本公開涉及具有表示裝置和內(nèi)窺鏡的用于在患者中的外科手術(shù)干預(yù)中使用的外科手術(shù)輔助系統(tǒng)。此外，本公開涉及一種拍攝表示方法、一種計算機可讀的存儲介質(zhì)以及一種消毒室。

背景技術(shù)：

1、在對軟組織的微創(chuàng)外科手術(shù)(例如腹部外科手術(shù))中，根據(jù)當(dāng)前的現(xiàn)有技術(shù)的具有(僅)計算機輔助導(dǎo)航的外科手術(shù)輔助系統(tǒng)仍不能足夠精確地工作。由于軟組織的手術(shù)中移動和硬組織參考的缺少，手術(shù)前拍攝的三維3d拍攝數(shù)據(jù)(例如計算機斷層造影(ct)拍攝數(shù)據(jù)或磁共振斷層成像(mrt)拍攝數(shù)據(jù))在外科手術(shù)期間不能足夠精確地與患者聯(lián)接。因此，外科醫(yī)生還尤其依賴于內(nèi)窺鏡拍攝以找到目標(biāo)手術(shù)區(qū)、識別組織并相應(yīng)地執(zhí)行治療。

2、然而，內(nèi)窺鏡拍攝本身在信息內(nèi)容方面受限并且尤其是不允許根據(jù)手術(shù)前的(三維)3d拍攝數(shù)據(jù)的路徑規(guī)劃或組織識別。這種缺陷可能導(dǎo)致對關(guān)鍵解剖結(jié)構(gòu)、例如神經(jīng)或血管的無意損傷，以及目標(biāo)病理組織的不足切除或過度切除。例如，為肝臟器官開發(fā)了特殊的數(shù)學(xué)模型，以基于從內(nèi)窺鏡拍攝中的表面提取來校正手術(shù)中的變形。然而，這些技術(shù)不夠可靠并且不能保證所需的高精度。

3、因此，如果外科醫(yī)生不僅能夠在手術(shù)中/在體內(nèi)提供內(nèi)窺鏡拍攝而且能夠在手術(shù)前提供3d拍攝，則外科醫(yī)生一般受益。然而目前不可能的是，在保持高的精度要求的情況下在沒有附加的復(fù)雜性的情況下將拍攝的這兩種模式互相連接。

4、從現(xiàn)有技術(shù)中已知用于內(nèi)窺鏡軟組織導(dǎo)航的外科手術(shù)輔助系統(tǒng)，其中，在顯示器上彼此并列地或疊加地示出兩個拍攝的兩個不同的表示。除了在顯示器的第一部分區(qū)域中的第一內(nèi)窺鏡體內(nèi)拍攝外，在顯示器的第二部分區(qū)域中靜態(tài)地示出三維虛擬ct拍攝。然而，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的外科手術(shù)輔助系統(tǒng)中，手術(shù)醫(yī)生必須手動地改變虛擬ct圖像，以便重新調(diào)節(jié)ct拍攝的表示并且適配到具有體內(nèi)拍攝的內(nèi)窺鏡的當(dāng)前視圖。該過程占用能力、要求高、累人并且不能保證必要的精度并且因此不能保證外科手術(shù)中的安全性。

5、此外，由現(xiàn)有技術(shù)已知一種基于導(dǎo)航的內(nèi)窺鏡，其中，內(nèi)窺鏡和患者借助攝像頭追蹤/跟蹤。為此，在內(nèi)窺鏡上以及在患者上都安設(shè)有標(biāo)記元件/跟蹤器，利用所述標(biāo)記元件/跟蹤器執(zhí)行配準(zhǔn)。以這種方式，ct拍攝數(shù)據(jù)可以與內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝關(guān)聯(lián)。然而，這種系統(tǒng)和方法需要非常高的附加成本。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，本公開的任務(wù)是避免或至少減少現(xiàn)有技術(shù)中的缺點并且尤其提供外科手術(shù)輔助系統(tǒng)、(拍攝)表示方法、存儲介質(zhì)以及消毒室，所述外科手術(shù)輔助系統(tǒng)、表示方法、存儲介質(zhì)以及消毒室一目了然地為手術(shù)參與者、尤其是(高級)外科醫(yī)生提供內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝的信息以及患者的數(shù)字3d拍攝數(shù)據(jù)的直觀且輔助的融合，改進手眼協(xié)調(diào)以及確?？煽康亟咏中g(shù)區(qū)，以便尤其避免由于疏忽和無意的動作引起的組織損傷并且使外科手術(shù)的持續(xù)時間最小化。尤其，手術(shù)參與者應(yīng)當(dāng)以簡單的方式從兩種模式(即通過內(nèi)窺鏡的局部導(dǎo)航以及通過患者的拍攝數(shù)據(jù)的全局導(dǎo)航)中獲益并且可以直觀且不費力地執(zhí)行外科手術(shù)。

2、本公開的任務(wù)和目標(biāo)在這種類型的外科手術(shù)輔助系統(tǒng)中通過根據(jù)本發(fā)明的特征實現(xiàn)，在這種類型的(拍攝)表示方法中通過根據(jù)本發(fā)明的特征實現(xiàn)，在這種類型的存儲介質(zhì)中通過根據(jù)本發(fā)明的特征實現(xiàn)，并且在這種類型的消毒室中通過根據(jù)本發(fā)明的特征實現(xiàn)。

3、通過外科手術(shù)輔助系統(tǒng)向手術(shù)參與者、如外科醫(yī)生以信息充足的方式且彼此協(xié)調(diào)地提供手術(shù)中的兩種(拍攝)模式，辦法是：將兩種(拍攝)模式彼此關(guān)聯(lián)并且外科醫(yī)生可以使用內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝以用于局部引導(dǎo)，并且可以使用3d拍攝數(shù)據(jù)(的視圖)、尤其是手術(shù)前拍攝以用于全局引導(dǎo)以及用于例如關(guān)于組織的進一步信息。

4、在外科手術(shù)輔助系統(tǒng)中，內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝因此最初與患者身體的數(shù)字3d拍攝數(shù)據(jù)配準(zhǔn)，并且具體而言通過“基于拍攝的”配準(zhǔn)，其中，在體內(nèi)拍攝中，至少一個特征性標(biāo)志/取向點(在拍攝方向上)和/或解剖取向被檢測和確定。該標(biāo)志和/或取向同樣也在(虛擬/數(shù)字)3d拍攝數(shù)據(jù)中找到。通過該至少一個參考點(標(biāo)志)和/或取向可以將體內(nèi)拍攝與3d拍攝數(shù)據(jù)(幾何地)關(guān)聯(lián)。尤其，在體內(nèi)拍攝中檢測和確定多個特征性標(biāo)志，優(yōu)選兩個特征性標(biāo)志，特別優(yōu)選三個特征性標(biāo)志。

5、換言之，在外科手術(shù)輔助系統(tǒng)中存在兩個方面/空間：具有實際內(nèi)窺鏡和患者實際身體的實際的第一(幾何)空間以及具有虛擬內(nèi)窺鏡和患者的虛擬身體(區(qū)域)的虛擬的第二(幾何)空間。目的是以簡單的方式將實際空間與虛擬空間“聯(lián)接”，即關(guān)聯(lián)，使得拍攝頭、尤其是內(nèi)窺鏡與實際空間中的身體的幾何關(guān)系對應(yīng)于拍攝頭、尤其是內(nèi)窺鏡與虛擬空間中的身體的幾何關(guān)系。在此假定，數(shù)字3d拍攝數(shù)據(jù)至少局部地在幾何上看相應(yīng)于患者的實際身體并且近似地表示在虛擬空間中的1：1成像。

6、如果在外科手術(shù)中所述內(nèi)窺鏡被插入患者的身體中，是手動地或由機器人引導(dǎo)的，則該內(nèi)窺鏡通過其拍攝頭(尤其是光學(xué)地)檢測身體的體內(nèi)區(qū)域并且完成體內(nèi)拍攝，例如二維或三維圖像。如上所述，所拍攝的圖像或所拍攝的解剖結(jié)構(gòu)不僅可以在實際身體中而且可以在虛擬的數(shù)字身體中找到?，F(xiàn)在為了進行實際內(nèi)窺鏡與實際患者(或患者身體)之間的初始配準(zhǔn)，可以說借助體內(nèi)拍攝進行虛擬內(nèi)窺鏡或至少一個虛擬拍攝頭與患者的虛擬身體之間的配準(zhǔn)并且最后“傳遞”到實際空間上。然后，實際空間和虛擬空間可以說是彼此聯(lián)接的并且虛擬空間可以被視為實際空間的“成像”。

7、配準(zhǔn)尤其可以借助以下不同的配準(zhǔn)方法進行：

8、-點對點配準(zhǔn)，其中，對于明確的方位識別需要至少三個點。在此，在體內(nèi)拍攝中檢測至少三個彼此間隔開的(解剖)點作為標(biāo)志(這些點撐開一個平面)。這種檢測例如可以自動地和/或借助于手動的輸入來進行。然后尤其該控制單元可以適于在3d拍攝數(shù)據(jù)中檢測或確定三個對應(yīng)的點/標(biāo)志并且相應(yīng)地執(zhí)行配準(zhǔn)；

9、-點與取向配準(zhǔn)，其中，需要至少一個點作為標(biāo)志和取向。在此，通過參考標(biāo)志和取向?qū)崿F(xiàn)唯一的確定；在此情況下，術(shù)語“取向”尤其相對于參考坐標(biāo)系而言意味著，為了確定取向而說明了三個角度，由此取向是唯一的。

10、-表面均衡，其中，體內(nèi)拍攝的三維檢測的表面(3d表面)(具有近似3d表面的多個標(biāo)志)與3d拍攝數(shù)據(jù)中的對應(yīng)3d結(jié)構(gòu)(例如分段的(三維)結(jié)構(gòu))關(guān)聯(lián)并且因此被初始地配準(zhǔn)。例如可以將實際空間中的肝臟的(部分)表面與在mrt拍攝數(shù)據(jù)中的肝臟的分段的3d結(jié)構(gòu)進行關(guān)聯(lián)。

11、通過借助至少一個標(biāo)志和/或取向的初始配準(zhǔn)，至少初始地存在體內(nèi)拍攝與3d拍攝數(shù)據(jù)(關(guān)于至少一個拍攝頭)的關(guān)系。

12、因此通過跟蹤系統(tǒng)探測實際內(nèi)窺鏡(尤其是拍攝頭)在實際空間中的移動(隨時間變化的方位)。移動或內(nèi)窺鏡移動數(shù)據(jù)可以具有平移(變換)和/或旋轉(zhuǎn)，這些平移或旋轉(zhuǎn)可以相加到直至六個自由度。尤其，從內(nèi)窺鏡的操作區(qū)段(尤其是手持件)到其拍攝頭的變換或變換矩陣是已知的或可確定的，從而基于操作區(qū)段的移動，拍攝頭的移動可尤其是通過控制單元確定，反之亦然。進一步優(yōu)選地，從拍攝頭到體內(nèi)(內(nèi)窺鏡)拍攝的變換或變換矩陣和/或從操作區(qū)段到體內(nèi)拍攝的變換也可以是已知的或可確定的，從而可以尤其通過控制單元確定體內(nèi)拍攝的移動、拍攝頭或操作區(qū)段的移動，反之亦然。因此，尤其在三個方向上的平移移動和圍繞三個軸線的旋轉(zhuǎn)移動可以作為控制單元的內(nèi)窺鏡移動數(shù)據(jù)來提供。控制單元將實際空間的內(nèi)窺鏡移動數(shù)據(jù)傳遞到3d拍攝數(shù)據(jù)，尤其是傳遞到虛擬空間中的虛擬拍攝頭。也可以說，利用配準(zhǔn)執(zhí)行絕對關(guān)聯(lián)并且利用移動的檢測執(zhí)行隨后的相對關(guān)聯(lián)。

13、也可以說，內(nèi)窺鏡移動數(shù)據(jù)改變拍攝頭的局部坐標(biāo)系與虛擬空間中的患者身體(3d拍攝數(shù)據(jù))的局部坐標(biāo)系之間的變換矩陣并且相應(yīng)地適配3d拍攝數(shù)據(jù)的視圖。要注意的是，在內(nèi)窺鏡移動數(shù)據(jù)的所檢測的最多六個自由度中，尤其也可以僅將所選擇的集合作為內(nèi)窺鏡移動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到虛擬空間中。內(nèi)窺鏡移動數(shù)據(jù)的子集例如在手術(shù)期間內(nèi)窺鏡的位置僅非常小地變化而主要是僅一個取向變化時是有意義的。

14、外科手術(shù)輔助系統(tǒng)利用所產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)表示向外科醫(yī)生提供局部的和全局的導(dǎo)航模式并且改善外科醫(yī)生的取向。外科醫(yī)生能夠借助例如由手術(shù)監(jiān)控器輸出的關(guān)聯(lián)表示在自然圖像/體內(nèi)拍攝中“看到”解剖結(jié)構(gòu)的后方。外科醫(yī)生可更好地且更有效地進行導(dǎo)航以到達所期望的區(qū)域并知道外科醫(yī)生需要在何處進行操作。此外，在外科手術(shù)期間的安全性提高并且外科手術(shù)的質(zhì)量被改善。更好的取向?qū)е赂痰氖中g(shù)時間。尤其是外科醫(yī)生不必再在頭部中疊加截面圖像或估計外科醫(yī)生正好處于的地方。這導(dǎo)致并發(fā)癥的降低并且因此導(dǎo)致患者和醫(yī)院的附加成本和風(fēng)險的降低。

15、換言之，在用于使用在患者處的外科手術(shù)中的外科手術(shù)輔助系統(tǒng)中實現(xiàn)了該任務(wù)，其中，該輔助系統(tǒng)具有：表示裝置，尤其是手術(shù)監(jiān)控器，以用于表示可視內(nèi)容，尤其是圖像，內(nèi)窺鏡，尤其是視頻內(nèi)窺鏡，具有遠側(cè)的成像的拍攝頭，所述拍攝頭被設(shè)置并且適于創(chuàng)建所述患者的體內(nèi)拍攝并且數(shù)字/計算機可讀地提供該體內(nèi)拍攝，數(shù)據(jù)提供單元，尤其是存儲單元，所述數(shù)據(jù)提供單元被設(shè)置和適于數(shù)字/計算機可讀地提供、尤其是整理和提供患者的數(shù)字3d拍攝數(shù)據(jù)，尤其是手術(shù)前的3d拍攝數(shù)據(jù)，以及控制單元/計算單元/計算機單元，所述控制單元/計算單元/計算機單元適于處理所述內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝以及所述3d拍攝數(shù)據(jù)。此外，外科手術(shù)輔助系統(tǒng)具有：配準(zhǔn)單元，所述配準(zhǔn)單元被設(shè)置和適于，在所述內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝中檢測至少一個尤其多個、優(yōu)選兩個、特別優(yōu)選三個、尤其是預(yù)定的解剖標(biāo)志和/或解剖取向以及確定在所提供的3d拍攝數(shù)據(jù)中的至少一個對應(yīng)的解剖標(biāo)志和/或取向并且通過所述對應(yīng)的解剖標(biāo)志和/或取向至少初始地將所述體內(nèi)拍攝與3d拍攝數(shù)據(jù)配準(zhǔn)并且相對于患者的(身體)配準(zhǔn)所述內(nèi)窺鏡、尤其是所述拍攝頭；以及跟蹤系統(tǒng)，所述跟蹤系統(tǒng)被設(shè)置和適于連續(xù)/持續(xù)地檢測內(nèi)窺鏡的方位和/或內(nèi)窺鏡的、尤其拍攝頭的移動并且作為內(nèi)窺鏡移動數(shù)據(jù)提供給控制單元。所述控制單元還適于，產(chǎn)生具有所述體內(nèi)拍攝的(至少一個)表示和所述3d拍攝數(shù)據(jù)的視圖的(至少一個)表示的關(guān)聯(lián)表示，在所述關(guān)聯(lián)表示中，所述體內(nèi)拍攝和所述3d拍攝數(shù)據(jù)的視圖關(guān)于所述內(nèi)窺鏡、尤其是所述拍攝頭彼此關(guān)聯(lián)。在此，將所檢測的內(nèi)窺鏡移動數(shù)據(jù)傳遞到在所述3d拍攝數(shù)據(jù)的視圖中的虛擬拍攝頭、尤其是虛擬內(nèi)窺鏡的至少一個虛擬位置和/或取向，以用于關(guān)聯(lián)的移動，并且所述控制單元適于通過所述表示裝置可視地輸出由此產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)表示。控制單元例如可以具有用于相應(yīng)的處理和控制的處理器(cpu)。當(dāng)發(fā)生模型的與環(huán)境有關(guān)的變化(例如通過組織的形變或分離)時，數(shù)據(jù)提供單元也可以準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。

16、因此，原則上，在外科手術(shù)輔助系統(tǒng)中，本公開提供第一(實際)圖像，即通過內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝以及呈3d拍攝數(shù)據(jù)(諸如ct拍攝數(shù)據(jù)或mrt拍攝數(shù)據(jù))的(預(yù)定)視圖形式的第二(虛擬)拍攝。兩個拍攝在尤其手術(shù)監(jiān)控器上可視地顯示給手術(shù)參與者、如外科醫(yī)生。具體地，尤其在關(guān)聯(lián)表示的(部分)區(qū)域中并且因此在手術(shù)監(jiān)控器的(部分)區(qū)域中，實時的實際的內(nèi)窺鏡視頻拍攝被表示為體內(nèi)拍攝，而在手術(shù)監(jiān)控器的另外的(部分)區(qū)域中表示3d拍攝數(shù)據(jù)的(選擇的)關(guān)聯(lián)的視圖。尤其是，兩個表示并列布置。備選地，也可以疊加地示出兩種表示(增強現(xiàn)實)。由此外科醫(yī)生能夠通過查看3d拍攝數(shù)據(jù)來執(zhí)行全局導(dǎo)航以到達目標(biāo)外科手術(shù)區(qū)域，而內(nèi)窺鏡體內(nèi)拍攝提供關(guān)于軟組織的實際當(dāng)前方位的詳細圖像。因為兩個拍攝彼此關(guān)聯(lián)，所以外科醫(yī)生不必進行手動的適配或虛擬的旋轉(zhuǎn)或拍攝彼此間的位移。兩個拍攝的關(guān)聯(lián)尤其是自動地通過外科手術(shù)輔助裝置進行。

17、換言之，本公開涉及一種手術(shù)中的外科手術(shù)輔助系統(tǒng)，其尤其并列地示出患者的內(nèi)窺鏡圖像(體內(nèi)拍攝)和尤其手術(shù)前的3d圖像(3d拍攝數(shù)據(jù))。兩個圖像(拍攝)關(guān)聯(lián)并且涉及拍攝頭的、尤其是內(nèi)窺鏡的當(dāng)前位置和/或取向。優(yōu)選地，在將內(nèi)窺鏡引入手術(shù)區(qū)時，由外科醫(yī)生根據(jù)內(nèi)窺鏡圖像(體內(nèi)拍攝)選擇尤其預(yù)定義的解剖標(biāo)志和/或取向并且與在3d數(shù)據(jù)組(3d拍攝數(shù)據(jù))中的相應(yīng)的解剖標(biāo)志和/或取向關(guān)聯(lián)，其中，該步驟稱為配準(zhǔn)。不同的配準(zhǔn)方法是可能的：

18、-點對點，至少3個點

19、-點和取向

20、-表面均衡，將來自內(nèi)窺鏡圖像(體內(nèi)拍攝)的3d表面與3d圖像(3d拍攝數(shù)據(jù))中的尤其相應(yīng)的分段的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)。

21、借助標(biāo)志的配準(zhǔn)雖然具有如下優(yōu)點，即，也一起拍攝與對象、例如肝臟的距離并且因此可以“匹配”體內(nèi)拍攝的絕對尺寸和3d拍攝數(shù)據(jù)，然而當(dāng)僅僅正確地旋轉(zhuǎn)對象(僅僅角度適配)時也已經(jīng)足夠。這在分段的表示中恰好是有意義的，因為3d拍攝數(shù)據(jù)尤其也可以僅包括一個器官。

22、術(shù)語3d定義了，患者的拍攝數(shù)據(jù)在空間上、即三維地呈現(xiàn)?；颊叩纳眢w或身體的具有空間伸展的至少一個部分區(qū)域可以在具有例如笛卡爾坐標(biāo)系(x，y，z)的三維空間中數(shù)字地作為拍攝數(shù)據(jù)呈現(xiàn)。

23、術(shù)語“方位”既定義位置也定義取向。位置可以例如在笛卡爾坐標(biāo)系中用(x，y，z)來表示并且取向可以用三個角度(α，β，γ)來表示。

24、術(shù)語“視圖”描述了，尤其在3d拍攝數(shù)據(jù)中，尤其在(可預(yù)定的)點上，具有尤其(可預(yù)定的)旋轉(zhuǎn)的(可預(yù)定的)視線方向/視角類似于在cad模型中的可選擇的視圖。在一定程度上定義觀察點的方位。

25、術(shù)語“實際”定義了物理的(實際的)內(nèi)窺鏡和被進行實際手術(shù)的患者的“方面”，而“虛擬”定義了數(shù)字虛擬內(nèi)窺鏡和所拍攝的虛擬患者數(shù)據(jù)的“方面”，所述虛擬患者數(shù)據(jù)是計算機可讀地存在的并且可以以簡單方式數(shù)字操縱以便示出個體信息。

26、有利的實施方案在下面闡述。

27、在優(yōu)選的實施方式中，跟蹤系統(tǒng)尤其可以被構(gòu)造為內(nèi)窺鏡內(nèi)部的跟蹤系統(tǒng)，并且內(nèi)窺鏡、尤其是操作區(qū)段和/或拍攝頭可以具有內(nèi)部運動傳感器、優(yōu)選是加速度傳感器和/或轉(zhuǎn)速傳感器、尤其是慣性測量單元(imu)，以用于檢測內(nèi)窺鏡移動數(shù)據(jù)。因此外科手術(shù)輔助系統(tǒng)不需要另外的外部系統(tǒng)或測量裝置，而是僅一個集成在內(nèi)窺鏡中的空間小的傳感器就足夠了。通過內(nèi)部運動傳感器可以說自給自足地探測內(nèi)窺鏡、尤其是拍攝頭的移動并且數(shù)字地作為內(nèi)窺鏡移動數(shù)據(jù)提供給控制單元。換句話說，為了確定內(nèi)窺鏡、尤其拍攝頭的移動，內(nèi)窺鏡可以具有至少一個運動傳感器，優(yōu)選地具有內(nèi)部傳感器，例如尤其是imu。

28、根據(jù)另外的實施方式，作為對用于跟蹤系統(tǒng)的內(nèi)窺鏡內(nèi)部傳感器的備選或附加方案，也可以設(shè)置由攝像頭系統(tǒng)檢測的外部傳感器或參考標(biāo)記。尤其是，跟蹤系統(tǒng)可以具有攝像頭系統(tǒng)，該攝像頭系統(tǒng)(連續(xù)地)在空間上檢測內(nèi)窺鏡、尤其是操作區(qū)段，確定內(nèi)窺鏡的方位并且作為內(nèi)窺鏡移動數(shù)據(jù)提供給控制單元。由此可以通過預(yù)定的幾何關(guān)系推斷出拍攝頭的方位。換句話說，跟蹤系統(tǒng)還可以具有外部攝像頭，尤其是3d攝像頭，該外部攝像頭檢測手術(shù)區(qū)域并且在剛性內(nèi)窺鏡的情況下連續(xù)地探測操縱區(qū)段的方位并且根據(jù)所探測的操縱區(qū)段在時間上確定內(nèi)窺鏡、尤其是拍攝頭的方位和因此的移動。

29、根據(jù)優(yōu)選的實施方式，為了形成跟蹤系統(tǒng)，控制單元可適于通過對體內(nèi)拍攝中的移動解剖結(jié)構(gòu)的圖像分析/數(shù)據(jù)評估來確定內(nèi)窺鏡的移動并且作為內(nèi)窺鏡移動數(shù)據(jù)提供。通過合適的圖像分析方法可以通過改變圖像推斷出移動。這例如可以與汽車的前方攝像頭的視頻拍攝進行比較，其中，根據(jù)行車道標(biāo)記或者例如移動的水平線來探測移動。因此，呈適配的控制單元形式的跟蹤系統(tǒng)借助隨時間變化的體內(nèi)拍攝來計算移動，尤其是拍攝頭的移動。為此，尤其已知內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝的光學(xué)參數(shù)和/或校準(zhǔn)拍攝頭、尤其拍攝頭的內(nèi)窺鏡攝像頭。換句話說，內(nèi)窺鏡的移動也可以通過內(nèi)窺鏡圖像/體內(nèi)拍攝來識別，辦法是：分析圖像中的(解剖)結(jié)構(gòu)在哪個方向上并且尤其是以哪個速度移動。這種圖像分析的優(yōu)點例如在于，即使在沒有運動傳感器的情況下也能夠求取內(nèi)窺鏡移動數(shù)據(jù)。

30、尤其，跟蹤系統(tǒng)可以具有被設(shè)置在內(nèi)窺鏡中的運動傳感器，尤其是加速度傳感器和/或轉(zhuǎn)速傳感器，特別優(yōu)選地具有慣性測量單元，并且控制單元可適于通過圖像分析來檢測內(nèi)窺鏡移動數(shù)據(jù)，其中，從內(nèi)窺鏡移動數(shù)據(jù)的至少兩個結(jié)果中計算兩個結(jié)果的組合值，尤其是內(nèi)窺鏡移動數(shù)據(jù)的適配的平均值或加權(quán)的值，作為內(nèi)窺鏡移動數(shù)據(jù)(作為最終結(jié)果)?？梢詫πD(zhuǎn)和平移的每個單獨的元素/分量(六個元素/自由度)進行加權(quán)。例如，慣性測量單元(imu)可以比平移更準(zhǔn)確地確定旋轉(zhuǎn)。尤其，從關(guān)于慣性測量單元(imu)的至少兩個結(jié)果中提供旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)并且通過圖像分析提供內(nèi)窺鏡移動數(shù)據(jù)的平移數(shù)據(jù)。尤其，可以進行加權(quán)，使得在imu的結(jié)果中，旋轉(zhuǎn)分量以大于80％、尤其是100％加權(quán)，而平移分量以小于20％、尤其是0％加權(quán)，其中，在圖像分析的結(jié)果中，將旋轉(zhuǎn)分量互補地以小于20％、尤其是0％加權(quán)并且將平移分量以大于80％、尤其是100％加權(quán)。平均值例如可以是算術(shù)平均值、幾何平均值或平方平均值，該平均值尤其在每個單個分量中形成。以這種方式將(至少)兩個不同的“傳感器系統(tǒng)”互相連接。通過利用組合進行冗余的檢測、尤其是平均值形成或加權(quán)，可以進一步最小化系統(tǒng)引起的不精確性誤差并且提高精度。尤其，內(nèi)部傳感器和圖像分析可以被組合以確定內(nèi)窺鏡的移動。結(jié)果，外科醫(yī)生可以在3d圖像/3d拍攝數(shù)據(jù)中跟蹤內(nèi)窺鏡的實際位置，尤其是拍攝頭的實際位置，并且因此識別關(guān)鍵結(jié)構(gòu)或跟蹤來自手術(shù)前規(guī)劃的路徑。

31、根據(jù)另外的優(yōu)選實施方式，控制單元可以適于尤其基于存儲在存儲單元中的具有醫(yī)學(xué)器械的幾何上預(yù)定義的結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫，在體內(nèi)拍攝中方位正確地識別至少一個(存儲的)醫(yī)學(xué)器械，并且在3d拍攝數(shù)據(jù)的視圖中作為虛擬醫(yī)學(xué)器械方位正確地、尤其是關(guān)聯(lián)地示出所識別的醫(yī)學(xué)器械，使得在兩個拍攝中示出醫(yī)學(xué)器械。術(shù)語“方位正確”定義位置正確和取向正確的組合，即在一致的位置和方位上。換句話說，尤其也可以在兩個拍攝中展示至少一個器械，從而外科醫(yī)生不僅可以在3d拍攝數(shù)據(jù)中可視化例如內(nèi)窺鏡的位置和/或取向，而且可以可視化醫(yī)學(xué)器械的位置和/或取向。為此，醫(yī)學(xué)器械在體內(nèi)拍攝中被探測并且在3d拍攝數(shù)據(jù)(3d圖像)中虛擬地疊加在其(實際)位置上。對此的前提條件是，器械在內(nèi)窺鏡圖像中可見并且其幾何形狀是已知的。

32、尤其，在存儲于存儲單元中的數(shù)據(jù)庫中也可以存儲關(guān)于拍攝頭的數(shù)據(jù)、尤其是攝像頭類型，和/或關(guān)于內(nèi)窺鏡的數(shù)據(jù)、尤其是集成的內(nèi)窺鏡和/或用于攝像頭的“虛擬內(nèi)窺鏡”的類型。例如，拍攝頭的所存儲的幾何數(shù)據(jù)可以相應(yīng)地插入到關(guān)聯(lián)表示中。

33、控制單元尤其可以適于根據(jù)內(nèi)窺鏡、尤其是拍攝頭的位置和/或取向，確定存儲在存儲單元中的關(guān)于內(nèi)窺鏡、尤其是關(guān)于拍攝頭的光學(xué)參數(shù)的數(shù)據(jù)，并且優(yōu)選根據(jù)與目標(biāo)解剖結(jié)構(gòu)的距離，確定拍攝頭的視錐，并且在3d拍攝數(shù)據(jù)的表示中的關(guān)聯(lián)表示中一起插入虛擬拍攝頭的虛擬視錐。以這種方式，用戶看到他在3d拍攝數(shù)據(jù)上正在觀看哪個區(qū)域。例如，當(dāng)比例不相同并且例如3d拍攝數(shù)據(jù)被縮小地示出時，這是有利的。術(shù)語“視錐”描述了三維體積，其通過由光學(xué)器件限定的視場和與正面的相應(yīng)距離形成。

34、優(yōu)選地，所述配準(zhǔn)單元可以除了所述初始配準(zhǔn)外在至少一個另外的、尤其是預(yù)定的時間點執(zhí)行重新配準(zhǔn)，以便進一步提高關(guān)聯(lián)的精度。因為基于拍攝頭的配準(zhǔn)的(絕對)起始位置，內(nèi)窺鏡移動數(shù)據(jù)是相對數(shù)據(jù)(沒有外部絕對基準(zhǔn))，所以重新配準(zhǔn)(作為絕對關(guān)聯(lián))可以進一步提高精度。尤其，可以在預(yù)定時間之后或在預(yù)定的移動總和之后執(zhí)行隨后的配準(zhǔn)。尤其，也可以在分別預(yù)定的時間、預(yù)定的路徑或預(yù)定的移動總和之后作為“重置”執(zhí)行多個重復(fù)的配準(zhǔn)。因此，內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝與3d拍攝數(shù)據(jù)(3d模型/3d圖像)之間的重新配準(zhǔn)可以在任何時間被再次執(zhí)行，以便進一步改善在軟組織移動的情況下的精度。

35、在優(yōu)選的實施方式中，內(nèi)窺鏡可以構(gòu)造為剛性的視頻內(nèi)窺鏡。在剛性內(nèi)窺鏡的情況下，在操作區(qū)段和拍攝頭之間存在恒定的幾何關(guān)系。例如可以在手持件中設(shè)置配準(zhǔn)手持件中的移動的運動傳感器，并且控制單元可以適于根據(jù)所檢測的移動數(shù)據(jù)和幾何關(guān)系來推斷拍攝頭的移動。

36、優(yōu)選地，控制單元可以適于在3d拍攝數(shù)據(jù)的視圖的表示和/或體內(nèi)拍攝的表示中的關(guān)聯(lián)表示中除了實際和/或虛擬內(nèi)窺鏡外還方位正確地(虛擬地)示出存儲在存儲單元中的預(yù)先規(guī)劃的醫(yī)學(xué)器械和/或植入物，尤其是預(yù)先規(guī)劃的套管針。因此尤其可以在3d拍攝數(shù)據(jù)中或在3d拍攝數(shù)據(jù)相對于內(nèi)窺鏡的當(dāng)前位置的視圖中示出預(yù)先規(guī)劃的套管針。

37、根據(jù)另外的優(yōu)選實施方式，控制單元可適于在3d拍攝數(shù)據(jù)的視圖的表示和/或體內(nèi)拍攝的表示的關(guān)聯(lián)表示中示出規(guī)劃路徑/軌跡，以向外科醫(yī)生指示朝向手術(shù)區(qū)的路徑。由此進一步改善外科醫(yī)生的取向。軌跡可以尤其通過在規(guī)劃路徑的方向上具有箭頭尖端的插入箭頭說明，該插入箭頭與內(nèi)窺鏡的移動相適配并且總是指向路徑的方向。備選地或附加地，也可以將規(guī)劃路徑例如呈沿著該路徑的三維線的形式插入到3d拍攝數(shù)據(jù)中。備選地或附加地，也可以在手術(shù)中將手術(shù)前規(guī)劃的注釋點插入到3d拍攝數(shù)據(jù)中，以便例如接近目標(biāo)區(qū)域或識別關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。

38、優(yōu)選地，控制單元可以適于將3d拍攝數(shù)據(jù)的視圖建立為相對于內(nèi)窺鏡的圖像坐標(biāo)系和/或沿著內(nèi)窺鏡、尤其是拍攝頭的拍攝軸線的3d場景/3d再現(xiàn)和/或二維橫截面和/或創(chuàng)建為虛擬內(nèi)窺鏡圖像。3d拍攝數(shù)據(jù)因此例如可以是具有或不具有分段解剖結(jié)構(gòu)的渲染的3d模型，其在虛擬空間中可以自由移動并且可以由不同的位置和視圖從不同的觀察角度以尤其不同的解剖結(jié)構(gòu)的不同的透明度來表示，類似于cad模型。然后控制單元創(chuàng)建3d場景的所選視圖。例如也可以在虛擬空間中遮蔽大量解剖結(jié)構(gòu)，以便獲得相關(guān)結(jié)構(gòu)的更好的視圖。備選地或附加地，3d拍攝數(shù)據(jù)也可以作為(分段的)相對于內(nèi)窺鏡的坐標(biāo)系、尤其是內(nèi)窺鏡的圖像坐標(biāo)系和/或沿著軸線(例如在mrt或ct拍攝數(shù)據(jù)中)的二維橫截面存在。圖像坐標(biāo)系對應(yīng)于體內(nèi)拍攝的(局部)坐標(biāo)系。備選地，也可以創(chuàng)建相對于拍攝頭的局部坐標(biāo)系的二維橫截面。體內(nèi)拍攝的圖像坐標(biāo)系可以通過到拍攝頭的局部坐標(biāo)系的變換以及進一步通過到手持件的局部坐標(biāo)系的變換來反算。然后，控制單元可以與拍攝頭、尤其內(nèi)窺鏡的位置對應(yīng)地創(chuàng)建沿著拍攝方向的軸線或者拍攝頭、尤其是內(nèi)窺鏡的軸線的3d拍攝數(shù)據(jù)的視圖，這與超聲圖像相似。這例如能夠?qū)崿F(xiàn)識別在由內(nèi)窺鏡拍攝的圖像后面的解剖結(jié)構(gòu)。作為沿著拍攝軸線的橫截面的備選或附加方案，也可以創(chuàng)建對角線的或個別的取決于例如解剖結(jié)構(gòu)的或預(yù)定義的截面圖。優(yōu)選地，可以創(chuàng)建相對于內(nèi)窺鏡的參考坐標(biāo)系(具有x-y-z軸)觀察的x截面和/或y截面和/或z截面。在z截面(即，與內(nèi)窺鏡的視場平行并且與內(nèi)窺鏡的參考坐標(biāo)系的局部z軸垂直的截面)的情況下，尤其可以通過內(nèi)窺鏡的前后移動來相應(yīng)地移動所述截面。朝向?qū)ο蟮囊苿臃秶梢岳缤ㄟ^工作距離來限制。在剛性內(nèi)窺鏡的情況下，z軸尤其與其縱軸線同軸，并且z截面相應(yīng)地與z軸正交并且因此與視場平行地布置。備選地或附加地，控制單元可以將3d拍攝數(shù)據(jù)的視圖作為虛擬內(nèi)窺鏡圖像/內(nèi)窺鏡視角來創(chuàng)建，其模仿拍攝頭的實際拍攝。換言之，創(chuàng)建3d拍攝數(shù)據(jù)的視圖，其中，虛擬內(nèi)窺鏡的虛擬拍攝頭具有與實際拍攝頭相同的方位(即位置和取向)，并且創(chuàng)建具有與實際內(nèi)窺鏡的光學(xué)參數(shù)精確相同的光學(xué)參數(shù)的虛擬拍攝，使得實際的體內(nèi)拍攝可以說被表示為虛擬空間中的虛擬體內(nèi)拍攝(1：1表示實際拍攝-虛擬拍攝)。在此，外科醫(yī)生不僅在實際的表示中而且在虛擬的表示中在剛好“相同的方向上在相同的位置處”“看見”。換言之，3d拍攝數(shù)據(jù)、尤其是3d拍攝數(shù)據(jù)(3d圖像)的視圖可以作為具有或不具有分段的解剖結(jié)構(gòu)的3d場景/3d渲染被展示。備選地或附加地，與超聲圖像類似，3d圖像可以被展示為沿著內(nèi)窺鏡的軸線的2d橫截面。3d圖像可以備選地或附加地作為虛擬的內(nèi)窺鏡圖像展示，其類似于飛越模型模仿內(nèi)窺鏡的視線方向。

39、優(yōu)選地，外科手術(shù)輔助系統(tǒng)具有視圖選擇單元，在該視圖選擇單元中存儲有預(yù)定義數(shù)量的不同視圖。尤其，存儲鳥瞰圖、內(nèi)窺鏡視圖(沿拍攝方向)、側(cè)視圖和仰視圖。在尤其是由外科醫(yī)生選擇視圖時，控制單元將3d拍攝數(shù)據(jù)的視圖相應(yīng)地與所選擇的視圖相適配。換句話說，外科手術(shù)輔助系統(tǒng)可以具有預(yù)配置的設(shè)定，這些設(shè)定允許外科醫(yī)生獲取用于待檢查區(qū)域的3d拍攝數(shù)據(jù)(3d圖像的表示)的不同視圖，例如鳥瞰圖、內(nèi)窺鏡視圖、側(cè)視圖、底視圖，從而采用不同的視角并且考慮外科醫(yī)生的決定的單獨可用且不同的內(nèi)容。

40、尤其，控制單元執(zhí)行跟蹤系統(tǒng)的功能。

41、根據(jù)實施方式，外科手術(shù)輔助系統(tǒng)還可以具有機器人，并且內(nèi)窺鏡、尤其是內(nèi)窺鏡的操作區(qū)段尤其是借助機器人臂可以是機器人引導(dǎo)的，并且所述跟蹤系統(tǒng)通過所述機器人的、尤其是所述機器人臂的所屬方位和/或取向和/或移動確定所述內(nèi)窺鏡、尤其所述拍攝頭的方位和/或取向和/或移動。在所述內(nèi)窺鏡由機器人引導(dǎo)的機器人輔助的外科手術(shù)的情況下，優(yōu)選地可以直接由軸系統(tǒng)或控制命令利用相應(yīng)的變換計算位置和/或取向并且在時間上觀察因此計算內(nèi)窺鏡、尤其拍攝頭的移動。因此位置和/或取向和/或移動的探測不是在內(nèi)窺鏡本身中進行，而是在機器人中進行。換句話說，在機器人系統(tǒng)中，內(nèi)窺鏡的移動和/或位置和/或取向由機器人、尤其是機器人臂導(dǎo)出。

42、在用于關(guān)聯(lián)地表示兩個不同的拍攝的拍攝表示方法方面，本公開的任務(wù)和目標(biāo)通過以下步驟來解決：讀取患者的數(shù)字3d拍攝數(shù)據(jù)、尤其是手術(shù)前的3d拍攝數(shù)據(jù)；通過內(nèi)窺鏡創(chuàng)建體內(nèi)拍攝；在所述體內(nèi)拍攝中檢測至少一個標(biāo)志和/或取向；在所述3d拍攝數(shù)據(jù)中確定對應(yīng)的標(biāo)志和/或取向；經(jīng)由至少一個檢測的標(biāo)志和/或取向?qū)?d拍攝數(shù)據(jù)與體內(nèi)拍攝配準(zhǔn)；產(chǎn)生具有所述體內(nèi)拍攝的表示和所述3d拍攝數(shù)據(jù)的視圖的表示的至少一個關(guān)聯(lián)表示，并且優(yōu)選地通過所述表示裝置輸出所述關(guān)聯(lián)表示；連續(xù)檢測內(nèi)窺鏡、尤其是拍攝頭的方位和/或取向和/或移動；將所述內(nèi)窺鏡的、尤其所述拍攝頭的所檢測的移動傳遞到在所述3d拍攝數(shù)據(jù)的視圖中的虛擬拍攝頭、尤其是虛擬內(nèi)窺鏡的至少一個虛擬位置和/或取向上，并且產(chǎn)生具有所述體內(nèi)拍攝和所述3d拍攝數(shù)據(jù)的更新的視圖的更新的關(guān)聯(lián)表示并且通過所述表示裝置輸出所述關(guān)聯(lián)表示。

43、根據(jù)必要時獨立要求保護的實施方式，拍攝表示方法優(yōu)選可以具有以下步驟：檢測3d拍攝(數(shù)據(jù))，尤其是手術(shù)前的3d拍攝(數(shù)據(jù))；優(yōu)選分段3d拍攝(數(shù)據(jù))；在外科手術(shù)輔助系統(tǒng)中提供3d拍攝數(shù)據(jù)，尤其是分段的拍攝；優(yōu)選地，操作內(nèi)窺鏡和/或創(chuàng)建體內(nèi)拍攝；在所述天然的內(nèi)窺鏡的體內(nèi)拍攝中瞄準(zhǔn)和檢測解剖標(biāo)志；在3d拍攝數(shù)據(jù)中確定和檢測對應(yīng)的標(biāo)志；關(guān)于所檢測的標(biāo)志配準(zhǔn)兩個拍攝(體內(nèi)拍攝和3d拍攝數(shù)據(jù))；尤其通過使用至少一個內(nèi)窺鏡內(nèi)部傳感器和/或所述內(nèi)窺鏡內(nèi)體內(nèi)拍攝的圖像分析/拍攝分析，(檢測和)確定所述拍攝頭、尤其是所述內(nèi)窺鏡的移動；將所求取的移動傳遞到3d拍攝；并且尤其并列地和/或疊加地關(guān)聯(lián)輸出兩個拍攝。

44、優(yōu)選地，表示方法具有重新配準(zhǔn)的另外步驟。

45、根據(jù)另外的優(yōu)選的實施方式，表示方法能夠具有步驟：探測醫(yī)學(xué)器械和其在體內(nèi)拍攝中的方位；在3d拍攝數(shù)據(jù)中方位正確地虛擬疊加表示/表示所探測的器械；

46、優(yōu)選地，表示方法能夠具有步驟：在3d拍攝數(shù)據(jù)中方位正確地表示虛擬內(nèi)窺鏡、尤其是虛擬拍攝頭。

47、根據(jù)另外的優(yōu)選的實施方式，表示方法能夠具有步驟：在體內(nèi)拍攝和/或3d拍攝數(shù)據(jù)中插入預(yù)先規(guī)劃的醫(yī)學(xué)器械、尤其是預(yù)先規(guī)劃的套管針。

48、尤其，表示方法能夠具有步驟：檢測視圖選擇的輸入，尤其是鳥瞰圖、內(nèi)窺鏡視角、側(cè)視圖和底視圖的集合中的選擇；將視圖選擇應(yīng)用于3d拍攝數(shù)據(jù)的視圖，以便在關(guān)聯(lián)表示中表示所選擇的視圖。

49、優(yōu)選地，表示方法還可以具有步驟：根據(jù)所檢測的標(biāo)志和所確定的對應(yīng)的標(biāo)志，確定實際解剖結(jié)構(gòu)的形變，尤其是相對于初始解剖結(jié)構(gòu)的形變；并且將所確定的形變傳遞到所述3d拍攝數(shù)據(jù)中的虛擬解剖結(jié)構(gòu)，以相應(yīng)地適配所述3d拍攝數(shù)據(jù)。也就是可以根據(jù)對應(yīng)的標(biāo)志和其尤其是與初始標(biāo)志的相對變化來確定形變，并且然后將該形變相應(yīng)地傳遞到3d拍攝數(shù)據(jù)，以便校正該3d拍攝數(shù)據(jù)。首先在借助表面配準(zhǔn)的配準(zhǔn)中，該方法具有優(yōu)點，其中，現(xiàn)在不僅與3d拍攝數(shù)據(jù)進行剛性關(guān)聯(lián)，而且分段的對象、例如肝臟在3d拍攝數(shù)據(jù)中相應(yīng)地變形，使得3d拍攝數(shù)據(jù)與通過內(nèi)窺鏡拍攝的實際的3d結(jié)構(gòu)適配。這些步驟尤其可以由輔助系統(tǒng)的控制單元實施。

50、在此應(yīng)當(dāng)指出，本公開的表示方法的特征可以轉(zhuǎn)用到本公開的外科手術(shù)輔助系統(tǒng)，反之亦然。

51、就計算機可讀存儲介質(zhì)而言，本公開的任務(wù)和目標(biāo)通過以下方式解決，即，計算機可讀存儲介質(zhì)包括指令，該指令在由計算機執(zhí)行時使得計算機執(zhí)行根據(jù)本公開的拍攝表示方法的方法步驟。

52、在這種類型的消毒室方面，本公開的任務(wù)通過以下方式解決，即，醫(yī)學(xué)消毒室具有根據(jù)本公開的外科手術(shù)輔助系統(tǒng)。