DE102021201727A1 - Vorrichtung zum Bewegen eines medizinischen Objekts und Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe - Google Patents

Vorrichtung zum Bewegen eines medizinischen Objekts und Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe Download PDF

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Andreas Meyer
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bewegen eines medizinischen Objekts,wobei die Vorrichtung eine Bewegungsvorrichtung zur robotischen Bewegung des medizinischen Objekts aufweist,wobei in einem Betriebszustand der Vorrichtung zumindest ein vordefinierter Abschnitt des medizinischen Objekts in einem Untersuchungsobjekt angeordnet ist,wobei die Vorrichtung zum Empfangen einer Steuerungsvorgabe ausgebildet ist,wobei die Steuerungsvorgabe eine erste Bewegung für den vordefinierten Abschnitt des medizinischen Objekts vorgibt,wobei die Bewegungsvorrichtung ausgebildet ist, das medizinische Objekt gemäß der Steuerungsvorgabe entlang einer ersten Bewegungsrichtung zu bewegen,wobei die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet ist, eine Abweichung zwischen einem Bewegungszustand des vordefinierten Abschnitts des medizinischen Objekts und der ersten Bewegung zu identifizieren und eine Korrekturvorgabe zur Minimierung der Abweichung zu bestimmen,wobei die Bewegungsvorrichtung ferner dazu ausgebildet ist, das medizinische Objekt gemäß der Korrekturvorgabe zumindest teilweise entgegen der ersten Bewegungsrichtung zu bewegen.Die Erfindung betrifft ferner ein System, ein Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe, ein Verfahren zum Bereitstellen einer trainierten Funktion, sowie ein Computerprogrammprodukt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bewegen eines medizinischen Objekts, ein System, ein Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe, ein Verfahren zum Bereitstellen einer trainierten Funktion, sowie ein Computerprogrammprodukt.
  • Häufig erfordern interventionelle medizinische Prozeduren im oder über ein Gefäßsystem eines Untersuchungsobjekts ein, insbesondere perkutanes, Einführen eines, insbesondere langgestreckten, medizinischen Objekts in das Gefäßsystem. Ferner ist es für eine erfolgreiche Diagnostik und/oder Behandlung oftmals notwendig, zumindest einen Teil des medizinischen Objekts hin zu einer zu behandelnden Zielregion in dem Gefäßsystem zu führen.
  • Bei einem Bewegen des medizinischen Objekts, insbesondere einer Translation und/oder Rotation, kann es vorkommen, dass das medizinische Objekt, insbesondere ein distaler Endbereich des medizinischen Objekts, in seiner Bewegung behindert wird. Insbesondere kann die Bewegung des medizinischen Objekts durch eine Struktur des Untersuchungsobjekts entlang der Bewegungsrichtung des medizinischen Objekts behindert werden, beispielsweise einem Gewebe des Untersuchungsobjekts und/oder einer Okklusion und/oder einer Stenose. Zur Überwindung eines solchen Hindernisses kann das medizinische Objekt, insbesondere unter Röntgendurchleuchtungskontrolle, manuell bewegt werden. Nachteilig ist dabei die erhöhte Strahlenbelastung und das erhöhte Verletzungsrisiko für das Untersuchungsobjekt, beispielsweise durch eine Perforation eines Gewebes. Zudem ist ein medizinisches Bedienpersonal, welches das medizinische Objekt bewegt, häufig einer erhöhten Strahlenbelastung ausgesetzt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine sichere und zeiteffiziente Überwindung von Hindernissen entlang einer Bewegungstrajektorie eines medizinischen Objekts zu ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt eine Vorrichtung zum Bewegen eines medizinischen Objekts. Dabei weist die Vorrichtung eine Bewegungsvorrichtung zur robotischen Bewegung des medizinischen Objekts auf. Ferner ist zumindest ein vordefinierter Abschnitt des medizinischen Objekts in einem Betriebszustand der Vorrichtung in einem Untersuchungsobjekt, insbesondere einem Hohlorgan des Untersuchungsobjekts, angeordnet. Ferner ist die Vorrichtung zum Empfangen einer Steuerungsvorgabe ausgebildet, wobei die Steuerungsvorgabe eine erste Bewegung für den vordefinierten Abschnitt des medizinischen Objekts vorgibt. Des Weiteren ist die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet, das medizinische Objekt gemäß der Steuerungsvorgabe entlang einer ersten Bewegungsrichtung zu bewegen. Die Vorrichtung ist ferner dazu ausgebildet, eine Abweichung zwischen einem Bewegungszustand des vordefinierten Abschnitts des medizinischen Objekts und der ersten Bewegung zu identifizieren und eine Korrekturvorgabe zur Minimierung der Abweichung zu bestimmen. Dabei ist die Bewegungsvorrichtung ferner dazu ausgebildet, das medizinische Objekt gemäß der Korrekturvorgabe zumindest teilweise entgegen der ersten Bewegungsrichtung zu bewegen.
  • Dabei kann das medizinische Objekt beispielsweise als, insbesondere langgestrecktes, chirurgisches und/oder diagnostisches Instrument ausgebildet sein. Insbesondere kann das medizinische Objekt zumindest abschnittsweise biegsam und/oder rigide sein. Das medizinische Objekt kann beispielsweise als Katheter und/oder Endoskop und/oder Führungsdraht (engl. guide wire) ausgebildet sein.
  • Vorteilhafterweise kann die Bewegungsvorrichtung eine robotische Vorrichtung sein, die zur Fernmanipulation des medizinischen Objekts ausgebildet ist, beispielsweise ein Katheterroboter. Vorteilhafterweise ist die Bewegungsvorrichtung außerhalb des Untersuchungsobjekts angeordnet. Ferner kann die Bewegungsvorrichtung ein, insbesondere bewegbares und/oder verfahrbares, Befestigungselement aufweisen. Zudem kann die Bewegungsvorrichtung ein Kassettenelement aufweisen, welches zur Aufnahme zumindest eines Teils des medizinischen Objekts ausgebildet ist. Des Weiteren kann die Bewegungsvorrichtung ein Bewegungselement aufweisen, welches an dem Befestigungselement, beispielsweise einem Stativ und/oder Roboterarm, befestigt ist. Zudem kann das Befestigungselement dazu ausgebildet sein, das Bewegungselement an einer Patientenlagerungsvorrichtung zu befestigen. Ferner kann das Bewegungselement vorteilhafterweise zumindest ein Aktuatorelement aufweisen, beispielsweise einen Elektromotor, welches durch eine Bereitstellungseinheit steuerbar ist. Vorteilhafterweise kann das Kassettenelement, insbesondere mechanisch und/oder elektromagnetisch und/oder pneumatisch, an das Bewegungselement, insbesondere das zumindest eine Aktuatorelement, koppelbar sein. Dabei kann das Kassettenelement ferner zumindest ein Übertragungselement aufweisen, welches durch die Kopplung zwischen dem Kassettenelement und dem Bewegungselement, insbesondere dem zumindest einen Aktuatorelement, bewegbar ist. Insbesondere kann das zumindest eine Übertragungselement an das zumindest eine Aktuatorelement bewegungsgekoppelt sein. Vorteilhafterweise ist das Übertragungselement dazu ausgebildet, eine Bewegung des Aktuatorelements auf das medizinische Objekt derart zu übertragen, dass das medizinische Objekt entlang einer Längserstreckungsrichtung des medizinischen Objekts bewegt wird und/oder dass das medizinische Objekt um seine Längserstreckungsrichtung herum rotiert wird. Das zumindest eine Übertragungselement kann beispielsweise eine Rolle und/oder Walze und/oder Blende und/oder Scherplatte aufweisen, welche zum Übertragen einer Kraft auf das medizinische Objekt ausgebildet ist. Ferner kann das Übertragungselement dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt durch Übertragen der Kraft, insbesondere stabil, zu halten. Das Halten des medizinischen Objekts kann insbesondere ein bezüglich der Bewegungsvorrichtung ortsfestes Positionieren des medizinischen Objekts umfassen.
  • Vorteilhafterweise kann das Bewegungselement mehrere, insbesondere unabhängig steuerbare, Aktuatorelemente aufweisen. Ferner kann das Kassettenelement mehrere Übertragungselemente, insbesondere zu jedem der Aktuatorelemente wenigstens ein bewegungsgekoppeltes Übertragungselement, aufweisen. Hierdurch kann eine, insbesondere unabhängige und/oder gleichzeitige, Bewegung des medizinischen Objekts entlang verschiedener Bewegungsfreiheitsgrade ermöglicht werden.
  • Das medizinische Objekt kann vorteilhafterweise mittels einer Einführschleuse zumindest teilweise derart in das Untersuchungsobjekt eingeführt sein, dass der vordefinierte Abschnitt, insbesondere ein distaler Endbereich, des medizinischen Objekts, beispielsweise eine Spitze, innerhalb des Untersuchungsobjekts angeordnet ist. Der vordefinierte Abschnitt kann beispielsweise einen, insbesondere distalen, Endbereich des medizinischen Objekts, insbesondere eine Spitze, beschreiben. Der vordefinierte Abschnitt kann vorteilhafterweise in Abhängigkeit des medizinischen Objekts und/oder des Untersuchungsbereichs vorbestimmt sein und/oder durch eine Eingabe eines Bedienpersonals definiert werden. Das Untersuchungsobjekt kann beispielsweise ein menschlicher und/oder tierischer Patient und/oder ein Gefäßphantom sein. Des Weiteren kann das Untersuchungsobjekt ein Hohlorgan, beispielsweise einen Gefäßabschnitt, insbesondere eine Vene und/oder Arterie, und/oder ein Herz und/oder eine Lunge aufweisen, in welchem der vordefinierte Abschnitt, insbesondere der distale Endbereich, des medizinischen Objekts angeordnet sein kann.
  • Die Vorrichtung kann ferner eine Bereitstellungseinheit aufweisen, welche zum Steuern der Vorrichtung und/oder ihrer Komponenten, insbesondere der Bewegungsvorrichtung, ausgebildet ist. Die Vorrichtung, insbesondere die Bereitstellungseinheit, kann zum Empfangen der Steuerungsvorgabe ausgebildet sein. Das Empfangen der Steuerungsvorgabe kann insbesondere ein Erfassen und/oder Auslesen eines computerlesbaren Datenspeichers und/oder ein Empfangen aus einer Datenspeichereinheit, beispielsweise einer Datenbank, umfassen. Ferner kann die Steuerungsvorgabe von einer Eingabeeinheit zum Erfassen einer Eingabe eines Bedienpersonals bereitgestellt werden. Die Steuerungsvorgabe kann zumindest einen Befehl für eine, insbesondere schrittweise, Steuerung der Bewegungsvorrichtung umfassen. Insbesondere kann die Steuerungsvorgabe zumindest einen Befehl, insbesondere eine zeitliche Abfolge von Befehlen, zur Vorgabe der ersten Bewegung des vordefinierten Abschnitts des medizinischen Objekts aufweisen. Dabei kann die erste Bewegung beispielsweise eine, insbesondere gleichzeitige, Translation und/oder Rotation des medizinischen Objekts, insbesondere des vordefinierten Abschnitts, mittels der Bewegungsvorrichtung umfassen. Vorteilhafterweise kann die Bereitstellungseinheit dazu ausgebildet sein, die Steuerungsvorgabe zu übersetzen und die Bewegungsvorrichtung basierend darauf zu steuern. Zudem kann die Bewegungsvorrichtung ausgebildet sein, das medizinische Objekt gemäß der Steuerungsvorgabe entlang einer ersten Bewegungsrichtung, insbesondere translatorisch und/oder rotatorisch, zu bewegen.
  • Die erste Bewegungsrichtung kann eine räumliche Dimension beschreiben, entlang welcher das medizinische Objekt gemäß der Steuerungsvorgabe im Wesentlichen zu bewegen ist, insbesondere bezüglich der Bewegungsvorrichtung und/oder bezüglich einer Längserstreckungsrichtung des medizinischen Objekts. Insbesondere kann die erste Bewegungsrichtung eine resultierende Bewegungsrichtung und/oder Hauptbewegungsrichtung des medizinischen Objekts bezüglich der Bewegungsvorrichtung sein. Sofern das medizinische Objekt zumindest abschnittsweise biegsam ausgebildet ist, kann der vordefinierte Abschnitt des medizinischen Objekts innerhalb des Untersuchungsobjekts, insbesondere innerhalb des Hohlorgans, einem räumlichen, insbesondere gekrümmten, Verlauf eines Gewebes des Untersuchungsobjekts, insbesondere einer Längserstreckungsrichtung des Hohlorgans, folgen. Die erste Bewegung des vordefinierten Abschnitts kann beispielsweise eine Vorschubbewegung und/oder Rückzugsbewegung und/oder Rotationsbewegung umfassen. Die Vorschubbewegung kann eine von der Bewegungsvorrichtung im Wesentlichen weg, insbesondere distal, gerichtete Bewegung des medizinischen Objekts beschreiben. Ferner kann die Rückzugsbewegung eine zur Bewegungsvorrichtung im Wesentlichen hin, insbesondere proximal, gerichtete Bewegung des medizinischen Objekts beschreiben. Die Rotationsbewegung kann eine Rotation des medizinischen Objekts um dessen Längserstreckungsrichtung herum beschreiben. Insbesondere kann die erste Bewegung eine aus verschiedenen räumlichen Bewegungskomponenten zusammengesetzte Bewegung sein. Die Vorgabe der ersten Bewegung für den vordefinierten Abschnitt des medizinischen Objekts kann eine Vorgabe zur ersten Bewegungsrichtung und/ oder einer ersten Bewegungsgeschwindigkeit für das medizinischen Objekt umfassen, insbesondere jeweils bezüglich der Bewegungsvorrichtung und/oder bezüglich einer Längserstreckungsrichtung des medizinischen Objekts.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungsvorgabe eine Vorgabe hinsichtlich einer durch den vordefinierten Abschnitt des medizinischen Objekts zu erreichenden räumlichen Zielpositionierung, insbesondere eine zu erreichende räumliche Position und/oder Ausrichtung und/oder Pose, in dem Untersuchungsobjekt umfassen. Dabei kann die Bereitstellungseinheit vorteilhafterweise dazu ausgebildet sein, die Steuerungsvorgabe, insbesondere basierend auf einer Abbildung und/oder einem Modell des Untersuchungsobjekts, in zumindest einen Befehl zur Steuerung der Bewegungsvorrichtung zu übersetzen und die Bewegungsvorrichtung basierend darauf zu steuern. Insbesondere kann die Bereitstellungseinheit dazu ausgebildet sein, die Bewegungsvorrichtung basierend auf der Steuerungsvorgabe derart zu steuern, dass der vordefinierte Abschnitt des medizinischen Objekts in die Zielpositionierung entlang der ersten Bewegungsrichtung bewegt wird.
  • Die Vorrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, die Abweichung zwischen dem, insbesondere momentanen, Bewegungszustand des vordefinierten Abschnitts des medizinischen Objekts und der ersten Bewegung zu identifizieren. Der Bewegungszustand des vordefinierten Abschnitts kann dabei eine, insbesondere momentane, Bewegungsrichtung und/oder Bewegungsgeschwindigkeit des vordefinierten Abschnitts, insbesondere vektoriell, beschreiben. Die Vorrichtung, insbesondere die Bereitstellungseinheit, kann ferner dazu ausgebildet sein, die Abweichung durch einen Vergleich zwischen der vorgegebenen ersten Bewegung, insbesondere anhand der Steuerungsvorgabe, und dem, insbesondere momentanen, Bewegungszustand des vordefinierten Abschnitts zu identifizieren.
  • Insbesondere kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, eine Information zu einer, insbesondere momentanen, räumlichen Positionierung des vordefinierten Abschnitts des medizinischen Objekts zu empfangen. Dabei kann die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet sein, die Abweichung durch einen Vergleich zwischen der durch die Steuerungsvorgabe vorgegebenen, insbesondere momentanen, räumlichen Positionierung und der tatsächlichen, insbesondere momentanen, räumlichen Positionierung des vordefinierten Abschnitts zu bestimmen. Des Weiteren kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Abweichung durch einen Vergleich zwischen einer Relativgeschwindigkeit des medizinischen Objekts bezüglich der Bewegungsvorrichtung und einer Bewegungsgeschwindigkeit des vordefinierten Abschnitts zu bestimmen. Dabei kann das Bestimmen der Abweichung, insbesondere der jeweilige Vergleich, ein Bestimmen einer Differenz und/oder eines Quotienten umfassen, wobei die Differenz und/oder der Quotient ferner mit einem ersten vorbestimmten Schwellwert verglichen werden kann. Dabei kann der erste vorbestimmte Schwellwert vorteilhafterweise in Abhängigkeit des medizinischen Objekts, beispielsweise eines Materialparameters und/oder Betriebsparameters des medizinischen Objekts, vorgegeben sein, insbesondere anhand einer Nutzereingabe und/oder mittels einer künstlichen Intelligenz.
  • Des Weiteren kann die Vorrichtung ausgebildet sein, die Korrekturvorgabe zur Minimierung der Abweichung zu bestimmen. Die Korrekturvorgabe kann dabei, insbesondere analog zur Steuerungsvorgabe, zumindest einen Befehl für eine, insbesondere schrittweise, Steuerung der Bewegungsvorrichtung umfassen. Insbesondere kann die Korrekturvorgabe zumindest einen Befehl, insbesondere eine zeitliche Abfolge von Befehlen, zur Vorgabe einer, insbesondere gleichzeitigen, Translation und/oder Rotation des medizinischen Objekts, insbesondere des vordefinierten Abschnitts, mittels der Bewegungsvorrichtung umfassen. Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Korrekturvorgabe derart zu bestimmen, dass die Abweichung zwischen dem, insbesondere momentanen, Bewegungszustand des vordefinierten Abschnitts des medizinischen Objekts und der ersten Bewegung minimiert wird. Hierfür kann die Korrekturvorgabe den zumindest einen Befehl zur Vorgabe einer Korrekturbewegung des vordefinierten Abschnitts des medizinischen Objekts umfassen. Vorteilhafterweise kann die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt gemäß der Korrekturvorgabe zumindest teilweise entgegen der ersten Bewegungsrichtung zu bewegen. Zudem kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt nach erfolgter Korrekturbewegung gemäß der Korrekturvorgabe wieder entsprechend der, insbesondere ursprünglichen und/oder einer angepassten, Steuerungsvorgabe zu bewegen. Hierfür kann die Korrekturvorgabe ferner eine Information zur, insbesondere ursprünglichen und/oder angepassten, Steuerungsvorgabe aufweisen. Hierdurch kann nach der Korrekturbewegung vorteilhaft ein Fortsetzen der ersten Bewegung gemäß der Steuerungsvorgabe ermöglicht werden.
  • Die Vorrichtung kann vorteilhafterweise dazu ausgebildet sein, wiederholt zu überprüfen, ob die Abweichung zwischen dem, insbesondere momentanen, Bewegungszustand des vordefinierten Abschnitts des medizinischen Objekts und der ersten Bewegung vorliegt. Des Weiteren kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Korrekturvorgabe wiederholt zu bestimmen.
  • Die vorgeschlagene Vorrichtung kann vorteilhafterweise ein verbessertes, insbesondere zeiteffizientes und/oder röntgendosiseffizientes, Überwinden eines Hindernisses entlang der ersten Bewegungsrichtung des medizinischen Objekts ermöglichen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung kann die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt durch Übertragen einer Kraft zu halten und/oder zu bewegen. Ferner kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, ein Signal von einer Sensoreinheit zu empfangen. Dabei kann die Sensoreinheit dazu ausgebildet sein, eine zur Kraft entgegengerichtete Gegenkraft zu erfassen und das Signal in Abhängigkeit der Gegenkraft bereitzustellen. Die Vorrichtung kann zudem dazu ausgebildet sein, die Abweichung anhand des Signals zu identifizieren.
  • Die Sensoreinheit kann vorteilhafterweise einen Kraftaufnehmer aufweisen, welcher dazu ausgebildet ist, eine durch das medizinische Objekt und/oder eine Struktur des Untersuchungsobjekts auf den Kraftaufnehmer ausgeübte Gegenkraft zu erfassen. Die Sensoreinheit kann beispielsweise einen elektromagnetischen, insbesondere kapazitiven und/oder resistiven und/oder piezoelektrischen und/oder elektrodynamischen, und/oder mechanischen und/oder optischen Kraftaufnehmer aufweisen. Die Sensoreinheit kann zumindest teilweise in die Bewegungsvorrichtung integriert und/oder an einem distalen Endbereich des medizinischen Objekts angeordnet sein. Die Gegenkraft kann beispielsweise beim Auftreffen eines distalen Endbereichs des medizinischen Objekts, insbesondere dem vordefinierten Abschnitt, auf eine Struktur des Untersuchungsobjekts entlang der Bewegungsrichtung des medizinischen Objekts, beispielsweise einem Gewebe des Untersuchungsobjekts, insbesondere einer Wand des Hohlorgans, und/oder einer Okklusion, beispielsweise einem Thrombus, und/oder eine Stenose, hervorgerufen werden. Des Weiteren kann die Gegenkraft durch eine Reibung zwischen einer Oberfläche des medizinischen Objekts und einem Gewebe des Untersuchungsobjekts, insbesondere einer Wand des Hohlorgans, hervorgerufen werden. Dabei kann die Gegenkraft der Kraft zum Halten und/oder Bewegen, insbesondere zur Translation und/oder Rotation, des medizinischen Objekts entgegengerichtet sein.
  • Die Sensoreinheit, insbesondere der Kraftaufnehmer, kann dazu ausgebildet sein, das Signal in Abhängigkeit der erfassten Gegenkraft bereitzustellen. Dabei kann das Signal vorteilhafterweise eine Information zu einer Richtung und/oder einem Betrag der erfassten Gegenkraft aufweisen. Ferner kann das Sensorsignal zeitaufgelöst sein. Das Signal kann zusätzlich einen Betriebsparameter der Bewegungsvorrichtung und/oder einen Betriebsparameter des medizinischen Objekts und/oder einen physiologischen Parameter des Untersuchungsobjekts aufweisen, insbesondere als Metadaten.
  • Des Weiteren kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Abweichung anhand des Signals zu identifizieren. Insbesondere kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, ein Auftreten und/oder eine Änderung der Gegenkraft anhand des Signals zu identifizieren. Die Vorrichtung kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, die Abweichung bei einem Erreichen und/oder Überschreiten eines weiteren vorbestimmten Schwellwerts durch die Gegenkraft anhand des Signals zu identifizieren. Dabei kann der weitere vorbestimmte Schwellwert vorteilhafterweise in Abhängigkeit des medizinischen Objekts, beispielsweise eines Materialparameters und/oder Betriebsparameters des medizinischen Objekts, vorgegeben sein, insbesondere anhand einer Nutzereingabe und/oder mittels einer künstlichen Intelligenz.
  • Hierdurch kann die Vorrichtung vorteilhaft dazu ausgebildet sein, die Abweichung insbesondere ohne zusätzliche Bildgebung und/oder Erfassung der, insbesondere momentanen, räumlichen Positionierung des vordefinierten Abschnitts zu identifizieren.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung kann die Sensoreinheit zumindest teilweise in die Bewegungsvorrichtung integriert sein. Dabei kann die Sensoreinheit dazu ausgebildet sein, die Gegenkraft, die das medizinische Objekt auf die Bewegungsvorrichtung ausübt, zu erfassen. Insbesondere kann die Sensoreinheit zumindest teilweise in das Aktuatorelement und/oder das Übertragungselement integriert sein, beispielsweise als Drehmomentsensor. Hierdurch kann die Sensoreinheit dazu ausgebildet sein, die Gegenkraft, die das medizinische Objekt, insbesondere insgesamt, auf die Bewegungsvorrichtung, insbesondere das Aktuatorelement und/oder das Übertragungselement, ausübt, zu erfassen.
  • Die Vorrichtung kann hierdurch ausgebildet sein, eine Gesamtgegenkraft als die Gegenkraft zu erfassen, welche der in dem Betriebszustand der Vorrichtung im Untersuchungsobjekt angeordnete Teil des medizinischen Objekts auf die Bewegungsvorrichtung ausübt. Die Gesamtgegenkraft kann dabei insbesondere alle Gegenkräfte, insbesondere aufsummiert, umfassen, welche auf den in dem Betriebszustand der Vorrichtung im Untersuchungsobjekt angeordneten Teil des medizinischen Objekts einwirken.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung kann die Sensoreinheit an einem distalen Endbereich des medizinischen Objekts, insbesondere an dem vordefinierten Abschnitt, angeordnet sein. Dabei kann die Sensoreinheit dazu ausgebildet sein, die Gegenkraft, die eine Struktur des Untersuchungsobjekts auf den distalen Endbereich des medizinischen Objekts ausübt, zu erfassen. Insbesondere kann die Sensoreinheit zumindest teilweise in das medizinische Objekt an dem distalen Endbereich integriert sein. Die Sensoreinheit kann vorteilhafterweise dazu ausgebildet sein, die Gegenkraft, die die Struktur des Untersuchungsobjekts auf den distalen Endbereich, insbesondere den vordefinierten Abschnitt des medizinischen Objekts, ausübt, zu erfassen, insbesondere unabhängig vom übrigen Teil des medizinischen Objekts.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung kann die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt gemäß der Steuerungsvorgabe derart entlang der ersten Bewegungsrichtung zu bewegen, dass der vordefinierte Abschnitt des medizinischen Objekts eine Vorschubbewegung und/oder Rotationsbewegung ausführt. Ferner kann die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt gemäß der Korrekturvorgabe derart zumindest teilweise entgegen der ersten Bewegungsrichtung zu bewegen, dass der vordefinierte Abschnitt des medizinischen Objekts eine Rückzugsbewegung und/oder Gegenrotationsbewegung ausführt.
  • Die Rotationsbewegung kann eine Rotation des medizinischen Objekts um dessen Längserstreckungsrichtung herum in einem ersten Drehsinn beschreiben. Die Gegenrotationsbewegung kann eine Rotation des medizinischen Objekts um dessen Längserstreckungsrichtung herum entgegen dem ersten Drehsinn beschreiben. Die Bewegung des medizinischen Objekts gemäß der Steuerungsvorgabe, insbesondere des vordefinierten Abschnitts, kann eine isolierte Bewegung und/oder eine Abfolge von zumindest teilweise verschiedenen Teilbewegungen und/oder eine aus mehreren zumindest teilweise verschiedenen Teilbewegungen zusammengesetzte Bewegung umfassen. Die Teilbewegungen können dabei beispielsweise die Vorschubbewegung und/oder Rotationsbewegung umfassen. Ferner kann die isolierte Bewegung eine Bewegung des medizinischen Objekts, insbesondere des vordefinierten Abschnitts, entlang genau eines Bewegungsfreiheitsgrads beschreiben.
  • Analog dazu kann die Korrekturbewegung des medizinischen Objekts gemäß der Korrekturvorgabe eine isolierte Korrekturbewegung und/oder eine Abfolge von zumindest teilweise verschiedenen Teilkorrekturbewegungen und/oder eine aus mehreren zumindest teilweise verschiedenen Teilkorrekturbewegungen zusammengesetzte Korrekturbewegung umfassen, beispielsweise eine Rückzugs- und Gegenrotationsbewegung. Die Teilkorrekturbewegungen können dabei beispielsweise die Rückzugsbewegung und/oder Gegenrotationsbewegung umfassen. Ferner kann die isolierte Korrekturbewegung eine Bewegung des medizinischen Objekts, insbesondere des vordefinierten Abschnitts, entgegen des Bewegungsfreiheitsgrads beschreiben.
  • Zudem können die Bewegungsparameter der Bewegung und/oder Teilbewegungen und/oder Korrekturbewegung und/oder Teilkorrekturbewegung zumindest teilweise verschieden sein, beispielsweise eine Bewegungsgeschwindigkeit und/oder eine Bewegungsrichtung und/oder eine Bewegungsdauer und/oder eine Bewegungsdistanz und/oder ein Rotationswinkel.
  • Die vorgeschlagene Ausführungsform kann vorteilhafterweise eine gezielte Korrekturbewegung des medizinischen Objekts, insbesondere des vordefinierten Abschnitts, zur nachfolgenden Überwindung des Hindernisses beim Fortsetzen der ersten Bewegung ermöglichen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung kann die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet sein, eine Information zu einer physiologischen Bewegung des Untersuchungsobjekts zu empfangen. Ferner kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Abweichung unter Berücksichtigung der physiologischen Bewegung zu identifizieren.
  • Die physiologische Bewegung kann beispielsweise eine periodische und/oder nicht-periodische Bewegung zumindest eines Teils des Untersuchungsobjekts umfassen, beispielsweise eine Atembewegung und/oder Herzbewegung. Die Vorrichtung kann vorteilhafterweise dazu ausgebildet sein, ein weiteres Signal aufweisend die Information zu der physiologischen Bewegung des Untersuchungsobjekts von einer weiteren Sensoreinheit zu empfangen. Die weitere Sensoreinheit kann beispielsweise einen optischen und/oder elektromagnetischen und/oder mechanischen und/oder akustischen Sensor aufweisen, welcher zur Erfassung der physiologischen Bewegung des Untersuchungsobjekts ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Information zu der physiologischen Bewegung des Untersuchungsobjekts von einem medizinischen Bildgebungsgerät zu empfangen.
  • Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Abweichung derart zu identifizieren, dass dabei ein Anteil der Abweichung, welcher durch die physiologische Bewegung des Untersuchungsobjekts hervorgerufen wird, kompensiert werden kann. Hierdurch kann ferner eine verbesserte Sensitivität und/oder Spezifität und/oder Stabilität für die Identifikation der Abweichung ermöglicht werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung kann die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet sein, eine Positionierungsinformation zu einer, insbesondere momentanen, räumlichen Positionierung des vordefinierten Abschnitts des medizinischen Objekts zu empfangen. Zudem kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Abweichung durch einen Vergleich der Positionierungsinformation mit der Steuerungsvorgabe zu identifizieren.
  • Die Vorrichtung und/oder das medizinische Objekt kann beispielsweise eine Erfassungseinheit aufweisen, welche zur Erfassung der, insbesondere momentanen, räumlichen Positionierung des vordefinierten Abschnitts des medizinischen Objekts ausgebildet ist. Dabei kann die Erfassungseinheit vorteilhafterweise dazu ausgebildet sein, die räumliche Positionierung des vordefinierten Abschnitts absolut, insbesondere in einem Koordinatensystem des Untersuchungsobjekts, und/oder relativ, insbesondere bezüglich der Bewegungsvorrichtung, zu erfassen. Zudem kann die Erfassungseinheit dazu ausgebildet sein, die Positionierungsinformation aufweisend eine Information zur, insbesondere momentanen, räumlichen Positionierung des vordefinierten Abschnitts bereitzustellen. Die Erfassungseinheit kann beispielsweise ein, insbesondere elektromagnetisches und/oder optisches, Ortungssystem und/oder ein medizinisches Bildgebungsgerät umfassen.
  • Hierdurch kann die Abweichung vorteilhafterweise präzise und zuverlässig identifiziert werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, einen Datensatz aufweisend eine Abbildung und/oder ein Modell des Untersuchungsbereichs zu empfangen. Ferner kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Positionierungsinformation und/oder die Korrekturvorgabe anhand des Datensatzes zu bestimmen.
  • Der Datensatz kann vorteilhafterweise mittels eines medizinischen Bildgebungsgeräts aufgenommene medizinische Bilddaten umfassen. Dabei können die medizinischen Bilddaten eine, insbesondere präoperative und/oder intraoperative, Abbildung des Untersuchungsbereichs aufweisen. Insbesondere kann der Datensatz eine kontrastierte und/oder segmentierte Abbildung des Untersuchungsbereichs, insbesondere des Hohlorgans, aufweisen. Dabei kann die Abbildung des Untersuchungsbereichs zweidimensional (2D) und/oder dreidimensional (3D) räumlich aufgelöst sein. Zudem kann die Abbildung des Untersuchungsbereichs zeitaufgelöst sein. Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, den Datensatz, insbesondere die medizinischen Bilddaten, insbesondere in Echtzeit, von dem medizinischen Bildgebungsgerät zu empfangen. Vorteilhafterweise kann der Datensatz, insbesondere die medizinischen Bilddaten, mit dem Koordinatensystem des Untersuchungsobjekts und/oder mit der Bewegungsvorrichtung registriert sein. Das medizinische Bildgebungsgerät kann vorteilhafterweise als Röntgengerät, insbesondere C-Bogen-Röntgengerät, und/oder Magnetresonanzanlage (MRT) und/oder Computertomographieanlage (CT) und/oder Ultraschallgerät und/oder Positronenemissionstomographieanlage (PET) ausgebildet sein.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Datensatz ein 2D- und/ oder 3D-Modell, insbesondere ein Zentrallinienmodell und/oder ein Volumenmodell, beispielsweise ein Volumennetzmodell (engl. volume mesh model), des Untersuchungsbereichs, insbesondere des Hohlorgans, aufweisen.
  • Vorteilhafterweise kann der Datensatz ferner eine Abbildung des vordefinierten Abschnitts in dem Untersuchungsbereich aufweisen. Dabei kann Vorrichtung dazu ausgebildet sein, den vordefinierten Abschnitt in dem Datensatz zu lokalisieren. Hierbei kann das Lokalisieren des vordefinierten Abschnitts in dem Datensatz ein Identifizieren, beispielsweise ein Segmentieren, von Bildpunkten des Datensatzes umfassen, welche Bildpunkte den vordefinierten Abschnitt abbilden. Insbesondere kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, den vordefinierten Abschnitt in dem Datensatz anhand einer Kontur und/ oder Markerstruktur des vordefinierten Abschnitts zu identifizieren. Zudem kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, den vordefinierten Abschnitt bezüglich des Koordinatensystems des Untersuchungsobjekts und/oder bezüglich der Bewegungsvorrichtung anhand des Datensatzes zu lokalisieren, insbesondere aufgrund einer Registrierung zwischen dem Datensatz und dem jeweiligen Koordinatensystem. Zudem kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, insbesondere zusätzlich zur räumlichen Position des vordefinierten Abschnitts, eine Ausrichtung und/ oder Pose des vordefinierten Abschnitts anhand des Datensatzes zu bestimmen. Hierfür kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, einen räumlichen Verlauf des vordefinierten Abschnitts anhand des Datensatzes zu bestimmen.
  • Des Weiteren kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Korrekturvorgabe anhand des Datensatzes, insbesondere unter Berücksichtigung eines räumlichen Verlaufs und/oder einer räumlichen Ausdehnung des Hohlorgans, zu bestimmen. Hierdurch kann die Korrekturvorgabe vorteilhafterweise für eine zeiteffiziente und/oder bewegungsarme Korrekturbewegung bestimmt werden. Des Weiteren kann der Datensatz eine Information zu einer Öffnung, beispielsweise einem Ostium, und/oder einer Abzweigung, insbesondere einer Bifurkation, an dem Hohlorgan aufweisen. Zudem kann das medizinische Objekt, insbesondere der vordefinierte Abschnitt, eine Pose aufweisen, insbesondere vorgekrümmt sein. Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Korrekturvorgabe derart anhand des Datensatzes zu bestimmen, dass ein Steckenbleiben und/oder Verhaken des vordefinierten Abschnitts in einer Öffnung und/oder Abzweigung des Hohlorgans, insbesondere während der Korrekturbewegung und/oder beim Fortsetzen der ersten Bewegung, verhindert werden kann.
  • Die Erfindung betrifft in einem zweiten Aspekt ein System umfassend eine vorgeschlagene Vorrichtung und eine Erfassungseinheit. Dabei ist die Erfassungseinheit dazu ausgebildet, die Positionierungsinformation zu erfassen und an die Vorrichtung bereitzustellen.
  • Die Vorteile des vorgeschlagenen Systems entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen der vorgeschlagenen Vorrichtung. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen können ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände übertragen werden und umgekehrt.
  • Dabei kann die Erfassungseinheit insbesondere dazu ausgebildet sein, die räumliche Positionierung des vordefinierten Abschnitts absolut, insbesondere in einem Koordinatensystem des Untersuchungsobjekts, und/oder relativ, insbesondere bezüglich der Bewegungsvorrichtung, zu erfassen. Zudem kann die Erfassungseinheit dazu ausgebildet sein, die Positionierungsinformation aufweisend eine Information zur, insbesondere momentanen, räumlichen Positionierung des vordefinierten Abschnitts bereitzustellen. Die Erfassungseinheit kann beispielsweise ein, insbesondere elektromagnetisches und/oder optisches, Ortungssystem und/oder Kamerasystem und/oder ein medizinisches Bildgebungsgerät umfassen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Systems kann die Erfassungseinheit als medizinisches Bildgebungsgerät ausgebildet sein. Dabei kann das medizinische Bildgebungsgerät dazu ausgebildet sein, den Datensatz aufzunehmen und an die Vorrichtung bereitzustellen.
  • Das medizinische Bildgebungsgerät kann vorteilhafterweise als Röntgengerät, insbesondere C-Bogen-Röntgengerät, und/oder Magnetresonanzanlage (MRT) und/oder Computertomographieanlage (CT) und/oder Ultraschallgerät und/oder Positronenemissionstomographieanlage (PET) ausgebildet sein. Ferner kann das System eine Schnittstelle aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, den Datensatz an die Vorrichtung, insbesondere die Bereitstellungseinheit, bereitzustellen.
  • Nachstehend wird die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe sowohl in Bezug auf Verfahren und Vorrichtungen zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe als auch in Bezug auf Verfahren und Vorrichtungen zum Bereitstellen einer trainierten Funktion beschrieben. Hierbei können Merkmale, Vorteile und alternative Ausführungsformen von Datenstrukturen und/oder Funktionen bei Verfahren und Vorrichtungen zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe auf analoge Datenstrukturen und/oder Funktionen bei Verfahren und Vorrichtungen zum Bereitstellen einer trainierten Funktion übertragen werden. Analoge Datenstrukturen können hierbei insbesondere durch die Verwendung der Vorsilbe „Trainings“ gekennzeichnet sein. Weiterhin können die in Verfahren und Vorrichtungen zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe verwendeten trainierten Funktionen insbesondere durch Verfahren und Vorrichtungen zum Bereitstellen einer trainierten Funktion angepasst und/oder bereitgestellt worden sein.
  • Die Erfindung betrifft in einem dritten Aspekt ein Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe. Vor Beginn des Verfahrens hat eine erste Bewegung eines medizinischen Objekts entlang einer ersten Bewegungsrichtung mittels einer Bewegungsvorrichtung stattgefunden. Dabei ist die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet, das zumindest teilweise in der Bewegungsvorrichtung angeordnete medizinische Objekt durch Übertragen einer Kraft gemäß einer Steuerungsvorgabe zu halten und/oder zu bewegen. Ferner ist zumindest ein vordefinierter Abschnitt des medizinischen Objekts in einem Untersuchungsobjekt angeordnet. In einem ersten Schritt des vorgeschlagenen Verfahrens wird eine Steuerungsvorgabe empfangen. Dabei hat die Steuerungsvorgabe vor Beginn des Verfahrens die erste Bewegung für den vordefinierten Abschnitt des medizinischen Objekts vorgegeben. In einem zweiten Schritt wird eine Positionierungsinformation zu einer räumlichen Positionierung des vordefinierten Abschnitts des medizinischen Objekts empfangen und/oder bestimmt. Alternativ oder zusätzlich wird ein Signal aufweisend eine Information zu einer Gegenkraft, welche zur Kraft entgegengerichtet ist, empfangen. In einem dritten Schritt wird eine Abweichung zwischen einem Bewegungszustand des vordefinierten Abschnitts des medizinischen Objekts und der der ersten Bewegung anhand des Signals und/ oder Datensatzes identifiziert. In einem vierten Schritt wird die Korrekturvorgabe aufweisend eine Information zur Minimierung der Abweichung bestimmt. In einem fünften Schritt wird die Korrekturvorgabe bereitgestellt.
  • Die Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen der vorgeschlagenen Vorrichtung zum Bewegen eines medizinischen Objekts und/oder des vorgeschlagenen Systems. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen können ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände übertragen werden und umgekehrt.
  • Das Empfangen der Steuerungsvorgabe und/oder der Positionierungsinformation und/oder des Signals kann insbesondere ein Erfassen und/oder Auslesen eines computerlesbaren Datenspeichers und/oder ein Empfangen aus einer Datenspeichereinheit, beispielsweise einer Datenbank, umfassen.
  • Dabei kann die Steuerungsvorgabe von einer Eingabeeinheit zum Erfassen einer Eingabe eines Bedienpersonals bereitgestellt werden. Vorteilhafterweise kann die Steuerungsvorgabe vor Beginn des Verfahrens eine erste Bewegung für den vordefinierten Abschnitt des medizinischen Objekts vorgegeben haben. Ferner kann die Positionierungsinformation von einer Erfassungseinheit, insbesondere einem medizinischen Bildgebungsgerät, bereitgestellt werden. Dabei kann die Erfassungseinheit zur Erfassung einer räumlichen Positionierung des vordefinierten Abschnitts ausgebildet sein. Das Signal kann vorteilhafterweise von einer Sensoreinheit zum Erfassen der Gegenkraft bereitgestellt werden. Dabei kann die Sensoreinheit dazu ausgebildet sein, die Gegenkraft, die das medizinische Objekt auf die Bewegungsvorrichtung, und/oder die Gegenkraft, die eine Struktur des Untersuchungsobjekts auf den distalen Endbereich des medizinischen Objekts ausübt, zu erfassen.
  • Das Bereitstellen der Korrekturvorgabe kann beispielsweise ein Speichern auf einem computerlesbaren Speichermedium und/ oder ein Anzeigen auf einer Darstellungseinheit und/oder ein Übertragen an eine Bereitstellungseinheit umfassen. Die bereitgestellte Korrekturvorgabe kann beispielsweise ein Bedienpersonal bei der Steuerung der Bewegungsvorrichtung vorteilhaft unterstützen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe kann ferner eine Information zu einer physiologischen Bewegung des Untersuchungsobjekts empfangen werden. Dabei kann die Abweichung unter Berücksichtigung der physiologischen Bewegung identifiziert werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe kann ein Datensatz aufweisend eine Abbildung und/oder ein Modell des Untersuchungsbereichs empfangen werden. Zudem kann die Positionierungsinformation und/oder die Korrekturvorgabe anhand des Datensatzes bestimmt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe kann das Bestimmen der Korrekturvorgabe durch Anwenden einer trainierten Funktion auf Eingabedaten erfolgen. Dabei können die Eingabedaten auf der Steuerungsvorgabe basieren. Zusätzlich können die Eingabedaten auf der Positionierungsinformation und/oder dem Signal basieren. Ferner kann zumindest ein Parameter der trainierten Funktion auf einem Vergleich einer Trainingskorrekturvorgabe mit einer Vergleichskorrekturvorgabe basieren.
  • Die trainierte Funktion kann vorteilhafterweise durch ein Verfahren des Maschinenlernens trainiert sein. Insbesondere kann die trainierte Funktion ein neuronales Netzwerk, insbesondere ein faltendes neuronales Netzwerk (engl. convolutional neural network, CNN) bzw. ein Netzwerk umfassend eine Faltungsschicht (engl. convolutional layer) sein.
  • Die trainierte Funktion bildet Eingabedaten auf Ausgabedaten ab. Hierbei können die Ausgabedaten insbesondere weiterhin von einem oder mehreren Parametern der trainierten Funktion abhängen. Der eine oder die mehreren Parameter der trainierten Funktion können durch ein Training bestimmt und/oder angepasst werden. Das Bestimmen und/oder das Anpassen des einen oder der mehreren Parameter der trainierten Funktion kann insbesondere auf einem Paar aus Trainingseingabedaten und zugehörigen Trainingsausgabedaten, insbesondere Vergleichsausgabedaten, basieren, wobei die trainierte Funktion zur Erzeugung von Trainingsabbildungsdaten auf die Trainingseingabedaten angewendet wird. Insbesondere können das Bestimmen und/oder das Anpassen auf einem Vergleich der Trainingsabbildungsdaten und der Trainingsausgabedaten, insbesondere der Vergleichsausgabedaten, basieren. Im Allgemeinen wird auch eine trainierbare Funktion, das heißt eine Funktion mit noch nicht angepassten einen oder mehreren Parametern, als trainierte Funktion bezeichnet.
  • Andere Begriffe für trainierte Funktion sind trainierte Abbildungsvorschrift, Abbildungsvorschrift mit trainierten Parametern, Funktion mit trainierten Parametern, Algorithmus basierend auf künstlicher Intelligenz, Algorithmus des maschinellen Lernens. Ein Beispiel für eine trainierte Funktion ist ein künstliches neuronales Netzwerk, wobei die Kantengewichte des künstlichen neuronalen Netzwerks den Parametern der trainierten Funktion entsprechen. Anstatt des Begriffs „neuronales Netzwerk“ kann auch der Begriff „neuronales Netz“ verwendet werden. Insbesondere kann eine trainierte Funktion auch ein tiefes künstliches neuronales Netzwerk sein (engl. deep neural network, deep artificial neural network). Ein weiteres Beispiel für eine trainierte Funktion ist eine „Support Vector Machine“, weiterhin sind auch insbesondere andere Algorithmen des maschinellen Lernens als trainierte Funktion einsetzbar.
  • Die trainierte Funktion kann insbesondere mittels einer Rückpropagation trainiert sein. Zunächst können Trainingsabbildungsdaten durch Anwendung der trainierten Funktion auf Trainingseingabedaten bestimmt werden. Hiernach kann eine Abweichung zwischen den Trainingsabbildungsdaten und den Trainingsausgabedaten, insbesondere den Vergleichsausgabedaten, durch Anwendung einer Fehlerfunktion auf die Trainingsabbildungsdaten und die Trainingsausgabedaten, insbesondere die Vergleichsausgabedaten, ermittelt werden. Ferner kann zumindest ein Parameter, insbesondere eine Gewichtung, der trainierten Funktion, insbesondere des neuronalen Netzwerks, basierend auf einem Gradienten der Fehlerfunktion bezüglich des zumindest einen Parameters der trainierten Funktion iterativ angepasst werden. Hierdurch kann die Abweichung zwischen den Trainingsabbildungsdaten und den Trainingsausgabedaten, insbesondere den Vergleichsausgabedaten, während des Trainings der trainierten Funktion vorteilhafterweise minimiert werden.
  • Vorteilhafterweise weist die trainierte Funktion, insbesondere das neuronale Netzwerk, eine Eingabeschicht und eine Ausgabeschicht auf. Dabei kann die Eingabeschicht zum Empfangen von Eingabedaten ausgebildet sein. Ferner kann die Ausgabeschicht zum Bereitstellen von Abbildungsdaten ausgebildet sein. Dabei kann die Eingabeschicht und/oder die Ausgabeschicht jeweils mehrere Kanäle, insbesondere Neuronen, umfassen. Vorteilhafterweise kann die trainierte Funktion eine Encoder-Decoder-Architektur aufweisen.
  • Vorzugsweise kann zumindest ein Parameter der trainierten Funktion auf einem Vergleich der Trainingskorrekturvorgabe mit der Vergleichskorrekturvorgabe basieren. Dabei können die Trainingskorrekturvorgabe und/oder die Vergleichskorrekturvorgabe vorteilhafterweise als Teil eines vorgeschlagenen computerimplementierten Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion bereitgestellt werden, welches im weiteren Verlauf der Beschreibung erläutert wird, bereitgestellt werden. Insbesondere kann die trainierte Funktion durch eine Ausführungsform des vorgeschlagenen computerimplementierten Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion bereitgestellt werden.
  • Die Erfindung betrifft in einem vierten Aspekt ein, insbesondere computerimplementiertes, Verfahren zum Bereitstellen einer trainierten Funktion. In einem ersten Schritt wird eine Trainingskorrekturvorgabe empfangen. Dabei weist die Trainingssteuerungsvorgabe eine Vorgabe für eine erste Bewegung zumindest eines vordefinierten Abschnitts eines medizinischen Objekts auf. Ferner ist das medizinische Objekt mittels einer Bewegungsvorrichtung durch Übertragen einer Kraft gemäß der Trainingssteuerungsvorgabe haltbar und/oder bewegbar. Zudem ist der vordefinierte Abschnitt des medizinischen Objekts in einem Trainingsuntersuchungsobjekt anordbar. In einem zweiten Schritt wird eine Trainingspositionierungsinformation zu einer räumlichen Positionierung des vordefinierten Abschnitts des medizinischen Objekts empfangen. Alternativ oder zusätzlich wird ein Trainingssignal aufweisend eine Information zu einer Gegenkraft empfangen, welche zur Kraft entgegengerichtet ist. In einem dritten Schritt wird eine Trainingsabweichung zwischen einem Bewegungszustand des vordefinierten Abschnitts des medizinischen Objekts und der ersten Bewegung anhand der Trainingspositionierungsinformation und/oder des Trainingssignals identifiziert. In einem vierten Schritt wird eine Vergleichskorrekturvorgabe bestimmt. Dabei umfasst das Bestimmen der Vergleichskorrekturvorgabe eine Simulation von Bewegungstrajektorien des vordefinierten Abschnitts des medizinischen Objekts. Zudem wird durch einen Vergleich die Bewegungstrajektorie identifiziert, welche die Trainingsabweichung minimiert. Ferner umfasst die Vergleichskorrekturvorgabe eine Vorgabe für eine Korrekturbewegung des vordefinierten Abschnitts entlang der identifizierten Bewegungstrajektorie. In einem fünften Schritt wird eine Trainingskorrekturvorgabe durch Anwenden der trainierten Funktion auf Eingabedaten bestimmt. Dabei basieren die Eingabedaten auf der Trainingssteuerungsvorgabe. Zusätzlich basieren die Eingabedaten auf der Trainingssteuerungsvorgabe und/oder dem Trainingssignal. In einem sechsten Schritt wird zumindest ein Parameter der trainierten Funktion basierend auf einem Vergleich der Trainingskorrekturvorgabe mit der Vergleichskorrekturvorgabe angepasst. In einem siebten Schritt wird die trainierte Funktion bereitgestellt.
  • Das Empfangen der Trainingssteuerungsvorgabe und/oder der Trainingspositionierungsinformation und/oder des Trainingssignals kann insbesondere ein Erfassen und/oder Auslesen eines computerlesbaren Datenspeichers und/oder ein Empfangen aus einer Datenspeichereinheit, beispielsweise einer Datenbank, umfassen.
  • Dabei kann die Trainingssteuerungsvorgabe von einer Eingabeeinheit zum Erfassen einer Eingabe eines Bedienpersonals bereitgestellt werden. Ferner kann die Trainingspositionierungsinformation von einer Erfassungseinheit, insbesondere einem medizinischen Bildgebungsgerät, bereitgestellt werden. Dabei kann die Erfassungseinheit zur Erfassung einer räumlichen Positionierung des vordefinierten Abschnitts ausgebildet sein. Das Trainingssignal kann vorteilhafterweise von einer Sensoreinheit zum Erfassen der Gegenkraft bereitgestellt werden. Dabei kann die Sensoreinheit dazu ausgebildet sein, die Gegenkraft, die das medizinische Objekt auf die Bewegungsvorrichtung, und/oder die Gegenkraft, die eine Struktur des Untersuchungsobjekts auf den distalen Endbereich des medizinischen Objekts ausübt, zu erfassen. Zudem können die Trainingssteuerungsvorgabe und/oder das Trainingssignal und/oder die Trainingspositionierungsinformation simuliert sein.
  • Die Trainingssteuerungsvorgabe kann insbesondere alle Eigenschaften der Steuerungsvorgabe aufweisen, die in Bezug zur Vorrichtung zum Bewegen eines medizinischen Objekts und/oder zum Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe beschrieben wurden und umgekehrt.
  • Das Trainingsuntersuchungsobjekt kann ein menschlicher und/ oder tierischer Patient und/oder ein Gefäßphantom sein. Ferner kann das Trainingsuntersuchungsobjekt vorteilhafterweise verschieden oder gleich dem Untersuchungsobjekt sein, welches in Bezug zur Vorrichtung zum Bewegen eines medizinischen Objekts und/oder zum Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe beschrieben wurde. Insbesondere kann das Trainingsuntersuchungsobjekt ein Hohlorgan aufweisen, in welchem der vordefinierte Abschnitt des medizinischen Objekts anordbar ist. Ferner können die Trainingspositionierungsinformation und/oder das Trainingssignal und/oder die Trainingsabweichung jeweils die Eigenschaften der Positionierungsinformation und/oder des Signals und/oder der Abweichung aufweisen, welche in Bezug zur Vorrichtung zum Bewegen eines medizinischen Objekts und/oder zum Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe beschrieben wurden und umgekehrt. Insbesondere kann die Trainingsabweichung analog zur Abweichung identifiziert werden, welche Abweichung in Bezug zur Vorrichtung zum Bewegen eines medizinischen Objekts und/oder zum Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe beschrieben wurde.
  • Das Bestimmen der Vergleichskorrekturvorgabe kann vorteilhafterweise eine Simulation von, insbesondere verschiedenen, Bewegungstrajektorien des vordefinierten Abschnitts des medizinischen Objekts umfassen. Dabei kann die Simulation der Bewegungstrajektorien auf einem biophysikalischen Modell des Trainingsuntersuchungsobjekts, beispielsweise einem Zentrallinienmodell und/oder einem Volumenmodell des Hohlorgans, und/oder einem physikalischen Modell des medizinischen Objekts basieren. Des Weiteren kann die Simulation der Bewegungstrajektorien auf einem Materialparameter und/oder einem Betriebsparameter des medizinischen Objekts und/oder einem physiologischen Parameter und/oder einem Gewebeparameter des Trainingsuntersuchungsobjekts basieren. Vorteilhafterweise können die simulierten Bewegungstrajektorien eine virtuelle Translation und/oder Rotation des vordefinierten Abschnitts zumindest teilweise entgegen einer ersten Bewegungsrichtung der ersten Bewegung umfassen. Vorteilhafterweise kann durch den Vergleich der Bewegungstrajektorien die Bewegungstrajektorie identifiziert werden, welche Bewegungstrajektorie die Trainingsabweichung minimiert. Dabei kann der Vergleich der Bewegungstrajektorien insbesondere auf einer Sortier- und/ oder Platzierungstechnik basieren. Ferner kann eine anatomische Besonderheit des Untersuchungsobjekts, beispielsweise eine vorliegende Pathologie, beim Vergleich der Bewegungstrajektorien berücksichtigt werden.
  • Des Weiteren kann die Vergleichskorrekturvorgabe eine Vorgabe für eine Korrekturbewegung des vordefinierten Abschnitts entlang der identifizieten Bewegungstrajektorie umfassen. Insbesondere kann die Vergleichskorrekturvorgabe zumindest einen Befehl für eine, insbesondere schrittweise, Steuerung der Bewegungsvorrichtung umfassen. Zudem kann die Vergleichskorrekturvorgabe zumindest einen Befehl, insbesondere eine zeitliche Abfolge von Befehlen, zur Vorgabe der Korrekturbewegung des vordefinierten Abschnitts des medizinischen Objekts entlang der identifizierten Bewegungstrajektorie aufweisen.
  • Die Trainingskorrekturvorgabe kann vorteilhafterweise durch Anwenden der trainierten Funktion auf die Eingabedaten erzeugt werden. Dabei können die Eingabedaten auf der Trainingssteuerungsvorgabe basieren. Zusätzlich können die Eingabedaten auf der Trainingspositionierungsinformation und/oder dem Trainingssignal basieren. Durch den Vergleich zwischen der Trainingskorrekturvorgabe und der Vergleichskorrekturvorgabe kann ferner der zumindest eine Parameter der trainierten Funktion angepasst werden. Dabei kann der zumindest eine Parameter der trainierten Funktion vorteilhafterweise derart angepasst werden, dass eine Abweichung zwischen der Trainingskorrekturvorgabe und der Vergleichskorrekturvorgabe minimiert wird. Das Anpassen des zumindest einen Parameters der trainierten Funktion kann insbesondere ein Optimieren, insbesondere Minimieren, eines Kostenwertes einer Kostenfunktion umfassen, wobei die Kostenfunktion die Abweichung zwischen der Trainingskorrekturvorgabe und der Vergleichskorrekturvorgabe charakterisiert. Insbesondere kann das Anpassen des zumindest einen Parameters der trainierten Funktion eine Regression des Kostenwertes der Kostenfunktion umfassen.
  • Das Bereitstellen der trainierten Funktion kann insbesondere ein Speichern auf einem computerlesbaren Speichermedium und/ oder ein Übertragen an eine Bereitstellungseinheit umfassen. Vorteilhafterweise kann hierbei eine trainierte Funktion bereitgestellt werden, welche in einer Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe verwendet werden kann.
  • Die Erfindung kann ferner eine Trainingseinheit betreffen, welche eine Trainingsrecheneinheit, eine Trainingsspeichereinheit und eine Trainingsschnittstelle aufweist. Dabei kann die Trainingseinheit zum Ausführen einer Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion ausgebildet sein, indem die Komponenten der Trainingseinheit zum Ausführen der einzelnen Verfahrensschritte ausgebildet sind.
  • Die Vorteile der vorgeschlagenen Trainingseinheit entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen können ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände übertragen werden und umgekehrt.
  • Die Erfindung betrifft in einem fünften Aspekt ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer Bereitstellungseinheit ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des computerimplementierten Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe und/oder eines seiner Aspekte auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Bereitstellungseinheit ausgeführt werden; und/oder welches direkt in einen Trainingsspeicher einer Trainingseinheit ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion und/oder eines seiner Aspekte auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Trainingseinheit ausgeführt werden.
  • Die Erfindung kann ferner ein computerlesbares Speichermedium betreffen, auf welchem von einer Bereitstellungseinheit lesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte des Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe und/oder eines seiner Aspekte auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Bereitstellungseinheit ausgeführt werden; und/oder auf welchem von einer Trainingseinheit lesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte des Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion und/oder eines seiner Aspekte auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Trainingseinheit ausgeführt werden.
  • Die Erfindung kann ferner ein Computerprogramm oder computerlesbares Speichermedium umfassend eine trainierte Funktion bereitgestellt durch ein vorgeschlagenes computerimplementiertes Verfahren oder eines seiner Aspekte betreffen.
  • Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher verwendete Bereitstellungseinheiten und/oder Trainingseinheiten auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten. Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gegebenenfalls zusätzliche Bestandteile wie z. B. eine Dokumentation und/oder zusätzliche Komponenten, sowie Hardware-Komponenten, wie z.B. Hardware-Schlüssel (Dongles etc.) zur Nutzung der Software, umfassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. In unterschiedlichen Figuren werden für gleiche Merkmale die gleichen Bezugszeichen verwendet. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer vorgeschlagenen Vorrichtung zum Bewegen eines medizinischen Objekts,
    • 2 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Systems,
    • 3 eine schematische Darstellung einer Bewegungsvorrichtung,
    • 4 bis 6 schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen eines Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe,
    • 7 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion,
    • 8 eine schematische Darstellung einer Bereitstellungseinheit,
    • 9 eine schematische Darstellung einer Trainingseinheit.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer vorgeschlagenen Vorrichtung zum Bewegen eines medizinischen Objekts. Dabei kann die Vorrichtung eine Bewegungsvorrichtung CR zur robotischen Bewegung des medizinischen Objekts MD aufweisen. Zudem kann die Vorrichtung eine Bereitstellungseinheit PRVS aufweisen.
  • Die Bewegungsvorrichtung CR kann beispielsweise als Katheterroboter, insbesondere zur Fernmanipulation des medizinischen Objekts MD, ausgebildet sein. Das medizinische Objekt MD kann als, insbesondere langgestrecktes, chirurgisches Instrument und/oder diagnostisches Instrument ausgebildet sein. Insbesondere kann das medizinische Objekt MD zumindest teilweise biegsam und/oder mechanisch verformbar und/oder rigide sein. Das medizinische Objekt MD kann beispielsweise als Katheter und/oder Endoskop und/oder Führungsdraht ausgebildet sein. Ferner kann das medizinische Objekt MD einen vordefinierten Abschnitt VD aufweisen. Dabei kann der vordefinierte Abschnitt VD beispielsweise eine Spitze und/oder einen, insbesondere distalen, Abschnitt des medizinischen Objekt MD beschreiben. Ferner kann der vordefinierte Abschnitt VD eine Markerstruktur aufweisen. Der vordefinierte Abschnitt VD des medizinischen Objekts MD kann in einem Betriebszustand der Vorrichtung vorteilhafterweise zumindest teilweise in einem Untersuchungsbereich eines Untersuchungsobjekts 31, insbesondere einem Hohlorgan, angeordnet sein. Insbesondere kann das medizinische Objekt MD in dem Betriebszustand der Vorrichtung über eine Einführschleuse an einem Eintrittspunkt IP in das auf der Patientenlagerungsvorrichtung 32 angeordnete Untersuchungsobjekt 31 eingeführt sein, insbesondere in das Hohlorgan des Untersuchungsobjekts 31. Dabei kann das Hohlorgan beispielsweise einen Gefäßabschnitt aufweisen, in dem der vordefinierte Abschnitt VD in dem Betriebszustand der Vorrichtung zumindest teilweise angeordnet ist. Zudem kann die Patientenlagerungsvorrichtung 32 zumindest teilweise beweglich sein. Hierfür kann die Patientenlagerungsvorrichtung 32 vorteilhafterweise eine Bewegungseinheit BV aufweisen, welche Bewegungseinheit BV mittels eines Signals 28 von der Bereitstellungseinheit PRVS steuerbar ist.
  • Ferner kann die Bewegungsvorrichtung CR mittels eines Befestigungselements 71, beispielsweise einem Stativ und/oder Roboterarm, an der Patientenlagerungsvorrichtung 32, insbesondere bewegbar, befestigt sein. Die Bewegungsvorrichtung CR kann vorteilhafterweise dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt MD durch Übertragen einer Kraft zu halten und/oder zu bewegen. Insbesondere kann die Bewegungsvorrichtung CR dazu ausgebildet sein, das darin angeordnete medizinische Objekt MD zumindest entlang einer Längserstreckungsrichtung des medizinischen Objekts MD translatorisch zu bewegen. Ferner kann die Bewegungsvorrichtung CR dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt MD um die Längserstreckungsrichtung herum zu rotieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Bewegungsvorrichtung CR zum Steuern einer Bewegung zumindest eines Teils des medizinischen Objekts MD, beispielsweise einem distalen Abschnitt und/oder einer Spitze des medizinischen Objekts MD, insbesondere dem vordefinierten Abschnitt VD, ausgebildet sein. Des Weiteren kann die Bewegungsvorrichtung CR dazu ausgebildet sein, den vordefinierten Abschnitt VD des medizinischen Objekts MD definiert zu verformen, beispielsweise über einen Seilzug innerhalb des medizinischen Objekts MD.
  • Die Vorrichtung kann vorteilhafterweise eine Eingabeeinheit 42, beispielsweise eine Tastatur, und/oder eine Darstellungseinheit 41, beispielsweise einen Monitor und/oder Display, umfassen. Die Eingabeeinheit 42 kann vorzugsweise in die Darstellungseinheit 41 integriert sein, beispielsweise bei einem kapazitiven und/oder resistiven Eingabedisplay. Die Vorrichtung, insbesondere die Bereitstellungseinheit PRVS, kann vorteilhafterweise zum Empfangen einer Steuerungsvorgabe ausgebildet sein. Die Steuerungsvorgabe kann beispielsweise durch eine Eingabe eines Bedienpersonals an der Eingabeeinheit 42 erfasst werden. Hierfür kann die Eingabeeinheit 42 beispielsweise ein Signal 26 an die Bereitstellungseinheit PRVS senden. Vorteilhafterweise kann die Steuerungsvorgabe eine erste Bewegung für den vordefinierten Abschnitt VD des medizinischen Objekts MD vorgeben. Des Weiteren kann die Bewegungsvorrichtung CR dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt MD entlang einer ersten Bewegungsrichtung zu bewegen. Die Vorrichtung, insbesondere die Bereitstellungseinheit PRVS, kann ferner dazu ausgebildet sein, eine Abweichung zwischen einem, insbesondere momentanen, Bewegungszustand des vordefinierten Abschnitts VD des medizinischen Objekts MD und der ersten Bewegung zu identifizieren. Die Vorrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, eine Korrekturvorgabe zur Minimierung der Abweichung zu bestimmen. Ferner kann die Bereitstellungseinheit PRVS dazu ausgebildet sein, die Korrekturvorgabe mittels des Signals 35 an die Bewegungsvorrichtung CR bereitzustellen. Dabei kann die Bewegungsvorrichtung CR dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt MD gemäß der Korrekturvorgabe zumindest teilweise entgegen der ersten Bewegungsrichtung zu bewegen.
  • Die Bewegungsvorrichtung CR kann vorteilhafterweise dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt MD gemäß der Steuerungsvorgabe derart entlang der ersten Bewegungsrichtung zu bewegen, dass der vordefinierte Abschnitt VD des medizinischen Objekts MD eine Vorschubbewegung und/oder Rotationsbewegung ausführt. Zudem kann die Bewegungsvorrichtung CR dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt MD gemäß der Korrekturvorgabe derart zumindest teilweise entgegen der ersten Bewegungsrichtung zu bewegen, dass der vordefinierte Abschnitt VD des medizinischen Objekts MD eine Rückzugsbewegung und/oder Gegenrotationsbewegung ausführt.
  • Des Weiteren kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, eine Information zu einer physiologischen Bewegung des Untersuchungsobjekts 31 zu empfangen. Dabei kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Abweichung unter Berücksichtigung der physiologischen Bewegung zu identifizieren.
  • Die Vorrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, ein Signal S von einer Sensoreinheit SEN zu empfangen. Dabei kann die Sensoreinheit SEN zumindest teilweise in die Bewegungsvorrichtung CR integriert sein. Ferner kann die Sensoreinheit dazu ausgebildet sein, eine zur Kraft entgegengerichtete Gegenkraft zu erfassen, welche das medizinische Objekt MD auf die Bewegungsvorrichtung CR ausübt. Zudem kann die Sensoreinheit SEN dazu ausgebildet sein, das Signal S in Abhängigkeit der Gegenkraft an die Bereitstellungseinheit PRVS bereitzustellen. Die Vorrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, die Abweichung anhand des Signals S zu identifizieren.
  • Alternativ kann die Sensoreinheit SEN an einem distalen Endbereich, insbesondere dem vordefinierten Abschnitt, des medizinischen Objekts MD angeordnet sein (hier nicht dargestellt). Dabei kann die Sensoreinheit SEN dazu ausgebildet sein, die Gegenkraft, die eine Struktur des Untersuchungsobjekts 31 auf den distalen Endbereich des medizinischen Objekts MD ausübt, zu erfassen.
  • Die Vorrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, einen Datensatz aufweisend eine Information zu einer räumlichen Positionierung des vordefinierten Abschnitts VD des medizinischen Objekts MD zu empfangen. Zudem kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die Abweichung durch einen Vergleich Positionierungsinformation mit der Steuerungsvorgabe zu identifizieren.
  • Die Darstellungseinheit 41 kann vorteilhafterweise dazu ausgebildet sein, Informationen und/oder graphische Darstellungen von Informationen der Vorrichtung und/oder des medizinischen C-Bogen-Röntgengeräts 37 und/oder der Bereitstellungseinheit PRVS und/oder weiterer Komponenten anzuzeigen. Hierfür kann die Bereitstellungseinheit PRVS beispielsweise ein Signal 25 an die Darstellungseinheit 41 senden.
  • In 2 ist ein vorgeschlagenes System schematisch dargestellt, wobei das System eine vorgeschlagene Vorrichtung zum Bewegen eines medizinischen Objekts MD und eine Erfassungseinheit umfassen. Ferner kann die Erfassungseinheit als medizinisches Bildgebungsgerät, insbesondere als medizinisches C-Bogen-Röntgengerät 37, ausgebildet sein. Das C-Bogen-Röntgengerät 37 kann dazu ausgebildet sein, den Datensatz aufweisend eine Abbildung des Untersuchungsbereichs, insbesondere des in dem Betriebszustand der Vorrichtung darin angeordneten vordefinierten Abschnitts VD des medizinischen Objekts MD, aufzunehmen und an die Vorrichtung, insbesondere die Bereitstellungseinheit PRVS, bereitzustellen. Dabei kann die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet sein, die Positionierungsinformation und/oder die Korrekturvorgabe anhand des Datensatzes zu bestimmen.
  • Das medizinische Bildgebungsgerät in der beispielhaften Ausbildung als medizinisches C-Bogen-Röntgengerät 37 kann einen Detektor 34, insbesondere einen Röntgendetektor, und eine Röntgenquelle 33 aufweisen. Zur Aufnahme des Datensatzes, kann der Arm 38 des medizinischen C-Bogen-Röntgengeräts 37 beweglich um ein oder mehrere Achsen herum gelagert sein. Ferner kann das medizinische C-Bogen-Röntgengerät 37 eine weitere Bewegungseinheit 39 umfassen, beispielsweise ein Radsystem und/oder Schienensystem und/oder einen Roboterarm, welche eine Bewegung des medizinischen C-Bogen-Röntgengeräts 37 im Raum ermöglicht. Der Detektor 34 und die Röntgenquelle 34 können in definierter Anordnung beweglich an einem gemeinsamen C-Arm 38 befestigt sein.
  • Die Bereitstellungseinheit PRVS kann zudem dazu ausgebildet sein, eine Positionierung des medizinischen C-Bogen-Röntgengeräts 37 relativ zum Untersuchungsobjekt 31 derart zu steuern, dass der vordefinierte Abschnitt VD des medizinischen Objekts MD in dem mittels des medizinischen C-Bogen-Röntgengeräts 37 aufgenommenen Datensatz abgebildet ist. Das Positionieren des medizinischen C-Bogen-Röntgengeräts 37 relativ zum Untersuchungsobjekt 31 kann beispielsweise ein Positionieren der definierten Anordnung von Röntgenquelle 33 und Detektor 34, insbesondere des C-Arms 38, um ein oder mehrere Raumachsen umfassen.
  • Zur Aufnahme des Datensatzes des Untersuchungsbereichs 31 kann die Bereitstellungseinheit PRVS ein Signal 24 an die Röntgenquelle 33 senden. Daraufhin kann die Röntgenquelle 33 ein Röntgenstrahlenbündel, insbesondere einen Kegelstrahl und/oder Fächerstrahl und/oder Parallelstrahl, aussenden. Beim Auftreffen des Röntgenstrahlenbündels, nach einer Wechselwirkung mit dem abzubildenden Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjekts 31, auf einer Oberfläche des Detektors 34, kann der Detektor 34 ein Signal 21 an die Bereitstellungseinheit PRVS senden. Die Bereitstellungseinheit PRVS kann beispielsweise anhand des Signals 21 den Datensatz empfangen.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung der Bewegungsvorrichtung CR zur robotischen Bewegung des medizinischen Objekts MD. Vorteilhafterweise kann die Bewegungsvorrichtung CR ein, insbesondere bewegbares und/oder verfahrbares, Befestigungselement 71 aufweisen. Ferner kann die Bewegungsvorrichtung CR ein Kassettenelement 74 aufweisen, welches zur Aufnahme zumindest eines Teils des medizinischen Objekts MD ausgebildet ist. Zudem kann die Bewegungsvorrichtung CR ein Bewegungselement 72 aufweisen, welches an dem Befestigungselement 71, beispielsweise einem Stativ und/oder Roboterarm, befestigt ist. Zudem kann das Befestigungselement 71 dazu ausgebildet sein, das Bewegungselement 72 an der Patientenlagerungsvorrichtung 32, insbesondere bewegbar, zu befestigen. Ferner kann das Bewegungselement 72 vorteilhafterweise zumindest ein, beispielsweise drei, Aktuatorelement 73 aufweisen, beispielsweise einen Elektromotor, wobei die Bereitstellungseinheit PRVS zum Steuern des zumindest einen Aktuatorelements 73 ausgebildet ist. Vorteilhafterweise kann das Kassettenelement 74, insbesondere mechanisch und/oder elektromagnetisch und/oder pneumatisch, an das Bewegungselement 72, insbesondere das zumindest eine Aktuatorelement 73, koppelbar sein. Dabei kann das Kassettenelement 74 ferner zumindest ein Übertragungselement 75 aufweisen, welches durch die Kopplung zwischen dem Kassettenelement 74 und dem Bewegungselement 72, insbesondere dem zumindest einen Aktuatorelement 73, bewegbar ist. Insbesondere kann das zumindest eine Übertragungselement 75 an das zumindest eine Aktuatorelement 73 bewegungsgekoppelt sein. Ferner kann das Übertragungselement 75 dazu ausgebildet sein, eine Bewegung des Aktuatorelements 73 auf das medizinische Objekt MD derart zu übertragen, dass das medizinische Objekt MD entlang einer Längserstreckungsrichtung des medizinischen Objekts MD bewegt wird und/oder dass das medizinische Objekt MD um die Längserstreckungsrichtung herum rotiert wird. Das zumindest eine Übertragungselement 75 kann beispielsweise eine Rolle und/oder Walze und/oder Blende und/ oder Scherplatte aufweisen.
  • Vorteilhafterweise kann das Bewegungselement 72 mehrere, insbesondere unabhängig steuerbare, Aktuatorelemente 73 aufweisen. Ferner kann das Kassettenelement 74 mehrere Übertragungselemente 75, insbesondere zu jedem der Aktuatorelemente 73 wenigstens ein bewegungsgekoppeltes Übertragungselement 75, aufweisen. Hierdurch kann eine, insbesondere unabhängige und/oder gleichzeitige, Bewegung des medizinischen Objekts MD entlang verschiedener Bewegungsfreiheitsgrade ermöglicht werden.
  • Ferner kann die Bewegungsvorrichtung CR, insbesondere das zumindest eine Aktuatorelement 73, mittels des Signals 35 von der Bereitstellungseinheit PRVS steuerbar sein. Hierdurch kann die Bewegung des medizinischen Objekts MD von der Bereitstellungseinheit PRVS, insbesondere mittelbar, gesteuert werden. Zudem kann eine Ausrichtung und/oder Position der Bewegungsvorrichtung CR relativ zum Untersuchungsobjekt 31 durch eine Bewegung des Befestigungselements 71 anpassbar sein. Die Bewegungsvorrichtung CR ist vorteilhafterweise zum Empfangen der Steuerungsvorgabe ausgebildet.
  • Des Weiteren kann die Bewegungsvorrichtung CR vorteilhafterweise eine Sensoreinheit 77 aufweisen, die zur Erfassung einer Relativbewegung des medizinischen Objekts MD relativ zur Bewegungsvorrichtung CR ausgebildet ist. Dabei kann die Sensoreinheit 77 insbesondere einen Encoder, beispielsweise einen Radencoder und/oder einen Walzenencoder, und/oder einen optischen Sensor, beispielsweise ein Barcodescanner und/oder ein Laserscanner und/oder eine Kamera, und/oder einen elektromagnetischen Sensor aufweisen. Beispielsweise kann die Sensoreinheit 77 in das Bewegungselement 72, insbesondere das zumindest eine Aktuatorelement 73, und/oder das Kassettenelement 74, insbesondere das zumindest eine Übertragungselement 75, zumindest teilweise integriert angeordnet sein. Die Sensoreinheit 77 kann insbesondere zur Erfassung der Relativbewegung des medizinischen Objekts MD durch eine Erfassung des medizinischen Objekts MD relativ zur Bewegungsvorrichtung CR ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensoreinheit 77 zur Erfassung einer Bewegung und/oder Lageänderung von Komponenten der Bewegungsvorrichtung CR ausgebildet sein, welche Komponenten mit dem medizinischen Objekt MD bewegungsgekoppelt sind, beispielsweise das zumindest eine Aktuatorelement 73 und/oder das zumindest eine Übertragungselement 74.
  • Die Vorrichtung, insbesondere die Bereitstellungseinheit PRVS, kann vorteilhafterweise dazu ausgebildet sein, ein Signals C von der Sensoreinheit 77, insbesondere aufweisend eine Information zur erfassten Relativbewegung des medizinischen Objekts MD bezüglich der Bewegungsvorrichtung CR, zu empfangen.
  • In 4 ist eine vorteilhafte Ausführungsform eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe PROV-CC schematisch dargestellt. Dabei kann vor Beginn des Verfahrens ein Bewegen des medizinischen Objekts MD entlang einer ersten Bewegungsrichtung mittels der Bewegungsvorrichtung CR stattgefunden haben. Dabei kann die Bewegungsvorrichtung CR dazu ausgebildet sein, das zumindest teilweise in der Bewegungsvorrichtung CR angeordnete medizinische Objekt MD durch Übertragen einer Kraft gemäß einer Steuerungsvorgabe SC zu halten und/oder zu bewegen. Ferner kann zumindest der vordefinierte Abschnitt VD des medizinischen Objekts MD in dem Untersuchungsobjekt 31 angeordnet sein. In einem ersten Schritt kann die Steuerungsvorgabe SC empfangen werden REC-SC. Dabei kann die Steuerungsvorgabe SC vor Beginn des Verfahrens die erste Bewegung für den vordefinierten Abschnitt VD des medizinischen Objekts MD vorgegeben haben. In einem zweiten Schritt kann die Positionierungsinformation POS zur räumlichen Positionierung des vordefinierten Abschnitts VD des medizinischen Objekts MO empfangen REC-POS. Alternativ oder zusätzlich kann im zweiten Schritt das Signal S aufweisend eine Information zu einer Gegenkraft empfangen werden REC-S, welche Gegenkraft zur Kraft entgegengerichtet ist. In einem dritten Schritt kann die Abweichung DIFF zwischen dem Bewegungszustand des vordefinierten Abschnitts VD des medizinischen Objekts MD und der ersten Bewegung anhand der Positionierungsinformation POS und/oder des Signals S identifiziert werden ID-DIFF. In einem vierten Schritt kann die Korrekturvorgabe CC aufweisend eine Information zur Minimierung der Abweichung DIFF bestimmt werden DET-CC. In einem fünften Schritt kann die Korrekturvorgabe CC bereitgestellt werden PROV-CC.
  • Vorteilhafterweise kann zusätzlich eine Information zu einer physiologischen Bewegung des Untersuchungsobjekts 31 empfangen werden. Dabei kann die Abweichung DIFF unter Berücksichtigung der physiologischen Bewegung identifiziert werden ID-DIFF.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe PROV-CC. Dabei kann ein Datensatz DS aufweisend eine Abbildung und/oder ein Modell des Untersuchungsbereichs empfangen werden REC-DS. Zudem kann die Positionierungsinformation POS anhand des Datensatzes DS bestimmt werden DET-POS. Alternativ oder zusätzlich kann die Korrekturvorgabe CC anhand des Datensatzes DS bestimmt werden DET-CC.
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe PROV-CC. Dabei kann das Bestimmen der Korrekturvorgabe DET-CC durch Anwenden einer trainierten Funktion TF auf Eingabedaten erfolgen. Vorteilhafterweise können die Eingabedaten auf der Steuerungsvorgabe SC basieren. Zusätzlich können die Eingabedaten auf der Positionierungsinformation POS und/oder dem Signal S basieren. Ferner kann zumindest ein Parameter der trainierten Funktion TF auf einem Vergleich einer Trainingskorrekturvorgabe mit einer Vergleichskorrekturvorgabe basieren.
  • In 7 ist eine vorteilhafte Ausführungsform eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion PROV-TF schematisch dargestellt. In einem ersten Schritt kann eine Trainingssteuerungsvorgabe TSC empfangen werden REC-TSC. Dabei kann die Trainingssteuerungsvorgabe TSC eine Vorgabe für eine erste Bewegung zumindest des vordefinierten Abschnitts VD des medizinischen Objekts MD aufweisen. Ferner kann in einem zweiten Schritt eine Trainingspositionierungsinformation TPOS zur räumlichen Positionierung des vordefinierten Abschnitts VD des medizinischen Objekts MD empfangen werden REC-TPOS. Alternativ oder zusätzlich kann ein Trainingssignal TS aufweisend eine Information zu einer Gegenkraft empfangen werden REC-TS, welche zur Kraft entgegengerichtet ist. In einem dritten Schritt kann eine Trainingsabweichung TDIFF zwischen dem Bewegungszustand des vordefinierten Abschnitts VD des medizinischen Objekts MD und der ersten Bewegung anhand der Trainingspositionierungsinformation TPOS und/oder des Trainingssignals TS identifiziert werden ID-TDIFF. In einem vierten Schritt kann eine Vergleichskorrekturvorgabe VCC bestimmt werden DET-VCC. Dabei kann das Bestimmen der Vergleichskorrekturvorgabe DET-VCC eine Simulation von Bewegungstrajektorien des vordefinierten Abschnitts VD des medizinischen Objekts MD umfassen. Ferner kann durch einen Vergleich die Bewegungstrajektorie identifiziert werden, welche die Trainingsabweichung TDIFF minimiert. Zudem kann die Vergleichskorrekturvorgabe VCC eine Vorgabe für eine Korrekturbewegung des vordefinierten Abschnitts VD entlang der identifizierten Bewegungstrajektorie umfassen. In einem fünften Schritt kann eine Trainingskorrekturvorgabe TCC durch Anwenden der trainierten Funktion TF auf Eingabedaten bestimmt werden. Dabei können die Eingabedaten der trainierten Funktion TF auf der Trainingssteuerungsvorgabe TCC basieren. Zusätzlich können die Eingabedaten auf der Trainingspositionierungsinformation TPOS und/oder dem Trainingssignal TS basieren. In einem sechsten Schritt kann zumindest ein Parameter der trainierten Funktion TF basierend auf einem Vergleich der Trainingskorrekturvorgabe TCC mit der Vergleichskorrekturvorgabe VCC angepasst werden ADJ-TF. Hiernach kann die trainierte Funktion TF in einem siebten Schritt bereitgestellt werden PROV-TF.
  • In 8 ist eine vorgeschlagene Bereitstellungseinheit PRVS schematisch dargestellt. Dabei kann die Bereitstellungseinheit PRVS eine Schnittstelle IF, eine Recheneinheit CU und eine Speichereinheit MU umfassen. Die Bereitstellungseinheit PRVS kann dazu ausgebildet sein, ein Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe PROV-CC und seine Aspekte auszuführen, indem die Schnittstelle IF, die Recheneinheit CU und die Speichereinheit CU ausgebildet sind, die entsprechenden Verfahrensschritte auszuführen.
  • 9 zeigt eine schematische Darstellung einer vorgeschlagenen Trainingseinheit TRS. Die Trainingseinheit TRS kann vorteilhafterweise eine Trainingsschnittstelle TIF, eine Trainingsspeichereinheit TMU und eine Trainingsrecheneinheit TCU umfassen. Die Trainingseinheit TRS kann dazu ausgebildet sein, ein Verfahren zum Bereitstellen einer trainierten Funktion PROV-TF und seine Aspekte auszuführen, indem die Trainingsschnittstelle TIF, die Trainingsspeichereinheit TMU und die Trainingsrecheneinheit TCU ausgebildet sind, die entsprechenden Verfahrensschritte auszuführen.
  • Bei der Bereitstellungseinheit PRVS und/oder bei der Trainingseinheit TRS kann es sich insbesondere um einen Computer, einen Mikrocontroller oder um einen integrierten Schaltkreis handeln. Alternativ kann es sich bei der Bereitstellungseinheit PRVS und/oder bei der Trainingseinheit TRS um einen realen oder virtuellen Verbund von Computern handeln (ein englischer Fachbegriff für einen realen Verbund ist „Cluster“, ein englischer Fachbegriff für einen virtuellen Verbund ist „Cloud“). Die Bereitstellungseinheit PRVS und/oder die Trainingseinheit TRS kann auch als virtuelles System ausgebildet sein, das auf einem realen Computer oder einem realen oder virtuellen Verbund von Computern ausgeführt wird (engl. virtualization) .
  • Bei einer Schnittstelle IF und/oder einer Trainingsschnittstelle TIF kann es sich um eine Hardware- oder Softwareschnittstelle handeln (beispielsweise PCI-Bus, USB oder Firewire). Eine Recheneinheit CU und/oder eine Trainingsrecheneinheit TCU kann Hardware-Elemente oder Software-Elemente aufweisen, beispielsweise einen Mikroprozessor oder ein sogenanntes FPGA (englisches Akronym für „Field Programmable Gate Array“). Eine Speichereinheit MU und/oder eine Trainingsspeichereinheit TMU kann als nicht dauerhafte Arbeitsspeicher (Random Access Memory, kurz RAM) oder als dauerhafter Massenspeicher (Festplatte, USB-Stick, SD-Karte, Solid State Disk) realisiert sein.
  • Die Schnittstelle IF und/oder die Trainingsschnittstelle TIF können insbesondere mehrere Unterschnittstellen umfassen, die unterschiedliche Schritte der jeweiligen Verfahren ausführen. Mit anderen Worten kann die Schnittstelle IF und/oder die Trainingsschnittstelle TIF auch als Vielzahl von Schnittstellen IF bzw. Vielzahl von Trainingsschnittstellen TIF aufgefasst werden. Die Recheneinheit CU und/oder die Trainingsrecheneinheit TCU können insbesondere mehrere Unterrecheneinheiten umfassen, die unterschiedliche Schritte der jeweiligen Verfahren ausführen. Mit anderen Worten kann die Recheneinheit CU und/oder die Trainingsrecheneinheit TCU auch als Vielzahl von Recheneinheiten CU bzw. Vielzahl von Trainingsrecheneinheiten TCU aufgefasst werden.
  • Die in den beschriebenen Figuren enthaltenen schematischen Darstellungen bilden keinerlei Maßstab oder Größenverhältnis ab.
  • Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Verfahren sowie bei den dargestellten Vorrichtungen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließen die Begriffe „Einheit“ und „Element“ nicht aus, dass die betreffenden Komponenten aus mehreren zusammenwirkenden Teil-Komponenten bestehen, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.

Claims (16)

  1. Vorrichtung zum Bewegen eines medizinischen Objekts (MD), wobei die Vorrichtung eine Bewegungsvorrichtung (CR) zur robotischen Bewegung des medizinischen Objekts (MD) aufweist, wobei in einem Betriebszustand der Vorrichtung zumindest ein vordefinierter Abschnitt (VD) des medizinischen Objekts (MD) in einem Untersuchungsobjekt (31) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung zum Empfangen (REC-SC) einer Steuerungsvorgabe (SC) ausgebildet ist, wobei die Steuerungsvorgabe (SC) eine erste Bewegung für den vordefinierten Abschnitt (VD) des medizinischen Objekts (MD) vorgibt, wobei die Bewegungsvorrichtung (CR) ausgebildet ist, das medizinische Objekt (MD) gemäß der Steuerungsvorgabe (SC) entlang einer ersten Bewegungsrichtung zu bewegen, wobei die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet ist, eine Abweichung (DIFF) zwischen einem Bewegungszustand des vordefinierten Abschnitts (VD) des medizinischen Objekts (MD) und der ersten Bewegung zu identifizieren (ID-DIFF) und eine Korrekturvorgabe (CC) zur Minimierung der Abweichung (DIFF) zu bestimmen (DET-CC), wobei die Bewegungsvorrichtung (CR) ferner dazu ausgebildet ist, das medizinische Objekt (MD) gemäß der Korrekturvorgabe (CC) zumindest teilweise entgegen der ersten Bewegungsrichtung zu bewegen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bewegungsvorrichtung (CR) dazu ausgebildet ist, das medizinische Objekt (MD) durch Übertragen einer Kraft zu halten und/oder zu bewegen, wobei die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet ist: - ein Signal (S) von einer Sensoreinheit (SEN) zu empfangen (REC-S), welche ausgebildet ist: - eine zur Kraft entgegengerichtete Gegenkraft zu erfassen, - das Signal (S) in Abhängigkeit der Gegenkraft bereitzustellen, - die Abweichung (DIFF) anhand des Signals (S) zu identifizieren (ID-DIFF).
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Sensoreinheit (SEN) zumindest teilweise in die Bewegungsvorrichtung (CR) integriert ist, wobei die Sensoreinheit (SEN) dazu ausgebildet ist, die Gegenkraft, die das medizinische Objekt (MD) auf die Bewegungsvorrichtung (CR) ausübt, zu erfassen.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Sensoreinheit (SEN) an einem distalen Endbereich des medizinischen Objekts (MD) angeordnet ist, wobei die Sensoreinheit (SEN) dazu ausgebildet ist, die Gegenkraft, die eine Struktur des Untersuchungsobjekts (31) auf den distalen Endbereich des medizinischen Objekts (MD) ausübt, zu erfassen.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bewegungsvorrichtung (CR) dazu ausgebildet ist: - das medizinische Objekt (MD) gemäß der Steuerungsvorgabe (SC) derart entlang der ersten Bewegungsrichtung zu bewegen, dass der vordefinierte Abschnitt (VD) des medizinischen Objekts (MD) eine Vorschubbewegung und/oder Rotationsbewegung ausführt, - das medizinische Objekt (MD) gemäß der Korrekturvorgabe (CC) derart zumindest teilweise entgegen der ersten Bewegungsrichtung zu bewegen, dass der vordefinierte Abschnitt (VD) des medizinischen Objekts (MD) eine Rückzugsbewegung und/oder Gegenrotationsbewegung ausführt.
  6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet ist: - eine Information zu einer physiologischen Bewegung des Untersuchungsobjekts (31) zu empfangen, - die Abweichung (DIFF) unter Berücksichtigung der physiologischen Bewegung zu identifizieren (ID-DIFF).
  7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet ist: - eine Positionierungsinformation (POS) zu einer räumlichen Positionierung des vordefinierten Abschnitts (VD) des medizinischen Objekts (MD) zu empfangen (REC-POS) und/oder zu bestimmen (DET-POS), - die Abweichung (DIFF) durch einen Vergleich der Positionierungsinformation (POS) mit der Steuerungsvorgabe (SC) zu identifizieren (ID-DIFF).
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet ist: - einen Datensatz (DS) aufweisend eine Abbildung und/oder ein Modell des Untersuchungsbereichs zu empfangen (REC-DS), - die Positionierungsinformation (POS) und/oder die Korrekturvorgabe (CC) anhand des Datensatzes (DS) zu bestimmen (DET-POS, DET-CC).
  9. System umfassend eine Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8 und eine Erfassungseinheit, wobei die Erfassungseinheit dazu ausgebildet ist, die Positionierungsinformation (POS) zu erfassen und an die Vorrichtung bereitzustellen.
  10. System nach Anspruch 9, wobei die Erfassungseinheit als medizinisches Bildgebungsgerät ausgebildet ist, welches dazu ausgebildet ist, den Datensatz (DS) aufzunehmen und an die Vorrichtung bereitzustellen.
  11. Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe, wobei vor Beginn des Verfahrens eine erste Bewegung eines medizinischen Objekts (MD) entlang einer ersten Bewegungsrichtung mittels einer Bewegungsvorrichtung (CR) stattgefunden hat, wobei die Bewegungsvorrichtung (CR) dazu ausgebildet ist, das zumindest teilweise in der Bewegungsvorrichtung (CR) angeordnete medizinische Objekt (MD) durch Übertragen einer Kraft gemäß einer Steuerungsvorgabe (SC) zu halten und/oder zu bewegen, wobei zumindest ein vordefinierter Abschnitt (VD) des medizinischen Objekts (MD) in einem Untersuchungsobjekt (31) angeordnet ist, das Verfahren umfassend: - Empfangen (REC-SC) der Steuerungsvorgabe (SC), wobei die Steuerungsvorgabe (SC) vor Beginn des Verfahrens die erste Bewegung für den vordefinierten Abschnitt (VD) des medizinischen Objekts (MD) vorgegeben hat, - Empfangen (REC-POS) und/oder Bestimmen (DET-POS) einer Positionierungsinformation (POS) zu einer räumlichen Positionierung des vordefinierten Abschnitts (VD) des medizinischen Objekts (MD) und/oder Empfangen (REC-S) eines Signals (S) aufweisend eine Information zu einer Gegenkraft, welche zur Kraft entgegengerichtet ist, - Identifizieren (ID-DIFF) einer Abweichung (DIFF) zwischen einem Bewegungszustand des vordefinierten Abschnitts (VD) des medizinischen Objekts (MD) und der ersten Bewegung anhand der Positionierungsinformation (POS) und/oder anhand des Signals (S), - Bestimmen (DET-CC) der Korrekturvorgabe (CC) aufweisend eine Information zur Minimierung der Abweichung (DIFF), - Bereitstellen (PROV-CC) der Korrekturvorgabe (CC).
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei ferner eine Information zu einer physiologischen Bewegung des Untersuchungsobjekts (31) empfangen wird, wobei die Abweichung (DIFF) unter Berücksichtigung der physiologischen Bewegung identifiziert wird (ID-DIFF).
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei ein Datensatz (DS) aufweisend eine Abbildung und/oder ein Modell des Untersuchungsbereichs empfangen wird (REC-DS), wobei die Positionierungsinformation (POS) und/oder die Korrekturvorgabe (CC) anhand des Datensatzes (DS) bestimmt wird (DET-POS, DET-CC).
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Bestimmen der Korrekturvorgabe (CC) durch Anwenden einer trainierten Funktion (TF) auf Eingabedaten erfolgt, wobei die Eingabedaten auf der Steuerungsvorgabe (SC) basieren, wobei die Eingabedaten zusätzlich auf der Positionierungsinformation (POS) und/oder dem Signal (S) basieren, wobei zumindest ein Parameter der trainierten Funktion (TF) auf einem Vergleich einer Trainingskorrekturvorgabe (TCC) mit einer Vergleichskorrekturvorgabe (VCC) basiert.
  15. Verfahren zum Bereitstellen einer trainierten Funktion (PROV-CC), umfassend: - Empfangen (REC-TSC) einer Trainingssteuerungsvorgabe (TSC), wobei die Trainingssteuerungsvorgabe (TSC) eine Vorgabe für eine erste Bewegung zumindest eines vordefinierten Abschnitts (VD) eines medizinischen Objekts (MD) aufweist, wobei das medizinische Objekt (MD) mittels einer Bewegungsvorrichtung (CR) durch Übertragen einer Kraft gemäß der Trainingssteuerungsvorgabe (TSC) haltbar und/oder bewegbar ist, wobei der vordefinierte Abschnitt (VD) des medizinischen Objekts (MD) in einem Trainingsuntersuchungsobjekt anordbar ist, - Empfangen (REC-TPOS) einer Trainingspositionierungsinformation (TPOS) zu einer räumlichen Positionierung des vordefinierten Abschnitts (VD) des medizinischen Objekts (MD), und/oder Empfangen (REC-TS) eines Trainingssignals (TS) aufweisend eine Information zu einer Gegenkraft, welche zur Kraft entgegengerichtet ist, - Identifizieren (ID-DIFF) einer Trainingsabweichung (TDIFF) zwischen einem Bewegungszustand des vordefinierten Abschnitts (VD) des medizinischen Objekts (MD) und der ersten Bewegung anhand der Trainingspositionierungsinformation (TPOS) und/oder des Trainingssignals (TS), - Bestimmen einer Vergleichskorrekturvorgabe (VCC), wobei das Bestimmen der Vergleichskorrekturvorgabe (VCC) eine Simulation von Bewegungstrajektorien des vordefinierten Abschnitts (VD) des medizinischen Objekts (MD) umfasst, wobei durch einen Vergleich die Bewegungstrajektorie identifiziert wird, welche die Trainingsabweichung (TDIFF) minimiert, wobei die Vergleichskorrekturvorgabe (VCC) eine Vorgabe für eine Korrekturbewegung (CC) des vordefinierten Abschnitts (VD) entlang der identifizierten Bewegungstrajektorie umfasst, - Bestimmen einer Trainingskorrekturvorgabe (TCC) durch Anwenden der trainierten Funktion (TF) auf Eingabedaten, wobei die Eingabedaten auf der Trainingssteuerungsvorgabe (TF) basieren, wobei die Eingabedaten zusätzlich auf der Trainingspositionierungsinformation (TPOS) und/oder dem Trainingssignal (TS) basieren, - Anpassen (ADJ-TF) zumindest eines Parameters der trainierten Funktion (TF) basierend auf einem Vergleich der Trainingskorrekturvorgabe (TCC) mit der Vergleichskorrekturvorgabe (VCC), - Bereitstellen (PROV-TF) der trainierten Funktion (TF).
  16. Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher (MU) einer Bereitstellungseinheit (PRVS) ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des computerimplementierten Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 14 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Bereitstellungseinheit (PRVS) ausgeführt werden; und/oder welches direkt in einen Trainingsspeicher (TMU) einer Trainingseinheit (TRS) ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des computerimplementierten Verfahrens nach Anspruch 15 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Trainingseinheit (TRS) ausgeführt werden.
DE102021201727.4A 2021-02-24 2021-02-24 Vorrichtung zum Bewegen eines medizinischen Objekts und Verfahren zum Bereitstellen einer Korrekturvorgabe Pending DE102021201727A1 (de)

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