DE102020212000A1

DE102020212000A1 - Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts und Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe

Info

Publication number: DE102020212000A1
Application number: DE102020212000.5A
Authority: DE
Inventors: Tobias Lenich; Marcus Pfister; Christian KAETHNER; Andreas Meyer; Michael Wiets
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2020-09-24
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2022-03-24
Also published as: US20220087751A1; CN114246681A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts,wobei die Vorrichtung eine Bewegungsvorrichtung zur robotischen Bewegung des medizinischen Objekts aufweist,wobei das medizinische Objekt einen vordefinierten Abschnitt aufweist,wobei der vordefinierte Abschnitt zumindest teilweise in einem Untersuchungsobjekt angeordnet ist,wobei die Vorrichtung zum Empfangen einer Steuerungsvorgabe ausgebildet ist,wobei die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, den vordefinierten Abschnitt basierend auf der Steuerungsvorgabe zu positionieren,wobei die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet ist:- eine Positionierungsinformation zum vordefinierten Abschnitt zu empfangen,- ein Abweichungsmaß zu bestimmen,wobei das Abweichungsmaß eine Abweichung zwischen der Steuerungsvorgabe und der Positionierungsinformation beschreibt,- eine Korrekturvorgabe zur Minimierung der Abweichung basierend auf dem Abweichungsmaß zu bestimmen,wobei die Bewegungsvorrichtung ferner dazu ausgebildet ist, den vordefinierten Abschnitt basierend auf der Korrekturvorgabe zu repositionieren.Die Erfindung betrifft weiterhin ein System, ein Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe, ein Verfahren zum Bereitstellen einer trainierten Funktion und ein Computerprogrammprodukt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts, ein System, ein Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe, ein Verfahren zum Bereitstellen einer trainierten Funktion, sowie ein Computerprogrammprodukt.
Häufig erfordern interventionelle medizinische Prozeduren im oder über ein Gefäßsystem eines Untersuchungsobjekts ein, insbesondere perkutanes, Einführen eines, insbesondere langgestreckten, medizinischen Objekts in das Gefäßsystem. Ferner ist es für eine erfolgreiche Diagnostik und/oder Behandlung oftmals notwendig, zumindest einen Teil des medizinischen Objekts hin zu einer zu behandelnden Zielregion in dem Gefäßsystem zu führen.
Bei einem Bewegen des medizinischen Objekts, insbesondere einer Translation und/oder Rotation, kann es zu einer Mäandrierung und/oder einer Spiralbildung des medizinischen Objekts in dem Gefäßsystem kommen. Hierdurch kann eine Reaktion eines distalen Abschnitts des medizinischen Objekts auf eine Bewegung mit der ein distaler Abschnitt, beispielsweise durch ein Bedienpersonal, beaufschlagt wird, verzögert werden. Des Weiteren kann hierdurch eine Längendifferenz und/oder Winkeldifferenz zwischen einer vorgegebenen Zielpositionierung und einer tatsächlichen Positionierung des distalen Abschnitts auftreten. Zum Ausgleich dieser Längendifferenz und/oder Winkeldifferenz wird das medizinische Objekt häufig von dem medizinischen Bedienpersonal unter regelmäßiger Röntgendurchleuchtungskontrolle, insbesondere manuell, bewegt. Nachteilig ist dabei die hohe Röntgenstrahlenbelastung des medizinischen Bedienpersonals und des Untersuchungsobjekts. Ferner ist das Positionieren des distalen Abschnitts ohne genaue Kenntnis eines räumlichen Verlaufs des medizinischen Objekts in dem Gefäßsystem, insbesondere einer Ausprägung der Mäandrierung und/oder Spiralbildung, häufig fehlerbehaftet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Positionieren eines medizinischen Objekts zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt eine Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts. Dabei weist die Vorrichtung eine Bewegungsvorrichtung zur robotischen Bewegung des medizinischen Objekts auf. Ferner weist das medizinische Objekt einen vordefinierten Abschnitt auf. Zudem ist der vordefinierte Abschnitt zumindest teilweise in einem Untersuchungsobjekt angeordnet. Des Weiteren ist die Vorrichtung zum Empfangen einer Steuerungsvorgabe ausgebildet. Die Bewegungsvorrichtung ist ferner dazu ausgebildet, den vordefinierten Abschnitt basierend auf der Steuerungsvorgabe zu positionieren. Die Vorrichtung ist ferner dazu ausgebildet, eine Positionierungsinformation zum vordefinierten Abschnitt zu empfangen. Des Weiteren ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, ein Abweichungsmaß zu bestimmen. Dabei beschreibt das Abweichungsmaß eine Abweichung zwischen der Steuerungsvorgabe und der Positionierungsinformation. Zudem ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, eine Korrekturvorgabe zur Minimierung der Abweichung basierend auf dem Abweichungsmaß zu bestimmen. Die Bewegungsvorrichtung ist ferner dazu ausgebildet, den vordefinierten Abschnitt basierend auf der Korrekturvorgabe zu repositionieren.
Dabei 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 (engl. guide wire) ausgebildet sein. Der vordefinierte Abschnitt des medizinischen Objekts kann vorteilhafterweise einen räumlichen, insbesondere distalen, Abschnitt des medizinischen Objekts beschreiben, beispielsweise ein Ende und/oder eine Spitze des medizinischen Objekts.
Die Vorrichtung kann ferner eine Bereitstellungseinheit aufweisen, die zum Steuern der Vorrichtung und/oder ihrer Komponenten, insbesondere der Bewegungsvorrichtung, ausgebildet ist.
Ferner kann die Bewegungsvorrichtung vorteilhafterweise eine robotische Vorrichtung sein, die zur Fernmanipulation des medizinischen Objekts ausgebildet ist, beispielsweise ein Katheterroboter. Vorteilhafterweise ist die Bewegungsvorrichtung außerhalb des Untersuchungsobjekts angeordnet. Ferner kann die Bewegungsvorrichtung ein, insbesondere bewegbares und/oder verfahrbares, Befestigungselement aufweisen. Ferner kann die Bewegungsvorrichtung ein Kassettenelement aufweisen, welches zur Aufnahme zumindest eines Teils des medizinischen Objekts ausgebildet ist. Ferner kann die Bewegungsvorrichtung ein Bewegungselement aufweisen, welches an dem Befestigungselement, beispielsweise einem Stativ und/oder Roboterarm, befestigt ist. Zudem kann das Befestigungselement dazu ausgebildet sein, das Bewegungselement an einer Patientenlagerungsvorrichtung zu befestigen. Ferner kann das Bewegungselement vorteilhafterweise zumindest ein Aktuatorelement aufweisen, beispielsweise einen Elektromotor, wobei die Bereitstellungseinheit zum Steuern des Aktuatorelements ausgebildet ist. Vorteilhafterweise kann das Kassettenelement, insbesondere mechanisch und/oder elektromagnetisch und/oder pneumatisch, an das Bewegungselement, insbesondere das zumindest eine Aktuatorelement, koppelbar sein. Dabei kann das Kassettenelement ferner zumindest ein Übertragungselement aufweisen, welches durch die Kopplung zwischen dem Kassettenelement und dem Bewegungselement, insbesondere dem zumindest einen Aktuatorelement, bewegbar ist. Insbesondere kann das zumindest eine Übertragungselement an das zumindest eine Aktuatorelement bewegungsgekoppelt sein. Vorteilhafterweise ist das Übertragungselement dazu ausgebildet, eine Bewegung des Aktuatorelements auf das medizinische Objekt derart zu übertragen, dass das medizinische Objekt entlang einer Längserstreckungsrichtung des medizinischen Objekts bewegt wird und/oder dass das medizinische Objekt um die Längserstreckungsrichtung herum rotiert wird. Das zumindest eine Übertragungselement kann beispielsweise eine Rolle und/oder Walze und/oder Blende und/oder Scherplatte aufweisen.
Vorteilhafterweise kann das Bewegungselement mehrere, insbesondere unabhängig steuerbare, Aktuatorelemente aufweisen. Ferner kann das Kassettenelement mehrere Übertragungselemente, insbesondere zu jedem der Aktuatorelemente wenigstens ein bewegungsgekoppeltes Übertragungselement, aufweisen. Hierdurch kann eine, insbesondere unabhängige und/oder gleichzeitige, Bewegung des medizinischen Objekts entlang verschiedener Bewegungsfreiheitsgrade ermöglicht werden.
Die Vorrichtung, insbesondere die Bereitstellungseinheit, kann vorteilhafterweise zum Empfangen der Steuerungsvorgabe ausgebildet sein. Das Empfangen der Steuerungsvorgabe kann insbesondere ein Erfassen und/oder Auslesen eines computerlesbaren Datenspeichers und/oder ein Empfangen aus einer Datenspeichereinheit, beispielsweise einer Datenbank, umfassen. Ferner kann die Steuerungsvorgabe von einer Eingabeeinheit zum Erfassen einer Eingabe eines Bedienpersonals bereitgestellt werden. Die Steuerungsvorgabe kann zumindest einen Befehl für eine, insbesondere schrittweise, Steuerung der Bewegungsvorrichtung umfassen. Insbesondere kann die Steuerungsvorgabe zumindest einen Befehl, insbesondere eine zeitliche Abfolge von Befehlen, zur Vorgabe einer, insbesondere gleichzeitigen, Translation und/oder Rotation des medizinischen Objekts, insbesondere des vordefinierten Abschnitts, mittels der Bewegungsvorrichtung umfassen. Vorteilhafterweise kann die Bereitstellungseinheit dazu ausgebildet sein, die Steuerungsvorgabe zu übersetzen und die Bewegungsvorrichtung basierend darauf zu steuern. Zudem kann die Bewegungsvorrichtung ausgebildet sein, das medizinische Objekt basierend auf der Steuerungsvorgabe zu positionieren, insbesondere translatorisch und/oder rotatorisch zu bewegen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungsvorgabe eine Vorgabe hinsichtlich einer durch den vordefinierten Abschnitt zu erreichenden räumlichen Zielpositionierung, insbesondere eine zu erreichende räumliche Position und/oder Ausrichtung und/oder Pose, in dem Untersuchungsobjekt umfassen. Dabei kann die Bereitstellungseinheit vorteilhafterweise dazu ausgebildet sein, die Steuerungsvorgabe, insbesondere basierend auf einer Abbildung und/oder einem Modell des Untersuchungsobjekts, in zumindest einen Befehl zur Steuerung der Bewegungsvorrichtung zu übersetzen und diese basierend darauf zu steuern. Insbesondere kann die Bereitstellungseinheit dazu ausgebildet sein, die Bewegungsvorrichtung basierend auf der Abbildung und/oder dem Modell des Untersuchungsobjekts und der Steuerungsvorgabe derart zu steuern, dass der vordefinierte Abschnitt positioniert ist. Insbesondere kann die Bereitstellungseinheit ausgebildet sein, den vordefinierten Abschnitt mittels der Steuerungsvorgabe und der Bewegungsvorrichtung in dem Untersuchungsobjekt zu navigieren. Das Untersuchungsobjekt kann beispielsweise ein menschlicher oder tierischer Patient und/oder ein Phantom, insbesondere ein Gefäßphantom, und/oder ein Kadaver sein. Insbesondere kann das Untersuchungsobjekt ein Hohlorgan, beispielsweise einen Gefäßabschnitt, aufweisen, in dem das medizinische Objekt, insbesondere der vordefinierte Abschnitt, zumindest teilweise angeordnet ist.
Vorteilhafterweise kann das Positionieren des vordefinierten Abschnitts eine Bewegung, insbesondere eine Translation und/oder Rotation, des medizinischen Objekts, insbesondere des vordefinierten Abschnitts, bezüglich der Bewegungsvorrichtung, insbesondere bezüglich des Untersuchungsobjekts, umfassen. Vorteilhafterweise kann der vordefinierte Abschnitt nach dem Positionieren eine initiale Positionierung, insbesondere eine initiale räumliche Position und/oder Ausrichtung und/oder Pose, in dem Untersuchungsobjekt aufweisen. Des Weiteren kann die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, den vordefinierten Abschnitt des medizinischen Objekts definiert zu verformen, beispielsweise mittels eines Seilzugs innerhalb des medizinischen Objekts. Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung, insbesondere die Bewegungsvorrichtung, dazu ausgebildet sein, den vordefinierten Abschnitt des medizinischen Objekts basierend auf der Steuerungsvorgabe in der initialen Positionierung in dem Untersuchungsobjekt zu positionieren. Insbesondere kann die Steuerungsvorgabe eine Information bezüglich einer Relativbewegung des medizinischen Objekts, insbesondere des vordefinierten Abschnitts, zum Positionieren des vordefinierten Abschnitts in die initiale Positionierung bezüglich der Bewegungsvorrichtung umfassen.
Des Weiteren kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Positionierungsinformation zum vordefinierten Abschnitt zu empfangen. Das Empfangen der Positionierungsinformation kann insbesondere ein Erfassen und/oder Auslesen eines computerlesbaren Datenspeichers und/oder ein Empfangen aus einer Datenspeichereinheit, beispielsweise einer Datenbank, umfassen. Ferner kann die Positionierungsinformation von einer Erfassungseinheit zur Erfassung einer, insbesondere momentanen, Positionierung des vordefinierten Abschnitts empfangen werden. Die Positionierungsinformation kann vorteilhafterweise eine Information zu einer, insbesondere momentanen, räumlichen Position und/oder Ausrichtung und/oder Pose des vordefinierten Abschnitts in dem Untersuchungsobjekt umfassen.
Ferner kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, das Abweichungsmaß zu bestimmen, welches Abweichungsmaß eine Abweichung zwischen der Steuerungsvorgabe und der Positionierungsinformation beschreibt. Insbesondere kann das Abweichungsmaß eine Differenz zwischen einer durch die Steuerungsvorgabe vorgegebenen räumlichen Zielpositionierung des vordefinierten Abschnitts und einer durch die Positionierungsinformation beschriebenen tatsächlichen räumlichen Positionierung des vordefinierten Abschnitts, insbesondere der initialen Positionierung, beschreiben. Zudem kann das Abweichungsmaß eine Längendifferenz, insbesondere Verkürzung oder Verlängerung, und/oder Winkeldifferenz zwischen der durch die Steuerungsvorgabe vorgegebenen räumlichen Zielpositionierung des vordefinierten Abschnitts und der durch die Positionierungsinformation beschriebenen tatsächlichen Positionierung umfassen.
Sofern die Steuerungsvorgabe die räumliche Positionierung des vordefinierten Abschnitts bezüglich der Bewegungsvorrichtung vorgibt, kann die Positionierungsinformation die, insbesondere momentane, räumliche Positionierung des vordefinierten Abschnitts vorzugsweise analog bezüglich der Bewegungsvorrichtung beschreiben. Die räumliche Positionierung des vordefinierten Abschnitts kann beispielsweise durch ein Längenmaß entlang der Längserstreckungsrichtung des medizinischen Objekts und/oder einen Winkel des medizinischen Objekts relativ zur Bewegungsvorrichtung beschrieben werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungsvorgabe die räumliche Positionierung des vordefinierten Abschnitts bezüglich des Untersuchungsobjekts vorgeben, beispielsweise in einem Patientenkoordinatensystem. Hierbei kann die Positionierungsinformation vorteilhafterweise die Information zur, insbesondere momentanen, räumlichen Positionierung des vordefinierten Abschnitts in demselben Patientenkoordinatensystem beschreiben. Das Abweichungsmaß kann hierbei eine Abweichung zwischen der durch die Steuerungsvorgabe vorgegebenen räumlichen Zielpositionierung des vordefinierten Abschnitts und der durch die Positionierungsinformation beschriebenen tatsächlichen räumlichen Positionierung in dem Patientenkoordinatensystem beschreiben. Die Abweichung zwischen der durch die Steuerungsvorgabe vorgegebenen räumlichen Zielpositionierung des vordefinierten Abschnitts und der durch die Positionierungsinformation beschriebenen tatsächlichen räumlichen Positionierung, insbesondere der initialen Positionierung, kann durch eine Mäandrierung und/oder Spiralbildung des medizinischen Objekts in dem Hohlorgan hervorgerufen werden. Die Mäandrierung des medizinischen Objekts beschreibt dabei insbesondere einen gewundenen Verlauf des medizinischen Objekts, wobei der gewundene Verlauf einer Krümmung, insbesondere Kurve, des Hohlorgans zumeist an einer kurvenäußeren Seite des Hohlorgans folgt. Ferner kann es durch eine Rotation des medizinischen Objekts mittels der Bewegungsvorrichtung zu einer Spiralbildung des medizinischen Objekts kommen. Dabei kann der räumliche Verlauf des medizinischen Objekts in dem Hohlorgan einen zumindest teilweise spiralförmigen, insbesondere räumlich verwundenen, Verlauf aufweisen.
Des Weiteren kann die Vorrichtung ausgebildet sein, eine Korrekturvorgabe zur Minimierung der Abweichung basierend auf dem Abweichungsmaß zu bestimmen. Die Korrekturvorgabe kann dabei, insbesondere analog zur Steuerungsvorgabe, zumindest einen Befehl für eine, insbesondere schrittweise, Steuerung der Bewegungsvorrichtung umfassen. Insbesondere kann die Korrekturvorgabe zumindest einen Befehl, insbesondere eine zeitliche Abfolge von Befehlen, zur Vorgabe einer, insbesondere gleichzeitigen, Translation und/oder Rotation des medizinischen Objekts, insbesondere des vordefinierten Abschnitts, mittels der Bewegungsvorrichtung umfassen. Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Korrekturvorgabe derart zu bestimmen, dass die Abweichung zwischen der Steuerungsvorgabe und der Positionierungsinformation minimiert wird. Hierfür kann die Korrekturvorgabe den zumindest einen Befehl zur Vorgabe der Repositionierung des medizinischen Objekts, insbesondere des vordefinierten Abschnitts, umfassen. Vorteilhafterweise kann die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, den vordefinierten Abschnitt basierend auf der Korrekturvorgabe von der initialen Positionierung hin zur durch die Steuerungsvorgabe vorgegebenen Zielpositionierung zu repositionieren.
Die Vorrichtung kann vorteilhafterweise dazu ausgebildet sein, das Abweichungsmaß und/oder die Korrekturvorgabe bei einer geänderten Positionierungsinformation und/oder Steuerungsvorgabe wiederholt zu bestimmen. Ferner kann die Bewegungsvorrichtung zum wiederholten Repositionieren des vordefinierten Abschnitts bei einer geänderten Korrekturvorgabe ausgebildet sein.
Hierdurch kann ein besonders präzises Positionieren und/oder Bewegung eines medizinischen Objekts, insbesondere des vordefinierten Abschnitts, in dem Untersuchungsobjekt ermöglicht werden. Hierdurch können Verletzungen des Untersuchungsobjekts vorteilhaft reduziert werden. Ferner kann eine Steuerung der Vorrichtung, insbesondere der Bewegungsvorrichtung, basierend auf der Korrekturvorgabe verbessert werden. Des Weiteren kann die Korrekturvorgabe für eine verbesserte Pfadplanung zum Positionieren des medizinischen Objekts in einer weiteren Positionierung vorteilhaft verwendet werden. Insbesondere kann die vorgeschlagene Vorrichtung eine Fehlpositionierung des vordefinierten Abschnitts, beispielsweise durch eine Mäandrierung und/oder Spiralbildung, des medizinischen Objekts im Untersuchungsobjekt, insbesondere im Hohlorgan, ausgleichen und korrigieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung kann die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet sein, das Abweichungsmaß in Abhängigkeit einer Bewegungsrichtung zu bestimmen, entlang welcher die Bewegungsvorrichtung ausgebildet ist, den vordefinierten Abschnitt zu positionieren.
Durch die zumindest teilweise Anordnung des, insbesondere langgestreckten, medizinischen Objekts in dem Untersuchungsobjekt, insbesondere in einem Hohlorgan des Untersuchungsobjekts, kann es zu einer Mäandrierung und/oder Spiralbildung des medizinischen Objekts kommen. Diese Mäandrierung und/oder Spiralbildung ist dabei häufig abhängig von einer, insbesondere translatorischen und/oder rotatorischen, Bewegungsrichtung zum Positionieren des vordefinierten Abschnitts.
Dabei kann die Mäandrierung und/oder Spiralbildung beim Positionieren des vordefinierten Abschnitts entlang einer der Bewegungsvorrichtung abgewandten translatorischen Bewegungsrichtung verstärkt, insbesondere maximal, werden. Im Gegensatz dazu, kann die Mäandrierung und/oder Spiralbildung beim Positionieren des vordefinierten Abschnitts entlang einer der Bewegungsvorrichtung zugewandten translatorischen Bewegungsrichtung verringert, insbesondere minimal, werden. Somit kann die Abweichung zwischen der Steuerungsvorgabe und der Positionierungsinformation beim Positionieren des vordefinierten Abschnitts entlang der von der Bewegungsvorrichtung abgewandten und/oder zugewandten translatorischen Bewegungsrichtung jeweils ein anderes Vorzeichen aufweisen. Des Weiteren kann eine Ausprägung und/oder Windungsrichtung der Spiralbildung von einer rotatorischen Bewegungsrichtung zum Positionieren des vordefinierten Abschnitts abhängig sein.
Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, das Abweichungsmaß in Abhängigkeit der zumindest einen Bewegungsrichtung, insbesondere entlang mehrerer verschiedener Bewegungsrichtungen, zu bestimmen, entlang welcher die Bewegungsvorrichtung ausgebildet ist, den vordefinierten Abschnitt zu positionieren. Dabei kann die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet sein, jeweils eine Korrekturvorgabe zu der zumindest einen Bewegungsrichtung basierend auf dem jeweiligen Abweichungsmaß zur Minimierung der zugehörigen Abweichung zu bestimmen und an die Bewegungsvorrichtung bereitzustellen.
Hierdurch kann eine besonders präzise und zugleich effiziente Korrektur einer Fehlpositionierung des vordefinierten Abschnitts in Abhängigkeit der zumindest einen Bewegungsrichtung zum Positionieren des vordefinierten Abschnitts ermöglicht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung kann die Vorrichtung ferner zum Empfangen eines Datensatzes aufweisend eine Abbildung und/oder ein Modell des Untersuchungsobjekts ausgebildet sein. Dabei kann die Vorrichtung zudem ausgebildet sein, das Abweichungsmaß zusätzlich basierend auf dem Datensatz zu bestimmen.
Das Empfangen des Datensatzes, insbesondere der Abbildung und/oder des Modells, kann insbesondere ein Erfassen und/oder Auslesen eines computerlesbaren Datenspeichers und/oder ein Empfangen aus einer Datenspeichereinheit, beispielsweise einer Datenbank, umfassen. Ferner kann der Datensatz von einer Bereitstellungseinheit eines medizinischen Bildgebungsgeräts zur Aufnahme und/oder zum Bereitstellen des Datensatzes bereitgestellt werden. Das medizinische Bildgebungsgerät kann beispielsweise eine Magnetresonanzanlage (MRT) und/oder eine Computertomographieanlage (CT) und/oder ein medizinisches Röntgengerät, insbesondere ein medizinisches C-Bogen-Röntgengerät, und/oder ein Ultraschallgerät und/oder eine Positronenemissionstomographieanlage (PET) umfassen.
Der Datensatz kann vorteilhafterweise eine, insbesondere zeitaufgelöste, 2D- und/oder 3D-Abbildung des Untersuchungsobjekts, insbesondere des Hohlorgans, umfassen. Insbesondere kann der Datensatz eine kontrastierte und/oder segmentierte Abbildung des Untersuchungsobjekts, insbesondere des Hohlorgans, umfassen. Ferner kann der Datensatz das Untersuchungsobjekt präoperativ und/oder intraoperativ abbilden. Alternativ oder zusätzlich kann der Datensatz ein 2D- und/oder 3D-Modell, insbesondere ein Zentrallinienmodell und/oder ein Volumenmodell, beispielsweise ein Volumennetzmodell (engl. volume mesh model), des Untersuchungsobjekts, insbesondere des Hohlorgans, aufweisen. Der Datensatz kann vorteilhafterweise mit dem Patientenkoordinatensystem und/oder bezüglich der Bewegungsvorrichtung registriert sein.
Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die initiale Positionierung des vordefinierten Abschnitts und/oder einen räumlichen Verlauf des medizinischen Objekts im Untersuchungsobjekt basierend auf der Steuerungsvorgabe in dem Datensatz abzubilden. Insbesondere kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die initiale Positionierung des vordefinierten Abschnitts und/oder den räumlichen Verlauf des medizinischen Objekts basierend auf der Steuerungsvorgabe in dem Datensatz zu bestimmen, insbesondere zu simulieren. Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Mäandrierung und/oder Spiralbildung des medizinischen Objekts in dem Datensatz beim Positionieren des vordefinierten Abschnitts zu simulieren und/oder abzubilden. Hierfür kann die Vorrichtung ferner zum Empfangen eines Materialparameters und/oder Betriebsparameters des medizinischen Objekts und/oder eines physiologischen Parameters des Untersuchungsobjekts ausgebildet sein. Das Empfangen des Materialparameters und/oder Betriebsparameters des medizinischen Objekts und/oder des physiologischen Parameters des Untersuchungsobjekts kann insbesondere ein Erfassen und/oder Auslesen eines computerlesbaren Datenspeichers und/oder ein Empfangen aus einer Datenspeichereinheit, beispielsweise einer Datenbank, umfassen. Ferner kann der Betriebsparameter von der Bewegungsvorrichtung und/oder dem medizinischen Objekt bereitgestellt werden. Zudem kann der physiologische Parameter des Untersuchungsobjekts von einer Sensoreinheit zur Erfassung des physiologischen Parameters bereitgestellt werden. Die Sensoreinheit kann beispielsweise einen Atemsensor und/oder einen Pulssensor und/oder einen Bewegungssensor umfassen. Der Materialparameter kann beispielsweise eine Verformbarkeit, insbesondere eine Dehnbarkeit und/oder Torsionsfestigkeit und/oder Biegsamkeit, des medizinischen Objekts beschreiben. Ferner kann der Betriebsparameter eine Information zu einem, insbesondere momentanen, Betriebszustand des medizinischen Objekts beschreiben. Insbesondere kann der Betriebsparameter eine Information zu einer räumlichen Pose des medizinischen Objekts umfassen. Ferner kann der physiologische Parameter eine Information zu einem physiologischen Zustand und/oder einem zeitlichen Verlauf des physiologischen Zustands des Untersuchungsobjekts, insbesondere während dem Positionieren des vordefinierten Abschnitts, umfassen. Der physiologische Parameter kann beispielsweise ein Atemsignal und/oder ein Pulssignal und/oder ein Bewegungssignal des Untersuchungsobjekts aufweisen. Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die initiale Positionierung des vordefinierten Abschnitts und/oder den räumlichen Verlauf des medizinischen Objekts zusätzlich basierend auf dem Materialparameter und/oder dem Betriebsparameter des medizinischen Objekts und/oder dem physiologischen Parameter des Untersuchungsobjekts in dem Datensatz zu simulieren. Hierdurch kann die Mäandrierung und/oder Spiralbildung des medizinischen Objekts in dem Untersuchungsobjekt, insbesondere im Hohlorgan, besonders präzise in dem Datensatz simuliert und/oder abgebildet werden.
Durch die Hinzunahme des Datensatzes bei der Bestimmung des Abweichungsmaßes, kann der räumliche Verlauf, insbesondere die Mäandrierung und/oder Spiralbildung, des medizinischen Objekts im Untersuchungsobjekt vorteilhaft berücksichtigt werden. Insbesondere kann der Datensatz eine Information zu einem räumlichen Verlauf und/oder einer räumlichen Ausdehnung des Hohlorgans, in welchem das medizinische Objekt zumindest teilweise angeordnet ist, umfassen, beispielsweise ein Durchmesser und/oder eine Querschnittsfläche. Die Vorrichtung kann dazu ausgebildet sein, das Abweichungsmaß insbesondere in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung zum Positionieren des vordefinierten Abschnitts besonders präzise zusätzlich basierend auf dem Datensatz zu bestimmen. Dabei kann die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet sein, die Information zum räumlichen Verlauf und/oder der räumlichen Ausdehnung des Hohlorgans für die Bestimmung des Abweichungsmaßes, insbesondere einer Längendifferenz und/oder Winkeldifferenz, in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung zum Positionieren des vordefinierten Abschnitts zu berücksichtigen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung kann der Datensatz ein Zentrallinienmodell eines Gefäßabschnitts des Untersuchungsobjekts aufweisen. Dabei kann der vordefinierte Abschnitt in dem Gefäßabschnitt angeordnet sein. Ferner kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Abweichung in Bezug auf das Zentrallinienmodell zu bestimmen.
Das Zentrallinienmodell kann zumindest eine Zentrallinie aufweisen, welche Zentrallinie den räumlichen Verlauf des Hohlorgans, insbesondere zumindest eines Gefäßabschnitts des Untersuchungsobjekts, räumlich, insbesondere zweidimensional und/oder dreidimensional, beschreibt. Die zumindest eine Zentrallinie kann dabei eine Mittenlinie des Hohlorgans sein, welche entlang einer Längserstreckungsrichtung des Hohlorgans jeweils durch den Mittelpunkt der Querschnittsfläche des Hohlorgans verläuft. Insbesondere kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die initiale Positionierung des vordefinierten Abschnitts und/oder den räumlichen Verlauf des medizinischen Objekts basierend auf der Steuerungsvorgabe in dem Zentrallinienmodell zu bestimmen, insbesondere zu simulieren.
Dabei kann ein räumlicher Verlauf der zumindest einen Zentrallinie von einem Eintrittspunkt des medizinischen Objekts in das Untersuchungsobjekt bis hin zu einer räumlichen Zielpositionierung des vordefinierten Abschnitts eine mittlere Distanz des medizinischen Objekts beschreiben, insbesondere wenn das medizinische Objekt entlang der Zentrallinie angeordnet wäre. Beim Positionieren des vordefinierten Abschnitts entlang einer der Bewegungsvorrichtung abgewandten, insbesondere translatorischen, Bewegungsrichtung kann es durch die Mäandrierung und/oder Spiralbildung des medizinischen Objekts im Hohlorgan zu einer Verlängerung der Distanz von dem Eintrittspunkt bis hin zur Zielpositionierung gegenüber der mittleren Distanz kommen. Ferner kann es beim Positionieren des vordefinierten Abschnitts entlang einer der Bewegungsvorrichtung zugewandten, insbesondere translatorischen, Bewegungsrichtung zu einer Verkürzung der Distanz von dem Eintrittspunkt bis hin zur Zielpositionierung gegenüber der mittleren Distanz kommen. Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Abweichung, insbesondere das Abweichungsmaß, in Bezug auf das Zentrallinienmodell, insbesondere die mittlere Distanz, zu bestimmen. Dabei kann die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet sein, die Verkürzung und/oder Verlängerung der der Distanz von dem Eintrittspunkt bis hin zur Zielpositionierung gegenüber der mittleren Distanz durch, insbesondere abschnittsweise, Bestimmung einer räumlichen Abweichung zwischen dem räumlichen Verlauf des medizinischen Objekts und dem Zentrallinienmodell zu bestimmen, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur zumindest einen Zentrallinie. Dabei kann die räumliche Abweichung zwischen dem räumlichen Verlauf des medizinischen Objekts und dem Zentrallinienmodell durch die räumliche Ausdehnung des Hohlorgans, insbesondere einen Durchmesser und/oder eine Querschnittsfläche, begrenzt sein.
Zudem kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Korrekturvorgabe zur Minimierung der Abweichung zusätzlich basierend auf dem Verlauf der zumindest einen Zentrallinie zu bestimmen. Ferner kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, eine Krümmung und/oder räumliche Ausdehnung des Hohlorgans vorteilhaft für die Bestimmung der Korrekturvorgabe zu berücksichtigen.
Hierdurch kann eine besonders präzise Korrektur einer Fehlpositionierung des vordefinierten Abschnitts, insbesondere unter Berücksichtigung des räumlichen Verlaufs des medizinischen Objekts in dem Hohlorgan, ermöglicht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung kann die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt zum Positionieren des vordefinierten Abschnitts in einer initialen Positionierung entlang einer ersten Bewegungsrichtung basierend auf der Steuerungsvorgabe zu bewegen. Ferner kann die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt basierend auf einer weiteren Steuerungsvorgabe derart zu bewegen, dass der vordefinierte Abschnitt beginnt seine initiale Positionierung zu verlassen. Des Weiteren kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, das Abweichungsmaß zusätzlich basierend auf einem Vergleich der Steuerungsvorgabe mit der weiteren Steuerungsvorgabe zu bestimmen.
Dabei kann die erste Bewegungsrichtung der Bewegungsvorrichtung im Wesentlichen zu- oder abgewandt sein. Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, eine Abweichung des vordefinierten Abschnitts gegenüber der initialen Positionierung, insbesondere eine Positionierungsänderung, zu erfassen. Beispielsweise kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Positionierungsänderung des vordefinierten Abschnitts anhand der Positionierungsinformation, insbesondere eine Änderung der Positionierungsinformation, zu erfassen.
Die weitere Steuerungsvorgabe kann insbesondere alle Merkmale und Eigenschaften aufweisen, die in Bezug zur Steuerungsvorgabe beschrieben wurden und umgekehrt. Ferner kann die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt basierend auf der weiteren Steuerungsvorgabe entgegen der ersten Bewegungsrichtung derart zu bewegen, dass eine, insbesondere momentane, Positionierung des vordefinierten Abschnitts eine Abweichung gegenüber der initialen Positionierung aufweist. Insbesondere kann die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt gemäß der weiteren Steuerungsvorgabe so lange entgegen der ersten Bewegungsrichtung bewegen, bis der vordefinierte Abschnitt beginnt, seine initiale Positionierung zu verlassen. Dabei kann die weitere Steuerungsvorgabe eine Information bezüglich einer Relativbewegung des medizinischen Objekts, insbesondere des vordefinierten Abschnitts, bezüglich der Bewegungsvorrichtung umfassen, wobei die Relativbewegung einen Zeitraum der Bewegung des medizinischen Objekts entgegen der ersten Bewegungsrichtung von einem Beginn der Bewegung bis zu einem Zeitpunkt, an dem der vordefinierte Abschnitt beginnt, seine initiale Positionierung zu verlassen, umfasst. Insbesondere kann die weitere Steuerungsvorgabe eine Information hinsichtlich einer bei der Relativbewegung des medizinischen Objekts bezüglich der Bewegungsvorrichtung zurückgelegten räumlichen Distanz und/oder eines Rotationswinkels umfassen, insbesondere bis zu dem Zeitpunkt, an dem der vordefinierte Abschnitt eine Abweichung gegenüber seiner initialen Positionierung aufweist.
Der räumliche Verlauf des medizinischen Objekts kann nach dem Positionieren des vordefinierten Abschnitts in der initialen Positionierung in dem Untersuchungsobjekt, insbesondere dem Hohlorgan, entlang einer der Bewegungsvorrichtung abgewandten ersten Bewegungsrichtung eine Verlängerung, insbesondere gegenüber der mittleren Distanz, aufweisen, beispielsweise aufgrund einer Mäandrierung und/oder Spiralbildung des medizinischen Objekts. Dabei kann die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, diese Verlängerung durch das Bewegen des medizinischen Objekts entgegen der ersten Bewegungsrichtung, insbesondere entlang einer der Bewegungsvorrichtung zugewandten Bewegungsrichtung, zu verkürzen. Alternativ kann der räumliche Verlauf des medizinischen Objekts nach dem Positionieren des vordefinierten Abschnitts in der initialen Positionierung in dem Untersuchungsobjekt, insbesondere dem Hohlorgan, entlang einer der Bewegungsvorrichtung zugewandten ersten Bewegungsrichtung eine Verkürzung, insbesondere gegenüber der mittleren Distanz, aufweisen. Dabei kann die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, diese Verkürzung durch das Bewegen des medizinischen Objekts entgegen der ersten Bewegungsrichtung, insbesondere entlang einer der Bewegungsvorrichtung abgewandten Bewegungsrichtung, zu verlängern.
Die Vorrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, das Abweichungsmaß zusätzlich basierend auf dem Vergleich der Steuerungsvorgabe mit der weiteren Steuerungsvorgabe zu bestimmen. Der Vergleich der Steuerungsvorgabe mit der weiteren Steuerungsvorgabe kann insbesondere eine Differenzbildung der durch die jeweilige Steuerungsvorgabe vorgegebenen Translation und/oder Rotation des medizinischen Objekts bezüglich der Bewegungsvorrichtung umfassen. Dabei kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, das Abweichungsmaß, insbesondere umfassend eine Längendifferenz und/oder Winkeldifferenz des medizinischen Objekts, bezüglich der initialen Positionierung, insbesondere zwischen maximaler Verkürzung und maximaler Verlängerung der Anordnung des medizinischen Objekts im Hohlorgan, zu bestimmen. Hierdurch kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass der vordefinierte Abschnitt bei einer Bewegung des medizinischen Objekts, insbesondere entgegen der ersten Bewegungsrichtung, gemäß einer zweiten Steuerungsvorgabe, dieser Vorgabe unmittelbar und ohne Verzögerung folgt. Ferner kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Korrekturvorgabe basierend auf dem Abweichungsmaß, insbesondere basierend auf der weiteren Steuerungsvorgabe, zu bestimmen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt basierend auf der weiteren Steuerungsvorgabe wiederholt jeweils nacheinander entlang zweier entgegengerichteter Bewegungsrichtungen, insbesondere oszillatorisch, zu bewegen. Vorteilhafterweise kann eine Distanz der Bewegung, insbesondere der Translation und/oder Rotation, für die jeweils entgegengerichteten Bewegungen des medizinischen Objekts einer Wiederholung gleich sein, sodass das medizinische Objekt nach jeweils einer Oszillation wieder in seiner ursprünglichen Positionierung angeordnet ist. Ferner kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, eine Amplitude der Bewegung, insbesondere der Oszillation, mit jeder Wiederholung der paarweise entgegengerichteten Bewegung des medizinischen Objekts so lange zu erhöhen, bis der vordefinierte Abschnitt beginnt, seine initiale Positionierung zu verlassen. Hierdurch kann die Vorrichtung vorteilhafterweise ausgebildet sein, das Abweichungsmaß und/oder die Korrekturvorgabe zu den entgegengerichteten Bewegungsrichtungen basierend auf der weiteren Steuerungsvorgabe und der Amplitude der Bewegung zum Zeitpunkt des Verlassens der initialen Positionierung des vordefinierten Abschnitts zu bestimmen. Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet sein, das Abweichungsmaß und/oder die Korrekturvorgabe durch oszillatorisches Bewegen des medizinischen Objekts entlang zweier entgegengerichteter Rotationsrichtungen und/oder entlang zweier entgegengerichteter Translationsrichtungen an der initialen Positionierung zu bestimmen. Hierdurch kann die Vorrichtung ausgebildet sein, die Korrekturvorgabe für die verschiedenen Bewegungsfreiheitsgrade der Bewegungsvorrichtung, insbesondere des medizinischen Objekts, besonders präzise zu ermitteln und bereitzustellen. Des Weiteren kann die oszillatorische Bewegung sicherstellen, dass der vordefinierte Abschnitt nach jeder Wiederholung in der initialen Positionierung angeordnet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung kann die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet sein, das Abweichungsmaß und die Korrekturvorgabe für verschiedene initiale Positionierungen des vordefinierten Abschnitts im Untersuchungsobjekt zu bestimmen. Zudem kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Korrekturvorgabe für zumindest eine weitere Positionierung des vordefinierten Abschnitts im Untersuchungsobjekt durch Interpolation und/oder Extrapolation der bisher bestimmten Korrekturvorgaben zu bestimmen.
Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung, insbesondere die Bewegungsvorrichtung, dazu ausgebildet sein, den vordefinierten Abschnitt des medizinischen Objekts, insbesondere nacheinander, an verschiedenen initialen Positionierungen in dem Untersuchungsobjekt, insbesondere dem Hohlorgan, zu positionieren. Dabei können die verschiedenen initialen Positionierungen vorteilhafterweise einen Pfad in dem Untersuchungsobjekt, insbesondere dem Hohlorgan, bilden. Insbesondere kann die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, den vordefinierten Abschnitt des medizinischen Objekts entlang des Pfads hin zur Zielpositionierung zu bewegen. Dabei kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, das Abweichungsmaß und die Korrekturvorgabe für jede der verschiedenen initialen Positionierungen, insbesondere entlang des Pfads, zu bestimmen. Zudem kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, das Abweichungsmaß und die Korrekturvorgabe für die verschiedenen initialen Positionierungen jeweils gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zu bestimmen. Ferner kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Korrekturvorgabe für zumindest eine weitere Positionierung des vordefinierten Abschnitts, insbesondere für Zwischenpositionierungen entlang des Pfads und/oder für die Zielpositionierung, durch Interpolation und/oder Extrapolation der bisher bestimmten Korrekturvorgaben zu bestimmen. Insbesondere kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, basierend auf dem für die verschiedenen initialen Positionierungen bestimmten Abweichungsmaßen und Korrekturvorgaben, das Abweichungsmaß und/oder die Korrekturvorgabe in Abhängigkeit der Steuerungsvorgabe zum Positionieren des vordefinierten Abschnitts zu parametrisieren. Dies kann insbesondere unter der Annahme erfolgen, dass das Abweichungsmaß und/oder die Korrekturvorgabe von einer Länge des im Untersuchungsobjekt angeordneten Teils des medizinischen Objekts abhängig ist. Hierdurch kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, für die Steuerungsvorgabe zum Positionieren des vordefinierten Abschnitts, insbesondere in der Zielpositionierung, die Korrekturvorgabe durch Extrapolation und/oder Interpolation der bisher bestimmten Korrekturvorgaben zu bestimmen. Hierdurch kann eine besonders präzise und zugleich effiziente Positionierung des vordefinierten Abschnitts ermöglicht werden, insbesondere unter Berücksichtigung des Pfads entlang welchem der vordefinierte Abschnitt hin zur Zielpositionierung bewegt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Positionierungsinformation durch Anwenden einer trainierten Funktion auf die Steuerungsvorgabe zu bestimmen. Dabei kann zumindest ein Parameter der trainierten Funktion auf einem Vergleich einer Trainingspositionierungsinformation mit einer Vergleichspositionierungsinformation basieren.
Die trainierte Funktion kann vorteilhafterweise durch ein Verfahren des Maschinenlernens trainiert sein. Insbesondere kann die trainierte Funktion ein neuronales Netzwerk, insbesondere ein faltendes neuronales Netzwerk (engl. convolutional neural network, CNN) bzw. ein Netzwerk umfassend eine Faltungsschicht (engl. convolutional layer) sein. Ferner kann die trainierte Funktion dazu ausgebildet sein, die Steuerungsvorgabe als Eingabedaten zu verarbeiten und die Positionierungsinformation als Ausgabedaten bereitzustellen.
Die trainierte Funktion bildet Eingabedaten auf Ausgabedaten ab. Hierbei können die Ausgabedaten insbesondere weiterhin von einem oder mehreren Parametern der trainierten Funktion abhängen. Der eine oder die mehreren Parameter der trainierten Funktion können durch ein Training bestimmt und/oder angepasst werden. Das Bestimmen und/oder das Anpassen des einen oder der mehreren Parameter der trainierten Funktion kann insbesondere auf einem Paar aus Trainingseingabedaten und zugehörigen Trainingsausgabedaten basieren, wobei die trainierte Funktion zur Erzeugung von Trainingsabbildungsdaten auf die Trainingseingabedaten angewendet wird. Insbesondere können das Bestimmen und/oder das Anpassen auf einem Vergleich der Trainingsabbildungsdaten und der Trainingsausgabedaten basieren. Im Allgemeinen wird auch eine trainierbare Funktion, das heißt eine Funktion mit noch nicht angepassten einen oder mehreren Parametern, als trainierte Funktion bezeichnet.
Andere Begriffe für trainierte Funktion sind trainierte Abbildungsvorschrift, Abbildungsvorschrift mit trainierten Parametern, Funktion mit trainierten Parametern, Algorithmus basierend auf künstlicher Intelligenz, Algorithmus des maschinellen Lernens. Ein Beispiel für eine trainierte Funktion ist ein künstliches neuronales Netzwerk, wobei die Kantengewichte des künstlichen neuronalen Netzwerks den Parametern der trainierten Funktion entsprechen. Anstatt des Begriffs „neuronales Netzwerk“ kann auch der Begriff „neuronales Netz“ verwendet werden. Insbesondere kann eine trainierte Funktion auch ein tiefes künstliches neuronales Netzwerk sein (engl. deep neural network, deep artificial neural network). Ein weiteres Beispiel für eine trainierte Funktion ist eine „Support Vector Machine“, weiterhin sind auch insbesondere andere Algorithmen des maschinellen Lernens als trainierte Funktion einsetzbar.
Die trainierte Funktion kann insbesondere mittels einer Rückpropagation trainiert sein. Zunächst können Trainingsabbildungsdaten durch Anwendung der trainierten Funktion auf Trainingseingabedaten bestimmt werden. Hiernach kann eine Abweichung zwischen den Trainingsabbildungsdaten und den Trainingsausgabedaten durch Anwendung einer Fehlerfunktion auf die Trainingsabbildungsdaten und die Trainingsausgabedaten ermittelt werden. Ferner kann zumindest ein Parameter, insbesondere eine Gewichtung, der trainierten Funktion, insbesondere des neuronalen Netzwerks, basierend auf einem Gradienten der Fehlerfunktion bezüglich des zumindest einen Parameters der trainierten Funktion iterativ angepasst werden. Hierdurch kann die Abweichung zwischen den Trainingsabbildungsdaten und den Trainingsausgabedaten während des Trainings der trainierten Funktion vorteilhafterweise minimiert werden.
Vorteilhafterweise weist die trainierte Funktion, insbesondere das neuronale Netzwerk, eine Eingabeschicht und eine Ausgabeschicht auf. Dabei kann die Eingabeschicht zum Empfangen von Eingabedaten ausgebildet sein. Ferner kann die Ausgabeschicht zum Bereitstellen von Abbildungsdaten ausgebildet sein. Dabei kann die Eingabeschicht und/oder die Ausgabeschicht jeweils mehrere Kanäle, insbesondere Neuronen, umfassen.
Die Eingabedaten der trainierten Funktion können durch die Steuerungsvorgabe gebildet werden. Ferner können die Ausgabedaten der trainierten Funktion durch die Positionierungsinformation gebildet werden.
Vorzugsweise kann der zumindest eine Parameter der trainierten Funktion auf einem Vergleich zwischen einer Trainingspositionierungsinformation und einer Vergleichspositionierungsinformation basieren. Dabei kann die Trainingspositionierungsinformation und/oder die Vergleichspositionierungsinformation vorteilhafterweise als Teil eines vorgeschlagenen computerimplementierten Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion, welches im weiteren Verlauf der Beschreibung erläutert wird, bestimmt worden sein. Insbesondere kann die trainierte Funktion durch eine Ausführungsform des vorgeschlagenen computerimplementierten Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion bereitgestellt worden sein.
Des Weiteren können die Eingabedaten der trainierten Funktion zusätzlich auf dem Materialparameter und/oder dem Betriebsparameter des medizinischen Objekts und/oder dem physiologischen Parameter des Untersuchungsobjekts basieren. Ferner können die Eingabedaten der trainierten Funktion auf dem Datensatz, insbesondere dem Zentrallinienmodell, des Untersuchungsobjekts und/oder den medizinischen Bilddaten basieren.
Die Anwendung der trainierten Funktion auf die Steuerungsvorgabe ermöglicht eine effiziente Bestimmung der Positionierungsinformation, insbesondere ohne eine Erfassungseinheit zur Erfassung einer der Positionierung des vordefinierten Abschnitts.
Die Erfindung betrifft in einem zweiten Aspekt ein System umfassend eine erfindungsgemäße Vorrichtung und eine Erfassungseinheit. Dabei ist die Erfassungseinheit dazu ausgebildet, die Positionierung und/oder eine Positionierungsänderung des vordefinierten Abschnitts in dem Untersuchungsobjekt zu erfassen. Ferner ist die Erfassungseinheit dazu ausgebildet, die Positionierungsinformation basierend auf der erfassten Positionierung und/oder Positionierungsänderung zu bestimmen und an die Vorrichtung bereitzustellen.
Die Erfassungseinheit kann vorteilhafterweise einen Sensor, beispielsweise einen elektromagnetischen und/oder optischen und/oder akustischen, insbesondere ultraschallbasierten, und/oder gyroskopischen Sensor, umfassen, der dazu ausgebildet ist, den vordefinierten Abschnitt zu detektieren. Hierfür kann das medizinische Objekt, insbesondere der vordefinierte Abschnitt beispielsweise eine Markerstruktur aufweisen, welche durch die Erfassungseinheit erfassbar, insbesondere identifizierbar und/oder lokalisierbar, ist. Die Erfassungseinheit kann insbesondere in und/oder an dem medizinischen Objekt, insbesondere dem vordefinierten Abschnitt, angeordnet sein. Beispielsweise kann die Erfassungseinheit zumindest teilweise in das medizinische Objekt, insbesondere den vordefinierten Abschnitt, integriert angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Erfassungseinheit von dem medizinischen Objekt räumlich beabstandet angeordnet sein. Die Erfassungseinheit kann vorteilhafterweise einen Erfassungsbereich aufweisen, welcher zumindest teilweise ein Volumen des Untersuchungsobjekts, insbesondere das Hohlorgan, in welchem das medizinische Objekt, insbesondere der vordefinierte Abschnitt, zumindest teilweise angeordnet ist, umfasst. Dabei kann die Erfassungseinheit dazu ausgebildet sein, die, insbesondere momentane, Positionierung, insbesondere eine räumliche Position und/oder Ausrichtung, des vordefinierten Abschnitts zu erfassen. Ferner kann die Erfassungseinheit dazu ausgebildet sein, eine Positionierungsänderung des vordefinierten Abschnitts zu erfassen. Insbesondere kann die Erfassungseinheit dazu ausgebildet sein, eine Abweichung des vordefinierten Abschnitts von seiner initialen Positionierung zu erfassen. Insbesondere kann die Erfassungseinheit dazu ausgebildet sein, die Positionierung und/oder Positionierungsänderung des vordefinierten Abschnitts bezüglich einer Referenzpositionierung, insbesondere der initialen Positionierung, und/oder absolut, insbesondere bezüglich des Patientenkoordinatensystems, zu bestimmen. Vorteilhafterweise kann hierfür ein Koordinatensystem der Erfassungseinheit mit dem Patientenkoordinatensystem und/oder bezüglich der Bewegungsvorrichtung registriert sein.
Die Erfassungseinheit kann vorteilhafterweise ferner dazu ausgebildet sein, die Positionierungsinformation basierend auf der erfassten Positionierung und/oder Positionierungsänderung des vordefinierten Abschnitts an die Vorrichtung bereitzustellen. Das Bereitstellen der Positionierungsinformation kann beispielsweise ein Speichern auf einem computerlesbaren Speichermedium und/oder ein Anzeigen auf einer Darstellungseinheit und/oder ein Übertragen an die Bereitstellungseinheit umfassen.
Die vorgeschlagene Ausführungsform ermöglicht eine genaue Erfassung der Positionierungsinformation, insbesondere unabhängig, von der Steuerungsvorgabe. Hierdurch kann die tatsächliche Positionierung und/oder Positionierungsänderung des vordefinierten Abschnitts zur Bestimmung des Abweichungsmaßes und der Korrekturvorgabe vorteilhaft verwendet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Systems kann die Erfassungseinheit ein medizinisches Bildgebungsgerät umfassen, welches zur Aufnahme von medizinischen Bilddaten des Untersuchungsobjekts ausgebildet ist. Dabei kann der vordefinierte Abschnitt in den medizinischen Bilddaten zeitaufgelöst, insbesondere intraoperativ, abgebildet sein. Ferner kann die Erfassungseinheit dazu ausgebildet sein, die Positionierung und/oder die Positionierungsänderung des vordefinierten Abschnitts anhand der medizinischen Bilddaten zu erfassen.
Das medizinische Bildgebungsgerät kann beispielsweise eine Magnetresonanzanlage (MRT) und/oder eine Computertomographieanlage (CT) und/oder ein medizinisches Röntgengerät, insbesondere ein medizinisches C-Bogen-Röntgengerät, und/oder ein Ultraschallgerät und/oder eine Positronenemissionstomographieanlage (PET) umfassen. Das medizinische Bildgebungsgerät kann dazu ausgebildet sein, die medizinischen Bilddaten des Untersuchungsobjekts aufzunehmen. Dabei können die medizinischen Bilddaten vorteilhafterweise eine, insbesondere zeitaufgelöste, 2D- und/oder 3D-Abbildung des Untersuchungsobjekts, insbesondere des Hohlorgans und/oder des vordefinierten Abschnitts, aufweisen. Insbesondere können die medizinischen Bilddaten eine Bewegung des vordefinierten Abschnitts in dem Untersuchungsobjekt, insbesondere dem Hohlorgan, zeitaufgelöst abbilden. Vorteilhafterweise kann die Erfassungseinheit, insbesondere das medizinische Bildgebungsgerät, dazu ausgebildet sein, den vordefinierten Abschnitt in den medizinischen Bilddaten zu identifizieren und/oder zu lokalisieren. Ferner kann die Erfassungseinheit, insbesondere das medizinische Bildgebungsgerät, dazu ausgebildet sein, die Positionierung und/oder die Positionierungsänderung des vordefinierten Abschnitts anhand der medizinischen Bilddaten zeitaufgelöst zu bestimmen. Hierfür kann die Erfassungseinheit, insbesondere das medizinische Bildgebungsgerät, ferner dazu ausgebildet sein, den vordefinierten Abschnitt in den medizinischen Bilddaten zu segmentieren. Ferner kann die Erfassungseinheit, insbesondere das medizinische Bildgebungsgerät, dazu ausgebildet sein, die Positionierung und/oder Positionierungsänderung des vordefinierten Abschnitts bezüglich einer Referenzabbildung aus den medizinischen Bilddaten und/oder absolut, insbesondere bezüglich des Patientenkoordinatensystems, zu bestimmen. Hierfür kann ein Koordinatensystem des medizinischen Bildgebungsgeräts, insbesondere der medizinischen Bilddaten, mit dem Patientenkoordinatensystem und/oder bezüglich der Bewegungsvorrichtung registriert sein. Die Erfassungseinheit, insbesondere das medizinische Bildgebungsgerät, kann ferner dazu ausgebildet sein, die Positionierungsinformation basierend auf der anhand der medizinischen Bilddaten erfassten Positionierung und/oder Positionierungsänderung des vordefinierten Abschnitts zu bestimmen und an die Vorrichtung bereitzustellen.
Die vorgeschlagene Ausführungsform ermöglicht eine genaue, insbesondere bildbasierte, Erfassung der Positionierungsinformation, insbesondere unabhängig, von der Steuerungsvorgabe. Hierdurch kann die tatsächliche Positionierung und/oder Positionierungsänderung des vordefinierten Abschnitts zur Bestimmung des Abweichungsmaßes und der Korrekturvorgabe vorteilhaft verwendet werden.
Die Erfindung betrifft in einem dritten Aspekt ein Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe. Dabei wird in einem ersten Schritt a) eine Steuerungsvorgabe von einer, insbesondere erfindungsgemäßen, Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts empfangen. Ferner weist die Vorrichtung eine Bewegungsvorrichtung zur robotischen Bewegung des medizinischen Objekts auf. Des Weiteren weist das medizinische Objekt einen vordefinierten Abschnitt auf, wobei der vordefinierte Abschnitt zumindest teilweise in einem Untersuchungsobjekt angeordnet ist. Ferner hat vor Beginn des Verfahrens ein Positionieren des vordefinierten Abschnitts mittels der Bewegungsvorrichtung basierend auf der Steuerungsvorgabe stattgefunden. In einem zweiten Schritt b) wird eine Positionierungsinformation zu dem vordefinierten Abschnitt des medizinischen Objekts empfangen. In einem dritten Schritt c) wird ein Abweichungsmaß bestimmt, wobei das Abweichungsmaß eine Abweichung zwischen der Steuerungsvorgabe und der Positionierungsinformation beschreibt. Ferner wird in einem vierten Schritt d) die Korrekturvorgabe zur Minimierung der Abweichung basierend auf dem Abweichungsmaß bestimmt. In einem fünften Schritt e) wird die Korrekturvorgabe bereitgestellt.
Die Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen der vorgeschlagenen Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts und/oder des vorgeschlagenen Systems. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen können ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände übertragen werden und umgekehrt.
Vorteilhafterweise kann das vorgeschlagene Verfahren, insbesondere die Schritte a) bis e) ausgeführt werden, nachdem das Positionieren des vordefinierten Abschnitts des medizinischen Objekts, insbesondere in der initialen Positionierung, stattgefunden hat.
Das Empfangen der Steuerungsvorgabe und/oder der Positionierungsinformation kann insbesondere ein Erfassen und/oder Auslesen eines computerlesbaren Datenspeichers und/oder ein Empfangen aus einer Datenspeichereinheit, beispielsweise einer Datenbank, umfassen. Ferner kann die Steuerungsvorgabe von einer vorgeschlagenen Vorrichtung und/oder einem vorgeschlagenen System und/oder einer Eingabeeinheit zum Erfassen einer Eingabe eines Bedienpersonals bereitgestellt werden. Des Weiteren kann die Positionierungsinformation von einer vorgeschlagenen Vorrichtung, insbesondere einer Erfassungseinheit, und/oder einem vorgeschlagenen System bereitgestellt werden.
Die Steuerungsvorgabe und/oder die Positionierungsinformation kann insbesondere alle Eigenschaften und Merkmale aufweisen, die in Bezug zur Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts beschrieben wurden und umgekehrt.
Das Bereitstellen der Korrekturvorgabe in Schritt e) kann beispielsweise ein Speichern auf einem computerlesbaren Speichermedium und/oder ein Anzeigen auf einer Darstellungseinheit und/oder ein Übertragen an eine Bereitstellungseinheit umfassen. Die bereitgestellte Korrekturvorgabe kann ein Bedienpersonal bei der Korrektur einer möglichen Fehlpositionierung des vordefinierten Abschnitts vorteilhaft unterstützen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens kann die Steuerungsvorgabe eine Information zu einer Bewegungsrichtung umfassen, wobei vor Beginn des Verfahrens ein Positionieren des vordefinierten Abschnittes entlang der Bewegungsrichtung mittels der Bewegungsvorrichtung stattgefunden hat. Ferner kann das Abweichungsmaß in Schritt c) in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung bestimmt werden.
Vorteilhafterweise kann die in Schritt a) empfangene Steuerungsvorgabe eine Information zur Bewegungsrichtung umfassen, entlang welcher das Positionieren des vordefinierten Abschnitts mittels der Bewegungsvorrichtung stattgefunden hat.
Die Mäandrierung und/oder Spiralbildung des medizinischen Objekts innerhalb des Untersuchungsobjekts ist häufig abhängig von der, insbesondere translatorischen und/oder rotatorischen, Bewegungsrichtung zum Positionieren des vordefinierten Abschnitts. Wenn das Positionieren des vordefinierten Abschnitts mittels der Bewegungsvorrichtung entlang einer der Bewegungsvorrichtung abgewandten translatorischen Bewegungsrichtung stattgefunden hat, kann die Mäandrierung und/oder Spiralbildung verstärkt, insbesondere maximal, sein. Wenn das Positionieren des vordefinierten Abschnitts mittels der Bewegungsvorrichtung entlang einer der Bewegungsvorrichtung zugewandten translatorischen Bewegungsrichtung stattgefunden hat, kann die Mäandrierung und/oder Spiralbildung verringert, insbesondere minimal, sein. Somit kann die Abweichung zwischen der Steuerungsvorgabe und der Positionierungsinformation in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung, insbesondere bezüglich der Bewegungsvorrichtung, zum Positionieren des vordefinierten Abschnitts jeweils ein anderes Vorzeichen aufweisen. Des Weiteren kann eine Ausprägung und/oder Windungsrichtung der Spiralbildung von einer rotatorischen Bewegungsrichtung zum Positionieren des vordefinierten Abschnitts abhängig sein.
Vorteilhafterweise kann das Abweichungsmaß in Abhängigkeit der zumindest einen Bewegungsrichtung, insbesondere entlang mehrerer verschiedener Bewegungsrichtungen, entlang welcher das Positionieren des vordefinierten Abschnitts mittels der Bewegungsrichtung stattgefunden hat, bestimmt werden. Ferner kann jeweils eine Korrekturvorgabe zu der zumindest einen Bewegungsrichtung basierend auf dem jeweiligen Abweichungsmaß zur Minimierung der zugehörigen Abweichung bestimmt werden. Hierdurch kann die Verstärkung oder Verringerung der Mäandrierung und/oder Spiralbildung des medizinischen Objekts in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung für das Bestimmen des Abweichungsmaßes und der Korrekturvorgabe vorteilhaft berücksichtigt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe kann das Verfahren weiterhin einen Schritt a.2) umfassen, wobei ein Datensatz aufweisend eine Abbildung und/oder ein Modell des Untersuchungsobjekts empfangen werden kann. Dabei kann das Abweichungsmaß in Schritt c) basierend auf dem Datensatz und der Positionierungsinformation bestimmt werden.
Das Empfangen des Datensatzes, insbesondere der Abbildung und/oder des Modells, kann insbesondere ein Erfassen und/oder Auslesen eines computerlesbaren Datenspeichers und/oder ein Empfangen aus einer Datenspeichereinheit, beispielsweise einer Datenbank, umfassen. Ferner kann der Datensatz von einer Bereitstellungseinheit des medizinischen Bildgebungsgeräts zur Aufnahme und/oder zum Bereitstellen des Datensatzes bereitgestellt werden. Der Datensatz kann insbesondere alle Eigenschaften und Merkmale aufweisen, die in Bezug zur Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts beschrieben wurden und umgekehrt.
Nachdem das Positionieren des vordefinierten Abschnitts vor Beginn des vorgeschlagenen Verfahrens mittels der Bewegungsvorrichtung stattgefunden hat, kann die initiale Positionierung und/oder ein räumlicher Verlauf des medizinischen Objekts, welches zumindest teilweise im Untersuchungsobjekt angeordnet ist, basierend auf der Steuerungsvorgabe in dem Datensatz abgebildet werden. Dabei kann die initiale Positionierung des vordefinierten Abschnitts und/oder der räumliche Verlauf des medizinischen Objekts basierend auf der Steuerungsvorgabe in dem Datensatz bestimmt, insbesondere simuliert, werden. Vorteilhafterweise kann die Mäandrierung und/oder Spiralbildung des medizinischen Objekts in dem Datensatz simuliert und/oder abgebildet werden. Hierfür kann im Schritt a.2) ferner ein Materialparameter und/oder ein Betriebsparameter des medizinischen Objekts und/oder ein physiologischer Parameter des Untersuchungsobjekts empfangen werden. Das Empfangen des Materialparameters und/oder Betriebsparameters des medizinischen Objekts und/oder des physiologischen Parameters des Untersuchungsobjekts kann insbesondere ein Erfassen und/oder Auslesen eines computerlesbaren Datenspeichers und/oder ein Empfangen aus einer Datenspeichereinheit, beispielsweise einer Datenbank, umfassen. Ferner kann der Betriebsparameter von der Bewegungsvorrichtung und/oder dem medizinischen Objekt bereitgestellt werden. Zudem kann der physiologische Parameter des Untersuchungsobjekts von einer Sensoreinheit zur Erfassung des physiologischen Parameters bereitgestellt werden. Ferner kann der Materialparameter und/oder der Betriebsparameter des medizinischen Objekts und/ oder der physiologische Parameter des Untersuchungsobjekts alle Eigenschaften und Merkmale aufweisen, die in Bezug zur Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts beschrieben wurden und umgekehrt.
Vorteilhafterweise kann die initiale Positionierung des vordefinierten Abschnitts und/oder der räumliche Verlauf des medizinischen Objekts zusätzlich basierend auf dem Materialparameter und/oder dem Betriebsparameter des medizinischen Objekts und/oder dem physiologischen Parameter des Untersuchungsobjekts in dem Datensatz simuliert werden. Hierdurch kann die Mäandrierung und/oder Spiralbildung des medizinischen Objekts in dem Untersuchungsobjekt, insbesondere im Hohlorgan, besonders präzise in dem Datensatz simuliert und/oder abgebildet werden. Ferner kann das Abweichungsmaß, insbesondere in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung, entlang welcher das Positionieren des vordefinierten Abschnitts vor Beginn des Verfahrens stattgefunden hat, besonders präzise zusätzlich basierend auf dem Datensatz bestimmt werden. Vorteilhafterweise kann dabei die im Datensatz enthaltene Information zum räumlichen Verlauf und/oder der räumlichen Ausdehnung des Hohlorgans für die Bestimmung des Abweichungsmaßes, insbesondere einer Längendifferenz und/oder Winkeldifferenz, in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung berücksichtigt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe kann der Datensatz ein Zentrallinienmodell eines Gefäßabschnitts des Untersuchungsobjekts aufweisen. Dabei kann der vordefinierte Abschnitt vorteilhafterweise in dem Gefäßabschnitt angeordnet sein. Ferner kann das Abweichungsmaß in Schritt c) in Bezug auf das Zentrallinienmodell bestimmt werden.
Das Zentrallinienmodell kann insbesondere alle Eigenschaften und Merkmale aufweisen, die in Bezug zur Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts beschrieben wurden und umgekehrt. Ferner kann die initiale Positionierung des vordefinierten Abschnitts und/oder der räumliche Verlauf des medizinischen Objekts basierend auf der Steuerungsvorgabe in dem Zentrallinienmodell bestimmt, insbesondere simuliert, werden. Ferner kann ein räumlicher Verlauf der zumindest einen Zentrallinie des Zentrallinienmodells von einem Eintrittspunkt des medizinischen Objekts in das Untersuchungsobjekt bis hin zur räumlichen Zielpositionierung des vordefinierten Abschnitts eine mittlere Distanz des medizinischen Objekts beschreiben, insbesondere wenn das medizinische Objekt entlang der Zentrallinie angeordnet wäre. Sofern das Positionieren des vordefinierten Abschnitts entlang einer der Bewegungsvorrichtung abgewandten Bewegungsrichtung stattgefunden hat, kann es durch die Mäandrierung und/oder Spiralbildung des medizinischen Objekts im Hohlorgan zu einer Verlängerung der Distanz vom Eintrittspunkt bis zur Zielposition gegenüber der mittleren Distanz gekommen sein. Analog dazu, kann es zu einer Verkürzung der Distanz vom Eintrittspunkt bis zur Zielpositionierung gegenüber der mittleren Distanz gekommen sein, wenn das Positionieren des vordefinierten Abschnitts entlang einer der Bewegungsvorrichtung zugewandten Bewegungsrichtung stattgefunden hat. Vorteilhafterweise kann die Abweichung, insbesondere das Abweichungsmaß, in Schritt c) in Bezug auf das Zentrallinienmodell, insbesondere in Bezug auf die mittlere Distanz, bestimmt werden. Insbesondere kann die Verkürzung und/oder Verlängerung der Distanz vom Eintrittspunkt bis zur Zielposition gegenüber der mittleren Distanz durch, insbesondere abschnittsweise, Bestimmung der räumlichen Abweichung zwischen dem räumlichen Verlauf des medizinischen Objekts und dem Zentrallinienmodell bestimmt werden, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur zumindest einen Zentrallinie. Die räumliche Abweichung zwischen dem räumlichen Verlauf des medizinischen Objekts und dem Zentrallinienmodell, insbesondere der zumindest einen Zentrallinie, kann dabei durch die räumliche Ausdehnung des Hohlorgans, insbesondere einen Durchmesser und/oder eine Querschnittsfläche, begrenzt sein. Hierfür kann der Datensatz vorteilhafterweise eine Information hinsichtlich des Durchmessers und/oder der Querschnittsfläche des Hohlorgans entlang der zumindest einen Zentrallinie aufweisen.
Des Weiteren kann das medizinische Objekt einen räumlichen Verlauf in dem Hohlorgan aufweisen, wobei aufgrund der Mäandrierung und/oder Spiralbildung eine zumindest abschnittsweise Verkürzung und zumindest abschnittsweise Verlängerung der Distanz vom Eintrittspunkt bis zur Zielpositionierung gegenüber der mittleren Distanz auftreten kann. Dabei kann der räumliche Verlauf des medizinischen Objekts eine Abweichung gegenüber der Zentrallinie aufweisen, wobei die zumindest abschnittsweise Verkürzung und Verlängerung der Distanz vom Eintrittspunkt bis zur Zielpositionierung gegenüber der mittleren Distanz zu einer zumindest teilweisen Kompensation der Längendifferenz führen kann. Hierfür kann das Bestimmen des Abweichungsmaßes in Bezug auf das Zentrallinienmodell vorteilhaft sein.
Zudem kann die Korrekturvorgabe zur Minimierung der Abweichung zusätzlich basierend auf dem Verlauf der zumindest einen Zentrallinie bestimmt werden. Hierbei kann eine Krümmung und/oder räumliche Ausdehnung des Hohlorgans vorteilhaft für die Bestimmung der Korrekturvorgabe berücksichtigt werden.
Hierdurch kann eine besonders präzise Korrektur einer Fehlpositionierung des vordefinierten Abschnitts, insbesondere unter Berücksichtigung des räumlichen Verlaufs des medizinischen Objekts in dem Hohlorgan, ermöglicht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe kann das Verfahren weiterhin einen Schritt a.3) umfassen, wobei eine weitere Steuerungsvorgabe von der Vorrichtung empfangen wird. Dabei kann vor Beginn des Verfahrens eine Bewegung des medizinischen Objekts mittels der Bewegungsvorrichtung zur initialen Positionierung des vordefinierten Abschnitts entlang einer ersten Bewegungsrichtung basierend auf der Steuerungsvorgabe stattgefunden haben. Ferner kann vor Beginn des Verfahrens eine Bewegung des medizinischen Objekts mittels der Bewegungsvorrichtung basierend auf der weiteren Steuerungsvorgabe derart entgegen der ersten Bewegungsrichtung stattgefunden haben, dass der vordefinierte Abschnitt eine Abweichung gegenüber seiner initialen Positionierung aufweist. Vorteilhafterweise kann hiernach das Abweichungsmaß in Schritt c) basierend auf einem Vergleich der Steuerungsvorgabe mit der weiteren Steuerungsvorgabe bestimmt werden.
Das Empfangen der weiteren Steuerungsvorgabe kann insbesondere ein Erfassen und/oder Auslesen eines computerlesbaren Datenspeichers und/oder ein Empfangen aus einer Datenspeichereinheit, beispielsweise einer Datenbank, umfassen. Ferner kann die weitere Steuerungsvorgabe von einer Eingabeeinheit zum Erfassen einer Eingabe eines Bedienpersonals bereitgestellt werden. Die weitere Steuerungsvorgabe kann insbesondere alle Merkmale und Eigenschaften aufweisen, die in Bezug zur Steuerungsvorgabe und/oder in Bezug zur Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts beschrieben wurden und umgekehrt.
Die erste Bewegungsrichtung kann bezüglich der Bewegungsvorrichtung im Wesentlichen zu- oder abgewandt sein. Vorteilhafterweise kann die Abweichung des vordefinierten Abschnitts gegenüber seiner initialen Positionierung, insbesondere eine Positionierungsänderung, anhand der Positionierungsinformation, insbesondere anhand einer Änderung der Positionierungsinformation, erfasst worden sein.
Die Mäandrierung und/oder Spiralbildung des zumindest teilweise im Untersuchungsobjekt angeordneten medizinischen Objekts kann in Abhängigkeit der ersten Bewegungsrichtung verringert, insbesondere minimal, oder verstärkt, insbesondere maximal, sein. Folglich kann der räumliche Verlauf des medizinischen Objekts, nachdem das Positionieren des vordefinierten Abschnitts in seiner initialen Positionierung mittels der Bewegungsvorrichtung stattgefunden hat, gegenüber der mittleren Distanz eine Verlängerung oder Verkürzung aufweisen. Dadurch, dass vor Beginn des Verfahrens eine Bewegung des medizinischen Objekts mittels der Bewegungsvorrichtung basierend auf der weiteren Steuerungsvorgabe entgegen der ersten Bewegungsrichtung stattgefunden hat, wurde dabei die vorstehend beschriebene Verlängerung verkürzt bzw. die vorstehend beschriebene Verkürzung verlängert. Insbesondere wurde dabei der Zustand des gegenüber der mittleren Distanz verlängerten bzw. verkürzten räumlichen Verlaufs des medizinischen Objekts in einen gegenüber der mittleren Distanz verkürzten bzw. verlängerten räumlichen Verlauf umgekehrt.
Vorteilhafterweise kann das Abweichungsmaß zusätzlich basierend auf dem Vergleich der Steuerungsvorgabe mit der weiteren Steuerungsvorgabe bestimmt werden. Der Vergleich der Steuerungsvorgabe mit der weiteren Steuerungsvorgabe kann insbesondere eine Differenzbildung der durch die jeweilige Steuerungsvorgabe vorgegebenen Translation und/oder Rotation des medizinischen Objekts bezüglich der Bewegungsvorrichtung umfassen. Dabei kann das Abweichungsmaß, insbesondere umfassend eine Längendifferenz und/oder Winkeldifferenz des medizinischen Objekts, bezüglich der initialen Positionierung, insbesondere zwischen maximaler Verkürzung und maximaler Verlängerung der Anordnung des medizinischen Objekts im Hohlorgan, bestimmt werden. Das Abweichungsmaß beschreibt dabei insbesondere die Längendifferenz und/oder Winkeldifferenz, die bei einer Bewegung des medizinischen Objekts entlang der zur ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzten Bewegungsrichtung auszugleichen ist, bevor der vordefinierte Abschnitt eine Abweichung gegenüber seiner initialen Positionierung aufweisen würde. Dabei kann die Korrekturvorgabe basierend auf dem Abweichungsmaß, insbesondere basierend auf der weiteren Steuerungsvorgabe, bestimmt werden. Insbesondere beschreibt das Abweichungsmaß einen Schlupf der räumlichen Anordnung des medizinischen Objekts im Hohlorgan, welcher als Korrekturvorgabe, insbesondere in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung, bestimmt und bereitgestellt werden kann.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens ermöglicht eine besonders präzise Bestimmung des Abweichungsmaßes und der Korrekturvorgabe, welche durch die vor Beginn des Verfahrens stattgefundene Bewegung des medizinischen Objekts entgegen der ersten Bewegungsrichtung ermittelt, insbesondere verifiziert, wurde.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe können im Schritt a) mehrere Steuerungsvorgaben zu verschiedenen initialen Positionierungen des vordefinierten Abschnitts im Untersuchungsobjekt empfangen werden. Zudem können im Schritt a.3) mehrere weitere Steuerungsvorgaben zu den initialen Positionierungen des vordefinierten Abschnitts empfangen werden. Dabei können das Abweichungsmaß und die Korrekturvorgabe für die verschiedenen initialen Positionierungen im Untersuchungsobjekt bestimmt werden. Ferner kann die Korrekturvorgabe für zumindest eine weitere mögliche Positionierung des vordefinierten Abschnitts im Untersuchungsobjekt durch Interpolation und/oder Extrapolation der bisher bestimmten Korrekturvorgaben bestimmt werden.
Die verschiedenen initialen Positionierungen des vordefinierten Abschnitts können vorteilhafterweise einen Pfad in dem Untersuchungsobjekt, insbesondere dem Hohlorgan, bilden. Insbesondere kann vor Beginn des Verfahrens eine Bewegung des vordefinierten Abschnitts des medizinischen Objekts mittels der Bewegungsvorrichtung entlang des Pfads hin zur Zielpositionierung stattgefunden haben. Vorteilhafterweise können das Abweichungsmaß und die Korrekturvorgabe für die verschiedenen initialen Positionierungen, insbesondere entlang des Pfads, bestimmt werden. Insbesondere können das Abweichungsmaß und die Korrekturvorgabe für die verschiedenen initialen Positionierungen jeweils gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen bestimmt werden, insbesondere durch einen Vergleich zwischen den jeweils miteinander korrespondierenden Steuerungsvorgaben und weiteren Steuerungsvorgaben. Ferner kann die Korrekturvorgabe für zumindest eine weitere mögliche Positionierung des vordefinierten Abschnitts, insbesondere für eine mögliche Zwischenpositionierung entlang des Pfads und/oder für die Zielpositionierung, durch Interpolation und/oder Extrapolation der bisher bestimmten Korrekturvorgaben bestimmt werden. Die zumindest eine weitere mögliche Positionierung kann beispielsweise durch eine Eingabe des Bedienpersonals mittels der Eingabeeinheit vorgegeben werden. Insbesondere können das Abweichungsmaß und/oder die Korrekturvorgabe in Abhängigkeit der Steuerungsvorgabe basierend auf dem für die verschiedenen initialen Positionierungen bestimmten Abweichungsmaßen und Korrekturvorgaben parametrisiert werden. Hierdurch kann die die Korrekturvorgabe für die Steuerungsvorgabe zum Positionieren des vordefinierten Abschnitts, insbesondere in der Zielpositionierung, durch Extrapolation und/oder Interpolation der bisher bestimmten Korrekturvorgaben bestimmt und bereitgestellt werden.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens ermöglicht eine besonders präzise Bestimmung des Abweichungsmaßes und der Korrekturvorgabe, insbesondere unter Berücksichtigung des Pfads entlang welchem ein Bewegen des vordefinierten Abschnitts hin zur Zielpositionierung vor Beginn des Verfahrens mittels der Bewegungsvorrichtung stattgefunden hat.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des vorgeschlagenen Verfahrens können im Schritt a) mehrere Steuerungsvorgaben zu den verschiedenen initialen Positionierungen des vordefinierten Abschnitts im Untersuchungsobjekt empfangen werden. Zudem können im Schritt b) mehrere Positionierungsinformationen zu den initialen Positionierungen des vordefinierten Abschnitts empfangen werden. Dabei können das Abweichungsmaß und die Korrekturvorgabe für die verschiedenen initialen Positionierungen im Untersuchungsobjekt jeweils gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen bestimmt werden. Ferner kann die Korrekturvorgabe für die zumindest eine weitere mögliche Positionierung des vordefinierten Abschnitts im Untersuchungsobjekt durch Interpolation und/oder Extrapolation der bisher bestimmten Korrekturvorgaben bestimmt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe kann die Positionierungsinformation in Schritt b) durch Anwenden einer trainierten Funktion auf die Steuerungsvorgabe bestimmt werden. Dabei kann zumindest ein Parameter der trainierten Funktion auf einem Vergleich einer Trainingspositionierungsinformation mit einer Vergleichspositionierungsinformation basieren.
Die trainierte Funktion und/oder die Trainingspositionierungsinformation und/oder die Vergleichspositionierungsinformation können insbesondere alle Merkmale und Eigenschaften aufweisen, die in Bezug zur Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts beschrieben wurden und umgekehrt. Insbesondere kann die trainierte Funktion durch eine Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion bereitgestellt werden.
Somit kann die Steuerungsvorgabe die Eingabedaten der trainierten Funktion bilden. Ferner kann die Positionierungsinformation die Ausgabedaten der trainierten Funktion bilden.
Des Weiteren können die Eingabedaten der trainierten Funktion zusätzlich auf dem Materialparameter und/oder dem Betriebsparameter des medizinischen Objekts und/oder dem physiologischen Parameter des Untersuchungsobjekts basieren. Ferner können die Eingabedaten der trainierten Funktion auf dem Datensatz, insbesondere dem Zentrallinienmodell, des Untersuchungsobjekts und/oder den medizinischen Bilddaten basieren.
Die Anwendung der trainierten Funktion auf die Steuerungsvorgabe ermöglicht eine effiziente Bestimmung der Positionierungsinformation, insbesondere ohne eine Erfassungseinheit zur Erfassung einer der Positionierung des vordefinierten Abschnitts.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe kann das Verfahren weiterhin einen Schritt b.O) umfassen, wobei medizinische Bilddaten des Untersuchungsobjekts empfangen werden. Dabei kann der vordefinierte Abschnitt vorteilhafterweise in den medizinischen Bilddaten zeitaufgelöst abgebildet sein. Ferner kann die Positionierungsinformation in Schritt b) anhand der medizinischen Bilddaten bestimmt werden.
Das Empfangen der medizinischen Bilddaten kann insbesondere ein Erfassen und/oder Auslesen eines computerlesbaren Datenspeichers und/oder ein Empfangen aus einer Datenspeichereinheit, beispielsweise einer Datenbank, umfassen. Ferner können die medizinischen Bilddaten von dem medizinischen Bildgebungsgerät zur Aufnahme der medizinischen Bilddaten bereitgestellt werden. Die medizinischen Bilddaten können insbesondere alle Eigenschaften und Merkmale aufweisen, die in Bezug zur Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts beschrieben wurden und umgekehrt.
Vorteilhafterweise kann der vordefinierte Abschnitt des medizinischen Objekts in den medizinischen Bilddaten identifiziert und/oder lokalisiert werden. Ferner kann die Positionierung und/oder die Positionierungsänderung des vordefinierten Abschnitts anhand der medizinischen Bilddaten zeitaufgelöst bestimmt werden. Hierfür kann der vordefinierte Abschnitt in den medizinischen Bilddaten segmentiert werden. Ferner kann die Positionierung und/oder Positionierungsänderung des vordefinierten Abschnitts bezüglich einer Referenzabbildung aus den medizinischen Bilddaten und/oder absolut, insbesondere bezüglich des Patientenkoordinatensystems, bestimmt werden. Hierfür kann ein Koordinatensystem des medizinischen Bildgebungsgeräts, insbesondere der medizinischen Bilddaten, mit dem Patientenkoordinatensystem und/oder bezüglich der Bewegungsvorrichtung registriert sein. Ferner kann die Positionierungsinformation in Schritt b) basierend auf der in den medizinischen Bilddaten zeitaufgelöst abgebildeten Positionierung und/oder Positionierungsänderung des vordefinierten Abschnitts bestimmt werden.
Die vorgeschlagene Ausführungsform ermöglicht vorteilhaft eine präzise Bestimmung der Positionierungsinformation des vordefinierten Abschnitts, insbesondere unabhängig von der Steuerungsvorgabe.
Die Erfindung betrifft in einem vierten Aspekt ein, insbesondere computerimplementiertes, Verfahren zum Bereitstellen einer trainierten Funktion. Dabei werden in einem ersten Schritt t1) Trainingssteuerungsvorgaben von einer Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts empfangen. Ferner wird in einem zweiten Schritt t2) jeweils eine Vergleichspositionierungsinformation zu jeder der Trainingssteuerungsvorgaben zu einem vordefinierten Abschnitt des medizinischen Objekts empfangen. In einem dritten Schritt t3) werden Trainingspositionierungsinformationen durch Anwenden der trainierten Funktion auf die Trainingssteuerungsvorgaben bestimmt. In einem vierten Schritt t4) wird zumindest ein Parameter der trainierten Funktion basierend auf einem Vergleich der Trainingspositionierungsinformation mit den Vergleichspositionierungsinformationen angepasst. Ferner wird die trainierte Funktion in einem fünften Schritt t5) bereitgestellt.
Das Empfangen der Trainingssteuerungsvorgaben in Schritt t1) und/oder das Empfangen der Vergleichspositionierungsinformationen in Schritt t2) kann insbesondere ein Erfassen und/oder Auslesen eines computerlesbaren Datenspeichers und/oder ein Empfangen aus einer Datenspeichereinheit, beispielsweise einer Datenbank, umfassen. Ferner kann die Trainingssteuerungsvorgabe von einer Eingabeeinheit zum Erfassen einer Eingabe eines Bedienpersonals und/oder einer vorgeschlagenen Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts bereitgestellt werden. Zudem kann die Vergleichspositionierungsinformation von einer Erfassungseinheit, insbesondere einem medizinischen Bildgebungsgerät, zur Erfassung einer Positionierung und/oder Positionierungsänderung des vordefinierten Abschnitts des medizinischen Objekts, bereitgestellt werden.
Die Trainingssteuerungsvorgaben können insbesondere alle Eigenschaften der Steuerungsvorgabe aufweisen, die in Bezug zur Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts und/oder in Bezug zum Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe beschrieben wurden und umgekehrt. Ferner kann die Vergleichspositionierungsinformation alle Eigenschaften der Positionierungsinformation aufweisen, die in Bezug zur Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts und/oder in Bezug zum Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe beschrieben wurden und umgekehrt. Des Weiteren können die Trainingssteuerungsvorgaben und/oder die Vergleichspositionierungsinformationen simuliert werden.
Vorteilhafterweise können im Schritt t1) mehrere, insbesondere verschiedene, Trainingssteuerungsvorgaben zu wenigstens einem, insbesondere verschiedenen, Untersuchungsobjekten empfangen werden. Ferner kann im Schritt t2) jeweils eine Vergleichspositionierungsinformation zu jeder der Trainingssteuerungsvorgaben empfangen werden. Dabei können die Vergleichspositionierungsinformationen jeweils eine Information zu einer räumlichen Positionierung und/oder Positionierungsänderung des vordefinierten Abschnitts aufweisen, wobei vor Beginn des Verfahrens ein, insbesondere simuliertes, Positionieren des vordefinierten Abschnitts mittels der Bewegungsvorrichtung basierend auf der jeweiligen Trainingssteuerungsvorgabe stattgefunden hat. Vorteilhafterweise können die Vergleichspositionierungsinformationen jeweils eine tatsächliche Positionierung des vordefinierten Abschnitts beschreiben.
Im Schritt t3) können Trainingspositionierungsinformation durch Anwenden der trainierten Funktion auf die Trainingssteuerungsvorgaben bestimmt werden. Mit anderen Worten können die Trainingssteuerungsvorgaben die Eingabedaten der trainierten Funktion und die Trainingspositionierungsinformationen die Ausgabedaten der trainierten Funktion bilden. Die Eingabedaten der trainierten Funktion können zudem auf dem Materialparameter und/oder dem Betriebsparameter des medizinischen Objekts und/oder dem physiologischen Parameter des Untersuchungsobjekts basieren, welche in Bezug zum Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe beschrieben wurden. Ferner können die Eingabedaten der trainierten Funktion auf einem Datensatz, insbesondere einem Zentrallinienmodell, des Untersuchungsobjekts und/oder den medizinischen Bilddaten basieren, welche in Bezug zum Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe beschrieben wurden.
In Schritt t4) kann der zumindest eine Parameter der trainierten Funktion basierend auf dem Vergleich der Trainingspositionierungsinformationen mit den Vergleichspositionierungsinformationen angepasst werden. Dabei kann der Vergleich beispielsweise ein Bestimmen einer Längendifferenz und/oder Winkeldifferenz zwischen jeweils anhand der Trainingssteuerungsvorgabe miteinander korrespondierenden Trainingspositionierungsinformationen und Vergleichspositionierungsinformationen umfassen. Vorteilhafterweise kann der zumindest eine Parameter derart angepasst werden, das eine Abweichung zwischen den Vergleichspositionierungsinformationen und Trainingspositionierungsinformationen minimiert wird.
Das Bereitstellen der trainierten Funktion in Schritt t5) kann insbesondere ein Speichern auf einem computerlesbaren Speichermedium und/oder ein Übertragen an eine Bereitstellungseinheit, insbesondere an eine vorgeschlagene Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts, umfassen.
Vorteilhafterweise kann mit dem vorgeschlagenen Verfahren eine trainierte Funktion bereitgestellt werden, die in einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Positionieren des medizinischen Objekts und/oder des Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe verwendet werden kann.
Die Erfindung kann ferner eine Bereitstellungseinheit betreffen, welche eine Recheneinheit, Speichereinheit und eine Schnittstelle aufweist. Dabei kann die Bereitstellungseinheit zum Ausführen einer Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe ausgebildet sein, indem die Komponenten der Bereitstellungseinheit zum Ausführen der einzelnen Verfahrensschritte ausgebildet sind. Insbesondere kann die Schnittstelle zum Ausführen der Schritte a), insbesondere der weiteren Teilschritte a.1) bis a.3), b), insbesondere des weiteren Teilschritts b.0), und/oder e) ausgebildet sein. Ferner kann die Recheneinheit und/oder die Speichereinheit zum Ausführen der übrigen Schritte ausgebildet sein.
Die Vorteile der vorgeschlagenen Bereitstellungseinheit entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen können ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände übertragen werden und umgekehrt.
Die Erfindung kann ferner eine Trainingseinheit betreffen, welche eine Trainingsrecheneinheit, eine Trainingsspeichereinheit und eine Trainingsschnittstelle aufweist. Dabei kann die Trainingseinheit zum Ausführen einer Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion ausgebildet sein, indem die Komponenten der Trainingseinheit zum Ausführen der einzelnen Verfahrensschritte ausgebildet sind. Insbesondere kann die Trainingsschnittstelle zum Ausführen der Schritte t1), t2) und/oder t5) ausgebildet sein. Ferner können die Trainingsrecheneinheit und/oder die Trainingsspeichereinheit zum Ausführen der Schritte t3) und t4) ausgebildet sein.
Die Vorteile der vorgeschlagenen Trainingseinheit entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen können ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände übertragen werden und umgekehrt.
Die Erfindung betrifft in einem fünften Aspekt ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer Bereitstellungseinheit ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des computerimplementierten Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe und/oder eines seiner Aspekte auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Bereitstellungseinheit ausgeführt werden; und/oder welches direkt in einen Trainingsspeicher einer Trainingseinheit ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion und/oder eines seiner Aspekte auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Trainingseinheit ausgeführt werden.
Die Erfindung kann ferner ein computerlesbares Speichermedium betreffen, auf welchem von einer Bereitstellungseinheit lesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte des Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe und/oder eines seiner Aspekte auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Bereitstellungseinheit ausgeführt werden; und/oder auf welchem von einer Trainingseinheit lesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte des Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion und/oder eines seiner Aspekte auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Trainingseinheit ausgeführt werden.
Die Erfindung kann ferner ein Computerprogramm oder computerlesbares Speichermedium umfassend eine trainierte Funktion bereitgestellt durch ein vorgeschlagenes computerimplementiertes Verfahren oder eines seiner Aspekte betreffen.
Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher verwendete Bereitstellungseinheiten und/oder Trainingseinheiten auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße 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.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. In unterschiedlichen Figuren werden für gleiche Merkmale die gleichen Bezugszeichen verwendet. Es zeigen:

1 und 2 schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen einer vorgeschlagenen Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts und eines vorgeschlagenen Systems,
3 eine schematische Darstellung einer Bewegungsvorrichtung,
4 eine schematische Darstellung des Positionierens des vordefinierten Abschnitts,
5 bis 10 schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe,
11 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion,
12 eine schematische Darstellung einer Bereitstellungseinheit,
13 eine schematische Darstellung einer Trainingseinheit.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer vorgeschlagenen Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts und eines vorgeschlagenen Systems. Dabei kann die Vorrichtung eine Bewegungsvorrichtung CR zur robotischen Bewegung des medizinischen Objekts MD aufweisen. Die Bewegungsvorrichtung CR kann beispielsweise als Katheterroboter, insbesondere zur Fernmanipulation des medizinischen Objekts MD, ausgebildet sein. Das medizinische Objekt MD kann als, insbesondere langgestrecktes, chirurgisches Instrument und/oder diagnostisches Instrument ausgebildet sein. Insbesondere kann das medizinische Objekt MD biegsam und/oder mechanisch verformbar sein. Das medizinische Objekt MD kann beispielsweise als Katheter und/oder Endoskop und/oder Führungsdraht ausgebildet sein. Vorteilhafterweise kann das medizinische Objekt MD über eine Einführschleuse an einem Eintrittspunkt in ein auf der Patientenlagerungsvorrichtung 32 angeordnetes Untersuchungsobjekt 31 eingeführt sein, insbesondere in ein Hohlorgan des Untersuchungsobjekts 31. Dabei kann die Patientenlagerungsvorrichtung 32 zumindest teilweise beweglich sein. Hierfür kann die Patientenlagerungsvorrichtung 32 vorteilhafterweise eine Bewegungsvorrichtung BV aufweisen, welche Bewegungsvorrichtung BV mittels eines Signals 28 von der Bereitstellungseinheit 22 steuerbar ist.
Ferner kann das medizinische Objekt MD einen vordefinierten Abschnitt VD aufweisen. Dabei kann der vordefinierte Abschnitt VD beispielsweise eine Spitze und/oder einen Abschnitt aufweisend eine Markerstruktur an dem medizinischen Objekt MD beschreiben. Der vordefinierte Abschnitt VD des medizinischen Objekts MD kann vorteilhafterweise zumindest teilweise in dem Untersuchungsobjekt, insbesondere dem Hohlorgan, angeordnet sein. Dabei kann das Hohlorgan beispielsweise einen Gefäßabschnitt aufweisen, in dem der vordefinierte Abschnitt VD zumindest teilweise angeordnet ist.
Ferner kann die Bewegungsvorrichtung CR mittels eines Befestigungselements 71, beispielsweise einem Stativ und/oder Roboterarm, an der Patientenlagerungsvorrichtung 32, insbesondere bewegbar, befestigt sein. Vorteilhafterweise kann die Bewegungsvorrichtung CR dazu ausgebildet sein, das darin angeordnete medizinische Objekt MD zumindest entlang einer Längserstreckungsrichtung des medizinischen Objekts MD translatorisch zu bewegen. Ferner kann die Bewegungsvorrichtung CR dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt MD um die Längserstreckungsrichtung herum zu rotieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Bewegungsvorrichtung CR zum Steuern einer Bewegung zumindest eines Teils des medizinischen Objekts MD, beispielsweise einem distalen Abschnitt und/oder einer Spitze des medizinischen Objekts MD, ausgebildet sein. Des Weiteren kann die Bewegungsvorrichtung CR dazu ausgebildet sein, den vordefinierten Abschnitt VD des medizinischen Objekts MD definiert zu verformen, beispielsweise über einen Seilzug innerhalb des medizinischen Objekts MD.
Die Vorrichtung kann ferner eine Bereitstellungseinheit 22 aufweisen. Dabei kann die Vorrichtung, insbesondere die Bereitstellungseinheit 22, zum Empfangen einer Steuerungsvorgabe ausgebildet sein. Das Empfangen der Steuerungsvorgabe kann insbesondere ein Erfassen und/oder Auslesen eines computerlesbaren Datenspeichers und/oder ein Empfangen aus einer Datenspeichereinheit, beispielsweise einer Datenbank, umfassen. Ferner kann die Steuerungsvorgabe von einer Eingabeeinheit 42 zum Erfassen einer Eingabe eines Bedienpersonals bereitgestellt werden. Die Eingabeeinheit 42 kann beispielsweise eine Tastatur und/oder ein Zeigegerät, insbesondere eine Computermaus, umfassen. Ferner kann die Vorrichtung eine Darstellungseinheit 41 umfassen, beispielsweise einen Monitor und/oder ein Display. Dabei kann die Eingabeeinheit 42 vorzugsweise zumindest teilweise in die Darstellungseinheit 41 integriert sein, beispielsweise bei einem kapazitiven und/oder resistiven Eingabedisplay.
Die Steuerungsvorgabe kann zumindest einen Befehl für eine, insbesondere schrittweise, Steuerung der Bewegungsvorrichtung CR umfassen. Insbesondere kann die Steuerungsvorgabe zumindest einen Befehl, insbesondere eine zeitliche Abfolge von Befehlen, zur Vorgabe einer, insbesondere gleichzeitigen, Translation und/oder Rotation des medizinischen Objekts MD, insbesondere des vordefinierten Abschnitts VD, mittels der Bewegungsvorrichtung CR umfassen. Vorteilhafterweise kann die Bereitstellungseinheit 22 dazu ausgebildet sein, die Steuerungsvorgabe zu übersetzen und die Bewegungsvorrichtung CR basierend darauf zu steuern. Zudem kann die Bewegungsvorrichtung CR ausgebildet sein, das medizinische Objekt MD basierend auf der Steuerungsvorgabe zu positionieren, insbesondere translatorisch und/oder rotatorisch zu bewegen.
Die Vorrichtung, insbesondere die Bereitstellungseinheit 22, kann ferner zum Empfangen einer Positionierungsinformation zum vordefinierten Abschnitt VD ausgebildet sein. Die Positionierungsinformation kann vorteilhafterweise eine Information zu einer, insbesondere momentanen, räumlichen Position und/oder Ausrichtung und/oder Pose des vordefinierten Abschnitts VD in dem Untersuchungsobjekt 31 umfassen.
Dabei zeigt 1 eine Ausführungsform des vorgeschlagenen Systems umfassend eine vorgeschlagene Vorrichtung und eine Erfassungseinheit SEN, wobei die Erfassungseinheit zum Erfassen der Positionierung und/oder einer Positionierungsänderung des vordefinierten Abschnitts VD in dem Untersuchungsobjekt 31 ausgebildet ist. Ferner kann die Erfassungseinheit SEN dazu ausgebildet sein, die Positionierungsinformation basierend auf der erfassten Positionierung und/oder Positionierungsänderung zu bestimmen und an die Vorrichtung, insbesondere die Bereitstellungseinheit 22, bereitzustellen, beispielsweise mittels eines Signals 35. Die Erfassungseinheit SEN kann vorteilhafterweise einen Sensor, beispielsweise einen elektromagnetischen und/oder optischen und/oder akustischen, insbesondere ultraschallbasierten, und/oder gyroskopischen Sensor, umfassen, der dazu ausgebildet ist, den vordefinierten Abschnitt VD zu detektieren. Die Erfassungseinheit SEN kann insbesondere in und/oder an dem medizinischen Objekt MD, insbesondere dem vordefinierten Abschnitt VD, angeordnet sein. Beispielsweise kann die Erfassungseinheit SEN zumindest teilweise in das medizinische Objekt MD, insbesondere den vordefinierten Abschnitt VD, integriert angeordnet sein.
Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Positionierungsinformation durch Anwenden einer trainierten Funktion auf die Steuerungsvorgabe zu bestimmen, wobei zumindest ein Parameter der trainierten Funktion (TF) auf einem Vergleich einer Trainingspositionierungsinformation (TPI) mit einer Vergleichspositionierungsinformation (VPI) basiert.
Die Vorrichtung, insbesondere die Bereitstellungseinheit 22, kann ferner dazu ausgebildet sein, ein Abweichungsmaß zu bestimmen, wobei das Abweichungsmaß eine Abweichung zwischen der Steuerungsvorgabe und der Positionierungsinformation beschreibt. Ferner kann die Vorrichtung, insbesondere die Bereitstellungseinheit 22, zum Bestimmen einer Korrekturvorgabe zur Minimierung der Abweichung basierend auf dem Abweichungsmaß ausgebildet sein. Die Bewegungsvorrichtung CR kann ferner dazu ausgebildet sein, den vordefinierten Abschnitt VD basierend auf der Korrekturvorgabe zu repositionieren.
Dabei kann durch die Eingabe des Bedienpersonals an der Eingabeeinheit 42 eine, insbesondere ergänzende, Steuerung der Vorrichtung, insbesondere der Bewegungsvorrichtung CR, und/oder des Systems und/oder der Patientenlagerungsvorrichtung 32 ermöglicht werden. Hierfür kann das Eingabeelement 42 beispielsweise ein Signal 26 an die Bereitstellungseinheit 22 senden.
Ferner kann die Darstellungseinheit 41 dazu ausgebildet sein, Informationen und/oder graphische Darstellungen von Informationen der Vorrichtung, insbesondere der Bewegungsvorrichtung CR, und/oder des Systems, beispielsweise die Steuerungsvorgabe und/oder die Positionierungsinformation und/oder das Abweichungsmaß und/oder die Korrekturvorgabe, anzuzeigen. Hierfür kann die Bereitstellungseinheit 22 beispielsweise ein Signal 25 an die Darstellungseinheit 41 senden.
2 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des vorgeschlagenen Systems, wobei die Erfassungseinheit SEN ein medizinisches Bildgebungsgerät, beispielsweise ein medizinisches C-Bogen-Röntgengerät 37, umfassen kann. Das medizinische C-Bogen-Röntgengerät 37 kann zur Aufnahme von medizinischen Bilddaten des Untersuchungsobjekts 31 ausgebildet sein.
Das medizinische Bildgebungsgerät in der beispielhaften Ausbildung als medizinisches C-Bogen-Röntgengerät 37 kann einen Detektor 34, insbesondere einen Röntgendetektor, und eine Röntgenquelle 33 aufweisen. Zur Aufnahme der Bilddaten, kann der Arm 38 des medizinischen C-Bogen-Röntgengeräts 37 beweglich um ein oder mehrere Achsen herum gelagert sein. Ferner kann das medizinische C-Bogen-Röntgengerät 37 eine Bewegungsvorrichtung 39 umfassen, welche eine Bewegung des medizinischen C-Bogen-Röntgengeräts 37 im Raum ermöglicht. Der Detektor 34 und die Röntgenquelle 34 können in definierter Anordnung beweglich an einem gemeinsamen C-Arm 38 befestigt sein.
Die Bereitstellungseinheit 22 kann zudem dazu ausgebildet sein, eine Positionierung des medizinischen C-Bogen-Röntgengeräts 37 relativ zum Untersuchungsobjekt 31 derart zu steuern, dass der vordefinierte Abschnitt VD des medizinischen Objekts MD in den mittels des medizinischen C-Bogen-Röntgengeräts 37 aufgenommenen medizinischen Bilddaten abgebildet ist. Das Positionieren des medizinischen C-Bogen-Röntgengeräts 37 relativ zum Untersuchungsobjekt 31 kann beispielsweise ein Positionieren der definierten Anordnung von Röntgenquelle 33 und Detektor 34, insbesondere des C-Arms 38, um ein oder mehrere Raumachsen umfassen. Ferner kann das medizinische C-Bogen-Röntgengerät 37 eine Bewegungsvorrichtung 39 umfassen, beispielsweise ein Radsystem und/oder Schienensystem und/oder einen Roboterarm, welche eine Bewegung des medizinischen C-Bogen-Röntgengeräts 37 im Raum ermöglicht.
Zur Aufnahme der medizinischen Bilddaten des Untersuchungsobjekts 31 kann die Bereitstellungseinheit 22 ein Signal 24 an die Röntgenquelle 33 senden. Daraufhin kann die Röntgenquelle 33 ein Röntgenstrahlenbündel, insbesondere einen Kegelstrahl und/oder Fächerstrahl und/oder Parallelstrahl, aussenden. Beim Auftreffen des Röntgenstrahlenbündels, nach einer Wechselwirkung mit dem abzubildenden Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjekts 31, auf einer Oberfläche des Detektors 34, kann der Detektor 34 ein Signal 21 an die Bereitstellungseinheit 22 senden. Die Bereitstellungseinheit 22 kann beispielsweise anhand des Signals 21 die medizinischen Bilddaten empfangen.
Vorteilhafterweise kann der vordefinierte Abschnitts VD zeitaufgelöst in den medizinischen Bilddaten abgebildet sein. Dabei kann die Erfassungseinheit SEN, insbesondere das medizinische C-Bogen-Röntgengerät 37, dazu ausgebildet sein, die Positionierung und/oder Positionierungsänderung des vordefinierten Abschnitts VD anhand der medizinischen Bilddaten zu erfassen. Die Darstellungseinheit 41 kann ferner zum Anzeigen einer graphischen Darstellung der medizinischen Bilddaten ausgebildet sein.
3 zeigt eine schematische Darstellung der Bewegungsvorrichtung CR zur robotischen Bewegung des medizinischen Objekts MD. Vorteilhafterweise kann die Bewegungsvorrichtung CR ein, insbesondere bewegbares und/oder verfahrbares, Befestigungselement 71 aufweisen. Ferner kann die Bewegungsvorrichtung CR ein Kassettenelement 74 aufweisen, welches zur Aufnahme zumindest eines Teils des medizinischen Objekts MD ausgebildet ist. Ferner kann die Bewegungsvorrichtung CR ein Bewegungselement 72 aufweisen, welches an dem Befestigungselement 71, beispielsweise einem Stativ und/oder Roboterarm, befestigt ist. Zudem kann das Befestigungselement 71 dazu ausgebildet sein, das Bewegungselement 72 an der Patientenlagerungsvorrichtung 32, insbesondere bewegbar, zu befestigen. Ferner kann das Bewegungselement 72 vorteilhafterweise zumindest ein, beispielsweise drei, Aktuatorelement 73 aufweisen, beispielsweise einen Elektromotor, wobei die Bereitstellungseinheit 22 zum Steuern des zumindest einen Aktuatorelements 73 ausgebildet ist. Vorteilhafterweise kann das Kassettenelement 74, insbesondere mechanisch und/oder elektromagnetisch und/oder pneumatisch, an das Bewegungselement 72, insbesondere das zumindest eine Aktuatorelement 73, koppelbar sein. Dabei kann das Kassettenelement 74 ferner zumindest ein Übertragungselement 75 aufweisen, welches durch die Kopplung zwischen dem Kassettenelement 74 und dem Bewegungselement 72, insbesondere dem zumindest einen Aktuatorelement 73, bewegbar ist. Insbesondere kann das zumindest eine Übertragungselement 75 an das zumindest eine Aktuatorelement 73 bewegungsgekoppelt sein. Ferner kann das Übertragungselement 75 dazu ausgebildet sein, eine Bewegung des Aktuatorelements 73 auf das medizinische Objekt MD derart zu übertragen, dass das medizinische Objekt MD entlang einer Längserstreckungsrichtung des medizinischen Objekts MD bewegt wird und/oder dass das medizinische Objekt MD um die Längserstreckungsrichtung herum rotiert wird. Das zumindest eine Übertragungselement 75 kann beispielsweise eine Rolle und/oder Walze und/oder Blende und/oder Scherplatte aufweisen.
Vorteilhafterweise kann das Bewegungselement 72 mehrere, insbesondere unabhängig steuerbare, Aktuatorelemente 73 aufweisen. Ferner kann das Kassettenelement 74 mehrere Übertragungselemente 75, insbesondere zu jedem der Aktuatorelemente 73 wenigstens ein bewegungsgekoppeltes Übertragungselement 75, aufweisen. Hierdurch kann eine, insbesondere unabhängige und/oder gleichzeitige, Bewegung des medizinischen Objekts MD entlang verschiedener Bewegungsfreiheitsgrade ermöglicht werden.
Ferner kann die Bewegungsvorrichtung CR, insbesondere das zumindest eine Aktuatorelement 73, mittels des Signals 35 von der Bereitstellungseinheit 22 steuerbar sein. Hierdurch kann die Bewegung des medizinischen Objekts MD von der Bereitstellungseinheit 22, insbesondere mittelbar, gesteuert werden. Zudem kann eine Ausrichtung und/oder Position der Bewegungsvorrichtung CR relativ zum Untersuchungsobjekt 31 durch eine Bewegung des Befestigungselements 71 anpassbar sein. Die Bewegungsvorrichtung CR ist vorteilhafterweise zum Empfangen der Steuerungsvorgabe ausgebildet.
Des Weiteren kann die Bewegungsvorrichtung CR vorteilhafterweise eine Sensoreinheit 77 aufweisen, die zur Erfassung einer Relativbewegung des medizinischen Objekts MD relativ zur Bewegungsvorrichtung CR ausgebildet ist. Dabei kann die Sensoreinheit 77 insbesondere einen Encoder, beispielsweise einen Radencoder und/oder einen Walzenencoder, und/oder einen optischen Sensor, beispielsweise ein Barcodescanner und/oder ein Laserscanner und/oder eine Kamera, und/oder einen elektromagnetischen Sensor aufweisen. Beispielsweise kann die Sensoreinheit 77 in das Bewegungselement 72, insbesondere das zumindest eine Aktuatorelement 73, und/oder das Kassettenelement 74, insbesondere das zumindest eine Übertragungselement 75, zumindest teilweise integriert angeordnet sein. Die Sensoreinheit 77 kann insbesondere zur Erfassung der Relativbewegung des medizinischen Objekts MD durch eine Erfassung des medizinischen Objekts MD relativ zur Bewegungsvorrichtung CR ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensoreinheit 77 zur Erfassung einer Bewegung und/oder Lageänderung von Komponenten der Bewegungsvorrichtung CR ausgebildet sein, welche Komponenten mit dem medizinischen Objekt MD bewegungsgekoppelt sind, beispielsweise das zumindest eine Aktuatorelement 73 und/oder das zumindest eine Übertragungselement 74.
4 zeigt eine schematische Darstellung des Positionierens des vordefinierten Abschnitts VD in einem Hohlorgan HO, insbesondere einem Gefäßabschnitt, des Untersuchungsobjekts 31. Das Hohlorgan HO kann beispielsweise einen Gefäßabschnitt aufweisen, in welchem der vordefinierte Abschnitt VD angeordnet ist. Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, das Abweichungsmaß in Abhängigkeit einer Bewegungsrichtung FW, BW zu bestimmen, entlang welcher die Bewegungsvorrichtung CR ausgebildet ist, den vordefinierten Abschnitt VD zu positionieren. Zudem kann die Vorrichtung, insbesondere die Bereitstellungseinheit 22, zum Empfangen eines Datensatzes aufweisend eine Abbildung und/oder ein Modell, insbesondere ein Zentrallinienmodell, des Untersuchungsobjekts, insbesondere des Hohlorgans HO, ausgebildet sein. Dabei kann der Datensatz das Untersuchungsobjekt 31, insbesondere präoperativ und/oder intraoperativ, abbilden. Die Vorrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, das Abweichungsmaß zusätzlich basierend auf dem Datensatz, insbesondere in Bezug auf das Zentrallinienmodell zu bestimmen.
Das Zentrallinienmodell kann zumindest eine Zentrallinie CL aufweisen, welche Zentrallinie CL den räumlichen Verlauf des Hohlorgans HO, insbesondere zumindest eines Gefäßabschnitts des Untersuchungsobjekts 31, räumlich, insbesondere zweidimensional und/oder dreidimensional, beschreibt. Sofern der Datensatz, insbesondere das Zentrallinienmodell, den räumlichen Verlauf des Hohlorgans HO zweidimensional beschreibt, insbesondere abbildet, kann die Vorrichtung vorteilhafterweise dazu ausgebildet sein, eine Tiefeninformation durch Anwenden eines Algorithmus zur Abschätzung der Tiefeninformation auf den Datensatz zu ermitteln und zu ergänzen. Die zumindest eine Zentrallinie CL kann dabei eine Mittenlinie des Hohlorgans HO sein, welche entlang einer Längserstreckungsrichtung des Hohlorgans HO jeweils durch den Mittelpunkt der Querschnittsfläche des Hohlorgans HO verläuft. Insbesondere kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die initiale Positionierung IP des vordefinierten Abschnitts VD und/oder den räumlichen Verlauf des medizinischen Objekts MD basierend auf der Steuerungsvorgabe in dem Zentrallinienmodell zu bestimmen, insbesondere zu simulieren.
Dabei kann ein räumlicher Verlauf der zumindest einen Zentrallinie CL von einem Eintrittspunkt EP des medizinischen Objekts MD in das Untersuchungsobjekt 31 bis hin zu einer räumlichen Zielpositionierung TP des vordefinierten Abschnitts VD eine mittlere Distanz des medizinischen Objekts MD beschreiben, insbesondere wenn das medizinische Objekt MD entlang der zumindest einen Zentrallinie CL angeordnet wäre. Beim Positionieren des vordefinierten Abschnitts VD entlang einer der Bewegungsvorrichtung CR abgewandten, insbesondere translatorischen, Bewegungsrichtung FW kann es durch die Mäandrierung und/oder Spiralbildung des medizinischen Objekts MD.FW im Hohlorgan HO zu einer Verlängerung der Distanz von dem Eintrittspunkt EP bis hin zur Zielpositionierung TP gegenüber der mittleren Distanz kommen. Der vordefinierte Abschnitt VD.FW kann hierbei die initiale Positionierung IP aufweisen. Ferner kann es beim Positionieren des vordefinierten Abschnitts VD entlang einer der Bewegungsvorrichtung CR zugewandten, insbesondere translatorischen, Bewegungsrichtung BW zu einer Verkürzung, insbesondere Abkürzung, der Distanz von dem Eintrittspunkt EP bis hin zur Zielpositionierung TP gegenüber der mittleren Distanz kommen. Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Abweichung, insbesondere das Abweichungsmaß, in Bezug auf das Zentrallinienmodell, insbesondere die mittlere Distanz, zu bestimmen. Dabei kann die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet sein, die Verkürzung und/oder Verlängerung der der Distanz von dem Eintrittspunkt EP bis hin zur Zielpositionierung TP gegenüber der mittleren Distanz durch, insbesondere abschnittsweise, Bestimmung einer räumlichen Abweichung zwischen dem räumlichen Verlauf des medizinischen Objekts MD.FW, MF.BW und dem Zentrallinienmodell zu bestimmen, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur zumindest einen Zentrallinie CL. Dabei kann die räumliche Abweichung zwischen dem räumlichen Verlauf des medizinischen Objekts MD.FW, MD.BW und dem Zentrallinienmodell durch die räumliche Ausdehnung des Hohlorgans HO, insbesondere einen Durchmesser und/oder eine Querschnittsfläche, begrenzt sein. Die Vorrichtung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, das Abweichungsmaß basierend auf der Steuerungsvorgabe und dem Zentrallinienmodell, insbesondere in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung FW, BW zum Positionieren des vordefinierten Abschnitts VD, zu ermitteln. Insbesondere kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, ein Verhältnis zwischen dem verlängerten MD.FW und dem verkürzten räumlichen Verlauf des medizinischen Objekts MD.BW, insbesondere eine Längendifferenz und/oder Winkeldifferenz, im Untersuchungsobjekt 31 basierend auf der Steuerungsvorgabe und dem Zentrallinienmodell zu ermitteln, insbesondere zu simulieren.
Des Weiteren kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, das Zentrallinienmodell, insbesondere die zumindest eine Zentrallinie CL, basierend auf einem Vergleich und/oder einem Mitteln des verlängerten MD.FW und des verkürzten räumlichen Verlaufs des medizinischen Objekts MD.BW im Untersuchungsobjekt zusätzlich basierend auf der Positionierungsinformation zu bestimmen, insbesondere zu verifizieren. Analog dazu kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein das Verhältnis zwischen dem verlängerten MD.FW und dem verkürzten räumlichen Verlauf des medizinischen Objekts MD.BW, insbesondere die Längendifferenz und/oder Winkeldifferenz, im Untersuchungsobjekt 31 zusätzlich basierend auf der Positionierungsinformation zu verifizieren. Hierdurch kann vorteilhafterweise eine Güte der Bestimmung des Abweichungsmaßes verbessert werden.
Die Bewegungsvorrichtung CR kann ferner dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt MD zum Positionieren des vordefinierten Abschnitts VD in einer initialen Positionierung IP des vordefinierten Abschnitts VD entlang einer ersten Bewegungsrichtung FW basierend auf der Steuerungsvorgabe zu bewegen. Ferner kann die Bewegungsvorrichtung CR dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt MD basierend auf einer weiteren Steuerungsvorgabe derart entgegen BW der ersten Bewegungsrichtung zu bewegen, dass der vordefinierte Abschnitt VD.BW beginnt seine initiale Positionierung IP zu verlassen. Dabei kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, das Abweichungsmaß zusätzlich basierend auf einem Vergleich der Steuerungsvorgabe mit der weiteren Steuerungsvorgabe zu bestimmen.
Des Weiteren kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, das Abweichungsmaß und die Korrekturvorgabe für verschiedene initiale Positionierungen IP des vordefinierten Abschnitts im Untersuchungsobjekt 31, insbesondere im Hohlorgan HO, zu bestimmen. Zudem kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Korrekturvorgabe für zumindest eine weitere Positionierung des vordefinierten Abschnitts VD, insbesondere die Zielpositionierung TP, im Untersuchungsobjekt durch Interpolation und/oder Extrapolation der bisher bestimmten Korrekturvorgaben zu bestimmen.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe PROV-CC. Dabei kann in einem ersten Schritt a) die Steuerungsvorgabe SC von einer vorgeschlagenen Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts MD empfangen werden REC-SC. Dabei hat vorteilhafterweise vor Beginn des Verfahrens ein Positionieren des vordefinierten Abschnitts VD mittels der Bewegungsvorrichtung CR basierend auf der Steuerungsvorgabe SC stattgefunden. In einem zweiten Schritt b) kann die Positionierungsinformation PI zu dem vordefinierten Abschnitt VD des medizinischen Objekts MD empfangen werden REC-PI. In einem dritten Schritt c) kann das Abweichungsmaß DIFF bestimmt werden DET-DIFF, wobei das Abweichungsmaß DIFF eine Abweichung zwischen der Steuerungsvorgabe SC und der Positionierungsinformation PI beschreibt. In einem vierten Schritt d) kann die Korrekturvorgabe CC zur Minimierung der Abweichung basierend auf dem Abweichungsmaß DIFF bestimmt werden DET-CC. In einem fünften Schritt e) kann die Korrekturvorgabe CC bereitgestellt werden PROV-CC.
Die Steuerungsvorgabe SC kann insbesondere eine Information zu einer Bewegungsrichtung FW, BW umfassen, wobei vor Beginn des Verfahrens ein Positionieren des vordefinierten Abschnitts VD entlang der Bewegungsrichtung FW, BW mittels der Bewegungsvorrichtung CR stattgefunden hat. Ferner kann das Abweichungsmaß CC in Schritt c) vorzugsweise in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung FW, BW bestimmt werden DET-CC.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe PROV-CC. Dabei kann in einem Schritt a.2) ein Datensatz DS aufweisend eine Abbildung und/oder ein Modell des Untersuchungsobjekts 31 empfangen werden REC-DS. Ferner kann das Abweichungsmaß im Schritt c), insbesondere zusätzlich, basierend auf dem Datensatz DS und der Positionierungsinformation PI bestimmt werden.
Vorteilhafterweise kann der Datensatz DS ein Zentrallinienmodell eines Gefäßabschnitts des Untersuchungsobjekts 31 aufweisen, wobei der vordefinierte Abschnitt VD in dem Gefäßabschnitt angeordnet ist. Ferner kann das Abweichungsmaß DIFF in Schritt c) in Bezug auf das Zentrallinienmodell bestimmt werden DET-DIFF. Dabei kann der Datensatz DS das Untersuchungsobjekt 31, insbesondere präoperativ und/oder intraoperativ, abbilden.
7 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe PROV-CC. Dabei kann in einem weiteren Schritt a.3) eine weitere Steuerungsvorgabe SC2 von der vorgeschlagenen Vorrichtung empfangen werden. Vorteilhafterweise hat vor Beginn des Verfahrens eine Bewegung des medizinischen Objekts MD mittels der Bewegungsvorrichtung CR zum Positionieren des vordefinierten Abschnitts VD in der initialen Positionierung IP entlang einer ersten Bewegungsrichtung FW basierend auf der Steuerungsvorgabe SC stattgefunden. Zudem hat vor Beginn des Verfahrens vorteilhafterweise eine Bewegung des medizinischen Objekts MD mittels der Bewegungsvorrichtung CR basierend auf der weiteren Steuerungsvorgabe SC2 derart entgegen BW der ersten Bewegungsrichtung stattgefunden, dass der vordefinierte Abschnitt VD eine Abweichung gegenüber seiner initialen Positionierung IP aufweist. Dabei kann das Abweichungsmaß DIFF in Schritt c) vorzugsweise basierend auf einem Vergleich COMP-SC-SC2 der Steuerungsvorgabe SC mit der weiteren Steuerungsvorgabe SC2 bestimmt werden DET-CC.
8 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe PROV-CC. Dabei können in Schritt a) mehrere Steuerungsvorgaben SC.iter zu verschiedenen initialen Positionierungen IP.iter des vordefinierten Abschnitts VD im Untersuchungsobjekt 31 empfangen werden REC-SC. Ferner können im Schritt a.3) mehrere weitere Steuerungsvorgaben SC2.iter zu den initialen Positionierungen IP.iter des vordefinierten Abschnitts VD empfangen werden REC-SC2. Vorteilhafterweise können das Abweichungsmaß DIFF.iter und die Korrekturvorgabe CC.iter für die verschiedenen initialen Positionierungen IP.iter im Untersuchungsobjekt bestimmt werden DET-DIFF, DET-CC. Hiernach kann die Korrekturvorgabe CC-TP für zumindest eine weitere mögliche Positionierung, insbesondere die empfangene REC-TP Zielpositionierung TP, des vordefinierten Abschnitts VD im Untersuchungsobjekt durch Interpolation und/oder Extrapolation der bisher bestimmten Korrekturvorgaben CC.ter bestimmt werden CALC-CC.
9 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe PROV-CC. Dabei kann die Positionierungsinformation PI in Schritt b) durch Anwenden einer trainierten Funktion TF auf die Steuerungsvorgabe SC bestimmt werden. Vorteilhafterweise kann zumindest ein Parameter der trainierten Funktion TF auf einem Vergleich einer Trainingspositionierungsinformation mit einer Vergleichspositionierungsinformation basieren.
Die Bewegung des medizinischen Objekts MD kann vorteilhafterweise aus einer Translation T und einer Rotation R zusammengesetzt sein. Dabei kann zwischen einer Angriffsposition der Manipulation zum Bewegen des medizinischen Objekts MD und einem Effektposition der daraus resultierenden Positionierung des vordefinierten Abschnitts VD unterschieden werden. Wenn R(CR) die Rotation und T(CR) die Translation des medizinischen Objekts MD an der Angriffsposition an der Bewegungsvorrichtung CR beschreibt, können R(VD) und T(VD) die daraus resultierende Rotation bzw. Translation des vordefinierten Abschnitts beschreiben. Somit kann die Wirkung einer Bewegung des medizinischen Objekts MD mittels der Bewegungsvorrichtung CR auf die Positionierung des vordefinierten Abschnitts VD beschrieben werden als: $[R (V D), T (V D)] = T F [R (C R), T (C R)]$
wobei die Rotation R(CR) und die Translation T(CR) des medizinischen Objekts MD an der Bewegungsvorrichtung CR durch die Steuerungsvorgabe vorgegeben sind. Ferner kann die Wirkung der Rotation R(CR) und Translation T(CR) des medizinischen Objekts MD mittels der Bewegungsvorrichtung CR auf die Positionierung des vordefinierten Abschnitts VD durch die Positionierungsinformation beschrieben werden. Die in der Positionierungsinformation enthaltene Information zur, insbesondere momentanen, räumlichen Position und Ausrichtung des vordefinierten Abschnitts VD kann vorteilhafterweise durch die Translation T(VD) und Rotation R(VD) des vordefinierten Abschnitts VD beschrieben werden. Das Bestimmen und/oder das Anpassen des zumindest einen Parameters der trainierten Funktion TF kann insbesondere auf einem Paar aus Trainingseingabedaten und zugehörigen Trainingsausgabedaten basieren. Somit kann ein Paar von Trainingsdaten vorteilhafterweise Trainingssteuerungsvorgaben, insbesondere verschiedene Rotationen R(CR) und Translationen T(CR) des medizinischen Objekts MD mittels der Bewegungsvorrichtung CR, und Vergleichspositionierungsinformationen zum vordefinierten Abschnitt, insbesondere die mit den Rotationen R(CR) und Translationen T(CR) des medizinischen Objekts korrespondierenden Rotationen R(VD) und Translationen T(VD) des vordefinierten Abschnitts VD, umfassen. Des Weiteren können die Eingabedaten der trainierten Funktion TF zusätzlich auf dem Materialparameter und/oder dem Betriebsparameter des medizinischen Objekts und/oder dem physiologischen Parameter des Untersuchungsobjekts 31 basieren. Ferner können die Eingabedaten der trainierten Funktion TF auf dem Datensatz DS, insbesondere dem Zentrallinienmodell, des Untersuchungsobjekts 31 und/oder den medizinischen Bilddaten ID basieren.
Zudem kann auch das Inverse TF^-1der trainierten Funktion TF bestimmt werden: $[R (C R), T (C R)] = T F^{- 1} [R (V D), T (V D)]$
10 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe PROV-CC. Dabei können in einem Schritt b.0) medizinische Bilddaten ID des Untersuchungsobjekt von einem medizinischen Bildgebungsgerät, insbesondere dem medizinischen C-Bogen-Röntgengerät 37, empfangen werden REC-ID. Ferner kann der vordefinierte Abschnitt VD vorteilhafterweise zeitaufgelöst in den medizinischen Bilddaten ID abgebildet sein. Dabei kann die Positionierungsinformation in Schritt b) anhand der medizinischen Bilddaten ID bestimmt werden DET-PI.
In 11 ist eine vorteilhafte Ausführungsform eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion PROV-TF schematisch dargestellt. In einem ersten Schritt t1) können Trainingssteuerungsvorgaben TSC von einer vorgeschlagenen Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts MD empfangen werden REC-TSC. In einem zweiten Schritt t2) kann jeweils eine Vergleichspositionierungsinformation VPI zu jeder der Trainingssteuerungsvorgaben TSC zu dem vordefinierten Abschnitt VD des medizinischen Objekts MD empfangen werden REC-VPI. In einem dritten Schritt t3) können Trainingspositionierungsinformationen TPI durch Anwenden der trainierten Funktion TF auf die Trainingssteuerungsvorgaben TSC bestimmt werden. Ferner kann in einem Schritt t4) zumindest ein Parameter der trainierten Funktion TF basierend auf einem Vergleich der Trainingspositionierungsinformation TPI mit den Vergleichspositionierungsinformationen VPI angepasst werden ADJ-TF. Hiernach kann die trainierte Funktion TF im Schritt t5) bereitgestellt werden PROV-TF.
In 12 ist eine vorgeschlagene Bereitstellungseinheit 22 schematisch dargestellt. Dabei kann die Bereitstellungseinheit 22 eine Schnittstelle IF, eine Recheneinheit CU und eine Speichereinheit MU umfassen. Die Bereitstellungseinheit 22 kann dazu ausgebildet sein, ein Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe PROV-CC und seine Aspekte auszuführen, indem die Schnittstelle IF, die Recheneinheit CU und die Speichereinheit CU ausgebildet sind, die entsprechenden Verfahrensschritte auszuführen. Insbesondere kann die Schnittstelle IF zum Ausführen der Schritte a), insbesondere der weiteren Teilschritte a.1) bis a.3), b), insbesondere des weiteren Teilschritts b.0) und/oder e) ausgebildet sein. Ferner kann die Recheneinheit CU und/oder die Speichereinheit MU zum Ausführen der übrigen Schritte ausgebildet sein.
13 zeigt eine schematische Darstellung einer vorgeschlagenen Trainingseinheit TRS. Die Trainingseinheit TRS kann vorteilhafterweise eine Trainingsschnittstelle TIF, eine Trainingsspeichereinheit TMU und eine Trainingsrecheneinheit TCU umfassen. Die Trainingseinheit TRS kann dazu ausgebildet sein, ein Verfahren zum Bereitstellen einer trainierten Funktion PROV-TF und seine Aspekte auszuführen, indem die Trainingsschnittstelle TIF, die Trainingsspeichereinheit TMU und die Trainingsrecheneinheit TCU ausgebildet sind, die entsprechenden Verfahrensschritte auszuführen. Insbesondere kann die Trainingsschnittstelle TIF zum Ausführen der Schritte t1), t2) und/oder t5) ausgebildet sein. Ferner können die Trainingsrecheneinheit TCU und/oder die Trainingsspeichereinheit TMU zum Ausführen der Schritte t3) und t4) ausgebildet sein.
Bei der Bereitstellungseinheit 22 und/oder bei der Trainingseinheit TRS kann es sich insbesondere um einen Computer, einen Mikrocontroller oder um einen integrierten Schaltkreis handeln. Alternativ kann es sich bei der Bereitstellungseinheit 22 und/oder bei der Trainingseinheit TRS 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“). Die Bereitstellungseinheit 22 und/oder die Trainingseinheit TRS kann auch als virtuelles System ausgebildet sein, das auf einem realen Computer oder einem realen oder virtuellen Verbund von Computern ausgeführt wird (engl. virtualization) .
Bei einer Schnittstelle IF und/oder einer Trainingsschnittstelle TIF kann es sich um eine Hardware- oder Softwareschnittstelle handeln (beispielsweise PCI-Bus, USB oder Firewire). Eine Recheneinheit CU und/oder eine Trainingsrecheneinheit TCU kann Hardware-Elemente oder Software-Elemente aufweisen, beispielsweise einen Mikroprozessor oder ein sogenanntes FPGA (englisches Akronym für „Field Programmable Gate Array“). Eine Speichereinheit MU und/oder eine Trainingsspeichereinheit TMU kann als nicht dauerhafte Arbeitsspeicher (Random Access Memory, kurz RAM) oder als dauerhafter Massenspeicher (Festplatte, USB-Stick, SD-Karte, Solid State Disk) realisiert sein.
Die Schnittstelle IF und/oder die Trainingsschnittstelle TIF können insbesondere mehrere Unterschnittstellen umfassen, die unterschiedliche Schritte der jeweiligen Verfahren ausführen. Mit anderen Worten kann die Schnittstelle IF und/oder die Trainingsschnittstelle TIF auch als Vielzahl von Schnittstellen IF bzw. Vielzahl von Trainingsschnittstellen TIF aufgefasst werden. Die Recheneinheit CU und/oder die Trainingsrecheneinheit TCU können insbesondere mehrere Unterrecheneinheiten umfassen, die unterschiedliche Schritte der jeweiligen Verfahren ausführen. Mit anderen Worten kann die Recheneinheit CU und/oder die Trainingsrecheneinheit TCU auch als Vielzahl von Recheneinheiten CU bzw. Vielzahl von Trainingsrecheneinheiten TCU aufgefasst werden.
Die in den beschriebenen Figuren enthaltenen schematischen Darstellungen bilden keinerlei Maßstab oder Größenverhältnis ab.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Verfahren sowie bei den dargestellten Vorrichtungen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließen die Begriffe „Einheit“ und „Element“ nicht aus, dass die betreffenden Komponenten aus mehreren zusammenwirkenden Teil-Komponenten bestehen, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.

Claims

Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts (MD), wobei die Vorrichtung eine Bewegungsvorrichtung (CR) zur robotischen Bewegung des medizinischen Objekts (MD) aufweist, wobei das medizinische Objekt (MD) einen vordefinierten Abschnitt (VD) aufweist, wobei der vordefinierte Abschnitt (VD) zumindest teilweise in einem Untersuchungsobjekt (31) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung zum Empfangen (REC-SC) einer Steuerungsvorgabe (SC) ausgebildet ist, wobei die Bewegungsvorrichtung (CR) dazu ausgebildet ist, den vordefinierten Abschnitt (VD) basierend auf der Steuerungsvorgabe (SC) zu positionieren, wobei die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet ist: - eine Positionierungsinformation (PI) zum vordefinierten Abschnitt (VD) zu empfangen (REC-PI), - ein Abweichungsmaß (DIFF) zu bestimmen (DET-DIFF), wobei das Abweichungsmaß (DIFF) eine Abweichung zwischen der Steuerungsvorgabe (SC) und der Positionierungsinformation (PI) beschreibt, - eine Korrekturvorgabe (CC) zur Minimierung der Abweichung basierend auf dem Abweichungsmaß (DIFF) zu bestimmen (DET-CC), wobei die Bewegungsvorrichtung (CR) ferner dazu ausgebildet ist, den vordefinierten Abschnitt (VD) basierend auf der Korrekturvorgabe (CC) zu repositionieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet ist, das Abweichungsmaß (DIFF) in Abhängigkeit einer Bewegungsrichtung (FW, BW) zu bestimmen, entlang welcher die Bewegungsvorrichtung (CR) ausgebildet ist, den vordefinierten Abschnitt (VD) zu positionieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner zum Empfangen (REC-DS) eines Datensatzes (DS) aufweisend eine Abbildung und/oder ein Modell des Untersuchungsobjekts (31) ausgebildet ist, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, das Abweichungsmaß (DIFF) zusätzlich basierend auf dem Datensatz (DS) zu bestimmen (DET-DIFF).
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Datensatz (DIFF) ein Zentrallinienmodell eines Gefäßabschnittes des Untersuchungsobjekts (31) aufweist, wobei der vordefinierte Abschnitt (VD) in dem Gefäßabschnitt angeordnet ist, wobei die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet ist, die Abweichung in Bezug auf das Zentrallinienmodell zu bestimmen (DET-DIFF) .
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsvorrichtung (CR) dazu ausgebildet ist: - das medizinische Objekt (MD) zum Positionieren des vordefinierten Abschnitts (VD) in einer initialen Positionierung (IP) entlang einer ersten Bewegungsrichtung (FW) basierend auf der Steuerungsvorgabe (SC) zu bewegen, - das medizinische Objekt (MD) basierend auf einer weiteren Steuerungsvorgabe (SC2) derart entgegen (BW) der ersten Bewegungsrichtung zu bewegen, dass der vordefinierte Abschnitt (VD) beginnt seine initiale Positionierung (IP) zu verlassen, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, das Abweichungsmaß (DIFF) zusätzlich basierend auf einem Vergleich (COMP-SC-SC2) der Steuerungsvorgabe (SC) mit der weiteren Steuerungsvorgabe (SC) zu bestimmen (DET-DIFF).
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet ist: - das Abweichungsmaß (DIFF.iter) und die Korrekturvorgabe (CC.iter) für verschiedene initiale Positionierungen (IP.iter) des vordefinierten Abschnitts (VD) im Untersuchungsobjekt (31) zu bestimmen, - die Korrekturvorgabe (CC.TP) für zumindest eine weitere Positionierung (TP) des vordefinierten Abschnitts (VD) im Untersuchungsobjekt (31) durch Interpolation und/oder Extrapolation der bisher bestimmten Korrekturvorgaben (CC.iter) zu bestimmen (CALC-CC).
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet ist, die Positionierungsinformation (PI) durch Anwenden einer trainierten Funktion (TF) auf die Steuerungsvorgabe (SC) zu bestimmen, wobei zumindest ein Parameter der trainierten Funktion (TF) auf einem Vergleich einer Trainingspositionierungsinformation (TPI) mit einer Vergleichspositionierungsinformation (VPI) basiert.
System umfassend eine Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche und eine Erfassungseinheit (SEN), wobei die Erfassungseinheit (SEN) dazu ausgebildet ist: - die Positionierung und/oder eine Positionierungsänderung des vordefinierten Abschnitts (VD) in dem Untersuchungsobjekt (31) zu erfassen, - die Positionierungsinformation (PI) basierend auf der erfassten Positionierung und/oder Positionierungsänderung zu bestimmen und an die Vorrichtung bereitzustellen.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (SEN) ein medizinisches Bildgebungsgerät (37) umfasst, welches zur Aufnahme von medizinischen Bilddaten (ID) des Untersuchungsobjekts (31) ausgebildet ist, wobei der vordefinierte Abschnitt (VD) in den medizinischen Bilddaten (ID) zeitaufgelöst abgebildet ist, wobei die Erfassungseinheit (SEN) dazu ausgebildet ist, die Positionierung und/oder die Positionierungsänderung des vordefinierten Abschnitts (VD) anhand der medizinischen Bilddaten (ID) zu erfassen (DET-PI).
Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe (PROV-CC), umfassend: a) Empfangen (REC-SC) einer Steuerungsvorgabe (SC) von einer Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts (MD), wobei die Vorrichtung eine Bewegungsvorrichtung (CR) zur robotischen Bewegung des medizinischen Objekts (MD) aufweist, wobei das medizinische Objekt (MD) einen vordefinierten Abschnitt (VD) aufweist, wobei der vordefinierte Abschnitt (VD) zumindest teilweise in einem Untersuchungsobjekt (31) angeordnet ist, wobei vor Beginn des Verfahrens ein Positionieren des vordefinierten Abschnitts (VD) mittels der Bewegungsvorrichtung (CR) basierend auf der Steuerungsvorgabe (SC) stattgefunden hat, b) Empfangen (REC-PI) einer Positionierungsinformation (PI) zu dem vordefinierten Abschnitt (VD) des medizinischen Objekts (MD), c) Bestimmen (DET-DIFF) eines Abweichungsmaßes (DIFF), wobei das Abweichungsmaß (DIFF) eine Abweichung zwischen der Steuerungsvorgabe (SC) und der Positionierungsinformation (PI) beschreibt, d) Bestimmen (DET-CC) der Korrekturvorgabe (CC) zur Minimierung der Abweichung basierend auf dem Abweichungsmaß (DIFF), e) Bereitstellen (PROV-CC) der Korrekturvorgabe (CC).
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorgabe (SC) eine Information zu einer Bewegungsrichtung (FW,BW) umfasst, wobei vor Beginn des Verfahrens ein Positionieren des vordefinierten Abschnittes (VD) entlang der Bewegungsrichtung (FW,BW) mittels der Bewegungsvorrichtung (CR) stattgefunden hat, wobei das Abweichungsmaß (DIFF) in Schritt c) in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung (FW,BW) bestimmt wird (DET-DIFF).
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, weiterhin umfassend: a.2) Empfangen eines Datensatzes (REC-DS) aufweisend eine Abbildung und/oder ein Modell des Untersuchungsobjekts (31), wobei das Abweichungsmaß (DIFF) im Schritt c) basierend auf dem Datensatz (DS) und der Positionierungsinformation (PI) bestimmt wird (DET-DIFF).
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Datensatz (DS) ein Zentrallinienmodell eines Gefäßabschnittes des Untersuchungsobjekts (31) aufweist, wobei der vordefinierte Abschnitt (VD) in dem Gefäßabschnitt angeordnet ist, wobei das Abweichungsmaß (DIFF) in Schritt c) in Bezug auf das Zentrallinienmodell bestimmt wird (DET-DIFF).
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, a.3) Empfangen (REC-SC2) einer weiteren Steuerungsvorgabe (SC2) von der Vorrichtung, wobei vor Beginn des Verfahrens eine Bewegung des medizinischen Objekts (MD) mittels der Bewegungsvorrichtung (CR) zum Positionieren des vordefinierten Abschnitts (VD) in einer initialen Positionierung (IP) entlang einer ersten Bewegungsrichtung (FW) basierend auf der Steuerungsvorgabe (SC) stattgefunden hat, wobei vor Beginn des Verfahrens eine Bewegung des medizinischen Objekts (MD) mittels der Bewegungsvorrichtung (CR) basierend auf der weiteren Steuerungsvorgabe (SC2) derart entgegen (BW) der ersten Bewegungsrichtung stattgefunden hat, dass der vordefinierte Abschnitt (VD) eine Abweichung gegenüber seiner initialen Positionierung (IP) aufweist, wobei das Abweichungsmaß (DIFF) in Schritt c) basierend auf einem Vergleich (COMP-SC-SC2) der Steuerungsvorgabe (SC) mit der weiteren Steuerungsvorgabe (SC2) bestimmt wird (DET-DIFF) .
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt a) mehrere Steuerungsvorgaben (SC.iter) zu verschiedenen initialen Positionierungen (IP.iter) des vordefinierten Abschnitts (VD) im Untersuchungsobjekt (31) empfangen werden (REC-SC), wobei im Schritt a.3) mehrere weitere Steuerungsvorgaben (SC2.iter) zu den initialen Positionierungen (IP.iter) des vordefinierten Abschnitts (VD) empfangen werden, wobei das Abweichungsmaß (DIFF.iter) und die Korrekturvorgabe (CC.iter) für die verschiedenen initialen Positionierungen (IP.iter) im Untersuchungsobjekt (31) bestimmt werden (DET-DIFF, DET-CC), wobei die Korrekturvorgabe (CC.TP) für zumindest eine weitere mögliche Positionierung (TP) des vordefinierten Abschnitts (VD) im Untersuchungsobjekt (31) durch Interpolation und/oder Extrapolation der bisher bestimmten Korrekturvorgaben (CC.ter) bestimmt wird (CALC-CC).
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungsinformation (PI) in Schritt b) durch Anwenden einer trainierten Funktion (TF) auf die Steuerungsvorgabe (SC) bestimmt wird, wobei zumindest ein Parameter der trainierten Funktion (TF) auf einem Vergleich einer Trainingspositionierungsinformation (TPI) mit einer Vergleichspositionierungsinformation (VPI) basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, weiterhin umfassend: b.0) Empfangen (REC-ID) von medizinischen Bilddaten (ID) des Untersuchungsobjekts (31), wobei der vordefinierte Abschnitt (VD) in den medizinischen Bilddaten (ID) zeitaufgelöst abgebildet ist, wobei die Positionierungsinformation (PI) in Schritt b) anhand der medizinischen Bilddaten (ID) bestimmt wird (DET-PI).
Verfahren zum Bereitstellen einer trainierten Funktion (PROV-TF), umfassend: t1) Empfangen (REC-TSC) von Trainingssteuerungsvorgaben (SC) von einer Vorrichtung zum Positionieren eines medizinischen Objekts (MD), t2) Empfangen (REC-VPI) von jeweils einer Vergleichspositionierungsinformation (VPI) zu jeder der Trainingssteuerungsvorgaben (TSC) zu einem vordefinierten Abschnitt (VD) des medizinischen Objekts (MD), wobei das medizinische Objekt (MD) in einem Untersuchungsobjekt (31) angeordnet ist, t3) Bestimmen von Trainingspositionierungsinformationen (TPI) durch Anwenden der trainierten Funktion (TF) auf die Trainingssteuerungsvorgaben (TSC), t4) Anpassen (ADJ-TF) zumindest eines Parameters der trainierten Funktion (TF) basierend auf einem Vergleich der Trainingspositionierungsinformationen (TPI) mit den Vergleichspositionierungsinformationen (VPI), t5) Bereitstellen (PROV-TF) der trainierten Funktion (TF).
Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher (MU) einer Bereitstellungseinheit (22) ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 17 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Bereitstellungseinheit (22) ausgeführt werden; und/oder welches direkt in einen Trainingsspeicher (TMU) einer Trainingseinheit (TRS) ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des Verfahrens nach Anspruch 18 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Trainingseinheit (TRS) ausgeführt werden.