DE10112303A1 - Verfahren und Vorrichtung zur drahtlosen Erfassung von Bewegungen eines medizinischen Instruments im Körperinneren Patienten - Google Patents

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.

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.

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.

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.