DE102020123171A1

DE102020123171A1 - Medizinisches schneidwerkzeug, hf-erfassungsvorrichtung für ein medizinisches schneidwerkzeug und verfahren zum betreiben desselben

Info

Publication number: DE102020123171A1
Application number: DE102020123171.7A
Authority: DE
Inventors: Dirk Plettemeier; Christoph Statz; Hui Zhang; Martin Laabs; Qiong Wang; Jochen Hampe; Jürgen Weitz; Carina Riediger-Schweipert; Alexander Kohler
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2020-09-04
Filing date: 2020-09-04
Publication date: 2022-03-10

Abstract

In verschiedenen Ausführungsformen weist ein medizinisches Schneidwerkzeug (100), auf: mindestens ein Schneidwerkzeugabschnitt (114) eingerichtet zum Durchtrennen von Gewebe (110); und eine HF-Erfassungsvorrichtung (106), eingerichtet eine erste HF-Strahlung (1.HF) in eine Schneidwerkzeugabschnitt-externe Umgebung abzustrahlen und eine zweite HF-Strahlung (2.HF) aus der Schneidwerkzeugabschnitt-externen Umgebung zu empfangen, wobei die zweite HF-Strahlung (2.HF) auf der ersten HF-Strahlung (1.HF) basiert, und wobei die HF-Erfassungsvorrichtung (106) eingerichtet ist, eine Ausgabe (112) basierend auf der zweiten HF-Strahlung (2.HF) bereitzustellen, wobei die Ausgabe (112) zu der Schneidwerkzeugabschnitt-externen Umgebung korrespondiert.

Description

Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen ein medizinisches Schneidwerkzeug, eine HF-Erfassungsvorrichtung für ein medizinisches Schneidwerkzeug und ein Verfahren zum Betreiben desselben.
Während medizinischer Eingriffe muss darauf geachtet werden, dass Blutgefäße, insbesondere Arterien oder Venen, nicht beschädigt werden bzw. pathologische Veränderungen von Blutgefäßen müssen möglichst genau lokalisiert werden können. Zur Diagnose und Bewertung von Erkrankungen und Zuständen von Blutgefäßen sind derzeit übliche Bildgebungsmodalitäten Doppler-Sonographie (DUS), Computertomographie-Angiographie (CTA) und Magnetresonanz-Angiographie (MRA).
DUS ist eine Anwendung von Ultraschall (US) zum Abbilden der Bewegung von Körperflüssigkeiten, wie z.B. des fließenden Blutes, im Körper. Um Organe oder Gewebe abzubilden, werden Ultraschallimpulse in Zielorgane gesendet und die akustischen Pulse, die von Organen bzw. Gewebe reflektiert werden, werden von einer Schallsonde aufgezeichnet. Durch Berechnung der Frequenzverschiebung der Echos von den Zielorganen kann die Geschwindigkeit und Richtung des fließenden Blutes innerhalb der Organe bestimmt werden. Daher werden die Orte und Strukturen der Blutgefäße erfasst.
CTA ist eine Anwendung der Computertomographie (CT) zur Abbildung von arteriellen und venösen Gefäßen im Körper. Durch die Verwendung von Kontrastmitteln, die in die Blutgefäße injiziert werden, erzeugt der CT-Scanner Bilder der Verteilungen des Kontrastmittels in den Blutgefäßen. Somit werden die Orte und Strukturen der Blutgefäße erfasst.
MRA ist eine Anwendung der Magnetresonanztomographie (MRT), um Bilder über die Verteilung von Wasserstoffkernen im Körper zu erstellen. Da sich der Wasserstoffgehalt des Blutes in Gefäßen von dem Wasserstoffgehalt der anderen Gewebe und Organe unterscheidet, kann MRA detaillierte Bilder von Blutgefäßen erstellen.
Diese herkömmlichen Bildgebungsverfahren wurden bisher nicht mit einem medizinischen Schneidwerkzeug gekoppelt, um eine kontinierliche Überwachung auf nahegelegene Blutgefäße während chirurgsicher Maßnahmen zu erlauben.
Es ist somit eine Aufgabe ein medizinisches Schneidwerkzeug und eine HF-Erfassungsvorrichtung für ein medizinisches Schneidwerkzeug bereitzustellen, das ein oder mehrere der zuvor genannten Probleme reduziert oder behebt, sowie ein Verfahren zum Betreiben desselben.
In einem Aspekt wird ein medizinisches Schneidwerkzeug bereitgestellt, aufweisend mindestens einen Schneidwerkzeugabschnitt eingerichtet zum Durchtrennen von Gewebe; und eine HF-Erfassungsvorrichtung, eingerichtet eine erste HF-Strahlung in eine Schneidwerkzeugabschnitt-externe Umgebung abzustrahlen und eine zweite HF-Strahlung aus der Schneidwerkzeugabschnitt-externen Umgebung zu empfangen, wobei die zweite HF-Strahlung auf der ersten HF-Strahlung basiert, und wobei die HF-Erfassungsvorrichtung eingerichtet ist, eine Ausgabe basierend auf der zweiten HF-Strahlung bereitzustellen, wobei die Ausgabe zu der Schneidwerkzeugabschnitt-externen Umgebung korrespondiert.
Anschaulich sendet eine THz-Radarkamera auf einem Skalpell eine elektromagnetische THz-Welle (EM) in Richtung der Zielorgane. Wenn die THz-Welle auf die Organe trifft, wird eine von den Geometrien und den Materialzusammensetzungen der Organe abhängige Rückstreuwelle erzeugt. Die gestreute EM-Welle ist eine Funktion der Strukturen und der Materialzusammensetzungen der Organe. Dies bedeutet, dass die Informationen der Gewebe, wie z. B. Blut, in den THzbestrahlten Organen in der gestreuten EM-Welle enthalten sind, die vom THz-Radarkamerasystem auf dem Skalpell empfangen wird. Durch die eingebettete Software auf dem THz-Radarkamera-Skalpell werden die Informationen über die Blutgefäße in den Zielorganen wiederhergestellt und die Positionen der Blutgefäße in den beleuchteten Organen erkannt.
Anschaulich wird eine Modellierung der Ausbreitung gestreuter EM-Wellen (zweite HF-Strahlung) erstellt, bei der es sich um eine Wechselwirkung von EM-Wellen mit physikalischen Objekten und der Umgebung handelt. Ein vektorisiertes inverses Verarbeitungsverfahren kann auf das empfangene EM-Signal angewendet werden. Basierend auf der EM-Modellierung und dem empfangenen Signal kann die Permittivitätsverteilung der Zielorgane wiederhergestellt. Basierend auf der wiederaufgebauten Permittivitätsverteilung kann ein Volumenbild über das Zielorgan erhalten werden und die Positionen der Blutgefäße können erfasst werden.
Dies ermöglicht ein Lokalisieren, Erkennen und Abbilden von Blutgefäßen (arteriell und/oder venös) innerhalb von Organen oder Gewebe in Echtzeit während chirurgischer Eingriffe, wodurch das statische Problem mit den aktuellen herkömmlichen Verfahren für die Angiographie gelöst wird. Das medizinische Schneidwerkzeug ist anschaulich ein tragbares Smart-THz-Radarkameraskalpell. Das medizinische Schneidwerkzeug ist zudem strahlungsfrei hinsichtlich ionisierender Strahlung und kann auf ein Injizieren von Material in Blutgefäße (als Kontrastmittel) verzichten. Mittels des medizinischen Schneidwerkzeugs können Blutgefäße während eines chirurgischen Eingriffs lokalisiert werden und mittels der Ausgabe den Bediener warnen, beispielsweise wenn das Skalpell in der Nähe von Venen und/oder Arterien ist. Dies kann dazu beitragen, die Erfolgsquote bei Operationen zu erhöhen. Beispielsweise kann so ein Tumor aus der Leber entfernt werden, ohne kritische Gefäßstrukturen zu verletzen bzw. ohne massive Blutungen zu erzeugen.
Durch vektoraktive Radarbildgebungstechnik kann ein 3D-Volumenbild der beleuchteten Organe basierend auf der gestreuten EM-Welle von Organen mittels der HF-Erfassungsvorrichtung aufgenommen werden. Die HF-Erfassungsvorrichtung kann eine konforme Antennentechnik sein, bei der eine „smarte“ THz-Radarkamera am medizinischen Schneidwerkzeug befestigt ist oder werden kann.
Daher können Blutgefäße während der Operation in Echtzeit lokalisiert werden. Mit einem Breitband-THz-Transceiver und dem Hochgeschwindigkeits-Verarbeitungssystem als HF-Erfassungsvorrichtung können in die Streusignale eingebettete Blutgefäßinformationen in Echtzeit wiederhergestellt werden, wodurch Blutgefäße dynamisch lokalisiert werden können.
Das medizinische Schneidwerkzeug ist relativ leicht (Handgerät) und basiert auf nicht-ionisierender Strahlung. Das medizinische Schneidwerkzeug kann während eines gesamten chirurgischen Eingriffs angewendet werden.
Anschaulich ist ein miniaturisiertes Antennenarray in dem Schneidwerkzeug integriert. Unter Verwendung des Radarprinzips und elektromagnetischer Wellen im Sub-mm-Bereich bis zum THz-Bereich kann beispielsweise ein Abstand zu Blutgefäßen gemessen werden. Dies ermöglicht ein Erfassen, Unterscheiden und Lokalisieren von Blutgefäßen während chirurgischer Eingriffe. Dadurch kann ein sicheres Navigieren des Schneidwerkzeuges durch Gewebe bzw. entlang Blutgefäßen während einer Operation ermöglicht werden. Die HF-Erfassungsvorrichtung arbeitet berührungslos und ohne ionisierende Strahlung, beispielsweise Röntgenstrahlen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die HF-Erfassungsvorrichtung abnehmbar am Schneidwerkzeug befestigt eingerichtet sein, beispielsweise für den Fall, dass der Schneidwerkzeugabschnitt als Einmalprodukt eingerichtet ist, die HF-Erfassungsvorrichtung als Ergänzungs- oder Austauschmodul oder zum separaten Reinigen eingerichtet ist.
Die HF-Erfassungsvorrichtung kann anschaulich ein Sensor oder eine Gruppe von Sensoren sein oder aufweisen. Die HF-Erfassungsvorrichtung kann beispielsweise eine oder mehrere Antennen aufweisen, beispielsweise eingerichtet in Funktion einer Dipolantenne oder einer Antennenspule; ein Antennen-Array mit einer Vielzahl von Antennen, beispielsweise in Funktion einer Gruppenantennen oder einer Phased-Array-Antenne oder als eine Vielzahl funktional separierter Antennen. Die HF-Strahlung (hochfrequente Strahlung) kann eine elektromagnetische Strahlung in einem Bereich von 100 MHz bis 10 THz sein oder aufweisen, beispielsweise in einem Bereich von 1 GHz bis 10 GHz. Die HF-Erfassungsvorrichtung bzw. deren Antennen können eingerichtet sein, HF-Strahlung in diesem Frequenzbereich zu senden bzw. zu emittieren und zu empfangen bzw. detektieren. Empfangen bzw. Detektieren bedeutet in diesem Sinne, dass die empfangenen HF-Strahlung hinsichtlich Frequenz, Einfallswinkel, Polarisation etc. von der HF-Erfassungsvorrichtung zumindest teilweise aufgenommen werden kann und in ein Datensignal umgewandelt werden kann.
Mit anderen Worten: Die HF-Erfassungsvorrichtung kann zweite HF-Strahlung empfangen, die zuvor zumindest teilweise von der HF-Erfassungsvorrichtung als erste HF-Strahlung emittiert wurde, beispielsweise indem die von der HF-Erfassungsvorrichtung emittierte erste HF-Strahlung in der Vorrichtung-externen Umgebung beispielsweise von einem Objekt vor der HF-Erfassungsvorrichtung, in Richtung der HF-Erfassungsvorrichtung rückgestreut wird. Die rückgestreute HF-Strahlung bildet in diesem Fall die zweite HF-Strahlung. Dementsprechend kann eine HF-Erfassungsvorrichtung zweite HF-Strahlung empfangen, die auf erste HF-Strahlung zurückführbar ist, die von einer oder mehreren Antennen der HF-Erfassungsvorrichtung gleichzeitig, nacheinander oder in einer Reihenfolge emittiert wurde. Die eine oder mehrere Antenne(n) der HF-Erfassungsvorrichtung können zum Emittieren und Empfangen gleicher oder unterschiedlicher HF-Strahlung eingerichtet sein. Beispielsweise kann eine erste Antenne oder eine erste Gruppe von Antennen der HF-Erfassungsvorrichtung eingerichtet sein, HF-Strahlung eines ersten Frequenzbereiches zu emittieren und eine zweite Antenne oder eine zweite Gruppe von Antennen der HF-Erfassungsvorrichtung kann eingerichtet sein, HF-Strahlung eines zweiten Frequenzbereiches, der von dem ersten Frequenzbereich unterscheidbar beabstandet ist, zu emittieren. Die erste Antenne bzw. erste Gruppe von Antennen und die zweite Antenne bzw. zweite Gruppe von Antennen können die HF-Strahlung gleichzeitig oder nacheinander emittieren. Eine dritte Antenne bzw. eine dritte Gruppe von Antennen der HF-Erfassungsvorrichtung kann unteranderem eingerichtet sein, die HF-Strahlung des ersten und zweiten Frequenzbereiches zu empfangen. Mittels der unterschiedlichen ersten und zweiten Frequenzbereiche kann die HF-Erfassungsvorrichtung empfangene HF-Strahlung zuordnen und entsprechend auswerten. Alternativ kann die zweite Antenne bzw. die zweite Gruppe von Antennen die HF-Strahlung, die von der ersten Antenne bzw. ersten Gruppe von Antennen emittiert wurde, als zweite Signale empfangen.
Die Antenne(n) der HF-Erfassungsvorrichtung bzw. die HF-Erfassungsvorrichtung können anwendungsspezifisch reversibel, beispielsweise abnehmbar, oder irreversibel, beispielsweise in dem Schneidwerkzeug eingebettet oder integriert, eingerichtet sein. Alternativ kann der Schneidwerkzeugabschnitt anwendungsspezifisch reversibel, beispielsweise abnehmbar, oder irreversibel, beispielsweise mit dem Schaft einstückig, eingerichtet sein.
Die Ausgabe kann anwendungsspezifisch eingerichtet sein. Beispielsweise kann die Ausgabe als ein einfaches Hinweissignal, das eine vordefinierte Bedingung erfüllt ist, eingerichtet sein. Ein Hinweissignal ist beispielsweise ein akustisches Signal, beispielsweise ein Signalton, oder ein optisches Signal, beispielsweise eine Signalleuchte. Ein Hinweissignal als Ausgabe kann beispielsweise in einem Navigationsverfahren angewendet werden, wenn lediglich ein Mindestabstand zu einem organischen Gewebe, beispielsweise einem Blutgefäß, eingehalten werden soll. Beispielsweise kann das Vorhandensein eines Blutgefäßes in der Nähe des Schneidwerkzeugabschnittes qualitativ durch ein Hinweissignal angezeigt werden. Die Ausgabe kann jedoch auch ein Datensignal, eine Bilddatei, eine Videodatei bzw. eine Bildfolge, ein Live-Stream, eine Vektorgrafik, eine Datenmatrix oder ähnliches sein und eine Vielzahl von Datenpunkten aufweisen. Eine derartig detaillierte Ausgabe kann beispielsweise mit der Ausgabe eines optischen Systems, beispielsweise einem Kamerabild, überlagert, verknüpft oder ergänzt werden, beispielsweise zur Erzeugung eines dreidimensionalen optischen Abbildes oder zum Darstellen von Material- und/oder Gewebeunterschieden.
Das Schneidwerkzeug kann für den Einsatz am Menschen oder im veterinärmedizinischen Bereich eingerichtet sein. Beispielsweise können im veterinärmedizinischen Bereich der Griffabschnitt bzw. Schaft und/oder der Schneidwerkzeugabschnitt größer sein, beispielsweise für die Untersuchung von Pferden, oder kleiner sein, beispielsweise für die Untersuchung von Hunden, als beim Menschen. Alternativ kann der Schneidwerkzeug im veterinärzahnmedizinischen Bereich länglicher oder breiter ausgestaltet als im humanmedizinischen Bereich.
In einem weiteren Aspekt wird eine HF-Erfassungsvorrichtung für ein medizinisches Schneidwerkzeug bereitgestellt. Die HF-Erfassungsvorrichtung weist auf: einen Träger, der derart eingerichtet ist, dass ein vorbestimmter Bereich des medizinischen Schneidwerkzeuges zumindest teilweise von dem Träger umgebbar ist; eine HF-Erfassungsvorrichtung, die an dem Träger befestigt ist und eingerichtet ist, HF-Strahlung in Richtung eines Erfassungsbereiches zu emittieren und HF-Strahlung aus dem Erfassungsbereich zu empfangen, wobei die empfangene HF-Strahlung eine oder mehrere Eigenschaften des Erfassungsbereichs repräsentiert und auf der emittieren HF-Strahlung basiert; wobei die HF-Erfassungsvorrichtung eingerichtet ist, eine Ausgabe basierend auf der zweiten HF-Strahlung bereitzustellen, wobei die Ausgabe zu der einen oder mehreren Eigenschaft(en) des Erfassungsbereichs korrespondiert.
Dies ermöglicht eine Ergänzung der HF-Erfassungsvorrichtung für/an/zu einem medizinsichen Schneidwerkzeug, beispielsweise für den Fall, dass das Schneidwerkzeug ein Einmalprodukt ist oder separat von der HF-Erfassungsvorrichtung desinfizierbar sein soll.
In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Schneidwerkzeuges bereitgestellt. Das Schneidwerkzeug kann gemäß dem zuvor beschriebenen Aspekt eingerichtet sein. Das Verfahren weist auf: Senden von HF-Strahlung in die Schneidwerkzeug-externe Umgebung mittels der HF-Erfassungsvorrichtung; Empfangen von HF-Strahlung mittels der HF-Erfassungsvorrichtung, wobei die empfangene HF-Strahlung auf der gesendeten HF-Strahlung basiert; Bereitstellen einer Ausgabe basierend auf der empfangenen HF-Strahlung mittels der HF-Erfassungsvorrichtung.
Dies ermöglicht ein sicheres Navigieren des Schneidwerkzeuges durch Gewebe. Durch Variation der Frequenz der zu emittierenden HF-Strahlung und /oder Strahlformung kann die Eindringtiefe in das Gewebe und somit die Diagnosetiefe eingestellt werden.
Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen

1A und 1B schematische medizinische Schneidwerkzeuge gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
2 ein Ablaufdiagram eines Verfahrens zum Betreiben eines medizinischen Schneidwerkzeugs gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
3 ein Anwendungsbeispiel eines medizinischen Schneidwerkzeugs gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; und
4A-F ein Erprobungsbeispiel für ein medizinisches Schneidwerkzeug und ein Verfahren zum Betreiben desselben gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil der Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
1A veranschaulicht ein medizinisches Schneidwerkzeug 100 mit einer HF-Erfassungsvorrichtung 106 und 1B veranschaulicht eine HF-Erfassungsvorrichtung 106 für ein medizinisches Schneidwerkzeug 100, 134 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Das medizinische Schneidwerkzeug 100, 134 weist mindestens ein Schneidwerkzeugabschnitt 114 auf. Der Schneidwerkzeugabschnitt 114 ist eingerichtet zum Durchtrennen von Gewebe 110, beispielsweise zum Schneiden des Gewebes 110. Das medizinische Schneidwerkzeug 100 weist mindestens einen Griffabschnitt 104 eingerichtet zum Halten und/oder Führen des medizinischen Schneidwerkzeugabschnittes 114 auf. Der Griffabschnitt 104 kann auch als Schaft 104 bezeichnet werden.
Die HF-Erfassungsvorrichtung 106 kann zur modularen Ergänzung eines Schneidwerkzeugabschnittes 114 (1B) oder einstückig bzw. (monolithisch) integriert (1A) mit dem Schneidwerkzeug 100 eingerichtet sein. 1B veranschaulicht mit anderen Worten eine HF-Erfassungsstruktur 130 zur modularen Ergänzung für ein medizinisches Schneidwerkzeug 134 (in 1B mittels des Pfeils 136 veranschaulicht). Der Träger 102 der Erfassungsstruktur 130 kann eine Befestigungsstruktur 132 aufweisen, mittels der die HF-Erfassungsstruktur 130 an dem medizinischen Schneidwerkzeug 134 befestigt werden kann (in 1B mittels des Pfeils 138 veranschaulicht).
Das medizinische Schneidwerkzeug 100 ist mittels des Schneidwerkzeugabschnittes 114 beispielsweise eingerichtet als mechanisches Skalpell, wobei der Schneidwerkzeugabschnitt 114 eine Klinge ist oder aufweist; als Laserskalpell, wobei der Schneidwerkzeugabschnitt 114 ein Laser ist oder aufweist; als Elektroskalpell, wobei der Schneidwerkzeugabschnitt 114 eine oder mehrere Elektroden ist oder aufweist, beispielsweise als Elektrokauter; oder als Säge, beispielsweise als Knochensäge.
Die HF-Erfassungsvorrichtung 106 ist eingerichtet eine erste HF-Strahlung 1.HF in eine Schneidwerkzeugabschnitt-externe Umgebung 110 abzustrahlen und eine zweite HF-Strahlung 2.HF aus der Schneidwerkzeugabschnitt-externen Umgebung 110 zu empfangen, wobei die zweite HF-Strahlung 2.HF auf der ersten HF-Strahlung 1.HF basiert. Die HF-Erfassungsvorrichtung 106 ist ferner eingerichtet, eine Ausgabe 112 basierend auf der zweiten HF-Strahlung 2.HF bereitzustellen, wobei die Ausgabe 112 zu der Schneidwerkzeugabschnitt-externen Umgebung korrespondiert.
Die HF-Erfassungsvorrichtung 106 ist auf oder in einem Träger 102 integriert. Der Träger 102 ist derart eingerichtet ist, dass ein vorbestimmter Bereich des medizinischen Schneidwerkzeuges 204 zumindest teilweise von dem Träger 102 umgebbar ist.
Die HF-Erfassungsvorrichtung 106 ist eingerichtet, HF-Strahlung in Richtung eines Erfassungsbereiches zu emittieren und HF-Strahlung aus dem Erfassungsbereich zu empfangen. Der Erfassungsbereich ist beispielsweise die Schneidwerkzeug-externe Umgebung innerhalb des Sichtfelds 1122 der HF-Erfassungsvorrichtung. Das Schneidwerkzeug 100 ermöglicht eine Untersuchung bzw. Diagnose eines Patienten, beispielsweise eines Gewebes 110, in dem ein Schnitt 124 mittels des Schneidwerkzeugabschnitts 114 durchgeführt werden soll. Während der Untersuchung bzw. Diagnose kann sich ein Erfassungsbereich der HF-Erfassungsvorrichtung 106, beispielsweise ein anatomischer Abschnitt des Patienten im Sichtfeld 124 der HF-Erfassungsvorrichtung 106 durch eine Bewegung des Patienten und/oder des Schneidwerkzeugabschnittes 114 zeitlich verändern.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der Schaft 104 eine Längsrichtung aufweisen und der Schneidwerkzeugabschnitt 114 kann derart eingerichtet sein, dass eine Hauptkeule des Sichtfeldes der HF-Erfassungsvorrichtung 106 in einer oder mehreren Richtung(en) transversal zur Längsrichtung des Schafts 104 schwenkbar und/oder drehbar ist, beispielsweise dynamisch und/oder automatisch. Dadurch kann ein Bereich vor dem Schneidwerkzeugabschnitt 114 (im Sichtfeld 122 der HF-Erfassungsvorrichtung 106) abgetastet (beispielsweise unterschiedliche Raumwinkel nacheinander) werden bzw., bei einem nicht punkt- oder kreisförmigen Sichtfeld 122, dessen Ausrichtung geändert werden.
In verschiedenen Ausführungsformen können/kann der Schaft 104, das Schneidwerkzeugabschnitt 114 und/oder deren Befestigungsstruktur am Schaft 104 derart verformbar eingerichtet sein, dass eine Relativposition des Schneidwerkzeugabschnitts 114 zum Schaft 104 veränderbar ist. Der Schneidwerkzeugabschnitt 114 kann drehbar bzw. schwenkbar am Schaft 104 befestigt sein.
In dem Schneidwerkzeug 100 bzw. dem Träger 102 kann ein optisches System 114 integriert sein. Mit anderen Worten: ein optisches System 114 und eine HF-Erfassungsvorrichtung 106, können zusammen in dem medizinischen Schneidwerkzeug 100 integriert sein. Das optische System 114 ist beispielsweise ein Kamerasystem oder weist ein solches auf.
Die HF-Erfassungsvorrichtung 106 ist eingerichtet, eine erste HF-Strahlung 1.HF von dem Träger 102 zu emittieren und zweite HF-Strahlung 2.HF aus der Schneidwerkzeug-externen Umgebung 110 zu empfangen. Die zweite HF-Strahlung 2.HF basiert auf der ersten HF-Strahlung 1.HF.
Die HF-Erfassungsvorrichtung 106 ist eingerichtet, eine Ausgabe 112 basierend auf der zweiten HF-Strahlung 2.HF bereitzustellen, beispielsweise mittels einer Auswertevorrichtung 108. Die Ausgabe 112 korrespondiert zu der Schneidwerkzeug- bzw. HF-Erfassungsstruktur-externen Umgebung 110. Die Ausgabe 112 korrespondiert zu zumindest einem der Folgenden: mindestens eine räumliche Ausdehnung eines Objekts in der Schneidwerkzeug-externen Umgebung 110; ein ein-, zwei-, oder dreidimensionales Abbild der Schneidwerkzeug-externen Umgebung 110 in dem Sichtfeld 122.
Die HF-Erfassungsvorrichtung 106 weist in verschiedenen Ausführungsformen eine oder mehrere Antennen oder Gruppen von Antennen auf und ist zum Senden und Empfangen von HF-Strahlung eingerichtet.
In verschiedenen Ausführungsformen weist die HF-Erfassungsvorrichtung 106 mindestens eine erste Antenne und eine zweite Antenne auf, die jeweils zum Emittieren der ersten HF-Strahlung 1.HF und zum Empfangen der zweiten HF-Strahlung 2.HF eingerichtet sind.
In verschiedenen Ausführungsformen weist die HF-Erfassungsvorrichtung 106 ein Antennen-Array mit einer Vielzahl von Antennen auf, die jeweils oder zusammen zum Emittieren der ersten HF-Strahlung 1.HF und/oder zum Empfangen der zweiten HF-Strahlung 2.HF eingerichtet sind. Beispielsweise ist das Antennen-Array als eine Gruppenantenne oder eine Phased-Array-Antenne eingerichtet. Die HF-Erfassungsvorrichtung 106 kann beispielsweise eingerichtet sein, den Strahl bzw. die Hauptkeule der ersten Strahlung 1.HF zu modifizieren bzw. die Ausrichtung zu steuern.
Die empfangene HF-Strahlung 2.HF basiert auf der gesendeten HF-Strahlung 1.HF und repräsentiert eine oder mehrere Eigenschaften der Umgebung bzw. des Gewebes 110 im Sichtfeld 122.
Die erste HF-Strahlung 1.HF und die zweite HF-Strahlung 2.HF können die gleiche oder im Wesentlichen gleiche Frequenz aufweisen, beispielsweise gleich unter Berücksichtigung einer Doppler-Verschiebung der ersten HF-Strahlung 1.HF. Die erste HF-Strahlung (hochfrequente Strahlung) 1.HF und die zweite HF-Strahlung 2.HF kann eine Frequenz aufweisen in einem Bereich von 100 MHz bis 10 THz.
Empfangen bzw. Detektieren von HF-Strahlung bedeutet im Rahmen dieser Beschreibung, dass die zweite HF-Strahlung hinsichtlich Frequenz, Einfallswinkel, Polarisation etc. von der HF-Erfassungsvorrichtung 106 zumindest teilweise aufgenommen werden kann und in ein Datensignal umgewandelt werden kann. Das Datensignal kann, beispielsweise mittels der Auswertevorrichtung 108, in die Ausgabe 112 weiterverarbeitet werden.
Die HF-Erfassungsvorrichtung 106 kann anschaulich ein Sensor oder eine Gruppe von Sensoren sein oder aufweisen, beispielsweise Radar- oder THz-Sensoren. Die HF-Erfassungsvorrichtung 106 kann beispielsweise eine oder mehrere Antennen aufweisen, beispielsweise eingerichtet in Funktion einer Dipolantenne oder einer Antennenspule; ein Antennen-Array mit einer Vielzahl von Antennen, beispielsweise in Funktion einer Gruppenantennen oder einer Phased-Array-Antenne oder als eine Vielzahl funktional separierter Antennen. Die HF-Erfassungsvorrichtung 106 kann beispielsweise mindestens einen ersten Radarsensor und einen zweiten Radarsensor aufweisen, die auf oder in dem Träger 102 integriert sind und jeweils eingerichtet sind, die erste HF-Strahlung 1.HF in Richtung der HF-Erfassungsvorrichtung- bzw. Schneidwerkzeug-externen Umgebung 110 zu emittieren und die zweite HF-Strahlung 2.HF aus der Umgebung 110 zu empfangen.
Als Beispiel, die HF-Erfassungsvorrichtung 106 ist eingerichtet, erste HF-Strahlung (1.HF) in Richtung des Gewebes 110 zu emittieren bzw. senden und zweite HF-Strahlung (2.HF) von dem Gewebe 110 zu empfangen bzw. erfassen oder detektieren. Die empfangene zweite HF-Strahlung 2.HF repräsentiert eine oder mehrere Eigenschaften des Gewebes 110, beispielsweise eines zu untersuchenden Objekts, beispielsweise eines Blutgefäßes, unterhalb der Oberfläche des Gewebes 110. Die empfangene, zweite HF-Strahlung 2.HF kann alternativ oder zusätzlich auf der emittierten ersten HF-Strahlung 1.HF, die von einer oder mehreren Antennen der HF-Erfassungsvorrichtung 106 zuvor emittiert wurde, basieren. Die erste HF-Strahlung 1.HF kann von dem zu untersuchenden Objekt zumindest teilweise (rück)gestreut werden. Die so erzeugte, zu empfangende zweite HF-Strahlung 2.HF repräsentiert beispielsweise die Struktur des zu untersuchenden Objekts oder eines Pfades 124 für den Schneidwerkzeugabschnitt 114.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die HF-Erfassungsvorrichtung 106 in einem Winkel zu der Längsrichtung des Schafts 104 angeordnet sein, wobei der Winkel einen Betrag in einem Bereich 0° bis 160° aufweist.
Die Auswertevorrichtung 108 ist zum Auswerten der empfangenen HF-Strahlung 2.HF und zum Bereitstellen der Ausgabe 112 basierend auf der mittels der HF-Erfassungsvorrichtung 106 empfangenen HF-Strahlung 2.HF eingerichtet. Die Auswertevorrichtung 108 kann zumindest teilweise in dem Träger 102 und/oder dem Schaft 104 integriert sein.
Alternativ kann die Auswertevorrichtung 108 HF-Erfassungsvorrichtung- und Schaft-extern vorgesehen sein. Es ist somit nicht zwingend erforderlich, dass die Auswertevorrichtung 108 vollständig in dem Schaft 104 oder dem Träger 102 integriert ist. Beispielsweise können Teile der Auswertevorrichtung 108 in einer Basisstation, mit der die HF-Erfassungsvorrichtung 106 gekoppelt ist, als eine Software-Anwendung realisiert sein.
Die Ausgabe 112 basiert auf der mittels der HF-Erfassungsvorrichtung 106 empfangenen (zweiten) HF-Strahlung 2.HF, beispielsweise in Bezug zu der gesendeten HF-Strahlung 1.HF, beispielsweise deren Phase, Frequenz, Amplitude oder Zeitpunkt von Empfang zu Emission.
Die Auswertung der empfangenen zweiten HF-Strahlung 2.HF in der Auswertevorrichtung 108 basiert auf einer (beispielsweise approximierten) Berechnung eines Integrals der erfassten Daten. Die erfassten Daten können sein: $F (M, V, t o d e r f)$
wobei M die Messpunkte (beispielsweise die Anzahl an Antennen der HF-Erfassungsvorrichtung 106), V das Volumen, t die Zeit und f die Frequenz der HF-Strahlung ist. Die Intensität I in einem Messpunkt kann ermittelt werden aus: $\sum_{M} \int_{V} \int_{t b z w . ƒ} F (M, V, t b z w . ƒ) d V, d t b z w . d ƒ$
Die HF-Erfassungsvorrichtung 106 kann eingerichtet sein, die Intensität, Laufzeit und/oder Phasenverschiebung der empfangenen zweiten HF-Strahlung 2.HF beispielsweise bezogen auf ein Referenzsignal, beispielsweise die erste HF-Strahlung 1.HF, zu erfassen. Die Auswertung der erfassten Daten kann auf einem Modell basieren, das iterativ verfeinert werden kann.
Die Ausgabe 112 kann anwendungsspezifisch eingerichtet sein. Beispielsweise kann die Ausgabe 112 als ein einfaches Hinweissignal, das eine vordefinierte Bedingung erfüllt ist, eingerichtet sein. Ein Hinweissignal ist beispielsweise ein akustisches Signal, beispielsweise ein Signalton, oder ein optisches Signal, beispielsweise eine Signalleuchte. Ein Hinweissignal als Ausgabe 112 kann beispielsweise in einem Abstands- und/oder Annäherungssystem angewendet werden, beispielsweise eine Nähe zu einer Aorta oder Vene. Die Ausgabe 112 kann jedoch auch ein Datensignal, eine Bilddatei, eine Videodatei bzw. eine Bildfolge, ein Live-Stream, eine Vektorgrafik, eine Datenmatrix oder ähnliches sein und eine Vielzahl von Datenpunkten aufweisen. Die Auswertevorrichtung 108 kann beispielsweise eine Radar-Bildgebung umfassen, beispielsweise eine Vektor-Radar-Bildgebung.
Das Schneidwerkzeug 100 kann ferner eine Anzeigevorrichtung aufweisen bzw. damit gekoppelt sein. Die Anzeigevorrichtung ist eingerichtet, eine Ausgabe 112 basierend auf der Auswertung der empfangenen HF-Strahlung 2.HF anzuzeigen.
Das Schneidwerkzeug 100 kann ferner eine Kommunikationsvorrichtung aufweisen, die eingerichtet eine Ausgabe (beispielsweise Ausgabe 112) basierend auf der Auswertung der empfangenen HF-Strahlung 2.HF an eine HF-Erfassungsvorrichtung-externe Vorrichtung zu übertragen, beispielsweise eine Basisstation.
Das Schneidwerkzeug 100 kann beispielsweise eine erste Kommunikationsvorrichtung aufweisen, die derart eingerichtet ist, dass die HF-Erfassungsvorrichtung 106 mit der Auswertevorrichtung 108 kommunikativ gekoppelt ist.
Das Schneidwerkzeug 100 kann ferner eine zweite Kommunikationsvorrichtung aufweisen, die derart eingerichtet ist, dass die Auswertevorrichtung 108 mit einer Schneidwerkzeug-externen Vorrichtung kommunikativ koppelbar ist. Die zweite Kommunikationsvorrichtung kann beispielsweise eine Weitbereichskommunikationsvorrichtung sein, beispielsweise eine WiFi-, 3G-, 4G-, 5G-Kommunikationsvorrichtung. Die zweite Kommunikationsvorrichtung kann in einem Kommunikationsendgerät realisiert sein, das kommunikativ mit dem Träger 102 bzw. dem Teil der Auswertevorrichtung 108, der in dem Träger 102 realisiert ist, gekoppelt sein.
Die HF-Erfassungsvorrichtung 106 kann ferner ein RF (radio frequency) Front End für eine oder mehrere Antennen aufweisen.
Beispielsweise kann das Schneidwerkzeug 100 eine Modulationsvorrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, das zu sendende erste HF-Signal 1.HF zu modulieren, insbesondere mittels FMCW (frequenzmodulierter Dauerstrich)-Modulation oder als eine Pulsfolge.
Beispielsweise kann die HF-Erfassungsvorrichtung 106 ferner eine HF-Erzeugungsvorrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, die zu sendenden ersten HF-Strahlung 1.HF zu erzeugen, wobei die HF-Erzeugungsvorrichtung eines aufweist aus einem elektrischen Schwingkreis, einem elektronischen Oszillatorschaltkreis, einem oder mehreren schnellschaltenden Transistoren, einer oder mehreren Resonanztunneldioden oder einem kaskadierten Freuqenzvervielfacher.
Die HF-Erzeugungsvorrichtung kann beispielsweise einen photoleitenden Emitter aus einem kleinen Stück Halbleiterkristall, beispielsweise Galliumarsenid, aufweisen. Auf dem Halbleiterkristall können planare Metallelektroden in Form einer Antenne ausgebildet sein. Die Antennen können ein großes elektrisches Feld über ihre Oberfläche aufrechterhalten. Ultraschnelle Lichtimpulse, beispielsweise mit einer Pulslänge von 100 fs, werden auf den Spalt zwischen den Elektroden bei Infrarotwellenlängen fokussiert. Die Photonenenergie der Lichtpulse liegt über der Bandlücke des Halbleiterkristalls. Das erzeugt Elektronen-Loch-Paare, die nahe der Kristalloberfläche angeregt werden, die die Leitfähigkeit schnell ändern. Das Anlegen einer Vorspannung beschleunigt das Elektronen-Loch-Paar und führt zu einer schnellen Änderung der Stromdichte. Das Ändern des Dipols erzeugt einen THz-Übergang in der Antenne, der in den freien Raum als THz-Puls abgestrahlt wird. Der THz-Puls kann kollimiert und auf ein zu untersuchendes Objekt in dem Gewebe 110 fokussiert werden. Der THz-Puls wird zumindest teilweise von dem Objekt (rück)gestreut. Der rückgestreute THz-Puls kann in der HF-Erfassungsvorrichtung 106 rekollimiert werden und auf einen lichtleitenden Empfänger fokussiert werden.
Die HF-Erfassungsvorrichtung 106 kann für den Empfang bzw. die Detektion der zweiten HF-Strahlung 2.HF basierend auf einer bolometrischen Messung, einem elektrooptischen Abtasten oder einem photoleitenden Empfänger eingerichtet sein. Das gesendete HF-Signal 1.HF und das empfangene HF-Signal 2.HF können die gleiche Frequenz aufweisen.
Das Schneidwerkzeug 100 kann ferner eine Energieversorgungsvorrichtung aufweisen, die zum Versorgen der Auswertevorrichtung 108, der HF-Erfassungsvorrichtung 106 und/oder des optischen Systems 114 mit elektrischer Energie eingerichtet ist (in 1 mittels der gestrichelten Linie veranschaulicht). Die Energieversorgungsvorrichtung kann in dem Schaft 104 und/oder der Träger 102 integriert sein.
2 veranschaulicht ein Verfahren 200 zum Betreiben eines medizinischen Schneidwerkzeugs. Das medizinische Schneidwerkzeug ist gemäß einer beschriebenen Ausführungsform eingerichtet. Das Verfahren 200 weist ein Senden 202 von HF-Strahlung in die Schneidwerkzeug-externe Umgebung mittels der HF-Erfassungsvorrichtung 106 auf. Das Verfahren 200 weist ein Empfangen 204 von HF-Strahlung mittels der HF-Erfassungsvorrichtung 106 auf, wobei die empfangene HF-Strahlung auf der gesendeten HF-Strahlung basiert. Das Verfahren 200 weist ein Bereitstellen 206 einer Ausgabe 112 basierend auf der empfangenen HF-Strahlung mittels der HF-Erfassungsvorrichtung 106 auf.
3 veranschaulicht ein Anwendungsbeispiel eines medizinischen Schneidwerkzeugs 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Das medizinische Schneidwerkzeug 100 kann gemäß einer zuvor beschriebenen Ausführungsform eingerichtet sein.
Die in 3 veranschaulichte Ausführungsform weist eine HF-Erfassungsvorrichtung 106 mit einer Vielzahl von Antennen auf, die zumindest teilweise in/bei/mit einem Schneidwerkzeugabschnitt 114 angeordnet ist. Die HF-Erfassungsvorrichtung 106 kann eingerichtet sein, den Strahl bzw. die Hauptkeule der zu emittierenden (ersten) HF-Strahlung zu modifizieren bzw. die Ausrichtung zu steuern. Beispielsweise kann mittels der Strahlsteuerung die Tiefe bzw. Weite und/oder die Bereite des Sichtfeldes der HF-Erfassungsvorrichtung 106 eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausrichtung der Hauptkeule des Sichtfeldes der HF-Erfassungsvorrichtung 106 gesteuert werden.
Mittels der HF-Erfassungsvorrichtung kann beispielsweise ein größerer Ausschnitt bzw. eine größere Umgebung abgetastet werden und/oder unterschiedliche Materialzusammensetzungen des Gewebes 110 im Sichtfeld der HF-Erfassungsvorrichtung 106 erfasst werden. Dadurch können beispielsweise Gewebe 302 und Blutgefäße 304 unterhalb der Gewebeoberfläche untersucht werden. Die Strukturen 302, 304 können als Ausgabe 112 auf einer Anzeigevorrichtung veranschaulicht werden.
Die HF-Erfassungsvorrichtung 106 kann eine Energieversorgungsvorrichtung 306 bzw. einen Energieversorgungsschaltkreis 306 aufweisen. Die HF-Erfassungsvorrichtung 106 kann eine Signalverarbeitungsvorrichtung 308 mit einem oder mehreren Analog-Digital-Wandler (ADC) oder einem oder mehreren, sogenannten field programmable gate array (FPGA) aufweisen, die mit der Energieversorgungsvorrichtung 306 gekoppelt ist.
Die HF-Erfassungsvorrichtung 106 kann weiterhin ein RF-Frontend 310 mit einer oder mehreren Filter- und/oder Verstärker-Schaltung(en) für eine oder mehrere Antennen aufweisen, beispielsweise ein Antennen-Array, aufweisen, das mit der Signalverarbeitungsvorrichtung 308 und/oder der Energieversorgungsvorrichtung 306 gekoppelt ist.
4A-F veranschaulichen ein Erprobungsbeispiel einer HF-Erfassungsstruktur für ein medizinisches Schneidwerkzeug 100 und eines Verfahrens zum Betreiben desselben gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. 4A veranschaulicht Lebergewebe als Erprobungsgewebe 302. 4B veranschaulicht drei Röhrchen, die als Dummys für Blutgefäße 304 dienen. 4C veranschaulicht ein Erprobungsorgan 110 mit den Blutgefäßen 304 der 4B in dem Lebergewebe 302 der 4A. 4D veranschaulicht das Erprobungsgewebe 110 der 4C mit einer HF-Erfassungsvorrichtung 408 in einem Erprobungsbeispiel-Aufbau. 4E veranschaulicht eine optische des Erprobungsorgans der 4C, wie es lediglich herkömmlich sichtbar wäre. 4F veranschaulicht eine des Erprobungsorgans der 4C, wie es mit der HF-Erfassungsvorrichtung 408 dargestellbar ist. Es sind deutlich sichtbar die Blutgefäße 304, die in dem Gewebe 302 eingebettet sind, zu erkennen.
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben, die sich auf das hierin Beschriebene und in den Figuren Dargestellte beziehen.
Beispiel 1 ist eine medizinisches Schneidwerkzeug, aufweisend: mindestens ein Schneidwerkzeugabschnitt eingerichtet zum Durchtrennen von Gewebe; und eine HF-Erfassungsvorrichtung, eingerichtet eine erste HF-Strahlung in eine Schneidwerkzeugabschnitt-externe Umgebung abzustrahlen und eine zweite HF-Strahlung aus der Schneidwerkzeugabschnitt-externen Umgebung zu empfangen, wobei die zweite HF-Strahlung auf der ersten HF-Strahlung basiert, und wobei die HF-Erfassungsvorrichtung eingerichtet ist, eine Ausgabe basierend auf der zweiten HF-Strahlung bereitzustellen, wobei die Ausgabe zu der Schneidwerkzeugabschnitt-externen Umgebung korrespondiert.
In Beispiel 2 kann das Beispiel 1 optional aufweisen, dass die HF-Erfassungsvorrichtung mindestens eine erste Antenne und eine zweite Antenne aufweist, die jeweils zum Emittieren der ersten HF-Strahlung und zum Empfangen der zweiten HF-Strahlung eingerichtet sind.
In Beispiel 3 kann eines der Beispiele 1 oder 2 optional aufweisen, dass die HF-Erfassungsvorrichtung ein Antennen-Array mit einer Vielzahl von Antenne aufweist, die jeweils oder zusammen zum Emittieren der ersten HF-Strahlung und/oder zum Empfangen der zweiten HF-Strahlung eingerichtet sind.
In Beispiel 4 kann das Beispiel gemäß Beispiel 3 optional aufweisen, dass das Antennen-Array als eine Gruppenantenne oder eine Phased-Array-Antenne eingerichtet ist.
In Beispiel 5 kann eines der Beispiele 1 bis 4, ferner eine Modulationsvorrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, die zu sendende erste HF-Strahlung zu modulieren, insbesondere mittels FMCW-Modulation oder als eine Pulsfolge.
In Beispiel 6 kann eines der Beispiele 1 bis 5 optional aufweisen, dass die erste HF-Strahlung und die zweite HF-Strahlung die gleiche Frequenz aufweisen.
In Beispiel 7 kann eines der Beispiele 1 bis 6 optional aufweisen, dass die erste HF-Strahlung und die zweite HF-Strahlung eine Frequenz aufweisen in einem Bereich von
100 MHz GHz bis 10 THz.
In Beispiel 8 kann eines der Beispiele 1 bis 7 optional ferner mindestens einen Griffabschnitt aufweisen, eingerichtet zum Halten und/oder Führen des medizinischen Schneidwerkzeugabschnittes.
In Beispiel 9 kann eines der Beispiele 1 bis 8 optional aufweisen, dass die Ausgabe zu zumindest einem der Folgenden korrespondiert: mindestens eine räumliche Ausdehnung eines Objekts in der Schneidwerkzeugabschnitt-externen Umgebung; ein ein-, zwei-, oder dreidimensionales Abbild der Schneidwerkzeugabschnitt-externen Umgebung.
In Beispiel 10 kann eines der Beispiele 1 bis 9 optional aufweisen, dass die HF-Erfassungsvorrichtung mindestens einen ersten Radarsensor und einen zweiten Radarsensor aufweist, die in dem Schneidwerkzeugabschnitt integriert sind und jeweils eingerichtet sind, die erste HF-Strahlung in Richtung der Schneidwerkzeugabschnitt-externen Umgebung zu emittieren und die zweite HF-Strahlung aus der Schneidwerkzeugabschnitt-externen Umgebung zu empfangen.
In Beispiel 11 kann eines der Beispiele 1 bis 10 ferner optional eine Kommunikationsvorrichtung aufweisen, die derart eingerichtet ist, dass die HF-Erfassungsvorrichtung mit einer Schneidwerkzeugabschnitt-externen Vorrichtung kommunikativ koppelbar ist.
In Beispiel 12 kann eines der Beispiele 1 bis 11 ferner optional eine Anzeigevorrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, die Ausgabe anzuzeigen.
In Beispiel 13 kann eines der Beispiele 1 bis 12 optional als mechanisches Skalpell eingerichtet sein, wobei der Schneidwerkzeugabschnitt eine Klinge ist oder aufweist.
In Beispiel 14 kann eines der Beispiele 1 bis 13 als Laserskalpell eingerichtet sein, wobei der Schneidwerkzeugabschnitt ein Laser ist oder aufweist.
In Beispiel 15 kann eines der Beispiele 1 bis 14 optional als Elektroskalpell eingerichtet sein, wobei der Schneidwerkzeugabschnitt eine oder mehrere Elektrode(n) ist oder aufweist.
In Beispiel 16 kann eines der Beispiele 1 bis 15 optional als Elektrokauter eingerichtet sein.
Beispiel 17 ist eine HF-Erfassungsvorrichtung für ein medizinisches Schneidwerkzeug, die HF-Erfassungsvorrichtung aufweisend einen Träger, der derart eingerichtet ist, dass ein vorbestimmter Bereich des medizinischen Schneidwerkzeuges zumindest teilweise von dem Träger umgebbar ist; eine HF-Erfassungsvorrichtung, die an dem Träger befestigt ist und eingerichtet ist, HF-Strahlung in Richtung eines Erfassungsbereiches zu emittieren und HF-Strahlung aus dem Erfassungsbereich zu empfangen, wobei die empfangene HF-Strahlung eine oder mehrere Eigenschaften des Erfassungsbereichs repräsentiert und auf der emittieren HF-Strahlung basiert; wobei die HF-Erfassungsvorrichtung eingerichtet ist, eine Ausgabe basierend auf der zweiten HF-Strahlung bereitzustellen, wobei die Ausgabe zu der einen oder mehreren Eigenschaft(en) des Erfassungsbereichs korrespondiert.
Beispiel 18 ist ein Verfahren zum Betreiben eines medizinischen Schneidwerkzeugs mit einer HF-Erfassungsvorrichtung. Das medizinische Schneidwerkzeug und die HF-Erfassungsvorrichtung können gemäß einem der Beispiele 1 bis 17 eingerichtet sein. Das Verfahren aufweisend: Senden von HF-Strahlung in die Schneidwerkzeug-externe Umgebung mittels der HF-Erfassungsvorrichtung; Empfangen von HF-Strahlung mittels der HF-Erfassungsvorrichtung, wobei die empfangene HF-Strahlung auf der gesendeten HF-Strahlung basiert; Bereitstellen einer Ausgabe basierend auf der empfangenen HF-Strahlung mittels der HF-Erfassungsvorrichtung.
Es versteht sich, dass Funktionen, Algorithmen, etc. die hierin mit Bezug auf ein Verfahren beschrieben sind auch in gleicher oder ähnlicher Weise in einem Verfahren implementiert sein können und umgekehrt.

Claims

Medizinisches Schneidwerkzeug (100), aufweisend: mindestens ein Schneidwerkzeugabschnitt (114) eingerichtet zum Durchtrennen von Gewebe (110); und eine HF-Erfassungsvorrichtung (106), eingerichtet eine erste HF-Strahlung (1.HF) in eine Schneidwerkzeugabschnitt-externe Umgebung abzustrahlen und eine zweite HF-Strahlung (2.HF) aus der Schneidwerkzeugabschnitt-externen Umgebung zu empfangen, wobei die zweite HF-Strahlung (2.HF) auf der ersten HF-Strahlung (1.HF) basiert, und wobei die HF-Erfassungsvorrichtung (106) eingerichtet ist, eine Ausgabe (112) basierend auf der zweiten HF-Strahlung (2.HF) bereitzustellen, wobei die Ausgabe (112) zu der Schneidwerkzeugabschnitt-externen Umgebung korrespondiert.
Medizinisches Schneidwerkzeug (100) gemäß Anspruch 1, wobei die HF-Erfassungsvorrichtung (106) mindestens eine erste Antenne und eine zweite Antenne aufweist, die jeweils zum Emittieren der ersten HF-Strahlung (1.HF) und zum Empfangen der zweiten HF-Strahlung (2.HF) eingerichtet sind.
Medizinisches Schneidwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die HF-Erfassungsvorrichtung (106) ein Antennen-Array mit einer Vielzahl von Antenne aufweist, die jeweils oder zusammen zum Emittieren der ersten HF-Strahlung (1.HF) und/oder zum Empfangen der zweiten HF-Strahlung (2.HF) eingerichtet sind.
Medizinisches Schneidwerkzeug (100) gemäß Anspruch 3, wobei das Antennen-Array als eine Gruppenantenne oder eine Phased-Array-Antenne eingerichtet ist.
Medizinisches Schneidwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend eine Modulationsvorrichtung, die eingerichtet ist, die zu sendende erste HF-Strahlung (1.HF) zu modulieren, insbesondere mittels FMCW-Modulation oder als eine Pulsfolge.
Medizinisches Schneidwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste HF-Strahlung (1.HF) und die zweite HF-Strahlung (2.HF) die gleiche Frequenz aufweisen.
Medizinisches Schneidwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste HF-Strahlung (1.HF) und die zweite HF-Strahlung (2.HF) eine Frequenz aufweisen in einem Bereich von 100 MHz bis 10 THz.
Medizinisches Schneidwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend mindestens einen Griffabschnitt (104) eingerichtet zum Halten und/oder Führen des medizinischen Schneidwerkzeugabschnittes (114) .
Medizinisches Schneidwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Ausgabe (112) zu zumindest einem der Folgenden korrespondiert: mindestens eine räumliche Ausdehnung eines Objekts in der Schneidwerkzeugabschnitt-externen Umgebung; ein ein-, zwei-, oder dreidimensionales Abbild der Schneidwerkzeugabschnitt-externen Umgebung.
Medizinisches Schneidwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die HF-Erfassungsvorrichtung (106) mindestens einen ersten Radarsensor und einen zweiten Radarsensor aufweist, die in dem Schneidwerkzeugabschnitt (114) integriert sind und jeweils eingerichtet sind, die erste HF-Strahlung (1.HF) in Richtung der Schneidwerkzeugabschnitt-externen Umgebung zu emittieren und die zweite HF-Strahlung (2.HF) aus der Schneidwerkzeugabschnitt-externen Umgebung zu empfangen.
Medizinisches Schneidwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner aufweisend eine Kommunikationsvorrichtung (108), die derart eingerichtet ist, dass die HF-Erfassungsvorrichtung (106) mit einer Schneidwerkzeugabschnitt-externen Vorrichtung kommunikativ koppelbar ist.
Medizinisches Schneidwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner aufweisend eine Anzeigevorrichtung, die eingerichtet ist, die Ausgabe (112) anzuzeigen.
Medizinisches Schneidwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, eingerichtet als mechanisches Skalpell, wobei der Schneidwerkzeugabschnitt (114) eine Klinge ist oder aufweist.
Medizinisches Schneidwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, eingerichtet als Laserskalpell, wobei der Schneidwerkzeugabschnitt (114) ein Laser ist oder aufweist.
Medizinisches Schneidwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, eingerichtet als Elektroskalpell, wobei der Schneidwerkzeugabschnitt (114) eine oder mehrere Elektrode(n) ist oder aufweist.
Medizinisches Schneidwerkzeug (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, eingerichtet als Elektrokauter.
HF-Erfassungsvorrichtung (106) für ein medizinisches Schneidwerkzeug (100), einen Träger, der derart eingerichtet ist, dass ein vorbestimmter Bereich des medizinischen Schneidwerkzeuges zumindest teilweise von dem Träger umgebbar ist; eine HF-Erfassungsvorrichtung, die an dem Träger befestigt ist und eingerichtet ist, HF-Strahlung in Richtung eines Erfassungsbereiches zu emittieren und HF-Strahlung aus dem Erfassungsbereich zu empfangen, wobei die empfangene HF-Strahlung eine oder mehrere Eigenschaften des Erfassungsbereichs repräsentiert und auf der emittieren HF-Strahlung basiert; wobei die HF-Erfassungsvorrichtung (106) eingerichtet ist, eine Ausgabe (112) basierend auf der zweiten HF-Strahlung (2.HF) bereitzustellen, wobei die Ausgabe (112) zu der einen oder mehreren Eigenschaft(en) des Erfassungsbereichs korrespondiert.
Verfahren (200) zum Betreiben eines medizinischen Schneidwerkzeugs, das medizinische Schneidwerkzeug (100) aufweisend: mindestens ein Schneidwerkzeugabschnitt (114) eingerichtet zum Durchtrennen von Gewebe (110); und eine HF-Erfassungsvorrichtung (106), eingerichtet eine erste HF-Strahlung (1.HF) in eine Schneidwerkzeugabschnitt-externe Umgebung abzustrahlen und eine zweite HF-Strahlung (2.HF) aus der Schneidwerkzeugabschnitt-externen Umgebung zu empfangen, wobei die zweite HF-Strahlung (2.HF) auf der ersten HF-Strahlung (1.HF) basiert, und wobei die HF-Erfassungsvorrichtung (106) eingerichtet ist, eine Ausgabe (112) basierend auf der zweiten HF-Strahlung (2.HF) bereitzustellen, wobei die Ausgabe (112) zu der Schneidwerkzeugabschnitt-externen Umgebung korrespondiert. das Verfahren (200) aufweisend: Senden (202) von HF-Strahlung in die Schneidwerkzeug-externe Umgebung mittels der HF-Erfassungsvorrichtung (106); Empfangen (204) von HF-Strahlung mittels der HF-Erfassungsvorrichtung (106), wobei die empfangene HF-Strahlung auf der gesendeten HF-Strahlung basiert; Bereitstellen (206) einer Ausgabe (112) basierend auf der empfangenen HF-Strahlung mittels der HF-Erfassungsvorrichtung (106).