DE102006036575A1 - Medical imaging device i.e. computer tomography, for examining patient, has retainer and intervention instrument arranged on edge surface of patient couch for calibration of interventional instrument - Google Patents

Medical imaging device i.e. computer tomography, for examining patient, has retainer and intervention instrument arranged on edge surface of patient couch for calibration of interventional instrument Download PDF

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Abstract

The device (1) has optical markings for the determination of the position of a patient (2), and another optical markings for the determination of the position of an interventional instrument i.e. intervention needle. A retainer and the interventional instrument are arranged on an edge surface of a patient couch (13) for the calibration of the instrument. The former optical markings are detected by an imaging unit (4). An independent claim is also included for a method for displaying the position of an interventional instrument with respect to the position of a patient on a display unit.

Description

Die Erfindung betrifft eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, umfassend eine Bildgebungseinheit, eine Steuereinheit, und eine Patientenpositioniervorrichtung mit einer Patientenliege, die relativ zur Bildgebungseinheit verfahrbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Darstellung der Position eines interventionellen Instruments, auch als Stichwerkzeug bezeichnet, mit einer solchen Bildgebungsvorrichtung.The The invention relates to a medical imaging device comprising an imaging unit, a control unit, and a patient positioning device with a patient bed, which can be moved relative to the imaging unit is. The invention further relates to a method for presentation the position of an interventional instrument, also as a puncture tool designated with such an imaging device.

Bei interventionellen Anwendungen wird ein interventionelles Instrument, das insbesondere die Form einer kanülenartigen Nadel aufweist, beispielweise zur Entnahme eines Gewebes oder einer Körperflüssigkeit eingesetzt. Dabei ist die richtige Positionierung des interventionellen Instruments in der Läsion entscheidend für die Qualität des interventionellen Eingriffs.at interventional applications becomes an interventional tool which in particular has the form of a needle-like needle, for example, to remove a tissue or a body fluid used. Here is the correct positioning of the interventional Instruments in the lesion crucial for the quality interventional intervention.

Die heute verbreiteten Systeme zum Positionieren und Navigieren des interventionellen Instruments basieren auf computergestützter Navigation, die mit Hilfe einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung, wie z.B. eines CT- oder MR-Geräts, durchgeführt wird. Um das interventionelle Instrument erfolgreich navigieren zu können, muss seine Position in Bezug auf die Position des Patienten bzw. seiner Läsion bekannt sein. Aus diesem Grund wird häufig zur Bestimmung der Lage des Patienten ein externer Referenzrahmen auf den immobilisierten Patienten angelegt. Der Referenzrahmen ist mit Markierungen versehen, die von der Bildgebungsvorrichtung detektierbar sind. Im Rahmen einer Diagnoseerfassung wird die Lage des Patienten in Bezug auf diese Markierungen definiert.The Today, distributed systems for positioning and navigation of the interventional instruments are based on computerized navigation, the by means of a medical imaging device, e.g. one CT or MR device, carried out becomes. To navigate the interventional instrument successfully to be able to must have its position in relation to the position of the patient or his lesion be known. For this reason, is often used to determine the location the patient an external reference frame on the immobilized Created patient. The reference frame is provided with markings, which are detectable by the imaging device. As part of Diagnosis detection is related to the location of the patient defines these marks.

Die räumliche Position des interventionellen Instruments wird ebenfalls bestimmt und mit Hilfe einer Auswerte- oder Steuereinheit auf die mittels der Bildgebungsvorrichtung aufgenommenen Bilder projiziert. Die dreidimensionale Bestimmung der Position des interventionellen Instruments kann z.B. über ein optisches System erfolgen. Hierbei werden mehrere optische Markierungen, insbesondere Dioden, am interventionellen Instrument angebracht, deren Position über mindestens zwei Infrarotkameras ermittelt wird. Alternativ kann die 3D-Position des interventionellen Instruments über einen Mess- oder Haltearm bestimmt werden, dessen Gelenke die Bewegung des am Haltearm befestigten interventionellen Instruments in allen Freiheitsgraden ermöglichen. Aus den Messdaten der Gelenkstellung des Haltearms kann dann die Position des interventionellen Instruments ermittelt werden.The spatial Position of the interventional instrument is also determined and with the help of an evaluation or control unit on the means of projected images of the imaging device. The three-dimensional determination of the position of the interventional instrument can e.g. about one optical system done. Here are several optical marks, especially diodes attached to the interventional instrument, their position over at least two infrared cameras is detected. Alternatively, you can the 3D position of the interventional instrument via a Measuring or holding arm to be determined, whose joints the movement of the attached to the support arm interventional instrument in all Allow degrees of freedom. Out The measurement data of the joint position of the support arm can then be the position of the interventional instrument.

Nachteilig bei einem solchen externen Navigationssystem ist der große technische Aufwand sowie der Zeitaufwand zum Auf- bzw. Abbau des Systems. Deshalb wird oft in der Praxis ein Planungs-Scan ohne das Navigationssystem durchgeführt, der Informationen darüber liefert, ob ein Eingriff bzw. eine Navigation überhaupt notwendig ist. Wenn allerdings ein Eingriff notwendig ist, muss ein weiterer Scan mit der aufgebauten Navigationseinrichtung gemacht werden, wodurch der Patient einer weiteren Strahlungsdosis ausgesetzt ist.adversely with such an external navigation system is the great technical Effort and the time required to set up or dismantle the system. That's why often done in practice a planning scan without the navigation system, the Information about it provides whether an intervention or a navigation is necessary at all. If so an intervention is necessary, another scan with the built up Navigation device, which makes the patient a is exposed to another radiation dose.

In der DE 102 06 166 ist eine Ortungsvorrichtung zur Bestimmung der Lage eines Patienten beschrieben, bei der CT- oder MR-Markierungsmittel auf einer vertikalen Begrenzungswand einer Auflage (Patientenliege) für den Patienten angebracht sind. Der Patient wird mechanisch in Bezug auf die Auflage fest fixiert. Darüber hinaus ist ein "Stempel" vorgesehen, der die Bewegung des Bauchs des Patienten einschränkt. Auf diesem "Stempel" sind optische Markierungen, auch "Referenceclamp" genannt, angebracht. Allerdings erschwert die Begrenzungswand, auf der die CT- oder MR-Markierungsmittel angebracht sind, die Zugänglichkeit zum Patienten. Zudem sind CT-Laserstrahlen einer Kontrollvorrichtung auf der Körper oberfläche des Patienten nur bedingt zu sehen. Sie werden nämlich von der kastenförmigen Konstruktion der Auflage behindert.In the DE 102 06 166 For example, a location device for determining the position of a patient is described in which CT or MR marking means are mounted on a vertical boundary wall of a support (patient couch) for the patient. The patient is mechanically fixed firmly in relation to the support. In addition, a "punch" is provided, which restricts the movement of the patient's abdomen. On this "stamp" optical markings, also called "Referenceclamp", attached. However, the boundary wall on which the CT or MR markers are attached, makes access to the patient more difficult. In addition, CT laser beams of a control device on the body surface of the patient can be seen only partially. They are hindered by the box-shaped construction of the support.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfache Navigation eines interventionellen Instruments zu ermöglichen.Of the present invention is based on the object, a particularly to allow easy navigation of an interventional instrument.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, umfassend eine Bildgebungseinheit, eine Steuereinheit, und eine Patientenpositioniervorrichtung mit einer Patientenliege, die relativ zur Bildgebungseinheit verfahrbar ist, wobei auf einer Randfläche der Patientenliege erste von der Bildgebungseinheit detektierbare Markierungen zur Bestimmung der Lage eines Patienten, zweite optische Markierungen zur Bestimmung der Position eines interventionellen Instruments, insbesondere einer Interventionsnadel, sowie eine Aufnahme zur Kalibrierung des interventionellen Instruments angeordnet sind.The The object is achieved by a medical imaging device comprising an imaging unit, a control unit, and a patient positioning device with a patient bed, which can be moved relative to the imaging unit is, being on an edge surface the patient is first detectable by the imaging unit Markings for determining the position of a patient, second optical Markers for determining the position of an interventional Instruments, in particular an intervention needle, and a recording arranged to calibrate the interventional instrument.

Die Bildgebungsvorrichtung ist insbesondere eine CT- oder MR-Anlage mit einer sogenannten Gantry als Bildgebungseinheit, in die der Patient verfahrbar ist, um ein Diagnosebild zu erstellen. Zur Erstellung des Diagnosebildes wird ein im Folgenden als Scan bezeichneter Messvorgang durchgeführt. Die ersten Markierungen werden im Folgenden vereinfacht als CT-Markierungen bezeichnet. Unter Kalibrierung des interventionellen Instruments wird hierbei die Bestimmung einer Referenzposition in einem Koordinatensystem verstanden.The Imaging device is in particular a CT or MR system with a so-called gantry as an imaging unit, in which the patient is movable is to create a diagnostic image. To create the diagnostic image In the following, a measuring process called a scan will be performed. The first markers are referred to as CT markers in the following. Under calibration of the interventional instrument is hereby the determination of a reference position in a coordinate system Understood.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine wesentliche Vereinfachung des Verfahrens zur bildgebenden Untersuchung sowie Navigation während eines interventionellen Eingriffs ermöglicht wird, indem die Markierungen sowie die Aufnahme zur Kalibrierung des interventionellen Instruments auf der Patientenliege angebracht sind. Somit sind alle Mittel zum Bestimmen der räumlichen Positionen des Patienten und des interventionellen Instruments jederzeit an der Bildgebungs vorrichtung vorhanden und müssen nicht für die unterschiedlichen Untersuchungen montiert und abmontiert werden. Hierbei entfällt die Notwendigkeit eines Referenzrahmens bei der Planung und Durchführung des Eingriffs, dessen Montage sehr viel Zeit in Anspruch nimmt und der für den Patienten zudem unbequem ist.The invention is based on the consideration that a substantial simplification of the method for imaging examination and navigation during an interventional procedure is made by the markers and the recording for calibration of the interventional instrument are mounted on the patient bed. Thus, all means for determining the spatial positions of the patient and the interventional instrument at any time on the imaging device available and need not be assembled and removed for the different examinations. This eliminates the need for a reference frame in the planning and implementation of the procedure, the assembly takes a lot of time and is also uncomfortable for the patient.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Erfindung ist, dass dank der auf der Liege angeordneten Markierungen, die Feststellung, ob ein Eingriff überhaupt nötig ist, sowie die Kalibrierung des Stechwerkzeugs in Bezug auf die Position einer Läsion des Patienten mit Hilfe von nur einem Scan erfolgt. Somit wird der Patient, im Vergleich zu der gängigen Vorgehensweise, bei der zwei Scans notwendig sind, während der Planung mit weniger Strahlung belastet und die Zeit zur Planung des Eingriffs ist kürzer.One Another important aspect of the invention is that thanks to the on the Liege arranged markings, the determination of whether an intervention is necessary, and the calibration of the piercing tool with respect to the position a lesion of the patient with the help of just one scan. Thus, the patient becomes compared to the common ones Procedure that requires two scans while planning burdened with less radiation and the time to plan the procedure is shorter.

Die Randfläche, auf der die Markierungen und die Aufnahme angeordnet sind, stellt hierbei insbesondere eine Art seitlicher Verlängerung der Patientenliege, die im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist. Dadurch wird die Zugänglichkeit zum Patienten nicht oder nur geringfügig beschränkt. Gleichzeitig sind die Markierungen von oben gut sichtbar. Weiterhin trifft ein seitlich von einer Kontrollvorrichtung eingestrahltes Laserlicht ungehindert und damit gut sichtbar auf den Patienten auf.The Edge face, on which the marks and the recording are arranged, provides in particular a kind of lateral extension of the patient bed, which is oriented substantially horizontally. This will be the accessibility not or only slightly limited to the patient. At the same time they are Markings clearly visible from above. Furthermore, a side meets from a control device irradiated laser light unhindered and thus clearly visible on the patient.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Bildgebungsvorrichtung dafür eingerichtet, jeweils beim Erstellen eines Diagnosebildes die Lage des Patienten in Bezug auf die ersten Markierungen anzugeben. Bei einem Planungs-Scan werden die CT-Markierungen, die sich nahe dem Untersuchungsgebiet des Patienten befinden, zusammen mit der Läsion erfasst und abgebildet. Die Position des Patienten wird somit in Bezug auf die CT-Markierungen definiert.According to one preferred embodiment, the imaging device is adapted to each time you create a diagnostic image, the location of the patient in relation to the first marks. In a planning scan be the CT markers that are near the study area of the patient, detected and imaged with the lesion. The position of the patient is thus in relation to the CT markings Are defined.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Aufnahme derart ausgebildet, dass beim Positionieren des inter ventionellen Instruments an der Aufnahme ein Signal an die Steuereinheit gesendet wird. Die Aufnahme stellt im Wesentlichen ein geometrisches Objekt, insbesondere einen Kegel dar, auf dem die Spitze des interventionellen Instruments aufgelegt wird. Nach dem Positionieren des interventionellen Instruments erkennt die Aufnahme das aufgelegte Instrument, wobei das Signal automatisch an die Steuereinheit gesendet und die Null-Position des interventionellen Instruments erfasst wird. Alternativ kann ein Knopf vorgesehen sein, durch dessen manuelle Betätigung nach dem Positionieren des interventionellen Instruments in/auf der Aufnahme das Signal gesendet wird.According to one further preferred embodiment, the receptacle is designed such that when positioning the interventional instrument at the Recording a signal is sent to the control unit. The recording essentially represents a geometric object, in particular a Cone representing the tip of the interventional instrument is hung up. After positioning the interventional instrument the recording recognizes the launched instrument, with the signal automatically sent to the control unit and the zero position of the interventional instrument. Alternatively, you can a button be provided by the manual operation after positioning the interventional instrument in / on the recording the signal is sent.

Vorzugsweise ist die Steuereinheit dafür eingerichtet, die Position des in der Aufnahme eingesteckten interventionellen Instruments mittels eines optischen Systems in Bezug auf die optischen Markierungen zu kalibrieren, indem die eingesteckte Position als Null-Position festgelegt wird. Die Position der Aufnahme gegenüber den optischen Markierungen ist fest und ist bekannt. Das interventionelle Instrument weist ebenfalls optische Markierungen auf. Beispielweise ist auf dem freien, aus der Aufnahme herausragenden Ende des interventionellen Instruments ist ein Halter mit Markierungen befestigt. Zur Bestimmung der Position des interventionellen Instruments sind mindestens zwei Kameras, insbesondere Infrarot-Kameras, vorgesehen, die ausgehend von der kalibrierten Null-Position das interventionelle Instrument bei seiner Führung dreidimensional erfassen. Mit den Infrarot-Kameras und damit im selben Koordinatensystem werden auch die optischen Markierungen erfasst. Somit ist die jeweilige Position des interventionellen Instruments mit der der optischen Markierungen korreliert und in jedem Punkt seiner Bewegungsbahn in Bezug auf die optischen Markierungen bekannt.Preferably is the control unit for it set up the position of the interventional inserted in the receptacle Instruments by means of an optical system with respect to the optical Calibrate markers by inserting the inserted position as Zero position is set. The position of the recording opposite the Optical markers is solid and is known. The interventional Instrument also has optical marks. for example is on the free, protruding end of the interventional Instruments is a holder with markings attached. For determination The position of the interventional instrument is at least two Cameras, especially infrared cameras, provided starting from the calibrated zero position the interventional instrument his leadership capture three-dimensionally. With the infrared cameras and thus in the the same coordinate system will be the optical marks detected. Thus, the respective position of the interventional Instruments correlated with the optical markings and in every point of its trajectory with respect to the optical markings known.

Nach einer bevorzugten Variante ist die Steuereinheit dafür eingerichtet, bei der Kalibrierung des interventionellen Instruments seine Länge zu bestimmen, die für die erfolgreiche Navigation des interventionellen Instruments besonders wich tig ist. Bei der Kalibrierung des interventionellen Instruments wird die Position seiner in der Aufnahme eingesteckten Spitze registriert und gleichzeitig wird die Position seines freien Endes vom optischen System erfasst. Diese Informationen werden von der Steuereinheit ausgewertet und die Länge des interventionellen Instruments wird beispielweise aus der Differenz zwischen einem festen Anschlag für die Spitze und der erfassten Position des freien Endes errechnet.To In a preferred variant, the control unit is adapted to to determine its length during calibration of the interventional instrument the for the successful navigation of the interventional instrument especially important is. When calibrating the interventional instrument is recorded the position of its tip inserted in the receptacle and at the same time the position of its free end becomes optical System recorded. This information is evaluated by the control unit and the length of the interventional instrument becomes, for example, the difference between a fixed stop for calculated the top and the detected position of the free end.

Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist die Steuereinheit dafür eingerichtet, über eine räumliche Korrelation zwischen den CT- Markierungen und den optischen Markierungen die Position des interventionellen Instruments mit der Lage des Patienten zu korrelieren. Unter Korrelation wird hierbei verstanden, dass die erfassten Positionsdaten der Markierungen, des interventionellen Instruments sowie des Patienten in ein gemeinsames Koordinatensystem unterführt werden, um beispielweise eine gemeinsame positionsgenaue Anzeige an einem Anzeigelement zu ermöglichen. Nach dem Planungs-Scan ist die Lage des Patienten bzw. der Läsion in Bezug auf die CT-Markierungen bekannt. Die CT-Markierungen und die optischen Markierungen sind fest auf der Randfläche angebracht und deren Entfernung voneinander ist bekannt. Über das optische System ist die Position des interventionellen Instruments in jedem Punkt seiner Bewegungsbahn dreidimensional in Bezug auf die optischen Markierungen erfassbar. Also kann die jeweilige Position des interventionellen Instruments in einem gemeinsamen Koordinatensystem mit den CT-Markierungen und der Läsion des Patienten angezeigt werden. Insbesondere kann mit Hilfe der somit gewonnen Information ein optimaler Weg des interventionellen Instruments zur Läsion errechnet und ausgegeben werden, so dass die Navigation des interventionellen Instruments wesentlich leichter und präziser wird.According to an expedient development, the control unit is set up to correlate the position of the interventional instrument with the position of the patient via a spatial correlation between the CT markings and the optical markings. Correlation is understood here to mean that the detected position data of the markers, the interventional instrument and the patient are guided into a common coordinate system in order, for example, to enable a common position-accurate display on a display element. After the planning scan, the position of the patient or the lesion with respect to the CT markings is known. The CT markers and the optical markings are fixedly mounted on the edge surface and their Distance from each other is known. Via the optical system, the position of the interventional instrument can be detected at any point in its movement path three-dimensionally with respect to the optical markings. Thus, the particular position of the interventional instrument can be displayed in a common coordinate system with the patient's CT markers and lesion. In particular, with the aid of the information thus obtained, an optimal path of the interventional instrument to the lesion can be calculated and output, so that the navigation of the interventional instrument becomes much easier and more precise.

Die Navigation des interventionellen Instruments wird weiterhin besonders vereinfacht, indem die errechnete Position des interventionellen Instruments vorteilhafterweise in Bezug auf die Läsion des Patienten visualisiert wird. Das interventio nelle Instrument wird auf einer Bildaufnahme des Untersuchungsgebiets in Echtzeit projiziert, wodurch der den Eingriff führende Arzt jederzeit den Vorgang visuell kontrollieren kann. Insbesondere werden während des Eingriffs mehrere Kontroll-Scans gemacht, um eine eventuelle Dislozierung des Patienten bzw. der Läsion in Bezug auf die CT-Markierungen zu erkennen. Die Steuereinheit ist dabei dafür eingerichtet, dass sie das interventionelle Instrument automatisch auf den letzten Scan projiziert. Dadurch erfolgt nach jedem Scan eine Aktualisierung der Lage des interventionellen Instruments in Bezug auf die Läsion.The Navigation of the interventional instrument will continue to be special simplified by the calculated position of the interventional Instruments advantageously with respect to the lesion of the patient is visualized. The intervening instrument will be on one Imaging of the study area projected in real time, thereby the leading the intervention Doctor can visually control the process at any time. Especially be during the Engaged several control scans made to a possible dislocation of the patient or the lesion in terms of CT markings. The control unit is there for it set up the interventional instrument automatically the last scan is projected. This will cause one after each scan Updating the position of the interventional instrument in relation to on the lesion.

Bevorzugt ist auf der Randfläche eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung eines Haltearms für das interventionelle Instrument vorgesehen. Die Befestigungsvorrichtung ist beispielweise nach Art einer Bohrung oder einer Gewindebohrung ausgebildet, in der der Haltearm montiert wird. Der Haltearm ist insbesondere ein mehrgelenkiger Arm, der eine Führung des interventionellen Instruments in allen Freiheitsgraden ermöglicht. Der Haltearm ist insbesondere dafür vorgesehen, das interventionelle Instrument in der Position zu halten, in der es sich gerade befindet. Somit wird dem den interventionellen Eingriff führende Arzt mehr Sicherheit bei der Navigation des interventionellen Instruments geboten.Prefers is on the edge surface a fastening device for attaching a support arm for the interventional Instrument provided. The fastening device is for example formed in the manner of a hole or a threaded hole, in the mounting arm is mounted. The holding arm is in particular a multi-jointed arm, a guide interventional instrument in all degrees of freedom. The holding arm is particularly intended to provide the interventional To hold the instrument in the position it is in at the moment. This will give the interventional surgeon more security offered during the navigation of the interventional instrument.

Während des Eingriffs erfolgt eine kontinuierliche Durchleuchtung des Patienten, die eine Abbildung der dynamischen Prozesse im Körper des Patienten ermöglicht. Hierbei ist die Patientenliege oft vom mechanischen Antrieb der Patientenpositioniervorrichtung entkoppelt und wird von Hand verschoben. Das freie Hin- und Herschieben der Patientenliege erleichtert es dem Arzt, dem interventionellen Instrument unter Durchleuchtung zu folgen. Um das Verschieben der Patientenliege von Hand zu erleichtern, ist zweckdienlicherweise an der Randfläche ein Haltegriff angebracht.During the The procedure is a continuous fluoroscopy of the patient, which allows an image of the dynamic processes in the body of the patient. Here, the patient bed is often the mechanical drive of Patient positioning device decoupled and moved by hand. The free back and forth of the patient bed makes it easier the doctor, the interventional instrument under fluoroscopy to follow. To facilitate moving the patient bed by hand, is expediently attached to the edge surface of a handle.

Bevorzugt umfasst die Patientenliege eine Grundliege sowie ein an der Grundliege lösbar befestigtes Adapterelement, das die Markierungen sowie die Aufnahme aufweist. Somit stellen die Grundliege und das Adapterelement, das die Randfläche bildet, zwei getrennte austauschbare Elemente der Patientenliege dar. Der Vorteil dieser Ausführung ist, dass eine derartige Patientenliege mit einer Randfläche in einer bestehenden Bildgebungsvorrichtung problemlos integriert werden kann, ohne dass die Patientenpositioniervorrichtung umgebaut werden muss.Prefers the patient bed includes a bed base and a bed on the bed solvable Attached adapter element, the markings and the recording having. Thus, the base couch and the adapter element, the the edge surface forms, two separate interchangeable elements of the patient bed dar. The advantage of this design is that such a patient bed with an edge surface in one existing imaging device can be easily integrated can be rebuilt without the patient positioning device got to.

Weiterhin bevorzugt ist das Adapterelement nach Art einer Liege ausgebildet. Insbesondere weist das Adapterelement zwei gegenüberliegende Randflächen mit Markierungen und Aufnahmen auf, die im zusammengebauten Zustand der Patientenliege sich auf beiden Seiten der Patientenliege befinden. Diese Form des Adapterelements erlaubt eine großflächige und somit stabile Verbindung zwischen dem Adapterelement und der Grundliege.Farther Preferably, the adapter element is designed in the manner of a couch. In particular, the adapter element has two opposite edge surfaces Markings and recordings in the assembled state the patient bed is on both sides of the patient bed. This form of adapter element allows a large area and thus stable connection between the adapter element and the base bed.

Eine besonders stabile Ausgestaltung des Adapterelements liegt vor, wenn es vorteilhafterweise zwischen der Grundliege und einer Tischauflage angeordnet. Hierbei können das Adapterelement und die Grundliege aus einem mechanisch festen Material ausgebildet sein. Dabei bietet die Tischauflage, die z.B. nach Art einer Matratze, insbesondere nach Art einer Vakuummatratze zur stabilen und ermüdungsfreien Patientenlagerung ausgebildet ist, dem Patienten ausreichend Komfort während der Planung und der Durchführung des interventionellen Eingriffs.A particularly stable embodiment of the adapter element is present when it is advantageously arranged between the base and a table support. Here you can the adapter element and the base of a mechanically fixed Material be formed. In this case, the table top, the e.g. in the manner of a mattress, in particular in the manner of a vacuum mattress for stable and fatigue-free Patient positioning is formed, the patient sufficient comfort while planning and execution interventional intervention.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch eine Patientenpositioniervorrichtung für eine medizinische Bildgebungsvorrichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungen, mit einer Patientenliege, die eine Randfläche aufweist, auf der erste Markierungen, zweite Markierungen sowie eine Aufnahme angeordnet sind. Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Darstellung der Position eines interventionellen Instruments bezüglich der Position eines Patienten auf einem Anzeigeelement mit einer Bildgebungsvorrichtung nach einer der vorhergehenden Ausführungen.The Task is still according to the invention solved by a patient positioning device for a medical imaging device according to one of the preceding embodiments, with a patient couch, the one edge surface has, on the first marks, second marks as well a receptacle are arranged. Furthermore, the object is achieved by a procedure for illustrating the position of an interventional Instruments regarding the position of a patient on a display element with a Imaging device according to one of the preceding embodiments.

Die im Hinblick auf die Bildgebungsvorrichtung aufgeführten Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen lassen sich sinngemäß auf die Patientenpositioniervorrichtung und das Verfahren übertragen.The advantages listed with respect to the imaging device and preferred embodiments can be applied to the Patient positioning and the procedure transferred.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:embodiments The invention will be explained in more detail below with reference to a drawing. Here in demonstrate:

1 eine perspektivische Darstellung einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung, 1 a perspective view of a medical imaging device,

2 eine perspektivische Darstellung einer Patientenpositioniervorrichtung mit einer Patientenliege mit einem integrierten Markierungssystem, und 2 a perspective view of a patient positioning with a patient bed with an integrated marking system, and

3 eine Explosionsdarstellung einer Patientenpositioniervorrichtung mit einer mehrteiligen Patientenliege. 3 an exploded view of a patient positioning device with a multi-part patient bed.

Gleiche Bezugszeichen haben in den Figuren die gleiche Bedeutung.Same Reference numerals have the same meaning in the figures.

In 1 ist ein Computertomograph 1 als medizinische Bildgebungsvorrichtung zur Untersuchung eines Patienten 2 dargestellt. Der Computertomograph 1 umfasst eine Bildgebungseinheit, weiter Gantry 4 genannt, mit einer um eine Drehachse 6 rotierbar angeordneten Strahlungsquelle 8 zur Aussendung von Röntgenstrahlung. Der Strahlungsquelle 8 gegenüberliegend ist ein bogenförmiger Detektor 9 angeordnet, der mehrere zu Detektorzeilen 10, 11, 12 aufgereihte Detektorelemente umfasst.In 1 is a computer tomograph 1 as a medical imaging device for examining a patient 2 shown. The computer tomograph 1 includes an imaging unit, further gantry 4 called, with an about a rotation axis 6 rotatably arranged radiation source 8th for the emission of X-rays. The radiation source 8th opposite is a bow-shaped detector 9 arranged, which several to detector lines 10 . 11 . 12 comprising arrayed detector elements.

Der Computertomograph 1 umfasst weiterhin eine Patientenliege 13, die entlang der Drehachse 6 verschiebbar auf einer ortsfesten Patientenpositioniervorrichtung 14 montiert ist.The computer tomograph 1 further includes a patient bed 13 that go along the axis of rotation 6 slidable on a stationary patient positioning device 14 is mounted.

Als ein weiterer Bestandteil des Computertomographen 1 ist aus 1 eine Steuereinheit 18 zu entnehmen, die über eine Bedienkonsole 20 und ein grafisches Anzeigeelement 21 ver fügt. Die Steuereinheit 18 ist mit dem Computertomographen 1 über eine Steuerleitung 22 verbunden. Die Steuereinheit 18 dient u. a. zur Auswertung und Visualisierung der mittels der Gantry 4 erfassten Daten.As another component of the computed tomography 1 is out 1 a control unit 18 to be taken over an operating console 20 and a graphic display element 21 ver adds. The control unit 18 is with the computer tomograph 1 via a control line 22 connected. The control unit 18 is used, among other things, for the evaluation and visualization of the gantry 4 collected data.

Die Steuereinheit 18 ist dafür eingerichtet, zur Aufnahme von abfolgenden Schichtbildern an unterschiedlichen räumlichen Positionen des Patienten 2 den Vorschub der beweglichen Patientenliege 13 und die Rotation der Gantry 4 anzusteuern. Dabei sorgt die Rotation der Gantry 4 für die Aufnahme eines Schichtbildes an einer Längsposition des Patienten 2. Der Vorschub der Patientenliege 13 für die Abfolge der aufzunehmenden Schichtbilder verantwortlich ist.The control unit 18 is adapted to receive sequential tomograms at different spatial positions of the patient 2 the advance of the movable patient bed 13 and the rotation of the gantry 4 head for. The rotation of the gantry ensures this 4 for taking a slice image at a longitudinal position of the patient 2 , The feed of the patient bed 13 responsible for the sequence of slices to be photographed.

Zudem ist in 1 ein optisches System dargestellt, das zwei Kameras 24a, 24b, in diesem Ausführungsbeispiel zwei Infrarot-Kameras, umfasst. Die Kameras 24a, 24b, sind auf die Patientenliege 13 gerichtet. Die Kameras 24a, 24b, sind über eine Datenleitung 26 mit der Steuereinheit 18 verbunden und die von den Kameras 24a, 24b gewonnen 3D-Daten werden von der Steuereinheit 18 ausgewertet und in die mittels der Gantry 4 aufgenommenen CT-Bildaufnahmen projiziert, d.h. die Läsion und ein von den Kameras 24a, 24b erfassbares interventionelles Instrument 25 werden auf dem Anzeigeelement 21 gemeinsam dargestellt.Moreover, in 1 an optical system that has two cameras 24a . 24b , in this embodiment, two infrared cameras, includes. The cameras 24a . 24b , are on the patient bed 13 directed. The cameras 24a . 24b , are via a data line 26 with the control unit 18 connected and those of the cameras 24a . 24b 3D data obtained from the control unit 18 evaluated and in by means of the gantry 4 projected CT images, ie the lesion and one of the cameras 24a . 24b detectable interventional instrument 25 be on the display element 21 shown together.

Der Computertomograph 1 wird in diesem Ausführungsbeispiel bei einem interventionellen Eingriff am Patienten 2 eingesetzt. Zur Durchführung des Eingriffs wird das interventionellen Instrument 25, insbesondere eine Interventionsnadel verwendet. Der Eingriff wird mittels der bei einem Spiral-Scan, auch Planungs-Scan genannt, erhaltenen Bildaufnahmen einer Läsion im Körper des Patienten 2 geplant und navigiert. Zur Navigation des interventionellen Instruments 25 ist ein Markierungssystem, wie in 2 dargestellt, vorgesehen, das auf der Patientenliege 13 angeordnet und somit im Computertomographen 1 integriert ist. Das Markierungssystem umfasst erste Markierungen, in diesem Ausführungsbeispiel CT-Mar kierungen 32, optische Markierungen 30 sowie Aufnahmen 32 zur Kalibrierung des interventionellen Instruments 25, die alle auf zwei Randflächen 34 beidseitig der Patientenliege 13 angeordnet sind. Außerdem sind auf den Randflächen 34 mehrere Befestigungsvorrichtungen 36 zur Befestigung eines nicht gezeigten Haltearms angeordnet. Die Befestigungsvorrichtungen 36 sind in diesem Ausführungsbeispiel nach Art von Gewindebohrungen ausgestaltet. Auf einer der Randflächen 34 ist weiterhin ein Haltegriff 38 montiert, der zum Verschieben der Patientenliege 13 vorgesehen ist.The computer tomograph 1 is in this embodiment in an interventional intervention on the patient 2 used. The interventional instrument is used to carry out the procedure 25 , in particular an intervention needle used. The procedure is carried out by means of the image recordings of a lesion in the body of the patient obtained during a spiral scan, also called a planning scan 2 planned and navigated. For navigation of the interventional instrument 25 is a marking system, as in 2 shown, provided on the patient bed 13 arranged and thus in the computer tomograph 1 is integrated. The marking system comprises first markings, in this embodiment CT markings 32 , optical markings 30 as well as recordings 32 for calibrating the interventional instrument 25 all on two border surfaces 34 on both sides of the patient bed 13 are arranged. Also, on the edge surfaces 34 several fastening devices 36 arranged for attachment of a support arm, not shown. The fastening devices 36 are configured in the manner of threaded holes in this embodiment. On one of the edge surfaces 34 is still a grab handle 38 mounted, for moving the patient bed 13 is provided.

Zu Beginn des interventionellen Eingriffs wird der Patient 2 auf der Patientenliege 13 immobilisiert, z.B. mit Fixierungsbändern festgehalten und der Planungs-Scan wird durchgeführt. Bei diesem Planungs-Scan wird die Läsion zusammen mit den an der Seite des Patienten 2 befindlichen CT-Markierungen 28 abgebildet. Somit wird eine Korrelation zwischen der Position des Patienten 2 und den CT-Markierungen 28 aufgestellt.At the beginning of interventional intervention, the patient becomes 2 on the patient bed 13 immobilized, eg held with fixation tapes and the planning scan is performed. In this planning scan, the lesion is along with those on the side of the patient 2 located CT markers 28 displayed. Thus, a correlation between the position of the patient 2 and the CT markers 28 established.

Das interventionelle Instrument 25 wird mit seiner Spitze auf einer der in diesem Ausführungsbeispiel kegelförmigen Aufnahmen 32 aufgelegt. Durch die Betätigung eines Knopfes (nicht gezeigt) wird ein Signal an die Steuereinheit 18 gesendet, wodurch eine Null-Position für die Kalibrierung der Position des Instruments 25 definiert wird. Auf dem anderen Ende des Instruments 25 ist ein Halter 39 aufgesteckt, der ebenfalls mit weiteren optischen Markierungen 30a versehen ist. Diese Markierungen werden von den Kameras 24a, 24b dreidimensional erfasst. Da die Position der Spitze des in der Aufnahme 32 eingeführten Instruments 25 und die Position des Halters 39 auf dem anderen Ende des Instruments 25 bekannt sind, kann die Länge des Instruments 25 errechnet werden.The interventional instrument 25 becomes with its tip on one of the conical in this embodiment recordings 32 hung up. Actuation of a button (not shown) sends a signal to the control unit 18 sent, creating a zero position for calibrating the position of the instrument 25 is defined. On the other end of the instrument 25 is a holder 39 attached, which also with other optical markings 30a is provided. These markers are used by the cameras 24a . 24b captured in three dimensions. Because the position of the tip of the recording 32 introduced instrument 25 and the position of the holder 39 on the other end of the instrument 25 are known, the length of the instrument 25 be calculated.

Mittels der Kameras 24a, 24b wird die Position des Instruments 25 bei seiner Navigation während des Eingriffs in jedem Punkt seiner Bewegungsbahn dreidimensional erfasst, indem seine Orientierung und Entfernung von den optischen Markierungen 30 auf den Randflächen 34 gemessen wird. Da die Posi tion der optischen Markierungen 30 gegenüber den CT-Markierungen 28 auf der Randfläche 34 bekannt ist, kann die Position des Instruments 25 mit der der Läsion korreliert werden. Während des Eingriffs werden kontinuierlich Fluoroskopie-Scans (Durchleuchtung) einer dünnen Schicht gemacht, auf denen das Instrument 25 projiziert wird. Um auch das umliegende Gewebe beobachten und dabei die genaue Position des Instruments 25 überwachen zu können, werden in bestimmten Zeitabständen, z.B. alle 20 sec längere Spiral-Scans (Kontroll-Scans) durchgeführt.By means of the cameras 24a . 24b becomes the position of the instrument 25 during its navigation during the intervention in each point of its trajectory three-dimensionally captured by its orientation and distance from the optical markings 30 on the edge surfaces 34 is measured. Since the Po tion of the optical markings 30 opposite the CT markers 28 on the edge surface 34 is known, the position of the instrument 25 correlated with that of the lesion. During the procedure, continuous fluoroscopy scans (fluoroscopy) of a thin layer are made on which the instrument 25 is projected. To also observe the surrounding tissue while keeping the exact position of the instrument 25 to be monitored, at intervals, for example, every 20 sec longer spiral scans (control scans) performed.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 umfasst die Patientenpositioniervorrichtung 14 eine mehrteilige Patientenliege 13, die eine Grundliege 40, ein Adapterelement 42 sowie eine Tischauflage 44 aufweist.In the embodiment according to 3 includes the patient positioning device 14 a multipart patient bed 13 that a basic lounger 40 , an adapter element 42 as well as a table top 44 having.

Die verfahrbare Grundliege 40 ist das tragende Teil der Patientenliege 13 und ist aus einem festen Material ausgebildet. Um eine lösbare großflächige Verbindung mit dem Adapterelement 42 herzustellen, ist die dem Adapterelement 42 zugewandten Seite der Grundliege 40 mit im Ausführungsbeispiel als Klettbänder 46 ausgebildeten Fixiermitteln versehen.The movable bed 40 is the main part of the patient bed 13 and is formed of a solid material. To a detachable large-area connection with the adapter element 42 is the adapter element 42 facing side of the base couch 40 with in the embodiment as Velcro 46 provided trained fixatives.

Das Adapterelement 42 ist in diesem Ausführungsbeispiel nach Art einer Liege ausgebildet, an deren Längsseiten die beiden Randflächen 34 mit den CT-Markierungen 28, optischen Markierungen 30, Aufnahmen 34, Befestigungsvorrichtungen 36 und dem Handgriff 38 angeordnet sind. Die Unterseite und Oberseite des Adapterelements 42 sind ebenfalls mit Klettbändern versehen. Somit wird das Adapterelement 42 zwischen der Grundliege 40 und der Tischauflage 44 angeordnet und lösbar mit beiden verbunden.The adapter element 42 is formed in this embodiment, the manner of a deck, on the long sides of the two edge surfaces 34 with the CT markings 28 , optical markings 30 , Recordings 34 , Fastening devices 36 and the handle 38 are arranged. The bottom and top of the adapter element 42 are also provided with Velcro strips. Thus, the adapter element becomes 42 between the base couch 40 and the table top 44 arranged and detachably connected to both.

Um dem liegenden Patienten 2 ausreichend Bequemlichkeit zu bieten, wird die nach Art einer Matratze ausgebildete Tischauflage 44 auf dem Adapterelement 42 aufgelegt und mit ihm verbunden.To the patient lying down 2 To provide enough comfort, is designed in the manner of a mattress table pad 44 on the adapter element 42 hung up and connected to him.

Claims (14)

Medizinische Bildgebungsvorrichtung (1), umfassend eine Bildgebungseinheit (4), eine Steuereinheit (18), und eine Patientenpositioniervorrichtung (14) mit einer Patientenliege (13), die relativ zur Bildgebungseinheit (4) verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Randfläche (34) der Patientenliege (13) erste von der Bildgebungseinheit (4) detektierbare Markierungen (28) zur Bestimmung der Lage eines Patienten (2), zweite optische Markierungen (30) zur Bestimmung der Position eines interventionellen Instruments (25), insbesondere einer Interventionsnadel, sowie eine Aufnahme (32) zur Kalibrierung des Instruments (25) angeordnet sind.Medical imaging device ( 1 ) comprising an imaging unit ( 4 ), a control unit ( 18 ), and a patient positioning device ( 14 ) with a patient couch ( 13 ) relative to the imaging unit ( 4 ) is movable, characterized in that on an edge surface ( 34 ) of the patient couch ( 13 ) first from the imaging unit ( 4 ) detectable markers ( 28 ) for determining the position of a patient ( 2 ), second optical markings ( 30 ) for determining the position of an interventional instrument ( 25 ), in particular an intervention needle, and a recording ( 32 ) for calibrating the instrument ( 25 ) are arranged. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie dafür eingerichtet ist, jeweils beim Erstellen eines Diagnosebildes die Lage des Patienten (2) in Bezug auf die ersten Markierungen (28) anzugeben.Medical imaging device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that it is adapted, in each case when creating a diagnostic image, the position of the patient ( 2 ) with respect to the first marks ( 28 ). Medizinische Bildgebungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (32) derart ausgebildet ist, dass beim Positionieren des Instruments (25) an der Aufnahme (32) ein Signal an die Steuereinheit (18) gesendet wird.Medical imaging device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the receptacle ( 32 ) is designed such that when positioning the instrument ( 25 ) at the recording ( 32 ) a signal to the control unit ( 18 ) is sent. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) dafür eingerichtet ist, die Position des in der Aufnahme (32) eingesteckten Instruments (25) mittels eines optischen Systems (24a, 24b) in Bezug auf die zweiten Markierungen (30) zu kalibrieren, indem die eingesteckte Position als Null-Position festgelegt wird.Medical imaging device ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the control unit ( 18 ) is adapted to the position of the person in the recording ( 32 ) ( 25 ) by means of an optical system ( 24a . 24b ) with respect to the second marks ( 30 ) to calibrate by setting the inserted position as the zero position. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) dafür eingerichtet ist, bei der Kalibrierung des Instruments (25) seine Länge zu bestimmen.Medical imaging device ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the control unit ( 18 ) is set up when calibrating the instrument ( 25 ) to determine its length. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) dafür eingerichtet ist, über eine räumliche Korrelation zwischen den ersten und den zweiten Markierungen (28, 30) die Position des Instruments (25) mit der Lage des Patienten (2) zu korrelieren.Medical imaging device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 18 ) is set up via a spatial correlation between the first and second markings ( 28 . 30 ) the position of the instrument ( 25 ) with the position of the patient ( 2 ) to correlate. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die derart eingerichtet ist, dass die Position des Instruments (25) in Bezug auf den Patienten (2) visualisiert wird.Medical imaging device ( 1 ) according to one of the preceding claims, arranged such that the position of the instrument ( 25 ) in relation to the patient ( 2 ) is visualized. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Randfläche (34) eine Befestigungsvorrichtung (36) zur Befestigung eines Haltearms für das Instrument (25) vorgesehen ist.Medical imaging device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that on the edge surface ( 34 ) a fastening device ( 36 ) for attaching a support arm for the instrument ( 25 ) is provided. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Randfläche (34) ein Haltegriff (38) zum Verschieben der Patientenliege (13) angebracht ist.Medical imaging device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that on the edge surface ( 34 ) a handle ( 38 ) for moving the patient bed ( 13 ) is attached. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Patientenliege (13) eine Grundliege (40) sowie ein an der Grundliege (40) lösbar befestigtes Adapterelement (42) umfasst, das die Markierungen (28, 30) sowie die Aufnahme (32) aufweist.Medical imaging device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the patient bed ( 13 ) a bed ( 40 ) as well as one at the Grundliege ( 40 ) releasably secured adapter element ( 42 ) containing the markings ( 28 . 30 ) as well as the recording ( 32 ) having. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterelement (42) nach Art einer Liege ausgebildet ist.Medical imaging device ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the adapter element ( 42 ) is designed in the manner of a couch. Medizinische Bildgebungsvorrichtung (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterelement (42) zwischen der Grundliege (40) und einer Tischauflage (44) angeordnet ist.Medical imaging device ( 1 ) according to claim 10 or 11, characterized in that the adapter element ( 42 ) between the base couch ( 40 ) and a table top ( 44 ) is arranged. Patientenpositioniervorrichtung (14) für eine medizinische Bildgebungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Patientenliege (13), die eine Randfläche (34) aufweist, auf der erste Markierungen (28), zweite Markierungen (30) sowie eine Aufnahme (32) angeordnet sind.Patient positioning device ( 14 ) for a medical imaging device ( 1 ) according to one of the preceding claims with a patient couch ( 13 ), which has an edge surface ( 34 ), on the first marks ( 28 ), second marks ( 30 ) as well as a recording ( 32 ) are arranged. Verfahren zur Darstellung der Position eines interventionellen Instruments (25) bezüglich der Position eines Patienten (2) auf einem Anzeigeelement (21) mit einer Bildgebungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Method for displaying the position of an interventional instrument ( 25 ) concerning the position of a patient ( 2 ) on a display element ( 21 ) with an imaging device ( 1 ) according to any one of the preceding claims.
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