispielhaft sind in der Darstellung ein Gefäßabschnitt VSec und eine Gefäßabzweigung VB markiert.
  • In dem Bewegungszustand MS ist ein Bewegungspfad MP eingezeichnet. Der Bewegungspfad MP verläuft von einer Start-Position SP zu einer Ziel-Position TP. Das medizinische Objekt MO kann entlang des Bewegungspfades MP bewegt werden, um von der Start-Position SP zu der Ziel-Position TP bewegt zu werden.
  • Beispielhaft ist in der Darstellung eine kritische Stelle CP mit einem Kreis markiert. An der kritischen Stelle CP führt der Bewegungspfad MP durch eine Gefäßabzweigung VB. Bei verschiedenen Bewegungszuständen MS kann es unterschiedlich kompliziert sein, mit dem medizinischen Objekt MO die richtige Gefäßabzweigung VSec einzuschlagen. In der gezeigten Darstellung können mehrere kritische Stellen CP definiert werden.
  • Der Übersichtlichkeit halber wurde nur eine kritische Stelle CP eingezeichnet.
  • Anhand des Bewegungspfades MP können Steuersignale ausgegeben werden. Die Steuersignale können beschreiben, in welche Richtung das medizintechnische Objekt MO bewegt werden soll. Außerdem können die Steuersignale angeben, ob das medizintechnische Objekt MO um seine eigene Achse rotiert werden soll und/oder ob die Achse des medizintechnischen Objektes MO gebogen werden soll.
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Steuervorrichtung 22 mit einem C-Bogen 37 und einer Kamera 52 mit optischen Markern 51 als Detektionsvorrichtung und einer Anzeigevorrichtung 42.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann das Untersuchungsobjekt 31 auf einer Liege 32 gelagert bzw. positioniert werden. Insbesondere kann das Untersuchungsobjekt 31 ein Patient sein, der auf einer Patientenliege positioniert ist. Alternativ kann das Untersuchungsobjekt 31 ein menschliches Dummy sein, welches zur Simulation des beschriebenen Verfahrens dienen kann.
  • In das Untersuchungsobjekt 31 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein medizintechnisches Objekt MO eingeführt. Das medizintechnische Objekt MO kann beispielsweise ein Katheter oder ein Endoskop sein. Das medizintechnische Objekt MO soll entlang des in der Darstellung nicht erkennbaren Gefäßsystems VS von einer Start-Position SP zu einer Ziel-Position TP bewegt werden.
  • Die Detektionsvorrichtung umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen C-Bogen 37 und eine Kombination aus einer Kamera 52 und optischen Markern 51. Insbesondere umfasst der Sensor einen Bildsensor des C-Bogens 37 und die Kamera 52. Mit der Detektionsvorrichtung wird ein Sensor-Signal erfasst. Das Sensor-Signal dient zum Bestimmen des aktuellen Bewegungszustandes.
  • Der C-Bogen 37 umfasst eine Röntgenquelle 33 und einen Röntgendetektor 34. Die Röntgenquelle 33 und der Röntgendetektor 34 sind einander gegenüberliegend an einem C-Bogen Arm 38 angeordnet. Sie sind derart angeordnet, dass von der Röntgenquelle 33 ausgesandte Strahlung das Untersuchungsobjekt 31 so durchdringt, dass mit dem Röntgendetektor 34 ein medizinisches Bild des Gefäßsystems VS mit der Start-Position SP und der Ziel-Position TP aufgenommen werden kann. Dieses medizinische Bild stellt den aktuellen Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes 31 zum Zeitpunkt der Aufnahme dar. Das medizinische Bild wird an die Steuervorrichtung 22 weitergeleitet.
  • Die Detektionsvorrichtung umfasst außerdem die Kamera 52, welche ausgebildet ist, eine Bewegung der optischen Marker 51 zu erfassen. In der Darstellung ist der Übersichtlichkeit halber nur ein optischer Marker 51 mit dem Bezugszeichen gekennzeichnet. Alle nicht anderweitig gekennzeichneten kreisrunden Einzeichnungen auf dem Brustkorb des Untersuchungsobjektes 31 sind ebenfalls optische Marker 51. Aus der Bewegung der optischen Marker 51 kann auf den aktuellen Bewegungszustand des Untersuchungsobjektes 31 geschlossen werden. Insbesondere kann auf den aktuellen Bewegungszustand der Atmung geschlossen werden. Die Informationen über den aktuellen Bewegungszustand, die mit der Kamera 52 erfasst werden, werden ebenfalls an die Steuervorrichtung 22 weitergeleitet.
  • In alternativen Ausführungsbeispielen kann die Detektionsvorrichtung weitere Komponenten wie beispielsweise ein EKG-Gerät, ein Beatmungsgerät, etc. umfassen.
  • Des Weiteren kann ein medizinisches Fachpersonal durch Eingabe über eine Eingabeeinheit 41 weitere Informationen an die Steuervorrichtung 22 übergeben. Um die Optionalität dieser Eingabe zu verdeutlichen ist die Verbindung zwischen der Eingabeeinheit 41 und der Steuervorrichtung 22 gestrichelt eingezeichnet. Das medizintechnische Fachpersonal kann mittels der Eingabeeinheit 41 beispielsweise kritische Stellen CP markieren, Abstände zu den kritischen Stellen CP markieren, ab welchen ein Steuersignal ausgegeben werden soll, einen Bewegungspfad MP in ein Bewegungsmodell einzeichnen, Soll-Bewegungszustände definieren, etc.
  • Die Steuervorrichtung 22 hat bereits im Vorfeld einen ersten medizinischen Bilddatensatz empfangen und daraus ein Bewegungsmodell modelliert. Außerdem wurde ein Bewegungspfad MP bestimmt, entlang welchem das medizintechnische Objekt MO von der Start-Position SP zu der Ziel-Position TP bewegt werden soll. Der Bewegungspfad MP wurde für einen Soll-Bewegungszustand oder für eine zeitliche Abfolge an Soll-Bewegungszuständen oder für eine Mehrzahl von Soll-Bewegungszuständen bestimmt. Der Soll-Bewegungszustand kann abhängig von einer aktuellen Position des medizintechnischen Objektes MO auf dem Bewegungspfad MP verschieden sein. Alternativ kann der Bewegungspfad MP und/oder der Soll-Bewegungszustand von einer medizinischen Fachkraft über die Eingabeeinheit 41 bestimmt werden.
  • Die Steuervorrichtung 22 kann anhand der Daten der Kamera 52 und dem C-Bogen 37 vergleichen, ob der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand entsprechend der aktuellen Position des medizintechnischen Objektes MO mindestens näherungsweise entspricht. Wenn die beiden Bewegungszustände MS einander mindestens näherungsweise entsprechen, kann die Steuervorrichtung 22 ein Steuersignal ausgeben. Das Steuersignal beschreibt die Bewegung, die das medizintechnische Objekt MO ausführen muss, um dem Bewegungspfad MP weiter zu folgen. Das Steuersignal kann wie oben, insbesondere gemäß 1 beschrieben ausgebildet sein.
  • In alternativen Ausführungen kann die Steuervorrichtung das Steuersignal bereits ausgeben, bevor der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand mindestens näherungsweise entspricht. Dabei beschreibt das Steuersignal außerdem, wann der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand mindestens näherungsweise entspricht. Der voraussichtliche bzw. prognostizierte Zeitpunkt für das Entsprechen der beiden Bewegungszustände kann mittels der Anzeigevorrichtung angezeigt werden. Dafür kann die Anzeigevorrichtung beispielsweise einen Count-Down bis zum Eintreten des prognostizierten Zeitpunktes des mindestens näherungsweisen Entsprechens der beiden Bewegungszustände anzeigen.
  • Das Steuersignal kann einer Anzeigevorrichtung 42 bereitgestellt werden. Die Anzeigevorrichtung 42 kann das Steuersignal in einer Form dem medizinischen Fachpersonal anzeigen, dass das medizinische Fachpersonal das Steuersignal als Assistenz zum Ausführen der Bewegung des medizintechnischen Objektes MO anwenden kann. Beispielsweise kann die Anzeigevorrichtung 42 das Steuersignal in Text- und/oder Bildform anzeigen. Beispielsweise kann der angezeigte Text beschreiben, wie und in welche räumliche Richtung das medizintechnische Objekt MO bewegt werden soll. Alternativ oder zusätzlich kann die Art und die räumliche Richtung der Bewegung des medizintechnischen Objektes MO in einem Bild angezeigt werden. Beispielsweise kann das Steuersignal als ein Piktogramm angezeigt werden. Alternativ kann das Steuersignal überlagert zu dem aktuellen medizinischen Bild, welches von dem C-Bogen 37 aufgenommen wird, angezeigt werden. Insbesondere kann das Steuersignal mit Pfeilen in dem medizinischen Bild eingezeichnet sein. Außerdem kann das Steuersignal dann angezeigt werden, wenn der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand entspricht. Alternativ kann das Steuersignal kurz vorher angezeigt werden, bevor der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand entspricht, damit das medizinische Fachpersonal genug Reaktionszeit zum Ausführen der Bewegung hat. Insbesondere kann dann der prognostizierte Zeitpunkt des Eintretens des Soll-Bewegungszustands zusätzlich angezeigt werden. Der Zeitpunkt der Anzeige kann mittels des Bewegungsmodells bestimmt werden. Die Verbindung zwischen der Steuervorrichtung 22 und der Anzeigevorrichtung 42 ist in der Darstellung gestrichelt eingezeichnet, da die Verbindung optional ist.
  • Alternativ kann das Steuersignal einem Roboter R bereitgestellt werden, welcher die Bewegung des medizintechnischen Objektes MO wie durch das Steuersignal beschrieben ausführt. Diese Verbindung ist in der Darstellung gestrichelt eingezeichnet, da die Verbindung optional ist. Das Ausführen der Bewegung ist insbesondere nicht Bestandteil der Erfindung.
  • In alternativen Ausführungsbeispielen kann die Steuervorrichtung 22 bestimmen, durch welche Maßnahmen der aktuelle Bewegungszustand in den Soll-Bewegungszustand überführt werden kann. Insbesondere kann die Steuervorrichtung 22 Informationen darüber der Anzeigevorrichtung 42 bereitstellen. Insbesondere kann die Anzeigevorrichtung 42 dem medizinischen Fachpersonal in Text- und/oder in Bildform ein Vorgehen anzeigen, wie der Soll-Bewegungszustand hergestellt werden kann. Insbesondere kann das Vorgehen textlich beschrieben werden. Alternativ kann das Vorgehen anhand von Piktogrammen dargestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuervorrichtung 22 die Informationen an eine Beatmungseinheit weitergeben bzw. bereitstellen. Das Beatmungseinheit kann gezielt eine Atemfrequenz, eine Atemamplitude und/oder Atempausen derart steuern, dass das Untersuchungsobjekt 31 den Soll-Bewegungszustand einnimmt.
  • 7 zeigt eine Steuervorrichtung 60 zum Erzeugen von einem Steuersignal zum Steuern einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes MO. Die hier gezeigte Steuervorrichtung 60 ist ausgelegt, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Diese Steuervorrichtung 60 umfasst eine Schnittstelle 61, einen Prozessor 62, eine Speichereinheit 63 sowie eine Ein- und Ausgabeeinheit 64. Dabei kann die Eingabeeinheit 41 gemäß 5 Bestandteil der Ein- und Ausgabeeinheit 64 sein. Dabei kann die Schnittstelle 61 insbesondere weitere Schnittstellen bzw. Unterschnittstellen umfassen. Weiterhin kann der Prozessor 62 insbesondere weitere Prozessoren bzw. Unterprozessoren umfassen.
  • Bei der Steuervorrichtung 60 kann es sich insbesondere um einen Computer, einen Mikrocontroller oder um einen integrierten Schaltkreis handeln. Alternativ kann es sich bei der Steuervorrichtung 60 um einen realen oder virtuellen Verbund von Computern handeln (ein englischer Fachbegriff für einen realen Verbund ist „Cluster“, ein englischer Fachbegriff für einen virtuellen Verbund ist „Cloud“).
  • Bei einer Schnittstelle 61 kann es sich um eine Hardware- oder Softwareschnittstelle handeln (beispielsweise PCI-Bus, USB oder Firewire). Ein Prozessor 62 kann Hardware-Elemente oder Software-Elemente aufweisen, beispielsweise einen Mikroprozessor oder ein sogenanntes FPGA (englisches Akronym für „Field Programmable Gate Array“). Eine Speichereinheit 63 kann als nicht dauerhafte Arbeitsspeicher (Random Access Memory, kurz RAM) oder als dauerhafter Massenspeicher (Festplatte, USB-Stick, SD-Karte, Solid State Disk) realisiert sein. Eine Ein- und Ausgabeeinheit 64 umfasst wenigstens eine Eingabeeinheit 42 und/oder wenigstens eine Ausgabeeinheit. Eine Eingabeeinheit 42 kann insbesondere mittels einer Tastatur und/oder einer Maus realisiert sein. Bei einer Ausgabeeinheit kann es sich insbesondere um einen Bildschirm handeln. Es kann sich alternativ auch um einen Drucker handeln, der dazu ausgebildet ist, Bilddaten auszudrucken.
  • Wo noch nicht explizit geschehen, jedoch sinnvoll und im Sinne der Erfindung, können einzelne Ausführungsbeispiele, einzelne ihrer Teilaspekte oder Merkmale mit einander kombiniert bzw. ausgetauscht werden, ohne den Rahmen der hiesigen Erfindung zu verlassen. Mit Bezug zu einem Ausführungsbeispiel beschriebene Vorteile der Erfindung treffen ohne explizite Nennung, wo übertragbar, auch auf andere Ausführungsbeispiele zu.

Claims (17)

  1. Computerimplementiertes Verfahren zum Erzeugen von einem Steuersignal bezüglich eines Steuerns einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes (MO), wobei das Erzeugen des Steuersignals abhängig von einem aktuellen Bewegungszustand eines Untersuchungsobjektes (31) ist, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: - Empfangen (REC-3) eines Bewegungsmodells wenigstens eines Teils des Untersuchungsobjektes (31) durch einen Prozessor (62), wobei das Bewegungsmodell mindestens einen Soll- Bewegungszustand umfasst, - Erfassen (REC-2) des aktuellen Bewegungszustandes des Untersuchungsobjektes (31) mit einem Sensor, - Vergleichen (DET-2), ob der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand mindestens näherungsweise entspricht, durch den Prozessor (62), - Bestimmen (DET-3) des Steuersignals in Abhängigkeit des Bewegungsmodells und des aktuellen Bewegungszustandes durch den Prozessor (62), in Abhängigkeit von dem Vergleich, - Bereitstellen (PROV-1) des Steuersignals.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren alternativ zu dem Verfahrensschritt des Empfangens des Bewegungsmodells folgende Verfahrensschritte umfasst: - Empfangen (REC-1) eines ersten medizinischen Bilddatensatzes durch einen Prozessor (62), wobei der erste medizinische Bilddatensatz den wenigstens einen Teil des Untersuchungsobjektes (31) darstellt, - Bestimmen (DET-1) des Bewegungsmodells des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes (31) mit dem Prozessor (62), wobei das Bewegungsmodell basierend auf dem ersten medizinischen Bilddatensatz bestimmt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens der eine Soll-Bewegungszustand des Bewegungsmodells mit einem Vergleichs-Sensor-Signal verknüpft ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren außerdem folgenden Verfahrensschritt umfasst: - Bestimmen (DET-4) eines Bewegungspfades (MP), wobei der Bewegungspfad (MP) eine räumliche Richtung der Bewegung des medizintechnischen Objektes (MO) beschreibt, wobei das Bestimmen des Bewegungspfades (MP) auf dem Bewegungsmodell basiert.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Bestimmen des Bewegungspfades (MP) für den Soll-Zustand in dem Bewegungsmodell erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erfassen des aktuellen Bewegungszustandes insbesondere durch Erfassen eines Atmungszustands und/oder durch Erfassen eines EKG-Signals und/oder durch optisches Tracking des Untersuchungsobjektes (31) und/oder durch Erfassen eines aktuellen medizinischen Bilddatensatzes erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Herbeiführen des Soll-Bewegungszustands insbesondere durch eine aus dem Bewegungsmodell ermittelten Lagerung des Untersuchungsobjektes (31) und/oder Ausüben einer gezielten Kraft auf das Untersuchungsobjekt (31) und/oder mit Hilfe eine Anzeigevorrichtung (42) und/oder mit Hilfe von Vorgaben in Bezug auf die Atmung für das Untersuchungsobjekt (31) und/oder eine Beatmungseinheit vorgeschlagen wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuersignal Richtung und Orientierung einer Bewegung des medizintechnischen Objektes (MO) beschreibt und/oder die Bewegung des medizintechnischen Objektes (MO) triggert.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuersignal beschreibt, wann der Soll-Bewegungszustand dem aktuellen Bewegungszustand mindestens näherungsweise entspricht.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuersignal auf einer Anzeigevorrichtung (42) ausgegeben wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuersignal nur bereitgestellt wird, wenn das medizintechnische Objekt (MO) einen vorgegebenen Abstand zu einer kritischen Stelle (CP) unterschreitet, wobei die kritische Stelle (CP) und der Abstand aus dem Bewegungsmodell abgeleitet wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verfahrensschritte des - Erfassens (REC-2) des aktuellen Bewegungszustandes des Untersuchungsobjektes (MO) mit einem Sensor, - Vergleichens (DET-2), ob der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand mindestens näherungsweise entspricht, - Bestimmens (DET-3) des Steuersignals in Abhängigkeit des Bewegungsmodells und des aktuellen Bewegungszustandes mit dem Prozessor (62), in Abhängigkeit des Vergleiches, und des - Bereitstellens (PROV-1) des Steuersignals in einer Schleife ausgeführt werden können.
  13. Steuervorrichtung (60) zum Erzeugen von einem Steuersignal bezüglich eines Steuerns einer Bewegung eines medizintechnischen Objektes (MO), wobei das Erzeugen des Steuersignals abhängig von einem aktuellen Bewegungszustand eines Untersuchungsobjektes (31) ist, wobei die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen, umfassend - einen Prozessor (62), welcher ausgebildet ein Bewegungsmodell wenigstens eines Teils des Untersuchungsobjektes (31) zu empfangen, wobei das Bewegungsmodell mindestens einen Soll-Bewegungszustand umfasst, - wobei der Prozessor (62) weiter ausgebildet ist, zu vergleichen, ob der aktuelle Bewegungszustand dem Soll-Bewegungszustand mindestens näherungsweise entspricht, - wobei der Prozessor (62) weiter ausgebildet ist, das Steuersignal in Abhängigkeit des Bewegungsmodells und des aktuellen Bewegungszustandes zu bestimmen, - wobei der Prozessor (62) weiter ausgebildet ist, das Steuersignal bereitzustellen.
  14. Detektionsvorrichtung, welche mit der Steuervorrichtung (60) nach Anspruch 13 zur Übertragung von Informationen bezüglich eines aktuellen Bewegungszustandes verbunden ist, umfassend einen Sensor, welcher ausgebildet ist, den aktuellen Bewegungszustand zu erfassen.
  15. Anzeigevorrichtung (42) zum Ausgeben des Steuersignals gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
  16. Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches in einen Speicher einer Steuervorrichtung (60) gemäß Anspruch 13 ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Steuervorrichtung (60) ausgeführt werden.
  17. Computerlesbares Speichermedium, auf welchem von einer Steuervorrichtung (60) gemäß Anspruch 13 lesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Steuervorrichtung (60) ausgeführt werden.
DE102020205091.0A 2020-04-22 2020-04-22 Verfahren zum Erzeugen eines Steuersignals Pending DE102020205091A1 (de)

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