外科手术辅助系统和表示方法技术方案

本公开涉及一种外科手术辅助系统(1)，包括：表示装置；内窥镜(2)，具有远侧的成像的拍摄头(6)，所述拍摄头适于创建所述患者(P)的体内拍摄(IA)；数据提供单元，所述数据提供单元适于提供所述患者(P)的数字3D拍摄数据(3DA)；以及控制单元(12)，所述控制单元适于处理所述内窥镜(2)的体内拍摄(IA)以及所述3D拍摄数据(3DA)，其中，初始通过对应的解剖标志和/或取向将所述体内拍摄与所述3D拍摄数据(3DA)配准。跟踪系统(16)连续地检测内窥镜(2)的方位和/或移动和/或取向，并且控制单元(12)借助于所检测的方位和/或移动和/或取向产生不仅具有体内拍摄(IA)的表示而且具有3D拍摄数据(3DA)的视图的表示的关联表示(K)，在所述关联表示中，体内拍摄(IA)和3D拍摄数据(3DA)的视图在内窥镜(2)方面是彼此关联的。此外，本公开涉及根据并列权利要求的拍摄表示方法、存储介质以及消毒室。质以及消毒室。质以及消毒室。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】外科手术辅助系统和表示方法


[0001]本公开涉及具有表示装置和内窥镜的用于在患者中的外科手术干预中使用的外科手术辅助系统。此外，本公开涉及根据并列权利要求的前序部分的一种拍摄表示方法、一种计算机可读的存储介质以及一种消毒室。

技术介绍

[0002]在对软组织的微创外科手术(例如腹部外科手术)中，根据当前的现有技术的具有(仅)计算机辅助导航的外科手术辅助系统仍不能足够精确地工作。由于软组织的手术中移动和硬组织参考的缺少，手术前拍摄的三维3D拍摄数据(例如计算机断层造影(CT)拍摄数据或磁共振断层成像(MRT)拍摄数据)在外科手术期间不能足够精确地与患者联接。因此，外科医生还尤其依赖于内窥镜拍摄以找到目标手术区、识别组织并相应地执行治疗。
[0003]然而，内窥镜拍摄本身在信息内容方面受限并且尤其是不允许根据手术前的(三维)3D拍摄数据的路径规划或组织识别。这种缺陷可能导致对关键解剖结构、例如神经或血管的无意损伤，以及目标病理组织的不足切除或过度切除。例如，为肝脏器官开发了特殊的数学模型，以基于从内窥镜拍摄中的表面提取来校正手术中的变形。然而，这些技术不够可靠并且不能保证所需的高精度。
[0004]因此，如果外科医生不仅能够在手术中/在体内提供内窥镜拍摄而且能够在手术前提供3D拍摄，则外科医生一般受益。然而目前不可能的是，在保持高的精度要求的情况下在没有附加的复杂性的情况下将拍摄的这两种模式互相连接。
[0005]从现有技术中已知用于内窥镜软组织导航的外科手术辅助系统，其中，在显示器上彼此并列地或叠加地示出两个拍摄的两个不同的表示。除了在显示器的第一部分区域中的第一内窥镜体内拍摄外，在显示器的第二部分区域中静态地示出三维虚拟CT拍摄。然而，在根据现有技术的外科手术辅助系统中，手术医生必须手动地改变虚拟CT图像，以便重新调节CT拍摄的表示并且适配到具有体内拍摄的内窥镜的当前视图。该过程占用能力、要求高、累人并且不能保证必要的精度并且因此不能保证外科手术中的安全性。
[0006]此外，由现有技术已知一种基于导航的内窥镜，其中，内窥镜和患者借助摄像头追踪/跟踪。为此，在内窥镜上以及在患者上都安设有标记元件/跟踪器，利用所述标记元件/跟踪器执行配准。以这种方式，CT拍摄数据可以与内窥镜的体内拍摄关联。然而，这种系统和方法需要非常高的附加成本。

技术实现思路

[0007]因此，本公开的任务是避免或至少减少现有技术中的缺点并且尤其提供外科手术辅助系统、(拍摄)表示方法、存储介质以及消毒室，所述外科手术辅助系统、表示方法、存储介质以及消毒室一目了然地为手术参与者、尤其是(高级)外科医生提供内窥镜的体内拍摄的信息以及患者的数字3D拍摄数据的直观且辅助的融合，改进手眼协调以及确保可靠地接近手术区，以便尤其避免由于疏忽和无意的动作引起的组织损伤并且使外科手术的持续时
间最小化。尤其，手术参与者应当以简单的方式从两种模式(即通过内窥镜的局部导航以及通过患者的拍摄数据的全局导航)中获益并且可以直观且不费力地执行外科手术。
[0008]本公开的任务和目标在这种类型的外科手术辅助系统中通过权利要求1的特征实现，在这种类型的(拍摄)表示方法中通过权利要求11的特征实现，在这种类型的存储介质中通过权利要求13的特征实现，并且在这种类型的消毒室中通过权利要求14的特征实现。
[0009]通过外科手术辅助系统向手术参与者、如外科医生以信息充足的方式且彼此协调地提供手术中的两种(拍摄)模式，办法是：将两种(拍摄)模式彼此关联并且外科医生可以使用内窥镜的体内拍摄以用于局部引导，并且可以使用3D拍摄数据(的视图)、尤其是手术前拍摄以用于全局引导以及用于例如关于组织的进一步信息。
[0010]在外科手术辅助系统中，内窥镜的体内拍摄因此最初与患者身体的数字3D拍摄数据配准，并且具体而言通过“基于拍摄的”配准，其中，在体内拍摄中，至少一个特征性标志/取向点(在拍摄方向上)和/或解剖取向被检测和确定。该标志和/或取向同样也在(虚拟/数字)3D拍摄数据中找到。通过该至少一个参考点(标志)和/或取向可以将体内拍摄与3D拍摄数据(几何地)关联。尤其，在体内拍摄中检测和确定多个特征性标志，优选两个特征性标志，特别优选三个特征性标志。
[0011]换言之，在外科手术辅助系统中存在两个方面/空间：具有实际内窥镜和患者实际身体的实际的第一(几何)空间以及具有虚拟内窥镜和患者的虚拟身体(区域)的虚拟的第二(几何)空间。目的是以简单的方式将实际空间与虚拟空间“联接”，即关联，使得拍摄头、尤其是内窥镜与实际空间中的身体的几何关系对应于拍摄头、尤其是内窥镜与虚拟空间中的身体的几何关系。在此假定，数字3D拍摄数据至少局部地在几何上看相应于患者的实际身体并且近似地表示在虚拟空间中的1：1成像。
[0012]如果在外科手术中所述内窥镜被插入患者的身体中，是手动地或由机器人引导的，则该内窥镜通过其拍摄头(尤其是光学地)检测身体的体内区域并且完成体内拍摄，例如二维或三维图像。如上所述，所拍摄的图像或所拍摄的解剖结构不仅可以在实际身体中而且可以在虚拟的数字身体中找到。现在为了进行实际内窥镜与实际患者(或患者身体)之间的初始配准，可以说借助体内拍摄进行虚拟内窥镜或至少一个虚拟拍摄头与患者的虚拟身体之间的配准并且最后“传递”到实际空间上。然后，实际空间和虚拟空间可以说是彼此联接的并且虚拟空间可以被视为实际空间的“成像”。
[0013]配准尤其可以借助以下不同的配准方法进行：
[0014]‑
点对点配准，其中，对于明确的方位识别需要至少三个点。在此，在体内拍摄中检测至少三个彼此间隔开的(解剖)点作为标志(这些点撑开一个平面)。这种检测例如可以自动地和/或借助于手动的输入来进行。然后尤其该控制单元可以适于在3D拍摄数据中检测或确定三个对应的点/标志并且相应地执行配准；
[0015]‑
点与取向配准，其中，需要至少一个点作为标志和取向。在此，通过参考标志和取向实现唯一的确定；在此情况下，术语“取向”尤其相对于参考坐标系而言意味着，为了确定取向而说明了三个角度，由此取向是唯一的。
[0016]‑
表面均衡，其中，体内拍摄的三维检测的表面(3D表面)(具有近似3D表面的多个标志)与3D拍摄数据中的对应3D结构(例如分段的(三维)结构)关联并且因此被初始地配准。例如可以将实际空间中的肝脏的(部分)表面与在MRT拍摄数据中的肝脏的分段的3D结
构进行关联。
[0017]通过借助至少一个标志和/或取向的初始配准，至少初始地存在体内拍摄与3D拍摄数据(关于至少一个拍摄头)的关系。
[0018]因此通过跟踪系统探测实际内窥镜(尤其是拍摄头)在实际空间中的移动(随时间变化的方位)。移动或内窥镜移动数据可以具有平移(变换)和/或旋转，这些平移或旋转可以相加到直至六个自由度。尤其，从内窥镜的操作区段(尤其是手持件)到其拍摄头的变换或变换矩阵是已知的或可确定的，从而基于操作区段的移动，拍摄头本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在患者(P)的外科手术中使用的外科手术辅助系统(1)，具有：表示装置，尤其是手术监控器(8)，以用于表示可视内容，尤其是图像，内窥镜(2)，尤其是视频内窥镜，具有优选远侧的成像的拍摄头(6)，所述拍摄头被设置并且适于创建所述患者(P)的体内拍摄(IA)，数据提供单元，尤其是存储单元(10)，所述数据提供单元适于提供、尤其是整理和提供所述患者(P)的数字3D拍摄数据(3DA)，尤其是手术前的3D拍摄数据(3DA)，控制单元(12)，所述控制单元适于处理所述内窥镜(2)的体内拍摄(IA)以及所述3D拍摄数据(3DA)，其中，所述外科手术辅助系统(1)还具有：配准单元(14)，所述配准单元适于在所述体内拍摄(IA)中检测至少一个、尤其是预定的解剖标志(15)和/或解剖取向以及确定在所提供的3D拍摄数据(3DA)中的对应的解剖标志(15')和/或取向并且通过所述对应的解剖标志(15、15')至少初始地将所述体内拍摄(IA)与所述3D拍摄数据(3DA)配准并且相对于所述患者(P)配准所述内窥镜(2)、尤其是所述拍摄头(6)，跟踪系统(16)，所述跟踪系统适于连续地检测所述内窥镜(2)、尤其是所述拍摄头(6)的方位和/或取向和/或移动并且作为内窥镜移动数据提供给所述控制单元(12)，其中，所述控制单元(12)还适于，产生具有所述体内拍摄(IA)的至少一个表示和所述3D拍摄数据(3DA)的视图的至少一个表示的关联表示(K)，在所述关联表示中，所述体内拍摄(IA)和所述3D拍摄数据(3DA)的视图关于所述内窥镜(2)、尤其是所述拍摄头(6)彼此关联，办法是：将所检测的内窥镜移动数据传递到在所述3D拍摄数据(3DA)的视图中的虚拟拍摄头(6')、尤其是虚拟内窥镜(2')的至少一个虚拟位置和/或取向，以用于关联移动，并且所述控制单元(12)适于通过所述表示装置可视地输出由此产生的关联表示(K)。2.根据权利要求1所述的外科手术辅助系统(1)，其特征在于，所述跟踪系统(16)尤其被构造为内窥镜内部的跟踪系统(16)，并且所述内窥镜(2)、尤其是操作区段(4)和/或所述拍摄头(6)具有用于检测所述内窥镜移动数据的内窥镜内部的运动传感器，尤其是加速度传感器(20)和/或转速传感器(22)，尤其优选地具有惯性测量单元(18)。3.根据权利要求1或2中任一项所述的外科手术辅助系统(1)，其特征在于，对于所述跟踪系统(16)，所述控制单元(12)适于通过对所述体内拍摄(IA)中的移动解剖结构的图像分析来确定所述内窥镜、尤其是所述拍摄头的移动。4.根据权利要求2和3所述的外科手术辅助系统(1)，其特征在于，所述跟踪系统(16)具有被设置在所述内窥镜中的加速度传感器(20)和/或转速传感器(22)，尤其是惯性测量单元(18)，并且此外，所述控制单元(12)适于通过所述图像分析来检测所述内窥镜移动数据，其中，从所述内窥镜移动数据的两个结果中计算所述两个结果的组合值，尤其是适配的平均值或加权的值，作为内窥镜移动数据。5.根据前述权利要求中任一项所述的外科手术辅助系统(1)，其特征在于，所述控制单元(12)适于，尤其是基于存储在所述存储单元(10)中的具有医学器械(24')的几何上预定义的结构的数据库，在所述体内拍摄(IA)中方位正确地识别至少一个医学器械(24)，并且优选地，所述控制单元适于在所述3D拍摄数据(3DA)的视图中方位正确地指示所识别的医学器械(24)，使得所述医学器械(24、24')在两个拍摄(IA、3DA)中被示出。
6.根据前述权利要求中任一项所述的外科...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿米尔，
申请(专利权)人：B，
类型：发明
国别省市：