DE19809460C1 - Medizinisches Zielgerät zur atemadaptierten Punktion - Google Patents

Abstract

Ein medizinisches Zielgerät (10) zur atemadaptierten Punktion eines nicht mit Ultraschall darstellbaren Ziels umfaßt eine Punktionseinrichtung (12), die mit einem Ultraschallapplikator (14) verbunden ist. Die Punktionseinrichtung (12) und der Ultraschallapplikator (14) sind mit einem in Längsrichtung einer Patientenliege (4) verschiebbaren Schlitten (16) verbunden. Mit der Punktionseinrichtung (12) sind Mittel zum Einstellen (40, 50) eines Abstands (DELTAx, DELTAy, DELTAz) zwischen der Punktionseinrichtung (12) und dem Ultraschallapplikator (14) verbunden. Der Abstand (DELTAx, DELTAy, DELTAz) entspricht einem Lageunterschied des mit Ultraschall nicht darstellbaren Ziels (L) und eines mit Ultraschall darstellbaren und durch Atmung synchron mit dem Ziel bewegten Gewebereferenzpunktes (V).

Description

Die Erfindung betrifft ein medizinisches Zielgerät zur atem­ adaptierten Punktion eines nicht mit Ultraschall darstellba­ ren Ziels mit einer Punktionseinrichtung, die mit einem Ultraschallapplikator verbunden ist.

Ein medizinisches Zielgerät der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 5,647,373 bekannt. Das Zielgerät erlaubt die Punktion von im Ultraschallbild sichtbaren Herden oder Läsio­ nen. An einer verfahrbaren senkrechten Stütze sind ein Ultra­ schallapplikator und eine Punktionseinrichtung über jeweils ein Gestänge frei beweglich befestigt. Das Gestänge umfaßt über Gelenke beweglich miteinander verbundene Arme. Posi­ tionssensoren erfassen die Position des Ultraschallapplika­ tors und der Punktionsvorrichtung. Der Ultraschallapplikator gibt Signale bezüglich des Punktionszielgebietes an einen Steuerungsrechner aus, worauf der Steuerungsrechner die Rich­ tung eines Punktionsweges zum Zielgebiet einstellt. In der Anwendung plaziert der Arzt sowohl den Applikator auf dem Patienten zur bildlichen Darstellung des Zielgebietes wie auch die Spitze der Punktionsnadel auf die Hautoberfläche in der Nähe des Zielgebietes. Dann wird die Richtung der Nadel von dem Zielgerät automatisch eingestellt. Damit ist eine Punktion über gleichzeitig erstellte Ultraschallschnittbilder in realtime kontrollierbar. Es können mit diesem Zielgerät nur Läsionen punktiert werden, die sonographisch darstellbar sind. Für Läsionen, die nur mittels Magnetresonanztomographie oder Computertomographie sichtbar gemacht werden können, ist dieses Zielgerät ungeeignet.

Ein weiteres Zielgerät ist aus der DE-OS 29 36 259 bekannt. Dort ist ein Ultraschallapplikator beschrieben, woran seit­ lich eine Führungshilfe für eine Punktionseinrichtung befe­ stigt ist. Die Führungshilfe ist so ausgerichtet, daß der Punktionsweg durch ein zu untersuchendes Körperteil im Sicht­ feld des Ultraschallapplikators liegt.

Punktionshilfen für CT-gesteuerte Punktionen werden z. B. von der Firma Partner-Diagnostica auf dem Markt angeboten. Diese Punktionshilfen bestehen in der Regel aus einer Halterung, einer Fahrschiene mit Zentimetereinteilung und einem darauf befindlichen Schlitten mit Arretierungsmöglichkeit. Der Schlitten verfügt über eine Winkelskala mit Halterung und Schwenkmechanismus, an dem ein Diodenlaser mit Kreuzoptik angebracht ist. Mit Hilfe der Halterung ist eine feste Mon­ tage bei gebräuchlichen Computertomographen möglich. Nach Bestimmung der Punktionsstelle und des Punktionswinkels wird der entsprechende Winkel auf der Winkelskala eingestellt und der Schlitten so weit verschoben, bis das Laserkreuz zur De­ ckung kommt. Diese Punktionshilfe erlaubt es, die Punktions­ nadel entsprechend der CT-Gantry-Kippung zu angulieren. In­ nerhalb der Schnittebene kann nochmals anguliert werden. Mit einer derartigen Punktionshilfe läßt sich eine CT-gesteuerte Punktion an nicht bewegten Organen durchführen. Das System kann aber nicht eingesetzt werden, wenn sich das Untersu­ chungsgebiet durch Atmung verlagert.

Eine Punktionshilfe für CT-gesteuerte Punktionen ist auch in der US-PS 5,053,042 beschrieben. Dort wird ein ebenes Füh­ rungs- und Meßgerät Verwendet, um eine Punktions- oder Biop­ sienadel zu einem vorher bestimmten Zielgebiet zu führen, das durch Winkel- und Radiuskoordinaten in Schnittbildern be­ schrieben ist, die mit Hilfe von CT-Aufnahmen des Patienten erstellt wurden. Das Gerät ist so ausgebildet, daß es den Körper eines auf einer Patientenliege gelagerten Patienten umschließen kann. Das Führungsgerät selbst gleitet auf Schie­ nen, die an den Längsseiten der Patientenliege angebracht sind, so daß es an jeder beliebigen Stelle in Längsrichtung des Patienten positioniert werden kann.

Muß man nun einen nur in einem Magnetresonanztomogramm (MRT)oder Computertomogramm (CT) sichtbaren Herd oder sicht­ bare Läsion punktieren, so ergeben sich durch die Atemver­ schiebung des Organs folgende Probleme: Die Interventions­ planung und die Intervention sind nicht in derselben Atemlage möglich; die Atemlage ist auch bei der Interventionsplanung und der Intervention in der Regel vom Patienten nicht repro­ duzierbar; externe Hautmarker sind bei atemverschieblichen Organen nicht anwendbar. Diese Problematik tritt insbesondere bei nur im Magnetresonanztomogramm sichtbaren Leberherden auf, jedoch ist das Problem auch aus der Computertomographie bekannt und betrifft auch dort Leberherde, die aus diesem Grund - wann immer möglich - sonographisch gesteuert punk­ tiert werden. Des weiteren tritt diese Problem auch bei der Computertomographie der Lunge auf, wo aufgrund der starken Atemverschieblichkeit der kaudalen Lungenabschnitte Lungen­ herde, besonders wenn sie kleiner als 1 cm sind, bekannter­ weise schwierig punktierbar sind. Im Vergleich zur Computer­ tomographie ergibt sich bei der Magnetresonanztomographie bei geschlossenen Magnetresonanztomographiegeräten noch als besonderes Problem, daß Punktionen prinzipiell nur außerhalb des Magnetresonanzgerätes stattfinden können. Viele Punk­ tionsgeräte sind zudem nicht kompatibel zu Magnetresonanz­ geräten und können daher nicht in das Abbildungsvolumen des Magnetresonanzgerätes eingebracht werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein medizini­ sches Zielgerät anzugeben, das mit Hilfe einer Ultraschall­ schnittbildgebung eine atemadaptive Punktion eines im Ultra­ schallschnittbild nicht sichtbaren Herdes ermöglicht.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Punktionseinrichtung und der Ultraschallapplikator mit einem in Längsrichtung einer Patientenliege verschiebbaren Schlitten verbunden sind und daß mit der Punktionseinrichtung Mittel zum Einstellen eines Abstands zwischen der Punktionseinrichtung und dem Ultraschallapplikator verbunden sind, welcher Abstand einem Lageunterschied des mit Ultraschall nicht darstellbaren Ziels und eines mit Ultraschall darstellbaren und durch Atmung syn­ chron mit dem Ziel bewegten Gewebereferenzpunktes entspricht. Zur Punktion selbst wird ein körperinterner Standard oder eine körperinterne Marke, die sowohl im Ultraschallschnitt­ bild wie auch im Magnetresonanztomogramm oder Computertomo­ gramm sichtbar ist, benutzt. Es wird eine körperinterne Marke benutzt, deren Lage sich durch die Atemverschiebung genau so ändert wie die Lage des zu punktierenden Herdes. Aus der Lage der Schnittbilder zueinander, die die interne Marke und den zu punktierenden Herd abbilden, wird die Lage des Herdes re­ lativ zur internen Marke bestimmt. Nachdem die entsprechenden Koordinaten an der Punktionseinrichtung eingestellt worden sind, kann mit Hilfe des verschiebbaren Schlittens der Ultra­ schallapplikator so verschoben werden, daß die durch die At­ mung bewegte interne Marke im Ultraschallschnittbild sichtbar ist. Durch die feste Zuordnung der Punktionseinrichtung mit dem Ultraschallapplikator ist dann eine genaue Punktion des Herdes möglich.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an­ hand von vier Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einer perspektivischen Prinzipdarstellung ein me­ dizinisches Zielgerät zur atemadaptierten Punktion,

Fig. 2 zwei Magnetresonanztomogramme, woraus die relative Lage eines Herdes bezüglich einer körperinternen Marke bestimmt werden kann,

Fig. 3 eine Darstellung eines Schnittbildes mit dem zu punktierenden Herd, um einen Einstichwinkel und eine Einstichtiefe zur Punktion zu bestimmen und

Fig. 4 im Detail die Punktionseinrichtung mit dem Ultra­ schallapplikator nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist im Ausschnitt ein Magnetresonanztomographiege­ rät 2, im folgenden als MRT-Gerät bezeichnet, mit einer Pati­ entenliege 4 dargestellt, worauf ein zu untersuchender Pati­ ent 6 gelagert ist. Mit Hilfe der Patientenliege 4 ist der Patient 6 in einen zylinderförmigen Untersuchungsraum oder eine Untersuchungsröhre 7 des MRT-Geräts 2 verfahrbar, um Ma­ gnetresonanztomogramme eines Untersuchungsgebiets 8, hier der Leber, zu erstellen, worin ein Herd oder eine Läsion L vermu­ tet wird. Parallel zur Körperachse ist auf dem Patienten 6 ein mit einem Kontrastmittel gefülltes Röhrchen 9 z. B. mit­ tels Pflasterstreifen befestigt. Das Kontrastmittel erzeugt in allen vom Untersuchungsgebiet erstellten Magnetresonanzto­ mogrammen sichtbare Marken, die zur Einstellung und Ausrich­ tung eines Zielgerätes 10 benutzt werden, wie weiter unten noch beschrieben ist.

Das Zielgerät 10 ist in Längsrichtung auf der Patientenliege 4 verschiebbar angeordnet. Das Zielgerät 10 umfaßt eine Punk­ tionseinrichtung 12 und einen Ultraschallapplikator 14, die mit einem Schlitten 16 verbunden sind. Der Schlitten 16 ist U-förmig mit einem Basisabschnitt 18 und sich daran seitlich anschließendem Schenkel 20 ausgebildet. An den Enden beider Schenkel 20 ist ein Rollensystem 22 mit drehbar gelagerten Rollen 24 angeordnet. Die Rollen 24 laufen in Nuten oder Ril­ len 26, die an beiden Längsseiten der Patientenliege 4 in Längsrichtung eingebracht sind. Die Nuten 26 sind so lang ausgebildet, daß das Zielgerät 10 entsprechend einer maximal möglichen Atemverschiebung der zu untersuchenden Organe ver­ schiebbar ist. Das gesamte Zielgerät 10 ist leicht auf die Patientenliege aufsetzbar und auch wieder abnehmbar. Alterna­ tiv zum Rollensystem 22 können auch andere Verschiebemecha­ nismen, wie z. B. in Nuten geführte Gleitschienen, verwendet werden. Gleitschienen haben den Vorteil, daß keine bewegli­ chen Teile zum Einsatz kommen.

Fig. 2 zeigt ein erstes Schnittbild 30 aus einer Volumenab­ tastung mittels Magnetresonanz des Untersuchungsgebiets, worin eine körperinterne Marke oder ein interner Standard V sichtbar ist. Stellt das Untersuchungsgebiet 8 die Leber dar, kann als interne Marke V z. B. der Venenstern herangezogen werden, jedoch ist als frei wählbarer Bezugspunkt auch der Leberober- oder -unterrand möglich. Weiterhin zeigt Fig. 2 ein zweites Schnittbild 32 aus der Volumenabtastung, worin ein zu punktierender Herd oder eine zu punktierende Lasion L sichtbar ist. Das Röhrchen 9 ist wie vorstehend erwähnt auf der Hautoberfläche in Richtung der Körperlängsachse (z. B. Richtung eines xyz-Koordinatensystems), die parallel zur Achse der Untersuchungsröhre 7 verläuft, ausgerichtet. Die Lage quer zur Körperlängsachse, also in Richtung der x-Achse des xyz-Koordinatensystems, wird mit Hilfe einer ersten ori­ entierenden Ultraschalluntersuchung so gewählt, daß es direkt über dem internen Bezugspunkt V auf der Hautoberfläche ange­ ordnet ist. Aus beiden Schnittbildern 30 und 32 können nun die Koordinaten der Läsion L bezüglich des internen Standards V bestimmt werden. Aus dem Abstand der beiden Schnittbilder 30 und 32 zueinander ergibt sich ein Koordinatenwert Δz. Aus Abbildungen R des Röhrchens 9 in den beiden Schnittbildern 30 und 32 wird im Läsionsschnittbild 32 der Koordinatenwert Δx ermittelt. Im Läsionsschnittbild 32 läßt sich schließlich der Koordinatenwert Δy bestimmen.

Wie bei jeder CT- oder MRT-unterstützten Planung können aus den Koordinaten der Läsion L und einem nach anatomischen Ge­ sichtspunkten frei wählbaren Einstichwinkel α eine Transver­ salverschiebung D und eine Einstichtiefe T in der Läsions­ schicht 32 ausgemessen werden. Dies ist z. B. mit einer übli­ chen Magnetresonanz-Gerätesoftware in der Läsionsschicht 32 möglich, wobei eine exakte spätere Position des Ultra­ schallapplikators 14 durch das parallel zur Körperachse ver­ laufende Röhrchen 9 auf der Haut gekennzeichnet ist.

Anhand von Fig. 4 sollen nun die Einstellmöglichkeiten der Punktionseinrichtung 12 erläutert werden. Über ein erstes Ge­ stänge 40 ist der Ultraschallapplikator 14 verschiebbar mit dem Schlitten verbunden. Die Verschiebbarkeit ist durch einen Doppelpfeil 42 symbolisiert und definiert die y-Koordinate eines xyz-Koordinatensystems. Dazu umfaßt das erste Gestänge 40 ein erstes Verbindungselement 44, das verschiebbar (Doppelpfeil 46) und feststellbar mit dem Basisabschnitt 18 verbunden ist. Die Verschiebbarkeit auf dem Basisabschnitt 18 definiert auch die x-Koordinate des xyz-Koordinatensystems. In dem ersten Verbindungselement 44 ist ein erstes stangen­ förmiges Element 48 verschiebbar und feststellbar angeordnet, woran der Ultraschallapplikator 14 befestigt ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Mittel zum Feststellen, z. B. in Form von Feststellschrauben oder -schiebern, nicht dargestellt.

Die Punktionseinrichtung 12 ist über ein zweites Gestänge 50 bezüglich des Ultraschallapplikators 14 verschiebbar und feststellbar verbunden. Die Verschiebbarkeit ist durch einen Doppelpfeil 52 symbolisiert, der gleichzeitig die z-Richtung des xyz-Koordinatensystems definiert. Dazu umfaßt das zweite Gestänge 50 ein zweites stangenförmiges Element 54, das in einem zweiten Verbindungselement 56 verschiebbar und fest­ stellbar angeordnet ist. An dem zweiten stangenförmigen Ele­ ment 54 ist parallel zur x-Koordinatenrichtung ein drittes stangenförmiges Element 58 befestigt, woran verschiebbar, schwenkbar und feststellbar die Punktionseinrichtung 12 be­ festigt ist. Ebenfalls wie beim ersten Gestänge 40 sind auch beim zweiten Gestänge 50 die vorstehend erwähnten Feststell­ elemente aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt. Die Punktionseinrichtung 12 kann mit einer Halterung 60 für eine Nadel 62 oder für eine Biopsiepistole oder ähnliches ausgerü­ stet sein. Sie könnte aber auch lediglich einen Laserpointer beinhalten, der eine freie Nadelführung erlaubt. Eine Licht­ marke zeigt dann die Einstichstelle auf der Hautoberfläche. Die korrekte Ausrichtung der Nadel 62 ist dann angezeigt, wenn der Laserstrahl das Hinterende der Nadel 62 mittig trifft.

Zur Vorbereitung der Punktion werden zunächst die Relativko­ ordinaten Δz, D und der Winkel α der Läsion L bezogen auf den Bezugspunkt V fest eingestellt. Schon während dieser Ein­ stellungen kann der Patient bei sonst unveränderter Lage aus dem Magnetresonanztomographiegerät oder dem Computertomogra­ phiegerät heraus unter das Zielgerät 10 gefahren werden. Nun muß der Patient erneut den Atem anhalten. Während des Ateman­ haltens wird das gesamte Zielgerät so verschoben, bis der Ul­ traschallkopf exakt über dem Bezugspunkt V steht und der Be­ zugspunkt im Ultraschallbild in realtime abgebildet wird. Nun kann die Punktion erfolgen, indem die über die Gestänge 40 und 50 bereits korrekt positionierte Nadel um die Ein­ stichtiefe T verschoben wird.

Claims (11)

1. Medizinisches Zielgerät (10) zur atemadaptierten Punktion eines nicht mit Ultraschall darstellbaren Ziels mit einer Punktionseinrichtung (12), die mit einem Ultraschallapplika­ tor (14) verbunden ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Punktionseinrichtung (12) und der Ultraschallapplikator (14) mit einem in Längsrichtung ei­ ner Patientenliege (4) verschiebbaren Schlitten (16) verbun­ den sind und daß mit der Punktionseinrichtung (12) Mittel zum Einstellen (40, 50) eines Abstands (Δx, Δy, Δz) zwischen der Punktionseinrichtung (12) und dem Ultraschallapplikator (14) verbunden sind, welcher Abstand (Δx, Δy, Δz) einem Lageun­ terschied des mit Ultraschall nicht darstellbaren Ziels (L) und eines mit Ultraschall darstellbaren und durch Atmung syn­ chron mit dem Ziel bewegten Gewebereferenzpunktes (V) ent­ spricht.

2. Medizinisches Zielgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (16) ein Rollensystem (22) umfaßt, dessen Rollen (24) an Rillen (26) angepaßt sind, die an beiden Längsseiten der Patientenliege (4) angeordnet sind.

3. Medizinisches Zielgerät nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schlitten U-förmig mit einem Basisabschnitt (18) und sich daran seitlichen anschließenden Schenkeln (20) ausgebildet ist und daß das Rollensystem (22) an Enden der Schenkel (20) angeordnet ist.

4. Medizinisches Zielgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallapplikator (14) über ein erstes Gestänge (40) ver­ schiebbar mit dem Schlitten (16) verbunden ist.

5. Medizinisches Zielgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallapplikator (14) über das erste Gestänge (40) fest­ stellbar mit dem Schlitten (16) verbunden ist.

6. Medizinisches Zielgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Punktionseinrichtung (12) über ein zweites Gestänge (40) be­ züglich des Ultraschallapplikators (14) verschiebbar und feststellbar verbunden ist.

7. Medizinisches Zielgerät nach Anspruch 4 oder 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das erste Gestänge (40) ein erstes Verbindungselement (44) umfaßt, das verschiebbar und feststellbar mit dem Basisabschnitt (18) verbunden ist, und daß in dem ersten Verbindungselement (44) ein erstes stangenförmiges Element (48) verschiebbar und feststellbar angeordnet ist, woran der Ultraschallapplikator (14) befestigt ist.

8. Medizinisches Zielgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gestänge (50) ein zweites Verbindungselement (56) umfaßt, worüber das zweite Gestänge (50) verschiebbar und feststellbar an dem ersten stangenförmigen Element (48) befestigt ist.

9. Medizinisches Zielgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gestänge (50) ein zweites stangenförmiges Element (54) umfaßt, das im zweiten Verbindungselement (56) verschiebbar und feststellbar angeordnet ist.

10. Medizinisches Zielgerät nach Anspruch 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das zweite Gestänge (50) ein drittes stangenförmiges Element (58) umfaßt, das senkrecht zum zweiten stangenförmigen Element (54) angeordnet ist.

11. Medizinisches Zielgerät nach Anspruch 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Punktionseinrichtung (12) eine Nadelführung umfaßt, die an dem dritten stangenförmigen Element (58) verschwenkbar und feststellbar angeordnet ist.