DE102006050886A1

DE102006050886A1 - Medizinisches Instrument und Einrichtung zur Erzeugung von Gewebeschnittbildern

Info

Publication number: DE102006050886A1
Application number: DE102006050886A
Authority: DE
Inventors: Marcus Dr. Pfister
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2026-10-28
Also published as: US20080103384A1; DE102006050886B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein medizinisches Instrument zum Einführen in den Körper (B) eines Lebewesens. Neben einer ersten Signalleitung (1) mit einer daran vorgesehenen Signalerfassungsvorrichtung (4) zur Erzeugung von Gewebeschnittbildern ist eine zweite Signalleitung (2) zur Erfassung von Fluoreszenzlicht vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein medizinisches Instrument nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Einrichtung zur Erzeugung von Gewebeschnittbildern.
Ein solches medizinisches Instrument ist beispielsweise aus der US 6,377,048 B1 bekannt. Dabei ist ein Katheter mit einer NMR-Einrichtung zur Erzeugung und Erfassung von durch magnetische Resonanz des Atomkerns hervorgerufenen NMR-Signalen versehen. Die NMR-Einrichtung ermöglicht die Herstellung von Schnittbildern eines den Katheter radial umgebenden Gewebes. Damit können insbesondere unerwünschte Ablagerungen in Gefäßen sichtbar gemacht werden.
Daneben ist es auch möglich, Gewebeschnittbilder mittels optischer Kohärenz-Tomographie oder Ultraschall-Tomographie herzustellen. Aus Zhu, Q. et al.: "Imager that combines nearinfrared diffusive light and ultrasound", OPTICS LEITERS, Vol. 24, No. 15 (1999), Seiten 1050 bis 1052, ist es ferner bekannt, zur Verbesserung der Herstellung von Gewebeschnittbildern ein optisches Verfahren unter Verwendung nahen Infrarotlichts mit einem Bilderzeugungsverfahren auf der Grundlage von Ultraschall zu kombinieren.
Aus Umar Mahmood et al.: "Near Infrared Optical Imaging of Protease Activity for Tumor Detection", Radiology 213:3 (1999), Seiten 866 bis 870, sind fluoreszierende metabolische Marker bekannt, welche spezifisch an bestimmte pathogene Bereiche des Gewebes binden. Bei solchen pathogenen Bereichen des Gewebes kann es sich beispielsweise um Tumore, Entzündungen, mit Ablagerungen bzw. Plaque befallene Abschnitte von Gefäßen oder andere Krankheitsherde handeln. Durch Anregung solcher Marker mit Licht einer geeigneten Wellenlänge können bei einem operativen Eingriff pathogene Gewebeabschnitte sichtbar gemacht und entfernt werden.
Die im Jahr 2004 erschienene Dissertation von Grigorios Valassis, "Einfluss der photodynamischen Therapie auf die Neointimabbildung vor und nach der Stentimplantation in die Arteria femoralis des Hausschweins" offenbart, dass Medikamente spezifisch an in Venen befindliche Ablagerungen gebunden und anschließend durch Bestrahlung mit Licht zur Zerstörung der Ablagerungen freigesetzt werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein medizinisches Instrument und eine Einrichtung zur Erzeugung von Gewebeschnittbildern anzugeben, in denen minimal invasiv gesunde und pathogene Gewebeabschnitte unterscheidbar sind. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll damit das pathogene Gewebe auch zerstört oder aufgelöst werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 13 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 12 und 14 bis 23.
Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass im lang gestreckten Element eine bis zu dessen freien Ende geführte, als Lichtleitfaser ausgebildete zweite Signalleitung zur Übermittlung von im Körperinneren erzeugtem Fluoreszenzlicht vorgesehen ist. – Das ermöglicht auf minimal invasive Weise eine unterscheidbare Darstellung von gesunden und pathogenen Gewebeabschnitten, in denen selektiv fluorophore Marker angereichert sind. Indem erfindungsgemäß im vorgeschlagenen medizinischen Instrument eine an sich bekannte Signalerfassungsvorrichtung zur Erfassung von ersten Signalen zur Erzeugung eines Gewebeschnittbilds mit einer als Lichtleitfaser ausgebildeten zweiten Signalleitung zur Übermittlung von im Körperinneren erzeugten Fluoreszenzlicht kombiniert wird, ist es auf besonders einfache und kostengünstige Weise möglich, die über beide Signalleitungen übermittelten Bildinformationen zu korrelieren und zu einem Gesamtbild mit einem hohen diagnostischen Informationsgehalt zu verarbeiten.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter einem "medizinischen Instrument" insbesondere ein Katheter oder ein Endoskop verstanden. Dabei handelt es sich um ein meist biegsam ausgebildetes röhren- oder schlauchförmiges Instrument, mit dem das Innere des Organismus eines Lebewesens untersucht werden kann. Insbesondere sind mit biegsamen Kathetern Untersuchungen von Hohlorganen und Gefäßen sowie mikrooperative Eingriffe möglich.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im lang gestreckten Element eine bis zu dessen freien Ende geführte, als Lichtleitfaser ausgebildete dritte Signalleitung zur Übermittlung von Licht einer vorgegebenen Wellenlänge (i) zur Anregung von im Körperinneren aufgenommenen Fluorophoren und/oder (ii) zur Freisetzung von im Körperinneren vorgesehenen Medikamenten vorgesehen. – Selbstverständlich ist es auch möglich, zu diesem Zweck die erfindungsgemäß vorgeschlagene, als Lichtleitfaser ausgebildete zweite Signalleitung zu verwenden. In diesem Fall ist an dem freien Ende der zweiten Signalleitung gegenüberliegenden Ende eine entsprechende Vorrichtung vorzusehen, mit der wechselweise Fluoreszenzlicht detektiert und Licht mit einer vom Fluoreszenzlicht verschiedenen Wellenlänge zur Anregung von Fluorophoren oder zur Freisetzung von Medikamenten in die zweite Signalleitung eingekoppelt werden kann. Eine solche wechselweise Einkopplung und/oder Detektion lässt sich mit herkömmlichen technischen Mitteln, insbesondere unter Verwendung von Filtern und/oder optischen Schaltern und dgl., ohne weiteres realisieren. Durch das Vorsehen der oben vorgeschlagenen dritten Signalleitung kann in vorteilhafter Weise auf eine derartige Einrichtung zur wechselweisen Ein-/Auskopplung von Signalen allerdings verzichtet werden oder es kann eine solche Einrichtung vereinfacht werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Signalerfassungseinrichtung eine Einrichtung zur Erfassung von Signalen zur Erzeugung von Gewebeschnittbildern mittels optischer Kohärenz-Tomographie (OCT) ist. Katheter zur Erzeugung von Gewebeschnittbildern mittels OCT sind nach dem Stand der Technik allgemein bekannt. Die Signalerfassungsvorrichtung umfasst in diesem Fall einen am freien Ende der ersten Signalleitung vorgesehenes Reflexionsmittel, z. B. einen Spiegel.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Signalerfassungsvorrichtung eine Einrichtung zur Erfassung von Signalen zur Erzeugung von Gewebeschnittbildern mittels Ultraschall-Tomographie (IVUS) ist. Katheter zur Herstellung von Gewebeschnittbildern mittels Ultraschall-Tomographie sind nach dem Stand der Technik bspw. aus der US 5,345,940 bekannt, deren Offenbarungsgehalt hiermit einbezogen wird. Sie zeichnen sich gegenüber den vorgenannten OCT-Kathetern insbesondere dadurch aus, dass damit Gewebeschnittbilder mit einer höheren Eindringtiefe erzeugt werden können. Zur Erzeugung von Gewebeschnittbildern mittels IVUS können die Signalerfassungsvorrichtung und die damit verbundene erste Signalleitung rotierbar sein. Bei der Signalerfassungseinrichtung handelt es sich in diesem Fall um eine Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung, beispielsweise ein wechselweise als Sender und Empfänger benutztes Piezoelement. Die erste Signalleitung ist in diesem Fall als elektrische Leitung ausgeführt. Die Signalerfassungsvorrichtung kann aber auch eine Vielzahl radial angeordneter Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtungen aufweisen. In diesem Fall ist die Signalerfassungsvorrichtung feststehend ausgeführt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist die Signalerfassungsvorrichtung eine Einrichtung zur Erfassung von Signalen zur Erzeugung von Gewebeschnittbildern mittels Magnetresonanz-Tomographie (IVMRI). Katheter zur Erzeugung von Gewebeschnittbildern mittels IVMRI sind nach dem Stand der Technik allgemein bekannt. Es wird dazu beispielsweise auf die in der Beschreibungseinleitung genannten Druckschriften US 6,377,048 sowie US 6,600,139 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt hiermit einbezogen wird. Zur Erzeugung von Gewebeschnittbildern mittels IVMRI kann außerhalb des Körpers ein statisches Magnetfeld appliziert werden. Es ist aber auch möglich, das statische Magnetfeld im Bereich des freien Endes des Katheters zu erzeugen. IVMRI-Katheter ermöglichen eine besonders gute Darstellung von Weichteilen und die Gewinnung medizinischer Informationen über Ablagerungen bzw. Plaque in Gefäßen.
Vorteilhafterweise sind die erste Signalleitung und die damit fest verbundene Signalerfassungsvorrichtung rotierbar in einem das lang gestreckte Elemente bildenden, vorzugsweise flexibel ausgebildeten, Rohr aufgenommen. Eine solche rotierbare Aufnahme der Signalerfassungsvorrichtung hat sich insbesondere bei OCT- oder IVUS-Kathetern bewährt. Als besonders zweckmäßig hat es sich in diesem Fall erwiesen, die zweite und ggf. dritte Signalleitung fest mit der ersten Signalleitung zu verbinden. In diesem Fall kann ein aus den Signalleitungen gebildetes Bündel auf einfache Weise mit derselben Winkelgeschwindigkeit rotiert werden. Die am freien Ende der Signalleitungen gewonnenen Signale ermöglichen eine besonders einfache Herstellung von Bildern mit einer Mehrzahl unterschiedlicher diagnostisch relevanter Informationen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist am freien Ende eine Positionsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung der Position in einem vorgegebenen dreidimensionalen Koordinatensystem vorgesehen. Eine solche Positionsbestimmungseinrichtung umfasst vorteilhafterweise mehrere Positionssensoren, welche zweckmäßigerweise im Bereich des freien Endes angebracht sind. Katheter mit der erwähnten Positionsbestimmungseinrichtung und Verfahren zur Ermittlung der Position des freien Endes des Katheters in einem dreidimensionalen Koordinatensystem sind nach dem Stand der Technik allgemein bekannt. Es wird dazu beispielhaft auf die DE 198 52 441 A1 sowie die DE 198 52 467 A1 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt insoweit einbezogen wird. Weitere Positionsbestimmungsein richtungen sind beispielsweise aus der DE 695 14 238 T2 , der EP 1 034 738 B1 oder der EP 0 993 801 A1 bekannt. Dabei sind die Positionssensoren als magnetische oder elektromagnetische Sender oder Empfänger ausgebildet, welche mit einem äußeren Magnetfeld in Wechselwirkung treten. Infolge der Wechselwirkung kann auf eine Position der am freien Ende des Katheters vorgesehenen Positionssensoren in einem dreidimensionalen Koordinatensystem geschlossen werden. Damit ist es möglich, eine Bewegung des medizinischen Instruments, z. B. in einem Gefäß, exakt zu verfolgen. Die vorgeschlagenen Positionssensoren ermöglichen insbesondere eine Approximation der Mittellinie des Gefäßes und daraus eine exakte Herstellung von 3D-Bildern des Gefäßes.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann im Bereich des freien Endes ein Ablenkmittel angebracht sein. Das Ablenkmittel kann zumindest einen, vorzugsweise mehrere, Magneten umfassen. Bei den Magneten kann es sich um Permanentmagneten und/oder Elektromagneten handeln. Dabei kann ein zumindest von zwei Permanentmagneten und/oder Elektromagneten erzeugtes Magnetfeld eine unterschiedliche Richtung aufweisen. Mit den vorgeschlagenen Ablenkmitteln ist es möglich, bei Anlegen geeigneter äußerer Magnetfelder das – in diesem Fall flexibel ausgebildete – freie Ende des Katheters in eine gewünschte Richtung abzulenken. Das erleichtert das Führen des Katheters auf einem vorgegebenen Weg im Gefäßsystem.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist im lang gestreckten Element eine im Bereich des freien Endes mündende Leitung zum Durchführen einer Flüssigkeit, insbesondere eines Kontrastmittels vorgesehen. Die vorgeschlagene Leitung ermöglicht beispielsweise das Zuführen von Flüssigkeiten zur Erhöhung des Kontrasts bei der Herstellung von Bildern mittels Ultraschall-Tomographie. Ferner können über die vorgeschlagene Leitung Medikamente, fluoreszierende Marker, Tracer oder dgl. zugeführt werden.
Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist eine Einrichtung zur Erzeugung von Gewebeschnittbildern vorgesehen, umfassend:

– das erfindungsgemäße medizinische Instrument,
– eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Gewebeschnittbilds unter Verwendung der mit der Signalerfassungsvorrichtung erfassten und über die erste Signalleitung übermittelten ersten Signale und
– eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Fluoreszenzbilds unter Verwendung des über die zweite Signalleitung übermittelten Fluoreszenzlichts.

Die vorgeschlagene Einrichtung ermöglicht die Erzeugung von Gewebeschnittbildern sowie die quasi gleichzeitige Erzeugung eines Fluoreszenzbilds desselben Gewebebereichs unter Verwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen medizinischen Instruments. Es können damit schnell und einfach wertvolle diagnostische Informationen gewonnen werden.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Vorrichtung zur Überlagerung des Gewebeschnittbilds und des Fluoreszenzbilds vorgesehen. Damit können die gewonnenen Informationen in einem einzigen Bild dargestellt werden. Es kann sich dabei um ein zwei- oder auch dreidimensionales Bild handeln. Ein solches Bild ermöglicht eine exakte Diagnose sowie eine effektive minimal invasive Therapie.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist eine mit der dritten Signalleitung verbundene Lichterzeugungsvorrichtung zur Erzeugung von Licht einer vorgegebenen Wellenlänge bzw. eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs vorgesehen. Die dritte Signalleitung kann aber auch weggelassen werden. In diesem Fall kann eine mit der zweiten Signalleitung verbundene Lichterzeugungsvorrichtung zur taktweisen Erzeugung von Licht einer vorgegebenen Wellenlänge bzw. eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs vorgesehen sein. Während der Ausschaltzeiträume der Lichterzeugungsvorrichtung kann das über die zweite Signalleitung übermittelte Fluoreszenzlicht erfasst und ausgewertet werden.
Bei dem Licht vorgegebener Wellenlänge bzw. eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs handelt es sich entweder um ein zur Anregung von im Körper befindlichen Fluorophoren geeignetes Licht oder auch um Licht, mit dem im Körperinneren angereicherte Medikamente lokal freigesetzt werden können. Mit der vorgeschlagenen Einrichtung ist also insbesondere auch eine photodynamische Therapie (PDT) möglich. Zur wechselweisen Nutzung der zweiten Signalleitung, d. h. der Detektion von Fluoreszenzlicht und der Einkopplung von Licht einer vorgegebenen Wellenlänge, können nach dem Stand der Technik bekannte Filter und optische Schalter sowie geeignete Taktgeneratoren verwendet werden. – Bei Verwendung der vorgeschlagenen dritten Signalleitung ist ein taktweiser Betrieb der zweiten Signalleitung nicht unbedingt erforderlich.
Die erste Signalleitung kann Bestandteil einer herkömmlichen Vorrichtung zur Erzeugung eines Gewebeschnittbilds nach einem der folgenden Verfahren sein: Optische Kohärenz-Tomographie, Ultraschall-Tomographie und Magnetresonanz-Tomographie.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Positionsermittlungsvorrichtung zur Ermittlung einer Position der Positionsbestimmungseinrichtung in einem dreidimensionalen Koordinatensystem vorgesehen. Das ermöglicht eine exakte Korrelation der gewonnenen Bilder mit weiteren, beispielsweise mittels Röntgenverfahren gewonnenen Bildern. Ferner ist damit die Herstellung exakter dreidimensionaler Bilder, beispielsweise von Gefäßen, möglich, durch welche das erfindungsgemäße medizinische Instrument bewegt wird. In solchen 3D-Bildern können beispielsweise mittels einer Falschfarbendarstellung fluoreszierende – und damit pathogene – Gewebebereiche kenntlich gemacht werden.
Zweckmäßigerweise ist zu diesem Zweck eine Vorrichtung zur Erzeugung eines dreidimensionalen Bilds auf der Grundlage der von der Positionsermittlungsvorrichtung gelieferten Signale vorgesehen.
Des Weiteren kann eine Rotationsvorrichtung zum Rotieren der ersten Signalleitung sowie der Signalerfassungsvorrichtung vorgesehen sein. Vorteilhafterweise können auch die zweite und ggf. die dritte Signalleitung zusammen mit der ersten Signalleitung mit der Rotationsvorrichtung rotierbar sein.
Des Weiteren kann eine Ablenkvorrichtung zum Ablenken der Ablenkmittel gemäß einem vorgegebenen Programm vorgesehen sein. Es handelt sich dabei um nach dem Stand der Technik bekannte Magneten, mit denen das freie Ende des Katheters in Abhängigkeit der Vorschublänge des Katheters in eine vorgegebene Richtung ablenkbar ist.
Schließlich kann eine mit der Leitung verbindbare Flüssigkeitszufuhrvorrichtung zum Zuführen von Flüssigkeit vorgesehen sein. Dabei kann es sich um eine Pumpe oder dgl. handeln, mit der eine vorgegebene Menge, vorzugsweise mit einer vorgegebenen Rate, durch die Leitung in den Körper zugeführt werden kann.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht eines Katheters,
2 ein schematisches Blockschaltbild der wesentlichen Komponenten einer ersten Bilderzeugungseinrichtung,
3 ein schematisches Blockschaltbild einer zweiten Bilderzeugungseinrichtung und
4 eine schematische Darstellung eines mit der Bilderzeugungseinrichtung erzeugten überlagerten Bilds.
1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Katheters K. In einem hier nicht gezeigten flexiblen Rohr sind – vorzugsweise zusammengefasst zum einem Bündel – rotierbar eine erste Signalleitung 1, eine zweite Signalleitung 2 und eine dritte Signalleitung 3 aufgenommen. Am freien Ende E1 des Katheters K ist die erste Signalleitung 1 mit einer Signalerfassungsvorrichtung 4 verbunden. Mit dem Bezugszeichen 5 ist eine Gefäßwand bezeichnet, an der sich eine mit einem Fluorophor markierte Ablagerung 6 befindet.
Die erste Signalleitung 1 und die Signalerfassungsvorrichtung 4 sind in herkömmlicher Weise so ausgeführt, dass damit entweder Gewebeschnittbilder mittels optischer Kohärenz-Tomographie, Ultraschall-Tomographie oder Magnetresonanz-Tomographie herstellbar sind. Im Falle optischer Kohärenz-Tomographie ist die erste Signalleitung 1 als Lichtleitfaser ausgeführt, an deren Ende als Signalerfassungsvorrichtung 4 ein Spiegel vorgesehen ist. Im Fall der Ultraschall-Tomographie wird als Signalerfassungsvorrichtung 4 vorteilhafterweise eine Ultraschall-Sende-/Empfangsvorrichtung verwendet. In diesem Fall ist die erste Signalleitung 1 eine elektrische Leitung. Im Fall der Magnetresonanz-Tomographie kann es sich bei der Signalerfassungsvorrichtung 4 beispielsweise um eine elektromagnetische Einrichtung handeln, welche mit einer elektrischen Leitung als erste Signalleitung 1 mit einer geeigneten Auswertevorrichtung verbunden ist.
Die zweite Signalleitung 2 ist stets aus einer Lichtleitfaser gebildet. Sie dient der Erfassung und Weiterleitung von Fluoreszenzlicht, welches durch an der Ablagerung 6 angereicherte Fluorophore abgestrahlt wird. Mit der dritten Signalleitung 3 kann z. B. Anregungslicht zur Anregung von Fluorophoren auf die Gefäßwand 5 bzw. dort befindliche Ablagerungen 6 eingestrahlt werden.
2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Bilderzeugungseinrichtung. In diesem Fall ist eine als Lichtleitfaser ausgebildete erste Signalleitung 1 axial fest verbunden mit ebenfalls als Lichtleitfasern ausgebildeten zweiten 2 und dritten Signalleitungen 3. Am freien Ende E1 der Signalleitungen 1, 2, 3 ist als Signalerfassungsvorrichtung 4 ein Re flexionsmittel für Licht, z. B. ein Spiegel, vorgesehen, mit dem Licht auf die Gefäßwand 5 einstrahlbar und von dort reflektiertes Licht erfassbar ist. Das aus den Signalleitungen 1, 2, 3 gebildete Bündel ist rotierbar in einem flexiblen Rohr 7 aufgenommen. Mit dem Bezugszeichen 8 ist ein Rotationsantrieb zum Rotieren der Signalleitungen 1, 2, 3 bezeichnet. Die erste Signalleitung 1 ist an ihrem der Signalerfassungsvorrichtung 4 gegenüberliegenden anderen Ende E2 mit einer OCT-Einrichtung 9 verbunden, mit der sowohl Licht in die erste Signalleitung 1 einkoppelbar als auch von der Gefäßwand 5 reflektiertes Licht erfassbar und in elektrische, vorzugsweise digitalisierte, Signale umwandelbar ist. Mit dem Bezugszeichen 10 ist eine Fluoreszenzlichterfassungsvorrichtung bezeichnet, mit der über die zweite Signalleitung 2 erfasstes Fluoreszenzlicht detektierbar ist. Die dritte Signalleitung 3 ist mit einer Lichterzeugungsvorrichtung 11 verbunden, mit der Licht einer vorgegebenen Wellenlänge bzw. eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs über die dritte Signalleitung 3 auf die Gefäßwand 5 einstrahlbar ist. Die mit der OCT-Einrichtung 9 sowie der Fluoreszenzerfassungseinrichtung 10 erfassten Signale werden über eine weitere Signalleitung 12 von einem Computer 13 zur Herstellung eines auf einem Monitor 14 darstellbaren Bilds übermittelt. Am freien Ende E1 des Rohrs 7 sind Ablenkmittel 15 angebracht, die mit außerhalb eines mit dem Bezugszeichen B schematisch angedeuteten Körpers vorgesehenen Ablenkvorrichtungen 16 zusammenwirken. Bei den Ablenkvorrichtungen 16 kann es sich beispielsweise um Elektromagneten handeln, deren Magnetfeldstärke und -richtung gemäß einem vorgegebenen Programm mit dem Computer 13 steuerbar ist. Die Ablenkmittel 15 können beispielsweise als Permanentmagneten ausgeführt sein, die in Reaktion auf das mit der Ablenkvorrichtung 16 gebildete Magnetfeld ein Verbiegen des flexibel ausgebildeten freien Endes E1 des Katheters K in eine gewünschte Richtung bewirken.
Mit dem Bezugszeichen 17 sind Positionssensoren bezeichnet. Es kann sich dabei um elektromagnetische Spulen unterschiedlicher Ausrichtung, um Transponder oder dgl., handeln, welche mit wiederum außerhalb des Körpers B angeordneten Sende-/Empfangseinrichtungen 18 zusammenwirken. Mit den Sende-/Empfangseinrichtungen 18 können auf die Positionssensoren 17 Signale eingestrahlt und/oder davon abgestrahlte Signale detektiert werden. Aus den detektierten Signalen wiederum ist unter Verwendung herkömmlicher Algorithmen die Bestimmung einer Position des freien Endes E1 des Katheters K in einem beispielsweise durch die Anordnung der Sende-/Empfangseinrichtungen 18 festgelegten dreidimensionalen Koordinatensystem möglich.
In 2 bildet das Rohr 7 eine Leitung, welche über einen Schlauch 19 mit einer Flüssigkeitszufuhrvorrichtung 20 verbunden ist. Damit können Kontrastmittel, Medikamente und dgl. zu einer am freien Ende E1 vorgesehenen Öffnung transportiert werden.
3 zeigt in einem weiteren schematischen Blockschaltbild eine zweite Bilderzeugungseinrichtung. Dabei weist der Katheter K lediglich eine erste 1 und eine zweite Signalleitung 2 auf, welche wiederum rotierbar im Rohr 7 aufgenommen sind. Sowohl die erste 1 als auch die zweite Signalleitung 2 sind als Lichtleitfasern ausgeführt. Die erste Signalleitung 1 ist wiederum mit der OCT-Einrichtung 9 zur Erzeugung von Signalen von Gewebeschnittbildern nach dem Prinzip der optischen Computertomographie verbunden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die zweite Signalleitung 2 sowohl zur Einkopplung von Licht einer vorgegebenen Wellenlänge als auch zur Erfassung von Fluoreszenzlicht verwendet. Zu diesem Zweck ist die zweite Faser an ihrem dem freien Ende E1 gegenüberliegenden anderen Ende E2 mit einer kombinierten Lichterzeugungs- und Erfassungseinrichtung 21 verbunden. Damit kann in einem vorgegebenen Takt Licht einer vorgegebenen Wellenlänge bzw. eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs in die zweite Signalleitung 2 eingekoppelt und wechselweise von der Gefäßwand 5 reflektiertes Fluoreszenzlicht detektiert werden.
Die Funktion der Bilderzeugungsvorrichtungen werden nunmehr anhand des in 4 gezeigten schematischen Gewebeschnittbilds näher erläutert. Zur Herstellung des in 4 gezeigten Bilds wird zunächst auf herkömmliche Weise beispielsweise mit dem in 1 gezeigten Katheter K mittels Ultraschall-Tomographie ein Gewebeschnittbild aufgenommen. Die Gefäßwand 5 ist klar erkennbar. Mittels Ultraschall-Tomographie sind auch die hinter der Gefäßwand 5 liegenden tieferen Gewebeschichten auflösbar.
Zur Erzeugung eines zusätzlichen Fluoreszenzbilds 22 wird die Gefäßwand 5 über die dritte Signalleitung 3 mit Licht einer vorgegebenen Wellenlänge bestrahlt. Bei der vorgegebenen Wellenlänge handelt es sich um eine zur Anregung von vorgegebenen Fluorophoren geeignete Wellenlänge. Das damit erzeugte Fluoreszenzlicht wird über die zweite Signalleitung 2 detektiert und mittels der Fluoreszenzlichterfassungseinrichtung 10 in elektrische, vorzugsweise digitalisierte, Signale umgewandelt. Diese Signale werden sodann im Computer 13 zu einer Bildinformation umgewandelt. Diese Bildinformation bzw. das Fluoreszenzbild 22 wird dann mit herkömmlichen rechnerischen Mitteln mit dem Gewebeschnittbild überlagert, so dass aus dem damit erzeugten überlagerten Gewebeschnittbild die Lage und Anordnung der Fluorophore und damit des pathogenen Gewebes erkennbar ist.
Anstelle oder gleichzeitig mit den Fluorophoren können am pathogenen Gewebe auch Medikamente angereichert werden, welche mit Licht aktivierbar sind. Zu diesem Zweck kann über die dritte Signalleitung 3 Licht mit einer zur Aktivierung solcher Medikamente geeigneten Wellenlänge bzw. eines geeigneten Wellenlängenbereichs auf die Gefäßwand 5 eingestrahlt werden. Dazu kann die Lichterzeugungsvorrichtung 11 Mittel umfassen, mit denen Licht unterschiedlicher vorgegebener Wellenlängen erzeugbar ist. Es kann sich dabei beispielsweise um Filter, unterschiedliche Lichtquellen oder dgl. handeln.

Claims

Medizinisches Instrument zum Einführen in den Körper (B) eines Lebewesens, insbesondere Katheter (K) oder Endoskop, umfassend ein lang gestrecktes Element (7) mit einer darin geführten ersten Signalleitung (1), welche zur Signalübertragung mit einer an einem freien Ende (E1) des lang gestreckten Elements (7) vorgesehenen Signalerfassungsvorrichtung (4) zur Erfassung von ersten Signalen zur Erzeugung eines Gewebeschnittbilds verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im lang gestreckten Element (7) eine bis zu dessen freien Ende (E1) geführte, als Lichtleitfaser ausgebildete zweite Signalleitung (2) zur Übermittlung von im Körperinneren erzeugtem Fluoreszenzlicht vorgesehen ist.
Medizinisches Instrument nach Anspruch 1, wobei im lang gestreckten Element eine bis zu dessen freien Ende (E1) geführte, als Lichtleitfaser ausgebildete dritte Signalleitung (3) zur Übermittlung von Licht einer vorgegebenen Wellenlänge (i) zur Anregung von im Körperinneren aufgenommenen Fluorophoren und/oder (ii) zur Freisetzung von im Körperinneren vorgesehenen Medikamenten vorgesehen ist.
Medizinisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Signalerfassungsvorrichtung (4) eine Einrichtung zur Erfassung von Signalen zur Erzeugung von Gewebeschnittbildern mittels optischer Kohärenz-Tomographie ist.
Medizinisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Signalerfassungsvorrichtung (4) eine Einrichtung zur Erfassung von Signalen zur Erzeugung von Gewebeschnittbildern mittels Ultraschall-Tomographie ist.
Medizinisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Signalerfassungsvorrichtung (4) eine Einrichtung zur Erfassung von Signalen zur Erzeugung von Gewebeschnittbildern mittels Magnetresonanz-Tomographie ist.
Medizinisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Signalleitung (1) und die damit fest verbundene Signalerfassungsvorrichtung (4) rotierbar in einem das lang gestreckte Element bildenden, vorzugsweise flexibel ausgebildeten, Rohr (7) aufgenommen sind.
Medizinisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite (2) und ggf. dritte Signalleitung (3) fest mit der ersten Signalleitung (1) verbunden ist/sind.
Medizinisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am freien Ende (E1) eine Positionsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung der Position in einem vorgegebenen dreidimensionalen Koordinatensystem vorgesehen ist.
Medizinisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Positionsbestimmungseinrichtung mehrere Positionssensoren (17) umfasst.
Medizinisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Bereich des freien Endes (E1) ein Ablenkmittel (15) angebracht ist.
Medizinisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ablenkmittel (15) zumindest einen, vorzugsweise mehrere, Magneten umfasst.
Medizinisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im lang gestreckten Element eine im Bereich des freien Endes (E1) mündende Leitung zum Durchführen einer Flüssigkeit, insbesondere eines Kontrastmittels, vorgesehen ist.
Einrichtung zur Erzeugung von Gewebeschnittbildern, umfassend: – das medizinische Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – eine Vorrichtung (9, 13) zur Erzeugung eines Gewebeschnittbilds unter Verwendung der mit der Signalerfassungsvorrichtung (4) erfassten und über die erste Signalleitung (1) übermittelten ersten Signale und – eine Vorrichtung (10, 13) zur Erzeugung eines Fluoreszenzbilds unter Verwendung des über die zweite Signalleitung (2) übermittelten Fluoreszenzlichts.
Einrichtung nach Anspruch 13, wobei eine Überlagerungsvorrichtung zur Überlagerung des Gewebeschnittbilds und des Fluoreszenzbilds vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei eine mit der dritten Signalleitung (3) verbundene Lichterzeugungsvorrichtung (11) zur Erzeugung von Licht einer vorgegebenen Wellenlänge vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei eine mit der zweiten Signalleitung (2) verbundene Lichterzeugungsvorrichtung (21) zur taktweisen Erzeugung von Licht einer vorgegebenen Wellenlänge vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die erste Signalleitung (1) Bestandteil einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Gewebeschnittbilds (9, 13) nach einem der folgenden Verfahren ist: – optischen Kohärenz-Tomographie; – Ultraschall-Tomographie oder – Magnetresonanz-Tomographie.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei eine Positionsermittlungsvorrichtung (13, 18) zur Ermittlung einer Position der Positionsbestimmungseinrichtung in einem dreidimensionalen Koordinatensystem vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei eine Vorrichtung (13, 14) zur Erzeugung eines dreidimensionalen Bilds auf der Grundlage der von den Positionsermittlungsvorrichtung gelieferten Signale vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei eine Rotationsvorrichtung (8) zum Rotieren der ersten Signalleitung (1) sowie der Signalerfassungsvorrichtung (4) vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei die zweite (2) und ggf. dritte Signalleitung (3) zusammen mit der ersten Signalleitung (1) rotierbar sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, wobei eine Ablenkvorrichtung (16) zum Ablenken der Ablenkmittel (15) gemäß einem vorgegebenen Programm vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 22, wobei eine mit der Leitung verbindbare Flüssigkeitszufuhrvorrichtung (20) zum Zuführen von Flüssigkeit vorgesehen ist.