DE19905239B4 - Positioning device for positioning of medical tools for MR-assisted examination and treatment of body parts - Google Patents

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Abstract

Positioniereinrichtung zur Positionierung von medizinischen Werkzeugen (14) zur MR-gestützten Untersuchung und Behandlung von Körperteilen von Patienten oder an anderen Objekten, die auf einer Patientenauflage (4) eines Patiententisches (2) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass am Patiententisch (2) ein auswechselbares Rahmengestell (3) befestigt ist, an dem die Patientenauflage (4) sowie ein Fixierungssystem angeordnet sind, mit dessen Hilfe die zu untersuchenden Körperteile oder Objekte während der gesamten Dauer der Untersuchung und Behandlung in definierter Lage im Untersuchungsbereich (19) des Magnetresonanztomographen (18) ortsfest gehalten werden, und an dem sich ein Führungssystem (12) für die benötigten medizinischen Werkzeuge (14) befindet, die über ein computergestütztes Werkzeug-Navigationssystem (13) manuell oder automatisch steuerbar sind.positioning for the positioning of medical tools (14) for MR-guided examination and treatment of body parts of patients or other objects on a patient pad (4) of a patient table (2) are stored, characterized on the patient table (2) an exchangeable frame (3) attached to which the patient support (4) and a fixation system are arranged, with the help of which to be examined body parts or objects during the duration of the examination and treatment in defined Position in the examination area (19) of the magnetic resonance tomograph (18) to be held stationary, and to which a management system (12) for The necessities medical tools (14) located, which has a computerized tool navigation system (13) are manually or automatically controllable.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Positioniereinrichtung zur Positionierung von medizinischen Werkzeugen zur MR-gestützten Untersuchung und Behandlung von Körperteilen von Patienten oder an anderen Objekten, die auf einer Patientenauflage eines Patiententisches gelagert sind.The The invention relates to a positioning device for positioning from medical tools to MR-assisted Examination and treatment of body parts of patients or on other objects resting on a patient support of a patient table are stored.

Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist ein strahlungsfreies bildgebendes Verfahren und gewinnt zunehmend an Bedeutung in der medizinischen Diagnostik und Therapie. Speziell in der Mammadiagnostik stellt die Magnetresonanztomographie aufgrund ihrer hohen Sensitivität und ihres hervorragenden Weichteilkontrastes eine wertvolle Ergänzungsmethode zur Aufdeckung von kleinsten suspekten, nicht palpablen Gewebebereichen (mit und ohne Kontrastmittelapplikation) im Vergleich zu anderen bildgebenden Verfahren dar. Innerhalb der Mammadiagnostik hat sich die MR-gestützte Gewebebiopsie mit z.B. einer Stanzbiopsienadel als eine weit verbreitete und angewendete Methode zur histologischen Beurteilung erkrankter Körperregionen, wie z.B. durch Mammakarzinome, durchgesetzt. Biopsieapparaturen oder MR-Brustspulen für die magnetresonanztomographisch gestützte Mammabiopsie sind allgemein bekannt (z.B. DE 43 25 206 A1 und DE 196 26 286 A1 ). Diese beste hen im wesentlichen aus einem Gestell, das die Aufnahme, Fixierung und Biopsie einer oder beider Mammae ermöglicht, wobei das Biopsiewerkzeug im allgemeinen manuell über ein verstellbares Lochplatten-Kompressionssystem in das Mammagewebe zugeführt wird. Zum routinemäßigen Einsatz in der medizinischen Diagnostik gehören heute Niederfeld- und Hochfeld-Magnetresonanztomographen (MRT) mit Feldstärken von 0,5 bis 1,5 Tesla, die als geschlossene Tunnelsysteme oder als offene Ausführungen, mit mindestens einer seitlichen Öffnung im Gehäuse, vorliegen. Der Untersuchungsraum eines MRT ist ein definierter Bereich und wird im wesentlichen durch die Homogenitätsgrenzen des Hauptmagnetfeldes festgelegt. Für die Untersuchung bzw. während der Bildgebung, werden in definierten Ebenen Schnittbilder erstellt, wofür ein Patient innerhalb des Untersuchungsbereiches positioniert werden muss.Magnetic resonance imaging (MRI) is a radiation-free imaging technique and is becoming increasingly important in medical diagnostics and therapy. Due to its high sensitivity and outstanding soft-tissue contrast, magnetic resonance imaging is a valuable supplementary method for the detection of the smallest suspicious, non-palpable tissue areas (with and without contrast medium application) compared to other imaging techniques. In breast diagnostics, the MR-assisted Tissue biopsy with, for example, a punch biopsy needle as a widely used and applied method for the histological assessment of diseased body regions, such as by mammary carcinomas, enforced. Biopsy apparatuses or MR breast coils for magnetic resonance tomographic breast biopsy are generally known (eg DE 43 25 206 A1 and DE 196 26 286 A1 ). These best hen hen essentially of a frame that allows the recording, fixation and biopsy of one or both mammae, the biopsy tool is generally fed manually via an adjustable perforated plate compression system in the mammary tissue. Low-field and high-field magnetic resonance imaging (MRI) with field strengths of 0.5 to 1.5 Tesla, which are available as closed tunnel systems or as open versions, with at least one lateral opening in the housing, are now used in routine medical diagnostics. The examination room of an MRI is a defined area and is essentially determined by the homogeneity limits of the main magnetic field. For the examination or during the imaging, sectional images are created in defined planes, for which a patient must be positioned within the examination area.

Es sind verschiedene Konzepte zur äußeren Fixierung von insbesondere weichen anatomischen Strukturen bekannt. So können Körperteile in der in DE 197 09 224 A1 erläuterten Kompressionseinrichtung fixiert werden oder eine geometrisch unbestimmte Lagerung der weiblichen Brust mit der in DE 198 40 405 A1 dargelegten Vorrichtung erfolgen.Various concepts for the external fixation of especially soft anatomical structures are known. So body parts in the in DE 197 09 224 A1 be explained fixed compression device or a geometrically indeterminate storage of the female breast with the in DE 198 40 405 A1 set forth device.

Zur Navigation und Positionierung von diagnostischen und therapeutischen Instrumenten sind eine Reihe von Verfahren und stereotaktischen Vorrichtungen bekannt. So können Instrumente mittels der in DE 196 27 314 C1 dargestellten Positioniervorrichtung anhand einer linearen Skalierung navigiert werden. Eine Kopplung von Ultraschall-Bildgebung und atemadaptierter Punktion verschiedener Organe ist nach dem in DE 198 09 460 C1 erläuterten Verfahren möglich. Durch mechanische Verbindung von Punktionsinstrument, Ultraschallsensor sowie Patientenliege ist das Ziellumen lokalisierbar. Das in DE 41 11 107 A1 vorgestellte Prinzip nutzt die röntgenmammographisch ermittelten Koordinaten des suspekten Herdes zur Zieldefinition. Unterschiedliche bildgebende Verfahren können zur Lokalisation des Ziellumens mit dem Gerät nach US 5,053,042 verwendet werden. Es wird ein senkrecht zur Patientenachse und radial verstellbares Zielsystem außerhalb des Bildaufnahmegerätes verwendet. Eine sonographische Lokalisation suspekter Lesionen und bioptische Untersuchung dieser ist nach DE 198 20 846 A1 möglich.For navigation and positioning of diagnostic and therapeutic instruments, a number of methods and stereotactic devices are known. So can instruments by means of in DE 196 27 314 C1 shown positioning device are navigated using a linear scale. A coupling of ultrasound imaging and breath adapted puncture of various organs is according to the in DE 198 09 460 C1 explained method possible. By mechanical connection of puncture instrument, ultrasonic sensor and patient bed, the target can be localized. This in DE 41 11 107 A1 The presented principle uses the x-ray mammographic coordinates of the suspicious focus to define the target. Different imaging techniques can be used to localize the target cell with the device US 5,053,042 be used. It is used a perpendicular to the patient axis and radially adjustable target system outside of the image pickup device. An ultrasound localization of suspicious lesions and biopsy examination of these is after DE 198 20 846 A1 possible.

Eine Bildakquisition von fixierten anatomischen Strukturen, insbesondere der Mamma, mittels Magnetresonanztomographie, mit dem Ziel einer bildbasierten Instrumentenführung ist aus einer Vielzahl von Quellen bekannt. So werden nach DE 44 42 608 C1 eine oder zwei planparallele Platten, zwischen denen das Untersuchungsobjekt eingespannt ist, mit senkrecht zur Auflageebene der anatomischen Struktur liegenden Durchgangsbohrungen versehen, durch welche die Instrumente in das Ziellumen einzuführen sind. Die Auswahl der entsprechenden Bohrung erfolgt in Bezug auf das MRT-Bild.Image acquisition of fixed anatomical structures, in particular the mamma, by means of magnetic resonance tomography, with the goal of image-based instrument guidance, is known from a large number of sources. So be after DE 44 42 608 C1 one or two plane-parallel plates, between which the examination object is clamped, provided with lying perpendicular to the support plane of the anatomical structure through holes through which the instruments are to be inserted into the target lumen. The selection of the corresponding hole is made in relation to the MRI image.

In DE 49 42 609 C1 wird das gleiche Verfahren, bei einerseits senkrechter Bohrung und andererseits einer Lage der Durchgangslöcher in einem festen Winkel zur Fixationsplatte, verwendet. In DE 42 25 001 C1 und DE 43 25 206 A1 ist eine stereotaktische Zusatzeinrichtung für Kernspintomographen erläutert, welche die zuvor dargestellten Fixationsplatten nutzt. Das in US 5,569,266 dargestellte Verfahren erlaubt die radiale Ausrichtung des Instrumentes um zwei Bewegungsachsen auf der Grundlage von zuvor aufgenommenen MRT-Bildern. Die Mamma liegt nicht fixiert in einem mit Bohrungen versehenen starren Korb. Der Navigator befindet sich unterhalb der MR-Patientenliege. Eine zirku läre Brustspule zur bioptischen Untersuchung der weiblichen Brust ist in US 5,706,812 vorgestellt.In DE 49 42 609 C1 the same method, on the one hand vertical bore and on the other hand, a position of the through holes at a fixed angle to the fixation plate used. In DE 42 25 001 C1 and DE 43 25 206 A1 is explained a stereotactic accessory for magnetic resonance imaging, which uses the fixation plates previously shown. This in US 5,569,266 The method illustrated allows radial alignment of the instrument about two axes of motion based on previously acquired MRI images. The mom is not fixed in a bored rigid basket. The navigator is located below the MR patient couch. A circulatory breast coil for biopsy examination of the female breast is in US 5,706,812 presented.

Es ist nach US 5,590,653 ein Verfahren zur Diagnose und/oder Therapie innerhalb des Isozentrums eines Magnetresonanztomographen bekannt. Ein Ultraschallsensor ist in der Patientenliege so lokalisiert, dass bei Fokussierung eine nicht-invasive Diagnose oder MR-kontrollierte Wärmeapplikation mit dem Ziel einer Therapie möglich sind.It is after US 5,590,653 a method for diagnosis and / or therapy within the isocentre of a magnetic resonance tomograph is known. An ultrasound sensor is located in the patient couch so that when focusing a non-invasive diagnosis or MR-controlled heat application are possible with the aim of a therapy.

Es ist nach DE 43 25 206 A1 bekannt, dass Fixationselemente zur Identifikation im MR-Bild mit Markern definierter Geometrie und Lage versehen werden.It is after DE 43 25 206 A1 It is known that fixation elements for identification in the MR image are provided with markers of defined geometry and position.

Es sind jedoch bisher keine Verfahren oder Konzepte einer automatischen, manuell oder nicht manuell gesteuerten Navigation und Positionierung von medizinischen Instrumenten innerhalb des Magnetresonanztomographen bekannt.It However, no methods or concepts of an automatic, manual or not manually controlled navigation and positioning of medical instruments within the magnetic resonance tomograph known.

Die praktizierte MR-basierte Instrumentennavigation und -positionierung sieht eine Verlagerung des Patienten aus dem Isozentrum des MRT in einen vorgelagerten, dem medizinischen Personal zugänglichen Bereich vor.The practiced MR-based instrument navigation and positioning sees a shift of the patient from the isocenter of the MRI in an upstream, the medical staff accessible Area in front.

Wesentlicher Grund dafür sind im allgemeinen die engen Platzverhältnisse innerhalb des Untersuchungsbereiches dieser Geräte, wodurch besonders bei einem geschlossenen MRT, die Bewegungsfreiheit des Anwenders oder die Zugänglichkeit medizinischer Instrumente zu dem Untersuchungsobjekt stark eingeschränkt ist.essential the reason for this are generally the tight space within the study area these devices, especially for a closed MRI, freedom of movement of the user or accessibility medical instruments to the examination object is severely limited.

Mit der oben genannten Patientenverlagerung aus dem Untersuchungsbereich des MRT, die im allgemeinen über eine Verschiebung des Patiententisches erfolgt, muss zusätzlich mit möglichen Körperbewegungen des Patienten gerechnet werden. Dadurch kann sich aber die Genauigkeit der Biopsie durch Verschiebungen zuvor ermittelter Biopsiezielkoordinaten, insbesondere bei der Erfassung von Kleinsttumoren, stark verringern. Zur Sicherstellung der Biopsie-Treffer werden häufig mehrfache Wiederholungen der einzelnen Untersuchungsschritte notwendig, wodurch oft längere Untersuchungszeiten mit hohen Patientenbelastungen wie auch unwirtschaftliche Untersuchungskosten die Folge sind. Des Weiteren konnte festgestellt werden, dass einige der zurzeit verwendeten Biopsiesysteme nicht vollständig MR-kompatibel sind, so dass während der Schnittbilderstellung mit Bildstörungen (Artefakten) oder unerwünschten Deflektionen von z.B. medizinischen Nadeln im Magnetfeld zu rechnen ist. Die Fixierung der zu untersuchenden Objekte erfolgt bei den bekannten Systemen hauptsächlich nach subjektiven Aspekten, so dass Zirkulationsstörungen im Gewebe die Folge sein können.With the above-mentioned patient relocation from the examination area of the MRI, which in general over a shift of the patient table takes place, must be in addition with possible body movements of the patient. This can affect the accuracy the biopsy by shifts of previously determined biopsy target coordinates, especially in the detection of very small tumors. To ensure the biopsy hits are often repeated repetitions the individual examination steps necessary, whereby often longer examination times with high patient loads as well as uneconomical examination costs the result. Furthermore, it was found that some of the currently used biopsy systems are not fully MR compatible, so that while the Schnittbildstellung with picture disturbances (artifacts) or unwanted Deflections of e.g. computing medical needles in the magnetic field is. The fixation of the objects to be examined takes place at the known systems mainly according to subjective aspects, so that circulatory disorders in the tissue the result can be.

Als zukünftige Ergänzungen zu den MR-gestützten diagnostischen Anwendungen sind therapeutische Behandlungsverfahren unter MR-Kontrolle zu nennen, die sowohl in Einzelsitzungen oder direkt im Anschluss an die diagnostische Untersuchung angewendet werden könnten, wie zum Beispiel mit einer Laserbehandlung von Mammakarzinomen als zukünftiges Behandlungsverfahren. Systeme, mit denen beispielsweise eine gezielte Therapie mittels Laserapplikatoren im MRT möglich wäre; sind zur Zeit nicht bekannt.When future additions to the MR-based Diagnostic applications are therapeutic treatment procedures to call under MR control, both in individual sessions or applied immediately after the diagnostic examination could become, such as with a laser treatment of breast cancer as a future Treatment methods. Systems with which, for example, a targeted Therapy using laser applicators on MRI would be possible; are currently unknown.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Durchführung von MR-gestützten Gewebebiopsien oder minimalinvasiven therapeutischen Eingriffen innerhalb eines MRT schneller, effizienter und mit einer hohen Genauigkeit durchzuführen, ohne dass eine Patientenverlagerung aus dem homogenen Magnetfeldbereich des MRT während der gesamten Untersuchung/Behandlung notwendig ist.Of the Invention is now the object of the implementation of MR-guided Tissue biopsies or minimally invasive therapeutic procedures within an MRI faster, more efficiently and with a high degree of accuracy perform, without a patient relocation from the homogeneous magnetic field area of the MRI during the entire examination / treatment is necessary.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.These Task is achieved by the features listed in claim 1 solved.

Ein Vorteil der Erfindung ist, dass die Positioniereinrichtung ein automatisch gesteuertes Werkzeug-Navigationssystem umfasst, mit dem sich Gewebebiopsien oder minimal-invasive therapeutische Eingriffe mit hoher Genauigkeit durchführen lassen. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Lage zwischen dem Patienten und dem bildgebenden Gerät (MRT) während des gesamten Untersuchungsvorganges oder während einer Behandlung unverändert ist. Einen Vorteil bildet auch das Fixierungssystem aus individuell verstellbaren Fixierungseinheiten, die lösbar mit dem Rahmengestell verbunden sind und kontrollier- sowie reproduzierbare Fixierungen von Körperteilen/Objekten ermöglichen.One Advantage of the invention is that the positioning automatically Controlled tool navigation system includes tissue biopsies or minimally invasive therapeutic interventions with high accuracy carry out to let. Another advantage is that the location between the patient and the imaging device (MRI) during the whole examination procedure or during a treatment is unchanged. Another advantage is the fixation system made of individually adjustable Fixation units that are detachable connected to the frame and controllable and reproducible Fixations of body parts / objects enable.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Rahmengestell so ausgebildet, dass es den Zugang zum Patienten oder zu den Untersuchungsobjekten und Systemkomponenten der Positioniereinrichtung von allen Seiten ermöglicht, wobei innerhalb des Rahmengestelles ein Freiraum existiert, in dem die zu untersuchenden/behandelnden Körperteile/Objekte innerhalb des Untersuchungsbereiches des bildgebenden Gerätes (MRT) stabilisiert, diagnostiziert und therapiert werden können. at A further advantageous embodiment is the frame designed so that it gives access to the patient or to the examination objects and system components of the positioning device from all sides allows wherein within the framework a free space exists in the the body parts / objects to be examined / treated within the examination area of the imaging device (MRI) stabilized, diagnosed and can be treated.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Positioniereinrichtung besteht darin, dass alle verwendeten Systemkomponenten und Werkzeuge aus MR-kompatiblen Materialien bestehen, wodurch eine MR-gestützte Untersuchung/Behandlung auch innerhalb des Untersuchungsbereiches möglich ist. Zudem begünstigen diese Materialien einen störungsfreien Einsatz während der Bildgebung und vermeiden unerwünschte Deflektionen im MRT-Magnetfeld.A further advantageous embodiment the positioning device is that all used System components and tools consist of MR-compatible materials, resulting in an MR-assisted examination / treatment is also possible within the examination area. In addition, favor These materials are trouble-free Use during Imaging and avoid unwanted deflections in the MRI magnetic field.

Ein Ausführungs- und Anwendungsbeispiel der Erfindung wird anhand von fünf Figuren näher erläutert. Es zeigen:One execution and application example of the invention will be described with reference to five figures explained in more detail. It demonstrate:

1: den prinzipiellen Aufbau der Positioniereinrichtung in einem Längsschnitt, 1 : the basic structure of the positioning device in a longitudinal section,

2: den prinzipiellen Aufbau der Positioniereinrichtung ohne Patientenauflage in der Draufsicht. 2 : the basic structure of the positioning without patient support in plan view.

3: das Prinzip der Werkzeugführung an einem Fixierungselement, 3 : the principle of the tool guide on a fixing element,

4: die mögliche Lage der Positioniereinrichtung und einer Patientin im MR-Tomographen während der Untersuchung/Behandlung und 4 : the possible position of the positioning device and a patient in the MR tomograph during the examination / treatment and

5: einen möglichen Untersuchungs- oder Behandlungsablauf in Teilschritten unter Verwendung der Positioniereinrichtung. 5 A possible examination or treatment procedure in partial steps using the positioning device.

1 und 2 zeigen schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung 1 und die Anordnung der wichtigsten Systemkomponenten zueinander. Die Positioniereinrichtung 1 ist ein auswechselbares System mit einem Rahmengestell 3, das z.B. mit dem beweglichen Patiententisch 2 eines Magnetresonanztomographen (MRT) 18 verbunden ist. Auf dem Rahmengestell 3 befindet sich eine auswechselbare Patientenauflage 4, auf die ein Patient 20 während der gesamten Untersuchung/Behandlung gelagert werden kann. Im Fall einer Mammaeuntersuchung oder -behandlung befinden sich zwei Öffnungen 5 in der Patientenauflage 4, so dass diese, wie in 4 gezeigt, in das Rahmengestell 3 hineinragen können. Richtet sich die Untersuchung/Behandlung auf andere Körperteile oder Objekte, so können diese auch von anderen Seiten in die Positioniereinrichtung 1 zugeführt werden. Zur Ausleuchtung der anatomischen Körperregionen ist mindestens eine, je nach Körperteil ausgebildete, MR-Sende- und Empfangsspule 6 innerhalb der Positioniereinrichtung 1 angeordnet. Bei einer Untersuchung/Behandlung der Mammae 21 ist dies vorzugsweise eine Mamma-Doppelspule, welche in die Patientenauflage 4 als eine auswechselbare Spule integriert ist. Damit Körperteile/Objekte während der gesamten Untersuchung/Behandlung unverschieblich stabilisiert werden können, sind in der Positioniereinrichtung 1 vier einzeln verstellbare Fixierungseinheiten 7 untergebracht. Jeweils zwei in Hauptachsenrichtung des MRT 18 gegenüberliegende Fixierungseinheiten 7 bilden ein Fixierungspaar und sind an den Längsseiten außen am Rahmengestell 3 lösbar verbunden. Je nach Anwendungsfall können die Fixierungseinheiten 7 durch Drehung oder Verschiebung den Körperteilen/Objekten angepasst werden. Jede Fixierungseinheit 7 besitzt ein Fixierungselement, 8, das mit einem linear geführten Schlitten 9 auswechselbar verbunden ist. 1 and 2 show schematically the structure of a positioning device according to the invention 1 and the arrangement of the most important system components to each other. The positioning device 1 is a replaceable system with a frame 3 , for example with the mobile patient table 2 a magnetic resonance imaging (MRI) 18 connected is. On the frame 3 There is an exchangeable patient pad 4 to which a patient 20 can be stored during the entire examination / treatment. In the case of a mammary examination or treatment, there are two openings 5 in the patient pad 4 so this, as in 4 shown in the frame 3 can protrude. If the examination / treatment is aimed at other parts of the body or objects, these can also be moved from other sides into the positioning device 1 be supplied. To illuminate the anatomical body regions is at least one, depending on the body part formed, MR transmitting and receiving coil 6 within the positioning device 1 arranged. In an examination / treatment of the mammae 21 this is preferably a dual mammary coil, which is in the patient support 4 is integrated as a replaceable coil. In order to be able to stabilize body parts / objects during the entire examination / treatment, they are in the positioning device 1 four individually adjustable fixation units 7 accommodated. Two each in the main axis direction of the MRI 18 opposite fixation units 7 form a fixing pair and are on the long sides outside the frame 3 releasably connected. Depending on the application, the fixation units 7 be adapted to the body parts / objects by rotation or displacement. Each fixation unit 7 has a fixing element, 8th that with a linear guided slide 9 interchangeable connected.

In 2 wird eine Grundstellung mit vier Fixierungselementen 8 gezeigt, wobei zwei Fixierungselemente 8 in der Positioniereinrichtung 1 frei bewegliche Fixierungspaare darstellen, mit denen eine individuelle Fixierung eines in die Positioniereinrichtung 1 hineinragendes Körperteiles/Objektes, möglich ist. Die Bewegung der Fixierungselemente 8 kann sowohl manuell als auch über Antriebssysteme 10, 11 stufenlos und in definierten Ebenen zur Hauptachsrichtung des MRT 18 erfolgen. Die Fixierungselemente 8 sind entweder plattenförmige ebene Körper oder aus Ergonomiegründen als gekrümmte Körper ausgeführt. Zur Kontrolle der einwirkenden Fixationsbelastungen steht ein automatisches Kontrollmeßsystem auf der Basis verschiedener Kraftsensoren zur Verfügung (nicht gezeigt), das am Fixationssystem installiert ist und mit Hilfe einer Auswerteelektronik dem Anwender die aufgebrachten Belastungswerte übermittelt.In 2 becomes a basic position with four fixing elements 8th shown, with two fixing elements 8th in the positioning device 1 represent freely movable fixing pairs, with which an individual fixation of a in the positioning 1 protruding body part / object, is possible. The movement of the fixation elements 8th Can be both manual and via drive systems 10 . 11 stepless and in defined planes to the main axis direction of the MRI 18 respectively. The fixation elements 8th are either plate-shaped planar body or designed for ergonomic reasons as curved body. To control the acting fixation loads is an automatic Kontrollmeßsystem based on various force sensors available (not shown), which is installed on the fixation system and transmitted by means of evaluation the user the applied load values.

Wie in 3 gezeigt, weisen die Fixierungselemente 8 speziell ausgebildete Führungsteile 16 und Löcher 17 zur Aufnahme eines medizinischen Werkzeuges mit Führungselement 14, 15 auf, das nach erfolgter Platzierung zielgenau an diesen während bleibender Fixierung ausgerichtet werden kann.As in 3 shown have the fixation elements 8th specially designed guide parts 16 and holes 17 for receiving a medical tool with guide element 14 . 15 on, which can be aligned after placement accurately to these during permanent fixation.

Ergänzend hierzu zeigen 1 und 2 ein Werkzeug-Navigationssystem 13, das mit dem medizinischen Werkzeug 14 verbunden ist. Das Werkzeug-Navigationssystem 13 kann dabei von außen über ein Führungssystem 12 in das Rahmengestell 3 von mehreren Seiten eingesetzt werden und verfügt über manuell- und automatisch steuerbare Antriebskomponenten, deren Betrieb von einem Computersystem 23 unterstützt wird, das zugleich die gesamte Funktion der Positioniereinrichtung 1 überwacht. Mit Hilfe dieses Computersystems 23 werden zusätzlich die für die Untersuchung/Behandlung erforderlichen Zielkoordinaten berechnet und dargestellt.In addition to this show 1 and 2 a tool navigation system 13 that with the medical tool 14 connected is. The tool navigation system 13 can do so from the outside via a guidance system 12 in the frame 3 can be used from multiple sites and has both manually and automatically controllable drive components operating from a computer system 23 supported, which at the same time the entire function of the positioning 1 supervised. With the help of this computer system 23 In addition, the target coordinates required for the examination / treatment are calculated and displayed.

4 zeigt eine mögliche Lage der Positioniereinrichtung 1 mit einer Patientin 20 im Untersuchungsbereich 19 eines MRT 18, die während der gesamten Untersuchung/Behandlung unverändert bleiben kann. Neben der Positioniereinrich tung 1 existiert ein Zusatzgehäuse 22 für die unterstützende Ablage von Körperteilen oder anderen Objekten, welches mit der Positioniereinrichtung 1 oder dem MRT 18 verbunden werden kann. Gleichzeitig kann dieses auch die Integration von Bauelementen der Positioniereinrichtung 1 ermöglichen. 4 shows a possible position of the positioning 1 with a patient 20 in the examination area 19 an MRI 18 which can remain unchanged throughout the examination / treatment. In addition to the positioning device 1 there is an additional housing 22 for the supportive storage of body parts or other objects, which with the positioning 1 or the MRI 18 can be connected. At the same time, this can also be the integration of components of the positioning 1 enable.

In 5 wird in den wichtigsten Schritten eine, mit der Positioniereinrichtung 1 realisierbare Durchführung einer diagnostischen oder minimal-invasiv-therapeutischen Behandlung gezeigt, ohne dass eine Patientenverlagerung aus dem Untersuchungsbereich 19 des MRT 18 während der gesamten Untersuchung notwendig wird.In 5 becomes one of the most important steps, with the positioning device 1 feasible implementation of a diagnostic or minimally invasive therapeutic treatment, without any patient relocation from the study area 19 of the MRI 18 becomes necessary throughout the investigation.

Claims (31)

Positioniereinrichtung zur Positionierung von medizinischen Werkzeugen (14) zur MR-gestützten Untersuchung und Behandlung von Körperteilen von Patienten oder an anderen Objekten, die auf einer Patientenauflage (4) eines Patiententisches (2) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass am Patiententisch (2) ein auswechselbares Rahmengestell (3) befestigt ist, an dem die Patientenauflage (4) sowie ein Fixierungssystem angeordnet sind, mit dessen Hilfe die zu untersuchenden Körperteile oder Objekte während der gesamten Dauer der Untersuchung und Behandlung in definierter Lage im Untersuchungsbereich (19) des Magnetresonanztomographen (18) ortsfest gehalten werden, und an dem sich ein Führungssystem (12) für die benötigten medizinischen Werkzeuge (14) befindet, die über ein computergestütztes Werkzeug-Navigationssystem (13) manuell oder automatisch steuerbar sind.Positioning device for positioning of medical tools ( 14 ) for the MR-assisted examination and treatment of parts of the body of patients or other objects which are on a patient support ( 4 ) of a patient table ( 2 ) are stored, characterized in that at the patient table ( 2 ) an exchangeable frame ( 3 ), on which the patient support ( 4 ) and a fixation system are arranged, with the help of which the body parts or objects to be examined during the entire duration of the examination and treatment in a defined position in the examination area ( 19 ) of the magnetic resonance tomograph ( 18 ), and where a management system ( 12 ) for the required medical tools ( 14 ) via a computerized tool navigation system ( 13 ) are manually or automatically controllable. Positioniereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmengestell (3) entweder über Muskelarbeit oder über Transporthilfsmittel zugeführt und über Führungselemente, sowie form- oder kraftschlüssiger Verbindungselemente ausgerichtet und in der Lage gesichert werden kann.Positioning device according to claim 1, characterized in that the frame ( 3 ) either via muscle work or transport aids supplied and aligned by means of guide elements, as well as positive or non-positive fasteners and can be secured in the situation. Positioniereinrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Patientenauflage (4) mit dem Rahmengestell (3) lösbar verbunden und fixiert ist.Positioning device according to claims 1 or 2, characterized in that the patient support ( 4 ) with the frame ( 3 ) is releasably connected and fixed. Positioniereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Patientenauflage (4) für die Aufnahme eines Patienten oder eines Objektes ergonomisch geformt und gepolstert ist.Positioning device according to one of the preceding claims, characterized in that the patient support ( 4 ) is ergonomically shaped and padded for receiving a patient or an object. Positioniereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Patientenauflage (4) mindestens eine, den zu untersuchenden/behandelnden Körperteilen entsprechend geformte Öffnung (5) oder Unterbrechung zum Hindurchlegen der Körperteile/Objekte befindet, wobei im Fall einer Untersuchung/Behandlung der Mammae (21) vorzugsweise zwei, um die Längsachse des Rahmengestelles (3) symmetrisch angeordnete Öffnungen zur Aufnahme beider Mammae vorhanden sind.Positioning device according to one of the preceding claims, characterized in that in the patient support ( 4 ) at least one opening corresponding to the part of the body to be examined / treated ( 5 ) or interruption to rupture the body parts / objects, whereby in the case of examination / treatment of the mammae ( 21 ) preferably two, about the longitudinal axis of the frame ( 3 ) symmetrically arranged openings for receiving both mammae are present. Positioniereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmengestell (3) mit der Patientenauflage (4) ein offenes System bildet, mit dem der Zugang zum Patienten oder zu den Untersuchungsobjekten und Systemkomponenten der Positioniereinrichtung (1) von allen Seiten ermöglicht werden kann.Positioning device according to one of the preceding claims, characterized in that the frame ( 3 ) with the patient support ( 4 ) forms an open system with which access to the patient or to the examination objects and system components of the positioning device ( 1 ) can be made possible from all sides. Positioniereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Patientenauflage (4) und dem Patiententisch (2) ein Freiraum belassen ist, in dem die zu untersuchenden/behandelnden Körperteile/Objekte stabilisiert, diagnostiziert und therapiert werden können.Positioning device according to one of the preceding claims, characterized in that between the patient support ( 4 ) and the patient table ( 2 ) leaving a free space in which the body parts / objects to be examined / treated can be stabilized, diagnosed and treated. Positioniereinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für mammadiagnostische Untersuchungen eine Mamma-Doppelspule um die Öffnungen) (5) oder an einer Vertiefung der Patientenauflage (4) angeordnet oder direkt in die Patientenauflage (4) eingebettet ist.Positioning device according to one of claims 5 to 7, characterized in that for mammadiagnostic examinations a mammoth double coil around the openings) ( 5 ) or on a depression of the patient support ( 4 ) or directly into the patient rest ( 4 ) is embedded. Positioniereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierungssystem aus mehreren, hauptsächlich aus vier individuell verstellbaren Fixierungseinheiten (7) besteht, wobei zwei Fixierungseinheiten (7) ein Fixierungspaar bilden können.Positioning device according to one of the preceding claims, characterized in that the fixing system consists of several, mainly four individually adjustable fixing units ( 7 ), two fixation units ( 7 ) can form a fixation pair. Positioniereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Fixierungseinheit (7) lösbar mit dem Rahmengestell (3) verbunden ist und zur optimalen Anpassung an die zu untersuchenden/behandelnden Körperteile/Objekte durch Drehung oder Verschiebung am Rahmengestell (3) ausgerichtet werden kann.Positioning device according to claim 9, characterized in that each fixing unit ( 7 ) detachable with the frame ( 3 ) and for optimum adaptation to the body parts / objects to be examined / treated by rotation or displacement on the frame ( 3 ) can be aligned. Positioniereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Fixierungseinheit (7) über ein lineares Führungssystem bzw. einen Bewegungsschlitten (9) verfügt, der mindestens ein Fixierungselement (8) lösbar verbindet.Positioning device according to claim 10, characterized in that each fixing unit ( 7 ) via a linear guide system or a movement slide ( 9 ) having at least one fixing element ( 8th ) releasably connects. Positioniereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich jedes Fixierungselement (8) in mindestens einer definierten Ebene zum Bewegungsschlitten (9) befindet.Positioning device according to claim 11, characterized in that each fixing element ( 8th ) in at least one defined plane to the movement carriage ( 9 ) is located. Positioniereinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens jede Fixierungseinheit (7) über ein stufenlos steuerbares Antriebssystem (10) verfügt.Positioning device according to one of claims 9 to 12, characterized in that at least each fixing unit ( 7 ) via a continuously controllable drive system ( 10 ). Positioniereinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierungselemente (8) als ebene Körper oder zur besseren Anpassung an Körperteile/Objekte als gekrümmte Körper ausgeführt sind.Positioning device according to one of claims 11 to 13, characterized in that the fixing elements ( 8th ) are designed as a planar body or for better adaptation to body parts / objects as curved body. Positioniereinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Referenzkörper vorhanden ist, der z.B. ein Fixierungselement (8), ein Teil des Rahmengestelles (3) oder ein Körperteil/Objekt sein kann und der eine Referenzmarkierung enthält, mit der eine eindeutige Lokalisation gescannter Körperteile/Objekte in Bezug auf die Positioniereinrichtung (1) bzw, auf das MRT möglich ist.Positioning device according to one of claims 11 to 14, characterized in that a reference body is present, for example, a fixing element ( 8th ), a part of the framework ( 3 ) or a body part / object and which contains a reference mark with which a clear localization of scanned body parts / objects with respect to the positioning device ( 1 ) or on which MRI is possible. Positioniereinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmarkierung a) der Referenzkörper selbst ist, z.B. durch die Mischung eines Kunststoffes mit einem MR-kontrastfähigen Mitteln, b) oder auf Oberflächen verklebbare, steckbare oder anderweitig zu verbindende MR-Marken sind, c) oder ein Schlauch oder ein Schlauchsystem ist, welcher(s) sich in definierter Anordnung am oder im Referenzkörper befindet und ein MR-sensitives Kontrastmittel enthält oder mit diesem vermischt ist, d) oder mit Hilfe mindestens eines dünnen Metallelementes realisiert ist, das sich in definierter Lage innerhalb einer mit MR-Kontrastmittel gefüllten Kammer befindet, die sowohl außerhalb am Referenzkörper sein kann oder einen Hohlraum im Referenzkörper darstellt.Positioning device according to claim 15, characterized in that the reference mark a) is the reference body itself, eg by mixing a plastic with an MR-contrasting agent, b) or can be glued to surfaces, plugged or otherwise connected MR marks are, c) or a hose or a hose system, which (s) is in a defined arrangement on or in the reference body and contains an MR-sensitive contrast agent or is mixed with this, d) or realized by means of at least one thin metal element, which is in a defined position within a filled with MR contrast agent chamber located, which may be both outside the reference body or represents a cavity in the reference body. Positioniereinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierungseinheiten (7) ein Kontrollsystem zur Überprüfung der Körperteilpressung enthalten, wobei mindestens am Fixierungselement (8) oder am Bewegungsschlitten (9) ein Meßsystem angebracht ist, mit dem die auf die Körperteile/Objekte einwirkenden Belastungen gemessen werden können.Positioning device according to one of claims 9 to 16, characterized in that the fixing units ( 7 ) contain a control system for checking the body part pressing, wherein at least on the fixing element ( 8th ) or on the moving carriage ( 9 ) a measuring system is mounted, with which the forces acting on the body parts / objects loads can be measured. Positioniereinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Meßsysteme die einwirkenden Belastungen über die Verformungen oder Verschiebungen der Fixierungselemente (8) mit Hilfe elektronischer, optischer oder mechanischer Sensoren erfassen.Positioning device according to claim 17, characterized in that the measuring systems used the acting loads on the deformations or displacements of the fixing elements ( 8th ) using electronic, optical or mechanical sensors. Positioniereinrichtung nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierungssystem, die Fixierungseinheiten (7) bzw. die Fixierungselemente (8) von Körperteilen/Objekten manuell und über ein Computersystem (23) steuerbar oder kontrollierbar sind.Positioning device according to one of the preceding claims, characterized in that the fixing system, the fixing units ( 7 ) or the fixing elements ( 8th ) of body parts / objects manually and via a computer system ( 23 ) are controllable or controllable. Positioniereinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierungselemente (8) über Löcher (17) verfügen, die in bestimmter Anordnung senkrecht zur normalen Richtung der Fixierungsfläche angeordnet sind, wobei die Löcher. entweder aufgrund ihrer geometrischen Ausführung oder unter Zuhilfenahme von Zusatzelementen Führungs- und Positionierfunktionen von medizinischen Werkzeugen (14, 16) übernehmen.Positioning device according to one of claims 11 to 19, characterized in that the fixing elements ( 8th ) over holes ( 17 ), which are arranged in a certain arrangement perpendicular to the normal direction of the fixing surface, wherein the holes. either because of their geometric design or with the aid of additional elements guiding and positioning functions of medical tools ( 14 . 16 ) take. Positioniereinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass sich an einem medizinischen Werkzeug (14) mindestens ein Führungselement (15) zum Führen von z.B. Biopsienadeln oder Laserapplikatoren befindet, das in die Löcher (17) der Fixierungselemente (8) form- oder reibschlüssig eingesetzt werden kann.Positioning device according to claim 20, characterized in that on a medical tool ( 14 ) at least one guide element ( 15 ) for guiding eg biopsy needles or laser applicators placed in the holes ( 17 ) of the fixing elements ( 8th ) can be used positively or frictionally. Positioniereinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das medizinische Werkzeug (14) ein System ist, welches die Entnahme von Proben aus Körperteilen/Objekten oder die gezielte Anwendung von therapeutischen Instrumenten- oder Applikatoren ermöglicht.Positioning device according to claim 21, characterized in that the medical tool ( 14 ) is a system that allows the collection of samples from body parts / objects or the targeted use of therapeutic instrument or applicators. Positioniereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das medizinische Werkzeug (14) von einem Werkzeug-Navigationssystem (13) getragen und von diesem sowohl innerhalb der Positioniereinrichtung (1), als auch von außen entsprechend der Anordnung der Fixierungselemente (8) ausgerichtet werden kann.Positioning device according to one of the preceding claims, characterized in that the medical tool ( 14 ) from a tool navigation system ( 13 ) and by this both within the positioning device ( 1 ), as well as from the outside according to the arrangement of the fixing elements ( 8th ) can be aligned. Positioniereinrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem medizinischen Werkzeug (14) und dem Werkzeug-Navigationssystem (13) eine feste oder lösbare Verbindung besteht.Positioning device according to claim 24, characterized in that between the medical tool ( 14 ) and the tool navigation system ( 13 ) is a fixed or detachable connection. Positioniereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug-Navigationssystem (13) über ein Führungssystem, bestehend aus Rollen- oder Gleitschienenkomponenten, von mindestens zwei Seiten in die Positioniereinrichtung (1) manuell oder automatisch zugeführt und sowohl innerhalb dieser, als auch von außen, ausgerichtet und fixiert werden kann.Positioning device according to one of the preceding claims, characterized in that the tool navigation system ( 13 ) via a guide system consisting of roller or slide rail components, from at least two sides in the positioning device ( 1 ) can be supplied manually or automatically and both within this, as well as from the outside, aligned and fixed. Positioniereinrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug-Navigationssystem (13) über MR-kompatible rotatorische und/oder translatorische Antriebskomponenten verfügt, die sowohl manuell als auch automatisch betrieben werden können.Positioning device according to one of claims 24 to 26, characterized in that the tool navigation system ( 13 ) has MR-compatible rotary and / or translatory drive components that can be operated both manually and automatically. Positioniereinrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die MR-kompatiblen Antriebskomponenten elektrische, mechanische oder fluidische Systeme, wie z.B. Piezoaktuatoren, Hydraulik- oder Pneumatikzylinder sind.Positioning device according to claim 27, characterized characterized in that the MR-compatible drive components comprise electrical, mechanical or fluidic systems, e.g. Piezo actuators, hydraulic or pneumatic cylinders are. Positioniereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung und Darstellung der, für die Diagnostik und Therapie relevanten Zielkoordinaten, wie auch der automatische Betrieb des Werkzeug-Navigationssystems (13), rechnerisch über ein Computersystem (23) erfolgt, das sich extern oder an der Positioniereinrichtung (1) befindet.Positioning device according to one of the preceding claims, characterized in that the determination and representation of the relevant for the diagnosis and therapy target coordinates, as well as the automatic operation of the tool navigation system ( 13 ), computationally via a computer system ( 23 ), which is external or at the positioning device ( 1 ) is located. Positioniereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zusatzgehäuse (22) zur zusätzlichen Lagerung von Körperteilen/Objekten existiert, welches sich mit dem Rahmengestell (3) oder dem bildgebenden Gerät (MRT) lösbar verbinden lässt und gleichzeitig Bauelemente der Positioniereinrichtung (1) integrieren kann.Positioning device according to one of the preceding claims, characterized in that an additional housing ( 22 ) exists for the additional storage of body parts / objects, which with the frame ( 3 ) or the imaging device (MRI) releasably connect and at the same time components of the positioning ( 1 ) in can integrate. Positioniereinrichtung nach Anspruch 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich MR-kompatible Materialien verwendet werden, die nichtmagnetisch oder niedermagnetisch sind bzw. keine oder nur geringe magnetische Suszeptibilitäten aufweisen, die a) aus Kunststoffen wie z.B. PA, POM, PTFE, PMMA, PEEK, oder Faserverbundwerkstoffen wie z.B. GFK, CFK oder silikonartigen Werkstoffen bestehen, b) oder aus Metallen oder Metalllegierungen wie z.B. Aluminium, Kupfer, Silber, Gold, Tantal, Nickel, Molybdän oder Titan bestehen, c) oder insbesondere aus Gläsern oder keramischen Werkstoffen wie z.B. Glaskeramik oder Aluminiumoxid bestehen, d) oder aus Natur- und Schichthölzern bestehen.Positioning device according to claim 1 to 29, thereby marked that exclusively MR-compatible materials can be used, which are non-magnetic or low-magnetic or have little or no magnetic susceptibilities, the a) from plastics such as e.g. PA, POM, PTFE, PMMA, PEEK, or fiber composites such as e.g. GRP, CFK or silicone-like Consist of materials, b) or metals or metal alloys such as. Aluminum, copper, silver, gold, tantalum, nickel, molybdenum or titanium consist, c) or in particular of glasses or ceramic materials such as. Consist of glass ceramic or aluminum oxide, d) or off Natural and layered woods consist. Positioniereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Materialien desinfizierbar und die Materialien, mit denen der Patient oder der Anwender oder das zu untersuchende/behandelnde Körperteil/Objekt in Kontakt kommen könnte, biokompatibel sind.Positioning device according to one of the preceding Claims, characterized in that the materials used disinfectable and the materials with which the patient or the user or the body part / object to be examined / treated in contact could come, are biocompatible.
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