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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft Vorrichtungen für bildgeführte invasive medizinische
Prozeduren, in denen eine Einrichtung während der Bildgebung in einen
Körper
eingeführt
wird, und insbesondere betrifft diese Erfindung Vorrichtungen, die
bei der Ausführung
der Diagnose assistieren, und invasive Prozeduren, wie beispielsweise
die Assistenz bei der Positionierung der Einrichtung während der
Prozedur.
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Bildgeführte medizinische
oder chirurgische Prozeduren verwenden eine Bildgebungs-Technik, wie
beispielsweise die Magnetresonanz-Bildgebung (magnet resonance imaging:
MRI) oder die Computertomographie (computer tomography: CT) zur
Erzeugung von Bildern, entweder vor der Prozedur oder während der
Prozedur, als eine Führung
für einen
Arzt oder Bediener. Während
der interaktiven Untersuchungen oder des Eingriffs mit einer medizinischen
Einrichtung, wie beispielsweise einer Biopsienadel, deren Führung durch
ein Einrichtungs-Tracking-Verfahren lokalisiert ist, gibt es einen
Bedarf für eine
Vorrichtung zum aktiven Überwachen
oder Abbilden der dreidimensionalen Position (3D) der Einrichtung,
und einer Antwort, wenn die Einrichtung von seiner Zielposition
wegbewegt ist, um eine Information an den Bediener bereitzustellen,
um bei der genauen und schnellen Platzierung der Führung zu
assistieren. Einrichtungsführungen
werden in Bezug auf eine interessierende Eigenschaft oder ein interessierendes
Merkmal, wie beispielsweise eine Läsion oder Wunde positioniert,
um diagnostische oder intervenierende Einrichtungen einzubringen.
Die genaue Platzierung der medizinischen Einrichtungsführung führt zu ei ner
genauen Platzierung der begleitenden medizinischen Einrichtung bezüglich eines Ziels.
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Während der
interaktiven Untersuchung oder dem Eingriff mit einer medizinischen
Einrichtung gibt es einen Bedarf für eine Einrichtung, um aktiv
die dreidimensionale (3D) Position der Einrichtung zu Monitoren
oder Überwachen,
und zu reagieren, wenn die Einrichtung sich von der Zielposition
weg bewegt hat. Die Bewegung der Einrichtung ist von Bedeutung für Prozeduren,
bei denen eine Therapie an sorgfältig ausgewählten und
begrenzten Flächen
angewendet wird. Die Bewegung der Einrichtung ist gleichermaßen für eine Prozedur
von Bedeutung, bei der eine Gewebeprobe aus einem genauen Ort erhalten
wird, wie beispielsweise bei einer Biopsie-Prozedur.
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Typischerweise
wird in konventionellen Tracking-Einrichtungen oder Nachverfolgungs-Einrichtungen
der Ort einer eingreifenden Einrichtung einem Arzt als ein Graphiksymbol
dargestellt, das einem diagnostischen Bild überlagert wird. Auf Grund von Zeitbeschränkungen
oder der Beschränkung
der akkumulierten Strahlungsdosis werden die diagnostischen Bilder
mit Unterbrechung akquiriert, bevor das Tracken oder Nachverfolgen
der Einrichtung beginnt, oder werden bei einer viele kleineren Rate
akquiriert als die Einrichtung nachverfolgt wird. Folglich kann, wenn
das Objekt oder die Einrichtung sich nach der Akquisition des Diagnosebildes
bewegt, die Darstellung der Einrichtung, die für den Arzt dargestellt wird, bezogen
auf das diagnostische Bild fehlregistriert werden.
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Die
US 6,119,033 offenbart Verfahren
und Vorrichtungen für
eine medizinische Bildgebungs-Vorrichtung. Externe Sen soren werden
verwendet, um eine interne Position einer medizinischen Einrichtung
in Verbindung mit einem externen Bild einer Position einer Patientenanatomie
und eines internen Bildes von beispielsweise einer Läsion zu
ermitteln.
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Es
werden eine Vorrichtung und ein Verfahren benötigt, die oder das die Probleme
lösen,
die vorstehend beschrieben sind, indem das Objekt und die Einrichtung überwacht
und positioniert werden. Für
den Fall, dass die Bewegung detektiert ist, ist es wünschenswert
für eine
Vorrichtung und ein Verfahren auf die Bewegung des Objektes zu antworten
und diese zu korrigieren.
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KURZE ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER
ERFINDUNG
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Aspekte
der vorliegenden Erfindung werden in den nachfolgenden Ansprüchen definiert.
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In
einem ersten Aspekt wird eine Positionierungsvorrichtung einer medizinischen
Einrichtung zur Verwendung während
einer medizinischen Prozedur geschaffen, die während der Bildgebung eines
Objekts durchgeführt
wird. Die Vorrichtung weist eine medizinische Einrichtung auf, die
zur internen Nutzung innerhalb des Objektes zur Durchführung der medizinischen
Prozedur ausgelegt ist, und weist eine oder mehrere Tracking-Elemente
oder Nachverfolgungs-Elemente
zur Positionierung im Inneren des Objektes und eine Bildgebungs-Einrichtung
zum Akquirieren von Bilddaten eines interessierenden Bereichs innerhalb
des Objekts auf. Zusätzlich
weist die Vorrichtung eine Monitoring-Untereinrichtung der medizinischen
Einrichtung zum Beobachten der Position der medizinischen Einrichtung
relativ zu einem interessierenden Zielbereich innerhalb des Objekts durch
in ternes, Ermitteln der Position des einen oder der mehreren Tracking-Elemente
innerhalb des Objekts und zum Bereitstellen eines Feedbacks an eine Schnittstellen-Einrichtung
auf, wenn die Position der medizinischen Einrichtung von dem interessierenden Zielbereich
abweicht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der
nachfolgenden genaueren Beschreibung der Erfindung deutlich, wenn
diese mit den nachfolgenden Zeichnungen zusammen gelesen werden,
in der:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer beispielhaften Bildgebungs-Vorrichtung
im Betrieb ist, zum Überwachen
und Positionieren des Ortes einer invasiven Einrichtung in einem
Objekt, in der die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung anwendbar sind, und
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2 ein Darstellungsdiagramm von akquirierten
Ausführungsformen,
die ein Bild verwenden, der vorliegenden Erfindung ist.
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GENAUERE BESCHREIBUNG DER
ERFINDUNG
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Bezug
nehmend auf 1 ist eine Bildgebungs-Vorrichtung
gezeigt, auf die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung anwendbar sind. In 1 ist
ein Objekt 100 auf einem Tisch 110 in einer Bildgebungs-Vorrichtung 120 platziert,
die eine Schnittstellen-Einrichtung 123 und einen Bildgebungs-Prozessor 121 aufweist,
die zusammen als Bildgebungs-Einrichtung 120 bezeichnet
werden. Die Bildgebungs-Einrichtung 120 kann eine Magnetresonanz-Bildgebungs- (MR-Bildgebungs)-Einrichtung, eine
Röntgenstrahlen-Bildgebungs-Einrichtung,
ein Computertomographie (computed tomography: CT)-Scanner, eine
Positronenemissions-Tomographie-Vorrichtung oder ein Ultraschall-Scanner
oder jede andere konventionelle medizinische Bildgebungs-Vorrichtung
sein. Eine invasive Einrichtung 150, die in 1 als
ein Katheder gezeigt ist, wird in das Objekt 100 eingeführt, gewöhnlich durch
einen Arzt 1. Die Einrichtung 150 kann ein geführter Draht, ein
Katheder, ein Endoskop, ein Laparoskop, eine Biopsie-Nadel, eine
Laserführung,
eine Einrichtungs-Führung,
ein Therapie-Laser oder eine ähnliche
Einrichtung sein.
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Die
Einrichtung 150 enthält
ein oder mehrere Elemente 151, die leicht nach zu verfolgen
sind. Beispielsweise kann in einer MR-Einrichtung dies eine HF-Spule
sein, die MR-Signale detektiert, die in dem Objekt 100 erzeugt
worden sind. Das Element kann auch eine MR-aktive Substanz sein,
wie beispielsweise eine Fluor-Komponente, die durch MR-Bildgebung nach verfolgt
werden kann. Im Falle des HF-Trackings oder HF-Nachverfolgens, kann
eine HF-Spule durch externe HF-Spulen 130 nach verfolgt werden.
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Die
Einrichtungs-Tracking-Einheit 170 bestimmt die Position
des Elementes 151 in der Einrichtung 150 relativ
zu einem festen Referenzpunkt, wie beispielsweise einem Lagerungstisch 110.
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In
dem Fall des HF-Tracking, wird der Ort der Einrichtung 150 durch
Verwenden von verschiedenen externen Detektionseinrichtungen bestimmt,
wie beispielsweise HF-Spulen 130 entlang des Umfangs des
Objekts 100, und mindestens eine interne Spule des Elementes 151,
das an die Einrichtung 150 angefügt oder befestigt ist. Die
interne Spule überträgt die HF-Energie,
die durch die externe Hf-Spule 130 übertragen wurde, die mit der
Einrichtungs-Tracking-Einheit 170 verbunden ist.
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Im
Falle des MR-Trackings detektiert das Element 151 Abweichungen
der magnetischen Resonanz in einem lokalisierten Bereich um das
Element 151. Die Einrichtungs-Tracking-Einheit 170 bestimmt den Ort
des Elements 151.
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Wenn
mehr als eine Spule in dem Element 151 verwendet werden,
wird die Bestimmung der Orte aller Spulen ebenfalls die Berechnung
der Orientierung der Einrichtung 150 erlauben.
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Eine
Positions-Detektions-Einheit 190, die innerhalb der Bildgebungs-Einrichtung 120 platziert ist,
misst die Position einer oder mehrerer Referenzpunkte des Objektes 100 über die
Zeit bzw. als Funktion der Zeit. Ein Referenz Bild des Objektes
wird durch die Bildgebungs-Einrichtung 120 zu einer Zeit t1 akquiriert. Die Position der Referenzpunkte
des Objekts 100 wird gleichzeitig durch die Positions-Detektions-Einheit 190 überwacht.
Das Bild und der zugehörige
Objekt-Ort und die Position werden gespeichert. In einer anderen
Ausführungsform
kann die Positions-Detektions-Einheit 190 Licht emittierende Dioden
(light emitting diodes: LED), die an einem Objekt 100 fixiert
sind, und einen optischen Detektor enthalten, der in der Lage ist
die Entfernung zu den LEDs zu einer spezifizierten Zeit zu messen.
Ebenfalls in einer anderen Ausführungsform
kann die Positions-Detektions-Einheit 190 Ultraschall-Enfernungs-Mess-Techniken enthalten,
um die Position der ausgewählten
Punkte auf dem Objekt 100 zu verschiedenen Zeiten zu be stimmen.
In einer weiteren Ausführungsform
kann die Positions-Detektions-Einheit 190 eine mechanische
Nachverfolgungs-Einrichtung enthalten, wie beispielsweise einen
mechanischen Arm, der physikalisch mit dem Objekt gekoppelt ist,
um die Breite und die Höhe
eines Bereiches der Anatomie des Objektes zu messen.
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Die
Positionsinformation (Objekt-Tracking-Daten) als Funktion der Zeit
von der Bewegungs-Detektions-Einheit 190 wird an eine Objekt-Tracking-Einheit 200 zur
Bearbeitung gesendet. Die Objekt-Nachverfolgungs-Einheit 200 berechnet Translations-
und Dreh-Bewegungen des Objekts 100 von der Zeit t1 aus, der Zeit der Bildakquisition, bis
zu der Zeit td, der Zeit der Messung des
Einrichtungs-Ortes. Diese Bewegungs-Information wird an die Registrierungs-Einheit 160 weitergeleitet.
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Die
Registrierungs-Einheit 160 empfängt das Referenz-Bild von der Bildgebungs-Einrichtung 120 (gezeigt
als Registrierungsdaten), der effektiven Objektposition und der Änderung
der Orientierung von der Objekt-Tracking-Einheit 200, und
die Einrichtung 150 empfängt die Position und Orientierung
von der Einrichtungs-Tracking-Einheit 170 (Einrichtungs-Tracking-Daten).
Die Registrierungs-Einheit 160 verschiebt und dreht das
Referenz-Bild, um die Position und Orientierung des Objektes 100 an
die Zeit, zu der der Ort der Einrichtung 150 gemessen wurde,
anzupassen. Ein Bild der Einrichtung 150 oder ein graphisches
Symbol des Elementes 151 wird durch die Einrichtungs-Tracking-Einheit 170 oder
durch die Registrierungs-Einheit 160 synthetisiert. Dieses
Bild wird dem verschobenen/rotierten Bild des Objektes 100 an
seiner absoluten Ort und Orientierung überlagert, um zu einem aufgezeichneten
Bild zu führen,
das so wohl ein Bild des Objektes 100 als auch der Einrichtung 150 aufweist,
die korrekt zueinander aufgezeichnet sind.
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Alternativ
kann die Registrierungs-Einheit 160 den absoluten Ort/Orientierung
der Einrichtung 150 in umgekehrtem Sinne transformieren,
dann das Bild der Einrichtung 150 dem Ort oder der Orientierung
des Referenz-Bildes überlagern.
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Die
Objekt-Tracking-Einheit 200, die Registrierungs-Einheit 160 und
die Einrichtungs-Tracking-Einheit 170 sind zur zu Darstellungszwecken als
separate Einheiten gezeigt. Allgemein können die Tracking-, die Registrierungs-
und die Einrichtungs-Tracking-Information zur weiteren Bearbeitung durch
die Bild-Einrichtung (Prozessor 121 in 1) versendet
werden. In Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung weist der Prozessor 121 die
Bearbeitung des Objekt-Trackings,
der Registrierung und der darin enthaltenen Einrichtungs-Tracking-Bearbeitung
auf.
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Es
wird ein System oder eine Vorrichtung vorgeschlagen, in dem oder
in der dem Bediener eine aktive, genaue und Echtzeit-Führung für die Positionierung
der medizinischen Einrichtungs-Führung
gegeben ist. Ein derartiges System könnte für viele verschiedene diagnostische
und eingreifende Einrichtungen verwendet werden. Beispielsweise
könnte
es verwendet werden, um die Platzierung eines therapeutischen Lasers
oder einer Biopsie-Nadelführung zu
führen.
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Weiterhin
Bezug nehmend auf 1 wird hierin eine Ausführungsform
einer Positionierungs-Vorrichtung einer medizinischen Einrichtung zur
Verwendung während
einer medizinischen Operation eines Objektes während der Bildgebung des Objektes
geschaffen. Die Vorrichtung weist eine medizinische Einrichtung,
wie beispielsweise eine invasive Einrichtung 150, und eine
zugehörige
Tracking-Einrichtung auf, beispielsweise Element 151, weiterhin
eine Bildgebungs-Einrichtung 120 zur Akquirierung von Bildern
des Objektes und eine medizinische Einrichtungs-Monitoring-untereinrichtung 210 zum
Detektieren von Bewegung der Einrichtung relativ zu einen interessierenden
Zielbereich des Objektes. Die Monitoring-Untereinrichtung 210 schafft ebenfalls
eine Rückkopplung
oder ein Feedback an eine Schnittstellen-Einheit, wie beispielsweise
eine Schnittstelle 123, um dem Bediener 1 des
Positionierungssystems bei der Positionierung der medizinischen
Einrichtung zu assistieren. Die medizinische Einrichtung 150 wird
zur internen Verwendung innerhalb des Objektes zur Durchführung der
Prozedur verwendet. Wie hierin verwendet, enthält der Begriff medizinische
Prozedur, aber ist nicht darauf beschränkt, eine diagnostische Prozeduren,
wie beispielsweise Ablation, Laserbehandlungen, Ultraschallbehandlungen,
Bracheatherapie und ähnliches.
Ebenfalls hierin verwendete Begriffe „angepasst zu", „eingerichtet
zu" und ähnliche
beziehen sich auf mechanische oder strukturelle Verbindungen zwischen
Elementen, um den Elementen zu erlauben, zusammenzuarbeiten, um
einen beschriebenen Effekt zu schaffen, wobei diese Begriffe sich
ebenfalls auf Fähigkeiten
der elektrischen Elemente beziehen, wie beispielsweise analoge oder
digitale Rechner oder anwendungsspezifsche Einrichtungen (wie beispielsweise
einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (application
specific integrated circuit: ASIC)), der programmiert ist, um eine
Aufeinanderfolge durchzuführen,
um eine Ausgabe als Antwort auf ein gegebenes Eingabesignal durchzuführen.
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Wie
dies vorstehend beschrieben ist, kann die medizinische Bildgebungs-Einrichtung 120 eine Magnetresonanz-Bildgebungs-(MR-Bildgebung)-Vorrichtung,
eine Röntgen-Bildgebungs-Vorrichtung,
ein Computertomographie-(CT)-Scanner, ein
Positronentomographie-System oder ein Ultraschall-Scanner sein,
oder jede andere konventionelle medizinische Bildgebungs-Vorrichtung,
die angepasst ist, medizinische, diagnostische Referenzbilder zu
erhalten. Die Einrichtungs-Tracking-Einrichtung ist eine Einrichtungs-Tracking-Einrichtung,
die für
eine Echtzeit-Lokalisierung in drei Dimensionen geeignet ist, wie
beispielsweise MR-Tracking,
HF-Tracking und andere Verfahren, die im Stand der Technik bekannt
sind.
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Das
Einrichtungs-Monitoring-Untereinrichtung 210 ist wünschenswerterweise
in den Prozessor 121 von 1 integriert
und ist angepasst, die Position einer medizinischen Einrichtung
relativ zu einem interessierenden Zielbereich in dem bildgebend
darzustellenden Objekt zu überwachen.
In weiteren Ausführungsformen
der Einrichtungs-Monitoring-Untereinrichtung, weist die Untereinrichtung
für die
Einrichtungspezifische Konfiguration, Informationen von einem Konfigurations-File
auf, die Informationen bezüglich
des Tracking-Verfahrens, wie beispielsweise der HF-Spulen, in Einrichtungs-Koordinaten
und ferner Ablage-Informationen enthalten, wie beispielsweise die
Position des Austrittslochs und der Nadellänge für die Biospie-Nadelführung in
Einrichtungskoordinaten. Die Monitoring-Untereinrichtung ist ebenfalls
so an die Schnittstelle 123 von 1 gekoppelt,
dass ein Bediener in der Lage ist, die Koordinaten einer Zielposition
auf den Referenzbildern zu markieren, entweder durch Aufzeichnen
der 3D-Position des Ziels in Systemkoordinaten oder durch Platzieren
eines Anzeigers o der Indikators, wie beispielsweise eines Symbols
oder Ikons auf den Bildern. Die Einrichtungs-Monitoring-Untereinrichtung 210 ist
eingerichtet, Eingabe-Informationen von verschiedenen Quellen zu
erhalten, und die Informationen dann in ein gewöhnliches Koordinatensystem
zu konvertieren. Beispielsweise werden Zielorte durch den Bediener
auf den Referenzbildern markiert, 3D-Koordinaten der nach verfolgten
Orte auf der Einrichtungs-Führung
oder für
die Einrichtung spezifische Tracking- und Ablage-Information markiert.
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Wünschenswerterweise
ist die Einrichtungs-Monitoring-Untereinrichtung 210 ebenfalls
eingerichtet, eine beratende Rückmeldung
zu geben, wünschenswerterweise
durch die Schnittstelle 123, um eine Rückkopplung an den Bediener
des Systems bezüglich
der relativen Position der medizinischen Einrichtung relativ zu
dem interessierenden Zielbereich zu geben. Die Fähigkeit erlaubt einem Bediener,
die zweidimensionale (2D) Position oder die dreidimensionale (3D)
Position für
eine geeignete Ablage der Einrichtung anzupassen, und ebenfalls eine
gegenwärtige
2D und 3D-Position der Einrichtungs-Führung in Echtzeit zu überwachen.
Das Beratungs-Feedback
ist verantwortlich, um von der Monitoring-Untereinrichtung eingegeben
zu werden, wobei die Ausgabe ein Feedback oder eine Rückmeldung
an den Bediener ist, die bei der Navigation und Positionierung der
Einrichtung verwendet wird, um den Zielort zu erreichen. Das Feedback
kann eine Audio-Anweisung enthalten, wie beispielsweise „Drehe
die Führung
um zehn Grad im Uhrzeigersinn, eine Textausgabe auf einem Darstellungs-Einrichtungs-Bildschirm
(Schnittstelle 123), wie beispielsweise „Verschiebe
die Probe um einen Inch" oder eine
visuelle Ausgabe, um die relative Position des Ziels und der Einrichtungs-Führung auf
den Referenz-Bildern
zu zeigen.
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Die
visuelle Ausgabe des Beratungs-Feeedbacks könnten einfache Ikons auf dem
Referenz-Bild sein, das die Zielposition und die gegenwärtige Position
der Einrichtungsführung
zeigt, wie dies in dem nachfolgenden Proben-Szenario beschrieben
ist. Wenn die Symbole oder Ikons koinzidieren oder zusammenfallen,
dann hat die Führung
ihre gewünschte
Position erreicht. Die Ausgabe könnte
ebenfalls eine ausgetüffteltere
oder anspruchsvollere Darstellung sein. Beispielsweise könnte die
Einrichtungs-Konfiguration ebenfalls 3D-Koordinaten eines Fadenkreuz-Modells
der Einrichtungs-Führung in Einrichtungskoordinaten
enthalten. Die 2D-Projektion der Einrichtungs-Führung könnte auf einem 2D-Referenz-Bild
so überlagert
werden, um bei der Positionierung der Führung zu helfen. Zusätzlich könnte der
Einrichtungskonfigurations-File die 3D-Koordinaten des Fadenkreuz-Modells der medizinischen
Einrichtung enthalten, und seine 2D-Projektion könnte auf dem Referenz-Bild überlagert
gezeigt werden. Die Hinzufügung
dieser Darstellung könnte zusätzliche
Einrichtungsspezifische Information geben, wie beispielsweise der
projizierte Weg der Nadel (Nadel-Weg) oder der Laserpfad.
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Bezug
nehmend auf 2 ist ein beispielhaftes
Verfahren gezeigt, in dem ein Paar von 2D-Bildern akquiriert wird,
worin jedes Bild in der Ebene mit nachverfolgten Orten der medizinischen
Einrichtung ist. Die Bilder können
in derselben Ebene akquiriert werden, oder wünschenswerterweise in zwei
verschiedenen Ebenen (beispielsweise axial, sagittal (pfeilrecht)
oder koronal), um nützlich
für die
Positionierung der Einrichtung zu sein. 2A zeigt
eine Ansicht einer axialen Ebenen eines interessierenden Bereichs 20 innerhalb
einer Prostata, ein Ziel-Ikon 22 und ein Sicht-Ikon 24,
und 2B zeigt ein zweites Bild, einer sagittalen Ansicht
innerhalb der Prostata, das zu einem späteren Zeitpunkt akquiriert
ist, und zeigt die relative Position des Sicht-Ikons und des Ziel-Ikons
bei einer unterschiedlichen Ansicht des interessierenden Bereichs 20.
Zu Beginn einer medizinischen Prozedur, markiert der Bediener den
Ort des Ziels auf beiden akquirierten Bildern mit dem Target-Ikon 22.
Das Ergebnis ist ein einmaliges, stationäres Ziel-Ikon 22,
das auf den Referenz-Bildern überlagert
ist. Während
der Prozedur der Positionierung der Nadelführung, erscheint das Sicht-Ikon 24 auf
beiden Referenz-Bildern. In einer Ausführungsform der Positionierung
der Einrichtung, verwendet der Bediener das Sicht-Ikon und das Ziel-Ikon,
um die Einrichtung zu navigieren. In dieser Ausführungsform bewegt der Bediener
die Einrichtungs-Führung auf
eine solche Art und Weise, dass das Sicht-Ikon 24 in beiden
Ebenen näher
an das Ziel-Ikon 22 gebracht wird. Wenn das Sicht-Ikon 24 mit
dem Ziel-Ikon 22 in beiden Ebenen zusammenfällt, ist
die Einrichtungs-Führung
genau positioniert und die medizinische Prozedur (beispielsweise
Biopsie oder Therapie) kann durchgeführt werden. Der Bediener kann
jetzt die Biopsie-Nadel einführen
und die Biopsie ohne weitere Positionierung durchführen. Zusätzlich können die
projizierten Nadelpfade oder Einrichtungs-Umfänge als eine separate visuelle
Ausgabe gezeigt werden, um in den Navigations-Anwendungen verwendet
zu werden.
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In
einer Ausführungsform
des Monitorings oder Überwachungs
einer Einrichtung, verwendet die Einrichtungs-Monitoring-Untereinrichtung 210 von 1 Bild-Bearbeitungs-Techniken, um mathematisch
das derzeitige akquirierte Bild zu vergleichen und danach eine Beratungs-Nachricht
oder Ausgabe an die Schnittstelle 123 zu geben (beispielsweise Audio
oder vorbestimmte Antwort), wenn der Vergleich zeigt, dass die Einrichtung
sich um mehr als einen akzeptablen oder vorbestimmten Schwellenwert
bewegt hat.
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In
weiteren Ausführungsformen,
ist die Monitoring-Untereinrichtung 210 eingerichtet,
um die aufgezeichneten dreidimensionale (3D)-Ziel-Position in System-Koordinaten,
die Einrichtungs-Koordinaten der drei Nachverfolgungs-Spulen, die in die
Führung eingebettet
sind, die Einrichtungs-Koordinaten des Nadel-Austritts-Lochs, die
Nadel-Länge und
des zurückgelegten
Wegs in System-Koordinaten, und die Echtzeit-Koordinaten der drei
Nachverfolgungs-Spulen
in System-Koordinaten zu berechnen. Diese Information wird wünschenswerterweise
in ein gewöhnliches
Koordinatensystem übertragen
und kombiniert, um die 3D-Position des Ziels mit der 3D-Position
der Führung
zu vergleichen, um eine Positionierung der Führung für eine Biopsie anzubieten.
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In
weiteren Ausführungsformen
ist die medizinische Monitoring-Untereinrichtung 210 verantwortlich
für jegliche
Bewegung des Objektes oder Bewegung der medizinischen Einrichtung
relativ zu einem spezifischen interessierenden Ziel-Bereich innerhalb des
Objekts. In einer Ausführungsform
ist die medizinische Monitoring-Untereinrichtung 210 eingerichtet, um
auf die Bewegung mit einer vorbestimmten Antwort zu antworten, wenn
die Position der medizinischen Einrichtung um eine spezifische Entfernung von
der interessierenden Zielposition abweicht. Beispielsweise antwortet
die Monitoring-Untereinrichtung 210 auf eine Bewegung der
medizinischen Einrichtung auf eine vorher einprogrammierte Art und Weise,
wie beispielsweise Beenden der Therapie, Akquirieren neuer Referenz-Bilder,
Aktivieren einer Einrich tungs-Positionierungs-Untereinrichtung,
um dem Bediener bei der Repositionierung der Einrichtung oder alternativ
der Aktivierung des Beratungs-Feedbacks zu assistieren.
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Die
Beratungs-Nachricht enthält
eine Ausgabe-Anzeige an den Bediener, wie beispielsweise durch die
Schnittstelle 123 von 1, die Bewegung der
medizinischen Einrichtung relativ zu dem aufgetretenen interessierenden
Zielbereich. Beispielsweise kann die Beratungs-Nachricht eine Audio-Ausgabe enthalten,
wie beispielsweise „Einrichtung
hat sich bewegt, Laser wurde herunter gefahren oder ausgeschaltet"; eine Text-Ausgabe,
wie beispielsweise „Einrichtung
hat sich bewegt; Möchten
Sie Repositionieren?";
und eine visuelle Ausgabe. In einer Ausführungsform, kann die visuelle
Ausgabe als einziges Ikons aufweisen, die zu dem Ziel und der Einrichtung gehören, um
die Zielposition und die gegenwärtige Position
der Einrichtung zu zeigen. In einer weiteren Ausführungsform
kann die visuelle Ausgabe eine zweidimensionale (2D) Projektion
eines Fadenkreuz-Modells der Einrichtung oder Führung haben, die den Referenz-Bildern überlagert
sind. In einer weiteren Ausführungsform
kann die visuelle Ausgabe eine Kartoon-ähnliche Darstellung der medizinischen Einrichtung
aufweisen, die den Referenz-Bildern überlagert ist. Wünschenswerterweise
zeigt die visuelle Ausgabe spezifische Einrichtungs-Informationen der
Referenz-Bilder,
wie beispielsweise einer projizierten Nadelspur, einem Laserpfad,
einem Ausgangsloch, einer Nadellänge
und ähnlichen
Einrichtungs-Ablage-Information.
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Ebenfalls
wird hierin ein Verfahren zum Positionieren einer medizinischen
Einrichtung geschaffen, das die Erzeugung mindestens eines Bildes
eines interessierenden Bereichs eines Objekts aufweist, das eine
Darstellung einer in dem Bild überlagerten
medizinischen Einrichtung enthält;
das Monitoren oder Überwachen
einer Position der medizinischen Einrichtung relativ zu einem interessierenden Zielbereich
innerhalb des Objekts; und die Schaffung einer Rückmeldung an eine Schnittstelle über die
Detektion einer Positionsänderung
der medizinischen Einrichtung relativ zu dem Zielbereich. Wie vorstehend
beschrieben wurde, kann die Rückmeldung oder
das Feedback ein erstes visuelles Ikon enthalten, das die Position
der Einrichtung repräsentiert, und
ein zweites visuelles Ikon, das den interessierenden Zielbereich
repräsentiert,
eine Textmitteilung, eine Audio-Beratung
oder eine vorbestimmte Antwort. Die vorbestimmte Antwort kann das
Beenden der Therapie, die Aktivierung der Bildgebungs-Einrichtung
enthalten, um ein neues Bild zu akquirieren, oder die Aktivierung
einer Beratungs-Nachricht an die Schnittstellen-Einrichtung enthalten.
Wünschenswerterweise
ist die Schnittstelle eingerichtet, um auf eine Bedienereingabe
der Koordinaten zu antworten, die eine Zielposition der medizinischen
Einrichtung markiert.
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In
weiteren Ausführungsformen,
die insbesondere die MR-Bildgebungs-Anwendungen sind, berechnet
die Monitoring-Untereinrichtung 210 Eingaben
von einer zusätzlichen
Einrichtungsspezifischen Konfigurationsinformation, wie beispielsweise einer
Information, die auf ein Tracking-Verfahren bezogen ist, wie beispielsweise
die Position der HF-Spulen
in der Einrichtung oder die Führung,
jeweils in Einrichtungs-Koordinaten. Ferner können andere Eingaben, die bei
der Überwachung
der Einrichtung nützlich
sein würden,
die statischen 3D-Koordinaten des Zentrums der medizinischen Einrichtung oder
Führung
sein, wenn diese an der Zielposition positioniert sind, die aufgezeichnet
werden könnten, wenn
die Monitoring-Einrichtung aktiviert ist, o der unter Verwendung
von einer 3D-Start-Position der Einrichtung oder Führung der
Einrichtungs-Tracking-Einrichtung und von nach verfolgten Orten
in der Einrichtung oder Führung
berechnet ist. Alternativ könnten
die 3D-Position der in Echtzeit nach verfolgten Orte in der Einrichtung
oder Führung
der Einrichtungs-Tracking-Einrichtung verwendet werden. In diesen
Ausführungsformen
werden die Profilstrahlen (1D Projektion) kontinuierlich in axialer,
sagittaler und koronaren Ebenen akquiriert, und die Profilstrahlen passieren
eines der nachfolgenden: 3D-Position der Mitte der medizinischen
Einrichtung oder Führung oder
die 3D-Position
von jeder der nach verfolgten Orte auf der Einrichtung oder Führung. Die
Monitoring-Untereinrichtung vergleicht hierin mathematisch die zuletzt
akquirierten Profildaten mit vorher akquirierten Profildaten und
aktiviert eine Antwort oder Rückmeldung,
wenn der Vergleich zeigt, dass die Einrichtungen sich signifikant
bewegt haben.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der MR-Bildgebung, in der ein MR-Bildgebungs-Scanner mit einer MR-Tracking-Einrichtung ausgestattet
ist, können
die Eingaben aus kontinuierlich akquirierten dem MR-Tracking Anregungs-Daten
sein, wie beispielsweise einer Körperspule,
die zur Anregung verwendet wird, oder das Empfangen von Anregungsdaten
mit einer Oberflächenspule,
die um die Zielfläche zentriert
ist, lieber als die im Stand der Technik bekannte Nachverfolgungsspule.
Die Monitoring-Untereinrichtung vergleicht mathematisch die zuletzt
akquirierten Anregungen mit vorher akquirierten Anregungen und aktiviert
eine Antwort oder eine Rückmeldung,
wenn der Vergleich zeigt, dass sich die Einrichtung signifikant
bewegt hat. Diese Ausführungsform
erlaubt eine gleichzeitige Nachverfolgung der Einrichtung und Detektion
der Bewegung. Dies wird begleitet durch die Verwendung derselben
Impulssequenz, um die Spins für
beide Funktionen anzuregen. Die MR-Tracking-Spulen empfangen Signale,
die verwendet werden können,
um die Einrichtungs-Orte zu bestimmen, während die Oberflächenspule
Signale detektiert, die verwendet werden, um den globalen Status
und die Position in dem interessierenden Bereich zu bestimmen.
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Während die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gezeigt worden sind, und hierin beschrieben
worden sind, ist offensichtlich und deutlich geworden, dass derartige
Ausführungsformen
zur als Beispiel verwendet wurden. Zahlreiche Variationen, Änderungen
und Ersetzungen treten für
den Fachmann auf, ohne von der hierin genannten Erfindung abzuweichen.
Demzufolge ist es beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den
Geist und den Umfang der nachfolgenden Ansprüche begrenzt ist.