-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Anzeige einer Position eines zum Einführen in den Körper eines Patienten vorgesehen distalen Endes eines medizinischen Instruments an einer optischen Anzeigeeinrichtung eines Ultraschallsystem. Die Erfindung betrifft weiter ein medizinisches Instrument und ein Ultraschallsystem.
-
Bei dem medizinischen Instrument handelt es sich beispielsweise um einen Katheter oder eine Kanüle, welcher/welche in ein Gefäß eines Patienten eingeführt werden soll. Zu diesem Zweck sind ultraschallgesteuerte Verfahren unter Verwendung von Ultraschallsystemen mit einem Schallkopf und einer Anzeigeeinrichtung bekannt.
-
Um das distale Ende für das Ultraschallsystem sichtbar zu machen, ist es bekannt, dieses mit Reflektoren auszustatten. Reflektoren haben jedoch den Nachteil, dass eine Ermittlung nur möglich ist, wenn sich der Reflektor in der Schallebene des Schallkopfs befindet. Es ist daher weiter bekannt, an dem distalen Ende eine Ultraschall-Sendeeinrichtung anzubringen, welche mittels des Schallkopfs ermittelbare Ultraschallimpulse auch zu Zeiten sendet, in welchen das distale Ende nicht in der Schallebene liegt.
-
Bei ultraschallgesteuerten Verfahren, wie Nervenblockaden oder Gefäßpunktionen, sind eine Führung des distalen Endes des medizinischen Instruments und eine Führung des Schallkopfs exakt aufeinander abzustimmen, da bereits kleine Abweichungen des distalen Endes von einem Zielbereich unerwünschte Verletzungen als Folge haben können.
-
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur optischen Anzeige einer Position eines zum Einführen in den Körper eines Patienten vorgesehen distalen Endes eines medizinischen Instruments an einer optischen Anzeigeeinrichtung eines Ultraschallsystem zu schaffen. Es sind weitere Aufgaben ein medizinisches Instrument und ein Ultraschallsystem zu schaffen, welche eine verbesserte optische Anzeige ermöglichen.
-
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur optischen Anzeige einer Position eines zum Einführen in den Körper eines Patienten vorgesehen distalen Endes eines medizinischen Instruments an einer optischen Anzeigeeinrichtung eines Ultraschallsystems geschaffen, wobei mittels einer an dem distalen Ende angeordneten Sendeeinrichtung ein Signal gesendet wird, wobei das Signal mittels des Schallkopfs ermittelbar und die optische Anzeigeeinrichtung zur Darstellung des distalen Endes basierend auf dem ermittelten Signal ansteuerbar ist, wobei ein Abstand des distalen Endes von einer Schallebene des Schallkopfs ermittelt wird, und wobei das mittels der Sendeeinrichtung gesendete Signal in Abhängigkeit des ermittelten Abstands von der Schallebene generiert und/oder moduliert wird, sodass ein Signal erzeugt wird, welches eine abstandsabhängige blinkende Darstellung des distalen Endes an der optischen Anzeigeeinrichtung und/oder eine abstandsabhängige akustische Signalausgabe bewirkt.
-
Die Begriffe „ein“, „eine“ etc. werden im Zusammenhang mit der Anmeldung lediglich als unbestimmte Artikel und nicht als Zählwörter verwendet. Die Begriffe „erster“, „zweiter“ etc. dienen lediglich der Unterscheidung von Elementen und geben keine Hierarchie der Elemente an. Insbesondere kann das medizinische Instrument mehr als eine Sendeeinrichtung aufweisen.
-
Als abstandsabhängig blinkende Darstellung wird eine optische Darstellung bezeichnet, welche von einem ermittelten Abstand des distalen Endes des medizinischen Instruments von der Schallebene abhängig ist. Dabei wird insbesondere ein Blinkmuster und/oder eine Blinkfrequenz und/oder eine Intensität der Darstellung abstandsabhängig variiert. Als abstandsabhängige akustische Signalausgabe wird eine akustisch wahrnehmbare Signalausgabe bezeichnet, bei welcher ein ausgegebenes Tonsignal in Abhängigkeit eines ermittelten Abstands des distalen Endes des medizinischen Instruments von der Schallebene variiert wird, beispielsweise mittels Variation der Tonfolge, Tonhöhe, Tonlautstärke oder dergleichen. Die abstandsabhängig blinkende Darstellung des distalen Endes und/oder die abstandsabhängige akustische Signalausgabe erlauben jeweils für sich sowie in Kombination eine intuitive Ermittlung des Abstands des distalen Endes von der Schallebene und unterstützen somit einen Nutzer bei einer exakten Positionierung des distalen Endes.
-
Ein Generieren und/oder Modulieren des Signals für eine abstandsabhängig blinkende Darstellung und/oder eine abstandsabhängige akustische Signalausgabe erfolgt in einer Ausgestaltung derart, dass bei Unterschreiten eines Schwellwerts des Abstands eine kontinuierliche Darstellung erfolgt und mit zunehmendem Abstand eine Frequenz der blinkenden Darstellung abnimmt. Der Schwellwert ist dabei je nach Anwendungsfall durch einen Fachmann bei einer Konfiguration des Systems und/oder durch einen Nutzer festlegbar.
-
Bei dem mittels der Sendeeinrichtung des medizinischen Instruments gesendeten Signal handelt es sich in vorteilhaften Ausgestaltungen um eine Folge an Ultraschallimpulsen, welche auf eine mittels des Schallkopfs des Ultraschallsystems gesendeten Folge an Ultraschallimpulsen abgestimmt ist. Die Sendeeinrichtung ist dabei in vorteilhaften Ausgestaltungen als Sende- und Empfangseinrichtung gestaltet, welche Ultraschallimpulse als Antwort auf von dem Schallkopf empfangene Ultraschallimpulse sendet.
-
In einer Ausgestaltung wird der Abstand des distalen Endes von der Schallebene des Schallkopfs basierend auf einer Intensität eines mittels des Schallkopfs gesendeten und/oder basierend auf einer Intensität eines mittels der Sendeeinrichtung gesendeten Signals ermittelt. Dabei macht sich das Verfahren zu Nutze, dass unter anderem aufgrund von Dämpfung eine Intensität eines mittels des Schallkopfs gesendeten Signals mit einem Abstand von der Schallebene abnimmt. In einer Ausgestaltung ist ein für die Berechnung verwendeter Dämpfungsfaktor durch einen Nutzer und/oder ein bei der Durchführung des Verfahrens verwendetes Ultraschallsystem anpassbar, um eine frequenzabhängige und/oder schallkopfabhängige Ermittlung des Abstands basierend auf der Dämpfung zu ermöglichen.
-
In einer anderen Ausgestaltung ist die Sendeeinrichtung an dem medizinischen Instrument als Sende- und Empfangseinrichtung gestaltet, wobei zur Erfassung des Abstands zwei an dem Schallkopf angeordnete, mit der Sende- und Empfangseinrichtung zusammenwirkende Zusatz-Sendeeinrichtungen, insbesondere Zusatz-Sende- und Empfangseinrichtungen vorgesehen sind, sodass eine Position des distalen Endes mittels Triangulation mit einer hohen Präzision erfassbar ist. Die Zusatz-Sendeeinrichtungen sind in einer Ausgestaltung als Ultraschall-Sendeeinrichtungen gestaltet, wobei die Zusatz-Sendeeinrichtungen zur Vermeidung von Interferenzen zeitlich versetzt und/oder mit einer anderen Frequenz als eine Sendeeinrichtung des Schallkopfs senden. In einer Ausgestaltung ist die an dem medizinischen Instrument vorgesehene Sendeeinrichtung dabei geeignet gestaltet, um sowohl mit den Zusatz-Sendeeinrichtungen oder Zusatz-Sende- und Empfangseinrichtungen zusammenzuwirken als auch Ultraschallimpulse des Schallkopfs zu verarbeiten. In einer Ausgestaltung weist das medizinische Instrument eine Empfangseinrichtung oder eine Sende- und Empfangseinrichtung auf, welche mit den Zusatz-Sendeeinrichtungen bzw. den Zusatz-Sende- und Empfangseinrichtungen zusammenwirkt und eine weitere Sendeeinrichtung, welche Ultraschallimpulse zur Verarbeitung durch den Schallkopf des Ultraschallsystems sendet.
-
In anderen Ausgestaltungen sind andere Sensorsysteme zur Erfassung eines Abstands vorgesehen. Dabei wird in einer Ausgestaltung der Abstand des distalen Endes von der Schallebene des Schallkopfs unmittelbar mittels eines geeignete Sensorsystems erfasst. In einer anderen Ausgestaltung wird ein Abstand distalen Endes von dem Schallkopf mittels eines Sensorsystems erfasst und aus diesem Abstand der Abstand des distalen Endes von der Schallebene ermittelt.
-
In einer Ausgestaltung wird zur Ermittlung des Abstands von der Schallebene basierend auf einem erfassten Abstand des distalen Endes von dem Schallkopf eine erwartete Dämpfung des mittels der Sendeeinrichtung gesendeten Signals berechnet. Zudem wird weiter eine Dämpfung des mittels der Sendeeinrichtung gesendeten Signals gemessen. Aus erwarteter Dämpfung und gemessener Dämpfung wird dann ein Abstand von der Schallebene ermittelt, dessen Wert für die abstandsabhängig blinkende Darstellung des distalen Endes an der optischen Anzeigeeinrichtung und/oder die abstandsabhängige akustische Signalausgabe herangezogen wird. Wie oben beschrieben, ist dabei in einer Ausgestaltung Dämpfungsfaktor durch einen Nutzer und/oder ein bei der Durchführung des Verfahrens verwendetes Ultraschallsystem anpassbar, um eine frequenzabhängige und/oder schallkopfabhängige Berechnung der erwarteten Dämpfung zu ermöglichen.
-
In einer Ausgestaltung wird ein Abstand von der Schallebene mittels Komponenten des Ultraschallsystems ermittelt und an dem Ultraschallsystem ein von der Sendeeinrichtung des Instruments gesendetes und an dem Ultraschallsystem empfangenes Signal entsprechend moduliert und/oder ein akustisches Signal entsprechend generiert. Dabei ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass die Sendeeinrichtung eine Folge an Ultraschallimpulsen sendet, wobei die empfangene Pulsfolge mittels Pulsweitenmodulation an dem Ultraschallsystem für eine blinkende Anzeige moduliert wird. Die Komponenten des Ultraschallsystems zur Erfassung des Abstands umfassen dabei in einer Ausgestaltung an dem Schallkopf vorgesehene Zusatz-Sendeeinrichtungen oder Zusatz-Sende- und Empfangseinrichtungen wie oben beschrieben oder ein alternatives Sensorsystem. In anderen Ausgestaltungen wird der Abstand von der Schallebene mittels Komponenten des Ultraschallsystems basierend auf einer Intensität des am Schallkopf empfangenen Signals ermittelt.
-
In einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an dem medizinischen Instrument ein zu sendendes Signal, insbesondere eine Folge an Ultraschallimpulsen, vor dessen Aussenden abstandsabhängig generiert und/oder moduliert wird. Das Ermitteln des Abstands erfolgt dabei in einer Ausgestaltung mittels Komponenten des Ultraschallsystems, wobei der ermittelte Abstand an das Instrument gesendet wird.
-
In anderen Ausgestaltungen wird ein Ermitteln des Abstands durch das medizinische Instrument durchgeführt. Dazu wird in einer Ausgestaltung eine Intensität eines von dem Schallkopf ausgesendeten Ultraschallsignals ausgewertet. Die an dem medizinischen Instrument vorgesehene Sendeeinrichtung wird in einer Ausgestaltung zum Senden von Ultraschallimpulsen mit einer in Abhängigkeit des ermittelten Abstands variablen Breite betrieben wird. Zu diesem Zweck erfolgt in einer Ausgestaltung an der Sendeeinrichtung eine Pulsweitenmodulation. Die Folge an Ultraschallimpulsen, welche durch das medizinische Instrument abstandsabhängig ausgesendet wird, ist mittels des Schallkopfs erfassbar und ist vorzugsweise derart gewählt, dass diese eine abstandsabhängig blinkende Anzeige an einem herkömmlichen Ultraschallsystem bewirkt.
-
In einer Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass das medizinische Instrument zur Verwendung mit verschiedenen, im Vorfeld bekannten Ultraschallsystemen optimiert ist, insbesondere durch Anpassung an eine ggf. frequenzabhängige Dämpfung außerhalb der Schallebene des Ultraschallsystems. Dabei ist in einer Ausgestaltung eine Konfiguration für ein bestimmtes Ultraschallsystem vor einer Verwendung, insbesondere durch einen Nutzer, möglich.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein medizinisches Instrument mit einem distalen Ende, das zum Einführen in den Körper eines Patienten vorgesehen ist, und mit einer an dem distalen Ende angeordneten Sendeeinrichtung, die eingerichtet ist, um ein Signal zu senden, welches mittels eines Schallkopfs eines Ultraschallsystems für eine Darstellung des distalen Endes auf einer optischen Anzeigeeinrichtung des Ultraschallsystems ermittelbar ist, geschaffen, wobei das medizinische Instrument eine Auswerteeinrichtung umfasst, wobei die Auswerteeinrichtung eingerichtet ist, um einen Abstand des distalen Endes von einer Schallebene des Schallkopfs zu ermitteln, und um das mittels der Sendeeinrichtung gesendete Signal in Abhängigkeit des ermittelten Abstands zu generieren und/oder zu modulieren, sodass ein Signal erzeugbar ist, welches eine abstandsabhängig blinkende Darstellung des distalen Endes an der optischen Anzeigeeinrichtung und/oder eine abstandsabhängige akustische Signalausgabe bewirkt.
-
Bei dem Signal handelt es sich in vorteilhaften Ausgestaltungen um eine Folge an Ultraschallimpulsen, welche auf die mittels des Ultraschallsystems gesendeten Folge an Ultraschallimpulsen abgestimmt und idealerweise synchronisiert ist. Es ist jedoch auch denkbar, das medizinische Instrument und das Ultraschallsystem mit einer alternativen Sende- bzw. Empfangseinrichtung auszustatten, wobei an dem Schallkopf des Ultraschallsystems sowohl durch den Körper und/oder das Instrument reflektierte Ultraschallimpulse als auch das Signal der Sendeeinrichtung des Instruments empfangbar und unterscheidbar sind. Dabei sendet das medizinische Instrument in einer Ausgestaltung Signale kontinuierlich oder entsprechend einem intern festgelegten Muster.
-
In anderen Ausgestaltungen weist das medizinische Instrument eine an dem distalen Ende angeordnete Ultraschall-Empfangseinrichtung auf, die zum Empfangen von Ultraschallimpulsen eingerichtet ist. Dabei ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass die Sendeeinrichtung lediglich ein Signal, insbesondere eine Folge an Ultraschallimpulsen, sendet, nachdem die Ultraschall-Empfangseinrichtung ein Signal mit einer definierten Intensität empfangen hat. Insbesondere ist zu diesem Zweck in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass ein Signal empfangen, verarbeitet und zurückgesendet wird.
-
Die Sendeeinrichtung ist in einer Ausgestaltung als Ultraschall-Sendeeinrichtung gestaltet, wobei die Ultraschall-Sendeeinrichtung und die Ultraschall-Empfangseinrichtung als eine Baueinheit gestaltet sind. Dabei erfolgt in einer Ausgestaltung ein zeitlich alternierender Betrieb.
-
In einer Ausgestaltung sind mehrere Ultraschall-Sendeeinrichtung und Ultraschall-Empfangseinrichtung vorgesehen, welche als getrennte, in Axialrichtung und/oder in Umfangsrichtung des Instruments versetzt angeordnete Baueinheiten gestaltet. Um Rückkopplungen zu vermeiden, sind die Baueinheiten dabei in einer Ausgestaltung für einen zeitlich alternierenden Betrieb eingerichtet.
-
Wie oben ausgeführt, erfolgt die Abstandsermittlung in Ausgestaltungen durch das medizinische Instrument. Zu diesem Zweck ist die Auswerteeinrichtung des medizinischen Instruments in einer Ausgestaltung eingerichtet, um einen Abstand des distalen Endes von einer Schallebene des Schallkopfs anhand einer Intensität empfangener Ultraschallimpulse zu ermitteln. Für ein Kalibrieren kann ein Nutzer dabei in einer Ausgestaltung den Ultraschallkopf derart ausrichten, dass das distale Ende in der Schallebene liegt, um so eine maximale Intensität bei einer aktuellen Eindringtiefe zu ermitteln.
-
Wie oben ausgeführt, ist in einer anderen Ausgestaltung eine Positionserfassung mittels Triangulation unter Verwendung von zwei an dem Schallkopf angeordneten Zusatz-Sende- und Empfangseinrichtungen vorgesehen. An dem medizinischen Instrument sind dabei in einer Ausgestaltung zwei Sende- und Empfangseinrichtung zur Verarbeitung von Signalen der Zusatz-Sende- und Empfangseinrichtungen bzw. von Signalen des Schallkopfs vorgesehen. Die zwei Sende- und Empfangseinrichtungen sind dabei in einer Ausgestaltung als in Axialrichtung und/oder in Umfangsrichtung des Instruments versetzt angeordnete Baueinheiten gestaltet. Um Rückkopplungen zu vermeiden, sind die Baueinheiten dabei in einer Ausgestaltung für einen zeitlich alternierenden Betrieb eingerichtet. In einer anderen Ausgestaltung ist an dem medizinischen Instrument eine Sende- und Empfangseinrichtung zur Verarbeitung von Signalen der Zusatz-Sende- und Empfangseinrichtungen sowie von Signalen des Schallkopfs vorgesehen.
-
Alternativ oder zusätzlich ist/sind in einer Ausgestaltung an dem distalen Ende eine Elektrode, insbesondere zwei oder mehr, in axialer Richtung beabstandete, äquidistant angeordnete Elektroden, vorgesehen, wobei die Auswerteeinrichtung eingerichtet ist, um basierend auf einem Widerstand und/oder einer Impedanz eine Eindringtiefe des distalen Endes für eine Ermittlung des Abstands zu bestimmen.
-
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Ultraschallsystem zur Verwendung bei einem therapeutischen und/oder diagnostischen Verfahren mit einem medizinisches Instrument, das ein distales Ende, das zum Einführen in den Körper eines Patienten vorgesehen ist, und eine an dem distalen Ende angeordneten Sendeeinrichtung, aufweist, geschaffen, umfassend einen Schallkopf, eine optische Anzeigeeinrichtung und eine Auswerteeinrichtung, wobei der Schallkopf eingerichtet ist, um ein mittels der Sendeeinrichtung des medizinischen Instruments gesendetes Signal für eine Darstellung des distalen Endes auf einer optischen Anzeigeeinrichtung des Ultraschallsystems zu empfangen, wobei die Auswerteeinrichtung eingerichtet ist, um einen Abstand des distalen Endes des medizinischen Instruments von einer Schallebene des Schallkopfs zu ermitteln, und um das empfangene Signal der Sendeeinrichtung in Abhängigkeit des ermittelten Abstands zu modulieren, sodass ein Signal erzeugbar ist, welches eine abstandsabhängig blinkende Darstellung des distalen Endes an der optischen Anzeigeeinrichtung und/oder eine abstandsabhängige akustische Signalausgabe bewirkt. Hierzu ist ggf. eine Synchronisation mit dem Sendesignal des Schallkopfs notwendig.
-
Gemäß einem vierten Aspekt wird ein System zur Verwendung bei einem therapeutischen und/oder diagnostischen Verfahren umfassend ein medizinisches Instrument mit einem distalen Ende und ein Ultraschallsystem mit einer optischen Anzeigeeinrichtung geschaffen, welches eingerichtet ist für eine von der Schallebene abstandsabhängige blinkende Darstellung des distalen Endes an der optischen Anzeigeeinrichtung und/oder für eine abstandsabhängige akustische Signalausgabe.
-
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung von bestimmten Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Als Teil eines Ausführungsbeispiels beschriebene oder dargestellte Merkmale können ebenso in einem anderen Ausführungsbeispiel verwendet werden, um eine weitere Ausführungsform der Erfindung zu erhalten. Für gleiche oder ähnliche Bauteile werden übereinstimmende Bezugszeichen verwendet. Die dargestellten Figuren sind lediglich schematisch und aus den Figuren ergeben sich insbesondere keine Einschränkungen betreffend eine Größe und/oder eine räumliche Anordnung der dargestellten Bauteile.
-
Dabei zeigen:
- 1: ein System zur Verwendung bei einem therapeutischen und/oder diagnostischen Verfahren umfassend ein medizinisches Instrument und ein Ultraschallsystem,
- 2: eine alternative Gestaltung eines Systems zur Verwendung bei einem therapeutischen und/oder diagnostischen Verfahren umfassend ein medizinisches Instrument und ein Ultraschallsystem,
- 3: eine alternative Ausgestaltung eines medizinischen Instruments für ein System gemäß 1 oder 2;
- 4: eine erste alternative Ausgestaltung eines medizinischen Instruments für ein System gemäß 1 oder 2 und
- 5: eine zweite alternative Ausgestaltung eines medizinischen Instruments für ein System gemäß 1 oder 2.
-
1 zeigt schematisch ein System 100 zur Verwendung bei einem therapeutischen und/oder diagnostischen Verfahren, beispielsweise bei ultraschallgesteuerten Nervenblockaden oder bei Gefäßpunktionen.
-
Das System 100 umfasst ein medizinisches Instrument 1 mit einem distalen Ende 10 zum Einführen in einen lediglich schematisch angedeuteten Körper 3 eines Patienten, insbesondere in ein Gefäß 30. Bei dem medizinischen Instrument 1 handelt es sich beispielsweise um eine Kanüle oder einen Katheter, wobei das distale Ende 10 als Kanülenspitze, Katheterspitze oder Nadelspitze gestaltet ist.
-
Das System 100 umfasst weiter ein Ultraschallsystem 2 mit einem, an einer Oberfläche des Körpers 3 aufsetzbaren Schallkopf 20 und einer damit signalübertragend verbundenen optischen Anzeigeeinrichtung 21. Mittels des Schallkopfs 20 werden Ultraschallimpulse in einer durch eine gestrichelte Linie dargestellten zweidimensionalen Schallebene 200 ausgesendet, welche von in der Schallebene 200 liegenden Bereichen des Körpers 3 reflektiert werden. Die reflektierten Impulse werden mittels des Schallkopfs 20 empfangen und mittels des Ultraschallsystems 2 ausgewertet. Basierend auf dem ausgewerteten Signal wird ein Schnittbild entsprechend der Schallebene 200 an der optischen Anzeigeeinrichtung 21 dargestellt. Dabei ist es insbesondere bekannt, den Schallkopf 20 derart zu dem Gefäß 30 zu positionieren, dass an der optischen Anzeigeeinrichtung 21 ein Querschnitt durch das Gefäß 30 oder ein Längsschnitt des Gefäßes 30 dargestellt wird. Für eine Auswertung der mittels des Schallkopfs 20 empfangenen Impulse ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Auswerteeinrichtung 24 vorgesehen, welche schematisch zwischen dem Schallkopf 20 und der Anzeigeeinrichtung 21 dargestellt ist. Die Auswerteeinrichtung 24 kann je nach Ausgestaltung wie dargestellt als separate Einheit oder in den Schallkopf 20 und/oder in die Anzeigeeinrichtung 21 integriert sein.
-
An dem distalen Ende 10 des medizinischen Instruments ist eine Sendeeinrichtung 12 vorgesehen. In einer Ausgestaltung umfasst das medizinische Instrument 1 zudem eine gestrichelt dargestellte Auswerteeinrichtung 14. Das dargestellte Instrument 1 umfasst weiter eine Ultraschall-Empfangseinrichtung 13 zum Empfangen von Ultraschallimpulsen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Sendeeinrichtung 12 eine Ultraschall-Sendeeinrichtung, welche als gemeinsame Baueinheit, beispielsweise als Piezokomponente, mit der Ultraschall-Empfangseinrichtung 13 gestaltet ist.
-
Mittels der an dem medizinischen Instrument 1 angebrachten Sendeeinrichtung 12 kann ein Signal ausgesendet werden, welches mittels des Schallkopfs 20 ermittelbar, und mittels des Ultraschallsystems 2 für eine Darstellung des distalen Endes 10 auf der optischen Anzeigeeinrichtung 21 auswertbar ist. Bei der Sendeeinrichtung 12 handelt es sich in Ausgestaltungen des medizinischen Instruments 1 um eine Ultraschall-Sendeeinrichtung, welche mittels herkömmlicher Schallköpfe 20 empfangbare Ultraschallimpulse aussendet. Im Unterschied zu einem passiven Reflektor ermöglicht die Sendeeinrichtung 12, dass an dem Schallkopf 20 mittels der Sendeeinrichtung 12 gesendete Impulse empfangbar sind, auch wenn das distale Ende 10 sich noch außerhalb der Schallebene 200 befindet. Die Sendeeinrichtung 12 sendet dabei in einer Ausgestaltung ausschließlich als Antwort auf einen von dem Schallkopf 20 empfangenen Ultraschallimpuls.
-
Für eine vereinfachte Verwendung des Systems 100, wird ein Abstand des distalen Endes 10 des medizinischen Instruments 1 von der Schallebene 200 des Schallkopfs 20 an der Anzeigeeinrichtung 21 visualisiert, indem ein außerhalb der Schallebene 200 liegendes distales Ende 10 an der optischen Anzeigeeinrichtung 21 blinkend dargestellt wird. In vorteilhaften Ausgestaltungen ist für eine intuitive Ermittlung vorgesehen, dass mit zunehmendem Abstand eine Frequenz der blinkenden Darstellung abnimmt, d.h. eine Anzeige langsamer blinkt. Dabei ist in einer Ausgestaltung weiter vorgesehen, dass bei Unterschreiten eines Schwellwerts des Abstands eine kontinuierliche Darstellung des distalen Endes 10 an der optischen Anzeigeeinrichtung 21 erfolgt. Alternativ oder zusätzlich erfolgt in einer Ausgestaltung eine abstandsabhängige akustische Signalausgabe. Dabei ist in einer Ausgestaltung eine kontinuierliche Darstellung des distalen Endes 10 an der optischen Anzeigeeinrichtung 21 vorgesehen, wobei ein Abstand durch abstandsabhängig variierte Töne signalisiert wird. Die Töne unterscheiden sich beispielsweise in der Höhe, der Lautstärke und/oder der Tonfolge. In anderen Ausgestaltungen wird die blinkende Darstellung mit einer akustischen Signalausgabe kombiniert.
-
Um einen Abstand des distalen Endes 10 von der Schallebene 200 zu visualisieren oder akustisch zu signalisieren, wird ein Abstand des distalen Endes 10 des medizinischen Instruments 1 von der Schallebene 200 des Schallkopfs 20 durch ein geeignetes Verfahren ermittelt. Das mittels der Sendeeinrichtung12 gesendete Signal wird in Abhängigkeit des ermittelten Abstands vor einem Senden durch das medizinische Instrument 1 generiert und/oder moduliert und/oder nach einem Empfang durch das Ultraschallsystem 2 moduliert, um eine abstandsabhängige, blinkende Darstellung des distalen Endes 10 an der optischen Anzeigeeinrichtung 21 und/oder eine abstandsabhängige akustische Signalausgabe zu bewirken.
-
Ein Abstand des distalen Endes 10 von der Schallebene 200 wird in einer Ausgestaltung basierend auf einer Intensität eines mittels des Schallkopfs 20 gesendeten und/oder basierend auf einer Intensität eines mittels der Sendeeinrichtung 12 gesendeten Signals ermittelt. Wie schematisch mittels Pfeile angedeutet, nimmt aufgrund der Dämpfung eine Signalstärke des mittels des Schallkopfs 20 gesendeten sowie des mittels der an dem medizinischen Instrument 1 angebrachten Sendeeinrichtung 12 ausgesendeten und an dem Schallkopf 20 empfangenen Signals mit einem Abstand von dem Schallkopf 20 in der Schallebene 200 sowie mit einem Abstand von der Schallebene 200 ab. Eine Dämpfung ist dabei senkrecht zur Schallebene 200 deutlich höher als in Richtung der Schallebene 200. Dabei ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass ein Abstand ausschließlich basierend auf einer Intensität eines an dem medizinischen Instrument 1 und/oder an dem Schallkopf 20 empfangenen Signals ermittelt wird.
-
In einer Ausgestaltung erfolgt die Abstandsermittlung mittels geeigneter Komponenten des Ultraschallsystems 2. Dabei sendet die Sendeeinrichtung 12 unabhängig von einer Intensität eines empfangenen Ultraschallimpulses ein Signal aus, welches - je nach Position des medizinischen Instruments 1 relativ zu dem Schallkopf 20 - mittels des Schallkopfs 20 empfangbar ist, wobei basierend auf einer Intensität des empfangenen Signals ein Abstand des distalen Endes 10 von dem Schallkopf 20 erfasst wird. In einer Ausgestaltung wird basierend auf dem so erfassten Abstand von dem Schallkopf 20 mittels der Auswerteeinrichtung 24 des Ultraschallsystems 2 ein Abstand von der Schallebene 200 ermittelt. Mittels der Auswerteeinrichtung 24 des Ultraschallsystems 2 kann weiter in Abhängigkeit des ermittelten Abstands von der Schallebene 200 das empfangene Signal geeignet moduliert werden, um eine blinkende Anzeige des distalen Endes 10 an der Anzeigeeinrichtung zu bewirken.
-
In anderen Ausgestaltungen sendet das Ultraschallsystem 2 Informationen betreffend den ermittelten Abstand an das medizinische Instrument 1, wobei das medizinische Instrument 1 mittels der Sendeeinrichtung 12 auszusendende Ultraschallimpulse entsprechend des ermittelten Abstands generiert und/oder moduliert, um so eine blinkende Anzeige an der optischen Anzeigeeinrichtung 21 zu bewirken.
-
Um eine Visualisierung des Abstands an einer Anzeigeeinrichtung 21 eines herkömmlichen Ultraschallsystems 2 ohne Anpassung des Ultraschallsystems 2 zu ermöglichen, erfolgt in wieder anderen Ausgestaltungen die Ermittlung des Abstands ausschließlich mittels Komponenten des medizinischen Instruments 1, insbesondere mittels der Auswerteeinrichtung 14.
-
In einer Ausgestaltung wird dabei für eine Ermittlung des Abstands mittels der Auswerteeinrichtung 14 die Intensität der empfangenen Ultraschallimpulse an dem medizinischen Instrument 1 ausgewertet. Dabei ist in der Schallebene 200 ein Schallpegel maximal. Mit steigendem Abstand von der Schallebene 200 sinkt die Intensität, wie schematisch durch einen Doppelpfeil in 1 dargestellt. Mittels der Auswerteeinrichtung 14 wird in Abhängigkeit des ermittelten Abstands von der Schallebene 200 eine zu sendende Folge an Ultraschallimpulsen generiert oder moduliert, um eine abstandsabhängig blinkende Anzeige an der Anzeigeeinrichtung 21 zu bewirken.
-
2 zeigt eine alternative Gestaltung eines Systems 100 umfassend ein medizinisches Instrument 1 und ein Ultraschallsystem 2. Das System 100 gemäß 2 ist ähnlich dem System 100 gemäß 1 und für gleiche oder ähnliche Bauteile werden einheitliche Bezugszeichen verwendet.
-
Im Unterschied zu dem System gemäß 1 umfasst das System 100 gemäß 2 eine an dem Schallkopf 20 anbringbare oder in den Schallkopf 20 angeordnete Baueinheit 4 mit zwei Zusatz-Sende- und Empfangseinrichtungen 41, 42 und einer Auswerteeinrichtung 44. Die zwei Zusatz-Sende- und Empfangseinrichtungen 41, 42 senden Signale, welche mittels der Sende- und Empfangseinrichtung 12, 13 verarbeitbar sind. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Sende- und Empfangseinrichtung 12, 13 lediglich als Antwort auf von den Zusatz-Sende- und Empfangseinrichtungen 41, 42 empfangenes Signal ein Antwortsignal sendet. An dem Schallkopf 20 und/oder der Auswerteeinrichtung 44 ist eine Laufzeit, d.h. eine Zeitspanne zwischen Senden und Empfangen des Signals, ermittelbar und mittels Triangulation ein Abstand des distalen Endes 10 des medizinischen Instruments 1 von dem Schallkopf 20 und damit ein Abstand von der Schallebene 200 ermittelbar.
-
Dabei erfolgt in einer Ausgestaltung eine Kalibrierung für eine Ermittlung des Abstands von der Schallebene 200 dadurch, dass das medizinische Instrument 1 direkt an den Schallkopf 20 angelegt wird, beispielsweise unter Verwendung von Kontaktgel. Anschließend kann durch ein vereinfachtes Gewebemodell unter Einbeziehung der Entfernung des medizinischen Instruments 1 zum Schallkopf 20, die basierend aus den Signalen der Sende- und Empfangseinrichtung 41, 42 erfasst wird, der Abstand von der Schallebene 200 ermittelt werden.
-
Die Baueinheit 4 ist in einer Ausgestaltung derart gestaltet, dass diese von außen an einem Schallkopf 20 anbringbar ist und so ein Nachrüsten bereits bestehender Systeme erlaubt. Ein Anbringen erfolgt beispielsweise mittels Magnetkopplung und/oder mittels mechanisch wirkender Kopplungselemente.
-
3 zeigt schematisch eine alternative Gestaltung eines medizinischen Instruments 1 ähnlich 1 mit einer an einem distalen Ende 10 angeordneten Sende- und Empfangseinrichtung 12, 13.
-
Im Unterschied zu der Ausgestaltung gemäß 1 und 2 sind an dem distalen Ende 10 zudem Elektroden 15 für eine Ermittlung einer Eindringtiefe und damit einem Abstand von dem Schallkopf 20 (vgl. 1) vorgesehen. Die Elektroden 15 sind in axialer Richtung äquidistant angeordnet. Die Elektroden 15 können durch den Fachmann geeignet positioniert werden und die dargestellte Anordnung und Anzahl der Elektroden 15 ist rein schematisch. Mittels der Elektroden 15 auf dem medizinischen Instrument 1 wird die Eindringtiefe ermittelt, indem ein Widerstand und/oder eine Impedanz bestimmt wird. Bei einer Auswertung ist dabei zu berücksichtigen, dass aufgrund eines schrägen Einstechwinkels ein Abstand des Ultraschallkopfs 20 von dem distalen Ende 10 nicht gleich einer Eindringtiefe ist.
-
In einer Ausgestaltung wird die Ermittlung einer Eindringtiefe mittels Elektroden 15 mit einer Ermittlung eines Abstands durch Auswertung einer Intensität der empfangenen Ultraschallimpulse verknüpft und so ein Abstand des distalen Endes 10 von der Schallebene 200 ermittelt.
-
Die 4 und 5 zeigen schematisch zwei alternative Gestaltungen eines medizinischen Instruments 1 ähnlich 2. Dabei sind an einem distalen Ende 10 jeweils mehrere Sendeeinrichtungen 12 und/oder Empfangseinrichtungen 13 vorgesehen. Die Anzahl und Anordnung der Sendeeinrichtungen 12 und/oder Empfangseinrichtungen 13 ist dabei durch den Fachmann je nach Anwendungsfall geeignet wählbar. Die Sendeeinrichtungen 12 und/oder Empfangseinrichtungen 13 sind dabei in einer Ausgestaltung übereinstimmend ausgelegt und dienen alle einem Signalaustausch mit dem Schallkopf 20 des Ultraschallsystems 2 und/oder alle einem Signalaustausch mit der Baueinheit 4 gemäß 2. In anderen Ausgestaltungen sind die Sendeeinrichtungen 12 und/oder Empfangseinrichtungen 13 verschieden ausgelegt und dienen wahlweise einem Signalaustausch mit dem Schallkopf 20 des Ultraschallsystems 2 oder mit der Baueinheit 4.
-
Bei der Ausgestaltung gemäß 4 sind dabei mehrere in Umfangsrichtung des medizinischen Instruments 1 versetzt angeordnete Ultraschall-Sendeeinrichtungen 12 und Ultraschall-Empfangseinrichtungen 13 vorgesehen.
-
Bei der Ausgestaltung gemäß 5 sind mehrere in axialer Richtung des medizinischen Instruments 1 versetzt angeordnete Ultraschall-Sendeeinrichtungen 12 und Ultraschall-Empfangseinrichtungen 13 vorgesehen.
-
Die Gestaltungen gemäß den 4 und 5 erlauben einen Empfang und ein Aussenden von Ultraschallsignalen in verschiedenen Raumrichtungen und/oder bei unterschiedlicher Position des medizinischen Instruments 1 relativ zu der Schallebene 200. In einer Ausgestaltung ist dabei ein zeitlich versetzter Betrieb der Einrichtungen 12, 13 vorgesehen, um Rückkopplungen zu vermeiden.
