DE102009038688A1

DE102009038688A1 - Method for operating an endoscopy system

Info

Publication number: DE102009038688A1
Application number: DE102009038688A
Authority: DE
Inventors: Ronny BÄRWINKEL; Rainer Kuth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2009-08-24
Filing date: 2009-08-24
Publication date: 2011-03-03
Also published as: WO2011023622A1; DE102009038688A8

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben eines Endoskopiesystems (8), umfassend - ein Endoskop (10) mit einem in einen Patienten (2) einbringbaren Arbeitsabschnitt (28 a, b), auf den vermittels eines Magnetfeldes (24) eine Kraft (40) ausübbar ist, - und ein das Magnetfeld (24) im Patienten (2) erzeugendes Magnetsystem (12): - wird eine Kenngröße (44) des Magnetfeldes (24) am Zielort (42 a, b) des Arbeitsabschnittes (28 a, b) im Patienten ermittelt, - wird die Kenngröße (44) relativ zu einem Bezugssystem (36) des Endoskopiesystems (8) angezeigt.In a method for operating an endoscopy system (8), comprising - an endoscope (10) with a working section (28 a, b) that can be introduced into a patient (2) and on which a force (40) can be exerted by means of a magnetic field (24) - and a magnetic system (12) generating the magnetic field (24) in the patient (2): - becomes a parameter (44) of the magnetic field (24) at the target location (42 a, b) of the working section (28 a, b) in the patient determined, - the parameter (44) is displayed relative to a reference system (36) of the endoscopy system (8).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Endoskopiesystems.The invention relates to a method for operating an endoscopy system.

Das in Rede stehende Endoskopiesystem umfasst ein Endoskop, welches wiederum einen Arbeitsabschnitt aufweist, welcher in einen Patienten einbringbar ist. Der Arbeitsabschnitt dient zur Verrichtung einer bestimmten Aufgabe im Patienten. Z. B. ist der Arbeitsabschnitt ein am Endoskop bedienbares Messer, eine Klemme, eine Injektionsnadel oder ähnliches. Der Arbeitsabschnitt kann im weitesten Sinne auch ein Modul eines endoskopischen Systems sein, z. B. ein endoskopisch eingesetzter Hauthaken, ein Clip oder Stent sein.The endoscopy system in question comprises an endoscope, which in turn has a working section which can be introduced into a patient. The working section serves to perform a specific task in the patient. For example, the working section is a knife operable on the endoscope, a clamp, an injection needle or the like. The working section may in the broadest sense also be a module of an endoscopic system, eg. As an endoscopically inserted skin hook, a clip or stent.

Auf den Arbeitsabschnitt ist mittels eines Magnetfeldes eine Kraft ausübbar. Das Wort „Kraft” steht hier der Einfachheit halber stellvertretend für Kraft und/oder Drehmoment. Das Endoskopiesystem weist außerdem ein Magnetsystem auf, welches das kraftausübende Magnetfeld im Patienten erzeugt.On the working section by means of a magnetic field, a force exercisable. The word "force" is here for the sake of simplicity representative of force and / or torque. The endoscopy system also includes a magnetic system that generates the force-applying magnetic field in the patient.

Mit einem oben beschriebenen Magnetsystem ist eine sogenannte magnetrobotergestützte Endoskopie (magnet-robot-endoscopic surgery, MRES) möglich. Hierbei erzeugt der o. g. Magnet bzw. das Magnetsystem einen starken Flussgradienten im Arbeitsgebiet des Endoskops. Das Arbeitsgebiet ist das Innere des Patienten bzw. der Ort, an dem eine Kraft auf den Arbeitsabschnitt des Endoskops ausgeübt werden soll. Der Magnet ist hierbei in der Regel räumlich und gegebenenfalls auch bezüglich seiner Flussdichteamplitude justierbar, um variable Felder erzeugen zu können und damit variable Kräfte auf den Arbeitsabschnitt auszuüben. Das Magnetsystem ist außerhalb des Körpers des Patienten angeordnet, z. B. beweglich an einem Roboterarm gelagert.With a magnet system described above, a so-called magneto-robot-endoscopic surgery (MRES) is possible. Here, the o. G. Magnet or the magnetic system a strong flow gradient in the working area of the endoscope. The work area is the interior of the patient or the place where a force is to be exerted on the working section of the endoscope. The magnet is in this case usually spatially and optionally also with respect to its Flussdichteamplitude adjustable to generate variable fields and thus exert variable forces on the work section. The magnet system is located outside the patient's body, e.g. B. movably mounted on a robot arm.

Mit einem herkömmlichen Endoskop sind zwar durch Vorschub und Rückzug oder Rotation des Endoskops Kräfte oder Drehmomente entlang dessen Längsachse möglich, jedoch kaum andere, z. B. Querkräfte erzeugbar. Die Kraft, die bei einer MRES am Arbeitsabschnitt des Endoskops angelegt wird, dient daher insbesondere dazu, Kräfte senkrecht zur Längsachse des Endoskops auszuüben. Die erhöhte Querkraft dient z. B. dazu, Kräfte auf Instrumente, Werkzeuge, Implantate, Seeds, Clips etc. zu erzeugen und dadurch die mit dem Endoskop durchgeführte Intervention am Patienten zu unterstützen. Ein entsprechendes Endoskopiesystem ist z. B. aus dem Artikel „ 'Prospective clinical trial of magnetic-anchor-guided endoscopic submucosal dissection for large early gastric cancer', Gotoda et al., GASTROINTESTINAL ENDOSCOPY, Volume 69 No. 1: 2009 ” bekannt.Although with a conventional endoscope by advancing and retreating or rotation of the endoscope forces or torques along the longitudinal axis are possible, but hardly any other, for. B. lateral forces generated. The force which is applied in an operating section of the endoscope in an MRES is therefore used, in particular, to exert forces perpendicular to the longitudinal axis of the endoscope. The increased lateral force is used for. As to generate forces on instruments, tools, implants, seeds, clips, etc., thereby supporting the performed with the endoscope intervention on the patient. A corresponding endoscopy system is z. B. from the article " Magnetic-anchor-guided endoscopic submucosal dissection for large early gastric cancer, Gotoda et al., GASTROINTESTINAL ENDOSCOPY, Volume 69 no. 1: 2009 " known.

Mit dem Magneten und der Wechselwirkung mit dem entsprechenden Arbeitsabschnitt des Endoskops steht dem Durchführenden der Intervention ein zusätzlicher Freiheitsgrad – mit anderen Worten eine zusätzliche „Hand” – zur Verfügung. Die Kraft am Arbeitsabschnitt soll in eine bestimmte Richtung wirken, wobei sich der Durchführende meist an einem vom Endoskop gelieferten Bild orientiert. Wegen der sich frei bewegenden Endoskopspitze bzw. Kamera ist dieses Bild ist im Raum nicht ortsrichtig registriert, und damit nicht dem selben Koordinatensystem zugeordnet wie der Magnet.With the magnet and the interaction with the corresponding work section of the endoscope, the performer of the intervention has an additional degree of freedom - in other words an additional "hand" - available. The force at the working section is intended to act in a certain direction, with the implementer usually orienting himself to an image delivered by the endoscope. Because of the freely moving endoscope tip or camera, this image is not registered correctly in the room, and thus not assigned to the same coordinate system as the magnet.

Die Benutzung des Magneten verlangt daher vom Durchführenden ein gutes räumliches Vorstellungsvermögen, da dieser zum einen den außerhalb des Patienten platzierten Magnet sieht und diesen entsprechend justieren muss, um in der bildgestützten Endoskopie, also im Kamerabild des Endoskops eine Kraft einer gewünschten Stärke in einer bestimmten Richtung zu erzielen.The use of the magnet therefore requires from the performer a good spatial imagination, since on the one hand sees the magnet placed outside the patient and must adjust it accordingly, in the image-guided endoscopy, ie in the camera image of the endoscope a force of a desired strength in a particular direction to achieve.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben des Endoskopiesystems vorzustellen.The object of the invention is to present an improved method for operating the endoscopy system.

Die Erfindung beruht auf der Idee, dem Operateur die aktuelle oder auch die durch Parameteränderung noch erreichbaren Kräfte besser zu signalisieren bzw. anzuzeigen.The invention is based on the idea of better signaling or displaying to the surgeon the current or the forces which can still be achieved by changing the parameters.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 zum Betreiben des oben genannten Endoskopiesystems. Bei dem Verfahren wird eine Kenngröße des Magnetfeldes direkt am Zielort des Arbeitsabschnittes im Patienten ermittelt. Die Kenngröße wird einer das Endoskop nutzenden bzw. bedienenden Person angezeigt. Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß am aktuellen bzw. geplanten Einsatzort des Arbeitsabschnittes bzw. am Zielort im Patienten eine Flussdichteanalyse des Magnetfeldes durchgeführt und deren Ergebnis in Relation zur realen Geometrie bzw. örtlichen Situation und Ausrichtung des Arbeitsabschnittes bzw. Endoskops in Verbindung gebracht und angezeigt. Das Magnetfeld bzw. dessen Wirkung am Arbeitsabschnitt wird also zum Koordinatensystem des Endoskops in Bezug gesetzt.The object is achieved by a method according to claim 1 for operating the abovementioned endoscopy system. In the method, a characteristic of the magnetic field is determined directly at the destination of the working section in the patient. The parameter is displayed to a person using or operating the endoscope. In other words, according to the invention, a flux density analysis of the magnetic field is carried out at the current or planned place of use of the working section or at the target location in the patient and their result is related and displayed in relation to the real geometry or local situation and orientation of the working section or endoscope. The magnetic field or its effect on the working section is thus set in relation to the coordinate system of the endoscope.

Der Bediener des Endoskopiesystems erhält somit die Information über das Magnetfeld bzw. dessen Wechselwirkung mit dem Arbeitsabschnitt im Bezugssystem des Endoskops. Der Bediener des Endoskopiesystems erkennt somit ohne weitere Überlegungen, welche Auswirkungen in welcher Raumrichtung das Magnetfeld auf den Arbeitsabschnitt am Zielort hat. Ein räumliches Umdenken zwischen Bezugssystem des Endoskops und dem außen am Patienten angeordneten Magnetsystem bzw. dessen Steuerung ist somit nicht mehr nötig. In der Regel wird also eine vektorielle Kenngröße im Verfahren ermittelt.The operator of the endoscopy system thus receives the information about the magnetic field or its interaction with the working section in the reference system of the endoscope. The operator of the endoscopy system thus recognizes, without further consideration, which effects in which spatial direction the magnetic field has on the working section at the destination. A spatial rethinking between the reference system of the endoscope and the outside of the patient arranged magnet system or its control is therefore no longer necessary. Usually So a vectorial parameter is determined in the process.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird als Kenngröße eine Richtung und/oder Stärke des Magnetfeldes ermittelt. Mit anderen Worten wird eine Flussdichteanalyse des Magnetfeldes am Zielort des Arbeitsabschnittes durchgeführt bzw. ein Flussgradientenvektor des Magnetfeldes ermittelt. Der Bediener kann dann beurteilen, welche Auswirkungen das gegebene bzw. ermittelte Magnetfeld bezüglich seiner Richtung und Stärke auf den Arbeitsabschnitt im Bezugsystem des Endoskopiesystems hat.In a preferred embodiment of the method, a characteristic and / or strength of the magnetic field is determined as a parameter. In other words, a flux density analysis of the magnetic field at the target location of the working section is performed or a flux gradient vector of the magnetic field is determined. The operator can then judge what effects the given magnetic field has with respect to its direction and strength on the working section in the reference system of the endoscopy system.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird als Kenngröße eine vom Magnetfeld am Arbeitsabschnitt verursachte Kraft ermittelt. In dieser Verfahrensvariante wird also bereits die Wechselwirkung zwischen Magnetfeld und Arbeitsabschnitt dahingehend berücksichtigt, das Richtung und Stärke der Kraft ermittelt werden, welche vom Magnetfeld auf den Arbeitsabschnitt ausgeübt wird. Der Bediener des Endoskops erfährt somit unmittelbar, welche Arbeitsmöglichkeiten ihm bei gegebener Kraft – Betrag und Richtung – mit dem Arbeitsabschnitt des Endoskops zur Verfügung stehen.In a further preferred embodiment of the method, a force caused by the magnetic field at the working section is determined as the parameter. In this variant of the method, therefore, the interaction between magnetic field and working section is already taken into account in order to determine the direction and strength of the force which is exerted by the magnetic field on the working section. The operator of the endoscope thus learns directly what working opportunities are available to him with a given force - amount and direction - with the working section of the endoscope.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Kenngröße mit Hilfe einer Messung des Magnetfeldes ermittelt. Die Messung findet z. B. direkt am Ort des Arbeitsabschnittes statt. Hierzu ist z. B. in oder an der Endoskopspitze bzw. im Bereich des Arbeitsabschnittes ein Hall-Sensor angebracht, um die Flussdichte des Magnetfeldes direkt zu messen.In a preferred embodiment of the method, the parameter is determined by means of a measurement of the magnetic field. The measurement takes z. B. instead of directly at the place of work. For this purpose z. B. in or at the endoscope tip or in the region of the working section, a Hall sensor mounted to directly measure the flux density of the magnetic field.

In einer anderen Variante des Verfahrens wird die Kenngröße mit Hilfe einer Berechnung des Magnetfeldes ermittelt. So ist z. B. der felderzeugende Magnet bezüglich seiner Geometrie bzw. das erzeugte Felde in Form eines statischen 3D-Flussdichtefeldes bei einem Permanentmagneten bekannt. Bei bekannter Relativlage von Magnet und Arbeitsabschnitt kann dann eine Kenngröße für das Magnetfeld, z. B. die Feldstärke berechnet werden. Bei einem variablen, also bezüglich seines Feldes – Betrag und Richtung – steuerbaren Magneten kann z. B. dessen aktueller Betriebsstrom und das dem Strom zugeordnete 3D-Flussdichtefeld abgeglichen und sodann ein Flussgradientenvektor bestimmt bzw. angezeigt werden.In another variant of the method, the parameter is determined by means of a calculation of the magnetic field. So z. B. the field-generating magnet with respect to its geometry or the generated field in the form of a static 3D flux density field in a permanent magnet known. In known relative position of the magnet and working section can then be a parameter for the magnetic field, for. B. the field strength can be calculated. In a variable, so with respect to its field - amount and direction - controllable magnet z. B. whose current operating current and the current associated 3D flux density field adjusted and then a Flußgradientenvektor be determined or displayed.

Zur Berechnung des Feldes ist z. B. eine entsprechende Ortung, Positionsbestimmung oder ein Tracking der beteiligten Komponenten möglich. Zur schnellen Feldberechnung kann z. B. die Flussdichte des felderzeugenden Magneten in einer 3D-Look-up Tabelle bereitgestellt werden. Diese enthält z. B. im Falle eines Permanentmagneten die absolute oder im Falle eines variablen Magneten die normierte Feldgeometrie, welche dann mit dem aktuellen magnetfelderzeugenden Strom abzugleichen wäre.For calculating the field z. B. a corresponding location, position determination or tracking of the components involved possible. For fast field calculation z. For example, the flux density of the field-generating magnet may be provided in a 3D look-up table. This contains z. B. in the case of a permanent magnet, the absolute or in the case of a variable magnet, the normalized field geometry, which would then be compared with the current magnetic field generating current.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der aktuelle Wert der Kenngröße in Form eines Bruchteils der maximal erreichbaren Kenngröße angezeigt. So kann dem Bediener Informationen zur Verfügung gestellt werden, welche maximale Feldstärke oder maximale Kraft am gegebenen Arbeitsort erreichbar ist, wenn er den felderzeugenden Magneten in seiner Position variiert oder bezüglich seiner Feldstärke beeinflusst. Unter Umständen kann der Bediener dann die Arbeitsposition des Arbeitsabschnittes variieren, um herauszufinden, ob z. B. aus einer anderen Richtung durch das Endoskop am Zielort, also der beabsichtigten Stelle im Patienten, mehr Kraft für eine Intervention zur Verfügung steht.In one embodiment of the method, the current value of the parameter is displayed in the form of a fraction of the maximum achievable parameter. Thus, information can be provided to the operator as to which maximum field strength or maximum force can be achieved at the given work location if he varies the position of the field-generating magnet or influences it with respect to his field strength. Under certain circumstances, the operator can then vary the working position of the working section to find out whether z. B. from another direction through the endoscope at the destination, ie the intended location in the patient, more power is available for intervention.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Richtung der Kenngröße dem Bediener als Einheitsvektor angezeigt. Der Betrag der Kenngröße kann dann separat angezeigt werden. Durch die Darstellung eines Einheitsvektors ist dessen Lage im Raum für den Bediener besonders einfach zu erkennen, da dieser die übliche Länge des Einheitsvektors abschätzen kann und so durch die Länge des Vektorpfeils in der aktuellen Darstellung erkennen kann, wie der Einheitsvektor im Raum liegt. Insbesondere ist dies hilfreich, da der Einheitsvektor in der Regel auf einem zweidimensionalen Display dargestellt wird, bei welchem stets eine Richtungsbestimmung der dargestellten Objekte schwierig ist.In a further advantageous embodiment, the direction of the parameter is displayed to the operator as a unit vector. The amount of the characteristic can then be displayed separately. By representing a unit vector, its position in space is particularly easy to recognize for the operator, since the latter can estimate the usual length of the unit vector and thus be able to see through the length of the vector arrow in the current representation how the unit vector lies in space. In particular, this is helpful because the unit vector is usually displayed on a two-dimensional display, in which always a direction determination of the displayed objects is difficult.

In alternativer Weise kann die Kenngröße in beliebiger Gestalt dargestellt werden, z. B. durch variable Länge, Dicke oder Farbe eines Pfeiles, wodurch der Betrag der Kenngröße direkt am bzw. mit dem Pfeil anzeigt wird.Alternatively, the characteristic can be displayed in any shape, z. B. by variable length, thickness or color of an arrow, whereby the amount of the characteristic is displayed directly on or with the arrow.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Kenngröße als dreidimensional gestalteter Pfeil angezeigt.In a further embodiment of the invention, the parameter is displayed as a three-dimensionally designed arrow.

Der Pfeil selbst stellt also eine räumliche Figur dar. Bei der zweidimensionalen Darstellung der räumlichen Figur kann besonders gut deren Lage im Raum beurteilt werden, so dass die Richtung des Pfeils, der wiederum die Richtung der Kenngröße angibt, für den Bediener klar erkennbar ist.The arrow itself thus represents a spatial figure. In the two-dimensional representation of the spatial figure can be particularly well assessed their position in space, so that the direction of the arrow, which in turn indicates the direction of the characteristic is clearly visible to the operator.

Der Betrag der Kenngröße kann insbesondere in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung als Balkendiagramm angezeigt werden. Wie oben bereits angedeutet, muss so der die Richtung der Kenngröße anzeigende Pfeil nicht in seiner Länge, Dicke Farbe oder ähnlichem variiert werden, was die Erkennbarkeit der Richtung steigert. Bei einem Balkendiagramm lässt sich beispielsweise besonders einfach der aktuelle Werte der Kenngröße mit dem maximal erreichbaren Wert der Kenngröße optisch in Verbindung setzen, indem der maximal erreichbare Wert der Kenngröße einem voll ausgesteuerten Balken entspricht.The amount of the parameter can be displayed in particular in a further embodiment of the invention as a bar chart. As already indicated above, the arrow indicating the direction of the characteristic need not be varied in its length, thickness, color or the like, which increases the recognizability of the direction. With a bar chart, for example, the current value of the parameter can be particularly easily compared to the bar chart optically connect the maximum achievable value of the parameter by the maximum achievable value of the characteristic corresponds to a fully controlled bar.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Kenngröße in ein den Arbeitsabschnitt darstellendes Bild eingeblendet. Ein derartiges Bild vom Arbeitsvolumen bzw. Zielgebiet, in dem sich das Endoskop gerade befindet bzw. an dem der Arbeitsabschnitt tätig werden soll, steht in der Regel durch eine entsprechende Endoskopiekamera zur Verfügung. Der Bediener des Verfahrens führt die Endoskopie in der Regel anhand dieses Bildes durch. Wenn ihm nun die Kenngröße direkt in dieses Bild eingeblendet wird, insbesondere am Ort des Arbeitsabschnittes, so kann der Bediener unmittelbar erkennen, in welche Richtung und mit welcher Stärke das Magnetfeld bzw. die Kraft auf den Arbeitsabschnitt zur Verfügung steht.In an advantageous embodiment of the method, the parameter is displayed in an image representing the working section. Such an image of the working volume or target area in which the endoscope is currently located or on which the working section is to operate is generally available through a corresponding endoscopy camera. The operator of the procedure usually performs the endoscopy on the basis of this image. If now the characteristic is displayed directly in this image, especially at the location of the working section, the operator can immediately see in which direction and with what strength the magnetic field or the force is available on the working section.

Hierbei kann stets vorgesehen sein, zunächst nur den hypothetischen Wert der Kenngröße anzuzeigen, wenn das Magnetfeld angeschaltet würde. Das Magnetfeld ist jedoch noch so lange ausgeschaltet, bis der Bediener dieses aktiviert. So kann zunächst der Arbeitsabschnitt platziert werden, ohne dann schon eine Interaktion mit dem Patienten stattfindet. Erst wenn die Kraftrichtung des Instruments, z. B. eines Messers an der gewünschten Stelle in der gewünschten Richtung liegt, wird die Kraft tatsächlich erzeugt, indem der Magnet aktiviert wird. Erst dann wird der tatsächliche Einsatz des Arbeitsabschnittes aktiviert.In this case, it can always be provided to initially display only the hypothetical value of the parameter when the magnetic field would be switched on. However, the magnetic field is still off until the operator activates it. Thus, first the working section can be placed, without then an interaction with the patient takes place. Only when the direction of force of the instrument, z. For example, if a knife is in the desired direction at the desired location, the force is actually generated by activating the magnet. Only then is the actual use of the working section activated.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Kenngröße an mehreren Orten im Patienten ermittelt, an welchen jeweils der Arbeitsabschnitt platzierbar ist und für den jeweiligen Ort separat angezeigt. Mit anderen Worten wird ein Kenngrößenfeld, z. B. in der Umgebung der aktuellen Position des Arbeitsabschnittes, ermittelt. Dem Bediener wird damit angezeigt, wie sich z. B. die Kraft auf den Arbeitsabschnitt bezüglich Richtung und Stärke ändern würde, wenn er die Lage des Endoskops im Patienten variiert.In a further embodiment of the method, the parameter is determined at several locations in the patient, on each of which the working section can be placed and displayed separately for each location. In other words, a characteristic field, for. B. in the vicinity of the current position of the working section determined. The operator is thus shown how z. B. would change the force on the working section with respect to direction and strength, if he varies the position of the endoscope in the patient.

Bei manchen Endoskopiesystemen ist der Arbeitsabschnitt auswechselbar. Es existieren also mehrere alternative Ausgestaltungen für den Arbeitsabschnitt in Form von Modulen, welche für den Bediener des Verfahrens verfügbar sind. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird als Kenngröße die an einem virtuell gewählten Modul durch das Magnetfeld erzeugbare Kraft ermittelt. Somit kann der Bediener des Verfahrens durch virtuelles „Durchprobieren”, also virtuelles Wechseln des Arbeitsabschnittes bzw. Moduls simulieren, welche Auswirkungen dies im Patienten hätte. Dem Bediener steht so ein Hilfsmittel zur Verfügung, um abzuschätzen, welche Möglichkeiten zur Intervention ihm mit den verschiedenen Modulen zur Verfügung stehen würden. Der Bediener kann so das jeweils optimale Modul auswählen und tatsächlich in den Patienten einbringen. Ein virtuelles Auswahlverfahren vor der eigentlichen Einbringung bzw. dem Austausch des Moduls ist besonders Patientenschonend und zeiteffizient.In some endoscopy systems, the working section is interchangeable. Thus, there are several alternative embodiments for the working section in the form of modules which are available to the operator of the method. In one embodiment of the method, the force that can be generated by the magnetic field on a virtually selected module is determined as a parameter. Thus, the operator of the method by virtual "trying out", so virtually changing the working section or module simulate what impact this would have in the patient. The operator has at his disposal a tool to estimate the possibilities for intervention with the various modules. The operator can thus select the optimal module and actually bring it into the patient. A virtual selection procedure before the actual introduction or replacement of the module is particularly patient-friendly and time-efficient.

Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:For a further description of the invention reference is made to the embodiments of the drawings. They show, in each case in a schematic outline sketch:

1 ein Endoskopiesystem beim Einsatz in einem Patienten, 1 an endoscopy system when used in a patient,

2 die Anzeige einer Kenngröße des Magnetfeldes am Zielort des Arbeitsabschnittes im Patienten, 2 the display of a characteristic of the magnetic field at the destination of the working section in the patient,

3 eine alternative Ausgestaltung einer Anzeige einer Kenngröße. 3 an alternative embodiment of a display of a characteristic.

1 zeigt einen Ausschnitt eines Patienten 2, nämlich dessen Bauchdecke 4 mit dem darunter liegenden Magen 6. An dem Patienten wird mit Hilfe eines Endoskopiesystems 8 eine endoskopische Intervention im Magen 6 durchgeführt. Das Endoskopiesystem 8 umfasst ein Endoskop 10 sowie ein Magnetsystem 12. Das Endoskop 10 weist an seinem in den Patienten 2 eingeführten Ende eine Kamera 14 sowie einen Manipulator 16 auf. Letzterer ist von einem Bediener 18, welcher die Endoskopie durchführt, bewegbar. Das Endoskopiesystem 8 umfasst weiterhin einen Hauthaken 20, welcher in einem vorausgehenden Schritt bereits mit Hilfe des Endoskops 10 am Magen 6 bzw. dessen Wand befestigt wurde. 1 shows a section of a patient 2 namely the abdominal wall 4 with the stomach below 6 , At the patient is using an endoscopy system 8th an endoscopic intervention in the stomach 6 carried out. The endoscopy system 8th includes an endoscope 10 as well as a magnet system 12 , The endoscope 10 points to his in the patient 2 introduced a camera 14 as well as a manipulator 16 on. The latter is from a server 18 , which performs the endoscopy, movable. The endoscopy system 8th also includes a hook 20 , which in a previous step already with the help of the endoscope 10 on the stomach 6 or whose wall has been attached.

Das Magnetsystem 12 weist einen Magneten 22 auf, welcher im Patienten 2 ein Magnetfeld 24 erzeugt. Um das Magnetfeld 22 bezüglich Stärke und Richtung zu variieren, ist der Magnet 22 an einem Roboterarm 26 befestigt und als Elektromagnet zusätzlich bezüglich der Stärke seines felderzeugenden Stromes einstellbar.The magnet system 12 has a magnet 22 on which in the patient 2 a magnetic field 24 generated. To the magnetic field 22 to vary in strength and direction is the magnet 22 on a robot arm 26 attached and additionally adjustable as an electromagnet with respect to the strength of its field-generating current.

Das Endoskopiesystem 10 weist in verschiedenen Ausführungsformen alternativ oder zusammen zwei mit dem Magnetsystem 12 bezüglich Kraft- bzw. Drehmomentausübung wechselwirkende Arbeitsabschnitte 28a, b auf. Als Arbeitsabschnitt 28a wird ein Magnetelement 30 am Hauthaken 20 betrachtet, welches durch das Magnetfeld 24 eine Kraft erfährt. Einen zweiten Arbeitsabschnitt 28b bildet die Spitze des Manipulators 16, da diese ein Messer 32 umfasst. Dieses wechselwirkt ebenfalls mit dem Magnetfeld 24 und erfährt hierdurch eine Kraft.The endoscopy system 10 In various embodiments, alternatively or together, there are two with the magnet system 12 with respect to force or torque acting interacting work sections 28a , b on. As a work section 28a becomes a magnetic element 30 at the skin hook 20 considered by the magnetic field 24 experiencing a force. A second work section 28b forms the tip of the manipulator 16 because these are a knife 32 includes. This also interacts with the magnetic field 24 and thus experiences a force.

Der Bediener 18 kann nun einerseits das Endoskopiesystem 8 manipulieren, indem er beispielsweise das Messer 32 bewegt oder den Hauthaken 20 mit seinem Magnetelement 30 an einer gewünschten Stelle des Patienten 2 platziert. Zur Orientierung bedient er sich hierbei eines von der Kamera 14 gelieferten Kamerabildes 34, welches in 2 dargestellt ist. Da sich der Bediener 18 am Kamerabild 34 orientiert, definiert dieses für ihn ein Bezugsystem 36 des Endoskopiesystems 8. Die Manipulationsrichtungen für das Messer 32 bzw. den Hauthaken 20 ergeben sich also gemäß dieses Bezugsystems 36, um über nicht dargestellte Bedienelemente die entsprechenden Bedienrichtungen für das Endoskopiesystem 8 zu definieren. Das Bezugssystem 36 bewegt sich jedoch mit dem Endoskop 10 im Raum, insbesondere gegenüber einem raumfesten Bezugssystem 38.The operator 18 Now, on the one hand, the endoscopy system 8th manipulate it by for example, the knife 32 moved or the skin hook 20 with its magnetic element 30 at a desired location of the patient 2 placed. For orientation, he uses one of the camera 14 supplied camera image 34 which is in 2 is shown. Because the operator 18 on the camera picture 34 oriented, this defines a reference system for him 36 of the endoscopy system 8th , The manipulation directions for the knife 32 or the hook 20 So arise according to this reference system 36 to control not shown, the corresponding operating directions for the endoscopy system 8th define. The reference system 36 but moves with the endoscope 10 in the room, especially in relation to a fixed space frame 38 ,

Die Bedienung des Magnetsystems 12 jedoch erfolgt in diesem Bezugsystem 38. Da sich das Bezugsystem 36 mit der Bewegung des Endoskops 10 und damit der Veränderung des Kamerabildes 34 verändert, hat der Bediener 18 Probleme, das Magnetsystem 12 im Bezugssystem 38 hinsichtlich seines Magnetfeldes 24 entsprechend zu steuern, damit eine gewünschte Kraft 40 an den Arbeitsabschnitten 28a, b erzeugt wird.The operation of the magnet system 12 however, this is done in this reference system 38 , Because the reference system 36 with the movement of the endoscope 10 and thus the change of the camera image 34 changed, the operator has 18 Problems, the magnet system 12 in the frame of reference 38 in terms of its magnetic field 24 to control accordingly, thus a desired force 40 at the work sections 28a , b is generated.

Die Arbeitsabschnitte 28a, b befinden sich an Zielorten 42a, b. An diesen Zielorten 42a, b wird nun eine Kenngröße des Magnetfeldes 24 ermittelt, z. B. dessen Flussgradient, Feldrichtung oder Feldstärke Es kann auch die sich aus der augenblicklichen Wechselwirkung des Magnetfeldes 24 mit dem Magnetelement 30 oder dem Messer 32 ergebende, an diesen wirkende Kraft oder Drehmoment bestimmt werden.The work sections 28a , b are located at destinations 42a , b. At these destinations 42a , b now becomes a characteristic of the magnetic field 24 determined, z. B. its flow gradient, field direction or field strength It may also be due to the instantaneous interaction of the magnetic field 24 with the magnetic element 30 or the knife 32 resulting, acting on this force or torque can be determined.

Die entsprechende Kenngröße 44 wird dem Bediener 18 relativ zum bzw. im Bezugssystem 36 angezeigt. In einer ersten Ausführungsform gemäß 2 erfolgt dies durch verschiedene Darstellung von Pfeilen 46a–d in Verbindung mit einem Balkendiagramm 48. Die Pfeile 46a–d bzw. das Balkendiagramm 48 werden direkt in das Kamerabild 34 eingeblendet, wobei die Pfeile 46a–d Einheitsvektoren einheitlicher Länge darstellen, um die jeweilige Richtung der Kenngröße 44 – im Ausführungsbeispiel der Kraft 40 auf die Arbeitsabschnitte 28a, b – darzustellen. In einer alternativen Ausführungsform ist das Balkendiagramm 48 nicht vorhanden und die Pfeile 46a–d variieren je nach Betrag der Kraft 40 bar in ihrer Länge. Um die räumliche Orientierung des Pfeils 46b am Messer 32 besser zu erkennen, ist diesem ein orthogonaler Einheitskreis zugeordnet, welcher perspektivisch dargestellt ist und somit die Richtung des Pfeils 46b besser erkennen lässt. In einer alternativen Ausführungsform eines Pfeils 46a am Magnetelement 30 ist der eigentliche Richtungspfeil 46a mit zwei Hilfspfeilen versehen, welche zusammen die drei Raumrichtungen aufspannen, um wiederum die Lage des Pfeils im Raum deutlicher darzustellen.The corresponding characteristic 44 becomes the operator 18 relative to or in the frame of reference 36 displayed. In a first embodiment according to 2 this is done by different representation of arrows 46a -D in conjunction with a bar chart 48 , The arrows 46a -D or the bar chart 48 be directly into the camera image 34 faded in, with the arrows 46a -D represent unit vectors of uniform length to the respective direction of the characteristic 44 - In the embodiment of the force 40 on the work sections 28a , b - to represent. In an alternative embodiment, the bar graph is 48 not available and the arrows 46a -D vary depending on the amount of force 40 bar in their length. To the spatial orientation of the arrow 46b on the knife 32 To better recognize this, an orthogonal unit circle is assigned, which is shown in perspective and thus the direction of the arrow 46b better recognizable. In an alternative embodiment of an arrow 46a on the magnetic element 30 is the real directional arrow 46a provided with two auxiliary arrows, which span the three spatial directions, again to illustrate the position of the arrow in the room more clearly.

Das Balkendiagramm 48 ist beispielsweise in drei Abschnitte 50a, b, c gegliedert, welche respektive die Farben grün, gelb und rot besitzen. Der Betrag der aktuell vom Magneten 22 erzeugten Kraft 40 wird als Balken 52 dargestellt. Das Balkendiagramm 48 zeigt auch die maximal erreichbare Kraft 40 als Ende des Abschnittes 50c, um dem Bediener 18 zu signalisieren, wie viel „Reserve” an Kraft dieser bezüglich des aktuelle verwendeten Arbeitsabschnittes 28a, b noch besitzt, wenn die Magnetkraft des Magneten 22 auf ihr Maximum gesteigert würde.The bar chart 48 is for example in three sections 50a , b, c structured, which respectively have the colors green, yellow and red. The amount of current from the magnet 22 generated force 40 is called a bar 52 shown. The bar chart 48 also shows the maximum achievable force 40 as the end of the section 50c to the operator 18 to signal how much "reserve" of force this with respect to the currently used working section 28a , b still possesses when the magnetic force of the magnet 22 would be increased to its maximum.

In 2 ist eine weitere alternative Ausführungsform dargestellt, bei der zwei weitere Pfeile 46c, d, angezeigt sind. Diese zeigen die Kraft 40, die das Messer 32 bzw. der Arbeitsabschnitt 28a, b erfahren würde, wenn es an den Ort 47a, b der jeweiligen Pfeile 46c, d verschoben würde. Somit ist dem Bediener 18 angezeigt, welche Kräfte er beispielsweise zur Verfügung hätte, würde er das Messer 32 an anderer Stelle im Patienten 2 platzieren.In 2 another alternative embodiment is shown in which two more arrows 46c , d, are displayed. These show the power 40 that the knife 32 or the work section 28a , b would know if it was to the place 47a , b of the respective arrows 46c that would be moved. Thus, the operator 18 displayed, which forces he would have available, for example, he would be the knife 32 elsewhere in the patient 2 place.

3 zeigt eine alternative Ausführungsform, in welcher das Kamerabild 34 separat dargestellt ist und dem Bediener 18 neben dem Kamerabild 34 eine zweite Anzeige 54 präsentiert wird, welche die Kenngröße 44 visualisiert. Als Referenz zur Ortszuordnung dient ein Punkt 56, welcher sowohl im Kamerabild 34 als auch in der Anzeige 54 dargestellt ist und anzeigen soll, an welcher Stelle des Kamerabildes 34 die Kenngröße 44 symbolisiert wird. In 3 wird wiederum die am Punkt 56 erzeugte Kraft 40 in Form des Pfeils 46e in Verbindung mit einem Balkendiagramm 48 dargestellt. Der Pfeil 46e ist in einer dreidimensionalen Gestaltung ausgeführt, welche besonders gut dessen räumliche Lage auf der zweidimensionalen Anzeige 54 erkennen lässt. 3 shows an alternative embodiment in which the camera image 34 is shown separately and the operator 18 next to the camera picture 34 a second ad 54 is presented, which is the characteristic 44 visualized. The reference to the location assignment is a point 56 , which both in the camera image 34 as well as in the ad 54 is shown and should show at which point of the camera image 34 the characteristic 44 is symbolized. In 3 will turn the point 56 generated force 40 in the form of the arrow 46e in conjunction with a bar chart 48 shown. The arrow 46e is executed in a three-dimensional design, which is particularly well its spatial position on the two-dimensional display 54 lets recognize.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist das Messer 32 am Manipulator 16 austauschbar und bildet daher ein erstes Modul 58a. Dem Bediener 18 werden als Alternative zum Messer 32 verschiedene weitere Module 58b–d virtuell zur Auswahl, d. h. zum Einsatz am Endoskop 10 angeboten. Für jedes dieser Module 58b–d wird die jeweils erreichbare Kraft 40 in Form der Pfeile 46f–h angezeigt. Der Bediener 18 kann darauf entscheiden, z. B. anstelle des Messers 32 das Modul 58c zu verwenden, da mit diesem die Kraft 46g erreichbar ist, welche für die durchzuführende medizinische Intervention besser geeignet ist.In a further embodiment of the method is the knife 32 on the manipulator 16 interchangeable and therefore forms a first module 58a , The operator 18 become an alternative to the knife 32 various other modules 58b -D virtual for selection, ie for use on the endoscope 10 offered. For each of these modules 58b -D becomes the achievable force 40 in the form of arrows 46f -H displayed. The operator 18 can decide, for. B. instead of the knife 32 the module 58c to use, because with this the force 46g is achievable, which is better suited for the medical intervention to be performed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Magnetic-anchor-guided endoscopic submucosal dissection for large early gastric cancer, Gotoda et al., GASTROINTESTINAL ENDOSCOPY, Volume 69 no. 1: 2009 [0005]

Claims

Method for operating an endoscopy system ( 8th ), comprising - an endoscope ( 10 ) with one in a patient ( 2 ) insertable working section ( 28a , b), by means of a magnetic field ( 24 ) a force ( 40 ) is exercisable, - and a magnetic field ( 24 ) in the patient ( 2 ) generating magnet system ( 12 ), in which: - a parameter ( 44 ) of the magnetic field ( 24 ) at the destination ( 42a , b) the working section ( 28a , b) in the patient ( 2 ), - the parameter ( 44 ) relative to a reference system ( 36 ) of the endoscopy system ( 8th ) is shown.

Method according to Claim 1, in which the parameter ( 44 ) a direction and / or strength of the magnetic field ( 24 ) is determined.

Method according to one of the preceding claims, in which as a parameter ( 44 ) one of the magnetic field ( 24 ) at the working section ( 28a , b) caused force ( 40 ) is determined.

Method according to one of the preceding claims, in which the parameter ( 44 ) by means of a measurement of the magnetic field ( 24 ) is determined.

Method according to one of the preceding claims, in which the parameter ( 44 ) by means of a calculation of the magnetic field ( 24 ) is determined.

Method according to one of the preceding claims, in which the current value of the parameter ( 44 ) in the form of a fraction of the maximum achievable parameter ( 44 ) is shown.

Method according to one of the preceding claims, in which the direction of the parameter ( 44 ) is displayed as a unit vector.

Method according to one of the preceding claims, in which the parameter ( 44 ) is displayed as a three-dimensionally designed arrow.

Method according to one of the preceding claims, in which the amount of the parameter ( 44 ) as a bar chart ( 48 ) is shown.

Method according to one of the preceding claims, in which the parameter ( 44 ) into a working section ( 28a , b) performing picture ( 34 ) is displayed

Method according to one of the preceding claims, in which the parameter ( 44 ) in several places ( 47a , b) in the patient ( 2 ), on which the working section ( 28a , b) is placeable and for each place ( 47a , b) is displayed separately.

Method according to one of the preceding claims, wherein for the working section ( 28a , b) several configurations in the form of modules ( 58 ud), in which as a parameter ( 44 ) on a virtually selected module ( 58 ud) through the magnetic field ( 24 ) producible force ( 40 ) is determined.