DE102006024245A1 - Medical instrument such as a neural implant, biopsy needle or an artificial landmark for implanting into human body, comprises a sample for permitting localization of the medical instruments into the human body, and transponder - Google Patents

Medical instrument such as a neural implant, biopsy needle or an artificial landmark for implanting into human body, comprises a sample for permitting localization of the medical instruments into the human body, and transponder

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DE102006024245A1 DE200610024245 DE102006024245A DE102006024245A1 DE 102006024245 A1 DE102006024245 A1 DE 102006024245A1 DE 200610024245 DE200610024245 DE 200610024245 DE 102006024245 A DE102006024245 A DE 102006024245A DE 102006024245 A1 DE102006024245 A1 DE 102006024245A1
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Abstract

The medical instrument (1) for implanting into human body by 19F-nuclear magnetic resonance (NMR) imaging technique, comprises a sample (2) for permitting localization of the medical instruments into the human body, and a transponder. The medical instrument is a neural implant, a micro pump for the controlled and localized release of pharmaceuticals in the body, biopsy needle, a minimally invasive instrument, an endoscope or an artificial landmark applicable by the endoscope. The sample shows different forms, which permit to differentiate the instruments on a 19F-NMR imaging from each other. An independent claim is included for a procedure for the localization of a medical instrument.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein medizinisches Instrument, welches zur gezielten Einführung in den menschlichen Körper bestimmt ist und insbesondere ein Implantat, ein chirurgisches Instrument oder eine künstliche Landmarke ist, sowie dessen Verwendung und ein Verfahren zur Lokalisierung des Instruments im menschlichen Körper. The invention relates to a medical instrument which is intended for selective insertion into the human body and in particular an implant, a surgical instrument or an artificial landmark is, as well as its use and a method for locating the instrument in the human body.
  • Derzeit werden neue Arten von Implantaten entwickelt, die komplexe physiologische Funktionen übernehmen können. Currently, new types of implants are being developed that can perform complex physiological functions. Zum Beispiel werden neuronale Implantate entwickelt, die selektiv Nerven im zentralen Nervensystem stimulieren und so Gelähmten oder Menschen helfen können, die auf Grund einer amyotrophen Lateralsklerose nicht kommunizieren können. For example, neural implants are developed that selectively stimulate nerves in the central nervous system and can help as paralytic or people who can not communicate due to amyotrophic lateral sclerosis. Solche ins Gehirn implantierte Elektroden können neuronale Signale registrieren und sie an eine Extremitäten-Prothese weiterleiten oder einen Computer-Cursor steuern. Such implanted electrodes into the brain to register neural signals and pass them on to a limb prosthesis or control a computer cursor.
  • Derartige Elektroden müssen jedoch mit hoher Präzision in das zentrale Nervensystem implantiert werden, um die Verschaltung mit den relevanten Nervenzellen zu gewährleisten. However, such electrodes have to be implanted with high precision in the central nervous system in order to ensure the interconnection with the relevant nerve cells. Die Positionierung bei der Implantation geschieht vorzugsweise durch Bildgebung unterstützt. The positioning during the implantation is done preferably assisted by imaging. Hierfür werden in der Regel Röntgenaufnahmen, zB mit einem C-Bogengerät aufgenommene Fluoroskopieaunahmen verwendent, sofern die Implantate einen entsprechenden Röntgenkontrast aufweisen. For this purpose are usually X-rays, for example taken with a C-arm device Fluoroskopieaunahmen verwendent if the implants have a corresponding X-ray contrast. Dieses ist jedoch oft nicht der Fall, da derartige Implantate sehr klein sind und nur einen geringen Röntgenkontrast aufweisen. However, this is often not the case, as such implants are very small and have only a low X-ray contrast. Für die Bildgebung mittels MRT (Magnetresonanztomographie) ist ebenfalls ein geeigneter Kontrast zum umgebenden Gewebe notwendig, und darüber hinaus eine Größe des Implantats von mehreren mm 3 , da die Auflösung des MRT etwa im Millimeterbereich liegt. A suitable contrast to the surrounding tissue is also necessary for the imaging by MRI (magnetic resonance imaging), and furthermore a size of the implant by several mm 3, because the resolution of the MRI is approximately in the millimeter range.
  • Vergleichbare Probleme bei der Lokalisation von Implantaten können auch bei Implantaten in anderen Körperregionen entstehen, zum Beispiel im Bereich des Rückenmarks, Myokards etc. Auch andere Implantattypen wir Mikropumpen zur kontrollierten und lokalisierten Freigabe von Pharmaka, minimalinvasive chirurgische Geräte, Stents, etc., müssen sich im anatomischen Kontext darstellen lassen, was zurzeit nur begrenzt möglich ist. Similar problems in the localization of implants can also implants in other areas of the body arise, for example in the area of ​​the spinal cord, myocardium, etc. Other types of implants we micropump for the controlled and localized release of pharmaceuticals, minimally invasive surgical devices, stents, etc., have to be represented in the anatomical context, which is currently limited.
  • Ein ähnliches Problem ergibt sich bei der Verfolgung von Instrumentenspitzen, zum Beispiel Biopsie-Nadelspitzen innerhalb des Körpers. A similar problem arises in tracking instrument tip, for example, biopsy needle tips within the body. Im MRT erzeugt eine solche Nadel einen komplexen Artefakt, dessen Ortzuordnung eine Unschärfe aufweist. In such a needle MRI artifact generates a complex whose Ortzuordnung having a blur.
  • Die US 2005/0273002 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Implantieren von künstlichen Landmarken bzw. Bildgebungsmarken, um eine bestimmte Position innerhalb eines Gewebes zu identifizieren. The US 2005/0273002 A1 describes a device for implanting artificial landmarks or imaging markers to identify a particular position within a tissue. Die unter die Haut eingesetzte Landmarke umfasst ein erstes Element, welches mit einer ersten Bildgebungsmodalität sichtbar ist, und ein zweites Element, welches mit einem zweiten Bildgebungsmodalität sichtbar ist. The landmark inserted under the skin comprises a first member which is visible with a first imaging modality and a second element which is visible with a second imaging modality. Die Bildgebungsmodalitäten können zum Beispiel Ultraschall, Röntgen, CT oder MRT sein. The imaging modalities such as ultrasound, X-ray, CT or MRI. Demnach ist das erste Element zum Beispiel aus PVA und das zweite aus Metall. Accordingly, the first element, for example, PVA and the second metal.
  • In dem Artikel von R. Schwarz et al.: "Gastrointestinal Transit Times in Mice and Humans Measured with 27 AL and 19 F Nuclear Magnetic Resonance" in Magnetic Resonance in Medicine, Vol. 48, S. 255-261, 2002, ist ein Verfahren zum Messen der Nahrungs-Durchlaufzeiten durch den Magen-Darm-Trakt beim Menschen mittels einer 19F-Probe beschrieben. In the article by R. Schwarz et al .: "Gastrointestinal Transit Times in Mice and Humans Measured with 27 AL and 19 F Nuclear Magnetic Resonance" in Magnetic Resonance in Medicine, Vol. 48, pp 255-261, 2002, is a a method for measuring the dietary lead times described by the gastrointestinal tract in humans by means of a 19F probe. Ein Proband schluckte eine mit Perfluorononan gefüllte Kapsel, woraufhin in regelmäßigen Abständen sowohl 1H- als auch 19F-NMR-Bilder mit einem klinischen 1,5 T MR-System aufgenommen worden. One subject swallowed a capsule filled with Perfluorononan, whereupon been recorded with a clinical 1.5 T MR system at regular intervals both 1H and 19F NMR images. Da die Kapsel mit 19F-NMR-Bildgebung hervorragend zu identifizieren war, ließ sich der Transit der Kapsel durch den Darm darstellen. Since the capsule was to identify perfectly with 19F NMR imaging, the transit of the capsule was represented by the intestine. Dies Dokument beschäftigt sich jedoch nicht mit der Darstellbarkeit und Lokalisation von Implantaten oder sonstigen medizinischen Instrumenten im menschlichen Körper. However, this document does not deal with the illustration and localization of implants or other medical instruments in the human body.
  • Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein medizinisches Instrument, insbesondere ein Implantat, ein chirurgisches Instrument oder eine künstliche Landmarke bereitzustellen, welches besser als mit den bisherigen Verfahren im menschlichen Körper lokalisiert werden kann. The invention has the object found, a medical instrument, in particular an implant, a surgical instrument or provide an artificial landmark, which can be located with better than the previous processes in the human body.
  • Diese Aufgabe erfüllt die Erfindung dadurch, dass das Instrument mit einer Fluor enthaltenden Probe versehen ist, welche die Lokalisierung des medizinischen Instruments im menschlichen Körper mittels 19F-NMR-Bildgebung erlaubt. This object met by the invention in that the instrument having a fluorine-containing sample is provided which permits the localization of the medical instrument in the human body by 19F NMR imaging.
  • Normale klinische MRT-Bilder basieren auf dem Signal des Wasserstoffkerns (1H). Normal clinical MRI images based on the signal from the hydrogen nucleus (1H). 19F-NMR-Bildgebung wird dagegen kaum verwendet, da der menschliche Körper sehr wenig Fluor enthält. 19F NMR imaging contrast is hardly used because the human body contains very little fluorine. Prinzipiell ist der Kern 19F auf Grund seines 100%-igen natürlichen Vorkommens und seines hohen gyromagnetischen Verhältnisses jedoch äußerst NMR-geeignet. In principle, the core 19F is, however, extremely NMR suitable due to its 100% owned natural occurrence and its high gyromagnetic ratio. Darüber hinaus lässt sich 19F-NMR-Bildgebung auch mit den meisten klinischen MRT-Geräten durchführen, da die Resonanzfrequenz des 19F-Kerns mit zum Beispiel 59 MHz bei 1,5 Tesla sehr nahe bei der Resonanzfrequenz von 63 MHz des 1H-Kerns liegt. In addition, 19F NMR imaging can be performed with most clinical MRI devices because the resonant frequency of 19 F nucleus is with, for example, 59 MHz at 1.5 T very close to the resonant frequency of 63 MHz of 1H-core. Die normalerweise auf diese Frequenz abgestimmten Verstärker und sonstigen Elektronikbausteine des MRT-Systems können daher auch für die 19F-NMR-Bildgebung oder -Spektroskopie verwendet werden. The normally tuned to this frequency amplifiers and other electronic components of the MRI system can therefore be used for the 19F NMR imaging or spectroscopy.
  • Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Fluor (also 19F) enthaltende Probe mit 19F-NMR-Bildgebung selektiv dargestellt wird. The advantage of the invention is that the fluorine (ie 19F) containing sample is selectively displayed with 19F-NMR imaging. Dadurch ist sie auch in unübersichtlichen anatomischen Strukturen leicht zu erkennen. This makes it easy to see even in confused anatomical structures. Die 19F-NMR-Bilder können dann mit den 1H-NMR-Bildern überlagert werden, um die Position des Instruments auf letzterem darzustellen. The 19F NMR images can be overlaid with the 1 H-NMR images then to represent the position of the instrument on the latter.
  • Die Erfindung kann nicht nur zur Markierung von chirurgischen Instrumenten, Stents, Implantaten und dergleichen verwendet werden, sondern auch zur Markierung und Darstellung von künstlichen Landmarken im Körper. The invention can be used not only for marking of surgical instruments, stents, implants and the like, but also to mark and display of artificial landmarks in the body. Der Verwendung von Künstlichen Landmarken liegt die Aufgabe zugrunde, während einer Untersuchung Körperregionen so zu markieren, dass sie für spätere Nachuntersuchungen und/oder Therapien leicht und sicher wieder gefunden werden können. the task of using artificial landmarks is based, to mark during an examination body regions so that they can be found and safely for later follow-up and / or therapies again slightly. Beispielsweise erkennt ein Gastroenterologe während einer Enddarmspiegelung einen Tumor oder einen Polypen. For example, recognizes a gastroenterologist during a rectoscopy a tumor or polyp. Mit dem Endoskop kann er nur die Oberfläche desselben betrachten und minimalinvasiv therapieren. With the endoscope he can look the same, only the surface and treat minimally invasive. Ihm fehlen jedoch Informationen zur Vaskularisierung, inneren Beschaffenheit (flüssig, fest etc.), Ausdehnung senkrecht zur Darmwand ua. However, it lacks information on vascularization internal constitution (liquid, solid, etc.) dimension perpendicular to the intestinal wall and others. Da der Darm hochflexibel ist und keine natürlichen Landmarken aufweist, ist es äußerst vorteilhaft, endoskopisch eine künstliche Landmarke setzen zu können, die mit einer Fluor enthaltenden Probe markiert ist oder ausschließlich aus einer Fluor enthaltenden Probe besteht, welche bei einer folgenden radiologischen Untersuchung mit 19F-NMR leicht wieder auffindbar ist. Since the intestine is highly flexible and has no natural landmarks, it is extremely advantageous to be able endoscopically set an artificial landmark containing the sample with a fluorine-labeled or sample solely containing from a fluorine exists which in a subsequent radiographic examination with 19F NMR is discoverable again slightly. Andere Anwendungen sind Biopsien, zum Beispiel in der Brust oder Prostata oder im Dickdarm: Hierbei kann beim Nehmen der Biopsie gleichzeitig eine biokompatible Landmarke gesetzt werden, um insbesondere bei mehrfachen Biopsien später eine Zuordnung zu der betreffenden Läsion treffen zu können. Other applications include biopsies, for example, in the breast or prostate or colon: Here, a biocompatible landmark can be set while taking the biopsy at the same time to meet later attach to that lesion especially when multiple biopsies.
  • Ein Endoskop (konventionell oder Kapsel) wird hierbei mit einer Einrichtung ausgestattet, welche die Injektion einer Teflon-ummantelten Landmarke an einem vorgesehenen Ort gestattet. An endoscope (conventional or capsule) is in this case equipped with a device which permits the injection of a Teflon-coated landmark at an intended place. Vorteilhaft wird eine Biopsieeinrichtung mit einer Landmarken-Injektionseinrichtung gekoppelt. a biopsy device is advantageously coupled with a landmark injection device.
  • Die Fluor enthaltende Probe besteht daher vorzugsweise aus einem biokompatiblen Material, gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist dieses Material Teflon (Polytetrafluoräthylen). therefore, the sample containing fluorine is preferably made of a biocompatible material, according to a particularly preferred embodiment, this material is Teflon (polytetrafluoroethylene). Teflon ist biologisch inert und enthält extrem viel Fluor, sodass es ein starkes 19F-NMR-Signal abgibt. Teflon is biologically inert and contains extremely a lot of fluorine, so that it emits a strong 19F NMR signal. Allerdings sind die T 2 -Relaxationszeiten von Teflon sehr kurz, da es sich um einen Festkörper handelt. However, the T 2 relaxation times of Teflon are very short, since it is a solid. Inzwischen können jedoch viele MRT-Systeme auch mit ultrakurzen Echozeiten (UTE) arbeiten, sodass auch eine Darstellung von Teflon mit 19F-NMR-Bildgebung möglich ist. Meanwhile, however, many MRI systems with ultra-short echo times (UTE) work, so that a representation of Teflon with 19F NMR imaging is possible.
  • Besonders bevorzugt ist die Probe eine Teflon-Ummantelung des medizinischen Instruments. Particularly preferably, the sample is a Teflon sheath of the medical instrument.
  • Alternativ zu Teflon kann für die Probe jede andere Fluor enthaltende Verbindung gewählt werden, insbesondere eine flüssige Fluor-Verbindung wie Perfluorononan oder Perfluoropolyäther, auch gelöste Fluorsalze sind denkbar. any other fluorine may alternatively be chosen for the sample Teflon-containing compound, in particular a liquid fluorine compound such as Perfluorononan or Perfluoropolyäther, dissolved fluoro salts are also conceivable. Im Fall einer flüssigen Probe ist diese vorzugsweise in eine geeignete Kapsel eingeschlossen, deren äußere Form beliebig wählbar ist. In the case of a liquid sample, it is preferably incorporated into a suitable capsule whose outer shape is arbitrary.
  • Das mit 19F markierte medizinische Instrument ist vorzugsweise aus elektrisch isolierendem Werkstoff hergestellt, um im MRT keine Artefakte zu erzeugen. The labeled with 19F medical instrument is preferably made of electrically insulating material in order not to create artifacts in the MRI.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein Satz aus mehreren medizinischen Instrumenten verwendet, bei denen die Fluor enthaltenden Proben der Instrumente voneinander verschiedene Formen aufweisen, die erlauben, die Instrumente auf einem 19F-NMR-Bild voneinander zu unterscheiden. According to a particularly preferred embodiment, a set of multiple medical instruments is used in which the fluorine containing samples of the instruments have mutually different shapes, making it possible to distinguish the instruments on a 19F NMR image of each other. Diese Ausführungsform ist insbesondere für künstliche Landmarken vorteilhaft, da dann mehrere voneinander unterscheidbare Landmarken gesetzt werden können. This embodiment is particularly advantageous for artificial landmarks, since then several distinguishable landmarks can be set. Die Form der Proben (bzw. im Fall von flüssigen Fluor-Verbindungen die Form der Kapsel) kann zum Beispiel elliptisch, eckig, tetraederförmig sein oder charakteristische Einschnürungen oder dergleichen aufweisen, die auf einem 19F-NMR-Bild identifizierbar sind. The shape of the sample (or in the case of liquid fluorine compounds, the shape of the capsule) can be for example elliptical, rectangular, tetrahedral-shaped or characteristic constrictions, or the like, which can be identified on a 19F NMR image.
  • Beansprucht ist auch die Verwendung eines solchen medizinischen Instruments zur Lokalisierung desselben im menschlichen Körper mittels 19F-NMR-Bildgebung. Claimed is the use of such a medical instrument for locating the same in the human body by 19F NMR imaging.
  • Die Erfindung ist auch auf ein Verfahren zur Lokalisierung eines solchen Instruments im menschlichen Körper gerichtet, bei welchem mit einem Magnetresonanztomographen 1H-NMR-Bilder des Untersuchungsvolumens aufgenommen werden, in der gleichen Sitzung, ohne Umlagerung des Patienten, 19F-NMR-Bilder des Untersuchungsvolumens aufgenommen werden, wobei die Position des Instruments auf den 19F-NMR-Bildern ermittelt wird, und daraus die entsprechende Position des Instruments auf den 1H-NMR-Bildern abgeleitet wird. The invention is also directed to a method of locating such an instrument in the human body, are wherein incorporated with a magnetic resonance tomograph 1H-NMR images of the examination volume, in the same session, recorded without moving the patient, 19F-NMR images of the examination volume be, with the position of the instrument is determined on the 19F-NMR images, and from the corresponding position of the instrument is derived on the 1H NMR images.
  • Die Aufnahme von 1H- und 19F-Bildern ohne Umlagerung des Patienten hat den Vorteil, dass die Bilder leicht zueinander registriert werden können, das heißt, dass die Position auf einem 19F-Bild einer Position auf einem 1H-Bild zugeordnet werden kann. The recording of 1 H and 19 images without repositioning the patient has the advantage that the images can be registered to each other slightly, that is, that the position can be allocated on a 19F image of a position on a 1 H image.
  • Bei den 1H- und 19F-NMR-Bildern kann es sich um Schichtbilder oder dreidimensionale Aufnahmen handeln, vorzugsweise werden T1-gewichtete, T2-gewichtete oder Protonen-gewichtete 1H-NMR- Schichtbilder der betreffenden Körperregion wie zum Beispiel des Gehirns angefertigt. In the 1H and 19F NMR images, it may be tomograms or three-dimensional images, preferably T1-weighted, T2-weighted or proton weighted 1H-NMR are as customized slice images of the relevant region of the body, for example of the brain. Daraufhin werden vorzugsweise multiple Schichten mit 19F-NMR mit den gleichen Koordinaten akquiriert. Then preferably multiple layers with 19F-NMR is acquired using the same coordinates. Alternativ können auch 19F-Projektionsbilder in verschiedenen Projektionsrichtungen akquiriert werden, welche ein höheres Signal-zu-Rausch Verhältnis als Schnittbilder aufweisen. Alternatively, 19F projection images may be acquired in different projection directions, which have a higher signal-to-noise ratio as the sectional images.
  • Neben der Position der Fluor enthaltenden Probe wird den 19F-Bildern vorzugsweise auch die Form der Probe entnommen, womit gegebenenfalls eine Unterscheidung von verschiedenen Instrumenten möglich ist, welche unterschiedlich geformte 19F-Proben aufweisen. In addition to the sample position of the fluorine-containing is preferably taken the shape of the sample to 19F images, which optionally is possible to distinguish between different instruments having different shaped 19F samples.
  • Die aus den 19F-NMR-Bildern ermittelte Form der Probe kann dann als Kontur und/oder farbig ausgefüllt an der entsprechenden Position des Instruments auf einem 1H-NMR-Bild dargestellt werden. The shape of the sample determined from the 19 F-NMR images can then be displayed as a contour and / or color filled at the corresponding position of the instrument on a 1H NMR image.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält das medizinische Instrument ferner einen Transponder, welcher mit einem einfachen Transponder-Leser identifiziert werden kann. According to a particularly preferred embodiment, the medical instrument further comprises a transponder, which can be identified with a simple transponder reader. Dies ist insbesondere für künstliche Landmarken vorteilhaft, da deren Position im Körper dann mittels HF-Strahlen verifiziert werden kann. This is particularly advantageous for artificial landmarks, as their position in the body can then be verified by means of RF radiation.
  • Der elektrisch isolierende Werkstoff kann zum Beispiel Keramik, Glas oder Kunststoff sein. The electrically insulating material may be, for example, ceramic, glass or plastic.
  • Besonders bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem im Untersuchungsvolumen mehrere medizinische Instrumente enthalten sind, deren Fluor enthaltende Proben voneinander verschiedene Formen aufweisen. Particularly preferred is a method in which are included in the examination volume several medical instruments, the fluorine containing samples have mutually different shapes. Die Positionen und Formen der Proben werden auf den 19F-NMR-Bildern ermittelt und den einzelnen Instru menten zugeordnet. The positions and shapes of the samples are determined in the 19F NMR images and elements associated with the individual Instru. Anhand der Positionen auf den 19F-NMR-Bildern werden die entsprechenden Positionen der Instrumente auf den 1H-NMR-Bildern abgeleitet. Based on the positions on the 19F-NMR images, the respective positions of the instruments are derived on the 1H-NMR images. Die äußere Form der Proben kann zum Beispiel so gestaltet sein, dass die Oberfläche in einer Achse anisotrop ist oder dass sie eine bestimmte Anzahl von Einschnürungen hat, zB 1 bis 10 Einschnürungen, die abgezählt werden können. The outer shape of the probe may be designed for example so that the surface is anisotropic along an axis, or that it has a certain number of constrictions, for example, 1 to 10 constrictions that can be counted.
  • In Ausführungsbeispielen, bei denen der Patient sich zwischen der Aufnahme der 1H-NMR- und der 19F-NMR-Bilder bewegt hat oder bei denen zwischen diesen Aufnahmen eine gewisse Zeit vergangen ist, müssen die 19F-NMR-Bilder mit den 1H-NMR-Bildern registriert werden, bevor die Position der Instrumente auf den 1H-NMR-Bildern ermittelt wird. In embodiments in which the patient has moved between the recording of 1 H-NMR and 19F-NMR images or where between these recordings a certain time has passed, the 19F-NMR images with the 1H NMR need be registered images before the position of the instruments is determined on the 1H-NMR images. Registrieren bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die jeweiligen Koordinatensysteme zum Beispiel durch eine Transformationsmatrix zueinander in Beziehung gesetzt werden. Register means that the respective coordinate systems are related to each other, for example, by a transformation matrix in this context.
  • Um eine solche Registrierung zu erleichtern, ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass zusätzlich zu dem medizinischen Instrument im menschlichen Körper ein oder mehrere Fluor enthaltende Landmarken im oder außerhalb des Körpers vorhanden sind, die mittels 19F-NMR-Bildgebung dargestellt werden, wobei die zusätzlichen Fluor enthaltenden Landmarken auch mittels 1H-NMR darstellbar sind. In order to facilitate such a registration, is provided according to a further preferred embodiment, in addition to the medical instrument in the human body, one or more fluorine-containing landmarks in or outside the body are provided, which are represented by 19F NMR imaging, the additional fluorine-containing landmarks also be represented by 1H-NMR.
  • Diese zusätzlichen Landmarken können daher eine mit Wasser gefüllte Teflonkapsel oder eine Zwei-Kammerkapsel enthalten, die sowohl mit Wasser als auch mit Perfluoroäthylen gefüllt sind. These additional landmarks can therefore contain a water-filled Teflon capsule or a two-compartment capsule which are filled both with water and with Perfluoroäthylen. Auch eine Flüssigkeit, die sowohl Fluor als auch 1H-Atome enthält, zum Beispiel fluorierte Kohlenwasserstoffe, können hierfür verwendet werden. Also, a liquid which contains both fluorine and 1H-atoms, for example, fluorinated hydrocarbons, may be used for this purpose. Diese zusätzlichen Landmarken sind dann sowohl auf den 19F-NMR- als auch auf den 1H- NMR-Bildern sichtbar und können daher dazu verwendet werden, beide Bilder zueinander zu registrieren. These additional landmarks are then therefore be used both on the 19F-NMR and visible on the 1H NMR images and can to register the two images to each other.
  • Anstelle von im Körper verwendeten Landmarken können auch außerhalb des Körpers entsprechende Landmarken angebracht werden, welche nach der Bildgebung wieder entfernt werden. Instead of used in the body landmarks corresponding landmarks can be attached which are removed again after the imaging and outside of the body.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. The invention will now be explained in more detail by means of embodiments with reference to the accompanying drawings. In den Zeichnungen zeigen: In the drawings:
  • 1 1 einen schematischen Querschnitt durch ein medizinisches Instrument gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; a schematic cross-sectional view of a medical instrument according to an embodiment of the invention;
  • 2 2 eine schematische Darstellung eines 1H-NMR-Bildes mit überlagertem 19F-NMR-Bild mit drei Landmarken. a schematic representation of a 1H-NMR image with superimposed 19F NMR image with three landmarks.
  • 1 1 zeigt stark schematisiert ein Beispiel für ein medizinisches Instrument shows highly schematically an example of a medical instrument 1 1 , welches zum Beispiel ein Stent, eine Katheterspitze, eine Biopsie-Nadel, ein Endoskop oder eine künstliche Landmarke sein kann. , Which may be, for example, a stent, a catheter tip, a biopsy needle, an endoscope or an artificial landmark. Am eigentlichen Hauptteil At the actual main part 4 4 des medizinischen Geräts ist eine Fluor enthaltende Probe the medical device is a fluorine-containing sample 2 2 befestigt. attached. Hierbei kann es sich zum Beispiel um ein eingesetztes Teflonteil handeln. This may for example be an inserted Teflon part. Im dargestellten Beispiel ist die Probe In the example illustrated, the sample 2 2 mit zwei umlaufenden Nuten bzw. Einschnürungen with two circumferential grooves or constrictions 3 3 versehen, welche durch 19F-NMR-Bildgebung sichtbar gemacht werden können und dadurch eine Identifizierung des Instruments erlauben. provided, which can be visualized by 19F NMR imaging and thereby allow identification of the instrument.
  • 2 2 zeigt schematisch ein sagittales 1H-NMR-Schnittbild schematically shows a sagittal 1H-NMR tomogram 5 5 durch den menschlichen Kopf. through the human head. Darauf ist zum Beispiel das Großhirn Then, for example, is the cerebrum 6 6 und das Kleinhirn and the cerebellum 7 7 zu erkennen. to recognize. In das Gehirn ist ein neuronales Implantat In the brain is a neural implant 1 1 eingesetzt, welches erfindungsgemäß mit einer Fluor enthaltenden Probe versehen ist. used, which sample according to the invention with a fluorine-containing is provided. Dieses Implantat ist auf dem 1H-NMR-Bild nur schwer zu identifizieren. This implant is difficult to identify in the 1H NMR image. Das Bild ist daher mit einem 19F-NMR-Bild überlagert. The image is therefore superimposed on a 19F NMR image. Auf diesem Bild sind die drei schraffiert gezeichneten Markierungen In this picture, the three hatched markings 1 1 , . 8a 8a und and 8b 8b zu erkennen, während das Hirngewebe kein Signal abgibt. be seen, while the brain tissue emits no signal. Die beiden Markierungen The two marks 8a 8a , . 8b 8b gehören zu außerhalb des Kopfes angeordneten Landmarken, die vorzugsweise sowohl 19F- als auch 1H-Kerne enthalten und daher auf beiden Bildern sichtbar sind. include arranged outside the head landmarks, which are preferably both as 19F also contain 1 H nuclei and therefore visible on both images. Dadurch erlauben sie eine Co-Registrierung der 19F- zu den 1H-NMR-Bildern. Thus they allow a co-registration of 19F to the 1H-NMR images. Dieses erlaubt wiederum, die Position des Implantats This allows, in turn, the position of the implant 1 1 innerhalb des Gehirns auf Grund des 19F-NMR-Signals genau zu bestimmen. to determine within the brain due to the 19F NMR signal accurately.
  • Implantatmarkierungen aus Fluor-19 sind physiologisch inert und atoxisch, benötigen keine Energie und sind dauerhaft. Implant marks of fluorine-19 are physiologically inert and non-toxic, do not require any energy and are permanent. Die Visualisierung mit 19F-NMR ermöglicht eine gezielte Navigation der Implantate, wobei die Navigation durch magnetische Felder, endoskopisch oder mittels manituarisierten (piezoelektrische) Motoren erfolgt. The visualization with 19F-NMR enables targeted navigation of the implants, whereby the navigation is carried out by magnetic fields, or by means of endoscopic manituarisierten (piezoelectric) engines. Neben der Sicherstellung der Implantation in der Zielstruktur hilft die Visualisierung auch, Beschädigung von Neuronen oder anderer Strukturen zu vermeiden. In addition to ensuring the implantation in the target structure visualization also helps to avoid damage to neurons or other structures. Letztendlich stellt die Langlebigkeit der Fluor-19-Markierung sicher, dass das Implantat auch nach längerer Verweildauer zum Zweck der Entfernung oder der Wartung mit MRT lokalisiert werden kann. Ultimately, the longevity of the fluorine-19-labeling ensures that the implant can be located, even after prolonged residence time for the purpose of removal or maintenance with MRI.

Claims (16)

  1. Medizinisches Instrument ( The medical instrument ( 1 1 ), welches zur gezielten Einführung in den menschlichen Körper bestimmt ist und insbesondere ein Implantat ( (), Which is intended for selective insertion into the human body and in particular an implant 2 2 ), ein chirurgisches Instrument oder eine künstliche Landmarke ist, dadurch gekennzeichnet , dass das Instrument ( ), A surgical instrument or an artificial landmark is characterized in that the instrument ( 1 1 ) mit einer Fluor enthaltenden Probe ( Containing sample with a fluorine) ( 2 2 ) versehen ist, welche die Lokalisierung des medizinischen Instruments im menschlichen Körper mittels 19F-NMR Bildgebung erlaubt. ) is provided which permits the localization of the medical instrument in the human body by 19F NMR imaging.
  2. Medizinisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluor enthaltende Probe ( Medical instrument according to claim 1, characterized in that the fluorine-containing sample ( 2 2 ) eine flüssige Fluorverbindung, insbesondere Perfluorononan oder Perfluoropolyether, enthält. ) Contains a liquid fluorine compound, in particular Perfluorononan or perfluoropolyether.
  3. Medizinisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluor enthaltende Probe ( Medical instrument according to claim 1, characterized in that the fluorine-containing sample ( 2 2 ) Telfon (Polytetrafluorethylen) enthält. ) Telfon (polytetrafluoroethylene) contains.
  4. Medizinisches Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe ( Medical instrument according to claim 3, characterized in that the sample ( 2 2 ) eine Teflonummantelung des Implantats ( ) (A Teflon coating of the implant 4 4 ), des chirurgischen Instruments oder der künstlichen Landmarke ist. is), the surgical instrument or the artificial landmark.
  5. Medizinisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein neuronales Implantat, eine Mikropumpe zur kontrollierten und lokalisierten Freigabe von Pharmazeutika im Körper, eine Biopsienadel, ein minimalinvasives Instrument, ein Endoskop oder eine durch ein Endoskop einsetzbare künstliche Landmarke ist. Medical instrument according to one of the preceding claims, characterized in that it is a neural implant, a micro-pump for the controlled and localized release of pharmaceuticals in the body, a biopsy needle, a minimally invasive instrument, an endoscope or an insertable through an endoscope artificial landmark.
  6. Medizinisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Transponder enthält. Medical instrument according to one of the preceding claims, characterized in that it contains a transponder.
  7. Satz von mehreren medizinischen Instrumenten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluor enthaltenden Proben ( Set of multiple medical instruments according to any of the preceding claims, characterized in that the fluorine-containing samples ( 2 2 ) der Instrumente voneinander verschiedenen Formen aufweisen, die erlauben, die Instrumente auf einem 19F-NMR Bild voneinander zu unterscheiden. ) Of the instruments from each other have shapes that allow to distinguish the instruments on a 19F NMR image of each other. 0 0
  8. Verwendung eines oder mehrerer medizinischer Instrumente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zur Lokalisierung des medizinischen Instruments ( Using one or more medical instruments according to any one of the preceding claims, for the localization of the medical instrument ( 1 1 ) im menschlichen Körper mittels 19F-NMR Bildgebung. ) In the human body by 19F NMR imaging.
  9. Verfahren zur Lokalisierung eines medizinisches Instruments nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Untersuchungsvolumen im menschlichen Körper, bei welchem – mit einem Magnetresonanztomographen 1H-NMR Bilder ( A method for locating a medical instrument according to any one of the preceding claims in an examination volume in the human body, wherein - with a magnetic resonance tomograph 1H-NMR images ( 5 5 ) des Untersuchungsvolumens aufgenommen werden, – mit einem Magnetresonanztomographen, insbesondere in der gleichen Sitzung wie die 1H-NMR Bilder ohne Umlagerung des Patienten, 19F-NMR Bilder des Untersuchungsvolumens aufgenommen werden, wobei – die Position der Fluor enthaltenden Probe ( ) Of the examination volume are recorded, - images of the examination volume is recorded with a magnetic resonance imaging scanner, in particular in the same session as the 1H-NMR images without moving the patient, 19F-NMR, whereby - the position of the fluorine-containing sample ( 2 2 ) auf den 19F-NMR Bildern ermittelt wird, und daraus die entsprechende Position des Instruments ( ) Is determined on the 19F-NMR images, and it (the corresponding position of the instrument 1 1 ) auf den 1H-NMR Bildern abgeleitet wird. ) Is derived to the 1 H-NMR images.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Position auch die Form der Probe ( The method of claim 9, characterized in that, besides the position and the shape of the sample ( 2 2 ) aus den 19F-NMR Schichtbildern ermittelt wird. ) Is determined from the 19 F-NMR slice images.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein 19F-NMR Bild mit einem 1H-NMR Bild überlagert dargestellt wird. The method of claim 9 or 10, characterized in that represented at least a 19 F-NMR image having a 1H-NMR image superimposed.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den 19F-NMR Bildern ermittelte Form der Probe ( A method according to claim 11, characterized in that the shape of the sample determined from the 19 F-NMR images ( 2 2 ) als Kontur und/oder farbig ausgefüllt an der entsprechenden Position des Instruments auf einem 1H-NMR Bild ( ) (As contour and / or color filled at the corresponding position of the instrument on a 1 H-NMR image 7 7 ) dargestellt wird. ) is pictured.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Untersuchungsvolumen mehrere medizinische Instrumente ( A method according to any one of claims 9 to 12, characterized in that in the examination volume (several medical instruments 1 1 , . 8a 8a , . 8b 8b ) enthalten sind, deren Fluor enthaltende Proben voneinander verschiedenen Formen aufweisen, und dass die Positionen und Formen der Proben ( ) Are included, the fluorine containing samples having different shapes from each other, and that the positions and shapes of the samples ( 2 2 ) auf den 19F-NMR Bildern ermittelt und den einzelnen Instrumenten ( ) Calculated on the 19F NMR images and (the individual instruments 1 1 , . 8a 8a , . 8b 8b ) zugeordnet werden, und die entsprechenden Positionen der Instrumente auf den 1H-NMR Bildern abgeleitet werden. be assigned), and the corresponding positions of the instruments are derived on the 1H-NMR images.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die 19F-NMR Bilder mit den 1H-NMR Bildern registriert werden, bevor die Position des oder der Instrumente auf den 1H-NMR Bildern ermittelt wird/werden. Method according to one of claims 9 to 13, characterized in that the 19 F-NMR images with the 1H-NMR images to be registered before the position of the instrument or instruments is determined on the 1H NMR images / are.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei welchem zusätzlich zu dem medizinischen Instrument ( Method according to one of claims 9 to 14, wherein in addition (to the medical instrument 1 1 ) im menschlichen Körper ein oder mehrere Fluor enthaltende Landmarken ( ) Landmarks in the human body one or more fluorine-containing ( 8a 8a , . 8b 8b ) im oder außerhalb des Körpers mittels 19F-NMR Bildgebung dargestellt werden, wobei die zusätzlichen Fluor enthaltenden Landmarken auch mittels 1H-NMR darstellbar sind. ) In or outside of the body by 19F NMR imaging are displayed, wherein said additional fluorine-containing landmarks can also be represented by 1H-NMR.
  16. Verfahren nach Anspruch 15 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluor enthaltenden Landmarken ( A method according to claim 15 and 15, characterized in that the fluorine-containing landmarks ( 8a 8a , . 8b 8b ) außerhalb des Körpers zur Registrierung der 19F-NMR Schichtbilder mit den 1H-NMR Schichtbildern verwendet werden. ) Are used outside the body to register the 19F-NMR layer images using the 1H-NMR slice images.
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