DE102007009016A1 - Marker for determining position of target tissue of human brain during e.g. surgery, has capsule which is biologically degradable after medical intrusion, and containing substance detected by detection system - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Markierung zur Positionsbestimmung eines Zielgewebes sowie ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Zielgewebes während eines medizinischen Eingriffs. Weiterhin wird ein Ortungssystem angegeben, das insbesondere für ein chirurgisches Navigationssystem Anwendung findet.The The present invention relates to a mark for position determination of a target tissue and a method for determining the location of a target tissue during a medical procedure. Furthermore, a Location system specified, especially for a surgical Navigation system application finds.
Eine
gattungsgemäße Markierung ist aus der
Ein
Ortungssystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs nach Anspruch 13
ist aus der
Sowohl die Markierung als auch das Ortungssystem werden bei medizinischen Eingriffen wie Operationen oder Untersuchungen eingesetzt, um hierbei verwendete Instrumente mit bildgestützten Navigationssystemen bezüglich ihrer Lage zu verfolgen.Either the marker as well as the locating system are used in medical Interventions such as operations or examinations are used to accomplish this used instruments with image-based navigation systems regarding their situation.
Dabei ist von einer ortsfesten Anordnung eines zu untersuchenden bzw. zu bearbeitenden Zielgewebes auszugehen, da anderenfalls eine erneute Kalibrierung notwendig ist. Ein das Zielgewebe umfassender Körperteil ist bis zum Ende des Eingriffs zu fixieren. Dies ist bei einem sich ständig bewegenden Organ wie einem Herzen oder einer Lunge nur mit hohem Aufwand möglich. Auch kann sich das Zielgewebe durch den Eingriff selbst von seiner anfänglichen Position entfernen. Beispielsweise kann dies durch mechanische Krafteinwirkung auftreten, die eine Dehnung, Stauchung und/oder Deformation des Zielgewebes verursacht. Weiterhin sind Veränderungen des Zielgewebes während des Eingriffs denkbar, wie beim Entfernen von durch Krankheit verändertem Material oder dem Hinzufügen von Implantaten. Von besonderem Nachteil ist, dass eine Ortung des Instruments nicht mehr ausreicht, um dessen genaue Lage zu bestimmen. Insbesondere ist dessen relative Position zum Zielgewebe nicht erfassbar.there is of a fixed arrangement of a to be examined or to be processed target tissue, otherwise recalibration necessary is. A body part comprising the target tissue is to be fixed until the end of the procedure. This is at a constantly moving organ such as a heart or a lung only possible with great effort. Also, the target tissue may be through the intervention itself from its initial position remove. For example, this can be done by mechanical force occur, which is a stretching, compression and / or deformation of the target tissue caused. Furthermore, changes in the target tissue conceivable during the procedure, as when removing by Disease altered material or adding of implants. Of particular disadvantage is that a location of the Instruments is no longer sufficient to determine its exact location. In particular, its relative position to the target tissue is not detectable.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Markierung anzugeben, die mit technisch einfachen Mitteln eine kontinuierliche Positionsbestimmung des Zielgewebes zur Verfügung stellt.Of the The invention is therefore based on the object of specifying a marking, the with technically simple means a continuous position determination of the target tissue.
Diese Aufgabe wird bei der erfindungsgemäßen Markierung dadurch gelöst, dass die Markierung von einer Kapsel gebildet ist, die nach dem Eingriff biologisch abbaubar ist und mindestens eine vom Ortungssystem detektierbare Substanz enthält.These Task is the marking of the invention achieved in that the mark formed by a capsule which is biodegradable after the procedure and at least contains a detectable by the locating system substance.
Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass die Kapsel sehr nahe an das Zielgewebe herangebracht werden kann und für unterschiedlichste Ortungssysteme anpassbar ist. Das Ortungssystem kann die Kapsel fortlaufend während des Eingriffs erfassen und deren Bewegung insbesondere in Echtzeit aufzeigen. Auch ist eine Entfernung der Markierung nicht mehr notwendig, was neben einer Kostenersparnis vor allem das Infektionsrisiko stark vermindert.From A particular advantage here is that the capsule very close to the Target tissue can be brought and for a variety of Locating systems is customizable. The location system can be the capsule continuously during the procedure and detect their movement especially in real time. Also, a distance is the Marking no longer necessary, which in addition to a cost savings especially the risk of infection greatly reduced.
Zum einen kann die Markierung passiv ausgelegt sein. Das Ortungssystem erfasst die Markierung beispielsweise mittels Strahlung, wobei die detektierbare Substanz die Strahlung ab schwächt, streut oder absorbiert. Andererseits kann die Markierung aktiv formuliert sein. Die vom Ortungssystem detektierbare Substanz weist hierzu bestimmte physikalische bzw. chemische Eigenschaften auf, die von Sensoren des Ortungssystems erfasst werden können. Diese Eigenschaft der Substanz könnte radioaktiver, magnetischer oder optischer Art sein.To the one, the mark can be designed passive. The location system detects the mark, for example by means of radiation, wherein the detectable substance that weakens radiation, scatters or absorbed. On the other hand, the label can be actively formulated be. The detectable by the locating system substance has this certain physical or chemical properties of Sensors of the positioning system can be detected. These Property of the substance could be more radioactive, more magnetic or optical type.
Um die Markierung für verschiedene Zielgewebe und Ortungssysteme einsetzbar zu machen, ist es vorgesehen, dass die vom Ortungssystem detektierbare Substanz in Form von Partikeln, Nanopartikeln oder einem biokompatiblen Komplex vorliegt. Somit kann die Substanz mengenmäßig variiert werden. Mittels des Komplexes kann zudem deren Verbleib im Zielgewebe von Stunden über Tage bis auf Wochen eingestellt werden. Sind beispielsweise Reihenuntersuchungen über einen längeren Zeitraum geplant, kann auf eine erneute Markierung verzichtet werden.Around the marker for different target tissues and locating systems To make it usable, it is intended that the locating system detectable substance in the form of particles, nanoparticles or a biocompatible complex. Thus, the substance can be quantitative be varied. By means of the complex can also their whereabouts in the target tissue from hours over days to weeks set become. Are, for example, screening of a Planned longer, may be on a re-marking be waived.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Markierung sieht vor, dass Gold, Jod, Barium oder eine Kombination hiervon in der Kapsel enthalten ist, welches vom Ortungssystem mittels Röntgenstrahlung detektierbar ist. Derartige Substanzen weisen beispielsweise einen hohen Röntgenkontrast auf und können sehr gut lokalisiert werden. Zudem kann eine niedrige Strahlendosis vom Ortungssystem eingesetzt werden.A sees particularly advantageous embodiment of the marker that gold, iodine, barium or a combination thereof in the Capsule is contained, which from the locating system using X-rays is detectable. Such substances have for example one high X-ray contrast and can be very good be located. In addition, a low dose of radiation from the location system be used.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Markierung ist die Kapsel mit Eisen und/oder Gadolinium beladen, das vom Ortungssystem mittels Magnetresonanz erfassbar ist. Hierdurch ist insbesondere eine sehr genaue dreidimensionale Verfolgung der Bewegung des Zielgewebes möglich.According to a further embodiment of the marking, the capsule is loaded with iron and / or gadolinium, which can be detected by the locating system by means of magnetic resonance. This is in particular A very precise three-dimensional tracking of the movement of the target tissue is possible.
Auch kann die Markierung mittels sonographischer Abtastvorrichtungen verfolgt werden. Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn Mikrobläschen, insbesondere aus Kohlendioxid, in der Kapsel enthalten sind, welche vom Ortungssystem mittels Ultraschall lokalisierbar sind. Hierdurch können während des Eingriffs auch verschiedene Gewebe des Zielgewebes darge stellt werden, so dass neben einer genauen Positionsbestimmung auch eine Unterscheidung der Gewebe möglich ist.Also the marking can be carried out by means of sonographic scanning devices be followed. For this purpose, it is particularly advantageous if microbubbles, in particular from carbon dioxide, contained in the capsule, which from the locating system can be localized by means of ultrasound. This allows during the procedure also different tissues of the target tissue be presented, so that in addition to a precise position determination also a distinction of the tissue is possible.
Die genaue Positionsbestimmung der Markierung kann auch dazu genutzt werden, um neben translatorischen Bewegungen auch eine Änderung der Orientierung, beispielsweise eine Drehung des Zielgewebes zu erfassen. Die erfindungsgemäße Markierung kann vorteilhaft derart weitergebildet sein, dass die Kapsel ein magnetisches Moment aufweist, das vom Ortungssystem mittels eines Magnetometers erfassbar ist. Insbesondere durch eine Mehrzahl von Markierungen und einer Vielzahl von Magnetometern kann eine mehrdimensionale Aufzeichnung der Bewegung und Orientierung des Zielgewebes erfasst werden.The accurate positioning of the mark can also be used be in addition to translational movements and a change of Orientation, for example, to detect a rotation of the target tissue. The marker according to the invention can be advantageous be developed such that the capsule a magnetic moment that can be detected by the locating system by means of a magnetometer is. In particular, by a plurality of markings and a Variety of magnetometers can be a multi-dimensional record the movement and orientation of the target tissue.
Vorteilhafter Weise ist die Markierung derart gestaltet, dass die Kapsel einen in etwa kreisrunden Querschnitt aufweist. Die Markierung weist hierdurch ein besonders strömungsoptimiertes Profil auf, um beispielsweise über ein Blutgefäß mit einem Katheter, einer Nadel oder dergleichen nahe zum Zielgewebe angeordnet zu werden.Favorable Way the marker is designed so that the capsule a has approximately circular cross-section. The mark has thereby particularly flow-optimized profile, for example, over a blood vessel with a catheter, a needle or the like, to be arranged close to the target tissue.
Hierzu kann weiterhin die Markierung vorteilhaft so weiter gebildet werden, dass die Kapsel mit einem Halteelement zur Fixierung an einer Gefäßwandung versehen ist. Hierbei kann neben der Kapsel auch das Halteelement vom Blutkreislauf aufgelöst oder abtransportiert werden.For this furthermore, the marking can advantageously be formed so on, that the capsule with a holding element for fixing to a vessel wall is provided. Here, in addition to the capsule and the retaining element be dissociated from the bloodstream or transported away.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Markierung sieht vor, dass die Kapsel vom Körper resorbiert, abgebaut oder ausgeschieden wird. Neben der detektierbaren Substanz kann die Kapsel oder deren Kapselhülle nach dem Eingriff biologisch abgebaut werden. Materialien hierfür können beispielsweise biodegradierbare Polyester, wie Polyglycolid, Polyactid, dessen Kopolymere oder Kopolymere mit Einheiten aus Trimethylencarbonat, Polycaprolactam, Poly(para-dioxanon) sowie Polymere auf Stärkebasis sein.A particularly advantageous embodiment of the invention Marking provides that the capsule is absorbed by the body, degraded or excreted. In addition to the detectable substance can the capsule or its capsule shell after the procedure biodegraded. Materials for this can for example, biodegradable polyesters, such as polyglycolide, polyactide, its copolymers or copolymers with units of trimethylene carbonate, Polycaprolactam, poly (para-dioxanone) and starch-based polymers be.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Zielgewebes anzugeben, das mit technisch einfachen Mitteln eine kontinuierliche Positionsverfolgung des Zielgewebes zur Verfügung stellt.It Another object of the present invention is a method for determining the position of a target tissue, which is technically simple means a continuous position tracking of the target tissue provides.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Markierung der vorstehend genannten Art nahe zum Zielgewebe angeordnet wird, deren Zielkoordinaten vom Sensor ermittelt werden und vom Sensor an den Datenprozessor übermittelt werden, der Differenzkoordinaten aus den Sensorkoordinaten und den Zielkoordinaten berechnet, welche der Position des Zielgewebes relativ zum Sensor entsprechen.These The object is achieved according to the invention that a marker of the aforementioned type close to the target tissue is arranged, whose target coordinates are determined by the sensor and transmitted from the sensor to the data processor, the difference coordinates from the sensor coordinates and the target coordinates calculates which position of the target tissue relative to the sensor correspond.
Diese Lösung zeichnet sich besonders dadurch aus, dass die Kapsel nahe zum Zielgewebe angeordnet werden kann und insbesondere dessen Position während des Eingriffs mit hoher Wiederholrate sehr genau bestimmbar ist. Der Sensor stellt quasi einen Bezugspunkt dar, der Ausgangspunkt zur Berechnung von Abständen zwischen dem Sensor und den Markierungen ist. Die Markierung repräsentiert die Position des Zielgewebes. Anders ausgedrückt zeigen die Differenzkoordinaten ausgehend vom Sensor die Position des Zielgewebes an. Auch sich bewegendes Gewebe kann somit sehr genau vom Sensor ausgehend angepeilt werden, wobei Richtung und Abstand aus den Differenzkoordinaten herleitbar sind.These Solution is characterized in particular by the fact that the capsule can be arranged close to the target tissue and in particular its Position during the procedure with high repetition rate very is exactly determinable. The sensor provides a reference point is the starting point for calculating distances between the sensor and the markings is. The mark represents the Position of the target tissue. In other words, the show Difference coordinates from the sensor the position of the target tissue at. Even moving tissue can thus very accurately from the sensor starting with the direction and distance from the difference co-ordinates are derivable.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Kapsel mittels einer Nadel oder eines Katheters über ein Gefäß oder mittels einer Schussvorrichtung oder einer Punktionsnadel perkutan in das Zielgewebe eingebracht wird. Somit kann durch einen minimalinvasiven Eingriff, der während des Eingriffs erfolgen kann, die Markierung gezielt nahe zum Zielgewebe angeordnet werden. Insbesondere können zwecks genauer Verfolgung von Lageänderungen auch mehrere voneinander räumlich beabstandete Markierungen gesetzt werden.To a particularly advantageous embodiment of the invention Procedure, it is provided that the capsule by means of a needle or a catheter over a vessel or by means of a firing device or a puncture needle percutaneously is introduced into the target tissue. Thus, by a minimally invasive Intervention that can occur during the procedure, the Marking be placed targeted close to the target tissue. Especially can for the purpose of accurate tracking of changes in position also several spaced-apart markings be set.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zudem vorteilhaft derart weitergebildet werden, dass der Sensor an einem Instrument angeordnet wird. Wird das Instrument zur Untersuchung eines mit der Markierung versehenen Organs eingesetzt, welches über eine Vene, eine Arterie oder einem anderen Gefäß zum Organ geführt werden soll, lässt sich mittels des Sensors der Abstand zum Zielgewebe ermitteln. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn es auf eine genaue Positionierung des Instruments beim medizinischen Eingriff ankommt. Dies ist beispielsweise bei einer Gefäßdilatation der Fall.The The inventive method can also be advantageous be developed such that the sensor on an instrument is arranged. Is the instrument used to examine a the mark provided organ used which over a vein, an artery or another vessel for Organ is to be led, can be by means of Sensors to determine the distance to the target tissue. This can be special then be advantageous when it comes to accurate positioning of the Instruments arrives during medical intervention. This is for example in the case of vascular dilatation.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ortungssystem der eingangs genannten Art anzugeben, das die Position eines Instruments in Relation zum beweglichen Zielgewebe ermittelt, wobei die vom Ortungssystem erfasste Position des Instruments um die Positionsänderung des Zielgewebes korrigiert wird.It Another object of the present invention is a location system specify the type mentioned, the position of an instrument determined in relation to the mobile target tissue, whereby the Positioning system detected position of the instrument to the position change of the target tissue is corrected.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Positionsdaten der Markierung der vorstehend genannten Art vom Ortungssystem wiederholt erfassbar sind, mit denen der Datenprozessor eine Relativposition zur Markierung berechnet, wobei die ermittelte Position des Instruments als Ursprungskoordinaten dient. Somit wird die Grundlage zur Berechnung der Relativposition eines Instruments während eines Eingriffs immer wieder korrigiert indem die vom Ortungssystem aktuell erfasste Position der Markierung zur Berechnung herangezogen werden kann.These The object is achieved according to the invention that the position data of the marking of the above Kind of locating system are repeatedly detectable, with which the data processor calculated a relative position to the mark, wherein the determined Position of the instrument serves as origin coordinates. Thus, will the basis for calculating the relative position of an instrument repeatedly corrected during an intervention by the position of the marking currently detected by the positioning system for calculation can be used.
Schließlich wird die erfindungsgemäße Markierung der vorstehend genannten Art mit einem Navigationssystem für medizinische Interventionen verwendet, das ein erfindungsgemäßes Ortungssystem umfasst.After all the marker of the invention is the above mentioned type with a navigation system for medical Interventions used that a inventive Location system includes.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele sowie aus den Zeichnungen, auf die nachfolgend Bezug genommen wird. Es zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of several embodiments and from the Drawings, to which reference is made below. Show it:
Sofern im Folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung stets für alle Figuren und es beziehen sich gleiche Bezugszeichen stets auf dieselben technischen Merkmale.Provided not otherwise stated below, the following description applies always for all figures and the same reference numbers always refer to the same technical characteristics.
In
Bei
dem in
In
Die
Kapsel
Ein
derartiges Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Markierung
Alternativ
ist die Markierung
Die
Markierung
Um
eine Bewegung des Zielgewebes
Wie
weiterhin in
In
Zwei
alternative Ausführungsformen des Verfahrens
In
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Markierung zur Positionsbestimmung eines Zielgewebes während eines medizinischen Eingriffs, welche biologisch abbaubar ist und somit nicht nach dem Eingriff entfernt werden muss. Weiterhin lehrt die Erfindung ein Verfahren zur Verfolgung einer Bewegung des Zielgewebes während eines medizinischen Eingriffs. Mittels eines erfindungsgemäßen Ortungssystems ist die Position eines beweglichen Zielgewebes in Bezug auf einen Sensor erfassbar, das insbesondere mit einem Navigationssystem für medizinische Interventionen einsetzbar ist.The The present invention relates to a mark for position determination a target tissue during a medical procedure, which is biodegradable and thus not removed after the procedure must become. Furthermore, the invention teaches a method for tracking a movement of the target tissue during a medical Intervention. By means of a locating system according to the invention is the position of a target mobile tissue with respect to a Sensor detectable, especially with a navigation system for medical interventions can be used.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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