DE102020213035A1 - Verfahren zur Ansteuerung eines Röntgengerätes und medizinisches System - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Ansteuerung eines Röntgengerätes während einer roboter-gestützten Navigation mindestens zweier in den Körper, insbesondere in ein Hohlorgan (H), eines Patienten (15) eingeführter Objekte (O1, O2) mittels zumindest eines robotischen Systems, mit den folgenden Schritten: Bereitstellen eines ersten Auswahlkriteriums zur Auswahl eines der Objekte, Bereitstellen eines zweiten Auswahlkriteriums zur Auswahl eines der Objekte, Auswahl eines der zumindest zwei Objekte anhand der beiden Auswahlkriterien, Automatische Einstellung von Aufnahmeparametern des Röntgengeräts derart, dass das ausgewählte Objekt in einem aufzunehmenden Röntgenbild insbesondere gegenüber dem zumindest einen anderen Objekt insbesondere hinsichtlich der Bildqualität, des Bildeindrucks, der Positionierung auf dem Röntgenbild und/oder einer Kollimatoreinstellung eines Kollimators des Röntgengeräts hervorgehoben ist, und Aufnahme eines Röntgenbildes mit den derart eingestellten Aufnahmeparametern.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Röntgengerätes während einer roboter-gestützten Navigation mindestens zweier in den Körper eines Patienten eingeführter Objekte mittels zumindest eines robotischen Systems gemäß dem Patentanspruch 1 sowie ein medizinisches System zur Durchführung eines derartigen Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 10.
  • Interventionelle medizinische Prozeduren im oder über das Gefäßsystem des Körpers eines Patienten erfordern es, über einen perkutanen Gefäßzugang medizinische Objekte (Devices oder Instrumente) in das Gefäßsystem einzuführen und zu der zu behandelnden Zielregion zu führen. Als Weiterentwicklung zu einer manuellen Navigation der Objekte im Gefäßsystem wird zwischen die Hände des Behandlers und den Patienten ein robotisches System geschaltet mit dem Vorteil, dass der Behandler nicht mehr direkt am Lagerungstisch für den Patienten stehen muss, sondern das Manövrieren der Objekte (Rotations-, Vorwärts- und Rückwärtsbewegung) ferngesteuert durchführen kann. Grundsätzlich sind derartige robotische Systeme bekannt, mittels denen robotergestützt eine (halb-) automatische Bewegung eines Objekts, z.B. Katheters und/oder Führungsdrahtes, in einem Hohlraumorgan eines Patienten bewirkt werden kann, z.B. aus der EP 3406291 B1 . Hierzu bekommt der Behandler ein entsprechendes User-Interface für die ferngesteuerten Bewegungen zur Verfügung gestellt.
  • In der Regel wird zur Unterstützung ein Bildgebungsgerät, z.B. ein Röntgengerät, herangezogen, welches es dem Behandler erlaubt, den Fortschritt der Behandlung, etwa die Position des Objekts, anhand von Bilddaten in Echtzeit zu überwachen und nachzuvollziehen. Hierzu können z.B. Serien von zweidimensionalen Fluoroskopie-Röntgenbildern erstellt werden. Um dem Behandler hierbei einen möglichst guten visuellen Gesamtbildeindruck zu geben, werden die Bilddaten unter Verwendung geeigneter Aufnahmeparameter aufgenommen. Im Fall eines Röntgengeräts können die Aufnahmeparameter z.B. von einer Röntgenspannung, einer Röntgendosis, einem Röntgenstrom, einer Blendeneinstellung, einer Filtereinstellung, einer Dauer eines Röntgenfensters oder einer Intensität gebildet werden. Die Auswahl der Aufnahmeparameter können entweder statisch (eine einmalige Anpassung ohne weitere adaptive Anpassungen) oder dynamisch (wiederholte adaptive Anpassungen) vorgenommen werden und wirken sich hierbei in der Regel auf den Gesamtbildeindruck aus.
  • Während einer interventionellen Prozedur kann es jedoch für eine Bedienperson wichtig sein, eine spezifische Anpassung z.B. des Bildeindrucks oder des Bildausschnitts, z.B. fokussiert auf ein bestimmtes medizinisches Objekt, zu erhalten. Eine Anpassung kann die Bedienperson über eine automatische generelle oder eine manuelle spezifische Einstellung der Aufnahmeparamater vornehmen. Diese ist jedoch häufig entweder nicht für das interessierende Objekt spezifisch genug oder aber zu aufwändig, wenn für jede kleine Änderung eine neue manuelle Anpassung nötig ist.
  • Ein Beispiel hierfür ist die Einstellung von Röntgenblenden. Im Hinblick auf die Strahlenhygiene ist es vorteilhaft, das Röntgenstrahlbündel des Röntgenstrahlers möglichst gut zu begrenzen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, diese Begrenzung des Röntgenstrahls durch Einblendung in dem nicht im Blickfeld der Bedienperson liegenden Bildbereich (= ROI - Region of Interest) semitransparent zu gestalten. Somit wird der Patient idealerweise nur im Blickfeld des Untersuchers mit der vollen Dosis durchleuchtet. Bei der Nutzung von mehreren Objekten muss z.B. die Entscheidung, an welcher Stelle die ROI positioniert werden sollte, manuell durchgeführt werden.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur medizinischen Bildgebung bereitzustellen, welches einer Bedienperson insbesondere während eines interventionellen Eingriffs bei Vorhandensein mehrerer in den Körper eines Patienten eingeführter Objekte eine Fokussierung auf den relevanten Bildbereich ermöglicht; des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein für die Durchführung des Verfahrens geeignetes medizinisches System bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Ansteuerung eines Röntgengerätes während einer robotergestützten Navigation mindestens zweier in den Körper eines Patienten eingeführter Objekte mittels zumindest eines robotischen Systems gemäß dem Patentanspruch 1 und von einem medizinischen System gemäß dem Patentanspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung eines Bildgebungsgerätes, insbesondere Röntgengerätes, während einer roboter-gestützten Navigation mindestens zweier in den Körper, insbesondere in ein Hohlorgan, eines Patienten eingeführter Objekte mittels zumindest eines robotischen Systems, umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen eines ersten Auswahlkriteriums zur Auswahl eines der Objekte, Bereitstellen eines zweiten Auswahlkriteriums zur Auswahl eines der Objekte, Auswahl eines der zumindest zwei Objekte anhand der zumindest zwei Auswahlkriterien, Automatische Einstellung von Aufnahmeparametern des Bildgebungsgeräts, insbesondere Röntgengeräts, derart, dass das ausgewählte Objekt in einem aufzunehmenden Bild, insbesondere Röntgenbild, insbesondere gegenüber dem zumindest einen anderen Objekt insbesondere hinsichtlich der Bildqualität, des Bildeindrucks, der Positionierung auf dem Röntgenbild und/oder einer Kollimatoreinstellung eines Kollimators des Bildgebungsgeräts, insbesondere Röntgengeräts, hervorgehoben ist, und Aufnahme eines Bildes, insbesondere Röntgenbildes, mit den derart eingestellten Aufnahmeparametern.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht einer Bedienperson während eines interventionellen Eingriffs ohne aufwändige manuelle Auswahl eine automatische Fokussierung auf das aktuell relevante Objekt zu erhalten. Auf diese Weise wird z.B. der Bildeindruck oder Bildausschnitt auf das ausgewählte Objekt optimiert und die Bedienperson erhält alle wichtigen Informationen und kann sich auf den Eingriff konzentrieren. Dies verringert den Zeitaufwand für die Bedienperson und den Patienten und damit die Röntgendosis, die auf den Patient abgegeben wird, und verbessert die Diagnosestellung und die Qualität einer eventuellen Therapie.
  • Die Auswahlkriterien, die dafür herangezogen werden, können z.B. aus zuvor oder aktuell erstellten Messungen unterschiedlicher Modalitäten gewonnen werden.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird das erste Auswahlkriterium auf der Basis einer Auswertung zumindest eines vorab oder live aufgenommenen Bildes, insbesondere Röntgenbildes, hinsichtlich einer Struktur von Interesse oder auf der Basis einer Auswertung eines Eye-Tracking-System hinsichtlich eines Objekts von Interesse gebildet. Das oder die zuvor erstellte(n) Bild(er), insbesondere Röntgenbild(er), können zum Beispiel im Rahmen einer Serie von Fluoroskopie-Röntgenbildern erstellt worden sein, es kann sich aber auch um zumindest ein dreidimensionales Volumenbild handeln. Das oder die Röntgenbilder können dann hinsichtlich einer Struktur von Interesse analysiert werden, zum Beispiel hinsichtlich der Position der Objekte, bei mehrere Röntgenbildern kann zum Beispiel eine Bewegung eines der Objekte analysiert werden. Auf dieser Basis wird dann ein Auswahlkriterium erstellt. Bei Vorhandensein eines Eye-Tracking-Systems können die mit diesem System erstellten Messdaten ausgewertet werden, zum Beispiel hinsichtlich der Häufigkeit, mit der die Objekte von der Bedienperson des Eye-Trackers betrachtet werden. Auf dieser Basis kann dann auch ein Auswahlkriterium erstellt werden, welches zum Beispiel darauf basiert, welches Objekt am häufigsten betrachtet wurde. Eye-Tracking-Systeme sind grundsätzlich bekannt.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das zweite Auswahlkriterium auf der Basis einer Information des zumindest einen robotischen Systems dahingehend, welches Objekt aktuell angesteuert oder bewegt wird, gebildet. So kann zum Beispiel das Auswahlkriterium dahingehend gewählt werden, welches der Objekte aktuell bewegt wird bzw. als letztes bewegt wurde.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eines der Auswahlkriterien mehr gewichtet als das andere. Dies ist insbesondere im Rahmen von einer geradzahligen Anzahl von Auswahlkriterien sinnvoll. Es kann zuvor eingestellt werden, welches der Auswahlkriterien entscheidend ist.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein drittes Auswahlkriterium bereitgestellt und das Objekt anhand der drei Auswahlkriterien ausgewählt. Insbesondere kann das dritte Auswahlkriterium auf der Basis einer Auswertung eines Eyetrackers hinsichtlich eines Objekts von Interesse oder auf der Basis einer Auswertung zumindest eines vorab aufgenommenen Röntgenbildes hinsichtlich einer Struktur von Interesse gebildet werden. Es kann dann das Objekt ausgewählt werden, welches mindestens zwei der drei Auswahlkriterien erfüllt. Es können auch mehr als drei, zum Beispiel eine Vielzahl von Auswahlkriterien bereitgestellt und verwendet werden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Aufnahmeparameter von einer Röntgenspannung und/oder einer Röntgendosis oder einem Röntgenstrom oder einer Blendeneinstellung und/oder einer Filtereinstellung und/oder einer Dauer eines Röntgenfensters und/oder einer Intensität und/oder einer Positionierung hinsichtlich des Zentralstrahls gebildet. So kann beispielsweise eine Blendeneinstellung der Blenden eines Kollimators so durchgeführt werden, dass sich das ausgewählte Objekt im Zentrum eines aufzunehmenden Röntgenbildes, also der sogenannten Region of Interest, befindet und mit der vollen eingestellten Röntgendosis bestrahlt wird. Hierfür werden die Blenden des Kollimators angesteuert. Zusätzlich oder alternativ können die um das zentrale Objekt herum liegenden Bereiche, also auch das zweite, nicht ausgewählte Objekt, mittels semitransparenter Blenden von einer geringeren Röntgendosis bestrahlt werden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt kontinuierlich oder in regelmäßigen Zeitabständen unter Verwendung zumindest eines der Auswahlkriterien eine aktualisierte Auswahl eines Objekts und werden die Aufnahmeparameter des Bildgebungsgeräts, insbesondere Röntgengeräts, derart eingestellt, dass das aktualisiert ausgewählte Objekt in einem aufzunehmenden Röntgenbild gegenüber dem zumindest einen anderen Objekt insbesondere hinsichtlich der Bildqualität, des Bildeindrucks, der Positionierung auf dem Röntgenbild und/oder einer Blenden- oder Kollimatoreinstellung eines Kollimators des Röntgengeräts hervorgehoben ist, und wird eine weitere Aufnahme eines Röntgenbildes mit den derart eingestellten Aufnahmeparametern durchgeführt. Auf diese Weise können Änderungen während des interventionellen Eingriffs zeitnah aufgegriffen und in das Verfahren einbezogen werden. Damit kann sichergestellt werden, dass die automatische Fokussierung auf das aktuell relevante Objekt beibehalten wird, auch wenn ein anderes Objekt als zuvor relevant wird. Wird also beispielsweise das Objekt gewechselt und von dem robotischen System nicht mehr das erste Objekt, sondern das zweite Objekt angesteuert und bewegt, so wird nun das zweite Objekt ausgewählt und die Aufnahmeparameter werden wie oben beschrieben auf dieses eingestellt (z.B. ROI).
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden das oder die aufgenommenen Röntgenbilder bildlich nachbearbeitet, wobei das mittels der Auswahlkriterien ausgewählte Objekt im Rahmen der Nachbearbeitung hinsichtlich des Bildeindrucks hervorgehoben wird. So können also beispielsweise Nachverarbeitungsschritte wie Kantenschärfen, Rauschkorrektur, Anpassung des Bildkontrastes usw. speziell auf das ausgewählte Objekt angewendet werden, um dessen Darstellung zu optimieren.
  • Die Erfindung umfasst außerdem ein medizinisches System zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, aufweisend ein Röntgengerät zur Aufnahme von Röntgenbildern mit einer Röntgenquelle, einem Röntgendetektor und einem Kollimator sowie einer Systemsteuerung zur Ansteuerung des Röntgengeräts, aufweisend zumindest ein robotisches System mit zumindest einem robotergestützten Antriebssystem, welches dazu ausgebildet ist, zumindest zwei medizinische Objekte in einem Hohlraumorgan eines Patienten zu bewegen, aufweisend eine Auswerteeinheit zur Auswertung von vorab aufgenommenen Röntgenbildern hinsichtlich einer Struktur von Interesse, aufweisend eine Kommunikationsverbindung zwischen der Systemsteuerung und dem zumindest einen robotischen System zur Übertragung von Information des zumindest einen robotischen Systems dahingehend, welches Objekt aktuell angesteuert oder bewegt wird, sowie aufweisend eine Auswahleinheit zur Auswahl eines der zumindest zwei Objekte anhand der Auswahlkriterien. Außerdem kann das medizinische System ein Eye-Tracking-System zum Tracken von Augenbewegungen einer Bedienperson sowie eine Kommunikationsverbindung zwischen der Systemsteuerung und dem Eye-Tracking-System zur Übertragung von Informationen hinsichtlich eines Objekts von Interesse aufweisen.
  • Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt. Es zeigen:
    • 1 eine Abfolge der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
    • 2 eine Abfolge von Schritten eines Verfahrens gemäß 1 mit weiteren Schritten;
    • 3 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen medizinischen Systems;
    • 4 eine Ansicht eines Aufnahmebereichs mit einer Region of Interest;
    • 5 eine weitere Abfolge von Schritten eines Verfahrens gemäß 1 mit weiteren Schritten.
  • In den 1 und 2 sind Schritte eines Verfahrens zur Ansteuerung eines Röntgengerätes während einer robotergestützten Navigation mindestens zweier in den Körper, insbesondere in ein Hohlorgan (also z.B. ein Gefäßsystem, Gefäßbaum, Bronchiensystem usw.) eines Patienten eingeführter Objekte mittels zumindest eines robotischen Systems gezeigt. Grundsätzlich sind robotische Systeme bekannt, mittels denen robotergestützt eine automatische Bewegung eines Objekts in einem Hohlorgan eines Patienten bewirkt werden kann, z.B. aus der EP 3406291 B1 .
  • In der 3 ist ein medizinisches System 1 zur Durchführung eines solchen Verfahrens gezeigt. Das medizinische System 1 weist ein robotisches System und ein Röntgengerät 10 auf. Das robotische System ist für eine halbautomatische oder automatische Bewegung medizinischer Objekte O1, O2 in einem Hohlorgan eines Patienten 2 ausgebildet. Unter einer halbautomatischen Ansteuerung ist dabei z.B. eine von einer Bedienperson über eine Eingabeeinheit (nicht gezeigt; z.B. Joystick, Touchpad, Drehregler, ...) an eine Robotersteuerung 8 übertragbare Ansteuerung zu verstehen. In dem Beispiel wird zunächst von zwei Objekten, einem ersten Objekt O1 und einem zweiten Objekt O2 ausgegangen. Es können aber auch drei oder mehr Objekte vorhanden sein. Bei den Objekten kann es sich zum Beispiel um Katheter, Stents, Führungsdrähte oder Instrumente handeln. Die Objekte O1, O2 sind mit dem Antriebssystem 7 des robotischen Systems 7; 8 verbunden und können mittels des Antriebssystems 7 in einem Hohlorgan des Patienten 2 navigiert werden. Die Bewegungen werden von einer Robotersteuerung 8 angesteuert. Alternativ können auch zwei Antriebssysteme oder gar zwei robotische Systeme zur Ansteuerung der beiden Objekte vorhanden sein.
  • Um einen Überblick über den Eingriff und die Bewegung zu haben, ist das Röntgengerät 10 vorgesehen. Das Röntgengerät 10 weist z.B. einen C-Bogen 13 auf, welcher eine Röntgenquelle 12 mit einem Kollimator 14 und einen Röntgendetektor 11 haltert und mit einer Systemsteuerung 15 verbunden ist. Der C-Bogen 13 ist beweglich relativ zu dem Patienten 2 angeordnet, im Falle eines mobilen Röntgengeräts kann auch das gesamte Röntgengerät verfahren werden. Mittels des Röntgengeräts 10 können Röntgenbilder eines abbildbaren Aufnahmebereichs erstellt, von einem Bildsystem 16 bearbeitet und an einer Anzeigeeinheit angezeigt werden. Die Robotersteuerung 8 und die Systemsteuerung 15 des Röntgengeräts können über eine Kommunikationsverbindung 9 bidirektional Daten austauschen und miteinander kommunizieren.
  • Um während eines interventionellen Eingriffs mit Röntgenüberwachung ohne ständigen manuellen Aufwand eine Fokussierung auf ein bestimmtes medizinisches Objekt aus einer Auswahl von mindestens zwei Objekten zu erhalten, ist das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft.
  • In einem ersten Schritt 20 des Verfahrens zur Ansteuerung des Röntgengeräts wird ein erstes Auswahlkriterium zur Auswahl eines der Objekte bereitgestellt. Das erste Auswahlkriterium kann beispielsweise eine Auswertung zumindest eines Röntgenbildes oder einer Serie von vorab oder live aufgenommenen Röntgenbildern (z.B. Fluoroskopiebildern) hinsichtlich einer Struktur von Interesse (siehe den siebten Schritt 25 in 2) verwenden. Die Auswertung kann zum Beispiel auf der Berechnung oder Abschätzung von Wahrscheinlichkeiten beruhen. Das oder die Röntgenbilder können hinsichtlich einer Struktur von Interesse analysiert werden, zum Beispiel hinsichtlich der Position der Objekte, bei einer Serie von Röntgenbildern (z.B. Fluoroskopiebildern) kann zum Beispiel eine Bewegung der Objekte (unabhängig von Atembewegungen, Bewegungen des Herzens oder anderen Bewegungen eines Patienten) analysiert werden. Die Auswertung kann mittels einer Auswerteeinheit 17 durchgeführt werden. Die Informationen können entsprechend gespeichert werden und für weitere Analyseschritte verfügbar gemacht werden. Eine Analyse kann über klassische (modellbasierte) Ansätze erfolgen oder auch über eine trainierte Funktion (machine learning). Auf dieser Basis kann dann das erste Auswahlkriterium bereitgestellt werden.
  • Alternativ können bei Vorhandensein eines Eye-Tracking-Systems 4 z.B. mit einer Kamera oder Brille mit Kamera die mit diesem System erstellten Messdaten ausgewertet werden, zum Beispiel hinsichtlich der Häufigkeit, mit der die Objekte von der Bedienperson betrachtet werden. Auf dieser Basis kann dann auch ein Auswahlkriterium bereitgestellt werden, welches zum Beispiel darauf basiert, welches der Objekte O1; O2 am häufigsten betrachtet wurde. Das Eye-Tracking-System 4 weist mit der Systemsteuerung 15 eine Kommunikationsverbindung 9 auf, mittels derer bidirektional Daten ausgetauscht werden können. Sämtliche Kommunikationsverbindungen 9 können kabellos oder kabelgebunden sein. Kabellose Kommunikationsverbindungen können zum Beispiel im neuen Mobilfunkstandard 5G unter Nutzung extrem geringer Latenzzeit funktionieren.
  • In einem zweiten Schritt 21 des Verfahrens zur Ansteuerung des Röntgengeräts wird ein zweites Auswahlkriterium zur Auswahl eines der Objekte bereitgestellt. Insbesondere wird das zweite Auswahlkriterium auf der Basis einer Information des zumindest einen robotischen Systems dahingehend, welches Objekt aktuell angesteuert oder bewegt wird, gebildet (siehe den achten Schritt 26 in 2). So kann zum Beispiel das Auswahlkriterium dahingehend gewählt werden, welches der Objekte aktuell bewegt wird bzw. als letztes bewegt wurde. Die Informationen bzw. Daten hierzu können über die Kommunikationsverbindung 9 zwischen der Robotersteuerung 8 und der Systemsteuerung 15 ausgetauscht und kontinuierlich aktualisiert werden.
  • Wie in der 5 gezeigt, kann optional in einem dritten Schritt 27 auch ein drittes Auswahlkriterium bereitgestellt werden. Dieses kann zum Beispiel darauf basieren, welches der Objekte O1; O2 von einer Bedienperson am häufigsten betrachtet wurde (siehe den neunten Schritt 28 in 2), sofern dies nicht bereits von dem ersten Auswahlkriterium gebildet wird. Die Information über die Häufigkeit der Betrachtung des jeweiligen Objekts wird über das Eye-Tracking-System 4 an die Systemsteuerung 15 kommuniziert.
  • Durch die Verwendung von zwei oder mehr Auswahlkriterien wird die Auswahl eines Objektes besonders fundiert getroffen, so dass Unregelmäßigkeiten in den Messungen nur einen geringeren Einfluss erhalten und Störungen des interventionellen Eingriffs minimiert werden.
  • In einem vierten Schritt 22 wird eine Auswahl eines der zumindest zwei Objekte anhand der beiden Auswahlkriterien getroffen. In diesem Zusammenhang kann eines der Auswahlkriterien mehr gewichtet werden als das andere. Dies ist insbesondere im Rahmen von einer geradzahligen Anzahl von Auswahlkriterien sinnvoll. Es kann zuvor eingestellt werden, welches der Auswahlkriterien wie gewichtet wird.
  • In einem fünften Schritt 23 wird zumindest ein Aufnahmeparameter des Röntgengeräts automatisch eingestellt, und zwar derart, dass das ausgewählte Objekt in einem aufzunehmenden Röntgenbild gegenüber dem zumindest einen anderen Objekt und/oder auch gegenüber der übrigen Umgebung insbesondere hinsichtlich der Bildqualität, des Bildeindrucks, der Positionierung auf dem Röntgenbild und/oder einer Kollimatoreinstellung eines Kollimators des Röntgengeräts hervorgehoben bzw. optimiert ist. Bei dem oder den Aufnahmeparametern kann es sich zum Beispiel um eine Röntgenspannung, eine Röntgendosis, einen Röntgenstrom, eine Blendeneinstellung, eine Filtereinstellung, eine Dauer eines Röntgenfensters oder eine Intensität handeln. So kann zum Beispiel das ausgewählte Objekt, zum Beispiel das erste Objekt O1, zentral im Aufnahmebereich 30 angeordnet werden, also in der sogenannten Region of Interest ROI - siehe 4. Der Bereich außerhalb der Region of Interest ROI aber innerhalb des Aufnahmebereichs 30, in dem sich z.B. das zweite Objekt O2, welches nicht ausgewählt wurde, befindet, wird von den Blenden des Kollimators 14 semitransparent eingeblendet. Dies verringert den Zeitaufwand für die Bedienperson und den Patienten und damit die Röntgendosis, die auf den Patient abgegeben wird, und verbessert die Diagnosestellung und die Qualität einer eventuellen Therapie. Es können auch oder alternativ Filter verwendet werden, um die Röntgendosis für die Umgebung abzuschwächen oder Strahlungsanteile auszufiltern. Es ist auch denkbar, das ausgewählte Objekt nicht-zentral einzublenden, den übrigen Aufnahmebereich von den Blenden des Kollimators 14 semitransparent einzublenden. Es kann auch vorgesehen sein, die Röntgendosis oder die Röntgenspannung oder den Röntgenstrom auf das ausgewählte Objekt zu optimieren. Es kann auch vorgesehen sein, den übrigen Aufnahmebereich mittels Binning mit geringerer Auflösung aufzunehmen.
  • In einem sechsten Schritt 24 wird anschließend mit den eingestellten Aufnahmeparametern eine Aufnahme eines Röntgenbildes durchgeführt. Dadurch wird ein Röntgenbild erhalten, welches das ausgewählte Objekt besonders hervorhebt oder in besonders gute Bildqualität oder gutem Bildkontrast optimiert. Es kann auch eine Serie von Röntgenbildern, z.B. Fluoroskopie-Röntgenbildern, oder ein oder mehrere Volumenbildern erstellt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann auch z.B. kontinuierlich oder in regelmäßigen Zeitabständen in einem zehnten Schritt 30 eine Aktualisierung des Verfahrens durchgeführt werden - siehe 2. Ist eine Änderung eingetreten, zum Beispiel wenn nun ein anderes Objekt mittels des robotischen Systems oder der robotischen Systeme bewegt wird, so wird mit zumindest einem Auswahlkriterium (erster Schritt 20 und/oder zweiter schritt 21 und/oder dritter Schritt 27) eine aktualisierte Auswahl getroffen (vierter Schritt 22). Entsprechend werden dann das oder die Aufnahmeparameter automatisch auf das aktuell ausgewählte Objekt angepasst (fünfter Schritt 23) und zumindest ein Röntgenbild aufgenommen (sechster Schritt 24).
  • Wie in der 5 gezeigt, kann nach der Aufnahme des zumindest einen Röntgenbildes ein Nachverarbeitungsschritt 29 durchgeführt werden, welcher unter Verwendung der Auswahl das ausgewählte Objekt im Röntgenbild weiter optimiert. So können z.B. Anpassungen hinsichtlich des Bildkontrastes oder des Bildrauschens oder andere Bildbearbeitungen durchgeführt werden. Es können auch farbige, umrandete oder anders markierte Hervorhebungen durchgeführt werden. Zusätzlich kann auch eine Bedienperson weitere Anpassungen manuell vornehmen, zum Beispiel Markierungen oder auch Bildbearbeitungen.
  • Als Unterstützung bei der automatischen Einstellung von auf das ausgewählte Objekt optimierten Aufnahmeparametern können außerdem verschiedene Methoden genutzt werden. Unter anderem können bekannte Methoden zur Segmentierung verwendet werden. Es können auch Informationen zur Materialzusammensetzung der Objekte verwendet werden, um z.B. die optimale Röntgendosis oder Filterung zu erhalten und einzustellen. Es kann z.B. über ein zuvor angefertigtes Volumenbild (Pre-OP-Bild) oder eine Tiefenschätzung zur Ermittlung der Bildebene durchgeführt werden, um die Tiefenschärfe zu optimieren. In diesem Zusammenhang kann auch eine zurückgelegte Wegstrecke im (2D-) Röntgenbild berechnet oder geschätzt werden, um die Position des Objekts abschätzen zu können.
  • Natürlich kann es ebenfalls sein, dass mehrere Objekte zeitgleich bewegt werden, zum Beispiel beim Vorhandensein von einem ersten Objekt, einem zweiten Objekt und einem dritten Objekt werden das zweite Objekt und das dritte Objekt bewegt. In diesem Fall kann entweder das jeweils andere Auswahlkriterium (Eye-Tracking-System oder Bildanalyse) ausschlaggebend sein). Alternativ können die Aufnahmeparameter auch auf mehr als ein Objekt optimiert eingestellt werden. Da die Anforderungen an die Darstellungsanpassung dann gegebenenfalls nicht eindeutig sein können, ist es möglich, dass in einem solchen Fall eine Kompromisslösung, etwa eine Art Mittelwertbildung hinsichtlich der Aufnahmeparameter durchgeführt wird.
  • Es ist außerdem möglich, dass eine Bedienperson ein Objekt zu einem späteren Zeitpunkt, etwa wenn bereits ein anderes, aktuelles Objekt betrachtet wird, weiterhin oder erneut hervorheben möchte, insbesondere im Rahmen der Nachbearbeitung. Hierzu können die notwendigen Informationen entsprechend gespeichert und später wieder verfügbar gemacht werden. Eine Visualisierung könnte hierbei entweder eine Anpassung eines bestehenden, zuvor aufgenommenen Röntgenbildes, eine Überlagerung verschiedener Röntgenbilder oder auch eine Side-by-Side-Darstellung mehrerer Röntgenbilder umfassen. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Bedienperson direkt (auch ohne eine erneute Betrachtung) zwischen angepassten Röntgenbildern für die jeweiligen Objekte wechselt.
  • Ferner ist es in einer weiteren Ausgestaltung zudem in allen drei Varianten möglich, nachgeschaltete lokale Anpassungen am Bildeindruck vorzunehmen, etwa um bestimmte Bereiche oder Struktur hervorzuheben oder auch in der Darstellung weniger auffällig zu gestalten. Dies kann entweder über modellbasierte oder auch trainierte Funktionen erfolgen.
  • Die Auswahl der Aufnahmeparameter und die Bildanpassungen während der Nachverarbeitung können entweder statisch (eine einmalige Anpassung ohne weitere adaptive Anpassungen) oder dynamisch (wiederholte adaptive Anpassungen) vorgenommen werden und wirken sich hierbei in der Regel auf den Gesamtbildeindruck aus.
  • Die Erfindung lässt sich in folgender Weise kurz zusammenfassen: Für eine besonders einfache und aufwandsarme spezifische Fokussierung auf ein bestimmtes medizinisches Objekt ist ein Verfahren zur Ansteuerung eines Röntgengerätes während einer roboter-gestützten Navigation mindestens zweier in den Körper, insbesondere in ein Hohlorgan, eines Patienten eingeführter Objekte mittels zumindest eines robotischen Systems, mit den folgenden Schritten vorgesehen: Bereitstellen eines ersten Auswahlkriteriums zur Auswahl eines der Objekte, Bereitstellen eines zweiten Auswahlkriteriums zur Auswahl eines der Objekte, Auswahl eines der zumindest zwei Objekte anhand der beiden Auswahlkriterien, Automatische Einstellung von Aufnahmeparametern des Röntgengeräts derart, dass das ausgewählte Objekt in einem aufzunehmenden Röntgenbild insbesondere gegenüber dem zumindest einen anderen Objekt insbesondere hinsichtlich der Bildqualität, des Bildeindrucks, der Positionierung auf dem Röntgenbild und/oder einer Kollimatoreinstellung eines Kollimators des Röntgengeräts hervorgehoben ist, und Aufnahme eines Röntgenbildes mit den derart eingestellten Aufnahmeparametern.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 3406291 B1 [0002, 0020]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Ansteuerung eines Bildgebungsgerätes, insbesondere Röntgengerätes, während einer roboter-gestützten Navigation mindestens zweier in den Körper, insbesondere in ein Hohlorgan (H), eines Patienten (15) eingeführter Objekte (O1, O2) mittels zumindest eines robotischen Systems, mit den folgenden Schritten: • Bereitstellen eines ersten Auswahlkriteriums zur Auswahl eines der Objekte, • Bereitstellen eines zweiten Auswahlkriteriums zur Auswahl eines der Objekte, • Auswahl eines der zumindest zwei Objekte anhand der zumindest zwei Auswahlkriterien, • Automatische Einstellung von Aufnahmeparametern des Bildgebungsgerätes, insbesondere Röntgengeräts, derart, dass das ausgewählte Objekt in einem aufzunehmenden Bild, insbesondere Röntgenbild, insbesondere gegenüber dem zumindest einen anderen Objekt insbesondere hinsichtlich der Bildqualität, des Bildeindrucks, der Positionierung auf dem Röntgenbild und/oder einer Kollimatoreinstellung eines Kollimators des Bildgebungsgeräts, insbesondere Röntgengeräts, hervorgehoben ist, und • Aufnahme eines Bildes, insbesondere Röntgenbildes, mit den derart eingestellten Aufnahmeparametern.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eines der Auswahlkriterien mehr gewichtet wird als das andere.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein drittes Auswahlkriterium bereitgestellt wird und das Objekt anhand der zumindest drei Auswahlkriterien ausgewählt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Auswahlkriterium auf der Basis einer Auswertung zumindest eines aufgenommenen Bildes, insbesondere Röntgenbildes, hinsichtlich einer Struktur von Interesse oder auf der Basis einer Auswertung eines Eye-Tracking-System hinsichtlich eines Objekts von Interesse gebildet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweite Auswahlkriterium auf der Basis einer Information des zumindest einen robotischen Systems dahingehend, welches Objekt aktuell angesteuert oder bewegt wird, gebildet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Aufnahmeparameter von einer Röntgenspannung und/oder einer Röntgendosis oder einem Röntgenstrom oder einer Blendeneinstellung und/oder einer Filtereinstellung und/oder einer Dauer eines Röntgenfensters und/oder einer Intensität und/ oder einer Positionierung hinsichtlich des Zentralstrahls gebildet werden.
  7. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, wobei das dritte Auswahlkriterium auf der Basis einer Auswertung eines Eyetrackers hinsichtlich eines Objekts von Interesse oder auf der Basis einer Auswertung zumindest eines vorab aufgenommenen Röntgenbildes hinsichtlich einer (wahrscheinlichen) Struktur von Interesse gebildet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei kontinuierlich oder in regelmäßigen Zeitabständen unter Verwendung zumindest eines der Auswahlkriterien eine aktualisierte Auswahl eines Objekts erfolgt und die Aufnahmeparameter des Bildgebungsgeräts, insbesondere Röntgengeräts, derart eingestellt werden, dass das aktualisiert ausgewählte Objekt in einem aufzunehmenden Bild, insbesondere Röntgenbild, gegenüber dem zumindest einen anderen Objekt insbesondere hinsichtlich der Bildqualität, des Bildeindrucks, der Positionierung auf dem Bild, insbesondere Röntgenbild, und/oder einer Blenden- oder Kollimatoreinstellung eines Kollimators des Bildgebungsgeräts, insbesondere Röntgengeräts, hervorgehoben ist, und wobei eine weitere Aufnahme eines Bildes, insbesondere Röntgenbildes, mit den derart eingestellten Aufnahmeparametern durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das oder die aufgenommenen Bilder, insbesondere Röntgenbilder, bildlich nachbearbeitet werden, wobei das mittels der Auswahlkriterien ausgewählte Objekt im Rahmen der Nachbearbeitung hinsichtlich des Bildeindrucks hervorgehoben wird.
  10. Medizinisches System (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, aufweisend ein Röntgengerät (10) zur Aufnahme von Röntgenbildern mit einer Röntgenquelle (12), einem Röntgendetektor (11) und einem Kollimator (14) sowie einer Systemsteuerung (15) zur Ansteuerung des Röntgengeräts (10), aufweisend zumindest ein robotisches System (7; 8) mit zumindest einem robotergestützten Antriebssystem (7), welches dazu ausgebildet ist, zumindest zwei medizinische Objekte (O1, O2) in einem Hohlraumorgan eines Patienten (2) zu bewegen, aufweisend eine Auswerteeinheit (17) zur Auswertung von vorab aufgenommenen Röntgenbildern hinsichtlich einer Struktur von Interesse, aufweisend eine Kommunikationsverbindung (9) zwischen der Systemsteuerung (15) und dem zumindest einen robotischen System (7; 8) zur Übertragung von Information des zumindest einen robotischen Systems (7; 8) dahingehend, welches Objekt (O1; O2) aktuell angesteuert oder bewegt wird, sowie aufweisend eine Auswahleinheit (18) zur Auswahl eines der zumindest zwei Objekte (O1; O2) anhand von Auswahlkriterien.
  11. Medizinisches System nach Anspruch 10, aufweisend ein Eye-Tracking-System (4; 6) zum Tracken von Augenbewegungen einer Bedienperson sowie eine Kommunikationsverbindung (9) zwischen der Systemsteuerung (15) und dem Eye-Tracking-System (4; 6) zur Übertragung von Informationen hinsichtlich eines Objekts von Interesse.
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