DE102019200803A1

DE102019200803A1 - Medizintechnischer Roboter, medizinisches System, Verfahren zu deren Betrieb, Computerprogramm und Speichermedium

Info

Publication number: DE102019200803A1
Application number: DE102019200803.8A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Kleinszig; Jessica Magaraggia; Alois Regensburger; Maddalena Strumia
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2020-07-23
Also published as: US20200229879A1; US11717358B2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen medizintechnischen Roboter (3), ein medizinisches System (1), ein Verfahren (20) zu deren Betrieb, ein entsprechendes Computerprogramm (20) und ein entsprechendes computerlesbares Speichermedium (11, 19). Die Erfindung sieht vor, durch Steuern einer Pose eines Instrumentenarms (14) des Roboters (3) relativ zu einem jeweiligen mittels des Roboters (3) zu behandelnden oder zu untersuchenden Untersuchungsobjekt (4, 5) den Instrumentenarm (14) automatisch in Kontakt mit dem Untersuchungsobjekt (4, 5) zu bringen und dadurch eine vorgegebene Pose des Untersuchungsobjekts einzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft einen medizintechnischen Roboter und ein medizinisches System, welches einen solchen medizintechnischen Roboter umfasst, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen medizintechnischen Roboters beziehungsweise eines solchen medizinischen Systems. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Computerprogramm, welches das Verfahren kodiert oder repräsentiert, sowie ein computerlesbares Speichermedium, auf welchem ein entsprechendes Computerprogramm gespeichert ist. Die Medizintechnik ist also ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung. Dies soll jedoch nicht ausschließen, dass die vorliegende Erfindung auch in anderen technischen Gebieten oder Anwendungsbereichen nutzbringende Verwendung finden kann.
Medizinische Anwendungen oder Eingriffe, beispielsweise Bronchoskopien oder endovaskuläre oder gastrointestinale endoskopische Prozeduren oder Interventionen, werden heutzutage oftmals unterstützt durch Geräte, Roboter und Datenverarbeitungsmethoden durchgeführt. Insbesondere ist heutzutage eine computergestützte Planung von Prozeduren oder Eingriffen verbreitet, im Zuge derer beispielsweise anhand eines präoperativ oder präinterventionell oder intraoperativ aufgenommenen Bilddatensatzes eines jeweiligen Untersuchungsobjekts - beispielsweise eines Patienten - eine Zielregion für den jeweiligen Eingriff sowie ein Instrumentenpfad geplant und definiert werden. Dies kann theoretisch eine besonders zuverlässige, belastungsarme und genaue Durchführung des jeweiligen Eingriffs ermöglichen.
Es stellt sich jedoch das Problem, dass während des jeweiligen Eingriffs Bewegungen oder Verformungen des Untersuchungsobjekts auftreten können, welche dazu führen, dass die vorherige Planung nicht ohne Weiteres befolgt werden kann. Beispielsweise kann sich eine Lage oder Pose der jeweiligen Zielregion, beispielsweise einer Läsion, und/oder eine Gefäß- oder Organgeometrie, während des Eingriffs gegenüber einem präinterventionellen Zustand derart verändern, dass basierend auf der prä- oder intrainterventionellen Planung dem vorgesehenen Instrumentenpfad nicht ohne Weiteres gefolgt werden kann oder zum tatsächlichen Auffinden der Zielregion mehrere Anläufe oder Versuche notwendig sind oder der Eingriff gar abgebrochen werden muss. Derartige Bewegungen oder Verformungen des Untersuchungsobjekts bei oder während der jeweiligen Intervention können verschiedene Ursachen haben, beispielsweise eine Atembewegung oder eine Gewebedeformation aufgrund eines Einsatzes oder einer Bewegung von Geräten oder sonstigen technischen Hilfsmitteln wie etwa Klammern, Stützen oder dergleichen. Effektiv kann damit der jeweilige präinterventionell aufgenommene Bilddatensatz hochgradig ungenau in Bezug auf eine während der Intervention tatsächlich vorliegende Situation oder Geometrie des Untersuchungsobjekts sein.
Für eine korrekte, zuverlässige und belastungsarmes Durchführung des jeweiligen Eingriffs wäre aber eine zuverlässige und genaue unterstütze Navigation oder Führung entlang eines jeweiligen geplanten Instrumentenverfahrens zu der jeweiligen Zielregion wünschenswert, sodass während der Intervention selbst keine dynamische und gegebenenfalls herausfordernde und/oder für das Untersuchungsobjekt ebenso wie für jeweiliges medizinisches Personal belastungsreiche Anpassung oder Neuplanung der Intervention notwendig ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, auf für ein jeweiliges Untersuchungsobjekt belastungsarme Weise eine zuverlässige Navigation eines Instruments zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen, in der Beschreibung und in den Figuren angegeben.
Ein erfindungsgemäßes medizintechnischer Roboter, also beispielsweise ein Medizinroboter für die robotisch unterstützte Chirurgie, weist einen beweglichen Instrumentenarm, einen Antrieb zum Bewegen des Instrumentenarms und ein mit dem Antrieb verbundenes Steuergerät zum automatischen Steuern einer Pose des Instrumentenarms auf. Erfindungsgemäß ist das Steuergerät dazu eingerichtet, durch Steuern der Pose des Instrumentenarms relativ zu einem jeweiligen mittels des Roboters zu behandelnden oder zu untersuchenden Untersuchungsobjekt den Instrumentenarm automatisch in Kontakt mit dem Untersuchungsobjekt zu bringen und dadurch eine vorgegebene Pose, also eine Lage, Stellung und/oder Geometrie, des Untersuchungsobjekts einzustellen, also zu bewirken. Mit anderen Worten ist es vorliegend also vorgesehen, dass der erfindungsgemäße Roboter dazu ausgestaltet und eingerichtet ist, durch entsprechende Steuerung aktiv eine gewünschte oder angestrebte Pose, Geometrie oder Verformung des Untersuchungsobjekts zu erzeugen oder zu bewirken.
Das Untersuchungsobjekt kann beispielsweise ein Patient oder ein Teilbereich eines Patienten sein. Als Teil des Untersuchungsobjekts können weitere Teilbereiche, Regionen oder Orte definiert sein, beispielsweise eine Zielregion für eine Intervention. Eine solche Zielregion (englisch auch Region of Interest, RoI) kann beispielsweise eine erkrankte oder verletzte Gewebestelle sein. Das In-Kontakt-bringen des Roboters oder des Instrumentenarms mit dem Untersuchungsobjekt kann dabei ein Herstellen eines mechanischen Kontakts zwischen dem Roboter und dem Untersuchungsobjekt an oder im Bereich der Zielregion und/oder in anderen Teilen oder Bereichen des Untersuchungsobjekts bedeuten oder umfassen. In letzterem Fall kann dabei aber gegebenenfalls dennoch eine Lage der Zielregion und/oder ein Weg oder Pfad zu der Zielregion, als insbesondere deren Erreichbarkeit, beeinflusst werden.
Der bewegliche Instrumentenarm des erfindungsgemäßen Roboters kann beispielsweise mehrere durch ein jeweiliges Gelenk miteinander verbundene Segmente aufweisen oder umfassen. Dementsprechend kann der Roboter beispielsweise ein Leichtbauroboter oder dergleichen mit bevorzugt wenigstens sechs Freiheitsgraden sein. Ebenso kann der Instrumentenarm ganz oder teilweise flexibel, insbesondere dynamisch und kontinuierlich gesteuert biegbar, sein (Schlangenroboter), beispielsweise mittels mehrerer Aktuatoren. Die Aktuatoren können beispielsweise entlang des Instrumentenarms angeordnet sein und/oder beispielsweise über Seile, Drähte oder Züge mit jeweils einem oder mehreren Teilbereichen des Instrumentenarms verbunden sein, um den oder die entsprechenden Teilbereiche zu bewegen, insbesondere relativ zu jeweils anderen Teilbereichen des Instrumentenarms zum Steuern oder Einstellen der jeweiligen Pose des Instrumentenarms. Ebenso kann beispielsweise eine elektrische Steuerung der Pose des Instrumentenarms möglich sein, beispielsweise mittels einer spannungsabhängigen Geometrie oder Steifigkeit des Instrumentenarms.
Der Antrieb des Roboters kann beispielsweise einen oder mehrere Elektromotoren, hydraulische und/oder pneumatische Aktuatoren oder Einrichtungen oder dergleichen umfassen.
Das Steuergerät kann eine Datenverarbeitungseinrichtung, also beispielsweise einen Computer oder einen Mikrocontroller oder dergleichen, sowie einen damit verbundenen Datenspeicher mit einem entsprechenden Betriebs- oder Steuerprogramm für den Roboter umfassen. Zum Steuern oder Einstellen der Pose des Instrumentenarms kann das Steuergerät entsprechende Steuersignale erzeugen und beispielsweise an den Antrieb des Roboters übermitteln. Das Steuergerät kann weiter wenigstens eine Datenschnittstelle zum Erfassen von Daten, welche beispielsweise von anderen Einrichtungen oder Vorrichtungen bereitgestellt werden können, aufweisen. Das Steuergerät kann dann über diese Datenschnittstelle empfangene Daten bei dem Steuern des Instrumentenarms, also dem Steuern oder Einstellen der Pose des Instrumentenarms, berücksichtigen. Derartige Daten können beispielsweise Vorgaben zu der gewünschten oder angestrebten vorgegebenen Pose des Untersuchungsobjekts, zu einer aktuellen Pose oder Geometrie des Untersuchungsobjekts, Registrierungs- oder Koordinations- oder Synchronisationsdaten zum Registrieren oder Koordinieren eines durch den Roboter verwendeten Koordinatensystems mit einem von einem zum Abbilden des Untersuchungsobjekts vorgesehenen oder verwendeten bildgebenden Gerät verwendeten Koordinatensystem, und/oder dergleichen mehr sein oder umfassen.
Der Roboter kann bevorzugt zudem ein Lageüberwachungssystem oder Lagebestimmungssystem aufweisen, mittels welchem der Roboter seine eigene Pose bestimmen oder ermitteln kann, beispielsweise in einem robotereigenen internen Koordinatensystem. Die auf diese Weise bestimmte Pose des Roboters, insbesondere des Instrumentenarms oder der einzelnen Segmente, Gelenke oder Teilbereiche des Instrumentenarms, wird auch als Absolutpose oder absolut Position des Roboters beziehungsweise des Instrumentenarms bezeichnet. Hier kann beispielsweise eine herkömmliche Roboterkinematik eingesetzt werden. Das Lageüberwachungs- oder Lagebestimmungssystem des Roboters kann also ein Kinematikmodell des Roboters umfassen, insbesondere eine Simulationseinrichtung zum Simulieren oder Modellieren einer Bewegung oder Pose oder Posenveränderung des Roboters anhand des Kinematikmodells und/oder Sensordaten, welche die Bewegung und/oder Pose des Roboters charakterisieren. Das Lageüberwachungssystem kann beispielsweise entlang des Instrumentenarms angeordnete Sensoren, beispielsweise wenigstens einen Kraft-, Momenten-, Biege-, Beschleunigungs- und/oder Winkelsens, eine inertiale Messeinheit (englisch: inertial measurement unit, IMU), ein Faser-Bragg-Gitter und/oder dergleichen, umfassen, welche ihre jeweiligen Sensordaten an das Steuergerät übermitteln können. Mittels dieser Sensoren beziehungsweise entsprechender Sensordaten kann nicht nur die Bewegung oder Pose des Roboters bestimmt und nachverfolgt werden, sondern ebenso ermittelt werden, ob und gegebenenfalls welche Teile oder Segmente des Roboters, insbesondere des Instrumentenarms, sich frei bewegen können oder sich in mechanischem Kontakt mit einer Umgebung oder einem Fremdobjekt, hier insbesondere dem Untersuchungsobjekt, befinden.
Zusätzlich oder alternativ kann ein Nachverfolgungssystem (englisch: Trackingsystem) zum Bestimmen und Nachverfolgen der jeweils aktuellen Pose des Instrumentenarms vorgesehen sein. Dies kann beispielsweise ein externes elektromagnetisches Nachverfolgungssystem sein. Ebenso kann der Instrumentenarm ganz oder teilweise während der Untersuchung oder Behandlung des Untersuchungsobjekts bildbasiert, also beispielsweise anhand von mittels einer externen Kamera oder einem zum Abbilden des Untersuchungsobjekts verwendeten bildgebenden Gerät bereitgestellten Bilddaten, nachverfolgt werden. Entsprechende Lagedaten, welche die Pose des Instrumentenarms oder eines Teils des Instrumentenarms angeben, können dann beispielsweise über die genannte Datenschnittstelle an das Steuergerät übermittelt werden, welches dann dazu eingerichtet sein kann, diese Lagedaten zum Steuern der Pose des Instrumentenarms zu berücksichtigen, also auszuwerten oder zu verarbeiten.
Das Steuern der Pose des Instrumentenarms kann ein Verändern der Pose, also ein translatorisches und/oder rotatorisches Bewegen zumindest eines Teilbereiches des Instrumentenarms, bedeuten oder umfassen. Das Steuern der Pose des Instrumentenarms soll im Sinne der vorliegenden Erfindung aber ebenso ein Halten des Instrumentenarms oder eines Teils des Instrumentenarms in einer bestimmten Pose, insbesondere entgegen einer externen Kraft, umfassen oder bedeuten können. Beispielsweise kann das Steuergerät also dazu eingerichtet sein, im Rahmen des Steuern der Pose des Instrumentenarms diesen oder beispielsweise wenigstens ein Gelenk des Instrumentenarms zu versteifen und/oder mittels des Antriebs eine auf den Instrumentenarm einwirkende externe Kraft zu kompensieren, um den Instrumentenarm in einer jeweiligen Pose zu halten. Eine solche externe Kraft kann beispielsweise durch das in Kontakt mit dem Instrumentenarm kommende Untersuchungsobjekt ausgeübt werden. Das Steuern der Pose des Instrumentenarms relativ zu dem Untersuchungsobjekt kann also eine Bewegung des Instrumentenarms auf das Untersuchungsobjekt zu ebenso wie eine Bewegung des Untersuchungsobjekts auf den Instrumentenarm zu berücksichtigen.
Das Einstellen der Pose des Untersuchungsobjekts über den mechanischen Kontakt zwischen dem Untersuchungsobjekt und dem Instrumentenarm kann also bedeuten, dass das Untersuchungsobjekt mittels des Instrumentenarms verschoben oder verformt oder deformiert wird, um die vorgegebene Pose oder Geometrie des Untersuchungsobjekts zu erzeugen. Ebenso kann durch entsprechendes Versteifen oder Halten des Instrumentenarms in einer bestimmten Pose beispielsweise eine Bewegung des Untersuchungsobjekts verhindert oder begrenzt oder beschränkt werden. In diesem Sinne kann das Einstellen der Pose des Untersuchungsobjekts also ein Verhindern eines Abweichens von dieser Pose bedeuten oder umfassen.
Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung liegt also in der Erkenntnis, dass der bewegliche und aktiv steuerbare Instrumentenarm des Roboters, der in der Vergangenheit nachteilig zu Verschiebungen oder Deformationen des Untersuchungsobjekts beitragen konnte, verwendet werden kann, um durch entsprechendes Steuern der Pose oder Bewegung des Instrumentenarms diesen nachteiligen Bewegungen oder Verformungen des Untersuchungsobjekts entgegenzuwirken. Beispielsweise kann dazu eine präoperativ oder präinterventionell gegebene und mittels eines bildgebenden Verfahrens erfasste Pose oder Geometrie des Untersuchungsobjekts als die vorgegebene Pose, also als angestrebte Referenz, vorgegeben sein. Der Instrumentenarm kann dann während der jeweiligen Untersuchung oder Behandlung des Untersuchungsobjekts so gesteuert, also bewegt, werden, dass auch während der Untersuchung oder Behandlung die präinterventionell gegebene Geometrie oder Pose des Untersuchungsobjekts zumindest im Wesentlichen aufrechterhalten oder beibehalten oder hergestellt wird.
Zusätzlich oder alternativ kann beispielsweise durch eine Bewegung oder Verschiebung oder Deformierung des Untersuchungsobjekts mittels des Instrumentenarms, also etwa indem der Instrumentenarm gegen das Untersuchungsobjekt gedrückt oder bewegt wird, beispielsweise die vorgegebene Pose des Untersuchungsobjekts eingestellt werden, um etwa eine bessere oder einfachere Erreichbarkeit einer jeweiligen Zielregion für den Instrumentenarm oder für ein von dem Instrumentenarm gehaltenes oder geführtes Instrument oder ein separates Instrument zu ermöglichen. Beispielsweise kann mittels des Instrumentenarms eine Kraft auf einen Teilbereich eines Patienten wie etwa auf ein Organ ausgeübt werden, um innerhalb dieses Organs einen bestimmten, beispielsweise begradigten, Gefäßverlauf zu bewirken oder einzustellen oder dergleichen. Der Roboter kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung also dazu eingerichtet sein, eine Erreichbarkeit einer vorgegebenen Zielregion für ein Instrument anhand wenigstens eines vorgegebenen geometrischen Kriteriums zu bewerten und den Instrumentenarm in Abhängigkeit von der Erreichbarkeit gegen das Untersuchungsobjekt zu steuern, um die Erreichbarkeit zu verbessern. Die Zielregion kann beispielsweise eine Läsion, ein Tumor, eine Gefäßverengung oder -aussackung oder dergleichen sein. Die Zielregion kann beispielsweise anhand eines präinterventionellen Datensatzes definiert, also vorgegeben, werden. Der Roboter kann dazu eingerichtet sein, dieser Datensatz und/oder eine Ortsangabe zu der Zielregion als Eingangsdaten zu erfassen. Ebenso kann der Roboter dazu eingerichtet sein, intrainterventionell eine aktuelle Geometrie des Untersuchungsobjekts, insbesondere einer Lage oder Pose der Zielregion, oder entsprechende Daten zu erfassen und anhand dieser Daten die Erreichbarkeit zu bewerten. Das geometrische Kriterium kann beispielsweise eine Größe eines freien Raumes vor oder neben der Zielregion, ein Abstand zwischen der Zielregion und einem benachbarten Gewebe, eine Kurvigkeit eines Gefäßes oder Hohlorgans in einem zu der Zielregion führenden Abschnitt, ein Winkel oder eine Lage einer Oberfläche der Zielregion relativ zu einem umgebenden Gewebe und/oder relativ zu einem als Instrumentenpfad vorgesehenen oder geplanten Hohlvolumens und/oder dergleichen mehr sein oder umfassen. Der Roboter kann also beispielsweise den Instrumentenarm aktiv gegen eine Gefäßwand oder ein Gewebe, welches mit einem als Instrumentenpfad vorgesehenen Gefäß verbunden ist, bewegen und dadurch eine Krümmung, eine Kurvigkeit oder einen Verlauf des Gefäßes derart verändern, dass das geometrische Kriterium, also wenigstens ein vorgegebenes Erreichbarkeitskriterium, erfüllt oder zumindest ein Bewertungsmaß vergrößert oder verbessert wird.
Ein weiteres Beispiel, für eine Anwendung, in der die vorliegende Erfindung vorteilhaft einsetzbar ist, ist die Endoskopisch retrograde Cholangiopankreatikographie (ERCP). Dort kann mittels des Roboters durch entsprechende Steuerung des Instrumentenarms eine aktive Deformation des jeweiligen Patienten beispielsweise eine erleichterte Kannulation der Papille ermöglichen.
Besonders bevorzugt kann der Roboter, insbesondere das Steuergerät, dazu eingerichtet sein, ein Verhalten des Untersuchungsobjekts unter dem mechanischen Kontakt mit dem Instrumentenarm vorherzusagen, zu modellieren oder zu simulieren, beispielsweise anhand oder mittels eines biomechanischen Modells zumindest eines Teilbereiches des Untersuchungsobjekts. Auf diese Weise kann die vorgegebene Pose des Untersuchungsobjekts durch entsprechende Steuerung der Pose des Instrumentenarms gemäß einer vorherigen Modellierung oder Simulation oder Vorhersage besonders genau und zuverlässig eingestellt werden. Dies wird weiter unten noch detaillierter beschrieben.
Die vorliegende Erfindung kann vorteilhaft eine verbesserte Konsistenz zwischen einer präinterventionellen und einer intrainterventionellen Situation, insbesondere Geometrie, des jeweiligen Untersuchungsobjekts ermöglichen und somit zu einer vereinfachten, genaueren und besonders zuverlässigen Durchführung der jeweiligen Intervention oder Behandlung oder Untersuchung beitragen. Da mittels der vorliegenden Erfindung also erreicht werden kann, dass eine intrainterventionelle Situation oder Geometrie zumindest im Wesentlichen der jeweiligen präinterventionellen Situation oder Geometrie entspricht und somit intrainterventionell dem präinterventionell geplanten Instrumentenpfad gefolgt werden kann, um die jeweilig der Zielregion zuverlässig aufzufinden, kann beispielsweise eine intrainterventionelle Strahlenbelastung des Untersuchungsobjekts zum Überwachen der aktuellen Pose des Untersuchungsobjekts oder eine dazu notwendige Kontrastmitteldosis im Vergleich zu herkömmlichen Navigationsverfahren reduziert werden. Dadurch kann vorteilhaft eine Belastung des Untersuchungsobjekts reduziert werden. Ebenso kann durch die vorliegende Erfindung eine Erreichbarkeit einer jeweiligen Zielregion für ein medizinisches Instrument verbessert oder vereinfacht werden, wodurch vorteilhaft die Zielregion zuverlässiger, schneller und/oder mit einer größeren Vielfalt von Instrumenten erreichbar gemacht wird, wodurch sich nicht nur die Chancen für einen Untersuchungs- oder Behandlungserfolg erhöhen können, sondern gegebenenfalls ebenso eine hierfür benötigte Zeit reduziert werden kann, was vorteilhaft mit einer reduzierten Belastung sowohl für das Untersuchungsobjekt als auch für jeweiliges medizinisches Personal einhergehen kann. Besonders vorteilhaft nutzt die vorliegende Erfindung dazu bestehende Hardware, sodass kein zusätzlicher Bauteil- oder Geräteaufwand notwendig ist und beispielsweise keine Klammern oder Stützen oder dergleichen zum Festlegen von Teilbereichen des Untersuchungsobjekts im dieses eingebracht werden müssen. Auch hierdurch kann die Belastung für das Untersuchungsobjekt reduziert und die jeweilige Intervention effizienter durchgeführt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Roboter dazu eingerichtet, durch aktives Steuern des Instrumentenarms relativ zu dem Untersuchungsobjekt einer Deformation des Untersuchungsobjekts entgegenzuwirken, insbesondere die Deformation - zumindest bereichsweise - auszugleichen oder zu kompensieren. Dadurch kann vorteilhaft, zumindest bereichsweise, etwa im Bereich der einer vorgegebenen Zielregion des Untersuchungsobjekts, eine zumindest im Wesentlich von einer Bewegung oder Deformation des Untersuchungsobjekts unabhängige zumindest im Wesentlichen gleichbleibende Geometrie erreicht oder aufrechterhalten werden. Dabei kann soweit notwendig beispielsweise ein vergrößerter Bewegungsumfang in anderen Bereichen des Untersuchungsobjekts in Kauf genommen werden, wodurch eine jeweilige Intervention oder Untersuchung nicht beeinflusst wird.
In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung weist der Roboter ein medizinisches Instrument, insbesondere einen Katheter und/oder ein Endoskop, auf. Dabei ist der Instrumentenarm als dieses medizinische Instrument ausgebildet oder das medizinische Instrument an dem Instrumentenarm, beispielsweise an einem endseitigen Roboterflansch des Instrumentenarms, befestigt oder gehalten. Zusätzlich oder alternativ dabei wenigstens ein Teil des medizinischen Instruments röntgensichtbar ausgebildet. Dies bedeutet, dass zumindest der entsprechende röntgensichtbare Teil des Instruments mittels herkömmlicher Röntgengeräte abbildbar, also für Röntgenstrahlung opak oder intransparent ist. Der Roboter kann vorliegend also zum Steuern, Führen oder Handhaben des medizinischen Instruments ausgebildet sein. Dies ermöglicht in Verbindung mit der röntgensichtbaren Ausgestaltung des medizinischen Instruments eine besonders vorteilhafte und flexible Einsetzbarkeit und Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Roboters für medizinische Anwendungen oder Interventionen, beispielsweise chirurgische Eingriffe, eine interventionelle Diagnostik, etwa im Rahmen einer Biopsie, und/oder weitere interventionelle Therapien, wie etwa eine Ablation. Insbesondere wird so auf besonders einfache Weise eine Einbindung des erfindungsgemäßen Roboters in interventionelle Prozeduren oder Arbeitsabläufe (englisch: Workflows), welche intrainterventionell eine röntgenbasierte Bildgebungsmodalität zum Abbilden des Untersuchungsobjekts vorsehen, ermöglicht. Beispielsweise wird auf besonders einfache Weise eine Registrierung zwischen den Koordinatensystemen des Roboters und der Bildgebungsmodalität sowie ein röntgenbildbasiertes Nachverfolgen oder Überwachen der Pose des Instruments ermöglicht. Dies wiederum ermöglicht beispielsweise eine zusätzliche Absicherung der Robotersteuerung, beispielsweise ein Erkennen und Ausgleichen einer von dem Roboter beziehungsweise dessen Lageüberwachungssystem selbst nicht detektierten Drift. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des derart ausgestalteten erfindungsgemäßen Roboters kann also beispielsweise in der Fluoroskopie beziehungsweise fluoroskopisch unterstützten Interventionen liegen.
Ein Monitoring, als eine Überwachung, eines aktuellen Deformationsstatus des Untersuchungsobjekts, also dessen aktueller Deformation oder Geometrie, und/oder des Roboters kann aber ebenso ergänzend oder ausschließlich anhand einer, internen und/oder an dem Roboter, insbesondere dem Instrumentenarm, angeordneten, Sensorik des Roboters erfolgen. Dann kann vorteilhaft gegebenenfalls auf eine Sichtbarkeit, zumindest eine kontinuierliche Sichtbarkeit, des Roboters in der Bildgebung verzichtet werden. Ein auf die Sensorik des Roboters gestütztes Tracking, also Überwachen der Nachverfolgen, der Geometrie des Untersuchungsobjekts und/oder des Roboters kann aber wie beschrieben durch weitere Methoden, beispielsweise ein elektromagnetisches und/oder bildbasiertes Tracking, ergänzt oder unterstützt werden. Damit ist die vorliegende Erfindung vorteilhaft sehr flexibel und mit vielfältigen verschiedenen im Einzelfall verfügbaren Ausstattungen anwendbar.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Roboter dazu eingerichtet, Atemdaten zu erfassen, welche eine jeweils aktuelle Atemphase, also einen Atemzyklus oder eine Atembewegung, des Untersuchungsobjekts angeben oder charakterisieren. Das Steuergerät ist dabei dazu eingerichtet, die Pose des Instrumentenarms in Abhängigkeit von den Atemdaten zu steuern. Das Untersuchungsobjekt kann hier also insbesondere ein Patient sein, wobei dessen Atmung zu einer Bewegung und/oder Deformation führt. Die Atembewegung beziehungsweise die damit einhergehende Deformation des Untersuchungsobjekts, also des Patienten oder eines Teilbereiches des Patienten, kann dabei nicht in jedem Fall anhand von präinterventionell Daten vorhergesagt oder auf andere Weise kontrolliert gesteuert werden. Beispielsweise kann nicht jeder Patient ausreichend gleichmäßig atmen und eine künstliche gesteuerte Beatmung ist nicht in jedem Fall praktikabel.
Das Steuergerät kann vorliegend dazu eingerichtet sein, beispielsweise jeweils in einer bestimmten Atemphase oder an einem bestimmten Punkt oder während eines bestimmten Abschnitts des Atemzyklus des jeweiligen Patienten den Instrumentenarm zu versteifen oder in eine bestimmte Pose zu bewegen oder zu steuern, um beispielsweise die Atembewegung oder eine durch diese bewirkte Bewegung eines Teilbereichs des Patienten zu verhindern oder zu begrenzen. Ebenso ist eine aktive Deformation des Instrumentenarms in Abhängigkeit von der Atemphase oder dem Atemzyklus möglich, um eine mit der Atmung ansonsten einhergehende Deformation des Untersuchungsobjekts - zumindest in einem Teilbereich des Untersuchungsobjekts, beispielsweise im Bereich der vorgegebenen Zielregion - zu kompensieren. Auf diese Weise kann mittels der vorliegenden Erfindung also auch bei unregelmäßiger oder nicht gesteuerter oder nicht vorhersagbarer Atmung die vorgegebene Pose des Untersuchungsobjekts, beispielsweise ein Gefäßverlauf oder eine relative oder absolute Lage oder Pose einer definierten Zielregion, sichergestellt oder eingestellt werden. So kann beispielsweise verhindert werden, dass ein Biegeradius eines Gefäßes, in welchem während der Intervention ein Instrument geführt wird oder beispielsweise ein Stent oder dergleichen platziert werden soll, aufgrund der Atembewegung beispielsweise einen vorgegebenen Minimalwert unterschreitet oder die jeweilige Zielregion - beispielsweise eine Läsion oder ein Tumor oder eine Gefäßabzweigung oder dergleichen - aufgrund der Atembewegung durch ein einen anderen Gewebebereich verdeckt wird oder dergleichen mehr. Dabei kann während der anderen Atemphasen oder während der übrigen Abschnitte des Atemzyklus der Roboter beziehungsweise ein von diesem geführtes oder gehaltenes Instrument bedarfsgerecht flexibel geführt bewegt oder eingesetzt werden. Damit kann die vorliegende Erfindung vorteilhaft ohne zusätzlichen Instrumente oder Hilfsmittel besonders flexibel und zuverlässig eine Durchführung von Interventionen ermöglichen oder unterstützen und so zum Patientenwohl beitragen. Das Erfassen der Atemdaten kann dabei ein Empfangen der Atemdaten, beispielsweise über die genannte Datenschnittstelle bedeuten. Dabei können die Atemdaten also von einem externen Gerät oder einer externen Datenquelle, beispielsweise einem Brustgurt oder dergleichen, bereitgestellt werden. Ebenso kann der Roboter selbst eine Einrichtung zum Messen oder Bestimmen der Atemphase beziehungsweise des Atemzyklus aufweisen, also die Atemdaten selbstständig ermitteln.
In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das Steuergerät dazu eingerichtet, jeweils in einer vorgegebenen Atemphase, in der das Untersuchungsobjekt aufgrund seiner Atembewegung in Kontakt mit dem Instrumentenarm kommt, den Instrumentenarm in einer vorgegebenen Position, beispielsweise in seiner jeweils aktuellen Position oder Pose, zu versteifen und dadurch die Atembewegung des Untersuchungsobjekts zu begrenzen. Das Versteifen des Instrumentenarms bedeutet also, dass durch entsprechende Steuerung des Instrumentenarms beziehungsweise des Antriebs ein Verbiegen oder Verformen oder Verschieben des Instrumentenarms durch den Kontakt mit dem Untersuchungsobjekt, also durch eine von dem Untersuchungsobjekt auf den Instrumentenarm ausgeübte Kraft, verhindert oder erschwert wird. Insbesondere kann durch das Versteifen der Instrumentenarm also in seiner Position oder Pose relativ zu dem Untersuchungsobjekt ortsfest fixiert oder gehalten werden. Zum Versteifen des Instrumentenarms kann beispielsweise wenigstens ein Gelenk des Instrumentenarms eingerastet oder verriegelt oder eine Bremse aktiviert werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Instrumentenarm durch den Antrieb durch automatisches Aufbringen einer Kraft versteift werden. Je nach Ausgestaltung oder Materialzusammensetzung des Instrumentenarms kann ebenso beispielsweise eine elektrische Spannung und/oder ein pneumatische oder hydraulischer Druck automatisch angepasst werden, um das Versteifen des Instrumentenarms zu bewirken.
Wie bereits erläutert kann durch das Versteifen des Instrumentenarms in Abhängigkeit von der Atemphase oder der Atembewegung beispielsweise eine über einen vorgegebenen Grenz- oder Schwellenwert hinausgehende Bewegung, Verschiebung oder Deformation des Untersuchungsobjekts vermieden und somit eine Beeinträchtigung der Durchführung der jeweiligen Intervention vermieden oder verhindert werden. Dadurch, dass der Instrumentenarm aber nur in der vorgegebenen Atemphase, also nicht während des gesamten Atemzyklus, versteift wird, besteht weiterhin die Möglichkeit, den Instrumentenarm außerhalb der vorgegebenen Atemphase flexibel zu bewegen oder zu steuern, sodass also auch komplexe Interventionen weiterhin durchführbar sind oder bleiben.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung enthält oder umfasst das Steuergerät ein vorgegebenes biomechanisches Modell zumindest eines Teils des Untersuchungsobjekts. Das biomechanische Modell kann beispielsweise in dem genannten Datenspeicher abgelegt sein. Das Steuergerät ist hier dazu eingerichtet, durch Simulieren eines Verhaltens zumindest des durch das vorgegebene biomechanisches Modell modellierten oder beschriebenen oder charakterisierten Teils des Untersuchungsobjekts unter mechanischem Kontakt mit dem Instrumentenarm mittels des biomechanischen Modells automatisch eine zum Einstellen der vorgegebenen Pose des Untersuchungsobjekts benötigte Pose des Instrumentenarms und/oder eine zum Einstellen der vorgegebenen Pose des Untersuchungsobjekts durch den Instrumentenarm auf das Untersuchungsobjekt auszuübende Kraft zu bestimmen. Weiter ist das Steuergerät dann dazu eingerichtet, entsprechende Steuersignale für den Antrieb zu erzeugen, wobei diese Steuersignale also das Einstellen der bestimmten benötigten Pose und/oder eine Aufbringen der bestimmten auszuübenden Kraft bewirken.
Das biomechanisches Modell kann zumindest für den Teil des Untersuchungsobjekts insbesondere ein mechanisches und/oder hydrodynamisches Verhalten, eine Elastizität oder Verformbarkeit, eine Kompressionsmobilität oder Komprimierbarkeit, eine Limitierung oder Begrenzung von Bewegungen oder Verformungen des Teils des Untersuchungsobjekts, beispielsweise aufgrund seiner internen Struktur und/oder aufgrund umgebenden Gewebes oder entsprechender Verbindungen und/oder dergleichen mehr modellieren, charakterisieren oder beschreiben. Das biomechanische Modell kann beispielsweise ein Modell eines Teilbereichs des Patienten, einer Gewebestruktur, eines Organs oder dergleichen sein oder umfassen. Das biomechanisches Modell kann auf verschiedene Weisen realisiert werden, beispielsweise basierend auf einer FEM-Analyse (FEM: finite Elemente Methode / Finite Elemente Modell), als Computergrafikmodell, als Steifigkeitsmodell (englisch: stiffness modell) und/oder dergleichen mehr.
Für das biomechanische Modell können bedarfsgerecht, beispielsweise je nach verfügbaren Daten über das Untersuchungsobjekt und/oder je nach verfügbarer Rechenleistung, Randbedingungen oder Annahmen vorgegeben werden. Bevorzugt kann etwa von einer Verformung oder Deformation mit minimalem Energiebedarf oder von einer maximalen Steifigkeit des Untersuchungsobjekts, welche eine jeweilige Bewegung oder Deformation zulässt (englisch: as-rigid-as-possible modell) ausgegangen werden. Dies kann vorteilhaft einen Berechnungsaufwand zum Simulieren des Verhaltens des Untersuchungsobjekts reduzieren.
Das biomechanische Modell kann beispielsweise aus einem präinterventionell aufgenommenen 3D- oder 4D-Bilddatensatz oder -Messdatensatz des Untersuchungsobjekts erzeugt oder generiert werden. Konkret kann das biomechanische Modell beispielsweise aus einem CT- oder MRT- oder Ultraschall-Datensatz erzeugt werden.
Besonders vorteilhaft kann das biomechanisches Modell während der Intervention, also während eines Betriebs oder Einsatzes des erfindungsgemäßen Roboters, durch das Steuergerät automatisch auf Basis jeweils verfügbare Daten, beispielsweise Bild- oder Lagedaten und/oder Sensordaten einer Sensorik des Roboters, laufend aktualisiert werden. Dies kann vorteilhaft eine besonders genaue und zuverlässige Simulation des Verhaltens des Untersuchungsobjekts während der jeweils aktuellen Intervention und/oder für zukünftige Interventionen ermöglichen.
Durch das modellbasierte Simulieren des Verhaltens des Untersuchungsobjekts kann die vorgegebene Pose des Untersuchungsobjekts vorteilhaft besonders effizient, also etwa besonders schnell oder mit minimalen Bewegungen des Instrumentenarms oder mit minimaler Kraft, und besonders zuverlässig eingestellt werden. Dazu können beispielsweise verschiedene Posen, verschiedene Kräfte, an verschiedenen Punkten des Untersuchungsobjekts ausgeübte Kräfte und/oder dergleichen mehr nacheinander oder parallel zueinander simuliert werden. Es kann dann eine Pose und/oder Kraft automatisch durch das Steuergerät ausgewählt werden, welche eine minimale Beeinträchtigung des Untersuchungsobjekts oder eines jeweiligen Arbeitsablaufes der Intervention ermöglicht. Auf diese Weise kann also beispielsweise vorteilhaft vermieden werden, den Instrumentenarm mehrfach auf verschiedene Weisen und/oder mit verschiedenen Kräften in Kontakt mit dem Untersuchungsobjekt zu bringen, bis die vorgegebene Pose des Untersuchungsobjekts erreicht oder eingestellt ist, wodurch Zeit eingespart und eine Belastung für das Untersuchungsobjekt sowie ein Verletzungsrisiko des Untersuchungsobjekts minimiert werden kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Roboter eine an dem Instrumentenarm angeordnete Stress-, Belastungs- und/oder Steifigkeitssensorik zum Bestimmen einer mechanischen Eigenschaft eines jeweils mit dem Instrumentenarm in mechanischem Kontakt befindlichen Teils des Untersuchungsobjekts auf. Dabei ist das Steuergerät dazu eingerichtet, die zum Einstellen der vorgegebenen Pose des Untersuchungsobjekts benötigte Pose des Instrumentenarms und/oder eine dazu durch den Instrumentenarm auf das Untersuchungsobjekt auszuübende Kraft in Abhängigkeit von der bestimmten mechanischen Eigenschaft automatisch zu bestimmen.
Als die mechanische Eigenschaft des Untersuchungsobjekts kann beispielsweise dessen Deformierung oder Deformierbarkeit, Elastizität, Beweglichkeit oder Verschiebbarkeit und/oder dergleichen mehr bestimmt werden. Insbesondere kann die mechanische Eigenschaft eine jeweils aktuellen Pose oder Geometrie des Untersuchungsobjekts sein, beschreiben oder charakterisieren. In dieser Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorteilhaft auf das biomechanische Modell des Untersuchungsobjekts zum Simulieren von dessen Verhalten verzichtet werden. Die Stress-, Belastungs- und/oder Steifigkeitssensorik kann beispielsweise einen oder mehrere Kraft-, Momenten- und/oder Biegesensoren umfassen. Das Steuergerät kann dann aus Veränderungen jeweiliger Sensor- oder Messwerte der Sensorik bei einem mechanischen Kontakt zwischen dem Instrumentenarm und dem Untersuchungsobjekt automatisch auf die mechanische Eigenschaft, die Pose und/oder die Geometrie schließen. Damit kann vorteilhaft eine separate Überwachung oder Bestimmung der entsprechenden mechanischen Eigenschaft eingespart oder reduziert werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein medizinisches System, welches ein medizinisches bildgebendes Gerät zum Abbilden eines Untersuchungsobjekts, insbesondere eines Patienten oder eines Teilbereichs eines Patienten, und einen mit diesem bildgebenden Gerät verbundenen erfindungsgemäßen medizintechnischen Roboter umfasst, also aufweist. Dabei ist das Steuergerät des Roboters dazu eingerichtet, die Pose des Instrumentenarms des Roboters automatisch in Abhängigkeit von durch das medizinische bildgebende Gerät bereitgestellten Daten, insbesondere Bild- oder Positionsdaten, welche eine jeweils aktuelle Pose oder Geometrie zumindest eines Teilbereichs des Untersuchungsobjekts angeben oder beschreiben, zu steuern und dadurch die vorgegebene Pose des Untersuchungsobjekts automatisch einzustellen.
Als Grundlage für die entsprechende Steuerung oder Regelung des Instrumentenarms beziehungsweise des Antriebs des Roboters durch das Steuergerät kann dieses beispielsweise automatisch, insbesondere kontinuierlich, eine Differenz oder Abweichung zwischen der - beispielsweise auf einem präoperativen oder präinterventionellen Bilddatensatz basierenden - vorgegebenen Pose und einer jeweils aktuellen Pose, also einer Live-Pose, des Untersuchungsobjekts bestimmen und die bestimmte Differenz durch entsprechende Steuerung des Instrumentenarms ausgleichen.
Der Roboter und das bildgebende Gerät des erfindungsgemäßen medizinischen Systems können in einer vorgegebenen und/oder in einem Betrieb des Systems nachverfolgten räumlichen Lagebeziehung relativ zueinander angeordnet sein, beispielsweise dasselbe Koordinatensystem nutzen, wodurch der Roboter direkt basierend auf den durch das medizinische bildgebende Gerät bereitgestellten Daten gesteuert werden kann. Ebenso kann das medizinische System für eine, bevorzugt automatische, Registrierung zwischen Koordinatensystemen des Roboters und des bildgebenden Geräts ausgebildet und eingerichtet sein. Somit kann beispielsweise an jedem Einsatzort oder vor jedem Einsatz des medizinischen Systems eine entsprechende Registrierung der Koordinatensysteme durchgeführt werden, um eine möglichst einfache und zuverlässige koordinierte Steuerung des Roboters in Abhängigkeit von dem durch das medizinische bildgebende Gerät bereitgestellten Daten zu ermöglichen.
Das medizinische System kann zum Erfassen und Nachverfolgen der Pose des Roboters beziehungsweise des Instrumentenarms beispielsweise eine in einer vorgegebenen, beispielsweise konstanten oder festen, räumlichen Lagebeziehung zu dem bildgebenden Gerät angeordnete Nachverfolgungseinrichtung, also ein Trackingsystem, aufweisen. Dieses Trackingsystem kann beispielsweise eine oder mehrere Kameras, bevorzugt eine Stereokamera, und/oder Einrichtungen für ein elektromagnetisches Tracking aufweisen. An dem Roboter, insbesondere an dem Instrumentenarm können dann entsprechende mittels des Trackingsystems erfassbare Marker angeordnet sein. Auf diese Weise kann dann besonders einfach und zuverlässig mit herkömmlichen bekannten Methoden die Registrierung zwischen den Koordinatensystemen des Roboters und des bildgebenden Geräts durchgeführt werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen medizintechnischen Roboters und/oder eines erfindungsgemäßen medizinischen Systems. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Bestimmen, beispielsweise ein Berechnen, Messen oder Erfassen einer Vorgabe oder Eingabe, einer angestrebten Pose zumindest eines Teils des jeweiligen Untersuchungsobjekts. Diese angestrebte Pose kann insbesondere die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen medizintechnischen Roboter und/oder dem erfindungsgemäßen medizinischen System genannte vorgegebene Pose des Untersuchungsobjekts sein. Weiter umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ein automatisches Bestimmen einer zum Einstellen der angestrebten Pose des Untersuchungsobjekts benötigten Pose des Instrumentenarms des Roboters relativ zu dem Untersuchungsobjekt und/oder einer dazu, also zum Einstellen der angestrebten Pose des Untersuchungsobjekts, durch den Instrumentenarm auf das Untersuchungsobjekt auszuübenden Kraft. Weiter umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ein entsprechendes automatisches Steuern oder Einstellen des Instrumentenarms gemäß der bestimmten Pose und/oder auszuübenden Kraft durch das Steuergerät zum Einstellen der vorgegebenen angestrebten Pose des Untersuchungsobjekts.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst mit anderen Worten also im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen medizintechnischen Roboter und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen medizinischen System beschriebene Maßnahmen, Vorgänge oder Abläufe. Weitere in diesem Zusammenhang genannte Vorgänge, Maßnahmen oder Abläufe können als, gegebenenfalls optionale, weitere Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass etwaige zur Verdeutlichung der vorliegenden Erfindung genannte oder angedeutete chirurgische Schritte oder Maßnahmen explizit nicht Teil der vorliegend beanspruchten Erfindung, insbesondere nicht Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens, sind. Die vorliegende Erfindung, insbesondere das erfindungsgemäße Verfahren, wird also lediglich insoweit beansprucht, als die Erfindung beziehungsweise das Verfahren keinen chirurgischen Schritt umfasst. Dies steht einer Ausführbarkeit oder Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung jedoch nicht entgegen. Beispielsweise kann der medizintechnische Roboter von außen, also ohne chirurgischen Eingriff, in mechanischen Kontakt mit dem Untersuchungsobjekt gebracht werden, um die vorgegebene Pose des Untersuchungsobjekts einzustellen. Dass das erfindungsgemäße Verfahren nutzbringend parallel zu einem chirurgischen Schritt angewendet, der erfindungsgemäße Roboter beziehungsweise das erfindungsgemäße medizinische System also nutzbringend während einer beispielsweise chirurgischen Intervention eingesetzt oder betrieben werden kann, verdeutlicht lediglich die vorteilhafte Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung, stellt jedoch keine Beanspruchung der entsprechenden chirurgischen Schritte oder Maßnahmen dar. Letztlich bezieht sich das erfindungsgemäße Verfahren auf eine Steuerung des medizintechnischen Roboters beziehungsweise des medizinischen Systems und ist damit unabhängig von eventuellen chirurgischen Eingriffen oder Maßnahmen.
In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird als die angestrebte Pose des Untersuchungsobjekts eine präinterventionelle Pose des Untersuchungsobjekts gemäß einem jeweiligen für eine Interventionsplanung vorgesehenen präinterventionell erstellten Bilddatensatz des Untersuchungsobjekts bestimmt und entsprechend vorgegeben. Dies ermöglicht vorteilhaft eine besonders genaue und verlässliche Interventionsplanung sowie eine vorteilhaft besonders einfache planungsgemäß Durchführbarkeit der jeweiligen Intervention.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt für einen erfindungsgemäßen medizintechnischen Roboter und/oder für ein erfindungsgemäßes medizinisches System. Das erfindungsgemäße Computerprogramm kann also ein Steuerprogramm oder Betriebsprogramm oder Betriebssystem für den Roboter beziehungsweise das medizinische System sein. Das erfindungsgemäße Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt umfasst Befehle oder Steueranweisungen, die bei einer Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer oder eine Datenverarbeitungseinrichtung des medizintechnischen Roboters beziehungsweise des medizinischen Systems diesen dazu veranlassen, die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Das erfindungsgemäße Computerprogramm kodiert oder repräsentiert also das erfindungsgemäße Verfahren.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein computerlesbares Speichermedium, also ein Datenträger oder Datenspeicher, auf dem ein erfindungsgemäßes Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt gespeichert ist.
Der erfindungsgemäße medizintechnische Roboter beziehungsweise das erfindungsgemäße medizinische System können zum, insbesondere automatischen oder teilautomatischen, Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet sein. Dazu können der erfindungsgemäße medizintechnische Roboter beziehungsweise das erfindungsgemäße medizinische System insbesondere ein jeweiliges erfindungsgemäßes computerlesbares Speichermedium aufweisen. Zum Ausführen des darauf gespeicherten erfindungsgemäßen Computerprogramms, also Programmcode, können der erfindungsgemäße medizintechnische Roboter beziehungsweise das erfindungsgemäße medizinische System eine jeweilige Datenverarbeitungseinrichtung, insbesondere eine mit dem jeweiligen erfindungsgemäßen computerlesbaren Speichermedium zum Ausführen des darauf gespeicherten erfindungsgemäßen Computerprogramms verbundene Prozessoreinrichtung, beispielsweise einen Mikroprozessor, Mikrochip oder Mikrocontroller, aufweisen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Datenträgersignal, welches ein erfindungsgemäßes Computerprogramm überträgt.
Die bisher und im Folgenden angegebenen Eigenschaften und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen medizintechnischen Roboters, des erfindungsgemäßen medizinischen Systems, des erfindungsgemäßen Verfahrens, des erfindungsgemäßen Computerprogramms und des erfindungsgemäßen computerlesbaren Speichermediums sind jeweils wechselseitig zwischen diesen Aspekten der vorliegenden Erfindung übertragbar. Es gehören also zu der Erfindung auch solche Weiterbildungen der genannten Aspekte der Erfindung, welche Ausgestaltungen aufweisen, die hier zur Vermeidung unnötiger Redundanz nicht explizit in der jeweiligen Kombination oder nicht für jeden der Aspekte der vorliegenden Erfindung separat beschrieben sind.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines medizinischen Systems mit einem bildgebenden Gerät und einem Roboter; und
2 einen beispielhaften schematischen Ablaufplan für ein Verfahren zum Betreiben des medizinischen Systems aus 1.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines medizinischen Systems 1 mit einem medizinischen bildgebenden Gerät, welches vorliegend als Röntgengerät 2 ausgebildet ist, und einem medizintechnischen Roboter 3. Das System 1 dient, ist also ausgebildet und eingerichtet zum Untersuchen und gegebenenfalls Behandeln von Untersuchungsobjekten. Als ein solches Untersuchungsobjekt ist vorliegend ein Patient 4 beziehungsweise ein Organ 5 des Patienten 4 dargestellt.
Zum Abbilden oder Untersuchen des Patienten 4 beziehungsweise des Organs 5 umfasst das Röntgengerät 2 vorliegend einen C-Bogen 6 sowie eine daran gehaltene Strahlquelle 7 und einen der Strahlquelle 7 gegenüberliegend ebenfalls an dem C-Bogen 6 gehaltenen Detektor 8. Zum Verarbeiten von dem Detektor 8 gelieferten Messdaten umfasst das Röntgengerät 2 weiter eine Datenverarbeitungseinrichtung 9. Diese Datenverarbeitungseinrichtung 9 umfasst ihrerseits eine Prozessoreinrichtung 10 sowie ein computerlesbares Speichermedium 11, mit welchem die Prozessoreinrichtung 10 gebunden ist.
Weiterhin ist hier eine Anzeigeeinrichtung 12, welche beispielsweise ein Bildschirm aber ebenso beispielsweise ein HMD (englisch: Head-Mounted Display) oder dergleichen sein kann, dargestellt. Mittels der Anzeigeeinrichtung 12 können beispielsweise durch die Datenverarbeitungseinrichtung 9 erzeugte Bilder des jeweiligen Untersuchungsobjekts, hier also beispielsweise des Organs 5, dargestellt werden. Dazu ist die Anzeigeeinrichtung 12 vorliegend mit dem Röntgengerät 2, insbesondere mit der Datenverarbeitungseinrichtung 9, verbunden. Die Anzeigeeinrichtung 12 kann Teil des Systems 1 oder lediglich mit diesem verbunden sein.
Der ebenfalls mit dem Röntgengerät 2, insbesondere der Datenverarbeitungseinrichtung 9 verbundene Roboter 3 umfasst hier einen Roboterfuß 13, ausgehend von welchem sich ein Roboterarm oder Instrumentenarm 14 des Roboters 3 erstreckt. Der Instrumentenarm 14 ist beweglich und weist dazu mehrere Segmente auf, welche durch jeweilige Gelenke 15 miteinander gekoppelt sind. Endseitig an einem von dem Roboterfuß 13 abgewandten Ende des Instrumentenarms 14 ist vorliegend ein medizinisches Instrument 16 angeordnet, welches Teil des Roboters 3 sein kann oder mittels des Roboters 3 gehalten oder geführt werden kann. Das Instrument 16 kann beispielsweise ein flexibler Katheter oder ein flexibles Endoskop oder endoskopisches Instrument sein.
Der Roboter 3 weist vorliegend zudem ein Steuergerät 17 mit einer Prozessoreinrichtung 18 und einem damit verbundenen computerlesbaren Speichermedium 19 auf. Das Steuergerät 17 ist vorliegend zum Steuern des Instrumentenarms 14, also zum Steuern oder Einstellen einer Pose des Instrumentenarms 14 ausgebildet und eingerichtet. Dazu kann der Roboter 3 einen mittels des Steuergeräts 17 ansteuerbaren Antrieb aufweisen, welcher hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist und beispielsweise in die Gelenke 15 integriert sein kann.
Auf einem oder beiden der computerlesbaren Speichermedien 11, 19 ist vorliegend ein Steuer- oder Computerprogramm zum Steuern oder Betreiben des Systems 1 beziehungsweise der jeweiligen Komponenten des Systems 1, also des Röntgengeräts 2 beziehungsweise des Roboters 3, gespeichert, welches jeweils mittels der Sensoreinrichtung 10 beziehungsweise mittels der Prozessoreinrichtung 18 ausführbar ist.
2 zeigt einen beispielhaften schematischen Ablaufplan 20 für ein Verfahren zum Betreiben des medizinischen Systems 1. Der Ablaufplan 20 kann dabei das genannte Computerprogramm oder dessen Funktionen, Funktionsblöcke oder Programmmodule repräsentieren. Im Folgenden wird der Ablaufplan 20 beziehungsweise das entsprechende Verfahren beziehungsweise Computerprogramm unter Bezugnahme auf 1 erläutert.
Es kann zum Untersuchen und Behandeln des Patienten 4 beispielsweise vorgesehen sein, dass das Instrument 16 an eine bestimmte Ziel- oder Interessenregion (englisch: RoI, Region of Interest) geführt werden soll. Dabei kann es offensichtlich herausfordernd oder problematisch sein, wenn sich der Patient 4 beziehungsweise das Organ 5 bewegt, beispielsweise aufgrund einer Atmung des Patienten 4 und aufgrund von Untersuchungs- oder Behandlungsmaßnahmen im Rahmen der Untersuchung oder einer Intervention. Diesem Problem wird durch das System 1 beziehungsweise das im Folgenden beschriebene Verfahren begegnet.
In einem Verfahrensschritt S1 wird vorliegend zunächst ein präinterventioneller oder präoperativer Bilddatensatz des Patienten 4, insbesondere eines das Organ 5 umfassenden Teilbereichs des Patienten 4, aufgenommen, beispielsweise mittels des Röntgengeräts 1.
In einem Verfahrensschritt S2 wird anhand des präoperativen Bilddatensatzes eine Planung der Intervention durchgeführt, insbesondere die Zielregion und ein Instrumentenpfad, entlang welchem das Instrument 16 zu der Zielregion geführt oder navigiert werden soll, definiert.
In einem Verfahrensschritt S3 wird zudem anhand des präoperativen Bilddatensatzes eine präoperative Pose oder Geometrie des Patienten 4, insbesondere des Organs 5 und einer Umgebung des geplanten Instrumentenpfads, ermittelt. Die Zielregion, der geplante Instrumentenpfad und die präoperative Pose oder Geometrie werden als Referenz oder Zielwerte dem System 1, insbesondere dem Roboter 3 beziehungsweise dem Steuergerät 17 vorgegeben.
In einem Verfahrensschritte S4 wird eine Registrierung zwischen einem Koordinatensystem des Roboters 3, einem Koordinatensystem des Röntgengeräts 2 und gegebenenfalls dem präoperativen Bilddatensatz durchgeführt. Das Koordinatensystem des Roboters 3 wird dabei von dem Steuergerät 17 zum Definieren einer aktuellen Pose des Instrumentenarms 14 verwendet. Zum Bestimmen dieser aktuellen Pose weist der Roboter 3 vorliegend eine Lagesensorik auf, welche beispielsweise in die Gelenke 15 integriert ist.
In einem Verfahrensschritt S5 simuliert oder prädiziert das Steuergerät 17 anhand eines vorgegebenen biomechanischen Modells zumindest eines das Organ 5 und bevorzugt die Umgebung des geplanten Instrumentenpfad umfassenden Teilbereichs des Patienten 4 ein Verhalten, also eine Bewegung oder Deformation, dieses Teilbereiches unter mechanischem Kontakt mit dem Instrumentenarm 14 beziehungsweise dem Instrument 16, beispielsweise bei einem Einführen des Instruments 16 in den Patienten 4 und/oder bei einem mechanischen Kontakt zwischen dem Patienten 4 und dem Instrumentenarm 14 aufgrund der Atmung oder Atembewegung des Patienten 4.
In einem Verfahrensschritt S6 findet, beispielsweise parallel dazu, insbesondere während der Intervention oder Untersuchung, eine Überwachung oder Nachverfolgung der aktuellen Pose oder Geometrie des Patienten 4 beziehungsweise des genannten Teilbereiches statt. Dies kann beispielsweise durch eine Live-Bildgebung, beispielsweise eine Fluoroskopie-Bildgebung mittels des Röntgengeräts 1, und/oder durch Auswerten von Messwerten oder Sensorsignalen einer in den Instrumentenarm 14 integrierten Stress- oder Belastungssensorik erfolgen. Beispielsweise kann damit der mechanische Kontakt zwischen dem Instrumentenarm 14 und dem Patienten 4 detektiert, eine dabei auftretende Kraft bestimmt und, gegebenenfalls mittels paralleler Simulation auf Basis des biomechanischen Modells, eine Verformung oder Deformation des Patienten 4, beispielsweise des Organs 5, bestimmt werden.
Die Verfahrensschritte S5 und S6 können also in, gegebenenfalls einseitiger oder wechselseitiger, Abhängigkeit durchgeführt werden. Es kann also etwa jeweils eine Simulation auf Basis des biomechanischen Modells durchgeführt werden, sobald neue Daten zur jeweils aktuellen Pose oder Geometrie des Untersuchungsobjekts vorliegen.
In einem Verfahrensschritt S7 vergleicht das Steuergerät 17 die bestimmte aktuelle Pose oder Geometrie des Patienten 4 mit der als Referenz vorgegebenen, also angestrebten präoperativen Pose oder Geometrie und ermittelt, beispielsweise ebenfalls mittels des biomechanischen Modells, eine Pose und/oder Kraft für den Instrumentenarm 14, welche eingestellt werden muss, um mittels des Instrumentenarms 14 durch mechanischen Kontakt mit dem Patienten 4 die gegebenenfalls ermittelte Differenz auszugleichen, also die als Referenz vorgegebene präoperative Pose oder Geometrie des Patienten 4 einzustellen oder wiederherzustellen. Zusätzlich oder alternativ kann ebenso eine andere Pose oder Geometrie, beispielsweise für einen anderen Teilbereich, insbesondere die Zielregion, vorgegeben und mit der aktuellen Pose oder Geometrie verglichen werden und wie beschrieben behandelt, also als Referenz verwendet werden.
In einem Verfahrensschritt S8 steuert das Steuergerät 17 den Instrumentenarm 14 beziehungsweise den Antrieb des Roboters 3 dann gemäß der bestimmten benötigten Pose und/oder Kraft an und bewirkt dadurch, dass der Instrumentenarm 14 so in mechanischen Kontakt mit dem Patienten 4 gelangt und dadurch die jeweilige vorgegebene Pose für den Patienten 4 erreicht oder eingestellt wird. Der Patient 4 oder ein Teilbereich des Patienten 4 kann dazu also insbesondere mittels des Roboters 3 beziehungsweise des Instrumentenarms 14 aktiv bewegt und/oder deformiert werden, um beispielsweise eine vereinfachte und mit der vorangegangenen Planung konsistente Durchführung der Untersuchung oder Intervention zu ermöglichen.
Die beschriebenen Verfahrensschritte können jeweils mehrfach oder kontinuierlich wiederholt, parallel zueinander und/oder in anderer als der hier schematisch dargestellten und beschriebenen Reihenfolge durchgeführt oder durchlaufen werden.
Es kann vorliegend ein Ziel sein, die präoperative Pose oder Geometrie des Patienten 4 während der Intervention zu reproduzieren. Die präoperative Pose oder Geometrie, welche durch den präoperativen Bilddatensatz abgebildet oder dargestellt wird, ist dabei insbesondere nicht durch den Instrumentenarm 14 oder das Instrument 16 beeinflusst. Der präoperativen Bilddatensatz wird bevorzugt also in Abwesenheit des Instrumentenarms 14 und des Instruments 16 aufgenommen. Der präoperativen Bilddatensatz kann zum Bestimmen der Pose oder Geometrie beispielsweise mit bekannten Methoden segmentiert werden, wobei dann diese Segmentierung oder ein daraus erzeugtes Modell als Referenz, also als angestrebte Pose dem Steuergerät 17 bereitgestellt, also vorgegeben werden kann.
Die Idee ist hier also, den Roboter 3 beziehungsweise dem Instrumentenarm 14 aktiv so zu positionieren, also einzustellen oder zu deformieren, dass durch eine dadurch bewirkte Verschiebung oder Deformation des dabei in mechanischem Kontakt mit dem Roboterarm 14 befindlichen Patienten 4 die als Referenz vorgegebene Pose oder Geometrie entsprechend dem präoperativen Bilddatensatz oder dem daraus erzeugten Modell während der Intervention beibehalten oder wiederhergestellt, also eingestellt wird. Dazu kann der Roboterarm 14 entsprechend aktiv gesteuert werden, um anatomische Deformationen während der Intervention im Vergleich zu einem präoperativen Zustand auszugleichen oder zu kompensieren.
Dies kann beispielsweise jeweils während einer spezifischen Atemphase durchgeführt werden, beispielsweise in dem während dieser Atemphase der Roboterarm 14 versteift oder lagefest an seiner jeweiligen oder in einer vorgegebenen oder automatisch bestimmten Position fixiert, also - gegebenenfalls unter Einsatz des Antriebs - gehalten wird. Ebenso kann dies jedoch während freier Atmung des Patienten 4 durchgeführt werden, beispielsweise durch Kombination mit Daten der Stress- oder Belastungssensorik. Bei Verwendung der Stress- oder Belastungssensorik zum Bestimmen der jeweiligen Pose, Geometrie und Verformung des Patienten 4 aufgrund des mechanischen Kontakt mit dem Instrumentenarm 14 kann vorteilhaft gegebenenfalls auf die Verwendung des biomechanischen Modells verzichtet werden, wodurch entsprechender Aufwand zum Bereitstellen des biomechanischen Modells und dessen Ausführung vermieden werden kann.
Wie angesprochen kann das Ziel ebenso sein, nicht die präoperative Pose oder Geometrie, sondern eine - letztendlich beliebige - vorgegebene Pose oder Geometrie oder Deformation des Patienten 4 mittels des Roboters 3 einzustellen. Beispielsweise kann im Rahmen einer Bronchoskopie eine bestimmte Geometrie oder ein bestimmter Verlauf einer Luftröhre oder von Atemwegen für eine vereinfachte Erreichbarkeit einer Zielregion, beispielsweise einer Läsion, wünschenswert sein und dementsprechend vorgegeben werden. Ebenso kann beispielsweise mittels des Instrumentenarms 14 der Patient 4 beziehungsweise ein Teilbereich des Patienten 4 derart mechanisch beeinflusst, also verschoben oder deformiert, werden, dass die jeweilige Zielregion in eine bestimmte Lage oder Pose gebracht wird, um ihre Erreichbarkeit zu verbessern oder zu ermöglichen. Es kann also als vorgegebene Pose zumindest eines Teils des Patienten 4 beispielsweise eine Pose einer Läsion vorgegeben werden. Die Lageveränderung der Läsion, allgemein also der Zielregion, aufgrund des mechanischen Kontakt oder einer mechanischen Einwirkung des Instrumentenarms 14 auf den Patienten 4 kann dabei, beispielsweise mittels oder auf Basis des biomechanischen Modells - durch das Steuergerät 17 jeweils im Vorhinein, also vor einer jeweiligen Steuerung oder Ansteuerung des Antriebs beziehungsweise des Instrumentenarms 14, modelliert oder prädiziert werden. Ein weiterer Anwendungsfall ist beispielsweise das Einstellen einer vorgegebenen Pose oder Deformation eines Teils des Patienten 4 um beispielsweise einen günstigeren, beispielsweise leichter erreichbaren, Austritt für das Instrument 16 aus den Bronchien des Patienten 4 zu erreichenden oder einzustellen.
Durch entsprechende Modellierung kann dabei jeweils simuliert oder vorhergesagt werden, wie sich der Patient 4 oder ein Teil des Patienten 4, beispielsweise die jeweilige Zielregion oder ein Gefäß entlang des Instrumentenpfades oder dergleichen, in Abhängigkeit von einer gegebenen Bewegung oder Pose des Roboterarms 14 bewegen oder verhalten wird. Dies wiederum ermöglicht es, den Roboterarm 14 entsprechend automatisch zu steuern, um spezifische Kräfte, Bewegungen oder Deformationen in dem Patienten 4 zu bewirken, um die jeweilige vorgegebene, also gewünschte oder angestrebte Pose einzustellen.
Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele wie eine aktive Robotersteuerung für eine anatomische Deformation realisiert und genutzt werden kann, um auf für ein jeweiliges Untersuchungsobjekt belastungsarme Weise eine zuverlässige Navigation von Instrumenten oder Geräten zu ermöglichen.

Claims

Medizintechnischer Roboter (3), aufweisend einen beweglichen Instrumentenarm (14), einen Antrieb zum Bewegen des Instrumentenarms (14) und ein mit dem Antrieb verbundenes Steuergerät (17) zum automatischen Steuern einer Pose des Instrumentenarms (14), wobei das Steuergerät (17) dazu eingerichtet ist, durch Steuern der Pose des Instrumentenarms (14) relativ zu einem jeweiligen mittels des Roboters (3) zu behandelnden oder zu untersuchenden Untersuchungsobjekt (4, 5) den Instrumentenarm (14) automatisch in Kontakt mit dem Untersuchungsobjekt (4, 5) zu bringen und dadurch eine vorgegebene Pose des Untersuchungsobjekts (4, 5) einzustellen.
Medizintechnischer Roboter (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (3) dazu eingerichtet ist, durch aktives Steuern des Instrumentenarms (14) relativ zu dem Untersuchungsobjekt (4, 5) einer Deformation des Untersuchungsobjekts (4, 5) entgegenzuwirken.
Medizintechnischer Roboter (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (3) dazu eingerichtet ist, eine Erreichbarkeit einer vorgegebenen Zielregion für ein Instrument anhand wenigstens eines vorgegebenen geometrischen Kriteriums zu bewerten und den Instrumentenarm (14) in Abhängigkeit von der Erreichbarkeit gegen das Untersuchungsobjekt (4, 5) zu steuern, um die Erreichbarkeit zu verbessern.
Medizintechnischer Roboter (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (3) ein medizinisches Instrument (16), insbesondere einen Katheter und/oder ein Endoskop, aufweist, wobei der Instrumentenarm (14) als dieses medizinische Instrument (16) ausgebildet ist oder das medizinische Instrument (16) an dem Instrumentenarm (14) befestigt ist.
Medizintechnischer Roboter (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein medizinisches Instrument (16), insbesondere einen Katheter und/oder ein Endoskop, aufweist, wobei wenigstens ein Teil des medizinischen Instruments (16) röntgensichtbar ausgebildet ist.
Medizintechnischer Roboter (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (3) dazu eingerichtet ist, Atemdaten zu erfassen, welche eine jeweils aktuelle Atemphase des Untersuchungsobjekts (4, 5) angeben, wobei das Steuergerät (17) dazu eingerichtet ist, die Pose des Instrumentenarms (14) in Abhängigkeit von den Atemdaten zu steuern.
Medizintechnischer Roboter (3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (17) dazu eingerichtet ist, jeweils in einer vorgegebenen Atemphase, in der das Untersuchungsobjekt (4, 5) aufgrund seiner Atembewegung in Kontakt mit dem Instrumentenarm (14) kommt, den Instrumentenarm (14) in einer vorgegebenen Position zu versteifen und dadurch die Atembewegung des Untersuchungsobjekts (4, 5) zu begrenzen.
Medizintechnischer Roboter (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (17) ein vorgegebenes biomechanisches Modell zumindest eines Teils des Untersuchungsobjekts (4, 5) enthält und dazu eingerichtet ist, durch Simulieren eines Verhaltens zumindest des Teils des Untersuchungsobjekts (4, 5) unter mechanischem Kontakt mit dem Instrumentenarm (14) mittels des biomechanischen Modells automatisch eine zum Einstellen der vorgegebenen Pose des Untersuchungsobjekts (4, 5) benötigte Pose des Instrumentenarms (14) und/oder eine dazu durch den Instrumentenarm (14) auf das Untersuchungsobjekt (4, 5) auszuübende Kraft zu bestimmen und entsprechende Steuersignale für den Antrieb zu erzeugen.
Medizintechnischer Roboter (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (3) eine an dem Instrumentenarm (14) angeordnete Belastungs- und/oder Steifigkeitssensorik zum Bestimmen einer mechanischen Eigenschaft eines jeweils mit dem Instrumentenarm (14) in mechanischem Kontakt befindlichen Teils des Untersuchungsobjekts (4, 5) aufweist, wobei das Steuergerät (17) dazu eingerichtet ist, die zum Einstellen der vorgegebenen Pose des Untersuchungsobjekts (4, 5) benötigte Pose des Instrumentenarms (14) und/oder eine dazu durch den Instrumentenarm (14) auf das Untersuchungsobjekt (4, 5) auszuübende Kraft in Abhängigkeit von der bestimmten mechanischen Eigenschaft automatisch zu bestimmen.
Medizinisches System (1), umfassend ein medizinisches bildgebendes Gerät (2) zum Abbilden eines Untersuchungsobjekts (4, 5) und einen mit dem medizinischen bildgebenden Gerät (2) verbundenen medizintechnischen Roboter (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (17) des Roboters (3) dazu eingerichtet ist, die Pose des Instrumentenarms (14) des Roboters (3) automatisch in Abhängigkeit von durch das medizinische bildgebende Gerät (2) bereitgestellten Daten zu steuern und dadurch die vorgegebene Pose des Untersuchungsobjekts (4, 5) automatisch einzustellen.
Verfahren (20) zum Betreiben eines medizintechnischen Roboters (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder eines medizinischen Systems (1) nach Anspruch 10, mit den Verfahrensschritten - Bestimmen einer angestrebten Pose zumindest eines Teils (5) des jeweiligen Untersuchungsobjekts (4, 5), - automatisches Bestimmen einer zum Einstellen der angestrebten Pose des Untersuchungsobjekts (4, 5) benötigten Pose des Instrumentenarms (14) relativ zu dem Untersuchungsobjekt (4, 5) und/oder einer dazu durch den Instrumentenarm (14) auf das Untersuchungsobjekt (4, 5) auszuübenden Kraft, und - entsprechendes automatisches Steuern des Instrumentenarms (14) gemäß der bestimmten Pose und/oder auszuübenden Kraft durch das Steuergerät (17) zum Einstellen der angestrebten Pose des Untersuchungsobjekts (4, 5).
Verfahren (20) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als die angestrebte Pose des Untersuchungsobjekts (4, 5) eine präinterventionelle Pose des Untersuchungsobjekts (4, 5) gemäß einem jeweiligen für eine Interventionsplanung vorgesehenen präinterventionell erstellten Bilddatensatz des Untersuchungsobjekts (4, 5) bestimmt wird.
Computerprogramm (20) für einen medizintechnischen Roboter (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder für ein medizinisches System (1) nach Anspruch 10, umfassend Befehle, die bei einer Ausführung des Computerprogramms (20) durch einen Computer (9, 17) des medizintechnischen Roboters (3) beziehungsweise des medizinischen Systems (1) diesen dazu veranlassen, die Verfahrensschritte des Verfahrens (20) nach einem der Ansprüche 11 und 12 auszuführen.
Computerlesbares Speichermedium (11, 19), auf dem ein Computerprogramm (20) nach Anspruch 13 gespeichert ist.