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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung minimalinvasiver Diagnosen und ggf. zusätzlicher therapeutischer Eingriffe im Inneren des Körpers eines Patienten.
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In der Medizin ist es häufig notwendig, im Inneren, also im Körper eines in der Regel lebenden Menschen oder Tieres als Patient 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 wird der Gastrointestinaltrakt einer solchen Untersuchung unterzogen. Seit Längerem werden solche medizinischen Maßnahmen mit Hilfe von Endoskopen durchgeführt, welche nicht- oder minimal-invasiv von außerhalb, entweder durch Körperöffnungen des Patienten oder durch kleine Einschnitte, in diesen eingeführt und mechanisch gesteuert bzw. positioniert werden.
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Zur katheterfreien bzw. schlauchlosen Endoskopie sind seit einigen Jahren Endoskopiekapseln bekannt, welche der Patient schluckt. Diese Kapseln sind in der Regel mit Bildaufnahmesystemen versehen. Es sind Endoskopiekapseln bekannt, die sich ausschließlich passiv durch die Peristaltik fortbewegen oder aber aktiv durch kleine Antriebssysteme (z. B. Greifer oder Propeller) bewegen lassen.
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Aus der
DE 101 422 53 C1 ist ein Endoskopiesystem bestehend aus einer Endoskopiekapsel und einem Magnetspulensystem bekannt, welches in der Lage ist, die mit einem Stabmagneten ausgestattete Endoskopiekapsel in den vom Magnetspulensystem erzeugten Gradientenfeld ferngesteuert in alle Richtung zu bewegen. Die Kraftübertragung erfolgt hierbei also gezielt berührungslos und von außen kontrolliert. Die Position der Endoskopiekapsel wird bestimmt und in einem Schnittbild eines 3D-Bilddatensatzes dargestellt.
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In der
DE 103 40 925 B3 ist ein geeignetes Magnetspulensystem ausgeführt, das erforderlich ist, um die magnetische Endoskopiekapsel durch Hohlorgane eines Patienten mittels magnetischer berührungsfreier Kraftübertragung zu bewegen. Das Magnetspulensystem besteht aus einer Reihe einzeln ansteuerbarer Einzelspulen, die so angeordnet sind, dass sie einen röhrenartigen Arbeitsraum ausbilden, in dem die magnetische Endoskopiekapsel berührungsfrei bewegbar ist.
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In der
DE 103 41 092 B4 wird das Magnetspulensystem weiter ausgestaltet und Lösungen für das Verharren oder Schweben der Endoskopkapsel angeboten. Es ist weiter bekannt, solche Endoskopiesysteme mit Positionserfassungskomponenten auszustatten, die eine Rückmeldung über die Position und ggf. auch über die Lage der Endoskopiekapsel im Inneren des Körpers gewährleistet.
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Diese Endoskopiekapseln weisen Funktionalitäten eines herkömmlichen Endoskops auf, so sind beispielsweise Videokameras, kleine medizinische Instrumente oder Mittel zur Medikamentengabe in die Endoskopiekapsel integriert.
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Wie eingangs erwähnt, sollen Endoskopiesysteme der vorgenannten Art zur Diagnostik und Therapie eingesetzt werden. Es gibt aber Fälle, in denen die diagnostischen Mittel einer Endoskopiekapsel genauso wie die diagnostischen Mittel der herkömmlichen mechanischen Schiebeendoskopie zur vollständigen Diagnose nicht ausreichen. Es ist daher wünschenswert, zur Diagnoseerstellung weitere Informationen, beispielsweise aus einer externen radiologischen Bildgebung zu erhalten. So kann es sinnvoll sein, einen pathologischen Befund der mittels der Endoskopie zunächst festgestellt worden ist, durch weitere Daten zu präzisieren. Beispielsweise kann es in diesem Zusammenhang erforderlich sein, die Eindringtiefe des pathologischen Gewebes in das gesunde Gewebe zu bestimmen, um die Größe und damit die Schwere der Erkrankung feststellen zu können und um geeignete Therapiemaßnahmen zu bestimmen. Eine solche Aufgabe ist durch das optische Bildaufnahmeverfahren der Endoskopie nicht lösbar. In diesem Fall sind andere und im Wesentlichen radiologische Bildaufnahmeverfahren heranzuziehen. Es wäre demnach wünschenswert, in einem vorgenannten Falle eine weitergehende Diagnose umgehend durchführen zu können, oder ggf. sofort Handlungsanleitungen für das andauernde endoskopische Verfahren ableiten zu können, um beispielsweise während des endoskopischen Eingriffs auch entsprechende Therapiemaßnahmen zu treffen. So ist es denkbar, dass der Arzt bei einer endoskopisch durchgeführten Kolonoskopie einen Polypen entdeckt, der z. B. aufgrund seiner Größe sofort entfernt werden soll, wobei die Entfernung zweckmäßiger Weise ebenfalls endoskopisch und nach Möglichkeit während des gleichen Eingriffs erfolgen soll. Größte Gefahr bei der Entfernung von Polypen sind eventuell tangierende oder darin enthaltene größere Gefäße, die bei unachtsamer Entfernung des Polypen zu stärkeren Blutungen führen könnten. Während bei der klassischen Endoskopie in diesem Falle ein entsprechendes Instrument in den Arbeitskanal eingeführt werden kann, um die Blutungen zu stillen, ist dies im Fall einer Kapselendoskopie nicht möglich. Es müsste daher im Falle einer stärkeren Blutung eine umgehende Operation oder ein Eingriff eines klassischen Endoskopiesystems erfolgen. Es ist in diesem Falle also vorteilhaft, die Lage solcher größeren Gefäße zu kennen. Solche Informationen sind mit externen radiologischen Bildaufnahmesystemen zu erhalten. In den vorgenannten Fällen wäre der endoskopische Eingriff abzubrechen und bei zur Verfügung Stellung der fehlenden Daten erneut durchzuführen. Neben der Unterbrechung der Behandlung und der damit einhergehenden Kosten für verursachte zeitliche Verzögerung kommt nachteiliger Weise hinzu, dass eine exakte Befundung durch das externe Bildaufnahmesystem aufgrund der fehlenden Koordinaten der Befundposition oft nicht möglich ist. Dies führt in der Folge dazu, dass der Bildaufnahmebereich so groß gewählt werden muss, dass der interessierende Befundbereich mit hoher Wahrscheinlichkeit umfasst wird. Es kommt auf diese Weise somit zur Strahlungsbelastung mehr oder weniger großer benachbarter Areale.
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Umgekehrt lassen sich mit radiologischen Bildaufnahmesystemen nicht unbedingt Unregelmäßigkeiten oder Erkrankungen erkennen, die beispielsweise mit optischen, Oberflächen scannenden Bildaufnahmesystemen der endoskopischen Systeme relativ gut zu diagnostizieren sind.
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Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und eine effektive bildgestützte Diagnose und Therapie zu ermöglichen. Die Aufgabe wird gelöst durch ein medizinisches System mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 12. Ein medizinisches System zur bildgestützten Diagnose oder Therapie des Körpers eines Patienten weist
- a) ein Endoskopiesystem, welches ein Magnetspulensystem und ein Positionserfassungssystem umfasst, wobei das Magnetspulensystem innerhalb eines röhrenartigen Arbeitsvolumens, das durch das Magnetspulensystem ausgebildet wird, eine im Körper des Patienten magnetisch navigierbare Endoskopie-Kapsel mit wenigstens einer Bildaufnahmeeinheit zur Erfassung von Bilddaten vom Ort eines Befundes steuert,
- b) ein außerhalb des Körpers angeordnetes Bildaufnahmesystem mit einem Bildaufnahmebereich zur Erfassung von Bilddaten vom Ort des Befundes außerhalb des Arbeitsvolumens des Magnetspulensystems und
- c) eine Patientenlagerungsvorrichtung auf, wobei das Endoskopiesystem und das Bildaufnahmesystem funktionell und räumlich so miteinander gekoppelt sind, dass die Raumkoordinaten des durch die Bildaufnahmeeinheit mittels Positionserfassungssystem erfassten Ortes des Befundes (Befundkoordinaten) an das Bildaufnahmesystem weiterleitbar sind, um eine Bildfokussierung des Bildaufnahmebereichs zu gewährleisten.
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Erfindungsgemäß besteht das medizinische System also aus einem Endoskopiesystem und einem außerhalb des Körpers angeordneten Bildaufnahmesystem, wobei eine gemeinsame Patientenlagerungsvorrichtung sicherstellt, dass der gelagerte Patient zwischen dem Arbeitsvolumen des Endoskopiesystems und dem Bildaufnahmebereich des externen Bildaufnahmesystems positioniert ist. Durch das Positionserfassungssystem des Endoskopiesystems ist die Position der Endoskopiekapsel im Koordinatensystem des Endoskopiesystems bekannt. Aufgrund des vergleichsweise geringen Abstandes der Endoskopiekapsel zur Stelle des Befundes, sind somit auch die Raumkoordinaten des durch die Bildaufnahmeeinheit erfassten Befundes in ausreichender Näherung bekannt. Bei Endoskopiesystemen, die eine Abstandsmessung zwischen Endoskopiekapsel und Befundobjekt ermöglichen, kann diese Information zur Korrektur der Befundkoordinaten herangezogen werden, da i. d. R auch die Ausrichtung und Lage der Endoskopiekapsel bekannt ist. Für das Bildaufnahmesystem werden die Lage seiner bildaufnehmenden Komponenten (beispielsweise Röntgenquelle und Röntgendetektor) und die generierten Bilddaten im Koordinatensystem des Bildaufnahmesystems beschrieben. Endoskopiesystem und Bildaufnahmesystem sind räumlich und funktionell gekoppelt. Dadurch ist die Beziehung zwischen den Koordinatensystemen des Endoskopiesystems und dem Koordinatensystem des Bildaufnahmesystems zu jeder Zeit bekannt. Somit kann bei Übertragung der Befundkoordinaten an das Bildaufnahmesystem dieses unter Berücksichtigung der Koordinatentransformation so eingestellt werden, dass eine Bildfokussierung des Bildaufnahmebereiches auf die eigentliche Befundstelle erfolgt. Diese Einstellung des Bildaufnahmebereiches kann automatisch oder halbautomatisch erfolgen.
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In einer Fortbildung der Erfindung sind auch die Raumkoordinaten des durch das Bildaufnahmesystem erfassten Befundes als Befundkoordinaten an das Endoskopiesystem weiterleitbar. Dies können bereits Koordinaten sein, die durch eine Auswertung von Bilddaten des Bildaufnahmesystems ermittelt worden sind. Solche durch Auswertung entstandenen Daten können beispielsweise Tiefenangaben von erkannten pathologischen Gewebeveränderungen oder Angaben über Gefäßlagen sein. Die weiterleitbaren Befundkoordinaten sind nicht auf vorgenannten Anwendungsfälle beschränkt. In jedem Fall sind auf diese Weise eine genauere Positionierung der Endoskopiekapsel oder deren invasiven Instrumente möglich.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die räumliche Kopplung von Endoskopiesystem und Bildaufnahmesystem über die mechanische Kopplung beider Systeme hergestellt. Diese Kopplung wird dadurch erreicht, dass die Systeme auf einer gemeinsamen Basis fest angeordnet sind, sich aber relativ zueinander bewegen lassen. Einer Koordinatentransformation zwischen den beiden Systemen bedarf es in diesem Falle nur einmal und zwar nach Anordnung an oder auf der gemeinsamen Basis. Die Relativbewegungen zwischen den Systemen werden über geeignete Positionssensorik abgegriffen, wodurch eine ständige Nachführung der Lage in den beiden Koordinatensystemen in Rechnersystemen von Endoskopie- und Bildaufnahmesystem oder einer zusätzlichen separaten Rechnereinheit möglich wird. Durch diese funktionale Kopplung ist jede Raumkoordinate im Koordinatensystem des Endoskopiesystems eindeutig auf eine Raumkoordinate des Bildaufnahmesystems und umgekehrt abbildbar. In diesem Zusammenhang wäre es auch denkbar, Basiselemente zu fertigen, mit deren Hilfe dann die mechanische Kopplung vorzunehmen wäre. In diesem Falle wären Endoskopie – und Bildaufnahmesystem einzeln jederzeit nutzbar aber auch koppelbar. Wenn die Verbindungspunkte der Basiselemente und die von Endoskopie- und Bildaufnahmesystem eineindeutig ausgeführt sind, dann wäre auf diese Weise eine in den Rechnersystemen von Endoskopie- und Bildaufnahmesystem hinterlegte, feste Koordinatentransformation nutzbar.
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In einer besonderen Ausführungsform wird die räumliche Kopplung zwischen Endoskopiesystem und Bildaufnahmesystem über eine Positionsbestimmungsvorrichtung hergestellt. Endoskopiesystem und Bildaufnahmesystem sind in diesem Falle nicht mechanisch miteinander verbunden. Die genannten Positionsbestimmungsvorrichtungen sind aus sog. Navigationssystemen der Medizintechnik bekannt. Die Positionsbestimmungsvorrichtung besteht im Wesentlichen aus mindestens einem Sensor, der geeignet ist, die Bestimmung der Position und Lage der bildaufnehmenden Komponenten (beispielsweise Röntgenstrahlquelle und Detektor) des Bildaufnahmesystems vorzunehmen und seine Positions- und Lageänderung im Raum zu erfassen. Die Sensoren der Positionsbestimmungsvorrichtung können sowohl auf optischen, magnetischen, ultraschallbasierten, funkbasierten oder infrarotbasierten Sensorverfahren basieren. Vorteilhaft können auch Mischformen dieser Verfahren angewendet werden, die in der Kombination die Genauigkeit der Positionsbestimmung der bildaufnehmenden Komponenten erhöhen oder die Fehleranfälligkeit durch ggf. redundante Systeme verbessern. So ist es möglich einige optische Sensoren, welche i. d. R. CCD Kameras sind, einzusetzen und diese durch Sensoren zu ergänzen, die beispielsweise einem magnetischen Positionsbestimmungsverfahren unterliegen. Denkbar wäre es auch optische Systeme durch Systeme zu ergänzen, die auf Basis von Messungen der Reflektionen arbeiten. Ist das Magnetspulensystem des Endoskopiesystems ebenfalls lageveränderlich, so ist dieses ebenfalls über die gleiche oder eine andere Positionsbestimmungsvorrichtung zu erfassen. In diesem Fall können mehrere Kameras die Lage von Endoskopiesystem und Relativbewegungen des Bildaufnahmesystems erfassen und in einer Koordinatentransformation berücksichtigen. Im Falle des Einsatzes der Positionsbestimmungsvorrichtung sind entsprechende Marken an den bewegbaren Teilen anzubringen. Über diese Marken erfolgt dann die Bewegungsauswertung.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Patient durch die Patientenlagerungsvorrichtung zwischen Arbeitsvolumen und Bildaufnahmebereich frei positionierbar, wobei die Lageveränderung der Patientenlagerungsvorrichtung erfassbar und an das Endoskopiesystem und/oder Bildaufnahmesystem weiterleitbar ist. In dieser Ausführungsform kann unter der Voraussetzung, dass die Lage des Patienten selbst unverändert bleibt, eine Bewegung der Patientenlagerungsvorrichtung erfolgen und diese kann bei der Bildfokussierung des Bildaufnahmebereichs auf die eigentliche Befundstelle berücksichtigt werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Bewegung des Magnetspulensystems des Endoskopiesystems oder auch die für die Bildaufnahme relevanten bewegbaren Komponenten des Bildaufnahmesystems aufwendig oder zumindest in bestimmten Bewegungsbereichen zu aufwendig ist. Dabei soll die Patientenlagerungsvorrichtung nicht nur translatorische, sondern auch rotatorische Lageveränderung ausführen können. Die Bewegungsänderungen werden durch Messaufnehmer erfasst und dem Endoskopie- und/oder Bildaufnahmesystem zur Verfügung gestellt.
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In einer weiteren Variante kann auch die Lageveränderung der Patientenlagerungsvorrichtung über eine Positionsbestimmungsvorrichtung erfasst werden. Vorzugsweise wird die Positionsbestimmungsvorrichtung dieselbe sein, die für die Positionsbestimmung von Endoskopiesystem und Bildaufnahmesystem genutzt wird. Die Patientenlagerungsvorrichtung ist zu diesem Zweck mit Marken auszustatten und unter zu Hilfenahme dieser Marken einmal zu kalibrieren. Auf diese Weise können separate Messaufnehmer zur translatorischen oder rotatorischen Bewegung an der Patientenlagerungsvorrichtung entfallen.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ergibt sich dann, wenn das Bildaufnahmesystem Röntgenstrahlungen emittiert und mittels der Befundkoordinaten derart positionierbar ist, dass ein Bildaufnahmebereich auf den Befund fokussiert ist. Aufgrund der bekannten Befundkoordinaten, lässt sich nach dieser Ausführungsform das Bildaufnahmesystem derart steuern, dass ausschließlich der Befund im Bildaufnahmebereich erscheint. Die Fokussierung auf den Befundbereich wird über die Entfernungseinstellung von Röntgenquelle und Detektor bzw. durch Einstellung der verfügbaren Blenden an der Röntgenquelle des Bildaufnahmesystems erreicht. Diese Einstellungen können auch vollkommen automatisch erfolgen. Gleichzeitig ist es denkbar auch die Intensität der Röntgenstrahlung den sich verändernden Entfernungen zum Aufnahmeobjekt anzupassen. Die Patientenlagerungsvorrichtung muss hinsichtlich der durch das Endoskopiesystem und das Bildaufnahmesystem benutzten physikalischen Verfahren funktionstransparent sein. Dies kann z. B. erreicht werden, indem der Patiententisch aus einem aramitfaserverstärkten Kunststoff hergestellt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform wird über die Kopplung von Endoskopie- und Bildaufnahmesystem auch die Übermittlung von Bilddaten des Befundes also der Befundbilder selbst zwischen Endoskopie- und Bildaufnahmesystem ermöglicht. Dabei kann die Kopplung direkt erfolgen, so dass die Bilddaten in dem jeweils anderen System separat oder miteinander fusioniert zur Anzeige gebracht werden. In einem anderen Fall kann die Kopplung auch indirekt über eine separate Bildverarbeitungs- und/oder Anzeigeeinheit erfolgen. In diesem Fall sind Endoskopiesystem und Bildaufnahmesystem jeweils mit dieser gemeinsamen Bildverarbeitungs- und/oder Anzeigeeinheit verbunden, die Bilddaten werden dieser Einheit übermittelt und dort wie vorbeschrieben separat angezeigt oder miteinander fusioniert resp. zusammengeführt dargestellt. Auf diese Weise können an sich verschiedenen Einzelsysteme aus Sicht des Betreibers zu einem einzigen System verschmelzen. Handelt es sich beispielsweise bei den Bilddaten des Bildaufnahmesystems um 3D-Bilddatensätze, kann die Fusionierung der beiden Bilddatensätze die anschließende weiterführende Endoskopie unterstützen, indem neben dem Kamerabild der Endoskopiekapsel das mittels Bildaufnahmesystem generierte Bild eingeblendet wird. Auf diese Weise stehen dem Arzt, der die Endoskopie durchführt weitaus präzisere optische Mittel zur Orientierung zur Verfügung. So können beispielsweise Gefäße, die während der Bildaufnahme mit dem Bildaufnahmesystem über Kontrastmittelgabe sichtbar gemacht wurden, nunmehr auch dem Arzt während des endoskopischen Eingriffs sichtbar gemacht werden.
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Das vorgeschlagene medizinische System wird insbesondere dann gut und einfach handhabbar, wenn Endoskopiesystem und Bildaufnahmesystem über eine gemeinsame Bedien- und Anzeigeeinheit verfügen und über diese sämtliche Bedien- und Anzeigeelemente verfügbar sind.
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Eine weitere Variante ist dahingehend gekennzeichnet, dass aus den ebenfalls übertragenen Befundbildern eine Aufnahmerichtung für das Bildaufnahmesystem berechenbar ist und die Patientenlagerungsvorrichtung und oder das Bildaufnahmesystem räumlich zueinander zur Einstellung der Aufnahmerichtung positionierbar sind. Über die Befundkoordinaten der Endoskopiekapsel und die Ausrichtung der Endoskopiekapsel ist die Aufnahmerichtung bekannt, aus denen die Bildaufnahmeeinheit der Endoskopiekapsel Bilddaten vom Befund generiert hat. Das externe Bildaufnahmesystem kann diesen Befundbereich prinzipiell aus verschiedenen Winkeln und damit auch verschiedenen Aufnahmerichtungen aufnehmen. Nicht alle diese denkbaren Aufnahmerichtungen werden geeignet sein, ein die Diagnose optimal unterstützendes Bild zu erhalten. Beispielsweise können Knochen oder Organlagen entweder die Erreichbarkeit oder die Bildaufnahmequalität stark beeinflussen. In Kenntnis des allgemeinen anatomischen Atlasses und oder in Kenntnis der Befundposition, lässt sich die Aufnahmerichtung, also die Richtung aus der die Aufnahme mittels Bildaufnahmesystem gemacht wird, optimieren. Eine solche Optimierung kann verschiedene Optimierungsparameter enthalten. Eine Optimierung kann beispielsweise aufgrund der Strahlendosis oder aufgrund der Kontrastverhältnisse erfolgen.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur bildgestützten endoskopischen Diagnose und Therapie im Inneren eines Körpers mit einem medizinischen System mit den in Patentanspruch 12 genannten Schritten.
- 1. Erfassung von Bilddaten vom Ort des Befundes durch die Endoskopiekapsel im Arbeitsvolumen des Magnetspulensystems und Feststellung der zugehörigen Raumkoordinaten vom Ort des Befundes durch das Endoskopiesystem
- 2. Weitergabe der Raumkoordinaten vom Ort und der Bilddaten des Befundes an ein außerhalb des Körpers angeordnetes Bildaufnahmesystem
- 3. Bewegung des Patienten aus dem Arbeitsvolumen des Magnetspulensystems
- 4. Bewegung des Patienten in einen Bildaufnahmebereich des Bildaufnahmesystems
- 5. Berechnung des optimalen Aufnahmeortes und der optimalen Aufnahmerichtung anhand der Raumkoordinaten vom Ort des Befundes und der Bilddaten vom Ort des Befundes
- 6. Ausrichtung des Patienten und/oder des Bildaufnahmesystems in den optimalen Aufnahmeort und in die optimale Aufnahmerichtung
- 7. Bildaufnahmen durch das Bildaufnahmesystem vom Ort des Befundes.
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In einer Ausführungsform wird das vorgenannte Verfahren dahingehend weiterentwickelt, dass der Patient nach Bildaufnahme durch das Bildaufnahmesystem erneut in das Arbeitsvolumen des Magnetspulensystems verbracht wird, um ggf. unter Berücksichtigung von Bildaufnahmen von den Befundstellen oder automatisch oder manuell abgeleiteten Befundergebnissen im Endoskopiesystem weiterbehandelt zu werden. Solche Weiterbehandlung kann weitere Diagnosen beinhalten, oder auch bereits Therapiemaßnahmen umfassen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Darin zeigen:
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1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen medizinischen Systems als mechanisch gekoppeltes System
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2 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen medizinischen Systems als über eine Positionsbestimmungsvorrichtung gekoppeltes System
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3 einen Einsatz einer Endoskopiekapsel auf Basis von Bilddaten eines Bildaufnahmesystems
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1 zeigt das erfindungsgemäße medizinische System 1 als mechanisch gekoppeltes System, bei dem ein Endoskopiesystem 3, ein Bildaufnahmegeräte 6 – beispielhaft in Form eines C-Bogen dargestellt – über eine Basis 7 mechanisch miteinander gekoppelt sind. Das Endoskopiesystem 3 besteht im Wesentlichen aus einem Magnetspulensystem 4 und einer durch das Magnetspulensystem 4 in einem Arbeitsvolumen A frei bewegbaren zylinderförmigen Endoskopiekapsel 5. Das Arbeitsvolumen A ist der Raum innerhalb des Magnetspulensystems 4 in dem die, durch das Magnetspulensystem 4, erzeugten Gradientenfelder auf die Endoskopiekapsel 5 wirken. Die Position und ggf. die Ausrichtung der Endoskopiekapsel 5 in Längsachse wird über ein nicht näher bezeichnetes Positionserfassungssystem bestimmt, welches in das Magnetspulensystem 4 integriert ist. Die Positionserfassung wird im Koordinatensystem 20 des Endoskopiesystems 3 abgebildet. Die Endoskopiekapsel 5 ist mit einer Bildaufnahmeeinheit ausgestattet, über die Bildaufnahmen aus dem Inneren des Patienten 2 ermöglicht werden. Üblicherweise besteht die Bildaufnahmeeinheit aus einer CCD Kamera, deren Bilder über Funk an eine Empfängereinheit gesendet werden. Das Magnetspulensystem 4 ist über eine Haltevorrichtung 8 mit einer Basis 7 verbunden. Die Haltevorrichtung 8 ist in vertikaler und horizontaler Richtung verfahrbar. Die Auslenkung in horizontaler oder vertikaler Richtung ist über integrierte Messaufnehmer 21 abgreifbar. An anderer Stelle ist die Basis 7 mit einer weiteren Haltevorrichtung 9 verbunden, die wiederum an ihrem entgegengesetzten Ende mit einem Halteteil 10 verbunden ist. Haltevorrichtung 9 ist ebenfalls in vertikaler und horizontaler Richtung verfahrbar. Auch diese Auslenkung in horizontaler oder vertikaler Richtung kann über integrierte Messaufnehmer 22 abgegriffen werden. Eine Befestigungsvorrichtung 11 mit dem C-Bogen 12 ist drehbar an dem Halteteil 10 angebracht. Die Auslenkung des C-Bogens ist über einen weiteren Messaufnehmer 22 abgreifbar. Am C-Bogen 12 sind einander gegenüberliegend eine Röntgenstrahlquelle 13 und ein Röntgenstrahlempfänger 14 angebracht. Die von der Röntgenstrahlquelle 13 ausgesandten und auf den Röntgenstrahlempfänger 14 auftreffenden Röntgenstrahlen bilden den Bildaufnahmebereich B der Röntgenstrahlung. Die mit dem Röntgenstrahlempfänger 14 gewonnenen Röntgenbilder können in an sich bekannter Weise auf einer Anzeigeeinrichtung 15 dargestellt werden. Das in 1 gezeigte Bildaufnahmesystem 6 zeichnet sich dadurch aus, dass mit ihm 3D-Röntgenbilder vom Körper bzw. von Körperteilen eines auf einer vertikal und horizontal verstellbaren Patientenlagerungsvorrichtung 16 gelagerten Patienten 2 im Bildaufnahmebereich B angefertigt werden können. Die vertikale und horizontale Verstellung der Patientenlagerungsvorrichtung 16 ist mittels Messaufnehmer 23 messbar. Zur 3D-Bildgebung ist ein im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels im Geräteschrank 17 des medizinischen Systems 1 angeordneter, in nicht dargestellter Weise mit dem Röntgenstrahlempfänger 14 und der Anzeigeeinrichtung 15 verbundener Bildrechner 18 vorhanden. Der Bildrechner 18 rekonstruiert im Koordinatensystem 19 in an sich bekannter Weise aus 2D-Projektionen die bei einer Verstellung des C-Bogens um die Z-Achse aufgenommen werden 3D-Bilder von dem darzustellenden Körperteil des Patienten 2 oder stellt bei 2D-Schichtaufnahmen diese auf der Anzeigeeinrichtung 15 zur Verfügung. Zusätzlich sind die durch die Endoskopiekapsel aufgenommenen Bilddaten aus dem Inneren des Körpers des Patienten 2 auf der Anzeigeeinrichtung 15 darstellbar. Dies kann die fusionierte Darstellung, d. h. überlagerte Darstellung von Bilddaten von Endoskopie- und Bildaufnahmesystem sein.
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Durch die mechanische Kopplung von Bildaufnahmesystem 6 und Endoskopiesystem 3 über die Basis 7 zusammen mit den Messaufnehmern 21, 22 ist eine Transformation von Positions- und Bilddaten des Befundes zwischen den beiden Systemen 3, 6 möglich. So können Positionsdaten des Befundes im Endoskopiesystem 3 als Sollpositionen im Koordinatensystem 19 des Bildaufnahmesystems 6 dienen und umgekehrt (vorausgesetzt das medizinische System bleibt ortsunveränderlich). Allerdings kann die Lageveränderung der Patientenlagerungsvorrichtung 16 berücksichtigt werden, wenn seine Lageveränderung durch die Messaufnehmer 23 in der Transformation berücksichtigt werden. Die Transformation kann durch die Bildrechnereinheit 18 oder durch eine separate Rechnereinheit vorgenommen werden.
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2 zeigt das erfindungsgemäße medizinische System 1 als funktionell gekoppeltes System, bei dem ein Endoskopiesystem 3, ein Bildaufnahmegeräte 6 – beispielhaft in Form eines C-Bogen dargestellt – über eine Positionsbestimmungsvorrichtung 24 miteinander gekoppelt sind. Die Positionsbestimmungsvorrichtung 24 ist im Ausführungsbeispiel über einen Haltearm 25 mit der Patientenlagerungsvorrichtung 16 verbunden. Es kann natürlich auch anders befestigt oder separat aufgestellt sein. An dem Haltearm sind Positionsbestimmungssensoren 26 angebracht. Die Positionsbestimmungsvorrichtung 24 umfasst neben den Positionsbestimmungssensoren 26 weiterhin Referenzelemente 27, welche den Objekten zugeordnet sind, deren Position erfasst werden sollen und von den Positionsbestimmungssensoren 26 aufgenommen werden. Um eine Koordinatentransformation wie in 1 beschrieben durchführen zu können, sind die Referenzelemente 27 den bewegbaren Elementen von Endoskopiesystem 3 und Bildaufnahmesystem 6 anzuordnen. Beispielhaft sind solche Referenzelemente am C-Bogen 12 und am Magnetspulensystem 4 angeordnet. Für die Abdeckung der Funktion und aller sechs Freiheitsgrade (Triangulierung) werden mindestens drei dieser Referenzelemente 27 pro System benötigt. Vorteilhaft werden heute auch passive optische Marker mit infrarotreflektierender Oberfläche als Referenzelemente verwendet, da bei diesen auf zusätzliche i. d. R. störende Verkabelung verzichtet werden kann. Ein ebenfalls zur Positionsbestimmungsvorrichtung gehörender Navigationsrechner 28 wertet die mit den Positionsbestimmungssensoren 26 aufgenommenen Bilder aus und kann anhand der aufgenommenen Referenzelemente 27 die Positionen, d. h. die Lagen und Orientierungen der Referenzelemente 27 und somit von Endoskopiesystem und Bildaufnahmesystem im Raum ermitteln. Die Positionsbestimmungsvorrichtung 24 ist in einem einmaligen Schritt zu kalibrieren. Zusätzlich kann auch die Patientenlagerungsvorrichtung 16 in die Positionsbestimmungsvorrichtung 24 integriert werden, um auch diese Bewegung zu berücksichtigen. Zu diesem Zweck ist auch die Patientenlagerungsvorrichtung 16 mit Referenzelementen 27 auszustatten.
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In 3 ist der Einsatz einer Endoskopiekapsel 5 auf Basis von Bilddaten eines Bildaufnahmesystems dargestellt. Nachdem während der Endoskopie durch das behandelnde Personal an einer oder mehreren Stellen Läsionen markiert worden sind, werden diese nach Übergabe der Befundposition an das Bildaufnahmesystem durch weitere Bilddaten (vorzugsweise Röntgenbilder) untersucht. Nach diesen Bildaufnahmen wird die Endoskopie weitergeführt. Während der folgenden Therapie kann vorteilhaft ein Schattenbild oder Schnittbild oder eine MPR (multiplanare Rekonstruktion) oder ein MIP (Maximum Intensity Projection) der aktuell in der Endoskopie sichtbaren oder der Therapie zugänglichen Läsion angezeigt werden. 3 zeigt einen gestielten Polypen 31 im Darm 29, der von einem größeren Blutgefäß 30 versorgt wird. Aufgrund der Bilder aufgenommen durch das Bildaufnahmesystem 6 sind die Größe und die Lage des Blutgefäßes 30 bekannt. In der weiteren Endoskopie mittels Endoskopiekapsel 5 wird eine magnetisch durchgeführte Injektion vorgenommen, die ein gefäßverschließendes Therapeutikum an geeigneter Gefäßstelle injiziert, um eine anschließende Polypektomie risikoarm durchführen zu können.
