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Die
Erfindung betrifft einen Marker zur minimal-invasiven Einbringung
in den Körper,
zur minimal-invasiven Entfernung aus dem Körper eines Patienten und zur
reversiblen Abringung an einem Gewebe im Körperinneren des Patienten sowie
eine medizinische Vorrichtung mit einem derartigen Marker.
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Minimal-invasive
medizinische Eingriffe an Patienten werden häufig mit Hilfe eines Endoskops durchgeführt, mit
dem Bildinformationen aus dem Körperinneren
für einen
einen medizinischen Eingriff vornehmenden Arzt zur Verfügung gestellt
werden. Bei den Bildinformationen handelt es sich in der Regel um
Videobilder, in denen die Oberfläche
eines Organs oder Gewebes dargestellt wird. Daher kann ein endoskopisch
operierender Arzt bei der Präparation, d.
h. beim Ablösen
oder Abtragen von oberen anatomischen Gewebestrukturen zur besseren
Sicht auf ein Zielgewebe, anfänglich
nicht sehen, was sich hinter bzw. unter der Oberfläche einer
obersten Gewebestruktur befindet. Bei einem offenen chirurgischen Eingriff
kann der Arzt durch Palpation feststellen, ob sich Strukturen wie
beispielsweise Gefäße, Nerven oder
Knoten unter der obersten Gewebestruktur befinden. Da dies bei einem
endoskopischen Eingriff mit Hilfe reiner Videobilder nicht möglich ist,
besteht die Gefahr, unter der obersten Gewebestruktur befindliche
Gefäße, Nerven
oder Organe zu verletzen. Zur Vermeidung derartiger Verletzungen
muss der Arzt deutlich langsamer präparieren.
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Es
ist daher wünschenswert,
wenn ein einen endoskopischen Eingriff durchführender Arzt für die Präparation
mittels geeigneter Bildgebung Bildinformationen von dem Gewebe zur
Verfügung
hätte,
welches sich hinter bzw. unter der im Videobild sichtbaren Oberfläche der
obersten Gewebestruktur befindet. Vorteilhaft wäre es dabei diese mit den endoskopischen
Video bildern registrieren zu können,
um anhand der beispielsweise einander überlagerten oder miteinander
fusionierten Bildinformationen einen besseren Überblick zu erhalten und somit
den Eingriff gezielter und sicherer vornehmen zu können.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Marker und eine
medizinische Vorrichtung der eingangs genannten Art derart anzugeben, dass
zur Unterstützung
eines minimal-invasiven
medizinischen Eingriffs an einem Patienten mit Bildinformationen
eine Registrierung von mit zwei verschiedenen bildgebenden Einrichtungen
gewonnenen Bildinformationen ermöglicht
wird.
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Nach
der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen Marker zur minimal-invasiven
Einbringung in den Körper,
zur minimal-invasiven Entfernung aus dem Körper eines Patienten und zur
reversiblen Anbringung an einem Gewebe des Patienten im Körperinneren
aufweisend, ein Trägerelement
und wenigstens ein an dem Trägerelement
befestigtes und von dem Trägerelement
abstehendes bzw. sich abspreizendes Registrierungselement, welches
zur minimal-invasiven Einbringung des Markers in den Körper des
Patienten und zur minimal-invasiven Entfernung des Markers aus dem
Körper
des Patienten reversibel in Richtung auf das Trägerelement abklappbar oder
umbiegbar ist.
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Es
wird also vorgeschlagen, einen Marker derart auszubilden, dass er
minimal-invasiv, beispielsweise durch einen Instrumentenkanal eines Endoskops,
in den Körper
eines Patienten einführbar ist
und dass er nach einem minimal-invasiven medizinischen Eingriff
auch wieder minimal-invasiv, beispielsweise auf demselben Wege durch
den Instrumentenkanal des Endoskops, aus dem Körper entfernbar ist. Der Marker
verfügt
dabei über
wenigstens ein abklappbares oder umbiegbares Registrierungselement,
welches in mit verschiedenen bildgebenden Geräten gewonnen Bildaufnahmen
sichtbar bzw. identifizierbar ist, so dass die mit den verschiedenen bildgebenden
Geräten
gewonnenen Bilder basierend auf den Abbildern des Markers bzw. des
Registrierungselementes des Markers in den Bildern einander überlagert
bzw. miteinander fusioniert werden können.
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Bei
einem minimal-invasiven Eingriff können auf diese Weise z. B.
mit einem Endoskop aufgenommene Videobilder und intraoperativ aufgenommene Ultraschallbilder
oder Röntgenbilder
einander überlagert
oder miteinander fusioniert werden, so dass ein einen minimal-invasiven
Eingriff vornehmender Arzt beispielsweise für die Präparation auch Bildinformation
von dem Gewebe zur Verfügung
hat, das sich unterhalb der Oberfläche des im Videobild sichtbaren Gewebes
befindet.
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Nach
einer Variante der Erfindung ist das vorzugsweise stift- oder rohrförmige Trägerelement an
seinem hinteren Ende mit einer Befestigungsvorrichtung zur Fixierung
des Markers an einem Gewebe des Patienten versehen. Insbesondere
handelt es sich bei der Befestigungsvorrichtung um eine Klemmvorrichtung
zur atraumatischen Verankerung bzw. Anordnung des Markers an einem
Gewebe des Patienten.
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Nach
einer Ausführungsform
der Erfindung ist das wenigstens eine von dem Trägerelement abstehende bzw.
sich abspreizende, reversibel in Richtung auf das Trägerelement
abklappbare oder umbiegbare Registrierungselement ein Federbein.
Vorzugsweise ist das Federbein aus einem elastischen Material ausgebildet
oder wird mittels eines Federelementes von dem Trägerelement
abgespreizt.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist das wenigstens eine Registrierungselement zumindest
teilweise an das Trägerelement
anlegbar. Bevorzugt ist das Registrierungselement an dem vorderen
Ende des Trägerelementes
angeordnet, welches der Befestigungsvorrichtung gegenüberliegt.
Wird der Marker also beispielsweise durch den Instrumentenkanal
eines Endoskops geschoben, biegt sich das Registrierungselement
entgegen der Schubrichtung des Markers um und legt sich unter Umständen teilweise,
je nach Konstruktion des Markers bzw. des Träger- und Registrierungselementes sowie
dem Durchmesser des Instrumentenkanals unter Umständen auch
gänzlich
an das Trägerelement
an.
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Eine
Variante der Erfindung sieht vor, dass das wenigstens eine Registrierungselement
an seinem freien Ende, insbesondere zur besseren Identifikation
in Bildinformationen, mit einem geometrisch definierten Element
versehen ist. Vorzugsweise ist das geometrisch definierte Element
eine Kugel, ein Ellipsoid, ein Würfel
oder ein Quader.
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Nach
einer weiteren Variante der Erfindung steht das wenigstens eine
Registrierungselement in einem definierten Winkel von dem Trägerelement
ab bzw. ist in einem definierten Winkel von dem Trägerelement
abgespreizt.
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Eine
andere Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass der Marker drei von dem Trägerelement
abstehende bzw. sich abspreizende Registrierungselemente aufweist.
Vorzugsweise beträgt
der Winkel zwischen zwei Registrierungselementen ca. 120°. Sind die
Registrierungselemente der Marker mit verschiedenen geometrisch
definierten Elementen versehen, so lassen sich die Marker gut in
den Bildinformationen, insbesondere für die Registrierung unterscheiden.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung weist der Marker an seinem vorderen Ende, also dem
Ende, welches dem mit der Befestigungsvorrichtung versehenen Ende
gegenüberliegt, eine Öse, insbesondere
zum minimal-invasiven Entfernen des Markers aus dem Körper des
Patienten auf. Der Marker kann an der Öse gegriffen oder mit einer
Schnur etc. versehen werden, um ihn beispielsweise durch den Instrumentenkanal
des Endoskops zu ziehen.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird im Übrigen auch
gelöst
durch eine medizinische Vorrichtung aufweisend wenigstens einen
vorstehend beschriebenen Marker sowie ein Endoskop mit einem Instrumentenkanal,
wobei der wenigstens eine Marker durch den Instrumentenkanal des
Endoskops in den Körper
eines Patienten einbringbar und wieder aus dem Körper des Patienten entfernbar
ist.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der beigefügten
schematischen Zeichnung dargestellt, die einen erfindungsgemäßen Marker
zeigt.
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Der
Marker 1, welcher auch als Fiducial bezeichnet werden kann,
umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung
ein stiftförmiges
bzw. zylinderförmiges
Trägerelement 2, dessen
Mittelachse M die Hauptachse H des Markers 1 darstellt.
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An
dem hinteren Ende 3 des Trägerelementes 2 ist
eine Befestigungsvorrichtung in Form einer Klemmvorrichtung 4 angeordnet.
Mittels der Klemmvorrichtung 4 kann der Marker 1 atraumatisch
an einem Gewebe eines Patienten, beispielsweise an einem Organ,
reversibel verankert bzw. befestigt werden.
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An
dem vorderen Ende 5 des Markers 1 ist im Falle
des vorliegenden Ausführungsbeispiels
der Erfindung eine Öse 6 angeordnet,
die dazu verwendet werden kann den Marker 1 zu greifen
oder eine Schnur daran zu befestigen, insbesondere um den Marker 1 zur
minimal-invasiven Entfernung aus dem Körper eines Patienten in einen
Instrumentenkanal eines Endoskops zu ziehen.
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Im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
der Erfindung sind an dem vorderen Ende des Markers 1 bzw.
des Trägerelementes 2 drei
Registrierungselemente 7 bis 9 mit einer definierten
Länge angeordnet.
Bei den Registrierungselementen 7 bis 9 handelt
es sich um Federbeine, die von dem Trägerelement 2 abstehen
bzw. sich von dem Trägerelement 2 abspreizen.
In ihrer vorliegenden Grundstellung beträgt der Winkel, den eines der
Registrierungselemente 7 bis 9 mit dem Trägerelement 2 bzw. der
Hauptachse H einschließt
ca. 90°.
Der Winkel zwischen zwei Registrierungselementen 7 bis 9 beträgt in Umfangsrichtung
vorliegend ca. 120°.
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Bei
dem in der Figur gezeigten Marker 1 weist jedes Registrierungselement 7 bis 9 an
seinem freien Ende ein geometrisch definiertes Element auf. Im Falle
des vorliegenden Ausführungsbeispiels
der Erfindung weist jedes Registrierungselemente 7 bis 9 eine
Kugel 10 auf. Anstelle einer Kugel 10 kann ein Registrierungselement 7 bis 9 auch
einen Ellipsoid, einen Würfel,
einen Quader oder ein anderes geometrisch definiertes Element aufweisen.
Ein Marker kann auf diese Weise individualisiert werden, insbesondere
um für
eine Bildregistrierung sein Abbild in Bildinformationen von den
Abbildern anderer Marker unterscheiden zu können.
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Die
Registrierungselemente 7 bis 9 des Markers 1 sind
derart ausgebildet, dass sie entgegen der bevorzugten Vorschubrichtung
V des Markers 1 in Richtung auf das Trägerelement 2 bzw.
die Hauptachse H abklappbar bzw. umbiegbar sind. Das kann derart
bewerkstelligt werden, dass die Registrierungselemente 7 bis 9 aus
einem elastischen, z. B. einem gummiartigen Material sind. Eine
andere Möglichkeit
besteht darin, wie in der Figur gezeigt, dass jedes der Registrierungselemente 7 bis 9 durch
ein schematisch angedeutetes Federelement 11 von dem Trägerelement 2 abgespreizt
wird. In diesem Fall ist ein jedes Registrierungselement 7 bis 9 bevorzugt über jeweils
ein Gelenk, z. B. ein Scharniergelenk 12 an dem Trägerelement 2 angeordnet.
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Wird
der Marker 1 in Vorschubrichtung V beispielsweise in einen
Instrumentenkanal eines nicht explizit gezeigten Endoskops eingeführt, werden
die Registrierungselemente 7 bis 9 in Richtung
auf das Trägerelement 2 abgeklappt
bzw. umgebogen. Je nach Durchmesser des Instrumentenkanals können die
Registrierungselemente 7 bis 9 dabei komplett oder
auch nur teilweise an dem Trägerelement 2 anliegen.
Ist der Durchmesser des Instrumentenkanals verhältnismäßig groß werden die Registrierungselemente 7 bis 9 unter
Umständen
nur leicht umgebogen, wobei es zu keiner Anlage an dem Trägerelement
kommen muss. Entscheidend ist, dass durch das Umbiegen bzw. Ab klappen
der Registrierungselemente 7 bis 9, in welchem
Maße auch
immer, der maximale auf die Hauptachse H des Trägerelementes bezogene Durchmesser
des Markers 1 deutlich verringert wird, so dass der Marker 1 durch
einen Instrumentenkanal eines Endoskops und somit minimal-invasiv
in den Körper
eines Patienten eingeführt werden
kann.
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Der
Marker 1 bzw. seine Komponenten, insbesondere die geometrisch
definierten Elemente 10 sind aus einem für den jeweiligen
Anwendungsfall bzw. das jeweils verwendete bildgebende Gerät geeigneten
Material ausgebildet. Wird bei einem minimal-invasiven endoskopischen
Eingriff zusätzlich
zu der Videobildgebung beispielsweise Röntgenbildgebung verwendet,
so sind die Komponenten eines Markers 1, insbesondere aber
die geometrisch definierten Elemente 10 des Markers 1 aus
einem röntgenpositiven
Material, z. B. einem Metall wie Gold, so dass sie in Röntgenaufnahmen,
seien es Projektionsaufnahmen oder Schichtbildaufnahmen für CT, sichtbar
sind. Wird als zusätzliches
bildgebendes Gerät ein
Ultraschallgerät
oder ein Magnetresonanzgerät verwendet,
sind das oder die Materialien für
den Marker 1 entsprechend zu wählen, damit das Abbild des Markers 1 in
den entsprechenden Bildern identifizierbar ist.
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Wie
bereits mehrfach erwähnt
werden in der Regel mehrere Marker 1 bevorzugt, aber nicht
notwendigerweise über
einen Instrumentenkanal eines Endoskops minimal-invasiv in den Körper eines
Patienten eingebracht und bevorzugt mittels Videobild an den gewünschten
Gewebestellen im Körperinneren des
Patienten mit Hilfe der Klemmvorrichtung 4 verankert. Anschließend können mit
weiteren bildgebenden Geräten
Bilder vom Körperinneren
des Patienten gewonnen werden, in denen die Marker 1 abgebildet bzw.
identifizierbar sind. Anhand der in den Videobildern sichtbaren
Marker 1 und der in den mit den bildgebenden Geräten gewonnenen
Bildern abgebildeten Marker 1 kann eine Registrierung erfolgen,
so dass die Bilder einander überlagert
bzw. miteinander fusioniert werden können. Auf diese Weise kann
ein den minimal-invasiven Eingriff vornehmender Arzt Informationen über Gewebe
unterhalb der in einem Videobild erkennbaren Oberfläche eines
obersten Gewebes erhalten und diese für den Eingriff, z. B. die Präparation
von Gewebeschichten verwenden.
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Einem
Videobild können
dabei eines oder mehrere Röntgenbilder,
Ultraschallbilder, MR-Bilder und/oder PET/CT-Bilder überlagert
oder auch damit fusioniert werden.
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So
kann beispielsweise die endoskopische Videosicht auf die mit Markern 1 versehene
Leber mit intraoperativ aufgenommenen Ultraschallbildern der Leber
oder intraoperativ aufgenommenen bzw. rekonstruierten 3D-Röntgenbildern
von der Leber kombiniert werden.
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Des
Weiteren könnte
ein präoperativ
aufgenommenes PET/CT-Bild von einem Gewebe mit einem nach Anordnung
der Marker 1 an dem Gewebe rekonstruierten 3D-Röntgenbild
von dem Gewebe zunächst
anhand von anatomischen Landmarken registriert werden und das Ergebnisbild
anschließend basierend
auf den Markern 1 in endoskopische Videobilder eingeblendet
werden, so dass der Arzt beispielsweise die Lage eines Tumor unter
einer Gewebeoberfläche
erkennen kann.
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Die Überlagerung
bzw. Fusion von mit verschiedenen bildgebenden Geräten gewonnenen
Bildern anhand der Marker 1 bzw. der Abbilder der Marker 1 ist
dabei auch nach Einbringung von CO2 z. B. in
das Abdomen möglich,
da die mit Markern 1 versehenen Gewebe sich selbst in ihrer
Anatomie nicht verändern,
sondern nur in ihrer Lage relativ zueinander, was mit den Markern 1 erfasst
werden kann.
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Ist
der Eingriff beendet, können
die Marker 1 wiederum minimal-invasiv z. B. über den
Instrumentenkanal eines Endoskops aus dem Körper entfernt werden.
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Der
Marker 1 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
der Erfindung im Wesentlichen rotationssymmetrisch mit einem durch
die Länge
der Registrierungselemente und der geo metrisch definierten Elemente
definierten maximalen Außendurchmesser.
Der Marker 1 muss jedoch nicht notwendigerweise rotationssymmetrisch
ausgebildet sein.
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Des
Weiteren müssen
die Registrierungselemente nicht notwendigerweise an dem vorderen Ende 5 des
Trägerelementes
angeordnet sein. Die Anordnung kann auch in Richtung auf das hintere Ende 3 verschoben
sein.
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Darüber hinaus
kann der Marker 1 auch weniger oder mehr Registrierungselement
aufweisen.