DE102006014626A1

DE102006014626A1 - Verfahren zur Positionierung einer magnetisch mittels eines Magnetspulensystems navigierbaren Endoskopie-Kapsel

Info

Publication number: DE102006014626A1
Application number: DE102006014626A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr. Graumann; Rainer Kuth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-10-11
Also published as: WO2007113055A2; WO2007113055A8; US20110098532A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionierung einer magnetisch navigierbaren Endoskopie-Kapsel (2) durch ein Magnetspulensystem (1) zur Untersuchung eines Bereiches (3) im Körper eines auf einem Patiententisch (4) gelagerten Patienten (5), wobei die Lage der Untersuchung, d. h. die Befundposition (18), bekannt ist. Verfahrensmäßig sollen die folgenden Schritte ausgeführt werden: a) Kennzeichnung der Befundposition (18) in wenigstens einen die Befundposition (18) abdeckenden Volumendatensatz (17) b) Registrierung des Volumendatensatzes (17) an den Patienten (5) c) Transformation des Volumendatensatzes (17) und der Befundposition (18) in das Koordinatensystem (13) des Magnetspulensystems (1) d) Positionierung der in den Patienten (5) eingeführten Endoskopie-Kapsel (2) zur Befundposition (18) durch automatische Steuerung des Magnetspulensystems.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionierung einer magnetisch mittels eines Magnetspulensystems navigierbaren Endoskopie-Kapsel zur Durchführung eines Befundes im Körper eines auf einem Patiententisch gelagerten Patienten.
In der Medizin ist es häufig notwendig, im Innern, also im Körper eines in der Regel lebenden Menschen oder Tieres als Patienten eine medizinische Maßnahme durchzuführen, die z.B. eine Diagnose oder eine Behandlung sein kann. Zielgebiet einer derartigen medizinischen Maßnahme ist oft ein Hohlorgan im betreffenden Patienten, insbesondere der Gastrointestinaltrakt. Seit längerem werden die medizinischen Maßnahmen mit Hilfe von Endoskopen durchgeführt, welche nicht- oder minimalinvasiv von außerhalb entweder durch Körperöffnungen des Patienten oder durch kleine Einschnitte in diesen eingeführt und mechanisch gesteuert bzw. positioniert werden. Hierbei befinden sich an der Spitze eines mehr oder weniger langen biegsamen Katheters Inspektions- bzw. Manipulationsgeräte, z.B. eine Kamera, oder ein Greifer zur Ausführung einer gewünschten Tätigkeit. Weitere Geräte können in einen Arbeitskanal des Katheters zur Spitze vorgeschoben und von dort auch wieder zurückgezogen werden. Herkömmliche Endoskope weisen hierbei verschiedene Nachteile auf, z.B. verursachen diese, wegen der indirekten Kraftübertragung auf die Katheterspitze beim Vorschub, wegen ihrer Länge und der auftretenden Reibungseffekten beim Patienten Schmerzen oder sogar Verletzungen. Ferner können entfernt liegende innere Organe nur schwer oder gar nicht erreicht werden.
Zur katheterfreien bzw. schlauchlosen Endoskopie sind deshalb seit einigen Jahren z.B. Videokapseln der Fa. Given Imaging bekannt, welche der Patient schluckt. Die Videokapsel bewegt sich aufgrund der Peristaltik durch den Verdauungstrakt des Patienten und nimmt hierbei eine Reihe von Videobildern auf. Diese werden nach außen übertragen und in einem Rekorder gespeichert. Die Ausrichtung der Kapsel und damit die Blickrichtung der Videobilder sowie die Verweildauer im Körper des Patienten sind hierbei zufällig. Außer der Bildaufnahme hat die Kapsel keine aktive Funktionalität. Diagnosefunktionen, wie gezielte Betrachtung, Reinigung, Biopsien sind ebenso wenig möglich wie gezielte Behandlungen im Innern des Patienten. Eine gezielte Diagnose bzw. Befundung ist mit dieser Technik nicht durchführbar.
Aus der DE 101 42 253 C1 ist eine Endoskopiekapsel bekannt, die mit einem Magneten ausgestattet ist und sich durch ein von einem externen Magnetsystem erzeugten Gradientenfeld ferngesteuert bewegen lässt.
In der DE 103 40 925 B3 ist ein Magnetspulensystem detailliert beschrieben, das erforderlich ist, um die magnetische Endoskopie-Kapsel durch Hohlorgane eines Patienten mittels magnetischer, berührungsfreier Kraftübertragung zu bewegen. Die Kraftübertragung erfolgt hierbei also gezielt, berührungslos und von außen kontrolliert. Diese Endoskopie-Kapseln, auch Endoroboter genannt, weisen Funktionalitäten eines herkömmlichen Endoskops auf, z.B. Videoaufnahme, Biopsie, Medikamentengabe etc. Mit einem solchen Endoroboter kann eine medizinische Maßnahme autark, d.h. kabellos bzw. katheterfrei durchgeführt werden.
In der nicht vorveröffentlichten Anmeldung 10 2005 032 368 wird allerdings auch ein Endoroboter beschrieben, der mit einem hochflexiblen Schlauch verbunden ist und diesen auf seinem Weg durch das Hohlorgan hinter sich herzieht und über den Versorgungsaufgaben, wie beispielsweise die Zufuhr von flüssigen oder gasförmigen Betriebs- oder Arbeitsmitteln erfolgen kann oder welcher zur Energiezufuhr genutzt werden kann.
Sowohl die eingangs beschriebenen herkömmlichen und mechanisch positionierbaren Katheterendoskope, als auch die berüh rungslos steuerbaren Endoroboter der letztgenannten Art werden manuell und auf Sicht gesteuert und fortbewegt. Der behandelnde Arzt begleitet also aktiv den gesamten Prozess von der Einführung des entsprechenden endoskopischen Gerätes in den Körper des Patienten bis zu seiner Entnahme aus dem Körper. Das ist auch nicht verwunderlich, da der Gegenstand einer solchen endoskopischen Untersuchung i. d. R. eine allgemeine Begutachtung von Körperregionen ist bzw. die Suche von Unregelmäßigkeiten oder Erkrankungen in diesen Regionen. So wird in der nicht vorveröffentlichten Anmeldung 10 2005 007 629 auch ein Verfahren angegeben, bei dem die Navigation einer Videokapsel automatisch entlang eines Hohlorgans eines Patienten erfolgt, das ein schlauchförmigen Kanal bildet, wobei sich die Videokapsel schrittweise durch Auswertung der aufgenommenen Bilder vortastet. Ziel dieses Verfahrens ist es eine kostengünstige und aufwandsarme Navigation bereitzustellen, die eine quasi lückenlose Befundung oder Begutachtung einer größeren Körperregion oder eines Organs, insbesondere des Gastrointestinaltraktes gewährleistet.
In der Praxis gibt es aber auch eine ganze Reihe von Fällen, in denen der behandelnde Arzt bereits eine Erkrankung diagnostiziert oder zumindest eine Vermutung darüber hat. Dies kann Ergebnis einer Voruntersuchung, beispielsweise durch bildgebende Aufnahmeverfahren, durch Abtastung des Patienten, eventuell durch die Anamnese oder durch das Gespräch mit dem Patienten sein. In diesen Fällen ist i. d. R. auch der ungefähre Ort der diagnostizierten oder vermuteten Erkrankung bekannt, zumindest hat der behandelnde Arzt eine ungefähre Vorstellung dieses Ortes. In diesen Fällen ist es wünschenswert ein Endoskop direkt und schnell in diesen Bereich oder an den Ort des Interesses, d.h. der Befundposition zu bewegen, um den Arzt dann mit seiner eigentlichen Aufgabe zu betrauen, nämlich eine detaillierte Untersuchung eben dieses Bereiches durchzuführen. Der Einsatz eines Endoskops kann hier wegen der fotografischen und also realen Bildaufnahme und der kombinierten Möglichkeit von Bildaufnahme und einer parallelen aktiven Eingriffsmöglichkeiten gegenüber reinen rekonstruie renden bildgebenden Verfahren die schnellere und kostengünstigere Methode bedeuten. Auf diese Weise könnten Behandlungszeiten minimiert und damit Kosten gespart werden. Heute werden endoskopische Eingriffe i. d. R. durch den Arzt selbst durchgeführt. Diese können zeitaufwändig sein. Auch bei Einsatz eines Endoroboters mit seiner verbesserten aber dennoch eingeschränkten Bewegungsgeschwindigkeit kostet das Verbringen des Endoroboters an die Befundposition Zeit. Hier wäre es also wünschenswert eine Methode zu finden, die den behandelnden Arzt von der Aufgabe der Verbringung des Endoskops an die Stelle des Interesses entlastet und auf diese Weise zur Kostenersparnis beiträgt.
Es ist demnach Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Verfahren anzugeben, welches eine kostengünstige, schnelle und dennoch sichere Navigation einer Endoskopie-Kapsel im Körper des Patienten ermöglicht. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung den behandelnden Arzt von Nebentätigkeiten zu entlasten.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Positionierung einer magnetisch navigierbaren Endoskopie-Kapsel durch ein Magnetspulensystem zur Untersuchung eines Bereiches im Körper eines auf einem Patiententisch gelagerten Patienten, wobei die Lage der Untersuchung, d.h. die Befundposition bekannt ist, mit folgenden Schritten:

a) Kennzeichnung der Befundposition in wenigstens einen die Befundposition abdeckenden Volumendatensatz des zu untersuchenden Körpers
b) Registrierung des Volumendatensatzes an den Patienten
c) Transformation des Volumendatensatzes und der Befundposition in das Koordinatensystem des Magnetspulensystems
d) Positionierung der in den Patienten eingeführten Endoskopie-Kapsel zur Befundposition durch automatische Steuerung des Magnetspulensystems.

Wie eingangs erwähnt geht das erfindungsgemäße Verfahren davon aus, dass der behandelnde Arzt bereits eine ungefähre Vorstellung vom Ort der Erkrankung bzw. vom Ort der durchzu führenden, detaillierten Untersuchung hat. Dieser Ort oder Bereich des Interesses wird in einem ersten Verfahrensschritt als Befundposition nunmehr in einem existierenden Volumendatensatz des zu untersuchenden Körpers des Patienten gekennzeichnet. Dazu ist der Volumendatensatz des Körpers auf einer Anzeigeeinheit visualisiert. Mittels eines Eingabeinstrumentes wird der Ort des Befundes, also die Befundposition gekennzeichnet oder markiert, d.h. die Befundposition wird mit dem Eingabeinstrument angefahren und es erfolgt eine Zuordnung bzw. Verlinkung der Befundposition mit dem Volumendatensatz. Anders als bisher üblich wird ein Volumendatensatz also nicht mehr oder nicht mehr ausschließlich zur Diagnose eingesetzt, sondern dient nunmehr als Planungshilfe für den Einsatz einer Endoskopie-Kapsel. Im nächsten Verfahrensschritt wird der Volumendatensatz an den Patienten registriert, d.h. hiermit wird eine Korrelation zwischen dem Patienten und dem Volumendatensatz hergestellt. Die Koordinaten des Volumendatensatzes werden auf die Koordinaten des Patienten abgebildet. Auf diese weise lässt sich dann die im Volumendatensatz markierte Befundposition lagerichtig auf den Patienten abbilden. In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt die Transformation des Volumendatensatzes und der Befundposition in das Koordinatensystem des Magnetspulensystems. Über diese Transformation ist sichergestellt, dass die Steuerung der Endoskopie-Kapsel, die im Koordinatensystem des Magnetspulensystems automatisch erfolgt, mit der Patientenlage und gleichzeitig über den vorangegangenen Registrierungsschritt mit der Lage des Volumendatensatzes korreliert. Über diesen Transformationsschritt ist dann auch die Befundposition im Koordinatensystem des Magnetspulensystems bekannt. Für einen derartigen Transformationsschritt müssen die Lage des Koordinatensystems des Magnetspulensystems und des Koordinatensystems des Patienten resp. des Volumendatensatzes zueinander bekannt sein. In einem sich daran anschließenden Verfahrensschritt wird die in den Patienten eingeführte Endoskopie-Kapsel zum Ort der Durchführung des Befundes durch die Ansteuerung des Magnetspulensystems automatisch gesteuert. Dem Steuerungsrechner des Magnetspulensystems ist nunmehr das Ziel in seinem Koordinatensystem bekannt und er kann die Kapsel dorthin selbstständig manövrieren, wobei sich der Weg dorthin ergibt aus bereits vorhandenen Routendaten (beispielsweise aus bereits abgespeicherten Routen), aus vorhandenen Volumendaten oder beispielsweise durch in der Kapsel integrierter lokaler Bewegungssteuerung mittels Bilderfassung in der Kapsel und Bildverarbeitung der aktuell aufgenommenen Videobilder.
In einer Variante ist die automatische Positionierung dadurch gekennzeichnet, dass der Volumendatensatz ältere 3D-Bilddaten des zu untersuchenden Patienten enthält. Diese älteren 3D-Bilddaten können aus den verschiedensten 3D Bildgebungsverfahren wie CT-, MR-, Ultraschall- oder PET- Verfahren stammen. In einigen Fällen liegen diese Daten bereits aus Voruntersuchungen vor oder stammen aus früheren Untersuchungen des Patienten zu anderen Erkrankungen.
In alternativer Variante enthält der Volumendatensatz allgemeine Atlasbilddaten. Diese stehen, insbesondere für den menschlichen Körper in jedem Fall zur Verfügung. Solche anatomischen Atlanten vom Körper zeichnen sich durch eine hohe Güte der Bilddaten aus und eignen sich somit sehr gut zur Planung des Einsatzes der Endoskopie-Kapsel. Über die vorgenannte Registrierungsprozedur des Volumendatensatzes auf den Patienten erfolgt eine erste und für den hier angesprochenen Zweck der Zielpositionierung der Endoskopie-Kapsel oft ausreichende Skalierung des Atlasbilddatensatzes.
Bei einer weiterführenden Variante sind die Atlasbilddaten durch wenigstens eine patientenspezifische Größe zusätzlich skaliert. Hierdurch werden Unterschiede zwischen dem Atlasdatensatz und der realen Erscheinung des Patienten besonders berücksichtigt. Es erfolgt eine Anpassung der digitalen Atlasdaten an den Patienten, indem aus den allgemeinen Atlasdaten unter Zuhilfenahme von patientenspezifischen Größen ein patientenspezifischer Atlasdatensatz erstellt wird. Es hat sich gezeigt, dass für solche patientenspezifischen Skaliergrößen vorteilhaft der Body-Maß-Index (BMI) des Patienten, seine Größe und/oder seine Gewicht und/oder sein Umfang genutzt werden können, weil über solche allgemeinen Werte eine Anpassung des allgemeinen Atlasdatensatzes auch innerer Körperbereiche hinreichend genau möglich ist. Dabei können solche Skalierwerte sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination in die Bearbeitung der Atlasdaten einfließen. Solche Skalierverfahren sind allgemein bekannt und werden an anderer Stelle in der Medizintechnik eingesetzt. Ein anderer Skalierfaktor, welcher ebenfalls allein oder in Kombination mit anderen in das vorgenannte Skalierverfahren einfließen kann, ergibt sich aus der Oberflächenkontur des Patienten. Diese Kontur kann mittels lasergestützten Abtastverfahren vom Patienten aufgenommen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Registrierung des Volumendatensatzes an den Patienten durch wenigstens drei anatomische Marken und deren Zuordnung als Registrierpunkte im Volumendatensatz. In dieser Variante werden diese typischen anatomischen Marken des Patienten beispielsweise bestimmte Knochenstrukturen auch im Volumendatensatz gekennzeichnet. Die Marken werden gleichfalls mit Hilfe eines Zeigeinstrumentes eines Positionserfassungssystems angefahren bzw. lokalisiert. Auf diese Weise kann ein Bilddatenrechner die verschiedenen Markerpunkte zuordnen und die Koordinatensysteme in Deckung bringen.
In einer besonders vorteilhaften Variante sind die anatomischen Marken zusätzlich durch künstliche Marken gekennzeichnet, wobei die künstlichen Marken mittels eines im Magnetspulensystem für die Positionserfassung der Endoskopie-Kapsel eingesetzten Positionserfassungssystems erfasst werden. Diese Ausführungsform nutzt vorteilhaft die Tatsache, dass für die Positionserfassung der Endoskopie-Kapsel im Körper des Patienten ein Positionserfassungssystem vorhanden ist, welches vorzugsweise in das Magnetspulensystem integriert ist. Die hier vorgeschlagenen künstlichen Marken sind so ausgestaltet, dass sie von eben diesem Positionserfassungssystem erfasst bzw. gelesen werden können. Hier ist es lediglich erforder lich, dass die Erfassung der künstlichen Marken auf dem gleichen physikalischen Prinzip wie die Positionserfassung der Kapsel selbst beruht. Im eingangs zitierten Stand der Technik werden Positionserfassungssysteme beschrieben, die auf dem elektromagnetischen Prinzip beruhen, bei denen die im Magnetfeld induzierten Spannungen und Ströme ein Maß für die Positionskoordinaten der Endoskopie-Kapsel sind. Auf diese Weise kann auf spezielle Zeigeinstrumente verzichtet werden. Die durch das Positionserfassungssystem erfassten Marken und die im Volumendatensatz gekennzeichneten Marken können dann sehr leicht und aufwandsarm zugeordnet werden und der Bilddatenrechner ist in der Lage die Koordinatensysteme in Deckung zu bringen.
In einer weiteren Variante erfolgt die automatische Positionierung der Endoskopie-Kapsel durch Kombination der auf die Kapsel einwirkenden Magnetfelder des Magnetspulensystems und einer automatischen Bewegung des Patiententisches. Hierdurch kann die Kapsel innerhalb des so genannten Arbeitsvolumens des Magnetfeldes gehalten werden, welches sich im Zentrum des Magnetspulensystems befindet. Hier ist die Einwirkung der verschiedenen Magnetfelder optimal und damit die Bewegungsmöglichkeit der Kapsel wegen der optimalen Kraftübertragung am besten. Eine optimale Einwirkung der Magnetfelder bedeutet auch einen optimalen Wirkungsgrad des Systems und damit auch eine optimale Energiebilanz. Dabei soll sich der Patiententisch nicht nur in Einführungsrichtung des Patienten in das Magnetspulensystem und also in Längsrichtung bewegen, sondern er soll auch in beliebiger Richtung dreh- oder kippbar sein. Auf diese Weise lassen sich die Magnetfeldkräfte zusätzlich in gewissem Masse durch Schwerkraftkomponenten unterstützen.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Darin zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Endoskopieanlage zur nicht invasiven Befundung bzw. Behandlung eines Patienten
2 eine schematische Darstellung des Verfahrensschrittes a)
3 eine schematische Darstellung des Verfahrensschrittes b)
4 Ablaufdiagramm der wesentlichen Verfahrensschritte
1 zeigt eine Endoskopieanlage 10 zur nicht invasiven Befundung bzw. Behandlung eines Patienten 5. Die Endoskopieanlage 10 umfasst ein Magnetspulensystem 1 mit einer daran angeschlossenen Energieversorgung 6 sowie einer Steuerung 7 und eine Anzeigeeinheit 8. Das Magnetspulensystem besteht aus vierzehn hier nicht näher dargestellten Einzelspulen, die sich in sechs quaderförmig angeordnete, rechteckige Helmholtzspulen und acht gemeinsam einen Zylindermantel im Quader bildende Sattelspulen aufteilen. Der in jeder der vierzehn Einzelspulen fließende Spulenstrom wird von einem von vierzehn, je einer Einzelspule zugeordneten Leistungsverstärkern 9a–9n erzeugt, wovon in 1 lediglich Leistungsverstärker 9a und 9n dargestellt sind. Die Summe der Leistungsverstärker 9a bis 9n bilden die Energieversorgung 6 des Magnetspulensystems 1. Sämtliche Leistungsverstärker 9a bis 9n werden von der Steuerung 7 über Steuerleitungen 11 angesteuert bzw. geregelt.
Der Patient 5, lagernd auf einem Patiententisch 4, ist entlang der Längsachse z des Patientenkoordinatensystems 12 in das Magnetspulensystem 1 eingefahren. Der Patiententisch 4 ist dabei in Richtung der z-Achse beliebig verfahrbar und damit relativ zum Magnetspulensystem 1 bewegbar. Zusätzlich soll der Patiententisch 4 ggf. auch beliebig neigungsverstellbar und schwenkbar sein, sich also um alle Achsen des Patientenkoordinatensystem 12 bewegen können. Über den Pati ententisch 4 wird der Patient 5 so im Magnetspulensystem 1 platziert, dass sich die eingeführte Endoskopie-Kapsel 2 in etwa in der Mitte des Magnetspulensystems 1 befindet. Dort besitzt das Magnetspulensystem 1 sein so genanntes Arbeitsvolumen. Natürlich ist es auch generell denkbar den Patiententisch 4 starr zu belassen und das Magnetspulensystem 1 sich relativ zum Patienten 4 bewegen zu lassen, obwohl diese Variante auf aufgrund der Versorgungsleitungen (Energieversorgung, Kühlung)und der zu bewegenden Massen aufwändiger ist.
Dem Magnetspulensystem 1 ist ein Koordinatensystem 13 fest zugeordnet. Die Ortsposition sowie die Orientierung der Längsachse 14 der Endoskopie-Kapsel 2 im Koordinatensystem 13 werden über das Positionserfassungssystem 15 bestimmt. Dazu ist es erforderlich, dass das Positionserfassungssystem 15 eine Zuordnung zum Koordinatensystem 13 erfährt. Die erforderliche Kalibrierung des Positionserfassungssystems 15, d.h. das Feststellen seiner Relation zum Magnetspulensystem 1 und damit zum Koordinatensystem 13 erfolgt einmalig bei Installation der Anlage. Dabei können beispielsweise hier nicht dargestellte Marken am Spulensystem angebracht sein. Die geometrische Ausrichtung der Marken zum Spulensystem ist somit bekannt und über das Lesen dieser Marken durch das Positionserfassungssystem 15 kann die Kalibrierung erfolgen, d.h. eine Transformationsmatrix zwischen den beiden Systemen bestimmt werden. Das Positionserfassungssystem 15 besteht dabei im Wesentlichen aus im Magnetspulensystem 1 integrierten und hier nicht näher bezeichneten Navigationsspulen und einer Positionserfassungseinheit 15a. Die Ortsposition sowie die Orientierung der Endoskopie-Kapsel werden drahtlos über die Positionserfassungseinheit 15a erfasst. Die Positionserfassungseinheit 15a übermittelt die Positionsdaten der Endoskopie-Kapsel wiederum über Steuerleitung 16 an die Steuerung 7. Für die Positionserkennung der Endoskopiekapsel 2 wird durch die Navigationsspulen ein zusätzliches Magnetfeld erzeugt, welches auf Positionssensorspulen innerhalb der Endoskopie-Kapsel 2 mit einer oder mehreren unterschiedlichen Frequenzen einwirkt und welches zur Induktion gleichfrequenter Spannun gen und Strömen in den Positionssensorspulen der Endoskopie-Kapsel 2 führt. Diese Ströme und Spannungen werden dann als Positionssignal genutzt.
In 2 wird die Übertragung und Kennzeichnung einer Befundposition 18 innerhalb eines zu untersuchenden Bereiches 3 des Patienten 5 in wenigstens einen die Befundposition 18 abdeckenden Volumendatensatz 17 dargestellt. Der Volumendatensatz 17 liegt in geeigneter elektronischer Form vor und ist auf einer Anzeigeeinheit 21 dargestellt, welche mit einer Rechnereinheit 22 verbunden ist. Ferner ist ein Eingabeinstrument 23 mit der Rechnereinheit 22 verbunden. Der behandelnde Arzt oder Untersucher hat seinen Erkrankungsverdacht innerhalb des Bereiches 3 des Patienten 5 ausgemacht und möchte diesen Bereich detaillierter befunden. In einem Volumendatensatz 17, der natürlich unter anderem den zu untersuchenden Bereich 3 abdeckt, wird die Befundposition 18 mit dem Eingabeinstrument 23 gekennzeichnet, wobei Kennzeichnung eine Verlinkung der Befundposition 18 mit oder auch Speicherung in dem Volumendatensatz 17 bedeutet. Der Volumendatensatz 17 kann aus mehreren älteren 3D Bildern des Patienten 5 – aufgenommen mit den verschiedensten bekannten Verfahren – bestehen. Alternativ kann der Volumendatensatz auch aus allgemeinen Atlasdaten bestehen. Diese sind für jeden Bereich des menschlichen Körpers als 3D Bilddaten in hohem Detaillierungsgrad verfügbar. Eine spätere Wichtung oder Skalierung der allgemeinen Atlasdaten mit spezifischen Patientendaten wie BMI, Größe, Gewicht, Oberflächenkontur ergeben eine zusätzliche und hinreichende Genauigkeit in der Positionsbestimmung des Zielortes.
3 zeigt die Registrierung des Volumendatensatzes 17 an den Patienten 5 zur virtuellen Kennzeichnung der Befundposition 18 am Patienten 5. Die Registrierung erfolgt im Ausführungsbeispiel mit markanten anatomischen Marken 19. Es sind mindestens drei verschiedene Marken 19 erforderlich, die jedoch nicht alle in einer Ebene liegen dürfen. Danach werden im Volumendatensatz 17 die anatomisch äquivalenten Registrierpunkte 20 bestimmt und somit der Volumendatensatz 17 quasi in Deckung mit dem Patienten 5 gebracht. Die geschieht i. d. R. durch das Eingabeinstrument 23 (Maus, Fadenkreuz) mit dem die äquivalenten anatomischen Marken 19 des Patienten 5 als Registrierpunkt 20 im Volumendatensatz 17 auf der Anzeigeeinheit 21 nacheinander angefahren und dort einzeln in der Rechnereinheit 22 markiert werden. Die Marken 19 werden ebenfalls durch ein Zeigeinstrument 25, welches mit einem Positionserfassungs- oder Navigationssystem 24 verbunden sein muss angefahren, welches wiederum mit der Rechnereinheit 22 zusammenwirkt. Auf diese Weise kann die Rechnereinheit 22 die Koordinatensysteme von Volumendatensatz 17 und Patient 5 aufeinander kalibrieren. Durch diesen Vorgang wird nunmehr umgekehrt auch die im Volumendatensatz 17 gekennzeichnete Befundposition 18 auf den Patienten 5 abgebildet. In Varianten können auch künstliche Marken 19a verwendet werden. Diese werden dann derart angewandt, dass diese künstlichen Marken 19a die anatomischen Marken 19 am Patienten 5 zusätzlich kennzeichnen, die beispielsweise durch Abtastung des Patienten 5 durch den Untersuchenden lokalisiert worden sind. Diese künstlichen Marken 19a können dann durch Interaktion durch ein Positionserfassungssystem 24 erfasst werden und der Registrierung des Volumendatensatzes 17 an den Patienten 5 dienen. Hier wird vorteilhaft das Positionserfassungssystem 15 des Magnetspulensystems 1 verwendet, das dieses ohnehin für die Steuerung der Endoskopie-Kapsel 2 notwendig ist. Hier ist es lediglich erforderlich, dass die künstlichen Marken 19a durch dieses Positionserfassungssystem 15 erfasst (gelesen) werden können, d.h. auf dem gleichen physikalischen Prinzip wie die Positionserfassung der Kapsel 2 selbst beruhen. In einem solchen Fall kann auf ein Zeiginstrument 25 und auf die mit diesem verbundene Prozedur des Anfahrens dieser Marken verzichtet werden.
In 4 sind die wesentlichen Verfahrensschritte zusammengefasst in einem Ablaufdiagramm dargestellt.

Claims

Verfahren zur Positionierung einer magnetisch navigierbaren Endoskopie-Kapsel (2) durch ein Magnetspulensystem (1) zur Untersuchung eines Bereiches (3) im Körper eines auf einem Patiententisch (4) gelagerten Patienten (5), wobei die Lage der Untersuchung, d.h. die Befundposition (18) bekannt ist, mit folgenden Schritten: a) Kennzeichnung der Befundposition (18) in wenigstens einen die Befundposition (18) abdeckenden Volumendatensatz (17) b) Registrierung des Volumendatensatzes (17) an den Patienten (5) c) Transformation des Volumendatensatzes (17) und der Befundposition (18) in das Koordinatensystem (13) des Magnetspulensystems (1) d) Positionierung der in den Patienten (5) eingeführten Endoskopie-Kapsel (2) zur Befundposition (18) durch automatische Steuerung des Magnetspulensystems (1)
Verfahren zur Positionierung einer Endoskopie-Kapsel (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumendatensatz (17) aus älteren Patientenbilddaten, insbesondere aus 3D Bildaufnahmeverfahren besteht.
Verfahren zur Positionierung einer Endoskopie-Kapsel (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der volumendatensatz (17) aus allgemeinen Atlasbilddaten besteht.
Verfahren zur Positionierung einer Endoskopie-Kapsel (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die allgemeinen Atlasbilddaten durch wenigstens eine patientenspezifische Größe skaliert werden.
Verfahren zur Positionierung einer Endoskopie-Kapsel (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die patientenspezifischen Skaliergrößen aus dem Body-Maß-Index (BMI), der Größe, dem Gewicht, dem Umfang oder der Oberflächenkontur des Patienten entnommen werden.
Verfahren zur Positionierung einer Endoskopie-Kapsel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Registrierung des Volumendatensatzes (17) an den Patienten (5) durch wenigstens drei anatomische Marken (19) und deren Zuordnung als Registrierpunkte (20) im Volumendatensatz (17) erfolgt.
Verfahren zur Positionierung einer Endoskopie-Kapsel (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die anatomischen Marken (19) zusätzlich durch künstliche Marken (19a) gekennzeichnet sind, wobei die künstlichen Marken (19a) mittels eines im Magnetspulensystem (1) für die Positionserfassung der Endoskopie-Kapsel (2) eingesetzten Positionserfassungssystems (15) erfasst werden.
Verfahren zur Positionierung einer Endoskopie-Kapsel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Positionierung der in den Patienten (5) eingeführten Endoskopie-Kapsel (2) durch Kombination der auf die Kapsel (2) einwirkenden Magnetfelder des Magnetspulensystems (1) und einer automatischen Bewegung des Patiententisches (4) erfolgt.