DE19938955B4

DE19938955B4 - Vorrichtung zur schonenden, wenigstens teilautomatisierten Entnahme von biologischem Gewebe aus einem Körper

Info

Publication number: DE19938955B4
Application number: DE19938955A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr. Matern
Original assignee: Universitaetsklinikum Freiburg
Current assignee: Matern Ulrich Dr 72379 Hechingen De
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1999-08-17
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2019-08-18
Also published as: DE19938955A1

Abstract

Vorrichtung zur schonenden, wenigstens teilautomatisierten Entnahme einer biologischen Gewebeprobe aus einem Körper, mit einer Detektoranordnung, die zur Detektion und Lokalisierung des Raumbereiches innerhalb des Körpers dient, aus dem die Gewebeprobe zu entnehmen ist, und die mit einer Steuereinheit für einen Datenaustausch hinsichtlich der für die Detektion und Lokalisierung relevanten Daten verbunden ist, mit einer motorisch ansteuerbaren Manipulationseinheit mit wenigstens einem, um wenigstens 3 Raumachsen positionierbaren Manipulationsarm, deren Positionierbewegungen von der Steuereinheit steuerbar sind und deren räumliche Lage von der Detektoranordnung erfassbar ist, sowie mit einer Gewebeentnahmevorrichtung am distalen Ende des Manipulationsarms, deren Betätigung und Positionierung relativ zum Körper unter Berücksichtigung der von der Detektoranordnung stammenden Daten automatisch erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem sich bewegenden Körper die Detektoreinheit die Bewegungsdynamik des zu untersuchenden Gewebebereichs erfasst und die Steuereinheit die Manipulationseinheit sowie mit dieser verbunden, die Gewebeentnahmevorrichtung relativ zum Körper positioniert, und daß der Vorgang der Gewebeentnahme unter Berücksichtigung der Bewegungsdynamik...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur schonenden, wenigstens teilautomatisierten Entnahme einer biologischen Gewebeprobe aus einem Körper, mit einer Detektoranordnung, die zur Detektion und Lokalisierung des Raumbereiches innerhalb des Körpers dient, aus dem die Gewebeprobe zu entnehmen ist, und die mit einer Steuereinheit für einen Datenaustausch hinsichtlich der für die Detektion und Lokalisierung relevanten Daten verbunden ist, mit einer motorisch ansteuerbaren Manipulationseinheit mit wenigstens einem, um wenigstens 3 Raumachsen positionierbaren Manipulationsarm, deren Positionierbewegungen von der Steuereinheit steuerbar sind und deren räumliche Lage von der Detektoranordnung erfassbar ist, sowie mit einer Gewebeentnahmevorrichtung am distalen Ende des Manipulationsarms, deren Betätigung und Positionierung relativ zum Körper unter Berücksichtigung der von der Detektoranordnung stammenden Daten automatisch erfolgt.
Zur Gewebeuntersuchung insbesondere in menschlichen Körpern werden derzeit zur genauen Bestimmung der räumlichen Lage des zu untersuchenden Gewebebereiches innerhalb des menschlichen Körpers Computertomographieaufnahmen angefertigt, anhand derer die zu untersuchende Gewebestelle höchstgenau lokalisiert werden kann. Computertomographieanlagen ermöglichen es, dem Radiologen Gewebeentnahmen mit Hilfe an sich bekannter Biopsienadeln vorzunehmen, die unter ständiger Lagekontrolle im Körper mittels CT-Aufnahmen stattfinden. Auf diese Weise kann der Radiologe die Biopsienadel möglichst präzise percutan an den zu untersuchenden Gewebebereich manuell positionieren und entsprechend eine Gewebeentnahme vornehmen.
Die Praxis bei der Durchführung derartiger mit Detektoreinheiten überwachter Gewebeentnahmen zeigt jedoch, dass die durch den Radiologen durchgeführten Punktionen in 20% der Fälle zu Fehlpunktionen führen, da zum einen die manuelle Ausrichtung der Gewebeentnahmevorrichtung selbst bei einer mit Hilfe einer Detektoreinrichtung überwachten Gewebeentnahme nur mit einigen Millimetern vorgenommen werden kann, wodurch die Treffsicherheit insbesondere bei der Untersuchung kleinerer Gewebebereiche, in denen beispielsweise kleine Knoten bzw. Tumore enthalten sind, stark abnimmt und das Risiko für Verletzungen benachbarter Strukturen zunimmt. Hinzu kommt, dass beim Einstich der Gewebeentnahmevorrichtung, die üblicherweise als Biopsievorrichtung ausgebildet ist und eine Biopsienadel vorsieht, der Patient durch entsprechende Reizentwicklung kurzzeitig zusammenzuckt, wodurch der zu untersuchende Gewebebereich zwischen dem Zeitpunkt des Einstiches in den Körper bis zur tatsächlichen Gewebeentnahme, wenn auch nur im Geringen, jedoch in einem endlich großen Maß aus der ursprünglich Gewebeentnahmerichtung, in der die Biopsienadel in den Körper eindringt, entweichen kann. Eine ähnliche Lageverschiebung von Organen kann auch durch die normale Atemexkursionen hervorgerufen werden. All dies führt in der ständigen Praxis zu Fehlpunktionen, die wiederholte Punktionen an dem zu untersuchenden Körper erforderlich machen.

Der nachveröffentlichten DE 198 18 785 A1 ist ein Magnetresonanztomograph zur Durchführung einer MR-Mammographie zu entnehmen, bei dem die zu untersuchende weibliche Brust in einer vorgebbaren Lage positioniert wird. In den geschlossenen Magnetresonanztomographen wird ein Manipulator eingefahren, der zur Diagnostik und zur therapeutischen Behandlung der Brust in drei Raumachsen positionierbar ist.

Bei einem positiven Befund wird die weibliche Brust relativ zu einer Biopsievorrichtung navigiert.

Aus der WO 93/17620 ist ein mit einem Röntgengerät kombiniertes Biopsiesystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entnehmbar, ebenfalls zur Durchführung von Mammographien, bei denen wie beim vorstehend erläuterten Magnetresonanztomograph die weibliche Brust fixiert wird.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur schonenden, wenigstens teilautomatisierten Entnahme von biologischem Gewebe aus einem Körper derart weiterzubilden, dass jegliche in der Praxis vorkommende Fehlpunktuationen vermieden werden können. Insbesondere soll dem Operateur eine Vorrichtung zur Hand gegeben werden, die er selbst nicht eigenhändig zu bedienen braucht, sondern die die Gewebeentnahme möglichst vollautomatisch in sich selbst überwachender Weise durchführen kann. Der Vorgang der Gewebeentnahme soll derart erfolgen, dass Reizzuckungen und auch normale Atemexkursionen von Organen und Strukturen innerhalb des zu untersuchenden Körpers die Trefferquote, mit der die einzelnen Gewebeentnahmen durchgeführt werden, nicht zu reduzieren vermag.

Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Maßnahmen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur schonenden, wenigstens teilautomatisierten Entnahme einer biologischen Gewebeprobe aus einem Körper, mit einer Detektoranordnung, die zur Detektion und Lokalisierung des Raumbereiches innerhalb des Körpers dient, aus dem die Gewebeprobe zu entnehmen ist, und die mit einer Steuereinheit für einen Datenaustausch hinsichtlich der für die Detektion und Lokalisierung relevanten Daten verbunden ist, mit einer motorisch ansteuerbaren Manipulationseinheit mit wenigstens einem, um wenigstens 3 Raumachsen positionierbaren Manipulationsarm, deren Positionierbewegungen von der Steuereinheit steuerbar sind und deren räumliche Lage von der Detektoranordnung erfassbar ist, sowie mit einer Gewebeentnahmevorrichtung am distalen Ende des Manipulationsarms, deren Betätigung und Positionierung relativ zum Körper unter Berücksichtigung der von der Detektoranordnung stammenden Daten automatisch erfolgt, derart ausgebildet, dass bei einem sich bewegenden Körper die Detektoreinheit die Bewegungsdynamik des zu untersuchenden Gewebebereichs erfasst und die Steuereinheit die Manipulationseinheit sowie mit dieser verbunden, die Gewebeentnahmevorrichtung relativ zum Körper positioniert, und dass der Vorgang der Gewebeentnahme unter Berücksichtigung der Bewegungsdynamik des Körpers erfolgt.

Mit Hilfe des aus den wenigstens drei Komponenten bestehenden Systems zur schonenden, wenigstens teilweise automatisierten Entnahme einer biologischen Gewebeprobe aus dem Körper, ist es erstmals möglich, den Vorgang der Gewebeentnahme unter ständiger Überwachung mit Hilfe der Detektoranordnung durchzuführen. Der Operateur ist aufgrund des Einsatzes von Robotertechnik am Behandlungsort selbst nicht mehr erforderlich, wodurch die Strahlenbelastung des Bedienpersonals bedingt durch die entsprechende Detektortechnik, wie beispielsweise CT-Anordnungen oder Röntgenanordnungen vollständig wegfällt.

Besonders vorteilhaft ist der Einsatz von Schnellschuß-Biopsievorrichtungen, deren Biopsienadel mit einer hohen Geschwindigkeit in den Körper eindringt, dort die Gewebeentnahme vornimmt und die innerhalb des Körpers abgetrennte Gewebeprobe unter Vermeidung jeglicher Gewebeprobenverschleppung durch den Ein- bzw. Austrittskanal der Biopsienadel durch den Körper, vermeidet. Derartige Schnellschuß-Biopsievorrichtungen, die entweder Federkraft-beaufschlagt oder Druckluft-beaufschlagt die Biopsienadel in den Körper treiben sowie aus diesem wieder entziehen, vermögen den Vorgang der Gewebeentnahme schneller durchzuführen, als der Körper im Wege der Reizzuckung auf den Eintrittsschmerz zu reagieren vermag.

Durch die Kombination der mit der Detektoranordnung gewonnenen Daten über die genaue Lage des zu untersuchenden Gewebebereiches, und der in Abhängigkeit dieser Daten positionierbaren Manipulationseinheit ist es möglich, die am distalen Ende des Manipulationsarmes angebrachte Gewebeentnahmevorrichtung derart in Richtung der Läsion zu justieren, daß die Schußauslösung der Biopsienadel zu einem Zeitpunkt und in einer Richtung erfolgt, die mögliche Bewegungen der zu untersuchenden Gewebesstelle innerhalb des Körpers, beispielsweise durch die Atemexkursion berücksichtigt. Durch die ständige Überwachung des zu untersuchenden Gewebebereiches mit Hilfe der Detektoranordnung ist die Vorrichtung in der Lage, die Justierung der Manipulationseinheit an der aktuellen Lage des zu untersuchenden Gewebebereiches vorzunehmen, ein Vorgang, der vollautomatisch und programmgesteuert erfolgen kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
1 Perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels zur Entnahme einer Gewebeprobe sowie
2 Darstellung eines Arbeitsplatzes zur Überwachung und Ansteuerung der Gewebeentnahmevorrichtung.
Wege der Ausführung und gewerbliche Anwendbarkeit
In der 1 liegt ein Patient 1 auf einer linear in das Innere einer CT-Anordnung 2 verfahrbahren Liege 3. Neben der CT-Anordnung ist ein um mehrere Achsen verschwenkbarer Chirurgieroboter 4 angeordnet, an dessen distalem Manipulationsarm 5 eine Gewebeentnahmevorrichtung 6 in Form einer Biopsienadel angebracht ist.
Zur Untersuchung und Gewebeentnahme befindet sich der Patient 1 innerhalb der CT-Anordnung, in die auch die Gewebeentnahmevorrichtung in Form der Biopsienadel 6 einbringbar ist. Der Chirurgieroboter sowie die CT-Anordnung sind dabei mit einer Steuereinheit 7 verbunden, die schematisiert in 2 dargestellt ist. Anhand der Steuereinheit 7 kann der Operateur die aktuelle Lage des zu untersuchenden Gewebebereiches 8 relativ zu der Biopsienadel 9 überwachen und steuern. Vorzugsweise erfolgt dies über eine Eingabetastatur 10 und/oder über eine Eingabeeinheit 11, mit der die Justierung der Biopsienadel 9 dreidimensional erfolgen kann.
Unter Verwendung an sich bekannter Trekking-Systeme kann der zu untersuchende Gewebebereich als Zielbereich definiert werden, (s. hierzu das Kreuz, das innerhalb des zu untersuchenden Gewebebereiches auf dem Bildschirm gemäß der 2 dargestellt ist), der von der CT-Anordnung automatisch verfolgt wird, und zudem die Biopsienadel 9 automatisch ausgerichtet wird.
Das Ausführungsbeispiel gemäß der 1 und 2 zeigt, daß sich der Operateur nicht mehr wie bisher in unmittelbarer Nähe zur Detektoranordnung befinden muß und wenn auch nur in beschränktem Rahmen dem Strahlungsfeld der Detektoranordnung teilweise ausgesetzt ist, sondern er kann fernab vom Patienten an einem in der 2 dargestellten Steuerpult sitzen und den gesamten Gewebeentnahmevorgang überwachen. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kombination aus Detektoreinheit, Manipulationseinheit und einer als Schnellschußbiopsievorrichtung ausgebildeten Gewebeentnahmevorrichtung kann die Gewebeentnahme mit einer Treffsicherheit von bis zu 100% durchgeführt werden, wodurch die Patientenbelastung aufgrund des Wegfalls von Fehlpunktionen auf ein Minimum begrenzt werden kann.

1: Patient
2: Computertomographie-Anordnung
3: Liege
4: Chirurgieroboter, Manipulationseinheit
5: Manipulationsarm
6: Biopsievorrichtung
7: Steuereinheit
8: Zu untersuchender Gewebebereich
9: Biopsienadel
10: Eingabetastatur
11: Dreidimensionale Eingabeeinheit

Claims

Vorrichtung zur schonenden, wenigstens teilautomatisierten Entnahme einer biologischen Gewebeprobe aus einem Körper, mit einer Detektoranordnung, die zur Detektion und Lokalisierung des Raumbereiches innerhalb des Körpers dient, aus dem die Gewebeprobe zu entnehmen ist, und die mit einer Steuereinheit für einen Datenaustausch hinsichtlich der für die Detektion und Lokalisierung relevanten Daten verbunden ist, mit einer motorisch ansteuerbaren Manipulationseinheit mit wenigstens einem, um wenigstens 3 Raumachsen positionierbaren Manipulationsarm, deren Positionierbewegungen von der Steuereinheit steuerbar sind und deren räumliche Lage von der Detektoranordnung erfassbar ist, sowie mit einer Gewebeentnahmevorrichtung am distalen Ende des Manipulationsarms, deren Betätigung und Positionierung relativ zum Körper unter Berücksichtigung der von der Detektoranordnung stammenden Daten automatisch erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem sich bewegenden Körper die Detektoreinheit die Bewegungsdynamik des zu untersuchenden Gewebebereichs erfasst und die Steuereinheit die Manipulationseinheit sowie mit dieser verbunden, die Gewebeentnahmevorrichtung relativ zum Körper positioniert, und daß der Vorgang der Gewebeentnahme unter Berücksichtigung der Bewegungsdynamik des Körpers erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoranordnung ein CT-Gerät, eine Kernspinanlage (NMR) oder ein Röntgengerät ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Manipulationseinheit ein Operationsroboter ist, dessen Manipulationsspielraum mit dem Detektionsbereich der Detektoreinheit möglichst weitgehend überlappt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Manipulationseinheit in der Detektoreinheit integriert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebeentnahmevorrichtung eine Schnellschuß-Biopsievorrichtung ist, mit einer Biopsienadel, die schneller in den Körper einzudringen vermag, als eine Reizauslösung bei einem lebendigen Körper zu einer, die Gewebeentnahme irritierende Körperbewegung führt.