DE102021214399A1 - Bereitstellen einer Vorgabe - Google Patents

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Stephan Kellnberger
Hayo Knoop
Markus Kowarschik
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen einer Vorgabe, umfassend:- Empfangen eines Planungsdatensatzes, wobei der Planungsdatensatz eine vorerfasste Abbildung und/oder ein Modell eines Untersuchungsobjekts aufweist,- Erfassen einer Auswahlinformation zu einem oder mehreren zur Verfügung stehenden medizinischen Objekten,- Bestimmen der Vorgabe durch Anwenden einer Vorgabefunktion auf Eingabedaten,wobei die Eingabedaten auf dem Planungsdatensatz und der Auswahlinformation basieren,wobei die Vorgabe eine Eignungsinformation und einen Sollpfad aufweist,wobei der Sollpfad mehrere räumliche und/oder zeitliche Kontrollpunkte aufweist, welche Kontrollpunkte Sollpositionierungen für das eine zur Verfügung stehende medizinische Objekt oder jeweils eines der mehreren zur Verfügung stehenden medizinischen Objekte vorgeben,wobei die Eignungsinformation eine Eignung des zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekts für den Sollpfad bewertet,- Bereitstellen der Vorgabe als Ausgabedaten der Vorgabefunktion.Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Bereitstellen einer trainierten Funktion, ein System, eine Trainingseinheit und ein Computerprogrammprodukt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen einer Vorgabe, ein Verfahren zum Bereitstellen einer trainierten Funktion, ein System, eine Trainingseinheit und ein Computerprogrammprodukt.
  • Medizinische Bildgebung, zum Beispiel röntgenbasierte Bildgebung, ist häufig ein integraler Bestandteil eines Entscheidungsprozesses während interventioneller medizinischer Prozeduren, insbesondere in hochkomplexen und/oder zeitkritischen Anwendungsfällen. Nach einer Aufnahme und Verarbeitung von medizinischen Bilddaten eines Untersuchungsobjekts kann eine graphische Darstellung der medizinischen Bilddaten einem medizinischen Bedienpersonal, beispielsweise einer Ärztin oder einem Arzt, es ermöglichen, den momentanen Status und/oder Fortschritt der Prozedur, insbesondere visuell, zu erfassen. Während solcher Prozeduren ist das medizinische Bedienpersonal häufig an einer Seite einer Patientenlagerungsvorrichtung positioniert, um mit dem Equipment zu interagieren, welches in der Prozedur verwendet wird, beispielsweise dem medizinischen Bildgebungsgerät und/oder medizinischen Objekten. Hierdurch ist es dem medizinischen Bedienpersonal beispielsweise möglich, Aufnahmeparameter und/oder Verarbeitungsparameter der medizinischen Bilddaten und/oder eine Positionierung des medizinischen Bildgebungsgeräts zur Aufnahme der medizinischen Bilddaten und/oder des medizinischen Objekts nach Bedarf anzupassen, um ein bestmögliches Ergebnis für das Untersuchungsobjekt sicherzustellen. Der Kern solch interventioneller Prozeduren liegt oftmals in einem Einbringen verschiedener medizinischer Objekte in das Untersuchungsobjekt und deren Anordnen und/oder Bewegen zu verschiedenen Behandlungsorten in dem Untersuchungsobjekt, beispielsweise um prozedurale Schritte an diesen Behandlungsorten ausführen zu können. Für verschiedene Anwendungen an verschiedenen anatomischen Regionen des Untersuchungsobjekts, beispielsweise einem Gehirn, einem Herz und/oder einer Leber, existieren verschiedene medizinische Objekte, beispielsweise Führungsdrähte, Führungskatheter, Stents, Ballonkatheter, Bildgebungskatheter, insbesondere intravaskuläre Ultraschallkatheter und/oder Katheter zur optischen Kohärenztomographie, Beatmungskatheter, Spulen- und/oder Stent-Retriever. Die medizinischen Objekte unterscheiden sich häufig in Größe, Länge, Material, Form und/oder mechanischen Eigenschaften. Häufig ist intraprozedural ein medizinisches Objekt manuell über einen radialen oder femoralen Eintrittspunkt in das Untersuchungsobjekt, insbesondere ein Hohlorgan des Untersuchungsobjekts, beispielsweise ein Gefäß und/oder einen Gefäßabschnitt, eingebracht, wobei das medizinische Objekt, insbesondere ein distaler Abschnitt des medizinischen Objekts, hin zu dem Behandlungsort bewegt werden soll. Die Bewegung und/oder Anordnung des zumindest einen medizinischen Objekts wird häufig mittels der medizinischen Bildgebung, insbesondere anhand intraprozeduraler medizinischer Bilddaten des Untersuchungsobjekts, überwacht.
  • Der Pfad, entlang welchem das zumindest eine medizinische Objekt zu den Behandlungsorten zu bewegen ist, wird häufig manuell durch das medizinische Bedienpersonal basierend auf der medizinischen Bildgebung, insbesondere den medizinischen Bilddaten, während der Bewegung und/oder basierend auf den Eigenschaften, beispielsweise der Form, des zumindest einen medizinischen Objekts bestimmt. Aufgrund der verschiedenen Eigenschaften der medizinischen Objekte, welche für die jeweilige Prozedur zur Verfügung stehen, kann eine derartige Pfadplanung für das medizinische Bedienpersonal schnell zu komplex werden. Hierdurch kann nachteilig ein Verletzungsrisiko des Untersuchungsobjekts erhöht und/oder eine Dauer der Prozedur unnötig verlängert und/oder eine Röntgendosis erhöht werden.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Pfadplanung für interventionelle Prozeduren zu ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Nachstehend wird die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe sowohl in Bezug auf Verfahren und Vorrichtungen zum Bereitstellen einer Vorgabe als auch in Bezug auf Verfahren und Vorrichtungen zum Bereitstellen einer trainierten Funktion beschrieben. Hierbei können Merkmale, Vorteile und alternative Ausführungsformen von Datenstrukturen und/oder Funktionen bei Verfahren und Vorrichtungen zum Bereitstellen einer Vorgabe auf analoge Datenstrukturen und/oder Funktionen bei Verfahren und Vorrichtungen zum Bereitstellen einer trainierten Funktion übertragen werden. Analoge Datenstrukturen können hierbei insbesondere durch die Verwendung der Vorsilbe „Trainings“ gekennzeichnet sein. Weiterhin können die in Verfahren und Vorrichtungen zum Bereitstellen einer Vorgabe verwendeten trainierten Funktionen insbesondere durch Verfahren und Vorrichtungen zum Bereitstellen einer trainierten Funktion angepasst und/oder bereitgestellt worden sein.
  • Die Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein, insbesondere computerimplementiertes, Verfahren zum Bereitstellen einer Vorgabe. Dabei wird ein Planungsdatensatz empfangen, welcher eine vorerfasste Abbildung und/oder ein Modell eines Untersuchungsobjekts aufweist. Ferner wird eine Auswahlinformation zu einem oder mehreren zur Verfügung stehenden medizinischen Objekten erfasst. Die Vorgabe wird durch Anwenden einer Vorgabefunktion auf Eingabedaten bestimmt. Dabei basieren die Eingabedaten auf dem Planungsdatensatz und der Auswahlinformation. Die Vorgabe weist eine Eignungsinformation und einen Sollpfad auf. Der Sollpfad weist mehrere räumliche und/oder zeitliche Kontrollpunkte auf, welche Sollpositionierungen für das eine zur Verfügung stehende medizinische Objekt oder jeweils eines der mehreren zur Verfügung stehenden medizinischen Objekte vorgeben. Dabei bewertet die Eignungsinformation eine Eignung des zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekts für den Sollpfad. Hiernach wird die Vorgabe als Ausgabedaten der Vorgabefunktion bereitgestellt.
  • Die vorstehend beschriebenen Schritte des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Vorgabe können vorteilhafterweise nacheinander und/oder zumindest teilweise gleichzeitig ausgeführt werden.
  • Das Empfangen des Planungsdatensatzes kann insbesondere ein Erfassen und/oder Auslesen eines computerlesbaren Datenspeichers und/oder ein Empfangen aus einer Datenspeichereinheit, beispielsweise einer Datenbank, umfassen. Ferner kann der Planungsdatensatz von einer Bereitstellungseinheit eines medizinischen Bildgebungsgeräts zur Aufnahme des Planungsdatensatzes bereitgestellt werden. Das medizinische Bildgebungsgerät kann beispielsweise eine Magnetresonanztomographieanlage (MRT) und/oder eine Computertomographieanlage (CT) und/oder ein medizinisches Röntgengerät, insbesondere ein medizinisches C-Bogen-Röntgengerät, und/oder ein Ultraschallgerät und/oder eine Positronenemissionstomographieanlage (PET) umfassen.
  • Der Planungsdatensatz kann vorteilhafterweise eine, insbesondere zeitaufgelöste, 2D- und/oder 3D-Abbildung des Untersuchungsobjekts, insbesondere eines Hohlorgans des Untersuchungsobjekts, umfassen. Insbesondere kann der Planungsdatensatz eine kontrastierte und/oder segmentierte Abbildung des Untersuchungsobjekts, insbesondere des Hohlorgans, umfassen. Ferner kann der Planungsdatensatz das Untersuchungsobjekt präprozedural und/oder intraprozedural abbilden. Alternativ oder zusätzlich kann der Planungsdatensatz ein 2D- und/oder 3D-Modell, insbesondere ein Zentrallinienmodell und/oder ein Volumenmodell, beispielsweise ein Volumennetzmodell (engl. volume mesh model), des Untersuchungsobjekts, insbesondere des Hohlorgans, aufweisen. Der Planungsdatensatz kann vorteilhafterweise mit einem Koordinatensystem des Untersuchungsobjekts, insbesondere einem Patientenkoordinatensystem, registriert sein. Zusätzlich kann der Planungsdatensatz Patienteninformationen, beispielsweise eine Patientenhistorie und/oder Anamnesedaten zu dem Untersuchungsobjekt und/oder eine Information zu einem weiteren medizinischen Objekt aufweisen, welches weitere medizinische Objekt bereits in dem Untersuchungsobjekt angeordnet ist. Beispielsweise kann der Planungsdatensatz eine Information, insbesondere eine Positionierungsinformation und/oder eine Identifikation zu einem Stent aufweisen, welcher bereits vor Beginn des Verfahrens in dem Untersuchungsobjekt angeordnet ist.
  • Das Erfassen der Auswahlinformation kann ein Erfassen einer Nutzereingabe mittels einer Eingabeeinheit umfassen. Beispielsweise kann ein medizinisches Bedienpersonal mittels der Eingabeeinheit die Auswahlinformation als die Nutzereingabe bereitstellen. Die Eingabeeinheit kann beispielsweise eine Tastatur und/oder ein Zeigegerät umfassen. Dabei kann das medizinische Bedienpersonal das eine oder die mehreren zur Verfügung stehenden medizinischen Objekte identifizieren und/oder auswählen, beispielsweise anhand einer Auswahlliste mehrerer medizinischer Objekte. Hierfür kann eine graphische Darstellung der Auswahlliste mittels einer Darstellungseinheit dem medizinischen Bedienpersonal angezeigt werden. Die Darstellungseinheit kann beispielsweise einen Monitor und/oder ein Display aufweisen. Vorzugsweise kann die Eingabeeinheit in die Darstellungseinheit integriert sein, beispielsweise bei einem kapazitiven und/oder resistiven Eingabedisplay. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswahlinformation empfangen werden. Das Empfangen der Auswahlinformation kann ein Erfassen und/oder Auslesen eines computerlesbaren Datenspeichers und/oder ein Empfangen aus einer Datenspeichereinheit, beispielsweise einer Datenbank, umfassen.
  • Das zumindest eine medizinische Objekt kann als, insbesondere zumindest abschnittsweise verformbares und/oder rigides und/oder langgestrecktes, chirurgisches und/oder diagnostisches Instrument, beispielsweise als Katheter und/oder Endoskop und/oder Laparoskop und/oder Führungsdraht, und/oder Implantat, beispielsweise Stent und/oder Spule (engl. coil), ausgebildet sein. Das Hohlorgan kann beispielsweise ein Gefäß, insbesondere eine Arterie und/oder Vene, und/oder eine Harnblase und/oder eine Lunge, insbesondere Bronchien, und/oder einen Darmabschnitt und/oder einen Magen des Untersuchungsobjekts umfassen. Weist die Auswahlinformation eine Information zu mehreren zur Verfügung stehenden medizinischen Objekten auf, können die mehreren medizinischen Objekte verschieden sein, beispielsweise hinsichtlich geometrischer Merkmale und/oder einer Materialeigenschaft, beispielsweise einer minimalen Krümmung und/oder einem minimalen Krümmungsradius und/oder einem Reibungskoeffizienten und/oder einer Steifigkeit und/oder einer Beschichtung, und/oder ihrer Bewegungsfreiheitsgrade und/oder ihrer Funktionalität.
  • Vorteilhafterweise kann die Auswahlinformation zu dem einen oder den mehreren medizinischen Objekten, welche zur Verfügung stehen, die jeweiligen Unterscheidungsmerkmale, beispielsweise die geometrischen Merkmale und/oder die Materialeigenschaft und/oder die Bewegungsfreiheitsgrade und/oder die Funktionalität, aufweisen.
  • Die Vorgabe wird durch das Anwenden der Vorgabefunktion auf die Eingabedaten bestimmt. Dabei basieren die Eingabedaten der Vorgabefunktion auf dem Planungsdatensatz, insbesondere der Abbildung und/oder dem Modell des Untersuchungsobjekts, und der Auswahlinformation. Insbesondere können die Eingabedaten den Planungsdatensatz und die Auswahlinformation umfassen.
  • Die Vorgabefunktion kann beispielsweise eine modellbasierte Simulation, insbesondere eine simulierte Anordnung und/oder Bewegung des zumindest einen medizinischen Objekts entlang verschiedener simulierter Pfade in dem Untersuchungsobjekt, umfassen. Insbesondere kann das Bestimmen der Vorgabe durch das Anwenden der Vorgabefunktion auf die Eingabedaten ein Optimieren, insbesondere ein Minimieren, eines Kostenwerts einer Kostenfunktion umfassen. Dabei kann das Optimieren des Kostenwerts beispielsweise auf einem Gradientenabstiegsverfahren und/oder einem Downhill-Simplex-Verfahren basieren. Des Weiteren kann die Vorgabefunktion dazu ausgebildet sein, anatomische und/oder geometrische Merkmale des Untersuchungsobjekts anhand des Planungsdatensatzes, insbesondere anhand einer Abbildung der anatomischen und/oder geometrischen Merkmale in dem Planungsdatensatz, zu identifizieren. Beispielsweise kann die Vorgabefunktion Plaque und/oder Kalkbereiche in dem Untersuchungsobjekt anhand des Planungsdatensatzes identifizieren, insbesondere segmentieren und/oder lokalisieren. Des Weiteren kann die Vorgabefunktion dazu ausgebildet sein, die Eignungsinformation und/oder den Sollpfad basierend auf den identifizierten anatomischen und/oder geometrischen Merkmalen des Untersuchungsobjekts anzupassen.
  • Die Vorgabe weist die Eignungsinformation und den Sollpfad auf. Insbesondere kann die Vorgabe die Eignungsinformation und den Sollpfad umfassen. Der Sollpfad kann mehrere räumliche und/oder zeitliche, insbesondere raumzeitliche, Kontrollpunkte aufweisen, welche insbesondere räumlich und/oder zeitlich aufeinanderfolgend angeordnet sind. Insbesondere kann der Sollpfad mehrere zweidimensional oder dreidimensional räumlich angeordnete Kontrollpunkte aufweisen. Die Kontrollpunkte können für das zumindest eine zur Verfügung stehende medizinische Objekt eine Sollpositionierung vorgeben. Die Sollpositionierung kann eine räumliche Position und/oder Ausrichtung und/oder Pose für das zumindest eine medizinische Objekt vorgeben. Somit kann der Sollpfad, insbesondere die Kontrollpunkte des Sollpfads, eine räumliche und/oder zeitliche Abfolge von Sollpositionierungen in dem Untersuchungsobjekt, insbesondere dem Hohlorgan, für das zumindest eine zur Verfügung stehende medizinische Objekt vorgeben. Vorteilhafterweise kann der Sollpfad die Sollpositionierungen für einen vordefinierten Abschnitt, insbesondere einen distalen Abschnitt, des zumindest einen medizinischen Objekts vorgeben. Die zeitlichen Kontrollpunkte können jeweils einen Zeitpunkt und/oder einen zeitlichen Abstand, insbesondere bezogen auf den jeweils vorhergehenden Kontrollpunkt, vorgeben, zu welchem und/oder nach welchem die Sollpositionierung an dem jeweiligen Kontrollpunkt durch das zumindest eine medizinische Objekt zu erreichen ist. Insbesondere kann der Sollpfad mehrere raumzeitliche Kontrollpunkte aufweisen, beispielsweise eine Trajektorie, entlang welcher das zumindest eine medizinische Objekt, insbesondere der vordefinierte Abschnitt, zu bewegen ist.
  • Des Weiteren kann die Eignungsinformation die Eignung des zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekts für den Sollpfad bewerten, insbesondere für eine Anordnung und/oder Bewegung des zumindest einen medizinischen Objekts entlang der Kontrollpunkte des Sollpfads. Die Eignungsinformation kann hierfür einen die Eignung charakterisierenden Eignungswert aufweisen, beispielsweise eine mittlere und/oder maximale Abweichung der Anordnung des zumindest einen medizinischen Objekts bezüglich der Sollpositionierungen und/oder eine Kompatibilität zwischen dem zumindest einen medizinischen Objekt und dem Hohlorgan und/oder eine Bewegungsdauer und/oder Bewegungsgeschwindigkeit des zumindest einen medizinischen Objekts entlang des Sollpfads.
  • Das Bereitstellen der Vorgabe kann beispielsweise ein Speichern auf einem computerlesbaren Speichermedium und/oder ein Anzeigen einer graphischen Darstellung der Vorgabe, insbesondere des Sollpfads und/oder der Eignungsinformation, mittels der Darstellungseinheit und/oder ein Übertragen an eine Bereitstellungseinheit umfassen. Beispielsweise kann eine graphische Darstellung des Sollpfads in zumindest teilweiser Überlagerung mit einer graphischen Darstellung des Planungsdatensatzes angezeigt werden.
  • Die bereitgestellte Vorgabe kann ein medizinisches Bedienpersonal vorteilhaft bei der Pfadplanung und/oder Auswahl eines für den Sollpfad geeigneten medizinischen Objekts oder mehrerer geeigneter medizinischer Objekte unterstützen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Vorgabe kann die Auswahlinformation zu mehreren zur Verfügung stehenden medizinischen Objekten erfasst werden. Dabei kann die Vorgabe ferner eine Objektvorgabe aufweisen. Die Objektvorgabe kann eines der zur Verfügung stehenden medizinischen Objekte anhand der Eignungsinformation für den Sollpfad identifizieren.
  • Vorteilhafterweise kann das Bestimmen der Vorgabe durch das Anwenden der Vorgabefunktion auf die Eingabedaten ein Bestimmen der Objektvorgabe umfassen. Das Bestimmen der Objektvorgabe kann vorteilhafterweise einen Vergleich der Eignungsinformation der zur Verfügung stehenden medizinischen Objekte für den Sollpfad umfassen. Anhand des Vergleichs kann das medizinische Objekt mit der besten Eignung, insbesondere dem höchsten Eignungswert, aus den zur Verfügung stehenden medizinischen Objekten identifiziert werden. Dabei kann die Objektvorgabe das medizinische Objekt mit der besten Eignung identifizieren, insbesondere ausweisen. Das Bereitstellen der Vorgabe kann vorteilhafterweise ferner ein Bereitstellen der Objektvorgabe umfassen, beispielsweise ein Anzeigen einer graphischen Darstellung der Objektvorgabe mittels der Darstellungseinheit.
  • Die Objektvorgabe kann eine verbesserte Auswahl des am besten aufgrund seiner Eignungsinformation für den Sollpfad geeigneten medizinischen Objekts ermöglichen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Vorgabe kann das Bestimmen der Vorgabe durch Anwenden der Vorgabefunktion auf die Eingabedaten ein Minimieren eines Kostenwerts einer ersten Kostenfunktion umfassen. Dabei kann die erste Kostenfunktion eine Kompatibilität zwischen dem zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekt und einem Hohlorgan des Untersuchungsobjekts bewerten, in welchem Hohlorgan der Sollpfad zumindest teilweise verläuft. Zudem kann die Eignungsinformation zumindest teilweise basierend auf dem Kostenwert der ersten Kostenfunktion bestimmt werden.
  • Die Kompatibilität zwischen dem zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekt und dem Hohlorgan des Untersuchungsobjekts kann durch eine, insbesondere geometrische, Anordbarkeit des zumindest einen medizinischen Objekts in dem Hohlorgan und/oder eine Erreichbarkeit einer vorgegebenen Zielpositionierung, beispielsweise am Ende des Sollpfads, und/oder einer Risikobewertung, beispielsweise einem Verletzungsrisiko durch eine Wechselwirkung zwischen dem medizinischen Objekt und dem Hohlorgan, charakterisiert sein. Die, insbesondere geometrische, Anordbarkeit des zumindest einen medizinischen Objekts in dem Hohlorgan kann beispielsweise anhand eines Vergleichs von geometrischen Merkmalen des zumindest einen medizinischen Objekts und geometrischen Merkmalen des Hohlorgans bestimmt werden. Die geometrischen Merkmale des zumindest einen medizinischen Objekts können beispielsweise eine räumliche Ausdehnung, beispielsweise einen Durchmesser, insbesondere entlang einer Längserstreckungsrichtung des zumindest einen medizinischen Objekts, und/oder eine Länge und/oder eine Form des zumindest einen medizinischen Objekts umfassen. Die geometrischen Merkmale des Hohlorgans können beispielsweise einen Durchmesser, insbesondere einen Innendurchmesser, des Hohlorgans, insbesondere entlang einer Längserstreckung Richtung des Hohlorgans und/oder einer Gewundenheit, insbesondere einer Tortuosität, umfassen.
  • Vorteilhafterweise kann der Kostenwert der ersten Kostenfunktion die Kompatibilität zwischen dem zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekt und dem Hohlorgan des Untersuchungsobjekts bewerten. Wird die Auswahlinformation zu mehreren zur Verfügung stehenden medizinischen Objekten erfasst, so kann jeweils ein Kostenwert der ersten Kostenfunktion für die Kompatibilität zwischen jedem der mehreren zur Verfügung stehenden medizinischen Objekte und dem Hohlorgan des Untersuchungsobjekts bestimmt werden.
  • Das Bestimmen der Vorgabe durch das Anwenden der Vorgabefunktion auf die Eingabedaten kann ein Minimieren des Kostenwerts der ersten Kostenfunktion umfassen, insbesondere ein Maximieren der Kompatibilität zwischen dem zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekt und dem Hohlorgan. Die erste Kostenfunktion kann beispielsweise eine Kompatibilitätsmetrik umfassen.
  • Vorteilhafterweise kann die Eignungsinformation zumindest teilweise basierend auf dem Kostenwert der ersten Kostenfunktion bestimmt werden. Insbesondere kann die Eignungsinformation von dem Kostenwert der ersten Kostenfunktion abhängig, beispielsweise proportional dazu, sein.
  • Das Bereitstellen der Vorgabe als Ausgabedaten der Vorgabefunktion kann vorteilhafterweise ein Bereitstellen der Eignungsinformation umfassen. Aufgrund des zumindest teilweise auf dem Kostenwert der ersten Kostenfunktion basierenden Bestimmens der Eignungsinformation kann die Vorgabe, insbesondere die Eignungsinformation, zumindest teilweise abhängig von dem Kostenwert der ersten Kostenfunktion bereitgestellt werden.
  • Die vorgeschlagene Ausführungsform kann eine verbesserte Unterstützung des medizinischen Bedienpersonals bei der Auswahl des zumindest einen medizinischen Objekts, welches die höchste Kompatibilität mit dem Hohlorgan aufweist, ermöglichen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Vorgabe kann eine Gewebeinformation anhand des Planungsdatensatz bestimmt werden. Dabei können die Eingabedaten der Vorgabefunktion zusätzlich auf der Gewebeinformation basieren.
  • Die Gewebeinformation kann räumlich und/oder zeitlich aufgelöst sein. Vorteilhafterweise kann die Gewebeinformation zumindest einen Gewebeparameter des Untersuchungsobjekts, insbesondere des Hohlorgans, aufweisen. Der Gewebeparameter kann beispielsweise eine Elastizität und/oder Porosität und/oder Gewebeart des Untersuchungsobjekts, insbesondere des Hohlorgans und/oder einer Gefäßwand des Hohlorgans, charakterisieren. Gemäß einer ersten Variante kann der Planungsdatensatz die Gewebeinformation, insbesondere den Gewebeparameter, aufweisen, beispielsweise räumlich und/oder zeitlich aufgelöst. Gemäß einer zweiten Variante kann die Gewebeinformation anhand des Planungsdatensatzes bestimmt, insbesondere identifiziert, werden. Beispielsweise können verschiedene Gewebebereiche des Untersuchungsobjekts anhand von Bildwerten von Bildpunkten des Planungsdatensatzes segmentiert werden.
  • Des Weiteren können die Eingabedaten der Vorgabefunktion zusätzlich auf der Gewebeinformation basieren, insbesondere die Gewebeinformation umfassen. Hierdurch kann das Bestimmen des Sollpfads und/oder das Bestimmen der Eignungsinformation zusätzlich basierend auf der Gewebeinformation verbessert werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Vorgabe kann anhand des Planungsdatensatzes eine Start- und eine Zielpositionierung für einen vordefinierten Abschnitt des zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekts identifiziert werden. Dabei können die Eingabedaten der Vorgabefunktion zusätzlich auf der Start- und Zielpositionierung basieren. Zudem kann der Sollpfad an der Startpositionierung beginnen und an der Zielpositionierung enden.
  • Das Identifizieren der Start- und/oder Zielpositionierung für den vordefinierten Abschnitt des zumindest einen zur Verfügung stehen medizinischen Objekts kann manuell, halbautomatisch und/oder vollautomatisch erfolgen.
  • Gemäß einer ersten Variante kann die Start- und/oder Zielpositionierung für den vordefinierten Abschnitt anhand einer weiteren Nutzereingabe bezüglich einer graphischen Darstellung des Planungsdatensatzes, insbesondere manuell und/oder halbautomatisch, erfasst werden. Dabei kann das medizinische Bedienpersonal mittels der weiteren Nutzereingabe die Start- und/oder Zielpositionierung in der graphischen Darstellung des Planungsdatensatzes vorgeben. Insbesondere kann das medizinische Bedienpersonal nur die Zielpositionierung für den vordefinierten Abschnitt vorgeben. Dabei kann die Startpositionierung als eine momentane Positionierung des vordefinierten Abschnitts in dem Untersuchungsobjekt, insbesondere automatisch, bestimmt werden. Alternativ kann das medizinische Bedienpersonal die Startpositionierung für den vordefinierten Abschnitt vorgeben, wobei die Zielpositionierung anhand des Planungsdatensatzes automatisch identifiziert wird.
  • Gemäß einer zweiten Variante kann sowohl die Start- als auch die Zielpositionierung für den vordefinierten Abschnitt vollautomatisch anhand des Planungsdatensatzes identifiziert werden. Der Planungsdatensatz kann beispielsweise eine, insbesondere intraprozedurale, Abbildung des vordefinierten Abschnitts in dem Untersuchungsobjekt, insbesondere dem Hohlorgan, aufweisen. Dabei kann die momentane Positionierung des vordefinierten Abschnitts in dem Untersuchungsobjekt, insbesondere dem Hohlorgan, anhand der Abbildung des vordefinierten Abschnitts identifiziert werden. Des Weiteren kann die Startpositionierung als die momentane Positionierung des vordefinierten Abschnitts identifiziert werden. Die Zielpositionierung kann beispielsweise anhand anatomischer und/oder geometrischer Merkmale des Untersuchungsobjekts, insbesondere des Hohlorgans, welche in dem Planungsdatensatz abgebildet sind, identifiziert werden. Die geometrischen Merkmale des Untersuchungsobjekts, insbesondere des Hohlorgans, können beispielsweise eine Kontur und/oder einen Kontrast und/oder einen Kontrastverlauf und/oder eine Markerstruktur umfassen. Zudem können die anatomischen Merkmale des Untersuchungsobjekts, insbesondere des Hohlorgans, eine Gewebegrenze und/oder anatomische Landmarken und/oder Hochkontrastobjekte umfassen.
  • Vorteilhafterweise können die Eingabedaten der Vorgabefunktion zusätzlich auf der Start- und Zielpositionierung basieren. Insbesondere können die Start- und die Zielpositionierung eine Randbedingung für das Bestimmen des Sollpfads sein. Hierdurch kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass der Sollpfad an der Startpositionierung beginnt und an der Zielpositionierung endet. Mit anderen Worten kann der erste räumliche und/oder zeitliche Kontrollpunkt des Sollpfads die Startpositionierung vorgeben und der letzte räumliche und/oder zeitliche Kontrollpunkt des Sollpfads die Zielpositionierung vorgeben.
  • Hierdurch kann eine verbesserte Pfadplanung zwischen der Start- und Zielpositionierung ermöglicht werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Vorgabe kann das Bestimmen der Vorgabe durch Anwenden der Vorgabefunktion auf die Eingabedaten ein Minimieren einer zweiten Kostenfunktion umfassen. Dabei kann die zweite Kostenfunktion eine Bewegungsdauer des zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekts entlang des Sollpfads von der Startpositionierung bis zur Zielpositionierung bewerten. Zudem kann die Eignungsinformation zumindest teilweise basierend auf dem Kostenwert der zweiten Kostenfunktion bestimmt werden.
  • Die Bewegungsdauer des zumindest einen der zur Verfügung stehenden medizinischen Objekts kann eine Zeitdauer beschreiben, welche mit einem Verlassen der Startpositionierung durch das zumindest eine medizinische Objekt beginnt und einem Erreichen der Zielpositionierung durch das zumindest eine medizinische Objekt entlang des Sollpfads endet. Somit kann die Bewegungsdauer ein Maß für eine Bewegungsgeschwindigkeit des zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekts entlang des Sollpfads von der Startpositionierung bis zur Zielpositionierung charakterisieren.
  • Vorteilhafterweise kann der Kostenwert der zweiten Kostenfunktion die Bewegungsdauer des zumindest einen zur Verfügung stehen medizinischen Objekts entlang des Sollpfads von der Startpositionierung bis zur Zielpositionierung bewerten. Wird die Auswahlinformation zu mehreren zur Verfügung stehenden medizinischen Objekten erfasst, so kann jeweils ein Kostenwert der zweiten Kostenfunktion für die Bewegungsdauer jedes der mehreren zur Verfügung stehen medizinischen Objekte entlang des Sollpfads von der Startpositionierung bis zu Zielpositionierung bestimmt werden.
  • Das Bestimmen der Vorgabe durch das Anwenden der Vorgabefunktion auf die Eingabedaten kann ein Minimieren des Kostenwerts der zweiten Kostenfunktion umfassen, insbesondere ein Minimieren der Bewegungsdauer des zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekts entlang des Sollpfads von der Startpositionierung bis zur Zielpositionierung.
  • Vorteilhafterweise kann die Eignungsinformation zumindest teilweise basierend auf dem Kostenwert der zweiten Kostenfunktion bestimmt werden. Insbesondere kann die Eignungsinformation von dem Kostenwert der zweiten Kostenfunktion abhängig, beispielsweise proportional, dazu sein.
  • Das Bereitstellen der Vorgabe als Ausgabedaten der Vorgabefunktion kann vorteilhafterweise ein Bereitstellen der Eignungsinformation umfassen. Aufgrund des zumindest teilweise auf dem Kostenwert der zweiten Kostenfunktion basierenden Bestimmens der Eignungsinformation kann die Vorgabe, insbesondere die Eignungsinformation, zumindest teilweise abhängig von dem Kostenwert der zweiten Kostenfunktion bereitgestellt werden.
  • Die vorgeschlagene Ausführungsform kann vorteilhaft eine Reduzierung, insbesondere Minimierung, der Dauer der Prozedur ermöglichen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Vorgabe kann der Sollpfad zusätzlich wenigstens einen Bewegungsparameter zur Bewegung des zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekts zwischen den Kontrollpunkten des Sollpfads aufweisen.
  • Der Bewegungsparameter kann einen Workflow-Hinweis und/oder eine Steuerungsvorgabe zur Bewegung des zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekts zwischen den Kontrollpunkten des Sollpfads aufweisen. Dabei kann die Bewegung des zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekts beispielsweise eine Translation und/oder Rotation und/oder eine zumindest abschnittsweise Deformation, insbesondere eine Krümmung, des zumindest einen medizinischen Objekts umfassen. Des Weiteren kann die Bewegung des zumindest einen zur Verfügung stehen medizinischen Objekts eine Kombination und/oder Abfolge mehrere Einzelbewegungen umfassen, beispielsweise ein Wackeln (engl. wiggle) und/oder ein Stochern (engl. dotter). Dabei kann der zumindest eine Bewegungsparameter eine zeitlich konstante oder veränderliche, insbesondere beschleunigte, Bewegung für das zumindest eine zur Verfügung stehende medizinische Objekt entlang des Sollpfads vorgeben, insbesondere eine Bewegungsrichtung und/oder eine Bewegungsgeschwindigkeit und/oder ein Bewegungsmuster. Vorteilhafterweise kann jeweils ein Bewegungsparameter für einen Abschnitt des Sollpfads bestimmt werden, welcher Abschnitt durch zwei Kontrollpunkte des Sollpfads begrenzt wird. Dabei können die Bewegungsparameter für die verschiedenen Abschnitte des Sollpfads zumindest teilweise, insbesondere vollständig, gleich oder verschieden sein.
  • Der zumindest eine Bewegungsparameter kann das medizinische Bedienpersonal vorteilhaft bei einer späteren Bewegung des zumindest einen medizinischen Objekts unterstützen. Alternativ kann der zumindest eine Bewegungsparameter an eine Bewegungsvorrichtung zur robotischen Bewegung des medizinischen Objekts bereitgestellt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Vorgabe kann ein initialer Pfad empfangen oder anhand des Planungsdatensatzes bestimmt werden, welcher initiale Pfad unabhängig von dem zumindest einen zur Verfügung stehen medizinischen Objekt ist. Zudem kann der initiale Pfad mehrere initiale räumliche und/oder zeitliche Kontrollpunkte aufweisen, welche initialen Kontrollpunkte jeweils eine initiale Sollpositionierung vorgeben. Des Weiteren können die Eingabedaten zusätzlich auf dem initialen Pfad basieren.
  • Das Empfangen des initialen Pfads kann insbesondere ein Erfassen und/oder Auslesen eines computerlesbaren Datenspeichers und/oder ein Empfangen aus einer Datenspeichereinheit, beispielsweise einer Datenbank, umfassen. Die Datenbank kann beispielsweise vorerfasste und/oder vorberechnete, insbesondere generische, initiale Pfade für verschiedene Untersuchungsobjekte, insbesondere Hohlorgane, und/oder Prozeduren aufweisen. Alternativ kann der initiale Pfad anhand des Planungsdatensatzes bestimmt werden. Beispielsweise kann der initiale Pfad anhand von geometrischen und/oder anatomischen Merkmalen des Untersuchungsobjekts, insbesondere des Hohlorgans, welche in dem Planungsdatensatz abgebildet sind, bestimmt werden. Insbesondere kann der Planungsdatensatz zumindest abschnittsweise entlang einer Zentrallinie des Hohlorgans verlaufen.
  • Dabei kann der initiale Pfad mehrere initiale räumliche und/oder zeitliche Kontrollpunkte aufweisen, welche insbesondere räumlich und/oder zeitlich aufeinanderfolgend angeordnet sind. Insbesondere kann der initiale Pfad mehrere zweidimensional oder dreidimensional räumlich angeordnete initiale Kontrollpunkte aufweisen. Die initialen Kontrollpunkte können jeweils eine initiale Sollpositionierung für eine mögliche Anordnung eines medizinischen Objekts, insbesondere unabhängig von dem zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekt, vorgeben. Die initiale Sollpositionierung kann eine räumliche Position und/oder Ausrichtung und/oder Pose für die mögliche Anordnung des medizinischen Objekts vorgeben. Somit kann der initiale Pfad, insbesondere die initialen Kontrollpunkte des initialen Pfads, eine räumliche und/oder zeitliche Abfolge von initialen Sollpositionierungen in dem Untersuchungsobjekt, insbesondere dem Hohlorgan, für die mögliche Anordnung des medizinischen Objekts vorgeben. Da der initiale Pfad unabhängig von dem zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekts empfangen und/oder bestimmt wird, können die initialen Kontrollpunkte initiale Sollpositionierungen aufweisen, welche durch das zumindest eine zur Verfügung stehende medizinische Objekt nicht erreichbar, insbesondere nicht verletzungsfrei erreichbar, sind.
  • Vorteilhafterweise können die Eingabedaten der Vorgabefunktion zusätzlich auf dem initialen Pfad basieren. Die Vorgabefunktion kann vorteilhafterweise den initialen Pfad, insbesondere die initialen Kontrollpunkte, basierend auf der Auswahlinformation zu dem zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekt und dem Planungsdatensatz anpassen. Das Anpassen des initialen Pfads basierend auf der Auswahlinformation und dem Planungsdatensatz kann beispielsweise ein Minimieren des Kostenwerts der ersten und/oder zweiten Kostenfunktion umfassen. Hierdurch kann der, insbesondere generische, initiale Pfad an das zumindest eine zur Verfügung stehende medizinische Objekt angepasst werden. Dabei kann der an das zumindest eine zur Verfügung stehende medizinische Objekt angepasste initiale Pfad als Sollpfad bereitgestellt werden.
  • Wird die Auswahlinformation zu mehreren zur Verfügung stehen medizinischen Objekten erfasst, kann die Eignungsinformation die Eignung der zur Verfügung stehenden medizinischen Objekte für den, insbesondere angepassten, initialen Pfad, insbesondere den Sollpfad, bewerten. Die Objektvorgabe kann ferner das medizinische Objekt aus den mehreren zur Verfügung stehen medizinischen Objekten anhand der Eignungsinformation identifizieren, welches die beste Eignung für den, insbesondere angepassten, initialen Pfad, insbesondere den Sollpfad, aufweist.
  • Hierdurch kann eine besonders sichere Pfadplanung und/oder Auswahl des zumindest einen medizinischen Objekts, welches die höchste Eignung für den Sollpfad aufweist, ermöglicht werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsformen des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Vorgabe kann die Vorgabefunktion als trainierte Funktion ausgebildet sein. Dabei kann zumindest ein Parameter der trainierten Funktion basierend auf einem Vergleich eines Trainingspfads mit einem Vergleichspfad und einer Trainingseignungsinformation mit einer Vergleichseignungsinformation angepasst sein.
  • Die trainierte Funktion kann vorteilhafterweise durch ein Verfahren des Maschinenlernens trainiert sein. Insbesondere kann die trainierte Funktion ein neuronales Netzwerk, insbesondere ein faltendes neuronales Netzwerk (engl. convolutional neural network, CNN) bzw. ein Netzwerk umfassend eine Faltungsschicht (engl. convolutional layer) sein.
  • Die trainierte Funktion bildet Eingabedaten auf Ausgabedaten ab. Hierbei können die Ausgabedaten insbesondere weiterhin von einem oder mehreren Parametern der trainierten Funktion abhängen. Der eine oder die mehreren Parameter der trainierten Funktion können durch ein Training bestimmt und/oder angepasst werden. Das Bestimmen und/oder das Anpassen des einen oder mehreren Parametern der trainierten Funktion kann insbesondere auf einem Paar aus Trainingseingabedaten und zugehörigen Trainingsausgabedaten, insbesondere Vergleichsausgabedaten, basieren, wobei die trainierte Funktion zur Erzeugung von Trainingsabbildungsdaten auf die Trainingseingabedaten angewendet wird. Insbesondere können das Bestimmen und/oder das Anpassen auf einem Vergleich der Trainingsabbildungsdaten und der Trainingsausgabedaten, insbesondere der Vergleichsausgabedaten, basieren. Im Allgemeinen wird auch eine trainierbare Funktion, das heißt eine Funktion mit noch nicht angepassten einen oder mehreren Parametern, als trainierte Funktion bezeichnet.
  • Andere Begriffe für trainierte Funktionen sind trainierte Abbildungsvorschrift, Abbildungsvorschrift mit trainierten Parametern, Funktion mit trainierten Parametern, Algorithmus basierend auf künstlicher Intelligenz, Algorithmus des maschinellen Lernens. Ein Beispiel für eine trainierte Funktion ist ein künstliches neuronales Netzwerk, wobei die Kantengewichte des künstlichen neuronalen Netzwerks den Parametern der trainierten Funktion entsprechen. Anstatt des Begriffs „neuronales Netzwerk“ kann auch der Begriff „neuronales Netz“ verwendet werden. Insbesondere kann eine trainierte Funktion auch ein tiefes künstliches neuronales Netzwerk sein (engl. deep neural network, deep artificial neural network). Ein weiteres Beispiel für eine trainierte Funktion ist eine „Support Vector Machine“, weiterhin sind auch insbesondere andere Algorithmen des maschinellen Lernens als trainierte Funktion einsetzbar.
  • Die trainierte Funktion kann insbesondere mittels einer Rückpropagation trainiert sein. Zunächst können Trainingsabbildungsdaten durch Anwendung der trainierten Funktion auf Trainingseingabedaten bestimmt werden. Hiernach kann eine Abweichung zwischen den Trainingsabbildungsdaten und den Trainingsausgabedaten, insbesondere den Vergleichsausgabedaten, durch Anwenden einer Fehlerfunktion auf die Trainingsabbildungsdaten und die Trainingsausgabedaten, insbesondere die Vergleichsausgabedaten, ermittelt werden. Ferner kann zumindest ein Parameter, insbesondere eine Gewichtung, der trainierten Funktion, insbesondere des neuronalen Netzwerks, basierend auf einem Gradienten der Fehlerfunktion bezüglich des zumindest einen Parameters der trainierten Funktion iterativ angepasst werden. Hierdurch kann die Abweichung zwischen den Trainingsabbildungsdaten und den Trainingsausgabedaten, insbesondere Vergleichsausgabedaten, während des Trainings der trainierten Funktion vorteilhafterweise minimiert werden.
  • Vorteilhafterweise weist trainierte Funktion, insbesondere das neuronale Netzwerk, eine Eingabeschicht und eine Ausgabeschicht auf. Dabei kann die Eingabeschicht zum Empfangen von Eingabedaten ausgebildet sein. Ferner kann die Ausgabeschicht zum Bereitstellen von Abbildungsdaten ausgebildet sein. Dabei kann die Eingabeschicht und/oder die Ausgabeschicht jeweils mehrere Kanäle, insbesondere Neuronen, umfassen.
  • Die Eingabedaten der trainierten Funktion können auf dem Planungsdatensatz und der Auswahlinformation basieren. Insbesondere können die Eingabedaten der trainierten Funktion den Planungsdatensatz und die Auswahlinformation umfassen. Ferner kann die trainierte Funktion die Vorgabe, insbesondere die Eignungsinformation und den Sollpfad, als Ausgabedaten bereitstellen.
  • Vorteilhafterweise kann zumindest ein Parameter der trainierten Funktion basierend auf einem Vergleich eines Trainingspfads mit einem Vergleichspfad und einer Trainingseignungsinformation mit einer Vergleichseignungsinformation angepasst sein. Insbesondere kann die trainierte Funktion durch eine Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion bereitgestellt werden, welche im weiteren Verlauf beschrieben ist.
  • Die vorgeschlagene Ausführungsform kann ein besonders recheneffizientes Bereitstellen der Vorgabe ermöglichen.
  • Die Erfindung betrifft in einem zweiten Aspekt ein, insbesondere computerimplementiertes, Verfahren zum Bereitstellen einer trainierten Funktion. Dabei wird ein Trainingsdatensatz empfangen, welcher eine vorerfasste Abbildung und/oder ein Modell eines Trainingsuntersuchungsobjekts aufweist. Zudem wird ein Vergleichspfad empfangen oder bestimmt, welcher mehrere räumliche und/oder zeitliche Kontrollpunkte aufweist, welche Kontrollpunkte Sollpositionierungen in dem Trainingsuntersuchungsobjekt vorgeben. Des Weiteren wird eine Trainingsauswahlinformation zu einem oder mehreren zur Verfügung stehenden medizinischen Objekten empfangen. Zudem wird eine Vergleichseignungsinformation basierend auf dem Trainingsdatensatz, der Trainingsauswahlinformation und dem Vergleichspfad bestimmt. Ferner wird eine Trainingsvorgabe durch Anwenden der trainierten Funktion auf Eingabedaten bestimmt. Dabei basieren die Eingabedaten auf dem Trainingsdatensatz und der Trainingsauswahlinformation. Des Weiteren wird zumindest ein Parameter der trainierten Funktion basierend auf einem Vergleich des Trainingspfads mit dem Vergleichspfad und der Trainingseignungsinformation mit der Vergleichsfunktion angepasst. Hiernach wird die trainierte Funktion bereitgestellt.
  • Dabei können die vorstehend beschriebenen Schritte des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion vorteilhafterweise nacheinander und/oder zumindest teilweise gleichzeitig ausgeführt werden.
  • Das Empfangen des Trainingsdatensatzes und/oder des Vergleichspfads und/oder der Trainingsauswahlinformation kann insbesondere ein Erfassen und/oder Auslesen eines computerlesbaren Datenspeichers und/oder ein Empfangen aus einer Datenspeichereinheit, beispielsweise einer Datenbank, umfassen. Ferner könne Trainingsdatensatz von einer Bereitstellungseinheit des medizinische Bildgebungsgeräts zur Aufnahme des Trainingsdatensatzes bereitgestellt werden. Das medizinische Bildgebungsgerät zur Aufnahme des Trainingsdatensatzes kann beispielsweise eine Magnetresonanztomographieanlage (MRT) und/oder eine Computertomographieanlage (CT) und/oder ein medizinisches Röntgengerät, insbesondere ein medizinisches C-Bogen-Röntgengerät, und/oder ein Ultraschallgerät und/oder eine Positronenemissionstomographieanlage (PET) umfassen.
  • Der Trainingsdatensatz kann insbesondere alle Eigenschaften und Merkmale des Planungsdatensatzes aufweisen, welche in Bezug zum Verfahren zum Bereitstellen einer Vorgabe beschrieben wurden und umgekehrt. Zudem kann der Trainingsdatensatz simuliert sein. Des Weiteren kann die Trainingsauswahlinformation alle Eigenschaften und Merkmale der Auswahlinformation aufweisen, welche in Bezug zum Verfahren zum Bereitstellen einer Vorgabe beschrieben wurden und umgekehrt.
  • Das Trainingsuntersuchungsobjekt kann eine menschliche und/ oder tierische Patientin und/oder ein menschlicher und/oder tierischer Patient und/oder ein Untersuchungsphantom sein.
  • Der Vergleichspfad kann insbesondere alle Merkmale und Eigenschaften des Sollpfads aufweisen, welche in Bezug zum Verfahren zum Bereitstellen einer Vorgabe beschrieben wurden und umgekehrt. Beispielsweise kann der Trainingsdatensatz eine Abbildung und/oder ein Modell des Trainingsuntersuchungsobjekts, insbesondere eines Hohlorgans des Trainingsuntersuchungsobjekts und/oder eines Gefäßmodells in dem Untersuchungsobjekt, aufweisen. Dabei kann der Vergleichspfad als Sollpfad gemäß einer Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Vorgabe bestimmt worden sein. Hierfür kann die Vorgabefunktion auf den Trainingsdatensatz und die Trainingsauswahlinformation als Eingabedaten angewendet werden und der Vergleichspfad als Ausgabedaten der Vorgabefunktion bereitgestellt werden. Die Vorgabefunktion kann beispielsweise eine modellbasierte Simulation, insbesondere eine simulierte Anordnung und/oder Bewegung des zumindest einen medizinischen Objekts entlang verschiedener simulierter Pfade in dem Trainingsuntersuchungsobjekt, umfassen. Insbesondere kann das Anwenden der Vorgabefunktion auf die Eingabedaten ein Optimieren, insbesondere ein Minimieren, eines Kostenwerts einer Kostenfunktion umfassen. Dabei kann das Optimieren des Kostenwerts beispielsweise auf einem Gradientenabstiegsverfahren und/oder einem Downhill-Simplex-Verfahren basieren. Des Weiteren kann die Vorgabefunktion dazu ausgebildet sein, anatomische und/oder geometrische Merkmale des Trainingsuntersuchungsobjekts anhand des Trainingsdatensatzes, insbesondere anhand einer Abbildung der anatomischen und/oder geometrischen Merkmale in dem Trainingsdatensatz, zu identifizieren.
  • Alternativ kann der Vergleichspfad mehrere Positionierungen zumindest eines medizinischen Objekts aufweisen, welches entlang des Vergleichspfads im Rahmen einer Trainingsprozedur vor Beginn des Verfahrens in dem Trainingsuntersuchungsobjekt oder einem weiteren Trainingsuntersuchungsobjekt angeordnet und/oder bewegt worden ist. Hierfür kann der Vergleichspfad beispielsweise von einer Erfassungseinheit, insbesondere einem medizinischen Bildgebungsgerät, zur Erfassung der Positionierung des zumindest einen medizinischen Objekts empfangen werden.
  • Die Vergleichseignungsinformation kann als Eignungsinformation gemäß einer Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Vorgabe bestimmt werden, insbesondere durch Anwenden der als modellbasierte Simulation ausgebildeten Vorgabefunktion auf den Trainingsdatensatz und die Trainingsauswahlinformation als Eingabedaten. Alternativ kann die Eignungsinformation aus einer Datenbank, insbesondere einer Lookup-Tabelle, für verschiedene Behandlungsorte und/oder Prozeduren empfangen werden.
  • Ferner kann die Trainingsvorgabe durch Anwenden der trainierten Funktion auf die Eingabedaten bestimmt werden. Dabei können die Eingabedaten auf dem Trainingsdatensatz und der Trainingsauswahlinformation basieren. Durch einen Vergleich zwischen dem Trainingspfad und dem Vergleichspfad und zwischen der Trainingseignungsinformation und der Vergleichseignungsinformation kann ferner der zumindest eine Parameter der trainierten Funktion angepasst werden. Der Vergleich zwischen dem Trainingspfad und dem Vergleichspfad kann ein Bestimmen einer Abweichung zwischen den Kontrollpunkten, insbesondere den Sollpositionierungen, des Vergleichspfads mit den Kontrollpunkten, insbesondere den Sollpositionierungen, des Trainingspfads umfassen. Des Weiteren kann der Vergleich zwischen der Trainingseignungsinformation und der Vergleichseignungsinformation ein Bestimmen einer Abweichung zwischen der Trainingseignungsinformation und der Vergleichseignungsinformation umfassen. Dabei kann der zumindest eine Parameter der trainierten Funktion vorteilhafterweise derart angepasst werden, dass die Abweichung zwischen dem Trainingspfad und dem Vergleichspfad und die Abweichung zwischen der Trainingseignungsinformation und der Vergleichseignungsinformation minimiert wird. Das Anpassen des zumindest einen Parameters der trainierten Funktion kann ein Optimieren, insbesondere Minimieren, eines Kostenwerts einer weiteren Kostenfunktion umfassen, wobei die weitere Kostenfunktion die Abweichung zwischen dem Trainingspfad und dem Vergleichspfad und die Abweichung zwischen der Trainingseignungsinformation und der Vergleichseignungsinformation charakterisiert, insbesondere quantifiziert. Insbesondere kann das Anpassen des zumindest einen Parameters der trainierten Funktion eine Regression des Kostenwerts der weiteren Kostenfunktion umfassen.
  • Das Bereitstellen der trainierten Funktion kann insbesondere ein Speichern auf einem computerlesbaren Speichermedium und/oder ein Übertragen eine Bereitstellungseinheit umfassen.
  • Vorteilhafterweise kann mit dem vorgeschlagenen Verfahren eine trainierte Funktion bereitgestellt werden, welche in einer Ausführungsform des Verfahrens zum Bereitstellen einer Vorgabe verwendet werden kann.
  • Die Erfindung betrifft in einem dritten Aspekt ein System, umfassend eine Bereitstellungseinheit. Dabei ist die Bereitstellungseinheit dazu ausgebildet, ein vorgeschlagenes Verfahren zum Bereitstellen einer Vorgabe auszuführen.
  • Vorteilhafterweise kann die Bereitstellungseinheit eine Recheneinheit, eine Speichereinheit und/oder eine Schnittstelle umfassen. Die Bereitstellungseinheit kann dazu ausgebildet sein, das Verfahren zum Bereitstellen einer Vorgabe und seine Aspekte auszuführen, indem die Schnittstelle, die Recheneinheit und/oder die Speichereinheit ausgebildet sind, die entsprechenden Verfahrensschritte auszuführen. Insbesondere kann die Schnittstelle zum Empfangen des Planungsdatensatzes, zum Erfassen der Auswahlinformation und/oder zum Bereitstellen der Vorgabe ausgebildet sein. Ferner können die Recheneinheit und/oder die Speichereinheit zum Bestimmen der Vorgabe ausgebildet sein.
  • Die Vorteile des vorgeschlagenen Systems entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Vorgabe. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen können ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände übertragen werden und umgekehrt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eines vorgeschlagenen Systems kann das System weiterhin eine Erfassungseinheit aufweisen. Dabei kann die Erfassungseinheit dazu ausgebildet sein, eine Positionierung eines, in einem Betriebszustand des Systems, in dem Untersuchungsobjekt angeordneten medizinischen Objekts zu erfassen. Des Weiteren kann die Bereitstellungseinheit dazu ausgebildet sein, zumindest an den Kontrollpunkten des Sollpfads die erfasste Positionierung mit der jeweiligen Sollpositionierung zu vergleichen. Zudem kann die Bereitstellungseinheit dazu ausgebildet sein, bei einer Abweichung zwischen der Positionierung und der jeweiligen Sollpositionierung einen Workflow-Hinweis bereitzustellen.
  • Die Erfassungseinheit kann beispielsweise einen elektromagnetischen und/oder akustischen und/oder mechanischen und/oder optischen Sensor aufweisen, welcher dazu ausgebildet ist, die Positionierung des, in dem Betriebszustand des Systems, in dem Untersuchungsobjekt angeordneten medizinischen Objekts zu erfassen. Insbesondere kann die Erfassungseinheit, insbesondere der Sensor, dazu ausgebildet sein in Abhängigkeit der erfassten Positionierung des medizinischen Objekts ein Signal an die Bereitstellungseinheit bereitzustellen. Die Bereitstellungseinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, zumindest an den Kontrollpunkten des Sollpfads die erfasste Positionierung des medizinischen Objekts mit der jeweiligen Sollpositionierung des Sollpfads zu vergleichen, insbesondere anhand des Signals von der Erfassungseinheit. Insbesondere kann die Bereitstellungseinheit dazu ausgebildet sein, zumindest an den Kontrollpunkten des Sollpfads eine Abweichung zwischen der erfassten Positionierung des medizinischen Objekts und der jeweiligen Sollpositionierung des Sollpfads zu identifizieren, insbesondere zu quantifizieren. Die Bereitstellungseinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, bei einer Abweichung zwischen der Positionierung des medizinischen Objekts und der jeweiligen Sollpositionierung einen Workflow-Hinweis bereitzustellen, insbesondere auszugeben. Beispielsweise kann die Bereitstellungseinheit dazu ausgebildet sein, eine graphische Darstellung des Workflow-Hinweises mittels der Darstellungseinheit anzuzeigen.
  • Die vorgeschlagene Ausführungsform kann eine verbesserte, insbesondere intraprozedurale, Überwachung der Einhaltung des Sollpfads bei der Anordnung und/oder Bewegung des zumindest einen medizinischen Objekts ermöglichen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Systems kann die Erfassungseinheit ein medizinisches Bildgebungsgerät aufweisen, welches dazu ausgebildet ist, das medizinische Objekt abzubilden. Die Erfassungseinheit kann dazu ausgebildet sein, die Positionierung des medizinischen Objekts anhand der Abbildung zu erfassen. Dabei kann das medizinische Bildgebungsgerät insbesondere als Magnetresonanztomographieanlage (MRT) und/oder Computertomographieanlage (CT) und/oder medizinisches Röntgengerät und/oder Positronenemissionstomographieanlage (PET) und/oder Ultraschallgerät ausgebildet sein.
  • Das medizinische Bildgebungsgerät kann dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt, welches in dem Betriebszustand des Systems in dem Untersuchungsobjekt angeordnet ist, abzubilden. Insbesondere kann das medizinische Bildgebungsgerät dazu ausgebildet sein, intraprozedurale medizinische Bilddaten des Untersuchungsobjekts mit dem darin angeordneten medizinischen Objekt aufzunehmen und an die Bereitstellungseinheit bereitzustellen. Die Bereitstellungseinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, die Positionierung des medizinischen Objekts anhand der Abbildung, insbesondere anhand der intraprozeduralen medizinischen Bilddaten, zu identifizieren. Das Identifizieren der Positionierung des medizinischen Objekts kann beispielsweise anhand von geometrischen Merkmalen des medizinischen Objekts erfolgen, welche in den intraprozeduralen medizinischen Bilddaten abgebildet sind. Die geometrischen Merkmale des medizinischen Objekts können beispielsweise eine Kontur und/oder einen Kontrast und/oder einen Kontrastverlauf und/oder eine Markerstruktur umfassen.
  • Die vorgeschlagene Ausführungsform kann eine verbesserte Erfassung der Positionierung des zumindest einen medizinischen Objekts, insbesondere bezüglich des Untersuchungsobjekts, ermöglichen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Systems kann das System weiterhin eine Bewegungsvorrichtung umfassen. Dabei kann die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt entlang des Sollpfads gemäß der Vorgabe robotisch zu bewegen.
  • Vorteilhafterweise kann die Bewegungsvorrichtung eine robotisch Vorrichtung sein, die zur Fernmanipulation des medizinischen Objekts ausgebildet ist, beispielsweise ein Katheterroboter. Vorteilhafterweise kann die Bewegungsvorrichtung in dem Betriebszustand des Systems außerhalb des Untersuchungsobjekts angeordnet sein. Die Bewegungsvorrichtung kann vorteilhafterweise dazu ausgebildet sein, in dem Betriebszustand des Systems, einen proximalen Abschnitt des medizinischen Objekts aufzunehmen. Ferner kann die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, das medizinische Objekt durch Übertragen einer Kraft zu halten und/oder zu bewegen. Insbesondere kann die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, den distalen Abschnitt des medizinischen Objekts durch Übertragen der Kraft auf den proximalen Abschnitt anzuordnen und/oder zu bewegen.
  • Die Bereitstellungseinheit kann vorteilhafterweise dazu ausgebildet sein, die Bewegungsvorrichtung basierend auf der Vorgabe derart zu steuern, dass das medizinische Objekt entlang des Sollpfads robotisch bewegt wird. Hierfür kann die Bereitstellungseinheit dazu ausgebildet sein, die Vorgabe in Steuerbefehle zur Steuerung der Bewegungsvorrichtung zu übersetzen.
  • Die Erfassungseinheit kann zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in die Bewegungsvorrichtung integriert sein. Dabei kann die Erfassungseinheit dazu ausgebildet sein, eine, insbesondere longitudinale, Relativpositionierung und/oder Relativpositionierungsänderung des medizinischen Objekts, insbesondere des distalen Abschnitts, bezüglich der Bewegungsvorrichtung zu erfassen. Zudem kann Erfassungseinheit dazu ausgebildet sein, die Positionierung des medizinischen Objekts, insbesondere des distalen Abschnitts, basierend auf der Relativpositionierung und/oder Relativpositionierungsänderung zu bestimmen.
  • Die vorgeschlagene Ausführungsform kann eine besonders präzise Anordnung und/oder Bewegung des medizinischen Objekts entlang des Sollpfads ermöglichen.
  • Die Erfindung betrifft in einem vierten Aspekt eine Trainingseinheit, welche dazu ausgebildet ist, ein vorgeschlagenes Verfahren zum Bereitstellen einer trainierten Funktion auszuführen.
  • Die Trainingseinheit kann vorteilhafterweise eine Trainingsschnittstelle, eine Trainingsspeichereinheit und/oder eine Trainingsrecheneinheit umfassen. Die Trainingseinheit kann dazu ausgebildet sein, das Verfahren zum Bereitstellen einer trainierten Funktion und seine Aspekte auszuführen, indem die Trainingsschnittstelle, die Trainingsspeichereinheit und/oder Trainingsrecheneinheit ausgebildet sind, die entsprechenden Verfahrensschritte auszuführen. Insbesondere kann die Trainingsschnittstelle zum Empfangen des Trainingsdatensatzes, zum Empfangen des Vergleichspfads, zum Empfangen der Trainingsauswahlinformation und/oder zum Bereitstellen der trainierten Funktion ausgebildet sein. Ferner kann die Trainingsrecheneinheit und/oder die Trainingsspeichereinheit dazu ausgebildet sein, den Vergleichspfad und/oder die Vergleichseignungsinformation und/oder die Trainingsvorgabe zu bestimmen und/oder den zumindest einen Parameter der trainierten Funktion anzupassen.
  • Die Vorteile der vorgeschlagenen Trainingseinheit entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen können ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände übertragen werden und umgekehrt.
  • Die Erfindung betrifft in einem fünften Aspekt ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer Bereitstellungseinheit ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des Verfahrens zum Bereitstellen einer Vorgabe und/oder eines seiner Aspekte auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Bereitstellungseinheit ausgeführt werden; und/oder welches direkt in einen Trainingsspeicher einer Trainingseinheit ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion und/oder eines seiner Aspekte auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Trainingseinheit ausgeführt werden.
  • Die Erfindung kann ferner ein Computerprogramm oder computerlesbares Speichermedium betreffen, umfassend eine trainierte Funktion bereitgestellt durch ein vorgeschlagenes computerimplementiertes Verfahren oder eines seiner Aspekte.
  • Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher verwendete Bereitstellungseinheiten und/oder Trainingseinheiten auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten. Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gegebenenfalls zusätzliche Bestandteile wie z.B. eine Dokumentation und/oder zusätzliche Komponenten, sowie Hardware-Komponenten, wie z.B. Hardware-Schlüssel (Dongles etc.) zur Nutzung der Software, umfassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. In unterschiedlichen Figuren werden für gleiche Merkmale die gleichen Bezugszeichen verwendet. Es zeigen:
    • 1 bis 4 schematische Darstellungen verschiedener vorteilhafter Ausführungsformen eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer Vorgabe,
    • 5 eine schematische Darstellung eines Hohlorgans mit einem Sollpfad,
    • 6 eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Ausführungsform eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen einer trainierten Funktion,
    • 7 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Systems aufweisend eine Bereitstellungseinheit,
    • 8 eine schematische Darstellung einer vorgeschlagenen Trainingseinheit,
    • 9 eine schematische Darstellung einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eines vorgeschlagenen Systems.
  • In 1 ist eine vorteilhafte Ausführungsform eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen PROV-V einer Vorgabe V schematisch dargestellt. Dabei kann ein Planungsdatensatz PD empfangen werden REC-PD. Vorteilhafterweise kann der Planungsdatensatz PD eine vorerfasste Abbildung und/oder ein Modell eines Untersuchungsobjekts aufweisen. Zudem kann eine Auswahlinformation AI zu zumindest einem oder mehreren zur Verfügung stehenden medizinischen Objekten erfasst werden CAP-AI. Ferner kann die Vorgabe V durch Anwenden einer Vorgabefunktion auf Eingabedaten bestimmt werden DET-V. Dabei können die Eingabedaten der Vorgabefunktion auf dem Planungsdatensatz PD und der Auswahlinformation AI basieren. Zudem kann die Vorgabe V eine Eignungsinformation EI und einen Sollpfad SP aufweisen. Der Sollpfad SP kann mehrere räumliche und/oder zeitliche Kontrollpunkte aufweisen, welche Kontrollpunkte Sollpositionierungen für das zumindest eine zur Verfügung stehende medizinischen Objekt oder für jeweils eines der mehreren zur Verfügung stehenden medizinischen Objekte vorgeben. Des Weiteren kann die Eignungsinformation EI eine Eignung des zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekts für den Sollpfad SP bewerten. Hiernach kann die Vorgabe V als Ausgabedaten der Vorgabefunktion bereitgestellt werden PROV-V.
  • Wird die Auswahlinformation AI zu mehreren zur Verfügung stehenden medizinischen Objekten erfasst CAP-AI, kann die Vorgabe V ferner eine Objektvorgabe aufweisen, welche Objektvorgabe eines der zur Verfügung stehenden medizinischen Objekte anhand der Eignungsinformation EI für den Sollpfad SP identifiziert.
  • Vorteilhafterweise kann das Bestimmen DET-V der Vorgabe V durch das Anwenden der Vorgabefunktion auf die Eingabedaten ein Minimieren eines Kostenwerts einer ersten Kostenfunktion umfassen. Dabei kann die erste Kostenfunktion eine Kompatibilität zwischen dem zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekt und einem Hohlorgan des Untersuchungsobjekts bewerten, in welchem Hohlorgan der Sollpfad SP zumindest teilweise verläuft. Dabei kann die Eignungsinformation EI zumindest teilweise basierend auf dem Kostenwert der ersten Kostenfunktion bestimmt werden.
  • Des Weiteren kann der Sollpfad SP zusätzlich wenigstens einen Bewegungsparameter zur Bewegung des zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekts zwischen den Kontrollpunkten des Sollpfads SP aufweisen.
  • Vorteilhafterweise kann die Vorgabefunktion als trainierte Funktion ausgebildet sein. Dabei kann zumindest ein Parameter der trainierten Funktion basierend auf einem Vergleich eines Trainingspfads mit einem Vergleichspfad und einer Trainingseignungsinformation mit einem Vergleichseignungsinformation angepasst sein.
  • 2 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen PROV-V einer Vorgabe V. Dabei kann eine Gewebeinformation GI anhand des Planungsdatensatzes PD bestimmt werden DET-GI. Ferner können die Eingabedaten der Vorgabefunktion zusätzlich auf der Gewebeinformation GI basieren.
  • In 3 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen PROV-V einer Vorgabe V schematisch dargestellt. Dabei kann anhand des Planungsdatensatzes PD eine Startpositionierung SPOS und eine Zielpositionierung TPOS für einen vordefinierten Abschnitt des zumindest einen zur Verfügung stehen medizinischen Objekts identifiziert werden ID-STP. Dabei können die Eingabedaten der Vorgabefunktion zusätzlich auf der Startpositionierung SPOS und der Zielpositionierung TPOS basieren. Der Sollpfad SP kann vorteilhafterweise an der Startpositionierung SPOS beginnen und an der Zielpositionierung TPOS enden.
  • Zudem kann das Bestimmen DET-V der Vorgabe V durch Anwenden der Vorgabefunktion auf die Eingabedaten ein Minimieren eines Kostenwerts einer zweiten Kostenfunktion umfassen. Dabei kann die zweite Kostenfunktion eine Bewegungsdauer des zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekts entlang des Sollpfads SP von der Startpositionierung SPOS bis zur Zielpositionierung TPOS bewerten. Ferner kann die Eignungsinformation EI zumindest teilweise basierend auf dem Kostenwert der zweiten Kostenfunktion bestimmt werden.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen PROV-V einer Vorgabe V. Dabei kann ein initialer Pfad IP empfangen werden REC-IP. Alternativ kann der initiale Pfad IP anhand des Planungsdatensatzes PD bestimmt werden (hier nicht gezeigt). Ferner kann der initiale Pfad IP unabhängig von dem zumindest einen zur Verfügung stehen medizinischen Objekt sein und mehrere initiale räumliche und/oder zeitliche Kontrollpunkte aufweisen, welche initialen Kontrollpunkte jeweils eine initiale Sollpositionierung vorgeben. Ferner können die Eingabedaten der Vorgabefunktion zusätzlich auf dem initialen Pfad IP basieren.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Hohlorgans HO mit dem Sollpfad SP. Der Sollpfad SP kann vorteilhafterweise mehrere räumliche und/oder zeitliche, insbesondere raumzeitliche, Kontrollpunkte CP aufweisen, welche insbesondere räumlich und/oder zeitlich aufeinanderfolgend angeordnet sind. Ferner kann anhand des Planungsdatensatzes PD die Startpositionierung SPOS und die Zielpositionierung TPOS für den vordefinierten, insbesondere distalen, Abschnitt des zumindest einen medizinischen Objekts identifiziert werden. Zudem kann der initiale Pfad IP empfangen REC-IP oder anhand des Planungsdatensatzes PD bestimmt werden. Vorteilhafterweise können die Eingabedaten der Vorgabefunktion zusätzlich auf der Startpositionierung SPOS, der Zielpositionierung TPOS und dem initialen Pfad IP basieren. Die Vorgabefunktion kann vorteilhafterweise den initialen Pfad IP basierend auf den Eingabedaten anpassen und den Sollpfad SP als Ausgabedaten bereitstellen PROV-SP.
  • In 6 ist einer vorteilhaften Ausführungsform eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Bereitstellen PROV-TF einer trainierten Funktion TF schematisch dargestellt. Dabei kann ein Trainingsdatensatz TD empfangen werden REC-TD. Der Trainingsdatensatz TD kann eine vorerfasste Abbildung und/oder ein Modell eines Trainingsuntersuchungsobjekts aufweisen. Ferner kann ein Vergleichspfad VP empfangen REC-VP oder bestimmt werden, welcher mehrere räumliche und/oder zeitliche Kontrollpunkte aufweist, welche Kontrollpunkte Sollpositionierungen in dem Trainingsuntersuchungsobjekt vorgeben. Des Weiteren kann eine Trainingsauswahlinformation TAI zu einem oder mehreren zur Verfügung stehenden medizinischen Objekten empfangen werden REC-TAI. Ferner kann eine Vergleichseignungsinformation VEI basierend auf dem Trainingsdatensatz TD, der Trainingsauswahlinformation TAI und dem Vergleichspfad VP bestimmt werden DET-VEI. Des Weiteren kann eine Trainingsvorgabe TV durch Anwenden der trainierten Funktion TF auf Eingabedaten bestimmt werden. Dabei können die Eingabedaten auf dem Trainingsdatensatz TD und der Trainingsauswahlinformation TAI basieren. Die Trainingsvorgabe TV kann einen Trainingspfad TP und eine Trainingseignungsinformation TEI aufweisen. Hiernach kann zumindest ein Parameter der trainierten Funktion TF basierend auf einem Vergleich des Trainingspfads TP mit dem Vergleichspfad VP und der Trainingseignungsinformation TEI mit der Vergleichseignungsinformation VEI angepasst werden ADJ-TF. Des Weiteren kann die trainierte Funktion TF bereitgestellt werden PROV-TF.
  • In 7 ist eine vorteilhafte Ausführungsform eines vorgeschlagenen Systems aufweisend eine Bereitstellungseinheit PRVS schematisch dargestellt. Die Bereitstellungseinheit PRVS kann vorteilhafterweise eine Recheneinheit CU, eine Speichereinheit MU und/oder eine Schnittstelle IF umfassen. Die Bereitstellungseinheit PRVS kann dazu ausgebildet sein, ein vorgeschlagenes Verfahren zum Bereitstellen PROV-V einer Vorgabe V auszuführen, indem die Schnittstelle IF, die Recheneinheit CU und/oder die Speichereinheit MU dazu ausgebildet sind, die entsprechenden Verfahrensschritte auszuführen. Insbesondere kann die Schnittstelle IF zum Empfangen REC-PD des Planungsdatensatzes PD, zum Erfassen CAP-AI der Auswahlinformation AI und/oder zum Bereitstellen PROV-V der Vorgabe V ausgebildet sein. Ferner können die Recheneinheit CU und/oder die Speichereinheit MU zum bestimmen DET-V der Vorgabe V ausgebildet sein.
  • 8 zeigt eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Ausführungsform einer vorgeschlagenen Trainingseinheit TRS. Dabei kann die Trainingseinheit TRS vorteilhafterweise eine Trainingsschnittstelle TIF, eine Trainingsspeichereinheit TMU und/oder eine Trainingsrecheneinheit TCU umfassen. Die Trainingseinheit TRS kann dazu ausgebildet sein, ein vorgeschlagenes Verfahren zum Bereitstellen PROV-TF einer trainierten Funktion TF auszuführen, indem die Trainingsschnittstelle TIF, die Trainingsspeichereinheit TMU und/oder die Trainingsrecheneinheit TCU dazu ausgebildet sind, die entsprechenden Verfahrensschritte auszuführen. Insbesondere kann die Trainingsschnittstelle TIF zum Empfangen REC-TD des Trainingsdatensatzes TD, zum Empfangen REC-VP das Vergleichspfads VP, zum Empfangen REC-TAI der Trainingsauswahlinformation TAI und/oder zum Bereitstellen PROV-TF trainierten Funktion TF ausgebildet sein. Zudem kann die Trainingsrecheneinheit TCU und/oder die Trainingsspeichereinheit TMU dazu ausgebildet sein, den Vergleichspfad VP und/oder Vergleichseignungsinformation VEI und/oder die Trainingsvorgabe TV zu bestimmen und/oder den zumindest einen Parameter der trainierten Funktion TF anzupassen ADJ-TF.
  • In 9 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform eines vorgeschlagenen Systems schematisch dargestellt. Dabei kann das System eine Erfassungseinheit aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, eine Positionierung eines, in einem Betriebszustand des Systems, in dem Untersuchungsobjekt 31 angeordneten medizinischen Objekts MO zu erfassen. Vorteilhafterweise kann die Erfassungseinheit ferner ein medizinisches Bildgebungsgerät aufweisen, welches dazu ausgebildet ist, das medizinische Objekt MO abzubilden. In 9 ist beispielhaft für ein methodisches Bildgebungsgerät ein medizinisches C-Bogen-Röntgengerät 37 dargestellt. Die Erfassungseinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, die Positionierung des medizinischen Objekts MO anhand der Abbildung zu erfassen. Die Bereitstellungseinheit PRVS kann ferner dazu ausgebildet sein, zumindest an den Kontrollpunkten des Sollpfads SP die erfasste Positionierung mit der jeweiligen Sollpositionierung zu vergleichen und bei einer Abweichung zwischen der Positionierung und der jeweiligen Sollpositionierung einen Workflow-Hinweis bereitzustellen.
  • Hierbei umfasst das medizinische C-Bogen-Röntgengerät 37 vorteilhafterweise einen Detektor 34, insbesondere einen Röntgendetektor, und eine Röntgenquelle 33. Ferner kann das medizinische C-Bogen-Röntgengerät 37 zur Aufnahme medizinischer Bilddaten des auf einer Patientenlagerungsvorrichtung 32 angeordneten Untersuchungsobjekts 31 ausgebildet sein. Zur Aufnahme der medizinischen Bilddaten kann ein Arm 38 des C-Bogen-Röntgengeräts 37 beweglich um ein oder mehrere Achsen gelagert sein. Ferner kann das medizinische C-Bogen-Röntgengerät 37 eine Bewegungseinheit 39 umfassen, welche eine Bewegung des C-Bogen-Röntgengeräts 37 im Raum ermöglicht. Zudem kann die Bereitstellungseinheit PRVS zur Aufnahme der medizinischen Bilddaten ein entsprechendes Signal 24 an die Röntgenquelle 33 senden. Daraufhin kann die Röntgenquelle 33 ein Röntgenstrahlenbündel aussenden. Beim Auftreffen des Röntgenstrahlenbündels, nach einer Wechselwirkung mit dem Untersuchungsobjekt 31, auf einer Oberfläche des Detektors 34, kann der Detektor 34 ein Signal 21 an die Bereitstellungseinheit PRVS senden. Die Bereitstellungseinheit PRVS kann beispielsweise anhand des Signals 21 die Abbildung des Untersuchungsobjekts 31 empfangen.
  • Des Weiteren kann das System eine Bewegungsvorrichtung CR umfassen, welche dazu ausgebildet ist, das medizinische Objekt MO entlang des Sollpfads SP gemäß der Vorgabe V robotisch zu bewegen. Die Bereitstellungseinheit PRVS kann vorteilhafterweise dazu ausgebildet sein, die Bewegungsvorrichtung CR mittels eines Signals SIG zu steuern.
  • Des Weiteren kann das System eine Eingabeeinheit 42, beispielsweise eine Tastatur und/oder ein Zeigegerät, und eine Darstellungseinheit 41, beispielsweise einen Monitor und/oder Display, aufweisen. Die Eingabeeinheit 42 kann vorzugsweise in die Darstellungseinheit 41 integriert sein, beispielsweise bei einem kapazitiven und/oder resistiven Eingabedisplay. Die Darstellungseinheit 41 kann vorteilhafterweise zur Anzeige einer graphischen Darstellung des Planungsdatensatzes PD und/oder der Vorgabe V ausgebildet sein. Hierfür kann die Bereitstellungseinheit PRVS ein Signal 25 eine Darstellungseinheit 41 senden. Die Eingabeeinheit 42 kann zur Erfassung einer Nutzereingabe eines medizinischen Bedienpersonals ausgebildet sein. Dabei kann eine Steuerung des medizinischen C-Bogen-Röntgengeräts 37 und/oder der Bewegungsvorrichtung CR und/oder der Bereitstellungseinheit PRVS basierend auf der erfassten Nutzereingabe ermöglicht werden.
  • Die in den beschriebenen Figuren enthaltenen schematischen Darstellungen bilden keinerlei Maßstab oder Größenverhältnisse ab.
  • Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehenden detailliert beschriebenen Verfahren sowie bei den dargestellten Vorrichtungen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließen die Begriffe „Einheit“ und „Element“ nicht aus, dass die betreffenden Komponenten aus mehreren zusammenwirkenden Teil-Komponenten bestehen, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Bereitstellen (PROV-V) einer Vorgabe (V), umfassend: - Empfangen (REC-PD) eines Planungsdatensatzes (PD), wobei der Planungsdatensatz (PD) eine vorerfasste Abbildung und/oder ein Modell eines Untersuchungsobjekts (31) aufweist, - Erfassen (CAP-AI) einer Auswahlinformation (AI) zu einem oder mehreren zur Verfügung stehenden medizinischen Objekten (MO), - Bestimmen (DET-V) der Vorgabe (V) durch Anwenden einer Vorgabefunktion auf Eingabedaten, wobei die Eingabedaten auf dem Planungsdatensatz (PD) und der Auswahlinformation (AI) basieren, wobei die Vorgabe (V) eine Eignungsinformation (EI) und einen Sollpfad (SP) aufweist, wobei der Sollpfad (SP) mehrere räumliche und/oder zeitliche Kontrollpunkte aufweist, welche Kontrollpunkte Sollpositionierungen für das eine zur Verfügung stehende medizinische Objekt (MO) oder jeweils eines der mehreren zur Verfügung stehenden medizinischen Objekte (MO) vorgeben, wobei die Eignungsinformation (EI) eine Eignung des zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekts (MO) für den Sollpfad (SP) bewertet, - Bereitstellen (PROV-V) der Vorgabe (V) als Ausgabedaten der Vorgabefunktion.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Auswahlinformation (AI) zu mehreren zur Verfügung stehenden medizinischen Objekten (MO) erfasst wird (CAP-AI), wobei die Vorgabe (V) ferner eine Objektvorgabe aufweist, welche Objektvorgabe eines der zur Verfügung stehenden medizinischen Objekte (MO) anhand der Eignungsinformation (EI) für den Sollpfad (SP) identifiziert.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bestimmen (DET-V) der Vorgabe (V) durch Anwenden der Vorgabefunktion auf die Eingabedaten ein Minimieren eines Kostenwerts einer ersten Kostenfunktion umfasst, wobei die erste Kostenfunktion eine Kompatibilität zwischen dem zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekt (MO) und einem Hohlorgan des Untersuchungsobjekts (31) bewertet, in welchem Hohlorgan der Sollpfad (SP) zumindest teilweise verläuft, wobei die Eignungsinformation (EI) zumindest teilweise basierend auf dem Kostenwert der ersten Kostenfunktion bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Gewebeinformation (GI) anhand des Planungsdatensatzes (PD) bestimmt wird (DET-GI), wobei die Eingabedaten der Vorgabefunktion zusätzlich auf der Gewebeinformation (GI) basieren.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei anhand des Planungsdatensatzes (PD) eine Start- und eine Zielpositionierung (SPOS, TPOS) für einen vordefinierten Abschnitt des zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekts (MO) identifiziert wird (ID-STP), wobei die Eingabedaten der Vorgabefunktion zusätzlich auf der Start- und Zielpositionierung (SPOS, TPOS) basieren, bei der Sollpfad (SP) an der Startpositionierung (SPOS) beginnt und an der Zielpositionierung (TPOS) endet.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Bestimmen (DET-V) der Vorgabe (V) durch Anwenden der Vorgabefunktion auf die Eingabedaten ein Minimieren eines Kostenwerts einer zweiten Kostenfunktion umfasst, wobei die zweite Kostenfunktion eine Bewegungsdauer des zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekts (MO) entlang des Sollpfads (SP) von der Startpositionierung (SPOS) bis zur Zielpositionierung (TPOS) bewertet, wobei die Eignungsinformation (EI) zumindest teilweise basierend auf dem Kostenwert der zweiten Kostenfunktion bestimmt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Sollpfad (SP) zusätzlich wenigstens einen Bewegungsparameter zur Bewegung des zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekts (MO) zwischen den Kontrollpunkten des Sollpfads (SP) aufweist.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein initialer Pfad (IP) empfangen (REC-IP) oder anhand des Planungsdatensatzes (PD) bestimmt wird, welcher initiale Pfad: - unabhängig von dem zumindest einen zur Verfügung stehenden medizinischen Objekt (MO) ist und - mehrere initiale räumliche und/oder zeitliche Kontrollpunkte aufweist, welche initialen Kontrollpunkte jeweils eine initiale Sollpositionierung vorgeben, wobei die Eingabedaten zusätzlich auf dem initialen Pfad (IP) basieren.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorgabefunktion als trainierte Funktion ausgebildet ist, wobei zumindest ein Parameter der trainierten Funktion basieren auf einem Vergleich eines Trainingspfads (TP) mit einem Vergleichspfad (VP) und einer Trainingseignungsinformation (TEI) mit einer Vergleichseignungsinformation (VEI) angepasst ist (ADJ-TF).
  10. Verfahren zum Bereitstellen (PROV-TF) einer trainierten Funktion (TF), umfassend: - Empfangen (REC-TD) eines Trainingsdatensatzes (TD), wobei der Trainingsdatensatz (TD) eine vorerfasste Abbildung und/oder ein Modell eines Trainingsuntersuchungsobjekts aufweist, - Empfangen (REC-VP) oder Bestimmen eines Vergleichspfads (VP), welcher mehrere räumliche und/oder zeitliche Kontrollpunkte aufweist, welche Kontrollpunkte Sollpositionierungen in dem Trainingsuntersuchungsobjekt vorgeben, - Empfangen (REC-TAI) einer Trainingsauswahlinformation (TAI) zu einem oder mehreren zur Verfügung stehenden medizinischen Objekten (MO), - Bestimmen (DET-VEI) einer Vergleichseignungsinformation (VEI) basierend auf dem Trainingsdatensatz (TD), der Trainingsauswahlinformation (TAI) und dem Vergleichspfad (VP), - Bestimmen einer Trainingsvorgabe (TV) durch Anwenden der trainierten Funktion (TF) auf Eingabedaten, wobei die Eingabedaten auf dem Trainingsdatensatz (TD) und der Trainingseignungsinformation (TEI) basieren, wobei die Trainingsvorgabe (TV) einen Trainingspfad (TP) und eine Trainingseignungsinformation (TEI) aufweist, - Anpassen (ADJ-TF) zumindest eines Parameters der trainierten Funktion (TF) basierend auf einem Vergleich des Trainingspfads (TP) mit dem Vergleichspfad (VP) und der Trainingseignungsinformation (TEI) mit der Vergleichseignungsinformation (VEI), - Bereitstellen (PROV-TF) der trainierten Funktion (TF).
  11. System, umfassend eine Bereitstellungseinheit (PRVS), wobei die Bereitstellungseinheit (PRVS) dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
  12. System nach Anspruch 11, weiterhin aufweisend eine Erfassungseinheit, wobei die Erfassungseinheit dazu ausgebildet ist, eine Positionierung eines, in einem Betriebszustand des Systems, in dem Untersuchungsobjekt (31) angeordneten medizinischen Objekts (MO) zu erfassen, wobei die Bereitstellungseinheit (PRVS) ferner dazu ausgebildet ist: - zumindest an den Kontrollpunkten des Sollpfads (SP) die erfasste Positionierung mit der jeweiligen Sollpositionierung zu vergleichen und - bei einer Abweichung zwischen der Positionierung der jeweiligen Sollpositionierung einen Workflow-Hinweis bereitzustellen.
  13. System nach Anspruch 12, wobei die Erfassungseinheit ein medizinisches Bildgebungsgerät aufweist, welches dazu ausgebildet ist, das medizinische Objekt (MO) abzubilden, wobei die Erfassungseinheit dazu ausgebildet ist, die Positionierung des medizinischen Objekts (MO) anhand der Abbildung zu erfassen, wobei das medizinische Bildgebungsgerät insbesondere als Magnetresonanztomographieanlage und/oder Computertomographieanlage und/oder medizinisches Röntgengerät und/oder Positronenemissionstomographieanlage und/oder Ultraschallgerät ausgebildet ist.
  14. System nach Anspruch 12 oder 13, weiterhin umfassend eine Bewegungsvorrichtung (CR), wobei die Bewegungsvorrichtung (CR) dazu ausgebildet ist, das medizinische Objekt (MO) entlang des Sollpfads (SP) gemäß der Vorgabe (V) robotisch zu bewegen.
  15. Trainingseinheit (TRS), welche dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach Anspruch 10 auszuführen.
  16. Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher (MU) eine Bereitstellungseinheit (PRVS) ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Bereitstellungseinheit (PRVS) ausgeführt werden und/oder welches direkt in einen Trainingsspeicher (TMU) einer Trainingseinheit (TRS) ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des Verfahrens nach Anspruch 10 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Trainingseinheit (TRS) ausgeführt werden.
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