Bei angiographischen Untersuchungen und insbesondere in der interventionellen Technik arbeitet man innerhalb der Anwendung der Röntgendurchleuchtung sehr häufig mit der sogenannten Pfadfinderdarstellung. Dabei wird zunächst zur Ermittlung der genauen Topologie eines interessanten Gefäßbereiches (Gefäßarchitektur) mittels Kontrastmitteltechnik das Röntgenbild des Gefäßbaumes aufgenommen und gespeichert. Bei der nachfolgenden Anwendung eines Katheters wird letzterer nun in Durchleuchtungsbildern; in denen die Gefäße nicht sichtbar sind, dargestellt. Die Durchleuchtungsbildfolgen, die die Position, Orientierung und die Bewegung des Katheters wiedergegeben, werden dabei ständig mit dem die Gefäßarchitektur enthaltenden Kontrastmittelbild kombiniert (überlagert). Die resultierenden Gesamtbildfolgen zeigen demgemäß den Katheter innerhalb der Gefäßarchitektur und erlauben somit seine kontrollierte Bewegung durch den Arzt.For angiographic examinations and especially in theInterventional technology is worked within the applicationX-ray fluoroscopy very often with the so-called pathfinder representation. It is first used to determine the geexact topology of an interesting vascular area (vascular archiarchitecture) by means of contrast medium technology the X-ray image of the Gebarrel tree recorded and saved. The followingThe catheter is now used in fluoroscopytraining pictures; in which the vessels are not visible, dargeposes. The fluoroscopic images follow the position, oriention and the movement of the catheter are reproduceddoing so with the con containing the vessel architecturecombined trap image (superimposed). The resulting GeVelvet image sequences accordingly show the catheter within the Gebarrel architecture and thus allow its controlled movementby the doctor.
Diese Technik macht die Anwendung einer Durchleuchtungseinrichtung sowohl bei der Kontrastmittelinjektion zur Erzeugung des Gefäßbaumspeicherbildes als auch während der nachfolgenden Katheteranwendung notwendig. Dieses bedeutet eine Strahlenexposition für den Patienten und besonders für den Arzt, die größer ist als für die Erzeugung des Gefäßbaumspeicherbildes erforderlich.This technique makes use of a fluoroscopic devicetion both in contrast agent injection to generate theVascular tree memory image as well as during the subsequent oneCatheter application necessary. This means a radiation exposuresition for the patient and especially for the doctor, the biggeris required for the generation of the vascular tree imagesuch.
Für die Aufnahme und Speicherung der Gefäßarchitektur ist die Röntgentechnik mit in der Regel über den Katheter erfolgender Kontrastmittelanwendung konkurrenzlos. Die Aufnahme erfolgt einmalig, und zwar vor der weiteren Katheteranwendung. Sie bedeutet für den Patienten und für den Arzt nur eine geringe Strahlenexposition.For the recording and storage of the vessel architecture is theX-ray technology, which usually takes place via the catheterContrast agent application unrivaled. The admission takes placeonce, before the further catheter application. theymeans little for the patient and for the doctorRadiation exposure.
Auch bei Ultraschalluntersuchungen mit in einem Gefäß eingeführter Ultraschallsonde besteht das Problem, die räumliche Lage der Ultraschallsonde festzustellen.Also used in ultrasound examinations in a vesselled ultrasonic probe there is the problem, the spatialDetermine the position of the ultrasound probe.
Es ist Aufgabe der Erfindung, für die permanente Darstellung einer medizinischen Sonde in einem Gefäß, z. B. eines Katheters oder einer Ultraschallsonde, während der Behandlung die Röntgendurchleuchtung durch andere Verfahren zu ersetzen, die von nichtionisierenden Strahlen, Wellen oder Feldern Gebrauch machen und damit den Vorteil der entfallenden Strahlenexposition aufweisen.It is an object of the invention for permanent displaya medical probe in a vessel, e.g. B. a catheteror an ultrasound probe, the X-ray during treatmentto replace x-rays with other procedures bynon-ionizing rays, waves or fieldsmake and thus the advantage of the omitted radiation exposuretion.
Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren zur Echtzeitdarstellung einer Sonde in einem Gefäß gelöst durch einen Sender für elektromagnetische oder akustische Wellen, die von einem Empfänger erfaßt und in elektrische Bildsignale umgewandelt werden, wobei der Sender oder Empfänger dem Katheter zugeordnet ist.This task is in a real-time display methoda probe in a vessel released by a transmitter for electromagnetic or acoustic waves emitted by a receiverdetected and converted into electrical image signals, whereinthe transmitter or receiver is assigned to the catheter.
Es sind prinzipiell folgende Möglichkeiten zu unterscheiden:In principle, the following options can be distinguished:
Es sind folgende technische Realisierungen denkbar:The following technical implementations are conceivable:
Die Markierung der Sondenspitze erfolgt hier vorteilhaft durch Ausrüstung mit einer Antenne, deren Zuleitung in oder an der Sonde entlang zu führen ist. Es kommt eine elektrische Antenne (Dipol) oder eine magnetische Antenne (Schleife) in Frage. Ein Vorteil dieser Antennentypen ist in ihren Polarisationseigenschaften zu sehen, die Ortung und Bestimmung der Orientierung der Sondenspitze möglich machen. Die Antenne kann als Sende- oder als Empfangsantenne betrieben werden, wobei die extra korporalen Antennen, die gegebenenfalls in geeigneter Form an der Hautoberfläche an das biologische Gewebe anzupassen sind, entsprechend als Empfangs- oder Sendeantennen fungieren. Bei Mehrwegeausbreitung zwischen Sondenspitze und Außenantennen kann durch geeignete Mehrfrequenz oder Breitbandtechnik der direkte, d. h. kürzeste Weg zwischen den beteiligten Antennen bestimmt werden. Wegen der relativ großen dielektrischen Inhomogenität des biologischen Gewebes wird eine absolute Ortung mit diesem Verfahren nicht sehr genau sein. Falls aber die aktuelle Position der Sondenspitze zu einem Zeitpunkt oder auch mehreren Zeitpunkten kurzzeitig, z. B. mittels Durchleuchtung verfügbar gemacht wird, werden sich in der darauffolgenden Zeit oder in den zeitlichen Zwischenräumen relative Änderungen der Position mit dem elektromagnetischen Ortungsverfahren mit großer Genauigkeit bestimmen lassen.The probe tip is advantageously marked here byEquipment with an antenna, the feed line in or on theGuide the probe along. There is an electrical antenna(Dipole) or a magnetic antenna (loop) in question. AThe advantage of these types of antennas is their polarization propertiesto see the location and determination of the orientationthe probe tip possible. The antenna can be used as aor operated as a receiving antenna, the extra corporal antennas, which may be appropriatethe skin surface has to be adapted to the biological tissue,act accordingly as receiving or transmitting antennas. AtMultipath propagation between probe tip and external antennascan be the appropriate multi-frequency or broadband technologydirect, d. H. shortest path between the antennas involvedbe determined. Because of the relatively large dielectric capacityThe homogeneity of the biological tissue becomes an absolute locationnot be very precise with this procedure. But if thatcurrent position of the probe tip at a time or alsoseveral points in time, e.g. B. by fluoroscopywill be made available in the following periodor relative changes in the time intervalsPosition with the electromagnetic location method withhave great accuracy determined.
In entsprechender Form wird die Ortung auch mittels akustischer Wellen möglich sein. Das Problem des Kontrastes des biologischen Gewebes ist im akustischen Fall wesentlich geringer als im elektromagnetischen Fall. Das Problem von Mehrwegeausbreitung wird im Falle der akustischen Wellen aber wegen der geringeren Dämpfung größer sein. Beide Probleme sind aber in gleicher Weise wie im Falle a) beschrieben lösbar. Die Möglichkeit der Bestimmung der Orientierung der Sondenspitze ist wegen der fehlenden Polarisationseigenschaft der akustischen Wellen nicht wie im elektromagnetischen Fall gegeben. Allerdings sind ausgeprägte Richtcharakteristiken der akustischen Antennen prinzipiell für die Bestimmung der Orientierung der Sondenspitze als Träger der Antenne nutzbar. Eine Bestückung der Sondenspitze mit mehreren separaten Antennenelementen bietet eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung der Orientierung. Technisch kommt für die Antenne an der Sonde ein keramisches oder polymeres piezoelektrisches Element in Betracht. Wegen der hohen Sendesignalamplituden ist für den Fall der akustischen Ortung der Betrieb der Sondenantenne als Empfangsantenne vorteilhafter. Da die Übertragungswege reziprok zueinander sind, sind die Ortungsergebnisse bei Umkehr der Übertragungsrichtung äquivalent.In an appropriate form, the location is also acousticWaves may be possible. The problem of the contrast of the biologiIn the acoustic case, tissue is considerably less thanin the electromagnetic case. The problem of multi-way spreadingin the case of acoustic waves, however, because of the noiselower damping. But both problems are the samesolvable as described in case a). The possibilityThe determination of the orientation of the probe tip is due to thelack of polarization property of acoustic wavesas in the electromagnetic case. However, are outshaped directional characteristics of the acoustic antennas prinzipiell for determining the orientation of the probe tip asCarrier of the antenna can be used. An assembly of the probe tipwith several separate antenna elements offers anotherPossibility to determine the orientation. Technically comesfor the antenna on the probe a ceramic or polymerpiezoelectric element into consideration. Because of the high broadcastsignal amplitudes in the case of acoustic location of theOperation of the probe antenna as a receiving antenna more advantageous. There the transmission paths are reciprocal to each other, are the Orresults when the direction of transmission is reversed.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is based on one in the drawingillustrated embodiment explained in more detail.
In der Zeichnung ist ein Gefäß1 dargestellt, in das ein Katheter2 eingeschoben ist. An seiner Spitze trägt er eine Antenne3, die von einem Sender4 mit Energie versorgt wird, z. B. einen Dipol.In the drawing, a vessel1 is shown, in which a Kathe ter2 is inserted. At its tip, it carries an antenna3 , which is supplied with energy by a transmitter4 , for. B. a dipole.
Zur Ortung der Lage der Spitze3 ist ein Empfänger5 vorgesehen, der die von der Antenne3 ausgesandten elektromagnetischen Wellen mittels Empfangsantennen8a,8b,8c auf der Körperoberfläche7 empfängt. Ein Sichtgerät6 dient zur bildhaften Darstellung der Lage der Katheterspitze in der beschriebenen Weise, z. B. auch durch Überlagerung mit einem Röntgenbild.To locate the position of the tip3 , a receiver5 is provided, which receives the electromagnetic waves emitted by the antenna3's by means of receiving antennas8 a,8 b,8 c on the body surface7 . A viewing device6 is used for the pictorial representation of the position of the catheter tip in the manner described, for. B. also by overlaying with an X-ray image.
Wie oben beschrieben kann an der Katheterspitze auch eine Empfangsantenne vorgesehen sein, die mit einem am äußeren Katheterende angeordneten Empfänger in Verbindung steht. Außerhalb der Körperoberfläche7 ist dann anstelle eines Empfängers ein Sender vorhanden.As described above, a receiving antenna can also be provided on the catheter tip, which is connected to a receiver arranged at the outer end of the catheter. A transmitter is then present outside the body surface7 instead of a receiver.
Die zu verwendenden Wellen können wie oben beschrieben auch Ultraschallwellen sein.The waves to be used can also be as described aboveBe ultrasonic waves.
Zur Verarbeitung der Empfangssignale dient eine Signalverarbeitungseinheit9, der über einen gesonderten Eingang10 die Bildinformation bezüglich der Gefäßarchitektur zugeführt wird. Die Sendeantenne, die der Katheterspitze zugeordnet ist, kann auch durch eine Empfangsantenne oder einen Sensor ersetzt werden. In dieser Betriebsart sind4 ein Empfänger,5 ein Sender und8a, b, c Sendeantennen.For processing the received signals, a signal processing unit9 is used , to which the image information relating to the vessel architecture is fed via a separate input10 . The transmitting antenna, which is assigned to the catheter tip, can also be replaced by a receiving antenna or a sensor. In this operating mode4 are a receiver,5 a transmitter and8 a, b, c transmission antennas.
Bei der beschriebenen Anordnung wird ein resultierendes bzw. fortgeschriebenes Bild der Katheterspitze erzeugt, bei dem die im zeitlichen Ablauf georteten Positionen den zurückgelegten Weg der Katheterspitze beschreiben. Der Spitzenbereich kann dabei mit individuell ortungsfähigen Segmenten versehen sein, wobei durch ein Mehrfrequenz oder Multiplex-Verfahren Ort und Richtung der Katheterspitze feststellbar sind.In the arrangement described, a resulting orupdated image of the catheter tip, in which the positions that have been located over timeDescribe the path of the catheter tip. The tip area canbe provided with individually locatable segments,where by a multi-frequency or multiplexing method andDirection of the catheter tip can be determined.
Die Erfindung ist in Verbindung mit einem Katheter beschrieben. Es ist auch möglich, in der beschriebenen Weise auch andere Sonden, z. B. Ultraschallsonden für die dreidimensionale Darstellung und den Richtempfang, zu orten. Der Begriff Sonde umfaßt also allgemein eine in ein Gefäß einführbare medizinische Komponente.The invention is described in connection with a catheter.It is also possible to use others in the manner describedProbes, e.g. B. Ultrasound probes for the three-dimensional Darposition and the directional reception to locate. The term probethus generally includes a medicine that can be inserted into a vesselcomponent.
Eine Sonde kann in der beschriebenen Art allgemein in Hohlräumen geortet werden, z. B. auch in Körperkanälen oder künstlich erzeugten Hohlräumen im menschlichen Körper.A probe can generally be hollow in the manner describedclear spaces to be located, e.g. B. also in body channels or artLich created cavities in the human body.
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