EP4753558A1 - Verfahren zur ermittlung einer position einer katheterspitze - Google Patents

Verfahren zur ermittlung einer position einer katheterspitze

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EP4753558A1
EP4753558A1 EP24751699.0A EP24751699A EP4753558A1 EP 4753558 A1 EP4753558 A1 EP 4753558A1 EP 24751699 A EP24751699 A EP 24751699A EP 4753558 A1 EP4753558 A1 EP 4753558A1
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EP
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virtual
catheter tip
ecg lead
surface electrode
calculation
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EP24751699.0A
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Jens Wildhagen
Dejana Vukovic
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B Braun Melsungen AG
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B Braun Melsungen AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Position einer Katheterspitze im Inneren eines Körpers, aufweisend die Schritte: messtechnisches Erfassen einer intravasalen EKG-Ableitung zwischen der Katheterspitze und einer Oberflächenelektrode, wobei die Oberflächenelektrode an einer definierten Oberflächenposition des Körpers angeordnet ist; computergestütztes Berechnen einer virtuellen intravasalen EKG-Ableitung zwischen einer virtuellen Katheterspitze und einer virtuellen Oberflächenelektrode, wobei das Berechnen unter Verwendung eines numerischen Simulationsmodells erfolgt, das physikalische Eigenschaften des Körpers, die Oberflächenposition der Oberflächenelektrode, eine elektrische Herzaktivität und ein aus der elektrischen Herzaktivität resultierendes elektrisches Feld modellhaft abbildet, wobei eine dem numerischen Simulationsmodell zugrunde liegende modellierte elektrische Herzaktivität in Abhängigkeit der messtechnisch erfassten EKG-Ableitung modelliert und/oder korrigiert wird, wobei die modellierte elektrische Herzaktivität an die für die messtechnisch erfasste EKG-Ableitung ursächliche tatsächliche elektrische Herzaktivität angeglichen wird, und wobei das Berechnen für mehrere unterschiedliche virtuelle Positionen der virtuellen Katheterspitze erfolgt; Vergleichen der messtechnisch erfassten EKG-Ableitung mit der berechneten virtuellen EKG-Ableitung, wobei der Vergleich für die mehreren virtuellen Positionen der virtuellen Katheterspitze erfolgt; Ermitteln der Position der Katheterspitze in Abhängigkeit des Vergleichs.

Description

Verfahren zur Ermittlung einer Position einer Katheterspitze
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Position einer Katheterspitze im Inneren eines Körpers. Die Erfindung betrifft zudem ein zum Ausführen eines solchen Verfahrens eingerichtetes medizinisches System.
Katheter sind in der Medizin allgemein bekannt. Bei einem Anlegen eines Katheters wird dessen Katheterspitze in einen körperseitigen Zugang eingeführt und bis zu einem gewünschten Lageort vorgeschoben. Das Anlegen des Katheters wird auch als Katheteranlage bezeichnet.
Zentralvenenkatheter werden in der Regel über eine Vene der oberen Körperhälfte in das Venensystem eingeführt. Die Katheterspitze wird üblicherweise bis in den Bereich des rechten Vorhofs vorgeschoben. Ein fehlgeleiteter Vorschub und eine nicht ausreichend genaue Positionierung der Katheterspitze können zu Problemen führen. Um solchen Problemen entgegenzuwirken, ist eine Kontrolle der Position der Katheterspitze erforderlich. Bestenfalls erfolgt eine solche Ermittlung in Echtzeit, d.h. bereits während der Katheteranlage. Hierfür sind in der klinischen Praxis unterschiedliche Verfahren bekannt.
Bei einem bekannten Verfahren wird nach oder bereits während der Katheteranlage die Position der Katheterspitze röntgenologisch erfasst. Die damit einhergehende Strahlenbelastung birgt Gesundheitsrisiken und steht daher einer breiten Anwendung entgegen. Zudem sind röntgenologische Verfahren apparativ aufwändig und vergleichsweise zeit- und kostenintensiv.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren erfolgt eine elektrokardiografische Positionskontrolle (z.B. W. Schummer et al.: „Optimierte Positionierung zentraler Venenkatheter durch eine modifizierte Anwendung der intravasalen Elektrokardiografie“, Anästhesist 54 (2005), S. 983- 990). Dabei wird ein EKG-Signal zwischen einer an der Körperoberfläche des Patienten angebrachten Oberflächenelektrode und einem Führungsdraht des Katheters abgeleitet. Das besagte EKG-Signal kann auch als intravasale EKG-Ableitung bezeichnet werden. Das bekannte Verfahren macht es sich zunutze, dass die P-Welle der intravasalen EKG-Ableitung sich in Abhängigkeit des Vorschubs der Katheterspitze verändert. Mit Eintreten der Katheterspitze in den Vorhof kommt es zu einer charakteristischen Veränderung der P-Welle. Die Positionskontrolle erfolgt über eine Beobachtung der besagten Veränderung. Das bekannte elektrokardiografische Verfahren erlaubt lediglich eine Bestätigung einer korrekten Positionierung vor dem rechten Vorhof. Nicht möglich ist eine Positionsermittlung der Katheterspitze auch in vorhoffernen Bereichen.
Im Übrigen ist ein medizinisches System unter der Bezeichnung „Sherlock 3CG™ Tip Confirmation System“ bekannt, das ein Ermitteln der Position der Katheterspitze mittels Magnetfeldsensoren vorsieht.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein medizinisches System der eingangs genannten Art bereitzustellen, die Vorteile gegenüber dem Stand der Technik bieten.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein medizinisches System mit den Merkmalen des Anspruchs 4 bereit. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist auf: messtechnisches Erfassen einer intravasalen EKG-Ableitung zwischen der Katheterspitze und einer Oberflächenelektrode, wobei die Oberflächenelektrode an einer definierten Oberflächenposition des Körpers angeordnet ist; computergestütztes Berechnen einer virtuellen intravasalen EKG-Ableitung zwischen einer virtuellen Katheterspitze und einer virtuellen Oberflächenelektrode, wobei das Berechnen unter Verwendung eines numerischen Simulationsmodells erfolgt, das physikalische Eigenschaften des Körpers, die Oberflächenposition der Oberflächenelektrode, eine elektrische Herzaktivität und ein aus der elektrischen Herzaktivität resultierendes elektrisches Feld modellhaft abbildet, wobei eine dem numerischen Simulationsmodell zugrunde liegende modellierte elektrische Herzaktivität in Abhängigkeit der messtechnisch erfassten EKG-Ableitung modelliert und/oder korrigiert wird, wobei die modellierte elektrische Herzaktivität an die für die messtechnisch erfasste EKG-Ableitung ursächliche tatsächliche elektrische Herzaktivität angeglichen wird, und wobei das Berechnen für mehrere unterschiedliche virtuelle Positionen der virtuellen Katheterspitze erfolgt; Vergleichen der messtechnisch erfassten EKG-Ableitung mit der berechneten virtuellen EKG-Ableitung, wobei der Vergleich für die mehreren virtuellen Positionen der virtuellen Katheterspitze erfolgt; Ermitteln der Position der Katheterspitze in Abhängigkeit des Vergleichs. Durch die erfindungsgemäße Lösung kann auf den Einsatz von Röntgen- oder elektromagnetischer Strahlung zur Positionsermittlung der Katheterspitze verzichtet werden. Hierdurch eine Strahlenbelastung des Patienten vermieden. Zum anderen kann apparativer Aufwand eingespart werden. Dabei kann die Positionsermittlung im Unterschied zu aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren auch abseits des Vorhofs mit hinreichender Genauigkeit erfolgen, insbesondere im Bereich der Extremitäten. Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass das aus der elektrischen Herzaktivität resultierende elektrische Feld im Inneren und an der Oberfläche des Körpers im Bereich der Körperextremitäten zunehmend verzerrt. Aufgrund dieser Verzerrung ist eine hinreichend genaue Positionsermittlung mit aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht ohne weiteres möglich. Die erfindungsgemäße Lösung berücksichtigt die besagte Feldverzerrung im Rahmen der computergestützten Berechnung, d.h. unter Verwendung des besagten numerischen Simulationsmodells.
Das messtechnische Erfassen der intravasalen EKG-Ableitung erfolgt auf eine dem Fachmann bekannte Weise. Die intravasale EKG-Ableitung kann auch als Katheterableitung bezeichnet werden. Die Katheterableitung kann drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Beispielsweise kann die Katheterableitung über ein distales Stirnende eines Führungsdrahts oder sonstigen Drahts erfolgen. Alternativ kann die Katheterspitze mit einer Katheterelektrode versehen sein. Weiter alternativ kann die Katheterableitung über ein mit elektrisch leitfähiger Flüssigkeit, insbesondere Kochsalzlösung, befülltes Katheterlumen erfolgen. Die Oberflächenelektrode kann auch als Hautelektrode bezeichnet werden und ist an einer definierten Position der Körperoberfläche (Oberflächenposition) angeordnet. Die Katheterableitung wird für wenigstens einen Zyklus der Herzaktivität des Patienten erfasst, d.h. für wenigstens einen Herzschlag und/oder einen vollständigen Umlauf des sogenannten EKG-Vektors.
Das computergestützte Berechnen der virtuellen intravasalen EKG-Ableitung erfolgt unter Verwendung des numerischen Simulationsmodells. Die virtuelle intravasale EKG-Ableitung wird nachfolgend auch als virtuelle und/oder simulierte Katheterableitung bezeichnet. Das zum Berechnen der virtuellen Katheterableitung verwendete numerische Simulationsmodell bildet die messtechnische Erfassung der (realen/tatsächlichen) Katheterableitung modellhaft ab. Das numerische Simulationsmodell basiert vorzugsweise auf grundsätzlich bekannten nichtlinearen Differentialgleichungen und einem zur Lösung solcher Gleichungen geeigneten Diskretisierungsverfahren, beispielsweise einer Finite-Elemente- oder einer Finite-Differenzen- Methode. Das numerische Simulationsmodell bildet das relevante Problemgebiet modellhaft ab, in diesem Fall den Körper des Patienten und dessen relevante physikalische Eigenschaften. Weiter modellhaft abgebildet werden die Oberflächenposition der (tatsächlichen) Oberflächenelektrode, eine elektrische Aktivität des Herzens (elektrische Herzaktivität), sowie das aus der Herzaktivität resultierende elektrische Feld im Inneren des Körpers und an der Körperoberfläche. Dabei wird das elektrische Feld (approximiert) berechnet. Auf dieser Grundlage kann schließlich die virtuelle Katheterableitung berechnet werden. Die virtuelle Katheterableitung wird für wenigstens einen Zyklus der elektrischen Herzaktivität ermittelt, d.h. für wenigstens einen Herzschlag und/oder einen vollständigen Umlauf des sogenannten EKG- Vektors. Dabei erfolgt die Berechnung der virtuellen Katheterableitung für unterschiedliche virtuelle Positionen der virtuellen Katheterspitze. Folglich wird die Position der virtuellen Katheterspitze im Zuge der computergestützten Berechnung, insbesondere schrittweise, verändert, beispielsweise entlang eines plausiblen Vorschubpfades innerhalb des Körpers. Die computergestützte Berechnung liefert folglich für jede virtuelle Position der Katheterspitze eine zugehörige virtuelle Katheterableitung. Die dem Simulationsmodell zugrunde liegende modellierte elektrische Herzaktivität wird in Abhängigkeit der messtechnisch erfassten EKG- Ableitung modelliert und/oder korrigiert, wobei die modellierte elektrische Herzaktivität an eine für die messtechnisch erfasste EKG-Ableitung ursächliche tatsächliche elektrische Herzaktivität angeglichen wird. Mit anderen Worten ausgedrückt findet eine Korrektur und/oder Angleichung zwischen der gemessenen Katheterableitung und der berechneten Katheterableitung statt. Eine solche Korrektur und/oder Angleichung kann grundsätzlich auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Korrektur und/oder Angleichung jedoch besonders vorteilhaft anhand des gemessenen EKG-Vektors. Denn diese repräsentiert die tatsächliche elektrische Herzaktivität des Patienten. Wird die dem numerischen Simulationsmodell zugrunde liegende modellierte elektrische Herzaktivität ausgehend von der tatsächlichen Herzaktivität modelliert, können Abweichungen zwischen der messtechnischen Erfassung und der computergestützten Berechnung vermieden und eine verbesserte Genauigkeit erreicht werden. Wenn die Herzaktivität simuliert wird, muss das elektrische Feld durch die reale Herzaktivität „korrigiert“ werden. Bei einer Ausgestaltung wird das elektrische Feld berechnet und im Nachhinein unter Verwendung des messtechnisch erfassten EKG- Signals, insbesondere durch den/einen gemessenen EKG-Vektor, korrigiert. Bei einer weiteren Ausgestaltung wird das elektrische Feld für das tatsächlich gemessene, reale EKG-Signal berechnet.
Das Vergleichen sieht einen Abgleich der gemessenen Katheterableitung mit den berechneten Katheterableitungen für die unterschiedlichen Positionen der virtuellen Katheterspitze vor. Zu diesem Zweck kann beispielsweise die gemessene Katheterableitung von jeder einzelnen der berechneten Katheterableitungen abgezogen werden oder umgekehrt. Auf Grundlage einer solchen Differenzbildung kann beispielsweise ein Differenzwert ermittelt werden, der die Abweichung zwischen berechneter und gemessener Katheterableitung repräsentiert. Weiter beispielsweise kann eine mittlere quadratische Abweichung MSE (mean square error) berechnet werden, welche eine Abweichung zwischen der berechneten und der gemessenen Katheterableitung repräsentiert.
Das Ermitteln der Position erfolgt in Abhängigkeit des besagten Vergleichs. Sofern ein Differenzwert oder eine mittlere quadratische Abweichung ermittelt werden, liegt die Position der tatsächlichen Katheterspitze approximiert im Bereich derjenigen virtuellen Position der virtuellen Katheterspitze, an welcher die besagte ermittelte Größe einen Extremwert einnimmt, insbesondere minimal wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich in besonders vorteilhafter Weise für die Positionsermittlung von Zentralvenenkathetern, PICCs (Peripherally Inserted Central Venous Catheter) sowie sogenannten Midlines. Die erfindungsgemäße Lösung ist jedoch nicht auf solche Katheter eingeschränkt, sondern beispielsweise auch vorteilhaft für Pulmonaliskatheter, Dialysekatheter und/oder arterielle Katheter geeignet.
In Ausgestaltung der Erfindung werden das messtechnische Erfassen und das computergestützte Berechnen für unterschiedliche Oberflächenpositionen der Oberflächenelektrode und/oder für mehrere unterschiedlich positionierte Oberflächenelektroden durchgeführt, und das Vergleichen der messtechnisch erfassten EKG-Ableitungen und der berechneten virtuellen EKG-Ableitungen erfolgt für die unterschiedlichen Oberflächenpositionen der Oberflächenelektrode und/oder für die mehreren unterschiedlich positionierten Oberflächenelektroden. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung wird folglich nicht lediglich die (virtuelle) Position der virtuellen Katheterspitze im Zuge der computergestützten Berechnung verändert. Vielmehr wird zusätzlich die Position der Oberflächenelektrode verändert und/oder es werden mehrere unterschiedlich positionierte Oberflächenelektroden verwendet. Dies sowohl im Rahmen der messtechnischen Erfassung als auch der computergestützten Berechnung. Hierdurch kann eine nochmals verbesserte Genauigkeit erreicht werden. Vorzugsweise werden wenigstens drei unterschiedlich positionierte Oberflächenelektroden zur Messung der Katheterableitung und zu deren computergestützten Berechnung verwendet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfassen die dem numerischen Simulationsmodell zugrunde liegenden physikalischen Eigenschaften des Körpers wenigstens ein Körpermaß, eine Masse des Körpers und/oder einen Körperfettanteil. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung wird das numerische Simulationsmodell in verbesserter Weise an die realen Gegebenheiten angepasst, indem relevante physikalische Eigenschaften des Körpers bei der Modellierung berücksichtigt werden. So beispielsweise das wenigstens eine Körpermaß, beispielsweise die Körperlänge, die Körpermasse (Gewicht) und/oder der Körperfettanteil. Die vorgenannten Eigenschaften haben Einfluss auf die sich aus der elektrischen Herzaktivität ergebenden Feldgrößen und damit auf die Genauigkeit der berechneten virtuellen Katheterableitungen.
Das erfindungsgemäße medizinische System ist zum Ausführen eines Verfahrens gemäß der vorhergehenden Beschreibung eingerichtet. Das erfindungsgemäße medizinische System weist eine Messeinrichtung und eine Berechnungseinrichtung auf. Die Messeinrichtung ist eingerichtet zum messtechnischen Erfassen einer intravasalen EKG-Ableitung zwischen einer Katheterspitze und einer Oberflächenelektrode, wobei die Oberflächenelektrode zum Anordnen an einer definierten Oberflächenposition des Körpers vorgesehen ist. Die Berechnungseinrichtung ist zum computergestützten Berechnen einer virtuellen intravasalen EKG-Ableitung, zum Vergleichen der messtechnisch erfassten EKG-Ableitung mit der berechneten virtuellen EKG-Ableitung und zum Ermitteln der Position der Katheterspitze in Abhängigkeit des Vergleichs eingerichtet. Dies jeweils gemäß der vorhergehenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens und dessen Ausgestaltungen ausdrücklich Bezug genommen und verwiesen. Das dort Gesagte gilt, mutatis mutandis, auch für das erfindungsgemäße medizinische System. Ausgestaltungen des medizinischen Systems ergeben sich unmittelbar und eindeutig aus der Offenbarung der Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der Zeichnungen dargestellt ist.
Fig. 1 zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen medizinischen Systems,
Fig. 2, 3 eine exemplarische Verwendungssituation des medizinischen Systems nach Fig. 1 und
Fig. 4 in schematischer Blockdarstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung des medizinischen Systems nach Fig. 1.
Gemäß den Fig. 1 bis 3 ist ein medizinisches System 1 zum Ermitteln einer Position P einer Katheterspitze 5 vorgesehen. Die Positionsermittlung oder auch Lokalisierung erfolgt vorliegend im Inneren eines Körpers K. Bei dem Körper K kann es sich um einen menschlichen oder tierischen Körper handeln. Die zu lokalisierende Katheterspitze 5 ist vorliegend Bestandteil eines Zentralvenenkatheters 4. Das medizinische System 1 ist jedoch nicht auf die Verwendung mit Zentralvenenkathetern eingeschränkt. Anstelle eines Zentralvenenkatheters 4 können beispielsweise ein PICC-Katheter oder eine sogenannte Midline lokalisiert werden. Das medizinische System 1 weist eine Messeinrichtung 2 und eine Berechnungseinrichtung 3 auf.
Bei der vorliegend gezeigten Ausführungsform umfasst das medizinische System 1 zudem den zu lokalisierenden Zentralvenenkatheter 4. Bei einer in den Figuren nicht gezeigten Ausführungsform ist der zu lokalisierende Katheter jedoch nicht Bestandteil des medizinischen Systems.
Die Messeinrichtung 2 ist zum messtechnischen Erfassen einer intravasalen EKG-Ableitung E zwischen der Katheterspitze 5 und wenigstens einer Oberflächenelektrode 7. Die Oberflächenelektrode 7 ist in der Verwendung des medizinischen Systems 1 an einer definierten Oberflächenpositionen Q des Körpers K angebracht. Die Anbringung erfolgt auf eine dem Fachmann bekannte Weise. Die Katheterspitze 5 befindet sich in der anhand Fig. 2 gezeigten Verwendungssituation im Inneren des Körpers K. Die Katheteranlage kann auf eine dem Fachmann bekannte Weise durchgeführt werden, beispielsweise mittels der Seldinger- Technik. Die intravasale EKG-Ableitung E kann auch als Katheterableitung bezeichnet werden, wobei nachfolgend beide Begrifflichkeiten gegeneinander austauschbar verwendet werden.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Zentralvenenkatheter 4 im Bereich seiner distalen Katheterspitze 5 mit einer Katheterelektrode 6 versehen. Die Katheterelektrode 6 ist über eine Signalleitung 61 mit der Messeinrichtung 2 verbunden. Die Oberflächenelektrode 7 ist mit einer Signalleitung 71 mit der Messeinrichtung 2 verbunden.
Die gemessene Katheterableitung E resultiert aus einem Potentialunterschied zwischen der Katheterelektrode 6 und der Oberflächenelektrode 7. Der Potentialunterschied ergibt sich auf bekannte Weise infolge des aus der elektrischen Herzaktivität HA des Herzens H resultierenden elektrischen Felds F im Inneren des Körpers K und an dessen Oberfläche. Dabei sind in Fig. 2 exemplarisch und schematisch stark vereinfachet Feldlinien L des elektrischen Felds F für einen gedachten Zeitpunkt der elektrischen Herzaktivität HA eingezeichnet. Es versteht sich, dass die Feldlinien L sich während eines Zyklus der Herzaktivität HA, d.h. einem Herzschlag des Herzens H, verändern.
Die intravasale EKG-Ableitung E wird bei der gezeigten Ausführungsform für wenigstens einen Zyklus der Herzaktivität HA erfasst.
Die Berechnungseinrichtung 3 dient der Berechnung einer virtuellen intravasalen EKG- Ableitung. Die Berechnung erfolgt auf noch näher beschriebene Weise computergestützt und auf Grundlage eines Simulationsmodells M. Die Position P wird auf Grundlage der gemessenen EKG-Ableitung E und der computergestützten Berechnung ermittelt.
Das computergestützte Berechnen erfolgt, wie anhand Fig. 3 verdeutlicht ist, zwischen einer virtuellen Katheterspitze 5‘ und wenigstens einer virtuellen Oberflächenelektrode 7‘. Die Berechnung erfolgt auf der Grundlage des numerischen Simulationsmodells M. Das numerische Simulationsmodell M wird bei der gezeigten Ausführungsform auf einer Prozessoreinheit 31 der Berechnungseinrichtung 3 ausgeführt. Das numerische Simulationsmodell M bildet physikalische Eigenschaften A1 , A2 bis An des Körpers K, die Oberflächenposition Q der wenigstens einen Oberflächenelektrode 7, die besagte elektrische Herzaktivität HA und das aus der elektrischen Herzaktivität HA resultierende elektrische Feld F modellhaft ab. Diese modellhaft abgebildeten Größen/Eigenschaften sind in Fig. 3 unter Verwendung gleicher Bezugszeichenziffern und Bezugsbuchstaben mit jeweils einem Apostroph versehen. Somit kann auch von einem virtuellen elektrischen Feld F‘, einer virtuellen elektrischen Herzaktivität HA‘, einem virtuellen Körper K‘ und virtuellen Feldlinien L‘ gesprochen werden. Dabei meint „virtuell“ modelliert und/oder berechnet.
Die Berechnung erfolgt nicht lediglich für eine einzige, sondern für mehrere virtuelle Positionen PT bis P6‘ der virtuellen Katheterspitze 5‘. Die virtuelle Position der virtuellen Katheterspitze 5‘ wird im Zuge der Berechnung verändert, insbesondere schrittweise und/oder iterativ. Anhand Fig. 3 sind vorliegend lediglich sechs virtuelle Positionen schematisch verdeutlicht. Es versteht sich, dass deutlich mehr als die vorliegend gezeigten sechs Positionen der Berechnung zugrunde gelegt werden können.
Anhand des numerischen Simulationsmodells M wird für die mehreren virtuellen Positionen PT bis P6‘ jeweils eine Katheterableitung ET bis E6‘ berechnet. Dabei ist beispielsweise die virtuelle Position PT der Katheterableitung ET zugeordnet und umgekehrt. Für die verbleibenden virtuellen Positionen P2‘ bis P6‘ gilt eine dementsprechende Zuordnung zu den verbleibenden berechneten Katheterableitungen E2‘ bis E6‘. Wie weiter anhand Fig. 3 verdeutlicht ist, wird die gemessene Katheterableitung E mit jeder einzelnen der berechneten Katheterableitungen ET bis E6‘ verglichen. Dieser Vergleich erfolgt vorliegend in einer gesonderten Ermittlungseinheit 32 der Berechnungseinrichtung 3. Die Ermittlungseinrichtung 32 kann aber auch durch die bereits erwähnte Prozessoreinheit 31 gebildet oder dieser zugeordnet sein. Das Vergleichen der gemessenen Katheterableitung E mit den berechneten Katheterableitungen ET bis E6‘ umfasst vorzugsweise die Berechnung eines Vergleichswerts. Dieser Vergleichswert kann ein Differenzwert sein, der beispielsweise durch eine Subtraktion zwischen der gemessenen Katheterableitung E und den berechneten Katheterableitungen ET bis E6‘ gebildet wird.
Die Position P wird in Abhängigkeit des besagten Vergleichs ermittelt (siehe Fig. 3). Diejenige virtuelle Position PT bis P6‘, für welche der besagte Differenzwert minimal wird, repräsentiert approximiert die tatsächliche Position P der Katheterspitze 5.
Weiter ist vorgesehen, dass die virtuelle/modelliere Herzaktivität HA‘ an die tatsächliche, reale Herzaktivität HA angeglichen wird. Zu diesem Zweck dient die gemessene Katheterableitung E vorliegend als eine Eingangsgröße für das numerische Simulationsmodell M. Dieses Angleichen oder auch Korrigieren kann im Speziellen wie nachfolgend erläutert durchgeführt werden: Für jeden Zeitpunkt des (zeitdiskret) gemessenen EKG-Vektors wird eine Phase des gemessenen EKG-Vektors berechnet. Für jede dieser berechneten Phasen wird die Amplitude des simulierten EKG-Signals für eine bestimmte Position der Oberflächenelektrode sowie der intravasalen Elektrode in einer Tabelle nachgeschaut (oder wird berechnet). Diese Amplitude wird um die Amplitude des gemessenen EKG-Vektors zu genau diesem Zeitpunkt korrigiert. Dies wird für alle zeitdiskreten gemessenen Positionen des EKG-Vektors wiederholt. Aus den Ergebnissen wird somit das virtuelle EKG-Signal an der oben bestimmten intravasalen Position in Abhängigkeit vom gemessenen EKG-Signal sowie der Hautelektrodenposition gebildet.
Weiter werden vorliegend auch die bereits erwähnten physikalischen Eigenschaften A1 , A2 bis An dem numerischen Simulationsmodell M als Eingangsgrößen zugeführt. Bei den physikalischen Eigenschaften handelt es sich vorliegend um ein Körpermaß A1 , beispielsweise die Körperlänge, eine Masse des Körpers K, d.h. das Körpergewicht, und einen Körperfettanteil An. Die besagten physikalischen Eigenschaften des Körpers K haben Einfluss auf die Eigenschaften des aus der elektrischen Herzaktivität HA resultierenden elektrischen Felds F. Durch eine Berücksichtigung der besagten Eigenschaften kann die Berechnung der virtuellen Katheterableitung bzw. Katheterableitungen ET bis E6‘ mit verbesserter Genauigkeit erfolgen.
Weiter ist vorliegend vorgesehen, dass das messtechnische Erfassen und das computergestützte Berechnen nicht lediglich unter Verwendung der bereits erwähnten Oberflächenelektrode 7 und deren Position Q erfolgt. Vielmehr werden vorliegend auch eine weitere Oberflächenelektrode 8 und deren Position R sowohl bei der Messung als auch bei der Berechnung berücksichtigt. Die weitere Oberflächenelektrode 8 ist vorliegend über eine weitere Signalleitung 81 mit der Messeinrichtung 2 verbunden. Die Oberflächenelektroden 7, 8 können auch als erste Oberflächenelektrode 7 und zweite Oberflächenelektrode 8 bezeichnet werden. Auch hierdurch kann eine verbesserte Genauigkeit erreicht werden. Es versteht sich, dass auch mehr als die vorliegend gezeigten zwei Oberflächenelektroden verwendet werden können, beispielsweise drei, vier, fünf, sechs oder auch mehr als sechs Oberflächenelektroden. Es kann sinnvoll sein, dass wenigstens eine oder mehrere der Oberflächenelektroden entlang eines (zu erwartenden) Vorschubwegs der Katheterspitze platziert sind.
Anhand Fig. 4 ist das bereits anhand der Fig. 1 bis 3 erläuterte Verfahren nochmals schematisch verdeutlicht. So sieht das Verfahren 1000 grundsätzlich ein messtechnisches Erfassen 1100, ein computergestütztes Berechnen 1200, ein Vergleichen 1300 und ein Ermitteln 1400 vor.
Bei dem messtechnischen Erfassen 1100 wird die besagte intravasale EKG-Ableitung E zwischen der Katheterspitze 5, vorliegend der Katheterelektrode 6, und wenigstens der ersten Oberflächenelektrode 7 gemessen. Zu diesem Zweck ist vorliegend die Messeinrichtung 2 vorhanden.
Das computergestützte Berechnen 1200 erfolgt auf Grundlage des bereits erläuterten numerischen Simulationsmodells M und unter Verwendung der Berechnungseinrichtung 3. Auch das Vergleichen 1300 und das Ermitteln 1400 erfolgen vorliegend unter Verwendung der auch hierfür eingerichteten Berechnungseinrichtung 3.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren (1000) zur Ermittlung einer Position (P) einer Katheterspitze (5) im Inneren eines Körpers (K), aufweisend die Schritte: messtechnisches Erfassen (1100) einer intravasalen EKG-Ableitung (E) zwischen der Katheterspitze (5) und einer Oberflächenelektrode (7, 8), wobei die Oberflächenelektrode (7, 8) an einer definierten Oberflächenposition (Q, R) des Körpers (K) angeordnet ist; computergestütztes Berechnen (1200) einer virtuellen intravasalen EKG- Ableitung (ET bis E6‘) zwischen einer virtuellen Katheterspitze (5‘) und einer virtuellen Oberflächenelektrode (7‘, 8‘), wobei das Berechnen (1200) unter Verwendung eines numerischen Simulationsmodells (M) erfolgt, das physikalische Eigenschaften (A1, A2 bis An) des Körpers (K), die Oberflächenposition (Q, R) der Oberflächenelektrode (7, 8), eine elektrische Herzaktivität (HA) und ein aus der elektrischen Herzaktivität (HA) resultierendes elektrisches Feld (F) modellhaft abbildet, wobei eine dem numerischen Simulationsmodell (M) zugrunde liegende modellierte elektrische Herzaktivität (HA‘) in Abhängigkeit der messtechnisch erfassten EKG-Ableitung (E) modelliert und/oder korrigiert wird, wobei die modellierte elektrische Herzaktivität (HA‘) an die für die messtechnisch erfasste EKG-Ableitung (E) ursächliche tatsächliche elektrische Herzaktivität (HA) angeglichen wird, und wobei das Berechnen (1200) für mehrere unterschiedliche virtuelle Positionen (PT bis P6‘) der virtuellen Katheterspitze (5‘) erfolgt;
Vergleichen (1300) der messtechnisch erfassten EKG-Ableitung (E) mit der berechneten virtuellen EKG-Ableitung (ET bis E6‘), wobei der Vergleich für die mehreren virtuellen Positionen (PT bis P6‘) der virtuellen Katheterspitze (5‘) erfolgt;
Ermitteln (1400) der Position (P) der Katheterspitze (5) in Abhängigkeit des Vergleichs (1300).
2. Verfahren (1000) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das messtechnische Erfassen (1100) und das computergestützte Berechnen (1200) für unterschiedliche Oberflächenpositionen einer einzigen Oberflächenelektrode und/oder für mehrere unterschiedlich positionierte Oberflächenelektroden (7, 8) durchgeführt werden, und dass das Vergleichen (1300) der messtechnisch erfassten EKG-Ableitung (E) und der berechneten virtuellen EKG-Ableitung (ET bis E6‘) für die unterschiedlichen Oberflächenpositionen der Oberflächenelektrode und/oder für die mehreren unterschiedlich positionierten Oberflächenelektroden (7, 8) erfolgt.
3. Verfahren (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem numerischen Simulationsmodell (M) zugrunde liegenden physikalischen Eigenschaften (A1, A2 bis An) des Körpers (K) wenigstens ein Körpermaß (A1), eine Masse (A2) des Körpers (K) und/oder einen Körperfettanteil (An) umfassen.
4. Medizinisches System (1) zum Ermitteln einer Position (P) einer Katheterspitze (5) im Inneren eines Körpers (K), aufweisend eine Messeinrichtung (2), die eingerichtet ist zum messtechnischen Erfassen (1100) einer intravasalen EKG-Ableitung (E) zwischen der Katheterspitze (5) und einer Oberflächenelektrode (7, 8), wobei die Oberflächenelektrode (7, 8) zum Anordnen an einer definierten Oberflächenposition (Q, R) des Körpers (K) eingerichtet ist, und eine Berechnungseinrichtung (3), die eingerichtet ist zum computergestützten Berechnen (1200) einer virtuellen intravasalen EKG-Ableitung (ET bis E6‘) zwischen einer virtuellen Katheterspitze (5‘) und einer virtuellen Oberflächenelektrode (7‘, 8‘), wobei das Berechnen (1200) unter Verwendung eines numerischen Simulationsmodells (M) erfolgt, das physikalische Eigenschaften (A1, A2 bis An) des Körpers (K), die Oberflächenposition (Q, R) der Oberflächenelektrode (7, 8), eine elektrische Herzaktivität (HA) und ein aus der elektrischen Herzaktivität (HA) resultierendes elektrisches Feld (F) modellhaft abbildet, wobei eine dem numerischen Simulationsmodell (M) zugrunde liegende modellierte elektrische Herzaktivität (HA‘) in Abhängigkeit der messtechnisch erfassten EKG-Ableitung (E) modelliert und/oder korrigiert wird, wobei die modellierte elektrische Herzaktivität (HA‘) an die für die messtechnisch erfasste EKG-Ableitung (E) ursächliche tatsächliche elektrische Herzaktivität (HA) angeglichen wird, und wobei das Berechnen (1200) für mehrere unterschiedliche virtuelle Positionen (PT bis P6‘) der virtuellen Katheterspitze (5‘) vorgesehen ist, und zum Vergleichen (1300) der messtechnisch erfassten EKG-Ableitung (E) mit der berechneten virtuellen EKG-Ableitung (ET bis E6‘), wobei der Vergleich für die mehreren virtuellen Positionen (PT bis P6‘) der virtuellen Katheterspitze (5‘) vorgesehen ist, und zum Ermitteln (1400) der Position (P) der Katheterspitze (5) in Abhängigkeit des Vergleichs (1300).
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