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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Position und
Orientierung einer unter Verwendung eines mittels einer Navigationseinrichtung
erzeugten Navigationsmagnetfelds durch ein Untersuchungsobjekt geführten Endoskopiekapsel.
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Neben
der bekannten Katheterendoskopie ist es seit kurzem bekannt, Endoskopiekapseln
einzusetzen, um im Inneren eines Hohlorgans wie dem Gastrointestinaltrakt
Bilder oder Videos von der Organwand oder dergleichen aufzunehmen,
Biopsien zu entnehmen, Stents zu setzen oder dergleichen. Hierzu
muss der Patient lediglich eine relativ kleine Endoskopiekapsel
schlucken, die durch den Gastrointestinaltrakt wandert und drahtlos
die aufgenommenen Bildsignale über
eine integrierte Bildaufnahmeeinrichtung an eine externe Steuerungs-
bzw. Bedien- oder
Bildverarbeitungseinrichtung sendet bzw. Steuerungssignale von einer
externen Steuerungs- oder Bedieneinheit empfängt etc. Verglichen zur üblichen Katheterendoskopie
ist die Untersuchung bzw. Behandlung mittels einer Endoskopiekapsel
für den
Patienten wesentlich angenehmer.
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Um
eine Endoskopiekapsel aktiv führen
zu können,
ist es bekannt, eine magnetische Navigationseinrichtung zu verwenden. Über diese
Navigationseinrichtung werden Navigationsmagnetfelder extrakorporal
erzeugt, welche Magnetfelder mit wenigstens einem kapselseitig integrierten
magnetischen Element (z. B. Permanentmagnet, ferromagnetisches Material,
das in einem externen Magnetfeld magnetisiert werden kann, oder
elektromagnetische Spule) Wechselwirken. Auf diese Weise kann gezielt ein
Drehmoment und/oder eine Kraft auf die Kapsel ausgeübt, diese
aktiv bewegt und durch den Magen-Darm-Trakt ge führt werden. Man ist also nicht auf
die Bewegung allein über
die Darmperistaltik angewiesen, sondern kann aktiv führen und
bewegen.
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Für die Navigation
durch den menschlichen Körper
mittels dieser gesteuerten magnetischen Navigationsfelder ist eine
Messung des Orts und des Winkels der Endoskopiekapsel in absoluten
Koordinaten, das heißt
relativ zum Navigationsmagnetsystem, erforderlich, um die richtigen
magnetischen Felder und Feldgradienten zur Kapselnavigation am Ort der
Kapsel erzeugen zu können.
Es muss also kontinuierlich die Position und Orientierung der Kapsel
bestimmt werden.
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Hierzu
verwendbare Systeme arbeiten häufig
mit magnetischen Wechselfeldern. Der Patient wird einem variablen
inhomogenen Magnetfeld ausgesetzt. Über dieses Magnetfeld werden
in kapselseitigen Spulensensoren Ströme induziert. Aus der Messung
der induzierten Ströme
und der Kenntnis der Feldverteilung wird der jeweilige Ort bzw.
die Orientierung bestimmt.
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Problematisch
ist hierbei jedoch, dass auch im Rahmen der Kapselnavigation magnetische
Felder erzeugt werden, so dass die Gefahr besteht, dass diese mitunter
mit den magnetfeldsensitiven Teilen des Positionserfassungssystems
Wechselwirken und es gegebenenfalls zu fehlerhaften Positionsbestimmungen
kommt.
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Der
Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Verfahren anzugeben,
das eine Positionserfassung ermöglicht,
die nicht durch die Navigationsmagnetfelder beeinflusst wird.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass unter Verwendung
einer Röntgeneinrichtung
Strahlungsbilder, in denen die Endoskopiekapsel gezeigt ist, aufgenommen
werden, wobei anhand der positions- und orientierungsabhängigen Abbildung
der Endoskopiekapsel in den Strahlungsbildern die Position und Orientierung
der Endoskopiekapsel bestimmt wird.
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Die
Erfindung schlägt
die bevorzugt intermittierende Aufnahme einzelner Röntgenstrahlungsbilder
vor, in denen, nachdem die Endoskopiekapsel eine Vielzahl strahlungsopaker
Elemente aufweist, die Endoskopiekapsel eindeutig als Abbildung
bzw.
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Schatten
zu sehen ist. Diese Strahlungsbilder, die getaktet mit Intervallen
von mehreren 100 ms bis in den Sekundenbereich aufgenommen werden können, zeigen
aufgrund der bekannten Kapselgeometrie bzw. der Form und Geometrie
der strahlungsopaken Elemente in der Kapsel stets ein positions- und
orientierungsabhängiges
eindeutiges Abbild. Aus einer Analyse der Abbildung oder des Schattenbildes
kann dann ohne weiteres auf die Position und Orientierung der Endoskopiekapsel
geschlossen werden, und zwar in allen drei Raumrichtungen, sowie
auch hinsichtlich der Kapselrotation um ihre Längsachse, wobei eine Endoskopiekapsel
in der Regel als länglicher
Zylinder ausgebildet ist, um ein einfaches Schlucken oder Einführen der
Kapsel wie auch eine einfache Bewegung durch die in der Regel als
längliche
Hohlorgane ausgebildeten Organe zu ermöglichen. Nachdem die strahlungsopaken
Kapselelemente üblicherweise
metallisch oder aus mit schweren Atomen dotiertem Kunststoff o.
dgl. sind, zeigen sie ein sehr deutliches Abbild, so dass mit extrem
niedriger Strahlendosis gearbeitet werden kann, das heißt, die
Strahlungsbelastung des Patienten ist minimal, da die Kapsel in
der Strahlungsbildaufnahme extrem kontrastreich abgebildet wird.
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Wenngleich
es für
den geübten
Benutzer ohne weiteres möglich
ist, die grobe Position und Orientierung unmittelbar anhand der
an einem Monitor dargestellten Strahlungsbilder erkennen zu können und
daraufhin die Navigationseinrichtung zu steuern, sieht eine zweckmäßige Weiterbildung
der Erfindung vor, dass über
eine Bildverarbeitungseinrichtung automatisch Positions- und Orientierungsdaten
ermittelt und an die Navigationseinrichtung übertragen werden, auf welchen
basierend die nachfolgende Steuerung der Magnetfelderzeugung erfolgt.
Im Rahmen dieser Magnetfelderzeugungssteuerung werden die mehreren
Spulen der Navigationseinrichtung, z. B. 14 einzeln ansteuerbare
Spulen, entsprechend separat angesteuert, um am Ort der Endoskopiekapsel das
die gewünschte
Kraft und/oder Drehmoment erzeugende Magnetfeld erzeugen zu können. Die
Spulen haben beispielsweise einen Querschnitt von ca. 10 cm × 10 cm,
sind zu 70–80%
mit Leiter gefüllt
und sind selbsttragend. Erfindungsgemäß erfolgt die Spulensteuerung
nun in Abhängigkeit
der automatisch erfassten Positions- und Orientierungsdaten, so dass
eine optimale Felderzeugung und damit Bewegungssteuerung möglich ist.
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Wie
beschrieben ist es möglich,
die Strahlungsbilder intermittierend nacheinander aufzunehmen, also
zeitlich nacheinander Einzelbilder aufzunehmen und auszuwerten,
wobei auch mehrere Bilder pro Sekunde möglich sind, nachdem mit extrem niedrigen
Strahlungsdosen gearbeitet werden kann.
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In
einer vorteilhaften Form wird die Bildaufnahme bzw. Frequenz der
Orts- und Raumwinkelmessungen vom System selbständig erhöht, wenn vom Magnetsystem vergleichsweise
hohe Flüsse
erzeugt werden oder in den Sekunden vorher erzeugt wurden. Alternativ
oder zusätzlich
wird die Frequenz erhöht,
wenn die Orts- oder Raumwinkelauswertung eine vergleichsweise hohe
Differenz zum vorherigen Messwert feststellt. Das heißt, die
Variation der Bildaufnahme- oder Messfrequenz wird in Abhängigkeit der
Ist- oder Soll-Geschwindigkeit der aktiv navigierten Kapsel variiert.
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Zweckmäßig ist
es des Weiteren, wenn zur Bestimmung der Position und Orientierung
neben einem aktuell aufgenommenen Strahlungsbild auch ein oder mehrere
zeitlich früher
aufgenommene Strahlungsbilder ausgewertet werden, so dass der zeitliche
Bewegungsweg über
einen bestimmten Zeitraum mit erfasst und in die Positions- und
Orientierungsbestimmung eingeht. Hierüber kann natürlich auch
eine Art Plausibilitäts prüfung erfolgen,
nachdem aufeinander folgende Positions- und Orientierungsdaten in
einem bestimmten plausiblen Verhältnis
zueinander stehen müssen.
Sollte dies nicht der Fall sein, liegt ein Fehler vor.
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Zweckmäßig ist
es ferner, wenn zwei positionsfeste, zueinander unter einem Winkel
stehende Röntgenquellen
mit einem gemeinsamen Strahlungsdetektor verwendet werden, über die
abwechselnd Strahlungsbilder aufgenommen werden. Hier wird nach
dem Stereoprinzip gearbeitet, nachdem beide Strahlungsquellen unter
einem Winkel stehen, jedoch auf dem gemeinsamen Strahlungsdetektor abbilden.
Eine Endoskopiekapsel erscheint also bei Belichtung mit einer ersten
Röntgenquelle
in einer anderen Position und Darstellung, als bei Belichtung mit
der zweiten Strahlungsquelle. Hierüber kann eine Plausibilitätsprüfung erfolgen,
auch können
Extremstellungen wie beispielsweise eine Positionierung der Endoskopiekapsel
mit vertikal zur Detektorebene stehender Längsachse besser aufgelöst werden.
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Weiterhin
betrifft die Erfindung eine medizinische Untersuchungseinrichtung
umfassend eine Endoskopiekapsel, eine Navigationseinrichtung zur
Erzeugung eines Navigationsmagnetfelds, das mit wenigstens einem
in der Endoskopiekapsel vorgesehenen magnetischen Element wechselwirkt,
sowie wenigstens eine Röntgeneinrichtung
zur Aufnahme von Strahlungsbildern, in denen die Endoskopiekapsel gezeigt
ist, mit zugeordneter Bildverarbeitungseinrichtung zur automatischen
Ermittlung von Positions- und Orientierungsdaten anhand der positions-
und orientierungsabhängigen
Abbildung der Endoskopiekapsel in den Strahlungsbildern, welche
Bildverarbeitungseinrichtung mit der Navigationseinrichtung zur Übertragung
der ermittelten Positions- und Orientierungsdaten kommuniziert.
Die Endoskopiekapsel steht selbstverständlich mit einer zugeordneten
Steuerungseinrichtung in Verbindung. An diese werden beispielsweise
bei einer Ausbildung der Endoskopiekapsel als Bildaufnahmekapsel
mit einer integrierten Bildaufnahmeinrich tung (CCD-Kamera oder dergleichen)
die aufgenommenen Bildsignale drahtlos übertragen, dort verarbeitet
und an einem Monitor dargestellt. Über diese Steuerungseinrichtung
ist es auch möglich,
Steuerungsbefehle an die Kapsel zu geben, beispielsweise zum Einschalten
der Bildaufnahmeeinrichtung, zum Ansteuern einer Biopsieeinrichtung, die
kapselseitig integriert ist, etc., je nachdem, welche Funktionalitäten an der
Endoskopiekapsel implementiert sind.
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Die
röntgenopaken
Teile der Endoskopiekapsel sind erfindungsgemäß derart geformt und/oder angeordnet,
dass sich bei einer mit ihrer Längsachse
vertikal zur Bildaufnahmeebene eines Strahlungsdetektors der Röntgenstrahlungseinrichtung
stehenden länglichen
Endoskopiekapsel ein unsymmetrisches Abbild ergibt. Hierüber ist
sichergestellt, dass die Kapsel auch bei dieser Extremstellung,
in der ein rein zylindrisches Abbild im Hinblick auf die Orientierung
und die Raumwinkel schwer aufzulösen
wäre, auch
aufgelöst
werden kann, nachdem über
die hierüber
gegebene Asymmetrie ohne weiteres die Orientierung und die Raumwinkel
bestimmt werden können.
Denkbar ist hier z. B. eine entsprechende Scheibe, die beispielsweise
eine Einkerbung oder dergleichen aufweist, und über die sichergestellt ist,
dass ein entsprechendes asymmetrisches Abbild erreicht wird.
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Die
Röntgeneinrichtung
selbst ist zweckmäßigerweise
am röhrenförmigen,
die Magnetfelder erzeugenden Spulensystem mechanisch befestigt.
Wie ausgeführt
umfasst die Navigationseinrichtung eine Vielzahl, beispielsweise
14 separate Spulen, die eine röhrenförmige Struktur
bilden in die der Patient auf einer Liege liegend geschoben wird.
Die Strahlungsquelle strahlt durch eine Spulenöffnung hindurch, gegenüberliegend
ist entsprechend der Festkörperstrahlungsdetektor
angeordnet. Das heißt,
die Röntgeneinrichtung
mit ihren beiden Elementen ist also im oder leicht außerhalb
des Spulensystems platziert und kann durch entsprechende Spulen
hindurchstrahlen. Den Röntgendetektor
(Flachbilddetektor) bringt man immer mög lichst nahe am zu visualisierenden
Volumen (Körper)
an, z. B. direkt unter der Patientenliege innerhalb des Spulensystems.
Wenn die Patientenliege innerhalb des Spulensystems (um ihre Längsachse)
geschwenkt wird, kann es sinnvoll und notwendig sein, auch den Flachbilddetektor
entsprechend mitzuschwenken. Dabei muss die Röntgenquelle keineswegs feststehen,
sondern kann mitbewegt werden, so dass die Röntgenquelle immer senkrecht über dem
Flachbilddetektor steht, das heißt, dass Röntgenquelle und Detektor gemeinsam um
die Patientenliege bzw. die Längsachse
des Spulensystems rotieren. Es ist auch denkbar, dass nur die Röntgenquelle
mechanisch verschieblich längs einer
Kreisbewegung gelagert ist, um aus verschiedenen „Blickrichtungen" relativ zum Detektor „Belichtungsblitze" aussenden zu können.
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Zweckmäßig ist
es, wenn zwei positionsfest angeordnete Strahlungsquellen und ein
gemeinsamer Strahlungsdetektor vorgesehen sind, wobei die Strahlungsquellen
unter einem Winkel zueinander stehen, so dass ein Stereo-Bildaufnahmebetrieb möglich ist.
Bei festem Winkel der beiden Quellen zueinander können diese
auch drehbar um die Symmetrieachse senkrecht zum Detektor gelagert
sein.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen medizinischen Untersuchungseinrichtung,
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2 eine
vergrößerte Prinzipdarstellung
einer Endoskopiekapsel,
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3 eine
Prinzipdarstellung zur Aufnahme der Strahlungsbilder und zur Abbildung
der Endoskopiekapsel in dem Strahlungsbild,
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4 eine
Prinzipdarstellung mit unterschiedlichen Kapselpositionen und den
zugehörigen Abbildungen,
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5 eine
Aufsicht auf eine Abbildung bei vertikal zur Detektorebene stehender
Endoskopiekapsel, und
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6 eine
Prinzipskizze mit zwei Röntgenquellen.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße medizinische
Untersuchungseinrichtung 1, umfassend eine Endoskopiekapsel 2 mit
einer zugeordneten, mit ihr drahtlos kommunizierenden Steuerungseinrichtung 3, über welche
sämtliche
Funktionen der Endoskopiekapsel 2 gesteuert werden und
an die bei Ausbildung der Endoskopiekapsel 2 als Video-
oder anderweitige Sensorkapsel auch die aufgenommenen Bild- oder
Messsignale übertragen
und an einem Monitor 4 dargestellt werden können. Die
Endoskopiekapsel 2 befindet sich im gezeigten Beispiel
in einem Patienten P, der die Kapsel geschluckt hat. Der Patient selbst
befindet sich in einer magnetischen Navigationseinrichtung 5, über die
die Endoskopiekapsel 2 aktiv durch den Patienten bewegt
werden kann. Die Navigationseinrichtung 5 umfasst dabei
mehrere separate Spulen 7, die ein Spulensystem 6 bilden,
und die über
eine Steuerungseinrichtung 8 angesteuert bzw. bestromt
werden können.
In der Regel sind die mehreren Spulen umfangsmäßig und axial verteilt angeordnet,
bekannte Navigationseinrichtungen umfassen ca. 14 separate Spulen.
Diese werden wie ausgeführt
alle einzeln angesteuert und erzeugen je nach Position und Orientierung
und dem gewünschten
Bewegungsweg der Endoskopiekapsel ein am Kapselort entsprechend
wirkendes Magnetfeld, das mit einem magnetischen Element im Inneren
der Endoskopiekapsel 2, worauf nachfolgend noch eingegangen
wird, zusammenwirkt. Zur Bewegungssteuerung ist ein Bedienelement 9,
z. B. ein Joystick vorgesehen, der mit der Steuerungseinrichtung 8 kommuniziert.
Alternativ zur manuellen Eingabe der Soll-Bewegungstrajektorie kann
eine automatische Soll-Trajektorienermittlung vorgesehen sein.
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Am
Spulensystem 6 ist ferner eine Röntgeneinrichtung 10 angeordnet,
umfassend eine Strahlungsquelle 11 sowie einen gegenüberliegenden Festkörperstrahlungsdetektor 12,
hier ein Flachbilddetektor. Die Strahlungsquelle 11 wie
der Detektor 12 sind so angeordnet, dass der emittierte
Röntgenstrahl 13 durch
die Spulen 7 hindurch laufen und empfangen werden kann,
ohne dass die Spulen 7 in irgendeiner Weise die Bildaufnahme
beeinträchtigen. Hierüber wird
der Patient P und die in ihm befindliche Endoskopiekapsel 2 erfasst,
die im aufgenommenen Strahlungsbild, das über eine Steuerungseinrichtung 14,
die den Betrieb der Röntgeneinrichtung 10 steuert
bzw. Teil dieser ist, an einem Monitor 15 dargestellt wird.
Die Steuerungseinrichtung 14 ist des Weiteren in der Lage,
anhand der Abbildung der Endoskopiekapsel 2 im jeweils
aufgenommenen Strahlungsbild die Positionsdaten und Raumwinkeldaten, also
die Orientierung der Endoskopiekapsel 2 im übergeordneten
Koordinatensystem, das auf die Untersuchungseinrichtung selbst bzw.
das Spulensystem 6 bezogen ist, nicht aber auf den Patienten
P, zu ermitteln. Anhand dieser bestimmten Positions- und Orientierungsdaten,
die der Steuerungseinrichtung 8 zur Steuerung der einzelnen
Spulen 7 gegeben werden, kann dann eine optimale Magnetfelderzeugung gesteuert
werden, um am Ort der Endoskopiekapsel 2 über die
erzeugten Magnetfelder genau diejenigen Drehmomente oder Kräfte auf
die Kapsel 2 auszuüben,
die der gewünschten
nachfolgenden Bewegung dienen.
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2 zeigt
in vergrößerter Prinzipdarstellung
die Endoskopiekapsel 2. Gezeigt ist zum einen das magnetische
Element 17, das ein Permanentmagnet, ein magnetisierbares
ferromagnetisches Element oder eine elektromagnetische Spule sein
kann. Gezeigt ist ferner ein Hochfrequenztransceiver 18, über den
Steuerungssignale, die der Bedienung der kapselseitigen Steuerungseinrichtung 19 z.B.
in Form eines Prozessors dienen, empfangen oder Signale von der
Steuerungseinrichtung 19 übertragen werden können, wie
auch Bildsignale, die über
die Bildaufnahmeeinrichtung 20 aufgenommen werden, hierüber an die
Steuerungseinrichtung 3 übertragen werden können.
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Vorgesehen
ist ferner eine Batterie 21 zur Stromversorgung sowie zwei
Beleuchtungseinrichtungen 22 in Form kleiner LEDs, über die
das Hohlorgan ausgeleuchtet wird, so dass die Bilder über die Bildaufnahmeeinrichtung 20 aufgenommen
werden können.
Diese ist über
ein optisch transparentes Fenster 23 gekapselt.
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Vorgesehen
ist ferner ein weiteres röntgenopakes
Element 24, wobei viele der übrigen beschriebenen Elemente
ebenfalls röntgenopak
sind, sie bilden also einen Schatten oder ein Abbild auf einer Strahlungsbildaufnahme.
Dieses Element 24 ist im gezeigten Beispiel als Scheibe
ausgebildet, die kreisförmig
ist und beispielsweise eine Einkerbung 25 aufweist. Diese
Scheibe dient dazu, das Kapselabbild eindeutig auszuführen, wenn
die Kapsel eine Extremstellung annimmt, wenn sie nämlich mit
ihrer Längsachse
senkrecht auf der Bildaufnahmeebene des Strahlungsdetektors 12 steht.
In diesem Fall wäre
es nur erschwert möglich,
die Orientierung, also den Raumwinkel zu ermitteln. Die Integration
des scheibenförmigen
Elements 24 mit der eindeutigen Geometrie führt aber
dazu, dass sich ein Abbild wie in 5 gezeigt
ergibt. Das dort gezeigte Abbild 26 zeigt den kreisförmigen Umriss
des scheibenförmigen
Elements 24 sowie die aus der Einkerbung 25 resultierende
entsprechende Einkerbung 27 im Strahlungsabbild. Hierüber kann
dann eindeutig die Raumwinkelorientierung im Koordinatensystem erfasst werden.
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3 zeigt
in Form einer Prinzipskizze die Arbeitsweise der Röntgeneinrichtung 10.
Gezeigt ist die Röntgenquelle 11 sowie
der Strahlungsdetektor 12 und die Kapsel 2 in
zwei verschiedenen Stellungen. In der unteren, ausgezogenen Stellung
ergibt sich zwangsläufig
ein etwas kleineres Abbild auf dem Detektor 12, angegeben
durch l1, nachdem die Endoskopiekapsel 2 in
Z-Richtung näher
zum Strahlungsdetektor 12 positioniert ist. Im Falle der
gestrichelt dargestellten Endoskopiekapsel 2 ergibt sich
ein deutlich größeres Abbild,
angegeben durch l2, nachdem die Endoskopiekapsel 2 in
Z-Richtung weiter vom Detektor 12 beabstandet ist. Entsprechend
unterschiedlich sind natürlich
auch die Kapselabbildungen, wenn die Endoskopiekapsel um die X-
und Y-Achsen verkippt bzw. anderswie verdreht im Raum steht. Zu
jeder Position und Orientierung ergibt sich ein positions- und orientierungsspezifisches
Abbild oder Muster infolge der entsprechenden Ausgestaltung der
röntgenopaken
Elemente im Kapselinneren. Die Form und Geometrie der Abbild gebenden
Elemente sind der Steuerungseinrichtung 14 bekannt, so
dass sie die Abbilder eindeutig analysieren kann und daraus die
konkreten X-, Y- und Z-Koordinaten sowie die Raumwinkel hinsichtlich
der Orientierung der Endoskopiekapsel allein aus dem Abbild oder Schattenbild
ermitteln kann.
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4 zeigt
als Prinzipdarstellung die Endoskopiekapsel 2 in verschiedenen
Positionen, in welcher sie über
das externe Navigationssystem gebracht wird. In der Position I steht
die Kapsel schräg zur
X-Y-Ebene, das hintere Kapselende ist in Z-Richtung weiter von der Detektorebene,
die in der X-Y-Ebene liegt, beabstandet als das vordere Kapselende,
bezogen auf die Bewegungsrichtung, die durch die Pfeile dargestellt
ist. Dargestellt ist zur Kapsel 2 ebenfalls als vereinfachter
Zylinder die Summe der röntgenopaken
Elemente, die hier insgesamt mit 28 gekennzeichnet sind.
Wird nun ein Strahlungsbild aufgenommen, so führt dies zu der in der darunter
liegenden zweidimensionalen X-Y-Bilddarstellung wiederum mit I gekennzeichneten
Bilddarstellung. Diese ist, ausgehend von dem stilisierten Zylinder 28,
viereckig, jedoch unsymmetrisch, was seine Ursache darin hat, dass
der Zylinder 28 eben unter einem Winkel zur X-Y-Ebene steht
und das vordere Ende näher
zur X-Y-Ebene liegt als das hintere Ende. Unter Rückgriff auf
die Ausführungen
zu 3 ergibt sich damit zwangsläufig, dass das vordere Ende
schmäler
abgebildet wird, da es näher
zum Detektor liegt, als das hintere Ende.
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Die
Position II, in der die Kapsel im Wesentlichen horizontal zur X-Y-Ebene
liegt, führt
zu einer entsprechenden rechteckigen Abbildung des Zylinders 28,
wie sie durch die Abbildung II gekennzeichnet ist.
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Entsprechend
ergibt sich wiederum eine asymmetrische Abbildung, wenn die Endoskopiekapsel
in die Position III, in der sie mit ihrem vorlaufenden Ende weiter
von der Detektorebene entfernt ist als mit dem hinteren Ende, bewegt
wird. Diese Position ist in 4 mit III
in der X-Y-Ebene dargestellt.
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Die
Steuerungseinrichtung 14 ist nun in der Lage, anhand der
jeweiligen Abbilddarstellung auf dem Strahlungsdetektor exakt die
jeweilige X-Y- und Z-Koordinate und die Raumwinkel zu ermitteln.
Die Position und Geometrie der Röntgeneinrichtung,
das heißt
der Abstand Strahlungsquelle-Strahlungsempfänger ist fest und der Steuerungseinrichtung
bekannt, so dass aus der Länge
oder Größe der Abbildung
sowie ihrer Form die entsprechenden Parameter ermittelt werden können.
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6 zeigt
schließlich
eine Prinzipdarstellung der Arbeitsweise mit zwei separaten Röntgenquellen
und einem gemeinsamen Detektor. Die beiden Röntgenquellen 11a, 11b stehen
unter einem Winkel zueinander und strahlen beide auf den gemeinsamen
Detektor 12. Ersichtlich wird die jeweilige Kapsel 2,
die einmal in einer niedrigeren Position (ausgezogen) und einer
höheren
Position (gepunktet) dargestellt ist, je nachdem, mit welcher Strahlungsquelle 11a, 11b die
Strahlungsbilder aufgenommen werden, in jeweils einer unterschiedlichen
Position am Detektor 12 dargestellt. Unter Verwendung dieser
beiden Strahlungsquellen kann also mit einem stereotaktischen Positionsmessprinzip
gearbeitet werden.
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Dieses
stereotaktische Messprinzip wird noch flexibler, wenn der Strahlungswinkel
beider Quellen zwar fest, die beiden Quellen als Gesamtheit aber
rotierbar gelagert sind, wobei die Rotationsachse 16 die
auf dem Flachbilddetektor 12 senk recht stehende Symmetrieachse
zwischen beiden Quellen ist, wobei die beiden Strahlungsquellen
an einer gemeinsamen Drehhalterung angeordnet sind.