DE102006019415A1

DE102006019415A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Darstellung der Position einer medizinischen Einrichtung im Körper eines Lebewesens

Info

Publication number: DE102006019415A1
Application number: DE102006019415A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr. Bill; Daniel Evers; Richard Roskosch; Joachim WÜRKER
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Invandus De GmbH
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2026-04-27
Also published as: WO2007122234A2; DE102006019415B4; WO2007122234A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Darstellung der Position einer medizinischen Einrichtung im Körper (K) eines Lebewesens, umfassend: - eine mit zumindest einem Transponder (3) versehene medizinische Einrichtung, - eine Bilderzeugungseinrichtung (12, 13, 14) zur Erzeugung eines ersten Bilds eines Abschnitts des Körperinneren aus ersten Bilddaten, wobei die ersten Bilddaten mit Koordinaten eines ersten Koordinatensystem korreliert sind, - zumindest einen außerhalb des Körpers (K) vorgesehenen Sender (1) zum Senden eines elektromagnetischen Sendesignals (5) zum Transponder (3), - zumindest einen außerhalb des Körpers (K) vorgesehenen Empfänger (1) zum Empfangen eines vom Transponder (3) infolge des ersten Sendesignals (S) abgestrahlten elektromagnetischen Reflexionssignals (R), - eine Positionsermittlungseinrichtung (6, 7, 8, 9, 10, 11) zur Ermittlung der Position des Transponders (3) in einem zweiten Koordinatensystem, wobei die Position aus einem sich aus der Phasendifferenz zwischen dem Sende- (S) und dem Reflexionssignal (R) ergebenden Abstand (d) zwischen dem Empfänger (1) und dem Transponder (3) ermittelt wird, - einer Korrelationseinrichtung zur Korrelation des ersten und des zweiten Koordinatensystems und - einer Bildüberlagerungseinrichtung zur Erzeugung eines das erste Bild und darin die Position des Transponders (3) wiedergebenden zweiten Bilds.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Darstellung der Position einer medizinischen Einrichtung im Körper eines Lebewesens.
Aus der US 6,233,476 B1 ist eine Vorrichtung zur Ermittlung der Position eines freien Endes eines Katheters bekannt. Dabei ist am freien Ende des Katheters eine Sendeeinrichtung mit drei senkrecht aufeinander stehenden Sendespulen zur Erzeugung gerichteter elektromagnetischer Felder vorgesehen. Aus der Richtung der elektromagnetischen Felder kann mittels außerhalb des Körpers angeordneter Empfänger die Position der Sendeeinrichtung im Körper ermittelt werden. Zur Stromversorgung der Sendeeinrichtung ist es erforderlich, ein Kabel innerhalb des Katheters vorzusehen. Das erhöht den Herstellungsaufwand des Katheters und wirkt einer Miniaturisierung desselben entgegen. Abgesehen davon ist das vorgeschlagene Verfahren störanfällig. Die Ermittlung der Position der Sendeeinrichtung kann durch in der Nähe befindliche metallische Gegenstände erheblich verfälscht werden.
Die DE 42 15 901 A1 offenbart einen Katheter, an dessen freiem Ende eine elektrische Spule angeordnet ist. Ein von der Spule erzeugtes Magnetfeld wird mittels mehrerer außerhalb des Körpers angeordneter Hallsensoren gemessen. Aus den gemessenen Magnetfeldstärken wird sodann die Position der Spule ermittelt. Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, dass zur Versorgung der Spule mit elektrischem Strom ebenfalls Kabel innerhalb des Katheters vorzusehen sind. Zur Ermittlung einer exakten Position der Sendespule ist es erforderlich, die Empfänger in einer Abschirmkammer anzuordnen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren angegeben werden, mit denen mit möglichst geringem Aufwand eine störunanfällige und genaue Ermittlung der Position einer medizinischen Einrichtung im Körper eines Lebewesens durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 9 und 11 bis 18.
Nach Maßgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Darstellung der Position einer medizinischen Einrichtung im Körper eines Lebewesens vorgesehen, umfassend:

– eine mit zumindest einem Transponder versehene medizinische Einrichtung,
– eine Bilderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines ersten Bilds eines Abschnitts des Körperinneren aus ersten Bilddaten, wobei die ersten Bilddaten mit Koordinaten eines ersten Koordinatensystems korreliert sind,
– zumindest einen außerhalb des Körpers vorgesehenen Sender zum Senden eines elektromagnetischen Sendesignals zum Transponder,
– zumindest einen außerhalb des Körpers vorgesehenen Empfänger zum Empfangen einer vom Transponder infolge des Sendesignals abgestrahlten elektromagnetischen Reflexionssignals,
– eine Positionsermittlungseinrichtung zur Ermittlung der Position des Transponders in einem zweiten Koordinatensystem, wobei die Position aus einem sich aus der Phasendifferenz zwischen dem Sende- und dem Reflexionssignal ergebenden Abstand zwischen dem Empfänger und dem Transponder ermittelt wird,
– einer Korrelationseinrichtung zur Korrelation des ersten und zweiten Koordinatensystems und
– einer Bildüberlagerungseinrichtung zur Erzeugung eines das erste Bild und darin die Position des Transponders wiedergebenden zweiten Bilds.

Nach einem wesentlichen Merkmal der Erfindung erfolgt die Ermittlung der Position mittels eines an der medizinischen Einrichtung vorgesehenen Transponders. Es kann sich dabei insbesondere um einen passiven Transponder handeln, der keine eigenständige Energieversorgung benötigt. Passive Transponder entnehmen die zum Abstrahlen des elektromagnetischen Reflexionssignals erforderliche Energie dem eingestrahlten elektromagnetischen Sendesignal. Zur Realisierung der Erfindung können aber auch aktive Transponder verwendet werden, welche mit Energie zu versorgen sind. Aktive Transponder haben den Vorteil, dass die Abstrahlung des elektromagnetischen Reflexionssignals nicht durch die aus dem eingestrahlten elektromagnetischen Sendesignal bereitgestellte Energie beschränkt ist. Mit aktiven Transpondern kann eine größere Reichweite des elektromagnetischen Reflexionssignals erreicht werden.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung wird die Position des Transponders aus der Phasendifferenz zwischen dem Sende- und dem Reflexionssignal ermittelt. Aus der Phasendifferenz ergibt sich die Laufzeit, welche das Sendesignal bis zum Transponder und zurück zum Empfänger benötigt. Damit ist es möglich, den Abstand zwischen dem Transponder und dem Sender/Empfänger und damit die Position der medizinischen Einrichtung zu ermitteln. Auch bei einer Bestimmung des Abstands zu mehreren räumlich voneinander verschieden angeordneten Sendern/Empfängern ist bei der vorgeschlagenen Vorrichtung lediglich ein Transponder erforderlich. Das ermöglicht eine weitgehende Miniaturisierung der medizinischen Einrichtung.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Korrelationseinrichtung zur Korrelation eines ersten Koordinatensystems mit einem zweiten Koordinatensystem vorgesehen. Mit dem ersten Koordinatensystem werden Bildkoordinaten eines mit einer Bilderzeugungseinrichtung erzeugten ersten Bilds beschrieben. Es kann sich dabei beispielsweise um die Koordinaten eines Röntgenbilds handeln. Das zweite Koordinatensystem dient der Beschreibung der Koordinaten des Transponders in Bezug zu dem mindestens einen Sender und Empfänger. Durch eine Korrelation der Koordinatensysteme ist es möglich, die Position des Transponders in einem, beispielsweise mittels einer Röntgeneinrichtung, zuvor hergestellten ersten Bild anzuzeigen. Es ist damit in vorteilhafter weise möglich, auf eine kontinuierliche Durchleuchtung des Lebewesens mittels Röntgenstrahlung zu verzichten. Die Position des Transponders oder auch eine fortlaufende Änderung der Position des Transponders, beispielsweise beim Einführen eines Katheters, kann in einem am Beginn der Untersuchung aufgenommenen ersten Bild fortlaufend wiedergegeben werden. Damit kann z. B. die applizierte Röntgendosis für das Lebewesen drastisch vermindert werden. Selbstverständlich ist es zur Erhöhung der Genauigkeit der Positionsermittlung möglich, in bestimmten vorgegebenen zeitlichen Abständen mittels der Bilderzeugungseinrichtung ein aktuelles erstes Bild zu erzeugen und darin die Position des Transponders wiederzugeben.
Die Korrelation des ersten und des zweiten Koordinatensystems kann beispielsweise mittels einer an der medizinischen Einrichtung vorgesehenen und mit der Bilderzeugungseinrichtung eindeutig erfassbaren Markierung erfolgen. Die Korrelation der Koordinatensysteme kann zu Beginn der Untersuchung vorgenommen werden. Die dabei gewonnenen Korrekturdaten zur Korrelation der Koordinatensysteme können, beispielsweise unter Verwendung eines Computers, gespeichert werden und es kann nachfolgend unter Verwendung der gespeicherten Daten die Korrelation erfolgen.
Bei dem die Position des Transponders wiedergebenden zweiten Bild kann es sich um ein Markierungssymbol, beispielsweise ein Kreuz, einen Punkt, einen Pfeil oder dgl., handeln, mit der die Position des Transponders im ersten Bild besonders klar und eindeutig darstellbar ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind drei, vorzugsweise vier, räumlich voneinander verschieden an geordnete Empfänger vorgesehen. Insbesondere beim Empfangen von Reflexionssignalen mit vier räumlich voneinander verschieden angeordneten Empfängern kann aus den relativ zu jedem der Empfänger ermittelten Laufzeitdifferenzen schnell und eindeutig die Position des Transponders festgestellt werden. Es sind in diesem Fall keine zusätzlichen Rechenoperationen, beispielsweise die Durchführung von Plausibilitätsalgorithmen oder dgl., zur Bestimmung einer eindeutigen Position erforderlich.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind der zumindest eine Sender und der zumindest eine Empfänger zu einem Sendeempfänger zusammengefasst. Vorteilhafterweise sind drei, vorzugsweise vier, räumlich voneinander verschieden angeordnete Sendeempfänger vorgesehen. Jeder der Sender der Sendeempfänger kann ein Sendesignal mit einer von den anderen Sendern verschiedenen Frequenz senden. Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, dass das vom Sender erzeugte Sendesignal eine Frequenz von 100 bis 400 MHz aufweist. Die vorgeschlagenen Frequenzen werden nur im geringen Umfang vom Körper eines durchstrahlten Lebewesens absorbiert und eignen sich besonders gut zur Positionsermittlung.
Bei dem Sendesignal kann es sich insbesondere um ein kontinuierliches Sendesignal handeln. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Transponder ein Mittel zur Modulation des Sendesignals umfasst. Damit kann das Reflexionssignal besonders einfach vom Sendesignal und/oder von Störsignalen unterschieden werden. Bei der Modulation kann es sich sowohl um eine Phasen- als auch um eine Amplitudenmodulation handeln.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sendeempfänger die Positionsermittlungseinrichtung umfasst. Damit kann die Phasendifferenz zwischen dem Sendesignal und dem daraus erzeugten Reflexionssignal bestimmt werden. Mit der Positionsermittlungseinrichtung können vorteilhafterweise aus der Phasendifferenz der Laufzeit und daraus wiederum der Abstand zwischen dem Sendeempfänger und dem Transponder ermittelt werden. Diese Daten können dann an einen Computer übermittelt werden, der daraus nach einem vorgegebenen Algorithmus die Position des Transponders im zweiten Koordinatensystem ermittelt. Das dabei erzielte Ergebnis kann laufend – ggf. nach erfolgter Korrelation mit dem ersten Koordinatensystem – im ersten Koordinatensystem wiedergegeben, mit den Bilddaten im ersten Koordinatensystem überlagert und mit einem Markierungssymbol dargestellt werden.
Bei der Bilderzeugungseinrichtung handelt es sich zweckmäßigerweise um eine Röntgeneinrichtung, eine sonographische Einrichtung oder eine nuklearmedizinische Einrichtung. Insbesondere eignen sich zur Bilderzeugung Einrichtungen, mit denen digitale Bilder erzeugt und auf einem Bildschirm darstellbar sind. Digitale Bilderzeugungsverfahren eignen sich besonders gut zur Überlagerung bzw. Registrierung, beispielsweise mittels eines die Position des Transponders wiedergebenden zweiten Bilds bzw. Markierungssymbols.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Bestimmung der Position von medizinischen Einrichtungen, wie beispielsweise einem Katheter, einer Nadel oder ähnlichen Instrumenten. Sie eignet sich gleichermaßen zur Bestimmung der Position von Implantaten, beispielsweise eines Stents.
Nach einer weiteren Maßgabe der Erfindung ist zur Darstellung der Position einer medizinischen Einrichtung im Körper eines Lebewesens ein Verfahren mit folgenden Schritten vorgesehen:

a) Bereitstellen einer zumindest mit einem Transponder versehenen medizinischen Einrichtung,
b) Erzeugen eines ersten Bilds eines Abschnitts des Körperinneren aus ersten Bilddaten, wobei die ersten Bilddaten mit Koordinaten eines ersten Koordinatensystems korreliert sind,
c) Senden eines elektromagnetischen Sendesignals zum Transponder mittels eines außerhalb des Körpers vorgesehenen Senders,
d) Empfangen eines vom Transponder infolge des ersten Sendesignals abgestrahlten elektromagnetischen Reflexionssignals mittels eines außerhalb des Körpers vorgesehenen Empfängers,
e) Ermitteln der Position des Transponders in einem zweiten Koordinatensystem aus einem sich aus der Phasendifferenz zwischen dem Sende- und dem Reflexionssignal ergebenden Abstand zwischen dem Empfänger und dem Transponder mittels einer Positionsermittlungseinrichtung,
f) Korrelation des ersten und des zweiten Koordinatensystems mittels einer Korrelationseinrichtung und
g) Erzeugen eines das erste Bild und darin die Position des Transponders wiedergebenden zweiten Bilds mittels einer Bildüberlagerungseinrichtung.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist eine besonders exakte Ermittlung der Position eines Transponders im Körper eines Lebewesens möglich. Insbesondere kann eine Änderung der Position des Transponders im Körper eines Lebewesens kontinuierlich beobachtet werden. Dabei kann die Position des Transponders als zweites Bild, beispielsweise als Markierungssymbol in Form eines Kreuzes oder eines Punkts, durch Überlagerung mit einem ersten Bild wiedergegeben werden. Das erste Bild kann beispielsweise mit einem Röntgenverfahren hergestellt werden. Im ersten Bild kann durch fortwährende Überlagerung mit dem zweiten Bild eine Positionsänderung des Transponders beobachtet werden. Vorteilhafterweise ist es nach dem vorgeschlagenen Verfahren nicht erforderlich, zur fortlaufenden Beobachtung des Transponders ständig neue erste Bilder herzustellen. Es genügt vielmehr, am Anfang einer Untersuchung ein erstes Bild und ggf. in zeitlich vorgegebenen Abständen wiederholend erste Bilder herzustellen und mit dem zweiten Bild zu überlagern. Damit kann beispielsweise bei der Herstellung erster Bilder mittels Röntgenverfahren drastisch die applizierte Röntgendosis vermindert werden.
Wegen der vorteilhaften Ausgestaltungen des Verfahrens wird auf die zur Vorrichtung beschriebenen Merkmale verwiesen, welche sinngemäß auch Ausgestaltungsmerkmale des Verfahrens bilden können.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 eine schematische Darstellung einer Positionsermittlungseinrichtung,
3 ein mit der Positionsermittlungseinrichtung gemäß 2 erzeugtes Frequenzspektrum,
4 eine aus dem Frequenzspektrum gemäß 3 ermittelte Phasensumme Σφ als Funktion der Wellenlänge λ und
5 eine schematische Übersicht über die wesentlichen Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die in 1 gezeigte Vorrichtung umfasst einen Sendeempfänger 1 mit einer ersten Antenne 2. Bei dem im Sendeempfänger 1 vorgesehenen Sender handelt es sich um einen Sender zum Senden von, vorzugsweise kontinuierlichen, hochfrequenten Funksignalen. Die Frequenzen der Funksignale liegen zweckmäßigerweise im Bereich von 100 bis 400 MHz. Der Sendeempfänger 1 ist außerhalb eines (hier nicht dargestellten) Körpers K eines Lebewesens, z. B. eines Säugetiers, insbesondere eines Menschen, angeordnet.
Innerhalb des Körpers K befindet sich eine medizinische Einrichtung, z. B. ein Katheter, ein Stent, ein medizinisches Instrument oder dgl., welches mit einem Transponder 3 verse hen ist. Der Transponder 3 umfasst einen Modulator 4, der mit einer zweiten Antenne 5 versehen ist.
5 zeigt schematisch eine Anordnung der wesentlichen Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Als Bilderzeugungseinrichtung ist hier eine Röntgeneinrichtung vorgesehen, welche eine Röntgenquelle 12 und in gegenüberliegender Anordnung einen Röntgendetektor 13 umfasst. Der Röntgendetektor ist zur Übertragung damit ermittelter Bilddaten mit einem Computer 14 verbunden. Mit dem Bezugszeichen 15 ist ein mit dem Computer 14 verbundener Monitor bezeichnet. Vier Sendeempfänger 1a bis 1d sind an vier räumlich voneinander verschiedenen Positionen außerhalb eines Körpers K angebracht, in welchem der Transponder 3 als Bestandteil eines medizinischen Instruments sich befindet. Jeder der Sendeempfänger 1a bis 1d ist ebenfalls mit dem Computer 14 verbunden.
Die Funktion der Vorrichtung ist folgende: Mit dem Sender des Sendeempfängers 1 wird über die erste Antenne 2 ein hochfrequentes Sendesignal S auf den Transponder 3 eingestrahlt. Das Sendesignal S wird mittels der zweiten Antenne 5 empfangen. Mittels des Modulators 4 wird dem Sendesignal S eine Modulation aufgeprägt. Das sich damit ergebende Reflexionssignal R wird über die zweite Antenne 5 an den Sendeempfänger 1 reflektiert und mit einem im Sendeempfänger 1 vorgesehenen Empfänger empfangen und weiterverarbeitet. – Die Modulation im Transponder 3 kann z. B. erfolgen, indem das Reflexionsverhalten der zweiten Antenne 5 periodisch mit einer vom Modulator 4 erzeugten Modulationsfrequenz variiert wird. Die Modulation kann insbesondere passiv erfolgen, d. h. es ist keine aktive Verstärkung des Sendesignals S im Transponder 3 erforderlich. Bei der Modulation kann es sich sowohl um eine Amplituden- als auch um eine Phasenmodulation handeln.
2 zeigt schematisch eine im Sendeempfänger 1 vorgesehene Einrichtung zur Bestimmung der Phasendifferenz bzw. der Lauf zeit. Es handelt sich dabei um einen herkömmlichen IQ-Transmissionsmischer. Der IQ-Transmissionsmischer umfasst einen ersten Leistungsteiler 6, in welchen das Sendesignal S eingespeist wird, sowie einen zweiten Leistungsteiler 7, welcher zum Senden des Sendesignals S sowie zum Empfangen des Reflexionssignals R mit der ersten Antenne 2 verbunden ist. Zur Erzeugung von I- und Q-Signalen sind der erste und der zweite Leistungsteiler 6, 7 mit einem ersten Transmissionsmischer 8 und einem ersten 45°-Phasenschieber 9 sowie einem zweiten Transmissionsmischer 10 und einem zweiten 45°-Phasenschieber 11 entsprechend der in 2 gezeigten Anordnung verbunden.
Mit den Transmissionsmischern wird das Reflexionssignal R mit dem ursprünglich ausgesandten Sendesignal S gemischt. Durch eine geeignete Verstärkung, Filterung und Signalverarbeitung kann aus den sich aus dem Mischvorgang ergebenden I- und Q-Signalen die zur Laufzeitbestimmung erforderliche Phaseninformation ermittelt werden.
3 zeigt eine Auswertung der Phaseninformation nach einer Tiefenpassfilterung des I- und des Q-Signals. Bei dem in 3 gezeigten Frequenzspektrum sind die vom Transponder 3 stammenden modulierten Signalanteile mit den Frequenzen –f_mod und +f_mod bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen OSB ist ein oberes Seitenband und mit dem Bezugszeichen USB ein unteres Seitenband bezeichnet. Die Signalanteile im Bereich der Frequenz f = 0 geben nicht modulierte Störsignale wieder. Wie aus 3 klar erkennbar ist, kann mit dem vorgeschlagenen Verfahren eindeutig zwischen dem vom Transponder 3 reflektierten Reflexionssignal R und sonstigen Störsignalen unterschieden werden.
Zur Ermittlung eines Abstands d zwischen dem Sendeempfänger 1 und dem Transponder 3 können die Phasenwerte φ_USB und φ_OSB des unteren USB sowie des oberen Seitenbaqnds OSB bei den Freguenzlinien –f_mod und +f_mod bestimmt werden. Aus den Phasenwerten wird sodann die Phasensumme Σφ = φ_USB + φ_OSB gebildet. Der Abstand d zwischen dem Sendeempfänger 1 und dem Transponder 3 kann nach der folgenden Formel ermittelt werden: d = Σφ c0 / 4 2π f0,wobei
c₀ die Lichtgeschwindigkeit und
f₀ die Sendefrequenz des Sendeempfängers
bezeichnen.
4 zeigt beispielhaft den Verlauf der Phasensumme Σφ über dem Abstand d bzw. der Wellenlänge λ. Bei der Auswertung ist wegen der Periodizität der Phase mit 2π eine eindeutige Bestimmung des Abstands d lediglich im Bereich von π/4 möglich. Dieser Umstand ist zur Erzielung einer möglichst exakten Auswertung zu berücksichtigen.
Obwohl im vorstehenden Ausführungsbeispiel das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung eines passiven Transponders 3 beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich auch möglich, dass es sich bei dem Transponder 3 um einen aktiven Transponder, d. h. einem Transponder mit eigener Stromversorgung, handelt. In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, das vom Transponder 3 empfangene Sendesignal S aktiv zu verstärken und anschließend an den Sendeempfänger 1 zurückzusenden.
Als Sendeempfänger 1 kann ein monostatisches Radar, ein bistatisches Radar oder auch ein multistatisches Radar verwendet werden.
Zur Herstellung einer geeigneten Position des Transponders 3 im Körper K eines Lebewesens wiedergebenden Bildinformation kann beispielsweise zunächst in herkömmlicher Weise ein digitales Röntgenbild hergestellt werden. Die dem digitalen Röntgenbild zu Grunde liegenden ersten Bilddaten sind mit einem ersten Koordinatensystem korreliert, auf dessen Grundlage die Anordnung der Bildpunkte auf dem Bildschirm 15 erfolgt.
Zur Anzeige der Position des Transponders 3 im digitalen Röntgenbild wird zunächst die Position des Transponders 3 relativ zu mehreren räumlich voneinander verschieden angeordneten Sendeempfängern 1a bis 1d bestimmt. Zweckmäßigerweise werden dazu drei oder vier Sendeempfänger 1a bis 1d verwendet. Nach der herkömmlichen Methode der Trilateration kann die Position des Transponders 3 in einem zweiten Koordinatensystem eindeutig mittels des Computers 14 bestimmt werden. Nach einer entsprechenden herkömmlichen Korrelation des ersten und des zweiten Koordinatensystems kann sodann ein vorgegebenes zweites Bild, beispielsweise ein Kreuz, mit dem digitalen Röntgenbild zur Darstellung des Transponders 3 überlagert werden.
Solange sich die durch das digitale Röntgenbild wiedergegebene Lage des Lebewesens nicht wesentlich ändert, kann auf die Herstellung weiterer digitaler Röntgenbilder verzichtet und lediglich fortlaufend die Position des Transponders 3 im digitalen Röntgenbild angezeigt werden. Damit kann die applizierte Röntgendosis drastisch vermindert werden.
Selbstverständlich ist es auch möglich, anstelle von digitalen Röntgenbildern andere Verfahren zur Erzeugung medizinischer Bildinformationen zu verwenden. Es kann sich dabei um herkömmliche nuklearmedizinische, sonographische oder ähnliche Bilderzeugungsverfahren handeln.

Claims

Vorrichtung zur Darstellung der Position einer medizinischen Einrichtung im Körper (K) eines Lebewesens, umfassend: – eine mit zumindest einem Transponder (3) versehene medizinische Einrichtung, – eine Bilderzeugungseinrichtung (12, 13, 14) zur Erzeugung eines ersten Bilds eines Abschnitts des Körperinneren aus ersten Bilddaten, wobei die ersten Bilddaten mit Koordinaten eines ersten Koordinatensystems korreliert sind, – zumindest einen außerhalb des Körpers (K) vorgesehenen Sender (1, 1a bis 1d) zum Senden eines elektromagnetischen Sendesignals (5) zum Transponder (3), – zumindest einen außerhalb des Körpers (K) vorgesehenen Empfänger (1, 1a bis 1d) zum Empfangen eines vom Transponder (3) infolge des ersten Sendesignals (S) abgestrahlten elektromagnetischen Reflexionssignals (R), – eine Positionsermittlungseinrichtung (6, 7, 8, 9, 10, 11) zur Ermittlung der Position des Transponders (3) in einem zweiten Koordinatensystem, wobei die Position aus einem sich aus der Phasendifferenz zwischen dem Sende- (S) und dem Reflexionssignal (R) ergebenden Abstand (d) zwischen dem Empfänger (1, 1a bis 1d) und dem Transponder (3) ermittelt wird, – einer Korrelationseinrichtung zur Korrelation des ersten und des zweiten Koordinatensystems und – einer Bilderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines das erste Bild und darin die Position des Transponders (3) wiedergebenden zweiten Bilds.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei drei, vorzugsweise vier, räumlich voneinander verschieden angeordnete Empfänger (1, 1a bis 1d) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zumindest eine Sender und der zumindest eine Empfänger zu einem Sendeempfänger (1, 1a bis 1d) zusammengefasst sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das vom Sender (1, 1a bis 1d) erzeugte Sendesignal (S) eine Frequenz von 100 bis 400 MHz aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sendesignal (S) ein kontinuierliches Sendesignal ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Transponder (3) ein Mittel (4) zur Modulation des Sendesignals (S) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sendeempfänger (1, 1a bis 1d) die Positionsermittlungseinrichtung (6, 7, 8, 9, 10, 11) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bilderzeugungseinrichtung eine Röntgeneinrichtung (12, 13, 14), eine sonographische Einrichtung oder eine nuklearmedizinische Einrichtung umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die medizinische Einrichtung ein medizinisches Instrument, vorzugsweise ein Katheter oder eine Nadel, oder ein Implantat, vorzugsweise ein Stent, ist.
Verfahren zur Darstellung der Position einer medizinischen Einrichtung im Körper (K) eines Lebewesens, mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen einer mit zumindest mit einem Transponder (3) versehene medizinische Einrichtung, b) Erzeugung eines ersten Bilds eines Abschnitts des Körperinneren aus ersten Bilddaten, wobei die ersten Bilddaten mit Koordinaten eines ersten Koordinatensystems korreliert sind, c) Senden eines elektromagnetischen Sendesignals (S) zum Transponder (3) mittels eines außerhalb des Körpers (K) vorgesehenen Senders (1), d) Empfangen einer vom Transponder (3) infolge des ersten Sendesignals (S) abgestrahlten elektromagnetischen Reflexionssignals (R) mittels eines außerhalb des Körpers (K) vorgesehenen Empfängers (1), e) Ermittlung der Position des Transponders (3) in einem zweiten Koordinatensystem aus einem sich aus der Phasendifferenz zwischen dem Sende- (S) und dem Reflexionssignal (R) ergebenden Abstand (d) zwischen dem Empfänger (1, 1a bis 1d) und dem Transponder (3) mittels einer Positionsermittlungseinrichtung (6, 7, 8, 9, 10, 11), f) Korrelation des ersten und des zweiten Koordinatensystems mittels einer Korrelationseinrichtung und g) Erzeugen eines das erste Bild und darin die Position des Transponders (3) wiedergebenden zweiten Bilds mittels einer Bildüberlagerungseinrichtung.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Reflexionssignal (R) mit drei, vorzugsweise vier, an räumlich voneinander verschiedenen Positionen angeordneten Empfängern (1, 1a bis 1d) empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei der zumindest eine Sender und der zumindest eine Empfänger zu einem Sendeempfänger (1, 1a bis 1d) zusammengefasst sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei vom Sender (1) ein Sendesignal (S) mit einer Frequenz von 100 bis 400 MHz gesendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei als Sendesignal (S) ein kontinuierliches Sendesignal verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei das Sendesignal (S) vom Transponder (3) moduliert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die medizinische Einrichtung ein medizinisches Instrument, vor zugsweise ein Katheter oder eine Nadel, oder ein Implantat, vorzugsweise ein Stent, ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei der Sendeempfänger (1) die Positionsermittlungseinrichtung (6, 7, 8, 9, 10, 11) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei das erste Bild mit einer der folgenden Bilderzeugungseinrichtungen erzeugt wird: Röntgeneinrichtung (12, 13, 14), sonographische Einrichtung oder nuklearmedizinische Einrichtung.