DE10196955B4

DE10196955B4 - Gerät für lichtstrahlgeführte Biopsie

Info

Publication number: DE10196955B4
Application number: DE10196955T
Authority: DE
Inventors: Knut Brabrand; Ole. Henrik Eriksen; Orjan Lag; Jan Martin Bendiksen; Dag Almar Hansen; Steinar Smastuen
Original assignee: Neorad AS
Current assignee: Neorad Bv Nl
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2001-11-23
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2021-11-24
Also published as: GB2384439B; NO20005975D0; DE10196955T5; AU2002221206A1; US20020065462A1; GB2384439A; GB0311321D0; NO315143B1; US6443960B1; WO2002041794A1; NO20005975L

Abstract

Gerät (1) zur Unterstützung perkutaner lichtstrahlgeführter chirurgischer Eingriffe in einen menschlichen oder tierischen Körper aufgrund von berechneten kraniokaudalen und transversalen Einführwinkeln für ein Injektionsinstrument, wie eine Spritzenkanüle oder eine Biopsieeinrichtung, im Verhältnis zu einem Zielbereich im Innern des Körpers,
wobei das Gerät (1) über Einrichtungen zum Aussenden von wenigstens einem Laserstrahl aus einer Laservorrichtung (22) in einer Lasereinheit (23) zur Unterstützung der geführten Instrumenteninjektion in den Körper verfügt und die Lasereinheit (23) ein Lasereinheitgehäuse (9) aufweist, welches längs einer Lasereinheitgehäusehalterung (6, 7, 8) positioniert und daran arretiert werden kann, und die Lasereinheit (23) über Einrichtungen zum Justieren der Richtung des Laserstrahls im Verhältnis zu dem Körper aufgrund der berechneten Einführwinkel verfügt,
wobei das Gerät (1) im Innern des Lasereinheitgehäuses (9) ferner folgendes aufweist:
ein erstes Befestigungsmittel (42) an dem Lasereinheitgehäuse (9) für die drehbewegliche Halterung eines ersten Drehelements (43) der Lasereinheit (23),
eine an dem ersten...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Unterstützung perkutaner lichtstrahlgeführter chirurgischer Eingriffe in einen menschlichen oder tierischen Körper aufgrund von berechneten kraniokaudalen und transversalen Einführwinkeln für ein Injektionsinstrument, wie eine Spritzenkanüle oder eine Biopsieeinrichtung, im Verhältnis zu einem Zielbereich im Innern des genannten Körpers, wobei das genannte Gerät über Einrichtungen zum Aussenden von wenigstens einem Laserstrahl aus einer Laservorrichtung in einer Lasereinheit zur Unterstützung der geführten Instrumenteninjektion in den genannten Körper verfügt und die genannte Lasereinheit ein Gehäuse aufweist, welches längs einer Lasereinheithalterung positioniert und daran arretiert werden kann, und die genannte Lasereinheit über Einrichtungen zum Justieren der Richtung des genannten Laserstrahls im Verhältnis zu dem genannten Körper aufgrund der genannten berechneten Einführwinkel verfügt.
Geräte dieser Art entsprechend dem bekannten Stand der Technik sind aus dem US-Patent 5628327 (Unger et al), dem US-Patent 6021342 (Brabrand) sowie aus der DE 197 18 686 A1 bekannt.
Das US-Patent 5628327 beschreibt eine Vorrichtung, welche infolge der Gefahr von Winkelfehlern im Verhältnis zur kraniokaudalen Richtung und zur transversalen Richtung sowie zur Gravitationsrichtung kompliziert zu bedienen ist.
Das US-Patent 6021342 , dem gegenüber die Erfindung eine Verbesserung darstellt, beschreibt ein Gerät zum manuellen Justieren der Einführwinkel. Das Gerät besitzt keine Einrichtungen zum Ausgleichen eventueller Richtungsabweichungen der Laservorrichtung von der Schwerkraftrichtung, was in bestimmten Fällen Probleme in Verbindung mit dem Einführwinkel verursachen könnte.
Die DE 197 18 686 A1 beschreibt ein Gerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Unterstützung perkutaner lichtstrahlgeführter chirurgischer Eingriffe in den menschlichen Körper aufgrund von berechneten kraniokaudalen und transversalen Einführwinkeln für ein Injektionsinstrument, wobei die Einstichstelle und der Richtungswinkel des Einstichs mit Hilfe eines Computertomographen ermittelt und die Einstichstelle durch ein Auftrag markiert werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät zu liefern, welches aufgrund berechneter, kraniokaudaler und transversaler Einführwinkel des Injektionsinstruments in der Lage ist, den von der Laservorrichtung kommenden Laserstrahl vollautomatisch längs der korrekten Laserstrahlrichtung zu lenken.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Gerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung an.
Das erfindungsgemäße Gerät löst die genannte Aufgabe, indem es erstens den Einführpunkt am Körper des Patienten anzeigt und zweitens, nachdem die Spitze der Instrumentennadel dort angesetzt wurde, den Strahl auf das hintere Ende des Instruments zur laserstrahlgeführten Einführung richtet. Ferner bezweckt die Erfindung, ausgehend von den eingestellten, von einer Eingabevorrichtung erzeugten Instrumenteneinführwinkelsollwerten, wobei die Einführwinkelwerte zum Beispiel mittels einer Computertomographieeinheit oder einer Magnetresonanztomographieeinheit berechnet werden, das Gerät für die Verwendung solcher Eingabewerte geeignet zu machen, damit die Laservorrichtung die genaue Positionierung des Laserstrahls ohne jedes Risiko von Fehlern, wie sie beispielsweise durch Abweichungen von den Gravitationsrichtungen des Gehäuses der Lasereinheit verursacht werden, sicherstellt.
Gemäß der Erfindung weist das Gerät im Innern des genannten Lasereinheitgehäuses folgendes auf:
ein erstes Befestigungsmittel an dem genannten Lasereinheitgehäuse für die drehbare Halterung eines ersten Drehelements der genannten Lasereinheit,
an dem genannten ersten Befestigungsmittel angebrachte erste Dreheinrichtungen zum Drehen des genannten ersten Drehelements im Verhältnis zu dem genannten ersten Befestigungsmittel um eine erste Drehachse,
ein an dem genannten ersten Drehelement angebrachtes zweites Befestigungsmittel zur drehbaren Halterung eines zweiten Drehelements, wobei das genannte zweite Drehelement im rechten Winkel zur ersten Drehachse eine zweite Drehachse aufweist,
an dem genannten ersten Drehelement befestigte zweite Dreheinrichtungen zum Drehen des genannten zweiten Drehelements im Verhältnis zu dem genannten zweiten Befestigungsmittel,
im rechten Winkel zueinander montierte erste und zweite Inklinometerhalterungen, welche im rechten Winkel an einer Fläche des genannten zweiten Drehelements befestigt sind,
die genannte Lasereinheit, deren genannte Laservorrichtung an dem genannten zweiten Drehelement in der Weise angebracht ist, daß der Laserstrahl längs einer Achse ausgesandt wird, welche sich mit einem Schnittpunkt zwischen der genannten ersten und der genannten zweiten Drehachse im rechten Winkel schneidet,
an der genannten ersten Inklinometerhalterung angebrachte erste Inklinometereinrichtungen und an der genannten zweiten Inklinometerhalterung angebrachte zweite Inklinometereinrichtungen, wobei die genannten Inklinometereinrichtungen Signal werte als Funktion von zwei- oder dreidimensionalen Orientierungsrichtungen des genannten Lasereinheitgehäuses im Verhältnis zur Gravitationsrichtung erzeugen,
mit der genannten ersten bzw. zweiten Dreheinrichtung zusammenwirkende erste und zweite Codiereinrichtungen für die Rückführung der entsprechenden Drehweginformationen und der Komparatoreinrichtung zum Vergleichen der eingestellten, von einer Eingabevorrichtung erzeugten Instrumenteneinführwinkelsollwerte mit von den genannten Rückführungsinformationen und den genannten Inklinometersignalwerten abgeleiteten Codiersignalwerten, wobei die genannte Komparatoreinrichtung den Betrieb der genannten ersten und zweiten Dreheinrichtung unterbindet, wenn die genannten Codiersignalwerte und die genannten Inklinometersignalwerte Schwellenwerte im Verhältnis zu den genannten eingestellten Einführwinkelwerten bzw. der Gravitationsrichtung erreichen.
Die Erfindung umfaßt eine Linienlasereinheit mit Linienlaservorrichtung, wobei die genannte Linienlaservorrichtung eine durch Laserstrahl erzeugte Linie zum Ausrichten des genannten Lasereinheitgehäuses im Verhältnis zur kraniokaudalen Richtung eines beweglichen Betts, auf welchem der genannte Körper liegt, erzeugt. Dadurch kann festgelegt werden, daß sich zum Beispiel eine im wesentlichen horizontale Lasereinheithalterung in einer Richtung erstreckt, welche genau transversal zur kraniokaudalen Richtung verläuft. Die genannte Laservorrichtung wird zweckmäßigerweise an der genannten ersten oder zweiten Inklinometerhalterung montiert. Ferner kann die genannte Linienlaservorrichtung an der genannten ersten oder zweiten Inklinometerhalterung montiert werden. Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, werden die genannte Laservorrichtung und die genannte Linienlaservorrichtung mechanisch starr miteinander verbunden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weisen die genannten ersten bzw. zweiten Drehelemente über wenigstens einen wesentlichen Teil des Kreisumfangs zweckmäßigerweise einen festen Krümmungsradius auf, wobei die genannten ersten und zweiten Dreheinrichtungen jeweils einen Elektromotor und eine zugehörige Welle aufweisen und die genannte Welle geeignet ist, mit wenigstens einem wesentlichen Teil des genannten Kreisumfangs drehbeweglich und reibschlüssig verbunden zu werden. Um eine solche Ausführungsform zu erreichen, kann die genannte Welle mit einem Reibmaterial versehen werden. Als alternatives oder zusätzliches Merkmal kann der genannte wesentliche Teil des genannten Kreisumfangs mit einem Reibmaterial versehen werden.
Zweckmäßigerweise ist die genannte reibschlüssige Verbindung verstellbar oder wird durch die genannte Schrittmotorwelle aufrechterhalten, welche elastisch an einem wesentlichen Teil des Kreisumfangs anliegt.
Bei einer alternativen Ausführungsform weisen das genannte erste und das genannte zweite Drehelement jeweils über den gesamten Kreisumfang einen festen Krümmungsradius auf, wobei die genannte erste und die genannte zweite Dreheinrichtung jeweils einen Elektromotor und eine zugehörige Welle aufweisen und die genannte Welle in der Lage ist, mit einem Gurt, welcher einen wesentlichen Teil des genannten Kreisumfangs berührt, in eine drehbewegliche und reibschlüssige Verbindung zu treten.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform weisen das genannte erste und das genannte zweite Drehelement jeweils über wenigstens einen wesentlichen Teil des Kreisumfangs einen festen Krümmungsradius auf, längs dessen Zahnradzähne vorgesehen sind, wobei die genannte erste und die genannte zweite Dreheinrichtung jeweils einen Elektromotor und eine zugehörige Welle aufweisen und wobei die genannte Welle ein Zahnrad aufweist, welches in der Lage ist, mit den genannten Zahnradzähnen in eine drehbewegliche und reibschlüssige Verbindung zu treten. Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform werden das genannte erste und das genannte zweite Drehelement jeweils direkt mit einer Schrittmotorwelle verbunden.
Die genannte erste und die genannte zweite Inklinometerhalterung sind zweckmäßigerweise Leiterplattenelemente, welche im rechten Winkel zueinander montiert und an einer Fläche des genannten zweiten Drehelements im rechten Winkel dazu angebracht sind, wobei eines der genannten Leiterplattenelemente eine Öffnung für den Austritt des Laserstrahls aus der genannten Laservorrichtung aufweist.
Die genannte Linienlaservorrichtung wird auf geeignete Weise an dem genannten zweiten Drehelement oder an einer der genannten Inklinometerhalterungen befestigt.
Der genannte Elektromotor ist zweckmäßigerweise ein Schrittmotor.
Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal weist das Gerät ferner eine auslösbare Bremseinrichtung im Innern des genannten Lasereinheitgehäuses auf, wobei die genannte Bremseinrichtung die Form von Rollen hat, welche drehbar an einer Profilfläche der genannten Lasereinheitgehäusehalterung anliegen und im Verhältnis dazu in der Position festgestellt werden können, sowie eine Positionsjustiereinrichtung für die Feineinstellung einer Position des genannten Lasereinheitgehäuses an der genannten Halterung.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die genannte Lasereinheitgehäusehalterung ein bewegliches, in seiner relativen Position zum Boden arretierbares Basiselement, ein aufrechtstehendes, sich von dem genannten Basiselement nach oben erstreckendes erstes Gehäusehalterungselement und ein sich von einer Oberseite des genannten ersten Gehäusehalterungselements im rechten Winkel dazu erstreckendes zweites Gehäusehalterungselement und ein gekrümmtes Übergangselement, welches sich zwischen dem genannten ersten und dem genannten zweiten Lasereinheitgehäusehalterungselement erstreckt, auf, um die Lasereinheit und ihr Gehäuse bei der Bewegung zwischen der genannten ersten und der genannten zweiten Kopfhalterung zu stützen, wobei das genannte Lasereinheitgehäuse längs des genannten ersten und des genannten zweiten Kopfhalterungselements beweglich und wahlweise damit arretierbar ist.
Das genannte erste Lasereinheitgehäusehalterungselement ist im Verhältnis zu dem genannten Basiselement zweckmäßigerweise um seine vertikale Achse drehbar und damit arretierbar.
Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben, welche nicht als einschränkend zu verstehende, bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen. In den Zeichnungen zeigen:
1 das gesamte erfindungsgemäße Gerät in einer bevorzugten Ausführungsform;
2 eine Lasereinheit mit einem erfindungsgemäßen Lasereinheitgehäuse;
die 3, 4 und 5 Anwendungen der Erfindung;
6 als Teilschnittansicht einen Teil des Lasereinheitgehäuses und eine Lasereinheithalterung;
7 ein Blockdiagramm mit Darstellung der bei der Anwendung der Erfindung eingesetzten Funktionskomponenten;
8 ein schematisches Blockdiagramm mit Darstellung von Rückführschleifen für die Verwendung mit dem Gerät gemäß der Erfindung;
9 eine Explosionszeichnung der Lasereinheit und ihres Gehäuses gemäß der Erfindung;
10 im einzelnen einen. Rahmenteil der Lasereinheit gemäß der Erfindung;
die 11, 12, 13, 14, 15 und 16 eine perspektivische Ansicht von oben, einen unteren Grundriß, einen oberen Grundriß, eine Vorderansicht, eine Ansicht von einer Seite und eine Ansicht von der anderen Seite der die Laservorrichtung enthaltenden Lasereinheit;
die 17, 18 und 19 Varianten der in den 11-16 dargestellten Ausführungsform.
1 zeigt ein typisches Gerät zur Unterstützung von perkutanen lichtstrahlgeführten chirurgischen Eingriffen in einen menschlichen oder tierischen Körper aufgrund von kraniokaudalen und transversalen Einführwinkeln für ein Injektionsinstrument, welche mittels computertomographischen oder magnetresonanztomographischen Tests mit Hilfe von CT- oder MR-Geräten oder ähnlichen Gerätetypen berechnet wurden. Wie in 1 dargestellt, weist das mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Gerät ein auf Schwenkrollen 3 verfahrbares Basis element 2 auf, wobei die genannten Schwenkrollen eine Arretiervorrichtung 4 zur Blockierung relativ zum Boden 5 besitzen. Das Gerät weist eine sich von dem Basiselement 2 nach oben erstreckende, aufrechtstehende erste Gehäusehalterung 6 und eine sich von einem oberen Bereich 6' der ersten Gehäusehalterung im rechten Winkel erstreckende zweite Gehäusehalterung 7 und ein sich zwischen dem ersten und dem zweiten Lasereinheitgehäusehalterungselement 6, 7 erstreckendes gekrümmtes Übergangselement 8 zur Abstützung einer mit dem Bezugszeichen 9 bezeichneten Lasereinheit und ihres Gehäuses in der Bewegung zwischen der ersten und der zweiten Kopfhalterung 6, 7, auf. Dadurch ist das Lasereinheitgehäuse 9, wie zum Beispiel in den 3 und 4 dargestellt, längs des genannten ersten und des genannten zweiten Kopfhalterungselements, zweckmäßigerweise mit Hilfe des genannten Übergangselements, beweglich und wahlweise damit arretierbar. Wie in 5 dargestellt, ist das erste Lasereinheitgehäusehalterungselement 6 im Verhältnis zum Basiselement 2 auf geeignete Weise um seine Achse drehbar und damit arretierbar. Wie dargestellt, bedeutet dies, daß das Gerät mit minimalem Platzbedarf aufbewahrt werden kann.
Ferner sollte, wie in 4 dargestellt, beachtet werden, daß durch Herunterfahren des Lasereinheitgehäuses 9 von dem Halterungselement 7 zu dem Halterungselement 6 ein führender Laserstrahl 10 auf eine Seite des Patienten 11 gerichtet werden kann, anstatt immer eine Einführung von oben, wie mit der Laserlinie 10' bezeichnet, ausführen zu müssen.
6 zeigt einen Rahmen des Lasereinheitgehäuses 9, welcher mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet wird. Sowohl aus 2 als auch aus 6 und aus den 9 und 10 ist zu ersehen, daß der genannte Rahmen zweckmäßigerweise mit zwei Rollensätzen 13, 14 versehen ist, mit deren Hilfe das Gehäuse 9 reibungslos zum Beispiel längs des Halterungselements 7 bewegt werden kann, wie dies aus einer Betrachtung der 6 deutlich wird. Im Innern des genannten Lasereinheitgehäuses ist, wie in 6 dargestellt, eine auslösbare Bremseinrichtung vorgesehen, welche eine Auslösevorrichtung 15' aufweist. Die Bremseinrichtung hat die Form von Rollen 15, welche drehbeweglich an einer Profilfläche 7' zum Beispiel der genannten Halterung 7 anliegen und somit in der relativen Position zu dieser festgestellt werden können. Ferner ist eine Justiereinrichtung 16 für die Feineinstellung der Position des Lasereinheitgehäuses zum Beispiel längs der Halterung 7 durch Drehen der Rolle 15 vorgesehen. Das Gehäuse 9 kann mit einem Touchpad 17 für die Auswahl der Arten von Einführwinkelwerten versehen werden, welche nacheinander eingegeben und auf einem Display 18 angezeigt werden. Ein derartiges Touchpad könnte eine beliebige geeignete Ausführung sein. Beispielsweise wird ein Abwinkelungseinstellknopf 20, zum Beispiel in Impulszählerausführung, vorgesehen, um die jeweiligen Einführwinkelwerte zu justieren und diese Werte auf dem Display 18 anzuzeigen. Das Gehäuse 9 weist eine durchlässige Laserstrahlwölbung 21 auf, durch welche ein von einer Laservorrichtung 22 in der Lasereinheit 23 ausgehender Laserstrahl hindurchtreten kann. In 9 bezeichnet das Bezugszeichen 24 eine Batterie in aufladbarer oder nicht aufladbarer Ausführung.
Wenigstens einige der Rollen 13 und 14 sind zweckmäßigerweise federbelastet, beispielsweise mit Hilfe der in 10 dargestellten Federn 13', 14'. Federeinrichtungen 25 können auch für die auslösbare Bremseinrichtung 15 verwendet werden.
7 zeigt die verschiedenen Funktionselemente, welche das erfindungsgemäße Gerät aufweist. Hauptsächlich vorhanden sind Sensoren und Bedienelemente 26, eine Trägerplatte Hauptplati ne 27, ein Steuerungs- und Lasersystem 28, ein Antriebssystem 29 zusätzlich zu der Batterie 30 mit der Möglichkeit eines Batterieladegeräts 31. Wie oben erwähnt, verlaufen die Einführwinkelwerte bei Verwendung eines CT- oder MR-Tomographiegeräts in kraniokaudaler und transversaler Richtung. Werden zum Beispiel das Touchpad 17 und der Wertjustierer 20 verwendet, ist es möglich, die verschiedenen Wahltasteneinstellungen für unterschiedliche Ebenen und Richtungen, d.h. X/Y-Koordinaten, Z-Koordinaten und möglicherweise die Gravitationskoordinate, anzuzeigen. Die Signale vom Winkelwähler und von den Wahltasten 17 werden über die Leitungen 20', 17' einem Prozessor 32 (CPU) zugeführt.
Wie in den 15 und 16 dargestellt, sind in Verbindung mit Motoreinrichtungen 19, 33 Winkelmeßeinrichtungen, zweckmäßigerweise in Form eines ersten und eines zweiten Potentiometers 19', 33', vorgesehen. Ist der Motor 19, 33 zum Beispiel ein Schrittmotor, kann ein solcher doppelter Satz Potentiometer-Winkelmeßeinrichtungen 19', 33' als redundant angesehen werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch ein solcher Potentiometersatz vorgesehen, um Koordinatenwerte über die Signalleitungen 34, 35, 36, 37 dem Prozessor 32 zuzuführen und genaue Rückführsignale zu liefern. Um zu erkennen, an welcher Gehäusehalterung das Lasereinheitgehäuse 9 vorgesehen ist, gibt es einen Positionssensorchip 38, welcher dem Prozessor 32 über die Leitung 39 Signale zuführt. Für die Rücksetzung vorher eingestellter Werte ist eine Rücksetztaste 40 vorgesehen, damit mit Hilfe des Winkelwählers 20 und der Wahltasten 17 neue Werte eingesetzt werden können. Um das Gerät im Standby-Zustand zu halten, ist ferner eine Standby-Taste 41 auf zweckmäßige Weise vorgesehen.
In 7 ist eine Ausrichttaste 72 zu erkennen. Bei Betätigung der genannten Taste 72 wird der Linienlaser 49 veranlaßt, eine Laserlichtebene auszusenden und somit eine Laserlinie längs des genannten Betts 54 zu erzeugen. Sowohl die Rücksetztaste 40, die Standby-Taste 41 als auch die Linienlasertaste 72 stehen mit dem Prozessor 32 über die Leitungen 40', 41' bzw. 72' in Verbindung. In der Hauptplatine 27 ist außerdem ein Netzteil 73 vorgesehen, welches von der Batteriezelle 30 aus mit Strom versorgt wird und mit Hilfe einer Taste 64, die mit dem Netzteil 73 über die Leitung 74' verbunden ist, ein- und ausgeschaltet werden kann. Die Batteriezelle 30 steht über die Leitungen 30' mit dem Netzteil 73 in Verbindung. Ferner wird die Hauptplatine von der Batteriezelle 30 aus über die Leitung 30'' direkt mit Strom versorgt.
8 zeigt schematisch eine Rückführschleife für die drehbewegliche mechanische Verbindung und die mechanische Verbindung zur Gravitation. Es ist zu sehen, daß von den vorstehend beschriebenen Einrichtungen 17, 20 aus eine Ebenenwähler- und Winkelwähler-Eingabe und eine Eingabe zu einem zum Prozessor 32 gehörenden Komparatorverstärker 32' erfolgen. In dem genannten Prozessor 32 ist auch eine Potentiometerdatenspeichertabelle 32'' vorgesehen, und wenn das Motorantriebssystem 29 läuft, erzeugen die Potentiometer 19' und 33' eine Rückführinformation betreffend die Drehung der Motoren 19, 33. Ferner führen die Inklinometer 50, 51 eine Winkelmessung im Verhältnis zur Gravitation aus und die Signalausgaben von den Vorrichtungen 19', 33', 50 und 51 werden in den Komparatorverstärker 32' eingegeben und mit den Eingaben von den Wählern 17, 20 verglichen. Ferner könnte die Potentiometerdatenspeichertabelle alle erforderlichen Voreinstellungen und Justierwerte enthalten. Sobald der Prozessor 32 das Erreichen bestimmter Schwellenwerte erkennt, wird das Motorantriebssystem zweckmäßigerweise angehalten.
Es wird auf die 11 bis 16 Bezug genommen. An dem Lasereinheitgehäuse 9 ist ein erstes Befestigungsmittel 42 vorgesehen, wobei die in 11 dargestellte Baugruppe die Lasereinheit 23 bildet. Das Befestigungsmittel 42 stützt ein erstes Drehelement 43 in Form eines Motors 19. Ferner stützt das erste Drehelement 43 eine zweite Dreheinrichtung 33, um die Rotation eines zweiten Drehelements 44 im Verhältnis zu einem an dem ersten Drehelement 43 angebrachten zweiten Befestigungsmittel 45 zu ermöglichen. Das zweite Drehelement 45 steht mit der zweiten Drehachse 45' im rechten Winkel zur ersten Drehachse 43'. Die erste und die zweite Inklinometerhalterung 46, 47 sind im rechten Winkel zueinander angeordnet und an einer Fläche des zweiten Drehelements 44 im rechten Winkel dazu befestigt. Die Lasereinheit 23 weist einen Einführpunktlaser 48 sowie zweckmäßigerweise eine Linienlaservorrichtung 49 auf, welche eine Linienlasereinheit bilden. Die Laservorrichtung wird zweckmäßigerweise an dem zweiten Drehelement 44 so befestigt, daß der Laserstrahl 48' längs einer Achse verläuft, welche sich an einem Schnittpunkt der genannten ersten und der genannten zweiten Drehachse 43, 45' im rechten Winkel dazu schneidet. An der ersten Inklinometerhalterung 46 ist eine erste Inklinometereinrichtung 50 und an der zweiten Inklinometerhalterung 47 ist eine zweite Inklinometereinrichtung 51 angebracht. Die Inklinometer 50, 51 senden über die Leitungen 52, 53 Signalwerte an den Prozessor 32 als Funktion der zwei- oder dreidimensionalen Orientierungsrichtung des Lasereinheitgehäuses im Verhältnis zur Gravitationsrichtung. Die beiden Potentiometer bilden eine erste und eine zweite Codiereinrichtung, welche mit den Motoren 19 bzw. 33 zur Rückführung von Drehweginformationen an den Prozessor 32 zusammenwirken. Der Prozessor 32 beherbergt eine Komparatoreinrichtung zum Vergleichen der eingestellten Instrumenteneinführwinkelsollwerte aus der Eingabevorrichtung 17, 20 und 18, wobei die Codiersignalwerte als Rückführinformationen von den Vorrichtungen 19', 33' und die Inklinometersignalwerte von den Leitungen 52 und 53 abgeleitet werden. Die Komparatoreinrichtung innerhalb des Prozessors 32 ist zweckmäßigerweise in der Lage, einen Betrieb der Motoren 19 und 33 zu unterbinden, wenn die Codiersignale bzw. die Inklinometersignale Schwellenwerte im Verhältnis zu den genannten Einführwinkelwerten und eventuellen Abweichungen von der Gravitationsrichtung erreichen. Bei der zum Beispiel in 1 dargestellten Ausführungsform ist es wichtig, daß insbesondere die Halterungen 7 im rechten Winkel zur kraniokaudalen Richtung liegen. Zu diesem Zweck bewirkt die Linienlaservorrichtung 49 eine durch Laserstrahl erzeugte Linie zur Ausrichtung des Lasereinheitgehäuses im Verhältnis zu einer kraniokaudalen Richtung eines beweglichen Betts 54, worauf der Körper 11 beispielsweise eines Menschen liegt, wobei die lasererzeugte Linie in 3 mit dem Bezugszeichen 55 und in 4 mit dem Bezugszeichen 56 bezeichnet ist. Es versteht sich, daß die Linienlaservorrichtung tatsächlich eine durch die Laservorrichtung erzeugte Lichtebene bewirkt, wie sie durch die Bezugszeichen 55' bzw. 56' bezeichnet wird. Eine solche Lichtebene 55' ist in 1 ebenfalls schematisch dargestellt.
In einer bevorzugten, jedoch nicht als einschränkend zu verstehenden Ausführungsform der Erfindung wird die Laservorrichtung 48 zweckmäßigerweise an der ersten Inklinometerhalterung 46 montiert, jedoch könnte sie ebensogut an der zweiten Inklinometerhalterung 47 angebracht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Laservorrichtung 48 und die Linienlaservorrichtung 49 miteinander zu einer starren Einheit verbunden, zweckmäßigerweise in einem gemeinsamen Einbaublock 57. Wie 7 zeigt, weisen sowohl der Punktlaser 48 als auch der Linienlaser 49 zwischen dem genannten Prozessor 52 und den Laservorrichtungen 48, 49 einen Lasertreiber 58 auf.
7 zeigt, daß die Motoren 19, 33 auf das erste bzw. das zweite Drehelement 43, 44 einwirken. Wie in den 11, 14, 15 und insbesondere 16 dargestellt, weisen die genannten Drehelemente über wenigstens einen wesentlichen Teil des Kreisumfangs einen im wesentlichen festen Krümmungsradius auf. Die Motoren 19, 33 weisen in einer ersten Ausführungsform eine Welle 19'' bzw. 33'' auf, welche drehbeweglich und reibschlüssig mit dem genannten wenigstens wesentlichen Teil des Kreisumfangs des jeweiligen Drehelements 43, 44 verbunden werden kann. Zweckmäßigerweise ist die Welle 19'', 33'' mit einem Reibmaterial versehen. Alternativ oder zusätzlich ist der genannte wenigstens wesentliche Teil des genannten Kreisumfangs mit einem Reibmaterial versehen. Die reibschlüssige Verbindung ist auf geeignete Weise verstellbar oder wird durch die genannte Welle aufrechterhalten, welche elastisch an dem genannten wenigstens wesentlichen Teil des Kreisumfangs anliegt. Das Verfahren zur Herbeiführung einer solchen Elastizität würde darin bestehen, die Motoren 19, 33 in einem entsprechenden Motorgehäuse 19''', 33''' elastisch einzubauen.
In einer in 17 dargestellten Alternative weisen das erste und zweite Drehelement 58, 59 jeweils über den gesamten Kreisumfang einen festen Krümmungsradius auf. Wie in Verbindung mit 11 dargestellt und beschrieben, sind Motoreinrichtungen 19, 33 vorgesehen, und die Wellen der Motoren 19 bzw. 33 können mit einem Gurt 60 bzw. 61 in drehbewegliche, reibschlüssige Verbindung gebracht werden, wobei der genannte Gurt 60 und 61 mit einem wesentlichen Teil des genannten Kreisumfangs der genannten ersten und zweiten Drehelemente 58, 59 in Berührung steht.
Aus der weiteren in 18 dargestellten Ausführungsform ist auch zu erkennen, daß die hier mit den Bezugszeichen 62 und 63 bezeichneten ersten und zweiten Drehelemente über wenigstens einen wesentlichen Teil des Kreisumfangs einen festen Krümmungsradius aufweisen bzw. daß sich Zahnradzähne 64 längs desselben erstrecken. Der Motor 19 besitzt gemäß der Darstellung eine Welle 66 mit einem Zahnrad am Ende, welches in der Lage ist, mit den genannten Zahnradzähnen 64 in drehbewegliche, reibschlüssige Verbindung zu treten. Auf ähnliche Weise wird eine Welle am zweiten Motor 33 ein (nicht abgebildetes) Zahnrad aufweisen, welches in der Lage ist, mit den Zahnradzähnen 65 am zweiten Drehelement 63 in drehbewegliche, reibschlüssige Verbindung zu treten.
In der in 19 dargestellten Ausführungsform ist der erste Motor 19 über seine Welle 67 direkt mit der zentralen Drehachse des ersten Drehelements 68 verbunden. Auf ähnliche Weise ist das zweite Drehelement, hier mit dem Bezugszeichen 69 bezeichnet, direkt mit einer (nicht abgebildeten) Welle eines Elektromotors 70 verbunden.
Wenngleich jeder geeignete Elektromotortyp verwendet werden könnte, wird der Verwendung eines Schrittmotors der Vorzug gegeben.
Die genannten ersten und zweiten Inklinometerhalterungen 46, 47 sind zweckmäßigerweise Leiterplattenelemente, welche im rechten Winkel zueinander montiert und an einer Fläche des zweiten Drehelements im rechten Winkel befestigt sind. Wie in 12 dargestellt, ist für den Austritt des Laserstrahls aus der Laservorrichtung 48 sowie aus der Linienlaservorrichtung 49 eine Öffnung vorgesehen. Wenngleich die Linienlaservorrichtung 49 vorzugsweise an einer der Inklinometerhalterungen 46, 47, in der bevorzugten Ausführungsform an der Halterung 46, befestigt ist, könnte die genannte Linienlaservorrichtung ebensogut direkt an dem zweiten Drehelement, zum Beispiel den Elementen 44, 59, 63 oder 69, befestigt sein.

Claims

Gerät (1) zur Unterstützung perkutaner lichtstrahlgeführter chirurgischer Eingriffe in einen menschlichen oder tierischen Körper aufgrund von berechneten kraniokaudalen und transversalen Einführwinkeln für ein Injektionsinstrument, wie eine Spritzenkanüle oder eine Biopsieeinrichtung, im Verhältnis zu einem Zielbereich im Innern des Körpers, wobei das Gerät (1) über Einrichtungen zum Aussenden von wenigstens einem Laserstrahl aus einer Laservorrichtung (22) in einer Lasereinheit (23) zur Unterstützung der geführten Instrumenteninjektion in den Körper verfügt und die Lasereinheit (23) ein Lasereinheitgehäuse (9) aufweist, welches längs einer Lasereinheitgehäusehalterung (6, 7, 8) positioniert und daran arretiert werden kann, und die Lasereinheit (23) über Einrichtungen zum Justieren der Richtung des Laserstrahls im Verhältnis zu dem Körper aufgrund der berechneten Einführwinkel verfügt, wobei das Gerät (1) im Innern des Lasereinheitgehäuses (9) ferner folgendes aufweist: ein erstes Befestigungsmittel (42) an dem Lasereinheitgehäuse (9) für die drehbewegliche Halterung eines ersten Drehelements (43) der Lasereinheit (23), eine an dem ersten Befestigungsmittel (42) angebrachte erste Dreheinrichtung (19) zum Drehen des ersten Drehelements (43) im Verhältnis zu dem ersten Befestigungsmittel (42) um eine erste Drehachse (43'), ein an dem ersten Drehelement (43) angebrachtes zweites Befestigungsmittel (45) zur drehbeweglichen Halterung eines zweiten Drehelements (44), wobei das zweite Drehelement (44) im rechten Winkel zur ersten Drehachse (43') eine zweite Drehachse (45') aufweist, eine an dem ersten Drehelement (43) befestigte zweite Dreheinrichtung (33) zum Drehen des zweiten Drehelements (44) im Verhältnis zu dem zweiten Befestigungsmittel (45), wobei Laservorrichtung (22) an dem zweiten Drehelement (44) in der Weise angebracht ist, daß der Laserstrahl (48') längs einer Achse ausgesandt wird, welche sich mit einem Schnittpunkt zwischen der ersten und der zweiten Drehachse (43', 45') im rechten Winkel schneidet, gekennzeichnet durch im rechten Winkel zueinander montierte erste und zweite Inklinometerhalterungen (46, 47), welche im rechten Winkel an einer Fläche des zweiten Drehelements (44) befestigt sind, eine an der ersten Inklinometerhalterung (46) angebrachte erste Inklinometereinrichtung (50) und eine an der zweiten Inklinometerhalterung (47) angebrachte zweite Inklinometereinrichtung (51), wobei die Inklinometereinrichtungen (50, 51) Signalwerte als Funktion von zwei- oder dreidimensionalen Orientierungsrichtungen des Lasereinheitgehäuses (9) im Verhältnis zur Gravitationsrichtung erzeugen, mit der ersten bzw. zweiten Dreheinrichtung zusammenwirkende erste und zweite Codiereinrichtungen (19', 33') für die Rückführung der entsprechenden Drehweginformationen und eine Komparatoreinrichtung (32') zum Vergleichen der eingestellten, von einer Eingabevorrichtung erzeugten Instrumenteneinführwinkelsollwerte mit von den Rückführungsinformationen und den Inklinometersignalwerten abgeleiteten Codiersignalwerten, wobei die Komparatoreinrichtung (32') den Betrieb der ersten und zweiten Dreheinrichtung (19, 33) unterbindet, wenn die Codiersignalwerte und die Inklinometersignalwerte Schwellenwerte im Verhältnis zu den eingestellten Einführwinkelwerten bzw. der Gravitationsrichtung erreichen.
Gerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Linienlasereinheit mit Linienlaservorrichtung (49) aufweist, welche eine durch Laserstrahl erzeugte Linie (55) zum Ausrichten des Lasereinheitgehäuses (9) im Verhältnis zur kraniokaudalen Richtung eines beweglichen Betts (54), auf welchem der Körper (11) liegt, erzeugt.
Gerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laservorrichtung (22) an der ersten oder zweiten Inklinometerhalterung (46, 47) montiert wird.
Gerät (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Linienlaservorrichtung (49) an der ersten oder zweiten Inklinometerhalterung (46, 47) montiert wird.
Gerät (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Laservorrichtung (22) und die Linienlaservorrichtung (49) mechanisch zu einer starren Einheit verbunden werden.
Gerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten bzw. zweiten Drehelemente (43, 44) über wenigstens einen wesentlichen Teil des Kreisumfangs einen festen Krümmungsradius aufweisen, wobei die ersten und zweiten Dreheinrichtungen (19, 33) jeweils eine Elektromotoreinrichtung und eine zugehörige Welle (19'', 33'') aufweisen und die Welle (19'', 33'') geeignet ist, mit wenigstens einem wesentlichen Teil des Kreisumfangs drehbeweglich und reibschlüssig verbunden zu werden.
Gerät (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (19'', 33'') mit einem Reibmaterial versehen wird.
Gerät (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein wesentlicher Teil des Kreisumfangs mit einem Reibmaterial versehen wird.
Gerät (1) nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die reibschlüssige Verbindung verstellbar ist oder durch die Welle (19'', 33'') aufrechterhalten wird, welche elastisch an wenigstens einem wesentlichen Teil des Kreisumfangs anliegt.
Gerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Drehelement (58, 59) jeweils über den gesamten Kreisumfang einen festen Krümmungsradius aufweisen, wobei die erste und die zweite Dreheinrichtung (19, 33) jeweils eine Elektromotoreinrichtung und eine zugehörige Welle aufweisen und die Welle in der Lage ist, mit einem Gurt (60, 61), welcher einen wesentlichen Teil des Kreisumfangs berührt, in eine drehbewegliche und reibschlüssige Verbindung zu treten.
Gerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Drehelement (62, 63) jeweils über wenigstens einen wesentlichen Teil des Kreisumfangs einen festen Krümmungsradius aufweisen, längs dessen Zahnradzähne (64, 65) vorgesehen sind, wobei die erste und die zweite Dreheinrichtung (19, 33) jeweils eine Elektromotoreinrichtung und eine zugehörige Welle aufweisen und wobei die Welle ein Zahnrad aufweist, welches in der Lage ist, mit den Zahnradzähnen (64, 65) in eine drehbewegliche und reibschlüssige Verbindung zu treten.
Gerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Drehelement (62, 63) jeweils direkt mit einer Welle eines Elektromotors verbunden sind.
Gerät (1) nach Anspruch 6, 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromotoreinrichtung ein Schrittmotor ist.
Gerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Inklinometerhalterung (46, 47) Leiterplattenelemente sind, welche im rechten Winkel zueinander angeordnet und an einer Fläche des zweiten Drehelements im rechten Winkel angebracht sind, wobei eines der Leiterplattenelemente eine Öffnung für den Austritt des Laserstrahls aus der Laservorrichtung (22) aufweist.
Gerät (1) nach Anspruch 2 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Inklinometerhalterung (46, 47) Leiterplattenelemente sind, welche im rechten Winkel zueinander angeordnet und an einer Fläche des zweiten Drehelements (44) im rechten Winkel angebracht sind, wobei eines der Leiterplattenelemente eine Öffnung für den Austritt des Laserstrahls aus der Linienlaservorrichtung (49) aufweist.
Gerät (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Linienlaservorrichtung (49) an dem zweiten Drehelement (44) oder an einer der Inklinometerhalterungen (46, 47) befestigt wird.
Gerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine auslösbare Bremseinrichtung im Innern des Lasereinheitgehäuses (9) zwischen der Lasereinheitgehäusehalterung (6, 7, 8) und dem ersten Befestigungsmittel aufweist, wobei die Bremseinrichtung die Form von Rollen (15) hat, welche drehbar an einer Profilfläche der Lasereinheitgehäusehalterung (6, 7, 8) anliegen und im Verhältnis dazu in der Position festgestellt werden können.
Gerät (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (15) verbunden sind mit einer Positionsjustiereinrichtung (16) für die Feineinstellung einer Position des Lasereinheitgehäuses (9) entlang der Lasereinheitgehäusehalterung (6, 7, 8).
Gerät (1) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasereinheitgehäusehalterung (6, 7, 8) folgendes aufweist: ein bewegliches, in seiner relativen Position zum Boden arretierbares Basiselement (2), ein aufrechtstehendes, sich von dem Basiselement (2) nach oben erstreckendes erstes Gehäusehalterungselement (6), ein sich von der Oberseite des ersten Gehäusehalterungselements (6) im rechten Winkel erstreckendes zweites Gehäusehalterungselement (7) und ein gekrümmtes Übergangselement (8), welches sich zwischen dem ersten und dem zweiten Lasereinheitgehäusehalterungselement (6, 7) erstreckt, um die Lasereinheit (23) und ihr Lasereinheitgehäuse (9) bei der Bewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäusehalterungselement (6, 7) zu stützen, wobei das Lasereinheitgehäuse (9) längs des ersten und des zweiten Gehäusehalterungselements (6, 7) beweglich und wahlweise damit arretierbar ist.