DE102006019470B4

DE102006019470B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Darstellung der Position einer medizinischen Einrichtung im Körper eines Lebewesens

Info

Publication number: DE102006019470B4
Application number: DE102006019470A
Authority: DE
Inventors: Robert Baumgartner; Daniel Evers; Dr. Bill Ulrich; Joachim Würker
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Invandus De GmbH
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2026-04-27
Also published as: DE102006019470A1; WO2007125037A1

Abstract

Vorrichtung zur Darstellung der Position einer medizinischen Einrichtung (1) im Körper (K) eines Lebewesens, umfassend: – die mit zumindest einem Transponder (2, 8, 17) versehene medizinische Einrichtung (1), wobei der zumindest eine Transponder (2, 8, 17) eine Empfangsspule (13) und eine Messeinrichtung (12) zur Messung einer in die Empfangsspule (13) induzierten Spannung und einen A/D-Wandler (11) zur Digitalisierung der mit der Messeinrichtung (12) gemessenen Spannungswerte umfasst, – eine Bilderzeugungseinrichtung (3, 4, 5) zum Erzeugen eines ersten Bilds eines Abschnitts des Körperinneren aus ersten Bilddaten, wobei die ersten Bilddaten mit Koordinaten eines ersten Koordinatensystems korreliert sind, – zumindest eine außerhalb des Körpers (K) vorgesehene Magnetfelderzeugungseinrichtung (7a bis 7d, 18) zum Erzeugen eines den Körper (K) durchdringenden Magnetfelds, – zumindest einen außerhalb des Körpers (K) vorgesehenen Empfänger (7a bis 7d, 14, 19) zum Empfangen eines vom zumindest einen Transponder (2, 8, 17) gesendeten Signals (S, RS), welches eine...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Darstellung der Position einer medizinischen Einrichtung im Körper eines Lebewesens.
Aus der US 6,233,476 B1 ist eine Vorrichtung zur Ermittlung der Position eines freien Endes eines Katheters bekannt. Dabei ist am freien Ende des Katheters eine Sendeeinrichtung mit drei senkrecht aufeinander stehenden Sendespulen zur Erzeugung gerichteter elektromagnetischer Felder vorgesehen. Aus der Richtung der elektromagnetischen Felder kann mittels außerhalb des Körpers angeordneter Empfänger die Position der Sendeeinrichtung im Körper ermittelt werden. Zur Stromversorgung der Sendeeinrichtung ist es erforderlich, ein Kabel innerhalb des Katheters vorzusehen. Das erhöht den Herstellungsaufwand des Katheters und wirkt einer Miniaturisierung desselben entgegen. Abgesehen davon ist das vorgeschlagene Verfahren störanfällig. Die Ermittlung der Position der Sendeeinrichtung kann durch in der Nähe befindliche metallische Gegenstände erheblich verfälscht werden.
Die DE 42 15 901 A1 offenbart einen Katheter, an dessen freiem Ende eine elektrische Spule angeordnet ist. Ein von der Spule erzeugtes Magnetfeld wird mittels mehrerer außerhalb des Körpers angeordneter Hall-Sensoren gemessen. Aus den gemessenen Magnetfeldstärken wird sodann die Position der Spule ermittelt. Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, dass zur Versorgung der Spule mit elektrischem Strom ebenfalls Kabel innerhalb des Katheters vorzusehen sind. Zur Ermittlung einer exakten Position der Sendespule ist es erforderlich, die Empfänger in einer Abschirmkammer anzuordnen.
Aus dem Dokument US 6,246,898 B1 ist eine in einen Körper einführbare medizinische Einrichtung mit einem zur Positionsbestimmung verwendeten Transducer, z. B. einem Ultraschallwandler, bekannt.
Das Dokument DE 10 2004 054 914 A1 betrifft einen medizinischen Bohrer, bei dem Positionsinformationen auf der Grundlage des Signals und einer Triangulation der Signale zwischen einem drahtlosen Spulentrio und zwei oder mehr Empfängerspulentrios bestimmt werden. Alternativ dazu kann die Positionsinformation auch auf der Grundlage einer Gegeninduktivität zwischen dem drahtlosen Spulentrio und den zwei oder mehr Empfängertrios bestimmt werden. Ferner offenbart das Dokument, dass als Sender auch ”Transponder” verwendet werden können.
Das Dokument WO 00/38571 A1 offenbart ein medizinisches Positionsbestimmungssystem, bei welchem ein Transponder mit einem Drucksensor kombiniert ist, wobei damit gemessene Messwerte mittels eines A/D-Wandlers digitalisiert und anschließend an einen Empfänger übermittelt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren angegeben werden, mit denen mit möglichst geringem Aufwand eine störunanfällige und genaue Ermittlung der Position einer medizinischen Einrichtung im Körper eines Lebewesens durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die gegenständlichen Merkmale des Anspruchs 1 und durch die verfahrensgegenständlichen Merkmale des Anspruchs 14 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den gegenständlichen bzw. den verfahrensgegenständlichen Merkmalen der Ansprüche 2 bis 13 und 15 bis 26.
Nach Maßgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Darstellung der Position einer medizinischen Einrichtung im Körper eines Lebewesens vorgesehen, umfassend:

– eine mit zumindest einem Transponder versehene medizinische Einrichtung, wobei der zumindest eine Transponder eine Empfangsspule und eine Messeinrichtung zur Messung einer in die Empfangsspule induzierten Spannung und einen A/D-Wandler (11) zur Digitalisierung der mit der Messeinrichtung (12) gemessenen Spannungswerte umfasst,
– eine Bilderzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines ersten Bilds eines Abschnitts des Körperinneren aus ersten Bilddaten, wobei die ersten Bilddaten mit Koordinaten eines ersten Koordinatensystems korreliert sind,
– zumindest eine außerhalb des Körpers vorgesehene Magnetfelderzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines den Körper durchdringenden ersten Magnetfelds,
– zumindest einen außerhalb des Körpers vorgesehenen Empfänger zum Empfangen eines vom zumindest einen Transponder gesendeten Signals, welches eine digitale Information über die durch das erste Magnetfeld in die Empfangsspule induzierte Spannung enthält,
– eine Positionsermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Position des zumindest einen Transponders in einem zweiten Koordinatensystem, wobei die Position aus einem sich aus der digitalen Information ergebenden Abstand zwischen dem Empfanger und dem zumindest einen Transponder ermittelt wird,
– eine Korrelationseinrichtung zur Korrelation des ersten und zweiten Koordinatensystems und
– eine Bildüberlagerungseinrichtung zur Erzeugung eines das erste Bild und darin die Position des zumindest einen Transponders wiedergebenden zweiten Bilds.

Bei der vorgeschlagenen Vorrichtung wird eine mittels eines Magnetfelds in eine Empfangsspule induzierte Spannung gemessen. Aus dem gemessenen Spannungswert kann auf die Stärke des Magnetfelds geschlossen werden. Da mit abnehmendem Abstand von einer das Magnetfeld erzeugenden Magnetfelderzeugungseinrichtung die Stärke eines Magnetfelds abnimmt, kann aus dem gemessenen Spannungswert auf den Abstand zwischen der Empfangsspule und der Magnetfelderzeugungseinrichtung geschlossen werden. Zu diesem Zweck wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ein eine Information über den gemessenen Spannungswert enthaltendes Signal drahtlos mit einem mit der Empfangsspule kombinierten Transponder an einem Empfänger übermittelt. Dazu kann beispielsweise ein passiver Transponder verwendet werden. In diesem Fall können die Messeinrichtung sowie der Transponder ohne eine zu deren Versorgung vorgesehene Stromquelle betrieben werden. Das ermöglicht eine weitgehende Miniaturisierung der medizinischen Einrichtung.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Korrelationseinrichtung zur Korrelation eines ersten Koordinatensystems mit einem zweiten Koordinatensystem vorgesehen. Mit dem ersten Koordinatensystem werden Bildkoordinaten eines mit einer Bilderzeugungseinrichtung erzeugten ersten Bilds beschrieben. Es kann sich dabei beispielsweise um die Koordinaten eines Röntgenbilds handeln. Das zweite Koordinatensystem dient der Beschreibung der Koordinaten des Transponders in Bezug zu dem mindestens einen Sender und Empfänger. Durch eine Korrelation der Koordinatensysteme ist es möglich, die Position des Transponders in einem, beispielsweise mittels einer Röntgeneinrichtung, zuvor hergestellten Bild anzuzeigen. Es ist damit in vorteilhafter Weise möglich, auf eine kontinuierliche Durchleuchtung des Lebewesens mittels Röntgenstrahlung zu verzichten. Die Position des Transponders oder auch eine fortlaufende Änderung der Position des Transponders, beispielsweise beim Einführen eines Katheters, kann in einem am Beginn der Untersuchung vorgenommenen Röntgenbild laufend wiedergegeben werden. Damit kann die applizierte Röntgendosis für das Lebewesen drastisch vermindert werden. Selbstverständlich ist es zur Erhöhung der Genauigkeit der Positionsermittlung möglich, in bestimmten vorgegebenen zeitlichen Abständen mittels der Bilderzeugungseinrichtung ein aktuelles erstes Bild zu erzeugen und darin die Position des Transponders wiederzugeben.
Die Korrelation des ersten und des zweiten Koordinatensystems kann beispielsweise mittels einer an der medizinischen Einrichtung vorgesehenen und mit der Bilderzeugungseinrichtung eindeutig erfassbaren Markierung erfolgen. Die Korrelation der Koordinatensysteme kann am Beginn der Untersuchung vorgenommen werden. Die dabei gewonnenen Korrekturdaten zur Korrelation der Koordinatensysteme können, beispielsweise unter Verwendung eines Computers, gespeichert werden und es kann nachfolgend unter Verwendung der gespeicherten Daten die Korrelation erfolgen.
Bei dem die Position des Transponders wiedergebenden zweiten Bild kann es sich um eine Markierung, beispielsweise ein Kreuz, einen Punkt, einen Pfeil oder dgl., handeln, mit der die Position des Transponders im ersten Bild besonders klar und eindeutig darstellbar ist.
Bei der Positionsermittlungseinrichtung handelt es sich zweckmäßigerweise um einen Computer, der aus den von den Sendeempfängern gelieferten Werten nach einem vorgegebenen Algorithmus die Position des Transponders im zweiten Koordinatensystem ermittelt. Das dabei erzielte Ergebnis kann laufend – ggf. nach erfolgter Korrelation mit dem ersten Koordinatensystem – im ersten Koordinatensystem wiedergegeben und mit den Bilddaten im ersten Koordinatensystem überlagert und als Positionsanzeiger dargestellt werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Magnetfeld eine vorgegebene Stärke auf. Damit kann auf besonders einfache Weise eine Schwächung des Magnetfelds mit zunehmendem Abstand von der Magnetfelderzeugungseinrichtung bestimmt werden. Es ist in diesem Fall insbesondere nicht erforderlich, die Stärke des Magnetfelds am Ort der Magnetfelderzeugungseinrichtung zu messen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist das Magnetfeld ein Wechselfeld. Das Wechselfeld kann eine Frequenz von vorzugsweise 100 bis 400 MHz aufweisen. Die vorgeschlagenen Frequenzen werden nur in geringem Umfang vom Körper eines durchstrahlten Lebewesens absorbiert und eignen sich besonders gut zur Positionsermittlung eines im Körper des Lebewesens befindlichen Transponders.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zumindest eine Magnetfelderzeugungseinrichtung ein Sender zum Erzeugen eines elektromagnetischen Felds ist. Der zumindest eine Sender und der zumindest eine Empfänger können zu einem Sendeempfänger zusammengefasst sein. Vorteilhafterweise sind drei, vorzugsweise vier, räumlich voneinander verschieden angeordnete Sendeempfänger vorgesehen. Aus den insbesondere mit vier räumlich voneinander verschieden angeordneten Sendeempfängern kann schnell und eindeutig die Position des Transponders festgestellt werden. Es sind in diesem Fall keine zusätzlichen Recherchenoperationen, beispielsweise die Durchführung von Plausibilitätsalgorithmen oder dgl., zur Bestimmung einer eindeutigen Position erforderlich.
Jeder der verwendeten Sender kann nach einer weiteren Ausgestaltung ein elektromagnetisches Wechselfeld mit einer vorgegebenen maximalen Stärke, jedoch einer unterschiedlichen Frequenz erzeugen. Das ermöglicht ein eindeutiges Erkennen der vom Transponder gesendeten Signale durch einen dazu jeweils spezifischen im Sendeempfänger vorgesehenen Empfänger. Dazu können die vom Transponder gesendeten Signale z. B. jeweils auf der Frequenz gesendet werden, welche vom jeweiligen Sender zur Erzeugung des elektromagnetischen Wechselfelds verwendet wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist eine Einrichtung zum wechselweisen Betrieb der Sendeempfänger vorgesehen. In diesem Fall können die Frequenzen der von den Sendeempfängern erzeugten elektromagnetischen Wechselfelder gleich sein.
Durch den A/D-Wandler zur Digitalisierung der mit der Messeinrichtung gemessenen Spannungswerte kann das Signal eine die Spannungswerte repräsentierende digitale Information enthalten. Das ermöglicht eine besonders exakte und störunanfällige Übermittlung der Information an den Empfänger.
Bei dem Transponder kann es sich um einen passiven Transponder handeln, welcher die Energie zum Senden des Signals aus dem vom Sender erzeugten elektromagnetischen Wechselfeld bezieht. Das ermöglicht eine weitgehende Miniaturisierung des medizinischen Instruments. Es ist nicht erforderlich, Versorgungsleitungen zur Versorgung des Transponders mit Strom vorzusehen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Transponder einen Modulator zur Modulation der, vorzugsweise digitalen, Information auf das Signal auf. Das vom Transponder erzeugte Signal kann in diesem Fall eine andere Frequenz aufweisen, als das elektromagnetische Wechselfeld. Das ermöglicht eine besonders einfache Identifizierung des Signals durch den Empfänger.
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass der Transponder einen mit einer Stromquelle verbundenen aktiven Sender zum Senden des Signals umfasst. In diesem Fall ist es vorteilhafterweise möglich, ein besonders starkes Signal mit einer großen Reichweite zu senden.
Bei der Bilderzeugungseinrichtung handelt es sich zweckmäßigerweise um eine Röntgeneinrichtung, eine sonographische Einrichtung oder eine nuklearmedizinische Einrichtung. Insbesondere eignen sich zur Bilderzeugung Einrichtungen, mit denen digitale Bilder erzeugt und auf einem Bildschirm darstellbar sind. Digitale Bilderzeugungsverfahren eignen sich besonders gut zur Überlagerung bzw. Registrierung, beispielsweise mit einer zweiten, die Position des Transponders wiedergebenden Markierung.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Bestimmung der Position von medizinischen Einrichtungen, wie beispielsweise einem Katheter, einer Nadel oder ähnlichen Instrumenten bzw. medizinischen Werkzeugen. Sie eignet sich gleichermaßen auch zur Bestimmung der Position von Implantaten, beispielsweise eines Stents.
Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist zur Darstellung der Position einer medizinischen Einrichtung im Körper eines Lebewesens ein Verfahren mit folgenden Schritten vorgesehen:

a) Bereitstellen einer mit zumindest einem Transponder versehenen medizinischen Einrichtung, wobei der zumindest eine Transponder eine Empfangsspule, eine Messeinrichtung zur Messung einer in die Empfangsspule induzierten Spannung und einen A/D-Wandler umfasst, wobei die mit der Messeinrichtung (12) gemessenen Spannungswerte mittels des A/D-Wandlers (11) digitalisiert werden,
b) Erzeugen eines ersten Bilds eines Abschnitts des Körperinneren aus ersten Bilddaten, wobei die ersten Bilddaten mit Koordinaten eines ersten Koordinatensystems korreliert sind,
c) Erzeugen eines den Körper durchdringenden Magnetfels mit einer außerhalb des Körpers vorgesehenen Magnetfelderzeugungseinrichtung,
d) Messen einer durch die Wirkung des Magnetfelds in die Spule induzierten Spannung und Senden eines eine digitale Information über die gemessene Spannung enthaltenden Signals mit dem zumindest einen Transponder,
e) Empfangen des vom zumindest einen Transponder gesendeten Signals mittels eines außerhalb des Körpers vorgesehenen Empfängers,
f) Ermittlung der Position des Transponders in einem zweiten Koordinatensystem aus einem sich aus der digitalen Information ergebenden Abstand zwischen dem Empfänger und dem zumindest einen Transponder mittels einer Positionsermittlungseinrichtung,
g) Korrelation des ersten und des zweiten Koordinatensystems mittels einer Korrelationseinrichtung und
h) Erzeugen eines das erste Bild und darin die Position des Transponders wiedergebenden zweiten Bilds mittels einer Bildüberlagerungseinrichtung.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist eine besonders exakte Ermittlung der Position eines Transponders im Körper eines Lebewesens möglich. Insbesondere kann eine Änderung der Position des Transponders im Körper kontinuierlich beobachtet werden. Dabei kann die Position des Transponders als zweites Bild, beispielsweise als Markierung in Form eines Kreuzes oder eines Punkts, durch Überlagerung mit dem ersten Bild wiedergegeben werden. Das erste Bild kann beispielsweise mit einem Röntgenverfahren hergestellt werden. Im ersten Bild kann durch fortwährende Überlagerung mit dem zweiten Bild eine Positionsänderung des Transponders beobachtet werden. Vorteilhafterweise ist es nach dem vorgeschlagenen Verfahren nicht erforderlich, zur fortlaufenden Beobachtung des Transponders ständig neue erste Bilder herzustellen. Es genügt vielmehr, am Anfang einer Untersuchung ein erstes Bild und/oder in zeitlich vorgegebenen Abständen wiederholend erste Bilder herzustellen und mit dem zweiten Bild zu überlagern. Damit kann beispielsweise bei der Herstellung erster Bilder mittels Röntgenverfahren drastisch die applizierte Röntgendosis vermindert werden.
Wegen der vorteilhaften Ausgestaltungen des Verfahrens wird auf die zur Vorrichtung beschriebenen gegenständlichen Merkmale verwiesen, welche sinngemäß auch Ausgestaltungsmerkmale des Verfahrens bilden können.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht der wesentlichen Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 eine schematische Ansicht einer ersten Anordnung mit einem ersten Transponder und einem Empfänger und
3 eine schematische Ansicht einer zweiten Anordnung mit einem zweiten Transponder und einem Sendeempfänger.
In der in 1 gezeigten schematischen Anordnung ist mit dem Bezugszeichen 1 eine medizinische Einrichtung, z. B. ein Katheter, mit einem daran vorgesehenen Transponder 2 bezeichnet. Die medizinische Einrichtung 1 befindet sich innerhalb eines Körpers K, beispielsweise innerhalb der Vene oder Arterie eines Menschen. Eine Bilderzeugungseinrichtung besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einer Röntgeneinrichtung mit einer Röntgenquelle 3 und einem gegenüberliegend angeordneten Röntgendetektor 4. Der Röntgendetektor 4 ermöglicht eine digitale Bilderfassung und ist mit einem Computer 5 zur Verarbeitung der vom Röntgendetektor 4 gelieferten Bilddaten verbunden. Zur Anzeige des mit dem Computer 5 erzeugten Bilds ist ein damit verbundener Bildschirm 6 vorgesehen. Anstelle der hier gezeigten Röntgeneinrichtung können selbstverständlich auch andere Bilderzeugungseinrichtungen, beispielsweise eine nuklearmedizinische Bilderzeugungseinrichtung, eine sonographische Bilderzeugungseinrichtung oder dgl. verwendet werden.
Mit dem Bezugszeichen 7a bis 7d sind an vier unterschiedlichen Positionen im Raum angeordnete Sendeempfänger bezeichnet. Die Sendeempfänger 7a bis 7d sind ebenfalls mit dem Computer 5 verbunden. Jeder der Sendeempfänger 7a bis 7d umfasst jeweils einen Sender zum Erzeugen eines den Körper K durchdringenden elektromagnetischen Wechselfelds sowie einen Empfänger zum Empfangen von vom Transponder 2 gesendeten Signalen. Ein Abstand zwischen den Sendeempfänger 7a bis 7d ist mit d1 bis d4 bezeichnet.
2 zeigt eine schematische Anordnung eines ersten Transponders 8, welcher im Körper K aufgenommen ist. Der erste Transponder 8 umfasst einen mit einer Stromquelle 9, die beispielsweise außerhalb des Körpers K angeordnet sein kann, verbundenen ersten Sender 10 mit einer ersten Antenne 10a zum Senden eines Signals S. Der erste Sender 10 ist über einen A/D-Wandler 11 mit einer Messeinrichtung 12 zur Messung einer in eine Empfangsspule 13 induzierten Spannung verbunden. Mit dem Bezugszeichen 14 ist ein erster Empfänger bezeichnet, der mit einer zweiten Antenne 14a zum Empfangen des Signals S versehen ist. Eine Magnetfelderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines die Empfangsspule 13 zur Induktion einer Spannung erzeugenden Magnetfelds ist in 2 nicht gesondert dargestellt.
Bei der in 3 gezeigten zweiten Anordnung umfasst ein zweiter Transponder 17 anstelle des ersten Senders 10 einen zweiter Sender 15 mit einer dritten Antenne 15a, der mit einem Modulator 16 verbunden ist. Der zweite Sender 15 ist – im Gegensatz zum ersten Sender 10 – nicht mit einer Stromquelle 9 verbunden. Der zweite Transponder 17 ist ein passiver Transponder.
Der Modulator 16 ist über den A/D-Wandler 11 mit der Messeinrichtung 12 zur Messung der in die Empfangsspule 13 induzierten Spannung verbunden. Ein allgemein mit dem Bezugszeichen 7 bezeichneter Sendeempfänger umfasst einen dritten Sender 18 mit einer vierten Antenne 18a zum Senden eines Sendesignals SS sowie einen zweiten Empfänger 19 zum Empfangen eines vom zweiten Sender 15 gesendeten modulierten Reflexionssignals RS.
Die Funktion der gezeigten Vorrichtungen ist folgende:
In 1 wird mit der ersten Bilderzeugungseinrichtung, die hier die Röntgenquelle 3, den Röntgendetektor 4 und den Computer 5 umfasst, ein Durchleuchtungsbild des Körpers K hergestellt und auf dem Bildschirm 6 angezeigt. Dabei sind die zur Erzeugung eines jeden Bildpunkts mit dem Röntgendetektor 4 aufgenommenen Bilddaten jeweils mit einem durch die erste Bilderzeugungsvorrichtung festgelegten ersten Koordinatensystem korreliert.
Zur Ermittlung der Position des Transponders 2 wird mit einer oder mehreren Magnetfelderzeugungseinrichtungen, z. B. den Sendeempfängern 7a bis 7d, vorzugsweise ein elektromagnetisches Wechselfeld vorgegebener Stärke, erzeugt, welches den Körper K durchdringt. Infolgedessen wird eine Spannung in die in den 2 und 3 gezeigten Empfangsspulen 13 induziert. Die induzierte Spannung wird mit der Messeinrichtung 12 gemessen und der gemessene Spannungswert wird anschließend mittels des A/D-Wandlers 11 digitalisiert.
Bei dem in 2 gezeigten ersten Transponder 8 wird der digitalisierte Spannungswert mittels des ersten Senders 10 an den ersten Empfänger 14 übermittelt. Der erste Empfänger 14 ist zur Auswertung des empfangenen Signals S mit dem Computer 5 verbunden (hier nicht gezeigt).
Bei dem in 3 gezeigten zweiten Transponder 17 wird ein vom Sendeempfänger 7 erzeugtes elektromagnetisches Sendesignal SS empfangen. Auf das empfangene Sendesignal SS wird mittels eines Modulators 16 die digitalisierte Information über den gemessenen Spannungswert moduliert. Das damit erzeugte modulierte Reflexionssignal RS wird dann mit dem zweiten Sender 15 an den Sendeempfänger 7 reflektiert. Die zum Senden des Reflexionssignals RS erforderliche Energie wird dabei aus dem Sendesignal SS gewonnen. Zur Auswertung ist der Sendeempfänger 7 wiederum mit dem Computer 5 verbunden (hier nicht gezeigt).
Aus den gemessenen digitalisierten Spannungswerten wird mit dem Computer 5 nach herkömmlichen Methoden jeweils der Abstand d1 bis d4 zwischen dem Transponder 2, 8, 17 und dem Empfänger 14 bzw. Sendeempfänger 7 bestimmt. Die Methoden zur Bestimmung des Abstands d1 bis d4 beruhen auf der Erkenntnis, dass die in die Empfangsspule 13 induzierte Spannung mit zunehmendem Abstand vom das Magnetfeld erzeugenden Sender 7, 14 abnimmt. Aus dem bestimmten Abstandswert wird dann die Position des Transponders 2, 8, 17 in einem durch die Sender 14 bzw. Sendeempfänger 7 gegebenen zweiten Koordinatensystem bestimmt.
Anschließend wird die ermittelte Position durch Korrelation der beiden Koordinatensysteme in das erste Koordinatensystem übertragen und durch Überlagerung eines zweiten Bilds, beispielsweise eines Kreuzes, in dem ersten Bild dargestellt. Die Korrelation der Koordinatensysteme kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Transponder 2 an eine fest vorgegebenen Stelle auf den Röntgendetektor 4 gelegt, dann ein erstes Bild erzeugt wird und die Position des Transponders 2 im zweiten Koordinatensystem bestimmt wird. Damit können Korrekturwerte ermittelt werden, welche eine Korrelation der beiden Koordinatensysteme ermöglichen.
Solange sich die durch das digitale Röntgenbild wiedergegebene Position des Körpers K nicht wesentlich ändert, kann auf die Herstellung weiterer digitaler Röntgenbilder verzichtet werden und lediglich fortlaufend die Position des Transponders 2, 8, 17 im digitalen Röntgenbild angezeigt werden. Damit kann die applizierte Röntgendosis drastisch vermindert werden.
Selbstverständlich ist es auch möglich, anstelle von digitalen Röntgenbildern andere Verfahren zur Erzeugung medizinischer Bildinformationen zu verwenden. Es kann sich dabei um herkömmliche nuklearmedizinische, sonographische oder ähnliche Bildgebungsverfahren handeln.

Claims

Vorrichtung zur Darstellung der Position einer medizinischen Einrichtung (1) im Körper (K) eines Lebewesens, umfassend: – die mit zumindest einem Transponder (2, 8, 17) versehene medizinische Einrichtung (1), wobei der zumindest eine Transponder (2, 8, 17) eine Empfangsspule (13) und eine Messeinrichtung (12) zur Messung einer in die Empfangsspule (13) induzierten Spannung und einen A/D-Wandler (11) zur Digitalisierung der mit der Messeinrichtung (12) gemessenen Spannungswerte umfasst, – eine Bilderzeugungseinrichtung (3, 4, 5) zum Erzeugen eines ersten Bilds eines Abschnitts des Körperinneren aus ersten Bilddaten, wobei die ersten Bilddaten mit Koordinaten eines ersten Koordinatensystems korreliert sind, – zumindest eine außerhalb des Körpers (K) vorgesehene Magnetfelderzeugungseinrichtung (7a bis 7d, 18) zum Erzeugen eines den Körper (K) durchdringenden Magnetfelds, – zumindest einen außerhalb des Körpers (K) vorgesehenen Empfänger (7a bis 7d, 14, 19) zum Empfangen eines vom zumindest einen Transponder (2, 8, 17) gesendeten Signals (S, RS), welches eine digitale Information über die durch das Magnetfeld in die Empfangsspule (13) induzierte Spannung enthält, – eine Positionsermittlungseinrichtung (5) zum Ermitteln der Position des zumindest einen Transponders (2, 8, 17) in einem zweiten Koordinatensystem, wobei die Position aus einem sich aus der digitalen Information ergebenden Abstand (d1 bis d4) zwischen dem zumindest einen Empfänger (7a bis 7d, 14, 19) und dem zumindest einen Transponder (2, 8, 17) ermittelt wird, – eine Korrelationseinrichtung zur Korrelation des ersten und des zweiten Koordinatensystems und – eine Bildüberlagerungseinrichtung zur Erzeugung eines das erste Bild und darin die Position des zumindest einen Transponders (2, 8, 17) wiedergebenden zweiten Bilds.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Magnetfeld eine vorgegebene Stärke aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Magnetfeld ein Wechselfeld ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Wechselfeld eine Frequenz von 100 bis 400 MHz aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Magnetfelderzeugungseinrichtung (7a bis 7d, 18) ein Sender (18) zum Erzeugen eines elektromagnetischen Felds ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der zumindest eine Sender (18) und der zumindest eine Empfänger (19) zu einem Sendeempfänger (7, 7a bis 7d) zusammengefasst sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei drei, vorzugsweise vier, räumlich voneinander verschieden angeordnete Sendeempfänger (7a bis 7d) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei eine Einrichtung zum wechselweisen Betrieb der Sendeempfänger (7a bis 7d) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der zumindest eine Transponder (2, 8, 17) ein passiver Transponder ist, welcher die Energie zum Senden des Signals (RS) aus dem vom zumindest einen Sender (18) erzeugten elektromagnetischen Wechselfeld bezieht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Transponder (2, 8, 17) einen Modulator (16) zur Modulation der, vorzugsweise digitalen, Information auf das Signal (S, RS) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Transponder (2, 8, 17) einen mit einer Stromquelle (9) verbundenen weiteren Sender (10) zum Senden des Signals (S) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bilderzeugungseinrichtung eine Röntgeneinrichtung (3, 4, 5), eine sonographische Einrichtung oder eine nuklearmedizinische Einrichtung umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die medizinische Einrichtung (1) ein medizinisches Instrument, vorzugsweise ein Katheter oder eine Nadel, oder ein Implantat, vorzugsweise ein Stent, ist.
Verfahren zur Darstellung der Position einer medizinischen Einrichtung (1) im Körper (K) eines Lebewesens, mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen einer mit zumindest einem Transponder (2, 8, 17) versehenen medizinischen Einrichtung (1), wobei der zumindest eine Transponder (2, 8, 17) eine Empfangsspule (13), eine Messeinrichtung (12) zur Messung einer in die Empfangsspule (13) induzierten Spannung und einen A/D-Wandler (11) umfasst, wobei die mit der Messeinrichtung (12) gemessenen Spannungswerte mittels des A/D-Wandlers (11) digitalisiert werden, b) Erzeugen eines ersten Bilds eines Abschnitts des Körperinneren aus ersten Bilddaten, wobei die ersten Bilddaten mit Koordinaten eines ersten Koordinatensystems korreliert sind, c) Erzeugen eines den Körper (K) durchdringenden Empfangsspule (13) induzierten Spannung und Senden eines vorgesehenen Magnetfelderzeugungseinrichtung (7, 7a bis 7d, 18), d) Messen einer durch die Wirkung des Magnetfelds in die Empfangsspule (12) induzierten Spannung und Senden eines eine digitale Information über die gemessene Spannung enthaltenden Signals (S, RS) mit dem zumindest einen Transponder (2, 8, 17), e) Empfangen des vom zumindest einen Transponder (2, 8, 17) gesendeten Signals (S, RS) mittels eines außerhalb des Körpers (K) vorgesehenen Empfängers (7, 7a bis 7a, 14, 19), f) Ermitteln der Position des zumindest einen Transponders (2, 8, 17) in einem zweiten Koordinatensystem aus einem sich aus der digitalen Information ergebenden Abstand (d1 bis d4) zwischen dem zumindest einen Empfänger (7, 7a bis 7d, 14, 19) und dem zumindest einen Transponder (2, 8, 17) mittels einer Positionsermittlungseinrichtung (5), g) Korrelation des ersten und des zweiten Koordinatensystems mittels einer Korrelationseinrichtung und h) Erzeugen eines das erste Bild und darin die Position des zumindest einen Transponders (2, 8, 17) wiedergebenden zweiten Bilds mittels einer Bildüberlagerungseinrichtung.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei als Magnetfeld ein Magnetfeld mit vorgegebener Stärke verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei als Magnetfeld ein magnetisches Wechselfeld verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei ein Wechselfeld mit einer Frequenz von 100 bis 400 MHz verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei als Magnetfelderzeugungseinrichtung (7a bis 7d, 18) zumindest ein Sender (18) zu Erzeugen eines elektromagnetischen Felds verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der zumindest eine Sender (18) und der zumindest eine Empfänger (19) zu einem Sendeempfänger (7, 7a bis 7d) zusammengefasst sind.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Signal (S, RS) von drei, vorzugsweise vier, an räumlich voneinander verschiedenen Positionen angeordneten Sendeempfängern (7a bis 7d) empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Sendeempfänger (7a bis 7d) wechselweise betrieben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, wobei die zum Senden des Signals (S, RS) erforderliche Energie vom zumindest einen Transponder (2, 8, 17) aus dem magnetischen Wechselfeld bezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, wobei die digitale Information auf das vom zumindest einen Transponder (2, 8, 17) erzeugte Signal (S, RS) mittels eines Modulators (16) moduliert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, wobei der zumindest eine Transponder (2, 8, 17) ein mit einer Stromquelle (9) verbundener aktiver Transponder (8) zum Senden des Signals (S) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 24, wobei das erste Bild mit einer der folgenden Bilderzeugungseinrichtungen erzeugt wird: Röntgeneinrichtung, sonographische Einrichtung oder nuklearmedizinische Einrichtung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 25, wobei die medizinische Einrichtung (1) ein medizinisches Instrument, vorzugsweise ein Katheter oder eine Nadel, oder ein Implantat, vorzugsweise ein Stent, ist.