DE102008002850A1 - Verfahren zur Anwendung eines Bildgebungs- und Navigationssystems - Google Patents
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Abstract
Es wird hier ein Verfahren zur Anwendung eines Bildgebungs- und Navigationssystems (10) zur Durchführung eines medizinischen Verfahrens wie beispielsweise der Herzablation offenbart. Das Verfahren umfasst die Anwendung einer Ultraschall-Bildgebungsvorrichtung (32) zwecks Bereitstellung eines dreidimensionalen Bildes (35) des Patienten, das im Allgemeinen ein Echtzeitbild ist, die Kennzeichnung einer spezifischen Position oder Region auf dem Echtzeitbild (35) des Patienten, das Steuern eines medizinischen Instruments an die gekennzeichnete Position oder Region unter Verwendung eines Führungssystems (26) und die Durchführung eines medizinischen Verfahrens an der gekennzeichneten Position oder in der gekennzeichneten Region.
Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Der hier offenbarte Gegenstand bezieht sich auf ein Verfahren zur Realisierung eines Bildgebungs- und Navigationssystems.
- Vorhofflimmern ist gekennzeichnet durch sehr schnelle unkoordinierte elektrische Signale in den Herzvorhöfen, was einen schnellen, unregelmäßigen Herzschlag zur Folge hat. Vorhofflimmern kann durch Symptome wie Kurzatmigkeit, Schwäche, Schwierigkeiten bei körperlicher Anstrengung, Schwitzen, Schwindel und Ohnmacht die Lebensqualität eines Patienten signifikant beeinträchtigen. Bei einigen Patienten kann Vorhofflimmern mit einem erhöhten Risiko für Schlaganfälle, Herzversagen oder Herzmuskelerkrankung verbunden sein. Ein bekanntes Verfahren zur Behandlung des Vorhofflimmerns ist die Herzablation, bei der ein kleiner Bereich des Herzgewebes abgetötet oder auf andere Weise stillgelegt wird, wodurch die elektrischen Leitungswege, die das Flimmern verursachen, unterbrochen werden.
- Ein Problem bei Interventionsverfahren wie der Herzablation ist die Schwierigkeit, die Behandlung präzise auf die anatomischen Zielbereiche hin zu steuern, ohne sie umgebendes Gewebe zu schädigen. Ein weiteres Problem mit diesen Verfahren ist die Schwierigkeit, geeignete anatomische Bereiche auf eine minimal invasive Weise zu visualisieren und zu erreichen, so dass sowohl das Komplikati onsrisiko als auch die Genesungszeit des Patienten minimiert werden.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Die oben erwähnten Unzulänglichkeiten, Nachteile und Probleme werden hier angesprochen, was durch das Lesen und Verstehen der folgenden Beschreibung ersichtlich wird.
- In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren die Anwendung einer Ultraschall-Bildgebungsvorrichtung, um im Allgemeinen in Echtzeit ein dreidimensionales Bild des Patienten zu erhalten, ein medizinisches Instrument unter Verwendung eines Führungssystems zum Zielbereich zu steuern und ein medizinisches Verfahren in dem Zielbereich durchzuführen.
- In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren die Anwendung eines Ultraschall-Katheters, um ein dreidimensionales Bild des Patienten im Wesentlichen in Echtzeit zu erhalten, ein medizinisches Instrument unter Verwendung eines Führungssystems zum Zielbereich zu steuern, ein medizinisches Verfahren in dem Zielbereich durchzuführen und den Ultraschall-Katheter einzusetzen, um die Ausführung des medizinischen Verfahrens zu überwachen.
- In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren die Anwendung einer ICE-Bildgebungsvorrichtung, um ein dreidimensionales Bild des Patienten im Wesentlichen in Echtzeit zu erhalten, eine Vielzahl von Zielbereichen auf dem dreidimensionalen Bild des Patienten zu kennzeichnen, einen optimalen Weg zu der Vielzahl von Zielbereichen auszuwählen und den optimalen Weg auf dem dreidimensionalen Echtzeitbild des Patienten darzustellen. Das Verfahren umfasst auch, unter Verwendung eines Führungssystems einen Ablationskatheter den optimalen Pfad zu jedem Zielbereich aus der Vielzahl von Zielbereichen entlang zu steuern, einen ICE-Katheter zur Überwachung der Durchführung des Herzablationsverfahrens an jedem Zielbereich aus der Vielzahl von Zielbereichen einzusetzen und grafisch jeden Zielbereich aus der Vielzahl von Zielbereichen zu kennzeichnen, an dem das Herzablationsverfahren durchgeführt wurde.
- Verschiedene andere Eigenschaften, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden für Fachleute durch die begleitenden Zeichnungen und deren detaillierte Beschreibung ersichtlich werden.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine Schemadarstellung eines Bildgebungs- und Navigationssystems gemäß einer Ausführungsform; -
2 ist eine Schemadarstellung eines ICE-Katheters, in der zur besseren Verständlichkeit ein Teil weggelassen wurde, gemäß einer Ausführungsform; -
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform darstellt, und -
4 ist eine detaillierte Schemadarstellung eines Patientenbildes mit das Bild überlagernden Zielbereichen und einem optimalen Weg. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Beschreibung darstellen, und in denen anhand von Illustrationen spezielle Anwendungsformen gezeigt werden, die angewendet werden können. Diese Ausführungen werden so detailliert beschrieben, dass Fachleute die Ausführungsformen anwenden können, wobei zu beachten ist, dass auch andere Anwendungsformen verwendet werden können, und dass logische, mechanische, elektrische und andere Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Anwendungsbereich der Ausführungsformen abzuweichen. Die folgende detaillierte Beschreibung sollte demzufolge nicht als den Anwendungsbereich der Erfindung einschränkend aufgefasst werden.
- In
1 wird ein System10 gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Das System10 wird im Folgenden als ein Bildgebungs- und Navigationssystem beschrieben, dass für die Behandlung von Vorhofflimmern unter Anwendung eines Ablationsverfahrens eingerichtet ist. Das System10 wird im Folgenden auch als ein System beschrieben, bei dem intrakardiale Echokardiographie (ICE) angewendet wird, um die Durchführung des Ablationsverfahrens zu ermöglichen. Es ist jedoch zu beachten, dass das System10 auch eingesetzt werden kann, um andere Beschwerden zu behandeln und andere Verfahren durchzuführen, und dass das System10 anstatt der ICE auch andere Ultraschalltechnologien anwenden kann. - Der Navigationsteil des Bildgebungs- und Navigationssystems
10 umfasst ein Führungssystem26 , dass mit einer Vielzahl von Führungselementen12 ,14 und20 wirkverbunden ist. Gemäß einer Ausführungsform wird in dem Füh rungssystem26 und in den Führungselementen12 ,14 und20 elektromagnetische (EM) Führungstechnologie eingesetzt; alternative Führungstechnologien und/oder Führungssysteme sind jedoch vorstellbar. Das Führungselement12 ist für die Befestigung an einem Ablationskatheter16 eingerichtet, und das Führungselement14 ist für die Befestigung an einem ICE-Katheter18 eingerichtet. Im Zusammenhang dieser Offenbarung wird ein Katheter derart definiert, dass er ein beliebiges flexibles medizinisches Zuführsystem umfasst wie beispielsweise ein Endoskop. Das Führungselement20 kann auf konventionelle Weise starr an einem inneren Organ (z. B. dem Herzen24 ) oder dem Körperäußeren des Patienten22 angebracht werden. Ein fest an dem Herz24 des Patienten angebrachtes Führungselement20 kann als eine „dynamische Referenz" bezeichnet werden, da es dafür eingerichtet ist, sich mit dem Herzen24 zu bewegen. Ein beispielhaftes Verfahren für die Befestigung des Führungselementes20 an dem Herzen24 des Patienten ist die Befestigung durch ein minimal invasives Verfahren unter Verwendung eines dynamischen Referenzkatheters (nicht dargestellt). - Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden gemäß einer Ausführungsform beschrieben, bei der das Führungselement
20 einen Feldgenerator21 umfasst, das Führungselement12 einen oder mehrere Feldsensoren13 umfasst und das Führungselement14 einen oder mehrere Feldsensoren15 umfasst. Es ist jedoch zu beachten, dass gemäß alternativen Ausführungsformen das Führungselement20 einen Feldsensor enthalten kann und die Führungselemente12 ,14 Feldgeneratoren enthalten können. Der Feldgenerator21 erzeugt ein Magnetfeld25 in einem Bereich, der den Zielbereich (z. B. das Herz24 des Patienten) umfasst. Die Feldsensoren13 ,15 sind dafür eingerichtet, das Magnetfeld25 zu messen und dem Führungssystem26 die Abmessungen des Magnetfelds zu übermitteln. Das Führungssystem26 verwendet die Magnetfeld-Abmessungen, um die Position und Ausrichtung der Führungselemente12 ,14 zu berechnen. Nach der Berechnung der Position und Ausrichtung der Führungselemente12 ,14 , kann auch die Position und Ausrichtung des Ablationskatheters16 und des ICE-Katheters18 , die an den Führungselementen befestigt sind, auf bekannte Weise berechnet werden. - Das Führungssystem
26 übermittelt die Positions- und Ausrichtungsdaten des Katheters an einen Computer28 . Der Computer28 registriert die Positions- und Ausrichtungsdaten auf einem von einer präoperativen/intraoperativen Bildgebungsvorrichtung30 erhaltenen Bild und/oder einem von einer ICE-Bildgebungsvorrichtung32 erhaltenen Bild. Das präoperative/intraoperative Bildgebungssystem30 kann beispielsweise eine CT-Bildgebungsvorrichtung, eine MR-Bildgebungsvorrichtung, eine PET-Bildgebungsvorrichtung, eine Ultraschallbildgebungsvorrichtung, eine Röntgenbildgebungsvorrichtung oder eine beliebige andere bekannte Bildgebungsvorrichtung oder deren Kombinationen umfassen. Die präoperative/intraoperative Bildgebungsvorrichtung30 kann 2D-, 3D- oder 4D-Bilder liefern. Im Zusammenhang dieser Offenbarung bezieht sich "4D" auf die drei primären Dimensionen (d. h. gemessen entlang der X-, Y- und Z-Achse) und die Zeit als vierte Dimension. Daher ist im Zusammenhang dieser Offenbarung allgemein synonym mit Echtzeit-3D. Außerdem enthält im Zusammenhang dieser Offenbarung ein Echtzeit-Bild eine maximale Bildverzögerung von circa einer Sekunde. Die ICE-Bildgebungsvorrichtung32 ist dafür eingerichtet, Bildgebungsdaten von dem ICE-Katheter18 zu erhalten und 2D-, 3D- oder 4D-Bilder zu erzeugen, wie es im Folgenden detailliert beschrieben wird. - Die Positions- und Ausrichtungsdaten des Katheters können auf dem Bildschirm
34 sichtbar gemacht werden. Gemäß einer Ausführungsform können grafische Darstellungen, die dem Ablationskatheter16 und dem ICE-Katheter18 entsprechen, visuell über das Patientenbild35 gelegt werden. In der Ausführungsform in1 umfassen die den Kathetern16 ,18 entsprechenden grafischen Darstellungen die Fadenkreuze46 ,48 , die jeweils das distale Endteil des Ablationskatheters16 und des ICE-Katheters18 darstellen, wobei jedoch andere Ausführungsformen eine vollständigere Darstellung bieten und die Katheter16 ,18 im Detail zeigen können. Auf nicht inschränkende Weise kann das Patientenbild (35 ) ein CT-, MR-, PET-, Ultraschall- oder Röntgenbild von der präoperativen/intraoperativen Vorrichtung umfassen. Das Patientenbild (35 ) kann auch ein von der ICE-Bildgebungsvorrichtung32 erzeugtes Echtzeit-3D-Bild oder ein "Verschmelzungsbild" (fused image) aus einer Vielzahl von durch die präoperative/intraoperative Bildgebungsvorrichtung30 oder die ICE-Bildgebungsvorrichtung32 erzeugten Bildern sein, die auf bekannte Weise verbunden wurden. - Die Eingabevorrichtung
49 kann jedes beliebige Gerät oder System umfassen, wie beispielsweise eine Tastatur, Maus, einen Touch Screen, Joystick usw., und ist im Allgemeinen dafür eingerichtet, einem Anwender die manuelle Dateneingabe in das System10 zu ermöglichen. Obwohl in1 als separate Komponente dargestellt, kann die Eingabevorrichtung49 alternativ auch in eine der anderen Komponenten des Systems10 einbezogen sein, wie beispielsweise den Computer28 oder den Bildschirm34 . Beispielsweise kann die Eingabevorrichtung49 eine Touch-Screen-Vorrichtung umfassen, die in die Bildschirmkonstruktion integ riert und dafür eingerichtet ist, die chirurgische Planung zu ermöglichen. Gemäß einer Ausführungsform könnte die beispielhafte Touch-Screen-Eingabevorrichtung49 dazu verwendet werden, auf einem von einer der Bildgebungsvorrichtungen30 ,32 erhaltenen Patientenbild spezielle interessierende Regionen zu markieren oder auf andere Weise zu kennzeichnen. Gemäß einer anderen Ausführungsform könnte die beispielhafte Touch-Screen-Eingabevorrichtung49 dazu verwendet werden, einer Vielzahl interessierender Regionen eine Prioritätenreihenfolge zuzuweisen. - Ein Kathetersteuerungssystem
36 ist mit dem Ablationskatheter16 und dem ICE-Katheter18 wirkverbunden. Das Kathetersteuerungssystem36 ist dafür eingerichtet, die Katheter16 ,18 durch den Patienten22 zu einem vorgegebenen Ziel in oder nahe bei dem Herzen24 des Patienten zu befördern und zu steuern. Das Kathetersteuerungssystem36 kann dafür eingerichtet sein, die Katheter16 ,18 als Reaktion auf manuelle Eingaben des Bedieners befördern und zu steuern, oder es kann dafür eingerichtet sein, die Katheter16 ,18 automatisch zu einem wählbaren Zielbereich zu steuern. Das Kathetersteuerungssystem36 kann auch dafür eingerichtet sein, einen dynamischen Referenzkatheter (nicht dargestellt) zu steuern, der dafür eingerichtet ist, die Befestigung des Führungselements20 am Herzen24 des Patienten zu ermöglichen, und das Kathetersteuerungssystem36 kann mit diesem Referenzkatheter wirkverbunden sein. - Ein Ablationssteuerungssystem
38 steuert die Energieübertragung zum Ablationskatheter16 . Entscheidet ein Bediener, dass das distale Ende des Ablationskatheters16 sich in ausreichender Nähe einer Zielregion des Herzens befindet, kann das Ablationssteuerungssystem38 dafür ein gesetzt werden, eine wählbare Energiemenge zu übertragen. Diese Art der Energieübertragung tötet die Zielregion ab oder legt sie auf andere Weise still, um elektrische Leitungswege zu unterbrechen, die Vorhofflimmern verursachen. In nicht einschränkender Weise kann das Ablationssteuerungssystem38 Hochfrequenz(HF)-, Tieftemperatur-, Ultraschall oder Lasertechnologien anwenden. - Ein oder mehrere Atemsensoren
40 können neben dem Mund und/oder der Nase des Patienten angeordnet werden, um die Atmung zu überwachen, und ein oder mehrere Herzsensoren44 können neben dem Herzen24 des Patienten angeordnet werden, um die Herztätigkeit zu überwachen. Die Atemsensoren40 und die Herzsensoren44 sind mit einem Überwachungssystem42 wirkverbunden und dafür eingerichtet, Sensordaten an dieses zu übertragen. Alle von dem Überwachungssystem42 gesammelten Sensordaten können an den Computer28 übermittelt werden, sodass der Computer28 eingesetzt werden kann, um den Betrieb des Führungssystems26 , der Bildgebungsvorrichtung30 und/oder der Bildgebungsvorrichtung32 mit der Herz- und Atemtätigkeit des Patienten zu synchronisieren. Gemäß einem Beispiel kann der Computer28 Daten des Überwachungssystems42 verwenden, um eine Reihe von 2D-Bildern oder Schichten auf eine Weise zu sequenzieren, dass sie mit dem Herz- oder Atemzyklus eines Patienten übereinstimmt, um eine Echtzeit-Darstellung eines dynamischen Objektes wie zum Beispiel dem Herzen24 des Patienten bereitzustellen. - In
2 wird eine detailliertere Darstellung des ICE-Katheters18 gezeigt. Der ICE-Katheter18 wird im Folgenden in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform im Detail beschrieben. Jedoch ist zu beachten, dass der ICE-Katheter18 durch ein ähnliches Kathetersystem ersetzt werden kann, das dafür eingerichtet ist, eine beliebige bekannte Ultraschall-Bildgebungsvorrichtung zu halten. - Der ICE-Katheter
18 umfasst eine Wandler-Anordnung50 , einen Motor52 , der sich in Bezug auf die raumkritische Umgebung innerhalb oder außerhalb befinden kann, eine Antriebswelle54 oder andere mechanische Verbindungen zwischen dem Motor52 und der Wandler-Anordnung50 und eine Verbindung56 . Der ICE-Katheter18 umfasst ferner ein die Wandler-Anordnung50 umschließendes Kathetergehäuse58 , den Motor52 , die Verbindung56 und die Antriebswelle54 . In der gezeigten Ausführungsform ist die Wandler-Anordnung50 auf der Antriebswelle54 angebracht und ist mit der Antriebswelle54 drehbar. Die Rotationsbewegung der Wandler-Anordnung50 wird von der Motorsteuerung60 und dem Motor52 gesteuert. Die Verbindung56 bezieht sich beispielsweise auf Leitungen und andere Verbindungen, die die Wandler-Anordnung50 mit der ICE-Bildgebungsvorrichtung32 (in1 dargestellt) verbinden, damit diese Signale voneinander empfangen und/oder einander senden können. In einer Ausführungsform ist die Verbindung56 dafür eingerichtet, eine von dem Wandler50 herrührende jeweilige Drehmomentbelastung auf die Wandler-Anordnung50 und den Motor52 zu reduzieren. Das Material, die Größe und die Form des Kathetergehäuses58 sind geeignet für interne Bildgebungsanwendungen und das Einführen in interessierende Regionen. Gemäß der in2 dargestellten Ausführungsform ist das Kathetergehäuse58 im Allgemeinen zylinderförmig und definiert eine Längsachse62 . - Das Kathetergehäuse oder zumindest der Teil, der das Ultraschall-Bildgebungsvolumen schneidet, ist akus tisch transparent, z. B. geringe Dämpfung und Streuung; die akustische Impedanz ähnelt der von Blut und Gewebe (Z~1,5 M Rayl). Der Raum zwischen dem Wandler und dem Gehäuse kann mit einem akustischen Kopplungsfluid (nicht dargestellt) gefüllt werden – z. B. Wasser – dessen akustische Impedanz und Schallgeschwindigkeit der von Blut und Gewebe (Z~1,5 M Rayl, V-1.540 m/Sek.) ähnelt.
- Gemäß einer Ausführungsform ist die Wandleranordnung
50 eine eindimensionale 64-Elemente-Anordnung mit 0,110 mm Azimut-Pitch, 2,5 mm Elevation und einer Mittenfrequenz von 6,5 MHz. Die Elemente der Wandler-Anordnung50 sind elektronisch phasengesteuert, um ein Sektorbild parallel zu der Längsachse62 des Kathetergehäuses58 zu erhalten. Die Wandleranordnung50 wird mechanisch um die Längsachse62 gedreht, um ein dreidimensionales Volumen abzubilden. Die Wandler-Anordnung50 erfasst während ihrer Drehung eine Vielzahl zweidimensionaler Bilder. Die Vielzahl zweidimensionaler Bilder wird an die ICE-Bildgebungsvorrichtung32 (in1 dargestellt) übermittelt, die dafür eingerichtet ist, die zweidimensionalen Bilder sequenziert zusammenzusetzen, um ein dreidimensionales Bild zu erzeugen. - Die Geschwindigkeit, mit der die Wandler-Anordnung
50 um die Längsachse62 gedreht wird, kann durch die Motorsteuerung60 reguliert werden. Die Wandler-Anordnung50 kann relativ langsam gedreht werden, um ein 3D-Bild zu erzeugen, oder relativ schnell, um ein Echtzeit-3D-Bild (d. h. ein 4D-Bild) zu erzeugen. Die Motorsteuerung60 dient auch dazu, die Drehrichtung zu ändern, um eine schwingende Bewegung der Wandler-Anordnung zu erzeugen. Auf diese Weise werden der Bewegungsbereich und das abgebildete Volumen beschränkt, sodass die Wandler-Anordnung50 sich auf die Abbildung einer spezifischen Region konzentrieren und das 3D-Bild dieser Region öfter aktualisieren kann, wodurch ein Echtzeit-3D- oder 4D-Bild erzeugt wird. - In den
1 und2 umfasst eine Ausführungsform des ICE-Katheters18 ein einstückig verbundenes Führungselement14 , das in dem Kathetergehäuse58 angeordnet ist. Das einstückig verbundene Führungselement14 ist dafür eingerichtet, in Verbindung mit dem Führungselement20 und dem Führungssystem26 zu arbeiten, um die Position und/oder Ausrichtung des ICE-Katheters18 zu schätzen. Wie zuvor beschrieben, kann das Führungselement14 entweder den Feldsensor15 oder einen dem Feldgenerator21 ähnlichen Feldgenerator (nicht dargestellt) umfassen. - Fachleute sollten beachten, dass der zuvor beschriebene ICE-Katheter
18 nur eine einzige Ausführungsform darstellt, und dass alternative Konfigurationen vorstellbar sind. Beispielsweise definieren die Wandler-Anordnung50 , der Motor52 und die Antriebswelle54 eine mechanische 4D-ICE-Ausführungsform, die durch eine funktionell äquivalente elektrische 4D-ICE-Ausführungsform (nicht dargestellt) ersetzt werden könnte. Die elektrische 4D-ICE-Ausführungsform kann beispielsweise eine 2D-Matrix-Wandler-Anordnung (nicht dargestellt) umfassen, die mit einer Elektronikvorrichtung (nicht dargestellt) kombiniert ist, die dafür eingerichtet ist, den Ultraschallstrahl in Azimut und Elevation zu steuern. Auf diese Weise könnte die elektrische 4D-ICE-Ausführungsform ein 3D- oder 4D-Volumen abbilden, ohne notwendigerweise die Wandler-Anordnung bewegen zu müssen. - In
3 veranschaulicht ein Blockdiagramm ein Verfahren100 . Die technische Wirkung des Verfahrens100 ist es, visuelle Information über die Durchführung eines medizinischen Verfahrens zu liefern, die auf einem Bildschirm beobachtet werden kann. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann das Verfahren100 angewendet werden, um eine Herzablation durchzuführen; es ist jedoch zu beachten, dass das Verfahren100 auch zur Durchführung anderer medizinischer Verfahren angewendet werden kann. Die in3 gezeigten individuellen Blöcke stellen Schritte dar, die gemäß dem Verfahren100 durchgeführt werden können. - In den
1 und3 wird bei Verfahrensschritt102 ein von dem ICE-Bildgebungssystem32 stammendes Echtzeit-2D- oder -3D-Bild registriert. Im Zusammenhang dieser Offenbarung bezieht sich der Begriff "registrieren" auf das Verfahren der räumlichen Kennzeichnung und Koordinierung gemeinsamer Bezugspunkte in den von dem Führungssystem26 , der Bildgebungsvorrichtung30 und/oder der Bildgebungsvorrichtung32 stammenden Daten. Zum Beispiel kann ein von der ICE-Abbildungsvorrichtung32 stammendes Echtzeit-3D-Bild mit von dem Führungssystem26 stammenden Positions- und Ausrichtungsdaten registriert werden, um sicherzustellen, dass eine grafische Darstellung eines geführten Instruments über eine geeignete Region des Echtzeit-3D-Bildes gelegt wird. Ein von der ICE-Abbildungsvorrichtung32 stammendes Echtzeit-3D-Bild kann auch mit einem von der präoperativen/intraoperativen Bildgebungsvorrichtung30 stammenden Bild registriert werden, um ein Verschmelzungs- oder Verbundbild zu erzeugen, das Daten enthält, die von beiden Vorrichtungen30 ,32 stammen. -
4 ist eine detailliertere Darstellung des Patientenbildes35 gemäß einer Ausführungsform. In den3 und4 ist zu sehen, dass bei Schritt104 des Verfahrens100 vorgegebene Regionen oder Bereiche, wie beispielsweise die beispielhaften anatomischen Zielbereiche S1–S4, markiert oder auf andere Weise auf dem Patientenbild35 gekennzeichnet werden. Gemäß der Ausführungsform, in der das Verfahren100 angewendet wird, um eine Herzablation durchzuführen, können die anatomischen Zielbereiche S1–S4 Herzgewebebereiche umfassen, die stillgelegt werden sollen, um elektrische Leitungsbahnen zu unterbrechen, die Vorhofflimmern verursachen. Das Verfahren zur Markierung der anatomischen Zielbereiche S1–S4 kann die Kennzeichnung spezieller Teile oder Regionen des Patientenbildes35 umfassen, beispielsweise durch Hervorheben der Regionen, Einfärben der Regionen oder eine andere Methode, die anatomischen Zielbereiche S1–S4 grafisch anzuzeigen. - Bei Verfahrensschritt
106 wählt der Computer28 (in1 gezeigt) auf der Grundlage eines Feedbacks von jeweils einem oder mehreren der folgenden Elemente – dem Führungssystem26 , der Bildgebungsvorrichtung30 und der Bildgebungsvorrichtung32 (in1 gezeigt) – einen optimalen Weg70 zu den anatomischen Zielbereichen 1–S4 aus. Alternativ kann die Auswahl eines optimalen Weges70 manuell durchgeführt werden oder kann eine anwendergesteuerte Wegplanung umfassen. Die Auswahl eines optimalen Weges ist unter Fachleuten gut bekannt und wird daher nicht detailliert beschrieben. Nach der Auswahl des optimalen Weges70 kann der Weg70 grafisch auf dem Bildschirm34 (in1 gezeigt) dargestellt werden. Der optimale Weg70 kann beispielsweise durch eine über das Patientenbild35 gelegte farbige oder hervorgehobene Linie dargestellt werden. - Bei Verfahrensschritt
108 wird ein medizinisches Instrument den optimalen Weg70 entlang zu jedem der anatomischen Zielbereiche S1–S4 gesteuert. Das den optimalen Weg70 entlang gesteuerte medizinische Instrument wird im Folgenden als Ablationskatheter16 (in1 gezeigt) beschrieben; es sollte jedoch beachtet werden, dass auch andere Instrumente vorstellbar sind. Gemäß einer Ausführungsform kann ein Bediener das Kathetersteuerungssystem36 (in1 gezeigt) verwenden, um den Ablationskatheter16 auf dem optimalen Weg70 zu den anatomischen Zielbereichen S1–S4 zu steuern. Das Führungssystem26 und der Bildschirm34 (in1 gezeigt), können eingesetzt werden, um die manuelle Steuerung des Ablationskatheters16 auf dem optimalen Weg70 , beispielsweise durch eine simultane Anzeige sowohl des optimalen Weges70 als auch der grafischen Darstellung46 (in1 gezeigt), des Ablationskatheters16 während des Verlaufes eines gegebenen medizinischen Verfahrens zu ermöglichen. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Kathetersteuerungssystem36 eingesetzt werden, um den Ablationskatheter16 auf dem optimalen Weg70 und zu den anatomischen Zielbereichen S1–S4 zu steuern. - In den
1 und3 sieht man, dass bei Verfahrensschritt110 die Durchführung des medizinischen Verfahrens unter Verwendung des ICE-Katheters18 überwacht wird. Das bei Verfahrensschritt110 überwachte medizinische Verfahren wird im Folgenden als eine Herzablation beschrieben; es sollte jedoch beachtet werden, dass auch andere Verfahren vorstellbar sind. Gemäß einer Ausführungsform kann ein Bediener das Kathetersteuerungssystem36 einsetzen, um den ICE-Katheter18 manuell so zu steuern, dass der ICE-Katheter18 auf die distale Spitze des Ablationskathe ters16 zielt. Auf diese Weise kann ein Chirurg ein von der ICE-Bildgebungsvorrichtung32 stammendes 2D- oder 3D-Patientenbild überwachen, um das Ablationsverfahren während der Durchführung zu beobachten. Das Führungssystem26 und der Bildschirm34 können eingesetzt werden, um die manuelle Steuerung des ICE-Katheters18 zu ermöglichen, sodass er weiterhin auf den Ablationskatheter16 zielt. Beispielsweise kann der Bildschirm34 grafisch die Position des Ablationskatheters16 und die Ausrichtung des ICE-Katheters18 übermitteln, um den Bediener dabei zu unterstützen, eine optimale Ausrichtung des ICE-Katheters18 in Bezug auf den Ablationskatheter16 beizubehalten. - Gemäß einer anderen Ausführungsform können bei Verfahrensschritt
110 der Computer28 und das Kathetersteuerungssystem36 zusammenwirken, um den ICE-Katheter18 so zu steuern, dass der ICE-Katheter18 automatisch dem distalen Ende des Ablationskatheters16 folgt und auf dieses gerichtet bleibt. - Gemäß einer anderen Ausführungsform können bei Verfahrensschritt
110 der Computer28 und das Kathetersteuerungssystem36 zusammenwirken, um ein Echtzeit-3D-Patientenbild35 zu erzeugen, das die Bewegung des Ablationskatheters16 verfolgt, um die Herzablation auf bequemere Weise zu überwachen. Beispielsweise könnte das Echtzeit-3D-Patientenbild35 dafür eingerichtet werden, ständig die Bewegung des Ablationskatheters16 zu verfolgen, sodass der Ablationskatheter16 immer im Sichtfeld zentriert ist. Das Echtzeit-3D-Patientenbild35 kann als Oberflächenbild oder als transparentes räumliches Bild dargestellt werden, um die grafische Darstellung46 des Ablationskatheters16 klarer zu zeigen, während das Patientenbild35 die Bewegung des Ablationskatheters verfolgt. Alternativ könnte das Echtzeit-3D-Patientenbild35 in Bezug auf die Anatomie so stabilisiert werden, dass die Bewegung des Ablationskatheters im Sichtfeld beobachtet werden kann. - In den
3 und4 sieht man, dass bei Verfahrensschritt112 der Verlauf des medizinischen Verfahrens aufgezeichnet und angezeigt wird. Der bei Schritt112 aufgezeichnete Verlauf des medizinischen Verfahrens wird im Folgenden als Herzablationsverlauf beschrieben, aber es ist zu beachten, dass auch andere Verfahren vorstellbar sind. Gemäß einer Ausführungsform zeichnet der Computer28 (in1 gezeigt) bereits behandelte Herzbereiche auf und übermittelt diese Informationen visuell durch Hervorhebung der entsprechenden Bereiche R1–R2 auf dem Patientenbild35 . Auf diese Weise kann ein Bediener leicht erkennen, welche Herzbereiche schon behandelt wurden, und es ist daher weniger wahrscheinlich, dass er unbeabsichtigt zu einem bereits behandelten Zielbereich S1–S2 zurückkehrt. - Während die Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist für Fachleute ersichtlich, dass gewisse Ersetzungen, Änderungen und Auslassungen an den Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen. Folglich ist die vorangehende Beschreibung nur beispielhaft gemeint und soll den Anwendungsbereich der Erfindung, wie er in den folgenden Patentansprüchen dargestellt ist, nicht einschränken.
- Es wird hier ein Verfahren zur Anwendung eines Bildgebungs- und Navigationssystems
10 zur Durchführung eines medizinischen Verfahrens wie beispielsweise der Herzablation offenbart. Das Verfahren umfasst die Anwendung einer Ultraschall-Bildgebungsvorrichtung32 zwecks Bereitstellung eines dreidimensionalen Bildes35 des Patienten, dass im Allgemeinen ein Echtzeitbild ist, die Kennzeichnung einer spezifischen Position oder Region auf dem Echtzeitbild35 des Patienten, das Steuern eines medizinischen Instruments an die gekennzeichnete Position oder Region unter Verwendung eines Führungssystems26 und die Durchführung eines medizinischen Verfahrens an der gekennzeichneten Position oder in der gekennzeichneten Region. BEZUGSZEICHENLISTEFIGUR 1 10 System 12 Führungselement 13 Feldsensor 14 Führungselement 15 Feldsensor 16 Ablations-Katheter 18 ICE-Katheter 20 Führungselement 21 Feldgenerator 22 Patient 24 Herz 25 Magnetfeld 26 Führungssystem 28 Computer 30 präoperative/intraoperative Bildgebungsvorrichtung 32 ICE-Bildgebungsvorrichtung 34 Bildschirm 35 Patientenbild 36 Kathetersteuerungssystem 38 Ablationssteuerungssystem 40 Atemsensor 42 System zur Überwachung der Herz- und Atemtätigkeit 44 Herzsensor 46 Grafische Darstellung des Ablationskatheters 48 Grafische Darstellung des ICE-Katheters 49 Eingabevorrichtung FIGUR 2 14 Führungselement 15 Feldsensor 18 ICE-Katheter 50 Wandler-Anordnung 52 Motor 54 Antriebswelle 56 Verbindung 58 Kathetergehäuse 60 Motor-Steuerung 62 Längsachse FIGUR 3 100 Verfahren 102 Verfahrensschritt 104 Verfahrensschritt 106 Verfahrensschritt 108 Verfahrensschritt 110 Verfahrensschritt 112 Verfahrensschritt FIGUR 4 35 Patientenbild 70 optimaler Weg S1 Zielbereich S2 Zielbereich S3 Zielbereich S4 Zielbereich R1 Region R2 Region
Claims (8)
- Verfahren, umfassend: die Anwendung einer Ultraschall-Bildgebungsvorrichtung (
32 ) zwecks Bereitstellung eines dreidimensionalen Bildes (35 ) des Patienten, das im Allgemeinen ein Echtzeitbild ist; die Bestimmung eines Zielbereichs (S1–S4) auf dem dreidimensionalen Bildes (35 ) des Patienten, dass im Allgemeinen ein Echtzeitbild ist; die Steuerung eines medizinischen Instruments (16 ) zu dem Zielbereich (S1–S4) unter Verwendung eines Führungssystems (26 ) und die Durchführung eines medizinischen Verfahrens in dem Zielbereich (S1–S4). - Verfahren mach Anspruch 1, worin die Anwendung einer Ultraschall-Bildgebungsvorrichtung (
32 ) zwecks Bereitstellung eines dreidimensionalen Bildes (35 ) des Patienten die Anwendung der Ultraschall-Bildgebungsvorrichtung (32 ) in Verbindung mit einer zweiten Bildgebungsvorrichtung (30 ) umfasst, um ein dreidimensionales Verbundbild (35 ) des Patienten, dass im Allgemeinen ein Echtzeitbild ist, zur Verfügung zu stellen. - Verfahren nach Anspruch 1, worin die Anwendung einer Ultraschall-Bildgebungsvorrichtung (
32 ) zwecks Bereitstellung eines dreidimensionalen Echtzeit-Patientenbildes (35 ) die Anwendung der Ultraschall-Bildgebungsvor richtung (32 ) zwecks Bereitstellung eines Oberflächenbildes (35 ) des Patienten oder eines transparenten räumlichen Patientenbildes (35 ) umfasst. - Verfahren nach Anspruch 1, ferner die Auswahl eines optimalen Weges (
70 ) zum Zielbereich (S1–S4) und die Anzeige des optimalen Weges auf dem Patientenbild (35 ), das im Allgemeinen ein Echtzeitbild ist, umfassend. - Verfahren nach Anspruch 1, ferner die Anwendung eines Ultraschall-Katheters (
18 ) umfassend, um die Durchführung des medizinischen Verfahrens zu überwachen. - Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Anwendung des Ultraschall-Katheters (
18 ) zur Überwachung der Durchführung des medizinischen Verfahrens die Anwendung des Führungssystems (26 ) zum Bestimmen einer Position und/oder Ausrichtung des Ultraschall-Katheters (18 ) umfasst. - Verfahren nach Anspruch 1, ferner die Hervorhebung des Zielbereichs (S1–S4) auf dem Patientenbild (
35 ) nach Durchführung des medizinischen Verfahrens umfassend. - Verfahren nach Anspruch 1, worin die Anwendung einer Ultraschall-Bildgebungsvorrichtung (
32 ) die Anwendung einer ICE-Bildgebungsvorrichtung (32 ) umfasst.
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