DE10112303A1 - Verfahren und Vorrichtung zur drahtlosen Erfassung von Bewegungen eines medizinischen Instruments im Körperinneren Patienten - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur drahtlosen Erfassung von Bewegungen eines medizinischen Instruments im Körperinneren PatientenInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur drahtlosen Erfassung von Bewegungen eines medizinischen Instruments (2) im Körperinneren eines Patienten (P) offenbart, das die folgenden Schritte aufweist: DOLLAR A - Aussenden eines elektromagnetischen Abfragesignals zu dem einen geeigneten Transponder (3) aufweisenden medizinischen Instrument (2); DOLLAR A - Empfangen des Abfragesignals in dem Transponder (3); DOLLAR A - Aussenden eines entsprechenden Antwortsignals durch den Transponder (3); DOLLAR A - Bestimmung einer Bewegung des Transponders (3) und damit des medizinischen Instruments (2) auf der Basis wenigstens zweier von dem Transponder (3) ausgesendeter Antwortsignale. DOLLAR A Ferner wird eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens offenbart.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur drahtlosen Erfassung von Bewegungen eines
medizinischen Instruments im Körperinneren eines Patienten.
Mittels der modernen Medizin ist es möglich, verschiedenste
medizinische Instrumente im Körperinneren eines Patienten
anzuordnen. Es kann sich dabei beispielsweise um ortho
pädische Befestigungselemente wie z. B. Platten und Schrauben,
aber auch um komplexere medizinische Instrumente wie z. B.
Sonden, Herzschrittmacher, Hörgeräte oder auch Kunstherze
handeln.
Die räumliche Lage dieser medizinischen Instrumente im
Körperinneren eines Patienten muß in regelmäßigen Abständen
auf ihre Richtigkeit überprüft werden.
Diese Überprüfung erfolgt in der Regel mittels einer medi
zinischen Vorrichtung zur Bildgebung, beispielsweise eines
digitalen Röntgenapparates oder eines Magnetresonanz
tomographen. Dazu muß das verwendete medizinische Instrument
eine geeignete Röntgenabsorption beziehungsweise ein hohes
MR-Signal aufweisen.
Zudem erfreut sich wegen der im Vergleich zu herkömmlichen
Verfahren weitaus geringeren Belastung für einen Patienten
aufgrund allgemein verkleinerter Zugangswege die minimal
invasive Chirurgie in weiten Bereichen der Medizin, bei
spielsweise der Herzchirurgie, zunehmender Verbreitung.
Bei der minimalinvasiven Chirurgie wird ein minimalinvasives
medizinisches Instrument über einen möglichst kleinen
Zugangsweg in den Körper eines Patienten eingeführt und dort
ähnlich der Sonde eines Endoskops bewegt und gegebenenfalls
betätigt.
Ein Beispiel für ein minimalinvasives medizinisches
Instrument ist ein Herzkatheter.
Herzkatheter werden in der Regel für spezielle Röntgen
untersuchungen eingesetzt. Dabei wird zunächst ein dünnes
Kunststoffschläuchen (= Katheter) von meist 100 cm Länge und
etwa 1.7 mm Außendurchmesser über eine geeignete Beinvene
eines Patienten durch die Bauchaorta bin in die Herzkranz
gefäße des Patienten geführt und dort durch den Katheter ein
Kontrastmittel eingespritzt. Auf anschließend angefertigten
Röntgenaufnahmen sind die Herzkranzgefäße und eventuelle
Verengungen oder Verschlüsse aufgrund des Kontrastmittels gut
sichtbar.
Alternativ können Herzkatheteruntersuchungen beispielsweise
auch zur Messung von Druckwerten im Herzen und den Lungen
schlagadern sowie der Pumpleistung des Herzens dienen.
Da für eine Herzkatheteruntersuchung nur mehr ein kleiner
Einschnitt in die Beinvene nötig ist, werden Herzkatheter
untersuchungen häufig auch ambulant durchgeführt.
Ein minimalinvasives medizinisches Instrument weist somit in
der Regel eine Verbindungseinrichtung (beim Herzkatheter der
Kunststoffschlauch) und eine zumeist am proximalen, d. h. dem
Körperinneren des Patienten zugewandten Ende des Kunststoff
schläuchens befestigte Funktionseinheit (beim Herzkatheter
eine Öffnung des Kunststoffschläuchens) auf. Die Funktions
einheit kann beispielsweise auch durch eine Videokamera, eine
Zange oder einen Bohrer realisiert sein.
Allgemein ist es auch bei der minimalinvasiven Chirurgie von
entscheidender Bedeutung, die genaue Lage des verwendeten
minimalinvasiven medizinischen Instruments im Körperinneren
eines Patienten jederzeit exakt relativ zum umliegenden
Gewebe feststellen zu können.
Dazu ist es heute bekannt, während minimalinvasiven medi
zinischen Eingriffen die Lage eines verwendeten minimal
invasiven medizinischen Instrumentes mittels einer medi
zinischen Vorrichtung zur Bildgebung, beispielsweise eines
digitalen Röntgenapparates oder eines Magnetresonanz
tomographen, in sehr kurzen regelmäßigen Zeitabständen bzw.
kontinuierlich messen zu lassen.
Dazu muß das verwendete minimalinvasive medizinische
Instrument eine geeignete Röntgenabsorption beziehungsweise
ein hohes MR-Signal aufweisen.
Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist eine hohe Strahlen
belastung für den Patienten und den behandelnden Arzt, da die
von den medizinischen Vorrichtungen zur Bildgebung
emittierten Strahlen sehr energiereich sind.
Zudem müssen die medizinischen Vorrichtungen zur Bildgebung
bei der minimalinvasiven Chirurgie wegen der aus Sicherheits
gründen erforderlichen kontinuierlichen Überwachung des
minimalinvasiven medizinischen Instruments über die ganze
Dauer des Eingriffs arbeiten.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur drahtlosen Erfassung von Bewegungen
eines medizinischen Instrument im Körperinneren eines
Patienten zur Verfügung zu stellen, bei dem die Strahlen
belastung sowohl für den Patienten als auch für einen
behandelnden Arzt deutlich reduziert werden kann.
Die Aufgabe wird gemäß den unabhängigen Ansprüchen der
Erfindung gelöst. Die Erfindung wird in ihren Unteransprüchen
weitergebildet.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zur drahtlosen Erfassung von
Bewegungen eines medizinischen Instruments im Körperinneren
eines Patienten vorgeschlagen, das die folgenden Schritte
aufweist:
Aussenden eines elektromagnetischen Abfragesignals zu dem einen geeigneten Transponder aufweisenden medizinischen Instrument;
Empfangen des Abfragesignals in dem Transponder;
Aussenden eines entsprechenden Antwortsignals durch den Transponder;
Bestimmung einer Bewegung des Transponders und damit des medizinischen Instruments auf der Basis wenigstens zweier von dem Transponder ausgesendeter Antwortsignale.
Aussenden eines elektromagnetischen Abfragesignals zu dem einen geeigneten Transponder aufweisenden medizinischen Instrument;
Empfangen des Abfragesignals in dem Transponder;
Aussenden eines entsprechenden Antwortsignals durch den Transponder;
Bestimmung einer Bewegung des Transponders und damit des medizinischen Instruments auf der Basis wenigstens zweier von dem Transponder ausgesendeter Antwortsignale.
Da es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich ist, eine
Bewegung (und somit auch Lageänderung) eines medizinischen
Instruments im Körperinneren eines Patienten durch konti
nuierliche Überwachung des medizinischen Instruments mittels
elektromagnetischer Abfragesignale jederzeit detektieren zu
können, ist das Zuschalten von medizinischen Vorrichtungen
zur Bildgebung, die hochenergetische Strahlen emittieren, wie
z. B. Röntgenapparaten oder Magenetresonanztomographen, nur
mehr dann nötig, wenn eine Bewegung/Lageänderung des
minimalinvasiven medizinischen Instruments detektiert wird.
Während eines minimalinvasiven Eingriffs können die medi
zinischen Vorrichtungen zur Bildgebung somit auch dis
kontinuierlich arbeiten und müssen nur bei Bedarf
zugeschaltet werden.
Somit kann die Belastung des Patienten und des betreuenden
Personals mit hochenergetischen Strahlen deutlich reduziert
werden. Weiter ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
wegen der Verwendung eines Transponders auch möglich,
Bewegungen und somit Lageänderungen von medizinischen
Instrumenten zu detektieren, die keine oder keine genügende
Röntgenabsorption bzw. kein genügend hohes Magentresonanz
signal aufweisen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Verfahren
in der minimalinvasiven Chirurgie angewandt, so daß es sich
bei dem medizinischen Instrument um ein minimalinvasives
medizinisches Instrument handelt.
Vorzugsweise wird auf der Basis mehrerer aufeinanderfolgender
von dem Transponder ausgesendeter Antwortsignale eine
Geschwindigkeit oder Beschleunigung des Transponders und
damit des medizinischen Instruments bestimmt.
Dadurch ist es einem behandelnden Arzt beispielsweise bei
einem minimalinvasiven Eingriff möglich, gewünschte langsame
kontinuierliche Bewegungen eines minimalinvasiven medi
zinischen Instrumentes von in der Regel unerwünschten plötz
lichen schnellen Bewegungen des minimalinvasiven medi
zinischen Instrumentes zu unterscheiden.
Vorzugsweise kann auf der Basis der von dem Transponder aus
gesendeten Antwortsignale eine Entfernungsänderung des
Transponders und damit des medizinischen Instrumentes
bestimmt werden, so dass es beispielsweise in der minimal
invasiven Chirurgie möglich ist festzustellen, wie weit ein
minimalinvasives medizinisches Instrument in den Körper des
Patienten eingedrungen ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Antwort
signal des Transponders durch individuelle Modulierung des
empfangenen Abfragesignals gebildet.
Durch eine solche individuelle Modulierung des empfangenen
Abfragesignals zur Bildung eines Antwortsignals in dem
Transponder ist es besonders einfach möglich, ein von dem
Abfragesignal und/oder dem Echo des Abfragesignals unter
scheidbares Antwortsignal zur Verfügung zu stellen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein zweiter am Patienten
ortsfest angeordneter Transponder vorgesehen ist, und die
Transponder das empfangene Abfragesignal jeweils unter
schiedliche modulieren und somit unterschiedlich modulierte
Antwortsignale zurücksenden.
Durch das Vorsehen eines zweiten ortsfest am Patienten
angeordneten Transponders ist es möglich, zusätzlich zu dem
Antwortsignal des am medizinischen Instrumentes befestigten
Transponder immer auch ein Referenz-Antwortsignal des orts
festen Transponders zur Verfügung zu stellen.
Vorzugsweise wird auf der Basis der von den Transpondern
ausgesendeten Antwortsignale eine Relativbewegung der
Transponder und somit des medizinischen Instruments zu dem
ortsfesten Transponder bestimmt.
Dadurch ist es beispielsweise möglich, eine Bewegung des mit
dem medizinischen Instruments verbundenen Transponders, die
auf eine Lageänderung des Patienten zurückzuführen ist, von
einer Bewegung des mit dem medizinischen Instrument ver
bundenen Transponders im Inneren des Patienten relativ zu dem
Patienten zu unterscheiden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird aus den
gewonnenen Antwortsignalen eine absolute Position des mit
einem Transponder verbundenen medizinischen Instruments
bestimmt.
Dadurch kann bei implantierten medizinischen Instrumenten
festgestellt werden, ob es zu einer Lageänderung des medizinischen
Instruments gekommen ist und eine Untersuchung
mittels einer geeigneten medizinischen Vorrichtungen zur
Bildgebung überhaupt erforderlich ist.
In der minimalinvasiven Chirurgie ist es besonders vorteil
haft, wenn mit Hilfe einer geeigneten medizinischen
Vorrichtungen zur Bildgebung an der vorher bestimmten
absoluten Position eines minimalinvasiven medizinischen
Instruments eine Bildinformation des Patienten gewonnen wird.
Da somit die absolute Position des minimalinvasiven medi
zinischen Instruments jederzeit festgestellt werden kann, ist
es möglich, den Einsatz von medizinischen Vorrichtungen zur
Bildgebung auf ein Gebiet des Patienten zu reduzieren, indem
sich das minimalinvasive medizinische Instrument zu dem
jeweiligen Zeitpunkt befindet. Hierdurch ist es möglich, die
mit der medizinischen Vorrichtungen zur Bildgebung bestrahlte
Fläche gering zu halten und somit die Strahlenbelastung für
den Patienten und das betreuende Personal weiter zu
reduzieren. Bei genügend genauer Bestimmung der absoluten
Position des minimalinvasiven medizinischen Instruments kann
auch in der minimalinvasiven Medizin auf die Verwendung von
medizinischen Vorrichtungen zur Bildgebung gegebenenfalls
völlig verzichtet werden, und aus mehreren bestimmten
absoluten Positionen des medizinischen Instruments ein räum
liches Bild eines betrachteten Teils des Körpers des
Patienten erstellt werden.
Weiter ist es besonders vorteilhaft, wenn das von dem
Transponder empfangene Abfragesignal in dem Transponder eine
gewisse Zeit gespeichert wird.
Dadurch ist es zum einen möglich, das Antwortsignal unter
zeitlicher Verzögerung zum Abfragesignal auszusenden und es
somit von dem Abfragesignal oder einen desselben unter
scheidbar zu machen.
Bevorzugt lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren durch
führen, wenn die Bestimmung der Bewegung des Transponders und
damit des medizinischen Instruments unter Zuhilfenahme von
Unterschieden in den Phasenlagen und/oder den Laufzeiten der
wenigstens zwei von dem Transponder ausgesendeten Antwort
signalen erfolgt.
Besonders einfach lässt sich eine Modulation des von dem
Transponder empfangenen elektromagnetischen Abfragesignals in
dem Transponder durchführen, wenn das von dem Transponder
empfangene elektromagnetische Abfragesignal in dem
Transponder in ein akustisches Signal umgewandelt wird, wobei
das akustische Signal moduliert wird, und das modulierte
akustische Signal dann in ein elektromagnetisches Antwort
signal umgewandelt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrichtung
zur drahtlosen Erfassung von Bewegungen eines medizinischen
Instruments im Inneren eines Patienten offenbart, die eine
einen Sender und einen Empfänger für elektromagnetische
Wellen aufweisende Transponder-Abfrageeinrichtung, einen mit
dem medizinischen Instrument verbundenen Transponder zum
Empfangen eines von der Transponder-Abfrageeinrichtung
gesendeten Abfragesignals, eine im Transponder vorgesehene
Modulationseinrichtung, welche das Abfragesignal individuell
zur Bildung eines Antwortsignals moduliert, wobei das
Antwortsignal zum Empfänger der Transponder-Abfrage
einrichtung zurückgesendet wird, und eine an den Empfänger
der Transponder-Abfrageeinrichtung angeschlossene Auswert
einrichtung, welche auf der Basis wenigstens zweier von einem
Transponder ausgesendeter Antwortsignale eine Bewegung des
Transponders und damit des medizinischen Instruments
bestimmt, aufweist.
Somit ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren zu
realisieren und die oben genannte Aufgabe zu lösen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die
Vorrichtung einen zusätzlichen zweiten zur ortsfesten
Anordnung am Patienten vorgesehenen Transponder auf, der auf
ein von der Transponder-Abfrageeinrichtung gesendetes
Abfragesignal ein Referenz-Antwortsignal zurücksendet.
Somit kann zusätzlich zu dem von dem mit dem medizinischen
Instrument verbundenen Transponder gelieferten Antwortsignal
immer ein Referenz-Antwortsignal zur Verfügung gestellt
werden, anhand dessen es möglich ist zu unterscheiden, ob
eine bestimmte Bewegung des mit dem medizinischen Instruments
verbundenen Transponders auf eine Lageänderung des Patienten
oder auf eine Bewegung/Lageänderung des medizinischen
Instruments in dem Patienten zurückzuführen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere medi
zinische Instrumente mit jeweils einem Transponder vor
gesehen, wobei sich die Antwortsignale der Transponder von
einander unterscheiden.
Dadurch ist es möglich, die Bewegung einer Vielzahl von medi
zinischen Instrumenten im Inneren eines Patienten bestimmen
zu können.
Vorzugsweise ist die Modulationseinrichtung des Transponders
geeignet, das zu modulierende Abfragesignal hinsichtlich
einer zeitlichen Verzögerung oder seiner Frequenz zu modu
lieren.
Dadurch ist es besonders einfach möglich, auf ein Abfrage
signal der Transponder-Abfrageeinrichtung hin ein einem
Transponder zugehöriges individuell codiertes Antwortsignal
zur Verfügung zu stellen.
Bevorzugt ist die Modulationseinrichtung des Transponders
geeignet, akustische Oberflächenwellen in dem Transponder zu
modulieren, da sich eine solche Modulationseinrichtung
technisch besonders einfach realisieren lässt.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem medizinischen Instrument
um ein minimalinvasives medizinisches Instrument.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Aus
führungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Anwendung des erfindungs
gemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung an
einem Patienten;
Fig. 3 ein minimalinvasives medizinisches Instrument gemäß
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 einen Transponder und eine Transponder-Abfrage
einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Anhand der Fig. 1 und 2 wird ein erstes bevorzugtes Aus
führungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrie
ben.
Wie in Fig. 1 gezeigt, wird in einem ersten Schritt S1 von
einer Transponder-Abfrageeinrichtung 7 ein elektro
magnetisches Abfragesignal zu einem mit einem medizinischen
Instruments 2 verbundenen Transponder 3 ausgesendet.
Das medizinische Instrument 2 ist im Körperinneren eines
Patienten P angeordnet.
In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es
sich bei dem medizinischen Instrument 2 um ein minimal
invasives medizinisches Instrument, genauer gesagt um einen
Herzkatheter, der über eine Verbindungseinrichtung 1
gesteuert wird.
Das von der Transponder-Abfrageeinrichtung 7 ausgesendete
elektromagnetische Abfragesignal wird in Schritt S2 von dem
Transponder 3 empfangen.
Der Transponder 3 sendet in Schritt S3 ein entsprechendes
Antwortsignal an die Transponder-Abfrageeinrichtung 7 aus.
In Schritt S4 entscheidet die Transponder-Abfrageeinrichtung
7, ob genügend Antwortsignale des Transponders 3 empfangen
worden sind. Beispielsweise sind für die Bestimmung einer
Bewegung des Transponders 3 und somit des medizinischen
Instruments zumindest zwei Antwortsignale erforderlich.
Ist das Ergebnis von Schritt S4 negativ, so kehrt das Ver
fahren zu Schritt S1 zurück, in dem ein weiteres Abfrage
signal von der Transponder-Abfrageeinrichtung 7 an den
Transponder 3 des medizinischen Instruments 2 ausgesendet
wird.
Wird in Schritt S4 hingegen festgestellt, daß die
Transponder-Abfrageeinrichtung 7 genügend Antwortsignale des
Transponders 3 empfangen hat, fährt das Verfahren mit Schritt
S5 fort.
In Schritt S5 wird mittels einer mit der Transponder-Abfrage
einrichtung 7 verbundenen Auswerteinrichtung 11 auf der Basis
von wenigstens zwei von dem Transponder 3 ausgesendeten und
der Transponder-Abfrageeinrichtung 7 empfangenen Antwort
signalen eine Bewegung/Lageänderung des Transponders 3 und
damit des medizinischen Instruments 2 bestimmt.
Da es mit dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren
möglich ist, eine Bewegung/Lageänderung eines medizinischen
Instruments 2 im Körperinneren eines Patienten P je nach
bedarf durch kontinuierliche oder diskrete Überwachung des
medizinischen Instruments 2 mittels elektromagnetischer
Abfragesignale jederzeit detektieren zu können, ist das
Zuschalten von medizinischen Vorrichtungen zur Bildgebung
(z. B. während eines minimalinvasiven Eingriffs) nur mehr dann
nötig, wenn eine Bewegung des minimalinvasiven medizinischen
Instruments 2 detektiert wird.
Somit kann die Belastung des Patienten P und des betreuenden
Personals mit hochenergetischen Strahlen deutlich reduziert
werden. Weiter ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
aufgrund des mit dem medizinischen Instrument verbundenen
Transponders auch möglich, Bewegungen und somit Lage
änderungen von medizinischen Instrumenten zu detektieren, die
keine oder keine genügende Röntgenabsorption bzw. kein
genügend hohes Magentresonanzsignal aufweisen.
Auf Basis der von dem Transponder 3 empfangenen wenigstens
zwei Antwortsignale ist es der Auswerteinrichtung 11 in
diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel aufgrund von Unter
schieden in den Phasenlagen und/oder den Laufzeiten der
empfangenen Antwortsignale möglich, eine Beschleunigung
und/oder Geschwindigkeit des Transponders 3 und damit des
medizinischen Instruments 2 zu bestimmen. Auch Entfernungs
änderungen des Transponders 3 relativ zur Transponder-
Abfrageeinrichtung 7 und eine absolute Position des mit dem
Transponder 3 verbundenen medizinischen Instruments 2 können
auf diese Weise bestimmt werden.
Bestimmt die mit der Transponder-Abfrageeinrichtung 7 ver
bundene Auswerteinrichtung 11 aus den Antwortsignalen des
Transponders 3 eine absolute Position des Transponders 3, so
ist es erfindungsgemäß möglich, den Einsatz von medizinischen
Vorrichtungen zur Bildgebung auf einen Bereich des Patienten
P zu beschränken, an dem die absolute Position des medi
zinischen Instruments 2 bestimmt worden ist. Somit läßt sich
die Belastung des Patienten P und des betreuenden Personals
weiter reduzieren.
In dem beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das
Antwortsignal des Transponders 3 in Schritt S3 durch
individuelle Modulierung des in dem Transponder 3 empfangenen
Abfragesignals gebildet. Durch die individuelle Modulierung
wird dabei gewährleistet, daß das Antwortsignal des
Transponders von den Antwortsignalen evtl. vorhandener
anderer Transponder aufgrund seines individuellen Charakters
unterschieden werden kann.
Dazu wird in einer bevorzugten Ausführungsform das von der
Transponder-Abfrageeinrichtung 7 ausgesendete und von dem
Transponder 3 empfangene elektromagnetische Abfragesignal in
dem Transponder 3 zunächst in ein akustisches Signal
umgewandelt. Dieses akustische Signal wird in einem ober
flächenwellenleitenden elektrischen Element beispielsweise
durch das Vorsehen von Reflektorstrukturen und/oder
Resonatorstrukturen moduliert und schließlich in ein elektro
magnetisches Antwortsignal umgewandelt. Dieses elektro
magnetische Antwortsignal kann dann von dem Transponder 3
beispielsweise über eine im Transponder 3 vorgesehene Sende-
/Empfangseinrichtung 10 ausgesendet werden.
In dem in den Fig. 2 gezeigten bevorzugten Ausführungs
beispiel ist zusätzlich zu dem mit dem medizinischen
Instrument 2 verbundenen Transponder 3 ein zweiter am
Patienten P ortsfest angeordneter Transponder 4 vorgesehen,
wobei die Transponder 3 und 4 ein empfangenes Abfragesignal
jeweils unterschiedlich modulieren und somit unterschiedlich
modulierte Antwortsignale zu der Transponder-Abfrage
einrichtung 7 zurücksenden.
Auf Basis der von dem mit dem medizinischen Instrument 2
verbundenen Transponder 3 und dem zweiten am Patienten orts
fest angeordneten Transponder 4 ausgesendeten Antwortsignale
ist es der mit der Transponder-Abfrageeinrichtung 7
verbundenen Auswerteinrichtung 11 möglich, eine Relativ
bewegung der Transponder 3, 4 zueinander zu bestimmen und
somit zu unterscheiden, ob eine detektierte Lageänderung des
mit dem medizinischen Instrument 2 verbundenen Transponders 3
relativ zur Transponder-Abfrageeinrichtung 7 auf eine Lage
änderung des Patienten P oder auf eine Bewegung des medi
zinischen Instruments 2 in dem Patienten P zurückzuführen
ist.
In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der
zweite Transponder 4 durch Aufkleben ortsfest am Patienten P
angeordnet. Es ist alternativ jedoch beispielsweise auch
möglich, den zweiten Transponder 4 fest in den Patienten P zu
implantieren oder auf einer ggf. verschiebbaren Bahre (nicht
abgebildet) für den Patienten P anzuordnen.
Ferner ist in dem oben beschriebenen bevorzugten Ausführungs
beispiel vorgesehen, daß das von dem Transponder 3 empfangene
Abfragesignal in dem Transponder 3 eine gewisse Zeit
gespeichert wird, so daß ein Aussenden des Antwortsignals
zeitverzögert erfolgen kann und es der Transponder-Abfrage
einrichtung 7 damit besonders einfach möglich ist, zwischen
dem Antwortsignal des Transponders 3 einerseits und dem von
der Transponder-Abfrageeinrichtung 7 ausgesendeten Abfrage
signal andererseits zu unterscheiden.
Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen ein bevorzugtes Ausführungs
beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche zur
Durchführung des oben beschriebenen Verfahren geeignet ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine einen Sender 8
und einen Empfänger 9 für elektromagnetische Wellen
aufweisende Transponder-Abfrageeinrichtung 7, einen mit einem
medizinischen Instrument 2 verbundenen Transponder 3 zum
Empfangen eines von der Transponder-Abfrageeinrichtung 7
gesendeten Abfragesignals, eine in dem Transponder 3 vorgesehene
Modulationseinrichtung 5, welche das Abfragesignal
zur Bildung eines Antwortsignals moduliert, wobei das
Abfragesignal zum Empfänger 9 der Transponder-Abfrage
einrichtung 7 zurückgesendet wird, und eine an den Empfänger
9 der Transponder-Abfrageeinrichtung 7 angeschlossene
Auswerteinrichtung 11 auf, wobei die Auswerteinrichtung 11
auf der Basis wenigstens zweier von dem Transponder 3 aus
gesendeter und von der Transponder-Abfrageeinrichtung 7
empfangener Antwortsignale eine Bewegung des Transponders 3
und damit des medizinischen Instruments 2 bestimmt.
In dem in den Fig. 2 und 4 dargestellten bevorzugten
Ausführungsbeispiel weist die Transponder-Abfrageeinrichtung
7 weiter eine mit dem Sender 8 und dem Empfänger 9 der
Transponder-Abfrageeinrichtung 7 verbundene Antenne 10 auf.
Auch in dem Transponder 3 ist vorzugsweise eine mit der
Modulationseinrichtung 5 verbundene Sende-
/Empfangseinrichtung 6 zum Empfangen des Abfragesignals und
zum Senden des Antwortsignals vorgesehen.
Bei dem in den Figs. 2, 3, 4 gezeigten Ausführungsbeispiel
ist das medizinische Instrument 2 als ein minimalinvasives
medizinisches Instrument ausgeführt.
Wie in Fig. 3 gezeigt, kann der Transponder 3 dabei bei
spielsweise zwischen einer Verbindungseinrichtung 1, die bei
spielsweise zur Steuerung des minimalinvasiven medizinischen
Instruments 2 dient, und dem minimalinvasiven medizinischen
Instrument 2 angeordnet sein.
Vorzugsweise ist der Transponder 3 dabei möglichst nahe an
dem minimalinvasiven medizinischen Instrument 2 angeordnet.
Wesentlich ist jedoch lediglich, daß der Transponder 3
relativ zum minimalinvasiven medizinischen Instrument 2 orts
fest befestigt ist.
Bei dem minimalinvasiven medizinischen Instrument kann es
sich zum Beispiel um eine Sonde handeln, die über die
Verbindungseinrichtung 1 gesteuert wird. Bei der Verbindungs
einrichtung 1 kann es sich beispielsweise um einen Bowdenzug,
einen Schlauch oder eine elektrische Leitung handeln.
Claims (20)
1. Verfahren zur drahtlosen Erfassung von Bewegungen eines
medizinischen Instruments (2) im Körperinneren eines
Patienten (P),
wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- - (S1) Aussenden eines elektromagnetischen Abfragesignals zu dem einen geeigneten Transponder (3) aufweisenden medi zinischen Instrument (2);
- - (S2) Empfangen des Abfragesignals in dem Transponder (3);
- - (S3) Aussenden eines entsprechenden Antwortsignales durch den Transponder (3);
- - (S5) Bestimmung einer Bewegung des Transponders (3) und damit des medizinischen Instruments (2) auf der Basis wenigstens zweier von dem Transponder (3) ausgesendeter Antwortsignale.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verfahren in der minimalinvasiven Chirurgie
angewandt wird, und es sich bei dem medizinischen Instrument
(2) um ein minimalinvasives medizinisches Instrument handelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Basis mehrerer aufeinanderfolgender von dem
Transponder (3) ausgesendeter Antwortsignale eine
Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Transponders (3)
und damit des medizinischen Instruments (2) bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Basis der von dem Transponder (3) ausgesendeten
Antwortsignale eine Entfernungsänderung des Transponders (3)
und damit des medizinischen Instruments (2) bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Antwortsignal des Transponders (3) durch individuelle
Modulierung des empfangenen Abfragesignals gebildet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein zweiter am Patienten ortsfest angeordneter
Transponder vorgesehen ist, wobei die Transponder das
empfangene Abfragesignal jeweils unterschiedlich modulieren
und somit unterschiedlich modulierte Antwortsignale zurück
senden.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf Basis der von den Transpondern (3, 4) ausgesendeten
Antwortsignale eine Relativbewegung der Transponder und somit
des medizinischen Instruments zu dem ortsfesten Transponder
bestimmt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß aus den gewonnenen Antwortsignalen eine absolute Position
des mit einem Transponder (3) verbundenen medizinischen
Instruments (2) bestimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß mit Hilfe einer geeigneten medizinischen Vorrichtung an
der absoluten Position des medizinischen Instruments (2) eine
Bildinformation des Patienten (P) gewonnen wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das von dem Transponder (3) empfangene Abfragesignal in
dem Transponder (3) eine gewisse Zeit gespeichert wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bestimmung der Bewegung des Transponders (3) und
damit des medizinischen Instruments (2) unter Zuhilfenahme
von Unterschieden in den Phasenlagen der wenigstens zwei von
dem Transponder (3) ausgesendeten Antwortsignale erfolgt.
12. Verfahren nach einem der vorhergegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bestimmung der Bewegung des Transponders (3) und
damit des medizinischen Instruments (2) unter Zuhilfenahme
von Unterschieden in der Laufzeiten der wenigstens zwei von
dem Transponder (3) ausgesendeten Antwortsignale erfolgt.
13. Verfahren nach einem der vorhergegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das von dem Transponder (3) empfangene elektromagnetische Abfragesignal in dem Transponder (3) in ein akustisches Signal umgewandelt wird, wobei das akustische Signal modu liert wird, und
daß das modulierte akustische Signal in ein elektro magnetisches Antwortsignal umgewandelt wird.
daß das von dem Transponder (3) empfangene elektromagnetische Abfragesignal in dem Transponder (3) in ein akustisches Signal umgewandelt wird, wobei das akustische Signal modu liert wird, und
daß das modulierte akustische Signal in ein elektro magnetisches Antwortsignal umgewandelt wird.
14. Vorrichtung zur drahtlosen Erfassung von Bewegungen
eines medizinischen Instruments (2) im Inneren eines
Patienten (P), mit
einer einen Sender (8) und einen Empfänger (9) für elektro magnetische Wellen aufweisenden Transponder-Abfrage einrichtung (7);
einem mit dem medizinischen Instrument (2) verbundenen Transponder (3) zum Empfangen eines von der Transponder- Abfrageeinrichtung (7) gesendeten Abfragesignales;
einer im Transponder (3) vorgesehenen Modulations einrichtung (5), welche das Abfragesignal zur Bildung eines Antwortsignals moduliert, wobei das Antwortsignal zum Empfänger (9) der Transponder-Abfrageeinrichtung (7) zurück gesendet wird; und
einer an den Empfänger (9) der Transponder-Abfrage einrichtung (7) angeschlossenen Auswerteinrichtung (11), welche auf der Basis wenigstens zweier von dem Transponder (3) ausgesendeter Antwortsignale eine Bewegung des Transponders (3) und damit des medizinischen Instruments (2) bestimmt.
einer einen Sender (8) und einen Empfänger (9) für elektro magnetische Wellen aufweisenden Transponder-Abfrage einrichtung (7);
einem mit dem medizinischen Instrument (2) verbundenen Transponder (3) zum Empfangen eines von der Transponder- Abfrageeinrichtung (7) gesendeten Abfragesignales;
einer im Transponder (3) vorgesehenen Modulations einrichtung (5), welche das Abfragesignal zur Bildung eines Antwortsignals moduliert, wobei das Antwortsignal zum Empfänger (9) der Transponder-Abfrageeinrichtung (7) zurück gesendet wird; und
einer an den Empfänger (9) der Transponder-Abfrage einrichtung (7) angeschlossenen Auswerteinrichtung (11), welche auf der Basis wenigstens zweier von dem Transponder (3) ausgesendeter Antwortsignale eine Bewegung des Transponders (3) und damit des medizinischen Instruments (2) bestimmt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich ein zweiter ortsfester Transponder (4) zur
Anordnung am Patienten (P) vorgesehen ist, der auf ein von
der Transponder-Abfrageeinrichtung (7) gesendetes Abfrage
signal ein Referenz-Antwortsignal zurücksendet.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 und 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere medizinische Geräte (2) mit jeweils einem
Transponder (3) vorgesehen sind, wobei sich die Antwort
signale der Transponder (3) voneinander unterscheiden.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Modulationseinrichtung (5) das zu modulierende
Abfragesignal hinsichtlich einer zeitlichen Verzögerung modu
liert.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Modulationseinrichtung (5) das zu modulierende
Abfragesignal hinsichtlich seiner Frequenz moduliert.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Modulationseinrichtung (5) akustische Oberflächen
wellen in dem Transponder (3) moduliert.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei dem medizinischen Instrument (2) um ein
minimalinvasives medizinisches Instrument handelt.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE10112303A DE10112303A1 (de) | 2001-03-14 | 2001-03-14 | Verfahren und Vorrichtung zur drahtlosen Erfassung von Bewegungen eines medizinischen Instruments im Körperinneren Patienten |
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DE10112303A DE10112303A1 (de) | 2001-03-14 | 2001-03-14 | Verfahren und Vorrichtung zur drahtlosen Erfassung von Bewegungen eines medizinischen Instruments im Körperinneren Patienten |
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DE10112303A Withdrawn DE10112303A1 (de) | 2001-03-14 | 2001-03-14 | Verfahren und Vorrichtung zur drahtlosen Erfassung von Bewegungen eines medizinischen Instruments im Körperinneren Patienten |
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