EP1603456A1

EP1603456A1 - Vorrichtung zur lokalisierung, beeinflussung und führung von tracking-körpern sowie verfahren zum betrieb einer markierungseinrichtung

Info

Publication number: EP1603456A1
Application number: EP04703175A
Authority: EP
Inventors: Peter GÖRNERT; Jochen Heinrich; Hendryk Richert; Michael Röder; Udo Warschewske
Original assignee: Schaerer Mayfield Technologies GmbH
Current assignee: Vivoguide Ltd
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2004-01-19
Publication date: 2005-12-14
Also published as: US20070015960A1; WO2004075749A1; JP2006519041A; CA2517250A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lokalisierung von Tracking-Körpern (10), umfassend mindestens einen in eine physiologische Struktur eingebrachten Tracking-Körper und eine außerhalb der Struktur angeordnete Einrichtung aus Sensorclustern (20) in einer Sensorclustereinrichtung (55) sowie ein Verfahren zur Lokalisierung und Beeinflussung des Tracking-Körpers. Der Tracking-Körper ist als eine durch eine endliche Remanenzmagnetisierung ausgezeichneter Körper mit einem veränderlichen magnetischen Dipolmoment und einem daraus resultierenden anisotropen magnetischen Dipolfeld ausgebildet. Die Sensorcluster (20) sind in Form je einer Gesamtheit von Gradiometersensoren (30) in einer spezifischen Messgeometrie ausgeführt. Optional können physikalisch/chemische Eigenschaften und/oder eine Trajektorie des Tracking-Körpers durch ein extern einwirkendes Magnetfeld (H) und/oder physiologische Prozesse in der Umgebung des mindestens einen Tracking-Körpers gezielt verändert werden. Weiterhin ist es möglich, die Lage eines variablen, insbesondere lageveränderlichen, einer erweiterten bildgebenden Einrichtung (60) zugeordneten Bestandteils (57) der Sensorclusteranordnung (55) durch einen fixen Bestandteil (56) der Sensorclusteranordnung zu detektieren und den variablen Bestandteil der Sensorclusteranordnung als eine Ortsmarkierung in der erweiterten bildgebenen Anordnung zu verwenden.

Description

Vorrichtung zur Lokalisierung, Beeinflussung und Führung von Tracking- Körpern sowie Verfahren zum Betrieb einer Markierungseinrichtung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lokalisierung, Beeinflussung und Führung von Tracking-Körpern und ein Verfahren zum Betrieb der Markierungseinrichtung.

Markierungseinrichtungen in Verbindung mit Tracking-Körpern werden in medizinisch-biologischen Anwendungen zur gezielten Markierung physiologischer Strukturen bzw. zur Markierung von Orientierungspunkten in Operationsfeldern verwendet. Derartige Einrichtungen werden oft mit bildgebenden Verfahren kombiniert. Die Tracking-Körper sind hierbei so ausgebildet, daß deren Ort und deren Lage inner- halb eines Operationsfeldes mittels geeigneter Untersuchungsmethoden eindeutig identifiziert werden können. Den aus der zeitlichen Abfolge und den Veränderungen des Ortes des Tracking-Körpers in einem Organismus resultierenden Weg bezeichnet man als Trajektorie. Diese wird aufgezeichnet und analysiert, wobei sich Rückschlüsse auf Funktionsabläufe in einem Organsystem ziehen lassen, das der Tra- cking-Körper passiert hat oder momentan passiert. Ein Beispiel hierfür ist ein Verschlucken einer Kapsel, die einen identifizierbaren Kontrast in einem Röntgenbild zeigt. Aus der Lage und den Passagezeiten der von der Kapsel erzeugten Kontraststruktur im Röntgenbild können Rückschlüsse auf die Tätigkeit des Verdauungskanals und Verdauungsstörungen gezogen werden.

Eine solche Methode kann unter anderem dadurch minimalinvasiv gestaltet werden, indem der Tracking-Körper das Magnetfeld eines magnetischen Dipols aussendet, das vermessen wird. Aufgrund der Meßdaten wird die Position des magnetischen Dipols bestimmt. Das magnetische Dipolfeld wird hierzu mit Magnetfeldsensoren überwacht und ausgewertet, die eine Auflösung bis zu einigen wenigen Nanotesla ermöglichen. Bei einer magnetischen Dipolprobe von etwa 0.08 Am² kann mit einem solchen Verfahren eine Ortsauflösung von etwa 1mm und eine Orientierungsauflösung von etwa 0.1 Winkelgraden in Echtzeit erreicht werden (Abstand Sensor-Mar- ker ca. 15 cm). Eine derartige Tracking-Methode kommt ohne zusätzliche Energiezufuhr zur Aktivierung des Tracking-Körpers aus und belastet den Organismus des Patienten in einem vernachlässigbaren Grad.

Die bisher verwendeten Ausführungsformen eines derartigen Tracking-Verfahrens sind derzeit in ihrem Anwendungsbereich noch relativ eingeschränkt. So wird entsprechend dem Stand der Technik auf eine unflexibel reagierende Sensorkonstruktionen zurückgegriffen, die aus einer im wesentlichen rechteckigen Platte besteht, die in einem festen Abstand zu einem darunter liegenden Patienten angeordnet ist. Derartige Sensorkonstruktionen erfassen einen mehr oder minder fest vorgegebenen Raumbereich. In Verbindung mit einem Tracking-Körper mit einer festen Magnetisierung sind damit die Anwendungsmöglichkeiten eines solchen Trackingver- fahrens im wesentlichen auf die Verfolgung einer Passage des Tracking-Körpers durch einen vorgegebenen Körperhohlraum, beispielsweise den Darm, beschränkt.

Es ergibt sich somit die Aufgabe, das beschriebene Verfahren in einer Weise fortzubilden, daß eine erhöhte Flexibilität des Trackingverfahrens durch eine verbesserte Sensorik, eine damit einhergehende höhere Meßgenauigkeit und eine weitere Miniaturisierung sowohl der Sensorik, als auch des Tracking-Körpers erzielt werden kann, wobei insbesondere Möglichkeiten zu einer gezielten und minimalinvasiven Beeinflussung des Tracking-Körpers von außen und eine erweiterte Funktionalität des Tracking-Körpers zu schaffen sind.

Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur Lokalisierung von Tracking-Körpern mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren zur Lokalisierung und Beeinflussung mindestens eines in eine physiologische Umgebung eingebrachten Tracking-Körpers mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst, wobei die Unteransprüche zweckmäßige Ausgestaltungen des Vorrichtungs- und des Verfahrenshauptanspruches beinhalten.

Erfindungsgemäß weist die Markierungseinrichtung einen Tracking-Körper in Form eines durch eine endliche Remanenzmagnetisierung ausgezeichneten Körpers mit einem veränderbaren magnetischen Dipolmoment und einem daraus resultierenden anisotropen magnetischen Dipolfeld auf. Die Sensoreinrichtung ist erfindungsgemäß in Form einer Gesamtheit von auf das anisotrope Dipolfeld sensitiven, einen Meß- bereich abdeckenden modularen Sensorclustern ausgeführt, wobei in je einem Sen- sorcluster eine Gesamtheit von Gradiometersensoren in einer spezifischen Meßgeometrie integriert ist. Eine Meß- und Steuereinheit ist mit der Gesamtheit der Sen- sorcluster verbunden.

Jeder Sensorcluster stellt hierbei eine Detektoreinheit dar, mit deren Hilfe die Lage des Tracking-Körpers im Raum und dessen Orientierung anhand des registrierten magnetischen Dipolfeldes bestimmt werden kann. Der einzelne Sensorcluster weist dazu bei an sich variablen Formbegrenzungen eine Gesamtheit von Gradiometern in einer zweckmäßigen geometrischen Anordnung zueinander auf. Mehrere Sensorcluster sind erfindungsgemäß so zusammengefügt, daß diese ein gefordertes Untersuchungsfeld in optimaler Weise überdecken. Die dabei entstehende Sensorclusteranordnung ergibt im Ergebnis eine Art „Mosaik" verschiedener Sensorcluster, das flexibel an eine Körperform eines Probanden angepaßt werden und insbesondere um diesen herumgeführt werden kann und somit einen Raumbereich zweckmäßig erfaßt. Dabei können die einzelnen Sensorcluster in weitgehend beliebiger Weise zusammengefügt und meßtechnisch verschaltet werden. Die Meß- und Steuereinrichtung überwacht und steuert den Betrieb der jeweiligen dadurch gebildeten Sensorclusteranordnung.

Der Tracking-Körper ist aus einem Material mit einer möglichst hohen Remanenzmagnetisierung und einer möglichst geringen Koerzitivfeldstärke ausgeführt. Das Material des Tracking-Körpers weist demzufolge eine in Richtung der Magnetisierungsachse gestreckte und in Richtung der äußeren Feldstärke schmale Magneti- sierungshysterese auf. Dadurch ist gewährleistet, daß einerseits die Magnetisierung des Tracking-Körpers bei einem Abschalten des äußeren Magnetfeldes besonders stark ist, ein hohes magnetisches Dipolmoment erzeugt wird, andererseits aber die Magnetisierung durch ein relativ schwaches äußeres umkehrendes Magnetfeld wieder aufgehoben werden kann.

Zweckmäßigerweise werden daher Tracking-Körper aus einer Neodym-Eisen-Bor- Verbindung (NdFeB), AINiCo und verschiedene Eisenlegierungen bevorzugt, die mit einem physiologisch und magnetisch neutralen Material ummantelt sein kann. Der Tracking-Körper selbst kann in zwei grundlegenden Ausführungsformen vorliegen. Bei einer ersten Ausführungsform bildet dieser einen integralen Bestandteil eines medizinischen Instrumentes, insbesondere einer Zeigereinrichtung, eines Endoskops oder einer vergleichbaren medizinischen Sondeneinrichtung. Bei einer zweiten Ausführungsform ist dieser als ein in einem Organismus, insbesondere in Körperhohlräumen bewegliches Objekt ausgeführt.

Bei der ersten Ausführungsform bildet der Tracking-Körper eine mit dem entsprechenden Instrument verknüpfte Zeigereinrichtung, die mit Hilfe der Sensorclustera- nordnung in ihrer Lage und Orientierung erfaßt wird. Ein großer Vorteil einer solchen Zeigereinrichtung besteht darin, daß das detektierte Meßsignal (die magnetische Feldstärke des Dipols) ohne Zufuhr von Energie in Form einer äußeren Anregung oder einer Verkabelung erzeugt und in einfacher Weise detektiert wird. Die genaue Lage z.B. eines Endoskops läßt sich unter diesen Bedingungen mit hoher Genauigkeit außerhalb des Körpers des Probanden feststellen. Bei der zweiten

Ausführungsform bewegt sich der Tracking-Körper innerhalb eines Implantationsgebietes frei und dient als autarke Sonde für die dort herrschenden physiologischen Bedingungen, wobei diese gegebenenfalls extern beeinflußt werden kann.

Der Tracking-Körper weist Abschnitte auf, die aktivierbare und/oder reaktive, insbesondere gewebemarkierende oder kontrolliert Substanzen freigebende Eigenschaften und/oder dergleichen weitere, auf eine gegebene physiologische Umgebung und/oder extern angelegte Einflüsse, insbesondere äußere Magnetfelder, sensitive Eigenschaften. Der Tracking-Körper ist entsprechend dieser Fortbildung als ein Transportmittel für Substanzen ausgebildet, die unter einer gewissen physiologischen Umgebung oder infolge eines von außen gezielt angelegten Einflusses, insbesondere eines Magnetfeldes, freigesetzt werden. Damit können therapeutisch oder diagnostisch wirksame Substanzen bis an den Wirkungsort verbracht und dort kontrolliert freigesetzt werden. Der erwähnte Sensorcluster weist als Minimalkonfiguration eine Gesamtheit von Gradiometern für eine Lokalisierung mindestens eines Tracking-Körpers, insbesondere dessen Detektierung einer Lage in einem dreidimensionalen Koordinatensystem und dessen Winkelorientierung auf. Der einzelne Sensorcluster stellt somit die kleinste Detektoreinheit des Markierungssystems dar. Für eine Kopplung des einzelnen Sensorclusters zu einer größeren Sensorclusteranordnung weist dieser Schnittstellen für ein Verschalten mit den weiteren Sensorc- lustern auf. Dadurch entsteht entweder eine über mindestens zwei Sensorcluster verteilte größere Gesamtheit von Gradiometern, oder die Sensorcluster interagieren als ein Netzwerk über ausgetauschte Steuersignale.

Besonders vorteilhaft sind Sensorclusteranordnungen, die als ein Teil einer Probandenlagerung, beispielsweise einer Liegefläche, einer Kopf-, Arm- oder Rückenlehne, einer Tischplatte oder vergleichbaren Einrichtungen ausgeführt sind. Derartige Sen- sorclusteranordnungen können somit „versteckt" ausgeführt werden und erhöhen den Komfort für den Patienten und fügen sich raumsparend in eine bestehende Gerätearchitektur ein. Die Sensorclusteranordnung überdeckt dabei in jedem Fall einen zweckmäßigen Bereich des Untersuchungsfeldes.

Besonders vorteilhaft sind zweiteilige Ausführungsformen der Sensorclusteranordnung. Derartige Ausführungsformen weisen einen fixen Anteil und einen variabel angeordneten und lageveränderlichen Anteil auf. Der variable Anteil ist hierbei als ein Bestandteil zur Positionsmarkierung einer externen Vorrichtung, zum Beispiel einer weiteren Diagnostikvorrichtung, wie beispielsweise in dem Objektiv eines Mikroskops angeordnet. Hierbei wird die Lage des variablen Anteils der Sensorclusteranordnung durch die fest installierte Sensorclusteranordnung detektiert und somit der Ort der übergeordneten externen Diagnostikeinrichtung bezüglich des Systems Tracking-Körper/Sensorclusteranordnung genau abgestimmt und justiert.

Bei einem Verfahren zur Lokalisierung und Beeinflussung mindestens eines in eine physiologische Umgebung eingebrachten Tracking-Körpers wird mit Hilfe einer Anordnung aus mindestens einer in einem Sensorcluster vereinigten Gesamtheit von Gradiometersensoren aus einer gemessenen Verteilung einer Feldstärke und Feldrichtung des mindestens einen mit einem magnetischen Dipolfeld umgebenen Tra- cking-Körpers dessen Lage im Raum und dessen Orientierung und/oder dessen Trajektorie bestimmt. Optional ist die Positionsbestimmung mit einer gezielten Beeinflussung und Veränderung physikalisch/chemischer Eigenschaften des Tracking- Körpers oder der Trajektorie des Tracking-Körpers durch ein extern einwirkendes Magnetfeld kombiniert. Damit wird einerseits der Tracking-Körper mit einer hohen Genauigkeit im Untersuchungsgebiet lokalisiert, andererseits wird damit auch die Möglichkeit geschaffen, in Verbindung mit der hohen Detektionsgenauigkeit gezielt und minimalinvasiv an schwer zugänglichen Implantierungsfeldern Beeinflussungen des dort vorliegenden physiologischen Milieus hervorzurufen, indem der Tracking-Körper gezielt von außen beeinflußt wird.

In einer ersten Ausführungsform des Verfahrens ist der Tracking-Körper als ein Lagereferenzpunkt einer diagnostischen Sondeneinrichtung, insbesondere eines Katheters oder einer endoskopischen Vorrichtung ausgeführt, wobei eine Bewegung, eine momentane Lage im Raum und eine momentane Orientierung des Lagereferenzpunktes der Sondeneinrichtung durch die Sensorclusteranordnung fortlaufend detektiert wird. Damit ist eine minimalinvasive Verfolgung eines derartigen medizinischen Instrumentes möglich.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Tracking-Körper als ein frei beweglicher Indikator in die entsprechende physiologische Umgebung, beispielsweise als Bestandteil einer Suspension eingesetzt, wobei dessen Bewegung, dessen momentane Lage im Raum und eine momentane Orientierung des Indikators durch die Sensorclusteranordnung fortlaufend bestimmt wird.

Zur Lagebestimmung des Tracking-Körpers werden Meßdaten über einen Betrag und eine Richtung eines in jedem einzelnen Gradiometersensor des Sensorclusters bestimmten Vektors einer magnetischen Feldstärke gemessen. Diese bilden die Aus- gangsdaten für einen in einer Positionsbestimmungseinrichtung gespeicherten Algorithmus für eine Suchstrategie zur Lokalisierung des Tracking-Körpers. Der Algorithmus der Suchstrategie führt Verfahren für ein inverses Tracking, insbesondere adaptive Gradientenmethoden in Kombination mit einem Fuzzy-Evolutionsalgorith- mus aus.

Bei Verwendung mehrerer Sensorcluster in einer Sensorclusteranordnung wird mittels eines internen Kommunikationsprotokolls zwischen den Sensorclustern eine dynamische Integration der Sensorcluster in der Sensorclusteranordnung ausgeführt. Hierbei werden insbesondere das Signal-Rausch-Verhältnis in der gesamten Sen- sorclusteranordnung und die von der Sensorclusteranordnung erzeugte Datenmenge optimiert.

Eine externe Beeinflussung des Tracking-Körpers erfolgt auf mehreren Arten. Bei einer ersten Ausführungsart wird mittels eines extern zugeführten Magnetfeldes das magnetische Moment des Tracking-Körpers dahingehend beeinflußt, daß dessen Magnetisierung verändert und insbesondere gelöscht wird. Es erfolgt somit ein optionale Aktivierung und Deaktivierung des Tracking-Körpers.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Tracking-Körper-Beeinflussung wird die Trajektorie des Tracking-Körpers mittels eines extern zugeführten magnetischen Gradientenfeldes mit einem in eine entsprechende Richtung weisenden Feldgradienten eine aktiv verschoben und der implantierte Tracking-Körper oder ein mit einer schraubenförmigen Oberfläche ausgeführter Tracking-Körper in einem rotie- renden Magnetfeld in eine entsprechende Richtung bewegt.

Alle genannten Ausführungsformen der externen Tracking-Körper-Beeinflussung können einzeln, aber auch kombiniert erfolgen. Sie können weiterhin mit einer gezielten Freisetzung von dem Tracking-Körper gebundenen Substanzen verbunden werden. Hierbei werden infolge der veränderten Magnetisierung des Tracking-Körpers veränderte Bindungseigenschaften an dessen Oberfläche erzeugt und oberflächlich gebundene Substanzen kontrolliert freigesetzt. Die Kombination der genannten Verfahren ermöglicht es, den Tracking-Körper entweder zu rein diagnostischen Zwecken oder als Zeiger zu verwenden, diesen darüber hinaus aber auch zu einem gezielten Wirkstofftransport innerhalb eines Implantationsfeldes zu nutzen und damit die Anwendbarkeit des Tracking-Verfahrens beträchtlich zu erweitern.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sollen nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Zur Ver- deutlichung dienen die Figuren 1 bis 5. Es werden für gleiche oder gleich wirkende Komponenten die selben Bezugszeichen verwendet. Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Tracking-Körpers in einem externen Magnetfeld, Fig. 2a eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines

Sensorclusters,

Fig. 2b eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Sensorclusters,

Fig. 2c eine beispielhafte Darstellung eines Sensorclusters in einer räumlichen, sphärischen Gradiometergeometrie

Fig. 3a eine schematische Darstellung einer Lage eines freien Tracking-Körpers im Raum mit zu bestimmenden Meßgrößen,

Fig. 3b eine schematische Darstellung eines in einen Sondenkopf eines endoskopischen Instrumentes integrierten Tracking-Körpers,

Fig. 4 eine beispielhafte Anordnung aus einem Sensorcluster, einer äußeren

Magnetfeldspule und einer Meß- und Steuereinrichtung an einem ersten Untersuchungsobjekt,

Fig. 5 eine beispielhafte Anordnung aus einem fixen und variablen Sensorcluster in Verbindung mit einer endoskopischen Anordnung und einer externen Einrichtung zur Computertomographie zur Überwachung eines Herzkatheters.

Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tracking- Körpers 10. Der Tracking-Körper besteht aus einem magnetisierbaren Grundkörper 11, der auf dessen Oberfläche eine Ummantelung aus einem aktivierbaren Abschnitt 12 aufweist. Der Grundkörper 11 ist vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Material ausgeführt und weist zweckmäßigerweise eine hohe Remanzmagnetisierung in Verbindung mit einer durch eine gegebene Spulenanordnung möglichst einfach erreichbaren Koerzitivfeldstärke auf. Infolge der endlichen Remanenz weist der Grundkörper ein magnetisches Moment m auf, dessen Lage in einem externen Koordinatensystem bestimmt wird. Mittels eines von außen anliegenden Magnetfeldes H wird der Grundkörper wahlweise magnetisiert, bzw. durch ein Anlegen der Koerzitivfeldstärke entmagnetisiert, wobei das magnetische Moment beliebig aktiviert oder gelöscht werden kann. Ein derartiger Vorgang wird nachfolgend als Hc-Switching bezeichnet. Da sich durch das Hc-Switching die magnetischen Eigenschaften des Grundkörpers ändern, durchläuft auch die Wechselwirkung zwischen dem Grundkörper 11 und dem aktivierbaren Abschnitt 12 eine Veränderung, insbesondere in Hinblick auf spezifisch ausgewählte Moleküle. Der aktivierbare Abschnitt nimmt unter dem Einfluß des Hc- Switching somit entweder Moleküle aus einer Umgebung durch Adsorptions oder Absorptionsprozesse auf, oder setzt vorher gebundene Moleküle und Substanzen frei und gibt diese in die unmittelbare Umgebung des Tracking-Körpers ab.

Weiterhin richtet sich der Tracking-Körper bei einer endlichen Remanenz unter dem Einfluß des externen Magnetfeldes H aus und seine Position wird in Abhängigkeit des äußeren magnetischen Feldes verändert. Der freie Tracking-Körper ist somit unter dem äußeren Feldeinfluß entlang einer vordefinierten Trajektorie beweglich. In Verbindung mit dem Hc-Switching-Prozeß und der veränderten Aufnahmefähigkeit des aktivierbaren Abschnitts ist somit die Möglichkeit gegeben, den Tracking- Körper als Mittel zu einem Wirkstofftransport zu nutzen. Dabei wird der Tracking- Körper zunächst unter dem Einfluß des externen Magnetfeldes H an einen genau definierten Ort innerhalb einer physiologischen Umgebung bewegt und platziert und gibt anschließend an einem genau definierten Zeitpunkt unter dem Einfluß des Hc- Switching einen Wirkstoff ab, bzw. nimmt eine Substanz aus der Umgebung auf.

Die Größe der in den nachfolgenen Ausführungsbeispiele typischerweise verwendeten Tracking-Körper ist prinzipiell innerhalb einer großen Bandbreite variierbar. Typische Ausführungsformen weisen eine zylindrische Grundkörperform mit einem Durchmesser von weniger als 1 mm und einer Länge von weniger als 2 mm auf, wobei minaturisierte Ausführungsformen mit einem Durchmesser von weniger als 0.5 mm und einer Länge von weniger als 1 mm ebenfalls denkbar sind. Die für konkrete Zwecke tatsächlich verwendete Größe richtet sich nach den jeweils vorliegenden Einsatzbedingungen. Die Wahl muß vor allem das für eine störungsfreie Detektierung und/oder Beeinflussung des Tracking-Körpers bei einer vorliegenden Dimensionierung erreichbaren magnetischen Moment, die Sensitivität der externen Sensorvorrichtungen und den konkret vorliegenden physiologischen Umgebungsbe- dingungen, insbesondere eine Lumengröße von Gefäßen, Hohlräumen und dergleichen medizinisch-biologische Parameter berücksichtigen. Schließlich hängt die Dimensionierung des Tracking-Körpers auch davon ab, ob dieser als ein frei beweglicher Körper ausgeführt sein soll, oder als markierende Komponente in einem medi- zinischen Instrument integriert ist.

Prinzipiell ist ein gleichzeitiger Einsatz verschiedener Typen von Tracking-Körpern und eine unterscheidende Detektion, bzw. ein gezieltes Ansprechen dieser verschiedenen Typen dadurch möglich, daß Tracking-Körper 10 mit Grundkörpern 11 ver- wendet werden, die unterschiedliche magnetische Charakteristiken, insbesondere in Hinblick auf die Remanzenz und die Koerzitivfeldstärke aufweisen. Als besonders zweckmäßig werden magnetische Materialien mit einer Koerzitivfeldstärke im Bereich von 0.1 kA/m bis 500 kA/m angesehen.

Dies ermöglicht es, mit Hilfe des Hc-Switching-Verfahrens einen ersten Typ eines Tracking-Körpers bei einer ersten Koerzitivfeldstärke von beispielsweise 500 kA/m mit einer endlichen Remanenz zu aktivieren, dann die Richtung des externen Magnetfeldes umzukehren und die Magnetisierung eines zweiten Typs mit einer Koerzitivfeldstärke von 0.1 kA/m zu löschen und damit sowohl den ersten, als auch den zweiten Typ selektiv anzusprechen, als Mittel für einen Wirkstofftransport zu verwenden oder entweder den ersten oder den zweiten Typ in seiner Lage zu detek- tieren. Somit kann eine gezielte Beeinflussung einer ganzen Bandbreite gleichzeitig in einer gegebenen Umgebung vorhandener und für unterschiedliche Aufgaben präparierter Tracking-Körper erfolgen, wobei prinzipiell eine umfangreiche Typenpa- lette einer Vielzahl von Tracking-Körpern zeitlich parallel eingesetzt werden kann. Die Tracking-Körper können somit auf Abruf im Operationsgebiet verbleiben und bei Bedarf selektiv aktiviert bzw. deaktiviert werden.

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Figuren 2a bis 5 beispielhaft Ver- fahren und Vorrichtungen zur Lagedetektierung sowohl für frei bewegliche implantierte Tracking-Körper als auch für als Bestandteile eines Instrumentariums ausgeführte Tracking-Körper beschrieben. Eine Kombination der reinen Lagedetektion und einer darauf aufbauenden Trajekto- rienverfolgung der Tracking-Körper mit der oben beschriebenen Vehikel- und Indikatorfunktion ist jedoch stets ausführbar. Ebenso ist auch unter Rückgriff auf die beschriebenen Hc-Switching-Prozesse eine selektive Trajektorienverfolgung unter- schiedlicher Typen von Tracking-Körpern möglich.

Die Figuren 2a bis 2c zeigen unterschiedliche Ausführungsformen von Sensorc- lustern 20, die zur Lage- und Orientierungsbestimmung der Tracking-Körper 10 verwendet werden. Ein Sensorcluster 20 stellt die kleinste Detektoreinheit dar, mit dem eine Lagedetektierung des Tracking-Körpers erfolgt. Unterschiedliche Ausführungsformen der Sensorcluster 20 sind anwendbar.

Die Figuren 2a und 2b zeigen ebene Geometrien plattenartiger Sensorcluster 20 in einer eher lang gestreckten, rechteckigen Form in Fig. 2a und in einer im wesentli- chen quadratischen Ausführungsform in Fig. 2b. Bei diesen Ausführungsformen besteht der einzelne Sensorcluster jeweils aus einer Grundplatte 25, die mit einer Ausnehmung zur Befestigung einer Schnittstelleneinrichtung 21 versehen ist. Auf der Grundplatte ist in einer zweckmäßigen geometrischen Anordnung eine Gesamtheit von Gradiometersensoren 30 angeordnet. Die in Figur 2a gezeigte Ausfüh- rungsform zeigt eine im wesentlichen lineare Gradiometergeometrie zur Verfolgung eines Tracking-Körpers in einem länglich ausgedehnten Operationsfeld, Fig. 2c offenbart eine kreisförmige Gradiometergeometrie zur Verfolgung einer Tracking-Kör- per-Trajektorie in einem ebenen, eng umgrenzten Operationsfeld, die eine hohe Orts- und Lageauflösung ermöglicht.

Die Geometrie der Gradiometersensoren 30 spricht hierbei auf den vom dem magnetischen Dipolfeld des Tracking-Körpers 10 erzeugte magnetischen Feldstärkevektor an und registriert an den jeweiligen Orten dessen Betrag und Richtung. Die daraus resultierenden Signale werden von dem jeweiligen Sensorcluster 20 abge- leitet und in einer Meß- und Steuerungseinrichtung ausgewertet, wobei die genaue Lokalisierung des Tracking-Körpers errechnet wird.

Neben den in den Figuren 2a und 2b dargestellten ebenen Ausführungsformen des Sensorclusters 20 sind auch räumliche Meßgeometrien der Gradiometersensoren 30 möglich. Fig. 2c zeigt eine derartige Anordnung in einer beispielhaften Darstellung. Der Sensorcluster 20 besteht in diesem Fall als eine im wesentlichen sphärische Anordnung von Gradiometern 30, die mittels Haltestreben 26 in einer definierten Meßgeometrie stabilisiert sind. Die in Fig. 2c gezeigte Ausführungsform ist besonders zur Verfolgung einer Trajektorie eines Tracking-Körpers in einem Volumenbe- reich geeignet.

Zur Bestimmung der Lage des Tracking-Körpers 10 wird ein inverses Tracking-Kon- zept verfolgt. Das bedeutet, daß aus der gemessenen Feldverteilung unter Verwendung von Modellanpassungen, adaptiven Berechnungsmethoden und dergleichen, im folgenden beschriebenen Verfahren die den Tracking-Körper eindeutig kennzeichnenden Orte und Lageparameter bestimmt werden.

Fig. 3a veranschaulicht die zu bestimmenden Parameter des Tracking-Körpers. Es sind dies zum einen die Position innerhalb eines vorgegebenen Koordinatensystems, gekennzeichnet durch die Ortskoordinaten X,Y,Z. Weiterhin nimmt der magnetische Dipol des Tracking-Körpers an diesem Punkt eine Orientierung in Form der polaren Winkelkoordinaten φ und θ ein. Eine weitere unbekannte Größe stellt schließlich das magnetische Moment m des Tracking-Körpers dar. Damit sind maximal sechs Freiheitsgrade zur Charakterisierung des Tracking-Körpers zu bestimmen. Mit einer vor- gegebenen Anzahl von Gradiometern 30 in einem Sensorcluster 20, die in der Regel größer als 6 ist, ergibt sich somit die Notwendigkeit der Lösung eines überbestimmten, inversen Problems. Zur Lösung des Problems wird auf adaptive Gradientenmethoden in Kombination mit Fuzzy-Evolutions-Algorithmen, beispielsweise auf die Marquardt-Levenberg-Methode zurückgegriffen, die in ihrer Gesamtheit eine von einer Meß- und Steuereinheit ausgeführte Suchstrategie darstellen.

Die Bestimmung der polaren Orientierung ist besonders dann erforderlich, wenn der Tracking-Körper als integraler Bestandteil eines Instrumentes ausgeführt ist, wobei die Orientierung des magnetischen Dipols des Tracking-Körpers mit der Lage der entsprechenden Komponente des Instrumentes korreliert. In Fig. 3b ist ein solches Instrument beispielhaft und schematisch dargestellt. Die Figur zeigt einen Meßkopf 51 einer endoskopischen Sonde zur Untersuchung eines Körperhohlraumes, beispielsweise einen Herzkatheter 50 oder eine Magen-Darm-Sonde. Bei derartigen Ausführungsformen wird die Stellung des Meßkopfes mit Hilfe der genannten Ver- fahren in Lage und Orientierung genau bestimmt. Mit Hilfe der genannten Verfahren zum inversen Tracking und der nachfolgend beschriebenen Methoden zu einer verbesserten Detektion der Meßsignale können Ortsauflösungen der Raumlage des Tracking-Körpers mit einer Genauigkeit von 0.5 mm und Orientierungsdetektionen mit einer Auflösung im Bereich von einigen Winkelminuten auch unter dem Einfluß klinischer Verunreinigungen, Hochfrequenzfeldern in der Umgebung und der Anwesenheit von metallischen, aber nichtmagnetischen Objekten erreicht werden.

Die Sensitivität der Anordnung aus Tracking-Körper und Sensorcluster kann durch die Größe des magnetischen Momentes des Tracking-Körpers skaliert werden. Dies wird beispielsweise vorab durch die Wahl eines geeigneten Tracking-Körpers ermöglicht. Weiterhin ist durch eine externe magnetische Feldeinwirkung, insbesondere durch den beschriebenen Hc-Switching-Prozeß auch eine laufende Manipulation des magnetischen Momentes während des Trackings realisierbar. Elektromagnetische Abschirmungen können weitgehend entfallen.

Die Figuren 4 und 5 zeigen beispielhafte Anwendungen von Architekturen der Sensorcluster 20 bei einer Reihe vorteilhafter Ausführungsformen. Fig. 4 zeigt eine Architektur aus Sensorclustern 20, die zu einer Sensorclusteranordnung 55 verschaltet sind und bei diesem Ausführungsbeispiel zu einer Verfolgung einer Trajektorie eines in ein Gefäßsystem eines Armes 35 implantierten Tracking-Körpers verwendet werden. Die Sensorclusteranordnung 55 wird durch eine Reihe von Verschaltungen der einzelnen Sensorcluster gebildet, die in Fig. 4 als dicke Verbindungslinien zwischen den einzelnen Sensorclustern 20 angedeutet ist. Die Sensorclusteranordnung 55 umschließt das Volumen das Armes 35 zumindest teilweise. Sie ist in diesem Aus- führungsbeispiel direkt auf den Arm wie ein Ärmel aufgestreift und liegt auf der Haut auf. Eine einfachere, hier nicht dargestellte Konfiguration der Sensorclusteranordnung besteht in der Ausführung eines mehr oder weniger starren „Tunnels" aus den Sensorclustern 20, in den der Arm eingeschoben wird. Der Tunnel kann auch als Teil einer Armlehne ausgeführt sein. Die jeweils für eine spezielle Anwendung erforderliche Sensorclusteranordnung 55 wird in jedem Fall modular aus den Sensorclustern 20 zusammengesetzt. Die Sensorcluster 20 bilden somit grundlegende „Bausteine" zum Aufbau einer für spezielle Einsatzzwecke angepaßten Detektorarchitektur, die in an sich beliebiger Weise variiert werden kann. Bei einer Verfolgung der Trajaktorie des Tracking-Körpers innerhalb des Gefäßsystem des Armes 35 bilden die Sensorcluster 20 innerhalb der Sensorclusteranordnung 55 ein untereinander kommunizierendes Netzwerk, das von einer Meß- und Steuereinrichtung 40 gesteuert und überwacht wird. Die Meß- und Steuereinrich- tung enthält für diesen Zweck ein Kommunikationsprotokoll zur Interaktion der Sensorcluster 20 innerhalb des Netzwerkes. Die Interaktion dient mindestens der Selbstkalibrierung der Sensorclusteranordnung der Optimierung des Signal-Rausch- Verhältnisses der ausgeführten Messung. Dabei wird unter anderem zunächst die gegenseitige Lage der einzelnen Sensorcluster innerhalb des Netzwerkes der Sen- sorclusteranordnung 55 in einem vorgegebenen Laborkoordinatensystems gegeneinander abgeglichen und so die geometrische Form des Sensorclusternetzwerkes als Datenstruktur erfaßt. In einer weiteren beispielhaften Funktionalität des Kommunikationsprotokolls wird während der Messung der für die Verfolgung der Trajektorie jeweils günstigste Sensorcluster 20 ausgewählt und die Trajektorienverfol- gung von einem ersten zu einem zweiten Sensorcluster übergeben und so das Netzwerk der Sensorcluster 20 fortlaufend optimiert. In Verbindung damit werden Operationen zu einer Rauschfilterung und zu einer Optimierung der Meßgeschwindigkeit ausgeführt. Weiterhin weist die Meß- und Steuereinrichtung 40 Algorithmen zu einer Ermittlung globaler Optima für die aufgebaute Konfiguration der Sensorc- lusteranordnung 55 und zu Fehlerkorrekturen auf. Dadurch wird die meßtechnische Stabilität der Konfiguration entscheidend unterstützt.

Die Ausführungsform aus Fig. 4 weist weiterhin zweckmäßigerweise eine Quelle für ein externes Magnetfeld zu einer oben beschriebenen Beeinflussung des Tracking- Körpers oder einer Gesamtheit von Tracking-Körpern in Form des Hc-Switchings oder des aktiven Bewegens des Tracking-Körpers in der bereits beschriebenen Weise auf. In Fig. 4 ist dies durch eine Feldspule 43 mit einer Magnetfeldsteuerung 44 symbolisch angedeutet. Es ist vorteilhaft, die Feldspule 43 entweder entlang möglichst vieler Freiheitsgrade beweglich zu gestalten, oder anstelle einer einzelnen Feldspule eine Feldspulenkonfiguration zu einer Erzeugung von Magnetfeldern in unterschiedlichen Ausgestaltungen, beispielsweise als Gradientenfelder oder zirkulierende Felder zu ersetzen. Fig. 5 zeigt in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eine beispielhafte Konfiguration aus einem in ein chirurgisches Instrument integrierten Tracking-Körpers, der hier in einem Meßkopf 51 eines Herzkatheters 50 angeordnet ist. Wie in dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 4 wird auch hier die Trajektorie des Tracking- Körpers durch eine entsprechend ausgeführte Sensorclusteranordnung 55 verfolgt. Die Sensorclusteranordnung kann in diesem speziellen Ausführungsbeispiel als ein um den Oberkörper des Patienten herum angeordneten „Tunnel" ausgeführt sein, oder sie kann plan auf der Brust des Patienten aufliegen. Die zweckmäßigste Ausführungsform der Sensorclusteranordnung 55 wird jeweils in der Praxis ermittelt.

In Abwandlung der Ausführungsform der Sensorclusteranordnung 55 aus Fig. 4 wird bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform eine zweiteilige Sensorclusteranordnung aus einem fixen Bestandteil 56 und einem variablen Bestandteil 57 bevorzugt. Der fixe Bestandteil 56 ist in der bereits beschriebenen Weise als eine Ein- richtung zur Verfolgung der Trajektorie des Tracking-Körpers entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 gestaltet. Der variable Bestandteil 57 bildet einen Teil einer übergeordneten, die Sensorclusteranordnung räumlich umgreifende Anordnung 60 zur Ausführung eines bildgebenden Verfahrens, insbesondere für eine Computertomographie oder eine magnetische Resonanztomographie. Mit einer der- artigen Konfiguration wird die Verfolgung des Herzkathetermeßkopfes 51 mit einem bildgebenden Verfahren kombiniert. Dabei fungiert der variable Bestandteil 57 der Sensorclusteranordnung als Probe zum einen für die Sensorclusteranordnung 55 selbst, als auch für die bildgebende Anordnung 60. Die Position des variablen Bestandteiles 57 ist innerhalb der Konfiguration der Sensorclusteranordnung 55 vor- gegeben und wird innerhalb der Sensorclusteranordnung fortlaufend verfolgt. Er bildet daher einen eindeutig definierten Referenzpunkt in dem Koordinatensystem der Sensorclusteranordnung 55. Andererseits zeichnet sich der variable Bestandteil 57 der Sensorclusteranordnung eindeutig innerhalb der umgreifenden bildgebenden Anordnung 60 ab, beispielsweise als ein Kontrastbild in einem Computertomogra- phieschnitt oder einem magnetresonanztomographischen Bild.

Die Trajektorie des Meßkopfes 51 mit dem integrierten Tracking-Körper des Herzkatheters 50 wird somit mit einer sehr großen Genauigkeit durch die Sensorclusteranordnung 55 erfaßt. Damit ist auch die Lage des Tracking-Körpers selbst gegen- über dem variablen Bestandteil 57 der Sensorclusteranordnung bekannt, sodaß mit geeigneten bildverarbeitenden Mitteln eine Positionsdarstellung des Meßkopfes 51 in dem magnetrasonanztomographischen Bild nachträglich anhand des sich dort abzeichnenden Kontrastes des vaπablen Bestandteiles 57 der Sensorclusteranordnung 55 erfolgen kann. Dies kann beispielsweise durch ein graphisch eingefügtes Icon, beispielsweise einen stilisierten Vektorpfeil, erfolgen, der einem Operateur die genaue Orientierung des Meßkopfes anzeigt. Der variable Bestandteil 57 der Sensorclusteranordnung 55 wirkt somit als eine Art „Lupe" oder ein Mikroskop für eine lokale Verbesserung der Bildauflösung des magnetrsonanztomographischen oder auf andere Weise gewonnenen Bildes aus der Anordnung 60, sodaß der Operateur eine Betätigung des Herzkatheters an der Herzkathetersteuerung 52 in einer besonders genauen und präzisen Weise ausführen kann.

Bezugszeicheniiste

10 Tracking-Körper

11 Grundkörper, ferromagnetisch

12 aktivierbarer Abschnitt 20 Sensorcluster 21 Schnittstelle

25 Grundplatte

26 Haltestreben

30 Gradiometeranordnung 35 Arm 36 Herz

40 Meß- und Steuereinrichtung

41 Kommunikationsprotokoll

43 Magnetfeldspule

44 Magnetfeldsteuerung 50 Sonde, Herzkatheter

51 Sondenkopf

52 Sondensteuerung

55 Sensorclusteranordnung

56 Sensorclusteranordnung, fixer Bestandteil 57 Sensorclusteranordnung, variabler Bestandteil 60 externe, bildgebende Anordnung H externes Magnetfeld m magnetisches Dipolmoment X,Y,Z Raumkoordinaten θ,φ Orientierungswinkel

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Lokalisierung, Beeinflussung und Führung von Tracking-Körpern (10), umfassend mindestens einen in eine physiologische Struktur eingebrachten Tracking-Körper und eine außerhalb der physiologischen Struktur befindliche Sensoreinrichtung für eine Lagebestimmung des Tracking-Körpers sowie eine Meß- und Steuereinheit, gekennzeichnet durch - mindestens einen Tracking-Körper als einen durch eine endliche Remanenzmagnetisierung ausgezeichneten Körper mit einem veränderlichen magnetischen Dipolmoment und einem daraus resultierenden anisotropen magnetischen Dipolfeld,

- die Sensoreinrichtung in Form einer Gesamtheit von auf das anisotrope Dipolfeld sensitiven, einen Meßbereich abdeckenden modularen Sensorclustern (20) mit je einer in dem Sensorcluster integrierten Gesamtheit von Magnetfeldsensoren (30) in einer spezifischen Meßgeometrie,

- die Meß- und Steuereinheit (40) in meßtechnischer Verknüpfung mit der Gesamtheit der Sensorcluster.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Tracking-Körper (10) aus einem Material mit einer möglichst großen Remanenzmagnetisierung und einer möglichst geringen Koerzitiv- feldstärke besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Tracking-Körper (10) aus einer mit einem physiologisch und magnetisch neutralen Material ummantelten Neodym-Eisen-Bor-Verbindung

NdFeB besteht.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Tracking-Körper (10) einen integralen Bestandteil eines medizinischen Instrumentes (50), insbesondere einer medizinischen Zeigerein- richtung, eines Endoskops oder dergleichen weitere Sondeneinrichtung bildet.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Tracking-Körper (10) als ein in einem Organismus, insbesondere in Körperhohlräumen zirkulierendes, frei bewegliches Objekt ausgeführt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Tracking-Körper (10) aktivierbare und/oder reaktive, insbesondere gewebemarkierende oder kontrolliert Substanzen freigebende Abschnitte (12) und/oder dergleichen auf eine gegebene physiologische Umgebung und/oder extern angelegte Einflüsse, insbesondere äußere Magnetfelder (H), sensitive Bestandteile aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder einzelne Sensorcluster (20) als eine Minimalkonfiguration einer Gesamtheit von Gradiometern (30) für eine Lokalisierung des mindestens einen Tra- cking-Körpers, insbesondere für eine Detektion einer Lage im Raum (X,Y,Z) und eine Detektion einer Orientierung (θ,φ) ausgeführt ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Sensorcluster (20) Schnittstellen (21) für ein Verschalten mit einer

Gesamtheit weiterer Sensorcluster aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorcluster (20) als ein Teil einer Probandenlagerung, insbesondere als Teil von Kopfstützen, Arm- und/oder Rückenlehnen, Tischplatten und derglei- chen Einrichtungen ausgeführt ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gesamtheit untereinander verschalteter Sensorcluster (20) eine Sensorc- lusteranordnung (55) bildet, wobei die Sensorclusteranordnung einen zweckmäßigen Bereich eines Untersuchungsfeldes überdeckt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtheit der Sensorcluster einen fixen Anteil (56) und einen variablen, insbesondere lageveränderlichen Anteil (57) aufweist, wobei der variable Anteil als ein Bestandteil zur Positionsmarkierung in einer externen bildgebenen Anordnung (60), insbesondere einer Magnetresonanztomographie- oder Computertomographieeinrichtung ausgeführt ist.

12. Verfahren zur Lokalisierung und Beeinflussung mindestens eines in eine physiologische Umgebung eingebrachten Tracking-Körpers (10), dadurch gekennzeichnet, daß

- mit Hilfe einer Anordnung aus mindestens einer in einem Sensorcluster (20) vereinigten Gesamtheit von Magnetfeldsensoren (30) aus einer gemessenen

Verteilung einer Feldstärke und Feldrichtung des mindestens einen mit einem magnetischen Dipolfeld umgebenen Tracking-Körpers (10) dessen Lage im Raum (X,Y,Z) und dessen Orientierung (θ,φ) und/oder dessen Trajektorie bestimmt wird und/oder - optional physikalisch/chemische Eigenschaften und/oder eine Trajektorie des mindestens einen Tracking-Körpers durch ein extern einwirkendes Magnetfeld (H) und/oder physiologische Prozesse in der Umgebung des mindestens einen Tracking-Körpers gezielt verändert werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Tracking-Körper (10) als ein Lagereferenzpunkt einer diagnostischen Sonde- und/oder Zeigereinrichtung, insbesondere eines Katheters oder einer endosko- pischen Vorrichtung ausgebildet ist, wobei

- eine Bewegung, eine momentane Lage im Raum (X,Y,Z) und eine momentane Orientierung (θ,φ) des Lagereferenzpunktes durch die Sensorclusteranordnung (55) fortlaufend bestimmt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Tracking-Körper (10) als ein frei beweglicher Indikator in die betreffende physiologische Umgebung, insbesondere als diagnostisch aktiver Bestandteil einer Suspension, implantiert wird, wobei - eine Bewegung, eine momentane Lage im Raum (X,Y,Z) und eine momentane

Orientierung (θ,φ) des Indikators durch die Sensorclusteranordnung (55) fortlaufend bestimmt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagebestimmung des Tracking-Körpers (10) aus Meßdaten über einen Betrag und eine Richtung eines in jedem einzelnen Magnetfeldsensor (30) des Sensorclusters (20) bestimmten Vektors einer magnetischen Feldstärke des vom Tracking-Körper erzeugten Magnetfeldes erfolgt, wobei - Ausgangsdaten für einen in einer Positionsbestimmungseinrichtung gespeicherten Algorithmus für eine Suchstrategie zur Lokalisierung des Tracking-Körpers bilden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Algorithmus der Suchstrategie Verfahren für ein inverses Tracking, insbesondere adaptive Gradientenmethoden in Kombination mit einem Fuzzy Evolutionsalgorithmus ausführt.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Sensorcluster (20) mittels eines internen ■ Kommunikationsprotokolls (41) zwischen den Sensorclustern eine dynamische

Integration der Sensorcluster in der Sensorclusteranordnung (55) ausgeführt wird, wobei

- insbesondere eine Optimierung eines Signal-Rausch-Verhältnisses in der gesamten Sensorclusteranordnung und eine Optimierung des durch die Sen- sorclusteranordnung erzeugten Datenmenge erfolgt.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines extern zugeführten Magnetfeldes (H) das magnetische Moment (m) des mindestens einen Tracking-Körpers (10) beeinflußt wird, wobei dessen

Magnetisierung verändert, insbesondere gelöscht oder erzeugt wird.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines extern zugeführten Magnetfeldes mit einem in eine entsprechende

Richtung orientierten Feldvektoren eine aktive Verschiebung des mindestens einen implantierten frei beweglichen Tracking-Körpers (10) erzeugt wird.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der veränderten Magnetisierung des mindestens einen Tracking-Körpers (10) eine kontrollierte Freisetzung von auf der Oberfläche des Tracking-Körpers gebundenen Substanzen erzeugt wird.

1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage eines variablen, insbesondere lageveränderlichen, einer erweiterten Einrichtung zugeordneten Bestandteils (57) der Sensorclusteranordnung (55) durch einen fixen Bestandteil (56) der Sensorclusteranordnung detektiert und/oder der variable Bestandteil der Sensorclusteranordnung als eine Ortsmarkierung in der erweiterten bildgebenen Anordnung verwendet wird, wobei die mittels der Sensorclusteranordnung bestimmte Lage im Raum (X,Y,Z) und die Orientierung (θ,φ) des Tracking-Körpers in das erzeugte Bild ein- gefügt wird.