EP1343430A1

EP1343430A1 - Manipulator für einen geschlossenen magnetresonanztomographen

Info

Publication number: EP1343430A1
Application number: EP01991822A
Authority: EP
Inventors: Horst Baltschun; Jörg VAGNER; Judith Bast; Holger Frenzel; Siegfried SCHÖNHERR; Werner Alois Kaiser
Original assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2003-09-17
Also published as: JP2004516064A; DE10063566C1; JP3728437B2; WO2002049525A1; US20030208121A1

Abstract

Manipulator für den Einsatz in einem geschlossenen Magnetresonanztomographen mit einem durchgehenden MRT-Kanal zum Einschieben einer Patientenliege für weibliche Patienten in Bauchlage bei der MR-Mammographie, mit einem Tragarm und einem Aufnahmegehäuse an dessen Spitze für die Instrumente zur Behandlung der Patientin, mit welchem diese in den Kanal parallel zu seiner Längsachse einfahrbar, zur Lage der Mamma stufenlos in jede Richtung positionierbar und in dieser Position zusätzlich vor Ort an der Mamma betätigbar sind. Ausgehend davon hat die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, einen Manipulator für einen MRT hinsichtlich einer höheren Steifigkeit sowie einer geringeren Baugrösse weiterzuentwickeln und in seiner Handhabung zugunsten einer erhöhten Betriebssicherheit zu optimieren. Die Aufgabe wird mit einem Manipulator gelöst, welcher sich dadurch auszeichnet, dass der Tragarm des Manipulators proximalseitig in horizontaler und vertikaler Richtung schwenkbar gelagert und positionierbar ist.

Description

Manipulator für einen geschlossenen Magnetresonanztomographen

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Manipulator für den Einsatz in einem geschlossenen Magnetresonanztomographen MRT mit einem durchgehenden Kanal zum Einschieben einer Patientenauflage für weibliche Patienten in Bauchlage bei der MR-Mammographie, mit einem Tragarm und einem Aufnahmegehäuse an dessen Spitze für die Instrumente zur Behandlung der Patientin, mit welchem diese in den Kanal parallel zu seiner Längsachse einfahrbar, zur Lage der Mamma stufenlos in jede Richtung positionierbar und in dieser Position zusätzlich vor Ort an der Mamma betätigbar sind. Ein geschlossenes MRT zeichnet im Gegensatz zum offenen MRT durch den durchgehenden Kanal ohne zusätzliche seitliche Öffnungen' aus .

Bei den aus der Praxis bekannten geschlossenen MRT erfolgt die MRT-gestützte Mammographie mit dem sich daraus ergebenden, weiteren Behandlungsschritten, beispielsweise einer Biopsie mit einer gegebenenfalls anschließenden Therapie, in einer Vielzahl von Schritten, bei welchen die Patientin mehrfach in den Kanal des Gerätes aus- und eingefahren werden muss. Ein Grund hierfür ist, dass die chirurgischen Behandlungsschritte beim Einsatz eines geschlossenen MRT an der Patientin bisher nur außerhalb des Gerätes vorgenommen werden konnten. Dies bedeutet hohen Zeitaufwand, große physische und psychische Belastung der Patientin und ein zusätzliches Risiko aufgrund möglicher Positionsänderungen der Mamma insbesondere bei längeren zeitlichen Abläufen der Arbeitsschritte. Ebenso bedeutet der lange zeitliche Aufwand entsprechend hohe Kosten der Therapie.

Aus der DE-196 39 975 ist ein MRT mit einem durchgehenden Kanal zur Aufnahme des Patienten bekannt, der jedoch keine weiteren Geräte oder Instrumente zur Behandlung des Patienten aufweist. In der EP-A-0 534 607 ist ein MRT mit zwei ringförmigen Magneten beschrieben, innerhalb von denen der Patient liegt und zwischen denen von der Seite her eine nicht näher ausgeführte, mechanische Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Tumoren des Patienten mittels Laserenergie angebracht ist. Eine vorhergehende Biopsie ist bei dem MRT nach der EP nicht vorgesehen und müsste auf andere Weise vorher außerhalb des Gerätes erfolgen. Die EP-A-0 534 607 gibt daher keinerlei Anregung auf eine Verbesserung der vorstehend beschriebenen Situation.

Weiterhin sind aus DE 196 26 286 AI und DE 295 21 366 UI Brustspulen zur Verwendung an offenen MRT bekannt, die seitlich mit in verschiedenen Freiheitsgraden beweglichen Biopsievorrichtungen versehen, jedoch nur von außerhalb des MRT zugänglich sind. Daher ist eine MRT-gestützte Biopsie mit diesen Vorrichtungen nur außerhalb eines geschlossenen MRT durchführbar, wobei die Patientin für den Eingriff aus der Messposition im Kanal des MRT herausgefahren werden muss. Die Biopsie könnte somit nicht im MRT unter Sichtkontrolle das heißt online am Computer vorgenommen werden.

Dagegen wird in US-5.443.068 ein System für eine MRT-gestützte, jedoch nicht invasive Behandlung von Tumoren durch lokale Ultraschallaufheizung beschrieben. Das System besteht aus einem geschlossenen MRT (mit einem durchgehenden Kanal) zum einseitigen Einschieben einer Patientenliege, in diese direkt unterhalb der Liegefläche ein Manipulator mit einem Ultraschallwandler integriert ist. Der Manipulator besitzt einen wannenförmigen Tragarm für die Aufnahme des in alle drei Raumachsen lateral verschiebbaren, stets nach oben hin abstrahlenden fokussierenden Ultraschallwandlers sowie des für die Übertragung der Ultraschallwellen erforderlichen Ankopplungsmediums . Für die Übertragung der Ultraschallwellen auf den Patientenkörper befindet sich auf dem Ankopplungsmedium eine Membran, auf die der Patientenkörper, vorzugsweise die Mamma, aufliegt und sich an diesen anschmiegt. Die laterale Verschiebbarkeit des Ultraschallwandlers im Ankopplungsmedium erfolgt für jede der drei Raumachsen elektromoto- risch über Kardanwellen und Getriebe separat für jede Raumachse, wobei sich die Elektroantriebe außerhalb des MR-Magnetfeldes befinden und dieses nicht beeinflussen.

DE 198 18 785 AI beschreibt dagegen einen Manipulator für einen geschlossenen MRT mit einem durchgehenden Kanal zum Einschieben einer Patientenauflage für weibliche Patienten in Bauchlage bei der MR-Mammographie, mit einem Tragarm und einem Aufnahmegehäuse an dessen Spitze für die Instrumente zur Behandlung der Patientin, mit welchem diese in den Kanal parallel zu seiner Längsachse einfahrbar, zur Lage der Mamma stufenlos in jede Richtung positionierbar und in dieser Position zusätzlich vor Ort an der Mamma betätigbar sind. Der Tragarm ist dabei in einem Schwenkarm eingesetzt, welcher hängend von einem horizontal geführten Schlitten auf einen den gesamten Querschnitt des MRT-Kanals einnehmenden Rahmen senkrecht zum MRT-Kanal in diesem geführt wird. Durch das Schwenken des Schwenkarmes, das Verfahrens des Schlittens sowie durch das Verfahren des Manipulators parallel zur Längsachse des Kanals ist des Spitze zur Lage der Mamma stufenlos in jede Richtung verfahrbar, wobei jedoch für ein horizontales auf und Abfahren des Tragarmes sowohl der Schwenkarm geschwenkt als auch der Schlitten verfahren werden muss.

Ausgehend davon hat nun die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, einen wie eingangs beschriebenen Manipulator für einen MRT weiterzuentwickeln und in seiner Handhabung zu verbessern. Dabei soll einerseits der Aufbau zugunsten einer geringeren Baugröße und einer höheren Steifigkeit vereinfacht, andererseits die Bewegungsabläufe beim Verfahren der Manipulatorspitze zur Lage der Mamma für eine einfachere Ansteuerung und erhöhte Betriebssicherheit neu konzipiert werden. Die einmal vor dem Einsatz des MRT zueinander positionierte Lage von Patientin, Patientenauflage und MRT sollte über den ganzen Operationssitus beibehalten werden können . Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung die Merkmale vor, die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angeführt sind. Weitere, vorteilhafte und die Erfindung weiterbildende Merkmale sind in den kennzeichnenden Teilen der Unteransprüche zu sehen.

Einzelheiten werden im folgenden und anhand der Figuren 1 bis 7 näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 a und b je eine Aufsicht auf den Manipulator in neutraler Grundstellung bzw. schematisch in beiden horizontalen Schwenkendpositionen,

Fig. 2 einen Seitenschnitt durch den Manipulator,

Fig. 3 einen Schnitt durch den MRT mit dem Manipulator etwa entlang der Linie AA der Fig.l jedoch in seitlich ausgefahrener Stellung,

Fig. 4 und 5 Schnitte des Aufnahmegehäuses an der Spitze des Manipulators von oben und von der Seite,

Fig. 7 a-h die einzelnen Verfahrensschritte an der Spitze des Manipulators bei der Biopsie.

Der in den Figuren dargestellte Manipulator ist zum Einsatz in einem geschlossenen MRT mit einem durchgehenden Kanal 1 vorgesehen, der in den Figur 3 angedeutet ist und in welchen von seiner einen Seite her ein Tisch 2 als Träger für den Manipulator und einer Patientenliege 3 für weibliche Patienten zur MR Mammographie und eventueller Weiterbehandlung eingeschoben wird. Auf dem Tisch 2 sind der Manipulator und die Patientenliege 3 als zwei getrennte Einheiten hintereinander in Längsrichtung des Tisches verschiebbar geführt, wobei der Tisch unter den Auflagepunkten 4 als Laufschiene ausgebildet ist. Es versteht sich, dass der ge- samte Manipulator wie auch die Patientenliege 3 und der Tisch 2 aus MRT-tauglichen Materialien hergestellt sind.

Im Folgenden wird als x-Achse die horizontale Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Tisches 2 und des Kanals 1 (siehe Fig. 1 a, 1 b und 3) sowie als y-Richtung die vertikale Richtung senkrecht zur x-Achse (siehe Fig. 2 und 3) verstanden. Die Achse, welche senkrecht zu den Achsen x und y steht und somit parallel zur Längsrichtung des Tisches 2 und des Kanals 1 verläuft, wird im Folgenden z-Achse genannt (siehe Fig. 1 a, 1 b und 2) .

Auf der Patientenliege befindet sich die nicht dargestellte Patientin (dargestellt ist die Lage der Mammas 5 z. B. in Fig. 2) in Bauchlage, wobei die Mammas 5 durch zwei Öffnungen 6 hindurch nach unten ragen. Die durch die anatomischen Unterschiede möglichen Positionen der Mamma (Brüste) liegen im Bereich der in der Fig. 3 angedeuteten zwei Fenster 7, die den Arbeitsbereich des Manipulators in der vertikalen Ebene senkrecht zur Längsrichtung des Tisches 2 oder des Kanals 2 (x/y-Ebene) festlegen. Die jeweils zu behandelnde Mamma 5 wird dort durch Druckplatten 6 oder/und einem Rahmen in Längsrichtung fixiert und durch Verfahren der Patientenliege 3 auf dem Tisch 2 im Isozentrum des MRT positioniert. Der Manipulator wird im Anschluss daran, wie in den Fig. 1 a und b sowie 2 dargestellt, auf dem Tisch mit seiner Spitze 8 in Z-Richtung an die zu untersuchende Mamma 5 herangeschoben. In bzw. an dieser Spitze 8 sind die für die Behandlung notwendigen Instrumente untergebracht (vgl. Figuren 2 und 4 bis 6) .

Der Manipulator besteht im Wesentlichen aus zwei Baugruppen, eine kardanisch wirkende Schwenkvorrichtung für das Tragarm 9 sowie den Manipulatorarm, bestehend aus dem Tragarm 9 und der an dieses befestigten Spitze 8 mit Aufnahmegehäuse für medizinische Instrumente. Die kardanisch wirkende Schwenkvorrichtung für das Tragrohr 9 baut, wie in Fig. 2 dargestellt, auf einer Grundplatte 10, welche in z-Richtung auf dem Tisch 1 verschiebbar gelagert ist, auf.

Eine Bohrung in der Grundplatte dient als Lagerung für eine gemeinsame horizontale Schwenkrichtung (näherungsweise x~ Richtung bei Mittelstellung) für eine konstruktiv starr zusammenhängende Baugruppe, bestehend aus Schwenkgehäuse 11, Antriebsblockes 12 und Antriebsgehäuse 13, sowie damit auch für den Tragarm 9 um die Achse 14. Dabei wird diese Schwenkbewegung über einen MRT-tauglichen Motor, vorzugsweise einem Piezomotor 15 angetrieben, welcher über einen Riementrieb 16, alternativ ein Zahnradgetriebe, ein Ritzel 17 antreibt, welches wiederum in ein an die Grundplatte 10 fest angesetztes gebogenes Zahnsegment 18 eingreift und somit eine Relativbewegung von Antriebsblock (12) zu Grundplatte (10) um die Achse 14 bewirkt.

Der Tragarm 9 des Manipulators, welcher in neutraler Mittelstellung gemäß den Figuren 1 a und 2 in z-Richtung ausgerichtet ist, durchdringt das Schwenkgehäuse 11 und das Antriebsgehäuse 13 durch einen jeweils in diesen Komponenten speziell vorgesehenen Durchbruch (vgl. Fig. 2). Dabei weist die Aufnahmehülse 19 für den Tragarm 9 im Bereich des Schwenkgehäuses 11 senkrecht zur Hülsenachse beidseitig horizontal abstehende Bolzen 20 auf, welche im Schwenkgehäuse 11 gelagert sind und eine vertikale Schwenkbewegung des Tragarmes 9 (näherungsweise y-Richtung bei Mittelstellung) ermöglichen. Wie bei der zuvor beschriebenen horizontalen Schwenkbewegung wird die vertikale Schwenkbewegung über einen MRT-tauglichen Motor, vorzugsweise einem Piezomotor 21 angetrieben, welcher im Antriebsgehäuse 13 angeordnet ein Scheckengewinde 22 antreibt, welche wiederum in ein an eine Haltehülse 23 für den Tragarm 8 fest angesetztes gebogenes Zahnsegment 24 eingreift und damit in diesem Bereich eine Relativbewegung von Antriebgehäuse 13 zu Tragarm 9 um die Bolzen 20 bewirkt. Dieser Bereich ist lediglich in Fig. 2 detailliert dargestellt, während hingegen Fig. 1 a und b nur die Lage des Manipulatorarmes 9 im Schwenkgehäuse 11 und dem Antriebsgehäuse 13 schematisch wiedergeben.

Eine Verschiebung des Manipulators in z-Richtung erfolgt, wie zuvor beschrieben, durch manuelles Verfahren der Grundplatte 10 auf dem Tisch 2 relativ zur Patientenliege. Darüber hinaus ist über eine Stellschraube 25, welche in ein mit der Haltehülse 23 verbundenes Gewinde eingreift und gegen einen auf dem Tragarm 9 aufgesetzten Anschlag 26 wirkt, eine Feineinstellung des Manipulators entlang der Tragarmachse (entspricht der z-Richtung bei Mittelstellung) außerhalb des MRT-Kanals möglich. Alternativ zu der manuellen Stellschraube 25 bietet sich im Falle einer rechnergestützten Positionierung im MRT an, die Stellschraube mit einem MRT-tauglichen Piezomotor anzutreiben.

Die zweite Baugruppe des Manipulators umfasst den Manipulatorarm, welcher anhand einer Übersicht gemäß Fig. 2 sowie den Detailausschnitten gemäß den Figuren 4 und 5 im Folgenden näher beschrieben wird.

Der Manipulatorarm besteht aus dem Tragarm 9 und der an diesem befestigten Spitze 8 mit einer Aufnahme für medizinische Instrumente. Er ist, wie zuvor beschrieben mit dem Tragarm 9 in die Haltehülse 23 und die Aufnahmehülse 19 in seiner Längsachse verschieblich und schwenkbar eingesetzt. Im Bereich zwischen der Haltehülse 23 und der Spitze 8 ist der Tragarm unter Bildung einer durchgehenden Aussparung 27 oben und unten aufgeschnitten. Diese Aussparung 27 dient auf später beschriebene Weise zur Aufnahme der auswechselbaren chirurgischen Instrumente. Ferner weist der Tragarm zwischen proximalen Ende 28 und der Aussparung 27 einen durchgehenden Instrumentenkanal 29 auf. Dieser Instrumentenkanal 29 dient insbesondere dem Durchschieben von und der Bedienung der zur Behandlung notwendigen Instrumenten vom proximalen Ende 28 aus bis in die Spitze 8 des Manipulatorarmes .

Ein weitere wichtige Komponente des Manipulatorarms ist die Instrumentenaufnahme 30, welche in die Aussparung 27 eingesetzt ist und einen Innenraum 31 aufweist. Die Instrumentenaufnahme 30 ist vertikal und - nach Drehung des Tragrohres 9 in der Haltehülse 23 und der Aufnahmehülse 19 um 90°- auch horizontal um das Kreissegment 32 als Gleitlagerlagerfläche um den invarianten Punkt 33 schwenkbar. Das Kreissegment 32 wird aus der Rückseite der distalen Endstückes 34 des Manipulators gebildet und besitzt eine vertikale (im Verhältnis zu der in den Figuren 4 und 5 dargestellten Position) T-Führung 35, in welcher die entsprechend als Gegenstück ausgebildete Stirnseite 36 der Instrumentenaufnahme 30 gleitet.

Im Innenraum 31 der Instrumentenaufnahme 30 befindet sich das hierin in z-Richtung (bezogen auf die horizontale Mittelstellung) verschiebbare Aufnahmegehäuse 37, in welchem die zur Behandlung verwendeten Instrumente eingesetzt und in ihm ausgewechselt werden können. Die Verschiebung des Auf ahmegehäuses erfolgt manuell mittels einer Schubstange

38 vom proximalen Ende 28 des Manipulatorarmes aus. Der Hub

39 der Schubstange 38 wird dabei, wie in Fig. 2 dargestellt, durch einen verstellbaren Anschlag 40 begrenzt. Das Aufnahmegehäuse 37 weist ferner proximalseitig eine Aussparung 41 für das Einsetzen eines chirurgischen Instrumentes auf, welche distalseitig in eine angesenkte Bohrung 42 im Aufnahmegehäuse 37 und diese im Anschluss daran in einen mit dem Aufnahmegehäuse verbundenen Trokar 43 mündet. Dabei wird der Trokar 43 in der Stirnseite 36 der Instrumentenaufnahme 30 zusätzlich durch eine Gleithülse 44 durch eine Bohrung im distalen Endstück 34 des Manipulators geführt.

Ein Instrument 53 wird im Aufnahmegehäuse 37 in einen in Fig. 2 dargestellten Instrumentenadapter 54 eingesetzt, und ist mit diesem in der Aussparung 41 axial verschiebbar. Im konkreten Anwendungsfall der MRT Mammographie sind die eingesetzten Instrumente einerseits ein Biopsiegerät für die Entnahme einer Gewebeprobe sowie zum anderen der Applikator eines Kryo- oder Lasergerätes zu einer sich eventuell anschließenden Kryotherapie oder Laserchirurgie. Dabei finden speziell für das eingesetzte Instrument 53 gestaltete Instrumentenadapter 54 Verwendung, die so eine Anpassung des jeweiligen Instruments an die Aussparung 41 des Aufnahmegehäuses 37 ermöglichen.

Der Instrumentenadapter 54 ist dabei mit dem Instrument 53 mittels einer Kupplungsvorrichtung in Form einer in das Aufnahmegehäuse 37 und den Instrumentenadapter 54 wahlweise eingreifenden, drehbaren Kulissenscheibe 58 in dem Aufnahmegehäuse 37 in verschiedenen Positionen arretierbar und nach Lösen der Kupplungsvorrichtung aus ihm in proximaler Richtung entnehmbar. An der Kulissenscheibe 58 sitzt eine gelenkig angebrachte Stange 59, die zum proximalen Ende 28 führt und mit der der Instrumentenadapter 54 mit dem Instrument 53 von dort herausgezogen und entnommen und wieder eingesetzt werden kann. Die Funktion der Kulissenscheibe wird an anderer Stelle in Zusammenhang mit den Figuren 6 a bis h näher beschrieben.

Ist ein steriler Schutz der eingesetzten Instrumente im Aufnahmegehäuse vor einer Fremdkontamination durch den Trokar 43 erforderlich, ist an der Stirnseite 36 der Instrumentenaufnahme 30 vor dem Trokar eine Sterilhülse 55 als Schutzkomponente einzusetzen, welche vom Trokar bei der Vorschubbewegung des Aufnahmegehäuses 37 durchstoßen wird.

Die Schwenkbewegung des Aufnahmegehäuses 37 erfolgt zusammen mit der Instrumentenaufnahme 30 in diesem und um den außerhalb der Spitze 8 liegenden invarianten Punkt 33 (vgl. Fig. 2), der bei einem Eingriff am Gewebeeinstichpunkt liegt und in dem das jeweilige Instrument 53 und der Trokar 43, ohne seine Lage zu dem Einstichpunkt zu verändern, schwenkbar ist. Dazu ist, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, seitlich an der Instrumentenaufnahme 30 auf einer im Tragrohr 14 sitzenden Achse 45 ein Schwenkhebel 46 mit zwei senkrecht aufeinander stehenden Schenkeln 47 und 48 gelagert, der mit seinem einen Schenkel 47 beweglich an die Instrumentenaufnahme 30 angreift und an dessen anderem Schenkel 48 eine Schubstange 49 angelenkt ist. Deren durch eine Axialbewegung erzeugter Hub 50 schwenkt den Schwenkhebel 46 um die Achse 45, so dass der Schenkel 47 nach oben bzw. unten gedreht wird und die daran beweglich angelenkte Instrumentenaufnahme 30 mitsamt dem darin untergebrachten Aufnahmegehäuse 37 mit Trokar 43 Instrument mitschwenkt. Die Drehung um den Winkel 51 schwenkt die Instrumentenaufnahme 30, wobei die Schubstange 49 an ihrem proximalen Ende eine Skalierung mit Rasterung 52 in Gradeinteilung aufweist. Bei einer Fächerbiopsie wird beispielsweise die Instrumentenaufnahme 30 Grad um Grad mittels der Schubstange 49 nach oben bzw. unten geschwenkt. Um die Instrumentenaufnahme 30 nach links und rechts schwenken zu können, muss dazu das Tragrohr 9 in der Aufnahmehülse 19 und in der Haltehülse 23 um 90° gedreht werden.

Der eigentliche Vorgang der MRT-gestüt zten Biopsie sowie die sich dabei im Manipulatorarm, insbesondere in der Instrumentenaufnahme 30 ablaufenden Vorgänge werden im Folgenden anhand der Figuren 6 a bis h im Detail erläutert.

Zunächst wird die Mamma 5 der auf der Patientenauflage 3 im MRT-Kanal 1 in Bauchlage liegenden Patientin im Isozentrum des MRT im Bereich der Fenster 7 (siehe Fig. 3) in den Öffnungen 6 positioniert und auf nicht weiter dargestellte Weise, vorzugsweise mit Fixierplatten, -rahmen oder einer anatomisch geformten Schale mit Einstichmöglichkeiten, fixiert. Anschließend werden die Schichtbilder auf herkömmliche Weise erstellt, wobei die Zielkoordinaten eventueller Befunde festgehalten werden. Bei einem positiven Befund, d.h. bei einer vorzunehmenden Biopsie wird das Zielgewebe 56 definiert und dessen Koordinaten zu Steuerbefehlen für die Manipulatoreinstellung mittels piezoelektrischer Motoren (näherungsweise x-, y- und z-Richtung) durch einen nicht weiter beschriebenen Steuerrechner umgerechnet. Insbesondere berücksichtigt die Berechnung der Steuerbefehle Korrekturen aufgrund der möglichen Schwenkwinkel des Manipulatorarmes abweichend zur z-Richtung sowie des durch den Schwenkvorgang veränderlichen Abstands zwischen Spitze 8 und Zielgewebe in der Mamma 5 in der Weise, dass sich der Vorschubweg des Trokars 43 und des Instrumentes 53 in die Mamma 5 näherungsweise unabhängig von der möglichen Schwenkposition einstellbar ist.

Fig. 6 a zeigt die Spitze 8 des Manipulatorarmes mit Instrumentenaufnahme 30, welche für die vorzunehmende Biopsie noch nicht an die Mamma herangeschoben wurde. Dabei befindet sich das Aufnahmegehäuse 37 mit dem Instrument 53 im Instrumentenadapter 54 in der Aussparung 41 in zurückgezogener Position, d. h. der Trokar 43 ist nicht ausgefahren. In dieser Ausgangsposition ist der Instrumentenadapter 54 mittels der Kulissenscheibe 58 am hinteren Ende des Aufnahmegehäuses 37 verriegelt. Das Instrument 53 ist in diesem Fall ein Biopsiegerät , dessen Biopsienadel 57 im Trokar 43 eingeschoben ist. Ferner ist in den Figuren 6 a bis h das Zielgewebe 56 für die Biopsie in der Mamma 5 dargestellt.

Wie in Fig. 6 b dargestellt, wird für die Biopsie die Manipulatorspitze zunächst manuell, dann mit Hilfe der Stellschraube 25 (vgl. Fig. 2) gegen die Mamma 5 geschoben.

Ist das Zielgewebe 56 festgelegt, erfolgt ggf. nach einer Nachjustierung der Spitze 8 näherungsweise in x- und y- Richtung der Einstich des Trokars 43 bis kurz vor das Zielgewebe (Fig. 6 c) . Dabei erfolgt der Vorschub des Trokars 43 gemeinsam mit dem Aufnahmegehäuse 37 im Innenraum 31 der Instrumentenaufnahme 30 über die Schubstange 38 (vgl. Fig. 5), welche am Aufnahmegehäuse 37 angreift. Die Einstichtiefe des Trokars wird bei diesem Vorgang durch einen verstellbaren Anschlag 61 eingestellt (vgl. Fig. 5) und durch die z-Achseneinstellung über die Stellschraube 25 ggf. mit dem Piezomotor begrenzt.

In dieser Position wird durch Betätigen des Biopsiegerätes (Instrument 53) über die Biopsienadel 57 eine Gewebeprobe aus dem Zielgewebe 56 entnommen (Fig. 6 d) . Das Biopsiege- rät wird dabei beispielsweise über eine Drehung der Kulissenscheibe 58 über die Stange 59 oder einen nicht weiter dargestellten Bowden- oder Seilzug in einer in diesem Fall als Rohr ausgestalteten Stange 59 (vgl. Fig. 2) ausgelöst.

Nach der Probennahme wird der Instrumentenadapter 54 mit dem Biopsiegerät in der Aussparung 41 des Aufnahmegehäuses 37 über ein anziehen der Stange 59 nach hinten gezogen, wodurch die Biopsienadel 57 mit der Gewebeprobe in den Trokar 43 wieder in den Trokar eingezogen wird (Fig. 6 e) . Hierzu ist vorher die Arretierung des Instrumentenadapters 54 im Aufnahmegehäuse 37 durch eine definierte Drehung der Kulissenscheibe 58 über die Stange 59 zu lösen. Diese Rückzugsbewegung wird durch einen proximalen Anschlag 62 für die Kulissenscheibe 58 in entsprechender Drehstellung am Aufnahmegehäuse 37 begrenzt.

Es folgt, wie in Fig. 6 f dargestellt, ein partielles Herausziehen des Trokars 43 durch Zurückziehen des Aufnahmegehäuses 37 im Innenraum 31 der Instrumentenaufnahme 30 mit der Schubstange 38 so weit, dass die Trokarspitze für das Einführen von Instrumenten für ggf. erforderliche weitere Behandlungsschritte noch in der Mamma verbleibt.

Nach weiterer definierter Verdrehung der Kulissenscheibe 58 wird diese von dem proximalen Anschlag 62 geschoben, sodass das Biopsiegerät mit dem Instrumentenadapter 54 vom Aufnahmegehäuse 37 entkoppelt sind und auf dessen proximalen Seite herausziehbar sind (Fig. 6g). Da der Torkar 43 noch in der Mamma 43 eingestochen ist, kann für eine Weiterbehandlung in diesen ein anderes Instrument 53 eingeschoben werden .

Beispielsweise wird für eine eventuelle Weiterbehandlung das Biopsiegerät gegen einen Kryo- oder Laserapplikator ausgewechselt. Dieser wird auf dieselbe Art wie das Biopsiegerät in das Aufnahmegehäuse 37 gebracht, welches nach wie vor entsprechend der Zielkoordinaten des Manipulators positioniert ist. In dieser festgehaltenen Position wird dann z.B. entsprechend der Größe eines festgestellten Tumors Kryo- oder Laserenergie verabreicht.

Die Fig. 6 h zeigt das Prinzip einer Fächerbiopsie . Dazu wird die Instrumentenaufnahme 30 mit dem Aufnahmegehäuse 37 mittels der Schubstange 49 und dem Schwenkhebel 46, wie in der Fig. 4 dargestellt, geschwenkt.

Eine weitere mögliche Ausführungsform des Manipulators zeichnet sich dadurch aus, dass die Stellantriebe für die Positionierung nicht motorisch über die zuvor genannten mechanischen Übertragungselemente erfolgt, sondern fluidisch über hydraulische oder pneumatische Stellelemente, vorzugsweise über in einem geschlossenen Regelkreis integrierte Stellkolben.

Be zugs zeichenliste :

1 MRT-Kanal 32 Kreissegment

2 Tisch 33 invarianter Punkt

3 Patientenliege 34 distalen Endstück

4 Auflagepunkte 35 T-Führung

5 Mammas 36 Stirnseite

6 Öffnungen 37 Aufnahmegehäuse

7 Fenster 38 Schubstange

8 Spitze 39 Hub

9 Tragrohr 40 Anschlag

10 Grundplatte 41 Aussparung

11 Schwenkgehäuse 42 Bohrung

12 Antriebsblock 43 Trokar

13 Antriebsgehäuse 44 Gleithülse

14 Achse 45 Achse

15 Piezomotor 46 Schwenkhebel

16 Riementrieb 47 Schenkel

17 Ritzel 48 Schenkel

18 Gebogenes Zahnsegment 49 Schubstange

19 Aufnahmehülse 50 Hub

20 Bolzen 51 Winkel

21 Piezomotor 52 Rasterung

22 Scheckengewinde 53 Instrument

23 Haltehülse 54 Instrumentenadapter

24 gebogenes Zahnsegment 55 Sterilhülse

25 Stellschraube 56 Zielgewebe

26 Anschlag 57 Biopsienadel

27 Aussparung 58 Kulissenscheibe

28 Proximales Ende 59 Stange

29 Instrumentenkanal 60 Piezomotor

30 Instrumentenaufnahme 61 Anschlag

31 Innenraum 62 Anschlag

Claims

Patentansprüche :

1. Manipulator für den Einsatz in einem geschlossenen Magnetresonanztomographen MRT mit einem durchgehenden MRT- Kanal (1) zum Einschieben einer Patientenliege (3) für weibliche Patienten in Bauchlage bei der MR-Mammographie, mit einem Tragarm (9) und einem Aufnahmegehäuse an dessen Spitze (8) für die Instrumente zur Behandlung der Patientin, mit welchem diese in den Kanal parallel zu seiner Längsachse einfahrbar, zur Lage der Mamma (5) stufenlos in jede Richtung positionierbar und in dieser Position zusätzlich vor Ort an der Mamma (5) betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm proximal- seitig in horizontaler und vertikaler Richtung schwenkbar gelagert und positionierbar ist.

2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Patientenliege (3) zwei Öffnungen (6) für die Mammas (5) der Patientin besitzt, unter denen eine geeignete Fixiervorrichtung, vorzugsweise ein Fixierrahmen und Druckplatten zur Positionierung und Fixierung der Mammas angebracht sind.

3. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Tragarm in einem Schwenkgehäuse (11) und einem Antriebsgehäuse (13) schwenkbar über MRT-taugliche Piezomotoren mit Übertragungsgetriebe positionierbar eingesetzt ist, b) das Schwenkgehäuse (11) und das Antriebsgehäuse (13) mit einem Antriebsblock (12) starr zu einer konstruktiven Einheit verbunden sind, diese Einheit auf einer Grundplatte (10) um eine vertikale Achse (14) drehbar gelagert ist, wobei im Antriebsblock ein MRT-taugli- cher Piezomotor (15) mit einem Riementrieb (16) oder einem Zahnradgetriebe auf ein Ritzel (17) so angeordnet ist, dass das Ritzel in ein gebogenes Zahnsegment (18), welche fest mit der Grundplatte (10) verbunden ist, zur Ausführung einer horizontalen Schwenkbewegung eingreift, c) der Tragarm (9) im Bereich des Schwenkgehäuses (11) senkrecht zur seiner Längsachse beidseitig horizontal abstehende Bolzen (20) aufweist, mit denen er vertikal schwenkbar im Schwenkgehäuse (11) gelagert ist und im Antriebsgehäuse (13) der Antrieb (21) für die vertikale Schwenkbewegung in Form eines im Antriebsgehäuse (13) eingesetzten Piezomotor (21) mit Schneckengewinde (22), welche in ein mit dem Tragarm verbundenes gebogenes Zahnsegment (24) eingreift, angeordnet ist.

4. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator und die Patientenliege (3) zwei getrennte Einheiten sind, die hintereinander auf einem Tisch (2) befestigt und auf und mit diesem auf Schienen in den MRT-Kanal (1) aus- und einschiebbar sind.

5. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragarm (9) des Manipulators an seinem distalen Teil im Bereich der Spitze (8) aufgeschnitten und nach oben und unten hin offen ist.

6. Manipulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass a) in dem aufgeschnittenen Teil im Bereich der Spitze (8) eine Instrumentenaufnahme (30) sitzt, die vertikal und - nach Drehung des Tragrohres um 90°- auch horizontal über ein Kreissegment (32) um einen distal vor der Spitze (8) des Manipulators außerhalb des ma- nipulatorarms gelegenen invarianten Punkt (33) schwenkbar ist, wobei das Kreissegment (32) an der Rückseite der distalen Spitze (8) des Tragarmes (9) sitzt, b) in der Instrumentenaufnahme (30) ein Aufnahmegehäuse (37) angeordnet ist, das darin verschieblich ist und in welchem der Instrumentenadapter (54) sitzt, in welchen die verwendeten Instrumente (53) einsetz- und auswechselbar sind.

Manipulator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass seitlich von dem Schwenkgehäuse auf einer im Tragarm (9) sitzenden Achse (45) ein Schwenkhebel (46) mit zwei senkrecht aufeinander stehenden Schenkeln (47, 48) gelagert ist, der mit seinem einen Schenkel (47) beweglich an dem Gehäuse angreift und an dessen anderem Schenkel (48) eine Schubstange (49) angelenkt ist, die an ihrem proximalen Ende eine Skalierung mit Rasterung (52) in Gradeinteilung aufweist.

Manipulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der relative Abstand der Spitze (8) des Manipulators zur Patientenliege (3) auf der Längsachse des MRT-Kanals (1) zusätzlich mit Hilfe einer Stellschraube (25) oder einem Piezomotor einstellbar ist.