DieErfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen einerPosition einer medizinischen Einrichtung im Körper einesLebewesens mit oberbegrifflichen Merkmalen gemäß Patentanspruch 1bzw. auf ein Verfahren zum Bestimmen einer solchen Position.TheThe invention relates to a device for determining aPosition of a medical institution in the body of aLiving things with super-conceptual features according to claim 1or to a method for determining such a position.
Nachteilhaftbei einer solchen Vorrichtung bzw. einem entsprechenden Positionsbestimmungsverfahrenist, dass diese bei dem verwendeten Frequenzbereich leicht durchelektrisch leitende Objekte in der Umgebung gestört werdenkönnen. Außerdem sind auch andere medizinischePositionsmessverfahren bekannt, bei denen die mit dem Abstand fallendeAmplitude eines vergleichsweise niederfrequenten magnetischen Wechselfeldesim Frequenzbereich von 800 Hz bis ca. 20 kHz gemessen wird.disadvantageousin such a device or a corresponding positioning methodis that these easily at the frequency range usedelectrically conductive objects in the area are disturbedcan. There are also other medical onesPosition measuring method known in which the falling with the distanceAmplitude of a comparatively low-frequency alternating magnetic fieldmeasured in the frequency range from 800 Hz to about 20 kHz.
Ausgehendvon dieser Problematik einer durch elektrisch leitfähigeObjekte in der Umgebung gestörten Ortsauflösungwird in einer noch nicht offengelegten Patentanmeldung
Beieiner auf Phasendifferenzmessung basierenden Vorrichtung und Verfahrensweisebesteht das Problem, dass für realistische Phasendifferenzmessungenbei einer geforderten Ortsauflösung von weniger als 10mm eine Trägerfrequenz größer 10 MHzgewählt werden muss. Jedoch werden bereits ab einer Trägerfrequenzvon 1 MHz die elektromagnetischen Wellenfronten eines im menschlichenKörper zu ortenden Senders oder Transponders deutlich deformiert.Dadurch erscheint eine Positionsbestimmung über Phasendifferenzmessungennicht ohne weiteres möglich. Vorgeschlagen wird dabei einerelativ geringe Anzahl an extrakorporalen Empfängern beziehungsweiseMessaufnehmern von zum Beispiel 4.ata phase difference measurement based apparatus and methodthe problem is that for realistic phase difference measurementsat a required spatial resolution of less than 10mm a carrier frequency greater than 10 MHzmust be chosen. However, already starting at a carrier frequencyof 1 MHz the electromagnetic wavefronts of one in humanBody to local transmitter or transponder significantly deformed.As a result, a position determination via phase difference measurements appearsnot readily possible. It is proposed arelatively small number of extracorporeal receivers orSensors of example 4.
Gattungsfremdsind aus
DieAufgabe der Erfindung besteht entsprechend darin, eine Vorrichtungbzw. ein Verfahren zum Bestimmen einer Position einer medizinischenEinrichtung im Körper eines Lebewesens derart zu verbessern,dass Ortsauflösungen auch kleiner 10 mm ermöglichtwerden. Insbesondere sollen Trägerfrequenzen größer1 MHz, insbesondere größer 10 MHz, eingesetztwerden. Bevorzugt soll für die Positionsbestimmung einePhasendifferenzmessung verwendet werden können.TheThe object of the invention is accordingly, a deviceor a method for determining a position of a medicalTo improve the device in the body of a living being in such a waythat spatial resolution also allows less than 10 mmbecome. In particular, carrier frequencies should be larger1 MHz, in particular greater than 10 MHz usedbecome. Preferably should for the position determination aPhase difference measurement can be used.
DieseAufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Positioneiner medizinischen Einrichtung im Körper eines Lebewesensmit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bzw.durch ein entsprechendes Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstandabhängiger Ansprüche.TheseThe object is achieved by a device for determining a positiona medical device in the body of a living beingwith the features according to claim 1 orby a corresponding method with the features of the claim9 solved. Advantageous embodiments are the subjectdependent claims.
Bevorzugtwird demgemäß eine Vorrichtung zum Bestimmen einerPosition einer medizinischen Einrichtung im Körper einesLebewesens mit einer Vielzahl von Empfängern, die mit bekannten Ortskoordinateneines ersten Koordinatensystems von dem Körper beabstandetaußerhalb des Körpers angeordnet sind. Die Vorrichtungumfasst außerdem einen Sender, der an oder in der medizinischenEinrichtung angeordnet ist, wobei der Sender zusammen mit der medizinischenEinrichtung relativ zu den Ortskoordinaten des ersten Koordinatensystemsbewegbar, insbesondere verstellbar ist. Der Sender ist außerdemzum Senden eines elektromagnetischen Sendersignals ausgebildet.Dabei kann der Sender in für sich bekannter Art und Weiseals aktiver Sender, welcher selber ein Signal generiert und aussendet, oderals ein passiver Sender, beispielsweise ein Transponder, welcherein Signal reflektiert oder ein empfangenes Signal verarbeitet zurücksendet,ausgestaltet sein. Insbesondere können Daten in Form einesNutzsignals auf das Sendersignal aufmoduliert sein. Außerdemweist die Vorrichtung eine Positionsermittlungseinrichtung auf,die ausgestaltet ist zum Ermitteln der Position der medizinischenEinrichtung oder des Senders mittels einer Vielzahl von Empfängersignalen,wobei jedes der Empfängersignale jeweils in einem der Empfängeraus einem empfangenen solchen Sendersignal gebildet wird. Der Einsatz auchhochfrequenter Trägerfrequenzen größer1 MHz wird dadurch ermöglicht, dass die Positionsermittlungseinrichtungausgestaltet ist zum Ermitteln der Position der medizinischen Einrichtungbzw. des daran angeordneten Senders unter Einsatz eines Körpermodells,welches einen vorgegebenen, insbesondere einen durchschnittlichenKörper mittels einer Vielzahl von elektrischen und/odermagnetischen Gewebeparametern beschreibt. Elektromagnetische Gewebeparameter,welche sich insbesondere auf die Wellenlänge auswirken,sind dabei insbesondere eine elektrische Dielektrizitätszahlund/oder eine elektrische Leitfähigkeit und/oder eine magnetische Permeabilität.PrefersAccordingly, an apparatus for determining aPosition of a medical institution in the body of aLiving with a variety of recipients, with known location coordinatesa first coordinate system spaced from the bodyare arranged outside the body. The devicealso includes a transmitter, on or in the medicalDevice is arranged, the transmitter together with the medicalDevice relative to the location coordinates of the first coordinate systemmovable, in particular adjustable. The transmitter is alsodesigned to transmit an electromagnetic transmitter signal.In this case, the transmitter in a known manneras an active transmitter, which generates and sends a signal, oras a passive transmitter, for example a transponder, whichreflects a signal or sends a received signal back,be designed. In particular, data in the form of aBe useful signal modulated on the transmitter signal. Furthermorethe device has a position detection device,which is designed to determine the position of the medicalDevice or the transmitter by means of a plurality of receiver signals,wherein each of the receiver signals is in each case in one of the receiversis formed from a received such a transmitter signal. The use toohigh frequency carrier frequencies larger1 MHz is made possible by the position detection deviceis configured to determine the position of the medical deviceor of the transmitter arranged thereon using a body model,which a given, especially an averageBody by means of a variety of electrical and / ordescribes magnetic tissue parameters. Electromagnetic tissue parameters,which especially affect the wavelength,are in particular an electrical permittivityand / or electrical conductivity and / or magnetic permeability.
Ausgenutztwird dabei die Erkenntnis, dass bereits ab einer Trägerfrequenzvon 1 MHz die Wellenfronten eines im menschlichen Körperzu ortenden Senders oder Transponders als dem Sender aufgrund derIn-Homogenität insbesondere der Dielektrizitätszahlund Leitfähigkeit in unterschiedlichen menschlichen odertierischen Gewebearten deutlich deformiert werden. Durch die Berücksichtigungderartiger elektromagnetischer Gewebeparameter in Verbindung miteinem Körpermodell korrigiert die Positionsermittlungseinrichtungsomit den Einfluss der entsprechenden Gewebeparameter beim Durchlaufendes elektromagnetischen Sendersignals durch verschiedene Gewebetypenzwischen dem Sender und den davon beabstandeten Empfängern.exploitedbecomes the realization that already starting from a carrier frequencyof 1 MHz the wavefronts of one in the human bodyto locate transmitter or transponder as the transmitter due to theIn-homogeneity, in particular the dielectric constantand conductivity in different human oranimal tissue types are significantly deformed. By considerationsuch electromagnetic tissue parameters in conjunction witha body model corrects the position detection devicethus the influence of the corresponding tissue parameters when passing throughof the electromagnetic transmitter signal by various types of tissuebetween the transmitter and the receivers spaced therefrom.
DiePositionsermittlungseinrichtung ist bevorzugt ausgelegt oder gesteuert,das Körpermodell unter Bestimmung eines Laufwegs des Sendersignalsund/oder der das Sendersignal im Körper beeinflussendenelektrischen und/oder magnetischen Gewebeparameter zu einem korrigiertenKörpermodell umzurechnen.ThePosition determining device is preferably designed or controlled,the body model determining a path of the transmitter signaland / or the transmitter signal influencing the bodyelectrical and / or magnetic tissue parameters to a correctedTo convert body model.
DiePositionsermittlungseinrichtung kann ausgelegt oder gesteuert sein,das korrigierte Körpermodell bereitzustellen füreine Anzeige auf einer Anzeigeeinrichtung und/oder fürweitere Datenverarbeitung. Neben einer Anzeige eines korri giertenKörpermodells, welches an den tatsächlich untersuchten Körperangepasst ist, können solche korrigierten Körpermodelldatenz. B. auch zur Steuerung von weiteren medizinischen Einrichtungenwie endoskopischen oder chirurgischen Instrumenten verwendet werden.ThePosition detecting means may be designed or controlledto provide the corrected body model fora display on a display device and / or forfurther data processing. In addition to an indication of a correctedBody model, which to the body actually examinedadjusted, such corrected body model dataz. B. also for controlling other medical facilitieshow endoscopic or surgical instruments are used.
DemSender und der medizinischen Einrichtung sind vorzugsweise Senderkoordinateneines zweiten Koordinatensystems fest zugeordnet und die Positionsermittlungseinrichtungist dann bevorzugt ausgelegt oder gesteuert, die Senderkoordinatenin einen festen Bezug relativ zu den Ortskoordinaten zu bringen.Die Positionsermittlungseinrichtung kann dann ausgelegt oder gesteuertsein, in dem auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigten korrigiertenKörpermodell eine Lage und/oder eine Ausrichtung der medizinischenEinrichtung anzuzeigen.The transmitter and the medical device are preferably permanently assigned transmitter coordinates of a second coordinate system and the position determining device is then preferably designed or controlled to bring the transmitter coordinates into a fixed reference relative to the location coordinates. The position determining device may then be designed or controlled in the corrected body displayed on a display device model to indicate a location and / or orientation of the medical facility.
DiePositionsermittlungseinrichtung ist bevorzugt ausgelegt oder gesteuert,eine Laufzeit oder eine Phasendifferenz zwischen dem Sendersignal undden Empfängersignalen zu bestimmen oder eine Phasendifferenzzwischen den Empfängersignalen untereinander zu bestimmen.Bevorzugt beträgt die Vielzahl von Empfängernzumindest 10 Empfänger, insbesondere mehr als 25, vorzugsweisemehr als 50 Empfänger. Insbesondere kann eine solche Vorrichtungausgestattet sein mit Komponenten zur magnetischen Navigation dermedizinischen Einrichtung.ThePosition determining device is preferably designed or controlled,a transit time or a phase difference between the transmitter signal anddetermine the receiver signals or a phase differencebetween each other to determine the receiver signals.Preferably, the plurality of receiversat least 10 receivers, in particular more than 25, preferablymore than 50 recipients. In particular, such a devicebe equipped with components for magnetic navigation ofmedical facility.
Eigenständigvorteilhaft ist ein entsprechendes Verfahren zum Bestimmen einerPosition einer medizinischen Einrichtung im zu untersuchenden oderzu behandelnden Körper eines Lebewesens, bei dem Empfängersignaleeiner Vielzahl von Empfängern, die mit bekannten Ortskoordinateneines ersten Koordinatensystems von dem Körper beabstandetaußerhalb des Körpers angeordnet sind, erfasstwerden, mit einem Sender, der an oder in der medizinischen Einrichtungangeordnet ist, der zusammen mit der medizinischen Einrichtung relativzu den Ortskoordinaten des ersten Koordinatensystems bewegbar, insbesondereverstellbar, ist und der zum Senden eines elektromagnetischen Sendersignals ausgebildetist, ein Sendersignal ausgesendet wird, und die Position der medizinischenEinrichtung oder des Senders mittels der Vielzahl von Empfängersignalenbestimmt wird, wobei jedes der Empfängersignale jeweilsin einem der Empfänger aus einem empfangenen solchen Sendersignalgebildet wird, wobei zum Ermitteln der Position ein Körpermodellverwendet wird, welches einen vorgegebenen Körper mittels einerVielzahl von elektrischen und/oder magnetischen Gewebeparameternbeschreibt.independentlyadvantageous is a corresponding method for determining aPosition of a medical institution to be examined orto be treated body of a living being, at the receiver signalsa variety of receivers with known location coordinatesa first coordinate system spaced from the bodyare arranged outside the bodybe, with a transmitter, at or in the medical facilityis arranged, which relative to the medical facilitymovable to the location coordinates of the first coordinate system, in particularadjustable, and is adapted to transmit an electromagnetic transmitter signalis, a transmitter signal is sent out, and the position of the medicalDevice or the transmitter by means of the plurality of receiver signalsis determined, each of the receiver signals respectivelyin one of the receivers from a received such transmitter signalis formed, wherein for determining the position of a body modelis used, which a given body by means of aVariety of electrical and / or magnetic tissue parametersdescribes.
Eigenständigbevorzugt wird eine Verwendung einer solchen Vorrichtung oder einessolchen Verfahrens zur Positionsbestimmung bei einer magnetischenNavigation einer medizinischen Einrichtung. Eine weitere auch kombinierteinsetzbare Verwendung einer solchen Vorrichtung oder eines solchenVerfahrens besteht darin, dass zumindest ein Parameter des Körpermodellsmittels einer von dem Verfahrensablauf und der Vorrichtung unabhängigen Messungam zu untersuchenden oder zu behandelnden Körper bestimmtwurde.independentlypreferred is a use of such a device or aSuch a method for determining the position of a magneticNavigation of a medical facility. Another also combinedusable use of such a device or suchMethod is that at least one parameter of the body modelby means of a measurement independent of the procedure and the devicedetermined on the body to be examined or treatedhas been.
Bevorzugtwird das Körpermodell unter Bestimmung eines Laufwegs desSendersignals und/oder der das Sendersignal im Körper beeinflussendenelektrischen und/oder magnetischen Gewebeparameter zu einem korrigiertenKörpermodell umgerechnet für eine Anzeige aufeiner Anzeigeeinrichtung und/oder für weitere Datenverarbeitung.Dem Sender und der medizinischen Einrichtung werden Senderkoordinateneines zweiten Koordinatensystems fest zugeordnet und die Senderkoordinaten werdenin einen festen Bezug relativ zu den Ortskoordinaten gebracht. Aufeiner Anzeigeeinrichtung können dann in dem korrigiertenKörpermodell eine Lage und/oder eine Ausrichtung der medizinischenEinrichtung angezeigt werden.Prefersthe body model is determined by determining a path of theTransmitter signal and / or influencing the transmitter signal in the bodyelectrical and / or magnetic tissue parameters to a correctedBody model converted for an ada display device and / or for further data processing.The sender and the medical facility become sender coordinatesa second coordinate system permanently assigned and the sender coordinatesbrought into a fixed relationship relative to the location coordinates. Ona display device may then be in the correctedBody model a location and / or orientation of the medicalDevice are displayed.
EinePhasendifferenz kann zwischen dem Sendersignal und den Empfängersignalenbestimmt werden oder es kann eine Phasendifferenz zwischen den Empfängersignalenuntereinander bestimmt werden.APhase difference can be between the transmitter signal and the receiver signalsbe determined or there may be a phase difference between the receiver signalsbe determined among each other.
Ausgenutztwird somit insbesondere die Erkenntnis, dass bei einer Positionsbestimmungmittels Laufzeit- oder Phasendifferenz die Phasengeschwindigkeiteiner elektromagnetischen Welle im menschlichen Körperje nach durchgelaufenen Gewebetypen unterschiedlich ist und einesolche Messung dadurch ermöglicht wird, dass ein Vorwissen überdie Phasengeschwindigkeit in Form eines Körpermodells beieiner vorzugsweise sehr hohen Messwert-Redundanz eingesetzt wird.exploitedThus, in particular, the knowledge that in a position determinationby means of transit time or phase difference, the phase velocityan electromagnetic wave in the human bodyvaries depending on the type of fabric that has passed through and oneSuch measurement is made possible by having a prior knowledge ofthe phase velocity in the form of a body modela preferably very high measured value redundancy is used.
EinAusführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnungnäher erläutert. Es zeigt:OneEmbodiment will be described below with reference to the drawingexplained in more detail. It shows:
Umdie momentane Position und Ausrichtung der medizinischen Einrichtung
DasSendersignal s durchläuft den Körper K, wobeies sich bei dem Sendersignal s um ein elektromagnetisches Signalhandelt, welches aufgrund der verschiedenen Gewebeparameter bzw.Gewebeeigenschaften des Körpers K hinsichtlich der Ausbreitungelektromagnetischer Wellen nicht gleichförmig sondern durchden Körpereinfluss bzw. Gewebeeinfluss verändertdurch den Körper K bewegt. Unter Gewebeeinfluss sind dabeiim weitesten Sinne auch Körperflüssigkeiten zuverstehen, wie z. B. eine mit Urin gefüllte Blase. Nachdem Austreten aus dem Körper K pflanzt sich das Sendersignals bzw. eine entsprechende Vielzahl von Sendersignalen durch denUntersuchungsraum
Entsprechendwird in jedem Empfänger E, welcher ein durch den Gewebeeinflussentsprechend verzögertes und/oder verformtes Sendersignalempfängt, ein Empfängersignal e erzeugt. Das Empfängersignale wird an eine Schnittstelle IF weitergeleitet, wie dies beispielhaftfür ein n-tes Empfängersignal en(x,y, z) eines n-ten Empfängers En(x,y, z) skizziert ist.Accordingly, a receiver signal e is generated in each receiver E which receives a transmitter signal which is delayed and / or deformed correspondingly by the tissue influence. The receiver signal e is forwarded to an interface IF, as is shown by way of example for an nth receiver signal en (x, y, z) of an nth receiver En (x, y, z).
Fürdie Steuerung der Untersuchung dient eine Konsole
Einezweite Schnittstelle IF2 dient zum Eingeben von Bilddaten, welchedurch die medizinische Einrichtung
ImFall einer endoskopischen Kapsel werden die Bilddaten der Kamera überelektromagnetische Funkwellen an die Schnittstelle gesendet oderdem Sendersignal aufmoduliert. Auch kann ein derartiges Bilddatensignaldirekt und unverändert als das Sendersignal zur Positionsbestimmungeingesetzt werden. Bevorzugt wird in dem System der endoskopischenKapsel ein Dipolfeld erzeugt, welches ein Trägersignalsendet.in theCase of an endoscopic capsule, the image data of the camera overelectromagnetic radio waves sent to the interface ormodulated on the transmitter signal. Also, such an image data signaldirectly and unchanged as the transmitter signal for position determinationbe used. Preferred in the system of endoscopicCapsule generates a dipole field, which is a carrier signalsends.
Aufeiner zweiten Anzeigeeinrichtung
EinBediener sieht somit auf einer Anzeigeeinrichtung
Inder Speichereinrichtung M sind in einem ersten SpeicherabschnittM1 Daten eines Körpermodells KM gespeichert. Diese Datenentsprechen elektrischen und/oder magnetischen bzw. elektromagnetischenGewebeparametern, insbesondere in räumlicher Erstreckungeiner Dielektrizitätszahl ε(x, y, z), einer elektrischenLeitfähigkeit σ(x, y, z) und/oder gegebenenfallseiner magnetischen Permeabilität μ(x, y, z). Dabeiist das Körpermodell KM so aufgebaut, dass die innerhalbeines typischen Körpers K vorhandenen unterschiedlichentatsächlichen Gewebeparameter von dem Körpermodellberücksichtigt sind. So weisen beispielsweise Knochen eineandere Dielektrizitätszahl εK auf,als das Gewebe der Lunge mit einer entsprechenden Dielektrizitätszahl εL oder als Fettgewebe mit einer entsprechendenDielektrizitätszahl εF.Das Körpermodell KM berücksichtigt dabei auchdie Lage und die jeweiligen Übergänge zwischeneinzelnen diesbezüglich verschiedenen Bereichen innerhalbeines vorgegebenen Körpers, insbesondere innerhalb einesDurchschnittskörpers eines durchschnittlichen Menschenoder sonstigen zu untersuchenden Lebewesens.In the memory device M, data of a body model KM are stored in a first memory section M1. These data correspond to electrical and / or magnetic or electromagnetic tissue parameters, in particular in the spatial extent of a relative permittivity ε (x, y, z), an electrical conductivity σ (x, y, z) and / or optionally a magnetic permeability μ (x, Y Z). In this case, the body model KM is constructed such that the different actual tissue parameters present within a typical body K are taken into account by the body model. Thus, for example, bones have a different dielectric constant εK than the tissue of the lung with a corresponding dielectric constant εL or as fatty tissue with a corresponding dielectric constant εF. The body model KM also takes into account the position and the respective transitions between individual different areas within a given body, in particular within an average body of an average human or other living being to be examined.
DieSteuereinrichtung C berechnet beispielsweise rekursiv aus den Empfängersignalenen(x, y, z) unter Berücksichtigungder durchlaufenen Gewebe bzw. der entsprechenden Gewebeparameter ε den Strahlwegdes jeweiligen empfangenen Sendersignals s durch den KörperK hindurch, um eine Position P zu bestimmen, welche die Anzeigekennzeichnung P*korrekt bzw. möglichst lage- und ortskorrekt als PositionP = P(x, y, z, ε = ε(εi))wiedergibt bzw. anzeigt.For example, the control device C recursively calculates from the receiver signals en (x, y, z) the beam path of the respective received transmitter signal s through the body K, taking into account the traversed tissue or the corresponding tissue parameters ε, in order to determine a position P which the display designation P * correctly or as positionally and locally correct as position P = P (x, y, z, ε = ε (εi )) reproduces or displays.
Prinzipiellkann die Position 3D, 5D oder 6D definiert sein. Im Fall der bevorzugtenendoskopischen Kapsel mit einer 5D-Position zeigt ein Normalenvektorin Längsrichtung der Kapsel. In der Kapsel befindet sichein Permanentmagnet. Außen können ein Grundfeldund ein Gradientenfeld erzeugt werden, wobei dazu die Kapselpositionbekannt sein muss, mit diesen Feldern die Kapsel steuern zu können.Zur Steuerung steuert die Steuereinrichtung C Leistungsverstärkeran, welche entsprechende Steuerspulen eines Spulensystems zur Navigationder endoskopischen Kapsel ansteuern.in principleThe position 3D, 5D or 6D can be defined. In the case of the preferredendoscopic capsule with a 5D position shows a normal vectorin the longitudinal direction of the capsule. In the capsule is locateda permanent magnet. Outside can be a basic fieldand a gradient field are generated, with the capsule positionIt must be known to be able to control the capsule with these fields.For control, the controller C controls power amplifierson which corresponding control coils of a coil system for navigationcontrol the endoscopic capsule.
EineAbspeicherung der bestimmten Parameter und Positionsdaten ermöglichtauch die Bestimmung eines korrigierten Körpermodells KC,wobei die entsprechenden Daten beispielsweise in einem zweiten SpeicherabschnittM2 der Speichereinrichtung M hinterlegt werden. Dadurch könnenfür die weitere Verarbeitung und/oder die Anzeige auf der zweitenAnzeigeeinrichtung
Ermöglichtwird somit eine Positionsbestimmung im Lebewesen, insbesondere immenschlichen Körper K mittels Phasendifferenz- oder Laufzeitmessungenvon elektromagnetischen Wellen mit einer Frequenz größer1 MHz, bevorzugt größer 10 MHz, aber auch größer100 MHz. Vorzugsweise wird dabei eine deutliche höhereAnzahl an Sensoren bzw. Empfängern E verwendet als zureinfachen Triangulation/Trilateration, wie diese im homogenen Medium durchgeführtwird. Statt drei oder vier Messaufnehmern als Empfängernwerden beispielsweise zehn bis fünfzig oder mehr EmpfängerE verwendet.allowsThus, a position determination in living things, especially inhuman body K by means of phase difference or transit time measurementsof electromagnetic waves with a frequency greater1 MHz, preferably greater than 10 MHz, but also larger100 MHz. Preferably, a significant higherNumber of sensors or receivers E used as forsimple triangulation / trilateration, as done in a homogeneous mediumbecomes. Instead of three or four sensors as receiversFor example, ten to fifty or more recipientsE used.
Bevorzugtwerden derartige extrakorporale Empfänger als Sensorenbzw. Messaufnehmer möglichst nahe am Arbeitsvolumen deszu ortenden medizinischen Gerätes bzw. der medizinischenEinrichtung
Füreine Rückrechnung der Position des Senders oder Transpondersin bzw. an der zu ortenden medizinischen Einrichtung
Fürdie Rückrechnung wird somit von einem generischen Lebewesen-Modellausgegangen, welches ein Ausgangsmodell in Form des KörpermodellsKM bereitstellt. Prinzipiell kann bereits mit einem solchen Körpermodelleine Korrekturrechnung für die Einflüsse der verschiedenenGewebearten durchgeführt werden, welche von dem Sendesignals zwischen dem Sender S und dem Austrittspunkt aus dem KörperK durchlaufen werden. Vorzugsweise werden in einem solchen generischenKörpermodell KM die Dielektrizitätszahl ε sowiedie räumliche Ausdehnung von einzelnen Gewebearten alsin gewissen Grenzen variabel angesetzt, indem in dem KörpermodellKM entsprechende variable Parameter eingeführt werden.Derartige Parameterwerte sowie die 3D- bis 6-D-Position des zu ortendenObjekts, das heißt des Senders S bzw. des vorderen Endabschnittsder medizinischen Einrichtung
ZurLösung des Optimierungsproblems kann auf für sichbekannte mathematische Methoden zurückgegriffen werden.Dabei werden in dem vom Körpermodell KM berechnete undtatsächlich gemessene Phasendifferenz- bzw. Laufzeitdifferenzwerte möglichstgut in Übereinstimmung gebracht. Das Optimierungsproblemist nicht linear und kann beispielsweise mittels eines Gradienten-Abstiegsverfahrens odereines SQP-Verfahren (SQP: Sequential Quadratic Programming) iterativund approximierend gelöst werden.toSolution of the optimization problem can be up for itselfknown mathematical methods are used.In the case of the body model KM calculated andactually measured phase difference or transit time difference values as possiblewell matched. The optimization problemis not linear and may be, for example, by means of a gradient descent method orof an SQP (Sequential Quadratic Programming) method iterativelyand be solved approximatively.
Dasgenerische Körpermodell KM kann nachfolgend oder bereitsdabei mittels globaler bekannter Parameter wie Größeund Gewicht des tatsächlichen Körpers K sowiegegebenenfalls zusätzlich gemessener Parameter wie demFettanteil, beispielsweise mittels Caliper per Hautfaltenmessung bestimmt,angepasst werden. Dabei wird das generische KörpermodellKM insbesondere im Bereich der vermuteten Gerätepositionbzw. Senderposition S, also bei der dargestellten Situation z. B.im Bauchbereich im Falle einer Dünndarm-Endoskopiekapsel odereines entsprechend eingeführten Endoskops an den KörperK des Patienten angepasst.Thegeneric body model KM may be below or alreadyusing globally known parameters such as sizeand weight of the actual body K as welloptionally additionally measured parameters such asFat content, determined by calf measurement, for example by calipers,be adjusted. This becomes the generic body modelKM especially in the area of the suspected device positionor transmitter position S, ie in the situation shown z. B.in the abdominal area in case of a small bowel endoscopy capsule ora suitably introduced endoscope to the bodyK adapted to the patient.
Unterglobalen Parametern sind Parameter zu verstehen, welche sich aufEigenschaften beziehen, die den gesamten Menschen bzw. Patientenbetreffen und nicht nur einzelne Organe bzw. Gewebe des KörpersK. Beispielsweise geht das generische Körpermodell KM voneinem Patienten durchschnittlicher Größe aus.Im Regelfall ist die tatsächliche Größedes Körpers K des Patienten jedoch davon abweichend, wobeidie tatsächliche Größe aus dem Anamnese-Bogendes zu untersuchenden oder zu behandelnden Patienten bekannt ist.Der Modellkörper des generischen KörpermodellsKM wird daher sinnvollerweise auf die tatsächliche Größedes Körpers K des Patienten gestreckt oder gestaucht. Beispielhaftist dies anhand der skizzierten Körperabbildungen in demersten bzw. zweiten Speicherabschnitt M1, M2 skizziert, in denenein schlankerer tatsächlicher Körper K im Vergleichzum Körpermodell KM zu untersuchen ist. Entsprechend könnenals weitere beispielhafte bekannte Parameter das gemessene Gewichtdes Patienten, der Bauchumfang etc. verwendet werden, um eine Grundanpassung desursprünglichen generischen Körpermodells KM vorzunehmen.Underglobal parameters are understood to be parameters that are based onRefer properties that affect the entire human or patientand not just individual organs or tissues of the bodyK. For example, the generic body model KM goes froma patient of average height.As a rule, the actual sizeHowever, the body K of the patient deviates from it, whereinthe actual size from the anamnesis sheetof the patient to be examined or treated.The model body of the generic body modelKM is therefore logically based on the actual sizeof the patient's body K is stretched or compressed. exemplaryThis is based on the sketched body images in thefirst and second memory section M1, M2 sketched in whicha slimmer actual body K in comparisonto examine body model KM. Correspondinglyas further exemplary known parameters the measured weightthe patient, the abdominal circumference, etc. are used to a basic adaptation of theoriginal generic body model KM.
Nebender Anpassung des generischen Körpermodell KM an die tatsächlichenKörpermaße des Körpers K zur Bestimmungdes korrigierten Körpermodells KC können auchaus den gemessenen Empfängersignalen en automatischderartige Korrekturwerte bestimmt werden. So kann beispielsweisebei einer Position P des Senders S im Bauchbereich automatisch ausder Dicke des durchlaufenen Fettgewebes im Bauchbereich auf einenbestimmten allgemeinen Fettgehalt des Körpers geschlossenwerden. Dadurch können durch die Steuereinrichtung C automatischmittels der Empfängersignale en bestimmbarerKorrekturparameter verwendet werden, anstelle extern zu bestimmenderund gegebenenfalls manuell oder über weitere Schnittstellenin die Konsole
Vorzugsweiseerfolgt die Bestimmung des korrigierten Körpermodells KCnicht für das gesamte Körpermodell KM sondernnur für einen Ausschnitt des Körpermodells KM,in dem sich die medizinische Einrichtung
Letztendlichwird somit aus den Mess- bzw. Empfängersignalen en nicht nur die Position P und gegebenenfallsauch die Orientierung bzw. Ausrichtung des zu ortenden Senders oderTransponders bzw. der medizinischen Einrichtung
Insbesonderekann auch eine Ausdehnung und/oder Lage des KörpermodellsKC im Raum an die tatsächliche Ausdehnung und Lage desKörpers K angepasst werden. Dadurch werden auch die beidenKoordinatensysteme mittels der Berechnung in der SteuereinrichtungC in jeweils momentan festen Bezug gebracht.Especiallycan also be an expansion and / or location of the body modelKC in the room to the actual extent and location of theBody K will be adjusted. This will also be the twoCoordinate systems by means of the calculation in the control deviceC in each currently fixed reference.
DieSteuereinrichtung C kann z. B. durch eine in der Konsole integrierteRecheneinheit oder durch einen eigenständigen Rechner wieeinen so genannten Personalcomputer umgesetzt sein.TheControl device C can, for. B. by a built-in consoleArithmetic unit or by a standalone computer likebe implemented a so-called personal computer.
DerSensor S kann als passiver Sensor ausgestaltet sein, welcher durchein externes Erregersignal angeregt wird und eine elektromagnetischeWelle bzw. ein elektromagnetisches Signal reflektiert. Ein passiverSensor kann das Sendersignal s aber auch zeitversetzt zu dem Empfangeines Erregersignals aussenden. Optional kann auch eine Informationaufgeprägt, insbesondere aufmoduliert werden. Der SensorS kann das Sendersignal s insbesondere im Fall eines kabelgebundenenEndoskops aber auch aktiv senden, d. h. eigenständig undinsbesondere unabhängig von einem Erregersignal erzeugenund aussenden.Of theSensor S may be configured as a passive sensor, which byan external excitation signal is excited and an electromagneticWave or an electromagnetic signal reflected. A passive oneSensor, the transmitter signal s but also with a time delay to the receptionsend out an exciter signal. Optionally, also an informationimprinted, in particular be modulated. The sensorS, the transmitter signal s, in particular in the case of a wiredSend endoscopes but also active, d. H. independent andin particular generate independently of an exciter signaland send out.
Anstelleeines kabelgebundenen Endoskops, wie dies skizziert ist, kann aucheine andersartige medizinische Einrichtung mit einem solchen Sensorausgestattet sein. So kann ein solcher Sender beispielsweise ineiner Endoskop-Kapsel aufgenommen werden, welche durch Schluckenoder durch den After in den Darmtrakt des Körpers K eingeführtwird.Instead ofa wired endoscope, as outlined, can alsoa different medical device with such a sensorbe equipped. Thus, such a transmitter, for example, inan endoscope capsule are swallowedor introduced into the intestinal tract of the body K through the anusbecomes.
Diemedizinische Untersuchungseinrichtung bzw. der Untersuchungsraum
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | Effective date:20110301 |