DE102021206726A1

DE102021206726A1 - Verfahren zur Erzeugung eines Ansteuerungssignals eines Robotersystems zur robotergestützten Navigation eines medizinischen Objekts und Gesamtsystem

Info

Publication number: DE102021206726A1
Application number: DE102021206726.3A
Authority: DE
Inventors: Christian KAETHNER; Andreas Meyer; Michael Wiets
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2021-06-29
Filing date: 2021-06-29
Publication date: 2022-12-29
Also published as: US20220409309A1

Abstract

Verfahren zur Erzeugung eines Ansteuerungssignals eines Robotersystems zur robotergestützten Navigation eines medizinischen Objekts, insbesondere medizinischen Drahtes oder Katheters, mit einer gekrümmten Spitze in einem Hohlorgan eines Patienten, wobei dem Robotersystem ein Röntgensystem zur Bildüberwachung des Eingriffs zugeordnet ist, mit den folgenden Schritten: Bestimmung einer aktuellen Relativposition und Relativorientierung der gekrümmten Spitze des Objekts relativ zum Hohlorgan unter Verwendung des Röntgensystems, insbesondere durch Aufnahme und Auswertung zumindest eines Projektionsbildes, Kalibrierung des Robotersystems anhand der bestimmten aktuellen Relativposition und Relativorientierung der Spitze des Objekts relativ zum Hohlorgan, Abrufen von ersten Informationen zu einem geplanten Pfadabschnitt in dem Hohlorgan, Abrufen von zweiten Informationen über zumindest eine verwendete Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge der gekrümmten Spitze des gleichen oder eines gleichartigen Objekts relativ zum Hohlorgan während einer Navigationsbewegung entlang zumindest eines zuvor zurückgelegten Pfadabschnittes in dem oder einem anderen Hohlorgan aus einer Speichereinheit, und Erzeugen eines Ansteuersignals zur Ansteuerung des Robotersystems, wobei die Ansteuerung die ersten und zweiten Informationen sowie die aktuelle Relativposition und Relativorientierung der Spitze relativ zum Hohlorgan berücksichtigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Ansteuerungssignals eines Robotersystems zur robotergestützten Navigation eines medizinischen Objekts gemäß dem Patentanspruch 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 12.
Interventionelle medizinische Prozeduren im oder über das Gefäßsystem des Körpers eines Patienten erfordern es, über einen perkutanen Gefäßzugang medizinische Objekte (z.B. Führungsdrähte oder Instrumente wie Katheter) in das Gefäßsystem einzuführen und zu der zu behandelnden Zielregion zu führen. Dies kann unterstützt durch ein medizinisches Bildgebungssystem, z.B. ein Röntgenbildgebungssystem, erfolgen, welches es dem Behandler erlaubt, den Fortschritt der Behandlung, etwa die Position des Objekts, anhand von Bilddaten in Echtzeit zu überwachen und nachzuvollziehen. Als Weiterentwicklung zu einer manuellen Navigation der Objekte im Gefäßsystem wird zwischen die Hände des Behandlers und den Patienten ein Robotersystem geschaltet mit dem Vorteil, dass der Behandler nicht mehr direkt am Lagerungstisch für den Patienten stehen muss, sondern das Manövrieren der Objekte (Rotations-, Vorwärts- und Rückwärtsbewegung) ferngesteuert durchführen kann. Grundsätzlich sind derartige Robotersysteme bekannt, mittels denen robotergestützt eine (halb-) automatische Bewegung eines Objekts in einem Hohlraumorgan eines Patienten bewirkt werden kann, z.B. aus der EP 3406291 B1 .
Robotersysteme weisen häufig zumindest eine Robotersteuerungseinheit und ein robotergestütztes Antriebssystem mit einem Antrieb und einem Antriebsmechanismus auf. Nach der Einbringung des medizinischen Objekts, beispielsweise ein medizinischer Draht mit einer definiert gekrümmten Spitze, ist dem Robotersystem jedoch nicht bekannt, wie das eingebrachte Objekt ausgerichtet ist, also welche Relativorientierung die gekrümmte Spitze zu dem Hohlorgan aufweist. Im Falle eines gekrümmten Drahtes kann es also sein, dass dieser bezogen auf seine Krümmung beispielsweise parallel oder in einem gewissen Winkel zur Tischebene eines Bildgebungssystems ausgerichtet ist. Dies ist besonders dann von Interesse, wenn das Robotersystem möglichst autonom agieren soll und die Versuchs- bzw. Fehlerrate vor allem an komplizierten oder eventuell sogar kritischen Stellen im Gefäßsystem, z.B. Knicken, Biegungen oder Abgängen des Hohlorgans, des Patienten minimiert werden soll.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches einem Robotersystem eine möglichst fehlerfreie und für den Patienten schonende Navigation eines medizinischen Objekts mit einer gekrümmten Spitze in einem Hohlorgan eines Patienten gewährleistet; des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein für die Durchführung des Verfahrens geeignetes Gesamtsystem bereitzustellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Erzeugung eines Ansteuerungssignals eines Robotersystems zur robotergestützten Navigation eines medizinischen Objekts gemäß dem Patentanspruch 1 und von einem Gesamtsystem mit einem Robotersystem und einem Bildgebungssystem gemäß dem Patentanspruch 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung eines Ansteuerungssignals eines Robotersystems zur robotergestützten Navigation eines medizinischen Objekts, insbesondere medizinischen Drahtes oder Katheters, mit einer gekrümmten Spitze in einem Hohlorgan eines Patienten, wobei dem Robotersystem ein Röntgensystem zur Bildüberwachung des Eingriffs zugeordnet ist, weist die folgenden Schritte auf: Bestimmung einer aktuellen Position und Orientierung der gekrümmten Spitze des Objekts unter Verwendung des Röntgensystems, insbesondere durch Aufnahme und Auswertung zumindest eines Projektionsbildes, Kalibrierung des Robotersystems anhand der bestimmten aktuellen Position und Orientierung der Spitze des Objekts, Abrufen von ersten Informationen zu einem geplanten Pfadabschnitt in dem Hohlorgan ausgehend von der aktuellen Position des Objekts, Bestimmung der aktuellen Relativposition und Relativorientierung der gekrümmten Spitze des Objekts relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans, Abrufen von zweiten Informationen über zumindest eine zuvor, insbesondere während einer vor dem Verfahren erfolgten Navigationsbewegung, entlang eines Pfadabschnittes in dem oder einem anderen Hohlorgan verwendete Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge der gekrümmten Spitze des Objekts oder eines gleichartigen Objekts relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans, insbesondere aus einer Speichereinheit, und Erzeugen eines Ansteuersignals zur Ansteuerung des Robotersystems, wobei die Ansteuerung die ersten und zweiten Informationen sowie die aktuelle Relativposition und Relativorientierung der Spitze relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans berücksichtigt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine robotergestützte automatische oder halbautomatische Navigation eines medizinischen Objekts mit gekrümmter Spitze durch ein Hohlorgan eines Patienten auf einfache Weise vorbereitet werden, so dass die anschließende Navigation präziser sowie sicherer, schonender und verletzungsrisikoärmer für den Patienten durchgeführt werden kann. Es werden vorhandene Informationen bezüglich Relativposition und Relativorientierung der gekrümmten Spitze aus bereits erfolgreich durchgeführten Navigationen durch Pfadabschnitte des /eines Hohlraumorgans verwendet, um darauf basierend eine nachfolgende Navigation zu optimieren. Durch die Röntgenbildgebung des Objekts im Hohlraumorgan kann nachvollzogen werden, welche aktuelle Relativposition und Relativorientierung die gekrümmte Spitze relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans innehat. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet die Ansteuerung eine einfache oder mehrfache Anpassung der Relativposition und Relativorientierung der gekrümmten Spitze relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans. In diesem Zusammenhang kann die aktuelle Relativposition und Relativorientierung der gekrümmte Spitze bei Bedarf angepasst, verändert und/oder geregelt werden, insbesondere auch mithilfe einer Überwachung durch die Röntgenbildgebung. Dies kann zum Beispiel derart genutzt werden, dass Relativpositionen und Relativorientierungen der gekrümmten Spitze, welche sich bei einem Pfadabschnitt des Hohlorgans (z.B. Biegung des Hohlorgans in eine bestimmte Richtung, Gabelung des Hohlorgans, Abgang des Hohlorgans an einer bestimmten Position...) bereits bewährt haben, bei demselben oder einem ähnlichen Pfadabschnitt wieder verwendet werden, oder andersherum auch solche, welche zu Verzögerungen oder Problemen bei der Navigation geführt haben, vermieden werden. Auch Abfolgen von Relativpositionen und Relativorientierungen der gekrümmten Spitze können bei Bedarf wiederverwendet, abgeändert, variiert oder vermieden werden.
Unter einem Hohlorgan eines Patienten ist zum Beispiel ein Gefäß (wie z.B. eine Arterie oder Vene oder eine Bronchie), ein Abschnitt aus einem Gefäßsystem oder das ganze Gefäßsystem eines Patienten zu verstehen.
Bei dem medizinischen Objekt kann es sich zum Beispiel um einen Katheter oder einen Führungsdraht mit einer gekrümmten Spitze handeln. Informationen zur geometrischen Form der Spitze des Objekts können insbesondere auch aus einer Datenbank oder einem Speicher entnommen werden und bei Bedarf herangezogen werden. Die Form von bekannten Katheterspitzen erstreckt sich üblicherweise nahezu in einer Ebene (also fast zweidimensional mit einer nur sehr geringen Ausdehnung in die dritte Dimension) und ist außerdem teilweise gerundet oder kreisförmig ausgebildet, z.B. als Spirale („Pigtail“), mit einer einfachen Krümmung oder mit einer Doppel-Krümmung („Shepherd Hook“). Es sind auch andere Formen möglich.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zur Bestimmung der aktuellen Position und Orientierung der gekrümmten Spitze des Objekts relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans eine Auswertung des zumindest einen Projektionsbildes durch zumindest einen Bildverarbeitungsalgorithmus oder durch eine trainierte Funktion verwendet. So können Bildverarbeitungsalgorithmen wie zum Beispiel Objekterkennungs- oder Kantenerkennungsalgorithmen verwendet werden, um das Objekt im Projektionsbild zu erkennen. Für eine 3D Positionsbestimmung des Objekts und der Orientierung der Krümmung der Spitze ist es vorteilhaft, zumindest zwei Projektionsbilder aus zwei Projektionsrichtungen (Abstand vorzugsweise mindestens 30°) zu akquirieren, darin das Objekt zu erkennen und dann daraus eine 3D Rekonstruktion zu berechnen.
Liegt nur ein Projektionsbild vor, kann ein maschinenlernender Algorithmus verwendet werden, um die Position und Orientierung der gekrümmten Spitze des Objekts zu bestimmen. Der maschinenlernende Algorithmus kann anhand von einer Vielzahl von Projektionsbildern von Katheterspitzen und den zugehörigen Orientierungen vortrainiert worden sein. Der maschinenlernende Algorithmus basiert z.B. auf Neuronalen Netzen, es kann z.B. ein Deep Learning Algorithmus verwendet werden. Aus der Position und Orientierung des Objekts und/oder der gekrümmten Spitze kann dann wie oben auf bekannte Weise eine Bestimmung der Relativposition und Relativorientierung des Objekts und/oder seiner gekrümmten Spitze relativ zu dem Hohlorgan oder zumindest einem Teil des Hohlorgans (z.B. zur Centerline, dem Gefäßquerschnitt, einer Abzweigung, Biegung, ... ) erfolgen. Es kann auch zusätzlich ein Modell der Form der gekrümmten Spitze verwendet werden, um deren Orientierung zu bestimmen. Die Verwendung von maschinenlernenden Algorithmen kann besonders dann von Vorteil sein, wenn eine Auflösung der geometrischen Verhältnisse mit normalen Bilderkennungsverfahren schwierig ist.
Anhand der ermittelten aktuellen Position und Orientierung der gekrümmten Spitze des Objekts wird z.B. initiale Kalibrierung des Robotersystems durchgeführt. So können auch Abweichungen von zuvor eingestellten oder zuvor ermittelten Positionen oder Orientierungen korrigiert werden. Kalibrierungen können auch mehrmals zu unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt werden.
Eine Relativposition oder -orientierung der gekrümmten Spitze wird relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans, also z.B. relativ zu der Centerline oder dem Querschnitt des Hohlorgans oder auch relativ zu einer Abzweigung oder einem Abgang oder einer Biegung des Hohlorgans betrachtet. Hierbei ist vor allem wichtig, dass das Hohlorgan und das Objekt sich auf ein gemeinsames Bezugssystem beziehen, so dass die Position und Orientierung der gekrümmten Spitze bei verschiedenen Navigationsbewegungen vergleichbar sind. Die Bestimmung der Relativposition und Relativorientierung kann auch bereits im Rahmen der Bestimmung von Position und Orientierung umfasst sein, wenn z.B. bereits eine Registrierung aller Koordinatensysteme (Bildgebungssystem, Robotersystem und Patient bzw. Hohlorgan) zu Beginn des Verfahrens vorliegt. Es kann z.B. vor der Aufnahme der Projektionsbilder ein sogenanntes Pre-OP, also ein vor Einführung des Objekts aufgenommenes Volumenbild des Hohlorgans, zu dem Röntgensystem registriert worden sein, so dass hier bereits eine Registrierung des Koordinatensystems des Bildgebungssystems und des Hohlorgans vorliegt. Z.B. auf der Basis dessen kann die Relativposition und Relativorientierung der gekrümmten Spitze des Objekts relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans bestimmt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beinhalten die zweiten Informationen eine verwendete Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge der gekrümmten Spitze des gleichen oder eines gleichartigen Objekts relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans während einer Navigations-Rückzugsbewegung durch zumindest einen Pfadabschnitt in dem oder einem anderen, insbesondere vergleichbaren, Hohlorgan. Es können also auch zuvor im Rückzug zurückgelegte Pfadabschnitte diesbezüglich herangezogen werden, um die Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge (in diesem Fall insbesondere in umgekehrter Reihenfolge) anzusteuern. Relativpositionen und Relativorientierungen der gekrümmten Spitze, welche sich bei einem Pfadabschnitt des Hohlorgans (z.B. Biegung des Hohlorgans in eine bestimmte Richtung, Gabelung des Hohlorgans, Abgang des Hohlorgans an einer bestimmten Position...) im Rückzug bereits bewährt haben, können bei demselben oder einem ähnlichen Pfadabschnitt in Vorwärtsbewegung wieder verwendet werden, oder andersherum können auch solche, welche zu Verzögerungen oder Problemen bei der Navigation geführt haben, vermieden werden. Abfolgen von Relativpositionen und Relativorientierungen der gekrümmten Spitze können bei Bedarf wiederverwendet, abgeändert, variiert oder vermieden werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beinhalten die zweiten Informationen eine Eignungsbewertung der verwendeten Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge während der Navigationsbewegung oder Navigations-Rückzugsbewegung. Eine Eignung bezieht sich hierbei darauf, dass die Relativposition/- orientierung hinsichtlich einer z.B. schnellen und/oder hindernisfreien und/oder kollisionsfreien und/oder patientenschonenden Navigation vorteilhaft ist. Die Eignungsbewertung kann binär sein (geeignet oder nicht geeignet) oder in drei oder mehr Abstufungen vorhanden sein. In diesem Zusammenhang ist es besonders gut für eine sichere und präzise Navigation, wenn die zweiten Informationen derart berücksichtigt werden, dass bei einer positiven Eignungsbewertung die entsprechende Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge verwendet wird und bei einer negativen Eignungsbewertung die entsprechende Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge nicht verwendet bzw. abgeändert wird. Hierfür kann auch eine abstufende Eignungsbewertung vorhanden sein. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die zweiten Informationen derart berücksichtigt, dass bei mehreren positiven Eignungsbewertungen die entsprechende Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge mit der höchsten bzw. besten bzw. vorteilhaftesten Eignungsbewertung verwendet wird.
Um den Prozess immer weiter optimieren zu können, können Datenbanken mit zweiten Informationen zu verschiedenen Navigationen (Vorschub- und Rückzugsbewegungen) angelegt werden. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die angesteuerte Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge der gekrümmten Spitze des Objekts relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans in Verbindung mit dem derart zurückgelegten Pfadabschnitt und einer manuellen oder automatischen Eignungsbewertung gespeichert, insbesondere in der Speichereinheit. Dadurch können derartige Navigationen immer sicherer und schonender durchgeführt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Tabelle, insbesondere Look-up Tabelle, mit einer Vielzahl von darin gespeicherten Daten zu vor dem Verfahren erfolgten Navigationsbewegungen entlang von Pfadabschnitten in Hohlorganen zusammen mit dabei verwendeten Relativpositionen und Relativorientierungen oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolgen von gekrümmten Spitzen von Objekten relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans vorhanden, aus welcher die zweiten Informationen entnommen werden. Die Tabelle kann dabei auch entsprechende Eignungsbewertungen enthalten. Die Tabelle kann z.B. in der Speichereinheit oder Speicheranordnung lokal oder remote gespeichert sein. Außerdem können die Daten mittels eines Algorithmus, insbesondere eines maschinenlernenden Algorithmus, bearbeitet sein.
Die Erfindung umfasst außerdem ein Gesamtsystem zur Ausführung eines oben genannten Verfahrens mit einem Robotersystem mit zumindest einer Robotersteuerungseinheit und einem robotergestützten Antriebssystem, die Robotersteuerungseinheit ausgebildet zur Erzeugung eines Ansteuerungssignals zur Ansteuerung einer robotergestützten Navigation eines medizinischen Objekts, insbesondere medizinischen Drahtes oder Katheters, mit einer gekrümmten Spitze in einem Hohlorgan eines Patienten durch das Antriebssystem, und einem Bildgebungssystem, insbesondere Röntgenbildgebungssystem, zur Bildüberwachung der Navigation, mit einer Strahlenquelle und einem Bilddetektor zur Aufnahme von Projektionsbildern, insbesondere Röntgenprojektionsbildern, einer Systemsteuerungseinheit zur Ansteuerung des Bildgebungssystems und einer Auswerteeinheit zur Auswertung der Projektionsbilder.
In vorteilhafter Weise umfasst das Gesamtsystem zumindest eine Speichereinheit zur Speicherung von angesteuerten Relativpositions- und Relativorientierungsabfolgen der gekrümmten Spitze des Objekts relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans zusammen mit dem während einer Navigationsbewegung oder Navigations-Rückzugsbewegung zurückgelegten Pfadabschnitt und optional mit einer manuellen oder automatischen Eignungsbewertung auf.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt. Es zeigen:

1 eine Abfolge der Schritte eines erfinderischen Verfahrens zur Erzeugung eines Ansteuerungssignals eines Robotersystems;
2 eine Ansicht eines medizinischen Objekts mit einer gekrümmten Spitze;
3 eine Ansicht eines geplanten Pfadabschnitts eines medizinischen Objekts in einem Hohlorgan;
4 eine Ansicht eines medizinischen Objekts mit einer gekrümmten Spitze in einem Hohlorgan;
5 eine Ansicht einer Orientierungsabfolge einer gekrümmten Spitze eines Objekts entlang eines Pfadabschnitts;
6 eine Ansicht eines Gesamtsystems zur Durchführung des Verfahrens; und
7 eine weitere Abfolge eines Verfahrens zur Erzeugung eines Ansteuerungssignals eines Robotersystems.

In der 1 ist eine Abfolge der Schritte eines Verfahrens zur Erzeugung eines Ansteuerungssignals eines Robotersystems zur robotergestützten Navigation eines medizinischen Objekts 5 mit einer gekrümmten Spitze S in einem Hohlorgan 32 eines Patienten gezeigt. Das Verfahren wird dabei mit einem Gesamtsystem 1, bestehend aus einem Robotersystem 2 und einem Röntgensystem 10 zur Bildüberwachung durchgeführt - siehe 6. Bei dem medizinischen Objekt 5 kann es sich zum Beispiel um einen Katheter oder einen Führungsdraht mit einer gekrümmten Spitze S handeln - siehe 2. Voraussetzung des Verfahrens ist, dass sich das medizinische Objekt 5 mit der gekrümmten Spitze S in dem Hohlorgan 32 im Körper eines Patienten befindet und geplant ist, dass es dort navigiert werden soll, zum Beispiel, um einen interventionellen Eingriff durchzuführen. Hierfür kann zum Beispiel ein Pfad oder Pfadabschnitt 31 durch das Hohlorgan 32 geplant sein, wie in den 3 und 4 gezeigt ist. Die gekrümmte Spitze S kann bei der Navigation zum Beispiel eine bestimmte Bewegungsabfolge, zum Beispiel eine Rotationsbewegungsabfolge R um ihre Achse durchführen - siehe 5.
Unter einem Hohlorgan 32 eines Patienten ist zum Beispiel ein Gefäß (wie z.B. eine Arterie oder Vene oder eine Bronchie), ein Abschnitt aus einem Gefäßsystem oder das ganze Gefäßsystem eines Patienten zu verstehen. Eine Relativposition oder - orientierung der gekrümmten Spitze kann relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans, also z.B. relativ zu der Ebene oder der Centerline des Hohlorgans oder zu dem Querschnitt des Hohlorgans oder auch relativ zu einer Abzweigung oder einem Abgang oder einer Biegung des Hohlorgans betrachtet werden.
Die Reihenfolge der Schritte ist nicht bindend und es kann soweit sinnvoll auch eine andere Reihenfolge vorgesehen sein.
In einem ersten Schritt 25 wird eine aktuelle Position und aktuelle Orientierung der gekrümmten Spitze S des Objekts 5 bestimmt, zum Beispiel bezüglich der Bildebene oder des Koordinatensystems des Bildgebungssystems. Dies kann zum Beispiel dadurch durchgeführt werden, dass in einem ersten Unterschritt 25.1 mittels des Röntgensystems 10 ein oder mehrere Projektionsbilder des in das Hohlorgan eingeführten Objekts 5 mit der gekrümmten Spitze S aufgenommen werden. Anschließend werden die ein oder mehreren Projektionsbilder in einem zweiten Unterschritt 25.2 hinsichtlich Position und Orientierung des medizinischen Objekts 5 mittels einer Auswerteeinheit 20 ausgewertet. Durch Bildverarbeitungsalgorithmen wie zum Beispiel Objekterkennungs- oder Kantenerkennungsalgorithmen der Auswerteeinheit 20 kann das Objekt im Projektionsbild erkannt werden. Für eine 3D Positionsbestimmung des Objekts mit Orientierung der gekrümmten Spitze S ist es vorteilhaft, zumindest zwei Projektionsbilder aus zwei Projektionsrichtungen (Abstand vorzugsweise mindestens 30°) zu akquirieren, in den Projektionsbildern das Objekt zu erkennen und dann daraus eine 3D Rekonstruktion zu berechnen.
Liegt z.B. nur ein Projektionsbild vor, kann ein maschinenlernender Algorithmus verwendet werden, um die Position und Orientierung der gekrümmten Spitze des Objekts zu bestimmen. Der maschinenlernende Algorithmus kann anhand von einer Vielzahl von Projektionsbildern von Katheterspitzen und den zugehörigen Orientierungen vortrainiert worden sein. Der maschinenlernende Algorithmus basiert z.B. auf Neuronalen Netzen, es kann z.B. ein Deep Learning Algorithmus verwendet werden. Aus der Position und Orientierung des Objekts und/oder der gekrümmten Spitze kann dann wie oben auf bekannte Weise eine Bestimmung der Position und Orientierung des Objekts und/oder seiner gekrümmten Spitze erfolgen. Die Verwendung von maschinenlernenden Algorithmen kann auch besonders dann von Vorteil sein, wenn eine Auflösung der geometrischen Verhältnisse mit normalen Bilderkennungsverfahren schwierig ist.
Es kann auch zusätzlich ein Modell der Form der gekrümmten Spitze verwendet werden, um die Bestimmung der Orientierung der gekrümmten Spitze durchzuführen.
In einem zweiten Schritt 26 erfolgt anschließend anhand der im ersten Schritt 25 ermittelten aktuellen Daten, also der ermittelten aktuellen Position und Orientierung der gekrümmten Spitze des Objekts, eine z.B. initiale Kalibrierung des Robotersystems, zum Beispiel mittels einer Robotersteuerungseinheit 8. In diesem Zusammenhang können auch Abweichungen von zuvor eingestellten Positionen oder Orientierungen korrigiert werden. Kalibrierungen können auch mehrmals zu unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt werden.
In einem dritten Schritt 27 werden erste Informationen zu einem geplanten Pfadabschnitt in dem Hohlorgan abgerufen. Der geplante Pfadabschnitt kann zum Beispiel in einer dem Verfahren vorausgehenden Pfadplanung festgelegt worden sein oder stellt den Pfadabschnitt dar, der ausgehend von der aktuellen Position des Objekts im Folgenden zu überwinden ist. Die ersten Informationen können z.B. aus einer dem Gesamtsystems zugeordneten oder in dieses integrierten Speichereinheit 35 oder mittels einer Kommunikationsverbindung aus einer remoten Speicheranordnung (z.B. einer Cloud oder einem Informationssystem) abgerufen werden. Der geplante Pfadabschnitt kann eine beliebige Länge aufweisen. So kann es sich bei dem Pfadabschnitt um eine vollständige Pfadplanung durch ein Gefäßsystem handeln oder aber nur um einen kleinen Teil einer solchen Pfadplanung handeln, z.B. um eine Bewegung entlang einer Biegung eines Gefäßes oder um eine Bewegung in eine Abzweigung von einem Gefäß in ein anderes Gefäß.
In einem vierten Schritt 28 werden die aktuelle Relativposition und Relativorientierung der gekrümmten Spitze des Objekts relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans bestimmt, z.B. zur Ebene oder Centerline des Hohlorgans, dem Gefäßquerschnitt, einer Abzweigung, Biegung, usw. Hierbei ist vor allem wichtig, dass das Hohlorgan und das Objekt sich auf ein gemeinsames Bezugssystem beziehen, so dass die Position und Orientierung der gekrümmten Spitze bei verschiedenen Navigationsbewegungen vergleichbar sind. Die Bestimmung der Relativposition und Relativorientierung kann auch bereits im Rahmen des ersten Schrittes 25 (Bestimmung von Position und Orientierung) umfasst sein, wenn z.B. bereits eine Registrierung aller Koordinatensysteme (Bildgebungssystem, Robotersystem und Patient bzw. Hohlorgan) zu Beginn des Verfahrens vorliegt. Es kann z.B. vor der Aufnahme der Projektionsbilder ein sogenanntes Pre-OP, also ein vor Einführung des Objekts aufgenommenes Volumenbild des Hohlorgans, zu dem Röntgensystem registriert worden sein, so dass hier bereits eine Registrierung des Koordinatensystems des Bildgebungssystems und des Hohlorgans vorliegt. Z.B. auf der Basis dessen kann die Relativposition und Relativorientierung der gekrümmten Spitze des Objekts relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans bestimmt werden.
In einem fünften Schritt 29 werden zweite Informationen über zumindest eine zuvor, insbesondere während einer vor dem Verfahren erfolgten Navigationsbewegung, entlang eines Pfadabschnittes in dem oder einem anderen Hohlorgan verwendete Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge der gekrümmten Spitze des Objekts oder eines gleichartigen Objekts relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans abgerufen. Die zweiten Informationen beinhalten also Daten zu bereits zurückgelegten Navigationsbewegungen, zum Beispiel Vorwärtsbewegungen oder auch Rückwärtsbewegungen, und in welcher Relativorientierung ein gleiches oder ähnliches Objekt bereits durch ein ähnliches oder gleiches Hohlorgan bewegt wurde. Vorzugsweise beinhalten die zweiten Informationen zusätzlich eine Eignungsbewertung der verwendeten Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge während der zurückgelegten Navigationsbewegung oder Navigations-Rückzugsbewegung. Eine Eignung bezieht sich hierbei auf eine Eignung der Relativposition/-orientierung hinsichtlich einer z.B. schnellen und/oder hindernisfreien und/oder kollisionsfreien und/oder patientenschonenden Navigation. Die Eignungsbewertung kann binär sein (geeignet oder nicht geeignet) oder in drei oder mehr Abstufungen vorhanden sein. Die zweiten Informationen können z.B. aus einer dem Gesamtsystems zugeordneten oder in dieses integrierten Speichereinheit oder mittels einer Kommunikationsverbindung aus einer remoten Speicheranordnung (z.B. einer Cloud oder einem Informationssystem) abgerufen werden. So können in der Speichereinheit oder Speicheranordnung zu jedem zuvor zurückgelegten Pfadabschnitt, z.B. in einer Look-up Tabelle, Relativposition und - orientierung und eine Eignungsbewertung gespeichert sein. Es können auch unter Verwendung von zuvor zurückgelegten Pfadabschnitten interpolierte, extrapolierte, simulierte oder mittels eines maschinenlernenden Algorithmus optimierte Daten vorhanden sein, die als zweite Informationen verwendet werden.
Der dritte, vierte und fünfte Schritt können zum Beispiel mittels der Systemsteuerungseinheit 16 und/oder der Robotersteuerungseinheit 8 oder von beiden zusammen in Kommunikationsverbindung durchgeführt werden. Es kann auch eine Gesamtsteuerungseinheit hierfür vorhanden sein.
In einem sechsten Schritt 30 wird anschließend ein Ansteuersignal zur Ansteuerung des Robotersystems erzeugt, wobei die Ansteuerung die ersten und zweiten Informationen sowie die aktuelle Relativposition und Relativorientierung der Spitze relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans berücksichtigt. Das Ansteuersignal wird z.B. von der Robotersteuerungseinheit 8 erzeugt. Die abgerufenen Informationen und Daten werden also verwendet, um darauf basierend eine nachfolgende Navigation zu optimieren. So kann die von dem Ansteuersignal bewirkbare Ansteuerung eine einfache oder mehrfache Anpassung oder Regelung der Relativposition und Relativorientierung der gekrümmten Spitze relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans beinhalten. Die aktuelle Relativposition und Relativorientierung der gekrümmte Spitze kann bei Bedarf angepasst, verändert und/oder geregelt werden, insbesondere auch mithilfe einer Überwachung durch die (Röntgen-)bildgebung. Die Informationen und Daten können zum Beispiel derart berücksichtigt werden, dass Relativpositionen und Relativorientierungen der gekrümmten Spitze, welche sich bei einem Pfadabschnitt des Hohlorgans (z.B. Biegung des Hohlorgans in eine bestimmte Richtung, Gabelung des Hohlorgans, Abgang des Hohlorgans an einer bestimmten Position...) bereits bewährt haben, bei demselben oder einem ähnlichen Pfadabschnitt wieder verwendet werden, oder andersherum auch solche, welche zu Verzögerungen oder Problemen bei der Navigation geführt haben, vermieden werden. Auch Abfolgen von Relativpositionen und Relativorientierungen der gekrümmten Spitze können bei Bedarf wiederverwendet, abgeändert, variiert oder vermieden werden. Beispielsweise können bei einem geplanten Pfadabschnitt wie einer Abzweigung von der Arteria lliaca in die Arteria iliaca interna Daten über eine bereits erfolgreich zurückgelegte gleichartige Navigation und die entsprechenden Relativpositionen und -orientierungen eines gleichartigen verwendeten Objekts und seiner gekrümmten Spitze verwendet werden, um ein Ansteuersignal zu erzeugen, durch welches die gekrümmte Spitze des aktuell verwendeten Objekts eine gleichartige Bewegung zurücklegt, z.B. eine bestimmte Rotationsbewegung der Spitze um ihre eigene Achse.
Bei einer vorhandenen positiven Eignungsbewertung kann es vorteilhaft sein, die entsprechende Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge zu verwenden, während es bei einer vorliegenden negativen Eignungsbewertung vorteilhaft sein kann, die entsprechende Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge nicht zu verwenden bzw. abzuändern oder zu variieren. Liegen also für das oben genannte Beispiel, Abzweigung von der Arteria lliaca in die Arteria iliaca interna, Datensätze über zwei bereits zurückgelegte Navigationsbewegungen und verschiedene zugehörige Relativpositionen und -orientierungen eines gleichartigen verwendeten Objekts und seiner gekrümmten Spitze vor, und zu einem ersten Datensatz liegt eine positive Eignungsbewertung vor und zu dem zweiten Datensatz eine negative Eignungsbewertung, so wird der erste Datensatz herangezogen. Das Ansteuerungssignal wird dann derart erzeugt, dass die angesteuerte Bewegung dieselben Relativpositionen und -orientierungen der gekrümmten Spitze des aktuellen Objekts verwenden, wie sie aus dem ersten Datensatz bekannt sind. So ist sichergestellt, dass die Navigation gelingt, und schnell, kollisionsfrei und schonend für den Patienten vonstattengeht.
Bei mehreren positiven Eignungsbewertungen, welche verschiedene Eignungsstufen innehaben, kann die entsprechende Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge mit der höchsten („positivsten“) Eignungsbewertung eingesetzt werden. Auf diese Weise kann die Navigationsbewegung optimiert werden. Es können auch interpolierte, extrapolierte, simulierte oder mittels eines maschinenlernenden Algorithmus erzeugte oder veränderte Daten als zweite Informationen herangezogen und berücksichtigt werden.
Um das Verfahren weiter optimieren zu können, können in der Speichereinheit oder Speicheranordnung Datenbanken (z.B. Tabellen, Look-up Tabelle) mit zweiten Informationen zu verschiedenen, bereits zurückgelegten Navigationen (Vorschub- und Rückzugsbewegungen) angelegt, ergänzt oder vervollständigt werden. Auf die derart angesammelten Daten kann dann in kommenden Verfahren wiederum zurückgegriffen werden. Die angesteuerten Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge der gekrümmten Spitze des Objekts relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans zusammen mit dem derart zurückgelegten Pfadabschnitt können insbesondere auch mit einer manuellen oder automatischen Eignungsbewertung gespeichert werden. Die manuelle Eignungsbewertung kann z.B. von einem Nutzer eingegeben, ergänzt oder verändert werden. Eine automatische Eignungsbewertung kann z.B. nach verschiedenen Kriterien, z.B. Schnelligkeit oder Anzahl der notwendigen Rückzugsbewegungen, erfolgen. Durch die zusätzlich gespeicherte Eignungsbewertung können Navigationen immer sicherer und schonender durchgeführt werden. Die zweiten Informationen können außerdem mittels eines Algorithmus, insbesondere eines maschinenlernenden Algorithmus, bearbeitet und optimiert werden.
Außerdem können basierend auf allen Informationen auch weitere Kalibrierungen durchgeführt werden.
Die gekrümmte Spitze S kann bei der Navigation zum Beispiel eine bestimmte Bewegungsabfolge, zum Beispiel eine Rotationsbewegungsabfolge R um ihre Achse durchführen - siehe 5. Die Abfolge kann auch als Rotationswinkelabfolge dargestellt sein.
Durch das Verfahren kann eine robotergestützte automatische oder halbautomatische Navigation eines medizinischen Objekts mit gekrümmter Spitze durch ein Hohlorgan eines Patienten auf einfache Weise vorbereitet werden, so dass die anschließende Navigation präziser sowie sicherer, schonender und verletzungsrisikoärmer für den Patienten durchgeführt werden kann. Neben einer etwaigen Zeitersparnis kann so auch die Wahrscheinlichkeit etwaiger Komplikationen vermindert werden.
Das Gesamtsystem 1 zur Durchführung des Verfahrens weist ein Bildgebungssystem in Form eines Röntgensystems 10 zur Aufnahme von Röntgen-Projektionsbildern aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen und ein Robotersystem 2 auf. Das Röntgensystem 10 zur Aufnahme von Röntgen-Projektionsbildern aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen kann z.B. von einem C-Bogen-Röntgengerät gebildet werden, welches mobil oder festinstalliert ausgebildet ist. Das Röntgensystem 10 weist einen C-Bogen 13 auf, an welchem eine Röntgenquelle 12 und ein Röntgendetektor 11 angeordnet sind. Zur Ansteuerung ist eine Steuerungseinheit 16 vorgesehen, zum Beispiel eine Recheneinheit mit einem Prozessor. Außerdem ist eine Auswerteeinheit 20 zur Auswertung der Daten und Informationen vorhanden. Das Robotersystem 2 weist zumindest eine Robotersteuerungseinheit 8 und ein robotergestütztes Antriebssystem 7 auf. Die Robotersteuerungseinheit 8 ist ausgebildet zur Erzeugung eines Ansteuerungssignals zur Ansteuerung einer robotergestützten Navigation eines medizinischen Objekts in einem Hohlorgan eines Patienten. Das Gesamtsystem weist außerdem eine Speichereinheit 35 zur Speicherung von verschiedenen Bilddaten und Informationen auf. Das System kann außerdem eine - nicht gezeigte - Kommunikationsvorrichtung zur Abfrage von medizinischen Daten oder Informationen aus externen Speicheranordnungen oder Datenbanken aufweisen. Außerdem ist dem Gesamtsystem 1 eine Anzeigeeinheit 18 zur Anzeige von Bilddaten und eine Eingabeeinheit 17 zur Entgegennahme von Usereingaben zugeordnet. Es kann auch zusätzlich oder alternativ eine Gesamtsystemsteuerungseinheit vorhanden sein.
Die Erfindung lässt sich in folgender Weise kurz zusammenfassen: Für eine besonders schnelle und sichere Navigation ist ein Verfahren zur Erzeugung eines Ansteuerungssignals eines Robotersystems zur robotergestützten Navigation eines medizinischen Objekts, insbesondere medizinischen Drahtes oder Katheters, mit einer gekrümmten Spitze in einem Hohlorgan eines Patienten, wobei dem Robotersystem ein Röntgensystem zur Bildüberwachung des Eingriffs zugeordnet ist, mit den folgenden Schritten vorgesehen: Bestimmung einer aktuellen Position und Orientierung der gekrümmten Spitze des Objekts unter Verwendung des Röntgensystems, insbesondere durch Aufnahme und Auswertung zumindest eines Projektionsbildes, Kalibrierung des Robotersystems anhand der bestimmten aktuellen Position und Orientierung der Spitze des Objekts, Abrufen von ersten Informationen zu einem geplanten Pfadabschnitt in dem Hohlorgan ausgehend von der aktuellen Position des Objekts, Bestimmung der aktuellen Relativposition und Relativorientierung der gekrümmten Spitze des Objekts relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans, Abrufen von zweiten Informationen über zumindest eine zuvor, insbesondere während einer vor dem Verfahren erfolgten Navigationsbewegung, entlang eines Pfadabschnittes in dem oder einem anderen Hohlorgan verwendete Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge der gekrümmten Spitze des Objekts oder eines gleichartigen Objekts relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans, insbesondere aus einer Speichereinheit, und Erzeugen eines Ansteuersignals zur Ansteuerung des Robotersystems, wobei die Ansteuerung die ersten und zweiten Informationen sowie die aktuelle Relativposition und Relativorientierung der Spitze relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans berücksichtigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3406291 B1 [0002]

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines Ansteuerungssignals eines Robotersystems (2) zur robotergestützten Navigation eines medizinischen Objekts (5), insbesondere medizinischen Drahtes oder Katheters, mit einer Spitze, insbesondere gekrümmten Spitze (S), in einem Hohlorgan (32) eines Patienten, wobei dem Robotersystem (2) ein Bildgebungssystem, insbesondere Röntgensystem (10), zur Bildüberwachung des Eingriffs zugeordnet ist, mit den folgenden Schritten: • Bestimmung einer aktuellen Position und Orientierung der Spitze, insbesondere gekrümmten Spitze (S), des Objekts (5) unter Verwendung des Bildgebungssystems, insbesondere durch Aufnahme und Auswertung zumindest eines Projektionsbildes, • Kalibrierung des Robotersystems (2) anhand der bestimmten aktuellen Position und Orientierung der Spitze (S) des Objekts (5), • Abrufen von ersten Informationen zu einem geplanten Pfadabschnitt (31) in dem Hohlorgan (32) ausgehend von der aktuellen Position des Objekts (5), • Bestimmung der aktuellen Relativposition und Relativorientierung der Spitze, insbesondere gekrümmten Spitze (S), des Objekts (5) relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans (32), • Abrufen von zweiten Informationen über zumindest eine zuvor, insbesondere während einer vor dem Verfahren erfolgten Navigationsbewegung, entlang eines Pfadabschnittes (31) in dem oder einem anderen Hohlorgan verwendete Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge der gekrümmten Spitze des Objekts (5) oder eines gleichartigen Objekts (5) relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans (32), insbesondere aus einer Speichereinheit (35), und • Erzeugen eines Ansteuersignals zur Ansteuerung des Robotersystems (2), wobei die Ansteuerung die ersten und zweiten Informationen sowie die aktuelle Relativposition und Relativorientierung der Spitze, insbesondere gekrümmten Spitze (S), relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans (32) berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ansteuerung eine einfache oder mehrfache Anpassung der Relativposition und Relativorientierung der Spitze, insbesondere gekrümmten Spitze (S), relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans (32) beinhaltet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die angesteuerte Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge der Spitze, insbesondere gekrümmten Spitze (S), des Objekts (5) relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans (32) in Verbindung mit dem derart zurückgelegten Pfadabschnitt (31) wiederum gespeichert wird, insbesondere in der Speichereinheit (35).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Bestimmung der aktuellen Position und Orientierung der Spitze, insbesondere gekrümmten Spitze (S), des Objekts (5) eine Auswertung des zumindest einen Projektionsbildes durch zumindest einen Bildverarbeitungsalgorithmus oder durch eine trainierte Funktion, insbesondere ein tiefes neurales Netzwerk, verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweiten Informationen eine verwendete Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge der Spitze, insbesondere gekrümmten Spitze (S), des gleichen oder eines gleichartigen Objekts (5) relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans (32) während einer Navigations-Rückzugsbewegung durch zumindest einen Pfadabschnitt (31) in dem oder einem anderen, vergleichbaren Hohlorgan (32) beinhaltet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweiten Informationen eine Eignungsbewertung der verwendeten Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge während der Navigationsbewegung oder Navigations-Rückzugsbewegung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die zweiten Informationen derart berücksichtigt werden, dass bei einer positiven Eignungsbewertung die entsprechende Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge verwendet wird und/oder bei einer negativen Eignungsbewertung die entsprechende Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge nicht verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die zweiten Informationen derart berücksichtigt werden, dass bei mehreren positiven Eignungsbewertungen die entsprechende Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge mit der besten Eignungsbewertung verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die angesteuerte Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge der Spitze, insbesondere gekrümmten Spitze (S), des Objekts (5) in Verbindung mit dem derart zurückgelegten Pfadabschnitt (31) und einer manuellen oder automatischen Eignungsbewertung gespeichert wird, insbesondere in der Speichereinheit (35).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Tabelle, insbesondere Look-up Tabelle, mit einer Vielzahl von darin gespeicherten Daten zu vor dem Verfahren erfolgten Navigationsbewegungen entlang von Pfadabschnitten in Hohlorganen zusammen mit dabei verwendeten Relativpositionen und Relativorientierungen oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolgen von gekrümmten Spitzen von Objekten relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans vorhanden ist, aus welcher die zweiten Informationen entnommen werden.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Daten mittels eines Algorithmus, insbesondere eines maschinenlernenden Algorithmus, bearbeitet sind.
Gesamtsystem (1) zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einem • Robotersystem (2) mit zumindest einer Robotersteuerungseinheit (8) und einem robotergestützten Antriebssystem (7), die Robotersteuerungseinheit (8) ausgebildet zur Erzeugung eines Ansteuerungssignals zur Ansteuerung einer robotergestützten Navigation eines medizinischen Objekts, insbesondere medizinischen Drahtes oder Katheters, mit einer gekrümmten Spitze in einem Hohlorgan eines Patienten durch das Antriebssystem (7), und einem • Bildgebungssystem, insbesondere Röntgensystem (10), zur Bildüberwachung der Navigation, mit einer Strahlenquelle (12) und einem Bilddetektor (11) zur Aufnahme von Projektionsbildern, insbesondere Röntgenprojektionsbildern, einer Systemsteuerungseinheit (16) zur Ansteuerung des Bildgebungssystems und einer Auswerteeinheit (20) zur Auswertung der Projektionsbilder, ausgebildet zur Bestimmung einer aktuellen Position und Orientierung der Spitze, insbesondere gekrümmten Spitze (S), des Objekts (5) unter Verwendung des Röntgensystems (10) durch Aufnahme und Auswertung zumindest eines Projektionsbildes, Kalibrierung des Robotersystems (2), Abrufen von ersten Informationen zu einem geplanten Pfadabschnitt (31) in dem Hohlorgan (32), Bestimmung der aktuellen Relativposition und Relativorientierung der Spitze, insbesondere gekrümmten Spitze (S), des Objekts (5) relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans (32), Abrufen von zweiten Informationen über zumindest eine zuvor, insbesondere während einer vor dem Verfahren erfolgten Navigationsbewegung, entlang eines Pfadabschnittes in dem oder einem anderen Hohlorgan verwendete Relativposition und Relativorientierung oder Relativpositions- und Relativorientierungsabfolge der Spitze, insbesondere gekrümmten Spitze (S), des Objekts (5) oder eines gleichartigen Objekts relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans (32), insbesondere aus einer Speichereinheit (35), und Erzeugen eines Ansteuersignals zur Ansteuerung des Robotersystems (2), wobei die Ansteuerung die ersten und zweiten Informationen sowie die aktuelle Relativposition und Relativorientierung der Spitze, insbesondere gekrümmten Spitze (S), berücksichtigt.
Gesamtsystem nach Anspruch 12, aufweisend zumindest eine Speichereinheit (35) zur Speicherung von angesteuerten Relativpositions- und Relativorientierungsabfolgen der gekrümmten Spitze des Objekts relativ zu zumindest einem Teil des Hohlorgans in Verbindung mit dem während einer Navigationsbewegung oder Navigations-Rückzugsbewegung zurückgelegten Pfadabschnitt und optional mit einer manuellen oder automatischen Eignungsbewertung.