DE19844152A1 - System und Verfahren zum Lokalisieren eines Katheters - Google Patents
System und Verfahren zum Lokalisieren eines KathetersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Katheterlokalisierungssysteme und
insbesondere ein System und ein Verfahren zum Lokalisieren
eines Katheters, mit denen Daten bezüglich der Position einer
Spitze eines Katheters in bezug auf einen Abschnitt eines
menschlichen oder tierischen Körpers erzeugt werden können.
Katheter bilden ein Mittel für den Zugang zu einem schwer
zugänglichen Abschnitt eines menschlichen oder tierischen
Körpers über eine Vene oder eine Arterie, um damit eine medi
zinische Diagnose oder Behandlung dieses Körperabschnitts
vorzunehmen. Der Ausdruck Katheter, wie er hier verwendet
wird, umfaßt jegliches medizinische Werkzeug, das dazu dient,
einen Fernzugang zu einem Abschnitt eines menschlichen oder
tierischen Körpers über eine geeignete Leitung wie etwa eine
Vene mittels einer im wesentlichen invasiven chirurgischen
Technik zu erlangen. Der Ausdruck umfaßt Endoskope und ähnli
che Werkzeuge für einen Fernzugang in den Körper.
Ein Katheter kann mit einem elektrischen Sensor versehen sein,
der an seiner Spitze angeordnet ist, und kann ferner ein
langgestrecktes flexibles Element enthalten, das so beschaffen
ist, daß es sich in einer äußeren Hülse axial bewegen kann.
Die den elektrischen Sensor enthaltende Spitze kann so ange
ordnet und beschaffen sein, daß sie sich durch eine Vene oder
eine Arterie bewegen kann. Durch die Bewegung des langge
streckten flexiblen Elements in der Vene oder der Arterie wird
die Positionierung der Katheterspitze an dem Körperabschnitt
oder in dessen Nähe erleichtert. Der Sensor erzeugt anschlie
ßend Signale, die die elektrische Aktivität des Körperab
schnitts repräsentieren. In solchen Operationen besteht eine
wichtige Forderung darin, die Position der Katheterspitze zu
bestimmen, um eine korrekte Interpretation der Diagnoseinfor
mationen und eine korrekte Positionierung des Katheters wäh
rend einer Behandlung zu erzielen. Ein Prozeß, in dem die
Position der Katheterspitze in bezug auf den behandelnden
Körperabschnitt bestimmt wird, ist als Lokalisierung bekannt.
Die Elektrokardiographie ist ein Prozeß für die Aufzeichnung
von durch das Herz erzeugten elektrischen Signalen unter
Verwendung von von außen eingeführten Elektroden und insbeson
dere von Elektroden, die an den Spitzen von in das Herz einge
führten Kathetern angeordnet sind. In einer bekannten Techno
logie eines endokardialen Katheters wird in großem Umfang von
einer Fluoroskopie im Operationssaal Gebrauch gemacht, um
Katheter an Herzpositionen, an denen Messungen erforderlich
sind, anzuordnen und zu führen. Die Verwendung der Fluorosko
pie hat den Nachteil, daß das Operationspersonal und die
Patienten unvermeidlich einer Röntgenstrahlung ausgesetzt
werden. In bekannten Katheterlokalisierungssystemen wird ein
Referenzkatheter verwendet, um eine vorgegebene Position an
einem bekannten Ort zu bestimmen, wobei der Referenzkatheter
in den Körper unter der Führung der Röntgenstrahl-Fluoroskopie
eingeführt wird. Die Röntgenstrahl-Fluoroskopie wird während
der gesamten Prozedur dazu verwendet, die Positionierung des
Referenzkatheters an einer geeigneten und anatomisch wohldefi
nierten Position wie etwa des Koronarsinus zu erleichtern. Der
Referenzkatheter dient auf einem bestimmten Niveau dazu, eine
Kompensation der durch die Atmung und den Herzschlag des
Patienten verursachten Bewegung zu erzielen. Dies gelingt
deswegen, weil die Bewegungen sowohl des Referenzkatheters als
auch des Meßkatheters für beide Katheter im wesentlichen
gleich sind. Bei bekannten Kathetern und Katheterverfolgungs
systemen stellt die Verbesserung der Lenkung und der Anordnung
der Katheter an gewünschten Positionen ein technisches Problem
dar, auf das die Erfindung gerichtet ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System und
ein Verfahren zum Lokalisieren eines Katheters zu schaffen,
mit denen die obenerwähnten technischen Probleme beseitigt
werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Katheter
lokalisierungssystem nach Anspruch 1 und durch ein Katheterlo
kalisierungsverfahren nach Anspruch 9. Weiterbildungen der
Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Dadurch, daß in dem erfindungsgemäßen Katheterlokalisierungs
system nach Anspruch 1 wenigstens einer der Schallwandler so
angeordnet ist, daß ein bekanntes Schallsignal erzeugt wird,
und daß Reflexionen des Schallsignals an der Wand des Kör
perabschnitts, in dem der Katheterkopf angeordnet ist, be
stimmt und gemessen werden, kann eine Schallübertragungsfunk
tion für jedes Schallsignal, das von einem der Schallwandler
erzeugt und von weiteren der Schallwandler oder vom selben
Schallwandler empfangen wird, bestimmt werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin,
daß die Signalverarbeitungseinheit ein Modell des Abschnitts
des menschlichen Körpers synthetisiert und anhand der mehreren
Schallübertragungsfunktionen, die aus den von den Schallwand
lern empfangenen Schallsignalen erzeugt werden, das Modell so
anpaßt, daß eine gute Übereinstimmung zwischen den Schallüber
tragungsfunktionen und dem synthetisierten Modell des Kör
perabschnitts erzielt wird, wobei das angepaßte synthetisierte
Modell die dreidimensionale Darstellung ist.
Die Signalverarbeitungseinheit, die die Schallübertragungs
funktionen mit einem geschätzten Modell einer Oberflächenwand
des Abschnitts des menschlichen Körpers korreliert und einen
iterativen Prozeß für die Anpassung dieses Modells an die
mehreren Schallübertragungsfunktionen ausführt, erzeugt eine
dreidimensionale Karte des Innenraums des Abschnitts des
menschlichen oder tierischen Körpers. Aus bekannten oder
anschließend erzeugten Abstandsmessungen kann eine Position
der Schallwandler längs des Katheters bestimmt werden, wodurch
in Kombination mit der dreidimensionalen Karte Informationen
bezüglich einer Position des Katheters im Körperabschnitt
erzeugt werden. Die Katheterposition kann daher bei wesentli
cher Reduzierung des Umfangs der Röntgenstrahl-Fluoroskopie
bestimmt werden.
Vorteilhaft können die von den Schallwandlern erzeugten
Schallsignale moduliert werden, um eine gleichzeitige Erfas
sung der Schallsignale zu ermöglichen. Dadurch wird eine im
wesentlichen zeitgleiche Erzeugung der Schallübertragungsfunk
tionen erzielt, aus denen die dreidimensionale Karte des
Körperabschnitts unabhängig von jeder Bewegung des Körperab
schnitts erzeugt werden kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich
beim Lesen der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbei
spiels, die auf die beigefügte Zeichnung Bezug nimmt. In der
Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Blockschaltplan zur Erläuterung eines Katheter
lokalisierungssystems;
Fig. 2 ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Erzeu
gung einer Schallübertragungsfunktion aus gestreuten
und reflektierten Schallsignalen;
Fig. 3 drei Signalformdiagramme, die die Erzeugung der Schall
übertragungsfunktion erläutern; und
Fig. 4 ein schematisches Diagramm eines Katheters mit aus
fahrbaren Armen, die im Patientenherz ausgefahren
sind.
In Fig. 1 ist eine Ausführung eines Katheterlokalisierungssy
stems gemäß der Erfindung gezeigt. In Fig. 1 sind zwei Kathe
ter 1, 2 gezeigt, die in den Körper 3 eines Patienten einge
führt und in das Herz des Patienten geschoben sind. Obwohl die
in Fig. 1 gezeigte erläuternde Ausführung zwei Katheter 1, 2
umfaßt, sind ohne weiteres andere Ausführungen denkbar, die so
beschaffen sind, daß die an den Kathetern 1 und 2 angeordneten
Schallwandler 6 an einem einzigen Katheter angeordnet sind, so
daß die Katheterverfolgung mit Bezug auf nur einen Katheter
erfolgt.
Die Katheter 1 und 2 sind über einen Mehrkanal-Sender/-
Empfänger 10 mit einer Signalverarbeitungseinheit 8 verbunden.
Die Signalverarbeitungseinheit 8 erregt die Schallwandler
wahlweise so, daß entweder durch zeitliche Modulation oder
durch Phasenmodulation der von jedem der Schallwandler 6
erzeugten Schallsignale die von irgendeinem der Schallwandler
6 erzeugten Signale eindeutig identifiziert werden können.
Schallsignale, die von einem der Schallwandler 6 erzeugt
werden, werden anschließend durch andere der Schallwandler 6
erfaßt, wobei für jedes erzeugte Schallsignal und für jeden
dieses Schallsignal empfangenden Schallwandler eine Schall
übertragungsfunktion bestimmt werden kann, wie später be
schrieben wird. Die von jedem der Schallwandler 6 erfaßten
Schallsignale werden über den Mehrkanal-Sender/Empfänger 10 an
die Signalverarbeitungseinheit geliefert. Der Mehrkanal-
Sender/Empfänger 10 schafft eine Trennung und Bestimmung der
von jedem der Schallwandler 6 erfaßten Schallsignale. Der
Mehrkanal-Sender/Empfänger 10 bildet daher eine Vorrichtung,
durch die die Schallwandler wahlweise erregt werden können und
die von ihnen erfaßten Signale wahlweise zur Signalverarbei
tungseinheit 8 geliefert werden können.
Die Signalverarbeitungseinheit 8 bestimmt eine dreidimensio
nale Karte des Abschnitts 4 des menschlichen Körpers 3, in dem
die Katheter 1 und 2 angeordnet sind. Die Erzeugung der drei
dimensionalen Karte wird nun mit Bezug auf die Fig. 2 und 3
beschrieben, wobei Elemente, die auch in Fig. 1 gezeigt sind,
die gleichen Bezugszeichen besitzen. In Fig. 2 sind die
Schallwandler 6, die den Kathetern 1 und 2 zugeordnet sind, im
Herz 4 angeordnet. Ein Schallwandler 6' erzeugt ein Schallsi
gnal, das anschließend von einem anderen Schallwandler 6''
empfangen wird. Das Schallsignal wird auf einem direkten Weg
12 und auf mehreren indirekten Wegen 14 empfangen, wobei die
indirekten Wege solche Wege repräsentieren, die die an der
Herzwand 4 reflektierten Schallsignale durchlaufen. Das Dia
gramm zeigt nur einige von vielen indirekten Wegen. Die von
dem Empfängerschallwandler 6'' empfangenen Schallsignale sind
in Fig. 3 gezeigt. In Fig. 3 ist das von dem Schallwandler 6'
erzeugte Schallsignal als Signalform 16 gezeigt. Das Signal,
das die von dem Empfängerschallwandler 6'' empfangenen Schall
signale repräsentiert, ist als Signalform 18 dargestellt. Die
Signalform 18 umfaßt ein Signal vom direkten Weg 12 und ein
Signal vom indirekten Weg 14, die durch die Signalformen 20
bzw. 22 dargestellt sind. Die Signalform 22 enthält mehrere
gestreute Signale, die aus Reflexionen des Schallsignals an
der Herzwand erzeugt werden. Für jeden der Schallwandler, die
vom Schallwandler 6' erzeugte Schallsignale empfangen, erzeugt
die Signalverarbeitungseinheit 8 eine Schallübertragungsfunk
tion. In Fig. 3 ist eine Schallübertragungsfunktion, die für
die empfangene Signalform 18 in Übereinstimmung mit der gesen
deten Signalform 16 erzeugt wird, als Signalformdiagramm 24
dargestellt. Die Schallsignalübertragungsfunktion 24 wird
durch Korrelieren des gesendeten Schallsignals mit den beim
Empfängerschallwandler 6'' empfangenen Schallsignalen erzeugt.
Diese Schallsignalübertragungsfunktion 24 enthält eine direkte
Komponente 26 und eine Streukomponente 28.
Nach der Erzeugung mehrerer Schallübertragungsfunktionen aus
den im Herz 4 angeordneten Schallwandlern erzeugt die Signal
verarbeitungseinheit 8 eine dreidimensionale Karte des Innen
raums der Herzwand 4, aus der ein Ort der Katheter 1 und 2
bestimmt werden kann. Dies geschieht durch Erzeugen eines
dreidimensionalen synthetisierten Modells des Innenraums der
Herzwand 4 und durch iterative Anpassung dieses Modells in der
Weise, daß die von den Schallwandlern gemessenen Schallüber
tragungsfunktionen angepaßt werden. In dem in Fig. 1 gezeigten
Katheterlokalisierungssystem erzeugt die Signalverarbeitungs
einheit 8 die Form der Herzwand, da die Herzwand eine stark
reflektierende Struktur ist, die als eine die Schallwandler
umgebende Oberfläche modelliert werden kann. Die Oberflächen
form wird dann so eingestellt, daß sie zu den berechneten
Reflexionen entsprechend dem am besten angepaßten Bild der
Herzwand, das den mehreren erzeugten Schallübertragungsfunk
tionen entspricht, paßt. Dies ist als holographische Abbil
dungstechnik bekannt. Die Genauigkeit der holographischen
Abbildungstechnik wird dadurch erhöht, daß ein detaillierteres
Modell des Bildes verwendet wird und daß mehr Beobachtungen
der Wellenstreuung in dem betreffenden Bereich vorgenommen
werden. Je größer die Abstände zwischen den Wandlern sind, aus
denen die Schallübertragungsfunktionen erzeugt werden, desto
genauer ist die dreidimensionale Karte des Innenraums der
Herzwand. Daher können die Schallwandler dementsprechend längs
des Katheters beabstandet werden. Um die holographische Bild
erzeugung auszuführen, müssen die relativen Positionen sämtli
cher Schallwandler längs des Katheterkopfes bekannt sein. Wenn
jedoch die Wandler an einem flexiblen Katheter angebracht
sind, können sich die relativen Positionen der Schallwandler
ändern. Das bedeutet, daß die relativen Positionen der Schall
wandler 8 kontinuierlich gemessen werden müssen, wenn sich der
Katheter bewegt. Eine Weise der Ausführung dieser Operation
besteht darin, eine direkte, nicht gestreute Schallübertragung
zwischen Wandlern zu messen. Ein Abstand zwischen zwei Schall
wandlern ist gleich dem Produkt aus der Zeit, die ein Schall
signal benötigt, um von einem der Schallwandler zum nächsten
zu laufen, und der Durchschnittsgeschwindigkeit der Schallsi
gnale in dem dazwischen befindlichen Medium. Eine direkte
Schallausbreitungszeit zwischen einem Paar Schallwandler kann
gleichzeitig zu dem Streuschall bestimmt werden. Die durch
schnittliche Schallgeschwindigkeit kann danach anhand des
Materials geschätzt werden, das die Schallsignale durchlaufen
haben. Somit können Abstände zwischen Paaren von Schallwand
lern in Übereinstimmung mit diesem Verfahren, das als Sonomi
krometrie bekannt ist, bestimmt werden. Durch Bestimmen der
Abstände zwischen mehreren Paaren von Schallwandlern können
die relativen Positionen sämtlicher dieser Schallwandler
bestimmt werden.
In dem oben beschriebenen Katheterlokalisierungssystem besitzen
die Schallwandler zweckmäßig eine sehr kleine Größe, und sie
können Schallsignale im wesentlichen in sämtlichen Richtungen
aussenden und aus sämtlichen Richtungen empfangen. Obwohl die
Ausführung der Erfindung mit Bezug auf Schallwandler beschrie
ben worden ist, die an zwei getrennten Kathetern angeordnet
sind, können die Schallwandler selbstverständlich an verschie
denen Orten auf ein und demselben Katheter angeordnet sein.
In einer weiteren Ausführung könnten Schallwandler an aus fahr
baren Armen oder ähnlichen Strukturen angebracht sein, die
mechanisch ausgefahren werden können, wodurch die Positionen
der Schallwandler voneinander entfernt werden können, sobald
der Katheterkopf in dem zu untersuchenden Körperabschnitt
angeordnet worden ist. Dies ist in Fig. 4 gezeigt, wo der
Katheter 1 Arme 38 besitzt, an deren entfernten Enden die
Schallwandler 6 angeordnet sind und die ausgefahren sind.
Ein Bild der anatomischen Strukturen in einem Bereich in der
Nähe der Schallwandler wird anhand der gemessenen Schallüber
tragungsfunktionen synthetisiert. Dies kann mit einem Computer
geschehen, dem eine Anwenderschnittstelle zugeordnet ist, die
mit der Signalverarbeitungseinheit 8 gekoppelt ist und dazu
dient, von der Signalverarbeitungseinheit bestimmte Bilder
anzuzeigen und Befehle anzunehmen, um Systemparameter einzu
stellen. Wie dem Fachmann wohlbekannt ist, können die auf dem
Computer angezeigten Bilder Hinweise auf die Positionen der am
Katheter angebrachten Wandler enthalten, und sie bilden daher
ein Mittel zum Führen des Katheters relativ zu dem umgebenden
Körperabschnitt. In Fig. 1 sind ein Computer 30 und ein Anzei
gemonitor 32 gezeigt, die mit der Signalverarbeitungseinheit 8
über eine Schnittstelle 34 verbunden sind.
Wie oben erwähnt worden ist, wird die dreidimensionale Karte
der Struktur des untersuchten Körperabschnitts aus den Schall
übertragungsfunktionen, die von den Schallwandlern gemessen
werden, synthetisiert. Dies ist in Fig. 1 durch ein dreidimen
sionales synthetisiertes Modell 36 dargestellt, das auf der
Computeranzeige 32 angezeigt wird. Dies kann unter Verwendung
eines Software-Modells der anatomischen Strukturen, die die
Schallwandler umgeben, erfolgen. Ein solches Modell kann einen
weiten Bereich anatomischer Strukturen umfassen und die Schal
lübertragungsfunktion zwischen zwei Schallwandlern oder ent
sprechend die Selbstübertragungsfunktion eines einzelnen
Schallwandlers mit sich selbst vorhersagen. Für jede gemessene
Schallübertragungsfunktion erfolgt eine entsprechende Vorher
sage unter Verwendung der Anfangsschätzung der anatomischen
Form. Jede vorhergesagte Schallübertragungsfunktion wird mit
der gemessenen Schallübertragungsfunktion verglichen, wobei
der Grad der Gesamtübereinstimmung zwischen den Vorhersagen
und den gemessenen Übertragungsfunktionen bewertet wird.
Danach wird das Modell der anatomischen Form entsprechend
eingestellt, woraufhin neue Vorhersagen gemacht werden und mit
den gemessenen Übertragungsfunktionen verglichen werden.
Dieser Prozeß wird iterativ wiederholt, bis eine Gesamtüber
einstimmung zwischen den vorhergesagten Schallübertragungs
funktionen und den gemessenen Schallübertragungsfunktionen
vorliegt. Dann wird das Modell der anatomischen Form, das die
beste Übereinstimmung ergibt, auf der Computeranzeige 32
angezeigt. Die relativen Positionen der Schallwandler können
längs der anatomischen Form bestimmt werden.
Dem Fachmann wird ohne weiteres deutlich sein, daß an den
oben beschriebenen Ausführungen viele verschiedene Abwandlungen
vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung
abzuweichen. Insbesondere können die Schallwandler Ultra
schallwandler sein und können die Schallsignale Ultraschallsi
gnale sein. Ferner können die Schallwandler an irgendeinem
Teil des Katheters einschließlich des langgestreckten Elements
angeordnet sein.
Claims (12)
1. Katheterlokalisierungssystem zum Bestimmen einer
Position eines Katheters (1, 2) in einem Abschnitt (4) eines
menschlichen oder tierischen Körpers (3),
gekennzeichnet durch
wenigstens einen Katheter (1, 2), an dem mehrere Schallwandler (6) in gegenseitigem Abstand angeordnet sind, wobei jeder Schallwandler (6) so beschaffen ist, daß er Schallsignale sendet und/oder empfängt, und
eine Signalverarbeitungseinheit (8), die mit den mehreren Schallwandlern (6) verbunden und so beschaffen ist, daß sie die Schallwandler (6) wahlweise erregt, anhand von von den Schallwandlern (6) empfangenen Schallsignalen (12, 14) mehrere Schallübertragungsfunktionen (24) erzeugt, die eine Wirkung des Körperabschnitts (4) auf die Schallsignale (12, 14) repräsentieren, und in Übereinstimmung mit den mehreren Übertragungsfunktionen (24) Daten erzeugt, die auf eine dreidimensionale Darstellung des Abschnitts (4) des menschlichen Körpers (3) bezogen sind.
gekennzeichnet durch
wenigstens einen Katheter (1, 2), an dem mehrere Schallwandler (6) in gegenseitigem Abstand angeordnet sind, wobei jeder Schallwandler (6) so beschaffen ist, daß er Schallsignale sendet und/oder empfängt, und
eine Signalverarbeitungseinheit (8), die mit den mehreren Schallwandlern (6) verbunden und so beschaffen ist, daß sie die Schallwandler (6) wahlweise erregt, anhand von von den Schallwandlern (6) empfangenen Schallsignalen (12, 14) mehrere Schallübertragungsfunktionen (24) erzeugt, die eine Wirkung des Körperabschnitts (4) auf die Schallsignale (12, 14) repräsentieren, und in Übereinstimmung mit den mehreren Übertragungsfunktionen (24) Daten erzeugt, die auf eine dreidimensionale Darstellung des Abschnitts (4) des menschlichen Körpers (3) bezogen sind.
2. Katheterlokalisierungssystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß
die Signalverarbeitungseinheit (8) ein Modell (36) des
Abschnitts (4) des menschlichen Körpers synthetisiert und
anhand der mehreren Schallübertragungsfunktionen (24), die
aus den von den Schallwandlern (6) empfangenen
Schallsignalen (12, 14) erzeugt werden, das Modell (36) so
anpaßt, daß eine gute Übereinstimmung zwischen den
Schallübertragungsfunktionen (24) und dem synthetisierten
Modell (36) des Körperabschnitts (4) erzielt wird, wobei das
angepaßte synthetisierte Modell (36) die dreidimensionale
Darstellung ist.
3. Katheterlokalisierungssystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Signalverarbeitungseinheit (8) relative Positionen
der Schallwandler (6) anhand der Ausbreitungszeiten der
Schallsignale (12, 14) zwischen mehreren Paaren von
Schallwandlern (6), die ihrerseits anhand der mehreren
Schallübertragungsfunktionen (24) berechnet werden,
berechnet, wodurch die Anpassung des synthetisierten Modells
(36) des Körperabschnitts (4) erleichtert wird.
4. Katheterlokalisierungssystem nach einem der Ansprüche
1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Signalverarbeitungseinheit (8) eine Position des
Katheters (1, 2) in dem Körperabschnitt (4) anhand der
dreidimensionalen Karte des Körperabschnitts (4) in
Kombination mit den relativen Positionen der Schallwandler
(6) und mit bekannten Daten bezüglich der Position der
Schallwandler (6) am Katheter (1, 2) bestimmt.
5. Katheterlokalisierungssystem nach irgendeinem
vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß
die Signalverarbeitungseinheit (8) zusammen mit den
Schallwandlern (6) so beschaffen ist, daß sie die Schallsi
gnale (12, 14) moduliert, um eine zeitgleiche Erfassung der
Schallsignale (12, 14) auszuführen und um eine im
wesentlichen zeitgleiche Erzeugung der
Schallübertragungsfunktionen (24) vorzunehmen, anhand derer
die dreidimensionale Karte (36) des Körperabschnitts (4) auf
einmal erzeugt werden kann, wodurch Auswirkungen
irgendwelcher Bewegungen des Körperabschnitts (4)
unterdrückt werden.
6. Katheterlokalisierungssystem nach irgendeinem
vorangehenden Anspruch, gekennzeichnet durch
einen Sender/Empfänger (10), der mit dem Katheter (1,
2) und mit der Signalverarbeitungseinheit (8) verbunden und
so beschaffen ist, daß er Signale, die zwischen der
Signalverarbeitungseinheit (8) und den mehreren
Schallwandlern (6) ausgetauscht werden, multiplexiert,
wodurch die mit jedem Schallwandler (6) ausgetauschten
Signale voneinander getrennt werden.
7. Katheterlokalisierungssystem nach irgendeinem
vorangehenden Anspruch, gekennzeichnet durch
eine Anwenderschnittstelle, die eine Anzeigeeinrichtung
(32) enthält, auf der die dreidimensionale Karte (36) des
Körperabschnitts (4) sowie die Position des Katheters (1, 2)
angezeigt werden können.
8. Katheterlokalisierungssystem nach irgendeinem
vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß
der Katheter (1, 2) mehrere einfahrbare Arme (38) auf
weist, an deren entfernten Enden die Schallwandler (6) ange
bracht sind, wobei die Arme (38) ausgefahren werden können,
wenn der Katheter (1, 2) im Körperabschnitt (4) angeordnet
ist, wodurch eine wesentlich verbesserte räumliche Trennung
der mehreren Schallwandler (6) in dem Körperabschnitt (4)
erzielt wird.
9. Verfahren zum Bestimmen der Position eines Katheters
(1, 2) in bezug auf eine dreidimensionale Karte (36) eines
Abschnitts (4) eines menschlichen oder tierischen Körpers
(3),
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Erzeugen wenigstens eines Schallsignals (12) von als Schallsignalquellen wirkenden Schallwandlern (6') in dem Abschnitt (4) des Körpers (3),
Erfassen von Schallsignalen (12, 14), die von Wänden oder von anderen Merkmalen des Körperabschnitts (4) reflektiert werden, durch mehrere Schallsignaldetektoren 6''),
Bestimmen mehrerer Schallübertragungsfunktionen (24), die den erfaßten Schallsignalen (12, 14) entsprechen, durch Korrelieren der erfaßten Signale (12, 14) mit dem wenigstens einen erzeugten Schallsignal (12),
Synthetisieren eines dreidimensionalen Modells (36) des Abschnitts (4) des Körpers (3) und
Anpassen des Modells des Abschnitts (4) des Körpers (3) anhand der Schallübertragungsfunktionen (24), so daß ein dreidimensionales Modell (36) des Abschnitts (4) des menschlichen oder tierischen Körpers (3) synthetisiert wird, anhand dessen Informationen bezüglich des Ortes des Katheterkopfes bestimmt werden können.
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Erzeugen wenigstens eines Schallsignals (12) von als Schallsignalquellen wirkenden Schallwandlern (6') in dem Abschnitt (4) des Körpers (3),
Erfassen von Schallsignalen (12, 14), die von Wänden oder von anderen Merkmalen des Körperabschnitts (4) reflektiert werden, durch mehrere Schallsignaldetektoren 6''),
Bestimmen mehrerer Schallübertragungsfunktionen (24), die den erfaßten Schallsignalen (12, 14) entsprechen, durch Korrelieren der erfaßten Signale (12, 14) mit dem wenigstens einen erzeugten Schallsignal (12),
Synthetisieren eines dreidimensionalen Modells (36) des Abschnitts (4) des Körpers (3) und
Anpassen des Modells des Abschnitts (4) des Körpers (3) anhand der Schallübertragungsfunktionen (24), so daß ein dreidimensionales Modell (36) des Abschnitts (4) des menschlichen oder tierischen Körpers (3) synthetisiert wird, anhand dessen Informationen bezüglich des Ortes des Katheterkopfes bestimmt werden können.
10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den
folgenden Schritt:
Berechnen relativer Positionen der Schallwandler (6) längs des Katheters (1, 2) anhand der Ausbreitungszeiten von Schallsignalen (12, 14) zwischen mehreren Paaren von Schallwandlern (6), die ihrerseits anhand der mehreren Schallübertragungsfunktionen (24) berechnet werden, wodurch die Anpassung des synthetisierten Modells (36) des Körperabschnitts (4) erleichtert wird.
Berechnen relativer Positionen der Schallwandler (6) längs des Katheters (1, 2) anhand der Ausbreitungszeiten von Schallsignalen (12, 14) zwischen mehreren Paaren von Schallwandlern (6), die ihrerseits anhand der mehreren Schallübertragungsfunktionen (24) berechnet werden, wodurch die Anpassung des synthetisierten Modells (36) des Körperabschnitts (4) erleichtert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch
den folgenden Schritt:
Bestimmen einer Position des Katheters (1, 2) im Körperabschnitt (4) anhand der dreidimensionalen Karte (36) des Körperabschnitts (4) in Kombination mit den relativen Positionen der Schallwandler (6) und bekannter Daten bezüglich der Position der Schallwandler (6) auf dem Katheter (1, 2).
Bestimmen einer Position des Katheters (1, 2) im Körperabschnitt (4) anhand der dreidimensionalen Karte (36) des Körperabschnitts (4) in Kombination mit den relativen Positionen der Schallwandler (6) und bekannter Daten bezüglich der Position der Schallwandler (6) auf dem Katheter (1, 2).
12. Verfahren nach den Ansprüchen 9, 10 oder 11,
gekennzeichnet durch den folgenden Schritt:
Modulieren der Schallsignale (12, 14), um eine zeitgleiche Erfassung der Schallübertragungsfunktionen (24) zu erleichtern.
Modulieren der Schallsignale (12, 14), um eine zeitgleiche Erfassung der Schallübertragungsfunktionen (24) zu erleichtern.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB9720360A GB2329709B (en) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | Catheter localisation system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19844152A1 true DE19844152A1 (de) | 1999-04-01 |
Family
ID=10819597
Family Applications (1)
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