DE102021114586A1

DE102021114586A1 - Endoskopischer Navigationszeiger

Info

Publication number: DE102021114586A1
Application number: DE102021114586.4A
Authority: DE
Inventors: Amir Sarvestani
Original assignee: B Braun New Ventures GmbH
Current assignee: B Braun New Ventures GmbH
Priority date: 2021-06-07
Filing date: 2021-06-07
Publication date: 2022-12-08
Also published as: EP4351396A1; WO2022258419A1; CN117479875A; US20240099560A1

Abstract

Die Offenbarung betrifft ein Medizinisches, insbesondere chirurgisches, Instrument (1) mit: einem proximalen Handhabungsabschnitt, insbesondere einem Handgriff (2); einem distalen Endabschnitt (4), der dafür angepasst ist, in einen Patienten (P) intrakorporal eingeführt zu werden und der eine distale Spitze (6) aufweist, die dafür angepasst ist, ein intrakorporales Gewebe eines Patienten (P) abzutasten, insbesondere stumpf ausgebildet ist; und einem Schaft (8), der den proximalen Handhabungsabschnitt mit dem distalen Endabschnitt (4), vorzugsweise starr, miteinander verbindet, wobei das Instrument, insbesondere der Handhabungsabschnitt, ein geometrisches Referenzsystem (10) mit vorbestimmter Lage gegenüber der distalen Spitze (6) aufweist, so dass über das geometrische Referenzsystem (10) eine Position und/oder Orientierung der distalen Spitze (6) bestimmbar ist, wobei ein, insbesondere distaler, Abschnitt des Schafts (8) und/oder der distale Endabschnitt (4) zumindest eine Bildaufnahmeeinheit (12) mit einem Aufnahme-Sensor (14) zur Erstellung einer intrakorporale Aufnahme (IA) in einer Aufnahmerichtung (16) und einem Leuchtmittel (18) zur Beleuchtung der intrakorporalen Aufnahme (IA) aufweist, wobei die Bildaufnahmeeinheit (12) dafür angepasst ist, die intrakorporale Aufnahme (IA) computerlesbar bereitzustellen und die Bildaufnahmeeinheit (12) vorzugsweise eine bestimmbare, insbesondere vorbestimmte, Aufnahme-Position und/oder Aufnahme-Orientierung gegenüber dem Referenzsystem (10) und/oder gegenüber der distalen Spitze (6) hat, und das medizinische Instrument (1) eine Datenschnittstelle aufweist, die dafür angepasst ist, Daten zu senden, insbesondere Daten zu senden und zu empfangen, um zumindest die intrakorporale Aufnahme (IA), und vorzugsweise ferner die vorbestimmte Lage der distalen Spitze und/oder der zumindest einen Bildaufnahmeeinheit (12) gegenüber dem geometrischen Referenzsystem (10), einer Steuereinheit bereitzustellen. Daneben betrifft die Offenbarung ein Chirurgisches Assistenzsystem, ein Darstellungsverfahren sowie ein Speichermedium.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein medizinisches, insbesondere chirurgisches, Instrument mit: einem proximalen Handhabungsabschnitt, insbesondere einem Handgriff; einem distalen Endabschnitt/ Ende, der/ das dafür angepasst ist, in einen Patienten intrakorporal eingeführt zu werden und der/ das eine distale Spitze aufweist, die dafür angepasst ist, ein intrakorporales Gewebe eines Patienten abzutasten/ zu palpieren, ohne dieses zu schädigen, insbesondere stumpf ausgebildet ist; und einem Schaft, der den proximalen Handhabungsabschnitt mit dem distalen Endabschnitt, vorzugsweise starr, miteinander verbindet. Insbesondere ist die distale Spitze starr/ unbeweglich mit dem Handhabungsabschnitt fixiert/verbunden. Der Handhabungsabschnitt weist ein geometrisches Referenzsystem auf, das eine vorbestimmte Lage, also Position und Orientierung, gegenüber der distalen (Abtast-)Spitze hat, so dass (mittelbar) über das geometrische Referenzsystem eine Position und/oder Orientierung der distalen Spitze im dreidimensionalen Raum erfassbar und bestimmbar ist. Daneben betrifft die vorliegende Offenbarung ein chirurgisches Assistenzsystem, ein chirurgisches (Aufnahme-)Darstellungsverfahren sowie ein computerlesbares Speichermedium.
Hintergrund der Offenbarung
Bei einer Vielzahl von chirurgischen Eingriffen, wie etwa der Neurochirurgie oder der Wirbelsäulenchirurgie, sind endoskopische Visualisierungen bzw. Darstellungen und eine Navigation wesentliche, operationsentscheidende Technologien. Beide technologischen Modalitäten, nämlich einerseits die Visualisierung und andererseits die Navigation, ermöglichen es dem Chirurgen, ein Gewebe anzuvisieren sowie sicher und präzise zu identifizieren und zu manipulieren. Dies ist insbesondere bei minimalinvasiven Eingriffen, bei denen eine direkte Sicht des Chirurgen stark eingeschränkt ist, von essentieller Bedeutung.
Allerdings wirken sich diese beiden Modalitäten auf einen Chirurgen ermüdend aus, da der Chirurg abwechselnd die Endoskopie oder die Navigation verwenden muss. Insbesondere muss der Chirurg dafür abwechselnd zwei unterschiedliche Instrumente in Form eines sogenannten Pointers mit stumpfer Tastspitze für eine Navigation und eines unhandlichen, schweren und großen Endoskops für eine gewünschte Visualisierung verwenden. Bei dem Pointer bzw. Navigationszeiger werden die Position oder die Lage der distalen Spitze des Pointers in 3D-Aufnahmedaten auf einem der Navigation zugeordneten Display ausgegeben, so dass der Chirurg mittels der Spitze genau bestimmen kann, wo sich die distale Spitze gerade im Patienten befindet. Der Chirurg muss auf dieses Display, das oftmals mobil für eine angepasste Positionierung im Operationssaal gestaltet ist, aufblicken. Auf einem davon unterschiedlichen OP-Monitor wird die intrakorporale Aufnahme des Endoskops angezeigt. Folglich müssen der Chirurg sowie ein medizinisches Fachpersonal stets zwischen diesen beiden Anzeigegeräten hin- und herblicken.
Die Endoskopie auf der einen Seite ermöglicht es, ein Gewebe mittels einer intrakorporalen Ansicht/ Sicht anzuvisieren und anzusteuern, während es die Navigation auf der anderen Seite ermöglicht, ein Gewebe mit Bezug auf 3D-Aufnahmedaten, insbesondere einer präoperativen Aufnahme wie etwa einer Magnetresonanztomografie (MR) oder eine Computertomografie (CT) anzusteuern/ anzufahren. Insbesondere in der endoskopisch assistierten Neurochirurgie, in der die beiden Technologien der Navigation und der Visualisierung sehr häufig zum Einsatz kommen, muss der Chirurg ständig die entsprechenden Instrumente, das heißt das Endoskop und den Navigationspointer/ Navigationszeiger, tauschen bzw. zwischen diesen wechseln.
Zwar sind auch navigierte, flexible Endoskope bekannt, bei denen Navigationstracker/-elemente an einem distalen Endabschnitt des Endoskops angebracht sind und beispielsweise mit einer Infrarot-Tracking-Kamera (NDI) oder einem elektromagnetischen(EM) Tracking-System (NDI) verfolgt werden, jedoch sind solche navigierten Endoskope mit flexiblem Schaft besonderes schwer, großvolumig, unhandlich und vor allem hinsichtlich einer Navigation unpräzise. Daher können diese navigierten Endoskope bei vielen Eingriffen schlicht nicht eingesetzt werden.
Beispielsweise offenbart die US 2017/0238790 A1 ein navigiertes Bronchoskop mit flexiblem Schaft, an dessen distalem Ende/Endabschnitt mehrere Tracker vorgesehen sind, die durch ein entsprechendes Trackingsystem detektierbar sind.
Zusammenfassung
Es sind daher die Aufgaben und Ziele der vorliegenden Offenbarung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mindern und insbesondere ein medizinisches Instrument, ein chirurgisches Assistenzsystem, ein (Aufnahme-)Darstellungsverfahren und ein Speichermedium zur Verfügung zu stellen, welches/welcher OP Beteiligten/medizinischem Personal, insbesondere einem (leitenden) Chirurgen, mit einem Blick eine zentrale intuitive und unterstützende Verschmelzung von Informationen einer intrakorporalen Aufnahme eines anvisierten Bereichs sowie einer Darstellung einer Navigation in 3D-Aufnahmedaten des anvisierten Bereichs bereitstellt. Insbesondere soll ein medizinisches Instrument eine präzise Navigation ermöglichen, einfach handhabbar sein, sowie kostengünstig herzustellen sein. Eine weitere Teilaufgabe hinsichtlich des Instruments ist, einen möglichen Sichtbereich einer intrakorporalen Aufnahme zu erweitern. Ebenfalls ist eine weitere Teilaufgabe hinsichtlich des chirurgischen Assistenzsystems, eine korrelierte Darstellungsmöglichkeit bereitzustellen, in der die intrakorporale Aufnahme in 3D-Aufnahmedaten intuitiv und sich ergänzend dargestellt werden, ohne dass ein medizinisches Personal eine gedankliche Zusatzleistung durchführen muss.
Die Aufgaben werden hinsichtlich eines medizinischen Instruments durch die Merkmale des Anspruchs 1, hinsichtlich eines chirurgischen Assistenzsystems durch die Merkmale des Anspruchs 9, hinsichtlich eines Aufnahmedarstellungsverfahren durch die Merkmale des Anspruchs 18 und hinsichtlich eines gattungsgemäßen computerlesbaren Speichermediums durch die Merkmale des Anspruchs 19 gelöst.
Grundsätzlich wird ein medizinisches Instrument bereitgestellt, das dafür angepasst ist, einerseits Gewebe durch Referenzierung auf einen, insbesondere präoperativen, 3D-Datensatz/ 3D-Aufnahmedaten, beispielsweise 3D-Aufnahmedaten einer Magnetresonanztomografie (MR), anzuvisieren und andererseits gleichzeitig ein visuelles intrakorporale (Bild-)Aufnahme/ In-Körper-Bild während der Operation bereitzustellen. Dieses medizinische Instrument wird als Endoscopic Navigation Pointer (ENP) bzw. endoskopischer Navigationszeiger/ Endoskop-Navigations-Zeiger bezeichnet. Dieser endoskopische Navigationszeiger weist zumindest einen Bildsensor/ Aufnahme-Sensor und eine Lichtquelle/Leuchtmittel auf, die vorzugsweise in das distale Ende, insbesondere der distalen Spitze, integriert sind. Ferner weist das Instrument einen Tracking-Element/ Tracking-Sensor (Referenzsystem) zur Lokalisierung der Position und/oder Ausrichtung (Orientierung) der Spitze im Raum auf. Der endoskopische Navigationszeiger verfügt über eine kleine, aber stumpfe distale Spitze zur Palpation von Gewebe während der Operation, wobei der Bildsensor nahe bzw. im Bereich der distalen Spitze angeordnet ist, um dort eine intrakorporale Aufnahme zu erstellen. Der endoskopische Navigationszeiger verfügt ferner über einen Handhabungsabschnitt, insbesondere einen Handgriff, mit dem etwa der Chirurg den endoskopischen Navigationszeiger, insbesondere ohne weitere Unterstützung, manuell ergreifen und halten kann. Der endoskopische Navigationszeiger hat eine starre oder bestimmbare Referenz (also zumindest eine vorbestimmte Position; Transformationsmatrix) zwischen der distalen Spitze, vorzugweise dem Bildsensor und dem Tracking-Sensor/ Referenzsystem, so dass insbesondere über das Referenzsystem und der statischen bzw. starren Referenz auf die Position und/oder Orientierung der distalen Spitze und vorzugsweise dem Bildsensor geschlossen werden kann. Die Daten des Bildsensors und weiter vorzugsweise die Daten des Tracking-Sensors/ Referenzsystems können über eine Datenschnittstelle an einen Computer/ ein Computersystem/ eine Steuereinheit übertragen werden, der ein Display für eine visuelle Ausgabe ansteuern kann.
Mit Hilfe des medizinischen Instruments und einer Übertragung der Daten über die Datenschnittstelle an einen (externen) Computer, kann der Chirurg gleichzeitig ein visuelles Bild aus dem Körperinneren (Intrakorporale Aufnahme) als auch ein Bild mit der aktuellen Position des endoskopischen Navigationszeigers relativ zu 3D-Aufnahmedaten, insbesondere einem präoperativen 3D-Datensatz, erzeugen und sehen bzw. sich darstellen lassen.
Mit anderen Worten wird ein medizinisches Instrument bereitgestellt mit einer Spitze an einem distalen Ende, die dafür angepasst ist ein Gewebe zu palpieren bzw. abzutasten. Das Instrument weist zumindest einen Aufnahme-Sensor/ Bildsensor und zumindest eine Lichtquelle auf, die nahe bzw. im Bereich der distalen Spitze in dem medizinischen Instrument angeordnet, insbesondere integriert, sind und vorzugsweise eine vorbekannte oder bestimmbare Position und/oder Orientierung relativ zu der distalen Spitze aufweisen. Auch weist das Instrument einen Handhabungsabschnitt, insbesondere Handgriff, auf, um einem Anwender ein Halten des Instruments zu ermöglichen. Ferner weist das Instrument ein geometrisches Referenzsystem mit einer vorbekannten Referenz (insbesondere hinsichtlich Position und Orientierung) zur distalen Spitze auf, um eine Bestimmung einer Position und/oder Orientierung der distalen Spitze im dreidimensionalen Raum zu ermöglichen. Schließlich weist das Instrument noch eine Schnittstelle zu einem (externen) Computer (mit Bildschirm für eine Anzeige) oder zu einer externen Steuereinheit auf, um die Aufnahme (intrakorporale Aufnahme) des Aufnahme-Sensors und insbesondere die Position und/oder Orientierung der distalen Spitze relativ zu 3D-Aufnahmedaten, insbesondere präoperativen 3D-Aufnahmedaten, anzuzeigen.
Die Kombination der „zwei Geräte“ bzw. zwei unterschiedlichen technischen Modalitäten einer Navigation und einer Visualisierung in nur einem einzigen Instrument hat den Vorteil, dass in nur einem Arbeitsschritt unter Verwendung von nur dem einen Instrument ein Eingriff noch besser durchgeführt werden kann. Das Instrument gemäß der vorliegenden Offenbarung beschleunigt einen Eingriff und erhöht eine Sicherheit, da beide Modalitäten zeitgleich zur Verfügung stehen und insbesondere zur Identifizierung von Gewebe eingesetzt werden können. Die Kombination beschleunigt ferner auch eine Lernkurve eines Nutzers in der endoskopischen Chirurgie, insbesondere in der Neurochirurgie, und erhöht auch eine Zeitspanne während des Eingriffs, in der ein endoskopisches Bild bereitgestellt wird bzw. verwendet werden kann. Der Chirurg muss nicht mehr zwischen den zwei Vorrichtungen hin- und herwechseln und es können während des Eingriffs kontinuierlich beide Modalitäten der Visualisierung und der Navigation bereitgestellt werden.
Insbesondere erlaubt der endoskopisch navigierte Pointer eine präzise Palpation von Gewebe mit seiner kleinen, aber stumpfen Spitze. Diese neue Variante des endoskopischen Navigationszeigers kann insbesondere die Chip-in-Tip-Technologie (CIT), bei der der Bildgebungssensor direkt in das distale Ende integriert ist, verwenden. Diese Technologie ermöglicht insbesondere, ein leichteres und weniger sperriges Instrument wie vorliegend herzustellen.
Mit noch anderen Worten wird gemäß der vorliegenden Offenbarung ein medizinisches, insbesondere chirurgisches, Instrument bereitgestellt mit: einem proximalen Handhabungsabschnitt, insbesondere einem Handgriff; einem distalen Endabschnitt/ Ende, der/ das dafür angepasst ist, in einen Patienten intrakorporal eingeführt zu werden und der/ das eine distale Spitze aufweist, die dafür angepasst ist, ein intrakorporales Gewebe eines Patienten abzutasten, insbesondere stumpf ausgebildet ist; und einem Schaft, der den proximalen Handhabungsabschnitt mit dem distalen Endabschnitt, vorzugsweise starr, miteinander verbindet, wobei der Handhabungsabschnitt ein geometrisches Referenzsystem mit vorbestimmter Lage gegenüber der distalen Spitze aufweist, so dass über das geometrische Referenzsystem eine Position und/oder Orientierung der distalen Spitze (im dreidimensionalen Raum) (erfassbar und) bestimmbar ist. Ein, insbesondere distaler, Abschnitt des Schafts und/oder der distale Endabschnitt weist zumindest eine Bildaufnahmeeinheit/ bildgebende Vorrichtung mit einem Aufnahme-Sensor zur Erstellung einer intrakorporale Aufnahme in einer Aufnahmerichtung und einem Leuchtmittel/ einer Lichtquelle zur Beleuchtung der intrakorporalen Aufnahme auf, (das Leuchtmittel ist dafür angepasst, Licht für eine Beleuchtung der Aufnahme der Bildaufnahmeeinheit bereitzustellen), auf, wobei die Bildaufnahmeeinheit dafür angepasst ist, die intrakorporale Aufnahme computerlesbar bereitzustellen und vorzugsweise eine bestimmbare Aufnahme-Position und/oder Aufnahme-Orientierung gegenüber dem Referenzsystem und/oder gegenüber der distalen Spitze hat, und das medizinische Instrument eine (Daten-)Schnittstelle/ ein Dateninterface aufweist, die dafür angepasst ist, computerlesbare/ digitale Daten zu senden, insbesondere Daten zu senden und zu empfangen, um zumindest die intrakorporale Aufnahme, und vorzugsweise die vorbestimmte Lage des geometrischen Referenzsystems gegenüber der distalen Spitze und/oder gegenüber der zumindest einen Bildaufnahmeeinheit, einer Steuereinheit /einem Computer bereitzustellen.
Der Begriff „distal“ definiert in der vorliegenden Offenbarung eine vom Nutzer wie etwa Chirurgen abgewandte Seite oder Richtung (hin zum Patienten). Demgegenüber definiert der Begriff „proximal“ eine zum Chirurgen hin gewandte Seite oder Richtung (vom Patienten weg).
Der Begriff „Position“ meint eine geometrische Position im dreidimensionalen Raum, der insbesondere mittels Koordinaten eines kartesischen Koordinatensystems angegeben wird. Insbesondere kann die Position durch die drei Koordinaten X, Y und Z angegeben werden.
Der Begriff „Orientierung“ wiederum gibt eine Ausrichtung (etwa an der Position) im Raum an. Man kann auch sagen, dass durch die Orientierung eine Ausrichtung angegeben wird mit Richtungs- bzw. Drehungsangabe im dreidimensionalen Raum. Insbesondere kann die Orientierung mittels drei Winkeln angegeben werden.
Der Begriff „Lage“ umfasst sowohl eine Position als auch eine Orientierung. Insbesondere kann die Lage mittels sechs Koordinaten angegeben werden, drei Positionskoordianten X, Y und Z sowie drei Winkelkoordinaten für die Orientierung.
Der Begriff „distale Spitze“ beschreibt den distalen Bereich des Instruments, der sich von gewissermaßen einer Grundform ausgehend im Abstand senkrecht zur Längsachse, insbesondere im Durchmesser, verjüngt und über die kontinuierliche Verjüngung eine distale Stirnfläche für eine Palpation vom Gewebe bildet.
Der Begriff „distaler Endabschnitt“ meint einen distalen Bereich/Abschnitt des Instruments, der insbesondere 25%, besonders bevorzugt 10%, ganz besonders bevorzugt 5%, der Gesamtlänge des Instruments (von proximalen Ende des Handhabungsabschnitts zu distaler Spitze) entlang der Längsachse von Handhabungsabschnitt zu distaler Spitze beträgt. Der distale Endabschnitt kann dabei eine eigenständige Baugruppe des Instruments sein als auch ein Abschnitt des Schafts an sich.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden insbesondere nachfolgend erläutert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der zumindest eine Aufnahme-Sensor der Bildaufnahmeeinheit ein CCD-Sensor und/oder ein CMOS Sensor/ Chip sein. Insbesondere ist der Aufnahme-Sensor direkt in dem distalen Endabschnitt, insbesondere der distalen Spitze integriert (Chip-In-Tip Technologie). Dies hat den Vorteil, dass das Instrument klein gebaut und präzise geführt werden kann und lediglich eine Datenübertragung der intrakorporalen Aufnahme bereitstellen muss.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das zumindest eine Leuchtmittel in Form einer LED ausgebildet sein, die vorzugsweise direkt in dem distalen Endabschnitt des medizinischen Instruments, insbesondere in der distalen Spitze, integriert ist. Auf diese Weise kann, ohne Lichtverlust durch etwa einen Lichtleiter, die Beleuchtung direkt an Ort und Stelle vorgesehen sein, wo sie für die Beleuchtung der Aufnahme benötigt wird. Eine LED ist energieeffizient, wird nicht warm und kann als kleines Bauelement direkt im distalen Ende eingebaut sein und etwa parallel zu einer Aufnahmerichtung strahlen. So muss das Instrument vom Handhabungsabschnitt aus lediglich eine Energieversorgung der Beleuchtung bereitstellen. Insbesondere kann das medizinische Instruments dafür angepasst sein, eine Beleuchtungsstärke über eine Steuereinheit (automatisch) und/oder über einen manuellen Regler an dem Handhabungsabschnitt einzustellen.
Vorzugsweise können zumindest zwei Bildaufnahmeeinheiten (mit jeweils einem Aufnahme-Sensor und einem Leuchtmittel) in dem distalen Endabschnitt, insbesondere in der distalen Spitze, vorgesehen, insbesondere integriert, sein. Vorzugsweise sind die beiden Bildaufnahmeeinheiten gegenüber einer Längsachse des distalen Endabschnitts um diese gedreht zueinander, insbesondere diametral zueinander angeordnet, um von zwei unterschiedlichen, insbesondere voneinander abgewandten, Seiten des distalen Endabschnitts aus jeweils eine intrakorporale Aufnahme in zwei unterschiedliche Aufnahmerichtungen zu erstellen. Insbesondere sind ein, zwei, drei oder mehrere CCD oder CMOS Chips/Sensoren in dem distalen Endabschnitt, insbesondere in der distalen Spitze integriert, die jeweils eine unterschiedliche Aufnahmerichtung /Sichtrichtung haben, um einen Aufnahmebereich des Instruments zu erweitern.
Insbesondere sind eine, zwei, drei oder mehr Leuchtmittel, insbesondere in Form einer LED, in dem distalen Endabschnitt des Instruments integriert, die für eine ausreichende Beleuchtung für den zumindest einen Aufnahme-Sensor, insbesondere in Form eines CCD Chips und/oder eines CMOS-Chips, sorgen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann die Bildaufnahmeeinheit dafür angepasst sein, eine 2D-Aufnahme und/oder eine 3D-Aufnahme aufzunehmen und insbesondere einen 2D-Sensor und/oder einen 3D-Sensor als Aufnahme-Sensor aufweisen. Mit einem 2D-(Aufnahme-)Sensor kann eine zweidimensionale intrakorporale Aufnahme erstellt werden, wohingegen mit einem 3D-Sensor zudem eine räumliche dreidimensionale Struktur miterfasst werden kann und als intrakorporale Bildaufnahme bereitgestellt wird. Mit Hilfe des 3D-Sensors kann das Instrument bei einem Eingriff einem Chirurgen noch mehr Informationen für eine noch bessere visuelle Darstellung bereitstellen. Vorzugsweise kann diese räumliche Information zusätzlich für die Navigation verwendet werden.
Insbesondere kann die zumindest eine Bildaufnahmeeinheit, insbesondere der Aufnahmesensor und/oder das Leuchtmittel, dafür angepasst sein, eine fluoreszierende intrakorporale Bildaufnahme/ Fluoreszenzaufnahme als funktionale Aufnahme zu erstellen. Vorzugsweise kann zumindest das Leuchtmittel der Bildaufnahmeeinheit dafür ausgebildet sein, fluoreszierendes Licht, insbesondere UV-Licht, zu erzeugen. Zudem kann der Aufnahme-Sensor dafür angepasst sein, das emittierte fluoreszierende Licht zu detektieren und insbesondere sensitiv für ein vorbestimmtes Frequenzspektrum der elektromagnetischen Strahlung, insbesondere des sichtbaren Lichts oder UV-Lichts, sein, um dem Chirurgen so eine funktionale Aufnahme bereitzustellen. Vorzugsweise kann eine verarbeitende Steuereinheit, die die intrakorporale Aufnahme verarbeitet dafür angepasst sein, eine visuelle Aufbereitung/ optimierte Anpassung der fluoreszierenden Aufnahme durchzuführen.
Gemäß einem gegebenenfalls unabhängig beanspruchbaren Aspekt der Offenbarung kann der distale Endabschnitt, insbesondere die distale Spitze, dafür angepasst sein, gegenüber dem Handhabungsabschnitt, insbesondere einem proximalen Schaftabschnitt, um die Längsachse drehbar/rortierbar zu sein und der distale Endabschnitt die Bildaufnahmeeinheit aufweisen. Mit einer solchen Konfiguration bleibt eine Position der Stirnfläche der distalen Spitze konstant, aber es kann eine Aufnahmerichtung angepasst werden.
Insbesondere weist das Instrument eine starre/ fixe Längsachse zwischen dem Handhabungsabschnitt und der distalen Spitze auf. Auf diese Weise ist die Position der distalen Spitze relativ gegenüber dem Handhabungsabschnitt stets gleich und über das Referenzsystem erfassbar, jedoch lässt sich insbesondere ein Abschnitt des Schafts um seine Längsachse drehen. Vorzugsweise lässt sich der distale Endabschnitt um seine Längsachse drehen. Weiter vorzugsweise lässt sich ein Teilabschnitt des Schafts inklusive des distalen Endabschnitts um die starre Längsachse drehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann der Schaft und/oder der distale Endabschnitt einen um eine Längsachse des Schafts drehbar gelagerten radial äußeren Mantel /Ummantelung aufweist, der um/ gegenüber einer Längsachse des Schafts drehbar ist und damit gegenüber dem Handhabungsabschnitt drehbar ist, und die zumindest eine Bildaufnahmeeinheit in dem Mantel integriert ist, sodass die Bildaufnahmeeinheit um die Längsachse rotierbar ist, um einen erfassbaren Bereich einer intrakorporalen Aufnahme zu erweitern. Insbesondere weist der Mantel an seinem proximalen Ende eine Grifffläche zum manuellen Ergreifen und drehen auf. Vorzugsweise ist diese Grifffläche eine umfängliche geriffelte Struktur und/oder umfänglich angeordnete Mulden in Längsrichtung und/oder ein Vorsprung in radialer Richtung.
Gemäß einem gegebenenfalls unabhängig beanspruchbaren Aspekt der Offenbarung weist das Instrument (zumindest) einen Abschnitt des Schafts auf, der gegenüber dem Handhabungsabschnitt um die Längsachse rotierbar ist, insbesondere um 360°, und dieser Abschnitt weist die Bildaufnahmeeinheit auf, die insbesondere integriert ist, so dass der Aufnahme-Sensor der Bildaufnahmeeinheit um die Längsachse drehbar ist und einen visuellen Aufnahmebereich erweitert.
Vorzugsweise kann der drehbare Mantel in Form eines Hohlzylinders/ einer Hülse, mit vorzugsweise distaler Kappe, ausgeführt sein, der um einen zentralen Träger herum, insbesondere in Form einer Welle, vorzugsweise einer Hohlwelle, drehbar gelagert ist. Insbesondere können in der Ausführungsform der Hohlwelle Kabel der Bildaufnahmeeinheit in dieser geführt sein. Insbesondere kann der drehbare Mantel einen umfänglichen Schleifkontakt zur Welle hin für eine Übertragung der Daten aufweisen, so dass der Mantel beliebig um die Längsachse ohne Anschlag drehbar ist und stetig in Kontakt mit zumindest einer Datenleitung im Schaft steht und die Aufnahme-Daten der intrakorporalen Aufnahme übertragen kann. An dieser Stelle sei erwähnt, dass, wenn der Mantel mit distaler Kappe ausgestaltet ist, sich die distale Spitze der Kappe, welche gewissermaßen auch die distale Spitze mit bildest, zwar um die Längsachse drehbar ist und sich somit eine Orientierung der distalen (Mantel-)Kappe (um die Längsachse) ändert, eine Position der distalen Spitze an sich jedoch stets starr/ fix/ gleich im Bezug zum Handhabungsabschnitt und zum Referenzsystem verbleibt. Damit kann unabhängig von der Orientierung der distalen Kappe weiterhin mittels der distalen Spitze ein Gewebe palpiert werden, um eine präzise Navigation zu gewährleisten. Das Instrument kann dafür angepasst sein, einen Rotationswinkel des Mantels zu erfassen und über die Datenschnittstelle (einer Steuereinheit) bereitzustellen, um über die vorbekannte/ vorbestimmte Aufnahme-Position des Aufnahme-Sensors, den Rotationswinkel und vorzugsweise ferner den Abstand des Aufnahmesensors zur Längsachse, eine Aufnahme-Position und eine Aufnahme-Orientierung des Aufnahmesensors (über das Referenzsystem) zu bestimmen. Auf diese Art kann genau berechnet werden, an welcher Stelle im dreidimensionalen Raum, insbesondere in Bezug zu 3D-Aufnahmedaten und in welche Aufnahmerichtung die intrakorporale Aufnahme durchgeführt wird. In diesem Fall reicht ein einziger Rotationswinkel, da dieser der einzige frei änderbare Parameter der Bildaufnahmeeinheit bzw. des Aufnahmesensors ist.
Insbesondere kann der rotierbare Mantel als ein umfänglich hermetisch abgeschlossener Mantel gestaltet sein, der insbesondere in radialer Richtung fluiddicht ausgestaltet ist.
Insbesondere weist der Schaft eine starre, S-förmige Erstreckung seiner Längsachse auf, bei dem ein erster Schaftabschnitt zu einem zweiten Schaftabschnitt parallel aber versetzt zueinander verläuft und durch einen (S-förmig) gebogenen Abschnitt miteinander verbunden ist. Insbesondere weist der Schaft eine kreisförmige radiale Außenkontur auf. Vorzugsweise weist der Schaft eine kreisförmige Außenkontur mit gleichem Durchmesser entlang seiner Längsachse auf, die sich erst an der distalen Spitze verjüngt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann ein Abstand („Gesamtlänge“) zwischen proximalem Ende des Handhabungsabschnitts und der distalen Spitze kleiner als 50 cm, besonders bevorzugt kleiner als 40cm und ganz besonderes bevorzugt kleiner als 30cm sein.
Insbesondere ist der Schaft starr/fix mit dem Handhabungsabschnitt verbunden und vorzugsweise ist der distale Endabschnitt fix/starr gegenüber dem Handhabungsabschnitt und damit gegenüber Referenzsystem verbunden, so dass eine Position und zudem insbesondere eine Orientierung der distalen Spitze gegenüber dem Referenzsystem stets statisch ist und sich nicht ändert (also stets eine vorbestimmte Referenz aufweist).
Die Aufgaben der vorliegenden Offenbarung werden hinsichtlich eines chirurgischen Assistenzsystems zur Verwendung bei einem chirurgischen Eingriff bei einem Patienten dadurch gelöst, dass das chirurgische Assistenzsystem aufweist: ein medizinisches Instrument gemäß der vorliegenden Offenbarung; zumindest eine Darstellungsvorrichtung, insbesondere einen OP-Monitor, zur Darstellung eines visuellen Inhalts; ein geometrisches Trackingsystem/ Sensorsystem, das dafür angepasst ist, über die Erfassung der Position und/oder Orientierung des Referenzsystems des medizinischen Instruments eine Position und/Orientierung der distalen Spitze und/oder der Bildaufnahmeeinheit zu bestimmen; einer Datenbereitstellungseinheit, insbesondere einer Speichereinheit, welche dafür angepasst ist, digitale 3D-Aufnahmedaten, insbesondere präoperative 3D-Aufnahmedaten, des Patienten bereitzustellen, und einer Steuereinheit, die dafür angepasst ist, die über die Datenschnittstelle bereitgestellte intrakorporale Bildaufnahme und die 3D-Aufnahmedaten zu verarbeiten und eine Kombinationsdarstellung, insbesondere Korrelationsdarstellung, mit sowohl mindestens einer Darstellung der intrakorporalen Aufnahme und einer Darstellung einer Ansicht der 3D-Aufnahmedaten, in der vorzugsweise die Position und/oder Orientierung der distalen Spitze enthalten /dargestellt ist, zu erzeugen und durch die Darstellungsvorrichtung visuell auszugeben. Mithilfe des chirurgischen Assistenzsystems ist es also möglich, mit nur einem einzigen Instrument über die Darstellungsvorrichtung sowohl eine intrakorporale Aufnahme in der Kombinationsdarstellung anzeigen zu lassen als auch eine „virtuelle“ Navigation in den 3D-Aufnahmedaten des Patienten durchzuführen. Das Referenzsystem ist dabei Teil bzw. ergänzender Teil des Trackingsystems.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Referenzsystem, insbesondere eine starre Vorrichtung mit, vorzugsweise zumindest drei zueinander beabstandeten, insbesondere kugelförmigen, Infrarotreflektor-Markern aufweisen und das geometrische Trackingsystem kann ein 3D-Kamera-System mit zumindest einer 3D-Kamera oder einer Stereokamera aufweisen, welches dafür angepasst ist, die Infrarotreflektor-Marker zu erfassen/zu tracken, und (über die vorbestimmte oder bestimmbare Lage von Referenzsystem zu distaler Spitze) die Position und/oder Orientierung der distalen Spitze zu bestimmen. Insbesondere kann der Steuereinheit, als Teil des Trackingsystems, eine Position und Orientierung des Referenzsystems bereitgestellt werden und die Steuereinheit kann über die vorbestimmte Lage von dem Referenzsystem zu der distalen Spitze eine Position und/oder Orientierung des distalen Spitze berechnen bzw. bestimmen. Insbesondere liegt die vorbestimmte Lage von Referenzsystem zu distaler Spitze und/oder Bildaufnahmeeinheit in Form einer Transformationsmatrix vor, so dass die Steuereinheit mittels einer einfachen mathematische Berechnung auf die Position und/oder Orientierung der distalen Spitze bzw. Bildaufnahmeeinheit schließen kann. Insbesondere weist also das geometrische Trackingsystem einen Starrkörper mit Infrarotreflektor-Markern auf, die durch ein 3D-Kamerasysten erfasst werden, so dass insbesondere eine Lage des Referenzsystems relativ zu de 3D-Kamerasystem erfassbar ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann das Referenzsystem einen Starrkörper/ eine starre Vorrichtung mit definierten optischen Mustern, insbesondere QR-Markern, aufweisen, und ferner das Trackingsystem ein Kamera-System mit zumindest einer Kamera aufweisen, das dafür angepasst ist, die Starrkörper mit optischen Mustern zu detektieren. Insbesondere kann also das Referenzsystem optisch erfassbare Starrkörpermuster wie beispielsweise QR-Marker/-Tracker aufweisen, die durch ein Kamerasystem des Trackingsystems erfasst werden, so dass insbesondere eine relative Lage gegenüber dem externen Kamerasystem durch die Steuereinheit als Teil des Trackingsystems bestimmt wird.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Referenzsystem elektromagnetische Sensoren (EM-Sensoren) aufweisen und das Trackingsystem ein elektromagnetisches Sensorsystem aufweisen. Insbesondere können die elektromagnetischen Sensoren des Referenzsystems dafür angepasst sein, ein durch das Sensorsystem/ Trackingsystem erzeugtes elektromagnetisches Feld zu detektieren und über dieses Feld eine Lage relativ zu dem Sensorsystem zu bestimmen. Alternativ können auch die elektromagnetischen Sensoren des Referenzsystems zwei senkrecht aufeinander stehende elektromagnetische Felder erzeugen, die durch ein entsprechend angepasstes elektromagnetisches Sensorsystem /Trackingsystem detektierbar sind, um über diese eine Lage im dreidimensionalen Raum relativ gegenüber dem Sensorsystem zu bestimmen. Insbesondere kann also das geometrische Referenzsystem elektromagnetische Sensoren aufweisen, die über ein elektromagnetisches Sensorsystem getrackt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann das Trackingsystem ferner zumindest eine Kamera, insbesondere eine Kamera eines chirurgischen Mikroskops, aufweisen, um das medizinische Instrument, insbesondere den Handhabungsabschnitt, zu erfassen. Das medizinische Instrument, insbesondere der Handhabungsabschnitt, weist eine vorbestimmte Geometrie als Referenzsystem auf, die in einer Speichereinheit hinterlegt ist, so dass das Trackingsystem, insbesondere die Steuereinheit, auf Basis der vorbestimmten Geometrie und der vorbestimmten Lage, insbesondere unter Verwendung von Machine Vision, die Position und/oder Orientierung der distalen Spitze bestimmen kann. Das Instrument kann damit ohne zusätzliche Marker/ Tracker durch eine Kamera des Trackingsystems getrackt werden, da lediglich die vorbekannte, in einer Speichereinheit hinterlegte Geometrie des Instruments, insbesondere des Handgriffs, ausreichend ist, um mittels Methoden wie etwa Machine Vision die Lage des Instruments im Raum zu erfassen und zu bestimmen (relativ zu der Kamera).
Vorzugsweise und gegebenenfalls unabhängig beanspruchbar kann das medizinische Instrument ferner eine Elektrode aufweisen, die dafür angepasst ist, eine Nervenüberwachung/ ein Nerven-Monitoring durchzuführen. Die Steuereinheit kann dafür angepasst sein, auf Basis der Nervenüberwachung eine Korrelation der intrakorporalen Aufnahme und der 3D-Aufnahmedaten zu erreichen bzw. durchzuführen. Das Instrument weist also insbesondere eine distale Elektrode auf, die der Steuereinheit Signale hinsichtlich einer Nervenaktivität (Spannungsimpulse) bereitstellt, um über diese Signale mit etwa einer korrespondieren Nervenbahn in den 3D-Aufnahmedaten, eine Korrelation der intrakorporalen Aufnahme und der 3D-Aufnahmedaten durchzuführen.
Insbesondere können die 3D-Aufnahmedaten MRT-Aufnahmedaten und/oder CT-Aufnahmedaten und/oder 3D-Ultraschalldaten enthalten. Mit diesen 3D-Aufnahmedaten kann eine präzise Navigation durchgeführt werden, insbesondere bei minimalinvasiven Eingriffen.
Vorzugsweise kann die Steuereinheit dafür angepasst sein, eine Kombinationsdarstellung in Form einer Nebeneinanderdarstellung von intrakorporaler Aufnahme und 3D-Aufnahmedaten zu erstellen, oder eine Korrelationsdarstellung in Form einer Überlagerungsdarstellung der intrakorporalen Aufnahme und den korrelierten 3D-Aufnahmedaten zu erstellen. Insbesondere kann bei der Korrelationsdarstellung eine computergestützte Methode der erweiterten Realität - Augmented Reality - zum Einsatz kommen. Die Steuereinheit und die Darstellungsvorrichtung zeigen also in der erzeugten und ausgegebenen Kombinationsdarstellung die intrakorporale Aufnahme und die Ansicht der 3D-Aufnahmedaten nebeneinander oder korreliert überlagert an. Insbesondere in der korrelierten Darstellung kann die intrakorporale Aufnahme positionskorrekt, insbesondere lagekorrekt, also an der tatsächlichen Position bzw. Lage gegenüber den virtuellen 3D-Aufnahmedaten eingeblendet oder teiltransparent überlagert werden (Augmented Reality).
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann die Steuereinheit dafür angepasst sein, in der Kombinationsdarstellung optische Parameter, insbesondere eine Fokusachse und/oder ein Arbeitsvolumen und/oder ein Sichtfeld der zumindest einen Bildaufnahmeeinheit, insbesondere des Aufnahme-Sensors, in den 3D-Aufnahmedaten einzublenden. Die Steuereinheit erzeugt also eine solche Kombinationsdarstellung in welcher zusätzlich noch die optischen Parameter eingeblendet werden, so dass der Chirurg auf nur einer einzigen Darstellungsvorrichtung alle eingriffsrelevanten Parameter visuell erfassen kann. So wird ein navigierter Eingriff noch besser unterstützt.
Vorzugsweise kann die Datenschnittstelle kabelgebunden oder kabellos ausgeführt sein, und kann insbesondere eine drahtlose Schnittstelle wie WLAN und/oder Bluetooth aufweisen. Bei der kabellosen Schnittstelle kann das Instrument mobil und noch handlicher ausgeführt werden, da ein Kabel zu einer Basisstation entfallen kann. In diesem Falle weist das Instrument eine interne Energiequelle, insbesondere in Form eines Akkus auf, um autark agieren zu können.
Hinsichtlich eines Aufnahmedarstellungsverfahren zur Visualisierung einer Kombinationsdarstellung, insbesondere einer Korrelationsdarstellung, insbesondere bei einem chirurgischen Assistenzsystem der vorliegenden Offenbarung, werden die Aufgaben und Ziele der vorliegenden Offenbarung dadurch gelöst, dass das Verfahren die Schritte aufweist: Erstellen einer intrakorporalen Aufnahme durch die Bildaufnahmeeinrichtung des medizinischen Instruments; Erfassen einer Lage des Referenzsystems durch das Trackingsystem; Berechnen durch die Steuereinheit eine Position und/oder Orientierung der distalen Spitze und/oder der Bildaufnahmeeinrichtung mittels der erfassten Lage des Referenzsystems und der vorbestimmten Lage der distalen Spitze bzw. der Bildaufnahmeeinrichtung gegenüber dem Referenzsystem; Erzeugen einer Kombinationsdarstellung, insbesondere einer Korrelationsdarstellung, durch die Steuereinheit mit sowohl mindestens einer Darstellung der intrakorporalen Aufnahme und einer Darstellung einer Ansicht der 3D-Aufnahmedaten; Vorzugsweise hinzufügen, insbesondere Überlagern, der Position und/oder Orientierung der distalen Spitze in der Ansicht der 3D-Aufnahmedaten der Kombinationsdarstellung; Ausgeben der Kombinationsdarstellung durch die Darstellungsvorrichtung. Das Verfahren stellt einem Chirurgen mit einem Blick alle relevanten Informationen hinsichtlich des Eingriffs zur Verfügung. Vorzugsweise hat der Chirurg gleichzeitig eine ständige Darstellung der intrakorporalen Aufnahme und der Navigation der 3D-Aufnahmedaten zur Verfügung. Insbesondere kann die Position und/oder Orientierung der distalen Spitze relativ zu 3D-Aufnahmedaten/ einem 3D-Datensatz erfasst werden und über die Darstellungsvorrichtung (in der Kombinationsdarstellung) angezeigt werden.
Hinsichtlich eines computerlesbaren Speichermediums werden die Aufgaben und Ziele der vorliegenden Offenbarung dadurch gelöst, dass das computerlesbare Speichermedium Befehle umfasst, die bei einer Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, die Verfahrensschritte des Aufnahmedarstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung auszuführen.
Die Merkmale des medizinischen Instruments der vorliegenden Offenbarung und des chirurgischen Assistenzsystems der vorliegenden Offenbarung können untereinander ausgetauscht werden.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Hilfe von begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen

1 eine schematische Draufsicht auf ein chirurgisches Assistenzsystem einer bevorzugten Ausführungsform mit einem medizinischen Instrument in Form eines endoskopischen Navigationszeigers gemäß einer ersten Ausführungsform, bei dem am Handhabungsabschnitt Infrarottracker angeordnet sind,
2 eine schematische Draufsicht auf ein medizinisches Instrument gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei dem der Handhabungsabschnitt EM-Sensoren aufweist,
3 eine detaillierte Teilansicht eines distalen Schaftabschnitts mit distalem Endabschnitt eines medizinischen Instruments einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei der die Bildaufnahmeeinheit in der distalen Spitze integriert ist;
4 eine detaillierte Teilansicht eines distalen Endabschnitts eines Instruments einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei der eine Vielzahl an Bildaufnahmeeinheiten integriert sind;
5 eine perspektivische Teilansicht eines medizinischen Instruments einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei dem in einem rotierbaren Mantel des Schafts ein Aufnahmesensor und ein Beleuchtungsmittel vorgesehen sind;
6 eine perspektivische Teilansicht eines medizinischen Instruments einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei dem ein distaler Abschnitt rotierbar gestaltet ist; und
7 eine schematische Ansicht einer Darstellung der Darstellungsvorrichtung des chirurgischen Assistenzsystems.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und sollen nur dem Verständnis der Offenbarung dienen. Gleiche Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können untereinander ausgetauscht werden.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
1 zeigt eine schematische Ansicht eines chirurgisches Assistenzsystems 100 einer bevorzugten Ausführungsform mit einem medizinischen Instrument gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform, das als endoskopischer Navigationszeiger/ endoskopischer Navigations-Pointer/ Endoskop-Navigations-Zeiger 1 gestaltet ist.
Der endoskopische Navigationszeiger 1 weist einen proximalen Handhabungsabschnitt in Form eines Handgriffs 2 auf, der dafür angepasst ist von einem medizinischen Personal wie einem Chirurgen manuell ergriffen und geführt zu werden. Alternativ kann der Handhabungsabschnitt auch dafür angepasst sein, von einem Roboterarm geführt zu werden.
Ein distaler Endabschnitt 4 des endoskopischen Navigationszeigers 1 ist dafür angepasst, intrakorporal in einen Patienten P eingeführt zu werden, und weist eine stumpf ausgebildete distale Spitze 6 auf, die dafür angepasst ist, präzise und punktuell ein intrakorporales Gewebe des Patienten P abzutasten bzw. zu palpieren, ohne das Gewebe irreversibel zu schädigen. Ein Schaft 8 verbindet den distalen Endabschnitt 4 und den Handgriff 2 starr/ fix miteinander und weist eine im Wesentlichen zylinderförmige und geschlossene Außenkontur entlang einer Längsachse L auf, die S-förmig verläuft. In dieser Ausführungsform ist der distale Endabschnitt 4 ein distaler Teilabschnitt des Schafts 8.
Da der Handgriff 2 ein geometrisches Referenzsystem 10 aufweist und die distale Spitze 6 eine starre geometrische Relation gegenüber dem Referenzsystem 10 hat, ist über eine Bestimmung der Lage (also Position und Orientierung) des Handgriffs 2 die Lage der distalen Spitze 6 bestimmbar. Man kann auch sagen, dass eine Transformationsmatrix zwischen der distalen Spitze 6 und dem Referenzsystem 10 vorbestimmt und statisch ist, so dass eine entsprechende Bestimmung der Lage der distalen Spitze 6 im dreidimensionalen Raum über das erfassbare Referenzsystem 10 bestimmbar ist.
Diese Gestaltung mit distaler Spitze 6, Schaft 8 und Handgriff 2 mit Referenzsystem 10 entspricht im Wesentlichen einer Gestaltung eines Navigationszeigers/ Navigationspointers, der dafür verwendet wird, einen bestimmten Punkt im dreidimensionalen Raum mittels der distalen Spitze 6 anzuvisieren und geometrisch im dreidimensionalen Raum gegenüber 3D-Aufnahmedaten zu erfassen. Im Unterschied zum bekannten Stand der Technik weist jedoch diese Ausführungsform des endoskopischen Navigationszeigers 1 an seinem distalen Endabschnitt 4 bzw. (da im vorliegenden Fall der distale Endabschnitt ein Teil des Schafts 8 ist) an einem distalen Abschnitt des Schafts 8 ferner eine Bildaufnahmeeinheit/ bildgebende Vorrichtung 12 mit einem (Bild-)Aufnahme-Sensor 14 in Form eines CCD-Chips (CCD - charge coupled device, also ein lichtempfindliches elektronisches Bauelement) zur Erstellung einer intrakorporale (Bild-)Aufnahme in einer Aufnahmerichtung 16 auf. Dadurch, dass der kleinausgeführte Aufnahme-Sensor 14 direkt in dem distalen Endabschnitt 4 integriert ist, kann ein Baumaß des endoskopischen Navigationszeigers 1 gering bzw. kompakt gehalten werden.
Um die intrakorporale Aufnahme IA zu beleuchten bzw. Licht für eine Beleuchtung der Aufnahme der Bildaufnahmeeinheit 12 bereitzustellen, ist in dem distalen Endabschnitt 4 zudem ein Leuchtmittel 18 in Form einer LED vorgesehen. Mit anderen Worten ist die Bildaufnahmeeinheit 12 in dem distalen Endabschnitt 4 integriert und weist einen Aufnahme-Sensor 14 zur Bildaufnahme und eine LED zur Beleuchtung auf. Der Aufnahmesensor 14 und die LED sind so am distalen Abschnitt des Schafts 8 bzw. distalen Endabschnitt 4 angeordnet und ausgerichtet, dass die Aufnahmerichtung 16 im Wesentlichen parallel zu einer Beleuchtungsrichtung des Leuchtmittels 18 ist.
Dadurch, dass der Handgriff 2 über den Schaft 8 starr/ unbeweglich mit dem distalen Endabschnitt 4 verbunden ist, das Referenzsystem 10 ebenfalls starr am Handgriff 2 befestigt ist sowie eine vorbestimmte, statische Lage (Position und Orientierung; Transformationsmatrix) der Bildaufnahmeeinheit 12 gegenüber dem Referenzsystem 10 bekannt ist, kann von der erfassten Lage des Referenzsystems 10 auch auf die Lage der Bildaufnahmeeinheit 12, insbesondere den Aufnahmesensor 14 mit entsprechender Aufnahmerichtung 16 und damit der intrakorporalen Aufnahme IA geschlossen werden. Auch weist die Bildaufnahmeeinheit 12 eine vorbestimmte Lage (Transformationsmatrix) gegenüber der distalen Spitze 6 auf, so dass von der Lage der Spitze 6 auf die Lage der Bildaufnahmeeinheit 12 bzw. umgekehrt geschlossen werden kann. Die Bildaufnahmeeinheit 12 hat also eine bestimmbare, hier vorbestimmte, Aufnahme-Position und Aufnahme-Orientierung gegenüber dem Referenzsystem 10 und gegenüber der distalen Spitze 6. So sind die Lage zwischen dem Referenzsystem 10, (dem Handgriff 2), der distalen Spitze 6 und der Bildaufnahmeeinheit 12 untereinander alle vorbestimmt und bekannt. Das Referenzsystem 10 hat in dieser Ausführungsform drei zueinander beabstandete Infrarotreflektor-Marker 22.
Ferner ist die Bildaufnahmeeinheit 12 dafür angepasst, die intrakorporale Aufnahme computerlesbar bzw. digital bereitzustellen und der endoskopische Navigationszeiger 1 weist eine Datenschnittstelle 20, in dieser Ausführungsform ein Datenkabel, auf, das computerlesbare/ digitale Daten an eine Steuereinheit 110 des chirurgische Assistenzsystem 100 sendet, um die intrakorporale Aufnahme der Steuereinheit 110 computerlesbar bereitzustellen. Zudem empfängt die Steuereinheit 110 auch Daten von der Steuereinheit, um etwa eine Beleuchtungsstärke des Leuchtmittels 18 einzustellen. Das chirurgische Assistenzsystem 100 weist zudem zumindest eine Darstellungsvorrichtung in Form eines OP-Monitors 102 zur Darstellung auf.
Ein (geometrisches) Trackingsystem 104 des chirurgischen Assistenzsystems mit einer 3D-Kamera 112 und einem Infrarotstrahler 114 detektiert die drei Infrarotreflektor-Marker 22 im dreidimensionalen Raum und damit die Lage des Referenzsystems 10. Über die Erfassung der Lage des Referenzsystems 10 und einer in einer Speichereinheit 108 gespeicherten Relation/ Referenz von dem Referenzsystem 10 zu der distalen Spitze 6 sowie zu dem Aufnahme-Sensor 14 mit entsprechender Aufnahmerichtung 16 kann das Trackingsystem 104 auf die tatsächliche aktuelle Lage der distalen Spitze 6 und des Aufnahmesensors 14 schließen. Konkret ist in dieser Ausführungsform die Steuereinheit 110 dafür angepasst, eine entsprechende Bestimmung bzw. Berechnung auszuführen und damit als Teil des Trackingsystems 104 zu agieren.
In einer Datenbereitstellungseinheit, hier die Speichereinheit 108, sind digitale präoperative 3D-Aufnahmedaten 3DA des Patienten P gespeichert. Diese wurden vor dem Eingriff etwa mittels einer Magnetresonanztomografie (MRT) oder einer Computertomografie (CT) aufgenommen.
Die Steuereinheit 110 ist speziell dafür angepasst, die über die Datenschnittstelle 20 bereitgestellte intrakorporale Bildaufnahme IA sowie die 3D-Aufnahmedaten 3DA zu verarbeiten und eine Kombinationsdarstellung, insbesondere Korrelationsdarstellung, mit einer Darstellung der intrakorporalen Aufnahme IA und einer Darstellung einer Ansicht der 3D-Aufnahmedaten 3DA zu erzeugen und über den OP-Monitor 102 visuell auszugeben. Zudem wird in der Ansicht der 3D-Aufnahmedaten 3DA die Position sowie die Orientierung der distalen Spitze 6 eingeblendet, so dass dem Chirurgen auf einem Blick alle Informationen zur Verfügung stehen. Die reale Lage der distalen Spitze 6 wird also in den virtuellen Raum der 3D-Aufnahmedaten übertragen und dort angezeigt.
Ferner wird auch die intrakorporale Aufnahme IA lagekorrekt in der Ansicht der 3D-Aufnahmedaten 3DA (korreliert) angezeigt, so dass dem Chirurgen mit nur einem Blick Informationen beider Aufnahmedaten zur Verfügung stehen und er noch einfacher und ermüdungsfreier sowie sicherer einen entsprechenden Eingriff am Patienten P vornehmen kann.
Während in 1 ein endoskopischer Navigationszeiger 1 mit einem fixen/ starren Schaft 8 und mit Infrarotreflektor-Marker 22 (Intrarot-Trackern) ausgeführt ist, zeigt 2 eine weitere, zweite bevorzugte Ausführungsform des endoskopischen Navigationszeigers 1 mit einem elektromagnetischen Tracker/ Sensor als Referenzsystem 10. Der endoskopische Navigationszeiger 1 der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich zu dem aus 1 lediglich durch das unterschiedlich ausgeführte Trackingsystem 104 mit einem elektromagnetischen Sensor/ EM-Sensor 24.
Konkret ist in dem Handgriff 2 ein EM-Sensor 24 in Form von zwei senkrecht aufeinander stehenden Spulen vorgesehen, um eine Lage des Referenzsystems 10 zu bestimmen. Das Trackingsystem 104 weist anstelle der Kamera und dem Infrarotlicht eine entsprechende Vorrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes auf. Über die Datenschnittstelle 20 wird der Steuereinheit 110 das Signal der EM-Sensoren 24 bereitgestellt, so dass diese dann die (relative) Lage des Referenzsystems 10 und damit der distalen Spitze 6 und des Aufnahme-Sensors 14 bestimmen kann.
3 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines medizinischen Instruments in Form eines endoskopischen Navigationszeigers 1 gemäß einer weiteren, dritten bevorzugten Ausführungsform. Im Unterschied zu den vorangehenden Ausführungsformen ist die Bildaufnahmeeinheit 12 direkt in der distalen Spitze 6, also dort, wo sich der Durchmesser des Schafts 8 verringert, integriert. Konkret weist die distale Spitze 6 zwei Spitzen-Abschnitte 26, 28 auf, einen ersten konischen bzw. stumpfkegelförmigen Spitzen-Abschnitt 26, der direkt am Schaftabschnitt mit konstanten Durchmesser angrenzt und in dem in seiner radialen Außenseite die Bildaufnahmeeinheit 12 integriert ist, sowie ein sich direkt an den ersten Spitzen-Abschnitt 26 anschließenden zweiten Spitzenabschnitt 28, der spitzer zulaufend als der erste Spitzenabschnitt 26 ausgeführt ist und der einen stumpfen Dorn ausbildet.
Die Bildaufnahmeeinheit 12 hat eine Aufnahmerichtung 16, die gegenüber der Längsachse des Schafts 8 um 60° nach distal vorne geneigt ist, so dass die intrakorporale Aufnahme IA sowohl einen Bereich nach distal vorne als auch zur radialen hin Seite umfasst und eine endoskopische Blickrichtung gewissermaßen erweitert wird. An der Außenseite des ersten stumpfkegelförmigen Spitzenabschnitts ist entlang des Umfangs, insbesondere um einen Umfangsabschnitt von etwa 50° um die Längsachse L herum, die LED integriert, an die sich distal direkt, auch entlang des Umfangs, ebenso um etwa 50° um die Längsachse L herum, der CCD-Aufnahme-Sensor 14 anschließt. Sowohl der Aufnahmesensor 14 als auch die LED sind gegenüber der Umgebung durch eine transparente Schutzschicht abgegrenzt, so dass das Instrument 1 schmutzunempfindlich sowie leicht zu reinigen ist. Ein Sichtkegel 30 des Aufnahme-Sensors 14 entlang der Aufnahmerichtung 16 ist schematisch in 30 dargestellt. Insbesondere kann die Steuereinheit 110 dafür angepasst sein, aus der verzerrten intrakorporalen Aufnahme IA (extremer Weitwinkel; kein planer Sensor) eine korrigierte intrakorporale Aufnahme zurückzurechnen und entsprechend in der Kombinationsdarstellung entzerrt anzuzeigen.
4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform bei der, im Unterschied zu der dritten Ausführungsform des Instruments 1, in der distalen Spitze nicht nur eine Bildaufnahmeeinheit 12, sondern zwei Bildaufnahmeeinheiten 12 mit jeweils einem Aufnahmesensor 14 und einem Beleuchtungsmittel 18 in Form einer LED integriert sind. Die Aufnahmerichtungen sind um die Längsachse L zueinander gedreht bzw. gegenüber der Längsachse L voneinander abgewandt, so dass ein endoskopisches Blickfeld sozusagen in zwei entgegengesetzte Richtungen erweitert wird. Die Aufnahmerichtungen 16 unterschiedlich. Der Aufnahme-Sensor 14 der einen Bildaufnahmeeinheit 12 liegt diametral gegenüber bzw. abgewandt zu dem anderen Aufnahme-Sensor 14. Ebenso ist die Anordnung von LED und Aufnahme-Sensor 14 entlang der Längsachse L umgedreht, so dass in dieser Ausführungsform die zwei LEDs distal (auf einer Höhe der Längsachse L) und die zwei CCD-Aufnahme-Sensoren 14 proximal gegenüber den LEDs angeordnet sind. Auf diese Weise strahlen die beiden LEDs noch besser in die distale Richtung zur Beleuchtung des intrakorporalen Gewebes.
5 zeigt eine weitere, fünfte besondere Ausführungsform des endoskopischen Navigationszeigers 1 mit einem rotierbaren Mantel/ Ummantelung 32 des Schafts 8. Der distale Endabschnitt 4 ist über den Schaft 8 weiterhin mit dem Handgriff 2 starr fixiert/ verbunden, wobei ein distaler Teilabschnitt des Schafts 8 den radial äußeren Mantel 32 aufweist, der um die Längsachse L drehbar gelagert ist und eine proximale geometrisch strukturierte Grifffläche aufweist, um manuell ergriffen und gedreht zu werden. Die Grifffläche 36 am drehbaren Mantel 32 ermöglichen eine einfache Drehung mit der Hand vom proximalen Ende aus, während die distale Spitze 6 relativ zum Handgriff 2 starr fixiert ist.
Die Bildaufnahmeeinrichtung 12 ist in dem Mantel integriert und eine Aufnahmerichtung 16 steht senkrecht auf die Längsachse L und weist nach radial außen. Mit diesem Design ist die Bildaufnahmeeinheit 12 um die Längsachse L rotierbar und ein erfassbarer Bereich der intrakorporalen Aufnahme IA wird umfänglich erweitert. Der Chirurg kann die Bildaufnahmeeinheit 12 einfach an die Stelle drehen an dem er eine Aufnahme erstellen möchte.
Der Mantel 32 ist in radialer Richtung/ umfänglich geschlossen ausgeführt und hermetisch fluiddicht gestaltet. In dieser Ausführungsform ist der Mantel 32 als Holzylinder/ Hülse gestaltet, der um einen zentralen Träger des Schafts 8 in Form einer zylinderförmigen Schaft-Welle 34 herum, drehbar gelagert ist.
6 zeigt ein endoskopischen Navigationszeiger 1 einer weiteren, sechsten bevorzugten Ausführungsform, der, im Unterschied zur fünften Ausführungsform der 5, der Mantel 32 nicht an der distalen Spitze 6 endet, sondern die distale Spitze mit einschließt und somit eine Kappe ausbildet. Bei einer Drehung des Mantels mit Kappe rotiert auch ein radial äußerer Mantel der distalen Spitze 6 mit.
Alternativ kann auch der gesamte distale Abschnitt des Schafts 8 und des distalen Endabschnitts 4 als eine zusammenhängende Baugruppe bzw. Einheit ausgeführt sein, welche drehbar an einem proximalen Abschnitt des Schafts 8 gelagert ist. Selbst bei einer Drehung um die Längsachse L verbleibt jedoch die Position der distalen Spitze 6 gegenüber dem Handgriff 2 fix.
7 zeigt eine beispielhafte Darstellung des OP-Monitors 102 mit einer Kombinationsdarstellung in Form einer Korrelationsdarstellung von (zwei) intrakorporalen Aufnahmen IA mittels zwei Bildaufnahmeeinheiten 12 des Instruments 1, die integriert in einer Ansicht der 3D-Aufnahmedaten 3DA des Patienten P dargestellt werden. Sowohl die virtuelle distale Spitze 6 als auch die beiden intrakorporalen Aufnahmen IA sind lagekorrekt in den 3D-Aufnahmedaten 3DA eingeblendet. Es werden bei dem chirurgischen Assistenzsystems 100 ein visuelles Volumen der Aufnahme-Sensoren 14 relativ zur distalen Spitze 6 in einer Überlagerung mit den 3D-Aufnahmedaten angezeigt.
Bezugszeichenliste

1: Medizinisches Instrument/ endoskopisches Pointerinstrument
2: Handgriff
4: Endabschnitt
6: distale Spitze
8: Schaft
10: Referenzsystem
12: Bildaufnahmeeinheit
14: Aufnahme-Sensor
16: Aufnahmerichtung
18: Leuchtm ittel
20: Datenschnittstelle
22: Infrarotreflektor-Marker
24: Elektromagnetischer Sensor
26: Erster Spitzen-Abschnitt
28: Zweiter Spitzen-Abschnitt
30: Sichtkegel
32: Rotierbarer (Schaft-)Mantel
34: Schaft-Welle
36: Grifffläche
100: Chirurgisches Assistenzsystem
102: OP-Monitor
104: Trackingsystem
106: Datenbereitstellungseinheit
108: Speichereinheit
110: Steuereinheit
112: 3D-Kamera
P: Patient
L: Längsachse
IA: Intrakorporale Aufnahme
K: Kombinationsdarstellung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 20170238790 A1 [0006]

Claims

Medizinisches, insbesondere chirurgisches, Instrument (1) mit: einem proximalen Handhabungsabschnitt, insbesondere einem Handgriff (2); einem distalen Endabschnitt (4), der dafür angepasst ist, in einen Patienten (P) intrakorporal eingeführt zu werden und der eine distale Spitze (6) aufweist, die dafür angepasst ist, ein intrakorporales Gewebe eines Patienten (P) abzutasten, insbesondere stumpf ausgebildet ist; und einem Schaft (8), der den proximalen Handhabungsabschnitt mit dem distalen Endabschnitt (4) miteinander verbindet, wobei das Instrument (1), insbesondere der Handhabungsabschnitt, ein geometrisches Referenzsystem (10) mit vorbestimmter Lage gegenüber der distalen Spitze (6) aufweist, so dass über das geometrische Referenzsystem (10) eine Position und/oder Orientierung der distalen Spitze (6) bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein, insbesondere distaler, Abschnitt des Schafts (8) und/oder der distale Endabschnitt (4) zumindest eine Bildaufnahmeeinheit (12) mit einem Aufnahme-Sensor (14) zur Erstellung einer intrakorporale Aufnahme (IA) in einer Aufnahmerichtung (16) und einem Leuchtmittel (18) zur Beleuchtung der intrakorporalen Aufnahme (IA) aufweist, wobei die Bildaufnahmeeinheit (12) dafür angepasst ist, die intrakorporale Aufnahme (IA) computerlesbar bereitzustellen und die Bildaufnahmeeinheit (12) vorzugsweise eine bestimmbare, insbesondere vorbestimmte, Aufnahme-Position und/oder Aufnahme-Orientierung gegenüber dem Referenzsystem (10) und/oder gegenüber der distalen Spitze (6) hat, und das medizinische Instrument (1) eine Datenschnittstelle (20) aufweist, die dafür angepasst ist, Daten zu senden, insbesondere Daten zu senden und zu empfangen, um zumindest die intrakorporale Aufnahme (IA), und vorzugsweise ferner die vorbestimmte Lage der distalen Spitze und/oder die bestimmbare Aufnahme-Position und/oder Aufnahme-Orientierung der zumindest einen Bildaufnahmeeinheit (12) gegenüber dem geometrischen Referenzsystem (10), bereitzustellen.
Medizinisches Instrument (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Aufnahme-Sensor (14) der Bildaufnahmeeinheit (12) ein CCD-Sensor und/oder ein CMOS Sensor ist.
Medizinisches Instrument (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (18) in Form einer LED ausgebildet ist, die vorzugsweise in dem distalen Endabschnitt (4), insbesondere in der distalen Spitze (6), integriert ist.
Medizinisches Instrument (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Bildaufnahmeeinheiten (12) in dem distalen Endabschnitt (4), insbesondere in der distalen Spitze (6), integriert sind, und gegenüber einer Längsachse (L) des distalen Endabschnitts (4) mit einem Winkel zueinander, vorzugsweise diametral zueinander, angeordnet sind, um von zwei unterschiedlichen, insbesondere abgewandten, radialen Außenflächen des distalen Endabschnitts (4) aus jeweils eine intrakorporale Aufnahme (IA) in zwei unterschiedliche, insbesondere entgegengesetzte, Aufnahmerichtungen (16) zu erstellen.
Medizinisches Instrument (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmeeinheit (12) dafür angepasst ist, eine 2D-Aufnahme und/oder eine 3D-Aufnahme zu erstellen und insbesondere einen 2D-Sensor und/oder einen 3D Sensor als Aufnahme-Sensor (14) aufweist.
Medizinisches Instrument (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Bildaufnahmeeinheit (12), insbesondere der Aufnahmesensor (14) und/oder das Leuchtmittel (18), dafür angepasst sind, eine fluoreszierende intrakorporale Aufnahme (IA) zu erstellen.
Medizinisches Instrument (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (8) und/oder der distale Endabschnitt (4) einen um eine Längsachse (L) des Schafts (8) drehbar gelagerten radial äußeren Mantel (32) aufweist und die zumindest eine Bildaufnahmeeinheit (12) in dem Mantel (32) integriert ist mit insbesondere einer Aufnahmerichtung (16) nach radial außen, sodass die Bildaufnahmeeinheit (12) um die Längsachse (L) rotierbar ist, um einen erfassbaren Bereich für die intrakorporalen Aufnahme (IA) zu erweitern.
Medizinisches Instrument (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der drehbare Mantel (32) in Form eines Hohlzylinders mit vorzugsweise distaler Kappe ausgeführt ist, der um einen zentralen Träger herum, insbesondere in Form einer Welle (34), vorzugsweise einer Hohlwelle, drehbar gelagert ist.
Chirurgisches Assistenzsystem (100) zur Verwendung bei einem chirurgischen Eingriff bei einem Patienten (P) mit: einem medizinischen Instrument (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche; zumindest einer Darstellungsvorrichtung, insbesondere einem OP-Monitor (102), zur Darstellung eines visuellen Inhalts; einem geometrischen Trackingsystem (104), das dafür angepasst ist, über die Erfassung der Position und Orientierung des Referenzsystems (10) des medizinischen Instruments (1) eine Position und/oder Orientierung der distalen Spitze (6) und/oder der Bildaufnahmeeinheit (12) zu bestimmen; einer Datenbereitstellungseinheit (106), insbesondere einer Speichereinheit (108), welche dafür angepasst ist, digitale 3D-Aufnahmedaten (3DA), insbesondere präoperative 3D-Aufnahmedaten (3DA), des Patienten (P) bereitzustellen, und einer Steuereinheit (110), die dafür angepasst ist, die über die Datenschnittstelle (20) bereitgestellte intrakorporale Aufnahme (IA) und die 3D-Aufnahmedaten (3DA) zu verarbeiten und eine Kombinationsdarstellung (K), insbesondere eine Korrelationsdarstellung, mit sowohl mindestens einer Darstellung der intrakorporalen Aufnahme (IA) und einer Darstellung einer Ansicht der 3D-Aufnahmedaten (3DA) zu erzeugen, in der vorzugsweise die Position und/oder Orientierung der distalen Spitze (6) und/oder der Bildaufnahmeeinheit (12) enthalten ist, und durch die Darstellungsvorrichtung visuell auszugeben.
Chirurgisches Assistenzsystem (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzsystem (10), vorzugsweise zumindest drei zueinander beabstandete, insbesondere kugelförmige, Infrarotreflektor-Marker (22) aufweist und das geometrische Trackingsystem (104) ein 3D-Kamera-System mit zumindest einer 3D-Kamera (112) oder Stereokamera aufweist, welches dafür angepasst ist, die Infrarotreflektor-Marker räumlich zu detektieren, um die Position und/oder Orientierung der distalen Spitze (6) zu bestimmen.
Chirurgisches Assistenzsystem (100) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzsystem (10) einen Starrkörper mit optischen Mustern, insbesondere QR-Markern, aufweist, und das Trackingsystem (104) ein Kamera-System mit zumindest einer Kamera aufweist, das dafür angepasst ist, die Starrkörper mit optischen Mustern zu detektieren.
Chirurgisches Assistenzsystem (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzsystem (10) elektromagnetische Sensoren (24) aufweist, und das Trackingsystem (104) ein elektromagnetisches Sensorsystem aufweist, um die elektromagnetischen Sensoren (24) gegenüber dem Sensorsystem räumlich zu detektieren.
Chirurgisches Assistenzsystem (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Trackingsystem (104) ferner zumindest eine Kamera, insbesondere eine Kamera eines chirurgischen Mikroskops, aufweist, um das medizinische Instrument (1), insbesondere den Handhabungsabschnitt (2), zu erfassen und das medizinische Instrument (1), insbesondere der Handhabungsabschnitt (2) eine vorbestimmte Geometrie als Referenzsystem (10) aufweist, die in einer Speichereinheit (108) hinterlegt ist, und das Trackingsystem (104), insbesondere die Steuereinheit (110), auf Basis der vorbestimmten Geometrie, insbesondere unter Verwendung von Machine Vision, die Position und/oder Orientierung der distalen Spitze (6) bestimmt.
Chirurgisches Assistenzsystem (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das medizinische Instrument (1) ferner eine Elektrode, insbesondere an der distalen Spitze (6) aufweist, die dafür angepasst ist, eine Nervenüberwachung durchzuführen, und die Steuereinheit (110) dafür angepasst ist, auf Basis der Nervenüberwachung eine Korrelation der intrakorporalen Aufnahme (IA) und der 3D-Aufnahmedaten (3DA) durchzuführen.
Chirurgisches Assistenzsystem (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die 3D-Aufnahmedaten (3DA) MRT-Aufnahmedaten, CT-Aufnahmedaten und/oder 3D-Ultraschalldaten enthalten.
Chirurgisches Assistenzsystem (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (110) dafür angepasst ist, eine Kombinationsdarstellung in Form einer Nebeneinanderdarstellung von der intrakorporaler Aufnahme (IA) und einer Ansicht der 3D-Aufnahmedaten (3DA) zu erstellen, oder eine Korrelationsdarstellung in Form einer, insbesondere lagekorrekten, Überlagerungsdarstellung der intrakorporalen Aufnahme (IA) und den korrelierten 3D-Aufnahmedaten (3DA) zu erstellen.
Chirurgisches Assistenzsystem (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (110) dafür angepasst ist, in der Kombinationsdarstellung optische Parameter, insbesondere eine Fokusachse und/oder ein Arbeitsvolumen und/oder ein Sichtfeld der zumindest einen Bildaufnahmeeinheit (12) in den 3D-Aufnahmedaten (3DA) mit einzublenden.
Aufnahmedarstellungsverfahren zur Visualisierung einer Kombinationsdarstellung, insbesondere einer Korrelationsdarstellung, bei einem chirurgischen Assistenzsystem (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 17, gekennzeichnet durch die Schritte: Erstellen einer intrakorporalen Aufnahme (IA) durch die Bildaufnahmeeinheit (12) des medizinischen Instruments (1); Erfassen einer Lage des Referenzsystems (10) durch das Trackingsystem (104); Berechnen durch die Steuereinheit (110) einer Position und/oder Orientierung der distalen Spitze (6) und/oder der Bildaufnahmeeinheit (12) mittels der erfassten Lage des Referenzsystems (10) und der vorbestimmten Lage der distalen Spitze (6) und/oder der Bildaufnahmeeinheit (12) gegenüber dem Referenzsystem (10); Erzeugen einer Kombinationsdarstellung (K), insbesondere einer Korrelationsdarstellung, durch die Steuereinheit (110) mit sowohl mindestens einer Darstellung der intrakorporalen Aufnahme (IA) und einer Darstellung einer Ansicht der 3D-Aufnahmedaten (3DA); Vorzugsweise hinzufügen, insbesondere Überlagern, der Position und/oder Orientierung der distalen Spitze (6) in der Ansicht der 3D-Aufnahmedaten (3DA) der Kombinationsdarstellung (K); Ausgeben der Kombinationsdarstellung (K) durch die Darstellungsvorrichtung.
Computerlesbares Speichermedium, das Befehle umfasst, die bei einer Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, die Verfahrensschritte des Aufnahmedarstellungsverfahren gemäß Anspruch 18 auszuführen.