DE102021204728A1 - Verfahren und System zum Bereitstellen eines korrigierten Datensatzes - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines korrigierten Datensatzes, umfassend:- Empfangen eines präoperativen Datensatzes aufweisend eine Abbildung und/oder ein Modell eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts,wobei intraoperativ:- ein erster Teil eines medizinischen Objekts in dem Untersuchungsbereich angeordnet ist und- ein zweiter Teil des medizinischen Objekts außerhalb des Untersuchungsobjekts angeordnet ist,- Empfangen einer Positionierungsinformation zu einer räumlichen Positionierung des zweiten Teils des medizinischen Objekts,- Bestimmen eines Eintrittswinkels des medizinischen Objekts in das Untersuchungsobjekt anhand der Positionierungsinformation,- Empfangen eines intraoperativen Datensatzes aufweisend eine Abbildung des Untersuchungsbereichs,- Bestimmen einer Transformationsvorschrift basierend auf dem Eintrittswinkel des medizinischen Objekts zur Minimierung einer Abweichung zwischen dem präoperativen und dem intraoperativen Datensatz,- Erzeugen des korrigierten Datensatzes durch Anwenden der Transformationsvorschrift auf den präoperativen Datensatz,- Bereitstellen des korrigierten Datensatzes.Die Erfindung betrifft weiterhin ein System zum Bereitstellen eines korrigierten Datensatzes und ein Computerprogrammprodukt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und System zum Bereitstellen eines korrigierten Datensatzes, sowie ein Computerprogrammprodukt.
  • Bei der Behandlung und/oder Untersuchung von Veränderungen an Gefäßen eines Untersuchungsobjekts werden häufig medizinische Objekte, beispielsweise ein Führungsdraht und/oder ein Katheter, in ein Gefäß des Untersuchungsobjekts eingebracht. Für die bildgebende Echtzeitüberwachung des medizinischen Objekts in dem Gefäß werden häufig intraoperative Röntgenprojektionsabbildungen unter Applikation, insbesondere jodhaltiger, Kontrastmittel aufgenommen. Häufig werden beispielsweise endovaskuläre Reparaturen von Aorten (engl. endovascular aortic repair, EVAR) auf Angiographiesystemen unter Durchleuchtungskontrolle durchgeführt. Mittels einer Registrierung und anschließender Überlagerung eines präoperativ aufgenommenen Bilddatensatzes mit einer der intraoperativen Röntgenprojektionsabbildungen kann oftmals eine Einsparung des zu applizierenden Kontrastmittels erreicht werden.
  • Nachteilig ist dabei jedoch häufig, dass durch die Anordnung des medizinischen Objekts in dem Gefäß eine Deformation bzw. Verformung des Gefäßes und/oder umliegender Gewebe auftreten kann, welche Deformation in dem präoperativen Bilddatensatz nicht abgebildet ist. Eine allein auf den intraoperativen Röntgenprojektionsabbildungen basierende Deformationskorrektur des präoperativen Bilddatensatzes ist dabei häufig nur unzureichend genau, insbesondere bei Fehlen einer Tiefeninformation.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte intraoperative Erfassung und/oder Abbildung einer anatomischen Struktur mit einem darin angeordneten medizinischen Objekt zu ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Bereitstellen eines korrigierten Datensatzes. Dabei wird ein präoperativer Datensatz aufweisend eine Abbildung und/oder ein Modell eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts empfangen. Intraoperativ ist ein erster Teil eines medizinischen Objekts in dem Untersuchungsbereich angeordnet. Ferner ist intraoperativ ein zweiter Teil des medizinischen Objekts außerhalb des Untersuchungsobjekts angeordnet. Des Weiteren wird eine Positionierungsinformation zu einer räumlichen Positionierung des zweiten Teils des medizinischen Objekts empfangen. Zudem wird ein Eintrittswinkel des medizinischen Objekts in das Untersuchungsobjekt anhand der Positionierungsinformation bestimmt. Ferner wird ein intraoperativer Datensatz aufweisend eine Abbildung des Untersuchungsbereichs empfangen. Hiernach wird eine Transformationsvorschrift basierend auf dem Eintrittswinkel des medizinischen Objekts zur Minimierung einer Abweichung zwischen dem präoperativen und dem intraoperativen Datensatz bestimmt. Ferner wird der korrigierte Datensatz durch Anwenden der Transformationsvorschrift auf den präoperativen Datensatz erzeugt und anschließend bereitgestellt.
  • Dabei können die vorstehend beschriebenen Schritte vorteilhafterweise nacheinander und/oder zumindest teilweise gleichzeitig ausgeführt werden. Ferner können vorstehend beschriebenen Schritte bei einer Änderung der räumlichen Positionierung des ersten und/oder des zweiten Teils des medizinischen Objekts, insbesondere einem geänderten Eintrittswinkel, vorteilhafterweise wiederholt ausgeführt werden.
  • Das Untersuchungsobjekt kann beispielsweise ein menschlicher Patient und/oder ein tierischer Patient und/oder ein Untersuchungsphantom, insbesondere ein Gefäßphantom, sein. Ferner kann der Untersuchungsbereich einen räumlichen Abschnitt des Untersuchungsobjekts beschreiben, welcher beispielsweise eine anatomische Struktur des Untersuchungsobjekts, insbesondere ein Hohlorgan, umfassen kann. Dabei kann das Hohlorgan beispielsweise als ein Gefäßabschnitt, insbesondere eine Arterie und/oder Vene, und/oder ein Gefäßbaum und/oder ein Herz und/oder eine Lunge und/oder Leber ausgebildet sein.
  • Das medizinische Objekt kann 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 das medizinische Objekt intraoperativ zumindest teilweise, insbesondere über eine Einführschleuse, in das Untersuchungsobjekt, insbesondere in den Untersuchungsbereich, eingeführt sein. Insbesondere kann der erste Teil des medizinischen Objekts vor Beginn des Verfahrens in dem Untersuchungsbereich angeordnet worden sein. Dabei kann der erste Teil des medizinischen Objekts einen ersten Abschnitt des medizinischen Objekts, insbesondere einen ersten Längenabschnitt entlang einer Längserstreckungsrichtung des medizinischen Objekts, bezeichnen, welcher intraoperativ in dem Untersuchungsbereich angeordnet ist. Ferner kann der zweite Teil des medizinischen Objekts einen zweiten Abschnitt des medizinischen Objekts, insbesondere einen zweiten Längenabschnitt entlang der Längserstreckungsrichtung des medizinischen Objekts, bezeichnen, welcher intraoperativ außerhalb des Untersuchungsobjekts angeordnet ist. Dabei kann der Eintrittspunkt des medizinischen Objekts in des Untersuchungsobjekt, insbesondere in den Untersuchungsbereich, eine, insbesondere veränderliche, Grenze zwischen dem ersten und dem zweiten Teil des medizinischen Objekts markieren.
  • Das Empfangen des präoperativen Datensatzes und/oder der Positionierungsinformation und/oder des intraoperativen Datensatzes kann insbesondere ein Erfassen und/oder Auslesen eines computerlesbaren Datenspeichers und/oder ein Empfangen aus einer Datenspeichereinheit, beispielsweise einer Datenbank, umfassen.
  • Der präoperative und/oder der intraoperative Datensatz können insbesondere mittels eines oder verschiedener medizinischer Bildgebungsgeräte aufgenommen und/oder bereitgestellt werden. Dabei kann das medizinische Bildgebungsgerät zur Aufnahme des präoperativen und/oder des intraoperativen Datensatzes beispielsweise als Computertomographieanlage (CT) und/oder Magnetresonanzanlage (MRT) und/oder medizinisches Röntgengerät und/oder Ultraschallgerät und/oder Positronenemissionstomographieanlage (PET) ausgebildet sein.
  • Vorteilhafterweise kann der präoperative Datensatz eine, insbesondere zeitaufgelöste, zweidimensionale (2D) und/oder dreidimensionale (3D) Abbildung des Untersuchungsbereichs, insbesondere des Hohlorgans, aufweisen. Dabei kann der präoperative Datensatz den Untersuchungsbereich präoperativ abbilden, insbesondere zeitlich bevor das medizinische Objekt in den Untersuchungsbereich eingebracht und/oder darin angeordnet worden ist. Insbesondere kann der präoperative Datensatz eine kontrastierte und/oder segmentierte Abbildung des Untersuchungsbereichs, insbesondere des Hohlorgans, aufweisen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der präoperative 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.
  • Der präoperative Datensatz kann vorteilhafterweise mit einem Koordinatensystem des Untersuchungsobjekts und/oder des medizinischen Bildgebungsgeräts und/oder einer Patientenlagerungsvorrichtung registriert sein. Dabei kann das Untersuchungsobjekt präoperativ und/oder intraoperativ auf der Patientenlagerungsvorrichtung angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann der präoperative Datensatz eine Abbildung und/oder ein Modell eines räumlichen Verlaufs des Hohlorgans in dem Untersuchungsbereich aufweisen. Des Weiteren kann der präoperative Datensatz Metadaten aufweisen, wobei die Metadaten beispielsweise eine Information zu einem Aufnahmeparameter und/oder Betriebsparameter des medizinischen Bildgebungsgeräts zur Aufnahme des präoperativen Datensatzes umfassen können.
  • Die Positionierungsinformation kann vorteilhafterweise eine Information zur, insbesondere momentanen, räumlichen Positionierung, insbesondere einer räumlichen Position und/oder Ausrichtung und/oder Pose, des zweiten Teils des medizinischen Objekts umfassen. Die Positionierungsinformation kann beispielsweise von einer Erfassungseinheit zur Erfassung der, insbesondere momentanen, räumlichen Positionierung des zweiten Teils des medizinischen Objekts empfangen werden. Die Erfassungseinheit kann beispielsweise an dem medizinischen Objekt, insbesondere dem zweiten Teil des medizinischen Objekts, angeordnet und/oder zumindest teilweise in dieses integriert sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Erfassungseinheit beabstandet von dem medizinischen Objekt angeordnet sein. Beispielsweise kann die Erfassungseinheit an der Einführschleuse und/oder dem medizinischen Bildgebungsgerät zur Aufnahme des präoperativen und/oder intraoperativen Datensatzes angeordnet sein. Die Erfassungseinheit kann vorteilhafterweise einen Sensor aufweisen, beispielsweise einen optischen und/oder elektromagnetischen und/oder akustischen und/oder mechanischen und/oder gyroskopischen Sensor, welcher zur Erfassung der räumlichen Positionierung des zweiten Teils des medizinischen Objekts ausgebildet ist.
  • Ferner kann die Positionierungsinformation von einer Positionierungseinheit zur Positionierung des medizinischen Objekts empfangen werden. Dabei kann die Positionierungseinheit zur Vorgabe der räumlichen Positionierung des zweiten Teils des medizinischen Objekts ausgebildet sein.
  • Vorteilhafterweise kann die Positionierungsinformation mit dem präoperativen und/oder mit dem intraoperativen Datensatz registriert sein. Dabei kann die Positionierungsinformation die räumliche Positionierung, insbesondere die räumliche Position und/oder Ausrichtung und/oder Pose, des zweiten Teils des medizinischen Objekts in dem Koordinatensystem des Untersuchungsobjekts und/oder des medizinischen Bildgebungsgeräts zur Aufnahme des präoperativen und/oder intraoperativen Datensatzes und/oder der Patientenlagerungsvorrichtung beschreiben. Die Positionierungsinformation kann beispielsweise eine intraoperative Abbildung und/oder einen Ausrichtungsparameter aufweisen, welche die, insbesondere momentane, räumliche Positionierung des zweiten Teils des medizinischen Objekts beschreiben. Dabei kann die Positionierungsinformation die räumliche Positionierung des zweiten Teils des medizinischen Objekts, insbesondere einer Längserstreckungsrichtung des zweiten Teils des medizinischen Objekts, bezüglich des Untersuchungsobjekts, insbesondere an dem Eintrittspunkt bezüglich einer Oberfläche des Untersuchungsobjekts und/oder einer Referenzrichtung, beschreiben. Vorteilhafterweise kann die Referenzrichtung in einer Tangentialebene zur Oberfläche des Untersuchungsobjekts durch den Eintrittspunkt liegen. Ferner kann der Eintrittswinkel des medizinischen Objekts in das Untersuchungsobjekt, insbesondere an dem Eintrittspunkt bezüglich der Oberfläche des Untersuchungsobjekts und/oder der Referenzrichtung, anhand der Positionierungsinformation bestimmt werden. Der Eintrittswinkel kann beispielsweise einen Winkel zwischen der Längserstreckungsrichtung des zweiten Teils des medizinischen Objekts und der Oberfläche des Untersuchungsobjekts und/oder der Referenzrichtung beschreiben. Alternativ kann die Referenzrichtung, insbesondere zumindest abschnittsweise, parallel zu einer Zentrallinie des Hohlorgans am Eintrittspunkt des medizinischen Objekts in das Untersuchungsobjekt verlaufen.
  • Der intraoperative Datensatz kann vorteilhafterweise eine, insbesondere zeitaufgelöste, 2D- und/oder 3D-Abbildung des Untersuchungsbereichs, insbesondere des Hohlorgans, und des darin angeordneten ersten Teils des medizinischen Objekts aufweisen. Dabei kann der intraoperative Datensatz den Untersuchungsbereich intraoperativ abbilden, insbesondere während der erste Teil des medizinischen Objekts in dem Untersuchungsbereich angeordnet ist. Der intraoperative Datensatz kann vorteilhafterweise mit einem Koordinatensystem des Untersuchungsobjekts und/oder des medizinischen Bildgebungsgeräts zur Aufnahme des präoperativen und/oder intraoperativen Datensatzes und/oder der Patientenlagerungsvorrichtung registriert sein. Ferner können der intraoperative Datensatz und der präoperative Datensatz registriert sein.
  • Die Transformationsvorschrift kann vorteilhafterweise eine Information zu einer rigiden und/oder nicht-rigiden und/oder globalen und/oder lokalen und/oder regionalen Transformation des präoperativen Datensatzes aufweisen, beispielsweise eine Translation und/oder Rotation und/oder Deformation und/oder Skalierung. Vorteilhafterweise kann das Ermitteln der Transformationsvorschrift eine, insbesondere kostenminimierende, Optimierung umfassen, wobei die Abweichung zwischen dem präoperativen Datensatz, insbesondere einem präoperativ abgebildeten und/oder modellierten räumlichen Verlauf einer anatomischen Struktur, insbesondere des Hohlorgans, in dem Untersuchungsbereich, und dem intraoperativen Datensatz, insbesondere dem intraoperativ abgebildeten räumlichen Verlauf des ersten Teils des medizinischen Objekts, durch Anwenden der Transformationsvorschrift auf den präoperativen Datensatz minimiert wird. Die Deformation der anatomischen Struktur in dem Untersuchungsbereich, insbesondere des Hohlorgans, welche durch den intraoperativ darin angeordneten ersten Teil des medizinischen Objekts hervorgerufen werden kann, kann anhand des, insbesondere momentanen, Eintrittswinkels des medizinischen Objekts in das Untersuchungsobjekt bestimmt, insbesondere modelliert, werden. Vorteilhafterweise kann eine, insbesondere momentane, räumliche Positionierung, insbesondere der räumliche Verlauf, des ersten Teils des medizinischen Objekts anhand des intraoperativen Datensatzes und des Eintrittswinkels bestimmt werden.
  • Das Erzeugen des korrigierten Datensatzes kann vorteilhafterweise das Anwenden der, insbesondere zuletzt, bestimmten Transformationsvorschrift auf den präoperativen Datensatz umfassen. Dabei kann vorteilhafterweise der korrigierte Datensatz bereitgestellt werden. Des Weiteren kann das Bereitstellen des korrigierten Datensatzes beispielsweise ein Speichern auf einem computerlesbaren Speichermedium und/oder ein Anzeigen auf der Darstellungseinheit und/oder ein Übertragen an eine Verarbeitungseinheit umfassen. Insbesondere kann eine graphische Darstellung des korrigierten Datensatzes auf einer Darstellungseinheit angezeigt werden.
  • Die vorgeschlagene Ausführungsform kann vorteilhaft eine verbesserte, insbesondere präzise und/oder röntgendosiseffiziente, Deformationskorrektur des präoperativen Datensatzes ermöglichen, wobei die Positionierungsinformation als extrakorporale Information zum Bestimmen der Transformationsvorschrift verwendet werden kann. Durch den bereitgestellten korrigierten Datensatz kann ein Nutzer, insbesondere ein medizinisches Bedienpersonal, vorteilhaft unterstützt werden, beispielsweise bei einer EVAR-Prozedur und/oder einem transapikalen Austausch von Aortenklappen.
  • Das hier vorgeschlagene Verfahren beschreibt zwar das Bereitstellen eines korrigierten Datensatzes für ein zumindest teilweise in dem Untersuchungsbereich angeordnetes medizinisches Objekt, kann jedoch auch erfindungsgemäß auf das Bereitstellen eines korrigierten Datensatzes für mehrere, insbesondere gleiche oder verschiedene, zumindest teilweise in dem Untersuchungsbereich, insbesondere gleichzeitig, angeordnete medizinische Objekte übertragen werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens kann der intraoperative Datensatz eine 2D-Abbildung des Untersuchungsbereichs aufweisen. Dabei kann das Bestimmen der Transformationsvorschrift ein Bestimmen eines räumlichen Verlaufs des ersten Teils des medizinischen Objekts basierend auf der 2D-Abbildung des Untersuchungsbereichs und dem Eintrittswinkel umfassen.
  • Vorteilhafterweise kann der intraoperative Datensatz den Untersuchungsbereich und den darin angeordneten ersten Teil des medizinischen Objekts zweidimensional abbilden, beispielsweise als Projektionsabbildung, insbesondere als Röntgenprojektionsabbildung, entlang einer Projektionsrichtung, insbesondere einer Angulation. Hierdurch kann der erste Teil des medizinischen Objekts in einer Abbildungsebene des intraoperativen Datensatzes zweidimensional erfasst werden. Vorteilhafterweise kann unter zusätzlicher Berücksichtigung des Eintrittswinkels des medizinischen Objekts in das Untersuchungsobjekt der räumliche Verlauf des ersten Teils des medizinischen Objekts dreidimensional bestimmt werden. Insbesondere kann eine Tiefeninformation zu der 2D-Abbildung des ersten Teils des medizinischen Objekts anhand des Eintrittswinkels bestimmt werden.
  • Des Weiteren kann der präoperative Datensatz, insbesondere die Abbildung und/oder das Modell des Untersuchungsbereichs, eine präoperative Information zu einem räumlichen Verlauf und/oder zu einer räumlichen Ausdehnung, insbesondere einem Durchmesser und/oder Querschnitt, des Hohlorgans, insbesondere entlang dessen Längserstreckungsrichtung, beispielsweise entlang einer Zentrallinie, aufweisen. Dabei kann die präoperative Information vorteilhaft als Randbedingung bei der Bestimmung des räumlichen Verlaufs des ersten Teils des medizinischen Objekts berücksichtigt werden.
  • Hierdurch kann eine zeiteffiziente und zugleich präzise Deformationskorrektur des präoperativen Datensatzes ermöglicht werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens kann die Positionierungsinformation eine intraoperative Abbildung des zweiten Teils des medizinischen Objekts aufweisen. Ferner kann die intraoperative Abbildung mit dem präoperativen und/oder mit dem intraoperativen Datensatz registriert sein.
  • Dabei kann die Positionierungsinformation, insbesondere die intraoperative Abbildung, mittels einer Erfassungseinheit aufgenommen werden. Die Erfassungseinheit kann beispielsweise einen optischen und/oder elektromagnetischen und/oder akustischen Sensor aufweisen, welcher zur Aufnahme und/oder zum Bereitstellen der intraoperativen Abbildung zweiten Teils des medizinischen Objekts ausgebildet ist.
  • Sofern die intraoperative Abbildung den zweiten Teil des medizinischen Objekts zweidimensional räumlich aufgelöst abbildet, kann die intraoperative Abbildung vorteilhafterweise zusätzlich ein Referenzobjekt, beispielsweise eine Markerstruktur, abbilden, welches Referenzobjekt an dem zweiten Teil des medizinischen Objekts angeordnet ist. Hierdurch kann die räumliche Positionierung des zweiten Teils des medizinischen Objekts anhand der zweidimensional räumlich aufgelösten intraoperativen Abbildung bestimmt werden.
  • Vorteilhafterweise kann die intraoperative Abbildung mit dem präoperativen Datensatz und/oder mit dem intraoperativen Datensatz registriert sein. Insbesondere kann die intraoperative Abbildung mit dem Koordinatensystem des Untersuchungsobjekts und/oder des medizinischen Bildgebungsgeräts zur Aufnahme des präoperativen und/oder intraoperativen Datensatzes und/oder der Patientenlagerungsvorrichtung registriert sein.
  • Das Bestimmen des Eintrittswinkels anhand der Positionierungsinformation, insbesondere anhand der intraoperativen Abbildung, kann ein Identifizieren, insbesondere ein Segmentieren, des zweiten Teils des medizinischen Objekts in der intraoperativen Abbildung umfassen. Dabei können vorteilhafterweise Bildpunkte der intraoperativen Abbildung anhand von Bildwerten, insbesondere Intensitätswerten, identifiziert werden, welche den zweiten Teil des medizinischen Objekts abbilden. Hiernach kann anhand der Registrierung zwischen der intraoperativen Abbildung und dem präoperativen Datensatz und/oder zwischen der intraoperativen Abbildung und dem intraoperativen Datensatz der Eintrittswinkel des medizinischen Objekts in das Untersuchungsobjekt bestimmt werden.
  • Durch eine extrakorporale Erfassung des zweiten Teils des medizinischen Objekts mittels der Erfassungseinheit kann ein präzises und patientenschonendes, insbesondere röntgendosiseffizientes, Bereitstellen der Positionierungsinformation ermöglicht werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens kann die intraoperative Abbildung mittels einer Kameraeinheit aufgenommen werden.
  • Die Kameraeinheit kann vorteilhafterweise ein oder mehrere Kameras aufweisen, die zur Aufnahme und Bereitstellung der intraoperativen Abbildung ausgebildet sind. Dabei kann die Kameraeinheit vorteilhafterweise dazu ausgebildet sein, zumindest einen Teil des Untersuchungsobjekts, insbesondere eine Oberfläche des Untersuchungsobjekts an dem Eintrittspunkt des medizinischen Objekts, und den zweiten Teil des medizinischen Objekts zu erfassen. Sofern die Kameraeinheit zumindest zwei Kameras aufweist, können die zumindest zwei Kameras vorteilhafterweise eine definierte, insbesondere voneinander beabstandete, Anordnung aufweisen. Hierdurch kann eine dreidimensional räumlich aufgelöste intraoperative Abbildung des zweiten Teils des medizinischen Objekts mittels der Kameraeinheit ermöglicht werden. Die eine Kamera oder die mehreren Kameras der Kameraeinheit können jeweils als Monokamera und/oder Tiefenkamera und/oder Stereokamera und/oder 3D-Kamera ausgebildet sein.
  • Hierdurch kann vorteilhaft eine präzise, insbesondere dreidimensionale, intraoperative Abbildung des zweiten Teils des medizinischen Objekts ermöglicht werden. Zudem kann die Kameraeinheit dazu ausgebildet sein, an dem Eintrittspunkt des medizinischen Objekts zumindest einen Ausschnitt der Oberfläche des Untersuchungsobjekts und/oder ein Referenzobjekt zu erfassen. Hierdurch kann die räumliche Positionierung des zweiten Teils des medizinischen Objekts bezüglich der Oberfläche des Untersuchungsobjekt an dem Eintrittspunkt intraoperativ mittels der Kameraeinheit abgebildet werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens kann ferner ein Materialparameter und/oder ein Betriebsparameter des medizinischen Objekts empfangen werden. Zudem kann die Transformationsvorschrift zusätzlich basierend auf dem Materialparameter und/oder dem Betriebsparameter bestimmt werden.
  • Der Materialparameter kann vorteilhafterweise eine Information zu einer Verformbarkeit, insbesondere einer Deformierbarkeit und/oder Steifigkeit und/oder Dehnbarkeit und/oder Torsionsfestigkeit und/oder Biegsamkeit und/oder Elastizität, des medizinischen Objekts aufweisen. Ferner kann der Betriebsparameter eine Information zu einem, insbesondere momentanen, Betriebszustand des medizinischen Objekts beschreiben. Insbesondere kann der Betriebsparameter eine Information zu einer räumlichen Pose des medizinischen Objekts, insbesondere des vordefinierten Abschnitts, umfassen.
  • Vorteilhafterweise kann die Transformationsvorschrift zusätzlich basierend auf dem Materialparameter und/oder dem Betriebsparameter als Randbedingung bestimmt werden. Insbesondere kann das Bestimmen der Transformationsvorschrift auf einem Deformationsmodell des medizinischen Objekts basieren. Das Deformationsmodell des medizinischen Objekts kann vorteilhafterweise eine Information, insbesondere physikalische Randbedingung, zur, insbesondere abschnittsweisen, Deformierbarkeit und/oder Steifigkeit und/oder Elastizität und/oder Torsionsfestigkeit des medizinischen Objekts, insbesondere des ersten Teils des medizinischen Objekts, aufweisen. Dabei kann das Deformationsmodell vorteilhafterweise zumindest entlang der Längserstreckungsrichtung des medizinischen Objekts, insbesondere dreidimensional, räumlich aufgelöst sein. Ferner kann das Deformationsmodell anhand des Materialparameters und/oder des Betriebsparameters angepasst sein.
  • Die vorgeschlagene Ausführungsform kann vorteilhafterweise ein verbessertes Bestimmen der Transformationsvorschrift unter Berücksichtigung physikalischer Eigenschaften des medizinischen Objekts ermöglichen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens kann das medizinische Objekt in einer Positionierungseinheit angeordnet sein. Dabei kann die Positionierungseinheit dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt derart aufzunehmen, dass:
    • - eine räumliche Positionierung zumindest des zweiten Teils des medizinischen Objekts vorgebbar ist und
    • - das medizinische Objekt entlang seiner Längserstreckungsrichtung und/oder oder um seine Längserstreckungsrichtung herum bewegbar ist. Zudem kann die Positionierungsinformation von der Positionierungseinheit bereitgestellt werden.
  • Die Positionierungseinheit kann eine Einführschleuse zum Einführen des medizinischen Objekts in das Untersuchungsobjekt und/oder eine Bewegungsvorrichtung zur robotischen Bewegung des medizinischen Objekts aufweisen, welche im weiteren Verlauf der Beschreibung erläutert werden.
  • Vorteilhafterweise kann die Positionierungseinheit dazu ausgebildet sein, zumindest einen Teil, insbesondere den zweiten Teil, des medizinischen Objekts aufzunehmen. Dabei kann die Positionierungseinheit dazu ausgebildet sein, eine räumliche Positionierung, insbesondere räumliche Position und/oder Ausrichtung und/oder Pose, zumindest des zweiten Teils des medizinischen Objekts vorzugeben. Insbesondere kann die Positionierungseinheit dazu ausgebildet sein, den Eintrittswinkel des medizinischen Objekts in das Untersuchungsobjekts durch die Vorgabe der räumlichen Positionierung zumindest des zweiten Teils des medizinischen Objekts vorzugeben. Des Weiteren kann die Positionierungseinheit dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt derart aufzunehmen, insbesondere zu führen und/oder zu halten und/oder zu bewegen, dass das medizinische Objekt entlang seiner Längserstreckungsrichtung und/ oder um die Längserstreckungsrichtung herum bewegbar ist. Hierdurch kann eine Beweglichkeit des medizinischen Objekts bezüglich dessen Längserstreckungsrichtung unter Beibehaltung des durch die Positionierungseinheit vorgegebenen Eintrittswinkels ermöglicht werden.
  • Vorteilhafterweise kann die Positionierungsinformation von der Positionierungseinheit, insbesondere der Einführschleuse und/oder Bewegungsvorrichtung, bereitgestellt werden. Das Bereitstellen der Positionierungsinformation kann beispielsweise ein Speichern auf einem computerlesbaren Speichermedium und/oder ein Anzeigen auf einer Darstellungseinheit und/oder ein Übertragen an die Verarbeitungseinheit umfassen.
  • Die Erfindung betrifft in einem zweiten Aspekt ein System zum Bereitstellen eines korrigierten Datensatzes. Das System weist ein medizinisches Bildgebungsgerät und eine Verarbeitungseinheit auf. Zudem weist das System eine Erfassungseinheit und/oder eine Positionierungseinheit auf. Des Weiteren ist die Verarbeitungseinheit zum Empfangen eines präoperativen Datensatzes aufweisend eine Abbildung und/oder ein Modell eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts ausgebildet. Dabei ist in einem Betriebszustand des Systems ein erster Teil eines medizinischen Objekts in dem Untersuchungsbereich angeordnet. Ferner ist in dem Betriebszustand des Systems ein zweiter Teil des medizinischen Objekts außerhalb des Untersuchungsobjekts angeordnet. Zudem sind die Erfassungseinheit und/oder die Positionierungseinheit dazu ausgebildet, eine Positionierungsinformation zu einer räumlichen Positionierung des zweiten Teils des medizinischen Objekts bereitzustellen. Ferner ist das medizinische Bildgebungsgerät dazu ausgebildet, einen intraoperativen Datensatz aufzunehmen. Dabei bildet der intraoperative Datensatz den Untersuchungsbereich in dem Betriebszustand des Systems ab. Des Weiteren ist die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet, einen Eintrittswinkel des medizinischen Objekts in das Untersuchungsobjekt anhand der Positionierungsinformation zu bestimmen. Zudem ist die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet, eine Transformationsvorschrift zur Minimierung einer Abweichung zwischen dem präoperativen Datensatz und dem intraoperativen Datensatz basierend auf dem Eintrittswinkel des medizinischen Objekts zu bestimmen. Ferner ist die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet, den korrigierten Datensatz durch Anwenden der Transformationsvorschrift auf den präoperativen Datensatz bereitzustellen.
  • Die Vorteile des vorgeschlagenen Systems entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen eines korrigierten Datensatzes. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen können ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände übertragen werden und umgekehrt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Systems kann die Erfassungseinheit eine Kameraeinheit aufweisen. Dabei kann die Kameraeinheit ausgebildet sein, die Positionierungsinformation aufweisend eine intraoperative Abbildung des zweiten Teils des medizinischen Objekts aufzunehmen. Ferner kann die intraoperative Abbildung mit dem präoperativen und/oder mit dem intraoperativen Datensatz registriert sein.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Systems kann die Kameraeinheit in einer definierten Anordnung an dem medizinischen Bildgebungsgerät angeordnet und/oder zumindest teilweise in das medizinische Bildgebungsgerät integriert sein.
  • Die definierte Anordnung kann vorteilhafterweise eine räumliche Korrespondenz zwischen der Kameraeinheit, insbesondere einem Erfassungsbereich und/oder einer Blickrichtung der Kameraeinheit, und dem medizinischen Bildgebungsgerät, insbesondere einem Erfassungsbereich und/oder einer Abbildungsgeometrie des medizinischen Bildgebungsgeräts, beschreiben. Dabei kann die Kameraeinheit vorteilhafterweise derart an dem medizinischen Bildgebungsgerät, insbesondere kippbar und/oder rotierbar und/oder schwenkbar, angeordnet sein, dass der zweite Teil des medizinischen Objekts und der Eintrittspunkt des medizinischen Objekts in das Untersuchungsobjekt mittels der Kameraeinheit erfassbar sind. Alternativ oder zusätzlich kann die Kameraeinheit zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in das medizinische Bildgebungsgerät integriert sein, beispielsweise innerhalb eines Gehäuses des medizinischen Bildgebungsgeräts.
  • Hierdurch kann vorteilhaft eine inhärente Registrierung zwischen der Kameraeinheit und dem medizinischen Bildgebungsgerät, insbesondere eine inhärente Registrierung der intraoperativen Abbildung mit dem präoperativen Datensatz und/oder mit dem intraoperativen Datensatz, ermöglicht werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Systems kann die Positionierungseinheit dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt derart aufzunehmen, dass:
    • - die räumliche Positionierung zumindest des zweiten Teils des medizinischen Objekts vorgebbar ist und
    • - das medizinische Objekt entlang seiner Längserstreckungsrichtung und/oder um seine Längserstreckungsrichtung herum bewegbar ist. Zudem kann die Positionierungseinheit dazu ausgebildet sein, die Positionierungsinformation bereitzustellen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Systems kann die Positionierungseinheit eine Einführschleuse zum Einführen des medizinischen Objekts in das Untersuchungsobjekt aufweisen. Dabei kann die Einführschleuse einen Instrumentenkanal und ein Halteelement aufweisen. Ferner kann das Halteelement dazu ausgebildet sein, den Instrumentenkanal an einem Eintrittspunkt des medizinischen Objekts in das Untersuchungsobjekt zu halten, insbesondere lösbar zu befestigen. Zudem kann der Instrumentenkanal eine erste und eine zweite Öffnung aufweisen. Dabei kann der Instrumentenkanal dazu ausgebildet sein, zumindest einen Teil des medizinischen Objekts aufzunehmen und den Eintrittswinkel des medizinischen Objekts vorzugeben. Ferner kann in dem Betriebszustand des Systems die erste Öffnung extrakorporal an dem Untersuchungsobjekt angeordnet sein. Zudem kann in dem Betriebszustand des Systems die zweite Öffnung an einem Lumen eines Hohlorgans des Untersuchungsobjekts angeordnet sein. Des Weiteren kann in dem Betriebszustand des Systems das medizinische Objekt über die erste und die zweite Öffnung entlang des Instrumentenkanals in das Hohlorgan eingeführt sein.
  • Der Instrumentenkanal kann eine röhrenförmige und/oder tunnelförmige Aussparung aufweisen, welche die erste mit der zweiten Öffnung verbindet. Vorteilhafterweise kann die Aussparung im Wesentlichen geradlinig verlaufen. Die erste und die zweite Öffnung des Instrumentenkanals, sowie die dazwischen verlaufende Aussparung können vorteilhafterweise zur Aufnahme des zumindest einen Teils des medizinischen Objekts, insbesondere des zweiten Teils des medizinischen Objekts, ausgebildet sein. Insbesondere kann das medizinische Objekt in dem Betriebszustand des Systems über die erste und die zweite Öffnung entlang des Instrumentenkanals, insbesondere innerhalb der Aussparung, angeordnet sein.
  • Vorteilhafterweise kann der Instrumentenkanal derart ausgebildet sein, dass sich der Instrumentenkanal, insbesondere die Aussparung, bei einer Krafteinwirkung durch das medizinische Objekt, insbesondere senkrecht zu dessen Längserstreckungsrichtung, nicht verformt und/oder bewegt. Hierdurch kann der Instrumentenkanal ausgebildet sein, das medizinische Objekt entlang der Aussparung, insbesondere geradlinig, über die zweite Öffnung in das Hohlorgan des Untersuchungsobjekts zu führen.
  • Das Halteelement kann vorteilhafterweise dazu ausgebildet sein, den Instrumentenkanal an dem Eintrittspunkt, insbesondere an einer Oberfläche des Untersuchungsobjekts, zu halten, insbesondere lösbar zu befestigen. Das Halteelement kann beispielsweise mittels eines, insbesondere adhäsiven, Befestigungsmittels an der Oberfläche des Patienten befestigbar sein. Vorteilhafterweise kann das Halteelement ferner dazu ausgebildet sein, den Instrumentenkanal an dem Eintrittspunkt derart stabil zu halten, dass eine räumliche Ausrichtung des Instrumentenkanals, insbesondere der Aussparung, bezüglich des Eintrittspunkts unverändert und/oder einstellbar bleibt. Der Instrumentenkanal kann derart bezüglich dem Halteelement gelagert sein, dass der Instrumentenkanal in dem Betriebszustand des Systems ortsfest bezüglich dem Halteelement angeordnet ist und in einem weiteren Betriebszustand des Systems kippbar und/oder schwenkbar bezüglich dem Halteelement, insbesondere dem Eintrittspunkt, ist. Dabei kann die Einführschleuse einen weiteren Sensor aufweisen, beispielsweise einen optischen und/oder elektromagnetischen und/oder akustischen und/oder mechanischen und/oder gyroskopischen Sensor, welcher zur Erfassung der räumlichen Ausrichtung des Instrumentenkanals, insbesondere einer Längserstreckungsrichtung des Instrumentenkanals, bezüglich dem Halteelement, insbesondere bezüglich dem Eintrittspunkt, ausgebildet ist. Hierdurch kann der Instrumentenkanal ausgebildet sein, den Eintrittswinkel des medizinischen Objekts, insbesondere flexibel, vorzugeben.
  • Des Weiteren kann die erste Öffnung in dem Betriebszustand des Systems vorteilhafterweise extrakorporal, insbesondere dem Untersuchungsobjekt abgewandt, angeordnet sein. Zudem kann die zweite Öffnung in dem Betriebszustand des Systems an dem Hohlorgan des Untersuchungsobjekts, insbesondere endoluminal, angeordnet sein. Ferner kann das medizinische Objekt in dem Betriebszustand über die erste und zweite Öffnung entlang des Instrumentenkanals, insbesondere innerhalb der Aussparung, in das Hohlorgan eingeführt sein.
  • Die Einführschleuse kann vorteilhafterweise zum Bereitstellen der Positionierungsinformation ausgebildet sein. Dabei kann das Bereitstellen der Positionierungsinformation durch die Einführschleuse beispielsweise ein Speichern auf einem computerlesbaren Speichermedium und/oder ein Anzeigen auf einer Darstellungseinheit und/oder ein Übertragen an die Verarbeitungseinheit umfassen. Insbesondere kann die Einführschleuse dazu ausgebildet sein, die Positionierungsinformation anhand der von dem weiteren Sensor erfassten räumlichen Ausrichtung des Instrumentenkanals bezüglich dem Halteelement bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann das Bereitstellen der Positionierungsinformation ein Bereitstellen eines Identifikationsparameters der Einführschleuse umfassen, wobei die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, die Positionierungsinformation, insbesondere den Eintrittswinkel, anhand des Identifikationsparameters zu bestimmen, beispielsweise mittels einer Datenbank, welche Datenbank mehrere Einführschleusen mit ihren jeweiligen geometrischen Parametern, insbesondere dem jeweiligen Eintrittswinkel, aufweisen kann.
  • Mittels der vorgeschlagenen Ausführungsform, insbesondere der Einführschleuse, kann der Eintrittswinkel des medizinischen Objekts in das Untersuchungsobjekt vorgegeben und die Deformationskorrektur des präoperativen Datensatzes präzise, insbesondere ohne eine intraoperative Abbildung des zweiten Teils des medizinischen Objekts, durchgeführt werden. Vorteilhafterweise kann die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet sein, die Transformationsvorschrift einmalig basierend auf der durch die Einführschleuse vorgegebenen räumlichen Positionierung zumindest des zweiten Teils des medizinischen Objekts, insbesondere dem Eintrittswinkel des medizinischen Objekts, zu bestimmen. Hierdurch kann eine besonders recheneffiziente Deformationskorrektur des präoperativen Datensatzes ermöglicht werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Systems kann die Positionierungseinheit eine Bewegungsvorrichtung zur robotischen Bewegung des medizinischen Objekts aufweisen. Ferner kann in dem Betriebszustand des Systems der zweite Teil des medizinischen Objekts zumindest teilweise in der Bewegungsvorrichtung angeordnet 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 des zweiten 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 der Patientenlagerungsvorrichtung zu befestigen. Ferner kann das Bewegungselement vorteilhafterweise zumindest ein Aktuatorelement aufweisen, beispielsweise einen Elektromotor, welches durch die Verarbeitungseinheit 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. Ferner kann das Übertragungselement dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt durch Übertragen einer Kraft, insbesondere stabil, zu halten. Das Halten des medizinischen Objekts kann insbesondere ein bezüglich der Bewegungsvorrichtung ortsfestes Positionieren zumindest des medizinischen Objekts umfassen. Des Weiteren kann die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, die räumliche Positionierung des, in dem Betriebszustand des Systems zumindest teilweise in der Bewegungsvorrichtung angeordneten, zweiten Teils des medizinischen Objekts, insbesondere bezüglich des Untersuchungsobjekts, vorzugeben, beispielsweise durch eine entsprechende Positionierung und/oder Pose des Befestigungselements.
  • Vorteilhafterweise kann das Bewegungselement mehrere, insbesondere unabhängig steuerbare, Aktuatorelemente aufweisen. Ferner kann das Kassettenelement mehrere Übertragungselemente, insbesondere zu jedem der Aktuatorelemente wenigstens ein bewegungsgekoppeltes Übertragungselement, aufweisen. Hierdurch kann eine, insbesondere unabhängige und/oder gleichzeitige, Bewegung des medizinischen Objekts entlang verschiedener Bewegungsfreiheitsgrade ermöglicht werden.
  • Die Bewegungsvorrichtung kann vorteilhafterweise ferner eine Sensoreinheit umfassen, beispielsweise einen elektromagnetischen und/oder optischen und/oder akustischen und/oder mechanischen und/oder gyroskopischen Sensor, welche dazu ausgebildet ist, eine räumliche Positionierung des zweiten Teils des medizinischen Objekts zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensoreinheit zum Erfassen einer räumlichen Positionierung des Kassettenelements und/oder des Befestigungselements ausgebildet sein, wobei der in der Bewegungsvorrichtung aufgenommene zweite Teil des medizinischen Objekts eine definierte Relativpositionierung bezüglich des Kassettenelements und/oder des Befestigungselements aufweist. Hierdurch kann die räumliche Positionierung des zweiten Teils des medizinischen Objekts ebenfalls erfasst werden.
  • Vorteilhafterweise kann die Sensoreinheit dazu ausgebildet sein, die Positionierungsinformation aufweisend eine Information zur erfassten räumlichen Positionierung des zweiten Teils des medizinischen Objekts an die Verarbeitungseinheit bereitzustellen.
  • Die vorgeschlagene Ausführungsform kann eine flexible Vorgabe und präzise Erfassung der räumlichen Positionierung des zweiten Teils des medizinischen Objekts bezüglich des Eintrittspunkts in das Untersuchungsobjekt ermöglichen. Hierdurch kann eine verbesserte Deformationskorrektur des präoperativen Datensatzes ermöglicht werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Systems kann die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet sein, eine Vorgabe zu dem Eintrittswinkel zu empfangen. Ferner kann die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet sein, durch einen Vergleich zwischen dem bestimmten Eintrittswinkel und der Vorgabe eine Abweichung zu identifizieren. Zudem kann die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet sein, ein Signal und/oder einen Workflow-Hinweis in Abhängigkeit der Abweichung bereitzustellen.
  • Die Vorgabe zu dem Eintrittswinkel kann beispielsweise durch eine Eingabe eines Nutzers mittels einer Eingabeeinheit und/oder einen Behandlungsplan bereitgestellt sein. Dabei kann die Vorgabe zu dem Eintrittswinkel einen Sollwert für den Eintrittswinkel aufweisen. Zusätzlich kann die Vorgabe eine maximale Abweichung des Eintrittswinkels bezüglich des Sollwerts aufweisen.
  • Vorteilhafterweise kann die Verarbeitungseinheit ferner dazu ausgebildet sein, den, insbesondere momentanen, Eintrittswinkel mit der Vorgabe, insbesondere dem Sollwert, zu vergleichen. Dabei kann der Vergleich beispielsweise ein Bestimmen einer Differenz und/oder eines Quotienten zwischen dem Eintrittswinkel und der Vorgabe, insbesondere dem Sollwert, umfassen. Vorteilhafterweise kann die Verarbeitungseinheit weiterhin dazu ausgebildet sein, eine Abweichung zwischen dem Eintrittswinkel und der Vorgabe anhand des Vergleichs, insbesondere qualitativ oder quantitativ, zu identifizieren. Vorteilhafterweise kann die Verarbeitungseinheit ferner dazu ausgebildet sein, das Signal und/oder den Workflow-Hinweis in Abhängigkeit der identifizierten Abweichung bereitzustellen. Dabei kann das Signal und/oder der Workflow-Hinweis eine qualitative und/oder quantitative Information zur identifizierten Abweichung umfassen. Die Verarbeitungseinheit kann vorteilhafterweise dazu ausgebildet sein, die Abweichung wiederholt zu identifizieren, insbesondere den Eintrittswinkel wiederholt mit der Vorgabe zu vergleichen, und das Signal und/oder den Workflow-Hinweis in Abhängigkeit der jeweils zuletzt identifizierten Abweichung bereitzustellen. Dabei kann das Bereitstellen des Signals und/oder des Workflow-Hinweises ein Speichern auf einem computerlesbaren Speichermedium und/oder eine Ausgabe mittels einer Ausgabeeinheit, beispielsweise einer Darstellungseinheit und/oder einem Lautsprecher, und/oder ein Übertragen an eine Verarbeitungseinheit umfassen.
  • Das Signal kann beispielsweise ein akustisches und/oder haptisches und/oder optisches Signal sein, welches mittels der Ausgabeeinheit ausgebbar ist. Vorteilhafterweise kann das Signal derart bereitgestellt werden, dass es durch einen Nutzer, welcher das medizinische Objekt und/oder die Positionierungseinheit, insbesondere die Einführschleuse und/oder die Bewegungsvorrichtung, steuert, visuell und/oder haptisch und/oder akustisch erfassbar ist. Während das Signal insbesondere zur qualitativen Information über die identifizierte Abweichung ausgebildet sein kann, kann der Workflow-Hinweis vorteilhafterweise eine Information, insbesondere Anweisung, zur Verringerung der identifizierten Abweichung umfassen. Insbesondere kann der Workflow-Hinweis eine Information umfassen, entlang welcher räumlichen Richtung der zweite Teil des medizinischen Objekts zu bewegen ist, um die identifizierte Abweichung zu minimieren. Vorteilhafterweise kann der Workflow-Hinweis mittels der Ausgabeeinheit ausgegeben werden.
  • Einerseits kann hierdurch ein Verletzungsrisiko für das Untersuchungsobjekt, insbesondere das Hohlorgan, bei einer zu großen Abweichung des Eintrittswinkels gegenüber der Vorgabe verringert werden. Ferner kann mittels der Vorgabe ein Sollwert und/oder Wertebereich für den Eintrittswinkel vorgegeben werden, für den die Deformationskorrektur des präoperativen Datensatzes bestimmbar ist.
  • Die Erfindung betrifft in einem dritten Aspekt ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer Verarbeitungseinheit ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen eines korrigierten Datensatzes auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Verarbeitungseinheit ausgeführt werden. Das Computerprogrammprodukt kann dabei eine Software mit einem Quellcode, der noch kompiliert und gebunden oder der nur interpretiert werden muss, oder einen ausführbaren Softwarecode umfassen, der zur Ausführung nur noch in die Verarbeitungseinheit zu laden ist. Durch das Computerprogrammprodukt kann das Verfahren zum Bereitstellen eines korrigierten Datensatzes mittels einer Verarbeitungseinheit schnell, identisch wiederholbar und robust ausgeführt werden. Das Computerprogrammprodukt ist so konfiguriert, dass es mittels der Verarbeitungseinheit die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführen kann.
  • Die Vorteile des vorgeschlagenen Computerprogrammprodukts entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen eines korrigierten Datensatzes. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen können ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände übertragen werden und umgekehrt.
  • Das Computerprogrammprodukt ist beispielsweise auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert oder auf einem Netzwerk oder Server hinterlegt, von wo es in den Prozessor einer Verarbeitungseinheit geladen werden kann, der mit der Verarbeitungseinheit direkt verbunden oder als Teil der Verarbeitungseinheit ausgebildet sein kann. Weiterhin können Steuerinformationen des Computerprogrammprodukts auf einem elektronisch lesbaren Datenträger gespeichert sein. Die Steuerinformationen des elektronisch lesbaren Datenträgers können derart ausgestaltet sein, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Verarbeitungseinheit ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen. Beispiele für elektronisch lesbare Datenträger sind eine DVD, ein Magnetband oder ein USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software, gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen von dem Datenträger gelesen und in eine Verarbeitungseinheit gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen der vorab beschriebenen Verfahren durchgeführt werden.
  • Die Erfindung kann ferner von einem computerlesbaren Speichermedium und/oder elektronisch lesbaren Datenträger ausgehen, auf welchem von einer Verarbeitungseinheit lesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte des Verfahrens zum Bereitstellen eines korrigierten Datensatzes auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Verarbeitungseinheit ausgeführt werden.
  • Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher verwendete Verarbeitungseinheiten auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten. Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gegebenenfalls zusätzliche Bestandteile wie z.B. eine Dokumentation und/oder zusätzliche Komponenten, sowie Hardware-Komponenten, wie z.B. Hardware-Schlüssel (Dongles etc.) zur Nutzung der Software, umfassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. In unterschiedlichen Figuren werden für gleiche Merkmale die gleichen Bezugszeichen verwendet. Es zeigen:
    • 1 und 2 schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen eines korrigierten Datensatzes,
    • 3 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Systems zum Bereitstellen eines korrigierten Datensatzes,
    • 4 eine schematische Darstellung verschieden angeordneter medizinischer Objekte,
    • 5 eine schematische Darstellung einer Positionierungseinheit aufweisend eine Einführschleuse zum Einführen eines medizinischen Objekts in ein Untersuchungsobjekt,
    • 6 eine schematische Darstellung einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eines vorgeschlagenen Systems umfassend eine Bewegungsvorrichtung,
    • 7 eine schematische Darstellung einer Bewegungsvorrichtung.
  • In 1 ist eine vorteilhafte Ausführungsform eines Verfahrens zum Bereitstellen PROV-DS.corr eines korrigierten Datensatzes DS.corr schematisch dargestellt. Dabei kann ein präoperativer Datensatz DS.p aufweisend eine Abbildung und/ oder ein Modell eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts empfangen werden REC-DS.p. Ferner kann intraoperativ ein erster Teil eines medizinischen Objekts in dem Untersuchungsbereich und ein zweiter Teil des medizinischen Objekts außerhalb des Untersuchungsobjekts angeordnet sein. Zudem kann eine Positionierungsinformation PI zu einer räumlichen Positionierung des zweiten Teils des medizinischen Objekts empfangen werden REC-PI. Ferner kann ein Eintrittswinkel EW des medizinischen Objekts in das Untersuchungsobjekt anhand der Positionierungsinformation PI bestimmt werden DET-EW. Des Weiteren kann ein intraoperativer Datensatz DS.i aufweisend eine Abbildung des Untersuchungsbereichs empfangen werden REC-DS.i. Dabei kann eine Transformationsvorschrift TF basierend auf dem Eintrittswinkel EW des medizinischen Objekts zur Minimierung einer Abweichung zwischen dem präoperativen DS.p und dem intraoperativen Datensatz DS.i bestimmt werden. Hiernach kann der korrigierte Datensatz DS.corr durch Anwenden der Transformationsvorschrift TF auf den präoperativen Datensatz DS.p erzeugt werden. Ferner kann der korrigierte Datensatz DS.corr bereitgestellt werden PROV-DS.corr.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen PROV-DS.corr eines korrigierten Datensatzes DS.corr. Dabei kann ein Materialparameter und/oder ein Betriebsparameter PARAM des medizinischen Objekts empfangen werden REC-PARAM. Ferner kann die Transformationsvorschrift TF zusätzlich basierend auf dem Materialparameter und/oder dem Betriebsparameter PARAM bestimmt werden DET-TF.
  • In 3 ist eine vorteilhafte Ausführungsform eines vorgeschlagenen Systems zum Bereitstellen PROV-DS.corr eines korrigierten Datensatzes DS.corr schematisch dargestellt. Dabei kann das System ein medizinisches Bildgebungsgerät, beispielsweise ein medizinisches C-Bogen-Röntgengerät 37, und eine Verarbeitungseinheit 22 aufweisen. Ferner kann das System eine Erfassungseinheit aufweisen, insbesondere eine Kameraeinheit umfassend zwei Kameras E.1 und E.2. Die Verarbeitungseinheit 22 kann dazu ausgebildet sein, den präoperativen Datensatz DS.p zu empfangen REC-DS.p. Ferner kann der erste Teil MD.1 des medizinischen Objekts MD in dem Betriebszustand des Systems an dem Eintrittspunkt IP in das auf einer Patientenlagerungsvorrichtung 32 angeordnete Untersuchungsobjekt 31 eingeführt sein. Dabei kann der zweite Teil MD.2 des medizinischen Objekts in dem Betriebszustand des Systems außerhalb des Untersuchungsobjekts 31 angeordnet sein. Zudem kann das medizinische Objekt MD an dem zweiten Teil MD.2, insbesondere einem proximalen Abschnitt, durch einen Nutzer U, insbesondere ein medizinisches Bedienpersonal, gesteuert und/oder bewegt werden. Vorteilhafterweise 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 Verarbeitungseinheit 22 steuerbar ist.
  • Das medizinische Bildgebungsgerät, insbesondere das medizinische C-Bogen-Röntgengerät 37, kann dazu ausgebildet sein, den intraoperativen Datensatz DS.i aufzunehmen. Dabei kann der intraoperative Datensatz DS.i den Untersuchungsbereich in dem Betriebszustand des Systems abbilden. Das medizinische C-Bogen-Röntgengerät 37 kann einen Detektor 34, insbesondere einen Röntgendetektor, und eine Röntgenquelle 33 aufweisen. Zur Aufnahme des intraoperativen Datensatzes DS.i, 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 Verarbeitungseinheit 22 kann zudem dazu ausgebildet sein, eine Positionierung des medizinischen C-Bogen-Röntgengeräts 37 relativ zum Untersuchungsobjekt 31 derart zu steuern, dass der Untersuchungsbereich und der zumindest teilweise darin angeordnete erste Teil MD.1 des medizinischen Objekts MD in dem mittels des medizinischen C-Bogen-Röntgengeräts 37 aufgenommenen intraoperativen Datensatz DS.i 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 eine oder mehrere Raumachsen umfassen.
  • Zur Aufnahme des intraoperativen Datensatzes DS.i des Untersuchungsobjekts 31 kann die Verarbeitungseinheit 22 ein Signal 24 an die Röntgenquelle 33 senden. Daraufhin kann die Röntgenquelle 33 ein Röntgenstrahlenbündel, insbesondere einen Kegelstrahl und/oder Fächerstrahl und/oder Parallelstrahl, aussenden. Beim Auftreffen des Röntgenstrahlenbündels, nach einer Wechselwirkung mit dem abzubildenden Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjekts 31, auf einer Oberfläche des Detektors 34, kann der Detektor 34 ein Signal 21 an die Verarbeitungseinheit 22 senden. Die Verarbeitungseinheit 22 kann beispielsweise anhand des Signals 21 den intraoperativen Datensatz DS.i empfangen.
  • Die Erfassungseinheit, insbesondere die Kameraeinheit, kann dazu ausgebildet sein, die Positionierungsinformation PI zu einer räumlichen Positionierung des zweiten Teils MD.2 des medizinischen Objekts MD bereitzustellen. Dabei kann die Kameraeinheit, insbesondere die zwei Kameras E.1 und E.2, dazu ausgebildet sein, die Positionierungsinformation aufweisend eine intraoperative Abbildung des zweiten Teils MD.2 des medizinischen Objekts MD aufzunehmen und an die Verarbeitungseinheit 22 bereitzustellen, insbesondere mittels jeweils eines Signals 44.1 und 44.2. Dabei kann die intraoperative Abbildung mit dem präoperativen DS.p und/oder dem intraoperativen Datensatz DS.i registriert sein.
  • Ferner kann die Verarbeitungseinheit 22 dazu ausgebildet sein, den Eintrittswinkel EW des medizinischen Objekts MD in das Untersuchungsobjekt 31 anhand der Positionierungsinformation PI zu bestimmen. Zudem kann die Verarbeitungseinheit 22 dazu ausgebildet sein, die Transformationsvorschrift TF zur Minimierung der Abweichung zwischen dem präoperativen Datensatz DS.p und dem intraoperativen Datensatz DS.i basierend auf dem Eintrittswinkel EW des medizinischen Objekts MD zu bestimmten DET-TF. Des Weiteren kann die Verarbeitungseinheit 22 dazu ausgebildet sein, den korrigierten Datensatz DS.corr durch Anwenden der Transformationsvorschrift TF auf den präoperativen Datensatz DS.p bereitzustellen.
  • Ferner kann die Kameraeinheit, insbesondere die zwei Kameras E.1 und E.2, in definierter Anordnung an dem medizinischen Bildgebungsgerät, insbesondere dem medizinischen C-Bogen-Röntgengerät 37, befestigt und/oder zumindest teilweise in das medizinische Bildgebungsgerät integriert sein (hier nicht gezeigt).
  • Das System kann ferner 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 Darstellungseinheit 41 kann vorteilhafterweise dazu ausgebildet sein, Informationen und/oder graphische Darstellungen von Informationen des Systems und/oder der Verarbeitungseinheit 22 und/oder weiterer Komponenten anzuzeigen, beispielsweise eine graphische Darstellung des präoperativen und/oder intraoperativen und/oder korrigierten Datensatzes. Insbesondere kann die Darstellungseinheit 41 dazu ausgebildet sein, eine graphische Darstellung einer Überlagerung des präoperativen DS.p und des korrigierten Datensatzes DS.corr anzuzeigen. Hierfür kann die Verarbeitungseinheit 22 beispielsweise ein Signal 25 an die Darstellungseinheit 41 senden. Die Eingabeeinheit 42 kann vorteilhafterweise zum Erfassen einer Nutzereingabe und zum Bereitstellen eines Signals 26 in Abhängigkeit der Nutzereingabe ausgebildet sein.
  • In 4 sind zwei verschiedene räumliche Positionierungen MD.A1 und MD.A2 des medizinischen Objekts MD schematisch dargestellt. Dabei kann das medizinische Objekt in der ersten räumlichen Positionierung MD.A1 einen ersten Eintrittswinkel EW1 und in der zweiten räumlichen Positionierung MD.A2 einen zweiten Eintrittswinkel EW2 an dem Eintrittspunkt IP aufweisen. Der erste Eintrittswinkel EW1 kann beispielsweise einen Winkel zwischen einer ersten Längserstreckungsrichtung LA.1 des medizinischen Objekts MD, insbesondere des zweiten Teils des medizinischen Objekts MD, in der ersten räumlichen Positionierung MD.A1 und einer Referenzrichtung RA beschreiben, welche Referenzrichtung RA vorzugsweise in einer Tangentialebene zur Oberfläche des Untersuchungsobjekts 31 durch den Eintrittspunkt IP liegen kann. Analog dazu kann der zweite Eintrittswinkel EW2 einen Winkel zwischen einer zweiten Längserstreckungsrichtung LA.2 des medizinischen Objekts MD, insbesondere des zweiten Teils des medizinischen Objekts MD, in der zweiten räumlichen Positionierung MD.A2 und der Referenzrichtung RA beschreiben.
  • Zudem ist in 4 eine Überlagerung des präoperativen Datensatzes DS.p aufweisend eine Abbildung und/oder ein Modell des Untersuchungsbereichs, insbesondere des Hohlorgans HO, und des intraoperativen Datensatzes DS.i schematisch dargestellt. Dabei kann der intraoperative Datensatz DS.i eine 2D-Abbildung des Untersuchungsbereichs aufweisen. Ferner kann das Bestimmen DET-TF der Transformationsvorschrift TF ein Bestimmen eines räumlichen Verlaufs des ersten Teils MD.1 des medizinischen Objekts MD basierend auf der 2D-Abbildung des Untersuchungsbereichs und dem Eintrittswinkel EW umfassen. Dabei ist in 4 illustriert, wie der räumliche Verlauf des ersten Teils MD.1 des medizinischen Objekts MD durch den Eintrittswinkel EW1 bzw. EW2 beeinflusst werden kann. Dadurch, dass die Transformationsvorschrift TF basierend auf dem, insbesondere momentanen, Eintrittswinkel EW des medizinischen Objekts MD bestimmt wird, kann eine verbesserte Deformationskorrektur des präoperativen Datensatzes DS.p ermöglicht werden.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Positionierungseinheit aufweisend eine Einführschleuse PU zum Einführen des medizinischen Objekts MD in das Untersuchungsobjekt 31. Die Einführschleuse PU kann einen Instrumentenkanal IC und ein Halteelement HU aufweisen. Das Halteelement HU kann dazu ausgebildet sein, den Instrumentenkanal IC an dem Eintrittspunkt IP des medizinischen Objekts MD in das Untersuchungsobjekt 31 zu halten. Ferner kann der Instrumentenkanal IC eine erste O1 und eine zweite Öffnung 02 aufweisen. Dabei kann der Instrumentenkanal IC dazu ausgebildet sein, zumindest einen Teil des medizinischen Objekts MD aufzunehmen und die räumliche Positionierung zumindest des zweiten Teils MD.2 des medizinischen Objekts, insbesondere den Eintrittswinkel EW des medizinischen Objekts MD, vorzugeben. Dabei kann der Eintrittswinkel EW einen Winkel zwischen der Längserstreckungsrichtung LA des medizinischen Objekts MD und der Referenzrichtung RA beschreiben. In dem Betriebszustand des Systems kann die erste Öffnung 01 extrakorporal an dem Untersuchungsobjekt 31 angeordnet sein. Ferner kann in dem Betriebszustand des Systems die zweite Öffnung 02 an einem Hohlorgan HO des Untersuchungsobjekts 31 angeordnet sein. Dabei kann das Hohlorgan HO beispielsweise einen Gefäßabschnitt aufweisen. Zudem kann in dem Betriebszustand des Systems das medizinische Objekt MD über die erste O1 und die zweite Öffnung 02 entlang des Instrumentenkanals IC in das Hohlorgan HO eingeführt sein. Dabei kann das medizinische Objekt MD weiterhin entlang seiner Längserstreckungsrichtung LA und/oder um seine Längserstreckungsrichtung LA herum bewegbar sein. Ferner kann die Positionierungseinheit, insbesondere die Einführschleuse, zum Bereitstellen der Positionierungsinformation PI ausgebildet sein.
  • In 6 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des vorgeschlagenen Systems schematisch dargestellt. Dabei kann die Positionierungseinheit eine Bewegungsvorrichtung CR zur robotischen Bewegung des medizinischen Objekts MD aufweisen. Vorteilhafterweise kann der zweite Teil MD.2 des medizinischen Objekts MD in dem Betriebszustand des Systems zumindest teilweise in der Bewegungsvorrichtung CR angeordnet sein.
  • Die Bewegungsvorrichtung CR kann beispielsweise als Katheterroboter, insbesondere zur Fernmanipulation des medizinischen Objekts MD, ausgebildet sein. Der erste Teil MD.1 des medizinischen Objekts MD kann in dem Betriebszustand des Systems vorteilhafterweise zumindest teilweise in dem Untersuchungsbereich eines Untersuchungsobjekts 31, insbesondere dem Hohlorgan HO, angeordnet sein. Ferner kann die Bewegungsvorrichtung CR mittels eines Befestigungselements 71, beispielsweise einem Stativ und/oder Roboterarm, an der Patientenlagerungsvorrichtung 32, insbesondere bewegbar, befestigt sein. Hierdurch kann eine räumliche Positionierung des in der Bewegungsvorrichtung CR zumindest teilweise angeordneten zweiten Teils MD.2 des medizinischen Objekts bezüglich des Untersuchungsobjekts 31 vorgebbar sein. Vorteilhafterweise kann die Bewegungsvorrichtung CR dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt MD, welches in dem Betriebszustand des Systems zumindest teilweise in der Bewegungsvorrichtung CR angeordnet ist, 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.
  • Vorteilhafterweise kann die Verarbeitungseinheit 22 dazu ausgebildet sein, eine Vorgabe zu dem Eintrittswinkel EW zu empfangen. Ferner kann die Verarbeitungseinheit 22 dazu ausgebildet sein, durch einen Vergleich zwischen dem bestimmten Eintrittswinkel EW und der Vorgabe eine Abweichung zu identifizieren. Zudem kann die Verarbeitungseinheit 22 dazu ausgebildet sein, ein Signal und/oder einen Workflow-Hinweis in Abhängigkeit der Abweichung bereitzustellen.
  • 7 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 zweiten Teils MD.2 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 Verarbeitungseinheit 22 zum Steuern des zumindest einen Aktuatorelements 73 ausgebildet ist. Vorteilhafterweise kann das Kassettenelement 74, insbesondere mechanisch und/oder elektromagnetisch und/oder pneumatisch, an das Bewegungselement 72, insbesondere das zumindest eine Aktuatorelement 73, koppelbar sein. Dabei kann das Kassettenelement 74 ferner zumindest ein Übertragungselement 75 aufweisen, welches durch die Kopplung zwischen dem Kassettenelement 74 und dem Bewegungselement 72, insbesondere dem zumindest einen Aktuatorelement 73, bewegbar ist. Insbesondere kann das zumindest eine Übertragungselement 75 an das zumindest eine Aktuatorelement 73 bewegungsgekoppelt sein. Ferner kann das Übertragungselement 75 dazu ausgebildet sein, eine Bewegung des Aktuatorelements 73 auf das medizinische Objekt MD derart zu übertragen, dass das medizinische Objekt MD entlang einer Längserstreckungsrichtung des medizinischen Objekts MD bewegt wird und/oder dass das medizinische Objekt MD um die Längserstreckungsrichtung herum rotiert wird. Das zumindest eine Übertragungselement 75 kann beispielsweise eine Rolle und/oder Walze und/oder Blende und/oder Scherplatte aufweisen.
  • Vorteilhafterweise kann das Bewegungselement 72 mehrere, insbesondere unabhängig steuerbare, Aktuatorelemente 73 aufweisen. Ferner kann das Kassettenelement 74 mehrere Übertragungselemente 75, insbesondere zu jedem der Aktuatorelemente 73 wenigstens ein bewegungsgekoppeltes Übertragungselement 75, aufweisen. Hierdurch kann eine, insbesondere unabhängige und/oder gleichzeitige, Bewegung des medizinischen Objekts MD entlang verschiedener Bewegungsfreiheitsgrade ermöglicht werden.
  • Ferner kann die Bewegungsvorrichtung CR, insbesondere das zumindest eine Aktuatorelement 73, mittels des Signals 35 von der Verarbeitungseinheit 22 steuerbar sein. Hierdurch kann die Bewegung des medizinischen Objekts MD von der Verarbeitungseinheit 22, insbesondere mittelbar, gesteuert werden. Zudem kann eine Ausrichtung und/oder Position der Bewegungsvorrichtung CR relativ zum Untersuchungsobjekt 31 durch eine Bewegung des Befestigungselements 71 anpassbar sein.
  • Die Bewegungsvorrichtung kann ferner eine Sensoreinheit 77 umfassen, beispielsweise einen elektromagnetischen und/oder optischen und/oder akustischen und/oder mechanischen und/oder gyroskopischen Sensor, welche dazu ausgebildet ist, die, insbesondere momentane, räumliche Positionierung des zweiten Teils MD.2 des medizinischen Objekts MD zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensoreinheit 77 zum Erfassen einer räumlichen Positionierung des Kassettenelements 74 und/oder des Befestigungselements 71 ausgebildet sein, wobei der in der Bewegungsvorrichtung CR aufgenommene zweite Teil MD.2 des medizinischen Objekts MD eine definierte Relativpositionierung bezüglich des Kassettenelements 74 und/oder des Befestigungselements 71 aufweist. Hierdurch kann die räumliche Positionierung des zweiten Teils MD.2 des medizinischen Objekts MD erfasst werden.
  • Vorteilhafterweise kann die Sensoreinheit 77 dazu ausgebildet sein, die Positionierungsinformation PI aufweisend eine Information zur erfassten räumlichen Positionierung des zweiten Teils MD.2 des medizinischen Objekts MD mittels des Signals S an die Verarbeitungseinheit 22 bereitzustellen.
  • 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 (14)

  1. Verfahren zum Bereitstellen (PROV-DS.corr) eines korrigierten Datensatzes (DS.corr), umfassend: - Empfangen (REC-DS.p) eines präoperativen Datensatzes (DS.p) aufweisend eine Abbildung und/oder ein Modell eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts (31), wobei intraoperativ: - ein erster Teil (MD.1) eines medizinischen Objekts (MD) in dem Untersuchungsbereich angeordnet ist und - ein zweiter Teil (MD.2) des medizinischen Objekts (MD) außerhalb des Untersuchungsobjekts (31) angeordnet ist, - Empfangen (REC-PI) einer Positionierungsinformation (PI) zu einer räumlichen Positionierung des zweiten Teils (MD.2) des medizinischen Objekts (MD), - Bestimmen (DET-EW) eines Eintrittswinkels (EW) des medizinischen Objekts (MD) in das Untersuchungsobjekt (31) anhand der Positionierungsinformation (PI), - Empfangen (REC-DS.i) eines intraoperativen Datensatzes (DS.i) aufweisend eine Abbildung des Untersuchungsbereichs, - Bestimmen (DET-TF) einer Transformationsvorschrift (TF) basierend auf dem Eintrittswinkel (EW) des medizinischen Objekts (MD) zur Minimierung einer Abweichung zwischen dem präoperativen (DS.p) und dem intraoperativen Datensatz (DS.i), - Erzeugen des korrigierten Datensatzes (DS.corr) durch Anwenden der Transformationsvorschrift (TF) auf den präoperativen Datensatz (DS.p), - Bereitstellen (PROV-DS.corr) des korrigierten Datensatzes (DS.corr).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der intraoperative Datensatz (DS.i) eine 2D-Abbildung des Untersuchungsbereichs aufweist, wobei das Bestimmen (DET-TF) der Transformationsvorschrift (TF) ein Bestimmen eines räumlichen Verlaufs des ersten Teils (MD.1) des medizinischen Objekts (MD) basierend auf der 2D-Abbildung des Untersuchungsbereichs und dem Eintrittswinkel (EW) umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Positionierungsinformation (PI) eine intraoperative Abbildung des zweiten Teils (MD.2) des medizinischen Objekts (MD) aufweist, wobei die intraoperative Abbildung mit dem präoperativen (DS.p) und/oder mit dem intraoperativen Datensatz (DS.i) registriert ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die intraoperative Abbildung mittels einer Kameraeinheit (E.1, E.2) aufgenommen wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ferner ein Materialparameter und/oder ein Betriebsparameter (PARAM) des medizinischen Objekts (MD) empfangen wird (REC-PARAM), wobei die Transformationsvorschrift (TF) zusätzlich basierend auf dem Materialparameter und/oder dem Betriebsparameter (PARAM) bestimmt wird (DET-TF).
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das medizinische Objekt (MD) in einer Positionierungseinheit angeordnet ist, wobei die Positionierungseinheit dazu ausgebildet ist, das medizinisches Objekt (MD) derart aufzunehmen, dass: - eine räumliche Positionierung zumindest des zweiten Teils (MD.2) des medizinischen Objekts (MD) vorgebbar ist und - das medizinische Objekt (MD) entlang seiner Längserstreckungsrichtung und/oder oder um seine Längserstreckungsrichtung herum bewegbar ist, wobei die Positionierungsinformation (PI) von der Positionierungseinheit bereitgestellt wird.
  7. System zum Bereitstellen eines korrigierten Datensatzes, wobei das System ein medizinisches Bildgebungsgerät und eine Verarbeitungseinheit (22) aufweist, wobei das System ferner eine Erfassungseinheit und/oder eine Positionierungseinheit aufweist, wobei die Verarbeitungseinheit (22) zum Empfangen (REC-DS.p) eines präoperativen Datensatzes (DS.p) aufweisend eine Abbildung und/oder ein Modell eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts (31) ausgebildet ist, wobei in einem Betriebszustand des Systems: - ein erster Teil (MD.1) eines medizinischen Objekts (MD) in dem Untersuchungsbereich angeordnet ist und - ein zweiter Teil (MD.2) des medizinischen Objekts (MD) außerhalb des Untersuchungsobjekts (31) angeordnet ist, wobei die Erfassungseinheit und/oder die Positionierungseinheit ausgebildet ist, eine Positionierungsinformation (PI) zu einer räumlichen Positionierung des zweiten Teils (MD.2) des medizinischen Objekts (MD) bereitzustellen, wobei das medizinische Bildgebungsgerät ausgebildet ist, einen intraoperativen Datensatz (DS.i) aufzunehmen, wobei der intraoperative Datensatz (DS.i) den Untersuchungsbereich in dem Betriebszustand des Systems abbildet, wobei die Verarbeitungseinheit (22) ferner ausgebildet ist: - einen Eintrittswinkel (EW) des medizinischen Objekts (MD) in das Untersuchungsobjekt (31) anhand der Positionierungsinformation (PI) zu bestimmen (DET-EW), - eine Transformationsvorschrift (TF) zur Minimierung einer Abweichung zwischen dem präoperativen Datensatz (DS.p) und dem intraoperativen Datensatz (DS.i) basierend auf dem Eintrittswinkel (EW) des medizinischen Objekts (MD) zu bestimmen (DET-TF) und - den korrigierten Datensatz (DS.corr) durch Anwenden der Transformationsvorschrift (TF) auf den präoperativen Datensatz (DS.p) bereitzustellen (PROV-DS.corr).
  8. System nach Anspruch 7, wobei die Erfassungseinheit eine Kameraeinheit aufweist, wobei die Kameraeinheit ausgebildet ist, die Positionierungsinformation (PI) aufweisend eine intraoperative Abbildung des zweiten Teils (MD.2) des medizinischen Objekts (MD) aufzunehmen, wobei die intraoperative Abbildung mit dem präoperativen (DS.p) und/oder mit dem intraoperativen Datensatz (DS.i) registriert ist.
  9. System nach Anspruch 8, wobei die Kameraeinheit in definierter Anordnung an dem medizinischen Bildgebungsgerät befestigt und/oder zumindest teilweise in das medizinische Bildgebungsgerät integriert ist.
  10. System nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Positionierungseinheit ausgebildet ist, das medizinische Objekt (MD) derart aufzunehmen, dass: - die räumliche Positionierung zumindest des zweiten Teils (MD.2) des medizinischen Objekts (MD) vorgebbar ist und - das medizinische Objekt (MD) entlang seiner Längserstreckungsrichtung und/oder oder um seine Längserstreckungsrichtung herum bewegbar ist, wobei die Positionierungseinheit ferner ausgebildet ist, die Positionierungsinformation (PI) bereitzustellen.
  11. System nach Anspruch 10, wobei die Positionierungseinheit eine Einführschleuse zum Einführen des medizinischen Objekts (MD) in das Untersuchungsobjekt (31) aufweist, wobei die Einführschleuse einen Instrumentenkanal (IC) und ein Halteelement (HU) aufweist, wobei das Halteelement (HU) dazu ausgebildet ist, den Instrumentenkanal (IC) an einem Eintrittspunkt (IP) des medizinischen Objekts (MD) in das Untersuchungsobjekt (31) zu halten, wobei der Instrumentenkanal (IC) eine erste (01) und eine zweite Öffnung (02) aufweist, wobei der Instrumentenkanal (IC) ausgebildet ist: - zumindest einen Teil des medizinischen Objekts (MD) aufzunehmen und - den Eintrittswinkel (EW) des medizinischen Objekts (MD) vorzugeben, wobei in dem Betriebszustand des Systems: - die erste Öffnung (O1) extrakorporal an dem Untersuchungsobjekt (31) angeordnet ist, - die zweite Öffnung (02) an einem Lumen eines Hohlorgans (HO) des Untersuchungsobjekts (31) angeordnet ist und - das medizinische Objekt (MD) über die erste (01) und die zweite Öffnung (02) entlang des Instrumentenkanals (IC) in das Hohlorgan (HO) eingeführt ist.
  12. System nach Anspruch 10, wobei die Positionierungseinheit eine Bewegungsvorrichtung (CR) zur robotischen Bewegung des medizinischen Objekts (MD) aufweist, wobei in dem Betriebszustand des Systems der zweite Teil (MD.2) des medizinischen Objekts (MD) zumindest teilweise in der Bewegungsvorrichtung (CR) angeordnet ist.
  13. System nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die Verarbeitungseinheit (22) ferner dazu ausgebildet ist: - eine Vorgabe zu dem Eintrittswinkel zu empfangen, - durch einen Vergleich zwischen dem bestimmten Eintrittswinkel (EW) und der Vorgabe eine Abweichung zu identifizieren und - ein Signal und/oder einen Workflow-Hinweis in Abhängigkeit der Abweichung bereitzustellen.
  14. Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer Verarbeitungseinheit (22) ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des computerimplementierten Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Verarbeitungseinheit (22) ausgeführt werden.
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MOHAMMADI, Hossein, et al. A numerical preoperative planning model to predict arterial deformations in endovascular aortic aneurysm repair. Annals of biomedical engineering, 2018, 46. Jg., Nr. 12, S. 2148-2161. DOI: https://doi.org/10.1007/s10439-018-2093-8

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