DE102021214884B4

DE102021214884B4 - Computerimplementiertes Verfahren, Planungsvorrichtung, Computerprogramm und computerlesbarer Datenträger zur Planung einer Behandlung eines Patienten unter Verwendung einer Histotripsieeinrichtung

Info

Publication number: DE102021214884B4
Application number: DE102021214884.0A
Authority: DE
Inventors: Amilcar ALZAGA; Jens-Christoph Georgi; Tobias Lenich; Gregor Niewalda; Alois Regensburger; Michel Therin; Michael Wiets
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2021-12-22
Filing date: 2021-12-22
Publication date: 2023-08-17
Anticipated expiration: 2041-12-23
Also published as: DE102021214884A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Planung einer Behandlung eines Patienten (18), umfassend die Schritte:- Empfangen eines dreidimensionalen Bilddatensatzes (1) und empfangen oder ermitteln von Planungsdaten (2), die ein geplantes Behandlungsvolumen (3) vorgeben,- Prädiktion einer Eingriffseigenschaft (11) einer chirurgischen Behandlung eines jeweiligen Teilvolumens (8, 23-25), wobei insbesondere angenommen wird, dass das jeweilige Teilvolumen (8, 23-25) ohne Verwendung der Histotripsieeinrichtung (19) behandelt wird, für mehrere Teilvolumen (8, 23-25), wobei die jeweilige Eingriffseigenschaft (11) von dem Bilddatensatz (1) abhängt,- Prädiktion jeweils wenigstens einer Histotripsieeigenschaft (13) einer Behandlung des jeweiligen Teilvolumens (8, 23-25) unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung (19), wobei die jeweilige Histotripsieeigenschaft (13) von dem Bilddatensatz (1) abhängt,- Auswahl einer Untergruppe (14) der Teilvolumen (8, 23-25) für eine Behandlung unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung (19) in Abhängigkeit der Eingriffseigenschaften (11) und der Histotripsieeigenschaften (13).

Description

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Planung einer Behandlung eines Patienten unter Verwendung einer Histotripsieeinrichtung. Daneben betrifft die Erfindung eine Planungsvorrichtung, ein Computerprogramm und einen computerlesbaren Datenträger.
Bei einer Behandlung eines Patienten unter Verwendung einer Histotripsieeinrichtung wird fokussierter Ultraschall auf bestimmte Gewebebereiche eingestrahlt, um durch Schockwellen lokal Zellwände zu zerstören und somit das Gewebe zu verflüssigen, wobei dies typischerweise ohne deutliche Erwärmung des Gewebes erreicht werden kann. Eine solche Histotripsie kann in einigen Fällen einen chirurgischen Eingriff ersetzen, beispielsweise indem statt eines Schnitts des Gewebes das Gewebe entlang einer Schnittfläche verflüssigt wird. Ist es hingegen z.B. erforderlich, im Rahmen des Eingriffes größere Gefäße zu durchtrennen, werden entsprechende Eingriffe typischerweise durch einen Chirurgen selbst durchgeführt.
In einigen Anwendungsfällen wäre es prinzipiell zweckmäßig, einen chirurgischen Eingriff mit Histotripsie zu kombinieren. Aufgrund der deutlich unterschiedlichen Anforderungen für diese Eingriffe werden entsprechende Eingriffe jedoch bislang separat geplant, sodass einerseits die Eingriffsplanung relativ aufwendig ist und andererseits mögliche Synergien zwischen den Eingriffsarten nicht oder allenfalls eingeschränkt nutzbar sind.
Die EP 2 606 837 A1 offenbart ein medizinisches Instrument, das ein mit hochintensivem fokussiertem Ultraschall arbeitendes System umfasst, welches einen Ultraschallwandler mit einer Vielzahl von Wandlerelementen aufweist. Die Zuführung elektrischer Energie zu jedem der Wandlerelemente ist ein- und ausschaltbar.
Die US 2013 / 0 035 582 A1 beschreibt die Planung einer magnetresonanzgesteuerten hochintensiven fokussierten Ultraschalltherapie. Dabei werden Parameter von Ultraschallwandlern in Abhängigkeit von 3D-MR-Daten optimiert, die die Grö-ße, Form und Position eines interessierenden Bereichs und von Hindernissen zwischen den Wandlerelementen und dem Bereich beschreiben.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, die Planung einer Behandlung eines Patienten unter Verwendung einer Histotripsieeinrichtung zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch ein computerimplementiertes Verfahren zur Planung einer Behandlung eines Patienten unter Verwendung einer Histotripsieeinrichtung gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:

- Empfangen eines dreidimensionalen Bilddatensatzes, der einen zu behandelnden Bereich des Patienten betrifft, und empfangen oder ermitteln von Planungsdaten, die ein geplantes Behandlungsvolumen, insbesondere eine geplante Schnittfläche, vorgeben,
- Prädiktion jeweils wenigstens einer Eingriffseigenschaft einer chirurgischen Behandlung eines jeweiligen Teilvolumens des geplanten Behandlungsvolumens oder eines optimierten Behandlungsvolumens, das in Abhängigkeit des geplanten Behandlungsvolumens und des Bilddatensatzes ermittelt wird, wobei insbesondere angenommen wird, dass das jeweilige Teilvolumen ohne Verwendung der Histotripsieeinrichtung behandelt wird, für mehrere Teilvolumen durch einen Eingriffsprädiktionsalgorithmus, wobei die jeweilige Eingriffseigenschaft von dem Bilddatensatz abhängt,
- Prädiktion jeweils wenigstens einer Histotripsieeigenschaft einer Behandlung des jeweiligen Teilvolumens unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung durch einen Histotripsieprädiktionsalgorithmus, wobei die jeweilige Histotripsieeigenschaft von dem Bilddatensatz abhängt,
- Auswahl einer nicht alle Teilvolumen umfassenden Untergruppe der Teilvolumen für eine Behandlung unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung in Abhängigkeit der Eingriffseigenschaften und der Histotripsieeigenschaften der Teilvolumen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, automatisiert auf Basis des Bilddatensatzes zu ermitteln, für welche Teilvolumen eines auf Basis der Planungsdaten vergebenen geplanten bzw. optimierten Behandlungsvolumens zweckmäßig eine Behandlung unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung erfolgen sollte. Für die verbleibenden Teilvolumen kann eine chirurgische Behandlung ohne Verwendung der Histotripsieeinrichtung geplant werden. Diese ermöglicht es insbesondere, sowohl den chirurgischen Eingriff als auch den Eingriff per Histotripsie gemeinsam auf Basis der gleichen Planungsdaten bzw. des gleichen geplanten Behandlungsvolumens zu planen, wodurch Synergien zwischen diesen Eingriffen optimal genutzt werden können und somit beispielsweise, insbesondere unter Einhaltung von vorgegebenen Randbedingungen, besonders kurze bzw. kostenarme Behandlungen geplant werden können bzw. ein Behandlungsrisiko minimiert und/oder eine maximale ungeschädigte Gewebemenge erhalten werden können.
Die Planungsdaten können insbesondere zunächst einen chirurgischen Eingriff ohne Nutzung der Histotripsieeinrichtung betreffen, jedoch auch bereits einen Eingriff durch Chirurgie und Histotripsie betreffen. Sie können beispielsweise vor Beginn des Verfahrens bzw. als vorgelagerter Verfahrensschritt durch einen Chirurgen vorgegeben werden oder auch als Verfahrensschritt ermittelt werden, wie später noch genauer erläutert wird. Auf Basis des Bilddatensatzes kann dann automatisiert bewertet werden, wie weit eine Histotripsie geeignet ist, Teile dieses chirurgischen Eingriffs zu ersetzen, wobei, wie später noch genauer erläutert werden wird, ein optimiertes Behandlungsvolumen generiert werden kann, um die Vorteile der Histotripsie, beispielsweise geringere erforderliche Sicherheitsabstände zu Organen bzw. Tumoren, optimal auszunutzen.
Nach der Auswahl der Untergruppe der Teilvolumen können insbesondere automatisiert in Abhängigkeit der Untergruppe Steuerdaten für die Histotripsieeinrichtung ermittelt und optional direkt oder indirekt, z.B. über einen Server, an diese bereitgestellt werden. Ansätze, um aus einem vorgegebenen, durch die Histotripsieeinrichtung zu behandelnden Volumen, automatisierte Steuerdaten für die Histotripsieeinrichtung zu generieren, sind bekannt und sollen daher nicht detailliert erläutert werden.
Allgemein können die Steuerdaten derart generiert werden, dass ein Fokussierungsbereich des Ultraschalls das zu behandelnde Volumen abrastert. Die Steuerdaten können somit einen Pfad für den Fokussierungsbereich sowie optional die in den verschiedenen Abschnitt dieses Pfads jeweils einzustrahlende Energie und/oder Fokusform beschreiben. Die konkrete Parametrierung ist in der Regel systemabhängig, sodass beispielsweise eine eingestrahlte Energiemenge durch Vorgabe der Zahl und Frequenz der Ultraschallpulse vorgegeben werden kann. Ergänzend kann ein zweckmäßiger Ort oder eine zweckmäßige Fläche an der Patientenoberfläche zur Einkopplung der Ultraschallstrahlung in den Patienten als Teil der Planung der Histotripsie vorgegeben werden.
Für jene Teilvolumen, die nicht Teil der Untergruppe sind bzw. für die eine kombinierte Behandlung durch Histotripsie und Chirurgie erfolgen soll, wie später noch erläutert wird, kann optional automatisiert ein Behandlungsplan für den Chirurgen generiert und ausgegeben werden.
Die Auswahl der Untergruppe der Teilvolumen kann insbesondere durch eine Optimierung unter Randbedingungen erfolgen. Beispielsweise kann eine Kostenfunktion minimiert werden. Im einfachsten Fall kann die Optimierung isoliert für die einzelnen Teilvolumen ausgeführt werden, um zu entscheiden, ob das jeweilige Teilvolumen Teil der Untergruppe sein soll oder nicht.
Bevorzugt erfolgt jedoch eine Gesamtoptimierung, sodass beispielsweise auch berücksichtigt werden kann, dass es für eine Behandlung durch Histotripsie vorteilhaft ist, wenn mehrere zusammenhängende Teilvolumen durch Histotripsie behandelt werden. Zudem kann durch eine Gesamtoptimierung beispielsweise berücksichtigt werden, dass für durch Histotripsie behandelte Bereiche kein Zugang für chirurgische Instrumente erforderlich ist, wodurch, wie ebenfalls später noch genau erläutert wird, Teilvolumen, die ausschließlich zur Schaffung eines solchen Zugangs behandelt bzw. zerschnitten werden sollen, bei der Behandlung bestimmter Teilvolumen durch Histotripsie nicht notwendig Teil des optimierten Behandlungsvolumen sein müssen, wodurch mehr gesundes Gewebe erhalten werden kann und Behandlungskosten und Risiken minimiert werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren endet vor dem chirurgischen Eingriff und umfasst weder die Histotripsie selbst noch die chirurgische Behandlung. Das Verfahren kann vollständig ohne Anwesenheit des Patienten bei der Verfahrensdurchführung durchgeführt werden. Hierzu kann beispielsweise der Bilddatensatz einer Datenbank entnommen werden. Die Planungsdaten können ebenfalls eine Datenbank entnommen werden oder beispielsweise auf Basis des Bilddatensatzes, z.B. durch einen Chirurgen, vorgegeben werden.
Unter dem Empfangen des Bilddatensatzes bzw. der Planungsdaten ist insbesondere ein Empfang über eine Schnittstelle zu verstehen, über die die entsprechenden Daten aktiv abgerufen werden können oder passiv empfangen werden können. Bei der Schnittstelle kann es sich insbesondere um eine Softwareschnittstelle eines Programms oder eines Programmteils handeln, das bzw. der das computerimplementierte Verfahren implementiert, jedoch auch um eine Hardwareschnittstelle einer das Verfahren implementierenden Vorrichtung, beispielsweise um einen Netzwerkanschluss. Die genannten Eingangsdaten können beispielsweise von einem Datenträger eingelesen werden, von einer externen Einrichtung, beispielsweise einer Bildgebungseinrichtung oder einem Server, abgerufen werden oder auch von einem anderen Programm, das auf einer gleichen Datenverarbeitungseinrichtung abläuft, über eine entsprechende Softwareschnittstelle bereitgestellt werden.
Eine Ermittlung des Planungsdatensatzes kann insbesondere auf der gleichen Einrichtung erfolgen, die auch die weiteren Verfahrensschritte durchführt. Die Ermittlung kann insbesondere auf Basis des Bilddatensatzes erfolgen, z.B. manuell durch einen Benutzer, z.B. einen Chirurgen, oder auch semi- oder vollautomatisch. Bei einer semi- bzw. vollautomatischen Ermittlung kann automatisiert oder in Abhängigkeit von Bedieneingriffen eines Benutzers eine Schnittfläche bzw. ein entlang der Schnittfläche verlaufendes Behandlungsvolumen als Planungsdaten erzeugt werden, die bzw. das einen vorab segmentierten oder manuell oder automatisch auf Basis des Bilddatensatzes segmentierten zu entfernenden Gewebeabschnitt, z.B. einen Tumor, vom verbleibenden Gewebe trennt.
Die Erzeugung der Planungsdaten bzw. insbesondere die Ausgestaltung und Anordnung der Schnittfläche bzw. des Behandlungsvolumens kann von einer vorgegebenen oder auf Basis des Bilddatensatzes erzeugten Segmentierung abhängen, wobei die Segmentierungsdaten z.B. die Segmentierung eines Tumors und/oder von Gefäßen beschreiben können. Insbesondere kann die Erzeugung derart erfolgen, dass ein vorgegebener Mindestabstand zwischen der Schnittfläche bzw. dem Behandlungsvolumen und empfindlichen Strukturen, z.B. einem Tumor oder einem Gefäß, eingehalten wird.
Das geplante Behandlungsvolumen kann insbesondere durch einen zunächst geplanten chirurgischen Eingriff zu behandelnde Bereiche, also insbesondere zu durchtrennende Gewebebereiche bzw. Schnittflächen bzw. zu entfernendes Gewebe, betreffen.
Die Planungsdaten sind bzw. werden zum dreidimensionalen Bilddatensatz registriert. Ein jeweiliges Teilvolumen des geplanten bzw. optimierten Behandlungsvolumen kann hierbei beispielsweise einem einzelnen Voxel in dem dreidimensionalen Bilddatensatz entsprechen, um mit hoher Auflösung zwischen verschiedenen möglichen Behandlungsformen wählen zu können. Vorzugsweise wird jedoch ein größerer Bereich von insbesondere zusammenhängenden Voxel als jeweiliges Teilvolumen berücksichtigt. Beispielsweise können zusammenhängende Voxel benachbart zu einem Abschnitt der Schnittfläche als Teilvolumen gruppiert werden, die im gleichen Gewebe liegen.
Der Bilddatensatz kann beispielsweise durch Computertomographie, Magnetresonanztomographie, dreidimensionale Ultraschallbildgebung, Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie oder Ähnliches bereitgestellt sein oder werden. Der Bilddatensatz ist insbesondere räumlich dreidimensional aufgelöst. Optional kann der Bilddatensatz zusätzlich zeitaufgelöst sein. Als Eingriffseigenschaften bzw. Histotripsieeigenschaften können insbesondere ein Zeitbedarf und/oder finanzielle Kosten und/oder ein Risiko für die Behandlung des jeweiligen Teilvolumens durch eine chirurgische Behandlung bzw. durch Histotripsie berücksichtigt werden.
Als Eingriffseigenschaft bzw. Histotripsieeigenschaft kann auch berücksichtigt werden, dass bei Behandlung durch Histotripsie ein jeweiliges Teilvolumen behandelt werden kann, das durch ein chirurgisches Instrument schlecht zugänglich ist, beispielsweise aufgrund einer kritischen Struktur, und/oder dass durch Histotripsie eine Behandlung eines jeweiligen Teilvolumens mit besonders komplexer Form oder Kontur ermöglicht wird, was durch ein chirurgisches Instrument je nach Form oder Kontur des jeweiligen Teilvolumens schwer oder unmöglich sein kann.
Die genannten Faktoren können zu abstrakten Kosten für die Behandlung des jeweiligen Teilvolumens zusammengefasst werden. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, die genannten Faktoren oder einige der genannten Faktoren einzeln zu berücksichtigen, beispielsweise wenn eine Optimierung unter Randbedingungen erfolgen soll, also beispielsweise eine Maximalzeit für die Gesamtbehandlung oder für den per Histotripsie oder Chirurgie durchgeführten Teil der Behandlung vorgegeben werden soll.
Das geplante oder das optimierte Untersuchungsvolumen kann in Teilvolumen unterteilt werden, wobei für das jeweilige Teilvolumen durch einen Prüfalgorithmus in Abhängigkeit des Bilddatensatzes ermittelt wird, ob das jeweilige Teilvolumen voraussichtlich für eine Behandlung durch die Histotripsieeinrichtung geeignet ist oder nicht, wobei die Eingriffseigenschaft und/oder die Histotripsieeigenschaft ausschließlich für Teilvolumen ermittelt werden, die voraussichtlich zur Behandlung durch die Histotripsieeinrichtung geeignet sind, und/oder wobei die Untergruppe ausschließlich Teilvolumen umfasst, die voraussichtlich zur Behandlung durch die Histotripsieeinrichtung geeignet sind.
Wie später noch erläutert werden wird, kann der Bilddatensatz insbesondere Gewebebereiche klassifizieren bzw. eine solche Klassifikation ermöglichen, sodass beispielsweise empfindliche Anatomie bzw. Risikostrukturen und/oder Teile der Patientenanatomie, die zu Abschattungen des eingestrahlten Ultraschalls führen können, erkannt werden können, womit auch zur Histotripsie ungeeignete Bereiche erkannt werden können.
Beispielsweise können Teilvolumen nahe an empfindlicher Anatomie, insbesondere aufgrund eines nicht runden Histotripsie-Fokus, der beispielsweise als Ellipsoid oder länglich geformt ist, dazu führen, dass Histotripsie zur Behandlung des Teilvolumens ungeeignet ist, da entsprechende Anatomie beschädigt werden könnte.
Auch sind Teilvolumen, innerhalb derer Risikostrukturen liegen, wie beispielsweise Tumorgewebe, Gefäß- bzw. Gallengänge mit bestimmtem Durchmesser, Flüssigkeitsansammlungen, Gewebeschichten, Organgrenzen und/oder blutungsanfälliges Gewebe, in der Regel nicht zur Behandlung durch Histotripsie geeignet, da z.B. ein Gefäß bzw. Gallengang chirurgisch besser verschließbar ist.
Bestimmte Teile der Patientenanatomie, beispielsweise die Lunge bzw. Rippen, können zudem Teile des Patienten, je nach Anordnung der Histotripsieeinrichtung, abschatten, sodass in den abgeschatteten Bereichen keine Histotripsie erfolgen kann. Zudem ist die maximale Eindringtiefe der Ultraschallwellen in das Gewebe begrenzt.
Durch die Vorschaltung des Prüfalgorithmus kann insgesamt eine robustere Planung der Behandlung erreicht werden und die Auswahl der Teilvolumen der Untergruppe kann erleichtert werden, da weniger Teilvolumen berücksichtigt werden müssen.
Der Bilddatensatz kann eine Klassifikation von Bildbereichen des Bilddatensatzes umfassen oder es können Bildbereiche des Bilddatensatzes klassifiziert werden, wobei die Eingriffseigenschaft und/oder die Histotripsieeigenschaft und/oder der Prüfalgorithmus von einer relativen Lage des jeweiligen Teilvolumens zu wenigstens einem jeweiligen Bildbereich mit wenigstens einer vorgegebenen Klassifikation abhängen.
Eine Klassifikation von Bildbereichen ist an sich bekannt und soll daher nicht detailliert erläutert werden. Die Klassifikation kann entweder dem Verfahren vorgelagert sein, sodass z.B. bereits der empfangene Bilddatensatz Klassifikationsinformationen umfasst, oder sie kann beispielsweise durch die das Verfahren implementierende Einrichtung nach Empfang des Bilddatensatzes automatisiert erfolgen.
Die Abhängigkeit des Prüfalgorithmus von einer solchen Klassifikation wurde bereits oben erläutert. Bezüglich der Ermittlung der Histotripsieeigenschaft kann beispielsweise ebenfalls die Nähe zu empfindlicher Anatomie bzw. zur Risikostrukturen, beispielsweise im Rahmen einer Risikobewertung, berücksichtigt werden, um die Histotripsieeigenschaft bzw. eine der Histotripsieeigenschaften zu bestimmen. Zudem kann beispielsweise je nachdem, welches Gewebe in dem Teilvolumen vorliegt, bzw. in Abhängigkeit einer Abschattung eine unterschiedliche Energieeinstrahlung erforderlich sein, sodass die entsprechenden Faktoren sich insbesondere auf die Behandlungszeit auswirken.
Bezüglich der Eingriffseigenschaft können das Risiko bzw. aufgrund der erforderlichen Sorgfalt in entsprechenden Bereichen auch die Behandlungszeit, beispielsweise für einen chirurgisch durchgeführten Schnitt, abhängig von einem verbleibenden Gewebeabstand des Teilvolumens zu einem Tumor bzw. zu einem Gefäß, das nicht durchtrennt werden soll, sein. Bei einer Durchtrennung von Gefäßen können zusätzliche Kosten für eine Vorrichtung zur Gefäßversieglung resultieren. Zudem können je nach Klassifikation des Gewebes im Bereich des Teilvolumens bzw. in benachbarten Bereich beispielsweise unterschiedliche Vorrichtungen im Rahmen des chirurgischen Eingriffs erforderlich sein, die beispielsweise zu den Eingriffskosten beitragen können.
Die Eingriffseigenschaft, insbesondere eine Behandlungszeit und/oder ein Behandlungsrisiko zur Behandlung des Teilvolumens, kann insbesondere auch von der Eingriffsgeometrie abhängen und/oder von der Klassifikation beispielsweise von wenigstens einem zwischen einem Zugang und dem Teilvolumen liegenden Bildbereich. Beispielsweise ist es für den Chirurgen schwieriger und somit auch zeitaufwendiger, einen Schnitt im Bereich hinter einem Tumor durchzuführen, als einen Schnitt vor bzw. neben dem Tumor durchzuführen.
Wenigstens ein Bildbereich kann als Organ und/oder als Tumor und/oder als Gefäß klassifiziert werden oder sein. Wie bereits oben erläutert, sind diese Klassen von Bildbereichen besonders relevant bei der Ermittlung der Eingriffseigenschaft, der Histotripsieeigenschaft bzw. im Rahmen des Prüfalgorithmus. Insbesondere kann die Lage eines derart klassifizierten Bildbereichs bei der Ermittlung der Eingriffseigenschaft und/oder der Histotripsieeigenschaft und/oder in der Prüfbedingung berücksichtigt werden.
Die Eingriffseigenschaft kann von einer relativen Lage des jeweiligen Teilvolumens zur Lage wenigstens eines geplanten chirurgischen Zugangs am Patienten abhängen. Ergänzend oder alternativ können die Histotripsieeigenschaft und/oder der Prüfalgorithmus von einer relativen Lage des jeweiligen Teilvolumens zu einer geplanten Gerätposition der Histotripsieeinrichtung bezüglich dem Patienten abhängen. Die Lage des geplanten Zugangs und/oder die Gerätposition kann durch die Planungsdaten oder anderweitig fest vorgegeben sein. Wie später noch erläutert werden wird, können diese Informationen aber auch erst im Rahmen des Verfahrens ermittelt bzw. aus mehreren Möglichkeiten ausgewählt werden.
In einem einfachen Beispiel kann hierbei beispielsweise die relative Orientierung einer durch das jeweilige Teilvolumen bzw. durch mehrere zusammenhängende Teilvolumen definierten Schnittfläche bezüglich der Richtung des Zugangs bzw. der Form des Ultraschallfokus aufgrund der Gerätposition berücksichtigt werden. Bei chirurgischen Behandlungen sind Schnitte in verschiedenen Orientierungen bezüglich der Zugangsrichtung verschieden zeitaufwendig.
Dies kann auch bei der Histotripsie der Fall sein, wenn der Histotripsie-Fokus, wie es typischerweise der Fall ist, nicht rund, sondern z.B. lang gestreckt bzw. ein Ellipsoid ist. Je nach Orientierung der Schnittfläche bezüglich dieser Fokusform kann ein unterschiedlicher Zeitbedarf resultieren.
Zudem führt die Orientierung des Fokus bezüglich der Schnittfläche dazu, dass in Abhängigkeit dieser Orientierung die Schicht des verflüssigten Gewebes unterschiedliche dick ist, sodass beispielsweise bei einem Schnitt senkrecht zu der Richtung, in die der Fokus lang gestreckt ist, relativ viel Gewebe verflüssigt wird, was in der Regel vermieden werden soll, weshalb diese Kosten bzw. dieser Nachteil als Teil der Histotripsieeigenschaft berücksichtigt werden können.
Besonders bevorzugt kann auch die relative Lage des jeweiligen Teilvolumens bezüglich des Zugangs bzw. der Gerätposition und wenigstens eines Bildbereichs mit einer vorgegebenen Klassifikation berücksichtigt werden. Beispielsweise ist ein chirurgischer Schnitt hinter einem Tumor eher schwierig und somit zeitaufwändig.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch mehrere Lagen von chirurgischen Zugängen bzw. mehrere Gerätpositionen berücksichtigt werden, wobei hierbei beispielsweise die Auswahl der Untergruppe für jede Kombination aus einer Lage des chirurgischen Zugangs und einer Gerätposition wiederholt wird. Erfolgt die Auswahl der Untergruppe beispielsweise durch Minimierung einer Kostenfunktion, also beispielsweise im Rahmen der Minimierung der Eingriffszeit, der Eingriffskosten bzw. des Eingriffsrisikos, insbesondere unter Randbedingungen, so können anschließend die Kosten für jedes Paar aus Lage des Zugangs und Gerätposition verglichen werden und somit das optimale Paar ausgewählt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit auch genutzt werden, um eine optimale Position für wenigstens einen chirurgischen Zugang bzw. eine optimale Gerätposition für die Histotripsieeinrichtung auszuwählen. Mit der Gerätposition kann eine Flächenabdeckung an der Patientenoberfläche durch den mindestens einen Ultraschalltransducer des Histotripsiesystems gemeint sein.
Die Eingriffseigenschaft oder eine jeweilige der Eingriffseigenschaften und/oder die Histotripsieeigenschaft oder eine jeweilige der Histotripsieeigenschaften können eine für die Behandlung des jeweiligen Teilvolumens voraussichtlich erforderliche Behandlungszeit und/oder ein voraussichtliches Behandlungsrisiko und/oder das voraussichtliche Erfordernis einer bestimmten Vorrichtung für die Behandlung des jeweiligen Teilvolumens beschreiben. Als erforderliche Vorrichtungen können insbesondere Vorrichtungen zur Gefäßversiegelung bzw. sicheren Gefäßtrennung berücksichtigt werden, jedoch beispielsweise auch erforderliche Endoskope oder im Rahmen einer beispielsweise laparoskopischen Chirurgie angewandte Werkzeuge, die erforderlich wären, um bestimmte Teilvolumen zu erreichen.
Diverse Faktoren, die ein Behandlungsrisiko bzw. eine Behandlungszeit beeinflussen, wurden bereits oben geschildert. Zur Ermittlung der Behandlungszeit für die Behandlung des jeweiligen Teilvolumens unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung können insbesondere Steuerdaten für die Histotripsieeinrichtung generiert werden, um das jeweilige Teilvolumen bzw. eine Gruppe zusammenhängender Teilvolumen zu behandeln bzw. zu verflüssigen.
Wie oben erläutert, ist es an sich bereits bekannt, auf Basis eines zu behandelnden Volumens solche Steuerdaten für eine Histotripsieeinrichtung zu generieren. Aus den Steuerdaten kann unmittelbar bzw. in Kenntnis der Spezifikation der Histotripsieeinrichtung auch die Behandlungszeit ermittelt werden. Hierbei kann insbesondere berücksichtigt werden, dass die Steuerdaten und somit die Behandlungszeit, wie oben erläutert, von der Fokusform des Histotripsie-Fokus abhängen. Liegt beispielsweise die lange Achse des Histotripsie-Fokus im Wesentlichen parallel zu einer durch das Teilvolumen bzw. die Gruppe der Teilvolumen definierten Schnittebene, können benachbarte Linien des Abrastermusters für den Fokus weiter voneinander beabstandet sein, womit die erforderliche Behandlungszeit reduziert wird.
Eine Behandlungszeit für eine Behandlung ohne Verwendung der Histotripsieeinrichtung kann auf Basis von Erfahrungswerten bzw. Statistiken ermittelt werden. Beispielsweise können potentiell zu behandelnde Teilvolumen in verschiedene Gruppen oder Klassen eingeteilt werden, insbesondere in Abhängigkeit ihrer Lage zu auf bestimmte Weise klassifizierten Bild- bzw. Gewebebereichen, wie Tumoren, Gefäßen und/oder Organen, und/oder zu einem chirurgischen Zugang, und es können für eine entsprechende Klasse von Teilvolumen bzw. für Gruppen entsprechender Teilvolumen mittlere Behandlungszeiten durch statistische Auswertung einer Vielzahl von chirurgischen Eingriffen bestimmt werden. Hieraus resultiert beispielsweise eine Look-up-Tabelle, die Teilvolumen mit bestimmten Eigenschaften einer bestimmten Behandlungszeit zuordnet. Um die Behandlungszeit genauer abzuschätzen, kann auch ein analytischer Zusammenhang zwischen Eigenschaften des jeweiligen Teilvolumens, insbesondere seiner Lage, und der Behandlungszeit ermittelt werden, beispielsweise durch eine Regressionsanalyse auf Basis der oben erläuterten statistischen Daten oder auch durch Maschinenlernen.
Finanzielle Kosten für die Behandlung eines jeweiligen Teilvolumens können, abgesehen von der Berücksichtigung erforderlicher Vorrichtungen, beispielsweise proportional zum Zeitaufwand sein, wobei jedoch unterschiedene Proportionalitätsfaktoren für einen chirurgischen Eingriff und für eine Histotripsie angesetzt werden können.
Ähnlich wie Behandlungszeiten auf Basis einer statistischen Auswertung bestimmt werden können, ist dies auch für Behandlungsrisiken möglich. Beispielsweise können für eine Vielzahl von chirurgischen Behandlungen durch ein Panel von medizinischen Fachleuten Behandlungsrisiken für eine Behandlung verschiedener Teilvolumen des Behandlungsvolumens abgeschätzt werden und dann, wie oben für die Behandlungszeiten erläutert, bestimmten Klassen von Teilvolumen bestimmte Behandlungsrisiken zugeordnet werden bzw. durch Regression bzw. Maschinenlernen ein geeigneter Algorithmus zur Bestimmung des Behandlungsrisikos bereitgestellt werden.
Alternativ oder ergänzend können in Datensätzen aus vorherigen Behandlungen Orte von aufgetretenen Komplikationen entlang des chirurgisch oder per Histotripsie ausgeführten Behandlungsplans annotiert sein. Durch Auswertung der Eigenschaften von Orten, an denen derartige Komplikationen auftreten, kann ein Bewertungsalgorithmus zur Bestimmung des Behandlungsrisikos erstellt werden. Bei diesem Algorithmus kann es sich um eine trainierte Funktion handeln.
Die Auswahl der Untergruppe der Teilvolumen kann zusätzlich in Abhängigkeit einer durch die geplante Behandlung voraussichtlich entfernten Gewebemenge und/oder einer nach der geplanten Behandlung voraussichtlich verbleibenden Gewebemenge erfolgen. Insbesondere kann die voraussichtlich entfernte Gewebemenge minimiert bzw. die voraussichtlich verbleibende Gewebemenge maximiert werden. Hierdurch wird ein besonders schonender Eingriff erreicht.
Ergänzend oder alternativ kann die Auswahl der Untergruppe durch ein Optimierungsverfahren erfolgen, dessen zu minimierende oder zu maximierende Größe zusätzlich davon abhängt, ob ein unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung zu behandelndes Teilvolumen an wenigstens ein weiteres unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung zu behandelndes Teilvolumen angrenzt und/oder von einer Fläche oder einem Volumen von zusammenhängenden, unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung zu behandelnden Teilvolumen abhängt. Hierdurch kann berücksichtigt werden, dass es vorteilhaft sein kann, Histotripsie über relativ große Flächen bzw. Volumen einzusetzen.
Bei der Auswahl der Untergruppe der Teilvolumen für eine Behandlung unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung kann zusätzlich wenigstens ein Teilvolumen der Untergruppe ausgewählt werden, für das eine zweistufige Behandlung geplant wird, bei der zunächst eine abschnittsweise Behandlung durch Histotripsie zur Perforation des Gewebes und anschließend ein Schnitt entlang der Perforation durch einen Chirurgen geplant wird.
Eine Perforation des Gewebes durch eine vorangehende Histotripsie kann den nachfolgenden Schnitt, also den chirurgischen Eingriff, erheblich beschleunigen, da ein Chirurg einerseits die Perforation zur Orientierung nutzen kann und andererseits ein vorperforiertes Gewebe zügiger durchtrennt werden kann. Bei der Perforation kann es sich auch lediglich um eine visuelle Markierung des Gewebes handeln, um dem Chirurgen eine vereinfachte Orientierung zu ermöglichen. Eine solche Perforation kann insbesondere schneller durch Histotripsie in das Gewebe eingeschrieben werden als eine vollständige Liquifizierung des Teilvolumens mittels Histotripsie. Gegenüber einer reinen Behandlung durch Histotripsie kann der Vorteil resultieren, dass aufgrund der endgültigen Trennung des Gewebes durch den Chirurgen beispielsweise im bzw. angrenzend zum Teilvolumen befindliche Gefäße unmittelbar durch den Chirurgen verschlossen werden können.
Das beschriebene Vorgehen ist somit beispielsweise dann vorteilhaft, wenn bei einer vollständigen Gewebetrennung durch Histotripsie beispielsweise die Gefahr resultieren würde, dass eine von verflüssigtem Gewebe umgebende Ader vor dem chirurgischen Eingriff reißt. Die zweistufige Behandlung kann somit insbesondere dann genutzt werden, wenn als Histotripsieeigenschaft für eine reine Histotripsie in dem Teilvolumen ein relativ hohes Risiko ermittelt wird, eine zweistufige Behandlung dieses Risikos jedoch deutlich mindert und zugleich die Behandlungszeit gegenüber einer rein chirurgischen Behandlung deutlich reduziert.
Durch die zweistufige Behandlung können für die Auswahl der Behandlung eines jeweiligen Teilvolumens beispielsweise jeweils drei Behandlungsmöglichkeiten, nämlich eine rein chirurgische Behandlung, eine reine Histotripsiebehandlung und die zweistufige Behandlung, zur Auswahl bereitstehen, wobei die Auswahl beispielsweise durch ein Optimierungsverfahren erfolgen kann.
Der Bilddatensatz kann die oder eine Klassifikation von Bildbereichen des Bilddatensatzes umfassen oder der Bildbereich des Bilddatensatzes kann klassifiziert werden, wobei das optimierte Behandlungsvolumen derart ermittelt wird, dass der minimale Abstand des optimierten Behandlungsvolumens zu dem oder ein Bildbereich mit einer vorgegebenen Klassifikation kleiner ist als der minimale Abstand des geplanten Behandlungsvolumens zu diesem Bildbereich und insbesondere einem vorgegebenen Wert entspricht.
Hierdurch kann ausgenutzt werden, dass bei einem geplanten Behandlungsvolumen für eine chirurgische Behandlung ohne Verwendung einer Histotripsieeinrichtung relativ große Mindestabstände zu Organen, einem Tumor oder anderem Gewebe, das im Rahmen der Behandlung nicht verletzt werden soll, einzuhalten sind. Im Rahmen einer Histotripsie sind die maximalen zu erwartenden Abweichungen typischerweise wohlbekannt, so dass üblicherweise kleinere Sicherheitsintervalle genutzt werden können. Beispielsweise kann es möglich sein, den Abstand des Behandlungsvolumens zu einem Tumor auf die Summe des notwendigen onkologischen Abstandes und einer erwarteten maximalen Ungenauigkeit der Histotripsieeinrichtung zu reduzieren.
Der Bilddatensatz kann die oder eine Klassifikation von Bildbereichen des Bilddatensatzes umfassen oder der Bildbereich des Bilddatensatzes kann klassifiziert werden, wobei eine dem oder einem Bildbereich mit vorgegebener Klassifikation zugewandte, zusammenhängende Grenzfläche des geplanten Behandlungsvolumens diesen Bildbereich zumindest teilweise umgreift, wobei zur Bereitstellung des optimierten Behandlungsvolumens Voxel zumindest eine Teilfläche dieser Grenzfläche zu diesem Bildbereich hin verschoben werden, um eine Grenzfläche des optimierten Behandlungsvolumens zu definieren. Insbesondere kann die Grenzfläche somit um den Bildbereich mit vorgegebener Klassifikation, beispielsweise um einen Tumor, zusammengezogen werden, wodurch insbesondere wie oben erläutert der Mindestabstand bzw. auch andere Abstände reduziert werden können. Hierdurch kann beispielsweise bei der Entfernung eines Tumors die verbleibende Gewebemenge maximiert werden.
Insbesondere können hierbei nur Voxel verschoben werden, die Teil eines Behandlungsvolumens sind, das durch die Histotripsieeinrichtung behandelt werden soll. Somit können die verschobenen Voxel insbesondere Teil der Untergruppe der Teilvolumen sein. Die verbleibenden Teilvolumen können anschließend insbesondere verschoben oder verformt werden, um beispielsweise eine zusammenhängende Schnittfläche, insbesondere mit nicht allzu kleinem minimalem Krümmungsradius, zu erzeugen.
Wie oben erläutert, sollen insbesondere nur jene Teilvolumen näher an den Bildbereich mit vorgegebener Klassifizierung herangeführt werden, für die eine Behandlung unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung erfolgen soll. Dies kann somit eine zusätzliche Randbedingung der Auswahl der Untergruppe der Teilvolumen für eine Behandlung unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung sein. Um zu erreichen, dass im Rahmen der Optimierung insgesamt eine möglichst optimale Behandlung des Patienten geplant wird, ist es auch möglich, die Auswahl der Teilvolumen der Untergruppe durch Optimierung einer Kostenfunktion sowohl für das ursprünglich geplante Behandlungsvolumen als auch für wenigstens ein optimiertes Behandlungsvolumen zu ermitteln, wonach das Behandlungsvolumen, für das die minimale Kostenfunktion resultiert, gewählt werden kann.
Der Bilddatensatz kann die oder eine Klassifikation von Bildbereichen des Bilddatensatzes umfassen oder Bildbereiche des Bilddatensatzes können klassifiziert werden, wobei das optimierte Behandlungsvolumen derart ermittelt wird, dass ein als Gefäß klassifizierter Bildbereich, der durch das geplante Behandlungsvolumen geschnitten wird, in einem Abschnitt des Gefäßes innerhalb des optimierten Behandlungsvolumens und in wenigstens einem an den Abschnitt angrenzenden weiteren Abschnitt des Gefäßes außerhalb des optimierten Behandlungsvolumens liegt, wobei der weitere Abschnitt des Gefäßes von dem optimierten Behandlungsvolumen vollständig umgriffen wird.
Durch eine derartige Bereitstellung des optimierten Behandlungsvolumens wird zumindest einseitig des Schnittes durch das Gefäß, der, wie oben erläutert, durch den Chirurgen erfolgen sollte, das Gefäß bereits freigelegt. Aufgrund der Nähe zum Gefäß und der Freilegung eines großen zusammenhängenden Volumens kann hierbei die oben beschriebene automatische Auswahl der Untergruppe ohne weitere Maßnahmen dazu führen, dass dieses Freilegen durch die Histotripsieeinrichtung erfolgt, wenn ein geeignetes optimiertes Behandlungsvolumen vorgegeben wird.
Es ist möglich, dass ein oder mehrere Teilvolumen des geplanten Behandlungsvolumens identifiziert wird oder werden, das dazu dient oder die dazu dienen, einen Zugang für ein chirurgisches Instrument zu einem weiteren Teilvolumen des Behandlungsvolumens zu ermöglichen, wobei das identifizierte Teilvolumen oder wenigstens eines der identifizierten Teilvolumen bei der Ermittlung des optimierten Behandlungsvolumens verworfen wird.
Ein solches Verwerfen kann insbesondere genau dann erfolgen, wenn eine Optimierungsbedingung erfüllt wird. Diese kann insbesondere dann erfüllt sein, wenn das weitere Teilvolumen bzw. ein Teilvolumen, in das das weitere Teilvolumen im Rahmen der Optimierung des Behandlungsvolumens überführt wird, durch die Histotripsieeinrichtung behandelbar ist bzw. Teil der Untergruppe der durch die Histotripsieeinrichtung zu behandelnden Teilvolumen ist.
Insbesondere kann im Rahmen der Optimierung einerseits eine Alternative berücksichtigt werden, bei der das weitere Teilvolumen bzw. das Teilvolumen, in das dieses überführt wird, rein chirurgisch behandelt wird, wobei das identifizierte Teilvolumen beibehalten wird, und eine Alternative, bei der das weitere Teilvolumen bzw. jenes Teilvolumen, in das dieses überführt wird, durch Histotripsie behandelt wird und das identifizierte Teilvolumen verworfen wird. Es kann anschließend jene Alternative gewählt werden, die zur optimalen Kostenfunktion führt.
Das beschriebene Vorgehen ist vorteilhaft, da beispielsweise im Rahmen einer laparoskopischen Chirurgie die Behandlung typischerweise so geplant wird, dass der Ort und die Orientierung einer Schnittfläche und des entlang dieser verlaufenden Behandlungsvolumens für eine laparoskopische Kamera gut sichtbar und für laparoskopische Instrumente gut erreichbar sind. Bei der Histotripsie entfallen diese Beschränkungen weitgehend, so dass beispielsweise für eine Entfernung eines Tumors oder einen Eingriff an einer anderen Struktur nur ein relativ schmaler Zugang geschaffen werden muss. Daher kann mit dem beschriebenen Vorgehen ein Verwerfen bestimmter nicht mehr erforderlicher Teilvolumen des geplanten Behandlungsvolumens erfolgen und somit das Behandlungsvolumen und somit die Menge des entfernten Gewebes reduziert werden.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die Erfindung eine Planungsvorrichtung zur Planung einer Behandlung eines Patienten unter Verwendung einer Histotripsieeinrichtung, wobei die Planungsvorrichtung Mittel umfasst, die dazu geeignet sind, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Die Planungsvorrichtung kann eine separate Einrichtung, beispielsweise ein entsprechend programmierter Arbeitsplatzrechner, Server oder eine Cloudlösung sein, die wenigstens eine Hardwareschnittstelle, beispielsweise eine Netzwerkverbindung, aufweist, über die einerseits der Bilddatensatz und die Planungsdaten als Eingangsdaten bereitgestellt werden können und andererseits Ergebnisdaten, die die Untergruppe der Teilvolumen betreffen oder in Abhängigkeit dieser Untergruppe ermittelt werden, bereitgestellt werden. Diese Ergebnisdaten können beispielsweise Planungsdaten für die chirurgische Behandlung und/oder Steuerdaten für die Histotripsieeinrichtung sein oder umfassen.
Es ist jedoch auch möglich, dass die Planungsvorrichtung Teil eines integrierten Planungssystems ist, an dem auch die Planungsdaten, beispielsweise manuell durch einen Chirurgen, vorgegeben werden, oder sie kann in ein Bildgebungssystem, das den Bilddatensatz bereitstellt, oder in die Histotripsieeinrichtung integriert sein. In diesem Fall können zur Bereitstellung von zumindest Teilen der Eingangsdaten bzw. zur Ausgabe von zumindest Teilen der Ergebnisdaten auch Softwareschnittstellen genutzt werden, um diese Daten z. B. mit anderen Programmen, die durch die gleiche Einrichtung ausgeführt werden, auszutauschen.
Das Mittel kann eine zu dem genannten Zweck programmierte Datenverarbeitungseinrichtung, beispielsweise ein üblicher Arbeitsplatzrechner, Server oder auch ein Embedded-Device, bzw. eine Komponente einer solchen Datenverarbeitungseinrichtung, z.B. ein Prozessor mit zugeordnetem Speicher, sein.
Die Erfindung betrifft zudem ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass eine Datenverarbeitungseinrichtung das erfindungsgemäße Verfahren ausführt.
Zudem betrifft die Erfindung einen computerlesbaren Datenträger, auf dem ein erfindungsgemäßes Computerprogramm gespeichert ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen sowie den zugehörigen Zeichnungen. Hierbei zeigen schematisch:

1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Planungsvorrichtung sowie eine schematische Darstellung einer Detailansicht des zu behandelnden Patienten mit daran angeordneter Histotripsieeinrichtung zur Erläuterung der geplanten Behandlung, und
2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und der dem Verfahren nachgelagerten Behandlung des Patienten.

1 zeigt schematisch eine geschnittene Detailansicht eines Patienten 18 im Bereich der Bauchdecke 20 bzw. ein Schnittbild eines Behandlungsplans. Unter der Bauchdecke 20 befindet sich ein Tumor 21, der durch eine Behandlung des Patienten 18 entfernt werden soll, wobei eine Verletzung des Tumorgewebes vermieden werden soll. Wird 1 als Behandlungsplan gelesen, sind die eingezeichneten Bereiche des Tumors 21, der Bauchdecke 20 und des Gefäßes 22 als geometrische Segmentierung des Bilddatensatzes aufzufassen.
Die Behandlung des Patienten 18 soll unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung 19 erfolgen, wodurch, wie im Folgenden erläutert werden wird, die Behandlungszeit verkürzt und zugleich die Menge des beschädigten gesunden Gewebes minimiert werden kann.
Ein computerimplementiertes Verfahren zur Planung dieser Behandlung des Patienten 18 wird im Folgenden mit zusätzlichem Bezug auf 2 erläutert. Hierbei wird dieses Verfahren, das im Beispiel die Schritte S4-S10 umfasst, durch eine Planungsvorrichtung 30 implementiert, die Mittel 31, 32 umfasst, um das Verfahren auszuführen. Das Mittel 31 ist ein Prozessor, beispielsweise eine CPU oder ein Microcontroller, und das Mittel 32 eine Speichereinrichtung, die ein Computerprogramm 33 umfasst, dessen Befehle die Durchführung des Verfahrens durch die Datenverarbeitungseinrichtung 35 bewirken. Die durch das Computerprogramm 33 programmierte Datenverarbeitungseinrichtung 35 entspricht somit der Planungsvorrichtung 30.
Die vorbereitenden Schritte S1-S3 stellen Eingangsdaten für das folgende Verfahren bereit und können unabhängig von den gezeigten Komponenten implementiert sein. Optional können jedoch beispielsweise die Schritte S2 und/oder S3 ebenfalls durch die Datenverarbeitungseinrichtung 35 implementiert sein.
Die vorbereitenden Schritte S1-S3 sind durch die gestrichelte Linie 6 von den Verfahrensschritten abgetrennt, wobei einzelne oder alle dieser Schritte jedoch in das Verfahren integriert werden könnten.
Wie durch die gestrichelte Linie 15 dargestellt ist, endet das Verfahren zur Planung der Behandlung mit Schritt S10. Die beiden nachfolgenden Schritte S11 und S12 betreffen die Durchführung der Behandlung und wurden nur zum besseren Verständnis des Ergebnisses des Planungsverfahrens in die Darstellung aufgenommen.
Im vorbereitenden Schritt S1 kann zunächst ein dreidimensionaler Bilddatensatz 1 ermittelt werden, der den zu behandelnden Bereich des Patienten 18 betrifft. Die Erfassung kann beispielsweise durch einen Computertomographen, einen Magnetresonanztomographen oder weitere, in der Beschreibungseinleitung bereits genannte Erfassungseinrichtungen erfolgen.
In Schritt S2 werden Planungsdaten 2 erstellt, die ein geplantes Behandlungsvolumen 3, insbesondere wenigstens eine geplante Schnittfläche, vorgeben. Bei der Planung des Behandlungsvolumens 3 kann insbesondere zunächst davon ausgegangen werden, dass eine chirurgische Behandlung ohne Verwendung der Histotripsieeinrichtung 19 erfolgt.
Die Planungsdaten 2 können generiert werden, indem beispielsweise ein Chirurg auf Basis des dreidimensionalen Bilddatensatzes 1 die zu behandelnden Bereiche, also insbesondere Schnittflächen, vorgibt. Wie bereits im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert wurde, ist es alternativ auch möglich, die Planungsdaten durch einen Algorithmus auf Basis des Bilddatensatzes zu generieren.
Somit ist das Behandlungsvolumen 3 insbesondere zu dem dreidimensionalen Bilddatensatz 1 registriert. Die Vorgabe der Planungsdaten 2 kann beispielsweise ebenfalls an der an der Datenverarbeitungseinrichtung 35 erfolgen, wenn es sich hierbei beispielsweise um einen Arbeitsplatzrechner des Chirurgen handelt. Alternativ können die Planungsdaten jedoch auf beliebige andere Weise, insbesondere auf einem beliebigen anderen Rechner, erzeugt werden.
Ein schematisches Beispiel für ein durch die Planungsdaten 2 beschriebenes Behandlungsvolumen 3 ist in 1 dargestellt. Im Beispiel umfasst dieses zwei chirurgische Zugänge 27, 28, durch die beispielsweise ein jeweiliger Trokar im Rahmen einer Laparoskopie eingeführt werden kann, und eine vereinfacht V-förmig dargestellte Schnittlinie, durch die der Tumor 21 vom verbleibenden Gewebe abgetrennt wird.
Um eine nachfolgende Auswertung des Bilddatensatzes zu vereinfachen, ist es zweckmäßig, in Schritt S3 eine jeweilige Klassifikation 4 für verschiedene Bildbereiche 5 des Bilddatensatzes 1 zu ermitteln. Diverse Ansätze zur automatisierten Bestimmung entsprechender Klassifikationen sind wohlbekannt und sollen daher nicht detailliert erläutert werden. Prinzipiell wäre es auch möglich, diese vorgelagerte Klassifikation der Bildbereiche 5 manuell oder zumindest mit Unterstützung eines medizinischen Fachmanns durchzuführen.
In Schritt S4 werden der Bilddatensatz 1 einschließlich der Klassifikationen 4 der Bildbereiche 5 und die Planungsdaten 2 von der Planungsvorrichtung 30 bzw. dem Computerprogramm 33 oder einem Programmteil hiervon, der die folgenden Verfahrensschritte implementiert, empfangen. Dieses Empfangen kann über eine Softwareschnittstelle oder durch ein Auslesen von einem Datenträger oder durch Empfang von einer externen Einrichtung, beispielsweise über eine Netzwerkschnittstelle, erfolgen.
Der Großteil des Planungsverfahrens, nämlich die Schritte S5 bis S10, dienen dazu, für verschiedene Teilvolumen 8, 23-25 des Behandlungsvolumens 3, 7 zu ermitteln, ob diese zweckmäßig unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung 19, rein durch einen chirurgischen Eingriff oder optional auch durch eine Kombination beider Ansätze behandelt werden sollen. Prinzipiell können diese Schritte unmittelbar auf das geplante Behandlungsvolumen 3 angewandt werden. Da die Nutzung der Histotripsieeinrichtung 19 jedoch, wie im allgemeinen Teil detailliert erläutert, erlaubt, das Behandlungsvolumen näher an kritische Bereiche heranzulegen und zudem beispielsweise auch in chirurgisch schwer zugänglichen Bereichen oder Orientierungen der Schnittfläche einsetzbar ist, ist es in der Regel zweckmäßig, zunächst in Abhängigkeit der Bilddaten 1 und insbesondere der Klassifikationen 4 der Bildbereiche 5 in Schritt S5 ein optimiertes Behandlungsvolumen 7 zu ermitteln.
Am Beispiel des in 1 gezeigten optimierten Behandlungsvolumens 7 sollen mehrere Ansätze zur Optimierung diskutiert werden. Der erste Optimierungsansatz basiert hierbei darauf, dass im Rahmen der Histotripsie typischerweise eine höhere Genauigkeit erreicht wird, als beispielsweise bei einem laparoskopischen Eingriff. Hierdurch ist es möglich, das optimierte Behandlungsvolumen 7 unter Einhaltung von onkologisch erforderlichen Mindestabständen näher an den Tumor 21 bzw. einen als Tumor 21 klassifizierten Bildbereich 5 heranzuführen.
Zugleich kann durch die Histotripsie auch ein Schneiden bzw. Verflüssigen von Gewebe in Bereichen erfolgen, die chirurgisch nur sehr schwer zugänglich sind, beispielsweise in Bereichen, die auf der bauchdeckenabgewandten Seite des Tumors 21 liegen.
Diese beiden Faktoren ermöglichen es, die dem Tumor 21 zugewandte Grenzfläche 36 des geplanten Behandlungsvolumens 3 zur Bereitstellung des optimierten Behandlungsvolumens 7 bis auf einen Mindestabstand 37 zum Tumor 21 zusammenzuziehen. Technisch kann dies dadurch realisiert werden, dass Voxel zumindest einer Teilfläche dieser Grenzfläche 36 zu dem Tumor 21 bzw. dem entsprechend klassifizierten Bildbereich 5 hin verschoben werden.
Wie in 1 dargestellt ist, schneidet das geplante Behandlungsvolumen 36 zudem ein Gefäß 22 bzw. einen entsprechend klassifizierten Bildbereich 5. Bei Gefäßen eines gewissen Durchmessers ist es typischerweise erforderlich, dass diese im Rahmen der Durchtrennung durch eine Vorrichtung zur Gefäßversiegelung verschlossen werden, weshalb die Trennung des Gefäßes 22 typischerweise durch den Chirurgen erfolgen soll. Bei dem Gefäß kann es sich beispielsweise um eine Arterie, eine Vene, einen Gallengang oder eine Flüssigkeitsansammlung handeln.
Für eine zügige Durchtrennung und Versiegelung des Gefäßes ist es zweckmäßig, wenn ein zu versiegelndes Ende des Gefäßes 22 freigelegt ist, was jedoch bei einer chirurgischen Behandlung relativ zeitaufwändig ist, da eine Verletzung der Gefäßwand vermieden werden muss. Es ist daher zweckmäßig, wenn im gezeigten Fall ein Abschnitt 38 des Gefäßes 22 im optimierten Behandlungsvolumen 7 liegt, um die Durchtrennung des Gefäßes sicherzustellen, und zugleich ein angrenzender Abschnitt des Gefäßes, in 1 links des Abschnitts 38, zwar außerhalb des optimierten Behandlungsvolumens 7 liegt, jedoch vollständig von diesem umgriffen wird. Aufgrund der großen Nähe des den weiteren Abschnitt umgreifenden Teilvolumens 8 des optimierten Behandlungsvolumens 7 zu dem Gefäß 22 wird dieses Teilvolumen 8 typischerweise im Rahmen der Optimierung zur Behandlung unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung 19 ausgewählt, womit mit hoher Genauigkeit und Zeiteffizienz der weitere Abschnitt des Gefäßes 22 freigelegt werden kann, um eine schnelle und einfache Versiegelung des Gefäßes 22 im Rahmen des chirurgischen Eingriffs zu erreichen.
Zur Entfernung des Tumors 21 ist prinzipiell nur ein chirurgischer Zugang 27, 28 durch die Bauchdecke 20 erforderlich. Das geplante Behandlungsvolumen 3 umfasst jedoch zwei Teilvolumen 25, 26, die dazu dienen, zwei Zugänge 27, 28 bereitzustellen, um ein Hinterschneiden des Tumors 21 zu ermöglichen. Zumindest eines der Teilvolumen 25, 26 dient somit ausschließlich dazu, einen Zugang für ein chirurgisches Instrument zu einem weiteren Teilvolumen, nämlich dem V-förmigen Teilvolumen 39 des geplanten Behandlungsvolumens 3 zu ermöglichen. Da das Teilvolumen 8 des optimierten Behandlungsvolumens 7 jedoch, wie später noch erläutert wird, vorzugsweise durch die Histotripsieeinrichtung 19 behandelt wird, ist das Teilvolumen 26 des geplanten Behandlungsvolumens nicht mehr erforderlich und kann im Rahmen der Bereitstellung des optimierten Behandlungsvolumens 7 verworfen werden.
In Schritt S6 wird das optimierte Behandlungsvolumen 7 in mehrere Teilvolumen 8, 23, 24, 25 unterteilt. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind nur die vier genannten Teilvolumen explizit bezeichnet, wobei bei einer realen Umsetzung des erläuterten Verfahrens typischerweise das Teilvolumen 8, das abgesehen von den relativ kleinen Teilvolumen 23, 24, 25 das gesamte optimierte Behandlungsvolumen 7 umfasst, in mehrere separate Teilvolumen unterteilt würde, die separat beurteilt würden.
Insbesondere dann, wenn das optimierte Behandlungsvolumen 7 in sehr viele Teilvolumen 8, 23 bis 25 aufgeteilt wird, beispielsweise in einzelne Voxel, ist es zur Vereinfachung der folgenden Schritte zweckmäßig, zunächst in Schritt S7 eine Prüfbedingung 9 auszuwerten, durch die in Abhängigkeit des Bilddatensatzes 1 ermittelt wird, ob das jeweilige Teilvolumen 8, 23 bis 25 voraussichtlich für eine Behandlung durch die Histotripsieeinrichtung 19 geeignet ist oder nicht. Details zu möglichen Prüfalgorithmen 9 wurden bereits im allgemeinen Teil diskutiert.
Für das gezeigte Beispiel ist primär relevant, dass der Prüfalgorithmus 9 prüft, ob Risikostrukturen in dem jeweiligen Teilvolumen 8, 23 bis 25 liegen. Dies ist im Teilvolumen 24 der Fall, da sich dort der Abschnitt 38 des Gefäßes 22 befindet, der bei einer Durchtrennung durch Histotripsie zu einer unkontrollierten Blutung führen würde. Daher kann unmittelbar festgelegt werden, dass für das Teilvolumen 24 eine Behandlung durch einen chirurgischen Eingriff ohne Verwendung der Histotripsieeinrichtung 19 erfolgen soll.
Für die verbleibenden Teilvolumen 8, 23, 25 wird einerseits in Schritt S8 durch einen Eingriffsprädiktionsalgorithmus 10 eine Eingriffseigenschaft 11 einer chirurgischen Behandlung des jeweiligen Teilvolumens 8, 23, 25 in Abhängigkeit des Bilddatensatzes 1 ermittelt. Andererseits wird, ebenfalls in Abhängigkeit des Bilddatensatzes 1, in Schritt S9 durch einen Histotripsieprädiktionsalgorithmus 12 eine jeweilige Histotripsieeigenschaft 13 für eine Behandlung des jeweiligen Teilvolumens 8, 23, 25 unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung 19 prädiziert. Möglichkeiten zur Bereitstellung eines geeigneten Eingriffsprädiktionsalgorithmus 10 und Histotripsieprädiktionsalgorithmus 12 wurden bereits im allgemeinen Teil detailliert diskutiert und sollen hier nicht wiederholt werden.
Vorzugsweise beschreiben die Eingriffseigenschaft 11 und die Histotripsieeigenschaft 13 des jeweiligen Teilvolumens 8, 23 bis 25 jeweils eine erforderliche Behandlungszeit und ein Behandlungsrisiko für die jeweilige Behandlungsvariante. Zusätzlich kann beispielsweise das Erfordernis bestimmter Vorrichtungen berücksichtigt werden, beispielsweise um diese als Teil von finanziellen Kosten, die typischerweise ansonsten proportional zur Behandlungszeit sind, ermittelt werden.
In Schritt S10 kann auf Basis der Eingriffseigenschaften 11 und der Histotripsieeigenschaften 13 der Teilvolumen 8, 23 bis 25 ermittelt werden, für welche Untergruppe 14 der Teilvolumen 8 eine Behandlung unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung 19 erfolgen soll. Für die verbleibenden Teilvolumen soll typischerweise ein chirurgischer Eingriff ohne Verwendung des Histotripsieeinrichtung erfolgen.
Die Auswahl kann insbesondere durch ein Optimierungsverfahren erfolgen, wobei beispielsweise für verschiedene Kombinationen von Behandlungsverfahren für die verschiedenen Teilvolumen 8, 23 bis 25 jeweils eine Kostenfunktion ermittelt wird, die beispielsweise eine gewichtete Summe der resultierenden Behandlungszeiten und -risiken sein kann. Die Optimierung kann hierbei unter Randbedingungen erfolgen, beispielsweise unter der Randbedingung, dass ein hinreichend kleines Risiko resultiert bzw. dass eine Behandlungszeit für die Histotripsie und/oder den chirurgischen Eingriff einen Grenzwert nicht überschreitet oder Ähnliches.
Im gezeigten Beispiel erstreckt sich das Teilvolumen 8 zumindest abschnittsweise auf der von dem Zugang 27 abgewandten Seite des Tumors 21 und ist zudem in relativ geringem Abstand zu diesem angeordnet, so dass bei einer chirurgischen Behandlung des Teilvolumens 8 ohne Verwendung der Histotripsieeinrichtung 19 ein sehr anspruchsvoller und somit zeitaufwändiger und riskanter Eingriff erfolgen würde. Da, zumindest wenn von einem nicht allzu lang gestreckten Fokus der Histotripsieeinrichtung 19 ausgegangen wird, voraussichtlich eine erheblich geringere Behandlungszeit und ein erheblich geringeres Behandlungsrisiko bei Nutzung der Histotripsieeinrichtung 19 resultieren, wird für das Teilvolumen 8, das wie erläutert in realen Anwendungsfällen typischerweise aus einer Vielzahl von kleineren Teilvolumen zusammengesetzt sein wird, eine Behandlung unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung gewählt und das Teilvolumen 8 der Untergruppe 14 zugeordnet.
Aufgrund der Lage des Teilvolumen 25 bezüglich der Gerätposition 29 der Histotripsieeinrichtung 19 ist dieses ohne eine Verlagerung der Histotripsieeinrichtung 19 nicht robust durch Histotripsie behandelbar. Hierdurch würde für eine Behandlung des Teilvolumens 25 durch die Histotripsieeinrichtung 19 ein hoher Zeitbedarf resultieren, da eine Neupositionierung der Histotripsieeinrichtung 19 erforderlich wäre. Zugleich ist das Teilvolumen 25 weit vom Tumor 21 beabstandet und mit geringem Risiko und Zeitaufwand unmittelbar durch einen Chirurgen behandelbar. Das Teilvolumen wird somit in Schritt S10 nicht der Untergruppe 14 zugeordnet, da die Behandlung vorzugsweise chirurgisch ohne Nutzung der Histotripsieeinrichtung 19 erfolgt.
Das Teilvolumen 23 würde bei einer insolierten Betrachtung der einzelnen Teilvolumen 8, 23 bis 25 voraussichtlich der Untergruppe 14 der Teilvolumen 8 für eine Behandlung unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung 19 zugeschlagen, da dieses Teilvolumen 23 relativ nah am Tumor 21 an dem Gefäß 22 liegt. Die Zugänglichkeit über den Zugang 27 ist jedoch zumindest nach Trennung des Gefäßes 22 gegeben. Da zudem bei vollständiger Verflüssigung der Teilvolumen 8 und 23 durch die Histotripsieeinrichtung 19 der Tumor 21 ausschließlich über das Gefäß 22 mit dem weiteren Gewebe verbunden wäre, würde das Risiko resultieren, dass das Gefäß 22 beispielsweise bei einer Umlagerung des Patienten zwischen der Histotripsie und dem chirurgischen Eingriff reißt.
Dies kann beispielsweise dadurch im Rahmen der Optimierung berücksichtigt werden, dass in der zu optimierenden Kostenfunktion ein zusätzlicher Term enthalten ist, der mit sinkender Verbindungsfläche des Tumors 21 nach der Histotripsie unter einen Grenzwert steil ansteigt oder Ähnliches. Dies würde im Rahmen der Optimierung dazu führen, dass entweder nur das Teilvolumen 8 oder nur das Teilvolumen 23 in die Untergruppe 14 aufgenommen werden, wobei aufgrund der Lage bezüglich des Zugangs 27 und der relativen Abmessungen und damit des relativen Zeitaufwandes zur chirurgischen Behandlung im Rahmen der Optimierung das Teilvolumen 8 Teil der Untergruppe 14 würde und das Teilvolumen 23 nicht.
Das oben Gesagte gilt jedoch nur für den Fall, dass im Rahmen der Optimierung für die jeweiligen Teilvolumen 8, 23 bis 27 nur die Alternativen einer vollständigen Verflüssigung durch Histotripsie und einer chirurgischen Behandlung ohne Histotripsie zulässig sind. Wird hingegen die bereits im allgemeinen Teil erläuterte zweistufige Behandlung als dritte Alternative zugelassen, bei der das Teilvolumen zunächst abschnittsweise durch Histotripsie behandelt wird, um das Gewebe zu perforieren und die endgültige Trennung durch einen Schnitt entlang der Perforation durch den Chirurgen erfolgt, würde im Beispiel die zweistufige Behandlung für das Teilvolumen 23 gewählt.
Hierbei wäre der Tumor 21 nach abgeschlossener Histotripsie zunächst durch das perforierte Gewebe im Teilvolumen 23 weiterhin am weiteren Gewebe gesichert. Das Teilvolumen 23 kann aufgrund der Vorperforation nach dem Durchtrennen des Gefäßes 22 durch den Chirurgen zügig getrennt werden. Die Perforation unterstützt den Chirurgen hierbei zusätzlich bei der Trennung des Tumors 21 vom weiteren Gewebe, so dass aus der Vorperforation durch Histotripsie trotz des relativ geringen Abstands 37 zum Tumor 21 ein geringes Risiko resultiert, den Tumor 21 zu verletzen und die chirurgische Behandlung des Teilvolumens 23 mit relativ geringem Zeitaufwand möglich ist.
Aufgrund dieser zusätzlichen Möglichkeit kann das Teilvolumen 23 somit auch der Untergruppe 14 zugeschlagen werden, jedoch zusätzlich aus dieser für die zweistufige Behandlung ausgewählt werden.
Nach Schritt S10 ist das Verfahren zur Planung der Behandlung des Patienten 18 abgeschlossen. Zum besseren Verständnis soll noch kurz auf den dem Verfahren nachgelagerten Eingriff selbst eingegangen werden.
Hierbei wird zunächst in Schritt S11 die Behandlung aller Teilvolumen 8, 23 unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung 19 durchgeführt, wobei im Teilvolumen 8 eine vollständige Gewebeverflüssigung erfolgen kann und wie oben erläutert im Teilvolumen 23 nur eine Perforation des Gewebes durch abschnittsweise Verflüssigung erfolgt. Hierbei können Steuerdaten 16 für die Histotripsieeinrichtung 19, wie durch den Pfeil 34 in 1 angedeutet ist, durch die Planungsvorrichtung 30 ermittelt und an die Histotripsieeinrichtung 19 übertragen werden. Dies kann vorteilhaft sein, da, wie im allgemeinen Teil erläutert, entsprechende Steuerdaten 16 beispielsweise ohnehin im Rahmen der Ermittlung einer Behandlungszeit für das jeweilige Teilvolumen 8, 23 bis 25 ermittelt werden können und somit durch eine solche Übertragung eine Mehrfachermittlung vermieden werden kann.
In Schritt S12 erfolgt anschließend der chirurgische Eingriff, das heißt im gezeigten Beispiel die chirurgische Öffnung des Zugangs 27 durch Behandlung des Teilvolumens 25, die Durchtrennung des Gefäßes 22 durch Behandlung des Teilvolumens 24 und die Trennung des Tumors 21 vom Gewebe durch Trennung des bereits vorangehend perforierten Teilvolumens 23. Hierbei kann durch die Planungsvorrichtung 30 als Teil der Ausgangsdaten auch ein Behandlungsplan 17 für den Chirurgen erstellt und beispielsweise über eine Anzeigeeinrichtung ausgegeben werden, um den Chirurgen über die noch durch Ihn selbst durchzuführenden Behandlungsschritte zu informieren.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Computerimplementiertes Verfahren zur Planung einer Behandlung eines Patienten (18) unter Verwendung einer Histotripsieeinrichtung (19), umfassend die Schritte: - Empfangen eines dreidimensionalen Bilddatensatzes (1), der einen zu behandelnden Bereich des Patienten (18) betrifft, und Empfangen oder Ermitteln von Planungsdaten (2), die ein geplantes Behandlungsvolumen (3), insbesondere eine geplante Schnittfläche, vorgeben, - Prädiktion jeweils wenigstens einer Eingriffseigenschaft (11) einer chirurgischen Behandlung eines jeweiligen Teilvolumens (8, 23-25) des geplanten Behandlungsvolumens (3) oder eines optimierten Behandlungsvolumens (7), das in Abhängigkeit des geplanten Behandlungsvolumens (3) und des Bilddatensatzes (1) ermittelt wird, wobei insbesondere angenommen wird, dass das jeweilige Teilvolumen (8, 23-25) ohne Verwendung der Histotripsieeinrichtung (19) behandelt wird, für mehrere Teilvolumen (8, 23-25) durch einen Eingriffsprädiktionsalgorithmus (10), wobei die jeweilige Eingriffseigenschaft (11) von dem Bilddatensatz (1) abhängt, - Prädiktion jeweils wenigstens einer Histotripsieeigenschaft (13) einer Behandlung des jeweiligen Teilvolumens (8, 23-25) unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung (19) durch einen Histotripsieprädiktionsalgorithmus (12), wobei die jeweilige Histotripsieeigenschaft (13) von dem Bilddatensatz (1) abhängt, - Auswahl einer nicht alle Teilvolumen (8, 23-25) umfassenden Untergruppe (14) der Teilvolumen (8, 23-25) für eine Behandlung unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung (19) in Abhängigkeit der Eingriffseigenschaften (11) und der Histotripsieeigenschaften (13) der Teilvolumen (8, 23-25).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das geplante oder das optimierte Behandlungsvolumen (3, 7) in Teilvolumen (8, 23-25) unterteilt wird, wobei für das jeweilige Teilvolumen (8, 23-25) durch einen Prüfalgorithmus (9) in Abhängigkeit des Bilddatensatzes (1) ermittelt wird, ob das jeweilige Teilvolumen (8, 23-25) voraussichtlich für eine Behandlung durch die Histotripsieeinrichtung (19) geeignet ist oder nicht, wobei die Eingriffseigenschaft (11) und/oder die Histotripsieeigenschaft (13) ausschließlich für Teilvolumen (8, 23-25) ermittelt werden, die voraussichtlich zur Behandlung durch die Histotripsieeinrichtung (19) geeignet sind, und/oder wobei die Untergruppe (14) ausschließlich Teilvolumen (8, 23-25) umfasst, die voraussichtlich zur Behandlung durch die Histotripsieeinrichtung (19) geeignet sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bilddatensatz (1) eine Klassifikation (4) von Bildbereichen (5) des Bilddatensatzes (1) umfasst oder dass Bildbereiche (5) des Bilddatensatzes (1) klassifiziert werden, wobei die Eingriffseigenschaft (11) und/oder die Histotripsieeigenschaft (13) und/oder der Prüfalgorithmus (9) von einer relativen Lage des jeweiligen Teilvolumens (8, 23-25) zu wenigstens einem jeweiligen Bildbereich (5) mit wenigstens einer vorgegebenen Klassifikation (4) abhängen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils wenigstens ein Bildbereich (5) als Organ und/oder als Tumor (21) und/oder als Gefäß (22) klassifiziert wird oder ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffseigenschaft (11) von einer relativen Lage des jeweiligen Teilvolumens (8, 23-25) zur Lage wenigstens eines geplanten chirurgischen Zugangs (27, 28) am Patienten (18) abhängt und/oder dass die Histotripsieeigenschaft (13) und/oder der Prüfalgorithmus (9) von einer relativen Lage des jeweiligen Teilvolumens (8, 23-25) zu einer geplanten Gerätposition (29) der Histotripsieeinrichtung (19) bezüglich dem Patienten (18) abhängen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffseigenschaft (11) oder eine jeweilige der Eingriffseigenschaften (11) und/oder die Histotripsieeigenschaft (13) oder eine jeweilige der Histotripsieeigenschaften (13) eine für die Behandlung des jeweiligen Teilvolumens (8, 23-25) voraussichtlich erforderliche Behandlungszeit und/oder ein voraussichtliches Behandlungsrisiko und/oder das voraussichtliche Erfordernis einer bestimmten Vorrichtung für die Behandlung des jeweiligen Teilvolumens (8, 23-25) beschreiben.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der Untergruppe (14) der Teilvolumen (8, 23-25) zusätzlich in Abhängigkeit einer durch die geplante Behandlung voraussichtlich entfernten Gewebemenge und/oder einer nach der geplanten Behandlung voraussichtlich verbleibenden Gewebemenge erfolgt und/oder dass die Auswahl durch ein Optimierungsverfahren erfolgt, dessen zu minimierende oder zu maximierende Grö-ße zusätzlich davon abhängt, ob ein unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung (19) zu behandelndes Teilvolumen (8, 23-25) an wenigstens ein weiteres unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung (19) zu behandelndes Teilvolumen (8, 23-25) angrenzt und/oder von einer Fläche oder einem Volumen von zusammenhängenden, unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung (19) zu behandelnden Teilvolumen (8, 23-25) abhängt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswahl der Untergruppe (14) der Teilvolumen (8, 23-25) für eine Behandlung unter Verwendung der Histotripsieeinrichtung (19) zusätzlich wenigstens ein Teilvolumen (8, 23-25) der Untergruppe (14) ausgewählt wird, für das eine zweistufige Behandlung geplant wird, bei der zunächst eine abschnittsweise Behandlung durch Histotripsie zur Perforation des Gewebes und anschließend ein Schnitt entlang der Perforation durch einen Chirurgen geplant wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bilddatensatz (1) die oder eine Klassifikation (4) von Bildbereichen (5) des Bilddatensatzes (1) umfasst oder dass Bildbereiche (5) des Bilddatensatzes (1) klassifiziert werden, wobei das optimierte Behandlungsvolumen (7) derart ermittelt wird, dass der minimale Abstand (37) des optimierten Behandlungsvolumens (7) zu dem oder einem Bildbereich (5) mit einer vorgegebenen Klassifikation (4) kleiner ist als der minimale Abstand des geplanten Behandlungsvolumens (3) zu diesem Bildbereich (5) und insbesondere einem vorgegebenen Wert entspricht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bilddatensatz (1) die oder eine Klassifikation (4) von Bildbereichen (5) des Bilddatensatzes (1) umfasst oder dass Bildbereiche des Bilddatensatzes (1) klassifiziert werden, wobei eine dem oder einem Bildbereich (5) mit vorgegebener Klassifikation (4) zugewandte, zusammenhängende Grenzfläche (36) des geplanten Behandlungsvolumens (3) diesen Bildbereich (5) zumindest teilweise umgreift, wobei zur Bereitstellung des optimierten Behandlungsvolumens (3) Voxel zumindest einer Teilfläche dieser Grenzfläche (36) zu diesem Bildbereich (5) hin verschoben werden, um eine Grenzfläche des optimierten Behandlungsvolumens (7) zu definieren.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bilddatensatz (1) die oder eine Klassifikation (4) von Bildbereichen (5) des Bilddatensatzes (1) umfasst oder dass Bildbereiche (5) des Bilddatensatzes (1) klassifiziert werden, wobei das optimierte Behandlungsvolumen (7) derart ermittelt wird, dass ein als Gefäß (22) klassifizierter Bildbereich (5), der durch das geplante Behandlungsvolumen (3) geschnitten wird, in einem Abschnitt (38) des Gefäßes (22) innerhalb des optimierten Behandlungsvolumens (3) liegt und in wenigstens einem an den Abschnitt (22) angrenzenden weiteren Abschnitt des Gefäßes (22) außerhalb des optimierten Behandlungsvolumens (7) liegt, wobei der weitere Abschnitt des Gefäßes (22) von dem optimierten Behandlungsvolumen (3) vollständig umgriffen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Teilvolumen (25, 26) des geplanten Behandlungsvolumens (3) identifiziert wird oder werden, das dazu dient oder die dazu dienen, einen Zugang (27, 28) für ein chirurgisches Instrument zu einem weiteren Teilvolumen (8) des Behandlungsvolumens (3) zu ermöglichen, wobei das identifizierte Teilvolumen (25, 26) oder wenigstens eines der identifizierten Teilvolumen (25, 26) bei der Ermittlung des optimierten Behandlungsvolumens (7) verworfen wird.
Planungsvorrichtung zur Planung einer Behandlung eines Patienten (18) unter Verwendung einer Histotripsieeinrichtung (19), dadurch gekennzeichnet, dass die Planungsvorrichtung Mittel (31, 32) umfasst, die geeignet sind, das Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche auszuführen.
Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass eine Datenverarbeitungseinrichtung (35) das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausführt.
Computerlesbarer Datenträger, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Datenträger ein Computerprogramm nach Anspruch 14 gespeichert ist.