DE102013224883B4

DE102013224883B4 - Verfahren zum Planen einer Intervention und Interventionssystem

Info

Publication number: DE102013224883B4
Application number: DE102013224883.0A
Authority: DE
Inventors: Lutz Gündel
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2033-12-05
Also published as: DE102013224883A1

Abstract

Verfahren zum Planen einer Intervention an einer Läsion (1) in einem Patienten anhand von räumlichen Bilddaten eines medizinischen Bildgebungssystems, zumindest umfassend die Schritte:
1.1. Bestimmen einer räumlichen Ausdehnung der Läsion (1),
1.2. Bestimmen eines Schwerpunktes (S) der räumlichen Ausdehnung der Läsion (1),
1.3. Bestimmen einer Verbindungslinie (V) von dem Schwerpunkt (S) der Läsion (1) zu einer Hautoberfläche (2) des Patienten,
1.4. Berechnen eines Zugangskegels (3), wobei die Verbindungslinie (V) die Längsachse des Zugangskegels (3) ist,
1.5. Segmentieren von im Zugangskegel (3) vorhandenen Strukturen (5), und
1.6. Darstellen des Zugangskegels (3) mit den darin segmentierten Strukturen (5), wobei
1.7. eine Parallelprojektion der Läsion (1) und der im Zugangskegel (3) enthaltenen Strukturen (5; 6) entlang der Längsachse des Zugangskegels (3) auf der Hautoberfläche (2) dargestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Planen einer Intervention an einer Läsion in einem Patienten anhand von räumlichen Bilddaten eines medizinischen Bildgebungssystems und ein Interventionssystem zum Durchführen einer Intervention, zumindest aufweisend eine Recheneinheit und eine von der Recheneinheit gesteuerte Biopsienadel.
Bildgebende Verfahren werden in der Medizin unter anderem dazu eingesetzt, Läsionen im menschlichen Körper aufzufinden. Zur weiteren Untersuchung derartiger Läsionen erfolgt meist im Rahmen einer Intervention mit Hilfe einer speziellen Biopsienadel eine Gewebeentnahme aus der Läsion. Hierzu wird die Biopsienadel, in der Regel durch die Haut, in die zu untersuchende Läsion eingeführt, sodass eine Gewebeprobe entnommen werden kann, welche anschließend untersucht wird. Handelt es sich bei der entnommenen Probe um gesundes Gewebe, so wurde entweder die Läsion getroffen, welche sich dann folglich als gutartig herausgestellt hat, oder die Läsion wurde nicht getroffen, sodass lediglich umliegendes Gewebe entnommen wurde und die Intervention wiederholt werden muss. Aus diesem Grund ist die Planung der Intervention, das heißt insbesondere die Bestimmung von Eintrittsstelle und -winkel der Biopsienadel, die Lage des Zugangspfades und die Tiefe der Läsion im menschlichen Körper von besonderer Bedeutung.
Weiterhin ist es bei der Planung des Zugangspfades zu der Läsion wichtig, dass der Zugangspfad frei von empfindlichen Strukturen des Patienten ist, sodass die Nadel zum Beispiel keine Knochen, Gefäße oder Organe verletzt, da hierdurch zum Beispiel Blutungen ausgelöst werden können.
Es ist bekannt, die Planung von Interventionen auf der Basis von räumlichen Bilddaten der medizinischen Bildgebung durchzuführen. Bisher wurde hierzu die zu punktierende Läsion markiert und eine Verbindungslinie zur geplanten Eintrittsstelle gezogen. Der Untersucher legt dann den Zugangspfad manuell außerhalb von kritischen Strukturen wie Gefäßen oder Knochen fest. Dies ist vielfach zeitaufwändig. Oft sind mehrere Versuche notwendig bis ein optimaler Zugangspfad gefunden ist. Anschließend werden Eintrittsstelle und Eintrittswinkel dem Untersucher am Patienten angezeigt. Dies kann zum Beispiel durch ein Lasersystem erfolgen. Der Laser markiert dabei die Eintrittsstelle auf der Hautoberfläche und die Einfallsrichtung des Laserstrahls auf die Eintrittsstelle bestimmt den Eintrittswinkel.
Es sind noch andere Verfahren zur Planung von Interventionen bekannt, welche mit Navigationssystemen arbeiten oder anatomische oder künstliche Landmarken verwenden. Zum Stand der Technik wird außerdem auf die Druckschriften DE 10 2005 037 000 A1 , DE 10 2012 200 207 B3 und US 2011 137 156 A1 verwiesen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Planung einer Intervention an einer Läsion zu schaffen, welches zum einen sicherstellt, dass der Zugangspfad außerhalb empfindlicher Strukturen verläuft, und welches zum anderen einfach und zeitsparend durchzuführen ist. Weiter ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Interventionssystem zum Durchführen einer Intervention zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
Der Erfinder hat erkannt, dass es möglich ist, anhand von räumlichen Bilddaten eines medizinischen Untersuchungssystems, insbesondere eines CT-Systems, die genaue Lage einer Läsion zu bestimmen, um dann innerhalb eines zuvor berechneten Zugangskegels einen Zugangspfad zu der Läsion zu ermitteln, welcher keine weiteren Strukturen innerhalb des Zugangskegels beeinträchtigt, sondern außerhalb dieser verläuft. Stellt der Untersucher fest, dass in einem berechneten Zugangskegel kein geeigneter Zugangspfad zur Läsion vorhanden ist, kann das Verfahren beliebig oft wiederholt werden.
Hierzu kann zuerst in einem Volumendatensatz des Patienten eine Läsion entweder manuell oder automatisch segmentiert werden, sodass die räumliche Ausdehnung mit dem Schwerpunkt der Läsion berechnet werden kann. Ausgehend von dem Schwerpunkt wird eine Verbindungslinie zur Hautoberfläche bestimmt. Bei der Verbindungslinie handelt es sich beispielsweise um die kürzeste Verbindung zur Hautoberfläche oder um eine direkte Verbindung zu einer manuell bestimmten Stelle auf der Hautoberfläche. In jedem Fall ist die Verbindungslinie eine gerade Linie.
In einem weiteren Schritt wird ein Zugangskegel berechnet, dessen Längsachse die zuvor bestimmte Verbindungslinie ist. Der Zugangskegel verläuft von der Läsion bis zur Hautoberfläche und weitet sich zur Hautoberfläche hin auf. Entsprechend handelt es sich bei dem Zugangskegel zumeist um einen unregelmäßigen Kegel, da die Hautoberfläche im Allgemeinen gekrümmt ist. Der Zugangskegel wird kleiner gleich einer Projektion der Läsion berechnet, sodass ein Zugangspfad durch den Zugangskegel immer auf die Läsion trifft. Mit anderen Worten wird der Zugangskegel derart berechnet, dass dessen Öffnungsfläche auf der Haut höchstens die Größe einer Projektionsfläche der Läsion auf der Haut hat. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass ein Zugangspfad, welcher in einem weiteren Schritt berechnet wird, stets innerhalb des Zugangskegels verläuft und so auch nicht aus diesem austritt. Es kann dabei ein Sicherheitsabstand wählbarer Größe vorgesehen werden, indem der Zugangskegel kleiner als eine Projektion der Läsion berechnet wird. Hiermit wird sichergestellt, dass auch bei kleineren Abweichungen von einem Zugangspfad durch den Zugangskegel zur Läsion auch stets die Läsion getroffen wird.
In dem Zugangskegel enthaltene Strukturen wie Knochen, Organe und Gefäße werden in einem weiteren Schritt segmentiert. Dabei können die Strukturen auch mit einer Vergrößerung als Sicherheitsabstand segmentiert werden, sodass auch bei kleineren Abweichungen vom Zugangspfad bei der Intervention keine Strukturen verletzt werden.
Schließlich wird in einem Schritt der Zugangskegel mit den darin enthaltenen und segmentierten Strukturen dargestellt. Die Darstellung erfolgt entweder auf einem Bildschirm als eine Vielzahl von Schnittbildern senkrecht zur Längsachse des Zugangskegels oder in einer dreidimensionalen Darstellung oder als Projektionsbild. Weiterhin ist auch eine Darstellung als Parallelprojektion direkt auf der Hautoberfläche des Patienten möglich.
Der dargestellte Zugangskegels ermöglicht das Bestimmen eines direkten Zugangspfades zu der Läsion. Dies erfolgt entweder manuell von einem Untersucher oder automatisiert. Ein optimaler Zugangspfad ist frei von jeglichen Strukturen und verläuft gerade und direkt von der Hautoberfläche bis zu der Läsion. Als Eintrittsstelle wird im Folgenden die Stelle auf der Hautoberfläche bezeichnet, an welcher der Zugangspfad endet. Die Eintrittsstelle und ein Eintrittswinkel an der Eintrittsstelle in den Zugangspfad können dem Untersucher zusätzlich noch angezeigt werden. Das Anzeigen von Eintrittsstelle und -winkel erfolgt zum Beispiel mit einem Laser direkt auf der Hautoberfläche des Patienten.
Stellt der Untersucher fest, dass in dem dargestellten Zugangskegel kein Zugangspfad vorhanden ist, kann er die Eintrittsstelle und damit die Verbindungslinie interaktiv, beispielsweise mit einem Joystick, verändern. Hierbei werden Zugangskegel, Sicherheitsabstand und Segmentierung kontinuierlich angepasst und dem Untersucher dargestellt. Beispielsweise kann die Steuerung direkt von einem auf der Biopsienadel angeordneten Navigationssystem vorgenommen werden.
Bei besonders engen Zugangskegeln oder Zugangspfaden, die sehr dicht und oft an empfindlichen Strukturen vorbei führen, oder bei tumorartigen Läsionen, welche ohne Kontrastmittel nicht erkennbar sind, kann der Zugangspfad bei der Intervention mittels einer Echtzeit-Bildgebung, beispielsweise einer interventionellen Computertomographie oder Ultraschall, beobachtet werden, sodass der Untersucher unmittelbar erkennt, wenn er von dem geplanten Zugangspfad abweicht oder eine Struktur beeinträchtigt wird. Hierzu können pre-operative und online-Datensätze registriert und gemeinsam dargestellt werden. Zum Beispiel wird die Kontur eines nur im preoperativen, mit Kontrastmittel erzeugten Datensatzes oder kontrastmittelgefüllte Gefäße gemeinsam mit der Echtzeit-Bildgebung dargestellt.
Demgemäß schlägt der Erfinder ein Verfahren zum Planen einer Intervention an einer Läsion in einem Patienten anhand von räumlichen Bilddaten eines medizinischen Bildgebungssystems, vor, zumindest umfassend die Schritte:

- Bestimmen einer räumlichen Ausdehnung der Läsion,
- Bestimmen eines Schwerpunktes räumlichen Ausdehnung der Läsion,
- Bestimmen einer Verbindungslinie von dem Schwerpunkt der Läsion zu einer Hautoberfläche des Patienten,
- Berechnen eines Zugangskegels, wobei die Verbindungslinie die Längsachse des Zugangskegels ist,
- Segmentieren von im Zugangskegel vorhandenen Strukturen, und
- Darstellen des Zugangskegels mit den darin segmentierten Strukturen, wobei
- eine Parallelprojektion der Läsion und der im Zugangskegel enthaltenen Strukturen entlang der Längsachse des Zugangskegels auf der Hautoberfläche dargestellt wird.

Ein derartiges Verfahren ermöglicht eine zuverlässige und einfache Planung einer Intervention an einer Läsion. Es wird sichergestellt, dass der Untersucher bei der Planung der Intervention gegebenenfalls zwischen der Läsion und der Hautoberfläche befindliche Strukturen berücksichtigt und nicht mehrere Blindversuche notwendig sind, um die zu punktierende Läsion zu treffen. Bei der Läsion handelt es sich beispielsweise um einen Tumor.
Zur Gewinnung der räumlichen Bilddaten wird vorzugsweise ein CT-System eingesetzt. In einem ersten Schritt wird die räumliche Ausdehnung der Läsion bestimmt. Dies erfolgt bevorzugt durch Segmentierung der räumlichen Bilddaten. Beispielsweise wird die Segmentierung manuell von einem Benutzer oder automatisiert durchgeführt.
In einem weiteren Schritt wird eine Verbindungslinie von dem Schwerpunkt der Läsion zu einer Hautoberfläche des Patienten bestimmt. Hierzu kann zuvor die Hautoberfläche des Patienten mittels des Kontrastunterschiedes eines Luft-Gewebe-Übergangs an den räumlichen Bilddaten bestimmt werden. Die Verbindungslinie kann von dem Schwerpunkt der Läsion zu verschiedenen Stellen auf der Hautoberfläche verlaufen. In einer Ausführungsform wird eine kürzeste Verbindungslinie bestimmt. Hier verläuft die Verbindungslinie direkt zu der Hautoberfläche. Dies ist dahingehend vorteilhaft, dass die Länge eines möglichen Zugangspfades von der Hautoberfläche zur Läsion durch die Länge der zur Intervention verwendeten Biopsienadel beschränkt wird. Vorteilhafterweise ist der Zugangspfad kürzer als die verwendete Biopsienadel.
In einer anderen Ausführungsform wird die Verbindungslinie von dem Schwerpunkt der Läsion zu einer benutzerdefinierten Stelle auf der Hautoberfläche bestimmt. Der Untersucher kann so die Verbindungslinie und den in einem nächsten Schritt berechneten Zugangskegel gezielt beeinflussen. Dies ist von Vorteil, falls sich herausgestellt hat, dass in dem um die Verbindungslinie dargestellten Zugangskegel kein freier Zugangspfad existiert, weil beispielsweise die Läsion vollständig von einem Organ oder Knochen verdeckt ist.
Der Zugangskegel wird erfindungsgemäß derart berechnet, dass die zuvor bestimmte Verbindungslinie die Längsachse des Zugangskegels ist. Mit anderen Worten umschließt der Zugangskegel die Verbindungslinie und erstreckt sich von der Läsion bis zur Hautoberfläche. Aufgrund der normalerweise unebenen Hautoberfläche ist der Zugangskegel ein unregelmäßiger Kegel.
Der Zugangskegel öffnet sich zur Hautoberfläche hin. Dabei kann der Zugangskegel mit einem Öffnungswinkel zwischen 0° und 60°, vorzugsweise zwischen 0° und 30°, weiterhin vorzugsweise zwischen 10° und 20°, berechnet werden. Als Öffnungswinkel wird hier der Schnittwinkel zwischen der Längsachse und einer Mantellinie des Zugangskegels bezeichnet. Der genaue Wert des Öffnungswinkels ist vom Benutzer vorwählbar. Vorteilhafterweise kann der Winkel kleiner gewählt werden, je kürzer der Zugangskegel beziehungsweise der Zugangspfad ist. Ein größerer Winkel kann sich in einem längeren Zugangsweg nachteilig auswirken, jedoch steigt die Chance sensible Strukturen umgehen zu können. In einer Ausführungsform wird der Öffnungswinkel daher in Abhängigkeit der Länge des Zugangskegels gewählt. In einigen wenigen Extremfällen, zum Beispiel bei einer bösartigen Läsion in der Lunge, wenn die Verschleppung von Krebszellen in benachbarte Lungensegmente vermieden werden soll, wird der Benutzer den Öffnungswinkel deutlich größer 30° wählen.
Vorteilhafterweise wird der Zugangskegel kleiner oder gleich groß zu einer Ausdehnung der Läsion senkrecht zur Längsachse des Zugangskegels berechnet. Hiermit soll sichergestellt werden, dass ein in dem Zugangskegel verlaufender Zugangspfad stets auf die Läsion am Ende des Zugangskegels trifft. In einer Ausführungsform ist der Zugangskegel gleich groß wie die Läsion. Die Läsion wird also von einer Mantelfläche des Zugangskegels unmittelbar umschlossen. Diese Berechnung eignet sich vorteilhafterweise bei kompakten, insbesondere annähernd runden, Läsionen. Wird die Läsion bei dieser Ausführungsform als Parallelprojektion entlang der Längsachse des Zugangskegels auf die Hautoberfläche in den Zugangskegel projiziert, ist die projizierte Läsion annähernd deckungsgleich mit dem Zugangskegel.
In einer anderen Ausführungsform ist der Zugangskegel kleiner als die Läsion. Eine Parallelprojektion der Läsion entlang der Längsachse des Zugangskegels auf die Hautoberfläche ist also kleiner als der Zugangskegel. Das heißt, die projizierte Läsion liegt vollständig innerhalb des Zugangskegels. Diese Ausführungsform ermöglicht eine Art Sicherheitsabstand zwischen der Größe des Zugangskegels und der tatsächlichen Ausdehnung der Läsion, sodass auch bei Abweichungen von dem Zugangspfad die Läsion getroffen wird.
Abhängig von der Lage der Läsion im Körper und dem Verlauf des Zugangskegels zwischen Läsion und Hautoberfläche ist es möglich, dass der Zugangskegel empfindliche Strukturen des Körpers beinhaltet. Diese Strukturen werden in einem Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens segmentiert und als Knochen, Gefäße und/oder Organe erkannt. Der in einem späteren Schritt zu bestimmende Zugangspfad ist vorteilhafterweise frei von derartigen empfindlichen Strukturen, verläuft also an diesen vorbei. Weiterhin können diese Strukturen mit einer definierten Vergrößerung segmentiert werden, sodass auch bei kleineren Abweichungen von einem an den Strukturen vorbei führenden Zugangspfad diese bei der Intervention nicht verletzt werden.
Schließlich wird in einem Schritt der berechnete Zugangskegel mit den darin segmentierten Strukturen bildlich dargestellt. Dies erfolgt in einer Ausführungsform auf einem Bildschirm. Zur graphischen Darstellung werden beispielswiese eine Vielzahl von Schnittbildern senkrecht zur Längsachse des Zugangskegels als multiplanare Rekonstruktion verwendet oder ein Projektionsbild erstellt. Alternativ kann der Zugangskegel in einer dreidimensionalen Darstellung mittels der Volumen-Rendering-Technik dargestellt werden.
Erfindungsgemäß kann zur Darstellung des Zugangskegels mit den segmentierten Strukturen eine Parallelprojektion der Läsion und der im Zugangskegel enthaltenen Strukturen entlang der Längsachse des Zugangskegels direkt auf der Hautoberfläche dargestellt werden. Diese Ausführungsform ermöglicht ein einfaches Erkennen der jeweiligen optimalen Eintrittsstelle in den Zugangskegel. Beispielsweise kann die Parallelprojektion mittels eines Lasers in Form einer Laserprojektion oder mittels eines Bildprojektors dargestellt werden.
Anhand des dargestellten Zugangskegels kann der Untersucher einen optimalen Zugangspfad bestimmen. Um dies dem Untersucher zu erleichtern, werden vorteilhafterweise strukturfreie und somit als Zugangspfad geeignete Bereiche des Zugangskegels optisch hervorgehoben.
Vorteilhafterweise wird dann in einem weiteren Schritt eine Eintrittsstelle in den Zugangskegel direkt auf der Hautoberfläche des Patienten angezeigt. Weiterhin vorteilhaft wird der Eintrittswinkel des Zugangspfades, ausgehend von der zuvor bestimmten und angezeigten Eintrittsstelle, in den Zugangskegel berechnet und angezeigt. Dies erfolgt ebenfalls vorteilhaft direkt auf der Hautoberfläche. Zum Anzeigen von Eintrittsstelle und -winkel auf der Hautoberfläche eignet sich beispielsweise ein Laser.
Zur weitergehenden Überwachung und Kontrolle einer Intervention kann der Zugangskegel während der Intervention mittels eines Echtzeit-Bildgebungsverfahrens beobachtet werden. Somit kann beispielsweise eine Abweichung bei der Intervention von dem geplanten Zugangspfad erkannt und der Untersucher gewarnt werden.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dem Untersucher ein Zugangskegel zu einer Läsion zur Verfügung gestellt. Ergibt sich bei der weiteren Planung der Intervention, dass in diesem Zugangskegel kein direkter freier Zugangspfad zu der Läsion enthalten ist, wird vorteilhafterweise ein anderer Zugangskegel berechnet. Hierzu werden zumindest die Schritte

- Bestimmen einer Verbindungslinie von dem Schwerpunkt der Läsion zu einer Hautoberfläche des Patienten,
- Berechnen eines Zugangskegels, wobei die Verbindungslinie die Längsachse des Zugangskegels ist,
- Segmentieren von im Zugangskegel vorhandenen Strukturen, und
- Darstellen des Zugangskegels mit den darin segmentierten Strukturen,

Weiter betrifft die Erfindung ein Interventionssystem zum Durchführen einer Intervention an einer Läsion eines Patienten zumindest aufweisend eine Recheneinheit und eine von der Recheneinheit gesteuerte Biopsienadel, wobei die Recheneinheit das vorstehend beschriebene, erfindungsgemäße Verfahren ausführt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Es werden folgende Bezugszeichen verwendet: 1: Läsion; 2: Hautoberfläche; 3: Zugangskegel; 4: Sicherheitsrand; 5: Knochen; 6: Gefäß; 7: freier Bereich; 21: Bestimmen der räumlichen Ausdehnung der Läsion; 22: Bestimmen des Schwerpunkts der Läsion; 23: Bestimmen einer Verbindungslinie; 24: Berechnen eines Zugangskegels; 25: Segmentieren von Strukturen; 26: Darstellen des Zugangskegels und der segmentierten Strukturen; 27: Anzeigen von Eintrittsstelle und Eintrittswinkel auf der Hautoberfläche; S: Schwerpunkt der Läsion; V: Verbindungslinie; φ: Öffnungswinkel des Zugangskegels.
Es zeigen im Einzelnen:

1: eine schematische Querschnittsdarstellung eines Zugangskegels zu einer Läsion sowie eine Projektion des Zugangskegels, und
2: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte.

Die 1 zeigt einen Zugangskegel 3 zu einer Läsion 1 sowie eine Projektion des Zugangskegels 3 auf eine Hautoberfläche 2. Im rechten Bereich ist der Zugangskegel 3 zu der Läsion 1 in einer schematischen Querschnittsdarstellung gezeigt, während im linken Bereich eine Projektionsdarstellung gezeigt ist.
Die Läsion 1 befindet sich unter einer Hautoberfläche 2 des Patienten. Zwischen dem Schwerpunkt S der Läsion 1 und der Hautoberfläche 2 erstreckt eine Verbindungslinie V. In dieser Ausführungsform ist die Verbindungslinie V die kürzeste Verbindung des Schwerpunktes S zur Hautoberfläche 2. Um die Verbindungslinie V ist ein Zugangskegels 3 angeordnet, welcher sich von der Läsion 1 bis zur Hautoberfläche 2 erstreckt. Die Verbindungslinie V stellt dabei die Längsachse des Zugangskegels 3 dar. Da die Hautoberfläche 2 des Patienten uneben ist, handelt es sich bei dem Zugangskegel 3 um einen unregelmäßigen Kegel. Der Zugangskegel 3 weist zur Hautoberfläche 2 hin einen Öffnungswinkel φ von ca. 20° auf.
In der hier gezeigten Ausführungsform ist der Zugangskegel 3 kleiner als eine Ausdehnung der Läsion 1 senkrecht zur Verbindungslinie V beziehungsweise Längsachse des Zugangskegels 3. Der Abstand zwischen der Mantelfläche des Zugangskegels 3 und der Ausdehnung der Läsion 1 bildet einen Sicherheitsrand 4.
In dem Zugangskegel 3 befinden sich Strukturen. Diese sind der besseren Übersicht wegen lediglich in der Projektionsdarstellung im linken Bereich der 1 gezeigt. Bei den Strukturen handelt es sich um einen Knochen 5 und um ein bei der Segmentierung vergrößertes Gefäß 6. In der Projektionsdarstellung ist der Zugangskegel 3 mit dem Sicherheitsrand 4 und den darin enthaltenen Strukturen dargestellt. In dem Zugangskegel 3 sind mehrere freie Bereiche 7 enthalten. Als frei wird ein projizierter Bereich des Zugangskegels 3 bezeichnet, welcher keine Strukturen 5 oder 6 aufweist. In diesen freien Bereichen 7 kann der Untersucher einen Zugangspfad zur Läsion 1 bestimmen.
In der 2 sind schematisch die Schritte 21 bis 27 des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Planen einer Intervention an einer Läsion anhand von räumlichen Bilddaten eines medizinischen Bildgebungssystems in einer beispielhaften Ausführungsform dargestellt. In einem ersten Schritt 21 wird mittels Segmentation der räumlichen Bilddaten eine räumliche Ausdehnung der Läsion 1 bestimmt. Als nächster Schritt 22 wird an den segmentierten Bilddaten der Schwerpunkt S der Läsion 1 bestimmt. Ausgehend von dem Schwerpunkt S wird in einem Schritt 23 eine Verbindungslinie V zu einer Hautoberfläche 2 des Patienten bestimmt. Die Verbindungslinie V erstreckt sich als gerade Linie von dem Schwerpunkt S bis zu einer von einem Untersucher bestimmten Stelle auf der Hautoberfläche 2. Hierdurch hat der Untersucher die Möglichkeit, zu einer beispielsweise direkt hinter einem Gefäß oder einem Knochen liegende Läsion 1, gezielt einen Zugangspfad von einer Seite aus zu suchen.
Weiter wird in einem nächsten Schritt 24 entlang der Verbindungslinie V ein Zugangskegel 3 berechnet. Die Verbindungslinie V stellt dabei die Längsachse des Zugangskegels 3 dar. Der Zugangskegel 3 wird in dieser Ausführungsform kleiner als die Ausdehnung der Läsion 1 senkrecht zur Verbindungslinie V berechnet. So kann sichergestellt werden, dass sich ein wesentlicher Teil der Läsion 1 innerhalb des Zugangskegels 3 befindet. Dies eignet vor allem bei unregelmäßig geformten Läsionen 1.
In einem darauffolgenden Schritt 25 werden in dem Zugangskegel 3 vorhandene Strukturen segmentiert. Hat der Untersucher zuvor die Verbindungslinie V beziehungsweise die entsprechende Stelle auf der Hautoberfläche 2 so bestimmt, dass im Zugangskegel 3 zwischen der Hautoberfläche 2 und der Läsion 1 keine Strukturen vorhanden sind, werden folglich bei der Segmentierung keine Strukturen erkannt. Als nächster Schritt 26 werden der Zugangskegel 3 und die segmentierten Strukturen bildlich dargestellt. In dieser Ausführungsform erfolgt die Darstellung als Parallelprojektion senkrecht zur Verbindungslinie V direkt auf der Hautoberfläche 2 mittels einer Laserprojektion.
Anhand der Projektion des Zugangskegels 3 kann der Untersucher einen Zugangspfad zur Läsion 1 und eine Eintrittsstelle in den Zugangspfad bestimmen, wobei der Zugangspfad frei von Strukturen ist. Die Eintrittsstelle und ein Eintrittswinkel in den Zugangspfad können in einem weiteren Schritt 27 direkt auf der Hautoberfläche 2 mittels eines Lasers angezeigt werden.

Claims

Verfahren zum Planen einer Intervention an einer Läsion (1) in einem Patienten anhand von räumlichen Bilddaten eines medizinischen Bildgebungssystems, zumindest umfassend die Schritte: 1.1. Bestimmen einer räumlichen Ausdehnung der Läsion (1), 1.2. Bestimmen eines Schwerpunktes (S) der räumlichen Ausdehnung der Läsion (1), 1.3. Bestimmen einer Verbindungslinie (V) von dem Schwerpunkt (S) der Läsion (1) zu einer Hautoberfläche (2) des Patienten, 1.4. Berechnen eines Zugangskegels (3), wobei die Verbindungslinie (V) die Längsachse des Zugangskegels (3) ist, 1.5. Segmentieren von im Zugangskegel (3) vorhandenen Strukturen (5), und 1.6. Darstellen des Zugangskegels (3) mit den darin segmentierten Strukturen (5), wobei 1.7. eine Parallelprojektion der Läsion (1) und der im Zugangskegel (3) enthaltenen Strukturen (5; 6) entlang der Längsachse des Zugangskegels (3) auf der Hautoberfläche (2) dargestellt wird.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Ausdehnung der Läsion (1) durch Segmentierung bestimmt wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hautoberfläche (2) anhand eines Luft-Gewebe-Übergangs bestimmt wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine kürzeste Verbindungslinie (V) von dem Schwerpunkt (S) der Läsion (1) zu der Hautoberfläche (2) bestimmt wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungslinie (V) von dem Schwerpunkt (S) der Läsion (1) zu einer benutzerdefinierten Stelle auf der Hautoberfläche (2) bestimmt wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugangskegel (3) mit einem Öffnungswinkel (φ) zwischen 0° und 60°, vorzugsweise zwischen 0° und 30°, weiterhin vorzugsweise zwischen 10° und 20°, berechnet wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugangskegel (3) kleiner oder gleich groß zu einer Ausdehnung (4) der Läsion (1) senkrecht zur Längsachse des Zugangskegels berechnet wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen (5; 6) in dem Zugangskegel (3) als Knochen (5), Gefäße (6) und/oder Organe erkannt werden.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen (5; 6) mit einer definierten Vergrößerung segmentiert werden.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugangskegel (3) mit den darin segmentierten Strukturen (5; 6) auf einem Bildschirm dargestellt wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Parallelprojektion mittels eines Lasers auf der Hautoberfläche (2) dargestellt wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Parallelprojektion mittels eines Bildprojektors auf der Hautoberfläche (2) dargestellt wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturfreien, als Zugangspfad geeigneten Bereiche des Zugangskegels (3) optisch hervorgehoben werden.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eintrittsstelle in den Zugangskegel (3) angezeigt wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eintrittswinkel in den Zugangskegel (3) angezeigt wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugangskegel (3) mittels eines Echtzeit-Bildgebungsverfahrens beobachtet wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Schritte 1.3 bis 1.6 wiederholt werden bis der Zugangskegel (3) einen Zugangspfad von der Hautoberfläche (2) zur Läsion (1) enthält, welcher frei von den in dem Zugangskegel (3) enthaltenen segmentierten Strukturen (5) ist.
Interventionssystem zum Durchführen einer Intervention an einer Läsion (1) eines Patienten zumindest aufweisend eine Recheneinheit und eine von der Recheneinheit gesteuerte Biopsienadel, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit ein Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 17 ausführt.