DE102008032313B3

DE102008032313B3 - Medizintechnische Vorrichtung

Info

Publication number: DE102008032313B3
Application number: DE102008032313A
Authority: DE
Inventors: Michael Maschke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2008-07-09
Publication date: 2009-12-17
Anticipated expiration: 2028-07-10
Also published as: DE102008058497B3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine medizintechnische Vorrichtung aufweisend einen Patientenlagerungstisch (1) mit Patientenlagerungsplatte (2), ein bildgebendes medizintechnisches Gerät (3), eine zumindest teilweise in den Patientenlagerungstisch (1) integrierte elektromagnetische Ortungs- und Navigationseinrichtung, welche einen Feldgenerator (15) aufweist, der integraler Bestandteil des Patientenlagerungstisches (1) ist, wobei der Feldgenerator (15) auf, in oder unterhalb der Patientenlagerungsplatte (2) in Bezug auf die Patientenlagerungsplatte (2) verstellbar angeordnet ist, und eine Systemsteuerung (8), mit der sowohl das bildgebende medizintechnische Gerät (3) als auch die elektromagnetische Ortungs- und Navigationseinrichtung betrieben und gesteuert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine medizintechnische Vorrichtung, insbesondere für einen minimal-invasiven Eingriff unter Navigation eines medizinischen Objektes im Körper eines Patienten.
Minimal-invasive medizinische Eingriffe gewinnen zunehmend an Bedeutung. So sind beispielsweise bei der Behandlung von koronaren Herzerkrankungen die chirurgischen Bypass-Operationen am Herzen deutlich zu Gunsten der Ballon-Dilatation (PTCA = Perkutane Transluminale Koronare Angioplastie) und dem Einsetzen eines Stents zurückgegangen. Auch im Bereich der Biopsien, Wirbelsäulentherapien und Tumorablationen nehmen minimal-invasive Eingriffe zu.
Bei einem minimal-invasiven Eingriff werden z. B. eines oder mehrere medizinische Instrumente in den Körper eines Patienten zur Therapie oder Diagnostik eingeführt. Nach der Einführung eines medizinischen Instrumentes in den Körper des Patienten ist dieses für einen den Eingriff durchführenden Arzt nicht mehr direkt sichtbar. Zur Navigation des Instrumentes im Körper des Patienten muss dieses daher in geeigneter Weise für den Arzt in Bildinformationen visualisiert werden. Zur Positionsbestimmung des Instrumentes im Körper des Patienten bei minimal-invasiven medizinischen Eingriffen, welche für die Visualisierung des Instrumentes, insbesondere der Spitze des Instrumentes, in Bildinformationen aus dem Körperinneren des Patienten erforderlich ist, stehen heutzutage verschiedenartiger Systeme und Verfahren zur Verfügung.
Fortschritte in der 3D-Röntgenbildgebung erlauben inzwischen 3D-Abbildungen von Organen und auch von Instrumenten, welche sich im Körper eines Lebewesens befinden. Jedoch ist es immer noch schwierigen im Röntgenbild zwischen Instrumenten, Organen und Knochen zu unterscheiden und gleichzeitig möglichst wenig Röntgenstrahlung für die Bildgebung und zur Positionsbestimmung von Instrumenten zu verwenden.
In diesem Zusammenhang ist in der DE 10 2005 028 746 A1 ein Verfahren zum Ermitteln der Position und Orientierung eines Objektes, insbesondere eines Katheters, in einem Patienten aus zweidimensionalen Röntgenbildern mittels sogenanntem Template-Matching beschrieben. Dabei wird ein dreidimensionales Muster (Template) des Katheters auf der Grundlage der bekannten konstruktiven Eigenschaften des Katheters erzeugt. Zur Ermittlung der Position und der Orientierung des Katheters im Körper eines Lebewesens wird das dreidimensionale Muster auf eine zweidimensionale Ebene projiziert und das erzeugte Projektionsbild mit einem Röntgenbild, in dem der Katheter abgebildet ist, verglichen. Anschließend werden anfangs festgelegte Parameter für die Position und die Orientierung des Musters im Raum iterativ verändert und ein Ähnlichkeitsmaß ermittelt, das zur Bestimmung der Position und der Orientierung des Katheters herangezogen wird.
In ”Needle and catheter navigation using electromagnetic tracking for computer-assisted C-arm CT interventions”, Markus Nagel, Martin Hoheisel, Ralf Petzold, Willi A. Kalender and Ulrich H. W. Krause, Medical Imaging 2007: Visualization and Image-Guided Procedures, edited by Kevin R. Cleary, Michael I. Miga, Proc. of SPIE Volume 6509, 65090J, (2007) · 1605–7422/07/$18 · doi: 10.1117/12.709435 ist ein elektromagnetisches Navigationssystem AURORA der Firma NDI, Waterloo, Ontario, Kanada beschrieben. Das elektromagnetische Navigationssystem umfasst einen Feldgenerator zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes, um Positionen und Orientierungen von medizinischen Instrumenten zu ermitteln, welche in ihrer Spitze jeweils kleine Induktionsspulen aufweisen. Anhand der induzierten Spannungen kann das AURORA System die Position und Orientierung des jeweiligen Instrumentes ermitteln.
Zur Verbesserung der Genauigkeit der Ortung von Instrumenten und zur Verbesserung der Ermittlung der Koordinatentransfor mationen zwischen einem Bildkoordinatensystem und einem dem Navigationssystem zugeordnete Koordinatensystem, was auch als Registrierung bezeichnet wird, weisen auf Röntgenstrahlung basierende und/oder auf elektromagnetischen Wellen basierende Navigationssysteme häufig eine Röntgenmarker und/oder elektromagnetische Marker umfassende Platte auf, welche unter einem Patienten angeordnet wird, an dem der minimal-invasive Eingriff durchgeführt wird. So weist das in ”Needle and catheter navigation using electromagnetic tracking for computer-assisted C-arm CT interventions”, Markus Nagel, Martin Hoheisel, Ralf Petzold, Willi A. Kalender and Ulrich H. W. Krause, Medical Imaging 2007: Visualization and Image-Guided Procedures, edited by Kevin R. Cleary, Michael I. Miga, Proc. of SPIE Volume 6509, 65090J, (2007) · 1605–7422/07/$18 · doi: 10.1117/12.709435 beschriebene System ein sogenanntes „registration Panel” mit fünf Röntgenmarkern, die automatisch in Röntgenbildern detektiert werden können, und mit einem elektromagnetischen Sensor auf, welcher mit dem AURORA System detektierbar ist. Das „registration Panel” wird dabei nicht nur zur Registrierung, sondern auch als Referenzsystem während der Navigation von Instrumenten verwendet.
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass die die Röntgenmarker und den elektromagnetischen Marker umfassende Platte bzw. das „registration Panel” für den Patienten unbequem ist und bei längeren Eingriffen Druckstellen bzw. Druckverletzungen am Patienten auftreten können.
Des Weiteren muss der Feldgenerator des elektromagnetischen Navigationssystems an einer den Patienten aufnehmenden Patientenlagerungsvorrichtung befestigt oder auf einem gesondert ausgeführten Stativ neben der Patientenlagerungsvorrichtung angeordnet werden, um das elektromagnetische Feld für die Navigation in dem gewünschten Raumbereich zur Verfügung zu stellen. Dieser Aufbau beeinträchtigt jedoch den Zugang zum Patienten und erhöht zudem das Risiko von Kollisionen, beispielsweise mit einem bildgebenden medizintechnischen Gerät, das bei dem Eingriff zur interoperativen Bildgebung zum Einsatz kommt.
Aus der DE 10 2006 061 178 A1 ist ein System zur Durchführung und Überwachung minimal-invasiver Eingriffe mit einer Schnittstellen aufweisenden Steuer- und Auswerteeinheit, einem Röntgengerät, einer Patientenlagerungseinrichtung und einer solchen konventionell ausgeführten Einrichtung zur elektromagnetischen Positionsbestimmung eines Katheters bekannt.
In der US 2006/0025668 A1 ist eine medizintechnische Vorrichtung mit einem Patientenlagerungstisch beschrieben, in dessen Tischplatte ein Sensorarray integriert ist, das eine Vielzahl von Sensoren umfasst. Jeder Sensor kann eine oder mehrere Spulen zur Erzeugung eines oder mehrerer magnetischer Dipolfelder für die Navigation eines medizinischen Instrumentes aufweisen. Die Sensoren sind dabei an festen Positionen in dem Array angeordnet.
Aus der US 2004/0199072 A1 ist eine Patientenpositioniervorrichtung zur Auflage auf einen Operationstisch bekannt, in die ein Transmitterspulenarray eines Navigationssystems zur Navigation eines medizinischen Instrumentes integriert ist. Die Patientenpositioniervorrichtung kann jedoch auch in den Operationstisch integriert sein. Das Transmitterspulenarray ist in Bezug auf die Patientenpositioniervorrichtung und den Operationstisch jeweils fest angeordnet.
Ein elektromagnetisches Navigationssystem weist in der Regel außerdem einen auf einem Wagen oder einem Gestell angeordneten PC (Personal Computer) mit Anzeigevorrichtung zur Bedienung des elektromagnetischen Navigationssystems auf. Der Wagen oder das Gestell beansprucht ebenfalls Raum um die Patientenlagerungsvorrichtung.
Auch die Patientenadministration sowie die Dokumentation von navigationsgeführten Eingriffen inklusive das Festhalten von Verbrauchsmaterialien bei einem derartigen medizinischen Ein griff ist aufgrund der verwendeten verschiedenen Gerätschaften und Einzelkomponenten nicht durchgängig, was für einen möglichst optimalen medizinischen Workflow nachteilig ist. Denn einen medizinischen Eingriff betreffende Daten, z. B. Patientendaten, müssen sowohl an dem elektromagnetischen Navigationssystems als auch an dem verwendeten bildgebenden Gerät verwaltet, eingegeben, modifiziert, einer Patientenakte zugeführt etc. werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart anzugeben, dass bei einem medizinischen Eingriff unter Verwendung der Vorrichtung die Voraussetzungen für eine Verbesserung des Workflow geschaffen werden.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine medizintechnische Vorrichtung aufweisend einen Patientenlagerungstisch mit Patientenlagerungsplatte, ein bildgebendes medizintechnisches Gerät, eine zumindest teilweise in den Patientenlagerungstisch integrierte elektromagnetische Ortungs- und Navigationseinrichtung, welche einen Feldgenerator aufweist, der integraler Bestandteil des Patientenlagerungstisches ist, welcher Feldgenerator auf, in oder unterhalb der Patientenlagerungsplatte in Bezug auf die Patientenlagerungsplatte verstellbar angeordnet ist, und eine Systemsteuerung, mit der sowohl das bildgebende medizintechnische Gerät als auch die elektromagnetische Ortungs- und Navigationseinrichtung betrieben und gesteuert wird.
Es wird also vorgeschlagen, bei einer medizintechnischen Vorrichtung, insbesondere für minimal-invasive Eingriffe, welche einen Patientenlagerungstisch, ein bildgebendes medizintechnisches Gerät und eine elektromagnetische Ortungs- und Navigationseinrichtung aufweist, zum einen eine Systemsteuerung vorzusehen. Vorzugsweise übernimmt die Steuerung des bildgebenden medizintechnischen Gerätes die Funktion der Systemsteuerung. Auf diese Weise kann auf eine separat ausgeführte Steuerung in Form eines Rechners oder PCs (Personal Computer) insbesondere für die Ortungs- und Navigationseinrichtung verzichtet werden, wodurch Raum um den gelagerten Patienten frei bleibt.
Zum anderen ist die elektromagnetische Ortungs- und Navigationseinrichtung, welche einen Feldgenerator zur Erzeugung eines veränderlichen elektromagnetischen Feldes und z. B. in der Spitze oder im distalen Ende minimal-invasiver medizinischer Instrumente angeordnete oder anordenbare Spulen zur Positionsbestimmung der Instrumente aufweist, zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, in den Patientenlagerungstisch integriert. Bei den medizinischen Instrumenten kann es sich um Katheter, Biopsienadeln, Ablationsnadeln, Stents, Endoskope etc. handeln.
Der Feldgenerator ist vorliegend integraler Bestandteil des Patientenlagerungstisches und in Bezug auf die Patientenlagerungsplatte verstellbar angeordnet. Zum Verschieben des Feldgenerators quer und längs relativ zu der Patientenlagerungsplatte können beispielsweise Schienen oder ein Schienensystem vorgesehen sein.
Es können aber auch noch andere Komponenten der Ortungs- und Navigationseinrichtung, z. B. Sensoren oder Marker, in den Patientenlagerungstisch integriert im Sinne von aufgenommen sein, so dass diese keinen gesonderten Raum beanspruchen.
Diese Maßnahmen schaffen die Voraussetzungen, dass sich der Arbeitsablauf bzw. der Workflow bei einem medizinischen, insbesondere bei einem minimal-invasiven Eingriff an einem Patienten unter Verwendung der medizintechnischen Vorrichtung verbessern lässt, da nicht nur Freiraum um den Patientenlagerungstisch geschaffen, sondern auch die gesamte Patientenadministration für den medizinischen Eingriff, d. h. beispielsweise das Auf- bzw. Abrufen der Patienten- und Bilddaten aus einem HIS (Hospital Information System), das Eingeben, Modifizieren und Abspeichern von Daten in eine elektronischen Patientenakte des HIS sowie die Erfassung von für den Eingriff verwendeter Verbrauchsmaterialien nur über die Systemsteuerung abgewickelt werden kann.
Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass die Systemsteuerung oder ein das bildgebende medizintechnische Gerät und Bildner- bzw. -bearbeitungseinheiten umfassendes Bildsystem sowohl die Betriebssoftware für das bildgebende medizintechnische Gerät als auch die Betriebssoftware für die Ortungs- und Navigationseinrichtung aufweist und ausführen kann.
Nach einer Variante der Erfindung ist das bildgebende medizintechnische Gerät der medizintechnischen Vorrichtung ein Röntgengerät. Bevorzugt handelt es sich bei dem Röntgengerät um ein C-Bogen-Röntgengerät. Der eine Röntgenstrahlenquelle und einen Röntgenstrahlenempfänger aufweisende C-Bogen kann dabei an einem Knickarmroboter angeordnet sein, wie dies in der DE 10 2005 012 700 A1 beschrieben ist.
Nach einer weiteren Variante der Erfindung ist die Betriebssoftware der Ortungs- und Navigationseinrichtung als Softwaremodul oder als Plug-In in die Betriebssoftware des bildgebenden medizintechnischen Gerätes integriert. Vorzugsweise ist die Betriebssoftware der Ortungs- und Navigationseinrichtung über ein Menu in der Betriebssoftware des bildgebenden medizintechnischen Gerätes aufrufbar und/oder bedienbar. Bevorzugt werden auch die Eingabemittel in Form einer Tastatur, einer Computermaus etc. der Systemsteuerung bzw. des bildgebenden medizintechnischen Gerätes zur Dateneingabe und/oder Steuerung der Ortungs- und Navigationseinrichtung verwendet.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die medizintechnische Vorrichtung ein Sichtgerät, eine Gruppe von Sichtgeräten oder einen Großbildschirm aufweist, wobei Menus, Daten und/oder Bilddaten des bildgebenden medizintechnischen Gerätes und/oder der Ortungs- und Navigationseinrichtung auf wenigstens einem Sichtgerät oder einem Displayfeld des in Displayfelder unterteilbaren Großbildschirms anzeigbar sind.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die medizintechnische Vorrichtung für die Patientenadministration ein mit der Systemsteuerung verbundenes DICOM-Interface (Digital Imaging and Communications in Medicine) für Patienten- und Bilddaten auf. Nach einer Variante der Erfindung ist eine unter Verwendung der Ortungs- und Navigationseinrichtung durchgeführte Intervention an einem Patienten mit Hilfe der Betriebssoftware der Ortungs- und Navigationseinrichtung dokumentierbar und über das DICOM-Interface einer elektronischen Patientenakte des Patienten zuführbar.
Vorzugsweise ist wenigstens ein röntgenpositiver und/oder wenigstens ein elektromagnetischer Marker bzw. Sensor der elektromagnetischen Ortungs- und Navigationseinrichtung fest oder verstellbar in die Patientenlagerungsplatte integriert, d. h. darin aufgenommen, was von außen in der Regel nicht direkt erkennbar ist, wenn nicht entsprechende optische Markierungen vorhanden sind. Auf diese Weis kann auf eine Markerplatte bzw. das eingangs beschriebene „registration Panel” verzichtet werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der Feldgenerator in einer in Bezug auf die Patientenlagerungsplatte verstellbaren Lade der Patientenlagerungsplatte, vergleichbar mit einer Röntgenkassette in einem Bucky-Tisch, angeordnet, welche Lade in oder unterhalb der Patientenlagerungsplatte angeordnet sein und relativ zu der Patientenlagerungsplatte bzw. einem Patienten in eine gewünschte Position gebracht bzw. verstellt werden kann.
Alternativ kann der Feldgenerator an einer in Bezug auf die Patientenlagerungsplatte verstellbaren Haltevorrichtung der Patientenlagerungsplatte angeordnet sein, mit welcher der Feldgenerator relativ zu der Patientenlagerungsplatte aus- und einklappbar ist. Die Verschiebung der Haltevorrichtung quer oder längs relativ zur Patientenlagerungsplatte kann wiederum mittels Schienen erfolgen. Die Haltevorrichtung kann als Gelenkarm, Schwanenhals etc. ausgebildet sein.
Nach einer weiteren Variante der Erfindung kann der Feldgenerator der elektromagnetischen Ortungs- und Navigationseinrichtung zur Positionierung relativ zu einem Patienten an einem am Patientenlagerungstisch angeordneten Knickarmroboter angebracht sein.
Vorzugsweise weist die medizintechnische Vorrichtung auch eine mit der Systemsteuerung zusammenwirkende Kollisionsdetektoreinheit auf, um Kollisionen beispielsweise des bildgebenden medizintechnischen Gerätes und des Knickarmroboters zur Führung des Feldgenerators zu vermeiden.
Die medizintechnische Vorrichtung ist insbesondere zur Verwendung für eine Biopsie, eine Tumorablation oder für diagnostische oder therapeutische Interventionen an der Lunge oder am Herzen eines Patienten vorgesehen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
1 eine medizintechnische Vorrichtung,
2 einen Patientenlagerungstisch der medizintechnischen Vorrichtung mit verstellbarem Feldgenerator, integrierten Röntgenmarkern und integriertem elektromagnetischem Marker,
3 eine Seitenansicht einer Patientenlagerungsplatte der medizintechnischen Vorrichtung mit alternativen Anordnungen für den Feldgenerator und
4 einen Patientenlagerungstisch der medizintechnischen Vorrichtung mit integrierten Feldspulen, Röntgenmarkern und elektromagnetischem Marker.
In 1 ist eine medizintechnische Vorrichtung zur Durchführung eines medizinischen Eingriffs, insbesondere eines minimal-invasiven medizinischen Eingriffs an einem nicht explizit dargestellten Patienten gezeigt. Bei dem Eingriff kann es sich beispielsweise um eine Biopsie, eine Katheternavigation, eine Tumorablation oder generell um diagnostische oder therapeutische Interventionen am Herzen oder der Lunge eines Patienten handeln.
Die Vorrichtung umfasst einen Patientenlagerungstisch 1 mit einer Patientenlagerungsplatte 2, ein bildgebendes medizintechnisches Gerät in Form eines C-Bogen-Röntgengerätes 3 sowie eine elektromagnetische Ortungs- und Navigationseinrichtung.
Das C-Bogen-Röntgengerätes 3 weist, wie in der DE 10 2005 012 700 A1 beschrieben, einen Knickarmroboter 4 auf, von dem ein C-Bogen 5 geführt wird, an dem einander gegenüber liegend eine Röntgenstrahlenquelle 6 und ein Röntgenstrahlenempfänger 7 angeordnet sind. Der Röntgenstrahlenempfänger 7 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Röntgenbildverstärker. Der Röntgenstrahlenempfänger 7 kann jedoch auch als aSi-Flachbilddetektor ausgeführt sein.
Das C-Bogen-Röntgengerät 3 weist eine Steuerung 8 auf, die im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Funktion einer Systemsteuerung 8 der medizintechnischen Vorrichtung erfüllt. Dem C-Bogen-Röntgengerät 3 sind außerdem eine Recheneinheit 9 zur Vorverarbeitung (pre-processing) von Röntgenbildern, eine Recheneinheit 10 zur Kalibrierung bzw. Registrierung mit der elektromagnetischen Ortungs- und Navigationseinrichtung, eine Recheneinheit 11 zur Bildkorrektur und eine Recheneinheit 12 zur Rekonstruktion von Bildern, zur Bildverarbeitung von Röntgenbildern insbesondere aufweisend Weichteilgewebe sowie zur Bildfusion, Segmentierung von Bildern und Auto-Segmentierung von Bildern zugeordnet. Darüber hinaus ist ein Bildspeicher 13 vorhanden, welcher wie die Recheneinheiten 8 bis 12 an einem Datenbus 14 angeschlossen ist.
Mit dem C-Bogen-Röntgengerät 3 und ggf. den zugeordneten Recheneinheiten können in an sich bekannter Weise von einem auf dem Patientenlagerungstisch 1 gelagerten Patienten 2D-Röntgenprojektionen oder Durchleuchtungsbilder aus unter schiedlichen Projektionsrichtungen aufgenommen und dargestellt werden. Darüber hinaus können mit dem C-Bogen-Röntgengerät 3 aus aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen aufgenommenen 2D-Röntgenprojektionen 3D-Bilder vom Körperinneren eines Patienten rekonstruiert und dargestellt werden.
Die elektromagnetische Ortungs- und Navigationseinrichtung wird von der Systemsteuerung 8 gesteuert und weist demnach keine eigene Steuerung auf. Die elektromagnetische Ortungs- und Navigationseinrichtung umfasst im Falle des vorliegenden, in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels einen Feldgenerator 15 zur Erzeugung eines veränderlichen elektromagnetischen Feldes, nicht explizit gezeigte, in oder an Spitzen oder distalen Enden von medizinischen Interventionsinstrumenten, wie Biopsienadeln, Katheter etc. definiert angeordnete elektromagnetische Sensoren bzw. Spulen, eine Ansteuereinheit 16 für den Feldgenerator 15, eine Recheneinheit 17 zur Vorverarbeitung der von den elektromagnetischen Sensoren bzw. Spulen des oder der Interventionsinstrumente stammenden Signale mit einem Signalinterface 18 für die Signale sowie eine Recheneinheit 19 zur Bildverarbeitung basierend auf den Signalen der elektromagnetischen Sensoren bzw. Spulen. Die Ansteuereinheit 16, die Vorverarbeitungseinheit 17 und die Recheneinheit 19 zur Bildverarbeitung sind ebenfalls an den Datenbus 14 angeschlossen. Die in den nicht gezeigten Interventionsinstrumenten angeordneten Spulen oder Spulen aufweisenden Sensoren sind über Kabel oder per Funk mit dem Signalinterface 18 der Recheneinheit 17 zur Vorverarbeitung der Signale verbunden. Es kann aber auch ein Anschlussinterface 36 für Spulen bzw. Spulen aufweisende elektromagnetische Sensoren, welche in oder an einem medizinischen Instrument angeordnet sind, am Patientenlagerungstisch 1 vorgesehen sein. Das Interface 36 ist in nicht dargestellter Weise mit dem Signalinterface 18 verbunden.
Bei Anwendung der medizintechnischen Vorrichtung induziert das elektromagnetische Feld des Feldgenerators 15 Spannungen in den kleinen Spulen der Interventionsinstrumente, die mit der Recheneinheit 17 zur Vorverarbeitung gemessen und anschließend bevorzugt dazu verwendet werden, die Position und Orientierung der Spitze der jeweiligen Interventionsinstrumentes in einem der Ortungs- und Navigationseinrichtung zugeordneten Koordinatensystem zu ermitteln. Mit der Recheneinheit 19 können basierend auf den Signalen jedoch auch Bilder nach Art eines Mappingsystems erzeugt werden.
Bei dem Patientenlagerungstisch 1 kann es sich im Übrigen um einen Patientenlagerungstisch handeln, wie er beispielsweise in der DE 199 20 008 B4 beschrieben ist. Einstellungen bzw. Verstellungen des Patientenlagerungstisches 1 bzw. der Patientenlagerungsplatte 2 erfolgen im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit der Systemsteuerung 8.
Die Systemsteuerung 8 weist nicht nur die Betriebssoftware für das C-Bogen-Röntgengerät 3 auf und steuert die dem C-Bogen-Röntgengerät 3 zugeordneten Recheneinheiten 9 bis 12 an, sondern umfasst auch die Betriebssoftware des Patientenlagerungstisches 1 sowie insbesondere die Betriebssoftware der elektromagnetischen Ortungs- und Navigationsvorrichtung und steuert die der elektromagnetischen Ortungs- und Navigationsvorrichtung zugeordneten Recheneinheiten 16, 17 und 19 an. Die Betriebssoftware der elektromagnetischen Ortungs- und Navigationsvorrichtung ist als Softwaremodul oder als Plug-In in die Betriebssoftware des C-Bogen-Röntgengerätes 3 integriert. Die Betriebssoftware der elektromagnetischen Ortungs- und Navigationsvorrichtung ist über ein Menu in der Betriebssoftware des C-Bogen-Röntgengerätes 3 auswählbar, aufrufbar und bedienbar. Insbesondere lässt sich über ein Menu in der Betriebssoftware des C-Bogen-Röntgengerätes 3 eine Funktionskarte für die elektromagnetische Ortungs- und Navigationsvorrichtung aufrufen und bedienen.
In vergleichbarer Weise ist auch die Betriebssoftware für den Patientenlagerungstisch 1 in die Betriebssoftware des C-Bogen-Röntgengerätes 3 integriert, so dass auch diese über ein Menu in der Betriebssoftware des C-Bogen-Röntgengerätes 3 auswählbar, aufrufbar und bedienbar ist.
Die Bedienung der medizintechnischen Vorrichtung kann über die nicht explizit dargestellten Bedieneinrichtungen bzw. Eingabemittel des C-Bogen-Röntgengerätes 3 erfolgen. Die Bedieneinrichtungen bzw. Eingabemittel können dabei in an sich bekannter Weise eine Tastatur, eine Computermaus, einen Trackball, einen Touchscreen etc. umfassen. Zusätzlich weist die medizintechnische Vorrichtung an den Datenbus 15 angeschlossene Bedieneinrichtungen 20 bzw. Eingabemittel 20 sowie am oder im Bereich des Patientenlagerungstisches 1 angeordnete, an den Datenbus 15 angeschlossene patientennahe Bedieneinrichtungen 21 bzw. Eingabemittel 21 auf, die ebenfalls eine Tastatur, eine Computermaus, einen Trackball, einen Touchscreen etc. umfassen können.
Die Anzeige bzw. Darstellung von Menus der Betriebssoftware, von Daten im Allgemeinen, von Patientendaten, von mit dem C-Bogen-Röntgengerät 3 oder der elektromagnetischen Ortungs- und Navigationsvorrichtung gewonnenen Bildinformationen etc. erfolgt im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels auf einer Gruppen von sechs Sichtgeräten 22. Dabei kann ein erstes Sichtgerät 22 als Anzeigevorrichtung für die elektromagnetische Ortungs- und Navigationsvorrichtung, ein zweites Sichtgerät 22 als Anzeigevorrichtung für das C-Bogen-Röntgengerät 3, ein drittes Sichtgerät 22 als Anzeigevorrichtung für den Patientenlagerungstisch, ein viertes Sichtgerät 22 als Anzeigevorrichtung für Röntgenbilder, überlagerte Bilder etc. vorgesehen sein.
Alternativ kann anstelle der Gruppe von Sichtgeräten 22 auch ein Großbildschirm verwendet werden, der für entsprechende Anzeigen von Daten und Bildern der verschiedenen Gerätschaften in verschiedene Display- bzw. Anzeigefelder unterteilt sein oder werden kann.
Für die Patientenadministration ist ein DICOM-Interface 23 für Patienten- und Bilddaten vorgesehen. Auf diese Weise können von der Systemsteuerung 8 Patienten- und Bilddaten aus einer elektronischen Patientenakte eines HIS (Hospital Information System) abgerufen werden. Ebenso können einen medizinischen Eingriff betreffende Daten, seien es Bilddaten, Patientendaten, diagnostische oder therapeutische Daten, Befunde, Protokolle, Daten über Verbrauchsmaterialien etc. mit Hilfe des DICOM-Interfaces 23 bspw. mit Hilfe von DICOM-MPPS (Modality Performed Procedure Step) einem Netzwerk eines Krankenhauses, einer elektronischen Patientenakte eines HIS oder einem Abrechnungssystem zugeführt werden.
Der Feldgenerator 15 der elektromagnetischen Ortungs- und Navigationsvorrichtung ist wie in 1 gezeigt an der Patientenlagerungsplatte 2 angeordnet. Der Feldgenerator 15 kann dabei, wie in 2 gezeigt, quer und/oder längs relativ zu der Patientenlagerungsplatte 2 verschiebbar bzw. verstellbar unterhalb der Patientenlagerungsplatte 2 angeordnet sein. Hierzu können beispielsweise nicht dargestellte Schienen vorgesehen sein, an denen der Feldgenerator verschiebbar angeordnet ist. Die elektrische Kontaktierung des Feldgenerators 15 erfolgt über einen Anschluss 24.
Darüber hinaus sind im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mehrere röntgenpositive Marker 25 und ein sechs Freiheitsgrade aufweisender elektromagnetischer Marker 26 der elektromagnetische Ortungs- und Navigationsvorrichtung definiert in die Patientenlagerungsplatte 2 integriert, so dass auf die eingangs erwähnte Markerplatte bzw. das „registration Panel” verzichtet werden kann. Der elektromagnetische Marker 26 ist über einen elektrischen Anschluss 27 kontaktierbar.
Die röntgenpositiven Marker 25 und der elektromagnetische Marker 26 werden im Übrigen wie die eingangs erwähnte Markerplatte bzw. das „registration Panel” u. a. zur Registrierung des C-Bogen-Röntgengerätes 3 und der elektromagnetischen Ortungs- und Navigationseinrichtung miteinander verwendet, bei der eine Koordinatentransformation zwischen einem Patienten- oder Bildkoordinatensystem und einem der elektromagnetischen Ortungs- und Navigationseinrichtung zugeordneten Koordinatensystem ermittelt wird. Erst dann kann ein Abbild zumindest einer Spitze eines Interventionsinstrumentes in ein mit dem C-Bogen-Röntgengerät 3 gewonnenes Bild vom Körperinneren eines Patienten positions- und lagerichtig eingeblendet werden.
Die fünf röntgenpositiven Marker 25 sind vorzugsweise kugelförmige und aus Blei ausgebildet. Die Marker 25 haben einen Durchmesser von ca. 3 bis 15 mm und sind in Röntgenbildern gut zu erkennen. Der elektromagnetische Marker 26 oder Sensor 26 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels sechs, nicht explizit gezeigte, relativ zueinander räumlich verschieden ausgerichtete Empfangsspulen, also sechs Freiheitsgrade auf. Die Marker 25 und der Marker 26 sind definiert relativ zueinander angeordnet.
Weitere alternative Anordnungen des Feldgenerators 15 in oder an der Patientenlagerungsplatte 2 sind in 3 gezeigt. Nach einer ersten Alternative kann der Feldgenerator 15 in einer verstellbaren Lade 28 angeordnet sein. Die Lade 28 ist dabei bevorzugt in die Patientenlagerungsplatte 2 integriert. Trotz der Integration kann die Lade 28 jedoch in eine Position verbracht werden, in der der Feldgenerator 15 von außen zugänglich ist.
Nach einer zweiten Alternative kann der Feldgenerator 15 an einem an oder auf der Patientenlagerungsplatte 2 befestigten Knickarmroboter 29 angeordnet sein. Mit Hilfe des Knickarmroboters 29 kann der Feldgenerator 15 in verschiedene Positionen relativ zu einem auf der Patientenlagerungsplatte 2 platzierten Patienten gebracht werden. Der Knickarmroboter 29 kann dabei von der Systemsteuerung 8 angesteuert werden.
Nach einer dritten Alternative kann der Feldgenerator 15 an einer Haltervorrichtung 30 der Patientenlagerungsplatte 2 angeordnet sein, welche quer und/oder längs relativ an der Pa tientenlagerungsplatte 2 verstellbar ist. Die Haltevorrichtung 30 ist aus- und einklappbar. Der Feldgenerator kann somit bei Bedarf durch Ausklappen der Haltevorrichtung 30 in eine gewünschte Position relativ zu einem Patienten gebracht werden. Andernfalls wird die Haltervorrichtung 30 mit dem Feldgenerator eingeklappt, so dass sich der Feldgenerator unter der Patientenlagerungsplatte 2 in einer Parkposition befindet.
Der Feldgenerator kann auch in das C-Bogen-Röntgengerät 3, z. B. in den C-Bogen 5, integriert sein. In diesem Fall sind im Unterschied zu dem in der WO 2007/029139 A2 beschriebenen magnetischen Tracking-System, bei dem Feldgeneratoren an einer Röntgenstrahlenquelle und einem Röntgenstrahlendetektor angeordnet sind, Feldabschirmungen, beispielsweise in Form metallischer Platten, für die Röntgenstrahlenquelle 6 und den Röntgenbildverstärker 7 vorgesehen, um eine negative Beeinflussung der Bildqualität der mit dem C-Bogen-Röntgengerät 3 erzeugten Bilder durch das elektromagnetische Feld des Fegenerators zu vermeiden. In diesem Fall bietet es sich an, einen aSi-Flachbilddetektor als Röntgenstrahlenempfänger zu verwenden.
Unabhängig von der gewählten Anordnungsalternative des Feldgenerators 15 ist dem Feldgenerator 15 stets ein elektrischer Anschluss zugeordnet, so dass der Feldgenerator 15 mit seiner Ansteuereinheit 16 verbunden werden kann.
Eine Alternative zur Verwendung eines Feldgenerators stellt die Verwendung von mehreren Feldspulen 31 zur Erzeugung verschiedener elektromagnetischer Felder dar. In 4 ist die Verwendung derartiger Feldspulen 31 veranschaulicht. Wie in 4 gezeigt, sind fünf Feldspulen 31 in die Patientenlagerungsplatte 2 integriert und mittels Anschlüssen 32 in diesem Fall mit der Ansteuereinheit 16 für die Feldspulen 31 kontaktierbar.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist die medizintechnische Vorrichtung zusätzlich eine Kollisionsdetektoreinheit 33 auf. Die Kollisionsdetektoreinheit 33 kann beispielsweise eine Kamera 34 und einen die Kamerabilder auswertenden Rechner 35 aufweisen, mit denen der Raum um den Patientenlagerungstisch 1 auf Kollisionen hin überwacht werden kann. Diese ist vor allem dann von Nutzen, wenn der Feldgenerator 15 beispielsweise an dem Knickarmroboter 29 angeordnet ist, so dass insbesondere Kollisionen mit dem C-Bogen-Röntgengerät 3 im Bereich des Möglichen wären. Der Systemsteuerung 8 sind damit basierend auf den Daten der Kollisionsdetektoreinheit 33 und den ihr selbst vorliegenden den Patientenlagerungstisch 1, das C-Bogen-Röntgengerät 3 und den Knickarmroboter 29 betreffenden Steuerdaten die Positionen des Patientenlagerungstisches 1, des C-Bogen-Röntgengerätes 3 und des Knickarmroboters 29 bekannt, so das Kollisionen der verschiedenen Gerätschaften miteinander vermieden werden können.
Bei dem beschriebenen bildgebenden medizintechnischen Gerät muss es sich im Übrigen nicht notwendigerweise um ein Röntgengerät bzw. ein C-Bogen-Röntgengerät handeln. Das bildgebende medizintechnische Gerät kann auch ein Röntgencomputertomograph oder ein Ultraschallgerät sein.
Des Weiteren muss der Steuerrechner 8 nicht notwendigerweise der Steuerrechner des bildgebenden medizintechnischen Gerätes sein. Vielmehr kann es sich bei dem Steuerrechner auch um einen gesondert ausgeführten Rechner bzw. eine Recheneinheit handeln.
Bei der elektromagnetischen Ortungs- und Navigationseinrichtung kann es sich funktionell beispielsweise um das AURORA tracking System von Northern Digital Inc., Waterloo, Ontario, Kanada handeln, wie es u. a. in ”Needle and catheter navigation using electromagnetic tracking for computer-assisted C-arm CT interventions”, Markus Nagel, Martin Hoheisel, Ralf Petzold, Willi A. Kalender and Ulrich H. W. Krause, Medical Ima ging 2007: Visualization and Image-Guided Procedures, edited by Kevin R. Cleary, Michael I. Miga, Proc. of SPIE Volume 6509, 65090J, (2007) · 1605–7422/07/$18 · doi: 10.1117/12.709435 beschrieben ist.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die elektromagnetische Ortungs- und Navigationseinrichtung in Anhängigkeit von der Ausführungsform teilweise, bevorzugt vollständig in den Patientenlagerungstisch integriert, wodurch ein verbesserter Arbeitsablauf bzw. Workflow erreichbar ist.

Claims

Medizintechnische Vorrichtung aufweisend – einen Patientenlagerungstisch (1) mit Patientenlagerungsplatte (2), – ein bildgebendes medizintechnisches Gerät (3), – eine zumindest teilweise in den Patientenlagerungstisch (1) integrierte elektromagnetische Ortungs- und Navigationseinrichtung, welche einen Feldgenerator (15) aufweist, der integraler Bestandteil des Patientenlagerungstisches (1) ist, welcher Feldgenerator (15) auf, in oder unterhalb der Patientenlagerungsplatte (2) in Bezug auf die Patientenlagerungsplatte (2) verstellbar angeordnet ist, und – eine Systemsteuerung (8), mit der sowohl das bildgebende medizintechnische Gerät (3) als auch die elektromagnetische Ortungs- und Navigationseinrichtung betrieben und gesteuert wird.
Medizintechnische Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das bildgebende medizintechnische Gerät (3) eine Steuerung (8) aufweist, die die Funktion der Systemsteuerung (8) übernimmt.
Medizintechnische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Systemsteuerung (8) sowohl die Betriebssoftware für das bildgebende medizintechnische Gerät (3) als auch die Betriebssoftware für die Ortungs- und Navigationseinrichtung aufweist.
Medizintechnische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das bildgebende medizintechnische Gerät ein Röntgengerät (3) ist.
Medizintechnische Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Betriebssoftware der Ortungs- und Navigationseinrichtung als Softwaremodul oder als Plug-In in die Betriebssoftware des bildgebenden medizintechnischen Gerätes (3) integriert ist.
Medizintechnische Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Betriebssoftware der Ortungs- und Navigationseinrichtung über ein Menu in der Betriebssoftware des bildgebenden medizintechnischen Gerätes (3) aufrufbar und/oder bedienbar ist.
Medizintechnische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das bildgebende medizintechnische Gerät (3) Eingabemittel aufweist, welche Eingabemittel des bildgebenden medizintechnischen Gerätes (3) auch zur Dateneingabe und/oder Steuerung der Ortungs- und Navigationseinrichtung verwendbar sind.
Medizintechnische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche ein Sichtgerät (22), eine Gruppe von Sichtgeräten (22) oder einen Großbildschirm aufweist, bei welcher Vorrichtung Menus, Daten und/oder Bilddaten des bildgebenden medizintechnischen Gerätes (3) und/oder der Ortungs- und Navigationseinrichtung auf wenigstens dem einen oder den Sichtgeräten (22) oder einem Displayfeld des Großbildschirms anzeigbar sind.
Medizintechnische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welche für die Patientenadministration ein mit der Systemsteuerung (8) verbundenes DICOM-Interface (DICOM = Digital Imaging and Communications in Medicine) (23) für Patienten- und Bilddaten aufweist.
Medizintechnische Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der eine unter Verwendung der Ortungs- und Navigationseinrichtung durchgeführte Intervention an einem Patienten mit Hilfe der Betriebssoftware der Ortungs- und Navigationseinrichtung dokumentierbar und über das DICOM-Interface (23) einer elektronischen Patientenakte des Patienten zuführbar ist.
Medizintechnische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der wenigstens ein röntgenpositiver (25) und/oder wenigstens ein elektromagnetischer Marker (26) der elektromagnetischen Ortungs- und Navigationseinrichtung fest oder verstellbar in die Patientenlagerungsplatte (2) integriert ist.
Medizintechnische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der der Feldgenerator (15) in einer in Bezug auf die Patientenlagerungsplatte (2) verstellbaren Lade (28) der Patientenlagerungsplatte (2) angeordnet ist, welche in oder unterhalb der Patientenlagerungsplatte (2) angeordnet ist.
Medizintechnische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der der Feldgenerator (15) an einer in Bezug auf die Patientenlagerungsplatte (2) verstellbaren Haltevorrichtung (30) der Patientenlagerungsplatte (2) angeordnet ist, mit der der Feldgenerator (15) relativ zu der Patientenlagerungsplatte (2) aus- und einklappbar ist.
Medizintechnische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der der Feldgenerator (15) zur Positionierung relativ zu einem Patienten an einem am Patientenlagerungstisch (1) angeordneten Knickarmroboter (29) angebracht ist.
Medizintechnische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, welche eine mit der Systemsteuerung (8) zusammenwirkende Kollisionsdetektoreinheit (33) aufweist.