-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Unterstützung der Platzierung eines
Implantats an einer bestimmten Stelle in einem Gefäß eines
Patienten in einem minimal-invasiven Eigriff.
-
Bei
minimal-invasiven interventionellen Eingriffen in der Radiologie,
Kardiologie und Neurochirurgie werden verschiedene interventionelle
Instrumente verwendet, die beispielsweise einen Ballon zum Dehnen
eines Gefäßes, einen
Stent zur Beseitigung einer Gefäßverengung
oder eine Prothese etc. aufweisen können. Die Platzierung eines
interventionellen Instrumentes an einer bestimmten Stelle im Körper eines
Patienten während
des minimal-invasiven Eingriffs erfolgt sehr häufig unter Verwendung von Röntgenstrahlung.
Hierbei ist man bemüht,
mit einer möglichst
geringen Röntgendosis
zu arbeiten, um die Strahlenbelastung des Patienten und des medizinischen
Personals gering zu halten. Die Sichtbarkeit der interventionellen
Instrumente wird aber nicht nur wegen der Verwendung immer geringer
Röntgendosen
zunehmend schwieriger, sondern auch da die für die interventionellen Instrumente
verwendeten Materialien immer transparenter für Röntgenstrahlung werden und zudem
der durchschnittliche Patient immer beleibter wird.
-
Für eine erfolgreiche
Intervention ist aber eine exakte Platzierung eines interventionellen
Instrumentes an der vorgesehenen Stelle notwendig. Dies ist insbesondere
in der interventionellen Kardiologie eine Herausforderung, da die
Zielgefäßstelle aufgrund
des Herzschlages in der Regel ständig
in Bewegung ist und häufig
unter eher ungünstigen
Projektionsrichtungen bei der Aufnahme der Röntgenbilder zur Führung und
Platzierung des interventionellen Instrumentes gearbeitet werden
muss.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung der
eingangs genannten Art derart anzugeben, dass die Platzierung eines
interventionellen Instrumentes an einer bestimmten Stelle eines
Gefäßes erleichtert
wird.
-
Nach
der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur
Unterstützung
der Platzierung eines Implantats an einer bestimmten Stelle in einem
Gefäß eines
Patienten in einem minimal-invasiven Eingriff aufweisend, ein Röntgengerät, ein erstes
interventionelles Instrument mit zwei röntgenpositiven Markern, zwischen
denen sich ein funktionelles Element befindet, ein zweites, ein
Implantat umfassendes interventionelles Instrument und eine Recheneinrichtung.
Die Erfindung geht von der Überlegung
aus, dass bei im Bereich der bestimmten Stelle des Gefäßes eingeführtem, ersten
interventionellem Instrument bei einer bestimmten Einstellung des Röntgengerätes relativ
zu dem Patienten eine Serie von 2D-Röntgenaufnahmen
von dem mit dem interventionellen Instrument versehenen Gefäß gewonnen
wird, insbesondere wenn das funktionelle Element des ersten interventionellen
Instruments im Bereich der bestimmten Stelle platziert wird. Basierend auf
den in den 2D-Röntgenaufnahmen
abgebildeten Markern des ersten interventionellen Instruments können mit
der Recheneinrichtung wenigstens zwei Referenzlinien festgelegt
werden, welche die bestimmte Stelle eingrenzen. Dabei werden jeweils
die Abbilder des ersten und des zweiten Markers in den verschiedenen
sequentiell aufgenommenen Röntgenaufnahmen
identifiziert und durch die Abbilder des ersten Markers und die
Abbilder des zweiten Markers jeweils eine Verbindungslinie gelegt,
so dass sich eine erste und eine zweite Referenzlinie ergeben. Zur
Platzierung des Implantats werden schließlich bei im Bereich der bestimmten
Stelle des Gefäßes eingeführtem zweiten
interventionellem Instrument unter derselben Einstellung des Röntgengerätes relativ
zu dem Patienten Fluoroskopiebilder von dem mit dem zweiten interventionellen
Instrument versehenen Gefäß gewonnen,
in die die Referenzlinien als Orientierungshilfen zur Platzierung
des Implantats an der be stimmten Stelle des Gefäßes mit Hilfe der Recheneinrichtung
eingeblendet werden.
-
Die
beiden Referenzlinien grenzen also die bestimmte Stelle des Gefäßes, an
der das Implantat zu platzieren ist, ein, so dass die Platzierung
des Implantats mit Hilfe von Fluoroskopiebildern erleichtert wird.
Die Anwendung der Vorrichtung bietet sich insbesondere dann an,
wenn die bestimmte Stelle des Gefäßes beispielsweise eine Stenose
ist, die mit einem Ballon als funktionelles Element des ersten interventionellen
Instrumentes zunächst
gedehnt wird, wobei die Referenzlinien bestimmt werden. Die Referenzlinien
können
dann anschließend
für die
Platzierung eines Stents als Implantat des zweiten interventionellen
Instrumentes verwendet werden.
-
Die
Ermittlung der Referenzlinien kann dabei auch unter Bewegung der
bestimmten Stelle des Gefäßes erfolgen,
d. h. die Referenzlinien werden so erzeugt, dass sie die Bewegung,
in der Regel die periodische Bewegung der bestimmten Stelle des
Gefäßes, mit
erfassen bzw. mit abbilden. Die Referenzlinien verlaufen in der
Regel also nicht geradlinig.
-
Die
Einblendung der Referenzlinien in die Fluoroskopiebilder ist ohne
weitere Bildregistrierung möglich,
da die Einstellungen des Röntgengerätes bei
der Aufnahme der 2D-Röntgenaufnahmen
und der Fluoroskopiebilder nicht geändert werden. Lediglich die
Intensität
der Röntgenstrahlung
kann bei der Gewinnung der 2D-Röntgenaufnahmen
etwas höher sein,
um die Sichtbarkeit der Marker des ersten interventionellen Instrumentes
zu erhöhen.
-
Eine
Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, die Referenzlinien als ortsfeste Extrema
in die Fluoroskopiebilder einzublenden. Die Referenzlinien werden
dabei den Fluoroskopiebildern fest bzw. statisch überblendet.
Die Festlegung der Extrema erfolgt vorzugsweise derart, dass sich
die bestimmte Stelle des Gefäßes immer
innerhalb der beiden Referenzlinien befindet, selbst wenn sich die
bestimmte Stelle des Gefäßes in den
Fluoroskopiebildern periodisch bewegt.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zur
Unterstützung der
Platzierung eines Implantats an einer bestimmten Stelle in einem
Gefäß eines
Patienten in einem minimal-invasiven Eingriff aufweisend, ein Röntgengerät, ein ein
Implantat umfassende interventionelles Instrument und eine Recheneinrichtung.
Basierend auf unter Verwendung von Kontrastmittel bei einer bestimmten
Einstellung des Röntgengerätes relativ
zu dem Patienten von dem Gefäß gewonnenen
Röntgenaufnahmen
wird die bestimmte Stelle des Gefäßes mit Hilfe der Recheneinrichtung
identifiziert, markiert und ein Referenzbereich festgelegt, welcher
die bestimmte Stelle eingrenzt. Ist das interventionelle Instrument
in den Körper
des Patienten im Bereich der bestimmten Stelle des Gefäßes eingeführt, können bei
der gleichen Einstellung des Röntgengerätes relativ
zu dem Patienten, bei der die 2D-Röntgenaufnahmen
gewonnen wurden, Fluoroskopiebilder von dem mit dem interventionellen
Instrument versehenen Gefäß gewonnen
werden, in die der Referenzbereich mit Hilfe der Recheneinrichtung
eingeblendet wird. Auch auf diese Weise kann also die bestimmte Stelle
des Gefäßes identifiziert,
markiert bzw. gekennzeichnet werden, wodurch die exakte Platzierung
des Implantats erleichtert wird.
-
Nach
einer Variante der Erfindung wird zur Kennzeichnung der bestimmten
Stelle in einem oder mehreren 2D-Röntgenaufnahmen der Anfang und das
Ende der bestimmten Stelle markiert, was mittels manueller Eingabe,
Mausklick, Touchpanel oder sogar automatisiert mittels entsprechender
Mustererkennungssoftware erfolgen kann. Alternativ kann zur Markierung
der bestimmten Stelle auch ein die bestimmte Stelle aufweisendes
interessierendes Gebiet, eine so genannte „region of interest” festgelegt werden,
die mit dem Referenzbereich identisch sein kann.
-
Eine
Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung eine Einrichtung zur
Bestimmung einer periodischen Bewegung der bestimmten Stelle des
Gefäßes aufweist,
um eine periodische Bewegung der bestimmten Stelle bei der Einblendung
des Referenzbereichs in die Fluoroskopiebilder entsprechend berücksichtigen
zu können.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Einrichtung um ein EKG-Gerät, um aufgrund
von periodischen Herzbewegungen hervorgerufene periodische Bewegungen der
bestimmten Stelle des Gefäßes zu erfassen.
-
Der
Referenzbereich kann wiederum als ortsfester Referenzbereich in
die Fluoroskopiebilder eingeblendet werde. Alternativ wird immer
nur dann ein Fluoroskopiebild von der bestimmten Stelle des Gefäßes aufgenommen
und der Referenzbereich in das jeweilige Fluoroskopiebild eingeblendet,
wenn sich die bestimmte Stelle des Gefäßes in der gleichen Bewegungsphase
befindet, bezüglich
der der Referenzbereich festgelegt wurde. Der Referenzbereich wird
also beispielsweise unter Verwendung des EKGs des Patienten nur
bezüglich
einer bestimmten Bewegungsphase ermittelt, zu der später Fluoroskopiebilder
gewonnen werden, in die der Referenzbereich eingeblendet wird. Dies
reduziert die Röntgendosis
für den
Patienten und das medizinische Personal.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den beigefügten
schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
-
1 eine
Röntgeneinrichtung
zur Unterstützung
eines minimal-invasiven Eingriffs an einem Patienten,
-
2 ein
interventionelles Instrument,
-
3 eine
Veranschaulichung der Festlegung und Einblendung von Referenzlinien
in Fluoroskopiebilder und
-
4 eine
Veranschaulichung der Festlegung und Einblendung eines Referenzbereiches
in Fluoroskopiebilder.
-
Die
in 1 gezeigte Röntgeneinrichtung zur
Unterstützung
eines minimal-invasiven Eingriffs an einem Patienten P weist im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
der Erfindung ein C-Bogen-Röntgengerät 1 und
eine schematisch dargestellte Patientenliege 2 auf. Auf
der Patientenliege 2 ist der Patienten P gelagert, welcher
in in 1 nicht gezeigter Weise eine Stenose in einem
Herzkranzgefäß aufweist.
Die Stenose soll unter Verwendung der Röntgeneinrichtung mit einem
Stent versehen werden, um die Gefäßverengung des Herzkranzgefäßes für den Durchfluss
von Blut offenzuhalten.
-
Mit
dem C-Bogen-Röntgengerät 1 werden zur
Führung
und Platzierung des Stents Bildinformationen aus dem Körperinneren
des Patienten P gewonnen. Das C-Bogen-Röntgengerät 1 weist hierzu unter
anderem einen C-Bogen 3 auf, an dem einander gegenüber liegend
eine Röntgenstrahlenquelle 4 und
ein Röntgenstrahlendetektor 5 angeordnet
sind.
-
Der
C-Bogen 3 ist an einer Halterung 6 um seine Orbitalachse
O in die Richtungen des Doppelpfeils a verstellbar gelagert. Die
Halterung 6 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
an einem Deckenstativ 7 angeordnet, welches die in 1 mit
Doppelpfeilen c, d, e und f gekennzeichneten Verstellmöglichkeiten
der mit dem C-Bogen 3 versehenen Halterung 6 bietet.
Außerdem
ist der C-Bogen 3 mit der Halterung 6 um seine
Angulationsachse A in die Richtungen des Doppelpfeils b verstellbar.
-
Mit
dem C-Bogen-Röntgengerät 1 können in an
sich bekannter Weise von dem auf der Patientenliege 2 gelagerten
Patienten P 2D-Röntenprojektionen
oder Fluoroskopiebilder aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen
aufgenommen werden, die auf einem an einem Bildrechner 8 angeschlossenen Sichtgerät 9 darstellbar
sind.
-
Im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
der Erfindung sind zwei interventionelle Instrumente vorgesehen,
um den Stent korrekt in der verengten Stelle des Herzkranzgefäßes zu platzieren.
In 2 ist der prinzipielle Aufbau der interventionellen Instrumente
veranschaulicht.
-
Im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
der Erfindung umfasst ein interventionelles Instrument 10 einen
mit einem Führungsdraht 11 versehenen
Katheter 12. Der Führungsdraht 11 weist eine
Spitze 13 sowie ein funktionelles Element 14 auf.
Vor dem funktionellen Element 14 weist der Führungsdraht 11 einen
ersten röntgenpositiven
Marker 15 und hinter dem funktionellen Element 14 weist
der Führungsdraht 11 einen
zweiten röntgenpositiven Marker 16 auf.
Die beiden interventionellen Instrumente unterscheiden sich derart
voneinander, dass das funktionelle Element 14 des ersten
interventionellen Instrumentes ein Ballon zum Dehnen der verengten
Stelle des Herzkranzgefäßes ist
und dass das funktionelle Element 14 des zweiten interventionellen Instrumentes
ein Implantat in Form eines Stents zur Anordnung in der verengten
Stelle des Herzkranzgefäßes ist.
-
Zur
Unterstützung
der Platzierung des Stents wird der C-Bogen 3 durch Schwenken
um seine Orbitalachse O und/oder seine Angulationsachse A zunächst in
eine geeignete Stellung relativ zum Patienten P gebracht, in der
2D-Röntgenaufnahmen und
Fluoroskopiebilder von dem die verengte Stelle aufweisenden Herzkranzgefäß gewonnen
werden können.
Diese Stellung des C-Bogens 3 sowie
im Übrigen
auch die anderen Einstellungen des C-Bogen-Röntgengerätes 1, wie die Kollimierung,
die Röhrenspannung
etc. bleiben für
die weitere Platzierung des Stents unverändert.
-
Zunächst wird
das erste interventionelle Instrument, also der Katheter 10 mit
dem Führungsdraht 11,
welches als funktionelles Element den Ballon aufweist, minimal-invasiv
beispielsweise über eine
Beinvene in den Körper
des Patienten P eingeführt
und zum Herzen des Patienten P vorgeschoben. Befinden sich die Marker 15, 16 und
der Ballon im Bereich der verengten Stelle des Herzkranzgefäßes G wird
der Ballon mit Hilfe der röntgenpositiven Marker 15, 16 unter
Röntgenkontrolle
in die verengte Stelle des Herzkranzgefäßes G eingebracht. Hierbei werden,
wie in 3 veranschaulicht, mehrere 2D- Röntgenaufnahmen,
bei denen es sich in der Regel um Fluoroskopiebilder 17 handelt,
gewonnen, in denen die Marker 15 und 16 abgebildet
sind. Die Abbilder der Marker 15 und 16 in den
Fluoroskopiebildern 17 werden dabei entweder manuell, beispielsweise
mittels einer an den Bildrechner 8 angeschlossenen Computermaus
oder mittels eines Touchscreens, oder automatisch mittels einer
Mustererkennungssoftware identifiziert und aus den Fluoroskopiebildern
extrahiert. Daraus ergibt sich eine Abbildungssequenz 18 für Abbilder
des Markers 15 und Abbilder des Markers 16. Verbindet
man schließlich die
Abbilder des Markers 15 und die Abbilder des Markers 16 jeweils
mit einer Verbindungslinie erhält man
eine erste aus den Abbildern des Markers 15 entwickelte
Referenzlinie 19 und eine zweite aus den Abbildern des
Markers 16 entwickelte Referenzlinie 20. Da die
Referenzlinien 19, 20 im Zuge der Anordnung des
Ballons in der verengten Stelle des Herzkranzgefäßes G erzeugt wurden, grenzen
sie die verengte Stelle des Herzkranzgefäßes G ein bzw. markieren die
verengte Stelle des Herzkrangefäßes G.
-
Wird
nach der Weitung der verengten Stelle des Herzkranzgefäßes G mit
dem Ballon das erste interventionelle Instrument aus dem Körper des
Patienten entfernt und das zweite interventionelle Instrument, das
als funktionelles Element den Stent aufweist, minimal-invasiv in
den Körper
des Patienten P eingeführt
und zum Herzen des Patienten unter Röntgenkontrolle vorgeschoben,
können
die Referenzlinien 19 und 20 ohne weitere Bildregistrierung
in die aktuell gewonnenen Fluoroskopiebilder 21 eingeblendet
werden, da die Aufnahmeparameter, wie Projektionsrichtung, Röhren-Detektorabstand,
Abstand der Röntgenstrahlenquelle 4 und
des Röntgenstrahlendetektors 5 vom
Patienten etc., des C-Bogen-Röntgengerätes 1 unverändert also
identisch geblieben sind. Durch die Überlagerung der aktuell gewonnenen
Fluoroskopiebilder 21 mit den Referenzlinien 19, 20 ergeben
sich die Bilder 22, die einem den Eingriff durchführenden
Arzt die exakte Platzierung des Stents in der verengten Stelle des
Herzkranzgefäßes G vereinfacht.
-
Im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
der Erfindung handelt es sich bei dem die verengte Stelle aufweisenden
Gefäß um ein
Herzkranzgefäß G, das
sich aufgrund des Herzschlages periodisch bewegt. Da die Referenzlinien 19, 20 anhand von
Fluoroskopiebildern ermittelt wurden, welche in ihrer Sequenz die
periodische Bewegung der verengten Stelle des Herzkranzgefäßes G aufweisen,
beinhalten auch die ermittelten Referenzlinien 19, 20,
die demnach krummlinig verlaufen, die Bewegung der verengten Stelle
des Herzkranzgefäßes G. Bei
der in 3 gezeigten Darstellung der Referenzlinien 19, 20,
handelt es sich also um eine vereinfachte Darstellung.
-
Die
Referenzlinien 19, 20 können schließlich als ortsfeste Referenzlinien 19, 20 ggf.
auch erst nach einer Skalierung in die Fluoroskopiebilder 21 eingeblendet
werden. Die Referenzlinien 19, 20 sind in diesem
Fall Extrema, d. h. die Referenzlinien 19, 20 werden
derart in die aktuell aufgenommenen Fluoroskopiebilder 21 eingeblendet,
dass sich die verengte Stelle des Herzkranzgefäßes G immer innerhalb der beiden
Referenzlinien 19, 20 befindet, selbst bei periodischer
Bewegung der verengten Stelle des Herzkranzgefäßes G.
-
Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist anhand von 4 veranschaulicht.
Im Unterschied zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird bei dieser Ausführungsform
nach der Einstellung des C-Bogen-Röntgengerätes 1 relativ zu dem
Patienten P ein Kontrastmittel in die Herzgefäße des Patienten P appliziert.
Anschließend
werden 2D-Röntgenaufnahmen,
in der Regel wieder Fluoroskopieaufnahmen 24 von der verengten
Stelle des Herzkranzgefäßes gewonnen und
die verengte Stelle in den Fluoroskopiebildern wieder manuell oder
automatisiert identifiziert. Die verengte Stelle kann dabei in einem
Fluoroskopiebild 25 mit ihrem Anfangspunkt 26 und
Endpunkt 27 oder in einem Fluoroskopiebild 28 als „region
of interest 29” gekennzeichnet
werden. Basierend auf dieser Kennzeichnung wird ein Referenzbereich 30 festgelegt,
der die verengte Stelle eingrenzt und der im Übrigen auch mit der „region
of interest 29” identisch sein
kann.
-
Im
nächsten
Schritt wird wie zuvor beschrieben das interventionelle, den Stent
aufweisende Instrument minimal-invasiv in den Körper des Patienten P eingeführt und
zum Herzen des Patienten P, insbesondere zu der verengten Stelle
des Herzkranzgefäßes G vorgeschoben.
Aufgrund der unveränderten
Einstellung des C-Bogen-Röntgengerätes 1 kann ohne
weitere Registrierung der festgelegte Referenzbereich 30 in
aktuell aufgenommene Fluoroskopiebilder 31 von der verengten
Stelle des Herzkranzgefäßes G eingeblendet
werden, so dass sich Bilder 32 wie in 4 dargestellt
ergeben.
-
Anders
als im Falle des ersten Ausführungsbeispiels
der Erfindung berücksichtigt
der festgelegte Referenzbereich nicht automatisch die periodische Bewegung
der verengten Stelle des Herzkranzgefäßes G. Um dies erreichen zu
können,
ist im Falle des zweiten Ausführungsbeispiels
der Erfindung ein EKG-Gerät 23 vorgesehen,
mit dem parallel zur Aufnahme von Fluoroskopiebildern ein EKG von
dem Patienten P ermittelt werden kann. Es besteht nun die Möglichkeit
den Referenzbereich 30 nur anhand von Fluoroskopiebildern
festzulegen, die zu einer bestimmten Bewegungsphase des Herzens
bzw. der verengten Stelle des Herzkranzgefäßes G aufgenommen wurden. Ist
das interventionelle, den Stent aufweisende Instrument in den Körper des
Patienten eingeführt
und zu der verengten Stelle vorgeschoben, werden nur dann Fluoroskopiebilder 31 von
der verengten Stelle des Herzkranzgefäßes G aufgenommen und der Referenzbereich 30 eingeblendet, wenn
sich die verengte Stelle des Herzkranzgefäßes G in der gleichen Bewegungsphase
befindet, bezüglich
der der Referenzbereich 30 festgelegt wurde. Auf diese
Weise kann die periodische Bewegung der verengten Stelle bei der
Einblendung des Referenzbereiches 30 berücksichtigt
werden.
-
Alternativ
besteht aber auch die Möglichkeit den
Referenzbereich 30 in alle aufgenommenen Fluoroskopiebilder 31 als ortsfesten
Referenzbereich 30 ggf. auch erst wieder nach einer Skalierung
einzublenden. Der Referenzbereich 30 ist in diesem Fall wieder
als Extremum zu sehen, so dass sich unabhängig von der Bewegung der verengten
Stelle des Herzkranzgefäßes G diese
immer innerhalb des Referenzbereiches 30 befindet.
-
Im
Unterschied zu den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung
muss zur Bestimmung der periodischen Herzbewegung nicht notwendigerweise
ein EKG-Gerät
verwendet werden. Beispielsweise kann auch ein an der Körperoberfläche angeordneter
Bewegungssensor verwendet werden, um die periodische Herzbewegung
zu erfassen.
-
Die
Bewegung des Gefäßes kann
im Übrigen auch
durch Atmung hervorgerufen werden. Zur Erfassung der Atembewegung
kann ein entsprechender Atemmonitor vorgesehen sein.
-
Die
Einblendung der Referenzlinien bzw. des Referenzbereiches kann im Übrigen auch
dann erfolgen, wenn ein Zoom zwecks höherer Bildauflösung basierend
auf den Fluoroskopiebildern vorgenommen wird. Da die Zoombedingungen
bekannt sind, kann die Einblendung der Referenzlinien bzw. des Referenzbereichs
entsprechend vorgenommen werden.