DE102008014709A1

DE102008014709A1 - System und Verfahren zum Austausch von medizinischen Informationen zwischen bildgestützten chirurgischen Systemen

Info

Publication number: DE102008014709A1
Application number: DE102008014709A
Authority: DE
Inventors: Laurent Jacques Boston Node-Langlois; Ronald Andrew von Saugus Jako; Michael Thomas Andover Hurd
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2007-03-19
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2008-09-25
Also published as: US20080235052A1; JP2008229332A

Abstract

Bildgestütztes chirurgisches Expertensystem (10) und Verfahren (600), das sowohl dem Zugriff auf als auch der Speicherung und dem Austausch von medizinischen Informationen zwischen Expertenbildgebungsgeräten (20) zum Zwecke der Verwendung während der Planung und der Durchführung von chirurgischen Prozeduren dient.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Entdeckung bezieht sich allgemein auf bildgestützte chirurgische Systeme (oder chirurgische Navigationssysteme). Insbesondere bezieht sich diese Entdeckung auf ein bildgestütztes chirurgisches Expertensystem und ein Verfahren zum Austausch von medizinischen Informationen zwischen bildgestützten chirurgischen Expertensystemen zur Benutzung während chirurgischer Prozeduren.
Bildgestützte chirurgische Systeme verfolgen die genaue Position von chirurgischen Instrumenten und Implantaten in Relation zu multidimensionalen Bildern von der Anatomie eines Patienten nach. Zusätzlich werden bei bildgestützten chirurgischen Systemen Visualisierungswerkzeuge verwendet, um dem Chirurgen Ansichten dieser chirurgischen Instrumente und Implantate zusammen mit der Anatomie des Patienten zu liefern, in Bezug auf welche diese Ansichten registriert sind. Die multidimensionalen Bilder der Anatomie eines Patienten können Computertomographie(CT)-Bildgebungsdaten, Magnetresonanz(MR)-Bildgebungsdaten, Positron-Emissions-Tomographie(PET)-Bildgebungsdaten, Ultraschall-Bildgebungsdaten, Röntgen-Bildgebungsdaten oder beliebige andere geeignete Bildgebungsdaten sowie beliebige Kombinationen von diesen umfassen. Bildgestützte Chirurgietechnologie kommt in einer großen Bandbreite von medizinischen Prozeduren, wie beispielsweise cranialer Neurochirur gie; Neurointerventionen; Hals-Nasen-Ohren(HNO)-Prozeduren; spinaler Chirurgie; orthopädischer Chirurgie; Aortenstent-Prozeduren etc., zum Einsatz.
Einige dieser medizinischen Prozeduren, zu denen auch die spinalen und orthopädischen chirurgischen Prozeduren gehören, erfordern eine genaue Planung bei der Platzierung der chirurgischen Instrumente und/oder Implantate, die sich im Inneren des Körpers befinden und die während der Prozedur schwer zu erkennen sind. Beispielsweise erfordert die Platzierung der Stielschrauben während der Spinaloperation eine präzise Planung und Visualisierung der Eintrittspunkte und des Einführungsweges der Instrumente und Implantate durch den Stielknochen bis an ihre gewünschte Position. Auch bei der Knie-Ersatzchirurgie oder Hüft-Ersatzchirurgie ist für einen chirurgischen Langzeiterfolg und die schmerzfreie Verwendung durch den Patienten, welcher solch einer Prozedur unterzogen wird, eine präzise Planung und Platzierung der Implantate an der am besten geeigneten Position erforderlich.
Röntgenfluoroskopie wird in großem Umfang für die Bildgebung des muskuloskeletalen Apparats während chirurgischen Prozeduren verwendet. CT-Bildgebung wird sowohl von orthopädischen Chirurgen als auch von Neurochirurgen allgemein als goldener Standard zur Diagnostizierung von Deformitäten und Traumata der Wirbelsäule, der Gelenke und der Extremitäten verwendet. Die Planung für die korrektive Spinatchirurgie kann bei solchen Leiden wie Skoliose, Kyphose und Ankylospondylose schwierig sein, und sie kann sich sogar noch schwieriger gestalten, wenn es um die Planung zur Reduktion und Stabilisierung der Wirbelsäule bei spinalen Traumata und/oder die Behebung neuralgischer Defizite geht. Diese Operationen sind von Fall zu Fall verschieden und es kann sein, dass Chirurgen in Bezug auf einen Prozedurtyp gegenüber einem anderen Prozedurtyp mehr Erfahrung haben, und dass sie in der Praxis häufiger mit einer Prozedur zu tun haben als mit einer anderen. Aus diesem Grund konsultieren Chirurgen sich oft untereinander, um Erfahrungswerte zu vergleichen oder zu bestimmen, wie ein Patient am besten zu behandeln ist, was auch eine Überweisung an einen Spezialisten oder in eine medizinische Einrichtung beinhalten kann, die auf eine bestimmte Krankheit, ein Leiden, eine Behandlung oder Prozedur spezialisiert ist.
Bei der Einschätzung bezüglich eines Patienten mit Traumata der Extremitäten und bei der Planung zur Ausführung einer chirurgischen Behandlung hängt die Fähigkeit, einen Patienten optimal zu behandeln und eine erfolgreiche chirurgische Prozedur auszuführen, in höchstem Maße von der Erfahrung des Chirurgen sowie der ihm zur Verfügung stehenden Informationen ab. Das Problem, mit dem die meisten orthopädischen Chirurgen heutzutage konfrontiert sind, besteht in der erfolgreichen Behandlung von Mehrfachfragmentierungen von komplexen Gelenken und anderen Gelenkprozeduren, wozu auch die Behandlung von Frakturen und Traumata der Füße und Hände gehört. Wenn dem Chirurgen verbesserte und zusätzliche Informationen zur Verfügung stehen, wird die Erfolgsquote und die Langlebigkeit des chirurgischen Erfolges beim Patienten erhöht.
Durch die Erkennung von spezifischen Morbiditätsmustern bei einem Patienten, seinem Alter, Wachstumsmustern, zugrundeliegender Krankheit, Lebensgewohnheiten, demogra phischen Informationen und vorangegangenen korrektiven chirurgischen Techniken kann die Vorhersage und Behandlung von Wirbelsäulen- und orthopädischen Krankheiten und Leiden zur optimalen Planung für chirurgische Maßnahmen zur Behandlung verschiedener Krankheiten, Deformitäten, Traumata, multiple Frakturen und andere Leiden führen. Da die meisten Chirurgen nicht im selben Maße mit allen Typen von Pathologien und deren Behandlung zu tun haben, kann ein System und Verfahren, welche zur Sammlung, Berechnung und zum Austausch von Erfahrungen der verschiedenen medizinischen Einrichtungen und Chirurgen sowie zum Aussprechen von relevanten Empfehlungen zum Zwecke der Identifizierung von Krankheiten und Leiden dienen (wobei Wissen über die Art der Behandlung und die Durchführung der chirurgischen Prozedur bei diesen Krankheiten und Leiden zum Einsatz kommt) vorteilhaft sein, wenn der Chirurg mit diesem Daten-Computerquasiatlas schneller zu der besten Vorgehensweise bei einer Behandlung gelangt, indem er diese zuvor aufgezeichneten Daten jedem Chirurgen, der dieses System nutzt, zugänglich macht und für individuelle Patientenbedürfnisse zur Verfügung stellt.
Daher besteht der Bedarf an einem System und Verfahren zur Speicherung von Patientendaten, Behandlungsdaten, chirurgischen Daten, und Patientenresultatdaten auf einem bildgestützten chirurgischen System und zur Bereitstellung der Daten für Chirurgen bei der Planung und Ausführung von verschiedenen chirurgischen Prozeduren bei neuen Patienten, wodurch bessere Patientenresultate erzielt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In einer Ausführungsform umfasst ein bildgestütztes chirurgisches Expertensystem ein Navigationsgerät, mindestens ein Bildgebungsgerät, das zum Zwecke der Durchführung der Bildgebung bei einem Patienten und zur Erzeugung einer Vielzahl von Bildern vom Patienten in einer chirurgischen Region von Interesse mit dem Navigationsgerät verbunden ist, mindestens einen Computer, der mit dem chirurgischen Navigationsgerät und dem Bildgebungsgerät verbunden ist, mindestens eine Datenspeichervorrichtung zur Speicherung von Daten, einer Kommunikationsschnittstelle zum Empfang und zur Übertragung von Daten und mindestens ein Display zum Anzeigen von Daten, wobei die Daten eine Vielzahl von Daten umfassen, die sich auf vorherige chirurgische Prozeduren beziehen, die bei anderen Patienten durchgeführt wurden und die ein Chirurg verwenden kann, um die Ergebnisse von ähnlichen chirurgischen Prozeduren zu verbessern, wenn er die chirurgischen Prozeduren plant und/oder ausführt.
In einer Ausführungsform umfasst ein Experten-Bildgebungsgerät mindestens einen Computer, mindestens eine Datenspeichervorrichtung zur Speicherung von Daten und eine Kommunikationsschnittstelle zur Übertragung und zum Empfang von Daten.
In einer Ausführungsform umfasst ein Netzwerk von Expertenbildgebungsgeräten mindestens zwei Bildgebungsgeräte, wobei jedes Bildgebungsgerät mit mindestens einer Datenspeichervorrichtung zur Speicherung von Daten ausgestattet ist, und wobei jedes Bildgebungsgerät eine Netzwerkschnittstelle zum Empfang und zur Übertragung von Daten aufweist; und eine Netzknoten, das zur Kontrolle der Datenübertragung zwischen den mindestens zwei Bildgebungsgeräten über einen Kommunikationskanal mit dem Bildgebungsgerät verbunden ist.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Durchführung einer bildgestützten Operation unter Verwendung eines bildgestützten chirurgischen Expertensystems die Übertragung von Daten an ein bildgestütztes chirurgisches System, wodurch die Bildgebung eines Patienten mittels eines Bildgebungsgeräts durchgeführt wird, was in einer Vielzahl von Bildern vom Patienten in einer Region von Interesse, der Analyse der Vielzahl der Bilder und der Auswahl von ähnlichen Fällen von anderen Patienten aus den Daten, die an das bildgestützte chirurgische System übertragen wurden, der Übermittlung der ausgewählten Daten von ähnlichen Fällen an einen Benutzer auf ein Display, der Durchsicht der ausgewählten Daten von ähnlichen Fällen, der Durchführung einer chirurgischen Prozedur und nach Bedarf der Anpassung der chirurgischen Prozedur auf der Grundlage der ausgewählten Daten von ähnlichen Fällen resultiert.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Durchführung der bildgestützten Chirurgie unter Verwendung eines bildgestützten chirurgischen Expertensystems die Übertragung von Daten an ein bildgestütztes chirurgisches System, die Durchführung der Bildgebung bei einem Patienten mittels eines Bildgebungsgeräts, was in einer Vielzahl von Bildern vom Patienten in einer Region von Interesse, der Analyse der Vielzahl der Bilder und der Auswahl von Daten von ähnlichen Fällen von anderen Patienten aus den an das bildgestützte chirurgische System übertragenen Daten, der Übermittlung der ausgewählten Daten von ähnlichen Fallen an einen Benutzer auf ein Display, der Durchsicht der ausge wählten Daten von ähnlichen Fällen, der Positionierung eines Implantats im Körper des Patienten, der Analyse der Implantatposition und deren Vergleich mit Implantatpositionsdaten aus den ausgewählten Daten von ähnlichen Fällen, und je nach Bedarf der Anpassung der Implantatposition auf der Grundlage der Implantatpositionsdaten aus den ausgewählten Daten von ähnlichen Fällen resultiert.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Durchführung einer bildgestützten chirurgischen Operation unter Verwendung eines Netzwerks von Expertenbildgebungsgeräten die Durchführung einer Bildgebung bei einem Patienten mittels eines Bildgebungsgeräts, was in einer Vielzahl von Bildern vom Patienten in einer Region von Interesse, dem Zugriff auf ein Netzwerk von Expertenbildgebungsgeräten zum Abrufen von Daten, die sich auf vorherige chirurgische Fälle von anderen Patienten beziehen und die ein Chirurg verwenden kann, um die Ergebnisse einer ähnlichen chirurgischen Prozedur zu verbessern, der Analyse der Vielzahl von Bildern und der Auswahl von Daten von ähnlichen Fällen aus den Daten, die sich auf vorherige chirurgische Fälle von anderen Patienten beziehen, der Übermittlung der ausgewählten Daten von ähnlichen Fällen an einen Benutzer auf ein Display, dem Vergleich der ausgewählten Daten von ähnlichen Fällen mit der ausgeführten chirurgischen Prozedur und nach Bedarf der Anpassung der chirurgischen Prozedur auf der Grundlage der ausgewählten Daten von ähnlichen Fällen resultiert.
In einer Ausführungsform wird ein Computerprogrammprodukt zur Benutzung mit einem Computer geschaffen, wobei das Computerprogrammprodukt ein computernutzbares Medium mit computerlesbaren Befehlen umfasst, die zur Ausführung durch einen Prozessor darauf gespeichert sind, wobei die computerlesbaren Befehle ein Verfahren ausführen, welches die Übertragung von Daten an ein Bildgebungsgerät, die Analyse einer Vielzahl von Bildern, welche von dem Bildgebungsgerät aufgenommen wurden, und die Auswahl von Daten von ähnlichen Fällen von anderen Patienten aus den Daten, die an das Bildgebungsgerät übertragen wurden, die Übermittlung der ausgewählten Daten von ähnlichen Fällen an einen Benutzer auf ein Display, den Vergleich der ausgewählten Daten von ähnlichen Fällen mit der durchgeführten chirurgischen Prozedur und nach Bedarf das Anbieten von Vorschlägen zur Anpassung der chirurgischen Prozedur und auf der Grundlage der ausgewählten Daten von ähnlichen Fällen umfasst.
Verschiedene weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung werden den auf diesem Gebiet fachkundigen Personen anhand der dazugehörigen Zeichnungen und deren detaillierter Beschreibung verdeutlicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines bildgestützten chirurgischen Expertensystems;
2 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines bildgestützten chirurgischen Expertensystems;
3 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Expertenbildgebungsgeräts;
4 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Netzwerks von Expertenbildgebungsgeräten;
5 ist ein Flussdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zur Durchführung einer bildgestützten chirurgischen Operation unter Verwendung eines bildgestützten chirurgischen Expertensystems;
6 ist ein Flussdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zur Durchführung einer bildgestützten chirurgischen Operation unter Verwendung eines bildgestützten chirurgischen Expertensystems;
7 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines lokalen Netzwerks (LAN) eines bildgestützten chirurgischen Expertensystems;
8 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Großraum-Netzwerks (WAN) eines bildgestützten chirurgischen Expertensystems; und
9 ist ein Flussdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zur Durchführung einer bildgestützten chirurgischen Prozedur unter Verwendung eines Netzwerks von bildgestützten chirurgischen Expertensystemen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bei chirurgischen Prozeduren erfolgt der Zugang zum Körper über einen oder mehrere kleine perkutane Einschnitte oder einen größeren Einschnitt in den Körper. Chirurgische Instrumente und/oder Implantate werden durch diese Öffnungen eingeführt und in eine Region von Interesse innerhalb des Körpers geleitet. Die Einführung der chirurgischen Instrumente oder Implantate durch den Körper wird durch Navigationstechnologie ermöglicht, wobei die Echtzeitposition eines chirurgischen Instruments oder Implantats gemessen und virtuell über ein Bild einer Region von Interesse gelegt wird. Bei dem Bild kann es sich um ein zuvor erfasstes Bild oder um ein nahezu in Echtzeit oder aber in Echtzeit erfasstes Bild handeln, wobei bekannte Bildgebungstechnologien wie Computertomographie(CT), Magnetresonanz (MR), Positronen-Emissions-Tomographie (PET), Ultraschall, Röntgen oder eine beliebige andere geeignete Bildgebungstechnologie sowie beliebige Kombinationen von diesen verwendet werden.
Was nun 1 anbelangt, wird ein bildgestütztes chirurgisches Expertensystem (z. B. ein chirurgisches Navigationssystem) illustriert, welches allgemein mit der Referenznummer 10 bezeichnet wird. Das System 10 umfasst mindestens einen elektromagnetischen Feldgenerator 12, der in der Nähe eines chirurgischen Feldes von Interesse 14 positioniert wird; mindestens einen elektromagnetischen Sensor 16, der mit mindestens einem navigierten chirurgischen Instrument 18 verbunden ist, an welches ein Implantat angebracht werden kann, wobei der mindestens eine elektromagnetische Sensor 16 mit dem mindestens einen elektromagnetischen Feldgenerator 12 kommuniziert und Daten von ihm empfangen kann; ein Navigationsgerät 30, das mit dem mindestens einen elektromagnetischen Sensor 16 und dem mindestens einen elektromagnetischen Feldgenerator 12 verbunden ist und Daten von diesen empfangen kann; mindestens ein Bildgebungsgerät 20, das zur Durchführung der Bildgebung bei einem Patienten 22 in dem chirurgischen Feld von Interesse 14 mit dem Navigationsgerät 30 verbunden ist, wobei das System von 1 den Patienten 22 während einer chirurgischen Prozedur auf einem Tisch 24 positioniert zeigt; und mindestens ein Display 26, das zur Anzeige der vom bildgestützten chirurgischen System stammenden Bildgebungs- und Nachverfolgungsdaten mit dem Navigationsgerät 30 verbunden ist.
Das Navigationsgerät 30 kann mindestens einen Computer; mindestens eine Schnittstelle zur Kommunikation mit dem Bildgebungsgerät 20, mindestens einen elektromagnetischen Feldgenerator 12 und den mindestens einen elektromagnetischen Sensor 16; ein Nachverfolgungsmodul; ein Navigationsmodul; ein Bildgebungsmodul; und mindestens eine Speichervorrichtung umfassen. Der mindestens eine Computer umfasst integrierte Planungssoftware, die auf ihm zur Ausführung durch einen Computer gespeichert ist, wodurch es einem Chirurgen ermöglicht wird, eine chirurgische Prozedur zu planen und fachgerecht auszuführen, indem er Daten verwendet, die sich auf ähnliche Fälle von anderen Patienten beziehen und die der Chirurg verwenden kann, um die Durchführung und die Ergebnisse bei einer aktuellen chirurgischen Prozedur zu verbesseren. Eine weitere Beschreibung dieser Komponenten und ihrer Funktionsweise findet sich im Folgenden unter Verweis auf 2.
Das Display 26 ist so konfiguriert, dass es den bildgestützten Registrierungsprozess während seines Fortschreitens zeigt. Das Display 26 ist so konfiguriert, dass es die Echtzeit-Position und Ausrichtung des mindestens einen chirurgischen Instruments 18 oder des mindestens einen Implantats, welches an der Spitze des mindestens einen chirurgischen Instruments 18 angebracht ist, auf einem registrierten Bild von der Anatomie des Patienten anzeigt. Die graphische Referenz des mindestens einen chirurgischen Instruments 18 oder des mindestens einen Implantats, welche auf dem Display angezeigt wird, kann als Liniendarstellung, in Form von einigen einfach schattierten geometrischen Grundformen oder als realistisches 3D-Modell einer computergestützten Design(CAD)-Datei erscheinen.
Das bildgestützte chirurgische System 10 ist so konfiguriert, dass es mit mindestens einem elektromagnetischen Feldgenerator 12 und mindestens einem elektromagnetischen Sensor 16 betrieben wird, um die Position und Ausrichtung der mindestens einen Vorrichtung 18 oder eines Implantats zu bestimmen. Der mindestens eine elektromagnetische Feldgenerator 12 und der mindestens eine elektromagnetische Sensor 16 können entweder über eine verkabelte oder eine kabellose Verbindung mit einer auf dem Navigationsgerät 30 vorhandenen Navigationsschnittstelle verbunden werden.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann der mindestens eine elektromagnetische Feldgenerator 12 ein elektromagnetischer Feldsender sein. Beim elektromagnetischen Feldsender kann es sich um eine Senderspulenanordnung handeln, die mindestens eine Spule, mindestens ein Spulenpaar, mindestens ein Spulentrio oder eine Spulenanordnung zur Ge nerierung eines elektromagnetischen Feldes in Reaktion auf eine Stromstärke umfasst, welche auf die mindestens eine Spule angewendet wird. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der mindestens eine elektromagnetische Sensor 16 ein elektromagnetischer Feldempfänger sein, der mindestens eine Spule, mindestens ein Spulenpaar, mindestens ein Spulentrio oder eine Spulenanordnung mit Elektronik zur Digitalisierung von Magnetfeldmessungen umfassen, welche vom elektromagnetischen Feldempfänger erfasst wurden. Der elektromagnetische Feldempfänger erkennt die elektromagnetischen Felder, die vom elektromagnetischen Feldsender generiert werden. Es sei allerdings darauf hingewiesen, dass gemäß alternativen Ausführungsformen der mindestens eine elektromagnetische Feldgenerator ein elektromagnetischer Sensor oder ein elektromagnetischer Feldempfänger und der mindestens eine elektromagnetische Sensor ein elektromagnetischer Feldgenerator sein kann.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann der mindestens eine elektromagnetische Feldgenerator 12 oder ein zusätzlicher elektromagnetischer Feldgenerator als dynamische Referenz dienen, die in dem chirurgischen Feld von Interesse 14 fest an den Körper des Patienten 22 angebracht werden kann. Diese dynamische Referenz generiert ein elektromagnetisches Feld, dass sich von den anderen elektromagnetischen Feldgeneratoren (z. B. durch eine andere Frequenz) unterscheidet, und erzeugt um die Anatomie des Patienten in dem chirurgischen Feld von Interesse herum einen lokalen Referenzrahmen für das Navigationssystem. Typischerweise wird die dynamische Referenz, die bei einem Navigationssystem verwendet wird, vor der chirurgischen Navigation in Bezug auf die Anatomie des Patienten registriert. Die Regist rierung des Referenzrahmens hat Einfluss auf die Genauigkeit eines navigierten Instruments in Relation zu einem angezeigten Bild.
Das System 10 ermöglicht es einem Chirurgen, die Position und Ausrichtung des chirurgischen Instruments 18 oder eines Implantats, welches an dem chirurgischen Instrument 18 angebracht ist, während der Operation kontinuierlich nachzuverfolgen. Der mindestens eine elektromagnetische Feldgenerator 12 kann mindestens eine Spule zur Generierung eines elektromagnetischen Feldes umfassen. Auf die mindestens eine Spule des mindestens einen elektromagnetischen Feldgenerators 12 des Navigationsgeräts 30 wird eine Stromstärke angewendet, um ein Magnetfeld um den mindestens einen elektromagnetischen Feldgenerator 12 herum zu generieren. Der mindestens eine elektromagnetische Sensor 16 kann mindestens eine Spule zur Erkennung des Magnetfeldes umfassen. Der mindestens eine elektromagnetische Sensor 16 wird in die Nähe des mindestens einen elektromagnetischen Feldgenerators 12 im chirurgischen Feld von Interesse gebracht. Das Magnetfeld induziert eine Spannung in die mindestens eine Spule des mindestens einen elektromagnetischen Sensors 16, so dass das Magnetfeld erkannt wird, welches von dem mindestens einen elektromagnetischen Feldgenerator 12 generiert wird, um die Position und Ausrichtung des mindestens einen chirurgischen Instruments 18 oder Implantats zu berechnen. Der mindestens eine elektromagnetische Sensor 16 umfasst Elektronik zur Digitalisierung der Magnetfeldmessungen, die durch den mindestens einen elektromagnetischen Sensor 16 erfasst wurden.
Die Magnetfeldmessungen können verwendet werden, um die Position und Ausrichtung des chirurgischen Instruments 18 oder eines Implantats gemäß eines beliebigen geeigneten Verfahrens oder Systems zu bestimmen. Nachdem die Magnetfeldmessungen unter Verwendung der Elektronik digitalisiert worden sind, werden die digitalisierten Signale über eine Navigationsschnittstelle von dem mindestens einen elektromagnetischen Sensor 16 zu dem auf dem Navigationsgerät 30 befindlichen Computer übertragen. Die digitalisierten Signale können von dem mindestens einen elektromagnetischen Sensor 16 zum Navigationsgerät 30 übertragen werden, indem verkabelte oder kabellose Kommunikationsprotokolle und Schnittstellen verwendet werden. Die digitalisierten Signale, die vom Navigationsgerät 30 empfangen werden, stellen Magnetfeldinformationen dar, die von dem mindestens einen elektromagnetischen Sensor 16 erfasst werden. Die digitalisierten Signale werden verwendet, um die Positions- und Ausrichtungsinformationen für das chirurgische Instrument 18 oder Implantat zu berechnen. Die Positions- und Ausrichtungsinformationen werden verwendet, um den Standort des chirurgischen Instruments 18 oder Implantats in Bezug auf die vom Bildgebungsgerät 20 stammenden erfassten Bildgebungsdaten zu registrieren. Die Positions- und Ausrichtungsdaten werden auf dem Display 26 visualisiert, so dass der Standort des chirurgischen Instruments 18 oder Implantats auf den vom Bildgebungsgerät 20 stammenden zuvor erfassten Bildern oder Echtzeitbildern in Echtzeit angezeigt wird. Die erfassten Bildgebungsdaten von dem Bildgebungsgerät 20 können CT-Bildgebungsdaten, MR-Bildgebungsdaten, PET-Bildgebungsdaten, Ultraschall-Bildgebungsdaten, Röntgen-Bildgebungsdaten oder beliebige andere geeignete Bildgebungsdaten sowie beliebige Kombinationen von diesen um fassen. Zusätzlich zu den erfassten Bildgebungsdaten von verschiedenen Modalitäten können auch Echtzeit-Bildgebungsdaten von verschiedenen Echtzeit-Bildgebungsmodalitäten zur Verfügung gestellt werden.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann das bildgestützte chirurgische System 10 in einem einzigen integrierten Bildgebungs- und Navigationssystem mit integrierter Instrumentenausstattung und Software integriert werden.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann das bildgestützte chirurgische System 10 ein elektromagnetisches Navigationssystem sein, bei dem elektromagnetische Navigationstechnologie zum Einsatz kommt. Allerdings können auch andere Nachverfolgungs- und Navigationstechnologien verwendet werden.
2 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines bildgestützten chirurgischen Expertensystems 210. Das bildgestützte chirurgische System 210 wird konzeptionell als eine Ansammlung von Modulen und anderen Komponenten illustriert, die in einem Navigationsgerät 230 enthalten sind, aber es kann auch unter Verwendung einer beliebigen Kombination von geeigneten Hardwareplatten, digitalen Signalprozessoren, feldprogrammierbaren Gateanordnungen und Prozessoren implementiert werden. Alternativ können die Module unter Verwendung eines handelsüblichen Computers mit einem einzelnen Prozessor oder mehreren Prozessoren implementiert werden, wobei die Funktionsoperationen zwischen den Prozessoren verteilt sind. Beispielsweise könnte es wünschenswert sein, einen spezialisierten Prozessor für Positions- und Ausrichtungsberechnungen sowie einen spezialisierten Prozessor für Bildgebungsoperationen und Visualisierungsoperationen zu haben. Als weitere Option können die Module unter Verwendung einer hybriden Konfiguration implementiert werden, bei der bestimmte modulare Funktionen unter Verwendung von spezialisierter Hardware durchgeführt werden, während die übrigen modularen Funktionen unter Verwendung eines handelsüblichen Computers durchgeführt werden. In der Ausführungsform, die in 2 gezeigt wird, umfasst das bildgestützte chirurgische System 210 einen einzelnen Computer 232, der mit einem Prozessor 234, einem Systemregler 236 und einem Datenspeicher 238 ausgestattet ist. Der Prozessor 234 ist mit integrierter Planungssoftware programmiert, um Daten von chirurgischen Fällen auszuwählen, welche der geplanten, bei dem aktuell behandelten Patienten auszuführenden chirurgischen Prozedur ähneln und welche auf einer Datenspeichervorrichtung des bildgestützten chirurgischen Expertensystems 210 gespeichert sind, sowie um diese dem Chirurgen auf einem Display anzuzeigen. Die Funktionsweise der Module und anderer Komponenten des Navigationsgeräts 230 können mit dem Systemregler 236 gesteuert werden.
Das bildgestützte chirurgische System 210 umfasst mindestens einen elektromagnetischen Feldgenerator 212, der mit der Navigationsschnittstelle 240 verbunden ist. Der mindestens eine elektromagnetische Feldgenerator 212 generiert mindestens ein elektromagnetisches Feld, das vom mindestens einen elektromagnetischen Feldsensor 216 erkannt wird. Die Navigationsschnittstelle 240 empfängt digitalisierte Signale vom mindestens einem elektromagnetischen Sensor 216. Die Navigationsschnittstelle 240 umfasst mindestens einen Ethernetport. Der mindestens eine Ethernet- Port kann beispielsweise mitsamt Ethernetnetzwerk-Schnittstellenkarte oder -adapter geliefert werden. Allerdings können die digitalisierten Signale gemäß verschiedenen alternativen Ausführungsformen von dem mindestens einen elektromagnetischen Sensor 216 an die Navigationsschnittstelle 240 übertragen werden, indem verkabelte oder kabellose Kommunikationsprotokolle und Schnittstellen verwendet werden.
Die digitalisierten Signale, die von der Navigationsschnittstelle 240 empfangen werden, stellen Magnetfeldinformationen von mindestens einem elektromagnetischen Feldgenerator 212 dar, welche vom mindestens einen elektromagnetischen Sensor 216 erkannt werden. In der Ausführungsform, die in 2 illustriert wird, überträgt die Navigationsschnittstelle 240 die digitalisierten Signale über eine lokale Schnittstelle 242 an ein Nachverfolgungsmodul 250. Das Nachverfolgungsmodul 250 berechnet Positions- und Ausrichtungsinformationen auf der Grundlage der empfangenen digitalisierten Signale. Diese Positions- und Ausrichtungsinformationen geben den Standort eines chirurgischen Instruments oder Implantats an.
In einer beispielhaften Ausführungsform können der mindestens eine elektromagnetische Feldgenerator 212 und der mindestens eine elektromagnetische Sensor 216 entweder über eine verkabelte oder eine kabellose Verbindung mit der Navigationsschnittstelle 240 verbunden sein.
Das Nachverfolgungsmodul 250 übermittelt die Positions- und Ausrichtungsinformationen über eine lokale Schnittstelle 242 an ein Navigationsmodul 260. Diese lokale Schnittstelle 242 kann beispielsweise ein Peripheral-Component-Interconnect(PCI)-Bus sein. Allerdings können gemäß verschiedenen alternativen Ausführungsformen äquivalente Bustechnologien eingesetzt werden.
Beim Empfang der Positions- und Ausrichtungsinformationen wird das Navigationsmodul 260 verwendet, um den Standort des chirurgischen Instruments oder Implantats in Bezug auf erfasste Patientendaten zu registrieren. In der Ausführungsform, die in 2 illustriert wird, werden die erfassten Patientendaten in einer Datenspeichervorrichtung 244 gespeichert. Bei den erfassten Patientendaten kann es sich um CT-Daten, MR-Daten, PET-Daten, Ultraschall-Daten, Röntgen-Daten oder beliebige andere geeignete Daten sowie beliebige Kombinationen von diesen handeln. Um nur ein Beispiel zu nennen, kann die Datenspeichervorrichtung 244 ein Festplattenlaufwerk sein, wobei aber auch andere Speichervorrichtungen verwendet werden können.
Patienten-Bildgebungsdaten, die im Zuge der Prozedur erfasst wurden, können an das System 210 übertragen und auf einer Datenspeichervorrichtung 244 gespeichert werden. Die erfassten Patientendaten werden von der Datenspeichervorrichtung 244 auf einen Datenspeicher 238 hochgeladen. Die erfassten Patientendaten werden durch einen Datenspeichervorrichtungsregler 246 aus der Datenspeichervorrichtung 244 abgerufen. Das Navigationsmodul 260 liest die erfassten Patientendaten aus dem Datenspeicher 238 ab. Das Navigationsmodul 260 registriert den Standort des chirurgischen Instruments oder Implantats in Bezug auf den erfassten Patientendaten und generiert Bilddaten, die geeignet sind, um die Patientenbilddaten sowie eine Abbildung des chirurgi schen Instruments oder Implantats zu visualisieren. Die Bilddaten werden über eine lokale Schnittstelle 242 an einen Displayregler 248 übertragen. Der Displayregler 248 wird verwendet, um die Bilddaten an das Display 226 auszugeben.
Die Datenspeichervorrichtung 244 kann auch verwendet werden, um eine Vielzahl von Daten zu speichern, die mit Krankenakten und einer Vielzahl von Daten im Zusammenhang stehen, welche zu vorherigen chirurgischen Fällen von anderen Patienten gehören und welche ein Chirurg verwenden kann, um die Ergebnisse einer aktuellen chirurgischen Prozedur zu verbessern, wenn er die Prozedur plant und/oder durchführt.
Die Krankenaktendaten können das Alter des Patienten, demographische Angaben, Wachstumsmuster, Morbiditätsmuster, alltägliche Lebensgewohnheiten, Krankengeschichte, Familienanamnese, zugrunde liegende Krankheiten, vorherige medizinische Prozeduren, Medikamentengabe und andere Daten umfassen. Die vorherigen chirurgischen Falldaten können Daten von ähnlich gelagerten medizinischen oder chirurgischen Prozeduren umfassen, wozu Behandlungen, Techniken, Instrumentpositionen, Implantatpositionen, Patientenergebnisse aus Nachuntersuchungen etc. gehören. Diese Daten können auch anatomische Messungen und klinische Daten umfassen. Die Daten können die Form von Berechnungen, Texten, Bildern, Videos, etc. annehmen. Die Daten, welche von Chirurgen und klinischen Fachleuten erfasst wurden, werden kontinuierlich aktualisiert und in Echtzeit an bildgestützte chirurgische Expertensysteme oder andere Systeme, welche Datenspeichervorrichtungen aufweisen, übertragen.
Diese Daten können über eine Netzwerkschnittstelle 290 an das System 210 übertragen und in einer Datenspeichervorrichtung 244 gespeichert werden. Die Daten in der Datenspeichervorrichtung 244 werden mit einem Datenspeichervorrichtungsregler 246 kontrolliert. Die Daten können zur Betrachtung auf Display 226 über eine lokale Schnittstelle 242 an Displayregler 248 übertragen werden. Die Netzwerkschnittstelle 290 ist zur Übertragung und zum Empfang von Daten mit einer lokalen Schnittstelle 242 verbunden. Die Netzwerkschnittstelle 290 ermöglicht es, dass die Daten zu und von anderen Vorrichtungen und/oder Systemen, welche mit einer ähnlichen Schnittstelle ausgestattet sind, übertragen und empfangen werden können.
Das bildgestützte chirurgische System 210 kann ferner ein Bildgebungsgerät 220 umfassen, das zum Empfang von Echtzeit-Bildgebungsdaten mit der Bildgebungs-Schnittstelle 270 verbunden ist. Die Bildgebungsdaten werden in einem Bildgebungsmodul 280 verarbeitet. Das Bildgebungsgerät 220 ermöglicht es, dass Echtzeit-Bildgebungsdaten in Kombination mit Positions- und Ausrichtungsinformationen für das chirurgische Instrument oder Implantat auf dem Display 226 angezeigt werden.
Obwohl in der Ausführungsform in 2 ein Display 226 illustriert wird, können alternative Ausführungsformen verschiedene Displaykonfigurationen umfassen. Es können verschiedene Displaykonfigurationen verwendet werden, um die Ergonomie in einem Operationsraum zu verbessern, verschiedene Ansichten anzuzeigen oder die Informationen Per sonalmitgliedern anzuzeigen, die sich an verschiedenen Standorten befinden.
3 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Expertenbildgebungsgeräts 320. Das Expertenbildgebungsgerät 320 kann einen Computer 332 umfassen, der mit einem Prozessor 334, einem Systemregler 336 und einem Datenspeicher 338 ausgestattet ist. Der Prozessor 334 ist mit integrierter Planungssoftware programmiert, um Daten von chirurgischen Fällen auszuwählen, die der chirurgischen Prozedur ähneln, welche bei einem aktuell behandelten Patienten geplant und ausgeführt wird, und die auf einer Datenspeichervorrichtung des Expertenbildgebungsgeräts 320 gespeichert sind und einem Chirurgen auf einem Display angezeigt werden. Die Funktionsweise des Expertenbildgebungsgeräts 320 kann mit Hilfe des Systemreglers 336 gesteuert werden. Das Expertenbildgebungsgerät 320 umfasst ferner eine Quelle 322, einen Detektor 324, eine Netzwerkschnittstelle 390, eine Datenspeichervorrichtung 344 und einen Datenspeicherungsregler 346. Beispielsweise kann es sich bei der Quelle bei einem Röntgen- oder CT-Bildgebungsgerät um eine Röntgen- oder Strahlungsquelle handeln, und der Detektor bei einem Röntgen- oder CT-Bildgebungsgerät kann ein Röntgen- oder Strahlungsdetektor sein. Die Datenspeichervorrichtung 344 kann zur Speicherung einer Vielzahl von Daten benutzt werden, und die Netzwerkschnittstelle 390 kann zum Empfang und zur Übertragung von Daten zu und von bildgestützten chirurgischen Systemen sowie anderen Bildgebungsgeräten verwendet werden.
Der Computer 332 kommuniziert mit Quelle 322, Detektor 324, Datenspeicherungsregler 346 und Netzwerkschnittstelle 390 über eine lokale Schnittstelle 342. Diese lokale Schnittstelle 342 kann beispielsweise ein Peripheral-Component-Interconnect(PCI)-Bus sein. Allerdings können stattdessen gemäß verschiedenen alternativen Ausführungsformen auch äquivalente Bustechnologien eingesetzt werden.
Erfasste Patientenbildgebungsdaten werden in Datenspeichervorrichtung 344 gespeichert. Die erfassten Patientenbildgebungsdaten können CT-Daten, MR-Daten, PET-Daten, Ultraschall-Daten, Röntgen-Daten oder beliebige andere geeignete Daten sowie beliebige Kombinationen von diesen umfassen. Um nur ein Beispiel zu nennen, kann es sich bei der Datenspeichervorrichtung 344 um ein Festplattenlaufwerk handeln, wobei aber auch andere geeignete Speichervorrichtungen verwendet werden können.
Die Datenspeichervorrichtung 344 kann auch zur Speicherung einer Vielzahl von Daten verwendet werden, die mit Krankenakten und einer Vielzahl von Daten im Zusammenhang stehen, welche sich auf vorherige chirurgische Fälle von anderen Patienten beziehen und welche ein Chirurg verwenden kann, um die Ergebnisse einer aktuellen chirurgischen Prozedur zu verbessern, wenn er die Prozedur plant und/oder durchführt.
Die Krankenaktendaten können das Alter des Patienten, demographische Angaben, Wachstumsmuster, Morbiditätsmuster, alltägliche Lebensgewohnheiten, Krankengeschichte, Familienanamnese, zugrunde liegende Krankheiten, vorherige medizinische Prozeduren, Medikamentengabe und andere Daten umfassen. Die vorherigen chirurgischen Falldaten können Daten von ähnlich gelagerten medizinischen oder chirurgischen Prozeduren umfassen, wozu Behandlungen, Techniken, Instrumentpositionen, Implantatpositionen, Patientenergebnisse aus Nachuntersuchungen etc. gehören. Diese Daten können auch anatomische Messungen und klinische Daten umfassen. Die Daten können in Form von Berechnungen, Texten, Bildern, Videos, etc. vorliegen. Die Daten, die von Chirurgen und klinischen Fachleuten erfasst wurden, werden kontinuierlich aktualisiert und in Echtzeit an bildgestützte chirurgische Expertensysteme oder andere Systeme, welche Datenspeichervorrichtungen aufweisen, übertragen.
Diese Daten können an das Bildgebungsgerät 320 übertragen und in der Datenspeichervorrichtung 344 gespeichert werden, indem die Netzwerkschnittstelle 290, die lokale Schnittstelle 342 und der Datenspeicherungsregler 346 verwendet werden. Die Daten werden mit Hilfe des Datenspeichervorrichtungreglers 346 an die Datenspeichervorrichtung 344 übertragen und von dieser abgerufen. Die Daten können über Netzwerkschnittstelle 390 an ein Display übertragen werden.
Die Netzwerkschnittstelle 390 ist zur Übertragung und zum Empfang von Daten mit der lokalen Schnittstelle 342 verbunden. Die Netzwerkschnittstelle 390 ermöglicht es, dass Daten zu und von anderen Vorrichtungen und/oder Systemen, welche mit einer ähnlichen Schnittstelle ausgestattet sind, übertragen und empfangen werden können.
4 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform des Netzwerks 410 des Expertenbildgebungsgeräts 420. Das Netzwerk 400 umfasst zwei oder mehr Bildgebungsgeräte 420 und mindestens einen Server 416, die zum Zwecke des Informationsaustausches miteinander verbunden sind. Das Netzwerk 400 ermöglicht es, dass medizinische Daten oder andere Informationen zwischen dem Server 416 und dem Gerät 420 ausgetauscht werden können. Das Netzwerk 400 kann sich innerhalb einer Klinik, eines chirurgischen Zentrums, eines Krankenhauses oder einer anderen medizinischen Einrichtung befinden, in der eine Patientenuntersuchung oder eine medizinische Prozedur durchgeführt wird. Daten, die von einem Gerät 420 erfasst wurden, können zum Zwecke der Speicherung in mindestens einer Datenbank über ein Kommunikationsnetzwerk an Server 416 und weiter an ein weiteres Gerät 420 übermittelt werden, welches an das Netzwerk angebunden ist.
Jedes Gerät 420 und jeder Server 416 umfasst eine Netzwerkschnittstelle, so dass es einem Gerät 420 oder Server 416 ermöglicht wird, Informationen von einem anderen Gerät 420 oder Server 416 zu übertragen oder zu empfangen, welche Netzwerkschnittstellen aufweisen, die an das Netzwerk angebunden sind. Der Server 416 und das Gerät 420 können direkt oder durch einen Typ von Kommunikationsnetzknoten 414 mit dem Netzwerk verbunden sein. Der Netzknoten 414 ist über einen Kommunikationskanal 418 mit Server 416 und jedem Gerät 420 verbunden. Der Kommunikationskanal 418 kann unter Verwendung eines Modems oder eines beliebigen anderen Typs von Netzwerkverbindung, die zum diesem Zwecke auf diesem Gebiet bekannt ist, mit dem Netzwerk verbunden werden, wozu Ethernet, ATM, DSL, Kabelmodem, ISDN, Infrarot, oder kabellose Verbindungen wie Bluetooth oder IEEE 802.11 gehören. Die Daten können auch über andere geeignete Netzwerkverbindungen wie DICOM oder den medizinischen Informationsbus übermittelt werden. Der Netzknoten 414 implementiert ein Kommunikationsprotokoll, um die Kommunikationsvorgänge zu kontrollieren und die Daten zwischen Server 416 und Gerät 420, welche mit dem Netzwerk verbunden sind, effektiv zu übertragen und zu empfangen.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Server 416 ein Krankenhausserver sein, der mindestens eine Datenbank umfasst, in der Daten und Bilder von vorherigen Patientenfällen (von Diagnose bis Nachuntersuchung) gespeichert sind. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Server 416 mit einem PACS (Picture Archiving and Communications System) verbunden sein. PACS sind Computer und/oder Netzwerke, die auf die Speicherung, die Abfrage, den Austausch und die Darstellung von medizinischen Bildern spezialisiert sind. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Server 416 auch eine Schnittstelle zu einem Krankenhausinformationssystem (KIS) und einem Radiologieinformationssystem (RIS) umfassen.
Ein PACS umfasst Schnittstellen mit Bildgebungsgeräten, mindestens einen Server, der mindestens eine Datenbank zur Speicherung von Bildern umfasst, einen oder mehr Computerarbeitsplätze zum Betrachten der Bilder und ein Computernetzwerk, um das Bildgebungsgerät, mindestens einen Server und den einen oder die mehreren Computerarbeitsplätze miteinander zu verbinden. Das PACS liefert einen einzelnen Zugriffspunkt für Bilder sowie die dazugehörigen Daten. Kommunikationsvorgänge zwischen PACS, HIS und RIS werden oft unter Verwendung eines Standards implementiert, der als Health Level 7 (HL7) für den elektronischen Austausch von medizinischen Informationen bezeichnet wird. Durch die Kom patibilität mit PACS und HL7 kann man Daten erhalten, die für auftretende Patientenfälle relevant sind.
Das an das Netzwerk angebundene Expertenbildgebungsgerät ermöglicht es Ärzten und anderen Fachleuten aus dem Bereich der Gesundheitsversorgung, aktuelle medizinische Daten und Bilder einzusehen und sie sofort mit Daten und Bildern von vorherigen Fällen zu vergleichen. Das an das Netzwerk angebundene Expertenbildgebungsgerät ermöglicht den Zugriff auf Daten und Bilder, die mit vorherigen, bei anderen Patienten durchgeführten chirurgischen Prozeduren im Zusammenhang stehen, und die ein Arzt verwenden kann, um die Ergebnisse von ähnlich gelagerten chirurgischen Prozeduren zu verbessern, wenn er eine chirurgische Prozedur plant und/oder durchführt.
5 ist ein Flussdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens 500 zur Durchführung einer bildgestützten chirurgischen Prozedur unter Verwendung eines bildgestützten chirurgischen Expertensystems. Das Verfahren beginnt bei Schritt 502, wenn Daten an ein bildgestütztes chirurgisches System übertragen oder auf dieses hochgeladen werden. Bei Schritt 504 macht der Benutzer mit Hilfe eines Bildgebungsgeräts Bilder von einem Patienten. Bei Schritt 506 analysiert das bildgestützte chirurgische System die Bilder und wählt aus seiner Datenspeichervorrichtung oder seinem Datenspeicher ähnliche Patientenfälle aus. Das bildgestützte chirurgische System zeigt dem Benutzer bei Schritt 508 Daten, die mit ähnlichen ausgewählten Patientenfällen im Zusammenhang stehen, sowie die Patientenergebnisse an. Bei Schritt 510 sieht der Benutzer die Daten durch und kann die Behandlung und/oder Prozedur auf der Grundlage der Daten von ähnlichen Fällen anpassen oder auch nicht. Der Benutzer beginnt mit der chirurgischen Prozedur, indem er während der Prozedur bei Schritt 512 die Daten von ähnlichen Fällen zu Rate zieht und die Behandlung und/oder Prozeduren nach Bedarf anpasst. Bei Schritt 514 schließt der Benutzer die chirurgische Prozedur ab.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann das bildgestützte chirurgische System ein Expertenbildgebungsgerät und integrierte Planungssoftware umfassen, die zur Ausführung durch den Computer auf einem Computer gespeichert ist und es einem Chirurgen erlaubt, eine chirurgische Prozedur zu planen und fachgerecht durchzuführen. Die Daten, die mit Krankenakten und ähnlichen Fällen von anderen Patienten im Zusammenhang stehen und die ein Chirurg verwenden kann, um die Durchführung und die Ergebnisse einer aktuellen chirurgischen Prozedur zu verbessern, können an eine Datenspeichervorrichtung oder einen Datenspeicher innerhalb des bildgestützten chirurgischen Expertensystems oder des Expertenbildgebungsgeräts übertragen und dort gespeichert werden.
6 ist ein Flussdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens 600 zur Durchführung einer bildgestützten chirurgischen Prozedur unter Verwendung eines bildgestützten chirurgischen Expertensystems. Das Verfahren beginnt bei Schritt 602, wenn Daten an ein bildgestütztes chirurgisches System übertragen oder auf dieses hochgeladen werden. Der Benutzer macht bei Schritt 604 mit Hilfe des Bildgebungsgeräts Bilder von einem Patienten. Bei Schritt 606 analysiert das bildgestützte chirurgische System die Bilder und wählt aus seiner Datenspeichervorrich tung oder seinem Datenspeicher ähnliche Patientenfälle aus. Das bildgestützte chirurgische System zeigt dem Benutzer bei Schritt 608 Daten an, die mit den ausgewählten ähnlichen Patientenfällen und den Patientenresultaten im Zusammenhang stehen. Bei Schritt 610 sieht der Benutzer die Daten ein und kann die Behandlung und/oder Prozedur auf der Grundlage der Daten von ähnlichen Fällen anpassen oder auch nicht. Der Benutzer beginnt die chirurgische Prozedur, wobei er die Daten von ähnlichen Fällen zu Rate zieht und die Behandlung und/oder Prozedur während der Prozedur bei Schritt 612 nach Bedarf anpasst. Bei Schritt 614 positioniert der Benutzer ein Implantat in der Anatomie des Patienten. Die Position des Implantats ist von entscheidender Bedeutung. Ein falsch eingesetztes Implantat könnte schwere Komplikationen und eine weitere Operation nach sich ziehen. Das bildgestützte chirurgische System analysiert bei Schritt 616 die Implantatposition und vergleicht sie mit Implantatpositionen von ähnlichen Fällen. Das bildgestützte chirurgische System liefert dem Benutzer bei Schritt 618 Daten zur gewünschten Implantatposition. Diese Informationen helfen dem Benutzer dabei, sich gemäß der Planung und der Expertenanalyse, die von dem System auf der Grundlage von mehreren Fällen durchgeführt wurde, für die in diesem Fall beste Position für das Implantat zu entscheiden. Bei Bedarf passt der Benutzer bei Schritt 620 die Position des Implantats an. Bei Schritt 622 schließt der Benutzer die chirurgische Prozedur ab.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann das bildgestützte chirurgische System ein Expertenbildgebungsgerät und integrierte Planungssoftware umfassen, welche auf einem Computer zur Ausführung durch den Computer gespeichert ist und die es einem Chirurgen ermöglicht, eine chirurgische Prozedur zu planen und fachgerecht auszuführen. Die Daten, die mit Krankenakten und ähnlichen Fällen von anderen Patienten im Zusammenhang stehen und die ein Chirurg verwenden kann, um die Durchführung und die Ergebnisse einer aktuellen chirurgischen Prozedur zu verbessern, können an eine Datenspeichervorrichtung oder einen Datenspeicher innerhalb des bildgestützten chirurgischen Expertensystems oder des Expertenbildgebungsgeräts übertragen und dort gespeichert werden.
7 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines lokalen Netzwerks (LAN) 710 von bildgestützten chirurgischen Expertensystemen 712. Das Netzwerk 710 umfasst zwei oder mehrere bildgestützte chirurgische Systeme 712 und mindestens einen Server 716, die zum Zwecke des Informationsaustausches miteinander verbunden sind. Das Netzwerk 710 ermöglicht den Austausch von medizinischen Daten oder anderen Informationen zwischen Server 716 und Systemen 712. Das Netzwerk 710 kann sich innerhalb einer Klinik, eines chirurgischen Zentrums, eines Krankenhauses oder einer anderen medizinischen Einrichtung befindet, in der eine Patientenuntersuchung oder eine medizinische Prozedur durchgeführt wird. Daten, die von einem System 712 erfasst wurden, können zum Zwecke der Speicherung in mindestens einer Datenbank über ein Kommunikationsnetzwerk an Server 716 und weiter an ein anderes System 712 übertragen werden, welches an das Netzwerk angebunden ist.
Jedes System 712 und jeder Server 716 umfasst eine Netzwerkschnittstelle, so dass es einem System 712 oder Server 716 ermöglicht wird, Informationen von anderen Sys teuren 712 oder Servern 716 zu senden und zu empfangen, welche Netzwerkschnittstellen aufweisen, die mit dem Netzwerk verbunden sind. Der Server 716 und die Systeme 712 können direkt oder über einen Typ von Kommunikationsnetzknoten 714 mit dem Netzwerk verbunden sein. Beispielsweise kann ein Bildgebungsgerät mit dem Netzwerk verbunden sein. Ein Bildgebungsgerät übermittelt Daten im Allgemeinen in Form eines NTSC-Videosignals und wird aktualisiert, um mit einem Netzknoten eine Schnittstelle zu bilden. Der Netzknoten 714 ist über einen Kommunikationskanal 718 mit Server 716 und jedem System 712 verbunden. Der Kommunikationskanal 718 kann unter Verwendung eines Modems oder eines beliebigen anderen Typs von Netzwerkverbindung, welche zu diesem Zweck auf diesem Gebiet bekannt ist, implementiert werden, wozu Ethernet, ATM, DSL, Kabelmodem, ISDN, Infrarot oder kabellose Verbindungen wie Bluetooth oder IEEE 802.11 gehören. Die Daten können auch über andere geeignete Netzwerkverbindungen wie DICOM oder einen medizinischen Informationsbus übertragen werden. Der Netzknoten 714 implementiert ein Kommunikationsprotokoll, um die Kommunikationsvorgänge zu kontrollieren und Daten zwischen Server 716 und Systemen 712, die mit dem Netzwerk verbunden sind, effizient zu senden und zu empfangen. Ein innerhalb jedes Systems befindliches Datenverarbeitungsgerät (nicht gezeigt), wie ein Computer oder ein anderer Prozessor, 712 führt Software aus, die den Empfang und die Betrachtung der Daten auf einem Display ermöglicht.
8 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Großraum-Netzwerks (WAN) 800 von bildgestützten chirurgischen Expertensystemen. Das WAN 800 umfasst zwei oder mehr LANs 810, 820, oder zwei oder mehr bildgestützte chirurgische Systeme 812, 822 und Server 814, 824, die zum Zwecke des Informationsaustausches miteinander verbunden sind. Medizinische Daten können unter Servern 814, 824 und Systemen 812, 822 in LANs 810 und 820 ausgetauscht werden. Das WAN 800 macht es möglich, dass medizinische Daten oder andere Informationen von Server 816 und Systemen 812 in LAN 810 mit Server 824 und Systemen 822 in LAN 820 ausgetauscht werden können. Das erste LAN 810 kann sich innerhalb einer Klinik, eines chirurgischen Zentrums, Krankenhauses oder einer anderen medizinischen Einrichtung befinden, und das zweite LAN 820 kann sich innerhalb einer anderen Klinik, eines anderen chirurgischen Zentrums, Krankenhauses oder einer anderweitigen anderen medizinischen Einrichtung befinden. Das WAN 800 ermöglicht es, dass medizinische Daten, die von Systemen 812 an einem ersten Standort 810 erfasst wurden, an Server 816 und weiter an Server 826 und Systeme 822 an einem zweiten Standort 820 übermittelt werden. Diese medizinischen Daten können Bildgebungsdaten, Videodaten oder andere Daten umfassen, die von einer oder mehreren medizinischen Vorrichtungen wie beispielsweise einem Fluoroskopie-Bildgebungsgerät oder einem chirurgischen Navigationsgerät erfasst wurden.
Bei dem ersten LAN 810 können Daten, die von einem System 812 oder Server 816 erfasst wurden, über einen Kommunikationsweg 818 an einen Netzknoten 814 und über einen Kommunikationsweg 818 weiter an ein anderes System 812 oder einen anderen Server 816 übermittelt werden. Ebenso können bei dem zweiten LAN 820 Daten, die von einem System 822 oder Server 826 erfasst werden, über einen Kommunikationsweg 828 an einen Netzknoten 824 und über einen Kommunikationsweg 828 weiter an ein anderes System 822 oder einen anderen Server 826 übermittelt werden. Der Kommunikationsweg 818, 828 von einem System 812, 822 oder Server 826, 826 zum nächsten System 812, 822 oder Server 826, 828 kann derselbe sein, oder auch nicht.
Jeder der Server 816, 826 und jedes der Systeme 812, 822 umfasst eine Netzwerkschnittstelle (nicht gezeigt), so dass es dem System 812, 822 oder Server 816 ermöglicht wird 826, Informationen von anderen Systemen 812, 822 oder Servern 816, 826 zu senden und zu empfangen. Das Systems 812, 822 oder die Server 816, 826 können direkt oder über einen beliebigen Typ von Kommunikationsnetzknoten 814, 824 mit dem WAN Kommunikationsnetzwerk 830 verbunden sein. Der Netzknoten 814, 824 ist über einen Kommunikationskanal 818, 828 mit jedem Server 816, 826 und jedem System 812, 822 verbunden. Der Kommunikationskanal 818, 828 kann unter Verwendung eines Modems oder eines beliebigen anderen Typs von Netzwerkverbindung, die zum diesem Zwecke auf diesem Gebiet bekannt ist, mit dem Netzwerk verbunden werden, wozu Ethernet, ATM, DSL, Kabelmodem, ISDN, Infrarot, oder kabellose Verbindungen wie Bluetooth oder IEEE 802.11 gehören. Die Daten können auch über andere geeignete Netzwerkverbindungen wie DICOM oder den medizinischen Informationsbus übermittelt werden. Der Netzknoten 814, 824 implementiert ein Kommunikationsprotokoll, um die Kommunikationsvorgänge zu kontrollieren und die Daten zwischen Servern 816, 826 und Systemen 812, 822 effizient zu übertragen und zu empfangen. Ein innerhalb jedes Systems 812, 822 befindliches Datenverarbeitungsgerät (nicht gezeigt), wie ein Computer oder ein anderer Prozessor, führt Software aus, die es ermöglicht, dass Daten auf einem Display empfangen und betrachtet werden können.
Die Daten, die von LAN 810 erfasst werden, können über das WAN-Kommunikationsnetzwerk 830 an LAN 820 übertragen werden. Das WAN Kommunikationsnetzwerk 830 kann mit Netzknoten 814, 824 oder direkt mit Servern 816, 826 und System 812, 822 kommunizieren. Das WAN-Kommunikationsnetzwerk 830 kann beispielsweise unter Verwendung eines Modems oder eines beliebigen anderen Typs von Netzwerkverbindung, die zum diesem Zwecke auf diesem Gebiet bekannt ist, implementiert werden, wozu Ethernet, ATM, DSL, Kabelmodem, ISDN, Infrarot, oder kabellose Verbindungen wie Bluetooth oder IEEE 802.11 gehören.
9 ist ein Flussdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens 900 zur Durchführung einer bildgestützten chirurgischen Prozedur unter Verwendung eines Netzwerks von bildgestützten chirurgischen Expertensystemen oder Expertenbildgebungsgeräten. Das Verfahren beginnt bei Schritt 902, wenn Daten an das Netzwerk übertragen oder auf dieses hochgeladen werden, so dass sie für eine beliebige Vorrichtung, ein beliebiges Gerät oder System, welche mit dem Netzwerk verbunden sind, verfügbar sind. Der Benutzer macht bei Schritt 904 mit Hilfe eines Bildgebungsgeräts Bilder von einem Patienten. Bei Schritt 906 analysiert das bildgestützte chirurgische System die Bilder und wählt aus seiner Datenspeichervorrichtung oder seinem Datenspeicher ähnliche Patientenfälle aus. Das bildgestützte chirurgische System zeigt dem Benutzer bei Schritt 908 Daten an, die mit den ausgewählten ähnlichen Patientenfällen und den Patientenresultaten im Zusammenhang stehen. Bei Schritt 910 sieht der Benutzer die Daten ein und kann die Behandlung und/oder Prozedur auf der Grundlage der Daten von ähnlichen Fällen anpassen oder auch nicht. Der Benutzer beginnt die chirurgische Prozedur, wobei er die Daten von ähnlichen Fällen zu Rate zieht und die Behandlung und/oder Prozeduren je nach Bedarf während der Prozedur bei Schritt 912 anpasst. Bei Schritt 914 schließt der Benutzer die chirurgische Prozedur ab.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann das bildgestützte chirurgische System ein Expertenbildgebungsgerät und integrierte Planungssoftware umfassen, welche zur Ausführung durch den Computer auf einem Computer gespeichert ist und es einem Chirurgen erlaubt, eine chirurgische Prozedur zu planen und fachgerecht durchzuführen. Die Daten, die mit Krankenakten und ähnlichen Fällen von anderen Patienten im Zusammenhang stehen und die ein Chirurg verwenden kann, um die Durchführung und die Ergebnisse einer aktuellen chirurgischen Prozedur zu verbessern, können an eine Datenspeichervorrichtung oder einen Datenspeicher innerhalb des bildgestützten chirurgischen Expertensystems oder des Expertenbildgebungsgeräts übertragen und dort gespeichert werden.
Das bildgestützte chirurgische Expertensystem hat die Funktion einer virtuellen Datensammelbibliothek für Informationen zu einer Vielzahl von chirurgischen Fällen und Prozeduren, welche sich auf die Wirbelsäule, Gelenke, Extremitäten und orthopädische Eingriffe beziehen. Es ermöglicht einem Chirurgen, die Daten einzusehen und zu bewerten, sowie Behandlungspläne auf der Grundlage der Daten vorzubereiten, wobei das Netzwerk von Systemen aktuelle medizinische Kenntnisse und elektronische medizinische Datenbanken mit Patientendaten enthält. Es ermöglicht auch uner fahrenen Chirurgen, während einer chirurgischen Prozedur von den Fachkenntnissen erfahrener Chirurgen zu profitieren. Das bildgestützte chirurgische Expertensystem weist den Vorteil auf, dass es Kenntnisse nutzen kann, die anhand von vorherigen Fällen und Erfahrungen gewonnen wurden, um aktuelle chirurgische Prozeduren zu verbessern, welche in Operationsräumen durchgeführt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass gemäß alternativen Ausführungsformen der mindestens eine elektromagnetische Sensor ein elektromagnetischer Empfänger, ein elektromagnetischer Feldgenerator (Sender) oder eine beliebige Kombination davon sein kann. Es sei ebenfalls darauf hingewiesen, dass gemäß alternativen Ausführungsformen der mindestens eine elektromagnetische Feldgenerator ein elektromagnetischer Empfänger, ein elektromagnetischer Sender oder eine beliebige Kombination aus elektromagnetischem Feldgenerator (Sender) und einem elektromagnetischen Sender sein kann.
Oben werden einige Ausführungsformen unter Verweis auf Zeichnungen beschrieben. Diese Zeichnungen illustrieren bestimmte Details von spezifischen Ausführungsformen, bei denen die Systeme, Verfahren und Programme der Erfindung implementiert sind. Allerdings sollten die Zeichnungen nicht dahingehend verstanden werden, dass sie die Erfindung auf irgendeine Weise einschränken, welche mit den in den Zeichnungen gezeigten Merkmalen im Zusammenhang steht. In dieser Darstellung werden Verfahren, Systeme und Programmprodukte behandelt, die sich zur Ausführung der entsprechenden Funktionen auf maschinenlesbaren Medien befinden. Wie oben beschrieben, können die Ausführungsformen unter Verwendung eines vorhandenen Computerprozessors oder mit Hilfe eines Spezialcomputerprozessors, welcher für diesen oder andere Zwecke implementiert ist, oder durch hartverdrahtete Logik implementiert werden.
Wie oben festgestellt, umfassen die Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der enthaltenen Programmprodukte maschinenlesbare Medien, die dafür vorgesehen sind, maschinenausführbare Befehle oder darauf gespeicherte Datenstrukturen zu tragen oder zu enthalten. Bei solch maschinenlesbaren Medien kann es sich um beliebige verfügbare Medien handeln, auf die durch einen Mehrzweck- oder Spezialcomputer oder ein anderes mit einem Prozessor ausgestattetes Gerät zugegriffen werden kann. Beispielsweise können solche maschinenlesbaren Medien aus RAM, ROM, PROM, EPROM, EEPROM, Flash, CD-ROM oder einem anderen optischen Diskspeicher, magnetischen Diskspeicher oder einer anderen magnetischen Speichervorrichtungen oder einem beliebigen anderen Medium bestehen, welches verwendet werden kann, um einen gewünschten Programmcode in Form von maschinenausführbaren Befehlen oder Datenstrukturen zu tragen oder zu speichern, und auf welches durch einen Mehrzweck- oder Spezialcomputer oder ein anderes mit einem Prozessor ausgestattetes Gerät zugegriffen werden kann. Wenn Informationen über ein Netzwerk oder einen andere Kommunikationsverbindung (entweder leitungsgebunden, drahtlos oder in einer Kombination von leitungsgebunden oder kabellos) an ein Gerät geliefert oder übermittelt werden, betrachtet das Gerät die Verbindung entsprechend als ein maschinenlesbares Medium. Daher kann solch eine Verbindung als maschinenlesbares Medium bezeichnet werden. Kombinationen des oben Genannten sind ebenfalls innerhalb des Umfangs der maschinenlesbaren Medien enthalten. Maschinenausführbare Befehle umfassen beispielsweise Befehle und Daten, die einen Mehrzweckcomputer, Spezialcomputer oder Spezialverarbeitungsgeräte veranlassen, Funktionen oder Funktionsgruppen auszuführen.
Die Ausführungsformen werden im allgemeinen Kontext von Verfahrensschritten beschrieben, die in einer Ausführungsform durch ein Programmprodukt implementiert werden können, das maschinenausführbare Befehle wie beispielsweise einen Programmcode in Form von Programmmodulen enthält, welche von Geräten in vernetzten Umgebungen ausgeführt werden. Im Allgemeinen umfassen Programmroutinen, Programme, Objekte, Komponenten, Datenstrukturen, etc., die bestimmte Aufgaben erfüllen oder bestimmte abstrakte Datentypen implementieren. Maschinenausführbare Befehle, die mit Datenstrukturen verbunden sind, und Programmroutinen, stellen Beispiele für einen Programmcode zur Ausführung der Schritte des hier vorgestellten Verfahrens dar. Die spezielle Sequenz von solchen ausführbaren Befehlen oder dazugehörigen Datenstrukturen stellt ein Beispiel für entsprechende Aktionen zur Implementierung der in solchen Schritten beschriebenen Funktionen dar.
Die Ausführungsformen können in einer vernetzten Umgebung unter Verwendung von lokalen Verbindungen zu einem oder mehreren entfernten, mit Prozessoren ausgestatteten Computern ausgeführt werden. Logische Verbindungen können ein lokales Netzwerk (LAN) und ein Großraum-Netzwerk (WAN) umfassen, die hier als Beispiel und nicht als Einschränkung aufgeführt werden. Solche vernetzten Umgebungen sind in Büro- oder Firmencomputernetzwerken, Intranet und Internet gängig, wobei viele unterschiedliche Kommunikationsprotokolle verwendet werden können. Auf diesem Gebiet fachkundi ge Personen werden sich darüber im Klaren sein, dass solche Netzwerkcomputerumgebungen typischerweise viele Typen von Computersystem-Konfigurationen umfassen, wozu PCs, tragbare Vorrichtungen, Multiprozessor-Systeme, mikroprozessorgestützte oder programmierbare Verbraucherelektronik, Netzwerk-PCs, Minicomputer, Großrechner o. Ä. gehören. Ausführungsformen der Erfindung können auch in verteilten Computerumgebungen ausgeführt werden, bei denen Aufgaben von lokalen und entfernten Verarbeitungsvorrichtungen durchgeführt werden, die (entweder durch leitungsgebundene Verbindungen, drahtlose Verbindungen oder eine Kombination von leitungsgebundenen oder kabellosen Verbindungen) über ein Kommunikationsnetzwerk verbunden sind. In einer verteilten Computerumgebung können sich die Programmmodule sowohl in lokalen als auch in entfernten Datenspeichervorrichtungen befinden.
Ein beispielhaftes System zur Implementierung des gesamten Systems oder Teilen der Erfindung kann eine Mehrzweckcomputervorrichtung in Form eines Computers umfassen, der eine Verarbeitungseinheit, einen Systemdatenspeicher und einen Systembus umfasst, der verschiedene Systemkomponenten miteinander verbindet, wie beispielsweise den Systemdatenspeicher mit der Verarbeitungseinheit. Der Systemdatenspeicher kann einen Read Only Speicher (ROM) und Random Access Memory (RAM) umfassen. Der Computer kann auch ein magnetisches Festplattenlaufwerk zum Ablesen von und Schreiben auf einer magnetischen Festplatte, ein magnetisches Plattenlaufwerk zum Ablesen von oder Schreiben auf einer entnehmbaren Magnetdisk und ein optisches Plattenlaufwerk zum Ablesen von oder Schreiben auf einer entnehmbaren optischen Disk wie einer CD ROM oder einem anderen optischen Medium umfassen. Die Laufwerke und die dazugehörigen maschinenlesbaren Medien ermöglichen eine nichtvolatile Speicherung von maschinenausführbaren Befehlen, Datenstrukturen, Programmmodulen und anderen Daten für den Computer.
Die vorangegangenen Ausführungsformen sind zum Zwecke der Illustration und Beschreibung dargelegt worden. Es wird keine umfassende Beschreibung angestrebt und es wird nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die spezifische dargestellte Form zu beschränken, und Modifikationen und Abänderungen sind im Lichte der oben genannten Erkenntnisse möglich, oder sie können im Zuge der Ausführung der Erfindung gewonnen werden. Die Ausführungsformen sind ausgewählt und beschrieben worden, um die Prinzipien der Erfindung sowie deren praktische Anwendung darzustellen, wodurch es einer auf diesem Gebiet fachkundigen Person ermöglicht wird, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen auszuführen, wie sie sich für den individuellen Fall der angestrebten Anwendung eignen.
Auf diesem Gebiet fachkundige Personen werden sich darüber im Klaren sein, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen auf die Formierung eines beliebigen bildgestützten chirurgischen Systems angewendet werden können. Hier werden bestimmte Ausführungsformen des beanspruchten Gegenstandes, wie er hier beschrieben wird, illustriert worden, wobei aber einer auf diesem Gebiet fachkundigen Person viele Modifikationen, Ersetzungen, Veränderungen und Äquivalente einfallen werden. Obwohl einige Funktionsblöcke und Beziehungen zwischen diesen detailliert beschrieben worden sind, werden auf diesem Gebiet fachkundige Person außerdem berücksichtigen, dass sämtliche Operationen ohne den Gebrauch anderer Operationen verwendet werden können, oder dass zusätzliche Operationen oder Beziehungen zwischen den Funktionen hergestellt werden können, wobei sie weiterhin unter den beanspruchten Gegenstand fallen. Es sei daher darauf hingewiesen, dass die angehängten Patentansprüche sämtliche solche Modifikationen und Veränderungen umfassen sollen, die der Wesensart der Ausführungsformen des beanspruchten Gegenstandes entsprechen.
Obwohl die Erfindung unter Verweis auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden ist, werden auf diesem Gebiet fachkundige Personen erkennen, dass bestimmte Ersetzungen, Veränderungen und Auslassungen bei den Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne dass dabei eine Abweichung von der Wesensart der Erfindung vorliegt. Folglich soll die vorangegangene Beschreibung lediglich als Beispiel dienen und den Schutzumfang der Erfindung, wie er in den nachfolgenden Patentansprüchen dargestellt wird, nicht einschränken.
Bildgestütztes chirurgisches Expertensystem 10 und Verfahren 600, das sowohl dem Zugriff auf als auch der Speicherung und dem Austausch von medizinischen Informationen zwischen Expertenbildgebungsgeräten 20 zum Zwecke der Verwendung während der Planung und der Durchführung von chirurgischen Prozeduren dient.

1.1 Nummer des 1.2 Bezeichnung des Elements Elements

10: bildgestütztes chirurgisches System
12: elektromagnetischer Feldgenerator
14: chirurgisches Feld von Interesse
16: elektromagnetischer Sensor
18: navigiertes chirurgisches Instrument
20: Bildgebungsgerät
22: Patient
24: Tisch
26: Display
28: Benutzerschnittstelle
30: Navigationsgerät
210: bildgestütztes chirurgisches System
212: elektromagnetischer Feldgenerator
216: elektromagnetischer Sensor
220: Bildgebungsgerät
226: Display
230: Navigationsgerät
232: Computer
234: Prozessor
236: Systemregler
238: Datenspeicher
240: Navigationsschnittstelle
242: lokale Schnittstelle
244: Datenspeichervorrichtung
246: Datenspeicherungsregler
248: Displayregler
250: Nachverfolgungsmodul
260: Navigationsmodul
270: Bildgebungsschnittstelle
280: Bildgebungsmodul
290: Netzwerkschnittstelle
320: Bildgebungsgerät
322: Quelle
324: Detektor
332: Computer
334: Prozessor
336: Systemregler
338: Datenspeicher
816: Server
818: Kommunikationskanal
820: LAN
822: bildgestütztes chirurgisches System
824: Netzknoten
826: Server
828: Kommunikationskanal
830: WAN Kommunikationsnetzwerk
900: Verfahren
902: Übertragung oder Hochladen von Daten
904: Aufnehmen von Bildern
906: Auswahl ähnlicher Fälle
908: Übermittlung der Daten an Benutzer
910: Durchsicht der Daten und Anpassung der Behandlung
912: Beginn der Prozedur
914: Abschluss der Prozedur
342: lokale Schnittstelle
344: Datenspeichervorrichtung
346: Datenspeicherungsregler
390: Netzwerkschnittstelle
410: Netzwerk
414: Netzknoten
416: Server
418: Kommunikationskanal
420: Bildgebungsgerät
500: Verfahren
502: Übertragung oder Hochladen von Daten
504: Aufnehmen von Bildern
506: Auswahl ähnlicher Fälle
508: Übermittlung der Daten an Benutzer
510: Durchsicht der Daten und Anpassung der Be-handlung
512: Beginn der Prozedur
514: Abschluss der Prozedur
600: Verfahren
602: Übertragung oder Hochladen von Daten
604: Aufnahme von Bildern
606: Auswahl ähnlicher Fälle
608: Übermittlung der Daten an Benutzer
610: Durchsicht der Daten und Anpassung der Be-handlung
612: Beginn der Prozedur
614: Positionierung des Implantats
616: Analyse und Vergleich der Daten
618: Übermittlung der Daten an Benutzer
620: Anpassung der Implantatposition
622: Abschluss der Prozedur
710: LAN
712: bildgestütztes chirurgisches System
714: Netzknoten
716: Server
718: Kommunikationskanal
800: WAN
810: LAN
812: bildgestütztes chirurgisches System
814: Netzknoten

Claims

Bildgestütztes chirurgisches Expertensystem (10, 210), umfassend: ein Navigationsgerät (30, 230); mindestens ein Bildgebungsgerät (20, 220), das zum Zwecke der Durchführung der Bildgebung bei einem Patienten (22) mit einem Navigationsgerät (30, 230) verbunden ist, was in einer Vielzahl von Bildern vom Patienten (22) in einem chirurgischen Feld von Interesse (14) resultiert; mindestens einen Computer (232), der mit dem Navigationsgerät (30, 230) und dem Bildgebungsgerät (20, 220, 320) verbunden ist; mindestens eine Datenspeichervorrichtung (244) zur Speicherung von Daten; eine Kommunikationsschnittstelle (240) zum Empfang und zur Übertragung von Daten; und mindestens ein Display (26, 226) zum Anzeigen von Daten; wobei die Daten eine Vielzahl von Daten umfassen, die mit vorherigen chirurgischen Prozeduren im Zusammenhang stehen, die bei anderen Patienten durchgeführt wurden und die ein Chirurg verwenden kann, um die Ergebnisse von ähnlichen chirurgischen Prozeduren zu verbessern, wenn er die chirurgischen Prozeduren plant und/oder durchführt.
Bildgestütztes chirurgisches Expertensystem (10, 210) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Kommunikationsschnittstelle (240) um eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle handelt.
Bildgestütztes chirurgisches Expertensystem (10, 210) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem mindestens einen Bildgebungsgerät (20, 220, 320) um ein Expertenbildgebungsgerät (20, 220, 320) handelt.
Bildgestütztes chirurgisches Expertensystem (10, 210) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Expertenbildgebungsgerät (20, 220, 320) eine Datenspeichervorrichtung (344) zur Speicherung von Daten und eine Kommunikationsschnittstelle (390) zum Empfang und zur Übertragung von Daten umfasst.
Bildgestütztes chirurgisches Expertensystem (10, 210) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten solche Daten umfassen, die sich auf Krankenakten beziehen.
Bildgestütztes chirurgisches Expertensystem (10, 210) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Computer (232) und die mindestens eine Datenspeichervorrichtung (244) Teil eines Servers in einer medizinischen Einrichtung sind.
Bildgestütztes chirurgisches Expertensystem (10, 210) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Computer (232) die Vielzahl von Daten in seiner Datenbank durchsucht, um Daten zu finden, die den chirurgischen Prozeduren ähneln, indem er die Vielzahl von Patientenbildern und den Typ der durchgeführten chirurgischen Prozedur vergleicht.
Bildgestütztes chirurgisches Expertensystem (10, 210) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Computer (232) mit integrierter Planungssoftware ausgestattet ist, welche zur Ausführung durch den Computer (232) auf demselben gespeichert ist und durch die es einem Chirurgen ermöglicht wird, eine chirurgische Prozedur zu planen und fachgerecht durchzuführen, indem er Daten verwendet, die mit ähnlichen Fällen von anderen Patienten im Zusammenhang stehen und die der Chirurg verwenden kann, um die Durchführung und die Ergebnisse einer aktuellen chirurgischen Prozedur zu verbessern.
Expertenbildgebungsgerät (320), aufweisend: mindestens einen Computer (332); mindestens eine Datenspeichervorrichtung (344) zur Speicherung von Daten; und eine Kommunikationsschnittstelle (390) zur Übertragung und zum Empfang von Daten.
Netzwerk (410) von Expertenbildgebungsgeräten (420), aufweisend: mindestens zwei Bildgebungsgeräte (420), wobei jedes Bildgebungsgerät (420) mindestens eine Datenspeichervor richtung (344) zur Speicherung von Daten aufweist, und jedes Bildgebungsgerät (420) eine Netzwerkschnittstelle (390) zum Empfang und zur Übertragung von Daten aufweist; und einen Netzknoten (414), der zur Kontrolle der Datenübertragung zwischen den mindestens zwei Bildgebungsgeräten (420) über einen Kommunikationskanal (418) mit dem Bildgebungsgerät (420) verbunden ist.
Netzwerk (410) von Expertenbildgebungsgeräten (420) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kommunikationskanal (418) um einen drahtlosen Kommunikationskanal handelt.