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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur minimalinvasiven Längenmessung innerhalb eines Hohlorgans. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur minimalinvasiven Längenmessung innerhalb eines Hohlorgans.
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Im Einsatzgebiet der minimalinvasiven, interventionellen Radiologie sowie Surgery werden unter Hilfestellung diagnostischer, radiologischer Bildverfahren, wie z. B. Angiographie, Kardiologie oder Neuroradiologie, therapeutische Eingriffe beispielsweise im vaskulären, z. B. periphere arterielle Verschlusserkrankungen, oder im biliären System, z. B. ein tumoröser Verschluss des Gallengangsystems, vorgenommen, um die Lebensqualität eines Patienten wieder herzustellen oder zu stabilisieren. Dabei besteht die Notwendigkeit innerhalb der Kardiologie, Neuroradiologie oder Angiographie darin, die pathologische Veränderung des Gefäßsystems, in Form von beispielweise Stenosen, Perforationen oder Aneurysmen, mittels dieser diagnostischen Bildverfahren zu erkennen und mit geeigneten Mitteln, wie Dilatation der Stenose, Implantation eines Stents, Clipping oder Coiling, zu beseitigen. Mit ausschlaggebend für den Erfolg eines solchen Eingriffs ist oft eine exakte Bestimmung von Strecken oder Abständen im Gefäßsystem. Beispielsweise ist die Passgenauigkeit eines zu applizierenden chirurgischen Implantats, z. B. eines Stents oder Ballons, von großer Wichtigkeit, denn stimmen Größe des Implantats und Größe des zu verschließenden bzw. aufzuweitenden Bereiches nicht überein, können schwerwiegende Komplikationen auftreten. Ein oftmals kritischer Punkt ist die Verzweigung eines Gefäßes, da bei falsch implantierten Stents oder ungenauer Ballondilatation eine der beiden Verzweigungen abgeschlossen wird, was eine Minderversorgung des betroffenen Gewebes bedeuten kann. Dies hat am Herzmuskel oder im noch kritischeren Hirnbereich weitreichende Folgen bis hin zum Herzinfarkt oder Hirnschlag. In weniger existentiellen Fällen muss ein Untersucher einen Stent vor der endgültigen Dilatation wieder entfernen oder einen weiteren im Körper einbringen, um diesen Verschluss zu öffnen. Dies birgt nicht nur eine gesundheitliche Mehrbelastung für den Patienten, sondern es entstehen dadurch auch personelle und materielle Mehrkosten.
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Damit der behandelnde Mediziner die richtige Wahl des zu applizierenden chirurgischen Implantats, wie Stent oder Ballon treffen kann, ist somit eine exakte Bestimmung der Abmessungen eines betroffenen oder interessierenden Bereiches, engl. Region of Interest, ROI, unerlässlich, um so Reststenosen bzw. weiterhin offene Aneurysmen zu vermeiden.
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Bisher werden mittels verschiedener Analyse-Software Längendaten auf Basis von Parametern von aufgenommenen Bildern und den dazugehörigen Gerätepositionen errechnet. Die Algorithmen dieser Software basieren auf mathematischen Modellen, die in der Fachliteratur angeführt und in der medizinischen Forschung verwendet werden. Dabei ist es zwingend notwendig, das System vor Einsatz der Software aufwändigen Kalibrierungen, engl. Adjustments, zu unterziehen. Die Verantwortung für etwaige Ungenauigkeiten jedweder Art, die aus der Anwendung der vorliegenden Software resultieren, liegt bei dem Anwender. Oftmals weisen Hersteller darauf hin, dass die Exaktheit der Kalibrierung einen direkten Einfluss auf die Genauigkeit der errechneten Größen, wie z. B. Arteriendurchmesser oder Auswurffraktion hat. Große Abweichungen von erwarteten Werten haben ihre Ursache im Allgemeinen in einer falschen Kalibrierung. Um die Richtigkeit der Kalibrierung sicherzustellen, sind regelmäßige Referenzmessungen erforderlich. Auch sind verschiedene Analysemodelle sowie deren notwendiger Bilddateninput oft nicht kompatibel und eine häufige Fehlerquelle.
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Die
WO 2004/090 484 A2 und die
WO 2006/030 408 A1 beschreiben jeweils endoskopische Instrumente zum Vermessen von Hohlorganen, wobei Ultraschallsender und Ultraschallempfänger verwendet werden. Diese sind jeweils an einem endoskopischen Instrument angeordnet, werden mit diesem in dem zu untersuchenden Bereich positioniert und erzeugen dort Ultraschallsignale, die vom umgebenden Gewebe reflektiert werden. Die reflektierten Ultraschallsignale werden von ebenfalls an den endoskopischen Instrumenten angeordneten Ultraschallempfängern erfasst und ausgewertet.
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Die
DE 28 18 760 A1 offenbart ein endoskopisches Instrument zum Vermessen von Hohlorganen, wobei optische Messstrahlen zur Abstandsmessung verwendet werden.
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In der
EP 0 632 709 B1 wird ein System zum Messen einer Innenabmessung eines Körpervolumens beschrieben, bei dem ein aufblasbarer Ballon sowie Mittel zum Messen des Drucks im Inneren des Ballons verwendet werden.
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In der Offenlegungsschrift
DE 10 2004 023 642 A1 schließlich sind an einem Katheter-Führungsdraht Marker zur Längenvermessung auf einem Röntgensichtgerät angeordnet.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Vorrichtung anzugeben, die eine genaue Längenmessung innerhalb eines Hohlorgans ermöglicht. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur minimalinvasiven Längenmessung innerhalb eines Hohlorgans zu beschreiben.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einer Vorrichtung zur minimalinvasiven Längenmessung mit den Merkmalen des ersten unabhängigen Patentanspruchs und einem Verfahren zu einer minimalinvasiven Längenmessung mit den Merkmalen des zweiten unabhängigen Patentanspruchs.
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Ein Grundgedanke der Erfindung ist eine Vorrichtung zur minimalinvasiven Längenmessung innerhalb eines Hohlorgans. Sie umfasst ein endoskopisches Instrument, einen Ultraschallkopf, mit Ultraschallsender und Ultraschallempfänger, einen Ultraschallreflektor, ein elektrisches Verbindungsmittel, ein Steuer- und Anzeigemittel und ein mechanisches Verbindungsmittel. Der Ultraschallreflektor oder der Ultraschallkopf ist an einem Ende des endoskopischen Instruments angeordnet. Der Ultraschallkopf oder der Ultraschallreflektor ist an einem Ende des mechanischen Verbindungsmittels angeordnet. Das mechanische Verbindungsmittel erstreckt sich zumindest teilweise in einen Kanal des endoskopischen Instruments und ist in diesem geführt. Die Entfernung des Ultraschallkopfes zu dem Ultraschallreflektor ist veränderbar und der Ultraschallkopf ist auf den Ultraschallreflektor ausrichtbar. Das elektrische Verbindungsmittel ist mit dem Ultraschallkopf und dem Steuer- und Anzeigemittel, zum Austausch elektrischer Signale, verbindbar und das Steuer- und Anzeigemittel ist dazu ausgelegt, durch den Ultraschallsender eine Ultraschallwelle zu erzeugen, die am Ultraschallreflektor reflektierte Ultraschallwelle mit dem Ultraschallempfänger zu detektieren und die Laufzeit der Welle zu ermitteln.
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Unter einem endoskopischen Instrument wird insbesondere ein schlauch- oder stabähnliches Gerät mit einer Länge von ca. 0,3 bis 1,5 m und einem Durchmesser von ca. 1 bis 20 mm verstanden, das für minimalinvasive Untersuchungen oder Interventionen einsetzbar ist. Übliche endoskopische Instrumente verfügen meist über Arbeitskanäle, in die mikromechanische Geräte, wie kleine Zangen oder Greifer, einführbar sind und mit denen in einem Untersuchungsbereich untersuchende oder intervenierende Vorgänge durchführbar sind. Bei einem Hohlorgan kann es sich insbesondere um ein Gefäß, wie ein Blutgefäß oder ein Lymphgefäß, um einen Transportschlauch, z. B. für Speichel, oder um ein Organ, wie z. B. einen Dünndarm, einen Magen oder eine Luft- oder Speiseröhre, eines Menschen oder eines Tieres handeln. Ultraschallsender, Ultraschallempfänger und Ultraschallreflektoren sind Bauteile oder Funktionseinheiten, die in vielfältigen Ausführungsformen und auch kleinsten Baugrößen kommerziell verfügbar sind. Die Kombination von Ultraschallsender und Ultraschallempfänger wird häufig in einem Bauteil, d. h. in einem Gehäuse, als Ultraschallkopf angeboten. Unter einem elektrischen Verbindungsmittel können metallische Drähte oder eine Summe von elektrischen Leitungen verstanden werden. Das mechanische Verbindungsmittel kann beispielsweise als biegsamer Kunststoffstab mit rundem Querschnitt ausgeführt sein. Durch die Führung des mechanischen Verbindungsmittels in einem Kanal des endoskopischen Instruments kann die Entfernung des Ultraschallkopfes zu dem Ultraschallreflektor z. B. dadurch verändert werden, dass die Länge des mechanischen Verbindungsmittels, die über das eine Ende des endoskopischen Instruments hinausragt, variiert wird. Unter dem Steuer- und Anzeigemittel kann ein Computer oder ein elektronischer Rechner mit z. B. einem Monitor oder einem Display verstanden werden, der dazu ausgelegt ist, dem Ultraschallsender und dem Ultraschallempfänger Steuersignale zu senden und von ihnen elektrische Signale zu empfangen. Weiter ist das Steuer- und Anzeigemittel dazu ausgelegt, mathematische Rechenoperationen auszuführen. Das Steuer- und Anzeigemittel ist nicht zwingend ein eigenständiges Gerät, die Funktionen können auch durch ein Gerät ausgeführt werden, das primär andere Aufgaben bearbeitet, z. B. die Recheneinheit einer bildgebenden Einrichtung, wie ein Röntgengerät.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können der Ultraschallreflektor an einem Ende des endoskopischen Instruments und der Ultraschallkopf an einem Ende des mechanischen Verbindungsmittels angeordnet sein. In einer anderen Ausführungsform ist der Ultraschallkopf an dem einen Ende des endoskopischen Instruments angeordnet und der Ultraschallreflektor ist an dem einen Ende des mechanischen Verbindungsmittels angeordnet. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass das elektrische Verbindungsmittel nicht über das mechanische Verbindungsmittel geführt werden muss, da der Reflektor, der als in einer passiven Ausführung angenommen wird, nicht mit dem elektrischen Verbindungsmittel verbunden sein muss.
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Die grundlegendste Funktion, die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ausführbar ist, ist die, dass durch den Einsatz eines Ultraschallkopfes und eines definierten Reflektors, die mechanisch entkoppelt auf einem Katheter angebracht sind, bzw. an diesem angeordnet sind, über die Laufzeit des Echos, genau die Entfernung zwischen Kopf und Reflektor bestimmt werden kann.
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Vorzugsweise ist der Ultraschallkopf oder der Ultraschallreflektor mit dem einen Ende des mechanischen Verbindungsmittels ortsfest verbunden und der Ultraschallreflektor oder der Ultraschallkopf ist mit dem Ende des endoskopischen Instruments ortsfest verbunden. Der Ultraschallkopf ist auf den Ultraschallreflektor ausgerichtet. Das mechanische Verbindungsmittel weist eine Steifigkeit auf, so dass der Ultraschallkopf und der Ultraschallreflektor mindestens bis zu einer vorgebbaren Entfernung aufeinander ausgerichtet sind.
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Wesentlich für die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass der Ultraschallsender, der Ultraschallempfänger und der Ultraschallreflektor aufeinander ausgerichtet sind, d. h. dass die vom Ultraschallsender ausgesendete Ultraschallwelle geradlinig auf den Ultraschallreflektor trifft, der die Welle reflektiert und die reflektierte Ultraschallwelle sodann geradlinig auf den Ultraschallempfänger trifft. Somit ist die zurückgelegte Strecke der Ultraschallwelle genau die doppelte Länge der auszumessenden Strecke. Diese Eigenschaft wird dadurch erzielt, dass der Ultraschallkopf oder der Ultraschallempfänger an einem Ende des mechanischen Verbindungsmittels fest mit dem mechanischen Verbindungsmittel verbunden ist. Der Ultraschallreflektor oder der Ultraschallkopf ist an einem Ende des endoskopischen Instruments fest mit dem endoskopischen Instrument verbunden. Das mechanische Verbindungsmittel weist eine Steifigkeit auf, so dass der Ultraschallkopf und der Ultraschallreflektor mindestens bis zu einer vorgebbaren Entfernung aufeinander ausgerichtet sind. Durch die Steifigkeit des mechanischen Verbindungsmittels, das z. B. als Kunststoffstab ausgeführt ist, wird die Ausrichtung sichergestellt. Dabei gilt, je größer die Steifigkeit desto besser kann die Ausrichtung von Ultraschallkopf und Ultraschallreflektor gewährleistet werden. In der Praxis kann ein, auch über eine Strecke von wenigen Millimetern oder Zentimetern, ideal starres endoskopisches Instrument aber unerwünscht sein, wenn beispielsweise das endoskopische Instrument durch ein schlauchförmiges Gefäß mit kleinen Radien geführt werden muss. Zweckmäßigerweise ist die Steifigkeit des mechanischen Verbindungsmittels so, dass der Ultraschallkopf und der Ultraschallreflektor mindestens bis zu einer vorgebbaren Entfernung aufeinander ausgerichtet sind. Die Entfernung kann beispielsweise als Vielfaches, z. B. das Doppelte, des Durchmessers des Hohlorgans oder z. B. als das Zehnfache des Durchmessers eines schlauchförmigen Gefäßes, angegeben sein. Die Bestimmung der Steifigkeit und der geometrischen Eigenschaften des mechanischen Verbindungsmittels, wie z. B. Querschnitt, kann beispielsweise, unter Zuhilfenahme bekannter mechanischer Gesetze, aus den mechanischen Eigenschaften des Materials des mechanischen Verbindungsmittels, wie dem Elastizitätsmodul, den zu erwartenden Querkräften, wie Strömungen innerhalb des Gefäßes, und den Toleranzen bzgl. der Ausrichtungsgenauigkeit, z. B. ein erlaubter Toleranzbereich von auf den Ultraschallsensor auftreffender, reflektierter Welle von einem Durchmesser von einem Millimeter, erfolgen.
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Vorteilhaft ist ein elektronisches Mittel, das innerhalb des endoskopischen Instruments oder an dem endoskopischen Instrument angeordnet ist, dafür ausgelegt, wenigstens eine Funktion, für die das Steuer- und Anzeigemittel ausgelegt ist, auszuführen.
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In dieser Ausführungsform übernimmt ein elektronisches Mittel mindestens eine Funktion des Steuer- und Anzeigemittels. Dabei kann es sich z. B. um ein Display handeln, das an dem endoskopischen Instrument angebracht ist und die Funktion der Anzeige des Ergebnisses der Längenmessung übernimmt.
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Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung betrifft ein Verfahren zur minimalinvasiven Längenmessung innerhalb eines Hohlorgans, das folgende Verfahrensschritte umfasst:
S1) Platzierung eines Ultraschallkopfes mit einem Sender und einem Empfänger an einem Startpunkt der auszumessenden Strecke innerhalb des Hohlorgans und Ausrichtung des Senders und des Empfängers auf einen Endpunkt der auszumessenden Strecke innerhalb des Hohlorgans, wobei in der geradlinigen Verbindung zwischen Startpunkt und Endpunkt keine wesentliche Materialinhomogenität liegt;
S2) Platzierung eines Ultraschallreflektors an dem Endpunkt der auszumessenden Strecke und Ausrichtung des Ultraschallreflektors auf den Ultraschallkopf;
S3) Bestimmung der Schallgeschwindigkeit von Ultraschall in dem Medium, das in der geradlinigen Verbindung zwischen Startpunkt und Endpunkt liegt;
S4) Aussenden einer Welle durch den Ultraschallkopf und Messung der Laufzeit der Welle von dem Ultraschallkopf bis zu dem Ultraschallreflektor und wieder zu dem Ultraschallkopf;
S5) Berechnung der Strecke zwischen Startpunkt und Endpunkt, wobei in die Berechnung die Laufzeit der Welle von dem Ultraschallkopf bis zu dem Ultraschallreflektor und wieder zu dem Ultraschallkopf, und die Schallgeschwindigkeit eingehen.
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Im ersten Verfahrensschritt wird der Ultraschallkopf, der einen Sender und einen Empfänger umfasst, an den Startpunkt der auszumessenden Strecke innerhalb des Hohlorgans platziert und der Sender und der Empfängers werden auf einen Endpunkt der auszumessenden Strecke innerhalb des Hohlorgans ausgerichtet, wobei in der geradlinigen Verbindung zwischen Startpunkt und Endpunkt keine wesentliche Materialinhomogenität liegt. Unter Ausrichtung wird hier verstanden, dass im Zustand der Aussendung von Ultraschallwellen der Endpunkt in Richtung der ausgesendeten Ultraschallwellen liegt. Die Forderung, dass in der geradlinigen Verbindung zwischen Startpunkt und Endpunkt keine wesentliche Materialinhomogenität liegen darf, stellt sicher, dass zwischen Start- und Endpunkt insbesondere keine Gefäßwand oder ein nicht körpereigenes Objekt, z. B. ein interventionelles Hilfsmittel, liegt, was die Längenmessung verfälschen und damit unbrauchbar machen würde.
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Im nächsten Verfahrensschritt wird der Ultraschallreflektor an dem Endpunkt der auszumessenden Strecke platziert und der Ultraschallreflektor wird auf den Ultraschallkopf ausgerichtet.
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Im dritten Verfahrensschritt wird die Schallgeschwindigkeit von Ultraschall in dem Medium, das in der geradlinigen Verbindung zwischen Startpunkt und Endpunkt liegt, bestimmt. Dies kann beispielsweise durch Nachschlagen in der Fachliteratur oder durch eine Messung erfolgen.
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Im nächsten Verfahrensschritt sendet der Ultraschallkopf eine Ultraschallwelle aus. Die Laufzeit der Welle von dem Ultraschallkopf bis zu dem Ultraschallreflektor und wieder zu dem Ultraschallkopf wird gemessen.
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Im letzten Verfahrensschritt wird die Strecke zwischen Startpunkt und Endpunkt berechnet. Dabei gehen in die Berechnung die Laufzeit der Welle von dem Ultraschallkopf bis zu dem Ultraschallreflektor und wieder zu dem Ultraschallkopf, und die Schallgeschwindigkeit von Ultraschall in dem Medium, das in der geradlinigen Verbindung zwischen Startpunkt und Endpunkt liegt, ein. Die einfachste Berechnungsformel lautet: s = 0,5·v·t, mit der gesuchten Länge s, der Schallgeschwindigkeit von Ultraschall in dem Medium v, und der gemessenen Laufzeit der Welle t.
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Denkbar ist auch ein Verfahren zur minimalinvasiven Längenmessung innerhalb eines Hohlorgans, wobei der Ultraschallkopf mit dem Sender und dem Empfänger an dem Startpunkt der auszumessenden Strecke innerhalb des Hohlorgans platziert ist und der Sender und der Empfänger auf den Endpunkt der auszumessenden Strecke innerhalb des Hohlorgans ausgerichtet sind, wobei in der geradlinigen Verbindung zwischen Startpunkt und Endpunkt keine wesentliche Materialinhomogenität liegt, und wobei der Ultraschallreflektor an dem Endpunkt der auszumessenden Strecke platziert ist und der Ultraschallreflektor auf den Ultraschallkopf ausgerichtet ist, das die beschriebenen Verfahrensschritte S3 bis S5 umfasst.
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Mit besonderem Vorteil verwendet das Verfahren eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wie sie zuvor beschrieben wurde.
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Zweckmäßig wird nach dem fünften Verfahrensschritt das Ergebnis der Berechnung der Strecke zwischen Startpunkt und Endpunkt auf dem Steuer- und Anzeigemittel oder auf dem elektronischen Mittel ausgegeben. Das Steuer- und Anzeigemittel und das elektronische Mittel wurden zuvor im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.
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Vorzugsweise erfolgt die Platzierung des Ultraschallkopfes und/oder die Platzierung des Ultraschallreflektors unter Verwendung wenigstens eines Bildes, das durch ein bildgebendes Verfahren gewonnen wird. Dabei umfasst das wenigstens eine Bild den Startpunkt und/oder den Endpunkt. Durch das bildgebende Verfahren, z. B. mittels eines Röntgengerätes, wird ein Bild, eine Folge von Bildern oder ein Livebild erzeugt, in welchem vorzugsweise der Anfangs- und der Endpunkt der zu messenden Streckenlänge zu erkennen sind und die Platzierung des Ultraschallkopfes und des Ultraschallreflektors einfach durchzuführen sind.
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Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden Figuren samt Beschreibung. Es zeigen:
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1 ein schlauchförmiges Gefäß mit einer Stenose;
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2 eine Vorrichtung zur minimalinvasiven Längenmessung innerhalb eines Hohlorgans;
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3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur minimalinvasiven Längenmessung innerhalb eines Hohlorgans;
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4 Komponenten einer Vorrichtung zur minimalinvasiven Längenmessung innerhalb eines Hohlorgans in einem schlauchförmigen Gefäß.
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1 zeigt schematisch ein schlauchförmiges Gefäß 30 mit einer Stenose 32. Das Gefäß 30 verzweigt sich am Punkt 35 in einen ersten Zweig 36 und einen zweiten Zweig 37. Um zur Aufweitung der Stenose 32 einen passenden Stent auszuwählen, muss das Gebiet oder der Untersuchungsbereich 31, der englisch auch „Region of Interest”, ROI, genannt wird, möglichst exakt ausgemessen werden. Insbesondere muss die Länge, d. h. die Länge der Strecke von der Geraden 33 bis zur Geraden 34, der Stenose genau bestimmt werden. Ist die Größe des Stents falsch gewählt, kann er beispielsweise einen der beiden Gefäßzweige 36 oder 37 verschließen, wodurch die Versorgung dieses Zweiges beeinträchtigt wird.
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In 2 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur minimalinvasiven Längenmessung innerhalb eines Hohlorgans dargestellt. Sie umfasst ein endoskopisches Instrument 11, einen Ultraschallkopf 12, mit einem Ultraschallsender 19 und einem Ultraschallempfänger 20, einen Ultraschallreflektor 13, ein elektrisches Verbindungsmittel 17, ein Steuer- und Anzeigemittel 21, ein elektronisches Mittel 23 und ein mechanisches Verbindungsmittel 14. Der Ultraschallreflektor 13 ist an einem Ende des endoskopischen Instruments 11 angeordnet und mit diesem fest verbunden. Der Ultraschallkopf 12 ist an einem Ende des mechanischen Verbindungsmittels 14 angeordnet und mit diesem fest verbunden. Das mechanische Verbindungsmittel 14 erstreckt sich in diesem Ausführungsbeispiel vollständig in einen Kanal 18 des endoskopischen Instruments 11 und ist in diesem geführt. Die Entfernung des Ultraschallkopfes 12 zu dem Ultraschallreflektor 13 ist, wie der Doppelpfeil 22 andeutet, veränderbar. Dies lässt sich beispielsweise durch ein Ein- oder Ausschieben des mechanischen Verbindungsmittels 14 an dem in 2 links gezeichneten Ende des mechanischen Verbindungsmittels 14 erreichen. Das mechanische Verbindungsmittel 14 weist eine Steifigkeit auf, so dass der Ultraschallkopf 12 und der Ultraschallreflektor 13 mindestens bis zu einer vorgebbaren Entfernung aufeinander ausgerichtet sind. Das elektrische Verbindungsmittel 17 ist mit dem Ultraschallkopf 12 und dem Steuer- und Anzeigemittel 21, zum Austausch elektrischer Signale, verbindbar. Das Steuer- und Anzeigemittel 21 ist dazu ausgelegt, durch den Ultraschallsender 19 eine Ultraschallwelle zu erzeugen, die am Ultraschallreflektor 13 reflektierte Ultraschallwelle mit dem Ultraschallempfänger 20 zu detektieren und die Laufzeit der Welle zu ermitteln. Das elektrische Mittel 23 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Display, das an dem endoskopischen Instrument 11 angebracht ist und beispielsweise das Ergebnis der Längenmessung anzeigt.
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3 zeigt ein exemplarisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 1. Es sind folgende Verfahrensschritte erkennbar:
S1) Platzierung eines Ultraschallkopfes mit einem Sender und einem Empfänger an einem Startpunkt der auszumessenden Strecke innerhalb des Hohlorgans und Ausrichtung des Senders und des Empfängers auf einen Endpunkt der auszumessenden Strecke innerhalb des Hohlorgans, wobei in der geradlinigen Verbindung zwischen Startpunkt und Endpunkt keine wesentliche Materialinhomogenität liegt;
S2) Platzierung eines Ultraschallreflektors an dem Endpunkt der auszumessenden Strecke und Ausrichtung des Ultraschallreflektors auf den Ultraschallkopf;
S3) Bestimmung der Schallgeschwindigkeit von Ultraschall in dem Medium, das in der geradlinigen Verbindung zwischen Startpunkt und Endpunkt liegt;
S4) Aussenden einer Welle durch den Ultraschallkopf und Messung der Laufzeit der Welle von dem Ultraschallkopf bis zu dem Ultraschallreflektor und wieder zu dem Ultraschallkopf;
S5) Berechnung der Strecke zwischen Startpunkt und Endpunkt, wobei in die Berechnung die Laufzeit der Welle von dem Ultraschallkopf bis zu dem Ultraschallreflektor und wieder zu dem Ultraschallkopf, und die Schallgeschwindigkeit eingehen.
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In 4 schließlich ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform von Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur minimalinvasiven Längenmessung innerhalb eines Hohlorgans 30 dargestellt. Die Darstellung knüpft an die Darstellung der 1 an und zeigt ebenso schematisch das schlauchförmige Gefäß 30 mit der Stenose 32. Das Gefäß 30 verzweigt sich wieder am Punkt 35 in einen ersten Zweig 36 und einen zweiten Zweig 37. Es muss ein passender Stent ausgewählt werden, um keinen Verschluss einer der beiden Gefäßverzweigungen 36 oder 37 zu riskieren. Dazu ist der Untersuchungsbereich 31 und insbesondere dessen Länge, d. h. die Länge der Strecke von der Geraden 33 bis zur Geraden 34, genau zu bestimmen. Dazu wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur minimalinvasiven Längenmessung innerhalb eines Hohlorgans verwendet. Sie umfasst ein endoskopisches Instrument 11, einen Ultraschallkopf 12, mit nicht dargestelltem Ultraschallsender und Ultraschallempfänger, einen Ultraschallreflektor 13, ein mechanisches Verbindungsmittel 14 und weiter nicht dargestellt ein elektrisches Verbindungsmittel und ein Steuer- und Anzeigemittel. Der Ultraschallreflektor 13 ist an einem Ende des endoskopischen Instruments 11 angeordnet und mit diesem fest verbunden. Der Ultraschallkopf 12 ist an einem Ende des mechanischen Verbindungsmittels 14 angeordnet und mit diesem fest verbunden. Durch ein nicht dargestelltes bildgebendes Verfahren, z. B. ein Röntgengerät, wird ein Livebild erzeugt, das den Untersuchungsbereich 31 mit dem Anfangs- und dem Endpunkt der zu messenden Streckenlänge umfasst. Nun wird der Ultraschallkopf 12 auf dem Startpunkt 34 platziert. Das mechanische Verbindungsmittel 14 erstreckt sich in einen Kanal des endoskopischen Instruments 11 und ist in diesem geführt. Die Entfernung des Ultraschallkopfes 12 zu dem Ultraschallreflektor 13 ist durch Veränderung der Länge des mechanischen Verbindungsmittels 14 zwischen Ultraschallkopf 12 zu dem Ultraschallreflektor 13 veränderbar. Als nächstes wird der Ultraschallreflektor 13 an dem Endpunkt der auszumessenden Strecke platziert. Das mechanische Verbindungsmittel 14 weist eine Steifigkeit auf, so dass der Ultraschallkopf 12 und der Ultraschallreflektor 13 mindestens bis zu einer vorgebbaren Entfernung aufeinander ausgerichtet sind. Somit ist ein aktives Ausrichten von dem Ultraschallreflektor 13 auf den Ultraschallkopf 12 nicht notwendig. Im nächsten Schritt wird die Schallgeschwindigkeit von Ultraschall in dem Medium, das in der geradlinigen Verbindung zwischen Startpunkt und Endpunkt liegt, bestimmt. Dieses Medium ist das, das sich innerhalb des Hohlorgans befindet und den Ultraschallkopf 12, das mechanische Verbindungsmittel 14 und den Ultraschallreflektor 13 umgibt. Die Bestimmung der Schallgeschwindigkeit von Ultraschall kann durch Messung oder durch Nachschlagen in der Fachliteratur erfolgen. Das nicht dargestellte Steuer- und Anzeigemittel startet, z. B. nach Betätigung eines Tasters durch eine Bedienperson, das Aussenden einer Ultraschallwelle 15 durch den nicht dargestellten Ultraschallsender im Ultraschallkopf 12. Die Ultraschallwelle 15 trifft, da der Ultraschallkopf 12 auf den Ultraschallreflektor 13 ausgerichtet ist, auf den Ultraschallreflektor 13 und wird als Ultraschallwelle 16 reflektiert. Die reflektierte Ultraschallwelle 16 trifft, da der Ultraschallreflektor 13 auf den Ultraschallkopf 12 ausgerichtet ist, auf den nicht dargestellten Ultraschallempfänger im Ultraschallkopf 12. Das nicht dargestellte Steuer- und Anzeigemittel registriert das Eintreffen der reflektierten Ultraschallwelle 16 auf dem Ultraschallkopf und bestimmt die Laufzeit der Welle von dem Ultraschallkopf 12 bis zu dem Ultraschallreflektor 13 und wieder zu dem Ultraschallkopf 12, d. h. die Signallaufzeit von Sendezeitpunkt bis Empfangszeitpunkt. Schließlich berechnet das nicht dargestellte Steuer- und Anzeigemittel die Länge der Strecke zwischen Startpunkt 34 und Endpunkt 33, wobei in die Berechnung die Laufzeit der Welle von dem Ultraschallkopf 12 bis zu dem Ultraschallreflektor 13 und wieder zu dem Ultraschallkopf 12, und die Schallgeschwindigkeit eingehen, und gibt sie vorzugsweise auf einem Monitor aus. Die Funktionen des nicht dargestellten Steuer- und Anzeigemittels können ganz oder teilweise auch durch das nicht dargestellte Gerät für das bildgebende Verfahren ausgeführt werden.
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Zusammenfassend kann man sagen, dass der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber herkömmlichen Software-Längen-Analysen darin liegt, dass die Gefahr einer Fehlinterpretation der Gegebenheiten des menschlichen Organismus vermindert wird und somit lebensbedrohende Komplikationen während des medizinischen Eingriffes minimiert werden. So kann mit Hilfe der Erfindung eine qualifizierte Weiterbehandlung erfolgen und diverse auftretende Gefährdungen, wie Reststenose oder nicht vollständig abgedeckte Aneurysmen, welche zu einem akuten Hezinfarkt oder auch Schlaganfall führen können, minimiert werden.
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Auch liegt in der Erfindung ein erhebliches Einsparpotential zu Grunde, da der Untersucher mit großer Wahrscheinlichkeit gleich zum richtigen ”Werkzeug” Katheter oder Ballon greifen kann und somit der Einsatz weiterer Instrumente nicht vonnöten ist. Dies reduziert den Einsatz kostspieliger Instrumente und auch die Dauer der eigentlichen Behandlung wird durch die schnelle und sichere Analyse des zu untersuchenden Bereiches verkürzt.
