DE102005009906A1

DE102005009906A1 - Medizinisches Gerät

Info

Publication number: DE102005009906A1
Application number: DE102005009906A
Authority: DE
Inventors: Christian Meinert; Hans-Jürgen Schweiger; Ulrich Will
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-03-01
Filing date: 2005-03-01
Publication date: 2006-09-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein medizinisches Gerät mit einer Stoßwellenquelle (1) zum Erzeugen einer in einem Fokus (F) fokussierten Stoßwelle und mit einer Ortungseinrichtung (2) zum Orten einer zu behandelnden Region, die nach ihrer Ortung durch einen Target-Marker gekennzeichnet ist, wobei der Fokus (F) der Stoßwelle auf die Position des Target-Markers ausrichtbar ist. Dadurch, dass die Position des Target-Markers durch wenigstens einen Korrekturwert korrigierbar ist, der wenigstens eine dauerelastische mechanische Verformung wenigstens einer Komponente (1, 2) des medizinischen Gerätes berücksichtigt, ist auf einfache Weise eine exakte Positionierung des Fokus (F) der Stoßwelle in der zu behandelnden Region möglich.

Description

Die Erfindung betrifft ein medizinisches Gerät mit einer Stoßwellenquelle zum Erzeugen einer in einem Fokus fokussierten Stoßwelle und mit einer Ortungseinrichtung zum Orten einer zu behandelnden Region, die nach ihrer Ortung durch einen Target-Marker gekennzeichnet ist, wobei der Fokus der Stoßwelle auf die Position des Target-Markers ausrichtbar ist.

Ein derartiges medizinisches Gerät dient zur Behandlung mit extrakorporalen Stoßwellen, meistens in der Lithotripsie, jedoch auch in der Schmerztherapie, insbesondere in der extrakorporalen Stoßwellentherapie (ESWT).

Bei der Lithotripsie handelt es sich um eine therapeutische Methode, ein im Körper eines Lebewesens befindliches Konkrement (z.B. Gallenstein, Nierenstein) ohne operativen Eingriff mit Hilfe von fokussierten Stoßwellen zu zerstören. Um Schäden in dem das Konkrement umgebenden Gewebe weitgehend zu vermeiden, ist es einerseits erforderlich, den Fokus exakt im Konkrement zu positionieren. Andererseits ist es auch notwendig, den Fortschritt bei der Zerstörung des Konkrements zu visualisieren, um die Anzahl der erforderlichen Stoßwellen-Impulse auf das therapeutisch notwendige Minimum zu begrenzen.

Zur Ortung und zur Visualisierung des Konkrements ist es beispielsweise aus der DE 197 46 956 A1 bekannt, ein Lithotripsie-Gerät mit einer Röntgen-Ortungseinrichtung zu koppeln. Bei dieser Röntgen-Ortungseinrichtung handelt es sich um einen so genannten C-Bogen, der an seinem einen Ende eine Röntgenquelle und an seinem anderen Ende einen Röntgenempfänger aufweist.

Nach einer Grundausrichtung der Röntgen-Ortungseinrichtung, durch die auch die Lage des Target-Markers festgelegt wurde, wird die Stoßwellenquelle mit ihrem Stoßwellenkopf mittels eines Fokus-Phantoms in eine definierte Relativposition zur Röntgen-Ortungseinrichtung und damit zum Target-Marker einjustiert.

Das Fokus-Phantom weist üblicherweise eine Stahlkugel auf, die sich im Fokus der Stoßwellenquelle (Fokuslage) befindet. Bei gleichzeitiger Verwendung für die Ultraschalljustierung ist diese Stahlkugel üblicherweise in einem ultraschalltransparenten Material eingebettet. Das Fokus-Phantom wird so an oder in der Nähe des Stoßwellenkopfes befestigt, dass sich die Stahlkugel als Fokus-Marker genau in der Fokuslage befindet.

Da zur räumlichen Lokalisierung des Zielbereichs mindestens zwei Schnittebenen nötig sind, muss diese Justage für sämtliche Ortungspositionen hinreichend genau sein.

Die Röntgen-Ortungseinrichtung und die Stoßwellenquelle bzw. deren Halterungen sind aber nicht beliebig verwindungssteif bzw. starr, so dass es zu elastischen Verformungen kommt, die im Rahmen der akzeptierten Genauigkeit durch die vorgenannte Justage ausgemittelt werden müssen.

Beim Einsatz von medizinischen Geräten, die als multifunktionale Stoßwellensysteme mit unterschiedlichen Applikationspositionen und den entsprechenden Ortungspositionen ausgebildet sind, verschärft sich diese Problematik noch deutlich. Zu den unterschiedlichen Applikationspositionen der Stoßwellenquelle bzw. des Stoßwellenkopfes zählen die Positionen "Obertisch", "Untertisch links" sowie "Untertisch rechts". Die entsprechenden Ortungspositionen der Röntgen-Ortungseinrichtung sind "orbital", "antero-posterior" (ap) sowie "caudo-cranial" (cc). Durch die cc-Ortungsposition ist die vertikale Lage und durch die ap-Ortungsposition die horizontale Lage des Konkrements feststellbar.

Beim Einsatz einer Ultraschall-Ortungseinrichtung spielt die elastische Verformung der Röntgenkette keine Rolle mehr. Die Stoßkopfaufnahme und die Halterung des Ultraschall-Scanners können jedoch immer noch einen großen Einfluss haben, da auch hier elastische Verformungen auftreten.

Um Schäden in dem zum Konkrement benachbarten Gewebe weitgehend zu vermeiden, muss für die verschiedenen Applikationspositionen und den entsprechenden Ortungspositionen die Justage mittels eines Fokus-Phantoms häufig kontrolliert werden. Diese Maßnahmen sind zeitaufwändig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein medizinisches Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das auf einfache Weise eine exakte Positionierung des Fokus der Stoßwelle in der zu behandelnden Region ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein medizinisches Gerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.

Das medizinische Gerät nach Anspruch 1 umfasst eine Stoßwellenquelle zum Erzeugen einer in einem Fokus fokussierten Stoßwelle und eine Ortungseinrichtung zum Orten einer zu behandelnden Region, die nach ihrer Ortung durch einen Target-Marker gekennzeichnet ist, wobei der Fokus der Stoßwelle auf die Position des Target-Markers ausrichtbar ist. Erfindungsgemäß ist die Position des Target-Markers durch wenigstens einen Korrekturwert korrigierbar, der wenigstens eine dauerelastische mechanische Verformung wenigstens einer Komponente des medizinischen Gerätes berücksichtigt.

Zu den Komponenten des medizinischen Gerätes, die einer derartigen dauerelastischen mechanischen Verformung unterliegen, gehören der Tragarm des Stoßkopfes und die Ortungseinrichtung (C-Bogen mit Röntgenquelle und Röntgendetektor).

Abhängig von der auftretenden dauerelastischen mechanischen Verformung der betreffenden Komponente des medizinischen Gerätes kann der damit korrelierende Korrekturwert auch den Wert Null annehmen.

Das medizinische Gerät gemäß der Erfindung erlaubt damit auf einfache Weise eine exakte Positionierung des Fokus der Stoßwelle im Zentrum der zu behandelnden Region. Bei einem Lithotripsie-Gerät ist dies die Region, in der sich das Konkrement (Gallen-, Nierenstein) befindet. Durch die exakte Positionierung des Fokus der Stoßwelle im Zentrum des Konkrements werden Schäden in dem das Konkrement umgebende Gewebe weitgehend vermieden und die Behandlungszeit wird durch eine höhere Trefferrate minimiert.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung lässt sich nicht nur die Genauigkeit und damit die Leistungsfähigkeit des medizinischen Gerätes deutlich verbessern. Gleichzeitig können auch die mechanischen Anforderungen hinsichtlich Steifigkeit gesenkt werden, woraus eine mechanisch einfachere und damit gewichtsreduzierte Konstruktion resultiert.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein Korrekturwert für die Position des Target-Markers aus Messungen der dauerelastischen mechanischen Verformung wenigstens einer Komponente des medizinischen Gerätes ermittelbar.

Alternativ oder zusätzlich ist wenigstens ein Korrekturwert für die Position des Target-Markers aus Simulationsberechnungen ermittelbar, welche die Geometrieverhältnisse des medizinischen Gerätes berücksichtigen.

Eine nochmals erhöhte Genauigkeit bei der Korrektur der Position des Target-Markers wird dadurch erreicht, dass zusätzlich zur Messung der dauerelastischen mechanischen Verformung die Temperatur des medizinischen Gerätes berücksichtigt wird bzw. die Simulationsberechnungen zusätzlich die Temperatur des medizinischen Gerätes umfassen.

In vorteilhafter Weise sind die Korrekturwerte und die Position des Target-Markers in einer Korrekturtabelle abgelegt.

Die Messung der dauerelastischen mechanischen Verformung wenigstens einer Komponente kann offline, d.h. bei der Inbetriebnahme des medizinischen Gerätes und vor der ersten Behandlung, erfolgen. Kontrollmessungen für die dauerelastischen mechanischen Verformungen sind dann lediglich in gewissen Zeitabständen vorzunehmen.

Alternativ dazu kann die Messung der dauerelastischen mechanischen Verformung wenigstens einer Komponente des medizinischen Gerätes auch online, d.h. während der Therapie, erfolgen. Zu den online ermittelten Werten für die mechanische Verformung kann dann durch einen Algorithmus oder aus einer Korrekturtabelle der benötigte Korrekturwert für die Position des Target-Markers ermittelt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des medizinischen Gerätes ist wenigstens ein Korrekturwert für die Position des Target-Markers durch die Ortungseinrichtung über eine Mustererkennung des Fokus selbsttätig bestimmbar. Durch Anwendung in vorgebbaren Zeitabständen können damit auch "schleichende" Verschleißformen korrigiert werden.

Nachfolgend wird anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ortungspositionen am Beispiel eines schematisch dargestellten Lithotripsie-Gerätes die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:
1 das Lithotripsie-Gerät in der Ortungsposition orbital 40°,
2 das Lithotripsie-Gerät in der Ortungsposition ap.
In den 1 und 2 ist mit 1 ein Stoßwellenkopf bezeichnet, der üblicherweise eine Stoßwellenquelle, eine Linse zum Fokussieren und einen Koppelbalg 11 (siehe 1) umfasst. Der Stoßwellenkopf 1 bildet zusammen mit einer Röntgen-Ortungseinrichtung 2 Komponenten einer Lithotripsie-Einrichtung, die weiterhin einen Patiententisch 3 aufweist.
Die Röntgen-Ortungseinrichtung 2 umfasst einen C-Bogen 21, der an seinem einen Ende eine Röntgenquelle 22 und an seinem anderen Ende einen als Bildverstärker ausgebildeten Röntgenempfänger 23 aufweist.
Im Strahlenkegel der von der Röntgenquelle 22 emittierten Röntgenstrahlung befindet sich ein zu behandelnder Patient P.
Der C-Bogen 21 ist verschwenkbar um eine zur Zeichenebene senkrechte Achse 4 angeordnet, die eine Mittenachse 5 der von der Röntgenquelle 22 emittierten Röntgenstrahlen in einem relativ zur Röntgen-Ortungseinrichtung 2 ortsfesten Arbeitspunkt A schneidet, der im dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem so genannten Isozentrum zusammenfällt. Die Röntgenquelle 22 kann somit gemeinsam mit dem Bildverstärker (Röntgenempfänger) 23 um den Arbeitspunkt A geschwenkt (Doppelpfeil 6) werden, so dass durch Betrachtung aus unterschiedlichen Ortungspositionen (Projektionsrichtungen) festgestellt werden kann, ob sich ein Konkrement im Arbeitspunkt A befindet.
Im Rahmen der Erfindung ist alternativ oder zusätzlich zur Orbitalortung auch eine Angulation möglich.
In 1 ist die Röntgen-Ortungseinrichtung 2 in einer orbitalen Ortungsposition, wohingegen in der 2 die Röntgen-Ortungseinrichtung 2 eine ap-Ortungsposition einnimmt.
Eine weitere mögliche Ortungsposition der Röntgen-Ortungseinrichtung 2 ist in 1 durch eine Mittenachse 5' gekennzeichnet.
In 2 sind die beiden cc-Ortungspositionen der Röntgen-Ortungseinrichtung 2 mit einer Mittenachse 5' und einer Mittenachse 5'' kenntlich gemacht. Um von der ap-Ortungsposition (Mittenachse 5) in die eine cc-Ortungsposition (Mittenachse 5') zu gelangen, muss der C-Bogen 21 um einen Winkel α um den Arbeitspunkt A geschwenkt werden (Doppelpfeil 6). Durch ein Schwenken aus der ap-Ortungsposition (Mittenachse 5) in die andere Richtung gelangt die Röntgen-Ortungseinrichtung 2 in die andere cc-Ortungsposition (Mittenachse 5'').
In 1 ist nur die Lage "Untertisch rechts" des Stoßwellenkopfes 1 dargestellt. In 2 sind für den Stoßwellenkopf 1 die drei Lagen "Untertisch links", "Untertisch rechts" und "Obertisch" dargestellt.
Beim Verschwenken der Röntgen-Ortungseinrichtung 2 tritt eine geringe dauerelastische mechanische Verformung auf, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zu einer Änderung der Relativposition von Röntgenquelle 22 und Bildverstärker 23 zueinander sowie zum Stoßwellenkopf 1 führt.
Diese dauerelastischen mechanischen Verformungen führen zu einer Abweichung der Position des Target-Markers. Mit anderen Worten: Der Arbeitspunkt A und der auf den Fokus F der Stoßwelle ausgerichtete Target-Marker stimmen nicht überein.
Die Abweichung der Position des Target-Markers wird erfindungsgemäß dadurch korrigiert, dass die Position des Target- Markers durch wenigstens einen Korrekturwert korrigierbar ist, der wenigstens eine dauerelastische mechanische Verformung wenigstens einer der Komponenten des medizinischen Gerätes berücksichtigt.

Claims

Medizinisches Gerät mit einer Stoßwellenquelle (1) zum Erzeugen einer in einem Fokus fokussierten Stoßwelle und mit einer Ortungseinrichtung (2) zum Orten einer zu behandelnden Region, die nach ihrer Ortung durch einen Target-Marker gekennzeichnet ist, wobei der Fokus (F) der Stoßwelle auf die Position des Target-Markers ausrichtbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Target-Markers durch wenigstens einen Korrekturwert korrigierbar ist, der wenigstens eine dauerelastische mechanische Verformung wenigstens einer Komponente (1, 2) des medizinischen Gerätes berücksichtigt.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Korrekturwert für die Position des Target-Markers aus Messungen der dauerelastischen mechanischen Verformung wenigstens einer Komponente (1, 2) des medizinischen Gerätes ermittelbar ist.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Korrekurwert für die Position des Target-Markers aus Simulationsberechnungen ermittelbar ist, welche die Geometrieverhältnisse des medizinischen Gerätes berücksichtigen.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Korrekturwert für die Position des Target-Markers zusätzlich zur Messung der dauerelastischen mechanischen Verformungen die Temperatur des medizinischen Gerätes berücksichtigt ist.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulationsberechnungen zusätzlich die Temperatur des medizinischen Gerätes umfassen.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturwerte für die Position des Target-Markers in einer Korrekturtabelle abgelegt sind.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Korrekturwert für die Position des Target-Markers online bestimmbar ist.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert aus einer dauerelastischen mechanischen Verformung eines Dehnungsmessstreifens herleitbar ist.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturwert aus Informationen aus wenigstens einer optischen Messung herleitbar ist.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Korrekturwert für die Position des Target-Markers der Ankoppeldruck eines Koppelbalgs (11) an einem Patienten (P) berücksichtigt ist.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Korrekturwert für die Position des Target-Markers durch die Ortungseinrichtung (2) über eine Mustererkennung des Fokus (F) selbsttätig bestimmbar ist.