DE102011017719A1

DE102011017719A1 - Anordnung und Verfahren zur Navigation einer Endoskopiekapsel

Info

Publication number: DE102011017719A1
Application number: DE102011017719A
Authority: DE
Inventors: Christoph Gabriel; Aleksandar Juloski; Mario Bechtold
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2012-10-31
Also published as: JP2012232126A; US20130109920A1; CN102755164A

Abstract

Die Erfindung gibt einen Anordnung und ein zugehoriges Verfahren zur Navigation einer Endoskopiekapsel (1) mit einem äußeren ersten Magnetfeld mit einer ersten magnetischen Flussdichte

(B →₁)

zur Bewegung der Endoskopiekapsel (1) an. Die Anordnung umfasst außerdem mindestens ein Sensorspulenpaar (2) außerhalb der Endoskopiekapsel (1) zur Bestimmung einer Position und/oder Orientierung der Endoskopiekapsel (1) umfassend eine erste und eine zweite Sensorspule (21, 22), wobei die erste und zweite Sensorspule (21, 22) elektrisch miteinander verschaltet und an Orten mit der gleichen ersten magnetischen Flussdichte

(B →₁)

angeordnet sind. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass sich die durch storende Magnetfelder induzierten Spannungen in dem Spulenpaar (2) kompensieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Navigation einer Endoskopiekapsel mit mindestens einem Sensorspulenpaar zu Ermittlung der Position und Orientierung der Endoskopiekapsel.
Die klassische Endoskopie ist ein in der Medizin weit verbreitetes Verfahren, sowohl zur Untersuchung und Diagnose als auch zur Behandlung und Therapie eines Patienten. Bei der klassischen Endoskopie wird uber eine Körperoffnung des Patienten, zum Beispiel den Mund oder den Anus, ein Endoskop bzw. Katheter in ein Hohlorgan des Patienten, zum Beispiel den Magen oder den Darm, eingeführt.
Klassische Endoskope weisen jedoch Nachteile auf, beispielsweise eine begrenzte Reichweite von der Korperöffnung des Patienten bis in dessen Korperinneres bzw. eine begrenzte Flexibilitat, um Kurven oder Schlingungen von Hohlorganen zu folgen. Beispielsweise ist der Dunndarm eines Patienten mit einer Länge von typischerweise 7 bis 8 m durch ein derartiges klassisches Endoskop nicht vollstandig erreichbar.
Für eine bessere Untersuchung des Magen-/Darmtrakts in seiner gesamten Länge gibt es daher Endoskopiesysteme mit magnetisch gesteuerten Endoskopiekapseln. Eine Kapsel ist etwa 30 mm lang und hat einen Durchmesser von etwa 10 mm. Uber eingebaute Miniaturkameras und eine Sende-/Empfangselektronik werden Bilder aufgenommen und beruhrungslos an eine Anzeige- und Auswerteeinheit ubertragen. Eine magnetisch gesteuerte Endoskopiekapsel ist beispielsweise in der Patentschrift DE 101 42 253 C1 beschrieben.
Die Magnetfuhrung wird durch magnetische Krafte und Drehmomente aufgrund von magnetischen Gradientenfeldern erreicht, die auf einen Permanentmagneten in der Kapsel wirken, wobei das magnetische Gradientenfeld mittels eines externen Fuhrungsmagneten erzeugt wird. Der externe Fuhrungsmagnet ist bevorzugt ein Elektromagnet, wie er beispielsweise in der Anmeldeschrift WO 2006/092421 A1 beschrieben ist. In einer anderen Ausführung enthalt der Fuhrungsmagnet einen oder mehrere mechanisch bewegliche Permanentmagnete. Die Magnetisierungsrichtung des Permanentmagneten der Kapsel liegt vorzugsweise senkrecht zur Langsachse der Kapsel.
Die magnetischen Kräfte und Drehmomente auf die Kapsel sind proportional zu der Größe des Permanentmagnets in der Kapsel und zum elektrischen Strom in den Spulen der Fuhrungsmagnete. Wahrend die Größe des Permanentmagnets durch die Kapselgroße begrenzt ist, sind die Spulenstrome durch die Stromversorgung und die Wärmeentwicklung begrenzt.
Um das Magnetfeld der Führungsmagnete einstellen zu können, sind Position und Orientierung einer Endoskopiekapsel im menschlichen Korper zu kennen. Das Verfahren zur Positionsbestimmung beruht auf der magnetischen Induktion. Eine in der Endoskopiekapsel angeordnete Markerspule erzeugt ein elektromagnetisches Wechselfeld, das in Sensorpulen außerhalb des menschlichen Korpers eine Spannung induziert. Aufgrund der unterschiedlichen Spannungen in den unterschiedlichen Sensorspulen kann die Position und Orientierung der Endoskopiekapsel errechnet werden. In der Anmeldeschrift EP 1 967 137 A1 ist eine derartige Messanordnung beschrieben.
Um das elektromagnetische Wechselfeld zu erzeugen, wird die Markerspule mit Wechselstrom versorgt. Der Wechselstrom wird entweder durch eine externe Wechselstromquelle und mit Hilfe der magnetischen Induktion oder mit einer Batterie in der Kapsel und einer daran angeschlossener Schaltung erzeugt. Auf Grund von raumlichen Restriktionen müssen die Sensorspulen in der Regel innerhalb der Fuhrungsmagnetspulen liegen. Dabei ergibt sich eine starke magnetische Kopplung zwischen den Fuhrungsmagnetsspulen und den Sensorspulen. Problematisch ist, dass die Führungsmagnetspulen, in denen große Strome zur Navigation der Kapsel fließen, ebenfalls Spannung in den Sensorspulen induzieren. Dadurch wird entweder eine den Sensorspulen nachgeschaltete Auswerteelektronik in die Sattigung getrieben oder der Eingangsdynamikbereich der Auswerteelektronik muss derart erweitert werden, dass die Pegel jener induzierten Spannungen, die auf die Markerspule zurückzufuhren sind, den Dynamikbereich nur zu einem geringen Teil ausnutzen.
Bei einer alternativen passiven Ausfuhrung hat die Kapsel keine eigene autarke Energieversorgung, sondern wird von einer externen Energieversorgungsspule mit elektrischer Energie versorgt. Die Energieversorgungsspule wird mit der gleichen Frequenz betrieben wie ein Resonanzkreis der Markerspule. Die Energieversorgungsspule erzeugt ein Magnetfeld, das auch eine Spannung in den Sensorspulen erzeugt, wodurch in diesen Strom fließt. Auch hier besteht zusatzlich das Problem, dass die Fuhrungsmagnetspulen die Auswerteelektronik der Sensorspulen in eine Sattigung treiben konnen. Da jedoch auch die Energieversorgungsspule zusatzlich ein starkes Wechselmagnetfeld erzeugt, besteht auch alleine auf Grund der Energieversorgungsspule das Problem der großen notwendigen Dynamik der Auswerteelektronik.
Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu uberwinden und eine Anordnung und ein Verfahren zur Navigation einer Endoskopiekasel anzugeben, die den Einfluss von externen Magnetfeldern auf die Sensorspulen verringern.
Gemaß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit der Anordnung und dem Verfahren zur Navigation einer Endoskopiekapsel der unabhängigen Patentanspruche gelöst.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass sich bei einer gegenpoligen elektrischen Verschaltung eines Spulenpaars die durch ein äußeres Magnetfeld in den Spulen induzierten Spannungen aufheben, wenn die magnetischen Feldstarken am Ort der Spulen gleich groß sind. Dadurch kann der Effekt eines äußeren Magnetfelds kompensiert werden.
Die Erfindung beansprucht eine Anordnung zur Navigation einer Endoskopiekapsel mit einem äußeren ersten Magnetfeld mit einer ersten magnetischen Flussdichte zur Bewegung der Endoskopiekapsel. Die Anordnung umfasst außerdem mindestens ein Sensorspulenpaar außerhalb der Endoskopiekapsel zur Bestimmung einer Position und/oder Orientierung der Endoskopiekapsel. Das Spulenpaar umfasst eine erste und eine zweite Sensorspule, wobei die erste und zweite Sensorspule elektrisch miteinander verschaltet und an Orten mit der gleichen ersten magnetischen Flussdichte angeordnet sind. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass sich die durch störende Magnetfelder induzierten Spannungen in dem Spulenpaar kompensieren. Am Eingang einer Sensorelektronik stehen lediglich die unsymmetrischen Spannungen eines Nutzsignals zur Verfugung. Das Nutzsignal mehrerer Sensorspulenpaare ist ein Maß fur die Position und Orientierung einer Endoskopiekapsel.
Die Erfindung beansprucht auch eine Anordnung zur Navigation einer Endoskopiekapsel mit einem außeren zweiten Magnetfeld mit einer zweiten magnetischen Flussdichte zur Energieversorgung einer Markerspule der Endoskopiekapsel. Die Anordnung umfasst mindestens ein Sensorspulenpaar außerhalb der Endoskopiekapsel zur Bestimmung einer Position und/oder Orientierung der Endoskopiekapsel umfassend eine erste und eine zweite Sensorspule, wobei die erste und zweite Sensorspule elektrisch miteinander verschaltet und an Orten mit der gleichen zweiten magnetischen Flussdichte angeordnet sind.
In einer Weiterbildung kann die erste und zweite Sensorspule derart miteinander verschaltet sein, dass sich die durch das erste Magnetfeld induzierten Spannungen kompensieren. In einer weiteren Ausfuhrungsform kann die erste und zweite Sensorspule derart miteinander verschaltet sein, dass sich die durch das zweite Magnetfeld induzierten Spannungen kompensieren. Der Dynamikbereich einer Sensorelektronik zur Auswertung von induzierten Sensorspannungen kann empfindlich gewählt werden, da er nicht von storenden Magnetfeldern bestimmt wird.
Des Weiteren kann die Anordnung eine Fuhrungsmagnetfeldspule umfassen, die das erste Magnetfeld erzeugt, wobei die erste und zweite Sensorspule zur Spulenachse der Führungsmagnetfeldspule symmetrisch angeordnet sind.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann die Anordnung eine Energieversorgungsspule umfassen, die das zweite Magnetfeld erzeugt, wobei die erste und zweite Sensorspule zur Spulenachse der Energieversorgungsspule symmetrisch angeordnet sind.
Die Erfindung beansprucht auch ein Verfahren zur Navigation einer Endoskopiekapsel durch ein außeres erstes Magnetfeld mit einer ersten magnetischen Flussdichte zur Bewegung der Endoskopiekapsel. Das Verfahren umfasst außerdem eine Bestimmung einer Position und/oder Orientierung der Endoskopiekapsel mit mindestens einem außerhalb der Endoskopiekapsel angeordneten Sensorspulenpaar, das eine erste und eine zweite Sensorspule umfasst, wobei die erste und zweite Sensorspule elektrisch miteinander verschaltet und an Orten mit der gleichen ersten magnetischen Flussdichte angeordnet werden.
Die Erfindung beansprucht auch ein Verfahren zur Navigation einer Endoskopiekapsel durch ein außeres zweites Magnetfeld mit einer zweiten magnetischen Flussdichte zur Energieversorgung einer Markerspule der Endoskopiekapsel. Das Verfahren umfasst außerdem eine Bestimmung einer Position und/oder Orientierung der Endoskopiekapsel mit mindestens einem außerhalb der Endoskopiekapsel angeordneten Sensorspulenpaar, das eine erste und eine zweite Sensorspule umfasst, wobei die erste und zweite Sensorspule elektrisch miteinander verschaltet und an Orten mit der gleichen zweiten magnetischen Flussdichte angeordnet werden.
In einer Weiterbildung können die erste und zweite Sensorspule derart miteinander verschaltet werden, dass sich die durch das erste Magnetfeld induzierten Spannungen kompensieren.
In einer weiteren Ausfuhrungsform konnen die erste und zweite Sensorspule derart miteinander verschaltet werden, dass sich die durch das zweite Magnetfeld induzierten Spannungen kompensieren.
Des Weiteren kann durch eine Führungsmagnetfeldspule das erste Magnetfeld erzeugt werden und es konnen die erste und zweite Sensorspule zur Spulenachse der Fuhrungsmagnetfeldspule symmetrisch angeordnet werden.
Außerdem kann durch eine Energieversorgungsspule das zweite Magnetfeld erzeugt werden und es konnen die erste und zweite Sensorspule zur Spulenachse der Energieversorgungsspule symmetrisch angeordnet werden.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erlauterungen mehrerer Ausfuhrungsbeispiele anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
Es zeigen:
1: ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Navigation einer Endoskopiekapsel gemaß Stand der Technik,
2: eine Draufsicht einer Anordnung mit Sensorspulenpaaren und einer Energieversorgungsspule,
3: eine Draufsicht einer Anordnung mit Sensorspulenpaaren, einer Energieversorgungsspule und einer Führungsmagnetspule und
4: ein Schaltbild mit einem Spulenpaar.
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Navigation und Positionsbestimmung einer Endoskopiekapsel 1, wie beispielsweise in der EP 1 967 137 A1 beschrieben. Innerhalb von durch Fuhrungsmagnetspulen 3 gebildeten Magnetfeldern befindet sich die Endoskopiekapsel 1. Durch Anderung der Magnetfelder mit Hilfe einer Kapsel-Fuhrungseinheit 6 kann die Position und Orientierung der Kapsel 1 verändert werden. Dazu üben die Magnetfelder der Fuhrungsmagnetspulen 3 Kräfte auf einen Magnet im Inneren der Kapsel 1 aus.
Mit in Arrays in x-, y- und z-Richtung angeordneten Sensorspulen 20 kann aus einem in der Kapsel 1 gebildeten magnetischen Wechselfeld die aktuelle Position und Orientierung der Kapsel 1 ermittelt werden. Dazu sind die Sensorspulen 20 mit einer Positionsermittlungseinheit 7 elektrisch verbunden. Das magnetische Wechselfeld induziert Spannungen in den Sensorspulen 20, die fur die Lagebestimmung ausgewertet werden. Das magnetische Wechselfeld wird durch eine nicht dargestellt in der Kapsel 1 angeordnete Markerspule erzeugt. Die elektrische Energie zum Aufbau des Wechselfelds kann von einer Energieversorgungsspule bereit gestellt werden.
Je nach raumlicher Lage der Sensorspulen 20 wird auch eine Storspannung in den Sensorspulen 20 induziert, die den gewunschten Spannungen zur Positionsbestimmung überlagert sind und so den Dynamikbereich der Positionsermittlungseinheit 7 schmälern.
Erfindungsgemäß werden daher entsprechend 2 Sensorspulenpaare 2 gebildet, wobei jeweils zusammengehörige erste und zweite Sensorspulen 21, 22 mit gleichen Großbuchstaben A, B, C, ... J bezeichnet sind. Es werden die erste und zweite Sensorspule 21, 22 des Spulenpaars 2 so im magnetischen Feld einer Energieversorgungsspule 4 angeordnet, dass am Ort der Sensorspulen 21, 22 die erste magnetische Flussdichte B →₁ des Magnetfelds der Energieversorgungsspule 4 gleich groß und gleich gerichtet ist. In 2 zeigt die erste magnetische Flussdichte B →₁ in die Zeichenebene hinein. Mit Hilfe der Energieversorgungsspule 4 wird eine Markerspule der Endoskopiekapsel mit elektrischer Energie versorgt. Die Spulen 21, 22 und 4 sind in einer Draufsicht dargestellt, so dass lediglich eine Spulenwindung sichtbar ist.
Durch eine elektrische Verschaltung der ersten und zweiten Sensorspule 21, 22 gemäß 4 wird erreicht, dass sich die in den Sensorspulen 21, 22 induzierten Spannungen, die auf das Magnetfeld der Energieversorgungsspule 4 zuruckzufuhren sind, gegenseitig aufheben. Damit die durch die Endoskopiekapsel induzierten Spannungen in den beiden Spulen 21, 22 möglichst unterschiedlich sind und sich nicht gegenseitig aufheben, werden die ersten und zweiten Spulen 21, 22 moglichst weit voneinander entfernt angeordnet. Es muss lediglich sicher gestellt werden, dass die erste magnetische Flussdichte B →₁ am Ort der ersten und zweiten Sensorspule 21, 22 gleich groß ist. Bei der Vielzahl von Spulenpaaren 2 (A bis J) gemäß 2 wird bevorzugt eine symmetrische Anordnung gewahlt.
3 zeigt eine zu 2 ahnliche Anordnung. Unterschiedlich ist lediglich, dass in 3 sowohl ein Magnetfeld einer Energieversorgungsspule 4 mit einer zweiten magnetischen Flussdichte B →₂ als auch ein Magnetfeld einer Fuhrungsmagnetfeldspule 3 mit einer ersten magnetischen Flussdichte B →₁ vorhanden ist. Die Sensorspulenpaare 2 (A, B, ... F) mussen bei dieser Anordnung jeweils von der gleichen ersten magnetischen Flussdichte B →₁ und der gleichen zweiten magnetischen Flussdichte B →₂ durchstromt werden. Eine zentralsymmetrische Anordnung sorgt wieder fur einen hohen Dynamikbereich der Sensorspannungen in den miteinander verschalteten Spulenpaaren 2.
In 4 ist ein Schaltbild eines Spulenpaares 20 dargestellt. Die erste und zweite Sensorspule 21, 22 sind gegenpolig elektrisch verbunden, so dass sich die durch ein storendes Magnetfeld induzierte erste Spannung U₁ und zweite Spannung U₂ gegenseitig kompensieren und sich bei gleicher magnetischer Flussdichte am Ort der Spulen 21, 22 sogar aufheben. Die Sensorspannung U_S als Summe der durch das storende Magnetfeld induzierten Spannungen U₁, U₂ ist dann Null.
Bezugszeichenliste

1: Endoskopiekapsel
2: Sensorspulenpaar
20: Sensorspule
21: erste Sensorspule
22: zweite Sensorspule
3: Fuhrungsmagnetfeldspule/Driving Coil
4: Energieversorgungsspule/Energy Coil
6: Kapsel-Fuhrungseinheit
7: Positionsermittlungseinheit
B →₁: erste magnetische Flussdichte
B →₂: zweite magnetische Flussdichte
U₁: durch das erste/zweite Magnetfeld induzierte Spannung
U₂: durch das erste/zweite Magnetfeld induzierte Spannung
U_S: Sensorspannung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10142253 C1 [0004]
WO 2006/092421 A1 [0005]
EP 1967137 A1 [0007, 0030]

Claims

Anordnung zur Navigation einer Endoskopiekapsel (1) mit: – einem äußeren ersten Magnetfeld mit einer ersten magnetischen Flussdichte (B →₁) zur Bewegung der Endoskopiekapsel (1), gekennzeichnet durch: – mindestens ein Sensorspulenpaar (2) außerhalb der Endoskopiekapsel (1) zur Bestimmung einer Position und/oder Orientierung der Endoskopiekapsel (1) umfassend eine erste und eine zweite Sensorspule (21, 22), wobei die erste und zweite Sensorspule (21, 22) elektrisch miteinander verschaltet und an Orten mit der gleichen ersten magnetischen Flussdichte (B →₁) angeordnet sind.
Anordnung zur Navigation einer Endoskopiekapsel (1) mit: – einem äußeren zweiten Magnetfeld mit einer zweiten magnetischen Flussdichte (B →₂) zur Energieversorgung einer Markerspule der Endoskopiekapsel (1), gekennzeichnet durch: – mindestens ein Sensorspulenpaar (2) außerhalb der Endoskopiekapsel (1) zur Bestimmung einer Position und/oder Orientierung der Endoskopiekapsel (1) umfassend eine erste und eine zweite Sensorspule (21, 22), wobei die erste und zweite Sensorspule (21, 22) elektrisch miteinander verschaltet und an Orten mit der gleichen zweiten magnetischen Flussdichte (B →₂) angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 1 und 2.
Anordnung nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Sensorspule (21, 22) derart miteinander verschaltet sind, dass sich die durch das erste Magnetfeld (B →₁) induzierten Spannungen (U₁, U₂) kompensieren.
Anordnung nach einem der Anspruche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Sensorspule derart miteinander verschaltet sind, dass sich die durch das zweite Magnetfeld (B →₂) induzierten Spannungen (U₁, U₂) kompensieren.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: – eine das erste Magnetfeld (B →₁) erzeugende Fuhrungsmagnetfeldspule (3), wobei die erste und zweite Sensorspule (21, 22) zur Spulenachse der Fuhrungsmagnetfeldspule (3) symmetrisch angeordnet sind.
Anordnung nach einem der Anspruche 2 bis 6, gekennzeichnet durch: – eine das zweite Magnetfeld (B →₂) erzeugende Energieversorgungsspule (4), wobei die erste und zweite Sensorspule (21, 22) zur Spulenachse der Energiemagnetfeldspule (4) symmetrisch angeordnet sind.
Verfahren zur Navigation einer Endoskopiekapsel (1) durch: – ein außeres ersten Magnetfeld mit einer ersten magnetischen Flussdichte (B →₁) zur Bewegung der Endoskopiekapsel (1), gekennzeichnet durch: – eine Bestimmung einer Position und/oder Orientierung der Endoskopiekapsel (1) mit mindestens einem Sensorspulenpaar (2) außerhalb der Endoskopiekapsel (1) umfassend eine erste und eine zweite Sensorspule (21, 22), wobei die erste und zweite Sensorspule (21, 22) elektrisch miteinander verschaltet und an Orten mit der gleichen ersten magnetischen Flussdichte (B →₁) angeordnet werden.
Verfahren zur Navigation einer Endoskopiekapsel (1) durch: – ein außeres zweites Magnetfeld mit einer zweiten magnetischen Flussdichte (B →₂) zur Energieversorgung einer Markerspule der Endoskopiekapsel (1), gekennzeichnet durch: – eine Bestimmung einer Position und/oder Orientierung der Endoskopiekapsel (1) mit mindestens einem Sensorspulenpaar (2) außerhalb der Endoskopiekapsel (1) umfassend eine erste und eine zweite Sensorspule (21, 22), wobei die erste und zweite Sensorspule (21, 22) elektrisch miteinander verschaltet und an Orten mit der gleichen zweiten magnetischen Flussdichte (B →₂) angeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 8 und 9.
Verfahren nach einem der Anspruche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Sensorspule (21, 22) derart miteinander verschaltet werden, dass sich die durch das erste Magnetfeld (B →₁) induzierten Spannungen (U₁, U₂) kompensieren.
Verfahren nach einem der Anspruche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Sensorspule derart miteinander verschaltet werden, dass sich die durch das zweite Magnetfeld (B →₂) induzierten Spannungen (U₁, U₂) kompensieren.
Verfahren nach einem der Anspruche 8 bis 12, gekennzeichnet durch: – eine das erste Magnetfeld (B →₁) erzeugende Fuhrungsmagnetfeldspule (3), wobei die erste und zweite Sensorspule (21, 22) zur Spulenachse der Fuhrungsmagnetfeldspule (3) symmetrisch angeordnet werden.
Verfahren nach einem der Anspruche 9 bis 13, gekennzeichnet durch: – eine das zweite Magnetfeld (B →₂) erzeugende Energieversorgungsspule (4), wobei die erste und zweite Sensorspule (21, 22) zur Spulenachse der Energiemagnetfeldspule (4) symmetrisch angeordnet werden.