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Die Erfindung betrifft einen Spulenkörper zum Einsatz bei bildgebenden Magnetresonanzverfahren sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur sterilen Kapselung des Spulenkörpers.
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Auf dem Gebiet der minimalinvasiven Chirurgie, beispielsweise bei einer Nadelintervention, werden zunehmend bildgebende Magnetresonanzverfahren (beispielsweise Magnetresonanztomographie) eingesetzt. Diese ermöglichen durch eine Echtzeitbildgebung eine exakte Positionierung der (Operations- und/oder Therapie-)Werkzeuge im Körper eines Patienten.
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Ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis und damit eine hohe Bildqualität werden bei den bildgebenden Magnetresonanzverfahren üblicherweise dadurch erreicht, dass eine frei positionierbare Spule körpernah bzw. direkt auf oder an dem Körper des Patienten platziert wird. Somit kann das zu untersuchende Organ besonders exakt dargestellt werden. Eine solche Spule wird als sogenannte Lokalspule bezeichnet.
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Ein möglichst gutes Signal-Rausch-Verhältnis ist wiederum für minimalinvasive Eingriffe vorteilhaft, da somit auch kleine Werkzeuge präzise dargestellt und positioniert werden können. Ein solches Werkzeug kann beispielsweise eine Nadel oder ein Katheder sein. Oft weist eine Lokalspule bereits eine oder mehrere Öffnungen auf. Diese können grundsätzlich dafür genutzt werden, um mit dem Werkzeug innerhalb des von der Spule abgedeckten Bereichs in den Körper des Patienten einzugreifen. Allerdings sind die bisher verwendeten Spulen nicht sterilisierbar, so dass ein Eingriff durch eine Öffnung der Spule hindurch unter Beachtung der erforderlichen medizinischen Hygiene, insbesondere unter Sicherstellung der Antisepsis nicht möglich ist.
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Deshalb wird herkömmlicherweise die Spule in einem ausreichend großen Abstand zu dem Eintrittspunkt des Werkzeugs auf den Körper aufgelegt. Alternativ wird anstelle einer Lokalspule die standardmäßig vorhandene Körperspule des Magnetresonanztomographen verwendet. Letztere ist meist in einer Gantry, also in dem tunnelförmigen Gestell des Magnetresonanztomographen, angeordnet. In beiden Fällen ergibt sich aber regelmäßig ein vergleichsweise schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis und damit eine vergleichsweise niedrige Bildqualität.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfache Weise einen minimalinvasiven chirurgischen Eingriff unter sterilen Bedingungen und Zuhilfenahme eines bildgebenden Magnetresonanzverfahrens mit hoher Bildqualität zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Spulenkörper für ein bildgebendes Magnetresonanzverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Hinsichtlich eines Verfahrens zur sterilen Kapselung eines Spulenkörpers wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 5. Hinsichtlich einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 10. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
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Der erfindungsgemäße Spulenkörper für ein bildgebendes Magnetresonanzverfahren umfasst mindestens eine elektrische Spule. Die Spule weist dabei mindestens ein Fenster auf, das den Spulenkörper vollständig durchdringt. Der Spulenkörper ist lokal an einem Patienten positionierbar. Weiterhin umfasst der Spulenkörper ein Gehäuse, das die Spule umgibt und dabei das Fenster der Spule umrahmt. Zudem umfasst der Spulenkörper eine Keimbarriere zur sterilen Kapselung gegenüber der Umgebung, beispielsweise gegenüber einem Patienten. Diese Keimbarriere ist von dem Gehäuse abnehmbar.
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Die Keimbarriere (d.h. die sterile Kapselung des Spulenkörpers) ermöglicht auf einfache Weise, nämlich ohne dass der Spulenkörper stets neu auf aufwändige Weise sterilisiert werden müsste, eine Positionierung des Spulenkörpers in einem sterilen Bereich um einen Eintrittspunkt, durch welchen ein Operateur mit einem (Operations-)Werkzeug in den Körper des Patienten eindringt.
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Vielmehr ermöglicht die Abnehmbarkeit der Keimbarriere, dass die Spule wiederholt mit einer neuen sterilen Keimbarriere umgeben werden kann. Die Keimbarriere muss also lediglich ausgetauscht werden, so dass für die Keimbarriere insbesondere auch Einweg-Materialien verwendet werden können.
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Die Abnehmbarkeit und Austauschbarkeit der Keimbarriere ermöglicht daher auch eine vereinfachte Nutzung des Spulenkörpers in nicht-sterilen Umfeld, wobei der Spulenkörper insbesondere auch ohne Keimbarriere verwendet werden kann.
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Weiterhin können zudem bereits vorhandene Spulenkörper, die regelmäßig nicht sterilisiert werden können, nachträglich und auf einfache Weise mit einer solchen Keimbarriere steril gekapselt werden.
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Infolge der lokalen Anordnung des Spulenkörpers werden ein sehr gutes Signal-Rausch-Verhältnis und damit eine hohe Bildqualität bei dem Magnetresonanzverfahren erreicht. Über eine Echtzeitbildgebung des Magnetresonanzverfahrens ist somit eine präzise Positionierung des Werkzeugs im Körper des Patienten, beispielsweise direkt in einem Organ, möglich.
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Die Keimbarriere ist dabei vorzugsweise entlang der Außenränder des Spulenkörpers versiegelt. Dadurch wird insbesondere eine geschlossene Kapselung des Spulenkörpers erreicht, so dass ein Keimeintritt sowie ein Keimaustritt durch die Keimbarriere verhindert werden.
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Vorteilhafterweise ist die Keimbarriere zusätzlich oder alternativ innerhalb des Fensters in einer ringförmig geschlossenen Bahn versiegelt.
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Die Keimbarriere kann im Rahmen der Erfindung grundsätzlich in einen Ausgangszustand vor Beginn des Eingriffs das Fenster des Spulenkörpers vollständig überdecken. In diesem Fall kann die Keimbarriere innerhalb der versiegelten Bahn zum Zweck des chirurgischen Eingriffs durchdrungen werden, ohne dass die sterile Kapselung zerstört wird. Beispielsweise kann gegenüber der Eintrittsstelle durch einen Schnitt die Keimbarriere lokal entfernt werden, so dass beispielsweise eine Nadel oder ein Katheder zur Eintrittsstelle durchgeführt werden kann.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung ist die Keimbarriere aber innerhalb des Fensters und innerhalb der ringförmigen, versiegelten Bahn bereits von Haus aus ausgespart. Dadurch ist das Fenster des Spulenkörpers zumindest teilweise frei von der Keimbarriere, so dass der chirurgische Eingriff durch das Fenster des Spulenkörpers hindurch unbehindert erfolgen kann.
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In einer besonders einfachen Ausführungsform ist die Keimbarriere durch eine sterile Folie gebildet. Die Folie ist vorzugsweise aus einem sterilisierbaren Kunststoff und/oder unter sterilen Bedingungen hergestellt. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Folie beispielsweise aus Aluminium hergestellt ist. Allerdings ist eine Kunststofffolie aufgrund der ihr inhärenten Flexibilität hinsichtlich der Versiegelung, der Reißfestigkeit und der Anpassbarkeit an verschiedene Geometrien des Spulenkörpers vorteilhaft.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur sterilen Kapselung eines Spulenkörpers der vorstehend beschriebenen Art wird verfahrensgemäß zunächst der Spulenkörper mit einer Keimbarriere umhüllt. Vorzugsweise wird die Keimbarriere anschließend umlaufend um die Ränder des Spulenkörpers versiegelt, so dass sich eine geschlossene, sterile Kapselung des Spulenkörpers ergibt.
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In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Keimbarriere innerhalb des Fensters des Spulenkörpers in einer ringförmig geschlossenen Bahn versiegelt, so dass der Spulenkörper allseitig eng von der Keimbarriere umschlossen ist.
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In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Keimbarriere optional vorzugsweise innerhalb des Fensters, insbesondere innerhalb der ringförmig geschlossenen und versiegelten Bahn, entfernt.
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Bevorzugt wird die Keimbarriere zur Versiegelung verschweißt. In dem Fall, dass die Keimbarriere durch eine Kunststofffolie gebildet ist, wird diese insbesondere durch Wärmekontaktschweißen bzw. Wärmeimpulsschweißen verschweißt. Diese Schweißverfahren sind auch bei einer Keimbarriere anwendbar, die beispielsweise aus einer Aluminiumträgerfolie mit einer thermoplastischen Kunststoffbeschichtung gebildet sind. Bei solchen Folien werden jeweils die thermoplastischen Kunststoffbeschichtungen miteinander verschweißt.
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Bei dem Wärmeimpulsschweißen wird die Versiegelung ohne großen Aufwand mit einem einfach handhabbaren Schweißwerkzeug durchgeführt. Verfahrensgemäß werden dabei zwei übereinanderliegende Lagen der Keimbarriere zwischen zwei gepulst beheizbaren Schweißkanten des Schweißwerkzeugs eingeklemmt. Der thermoplastische Kunststoff schmilzt durch den Heizimpuls der Schweißkante auf und verbindet sich mit der benachbarten Lage der Keimbarriere. Grundsätzlich ist es im Rahmen der Erfindung aber auch denkbar, dass die Keimbarriere mittels alternativer Schweißverfahren, beispielsweise Hochfrequenzschweißen, versiegelt wird.
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Um den Bereich der Keimbarriere innerhalb des Fensters zu entfernen, wird in besonders einfacher Verfahrensdurchführung die Keimbarriere durchgeschweißt bzw. durchgeschmolzen. Im Fall, dass die Versiegelung durch Wärmeimpulsschweißen durchgeführt wird, wird die Keimbarriere durch eine vergleichsweise hohe Heizleistung der Schweißkante des Schweißwerkzeugs durchgeschmolzen. Alternativ kann auch die Heizdauer derart erhöht werden, dass ein zum Durchschweißen ausreichend hoher Energieeintrag in die Keimbarriere erfolgt.
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Grundsätzlich können in einfacher Verfahrensausgestaltung die Versiegelung und die Entfernung der Keimbarriere mit einer einzigen Schweißkante erfolgen, da an der Stelle, an der die Keimbarriere durchschmilzt, sich regelmäßig auch eine Versiegelung der Keimbarriere ergibt. Vorteilhafterweise wird allerdings mittels eines zweiten Schweißwerkzeugs oder einem Schweißwerkzeug mit zwei Schweißkanten innerhalb der (ersten) verschweißten Bahn eine zweite ringförmig geschlossene Bahn durchgeschweißt. Dadurch wird eine besonders hohe Sicherheit gegen ein unbeabsichtigtes Aufreißen der Versiegelung und somit gegen Durchtritt von Keimen erreicht.
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Die Entfernung der Keimbarriere innerhalb des Fensters kann grundsätzlich aber auch durch Ausschneiden oder Ausstanzen erfolgen. Beispielsweise kann hierfür ein Werkzeug, das mit einem Lochstanzwerkzeug vergleichbar ist, eingesetzt werden.
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Vorteilhafterweise wird während der Versiegelung der Keimbarriere ein Vakuum zwischen der Keimbarriere und dem Spulenkörper angelegt. In dem Fall, dass die Keimbarriere aus einer flexiblen Folie gebildet ist, wird durch das Vakuum erreicht, dass sich die Folie besonders eng an den Spulenkörper anschmiegt. Dadurch wird vermieden, dass ein Überstand oder ein Restabschnitt der Folie die Bewegungsfreiheit des Operateurs bzw. des Werkzeugs innerhalb des Fensters einschränken. Zudem kann durch das Vakuum auf besonders einfache Weise eine Dichtheit der versiegelten Keimbarriere überprüft werden.
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In alternativer Verfahrensvariante wird der Spulenkörper in einen an drei Rändern versiegelten oder geschlossenen Foliensack eingeschoben, so dass lediglich der vierte Rand und das Fenster versiegelt und die Folie innerhalb des Fensters entnommen werden.
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Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung auch denkbar, dass als Keimbarriere zwei vorgeformte Halbschalen, insbesondere aus thermogeformter Kunststofffolie, um den Spulenkörper gelegt werden. Diese Halbschalen können im Bereich des Fensters bereits ausgespart sein, so dass die Halbschalen lediglich versiegelt bzw. verschweißt werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur sterilen Kapselung eines Spulenkörpers der vorstehenden Art umfasst einen Schweißstempel der an die Geometrie des Fensters in dem Spulenkörper angepasst ist. Dieser Schweißstempel weist eine erste beheizte und umlaufend geschlossene Schweißkante auf. Des Weiteren umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Gegenstempel, der von einer dem Schweißstempel gegenüberliegenden Seite des Spulenkörpers an den Schweißstempel anpressbar ist.
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Durch die umlaufende, insbesondere schmale, Schweißkante, die vorzugsweise am Rand des Schweißstempels angeordnet ist, ist eine schmale Schweißnaht zur Versiegelung der Keimbarriere möglich, die zudem vergleichsweise nahe am Rand des Fensters positionierbar ist.
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Der Gegenstempel ist vorzugsweise – ebenso wie der Schweißstempel – an die Geometrie des Fensters angepasst, so dass eine präzise Positionierung der Schweißnaht innerhalb des Fensters möglich ist.
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Vorzugsweise umfasst der Gegenstempel eine der ersten Schweißkante gegenüberliegende beheizte Gegenschweißkante. Durch die Gegenschweißkante ist die Temperaturverteilung in der Schweißnaht zwischen den beiden Hälften der Keimbarriere erheblich verbessert, so dass sich eine hohe (Schweiß-)Nahtfestigkeit ergibt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Schweißstempel eine innerhalb der ersten Schweißkante angeordnete zweite beheizte Schweißkante. Die zweite Schweißkante ist dabei mit höherer Heizleistung betrieben als die erste Schweißkante. Alternativ dazu ist die zweite Schweißkante mit längerer Heizdauer betrieben als die erste Schweißkante. Durch die höhere Heizleistung oder auch durch die längere Heizdauer sind auf einfache Weise – insbesondere in einem Schritt – die Versiegelung und das Entfernen der Keimbarriere innerhalb des Fensters möglich. Durch die höhere Heizleistung der zweiten Schweißkante ist das Durchschweißen in einem vergleichbar kurzen Zeitraum wie das Versiegeln möglich. Im Fall der längeren Heizdauer der zweiten Schweißkante können die erste und die zweite Schweißkante mit der gleichen Heizleistung betrieben sein, wobei aufgrund der längeren Heizdauer der zweiten Schweißkante die Keimbarriere durchschmilzt.
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Vorzugsweise umfasst der Gegenstempel ebenfalls eine der zweiten Schweißkante gegenüberliegende zweite Gegenschweißkante.
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Zweckmäßigerweise umfasst die Vorrichtung neben dem Scheißstempel und dem Gegenstempel zur Versiegelung der Keimbarriere innerhalb des Fensters mindestens jeweils einen weiteren Schweißstempel und einen weiteren Gegenstempel mittels derer die Keimbarriere entlang der äußeren Ränder des Stempelkörpers versiegelbar ist. Im Rahmen der Erfindung ist es dabei denkbar, dass die Schweißkanten auf einem Obergesenk und einem Untergesenk derart angeordnet sind, dass der Spulenkörper mit der Keimbarriere in das Untergesenk eingelegt wird und das Obergesenk zum Versiegeln der Keimbarriere auf das Untergesenk aufgepresst wird. Die Kavität, die durch jeweils eine Aussparung des Obergesenks und des Untergesenks gebildet ist, ist dabei derart ausgeformt, dass der Spulenkörper passend darin aufnehmbar ist. Dadurch wird eine enge Schweißnahtführung entlang der Ränder des Spulenkörpers erreicht.
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Weiterhin ist es denkbar, dass die Vorrichtung eine Vakuumpumpe umfasst, mittels derer automatisch während der sterilen Kapselung ein Vakuum innerhalb der Keimbarriere, das heißt zwischen Keimbarriere und Stempelkörper, erzeugbar ist.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 in schematischer Darstellung einen Spulenkörper mit einem Fenster und einer sterilen Kapselung,
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2 in einem Schnitt II-II gemäß 1 den Spulenkörper mit der sterilen Kapselung,
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3 in einer Ansicht gemäß 2 eine Vorrichtung zum sterilen Kapseln des Spulenkörpers in einem Verfahrensschritt während der Kapselung des Spulenkörpers, und
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4 in einer Ansicht gemäß 3 eine alternative Ausgestaltung der Vorrichtung.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein im Wesentlichen rechteckiger, ringförmiger Spulenkörper 1 mit einem Fenster 3 dargestellt. Der Spulenkörper 1 umfasst ein Gehäuse 5 sowie eine Keimbarriere 10 aus einer sterilen (Kunststoff-)Folie. An dem Spulenkörper 1 ist zudem eine Anschlussleitung 15 zur Stromversorgung einer von dem Gehäuse 5 umgebenen Spule 17 (dargestellt in 2) angeschlossen.
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Die Keimbarriere 10 umgibt den Spulenkörper 1 vollständig und ist innerhalb des Fensters 3 ausgespart. Die Keimbarriere 10 ist dazu aus zwei Hälften 19 zusammengesetzt(ersichtlich aus 2). Die zwei Hälften 19 der Keimbarriere 10 sind durch jeweils eine Schweißnaht 20 umlaufend um den Spulenkörper 1 sowie ringförmig geschlossen innerhalb des Fensters 3 versiegelt. Weiterhin ist die Keimbarriere 10 jeweils durch eine Trennschweißnaht 25, die parallel zu jeder Schweißnaht 20 verläuft, besäumt. Durch das Besäumen ist die Keimbarriere 10 innerhalb des Fensters 3 entfernt und somit eine Durchführung durch den Spulenkörper 1 gebildet. Dadurch kann ein Operateur mit einem Operationswerkzeug, beispielsweise einer Nadel oder einem Katheder, durch das Fenster 3 des Spulenkörpers 1 hindurch zu einer unterhalb des Spulenkörpers 1 liegenden Eintrittsstelle an einem Patienten gelangen.
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Aus 2 ist ersichtlich, dass die Spule 17 vollständig von dem Gehäuse 5 umgeben ist. Das Gehäuse 5 ist wiederum vollständig von der (gestrichelt dargestellten) Keimbarriere 10 umgeben, so dass der Spulenkörper 1 steril abgekapselt und ein Kontakt des Gehäuses 5 mit dem Patienten bzw. einem sterilen Bereich um die Eintrittsstelle herum verhindert ist.
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In 3 ist dargestellt, wie mittels eines Schweißwerkzeugs 35 die zwei Hälften 19 der Keimbarriere 10 innerhalb des Fensters 3 vor dem eigentlichen Schweißprozess zusammengedrückt werden. Das Schweißwerkzeug 35 bildet eine Vorrichtung zur Kapselung des Spulenkörpers 1. Dazu umfasst das Schweißwerkzeug 35 einen Schweißstempel 40 und einen Gegenstempel 45. Der Schweißstempel 40 und der Gegenstempel 45 sind derart ausgebildet, dass sie passend in das Fenster 3 des Spulenkörpers 1 eingreifen.
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Am Rand des Schweißstempels 40 ist umlaufend eine erste Schweißkante 50 und eine hinter letzterer liegende zweite Schweißkante 55 angeordnet. Am Rand des Gegenstempels 45 sind jeweils gegenüberliegend zu der ersten und zweiten Schweißkante 50, 55 eine erste Gegenschweißkante 60 und eine zweite Gegenschweißkante 65 angeordnet. Die Schweißkanten 50 und 55 sowie die Gegenschweißkanten 55 formen jeweils mit kleiner werdendem Maßstab die Geometrie des Fensters 3 nach. Dadurch ist sichergestellt, dass die Schweißnaht 20 und die Trennschweißnaht 25 möglichst nahe an dem Spulenkörper 1 entlang verlaufen.
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Beim Verschweißen der zwei Hälften 19 der Keimbarriere 10 werden die Schweißkanten 50, 55 jeweils gegen die Gegenschweißkanten 60, 65 gedrückt, so dass die zwei Hälften 19 der Keimbarriere 10 eingeklemmt werden. Anschließend werden die Schweißkanten 50, 55 und die Gegenschweißkanten 60, 65 beheizt. Durch den Wärmeeintrag schmelzen die Hälften 19 der Keimbarriere 10 lokal auf und werden miteinander versiegelt. Die zweite Schweißkante 55 sowie die zweite Gegenschweißkante 65 werden dabei mit einer höheren Heizleistung betrieben als die erste Schweißkante 50 bzw. die erste Gegenschweißkante 60. Dadurch wird erreicht, dass die zwei Hälften 19 der Keimbarriere 10 zwischen der zweiten Schweißkante 55 und der zweiten Gegenschweißkante 65 vollständig durchschmelzen. An dieser Stelle ergibt sich die – ebenfalls versiegelte – Trennschweißnaht 25. Zwischen der ersten Schweißkante 50 und der ersten Gegenschweißkante 60 ergibt sich die Schweißnaht 20, die die eigentliche Versiegelung der Keimbarriere 10 darstellt.
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Eine alternative Ausgestaltung der Vorrichtung bzw. des Schweißwerkzeugs 35 ist in 4 dargestellt. Der Schweißstempel 40 bildet dabei ein Obergesenk 70, der Gegenstempel 45 ein Untergesenk 75. Das Obergesenk 70 und das Untergesenk 75 sind dabei derart ausgeformt, dass sich eine Kavität 80 ergibt, die den Spulenkörper 1 passend aufnehmen kann. Die Kavität 80 ist im Bereich des Fensters 3 sowie entlang des äußeren Rands umlaufend von den Schweißkanten 50, 55 sowie den Gegenschweißkanten 60, 65 umrandet, so dass die zwei Hälften 19 der Keimbarriere 10 in einem Verfahrensschritt sowohl umlaufend um den Spulenkörper 1 als auch innerhalb des Fensters 3 versiegelt und besäumt werden.
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Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.
