DE102007009016A1 - Marker for determining position of target tissue of human brain during e.g. surgery, has capsule which is biologically degradable after medical intrusion, and containing substance detected by detection system - Google Patents

Marker for determining position of target tissue of human brain during e.g. surgery, has capsule which is biologically degradable after medical intrusion, and containing substance detected by detection system Download PDF

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Abstract

The marker (10) has a detecting system (14) for detecting a target tissue (12) during medical intrusion. A capsule (16) which is biologically degradable after the intrusion is provided in the marker. The capsule contains a substance (18) detected by the detection system, where the substance is provided in the form of particles (20), nano-particles or biocompatible aggregate. Gold, iodine or barium contained in the capsule is detected by x-ray. The capsule is loaded with iron and/or gadolinium, which are detected by a magnetic resonance unit. An independent claim is also included for a method for determining position of a target tissue.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Markierung zur Positionsbestimmung eines Zielgewebes sowie ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Zielgewebes während eines medizinischen Eingriffs. Weiterhin wird ein Ortungssystem angegeben, das insbesondere für ein chirurgisches Navigationssystem Anwendung findet.The The present invention relates to a mark for position determination of a target tissue and a method for determining the location of a target tissue during a medical procedure. Furthermore, a Location system specified, especially for a surgical Navigation system application finds.

Eine gattungsgemäße Markierung ist aus der WO-A 97/045064 bekannt. Diese Markierung ist während eines medizinischen Eingriffs mittels eines Kamerasystems optisch erfassbar und dient hierbei einer Kalibrierung des Kamerasystems. Die Kalibrierung wird eingesetzt, um Bilddaten eines bildgeführten Chirurgiesystems abzugleichen. Diese Bilddaten enthalten Informationen bezüglich der Position der Markierung zum Operationsgebiet.A generic mark is from the WO-A 97/045064 known. This marking is optically detectable during a medical procedure by means of a camera system and in this case serves to calibrate the camera system. The calibration is used to calibrate image data of a vision-guided surgical system. This image data contains information regarding the position of the marker to the operation area.

Ein Ortungssystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs nach Anspruch 13 ist aus der US 5,389,101 bekannt. Dieses Ortungssystem bestimmt die Position eines Instruments während eines medizinischen Eingriffs mit einem Datenprozessor, der Positionsdaten einer an einem Patienten angeordneten Markierung aufweist und mit der vom Ortungssystem ermittelbaren Position des Instruments in Beziehung setzt.A location system having the features of the preamble of claim 13 is known from US 5,389,101 known. This location system determines the position of an instrument during a medical procedure with a data processor which has position data of a marking arranged on a patient and relates to the position of the instrument which can be determined by the positioning system.

Sowohl die Markierung als auch das Ortungssystem werden bei medizinischen Eingriffen wie Operationen oder Untersuchungen eingesetzt, um hierbei verwendete Instrumente mit bildgestützten Navigationssystemen bezüglich ihrer Lage zu verfolgen.Either the marker as well as the locating system are used in medical Interventions such as operations or examinations are used to accomplish this used instruments with image-based navigation systems regarding their situation.

Dabei ist von einer ortsfesten Anordnung eines zu untersuchenden bzw. zu bearbeitenden Zielgewebes auszugehen, da anderenfalls eine erneute Kalibrierung notwendig ist. Ein das Zielgewebe umfassender Körperteil ist bis zum Ende des Eingriffs zu fixieren. Dies ist bei einem sich ständig bewegenden Organ wie einem Herzen oder einer Lunge nur mit hohem Aufwand möglich. Auch kann sich das Zielgewebe durch den Eingriff selbst von seiner anfänglichen Position entfernen. Beispielsweise kann dies durch mechanische Krafteinwirkung auftreten, die eine Dehnung, Stauchung und/oder Deformation des Zielgewebes verursacht. Weiterhin sind Veränderungen des Zielgewebes während des Eingriffs denkbar, wie beim Entfernen von durch Krankheit verändertem Material oder dem Hinzufügen von Implantaten. Von besonderem Nachteil ist, dass eine Ortung des Instruments nicht mehr ausreicht, um dessen genaue Lage zu bestimmen. Insbesondere ist dessen relative Position zum Zielgewebe nicht erfassbar.there is of a fixed arrangement of a to be examined or to be processed target tissue, otherwise recalibration necessary is. A body part comprising the target tissue is to be fixed until the end of the procedure. This is at a constantly moving organ such as a heart or a lung only possible with great effort. Also, the target tissue may be through the intervention itself from its initial position remove. For example, this can be done by mechanical force occur, which is a stretching, compression and / or deformation of the target tissue caused. Furthermore, changes in the target tissue conceivable during the procedure, as when removing by Disease altered material or adding of implants. Of particular disadvantage is that a location of the Instruments is no longer sufficient to determine its exact location. In particular, its relative position to the target tissue is not detectable.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Markierung anzugeben, die mit technisch einfachen Mitteln eine kontinuierliche Positionsbestimmung des Zielgewebes zur Verfügung stellt.Of the The invention is therefore based on the object of specifying a marking, the with technically simple means a continuous position determination of the target tissue.

Diese Aufgabe wird bei der erfindungsgemäßen Markierung dadurch gelöst, dass die Markierung von einer Kapsel gebildet ist, die nach dem Eingriff biologisch abbaubar ist und mindestens eine vom Ortungssystem detektierbare Substanz enthält.These Task is the marking of the invention achieved in that the mark formed by a capsule which is biodegradable after the procedure and at least contains a detectable by the locating system substance.

Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass die Kapsel sehr nahe an das Zielgewebe herangebracht werden kann und für unterschiedlichste Ortungssysteme anpassbar ist. Das Ortungssystem kann die Kapsel fortlaufend während des Eingriffs erfassen und deren Bewegung insbesondere in Echtzeit aufzeigen. Auch ist eine Entfernung der Markierung nicht mehr notwendig, was neben einer Kostenersparnis vor allem das Infektionsrisiko stark vermindert.From A particular advantage here is that the capsule very close to the Target tissue can be brought and for a variety of Locating systems is customizable. The location system can be the capsule continuously during the procedure and detect their movement especially in real time. Also, a distance is the Marking no longer necessary, which in addition to a cost savings especially the risk of infection greatly reduced.

Zum einen kann die Markierung passiv ausgelegt sein. Das Ortungssystem erfasst die Markierung beispielsweise mittels Strahlung, wobei die detektierbare Substanz die Strahlung ab schwächt, streut oder absorbiert. Andererseits kann die Markierung aktiv formuliert sein. Die vom Ortungssystem detektierbare Substanz weist hierzu bestimmte physikalische bzw. chemische Eigenschaften auf, die von Sensoren des Ortungssystems erfasst werden können. Diese Eigenschaft der Substanz könnte radioaktiver, magnetischer oder optischer Art sein.To the one, the mark can be designed passive. The location system detects the mark, for example by means of radiation, wherein the detectable substance that weakens radiation, scatters or absorbed. On the other hand, the label can be actively formulated be. The detectable by the locating system substance has this certain physical or chemical properties of Sensors of the positioning system can be detected. These Property of the substance could be more radioactive, more magnetic or optical type.

Um die Markierung für verschiedene Zielgewebe und Ortungssysteme einsetzbar zu machen, ist es vorgesehen, dass die vom Ortungssystem detektierbare Substanz in Form von Partikeln, Nanopartikeln oder einem biokompatiblen Komplex vorliegt. Somit kann die Substanz mengenmäßig variiert werden. Mittels des Komplexes kann zudem deren Verbleib im Zielgewebe von Stunden über Tage bis auf Wochen eingestellt werden. Sind beispielsweise Reihenuntersuchungen über einen längeren Zeitraum geplant, kann auf eine erneute Markierung verzichtet werden.Around the marker for different target tissues and locating systems To make it usable, it is intended that the locating system detectable substance in the form of particles, nanoparticles or a biocompatible complex. Thus, the substance can be quantitative be varied. By means of the complex can also their whereabouts in the target tissue from hours over days to weeks set become. Are, for example, screening of a Planned longer, may be on a re-marking be waived.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Markierung sieht vor, dass Gold, Jod, Barium oder eine Kombination hiervon in der Kapsel enthalten ist, welches vom Ortungssystem mittels Röntgenstrahlung detektierbar ist. Derartige Substanzen weisen beispielsweise einen hohen Röntgenkontrast auf und können sehr gut lokalisiert werden. Zudem kann eine niedrige Strahlendosis vom Ortungssystem eingesetzt werden.A sees particularly advantageous embodiment of the marker that gold, iodine, barium or a combination thereof in the Capsule is contained, which from the locating system using X-rays is detectable. Such substances have for example one high X-ray contrast and can be very good be located. In addition, a low dose of radiation from the location system be used.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Markierung ist die Kapsel mit Eisen und/oder Gadolinium beladen, das vom Ortungssystem mittels Magnetresonanz erfassbar ist. Hierdurch ist insbesondere eine sehr genaue dreidimensionale Verfolgung der Bewegung des Zielgewebes möglich.According to a further embodiment of the marking, the capsule is loaded with iron and / or gadolinium, which can be detected by the locating system by means of magnetic resonance. This is in particular A very precise three-dimensional tracking of the movement of the target tissue is possible.

Auch kann die Markierung mittels sonographischer Abtastvorrichtungen verfolgt werden. Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn Mikrobläschen, insbesondere aus Kohlendioxid, in der Kapsel enthalten sind, welche vom Ortungssystem mittels Ultraschall lokalisierbar sind. Hierdurch können während des Eingriffs auch verschiedene Gewebe des Zielgewebes darge stellt werden, so dass neben einer genauen Positionsbestimmung auch eine Unterscheidung der Gewebe möglich ist.Also the marking can be carried out by means of sonographic scanning devices be followed. For this purpose, it is particularly advantageous if microbubbles, in particular from carbon dioxide, contained in the capsule, which from the locating system can be localized by means of ultrasound. This allows during the procedure also different tissues of the target tissue be presented, so that in addition to a precise position determination also a distinction of the tissue is possible.

Die genaue Positionsbestimmung der Markierung kann auch dazu genutzt werden, um neben translatorischen Bewegungen auch eine Änderung der Orientierung, beispielsweise eine Drehung des Zielgewebes zu erfassen. Die erfindungsgemäße Markierung kann vorteilhaft derart weitergebildet sein, dass die Kapsel ein magnetisches Moment aufweist, das vom Ortungssystem mittels eines Magnetometers erfassbar ist. Insbesondere durch eine Mehrzahl von Markierungen und einer Vielzahl von Magnetometern kann eine mehrdimensionale Aufzeichnung der Bewegung und Orientierung des Zielgewebes erfasst werden.The accurate positioning of the mark can also be used be in addition to translational movements and a change of Orientation, for example, to detect a rotation of the target tissue. The marker according to the invention can be advantageous be developed such that the capsule a magnetic moment that can be detected by the locating system by means of a magnetometer is. In particular, by a plurality of markings and a Variety of magnetometers can be a multi-dimensional record the movement and orientation of the target tissue.

Vorteilhafter Weise ist die Markierung derart gestaltet, dass die Kapsel einen in etwa kreisrunden Querschnitt aufweist. Die Markierung weist hierdurch ein besonders strömungsoptimiertes Profil auf, um beispielsweise über ein Blutgefäß mit einem Katheter, einer Nadel oder dergleichen nahe zum Zielgewebe angeordnet zu werden.Favorable Way the marker is designed so that the capsule a has approximately circular cross-section. The mark has thereby particularly flow-optimized profile, for example, over a blood vessel with a catheter, a needle or the like, to be arranged close to the target tissue.

Hierzu kann weiterhin die Markierung vorteilhaft so weiter gebildet werden, dass die Kapsel mit einem Halteelement zur Fixierung an einer Gefäßwandung versehen ist. Hierbei kann neben der Kapsel auch das Halteelement vom Blutkreislauf aufgelöst oder abtransportiert werden.For this furthermore, the marking can advantageously be formed so on, that the capsule with a holding element for fixing to a vessel wall is provided. Here, in addition to the capsule and the retaining element be dissociated from the bloodstream or transported away.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Markierung sieht vor, dass die Kapsel vom Körper resorbiert, abgebaut oder ausgeschieden wird. Neben der detektierbaren Substanz kann die Kapsel oder deren Kapselhülle nach dem Eingriff biologisch abgebaut werden. Materialien hierfür können beispielsweise biodegradierbare Polyester, wie Polyglycolid, Polyactid, dessen Kopolymere oder Kopolymere mit Einheiten aus Trimethylencarbonat, Polycaprolactam, Poly(para-dioxanon) sowie Polymere auf Stärkebasis sein.A particularly advantageous embodiment of the invention Marking provides that the capsule is absorbed by the body, degraded or excreted. In addition to the detectable substance can the capsule or its capsule shell after the procedure biodegraded. Materials for this can for example, biodegradable polyesters, such as polyglycolide, polyactide, its copolymers or copolymers with units of trimethylene carbonate, Polycaprolactam, poly (para-dioxanone) and starch-based polymers be.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Zielgewebes anzugeben, das mit technisch einfachen Mitteln eine kontinuierliche Positionsverfolgung des Zielgewebes zur Verfügung stellt.It Another object of the present invention is a method for determining the position of a target tissue, which is technically simple means a continuous position tracking of the target tissue provides.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Markierung der vorstehend genannten Art nahe zum Zielgewebe angeordnet wird, deren Zielkoordinaten vom Sensor ermittelt werden und vom Sensor an den Datenprozessor übermittelt werden, der Differenzkoordinaten aus den Sensorkoordinaten und den Zielkoordinaten berechnet, welche der Position des Zielgewebes relativ zum Sensor entsprechen.These The object is achieved according to the invention that a marker of the aforementioned type close to the target tissue is arranged, whose target coordinates are determined by the sensor and transmitted from the sensor to the data processor, the difference coordinates from the sensor coordinates and the target coordinates calculates which position of the target tissue relative to the sensor correspond.

Diese Lösung zeichnet sich besonders dadurch aus, dass die Kapsel nahe zum Zielgewebe angeordnet werden kann und insbesondere dessen Position während des Eingriffs mit hoher Wiederholrate sehr genau bestimmbar ist. Der Sensor stellt quasi einen Bezugspunkt dar, der Ausgangspunkt zur Berechnung von Abständen zwischen dem Sensor und den Markierungen ist. Die Markierung repräsentiert die Position des Zielgewebes. Anders ausgedrückt zeigen die Differenzkoordinaten ausgehend vom Sensor die Position des Zielgewebes an. Auch sich bewegendes Gewebe kann somit sehr genau vom Sensor ausgehend angepeilt werden, wobei Richtung und Abstand aus den Differenzkoordinaten herleitbar sind.These Solution is characterized in particular by the fact that the capsule can be arranged close to the target tissue and in particular its Position during the procedure with high repetition rate very is exactly determinable. The sensor provides a reference point is the starting point for calculating distances between the sensor and the markings is. The mark represents the Position of the target tissue. In other words, the show Difference coordinates from the sensor the position of the target tissue at. Even moving tissue can thus very accurately from the sensor starting with the direction and distance from the difference co-ordinates are derivable.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Kapsel mittels einer Nadel oder eines Katheters über ein Gefäß oder mittels einer Schussvorrichtung oder einer Punktionsnadel perkutan in das Zielgewebe eingebracht wird. Somit kann durch einen minimalinvasiven Eingriff, der während des Eingriffs erfolgen kann, die Markierung gezielt nahe zum Zielgewebe angeordnet werden. Insbesondere können zwecks genauer Verfolgung von Lageänderungen auch mehrere voneinander räumlich beabstandete Markierungen gesetzt werden.To a particularly advantageous embodiment of the invention Procedure, it is provided that the capsule by means of a needle or a catheter over a vessel or by means of a firing device or a puncture needle percutaneously is introduced into the target tissue. Thus, by a minimally invasive Intervention that can occur during the procedure, the Marking be placed targeted close to the target tissue. Especially can for the purpose of accurate tracking of changes in position also several spaced-apart markings be set.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zudem vorteilhaft derart weitergebildet werden, dass der Sensor an einem Instrument angeordnet wird. Wird das Instrument zur Untersuchung eines mit der Markierung versehenen Organs eingesetzt, welches über eine Vene, eine Arterie oder einem anderen Gefäß zum Organ geführt werden soll, lässt sich mittels des Sensors der Abstand zum Zielgewebe ermitteln. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn es auf eine genaue Positionierung des Instruments beim medizinischen Eingriff ankommt. Dies ist beispielsweise bei einer Gefäßdilatation der Fall.The The inventive method can also be advantageous be developed such that the sensor on an instrument is arranged. Is the instrument used to examine a the mark provided organ used which over a vein, an artery or another vessel for Organ is to be led, can be by means of Sensors to determine the distance to the target tissue. This can be special then be advantageous when it comes to accurate positioning of the Instruments arrives during medical intervention. This is for example in the case of vascular dilatation.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ortungssystem der eingangs genannten Art anzugeben, das die Position eines Instruments in Relation zum beweglichen Zielgewebe ermittelt, wobei die vom Ortungssystem erfasste Position des Instruments um die Positionsänderung des Zielgewebes korrigiert wird.It Another object of the present invention is a location system specify the type mentioned, the position of an instrument determined in relation to the mobile target tissue, whereby the Positioning system detected position of the instrument to the position change of the target tissue is corrected.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Positionsdaten der Markierung der vorstehend genannten Art vom Ortungssystem wiederholt erfassbar sind, mit denen der Datenprozessor eine Relativposition zur Markierung berechnet, wobei die ermittelte Position des Instruments als Ursprungskoordinaten dient. Somit wird die Grundlage zur Berechnung der Relativposition eines Instruments während eines Eingriffs immer wieder korrigiert indem die vom Ortungssystem aktuell erfasste Position der Markierung zur Berechnung herangezogen werden kann.These The object is achieved according to the invention that the position data of the marking of the above Kind of locating system are repeatedly detectable, with which the data processor calculated a relative position to the mark, wherein the determined Position of the instrument serves as origin coordinates. Thus, will the basis for calculating the relative position of an instrument repeatedly corrected during an intervention by the position of the marking currently detected by the positioning system for calculation can be used.

Schließlich wird die erfindungsgemäße Markierung der vorstehend genannten Art mit einem Navigationssystem für medizinische Interventionen verwendet, das ein erfindungsgemäßes Ortungssystem umfasst.After all the marker of the invention is the above mentioned type with a navigation system for medical Interventions used that a inventive Location system includes.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele sowie aus den Zeichnungen, auf die nachfolgend Bezug genommen wird. Es zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of several embodiments and from the Drawings, to which reference is made below. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Markierung gemäß der Erfindung; 1 a schematic representation of a first embodiment of a marker according to the invention;

2 eine Querschnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Markierung; 2 a cross-sectional view of a second embodiment of a marker;

3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Markierung; 3 another embodiment of a marker;

4 eine schematische Darstellung einer weiteren Markierung gemäß der vorliegenden Erfindung; 4 a schematic representation of another marker according to the present invention;

5 ein Ausführungsbeispiel eines Ortungssystems zur Positionsbestimmung einer erfindungsgemäßen Markierung; 5 an embodiment of a location system for determining the position of a marker according to the invention;

6 ein Diagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens; 6 a diagram of a method according to the invention;

7 ein Teildiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens nach dieser Erfindung; und 7 a partial diagram of a second embodiment of a method according to this invention; and

8 ein weiteres Teildiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der Erfindung. 8th a further partial diagram of a third embodiment of a method according to the invention.

Sofern im Folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung stets für alle Figuren und es beziehen sich gleiche Bezugszeichen stets auf dieselben technischen Merkmale.Provided not otherwise stated below, the following description applies always for all figures and the same reference numbers always refer to the same technical characteristics.

In 1 ist eine Markierung 10 gezeigt, die in Gebrauchsstellung zur Positionsbestimmung eines Zielgewebes 12 dient. Dieses Zielgewebe 12 ist ein Abschnitt eines menschlichen Gehirns, der während eines medizinischen Eingriffs untersucht wird. Das Gehirn schwimmt quasi in einer Hirnschale und bewegt sich insbesondere bei mechanischer Belastung während des Eingriffs. Die Markierung 10 ist mittels eines Ortungssystems 14 erfassbar. Somit kann eine Positionsänderung des Zielgewebes 12 verfolgt werden, da die Markierung 10 nahe zum Zielgewebe 12 angeordnet ist und der Bewegung des Zielgewebes 12 folgt. Die Markierung 10 ist in Form einer Kapsel 16 ausgebildet, die nach dem Eingriff biologisch abbaubar ist. Dies erübrigt einen weiteren Eingriff zum Entfernen der Markierung 10. Um die Markierung 10 mittels des Ortungssystems 14 zu erfassen, enthält die Kapsel 16 mindestens eine detektierbare Substanz 18. Die Substanz 18 liegt in Form von Partikeln 20 vor, die vom Ortungssystem 14 mittels Magnetresonanz sehr genau zu orten ist. Die Kapsel 16 ist hierbei mit Partikeln 20 beladen, die Eisen und/oder Gadolinium enthalten. Derartige Substanzen 18 sind als Kontrastmittel für Magnetresonanz bekannt und heben sich in Magnetresonanz-Bildern signifikant vom umgebenden Gewebe ab, so dass eine sichere Detektion der Markierung 10 möglich ist.In 1 is a mark 10 shown in the position of use for determining the position of a target tissue 12 serves. This target tissue 12 is a section of a human brain being examined during a medical procedure. The brain virtually floats in a brain shell and moves in particular under mechanical stress during the procedure. The mark 10 is by means of a location system 14 detectable. Thus, a change in position of the target tissue 12 be tracked because the mark 10 close to the target tissue 12 is arranged and the movement of the target tissue 12 follows. The mark 10 is in the form of a capsule 16 trained, which is biodegradable after the procedure. This eliminates the need for another procedure for removing the mark 10 , To the mark 10 by means of the location system 14 to capture, contains the capsule 16 at least one detectable substance 18 , The substance 18 lies in the form of particles 20 in front of the location system 14 is very accurate to locate by means of magnetic resonance. The capsule 16 is here with particles 20 laden, containing iron and / or gadolinium. Such substances 18 are known as magnetic resonance contrast agents and significantly differentiate from the surrounding tissue in magnetic resonance images, so that reliable detection of the label 10 is possible.

Bei dem in 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel einer Markierung 10 ist die Kapsel 16 innerhalb des Zielgewebes 12 angeordnet. Die Kapsel 16 enthält mindestens eine detektierbare Substanz 18. Die Substanz 18 liegt in Form eines biokompatiblen Komplexes 22 vor, der eine gold-, jod- und/oder bariumhaltige Verbindung enthält. Das Ortungssystem 14 umfasst hierbei eine Zweiebenen-Röntgenanlage, welche mittels Röntgenstrahlung 24 die Position der Markierung 10 und somit des Zielgewebes 12 erfasst. Die Substanz 18 stellt einen hohen Röntgenkontrast bereit, so dass eine sehr genaue Ortung mittels Röntgen-Fluoroskopie bei gleichzeitig geringer Strahlenbelastung für Patienten und medizinisches Personal möglich ist.At the in 2 shown second embodiment of a marker 10 is the capsule 16 within the target tissue 12 arranged. The capsule 16 contains at least one detectable substance 18 , The substance 18 lies in the form of a biocompatible complex 22 before, containing a gold, iodine and / or barium-containing compound. The location system 14 in this case comprises a two-level X-ray system, which by means of X-rays 24 the position of the mark 10 and thus the target tissue 12 detected. The substance 18 provides a high X-ray contrast, so that a very accurate location by means of X-ray fluoroscopy with low exposure to radiation for patients and medical personnel is possible.

In 3 liegt die detektierbare Substanz 18 in Form von Nanopartikeln 21 vor. Diese Nanopartikel 21 weisen ein permanentes magnetisches Moment 29 auf und sind derart in der Kapsel 16 angeordnet, dass dessen Einzelmomente außerhalb der Markierung 10 von Magnetometern 30 nachweisbar sind. Werden mehrere Magnetometer 30 mit entsprechender Geometrie zueinander angeordnet, wie es beispielsweise bei einem System der Fa. STL Koblenz verwirklicht ist, kann das Ortungssystem 14 neben der Position der Markierung 10 am Zielgewebe 12 auch deren Rotation detektieren. Dies ist von großem Vorteil bei Manipulationen an Zielgeweben 12, die nahe zu einem Gelenk wie einem Knie angesiedelt sind und während des medizinischen Eingriffs eine Funktionskontrolle ermöglicht.In 3 lies the detectable substance 18 in the form of nanoparticles 21 in front. These nanoparticles 21 have a permanent magnetic moment 29 on and are so in the capsule 16 arranged that its individual moments outside the mark 10 of magnetometers 30 are detectable. Become several magnetometers 30 arranged with appropriate geometry to each other, as it is realized, for example, in a system of Fa. STL Koblenz, the positioning system 14 next to the position of the marker 10 at the target tissue 12 also detect their rotation. This is of great advantage when manipulating target tissues 12 , which are located close to a joint such as a knee and during the medical procedure allows a functional check.

Die Kapsel 16 der Markierung 10 hat einen in etwa kreisrunden Querschnitt 32. Der kreisrunde Querschnitt 32 ist hier an standardisierte Innendurchmesser einer Kanüle, eines Katheters 35 oder dergleichen angepasst, um durch einen kleinen Kanal in das Zielgewebe 12 appliziert zu werden.The capsule 16 the mark 10 has a roughly circular cross-section 32 , The circular cross section 32 is here at standardized inner diameter of a cannula, a catheter 35 or the like adapted to pass through a small channel in the target tissue 12 to be applied.

Ein derartiges Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Markierung 10 ist in 4 unten gezeigt. Die Kapsel 16 wird mittels eines Katheters 35 über ein Blutgefäß 36 eingebracht, das nahe zum Zielgewebe 12 verläuft. Die Kapsel 16 ist mit einem Halteelement 40 zur Fixierung an einer Gefäßwandung 37 versehen. Das Halteelement 40 ist ein federnder, auswärts abstehender Teil der Kapselhülle, der nach Art eines Hakens in die Gefäßwandung 37 einbringbar ist. Aufgrund des im Wesentlichen kreisrunden Querschnitts 32 der Kapsel 16 sind ein geringer Strömungswiderstand und eine marginale Gefäßverengung gewährleistet. Die Markierung 10 muss danach nicht entfernt werden. Die Kapsel 16 und die vom Ortungssystem 14 detektierbare Substanz 18 werden vom Körper 45 biologisch abgebaut. Die Substanz 18 ist mit einem Trägerstoff, wie einem biodegradierbaren Polymer, zur Kapsel 16 verpresst. Der Trägerstoff löst sich im Blut auf und wird dem Stoffwechsel zugeführt. Die Substanz 18 kann je nach chemischer Zusammensetzung beispielsweise ausgeschieden werden.Such an embodiment of the marking according to the invention 10 is in 4 shown below. The capsule 16 is by means of a catheter 35 over a blood vessel 36 introduced, close to the target tissue 12 runs. The capsule 16 is with a retaining element 40 for fixation on a vessel wall 37 Mistake. The holding element 40 is a resilient, outwardly projecting part of the capsule shell, the manner of a hook in the vessel wall 37 can be introduced. Due to the substantially circular cross-section 32 the capsule 16 a low flow resistance and a marginal vasoconstriction are guaranteed. The mark 10 does not have to be removed afterwards. The capsule 16 and the locating system 14 detectable substance 18 be from the body 45 biodegraded. The substance 18 is with a carrier, such as a biodegradable polymer, to the capsule 16 pressed. The carrier dissolves in the blood and is fed to the metabolism. The substance 18 can be excreted, for example, depending on the chemical composition.

Alternativ ist die Markierung 10, wie in 4 rechts gezeigt, perkutan mittels einer Nadel 34 nahe zum Zielgewebe 12 in den Körper einzubringen. Die Nadel 34 kann auch Teil einer Schussvorrichtung 38 sein, um die Markierung 10 mit vorbestimmbarer Tiefe nahe zum Zielgewebe 12 einzusetzen. Ein hierbei erzeugter Stichkanal kann anschließend zur Positionierung eines Instruments 42 benutzt werden wie in 5 gezeigt. Eine weitere Verletzung des Zielgewebes 12 kann somit während einer medizinischen Intervention vermieden werden.Alternatively, the mark 10 , as in 4 shown right, percutaneously by means of a needle 34 close to the target tissue 12 into the body. The needle 34 can also be part of a shooting device 38 be to the mark 10 with predeterminable depth close to the target tissue 12 use. A stitch channel generated in this case can then be used to position an instrument 42 be used as in 5 shown. Another injury to the target tissue 12 can thus be avoided during a medical intervention.

Die Markierung 10 weist Mikrobläschen 26 mit geringer Dichte auf, die eine vom Ortungssystem 14 detektierbare Substanz 18 enthält. Diese Mikrobläschen 26 sind mittels Ultraschall 28 leicht zu lokalisieren, insbesondere wenn Kohlendioxid enthalten ist. Neben einer sicheren Unterscheidung der Markierung 10 vom Zielgewebe 12 ist auch eine Differenzierung der Gewebetypen möglich. So kann Tumorgewebe von gesundem Gewebe einer Lunge mittels Ultraschall 28 unterschieden werden, dessen genaue Lage mittels der Markierung 10 vom Ortungssystem 14 bestimmt wird.The mark 10 has microbubbles 26 low density, the one from the location system 14 detectable substance 18 contains. These microbubbles 26 are by means of ultrasound 28 easy to locate, especially if carbon dioxide is present. In addition to a safe distinction of the mark 10 from the target tissue 12 is also a differentiation of the tissue types possible. Thus, tumor tissue from healthy tissue of a lung can be ultrasound 28 its exact location by means of the mark 10 from the location system 14 is determined.

5 zeigt ein Ortungssystem 14 zur Positionsbestimmung eines Instruments 42 während eines medizinischen Eingriffs gemäß der Erfindung. Das Ortungssystem 14 weist einen Datenprozessor 46 auf, der Positionsdaten 48 einer an einem Patienten 44 angeordneten Markierung 10 gespeichert hat und mit einer vom Ortungssystem 14 ermittelbaren Position 41 des Instruments 42 in Beziehung setzt. 5 shows a location system 14 for determining the position of an instrument 42 during a medical procedure according to the invention. The location system 14 has a data processor 46 on, the position data 48 one on a patient 44 arranged marking 10 has saved and with one from the location system 14 determinable position 41 of the instrument 42 relates.

Um eine Bewegung des Zielgewebes 12, welche durch eine Translationsrichtung 56 gekennzeichnet ist, zu verfolgen, erfasst das Ortungssystem 14 wiederholt die Positionsdaten 48 einer Markierung 10 der vorstehend genannten Art. Dem Datenprozessor 46 werden die Positionsdaten 48 zur Verfügung gestellt. Dazu wird mittels Ultraschall 28 eine Substanz 18 im Inneren der Kapsel 16 detektiert. Daraus berechnet der Datenprozessor 46 eine Relativposition 52, wobei die ermittelte Position 41 des Instruments 42 als Ursprungskoordinaten 54 dient. Die Relativposition umfasst hierbei auch Informationen über den Abstand 58 der Markierung 10 in Bezug auf den Sensor 43.To a movement of the target tissue 12 , which by a translation direction 56 to track, detects the location system 14 repeats the position data 48 a marker 10 of the type mentioned above. The data processor 46 become the position data 48 made available. This is done by means of ultrasound 28 a substance 18 inside the capsule 16 detected. From this the data processor calculates 46 a relative position 52 , where the determined position 41 of the instrument 42 as origin coordinates 54 serves. The relative position here also includes information about the distance 58 the mark 10 in terms of the sensor 43 ,

Wie weiterhin in 5 ersichtlich, wird eine Markierung 10 der vorstehend genannten Art mit einem Navigationssystem 50 für medizinische Interventionen verwendet, das das erfindungsgemäße Ortungssystem 14 umfasst. Während der Intervention liefert das Ortungssystem 14 die Relativkoordinaten des Zielgewebes 12 in Abhängigkeit von der Position 41 des In struments 42. Die vom Ortungssystem 14 ermittelten Relativkoordinaten erfassen hierbei die Relativbewegung des Zielgewebes 12.As continues in 5 As can be seen, becomes a mark 10 of the aforementioned type with a navigation system 50 used for medical interventions, the locating system according to the invention 14 includes. During the intervention supplies the location system 14 the relative coordinates of the target tissue 12 depending on the position 41 of the instrument 42 , The from the location system 14 determined relative coordinates capture the relative movement of the target tissue 12 ,

In 6 ist ein Ablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zur Positionsbestimmung eines Zielgewebes 12 während eines medizinischen Eingriffs dargestellt. Im Verfahrensschritt 102 wird ein Sensor 43 von einem Ortungssystem 14 erfasst, um einen Ausgangspunkt für die Position des Zielgewebes 12 festzulegen. Dessen Sensorkoordinaten 47 werden in einem weiteren Verfahrensschritt 104 ermittelt und wie durch eine Verbindungslinie angedeutet an einen Datenprozessor 46 weiterleitet. In einem unabhängigen Verfahrensschritt 106 wird eine Markierung 10 nach einem der vorhergehenden Ansprüche nahe zum Zielgewebe 12 angeordnet. Hierdurch ist eine Bewegung des Zielgewebes 12 exakt verfolgbar. Vom Sensor 43 werden mittels eines vierten Verfahrensschritts 108 Zielkoordinaten 49 des Zielgewebes 12 ermittelt und vom Sensor 43 an den Datenprozessor 46 übermittelt wie durch eine weitere Verbindungslinie dargestellt. In einem abschließenden Verfahrensschritt 110 werden vom Datenprozessor 46 Differenzkoordinaten 51 aus den Sensorkoordinaten 47 und den Zielkoordinaten 49 berechnet, welche der Position des Zielgewebes 12 relativ zum Sensor 43 entsprechen. Während des medizinischen Eingriffs wiederholt sich ein Verfahrenszyklus aus den Verfahrensschritten 102, 104, 108 und 110. Die berechneten Differenzkoordinaten 51 geben Auskunft über Abstand und Richtung zum Zielgewebe 12, wobei die vom Ortungssystem 14 ermittelte Position des Sensors 43 den Ausgangspunkt bildet.In 6 is a flowchart of a method according to the invention 100 for determining the position of a target tissue 12 presented during a medical procedure. In the process step 102 becomes a sensor 43 from a location system 14 captured to a starting point for the position of the target tissue 12 set. Its sensor coordinates 47 be in a further process step 104 determined and as indicated by a connecting line to a data processor 46 forwards. In an independent process step 106 becomes a marker 10 according to one of the preceding claims close to the target tissue 12 arranged. This is a movement of the target tissue 12 exactly traceable. From the sensor 43 be by means of a fourth process step 108 target coordinates 49 of the target tissue 12 detected and from the sensor 43 to the data processor 46 transmitted as shown by another connecting line. In a final process step 110 be from the data processor 46 differential coordinates 51 from the sensor coordinates 47 and the destination coordinates 49 calculates which of the position of the target tissue 12 relative to the sensor 43 correspond. During the medical procedure, a process cycle is repeated from the process steps 102 . 104 . 108 and 110 , The calculated difference coordinates 51 Provide information about distance and direction to the target tissue 12 , being from the location system 14 determined position of the sensor 43 forms the starting point.

Zwei alternative Ausführungsformen des Verfahrens 100 sind bezüglich des Anordnens einer Markierung 10 nahe zum Zielgewebe 12 in 7 gezeigt. Bei diesem unabhängigen Verfahrensschritt 106 wird wie bereits in 3 gezeigt, die Kapsel 16 nach einem Verfahrensschritt 112 mittels einer Nadel 34 oder eines Katheters 35 über ein Gefäß 36 in das Zielgewebe 12 eingebracht. Andererseits kann die Kapsel 16 nach einem alternativen Verfahrensschritt 114 mittels einer Schussvor richtung 38 oder einer Punktionsnadel 39 perkutan in das Zielgewebe 12 appliziert werden. Es ist dem Fachmann klar, dass zur besseren Positionsbestimmung des Zielgewebes 12 selbstverständlich auch mehrere Markierungen 10 eingesetzt werden können, um beispielsweise ein Areal quasi abzugrenzen. Hierbei können naturgemäß auch beide Verfahrensschritte 112 und 114 benutzt werden.Two alternative embodiments of the method 100 are with respect to arranging a mark 10 close to the target tissue 12 in 7 shown. In this independent process step 106 will be like in 3 shown the capsule 16 after a process step 112 by means of a needle 34 or a catheter 35 over a vessel 36 into the target tissue 12 brought in. On the other hand, the capsule 16 after an alternative process step 114 by means of a Schussvor direction 38 or a puncture needle 39 percutaneously in the target tissue 12 be applied. It is clear to the person skilled in the art that for better positioning of the target tissue 12 Of course, several markings 10 can be used, for example, to define an area quasi. Naturally, both process steps can be used 112 and 114 to be used.

In 8 ist ein weiterer Teilabschnitt eines Verfahrens 100 näher dargestellt. In einem zusätzlichen Verfahrensschritt 116 wird der Sensor 43 an einem Instrument 42 angeordnet. Mittels der vom Datenprozessor 46 ermittelten Differenzkoordinaten 51 ist es möglich, ausgehend vom Instrument 42, das während des medizinischen Eingriffs zum Einsatz kommen soll, die Bewegung des Zielgewebes 12 anzugeben. Somit kann das Instrument 42 zielgenau im beweglichen Zielgewebe 12 geführt werden.In 8th is another subsection of a procedure 100 shown in more detail. In an additional process step 116 becomes the sensor 43 on an instrument 42 arranged. By means of the data processor 46 determined difference coordinates 51 It is possible, starting from the instrument 42 which is to be used during the medical procedure, the movement of the target tissue 12 specify. Thus, the instrument 42 precisely in the moving target tissue 12 be guided.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Markierung zur Positionsbestimmung eines Zielgewebes während eines medizinischen Eingriffs, welche biologisch abbaubar ist und somit nicht nach dem Eingriff entfernt werden muss. Weiterhin lehrt die Erfindung ein Verfahren zur Verfolgung einer Bewegung des Zielgewebes während eines medizinischen Eingriffs. Mittels eines erfindungsgemäßen Ortungssystems ist die Position eines beweglichen Zielgewebes in Bezug auf einen Sensor erfassbar, das insbesondere mit einem Navigationssystem für medizinische Interventionen einsetzbar ist.The The present invention relates to a mark for position determination a target tissue during a medical procedure, which is biodegradable and thus not removed after the procedure must become. Furthermore, the invention teaches a method for tracking a movement of the target tissue during a medical Intervention. By means of a locating system according to the invention is the position of a target mobile tissue with respect to a Sensor detectable, especially with a navigation system for medical interventions can be used.

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Claims (14)

Markierung (10) zur Positionsbestimmung eines Zielgewebes (12), welche während eines medizinischen Eingriffs mittels eines Ortungssystems (14) erfassbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (10) von einer Kapsel (16) gebildet ist, die nach dem Eingriff biologisch abbaubar ist und mindestens eine vom Ortungssystem (14) detektierbare Substanz (18) enthält.Marking ( 10 ) for determining the position of a target tissue ( 12 ), which during a medical intervention by means of a location system ( 14 ) is detectable, characterized in that the marking ( 10 ) of a capsule ( 16 ) which is biodegradable after the procedure and at least one of the locating system ( 14 ) detectable substance ( 18 ) contains. Markierung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Ortungssystem (14) detektierbare Substanz (18) in Form von Partikeln (20), Nanopartikeln (21) oder einem biokompatiblen Komplex (22) vorliegt.Marking ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the locating system ( 14 ) detectable substance ( 18 ) in the form of particles ( 20 ), Nanoparticles ( 21 ) or a biocompatible complex ( 22 ) is present. Markierung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Gold, Jod, Barium oder eine Kombination hiervon in der Kapsel (16) enthalten ist, welches vom Ortungssystem (14) mittels Röntgenstrahlung (24) detektierbar ist.Marking ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that gold, iodine, barium or a combination thereof in the capsule ( 16 ) contained by the location system ( 14 ) by means of X-radiation ( 24 ) is detectable. Markierung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (16) mit Eisen und/oder Gadolinium beladen ist, das vom Ortungssystem (14) mittels Magnetresonanz erfassbar ist.Marking ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the capsule ( 16 ) is loaded with iron and / or gadolinium which is removed from the locating system ( 14 ) can be detected by means of magnetic resonance. Markierung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Mikrobläschen (26), insbesondere aus Kohlendioxid, in der Kapsel (16) enthalten sind, welche vom Ortungssystem (14) mittels Ultraschall (28) lokalisierbar sind.Marking ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that microbubbles ( 26 ), in particular of carbon dioxide, in the capsule ( 16 ) contained by the location system ( 14 ) by means of ultrasound ( 28 ) are localizable. Markierung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (16) ein magnetisches Moment (29) aufweist, das vom Ortungssystem (14) mittels eines Magnetometers (30) erfassbar ist.Marking ( 10 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the capsule ( 16 ) a magnetic moment ( 29 ) detected by the location system ( 14 ) by means of a magnetometer ( 30 ) is detectable. Markierung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (16) einen in etwa kreisrunden Querschnitt (32) aufweist.Marking ( 10 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the capsule ( 16 ) has an approximately circular cross-section ( 32 ) having. Markierung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (16) mit einem Halteelement (40) zur Fixierung an einer Gefäßwandung (37) versehen ist.Marking ( 10 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the capsule ( 16 ) with a holding element ( 40 ) for fixation on a vessel wall ( 37 ) is provided. Markierung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (16) vom Körper (45) resorbiert, abgebaut oder ausgeschieden wird.Marking ( 10 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the capsule ( 16 ) from the body ( 45 ) is absorbed, degraded or excreted. Verfahren (100) zur Positionsbestimmung eines Zielgewebes (12) während eines medizinischen Eingriffs, wobei – (102) ein Sensor (43) von einem Ortungssystem (14) erfasst wird, – (104) das dessen Sensorkoordinaten (47) ermittelt und an einen Datenprozessor (46) weiterleitet, dadurch gekennzeichnet, dass – (106) eine Markierung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche nahe zum Zielgewebe (12) angeordnet wird, – (108) deren Zielkoordinaten (49) vom Sensor (43) ermittelt werden und vom Sensor (43) an den Datenprozessor (46) übermittelt werden, – (110) der Differenzkoordinaten (51) aus den Sensorkoordinaten (47) und den Zielkoordinaten (49) berechnet, welche der Position des Zielgewebes (12) relativ zum Sensor (43) entsprechen.Procedure ( 100 ) for determining the position of a target tissue ( 12 ) during a medical procedure, wherein - ( 102 ) a sensor ( 43 ) of a location system ( 14 ), - ( 104 ) its sensor coordinates ( 47 ) and sent to a data processor ( 46 ), characterized in that - ( 106 ) a mark ( 10 ) according to one of the preceding claims close to the target tissue ( 12 ), - ( 108 ) whose destination coordinates ( 49 ) from the sensor ( 43 ) and from the sensor ( 43 ) to the data processor ( 46 ), - ( 110 ) of the difference coordinates ( 51 ) from the sensor coordinates ( 47 ) and the target coordinates ( 49 ) which determines the position of the target tissue ( 12 ) relative to the sensor ( 43 ) correspond. Verfahren (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (16) – (112) mittels einer Nadel (34) oder eines Katheters (35) über ein Gefäß (36) oder – (114) mittels einer Schussvorrichtung (38) oder einer Punktionsnadel (39) perkutan – (106) in das Zielgewebe (12) eingebracht wird.Procedure ( 100 ) according to claim 10, characterized in that the capsule ( 16 ) - ( 112 ) by means of a needle ( 34 ) or a catheter ( 35 ) via a vessel ( 36 ) or - ( 114 ) by means of a firing device ( 38 ) or a puncture needle ( 39 ) percutaneously - ( 106 ) into the target tissue ( 12 ) is introduced. Verfahren (100) nach Anspruch 10 oder 11, dadadurch gekennzeichnet, dass (116) der Sensor (43) an einem Instrument (42) angeordnet wird.Procedure ( 100 ) according to claim 10 or 11, characterized in that ( 116 ) the sensor ( 43 ) on an instrument ( 42 ) is arranged. Ortungssystem (14) zur Positionsbestimmung eines Instruments (42) während eines medizinischen Eingriffs, mit einem Datenprozessor (46), der Positionsdaten (48) einer an einem Patienten (44) angeordneten Markierung (10) aufweist und mit der vom Ortungssystem (14) ermittelbaren Position des Instruments (42) in Beziehung setzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsdaten (48) der Markierung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 vom Ortungssystem (14) wiederholt erfassbar sind, mit denen der Datenprozessor (46) eine Relativposition (52) zur Markierung (10) berechnet, wobei die ermittelte Position des Instruments (42) als Ursprungskoordinaten (54) dient.Location system ( 14 ) for determining the position of an instrument ( 42 ) during a medical procedure, with a data processor ( 46 ), the position data ( 48 ) one on a patient ( 44 ) arranged mark ( 10 ) and with the locating system ( 14 ) determinable position of the instrument ( 42 ), characterized in that the position data ( 48 ) of the mark ( 10 ) according to one of claims 1 to 9 from the locating system ( 14 ) are repeatedly detectable, with which the data processor ( 46 ) a relative position ( 52 ) to the mark ( 10 ), the determined position of the instrument ( 42 ) as origin coordinates ( 54 ) serves. Verwendung einer Markierung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einem Navigationssystem (50) für medizinische Interventionen nach Anspruch 13.Use of a marker ( 10 ) according to one of claims 1 to 9 with a navigation system ( 50 ) for medical interventions according to claim 13.
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