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Hintergrund
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Die Erfindung betrifft chirurgische Geräte, wie beispielsweise Operationsmikroskope, mit einem robotischen Stativ.
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Robotische Stative erlauben, ein chirurgisches Gerät automatisch zu bewegen, um es z. B. in eine bestimmte Position und Orientierung zu bringen.
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Während einer Operation gibt es verschiedene Situationen, in denen ein chirurgisches Gerät mittels des Stativs in eine bestimmte Position zurück gebracht werden soll, die es bereits zuvor eingenommen hatte, z. B.:
- • Intraoperative Prozeduren in denen das Gerät im Weg stehen würde.
- • Intraoperative Prozeduren in denen das Gerät nicht gebraucht wird.
- • Rollenwechsel zwischen Chirurg und Assistent.
- • Wiederfinden eines bestimmten Punktes im Situs, z. B. der Ort einer Biopsie
- • Wiederfinden eines Situs aus einer vorhergehenden, navigierten Operation.
- • Wechsel zwischen mehreren Situs während einer Operation.
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Üblicherweise werden chirurgische Geräte in diesen Fällen manuell wieder in die gewünschte Position gebracht. Das manuelle Repositionieren hat allerdings diverse Nachteile: Um das System zu bewegen, muss der Chirurg in der Regel mindestens eine Hand benutzen und damit seine eigentliche Tätigkeit unterbrechen. Dies erfordert Zeit und unterbricht den Chirurg in seinem Arbeitsfluss. Im Extremfall muss der Chirug sogar aufstehen um das Gerät zu repositionieren.
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Weiterhin muss das Gerät in der Reichweite des Chirurgen stehen und bewegt werden oder von einer weiteren Person mit sterilen Handschuhen bewegt werden. Das schränkt den Raum, in denen das System während der Nichtnutzung stehen kann, ein. Ein Operationsmikroskop als Beispiel für ein chirurgisches Geräte kann in mindestens 8 Freiheitsgraden bewegt werden (3 Freiheitsgrade für Position, 3 Freiheitsgrade für Orientierung sowie die Einstellungen von Fokus & Zoom). Dies ist eine komplexe Aufgabe und erfordert hohe motorische Fähigkeiten und Übung.
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Teilweise ist der interessierende Ort, an den das chirurgische Gerät wieder gebracht werden soll, gar nicht visuell wiederzufinden, ohne weitere optische Marker einzusetzen. Diese Marker könnten allerdings mechanisch verrutschen, verschmieren, im Weg stehen, nicht genügend Unterscheidungsmerkmale aufweisen, um sie von anderen Markern zu unterscheiden oder es könnten schlicht in der Umgebung eines bestimmten gewünschten Orts zu viele Marker vorhanden sein.
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Überblick über die Erfindung
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Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein chirurgisches Gerät derart anzusteuern, dass das Gerät automatisch in eine bestimmte Position zurückgebracht wird, die es bereits vorher eingenommen hat.
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Diese Aufgabe wird durch das Steuerungssystem gemäß Anspruch 1, durch die Positions-Steuervorrichtung gemäß Anspruch 9 und durch das Operationsmikroskop gemäß Anspruch 10 gelöst.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Ansteuerung eines chirurgischen Geräts das Markieren einer ersten Position des chirurgischen Geräts. Hierbei kann ein erstes Kamerabild in einer ersten Position des chirurgischen Geräts aufgenommen werden. Vorzugsweise wird hierbei wenigstens eine 3-D-Kamera verwendet, welche im chirurgischen Gerät und/oder im Stativ integriert sein kann, oder welche am chirurgischen Gerät und/oder am Stativ montiert sein kann.
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Anschließend wird das chirurgische Gerät in eine zweite Position bewegt und ein Stativ des chirurgischen Geräts wird angesteuert, um das chirurgische Gerät automatisch wieder in die erste Position zu bewegen. Das Zurückbringen des chirurgischen Geräts kann dabei durch Benutzer-Input ausgelöst werden, oder es kann automatisch, beispielsweise gemäß einem voreingestellten Positionierungsplan für eine Operation, das chirurgische Gerät nach Abschluss einer Messung oder eines Eingriffs an der zweiten Position wieder in die erste Position bewegt werden. Das Stativ kann hierbei ein robotisches Stativ-System umfassen, welches durch elektrisch ansteuerbare Aktuatoren bewegbar ist. Dadurch kann eine einmal markierte Position des chirurgischen Geräts wiederhergestellt werden.
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Nachdem das chirurgische Gerät in die erste Position bewegt wurde, kann ein zweites Kamerabild aufgenommen werden und das erste und das zweite Kamerabild können analysiert werden. Schließlich kann die Position des chirurgischen Geräts gemäß der Ergebnisse der Analyse angepasst werden. Hierdurch können bei der Wiederherstellen der ersten Position des chirurgischen Geräts zusätzliche Fehler kompensiert werden, die sich alleine durch eine eventuell vorhandene Sensorik des Stativs gar nicht erfassen ließen, z. B. Fehler aufgrund von Brainshift oder Patientenbewegungen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es somit, dass das chirurgische Gerät eine einmal eingenommene Position relativ zu einem Situs zuverlässig wiederherstellen kann, selbst wenn sich der Patient in der Zwischenzeit geringfügig bewegt haben sollte oder wenn sich Gewebestrukturen des Patienten in der Zwischenzeit verformt haben.
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Gemäß einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Markieren der ersten Position des chirurgischen Geräts durch einen Benutzer-Input mittels eines Bedienelements des chirurgischen Geräts ausgelöst wird. Somit kann ein Chirurg während einer Operation bestimmte Punkte markieren, die für ihn von besonderem Interesse sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Markieren der ersten Position des chirurgischen Geräts automatisch durchgeführt wird, wobei die automatische Markierung an Positionen erfolgen kann, an denen das chirurgische Gerät oder ein externes Gerät Eingriffe oder Messungen durchführt, an denen vor der Operation virtuelle oder reale Markierungen gesetzt wurden, die durch eine automatische Kontextanalyse als wichtig eingestuft wurden, und/oder an denen ein vorgegebener Modus des chirurgischen Geräts aktiviert wurde. Somit markiert das chirurgische Gerät während der Operation automatisch Punkte im Situs, welche für den Chirurgen von Interesse sein könnten. Der Chirurg kann dann auswählen, welcher dieser automatisch markierten Punkte später wieder angefahren werden soll.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Markieren der ersten Position des chirurgischen Geräts automatisch vor jeder Positionsänderung des chirurgischen Geräts durchgeführt wird. Somit kann jede einmal eingestellte Position des chirurgischen Geräts wieder hergestellt werden.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Analyse des ersten und des zweiten Kamerabilds das Erzeugen jeweils einer Maske aus dem ersten und dem zweiten Kamerabild und das Abgleichen der beiden Masken umfasst. Eine Maske kann hierbei beispielsweise eine Pixelmatrix umfassen, wobei ein Matrixelement auf „1” gesetzt wird, wenn eine vorbestimmte Struktur, wie beispielsweise ein Blutgefäß, in dem entsprechenden Bildbereich vorhanden ist, und auf „0” gesetzt wird, wenn die Struktur in dem entsprechenden Bildbereich nicht vorhanden ist. Aus dem Vergleich der beiden Masken kann eine Koordinatentransformation ermittelt werden, welche dazu genutzt werden kann, die Position des chirurgischen Geräts weiter anzupassen.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Analyse des ersten und des zweiten Kamerabilds das Extrahieren von Bildpunkten mit einer vorgegebenen Charakteristik und das Abgleichen der jeweils extrahierten Bildpunkte des ersten und des zweiten Kamerabilds umfasst. Hierbei können Verfahren aus der Computervision verwendet werden (Mustererkennung, Kantenerfassung, ...), um die Bildpunkte zu extrahieren und miteinander abzugleichen.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das chirurgische Gerät ein Navigationsgerät umfasst, welches Positionsdaten des chirurgischen Geräts erzeugt, welche in der ersten Position des chirurgischen Geräts erfasst werden, und wobei die erfassten Positionsdaten des Navigationsgeräts beim Schritt des Ansteuerns des Stativs des chirurgischen Geräts, um das chirurgische Gerät automatisch wieder in die erste Position zu bewegen, verwendet werden. Dadurch können Ungenauigkeiten bei der Positionierung des chirurgischen Geräts noch weiter minimiert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das chirurgische Gerät ein Operationsmikroskop umfassen, wobei die erste Position des Operationsmikroskops die Lage des Operationsmikroskops im Raum, und/oder eine Zoom-Einstellung und/oder eine Fokus-Einstellung des Operationsmikroskops umfasst. Somit wird nicht nur die Position wiederhergestellt, sondern es können auch die wesentlichen Abbildungseinstellungen des Operationsmikroskops wiederhergestellt werden, so dass das Operationsmikroskop nach der Bewegung in die markierte, erste Position dort sofort mit den vorher verwendeten Einstellungen eingesetzt werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Positions-Steuervorrichtung für ein chirurgisches Gerät bereitgestellt, welche einen Prozessor aufweist, der ausgelegt ist, um das voranstehend beschriebene Verfahren durchzuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Operationsmikroskop bereitgestellt, umfassend eine Mikroskopie-Optik, eine Kamera zum Aufnehmen eines Kamerabilds in einer Position des Operationsmikroskops, ein Stativ-System, welches mittels Aktuatoren ansteuerbar ist, um das Operationsmikroskop im Raum zu positionieren; und eine Positions-Steuervorrichtung wie voranstehend erwähnt.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figur erläutert. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Operationsmikroskops als Beispiel eines erfindungsgemäßen chirurgischen Geräts.
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1 zeigt ein chirurgisches System 10, umfassend ein Operationsmikroskop 12, welches an einem Stativ 14 bewegbar aufgehängt ist. Das Stativ 14 umfasst mehrere Arme, welche durch Bewegungsachsen 16 miteinander verbunden sind. Das Stativ 14 ist dabei als ein robotisches Stativ ausgeführt, wobei die Bewegungsachsen jeweils mittels Aktuatoren ansteuerbar sind und wobei Sensoren vorgesehen sind, welche eine Position des Stativs 14 erfassen können. In der schematischen Darstellung in 1 sind nur zwei Bewegungsachsen 16 schematisch dargestellt, üblicherweise wird ein Stativ jedoch wenigstens sechs Bewegungsachsen umfassen, um eine Positionierung des Operationsmikroskops 12 in drei Raumrichtungen und mit drei Freiheitsgraden der Rotationsbewegung zu ermöglichen.
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Am Operationsmikroskop 12 ist im gezeigten Beispiel eine Kamera 18 angebracht, welche das von der (nicht dargestellten) Mikroskopie-Optik des Operationsmikroskops 12 erzeugte Bild aufnehmen und einer externen Positions-Steuervorrichtung 20 zur Verfügung stellen kann. Gemäß einiger Ausführungsformen können am Operationsmikroskop 12 und/oder am Stativ 14 mehrere Kameras 18 vorgesehen sein. Die Positions-Steuervorrichtung 20 kann als externes Gerät bereitgestellt werden, wie in 1 gezeigt, oder kann in das Operationsmikroskop 12 oder in das Stativ 14 integriert sein.
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Weiterhin ist bei dem in 1 gezeigten Beispiel ein Navigationsgerät 22 vorgesehen, welches die Position des Operationsmikroskops 12 im Raum beispielsweise mittels am Operationsmikroskop 12 angebrachter Antennen oder Marker 24 erfasst, und welches die erfassten Positionsdaten de Operationsmikroskops 12 an die Positions-Steuervorrichtung 20 übermittelt.
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Nachfolgend wird der Betrieb des in 1 gezeigten beispielhaften chirurgischen Systems 10 gezeigt.
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Das chirurgische System 10 kann eingesetzt werden, um vom Anwender markierte Positionen des Operationsmikroskops 12 wieder anzufahren. Während der Operation markiert der Chirurg dabei bestimmte Positionen des Operationsmikroskops 12, die für ihn von besonderem Interesse sind. Dies können z. B. temporär gesetzte Nähte, Gefäßklammern oder Orte, an denen eine Gewebeprobe (Biopsie) genommen wurde, sein. Im einfachsten Fall möchte er danach vorübergehend ohne Gerät arbeiten. Nimmt er dann die Arbeit mit dem Operationsmikroskop 12 wieder auf, soll dieses genau die letzte Position wieder einnehmen.
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Die Methode, wie der Anwender eine Markierung manuell gesetzt hat, ist dabei offen. Dies kann z. B. geschehen mittels eines haptischen Bedienelements, z. B. eines Knopfes am Operationsmikroskop 12 oder an einem weiteren Bedienelement, wie beispielsweise einem Fußschalter, mittels einer vorgegebenen Geste, welche optisch oder beispielsweise mittels eine Touchscreen-Eingabeelements erfasst werden kann, oder mittels eines Sprachkommandos, welches durch ein akustisches Eingabeelement erfasst werden kann.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass bei dem chirurgischen System 10 automatisch während der Operation Positionen im Situs markiert werden. Bei diesen Positionen kann es sich beispielsweise um Orte, an denen mit einem Endoskop Aufnahmen gemacht wurden, Orte, an denen mit einer Biopsiezange Gewebeproben entnommen wurden, und/oder um Orte, an denen mit einem Elektrophysiologiegerät Messungen mit einem bestimmten Ergebnis gemacht wurden, handeln. Weiterhin kann automatisch eine Positionsmarkierung an Orten gesetzt werden, an denen der Anwender bei der präoperativen Planung vor der Operation virtuelle Markierungen gesetzt hat.
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Weiterhin können markierte Positionen durch bestimmte andere chirurgische Instrumente vorgegeben sein, wie z. B. durch einen Trokar, wobei das Operationsmikroskop 12 so ausgerichtet wird, dass die optische Achse der Mikroskopie-Optik senkrecht in den Trokar gerichtet ist.
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Eine automatische Markierung von Positionen kann weiterhin bei sämtlichen Positionsänderungen durchgeführt werden, so dass jede einmal eingestellte Position markiert wird und später wieder hergestellt werden kann. Mittels der Positions-Steuervorrichtung 20 oder mittels einer weiteren Steuereinheit kann weiterhin eine automatische Kontextanalyse durchgeführt werden, wobei die Positionen markiert werden, die aufgrund der Ergebnisse der Kontextanalyse als wichtig eingestuft werden. Weiterhin können Positionsmarkierungen an Orten, an denen auf dem Gerät laufende Anwendungen gestartet wurden, gesetzt werden, beispielsweise die Position des Operationsmikroskops 12, bei der der Beginn einer IR800/FLOW800 Aufnahme erfasst wurde, und es können Positionsmarkierungen an Orten gesetzt werden, an denen ein bestimmter Modus am Gerät aktiviert wurde, beispielsweise ein Fluoreszenzmodus des Operationsmikroskops 12.
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Sobald wenigstens eine Position markiert worden ist, kann der Anwender über ein Bedieninterface eine beliebige markierte Position selektieren. Anschließend steuert die Positions-Steuervorrichtung 20 das Stativ 14 des Operationsmikroskops 12 derart an, dass die selektierte Position mit der richtigen Ausrichtung eingestellt wird. Darüber hinaus können weitere Freiheitsgrade ebenfalls angepasst werden, wie z. B. die Zoom- und Fokuseinstellung des Operationsmikroskops 12.
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Ein robotisches Stativ, wie beispielsweise das in 1 schematisch dargestellte Stativ 14, verfügt über Motoren und Winkel- und ggf. Wegsensoren in allen Freiheitsgraden. Das Stativ verfügt über mindestens 6 Freiheitsgrade, um das Gerät uneingeschränkt im Raum positionieren zu können.
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Der Anwender kann über ein Bedieninterface die Position (Lage des Geräts), die Orientierung (Richtung in die das Gerät gerichtet ist), sowie gegebenenfalls weitere Freiheitsgrade, die sich automatisch einstellen lassen, speichern.
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Auf ein Kommando des Anwenders hin wird diese Einstellung des Stativs wieder hergestellt in dem die einzelnen aktuierten Freiheitsgrade auf ihre ursprüngliche Stellung zurückfahren.
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Gemäß einigen Ausführungsformen wird die markierte Position, d. h. die Zielposition bei der Wiederherstellung einer bereits eingenommenen Position des Operationsmikroskops 12, nicht vom Anwender während der Operation vorgegeben, sondern durch automatische Gerätefunktionen ermittelt. Hierfür kann ein Signal eines externen Werkzeugs wie z. B. einer entsprechend ausgestatteten Biopsie-Zange (Herauslösen einer Gewebeprobe) oder eines bildgebenden Gerätes (konfokales Endomikroskop, einfaches Endoskop) bei Aufnehmen eines Bildes eine Markierung erzeugen. Diese markierte Position steht entweder sofort oder beispielsweise erst nach Analyse z. B. der Gewebeprobe oder nach Fertigstellen der Aufnahme des bildgebenden Geräts als Zielposition zur Verfügung.
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Während der Operationsplanung können aufgrund der erfassten Daten aus z. B. MRT oder CT eine bestimmte Position markiert werden. Dabei kann beispielsweise ermittelt werden, dass ein Blick entlang eines Sulkus auf eine Läsion eine vorteilhafte Position für das Operationsmikroskop 12 darstellt, und diese Position kann dann aus den erfassten MRT- oder CT-Daten ermittelt und in der Positions-Steuervorrichtung 20 als markierte Position hinterlegt werden.
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Weiterhin können während der Operation selbst aus den Bildern der Kamera 18 des Operationsmikroskops 12 für bestimmte Zwecke optimale Positionen bestimmt werden, beispielsweise für einen Blick senkrecht in einen Trokar hinein.
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Zur genaueren Positionierung beim Wiederherstellen einer markierten Position werden neben den Positionsgebern des Stativs 14 auch Informationen aus (der vorzugsweise 3-D-)Kamera 18 herangezogen, wobei auch mehrere Kameras 18 vorgesehen sein können. Die Kameras 18 können im Operationsmikroskop 12 selbst integriert, am Stativ 14 und/oder extern montiert sein. Damit könnten die stets vorhandenen Toleranzen der Mechanik und Sensorik des Stativs 14 ausgeglichen werden.
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Darüber hinaus könnten die durch die Kamera 18 gewonnenen Informationen zusätzliche Fehler kompensieren, die sich alleine durch die Sensorik des Stativs 14 gar nicht erfassen und damit ausgleichen ließen, z. B. Brainshift oder Patientenbewegungen.
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Die Bilddaten könnten auch verwendet werden, um festzustellen, inwiefern der gespeicherte Punkt noch tatsächlich valide ist: Bei der Markierung einer Position wird ein Kamerabild angefertigt. Nach dem Wiedereinnehmen einer gespeicherten Position kann dieses Kamerabild auf mehrere Art und Weisen genutzt werden um die Plausibilität der Position zu validieren.
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Gemäß einer Ausführungsform wird nach dem Wiedereinnehmen der ursprünglichen Position erneut ein Kamerabild erfasst. Dieses wird mittels eines Algorithmus (z. B. der Korrelation) auf Ähnlichkeit mit dem ursprünglichen Kamerabild verglichen. Ein von diesem Algorithmus berechneter Score entscheidet über die dann erfolgende Maßnahme, z. B. eine Warnung an den Anwender beim Unterschreiten einer bestimmten Grenze.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform berechnet ein Bildverarbeitungs-Algorithmus die Abweichung von dem ursprünglichen Kamerabild, ohne die Position des Operationsmikroskops 12 zu ändern, indem das System das Kamerabild virtuell verschiebt und verzerrt. Gelingt die Erfassung der Abweichung, kann es den Anwender auf diese Abweichung hinweisen und ihm anbieten, dies automatisch zu kompensieren, indem es sich automatisch neu ausrichtet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird nach dem Wiedereinnehmen der ursprünglichen Position erneut ein Kamerabild erfasst. Sowohl im ursprünglichen Kamerabild als auch im neuen Kamerabild werden charakteristische Anatomien (z. B. Gefäße, Sulki, ...) segmentiert, d. h. es wird eine Maske erstellt welche „1” ist, wenn die Anatomie an dem entsprechenden Bildpunkt vorhanden ist und „0” wenn die Anatomie an dem entsprechenden Bildpunkt nicht vorhanden ist. Anschließend werden beide Segmentierungsergebnisse zueinander registriert (nicht-elastisch oder elastisch) um somit eine Koordinatentransformationsvorschrift zwischen beiden Kamerabildern zu erlangen, welche final dazu genutzt werden kann, den ursprünglichen Punkt im Situs in das neue Bild zu transformieren. Somit kann die Position des Operationsmikroskops 12 ggf. nachjustiert und damit die Genauigkeit erhöht werden. Selbstverständlich können die beiden Kamerabilder auch ohne Segmentierung zueinander registriert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird nach dem Wiedereinnehmen der ursprünglichen Position erneut ein Kamerabild erfasst. Sowohl im ursprünglichen Kamerabild als auch im neuen Kamerabild werden automatisch Bildpunkte, so genannte Keypoints, extrahiert, die eine signifikante Charakteristik haben (z. B. Ecken) und somit mit hoher Wahrscheinlichkeit auch im anderen Bild gefunden werden können. Dazu kommen sogeannte Keypoint Detektoren aus der Computer Vision zum Einsatz. Jeder Keypoint wird anschließend durch einen Merkmalsvektor beschrieben, in dem seine lokale Nachbarschaft analysiert wird. Dafür kommen Merkmalsdeskriptoren aus der Computer Vision zum Einsatz. Nachdem für beide Bilder die Keypoints detektiert und beschrieben wurden, werden nun Korrespondenzen zwischen ähnlichen Keypoints in beiden Bildern erstellt, in dem beispielhaft diejenigen Punkte genommen werden für die der euklidische Abstand – oder ein anderes Abstandsmaß – zwischen den Merkmalsdeskriptoren minimal ist. Alternativ können auch Hashingverfahren zum Einsatz kommen, um Korrespondenzen zu erstellen. Die Korrespondenzerstellung kann in einem mehrstufigen Verfahren erfolgen, um Ausreißer zu minimieren. Mit den gefundenen Korrespondenzen kann nun eine Koordinatentransformation (linear, affin, quadratisch, ...) geschätzt werden. Diese Koordinatentransformation wird nun verwendet, um den ursprünglichen Punkt im Situs anzufahren. Bei genügend dichter Verteilung der Keypoints und Korrespondenzen können auch lokale Gewebedeformationen kompensiert werden, in dem zur Berechnung der Transformation nur eine Untermenge der Keypoints verwendet werden, die sich in lokaler Nachbarschaft zum gewünschten Situs im ursprünglichen Bild befinden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird dem Anwender das zum Zeitpunkt des Setzens der Markierung aufgenommene Kamerabild zum Vergleich mit dem aktuellen Kamerabild angeboten. Der Anwender entscheidet anhand des aufgenommenen Kamerabilds, dem Vergleich mit dem aktuellen Situs und seines Erfahrungswissens, ob die aktuelle Position noch mit der urspünglichen Position übereinstimmen kann und inwiefern Abweichungen aufgetreten sind.
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Gemäß einiger Auführungsformen können Navigationsdaten zur Erhöhung der Geschwindigkeit genutzt werden. In vielen Operationen werden Navigationsgeräte benutzt, wie beispielsweise das in 1 schematisch gezeigte Navigationsgerät 22. Wenn das Navigationsgerät 22 neben der Position des Patienten auch die Position des Operationsmikroskops 12 erfasst (Position und Orientierung), können diese Navigationsdaten herangezogen werden, um das Operationsmikroskop 12 genauer zu positionieren bzw. um Bedienfehler bei der Positionierung zu erkennen und auszugleichen.
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Navigationsgeräte erfassen üblicherweise die Position der unterschiedlichen Geräte absolut im Raum. Das Stativ 14 selbst ist nur in der Lage, seine eigene Stellung zu erfassen und das auch nur relativ von Achse 16 zu Achse 16. Alle Bewegungen die mittels Navigationsdaten des Navigationsgeräts 22 erfasst werden können, die das Stativ-System 14 selbst nicht erfasst, könnten mit einer solchen Anordnung ebenfalls kompensiert werden. Dies könnten z. B. sein:
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- • Bewegungen des OP-Tisches
- • Bewegungen von navigierten Instrumenten
- • Änderungen des Aufstellortes des Stativs
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Diese Maßnahme erhöht die Zuverlässigkeit und Benutzbarkeit der Funktion zum Wiederherstellen einer markierten Position, sowie die Sicherheit der Benutzung indem es Behandlungsfehlern durch unbeabsichtigte Fehlnutzung vorbeugt.
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Bei der Wiederherstellung von markierten Positionen können gemäß einiger Ausführungsformen präoperativ gewonnene Daten herangezogen werden. Bei vielen Operationen werden präoperativ Daten über die Position bestimmter Organe oder Organteile gewonnen. Ist in diesen Daten die Körperausdehnung enthalten und ist die relative Position des Geräts zum Körper bekannt, kann das Gerät diese Daten als zusätzliche Sicherheitsinformation nutzen und z. B. die Bewegung des Stativs 14 bei Unterschreiten eines Mindestabstandes zum Patienten stoppen.
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Die Körperausdehnung kann aus den Volumendaten eines MRTs oder CTs gewonnen sein. Die Körperausdehnung sollte zumindest die des Kopfes, idealerweise des Oberkörpers oder ganzen Körpers umfassen. Die Körperausdehnung kann für diesen Zweck aus dem Volumenmodell des Skeletts, insbesondere des Schädelknochens gewonnen werden. Die Körperausdehnung kann von einem Navigationssystem aus den präoperativen Daten oder einem Operationsmikroskop mit Zugang zu diesen Daten gewonnen werden. Darüber hinaus könnte heuristisches Wissen dazu verwendet werden diese Daten zumindest grob zu bestimmen: zum Beispiel, dass sich unterhalb des Kopfes der Körper fortsetzt.
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Die relative Position des Operationsmikroskops 12 zum Körper kann durch ein Navigationssystem bestimmt werden. Sie kann durch die in das Operationsmikroskop 12 eingebaute/n Kamera/s 18 aufgrund von Bilddaten von anatomischen Merkmalen oder aufgrund von speziellen Markierungen berechnet werden.
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Gemäß einer weitereh Ausführungsform können die in oder an dem Operationsmikroskop 12 angebrachte/n Kamera/s 18 könnten die Richtung, in die der Endeffektor verfahren wird, automatisch hinsichtlich Obstruktionen untersuchen und bei einer drohenden Kollision mit Bediener oder Patient die Bewegung stoppen oder zumindest langsamer fortsetzen.
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Hierbei können mit Hilfe der Aktoren im Stativ 14 wenigstens eine der Kameras 18 automatisch so ausgerichtet werden, dass sie die Trajektorie entlang der sich das Operationsmikroskop 12 bewegt, erfassen und auf Kollisionen überwachen. Erst am Ziel könnte dann die entsprechende Kamera 18 auf die markierte Position ausgerichtet werden, um die voranstehend beschriebene Plausibilitätsprüfung und Feineinstellung der Position des Operationsmikroskops 12 zu ermöglichen.
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Das voranstehend beschriebene Verfahren ermöglicht es, eine einmal eingenommene Position eines chirurgischen Geräts, wie beispielsweise eines Operationsmikroskop, mit hoher Genauigkeit wiederherzustellen. Als Ausführungsbeispiel für ein derartiges chirurgisches Gerät wurde ein Operationsmikroskop 12 gezeigt, es ist jedoch denkbar, das erfindungsgemäße Verfahren bei jedem chirurgischen Gerät einzusetzen, das mit Hilfe eines robotischen Stativs im Raum positioniert werden kann.