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Die
Erfindung betrifft ein Magnetisch Geführtes Capsel-Endoskopie(MGCE)-Gerät
und ein Verfahren zum Betreiben desselben.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein MGCE-Gerät mit
einem Navigationsspulensystem, das (ähnlich wie ein Magnetresonanztomographie(MRT)-Gerät)
vorzugsweise röhrenförmig gestaltet ist, wobei
ein Messobjekt, z. B. ein Patient, auf einer horizontal verfahrbaren
Liege in die Röhre hineingeschoben und innerhalb der Röhre
zumindest axial hin und her geschoben werden kann. Im Inneren der Navigationsspulen-Röhre
befindet sich im MGCE-Gerät eine weitere Röhre,
die mit Sende- und Empfangsspulen bestückt ist und den
Patienten umschließt, und die der elektromagnetischen Positionsmessung
des vom Patienten geschluckten oder rektal eingeführten
magnetischen Kapselendoskops dient.
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Ein
mögliches Positionsmessprinzip der Endoskopkapsel ist in
WO 2005/120345 A2 beschrieben.
Das Positionsmessprinzip sieht vor, dass die Empfangsspulen das
von den Sendespulen gesendete elektromagnetische Wechselfeld (mit
einer Frequenz zwischen 500 Hz und 50 kHz) messen, wobei die 5D-Position
(=3D-Schwerpunktskoordinaten + 2D-Orientierungsvektor der LC-Marker-Spule
im Kapselendoskop) aus der Differenz des Messsignal-Vektors mit
Kapselendoskop im Arbeitsvolumen und dem Messsignal-Vektor ohne
Kapselendoskop (=Leermessung) bestimmt wird. Das Arbeitsvolumen, in
dem eine zuverlässige Positionsmessung durchgeführt
werden kann, hat eine Länge von 15 cm bis 60 cm, ist also
kürzer als der MGCE-Magnet (ca. 80 cm bis 140 cm) bzw.
der Patient von Kopf bis Gesäß. Der Messsignal-Vektor
einer Leermessung hängt relativ empfindlich vom Vorhandensein
elektrisch leitender Fremdkörper ab, insbesondere wenn
sich diese in der Nähe der Sende- und Empfangsspulen, also insbesondere
im Arbeitsvolumen, befinden. Die Amperewin dungszahl und damit Feldstärke
der Sendespulen des Positionsmesssystems ist sehr gering im Vergleich
zur Amperewindungszahl und Feldstärke der (mit Nennstrom
bestromten) Navigationsspulen. Deshalb ist ein Betrieb der Positionssendespulen am
Patienten, der noch elektrisch leitende Fremdkörper in
oder an sich hat, harmlos, wohingegen dies für den Betrieb
der Navigationsspulen im Regelfall nicht gilt.
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Ähnlich
wie bei der MRT muss vor einer MGCE herausgefunden, und nach Möglichkeit
ausgeschlossen, werden, ob sich im oder an einem Messobjekt, z.
B. einem Patienten, elektrisch leitende Fremdkörper (insbesondere
Metallteile und ferromagnetische Materialien) befinden. Beispiele
für solche Fremdkörper sind (im Patienten) Herzschrittmacher,
Granatsplitter (von Kriegsverletzungen), Gefäßclips
und/oder (am Patienten) Schmuckstücke (Piercing), Kleidung
und Kleidungsaccessoirs (Gürtelschnallen, Kugelschreiber)
und medizinische Geräte (Insulin- oder Schmerzmittelpumpen).
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Es
gibt allerdings Unterschiede zwischen MRT und MGCE: so sind magnetische
Gleichstrom-Grundfelder bei der MGCE um mindestens eine Größenordnung
geringer als bei der MRT (maximal mehrere 100 mT gegenüber
mehreren Tesla), da es bei der MGCE keinen supraleitenden Grundfeldmagneten
gibt. Zudem sind magnetische Wechselfelder bei der MGCE deutlich
niederfrequenter als bei der MRT. Folglich kann bei kleinen elektrisch
leitenden Fremdkörpern (wie kleinen Clips) eine MGCE womöglich
doch durchgeführt werden.
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Ein
zusätzliches Problem bei der MGCE ist allerdings, dass
die Positionsmessung der Endoskopkapsel im Körper ebenfalls
elektromagnetisch erfolgt und elektrisch leitende Fremdkörper
diese (empfindliche) Messung erheblich stören können, insbesondere
wenn die Geometrie und Lage des oder der Fremdkörper nicht
vorab genau bekannt sind.
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Bei
der MRT wird vor der Untersuchung ein Aufklärungsgespräch
mit dem Patienten geführt, das u. a. das Ziel hat, abzuklären und
auszuschließen, dass sich elektrisch leitende Fremdkörper
am oder im Patienten befinden. Da eine mögliche MRT/MGCE-Klientel
auch älteren Patienten umfasst, die z. T. vergesslich oder
gar dement sind, ist ein sicherer Ausschluss aufgrund der Patientenaussage
nahezu unmöglich. Als Ergänzung können
alte Informationen zum Krankheitsverlauf oder Operationsberichte
herangezogen werden. Dies kostet aber Zeit und setzt ferner voraus,
dass bekannt ist, wo der Patient vorher überall behandelt
worden ist.
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Es
ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit
zur sicheren und dennoch vergleichsweise einfachen Bestimmung eines
Vorhandenseins elektrisch leitender Körper an einem mittels
einer MGCE auszumessenden Messobjekt bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird mittels eines Verfahrens nach Anspruch 1 und eines
MGCE-Geräts nach Anspruch 9 gelöst
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Das
Verfahren dient zum Betreiben eines MGCE-Geräts mit Navigationsspulen
und einem Positionsmesssystem für eine Endoskopkapsel.
Es weist (zumindest) die folgenden Schritte auf:
Durchführen
mindestens zweier Leer-Positionsmessungen mit abgeschalteten Navigationsspulen,
von denen mindestens eine an einem Messobjekt, in das keine Endoskopkapsel
eingeführt ist, durchgeführt wird.
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Vergleichen
der Leer-Positionsmessungen. Dies kann mittels jeglicher bekannter
Methoden geschehen, z. B. durch einen Vergleich einer Höhe
von Signalspitzen oder einen Vergleich von integrierten Signalintensitäten,
beispielsweise für nur eine definierte Signalspitze oder
einen Spektrumsbereich.
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Ausgeben
einer ersten Hinweismeldung – z. B. einer Warnmeldung – bei
Abweichung der mindestens zwei Leer-Positionsmessungen über
ein erstes Maß hinaus. Als Maß können
beispielsweise ein vorbestimmter Schwellwert oder Schwellwertbe ziehungen
verwendet werden. Beispielsweise kann das erste Maß auf
einen elektrisch leitfähigen Gegenstand hinweisen, bei
dessen Verbleib im Messobjekt eine Schädigung des Messobjekts
durch die folgende MGCE-Messung mit Verwendung der Navigationsmagnetspulen
nicht ausgeschlossen werden kann.
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Durch
dieses Verfahren kann sicher ein signifikant elektrisch leitender
Gegenstand bzw. ein elektrisch leitender Gegenstand signifikanter
Größe am Messobjekt erkannt werden, und zwar auf
eine auf für den Menschen gesundheitlich unbedenkliche Weise
und ohne großen zusätzlichen zeitlichen oder personellen
Aufwand.
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Es
wird bevorzugt, wenn das Verfahren ferner den folgenden Schritt
aufweist: Ausgeben einer zweiten Hinweismeldung bei Abweichung der
mindestens zwei Leer-Positionsmessungen über ein zweites
Maß hinaus, das geringer ist als das erste Maß.
Wenn die Abweichung in anderen Worten zwischen dem ersten und dem
zweiten Maß liegt, wird ein anderer Hinweis ausgegeben.
Beispielsweise kann der Bereich zwischen dem ersten Maß und
dem zweiten (niedrigeren) Maß auf einen elektrisch leitfähigen
Gegenstand hinweisen, bei dessen Verbleib im Messobjekt zwar keine
Schädigung des Messobjekts durch die folgende MGCE-Messung
mit Verwendung der Navigationsmagnetspulen zu erwarten ist, die Messempfindlichkeit
aber verringert wird.
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Vorzugsweise
werden die Leer-Positionsmessungen am Messobjekt an unterschiedlichen
Bereichen des Messobjekts durchgeführt, um so auch Messobjekte
abtasten zu können, die größer als der typische
Arbeitsbereich des MGCE-Geräts sind.
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Um
keine unerfassten Bereiche zu belassen, ist es vorteilhaft, wenn
benachbarte Bereiche der Leer-Positionsmessungen sich am Messobjekt überlappen.
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Es
wird zur Erhöhung der Messgenauigkeit ferner bevorzugt,
wenn bei Abweichung zwischen dem ersten Maß und dem zweiten
Maß für einen bestimmten Bereich eine Re-Kalibrierung
der Po sitionsmessung für diesen Bereich durchgeführt
wird. Dann kann eine genauere MGCE-Messung nachgeschaltet werden.
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Es
wird ferner bevorzugt, wenn bei einer Abweichung für einen
bestimmten Bereich zumindest über das zweite Maß hinaus
für diesen Bereich dessen Position ausgegeben wird. In
anderen Worten wird dieser Bereich (oder diese Bereich) als ein
Bereich (oder Bereiche) identifiziert, in dem (oder denen) sich
ein elektrisch leitender Gegenstand entsprechend dem jeweiligen
Hinweis befindet, und entsprechend die Position/Lage dieses Bereichs
(dieser Bereiche) ausgegeben wird. Dadurch kann eine Suche und Identifizierung
des Gegenstands (der Gegenstände) erleichtert werden.
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Es
kann vorteilhaft sein, wenn der Vergleichsschritt ein Vergleichen
von am Messobjekt durchgeführten Leer-Positionsmessungen
untereinander aufweist. In anderen Worten wird die Identifizierung
elektrisch leitender Objekte durch einen Vergleich zwischen Messungen
am Messobjekt erreicht. Dies kann z. B. eine Abweichung zwischen
kleinsten und größten Werten der Gruppe von Messungen
sein oder eine Abweichung von einem Mittelwert u. v. m.
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Es
kann alternativ oder zusätzlich aber auch vorteilhaft sein,
wenn der Vergleichsschritt ein Vergleichen von am Messobjekt durchgeführten Leer-Positionsmessungen
mit einer nicht am Messobjekt durchgeführten Referenz-Leer-Positionsmessung
aufweist. Dadurch kann insbesondere der Fall aufgefangen werden,
dass alle oder die meisten Leermessungen am Messobjekt unter Anwesenheit eines
elektrisch leitenden Gegenstands im jeweiligen Messbereich durchgeführt
werden.
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Die
Aufgabe wird auch durch ein MGCE-Gerät zur Durchführung
eines obigen Verfahrens gelöst, das abschaltbare Spulen
zur magnetischen Kapselnavigation und eine Steuereinrichtung, die
dazu eingerichtet ist, das Verfahren ablaufen zu lassen, aufweist.
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Bevorzugt
wird ein MGCE-Gerät, bei dem die Spulen zur magnetischen
Kapselnavigation als über Leistungsverstärker
angesteuerte normalleitende Spulen ausgebildet sind.
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Die
Erfindung wird in den folgenden Ausführungsbeispielen schematisch
genauer beschrieben.
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1 zeigt
skizzenhaft einen Aufbau eines MGCE-Geräts;
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2 zeigt
ein Ablaufdiagramm zum Betrieb eines MGCE-Geräts.
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1 zeigt
einen Aufbau eines MGCE-Geräts
1 zur Endoskopsteuerung
mit einem normalleitenden Kapselnavigationsmagneten
2 zur
magnetischen Führung bzw. Navigation einer Endoskop-Kapsel.
Der Kapselnavigationsmagnet
2 ist zum Betrieb mit Leistungsverstärkern
3 und
einem Kühlsystem
4 verbunden. In dieser Ausführungsform
ist der Spulenstrom in allen Navigationsspulen
2 (vollständig)
abschaltbar, z. B. gemäß
DE 103 40 925 B3 .
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Das
Kühlsystem 4 und der Kapselnavigationsmagnet 2 sind
zur Temperaturüberwachung ferner mit einem Temperaturüberwachungssystem 5 verbunden.
Mit dem Kapselnavigationsmagneten 2 verbunden sind zudem
ein Sender/Empfänger 8 eines Positionsmesssystems
und ein Bilddatenempfänger 9 sowie optional eine
Magnetfeld-Messeinheit 6 und eine Patiententischsteuereinheit 7.
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Als
zentrale Steuereinheit dient eine Kapselnavigationsmagnet-Steuereinheit 10.
Die Kapselnavigationsmagnet-Steuereinheit 10 ist über
digitale und/oder analoge Datenschnittstellen verbunden mit den
Leistungsverstärkern 3, dem Temperaturüberwachungssystem 5,
mit der Magnetfeld-Messeinheit 6, mit der Patiententischsteuereinheit 7,
mit dem Sender/Empfänger 8 des Positionsmesssystems über eine Positionsmesssteuereinheit 15 sowie
mit dem Bilddatenempfänger 9 als auch der Bildverarbeitungs-
und Anzeigeeinheit 18. Die Kapselnavigationsmagnetsteuereinheit 10 ist
ferner mit einer zentralen Datenspeichereinheit 20 als
auch mit einer graphischen Benutzeroberfläche 22 gekoppelt.
Die Kapselnavigationsmagnetsteuereinheit 10 weist ferner
eine Eingabeeinheit 24 auf bzw. ist mit dieser gekoppelt.
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2 zeigt
ein Ablaufdiagramm zur Betreiben eines MGCE-Geräts vor
der eigentlichen MGCE-Prozedur, d. h., vor der Einführung
einer Endoskopkapsel und der folgenden magnetischen Kapselnavigation.
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In
einem ersten Schritt S1 legt sich ein Patient (das Messobjekt) auf
die Patientenliege, ohne das Kapselendoskop oral oder rektal bereits
eingeführt bekommen zu haben. Es sind alle Navigationsspulen
abgeschaltet, d. h., sie erzeugen kein magnetisches Feld.
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In
einem zweiten Schritt S2 wird der Patient von der Patientenliege
automatisch einmal von Kopf bis Gesäß, besser
noch bis Fuß, durch den MGCE-Magneten gefahren (bei weiterhin
abgeschalteten Navigationsspulen). Dabei wird eine Reihe von Leer-Positionsmessungen
durchgeführt. Jede Leer-Positionsmessung deckt dabei hauptsächlich einen
Längsabschnitt von ca. der Länge des o. g. Arbeitsvolumens
ab. Leer-Positionsmessungen werden in solchen (axialen) Abständen
durchgeführt, dass sie sich überlappen.
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In
einem dritten Schritt S3 werden die einzelnen Leer-Positionsmessungen
miteinander verglichen.
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Unterscheiden
sich die Leer-Positionsmessungen sehr deutlich voneinander (liegen
die Abweichungen oberhalb eines vorbestimmten ersten Maßes),
so wird vom MGCE-Gerät in Schritt S4 eine Warnung bzw.
ein erster Hinweis (z. B. „elektrisch leitende Fremdkörper
gefunden") ausgegeben, dass sich am oder im Patienten ein oder mehrere
größere elektrisch leitende Fremdkörper
befinden.
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Wenn
es sich um einen einzelnen, räumlich nicht zu großen
Fremdkörper handelt, kann anhand der Stärke der
Abweichung der einzelnen Leer-Messungen in einem zusätzlichen
Schritt (ohne Bezugszeichen) zusätzlich angegeben werden,
auf welcher axialen Position des Patienten sich der Fremdkörper in
etwa befindet.
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Bei
ausreichend guter Übereinstimmung der Leer-Positionsmessungen
miteinander gibt das MGCE-Gerät, nun wieder in Schritt
S4, einen entsprechenden Hinweis (z. B. „keine elektrisch
leitenden Fremdkörper gefunden") oder gar keinen Hinweis aus.
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Optional
kann in Schritt S5 ein zweiter Hinweis ausgegeben werden, wenn sich
die Leer-Positionsmessungen zwar signifikant, aber nicht sehr stark untereinander
oder von einer vorher gemachten Referenz-Leermessung unterscheiden.
Dann erkennt das MGCE-Gerät automatisch einen kleinen,
aber den Patienten nicht gefährdenden elektrisch leitenden
Fremdkörper.
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Nach
einer Warnmeldung (z. B. „kleiner elektrisch leitender
Fremdkörper gefunden") und ggf. einer Quittierung/Freigabe
durch das medizinische Bedienpersonal kann die Positionsmesseinheit
mit Hilfe der durchgeführten Leer-Messungen in einem weiteren
optionalen Schritt S6 automatisch re-kalibriert werden, um trotz
Vorhandenseins eines oder mehrerer kleiner elektrisch leitender
Fremdkörper ausreichend genau zu funktionieren.
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Vorzugsweise
wird nach der Überprüfung auf elektrische leitende
Körper und nach Einführung des Kapselendoskops
die Patientenliege für den Beginn der magnetischen Kapselnavigation
auf die Ausgangsposition gefahren, und anschließend oder gleichzeitig
werden die Navigationsspulen bestromt.
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Selbstverständlich
ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt.
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So
können im dritten Schritt S3 die einzelnen Leer-Positionsmessungen
alternativ oder zusätzlich mit einer vorher ohne Messobjekt
bzw. Patient durchgeführten Referenz-Leermessung verglichen
werden.
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In
Schritt S4 und S5 können die verschiedenen Hinweise dann
abhängig davon ausgegeben werden, ob sich die Leer-Positionsmessungen
von der Referenz-Leer-Messung unterscheiden.
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Selbstverständlich
ist die vorliegende Erfindung nicht auf röhrenförmige
MGCE-Systeme beschränkt. Es ist auch denkbar, dass die
Navigationsmagnetspulen vollständig unterhalb der Patientenliege
angeordnet sind. Die Patientenliege kann dann möglicherweise
nicht nur eindimensional (in Patientenlängsrichtung), sondern
zweidimensional (d. h. zusätzlich auch quer zur Patientenlängsachse)
verschiebbar sein. Alternativ können die Navigationsmagnetspulen
unterhalb und oberhalb der Patientenliege angebracht sein mit einer
seitlichen Öffnung wie bei einem offenen MR-System (z.
B. Siemens Magnetom C!).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2005/120345
A2 [0003]
- - DE 10340925 B3 [0026]