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Die
Erfindung betrifft eine medizinische Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere
zur Erstellung von Bildaufnahmen im Rahmen einer Behandlung von
Herzrhythmusstörungen, sowie ein zugehöriges Verfahren.
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Herzrhythmusstörungen
sind Störungen der normalen Herzschlagfolge, deren Ursachen
in Störungen der Erregungsbildung bzw. der Erregungsleitung
im Herzmuskel zu suchen sind.
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Beispielhaft
zu nennen für eine Herzrhythmusstörung ist die
sogenannte Bradykardie, bei der eine Reduktion der Herzfrequenz
vorliegt. Zur Behandlung der Bradykardie werden seit vielen Jahren Herzschrittmacher
eingesetzt, die den normalen Sinusrhythmus wieder herstellen sollen.
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Weitere
Herzrhythmusstörungen sind tachykarde Störungen
wie beispielsweise die atriale Fibrillation, also das Vorhofflimmern.
Bei dieser Art von Herzrhythmusstörungen wird durch Reizleitungsstörungen
im Herzen der Vorhof mit hoher Frequenz angeregt. Bei ventrikulären
Tachykardien kommt es auf Grund der Störung nicht mehr
zu einer vollständigen, sondern nur noch zu einer unvollständigen
Kontraktion des Herzmuskels mit der Folge, dass das Herz nur noch
eine mangelhafte Pumpleistung erbringt. Therapiemaßnahmen
für die Behandlung von Tachykardien sind eine kontinuierliche
Einnahme von Medikamenten oder auch Herzoperationen, bei denen das Reizleitungsgewebe
in bestimmten Teilen des Herzen durchtrennt wird. Nachteilig ist
das sich hierbei ergebende relativ hohe Risiko für den
Patienten.
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Aus
diesem Grund werden in letzter Zeit vermehrt minimalinvasive Therapiemethoden
zur Bekämpfung von Herzrhythmusstö rungen eingesetzt. Dabei
wird ein Ablationskatheter über einen Venenzugang in den
Bereich des Herzens eingebracht, um dort die fehlerhaften Leitungsbahnen
zu zerstören, beispielsweise durch Energieeinwirkung zu „verbrennen".
Eine Voraussetzung für die erfolgreiche Durchführung
dieser Therapie ist, dass die störenden Reizleitungsbahnen
und/oder Punkte bekannt sind und durch den Katheter richtig getroffen
werden. Dieses Verfahren wird beispielsweise bei supraventrikulären Tachykardien
eingesetzt, aber auch vermehrt im Bereich der ventrikulären
Tachykardien, vor allem vor dem Hintergrund, dass eine medikamentöse
Behandlung mit Antiarrhythmika nur geringe Erfolgsraten zeigt und
auf der anderen Seite implantierbare Defibrillatoren unangenehme
Nebenwirkungen für den Patienten mit sich bringen. Es bleibt
jedoch schwierig, während der Intervention die korrekten Stellen
für die Ablation zu identifizieren bzw. zu treffen.
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Bekannt
für den Bereich der minimal-invasiven Diagnoseerstellung
und Therapie ist die Verwendung einer angiographischen Röntgenanlage
sowie einer Vorrichtung zur Aufzeichnung des intrakardialen Elektrokardiogramms
in Verbindung mit einer Vorrichtung zum „Ausbrennen", also
zur Ablation, der reizleitungsgestörten Gewebebereiche.
Dieses Diagnose- bzw. Therapieverfahren beruht darauf, dass die
elektrophysiologischen Potentiale im Herzen ermittelt werden. Das
Messen der elektrophysiologischen Potentiale zur Bestimmung von
Ablationsorten wird im Allgemeinen als „Mapping" bezeichnet.
Zu diesem Stand der Technik sind beispielhaft die Druckschriften
DE 44 36 828 C1 sowie
US 5,365,926 zu nennen.
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Aus
der
US 6,556,695 B1 ist
es bekannt, eine Vorrichtung zur Unterstützung der Diagnose
und der Hochfrequenz-Ablation von reizleitungsgestörtem
Gewebe sowie des Mappings zu verwenden, bei der vor der eigentlichen
Prozedur dreidimensionale Aufnahmen erstellt werden, die mit Aufnahmen überlagert
werden, die während der Therapie seitens eines intrakardialen
Ultraschallkatheters aufgenommen werden. Der Ultraschallkatheter
liefert jedoch nur zweidimensionale Aufnahmen, so dass nur eine beschränkte
Bildinformation mit zudem niedriger Auflösung während
der Prozedur zur Verfügung steht, da die hochaufgelösten
Aufnahmen mit den dreidimensionalen Daten nicht die aktuelle Situation
während der Therapie wiedergeben.
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Die
elektrophysiologischen Potentiale ermöglichen keine tatsächliche
Gewebedarstellung, insbesondere keine Darstellung des beispielsweise im
Rahmen eines Herzinfarktes entstandenen Narbengewebes im Herzen.
Der Ursprung für beispielsweise ventrikuläre Tachykardien
liegt jedoch in den sogenannten „reentrant circuits", die üblicherweise an
und in der Grenze des elektrisch nicht aktiven Myokard-Narbengewebes
entstehen, so dass die fehlende bzw. unzulängliche Gewebedarstellung
für die Therapie problematisch ist.
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Der
Erfindung liegt damit die Aufgabe zu Grunde, eine diesbezüglich
verbesserte medizinische Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere zur
Erstellung von Bildaufnahmen im Rahmen einer Behandlung von Herzrhythmusstörungen,
sowie ein zugehöriges Verfahren anzugeben.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist eine medizinische Bildaufnahmeeinrichtung
dieser Art vorgesehen, die sich dadurch auszeichnet, dass diese
als integrierte Einrichtung mit wenigstens einer Computertomographievorrichtung
und wenigstens einem Bildaufnahmeelement auf Basis der intravaskulären
Magnetresonanzbildgebung ausgebildet ist.
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Die
medizinische Bildaufnahmeeinrichtung, bei der es sich vorzugsweise
um eine Bildaufnahmeeinrichtung handelt, die zur Behandlung von
Herzrhythmusstörungen ausgebildet ist, weist also in einer
integrierten Form Mittel zur Erstellung von Computertomographieaufnahmen
und zur Erstellung intravaskulärer Magnetresonanzaufnahmen
auf.
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Dies
bietet den Vorteil, dass mit einem einzigen System, also ohne das
Erfordernis einer Umlagerung des Patienten bzw. einer erneuten Registrierung,
sowohl Computertomographieaufnah men als auch intravaskuläre
Magnetresonanzaufnahmen erstellt werden können. Zudem wird
für die Magnetresonanzbildgebung eine intravaskuläre
Einrichtung verwendet, so dass eine teure separate Magnetresonanzröhre
bzw. -einrichtung nicht mehr erforderlich ist.
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Die
intravaskuläre Magnetresonanzbildgebung (abgekürzt
IVMRI – Intravascular Magnetic Resonance Imaging) bietet
den Vorteil, dass beispielsweise Herzinfarkt-Narbengewebe aufgrund
der damit gewonnenen Daten einfach identifiziert werden kann.
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Das
IVMRI-Subsystem kann also, gegebenenfalls bei zusätzlicher
Verwendung von Magnetresonanz-Kontrastmittel, dazu dienen, Infarktnarben sowie
Bereiche gestörter und erhöhter elektrophysiologischer
Aktivität zu identifizieren. Dabei liefert die IVMRI zunächst
eine funktionelle Bildgebung.
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Die
Computertomographievorrichtung bietet parallel, also insbesondere
im Rahmen einer simultanen Aufnahmeerstellung, die Möglichkeit,
die relevante Anatomie des Herzens darzustellen, insbesondere durch
Erstellung von Weichteilaufnahmen (sogenannter „Soft-Tissue-Aufnahmen").
Die Computertomographieaufnahmen der integrierten Bildaufnahmeeinrichtung
können mit und ohne Verabreichung von Röntgenkontrastmittel
aufgenommen werden. Des Weiteren ist es möglich, im Rahmen
bezüglich der Kontrastmittelgabe gemischter Verfahren Aufnahmen
zu erstellen, also beispielsweise zunächst Aufnahmen mit
und dann ohne Kontrastmittel anzufertigen und diese dann zu überlagern
bzw. zu subtrahieren oder anderswie gemeinsam zu verarbeiten.
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Die
medizinische Bildaufnahmeeinrichtung kann als Hybridsystem ausgebildet
sein. Es handelt sich also um eine Bildaufnahmeeinrichtung für
die Behandlung von Herzrhythmusstörungen oder dergleichen,
die von vorneherein ein kombiniertes System für Computertomographieaufnahmen
und intravaskuläre Magnetresonanzaufnahmen bildet. Dies bedeutet,
dass beispielsweise eine gemeinsame Steuerungseinrichtung zur Erstellung
der Aufnahmen vorgesehen ist bzw. bei mehreren Steuerungseinrichtun gen
diese zur aufeinander abgestimmten Bildaufnahme ausgebildet sind. Über
einen entsprechenden gemeinsamen Datenbus kann die Bildaufnahme einschließlich
einer Vor- und Bildnachverarbeitung sowie einer anschließenden
Darstellung einheitlich für beide Bildaufnahmeverfahren
organisiert sein. Das Bildsystem einer solchen medizinischen Bildaufnahmeeinrichtung
ist somit explizit für die Bildaufnahme sowohl von Computertomographieaufnahmen
als auch von intravaskulären Magnetresonanzaufnahmen ausgebildet.
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Wenigstens
eine Computertomographievorrichtung kann eine C-Bogen-Computertomographievorrichtung
sein. Insbesondere können spezifische kardiale C-Bogen-Computertomographievorrichtungen
Bestandteil der medizinischen Bildaufnahmeeinrichtung gemäß der
Erfindung sein. Ein Beispiel ist das sogenannte DynaCT (eingetragene
Marke) der Siemens AG.
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Die
medizinische Bildaufnahmeeinrichtung kann wenigstens eine, insbesondere
eine für beide Bildaufnahmeverfahren gemeinsame, Steuerungseinrichtung
aufweisen. Die Bildaufnahme wird also vorzugsweise sowohl für
die Computertomographieaufnahmen als auch für die intravaskulären
Magnetresonanzaufnahmen durch eine einzige Steuerungseinrichtung
gesteuert. Selbstverständlich können in bestimmten
Ausführungsbeispielen ebenso mehrere Steuerungseinrichtungen
vorhanden sein, insbesondere Steuerungseinrichtungen zum einen für
die Computertomographievorrichtung und zum anderen für
die Bildaufnahme mittels der intravaskulären Magnetresonanzbildgebung.
Eine gemeinsame Steuerungseinrichtung ermöglicht aber eine
besonders einfache Bedienung.
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Die
Steuerungseinrichtung kann zur automatischen Auswertung wenigstens
einer Bildaufnahme der Computertomographievorrichtung und/oder wenigstens
eines Bildaufnahmeelements auf Basis der intravaskulären
Magnetresonanzbildgebung und/oder zur Identifizierung von Narbengewebe,
insbesondere von Herzinfarktnarbengewebe, und/oder von Bereichen
gestörter und/oder erhöhter elektrophysiologischer
Aktivität mittels wenigstens eines Programmmittels ausgebildet
sein. Die Steuerungseinrichtung, bei der es sich beispielsweise
um eine Konsole oder eine Recheneinrichtung oder dergleichen handeln
kann, weist also einen Speicherbereich für ein Programmmittel
bzw. ein Programmpacket oder dergleichen auf. Des Weiteren oder
alternativ kann die Steuerungseinrichtung Zugriff auf ein solches
Programmmittel oder -packet haben, wobei die automatische Auswertung
durch das Programmmittel gegebenenfalls zusätzlich unterstützt
durch Bedienereingaben erfolgen kann. Das Programmmittel ist vorzugsweise
dazu in der Lage, die IVMRI- oder Computertomographieaufnahmen auszuwerten,
also z. B. das Narbengewebe, das beispielsweise nach einem Herzinfarkt
vorliegt, bzw. Gewebebereiche, in denen Reizleitungsstörungen
gegeben sind, zu ermitteln bzw. zu identifizieren. Hierzu werden
vorzugsweise Bildverarbeitungsalgorithmen eingesetzt, beispielsweise
eine Kantenerkennung bzw. eine Erkennung abweichender Strukturen
in bestimmten Bildbereichen oder eine Mustererkennung. Des Weiteren kann
zur Identifizierung der entsprechenden Gewebebereiche für
die Behandlung von Herzrhythmusstörungen ein Vergleich
mit Daten wenigstens einer Datenbank durchgeführt werden.
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Darüber
hinaus kann die Steuerungseinrichtung zur Darstellung wenigstens
einer Bildaufnahme wenigstens einer Computertomographievorrichtung und/oder
wenigstens eines Bildaufnahmeelements auf Basis der intravaskulären
Magnetresonanzbildgebung und/oder zur Darstellung von identifiziertem Narbengewebe
und/oder von Bereichen gestörter und/oder erhöhter
elektrophysiologischer Aktivität mittels wenigstens eines
Programmmittels ausgebildet sein. Eine solche Darstellung z. B.
von Bildern der beiden Bildaufnahmeverfahren kann beispielsweise an
einem Bildschirm bzw. einem Monitor erfolgen, der einer Steuerungseinrichtung
zugeordnet ist. Des Weiteren sind Darstellungen an einer Monitorwand und
dergleichen möglich. Werden die Bereiche gestörter
bzw. erhöhter elektrophysiologischer Aktivität oder
Narbengewebe dargestellt, so ermöglicht dies, beispielsweise
bei einer parallelen Durchführung einer Ablation des gestörten
Gewebes zur Behandlung der Herzrhyth musstörung, eine Überprüfung
des Ablationsvorgangs durch einen Bediener bzw. automatisch durch
einen durch eine Steuerungseinrichtung bzw. eine Recheneinrichtung
vorgenommenen Bildvergleich bzw. ähnliche Bildverarbeitungsverfahren.
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Vorteilhafterweise
ist die Steuerungseinrichtung dann zur Darstellung wenigstens einer
Bildaufnahme wenigstens einer Computertomographievorrichtung und/oder
wenigstens eines Bildaufnahmeelements auf Basis der intravaskulären
Magnetresonanzbildgebung und/oder von identifiziertem Narbengewebe
und/oder von Bereichen gestörter und/oder erhöhter
elektrophysiologischer Aktivität in Echtzeit ausgebildet.
Die Echtzeitdarstellung ermöglicht beispielsweise bei einer
Durchführung einer Katheterprozedur zur Ablation von Gewebe
eine direkte bildgestützte Beobachtung auf Basis der Bildaufnahmen der
Computertomographievorrichtung und der intravaskulären
Magnetresonanzbildgebung. Beispielsweise kann so eine Führung
einer Ablation automatisch bzw. durch einen Bediener vorgenommen
werden.
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Wenigstens
ein Bildaufnahmeelement auf Basis der intravaskulären Magnetresonanzbildgebung
kann, wenigstens teilweise, in einen Katheter integriert sein.
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Die
Integration in einen Katheter erfolgt dabei vorteilhafterweise so,
dass beispielsweise ein IVMRI-Sensor, gegebenenfalls auch mehrere
IVMRI-Sensoren, an bzw. in einem Katheter angeordnet werden, der
gegebenenfalls ohnehin, beispielsweise im Rahmen der Behandlung
der Herzrhythmusstörungen, in das Gefäßsystem
des Patienten eingeführt wird. Ein Beispiel ist ein Ablationskatheter,
in den ein IVMRI-Katheter integriert werden kann.
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Dementsprechend
kann die medizinische Bildaufnahmeeinrichtung wenigstens einen Ablationskatheter
mit wenigstens einem Ablationsmittel aufweisen, insbesondere einen
Ablationskatheter mit wenigstens einem integrierten Bildaufnahmeelement auf
Basis der intravaskulären Magnetresonanzbildgebung. In
diesem Fall dient der Katheter also nicht nur der Erstellung der
intravaskulären Magnetresonanzaufnahmen, sondern gleichzeitig
zur Ablation von Gewebe mit gestörtem Reizleitungsverhalten. Ein
solcher Ablationskatheter kann unterschiedliche Ablationsmittel,
beispielsweise eine Hochfrequenz-Spule, Ultraschallerzeugungsmittel
bzw. Ablationsmittel auf der Basis von Kälte- und/oder
Wärmeenergie, aufweisen.
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Weiterhin
kann die medizinische Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere mittels
einer Steuerungseinrichtung, für eine dreidimensionale
Bildaufnahme zur Rotation wenigstens eines Bildaufnahmeelements
auf Basis der intravaskulären Magnetresonanzbildgebung
und zum gleichzeitigen Rückzug und/oder Vorschub des Katheters
mit wenigstens einem integrierten Bildaufnahmeelement in einem Blutgefäß aufgebildet
sein. Beispielsweise kann ein IVMRI-Sensor bzw. ein anderes IVMRI-Element
zur Erzeugung von Schichtbildern rotiert und gleichzeitig zurückgezogen
bzw. vorgeschoben werden, wobei dieser Rückzug oder Vorschub
ebenso wie die Rotation vollautomatisch durch eine Steuerungseinrichtung
vorgenommen bzw. (zusätzlich) bedienergestützt
durchgeführt werden können. Auf diese Art und Weise
können dreidimensionale Aufnahmen erzeugt werden. Dadurch
ist eine anatomische Zuordnung beispielsweise von Infarktgewebe
oder anderem reizleitungsgestörtem Gewebe möglich.
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Im
Bereich einer Spitze des Katheters mit wenigstens einem integrierten
Bildaufnahmeelement auf Basis der intravaskulären Magnetresonanzbildgebung
kann wenigstens ein Positionssensorelement vorgesehen sein. Eine
derartige Positionssensoreinrichtung ermöglicht es, Infarktgewebe
bzw. anderes reizleitungsgestörtes Gewebe zu identifizieren und
räumlich zuzuordnen, so dass eine Ablation genau in diesem
Bereich durchgeführt werden kann. Positionssensoren können
außerdem z. B. in Verbindung mit IVMRI-Bildgebungselementen
verwendet werden, um Bewegungsartefakte einer nicht exakten dreidimensionalen
Darstellung zu vermeiden.
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Wenigstens
ein Positionssensorelement kann ein elektromagnetisches oder ein
ultraschallbasiertes Positionssensorelement sein. Selbstverständlich
können Kombinationen unterschiedlicher Sensorelemente,
beispielsweise mehrere Sensoren auf der Basis von Ultraschall kombiniert
mit mehreren Sensoren auf elektromagnetischer Basis, verwendet werden,
um z. B. redundant jederzeit eine ausfallsichere Positionserkennung
zu ermöglichen.
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Wenigstens
ein Positionssensorelement im Bereich der Spitze des Katheters kann
ein Sender sein, dem außerhalb des Körpers des
Patienten wenigstens ein Empfänger zugeordnet ist, und/oder
es kann wenigstens ein Positionssensorelement im Bereich der Spitze
des Katheters ein Empfänger sein, dem außerhalb
des Körpers des Patienten wenigstens ein Sender zugeordnet
ist. Demnach können beispielsweise im Katheter die elektromagnetischen Sender
oder alternativ die elektromagnetischen Empfänger angeordnet
sein. Dann sind außerhalb des Körpers die entsprechenden
Empfänger oder im zweiten Fall die Sender angebracht. Dabei
ist in der Regel mindestens ein Sender einem Empfänger
oder umgekehrt ein Empfänger einem Sender zugeordnet, damit
eine Ortung im Raum möglich ist. In bestimmten Fällen
kann es aber auch ausreichend sein, zwei Sendevorrichtungen einem
Empfänger zuzuordnen oder umgekehrt, wenn beispielsweise
die Winkelbeziehungen bekannt und unveränderlich sind.
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Durch
eine erhöhte Anzahl an Sende- bzw. Empfangseinheiten im
Raum kann die Ortungsgenauigkeit erhöht werden. Zu berücksichtigten
ist jedoch, dass mit der Verwendung mehrerer Sender bzw. Empfänger
auch ein entsprechend erhöhter Rechenaufwand beispielsweise
für eine Positionsberechnung seitens einer Steuerungseinrichtung
der medizinischen Bildaufnahmeeinrichtung verbunden ist.
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Des
Weiteren kann wenigstens ein Sender zur Ausstrahlung in allen drei
Raumrichtungen und/oder wenigstens ein Empfänger zum Empfang
in allen drei Raumrichtungen ausgebildet sein.
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Damit
wird auf einfache Weise eine Ortung im dreidimensionalen Raum ermöglicht.
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Wenigstens
eine Computertomographievorrichtung der medizinischen Bildaufnahmeeinrichtung kann
zur Erstellung von zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen
Bildaufnahmen, insbesondere der Anatomie wenigstens eines Teilbereichs
des Herzens eines Patienten, ausgebildet sein. Vorzuziehen ist dabei
eine dreidimensionale Darstellung, insbesondere von Weichteilaufnahmen.
Die Darstellung der relevanten Anatomie bzw. die Anfertigung der entsprechenden
Aufnahmen kann mit bzw. ohne Röntgenkontrastmittel erfolgen.
Darüber hinaus ist es möglich, sowohl Aufnahmen
mit Kontrastmittelgabe als auch ohne Kontrastmittelgabe anzufertigen und
diese entsprechend zu überlagern bzw. voneinander zu subtrahieren
oder anderswie gemeinsam zu verarbeiten.
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Weiterhin
kann die medizinische Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere eine
Steuerungseinrichtung, zur Registrierung und/oder Fusionierung von
Bildaufnahmen wenigstens einer Computertomographievorrichtung mit
Bildaufnahmen wenigstens eines Bildaufnahmeelements auf Basis der
intravaskulären Magnetresonanzbildgebung ausgebildet sein.
Dies ermöglicht beispielsweise eine Erkennung von ventrikulärem
Narbengewebe in den entsprechend mit den IVMRI-Daten aufbereiteten
Röntgenbildern usw.
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Die
medizinische Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere eine Steuerungseinrichtung,
kann zur Führung eines Katheters mit wenigstens einem integrierten
Bildaufnahmemittel auf Basis der intravaskulären Magnetresonanzbildgebung
in Abhängigkeit von Röntgenaufnahmen wenigstens
einer Computertomographievorrichtung und/oder von Aufnahmen wenigstens
eines Bildaufnahmeelements auf Basis der intravaskulären
Magnetresonanzbildgebung ausgebildet sein. Insbesondere können
hierzu vorteilhafterweise fusionierte Röntgenaufnahmen
bzw. Computertomographieaufnahmen, die Röntgendaten und zusätzlich
Daten aus der intravaskulären Magnetresonanzbildgebung
enthalten, he rangezogen werden. Derartige Aufnahmen mit IVMRI-Daten,
die das reizleitungsgestörte Gewebe oder dergleichen zeigen, und
mit Röntgendaten, die die Anatomie wiedergeben, ermöglichen
eine besonders zuverlässige und exakte Führung
beispielsweise eines Ablationskatheters.
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Die
Computertomographievorrichtung kann einen Knickarmroboter aufweisen,
an dem wenigstens ein Röntgenstrahler und/oder ein Röntgenstrahlungsdetektor
angeordnet sind. Derartige roboterartige Einrichtungen bieten einen
besseren Zugang zum Patienten und zusätzliche Möglichkeiten
für Röntgenprojektionen. Dabei sind vorzugsweise
mindestens vier, besser sechs, Bewegungsfreiheitsgrade vorzusehen.
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Darüber
hinaus kann die medizinische Bildaufnahmeeinrichtung ein Katheterverfolgungssystem aufweisen.
In diesem Falle kann also ein Katheter, der, wie im vorstehenden
bereits geschildert wurde, Bildaufnahmeelemente für die
IVMRI-Bildgebung bzw. Ablationsmittel oder dergleichen aufweist, über ein
entsprechendes System in seiner Position bzw. auf seinem Weg durch
das Gefäßsystem verfolgt werden. Ein Katheterverfolgungssystem
ermöglicht es beispielsweise, die Spitze eines Ablationskatheters
zu erfassen, ohne dass kontinuierlich Röntgenstrahlung
ausgesendet werden müsste. Ein solches System ist beispielsweise
in der
US 5,042,486 beschrieben.
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Des
Weiteren kann die medizinische Bildaufnahmeeinrichtung wenigstens
ein Bildaufnahmeelement zur Erstellung von, insbesondere dreidimensionalen,
Ultraschallaufnahmen, insbesondere in Echtzeit, aufweisen. In diesem
Fall ist also nicht nur eine IVMRI-Einrichtung, sondern zusätzlich
eine Ultraschalleinrichtung vorgesehen, um beispielsweise zur ergänzenden
Führung einer Ablationsprozedur weitere Daten zur Verfügung
zu haben. Eine Ultraschall-Führung von medizinischen Instrumenten
für ein Hybridsystem aus Computertomographie und IVMRI
stellt einen völlig neuen Ansatz dar. Dies gilt insbesondere
auch im Zusammenhang mit C-Bogen-Computertomographiegeräten, bei
denen sich der Vorteil eines deutlich verbesserten Patientenzugangs
ergibt.
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Die
Anschlüsse der medizinischen Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere
Anschlüsse für wenigstens einen physiologischen
Sensor und/oder Katheter, können über eine galvanische
Trennung von jeglicher Netzspannung entkoppelt sein, insbesondere
mittels einer optischen Entkopplung. Eine derartige Entkopplung
dient zum Ausschluss einer Gefährdung des Patienten.
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Des
Weiteren kann die medizinische Bildaufnahmeeinrichtung wenigstens
einen Bewegungserfassungssensor aufweisen und gegebenenfalls zur Berücksichtigung
der Sensordaten bei der Rekonstruktion wenigstens einer Bildaufnahme
ausgebildet sein. Dadurch können mögliche Patientenbewegungen
und daraus entstehende Artefakte zum Zeitraum der Untersuchung bzw.
Behandlung erkannt werden. Die Patientenbewegung kann mit Hilfe
der Sensordaten direkt bei der Rekonstruktion der Aufnahmen berücksichtigt
werden, so dass eine Entstehung von Bewegungsartefakten bei den
fertig rekonstruierten Bildern verhindert werden kann.
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Im
Bereich der Spitze eines Katheters mit wenigstens einem Bildaufnahmeelement
auf Basis der intravaskulären Magnetresonanzbildgebung und/oder
eine Ablationskatheters kann wenigstens ein Druck- und/oder Temperatursensor
angeordnet sein. Selbstverständlich können ebenso
weitere Sensoren zur Aufnahmen physiologischer, physikalischer bzw.
chemischer Daten an einem solchen Katheter vorgesehen sein. Insbesondere
im Rahmen einer Ablation ist jedoch eine Überwachung der
Temperatur bzw. des Drucks im Organ oder Gefäß vorteilhaft.
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Darüber
hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren für die Erstellung
und/oder Auswertung wenigstens einer Bildaufnahmen einer medizinischen Bildaufnahmeeinrichtung,
insbesondere einer medizinischen Bildaufnahmeeinrichtung nach einem
der vorangehenden Ansprüche, gemäß dem
wenigstens eine Bildaufnahme mittels einer als integrierte Einrichtung
mit wenigs tens einer Computertomographievorrichtung und wenigstens
einem Bildaufnahmeelement auf Basis der intravaskulären
Magnetresonanzbildgebung ausgebildeten medizinischen Bildaufnahmeeinrichtung
erstellt wird und/oder gemäß dem wenigstens eine
erstellte Bildaufnahme der Computertomographievorrichtung und/oder
wenigstens eines Bildaufnahmeelements auf Basis der intravaskulären Magnetresonanzbildgebung
seitens einer Steuerungseinrichtung der medizinischen Bildaufnahmeeinrichtung
automatisch ausgewertet und/oder mit wenigstens einer weiteren Bildaufnahme
registriert und/oder fusioniert wird.
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Bei
dem Verfahren werden also Computertomographiebilder und IVMRI-Bilder
mit einer integrierten Einrichtung, vorzugsweise in Form eines Hybridsystems,
aufgenommen und gegebenenfalls automatisch ausgewertet und weiterverarbeitet,
beispielsweise in Form einer Registrierung bzw. Fusionierung insbesondere
mit weiteren Aufnahmen der medizinischen Bildaufnahmeeinrichtung.
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Dieses
Bildaufnahme- bzw. Bildauswertungsverfahren, das an sich nur die
Aufnahme bzw. Auswertung physikalischer Messdaten betrifft und auch
durch einen Techniker oder Naturwissenschaftler durchgeführt
werden kann, kann Teil eines Verfahrens für die Behandlung
ventrikulärer Tachykardien bzw. weiterer Tachykardien sowie
von Kammerflattern und -flimmern und der Ablation von Tumoren und Metastasen
sein. Beispielsweise kann zur Behandlung einer ventrikulären
Tachykardie ein Patient auf einem Behandlungstisch positioniert
werden. Danach kann gegebenenfalls Magnetresonanz-Kontrastmittel
wie Gadolinium injiziert werden. Auch eine andere Kontrastmittelverabreichung
ist denkbar.
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Anschließend
kann eine IVMRI-Untersuchung, beispielsweise nach Einführen
eines entsprechenden IVMRI-Katheters, durchgeführt werden.
Daneben, insbesondere parallel, kann eine zweidimensionale bzw.
dreidimensionale Röntgenuntersuchung mit einer Computertomographievorrichtung
der medizinischen Bildaufnahmeeinrichtung erfolgen. Insbesondere
kann eine Verar beitung im Hinblick auf eine Erkennung von Weichteilgewebe,
gegebenenfalls mit einer Synchronisation durch ein Elektrokardiogramm, erfolgen.
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Vorteilhafterweise
werden die IVMRI-Aufnahmen und die Röntgenaufnahmen der
Computertomographievorrichtung in Echtzeit fusioniert, um beispielsweise
Narbengewebe und die Anatomie einer Herzkammer zuordnen zu können.
Zusätzlich kann über ein Mapping-System eine elektrophysiologische
Abbildung bzw. bildhafte Darstellung der elektrischen Potentiale
erfolgen. Eine solche Darstellung kann einer Darstellung mit den
IVMRI-Daten, den Röntgendaten bzw. den fusionierten IVMRI-Daten und
Röntgendaten überlagert werden.
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Für
die Ablation kann über einen venösen Zugang wie
beispielsweise die Aorta ein Ablationskatheter z. B. in den linken
Ventrikel eingeführt werden. Die Gebiete im Ventrikel,
die die unerwünschten elektrophysiologischen Aktivitäten
entwickeln, werden dementsprechend mit Hilfe des Ablationskatheters ausgebrannt
bzw. verödet. Die Führung des Ablationskatheters
basiert auf den fusionierten IVMRI- bzw. Röntgendaten,
gegebenenfalls auch auf den Daten der einzelnen Bildaufnahmesysteme.
Die Ablation kann mittels Hochfrequenzstrahlung, Ultraschall, Kälte-
bzw. Wärmeenergie erfolgen. Daran kann sich eine erneute
IVMRI- bzw. eine Mapping-Untersuchung zur Überprüfung
des Erfolgs der Ablation anschließen. Wenn die Ablation
erfolgreich durchgeführt wurde, kann der Patient verlegt
werden. Ansonsten ist eine erneute Ablationstätigkeit erforderlich.
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Durch
das erfindungsgemäße Hybridsystem bzw. die integrierte
medizinische Einrichtung mit der Möglichkeit zur Erstellung
von Computertomographieaufnahmen und IVMRI-Aufnahmen kann somit eine
Verbesserung des medizinischen Workflows mit einer sichereren und
schnelleren Ablation von Gewebeteilen bei einem geringeren Patientenrisiko
erreicht werden.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand
der folgenden Ausführungsbeispiele sowie aus den Zeichnungen. Dabei
zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße medizinische Bildaufnahmeeinrichtung,
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2 einen
Katheter mit einem integrierten IVMRI-Bildaufnahmeelement,
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3 eine
Darstellung zur Ablation von Gewebeteilen, die auf Daten einer erfindungsgemäßen medizinischen
Bildaufnahmeeinrichtung basiert und
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4 eine
Darstellung zur Auslesung von Messdaten bei einer erfindungsgemäßen
medizinischen Bildaufnahmeeinrichtung.
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In
der 1 ist eine erfindungsgemäße
medizinische Bildaufnahmeeinrichtung 1 dargestellt, die als
Hybridsystem mit einem IVMRI-Katheter 2 mit entsprechenden
IVMRI-Bildaufnahmeelementen sowie einer Computertomographievorrichtung 3,
hier in Form eines Knickarmroboters mit mindestens 4 Bewegungsgraden
bzw. Bewegungsfreiheitsgraden, ausgebildet ist.
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Darüber
hinaus ist eine Patientenlagerungseinrichtung 4 vorgesehen. Über
eine Bedienungs- und Schnittstelleneinrichtung 5 werden
die IVMRI-Daten aufgenommen bzw. weitergeleitet und eine tischnahe
Bedienung der IVMRI-Bildaufnahmeelemente ermöglicht.
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An
einen Datenbus 6 ist eine IVMRI-Vorverarbeitungs- und Ansteuerungseinheit 7 angeschlossen.
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Ergänzend
ist zur Erstellung von Ultraschallaufnahmen ein Anschluss 8 für
einen Ultraschall-Katheter an der Patientenlagerungseinrichtung 4 vorgesehen.
Eine Signalschnittstelle 9 für die Ultraschalldaten
steht mit einer Vorverarbeitungsein heit 10 für die
Ultraschalldaten, die wiederum an den Datenbus 6 angeschlossen
ist, in Verbindung.
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Die
Katheter des Systems sind mit Positionssensoren versehen, denen
eine Vorverarbeitungseinheit 11 zugeordnet ist.
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Die
Patientenlagerungseinrichtung 4 weist darüber
hinaus hier nicht näher dargestellte Anschlüsse
für physiologische Sensoren auf, für die eine
physiologische Signalverarbeitungseinheit 12 vorgesehen
ist, die beispielsweise die Daten eines Elektrokardiogramms, Respirationsdaten
sowie Blutdruckdaten und Temperaturdaten bzw. weitere physiologische,
physikalische und medizinische Daten, die mit dem System gewonnen
werden, verarbeitet.
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Darüber
hinaus verfügt die medizinische Bildaufnahmeeinrichtung 1 über
eine Ablationsvorrichtung 13 zur Ablation von reizleitungsgestörtem Gewebe.
Eine weitere Vorverarbeitungseinheit 14 ist für
die Vorverarbeitung der Röntgenbilder der Computertomographievorrichtung 3 vorgesehen,
wobei die Computertomographievorrichtung 3 zur Strahlungserzeugung
an einen Hochspannungsgenerator 15 angeschlossen ist, der
mit einer Systemsteuerung 16 in Verbindung steht.
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Des
Weiteren ist am Datenbus 6 ein Bilddatenspeicher 17 vorgesehen.
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Darüber
hinaus kann im System ein Defibrillator bzw. Herzschrittmacher gemäß dem
Kästchen 18 beinhaltet sein.
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Weiterhin
sind an den Datenbus 6 eine Bildverarbeitungseinheit 19 für
die IVMRI-Daten sowie eine Bildverarbeitungseinheit 20 für
Ultraschalldaten wie Daten eines Elements zur Aufnahme intravaskulärer
Ultraschallaufnahmen (IVUS) angeschlossen. Des Weiteren ist eine
Spannungsversorgungseinheit 21 vorgesehen.
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Die
Röntgenbilder der Computertomographievorrichtung 3 werden
in der Bildverarbeitungseinheit 22 für Röntgenbilder,
die Daten der Positionssensoren werden in der Bildverarbeitungseinheit 23 für
Positionssensoren weiterverarbeitet.
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Darüber
hinaus weist die medizinische Bildaufnahmeeinrichtung 1 eine
Displayeinheit 24 mit einer Einheit 25 für
Nutzereingaben- bzw. -ausgaben sowie einer dreidimensionalen Displayansteuerung 26 auf.
An der Displayeinheit 24 können Ultraschalldaten,
IVMRI-Daten bzw. -Bilder, Positionssensorbilder und die Röntgenbilder
der Computertomographievorrichtung 3 dargestellt werden.
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Weiterhin
ist im System eine Synchronisation auf Basis eines Elektrokardiogramms
für einen Soft-Tissue-Prozessor gemäß dem
Kästchen 27 vorgesehen. Die entsprechend zu synchronisierenden Daten
stammen aus der Bildrekonstruktionseinheit 28, die auch
den „Soft-Tissue-Prozessor" darstellt. Die fusionierten
bzw. registrierten Bilder werden mit Hilfe der Bildfusions-, Registrierungs-
und Rekonstruktionseinheit 29 erstellt, mit der unter anderem
eine Segmentierung bzw. eine automatische Segmentierung der Bilddaten
vorgenommen werden kann. Des Weiteren weist die medizinische Bildaufnahmeeinrichtung 1 eine
Kalibrationseinheit 30 auf.
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An
dem Datenbus 6 ist darüber hinaus eine Schnittstelle 31 für
Patientendaten und Bilddaten vorzugsweise gemäß dem
Digital-Imgaging-and-Communications-in-Medicine-Standard (DICOM-Standard)
vorgesehen. Über die Schnittstelle 31 können Daten
beispielsweise aus Computertomographie- oder Magnetresonanzvoraufnahmen
eingespielt bzw. abgerufen werden, wie hier durch die Pfeile 32 und 33 angedeutet
wird. Des Weiteren steht die Schnittstelle 31 mit einem
Informationssystem eines zugehörigen Krankenhauses bzw.
einer Klinikeinrichtung oder dergleichen in Verbindung, angedeutet
durch die Pfeile 34 und 35, die einen entsprechenden
Datenaustausch symbolisieren.
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Mit
der erfindungsgemäßen medizinischen Bildaufnahmeeinrichtung 1 ist
es somit möglich, beispielsweise für eine Behandlung
von Herzrhythmusstörungen, mittels eines einzigen integrierten
Systems Computertomographiedaten und IVMRI-Daten, gegebenenfalls
ergänzend weitere Daten, aufzunehmen, um so Bilddaten zu
erhalten, die die Anatomie und gleichzeitig funktionelle Daten beispielsweise
als reizleitungsgestörtes Gewebe in einem für
eine Ablation vorgesehenen Bereich optimal zeigen.
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Die 2 zeigt
einen Katheter 36 mit einem integrierten IVMRI-Bildaufnahmeelement
zur Verwendung bei einem erfindungsgemäßen Verfahren bzw.
in einer erfindungsgemäßen medizinischen Bildaufnahmeeinrichtung.
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Der
Katheter 36 weist im Bereich seiner Spitze 39 einen
IVMRI-Sensor 37 mit einem zugeordneten IVMRI-transparenten
Fenster in der Katheterhülle sowie magnetische Sensoren 38 zur
Positionsbestimmung auf. Die Spitze 39 ist abgerundet ausgebildet.
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Zur
Auswertung der Positionsdaten ist eine Schnittstelle 40 zu
einer hier nicht näher dargestellten Positionserkennungseinheit
vorgesehen.
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Der
Katheter 36 ist mit einem Lumen 41 für den
IVMRI-Sensor 37, die IVMRI-Signalleitungen 42 sowie
einer Antriebswelle ausgebildet. Die Antennen ausbildenden magnetischen
Sensoren 38 sind über Signalleitungen 43 an
ein Signal- und mechanisches Interface 44 mit einer zugehörigen
Antriebseinheit für die Bestandteile des Katheters 36 angeschlossen. Der
Anschluss wird mit Hilfe einer Kupplungsvorrichtung 45 realisiert.
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Die 3 zeigt
eine Darstellung 46 zur Ablation von Gewebeteilen, die
auf Daten einer erfindungsgemäßen medizinischen
Bildaufnahmeeinrichtung basiert. Die Darstellung 46 zeigt
Narbengewebe 47 sowie Ablationspunkte 48 für
eine mögliche Gewebeablation. Die Darstellung 46 wird
an einem Bildschirm, der hier nicht näher gezeigt ist,
einer erfindungsgemäßen medizinischen Bildaufnahmeeinrichtung
angezeigt, wobei die Anzeige der Bilddaten vorteilhafterweise in
Echtzeit erfolgt, um so eine optimale Führung der Ablation
bzw. eine optimale begleitende Bilddarstellung zu einer Behandlung,
insbesondere von Herzrhythmusstörungen, zu ermöglichen. Durch
die erfindungsgemäße medizinische Bildaufnahmeeinrichtung
kann mit einem wesentlich geringeren Risiko für den Patienten
eine sicherere und schnellere Ablation von reizleitungsgestörtem
Gewebe erfolgen.
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Die 4 zeigt
schließlich eine Darstellung 49 zur Auslesung
von Messdaten bei einer erfindungsgemäßen medizinischen
Bildaufnahmeeinrichtung. Dabei werden die unterschiedlichen Sensoren für
die synchronisierte Auslesung zeitlich versetzt und getaktet aktiviert
bzw. ausgelesen. Die obere Kurve 50 stellt dabei den Systemtakt
dar. In Abhängigkeit vom Ende der Pulse der Systemtaktung
gemäß der Kurve 50 wird die Röntgenstrahlung
gemäß der Kurve 51 eingeschaltet. Im
Anschluss erfolgt das Auslesen des Röntgendetektors gemäß der
Kurve 52.
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Parallel
zur Röntgenstrahlung ist die magnetische Ortung gemäß der
Kurve 53 aktiv.
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Das
Auslesen der IVMRI-Daten erfolgt entsprechend der Kurve 54 zeitgleich
zum Auslesen des Röntgendetektors gemäß der
Kurve 52. Die Daten des Elektrokardiogramms sowie Respirationsdaten werden
gemäß der Kurve 54 im Anschluss an das Auslesen
der IVMRI-Daten bzw. der Daten des Röntgendetektors gemäß den
Kurven 52 und 54 ausgelesen.
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Danach
werden gemäß der Kurve 55 Daten eines
Elektrokardiogramms bzw. Respirationsdaten ausgelesen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4436828
C1 [0006]
- - US 5365926 [0006]
- - US 6556695 B1 [0007]
- - US 5042486 [0036]