DE102005032373A1 - Medical system for puncturing e.g. small intestine, has end robot which is navigated in wireless manner at selectable position in human or animal hollow organ, and removal device which is put on position identified by end robot - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein medizinisches System.The The invention relates to a medical system.
Bestimmte Behandlungsverfahren erfordern bei einem Patienten eine Punktion eines Hohlorgans, z.B. des Gastrointestinaltrakts, von außen. Beispiele für derartige Verfahren sind das Schaffen eines künstlichen Darmausgangs, die Punktion einer Harnblase oder das Anlegen einer PEG-Sonde (perkutane endoskopische Gastrostomie). Hierbei ist das Problem, dass die Punktion einerseits von außen erfolgen muss, andererseits aber durch die Haut nicht erkennbar ist, welche Einstichstelle ideal ist, um das betreffende Hohlorgan zu erreichen. Dadurch besteht die Gefahr, entweder erfolglos zu punktieren und/oder benachbarte Organe durch die Punktion zu verletzen.Certain Treatment procedures require a puncture in a patient a hollow organ, e.g. of the gastrointestinal tract, from the outside. Examples of such Procedures are the creation of an artificial intestinal outlet, the Puncture of a bladder or the application of a PEG probe (percutaneous endoscopic gastrostomy). Here is the problem that the puncture on the one hand from the outside on the other hand, but not recognizable by the skin is which puncture site is ideal to the respective hollow organ to reach. There is a risk, either unsuccessful puncture and / or injure neighboring organs through the puncture.
Es ist bekannt, ein flexibles oder ein starres Endoskop in das betreffende Hohlorgan eines Patienten einzuführen. Anschließend wird die Spitze des eingeführten Endoskops zur Außenwand des Körpers hin ausgerichtet. Der Operateur sieht den Lichtschein der Beleuchtungseinrichtung durch die Körperwand, z.B. die Bauchdecke, und wählt diese Stelle für seine Punktion. Bestimmte Darmabschnitte, beispielsweise Dünndarm, sind jedoch durch das Endoskop nicht oder nur sehr schwer zugänglich.It It is known to have a flexible or rigid endoscope in the subject Introduce hollow organ of a patient. Subsequently will be the tip of the introduced Endoscope to the outer wall of the body aligned. The surgeon sees the light of the illumination device through the body wall, e.g. the abdominal wall, and choose this place for his puncture. Certain intestinal sections, such as the small intestine, However, they are not or only very difficult to access through the endoscope.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein medizinisches System zu schaffen, mit dem auch bei schwer zugänglichen menschlichen oder tierischen Hohlorganen Punktionen und Biopsien einfacher und zuverlässiger durchführbar sind.task the present invention is to provide a medical system with that even with hard to reach human or animal hollow organs punctures and biopsies easier and more reliable feasible are.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein medizinisches System nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.The The object is achieved by a Medical system according to claim 1 solved. Advantageous embodiments The invention are each the subject of further claims.
Das medizinische System nach Anspruch 1 umfasst einen Endoroboter, der kabellos an eine wählbare Stelle in einem menschlichen oder tierischen Hohlorgan navigierbar ist, und eine Entnahmevorrichtung, die an einer von dem Endoroboter gekennzeichneten Stelle ansetzbar ist.The The medical system of claim 1 comprises an endo-robot that wirelessly to a selectable Site navigable in a human or animal hollow organ and a sampling device attached to one of the endo robots marked spot is attachable.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter dem Begriff „Endoroboter" eine magnetische Endoskopiekapsel zu verstehen, die auch als magnetisches Kapselendoskop bezeichnet wird.in the Within the scope of the present invention, the term "endorobot" is a magnetic endoscopy capsule to understand, also referred to as a magnetic capsule endoscope becomes.
Bei dem erfindungsgemäßen medizinischen System wird anstelle eines Endoskops ein kabellos navigierbarer Endoroboter verwendet. Der Endoroboter wird hierfür für die Dauer der Ortung stabil an einem Ort, z.B. an der Vorderwand des Magens, positioniert und gehalten.at the medical system according to the invention becomes a wireless navigable endorobot instead of an endoscope used. The endorobot becomes stable for the duration of the positioning in one place, e.g. positioned on the anterior wall of the stomach, and held.
Bei dem medizinischen System gemäß Anspruch 1 wird dem Arzt eine exakte Rückmeldung über Position und Lage des Endoskops gegeben. Fehlfunktionen und Fehlentnahmen von Körperflüssigkeiten (Fehlpunktionen) bzw. von Körpergewebe (Fehlbiopsien) werden dadurch weitgehend vermieden.at the medical system according to claim 1 will give the doctor exact feedback on position and location of the endoscope. Malfunctions and misappropriation of body fluids (Malfunctioning punctures) or of body tissue (incorrect biopsies) are thereby largely avoided.
Das medizinische System gemäß der Erfindung ermöglicht durch die Verwendung eines Endoroboters eine schnellere und für Arzt und Patienten bequemere Prozedur. Das Einbringen eines Endoskops, das für den Patienten unangenehm ist und einen Zeitaufwand von ca. 15 Minuten erfordert, entfällt. Demgegenüber kann die Endoskopiekapsel durch einfaches orales Verabreichen innerhalb von Sekunden in den Magen des Patienten gelangen.The medical system according to the invention allows by using a Endoroboters a faster and for doctor and Patients more convenient procedure. The introduction of an endoscope, the for the Patient is uncomfortable and takes about 15 minutes requires, deleted. In contrast, The endoscopy capsule can be easily administered by oral administration of seconds into the stomach of the patient.
Durch die Verwendung eines Endoroboters sind mit dem medizinischen System auch menschliche oder tierische Hohlräume erreichbar, z.B. der Dünndarm, die durch konventionelle Endoskopie nicht oder nur schwer zugänglich sind.By The use of an endo robot are with the medical system also reach human or animal cavities, e.g. the small intestine, which are not or only with difficulty accessible by conventional endoscopy.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des medizinischen Systems ist von dem Endoroboter eine aktive Kennzeichnung der gewählten Stelle ausführbar, wobei es sich vorzugsweise um eine optische Kennzeichnung handelt. Der Endoroboter kann hierzu beispielsweise wenigstens einen Festkörperlaser oder wenigstens eine LED aufweisen. Der Festkörperlaser bzw. die LED gibt hierbei gemäß einer besonderen Ausgestaltung extrem kurze und leistungsstarke Lichtblitze ab. So kann beispielsweise eine kommerzielle LED für wenige Nanosekunden mit typisch 10 Ampere bestromt werden.According to one advantageous embodiment of the medical system is of the Endoroboter executable active marking of the chosen body, where it is preferably an optical marking. Of the For this endorobot can, for example, at least one solid-state laser or at least one LED. The solid state laser or the LED gives here according to a special Design extremely short and powerful flashes of light. So For example, a commercial LED for a few nanoseconds may be typical 10 amps are energized.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann von dem Endoroboter eine passive Kennzeichnung der gewählten Stelle ausgeführt werden. Bei derartigen passiven Kennzeichnungen wird der Endoroboter beispielsweise mittels Ultraschallwellen oder mittels Röntgenstrahlung von außen lokalisiert. Als weitere Alternative ist der Endoroboter mittels einer Hall-Sonde, die vorzugsweise an der Entnahmevorrichtung (Punktionsvorrichtung, Biopsievorrichtung) angeordnet ist, von außen lokalisierbar. Der Grund hierfür ist, dass der Endoroboter, während er an der Magenwand anliegt, Ultraschallwellen wie ein Festkörper reflektiert. Erfolgt eine Lokalisierung des Endoroboters mittels Röntgenstrahlung, dann ist wegen des hohen Kontrastes nur eine sehr geringe Röntgendosis erforderlich.According to one Another advantageous embodiment of the Endoroboter a passive identification of the selected Place executed become. With such passive markings, the endorobot becomes for example by means of ultrasonic waves or by means of X-radiation from the outside localized. As another alternative, the Endoroboter means a Hall probe, preferably at the sampling device (puncture device, Biopsy device) is arranged, externally locatable. The reason therefor is that the endo robot while it rests against the stomach wall, reflecting ultrasonic waves like a solid. If a localization of the Endoroboters by means of X-rays, then, because of the high contrast, only a very low X-ray dose required.
Ist die Lage des Endoroboters von einer der Entnahmevorrichtung zugeordneten Sensoreinrichtung detektierbar, dann ist es vorteilhaft, wenn die detektierte Lage des Endoroboters über eine visuelle und/oder audiologische Meldung ausgebbar ist.Is the position of the Endoroboters of one of the Detecting device associated sensor device detectable, then it is advantageous if the detected position of the endorobot can be output via a visual and / or audiological message.
Handelt es sich bei dem kabellos navigierbaren Endoroboter um einen magnetisch navigierbaren Endoroboter, dann kann die (Absolut-)Position relativ zu einem den Endoroboter umgebenden Magnetsystem, durch das der Endoroboter navigiert wird, gemessen werden.These it is the wireless navigable endorobot around a magnetic navigable endorobot, then the (absolute) position relative to a magnetic system surrounding the endorobot, through which the endorobot is navigated, measured.
Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung weist das Ortungssystem wenigstens eine in einer externen Navigationseinrichtung angeordnete Sendespule und wenigstens eine im Endo roboter angeordnete Empfangsspule auf. Das externe Navigationssystem kann z.B. Bestandteil des umgebenden Magnetsystems sein.According to one preferred variant of the invention, the location system at least a transmission coil arranged in an external navigation device and at least one arranged in Endo robot receiving coil. The external navigation system may e.g. Part of the surrounding magnet system be.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des medizinischen Systems ist ein externes Objekt, also ein Objekt außerhalb des Patienten, vorgesehen, das einen zum Endoroboter identischen Positionssensor enthält und das zusammen mit dem Endoroboter mittels eines Ortungssystems von außen lokalisierbar ist. Das magnetische Ortungssystem umfasst wenigstens eine im Endoroboter angeordnete Empfangsspule und wenigstens eine im externen Objekt angeordnete Empfangsspule. Durch Umschalten zwischen den Empfangsspulen des Endoroboters und den Empfangsspulen des externen Objekts lassen sich aus den entsprechenden Signalen die Absolutpositionen von Endoroboter und externem Objekt bestimmen. Das externe Objekt wird nun automatisch auf der Körperoberfläche des Patienten verschoben, bis der Abstand zwischen dem Endoroboter und dem externen Objekt minimal wird. Damit kann nicht nur die Einstichstelle optisch markiert werden, sondern auch die optimale Orientierung der Entnahmevorrichtung gekennzeichnet werden. Dies kann beispielsweise durch einen optischen Leit-Lichtstrahl oder durch eine akustische Mitteilung über eine Abweichung der korrekten Orientierung erfolgen. Damit trifft die Entnahmevorrichtung vom Einstichpunkt aus zuverlässig die vom Endoroboter gekennzeichnete Stelle.According to one further advantageous embodiment The medical system is an external object, ie an object outside the patient, provided, the one identical to Endorobot position sensor contains and this together with the endorobot by means of a locating system from the outside is locatable. The magnetic location system comprises at least a reception coil arranged in the endorobot and at least one arranged in the external object receiving coil. By switching between the reception coils of the endorobot and the reception coils of the external object can be the absolute positions from the corresponding signals of endorobot and external object. The external object will now be automatically on the body surface of the Patients postponed until the distance between the endorobot and the external object becomes minimal. This is not only the puncture site be optically marked, but also the optimal orientation the sampling device are marked. This can be, for example through an optical guiding light beam or by an acoustic message about a deviation of the correct ones Orientation done. Thus, the removal device from the hits Puncture point from reliable the place marked by the endorobot.
Anstelle einer völlig freien Bewegung des externen Objekts kann auch wenigstens eine Schnittebene vorgesehen sein, entlang derer das externe Objekt die Patientenoberfläche „abscannt" und wiederum die Stelle mit dem geringsten Abstand zum Endoroboter kennzeichnet.Instead of one completely free movement of the external object may also be at least one cutting plane be provided along which the external object "scans" the patient surface and turn the Spot with the shortest distance to the endorobot features.
Wenn der Einstich nicht an einer speziellen Stelle im Hohlorgan, sondern nur innerhalb eines Gebietes des Hohlorgans erfolgen soll, kann analog zum externen Objekt auch die Position des Endoroboters im Hohlorgan optimiert werden.If the puncture is not at a specific point in the hollow organ, but to take place only within an area of the hollow organ can analogous to the external object also the position of the endo robot in Hollow organ to be optimized.
Durch die Verwendung eines externen Objektes, das einen zum Endoroboter identischen Positionssensor enthält, können auch Patienten behandelt werden, bei denen der Lichtschein eines Endoskops nicht durch die Bauchdecke erkennbar ist. Zusätzlich können Hohlorgane erreicht werden, die weiter von der Körperoberfläche entfernt liegen, z.B. retroperitonale Darmabschnitte.By the use of an external object, the one to Endoroboter contains identical position sensor, can also be treated for patients who have the light of a Endoscope is not recognizable by the abdominal wall. In addition, hollow organs which are farther from the body surface, e.g. retroperitoneal Intestinal segments.
Eine schnelle interaktive Positionierung der Entnahmevorrichtung wird erreicht, wenn die Winkel- und Ortsdifferenzen zwischen der Soll-Trajektorie und der Ist-Stellung der Entnahmevorrichtung akustisch anzeigbar sind. Hierbei kann z.B. die Grundfrequenz bei Annäherung an den Sollwinkel minimal werden (tiefer Ton). Dem tiefen Ton ist ein rhythmischer Ton überlagert, solange die Soll-Einstichstelle noch nicht erreicht ist. Bei Annäherung an die Soll-Einstichstelle wird dieser rhythmische Ton immer schneller. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, die Markierung für die Lokalisation der Entnahmevorrichtung (Punktionsvorrichtung, Biopsievorrichtung) von außen auf die Körperwand zu projizieren. Die Position des Endoroboters im Raum ist dem medizinischen System durch die integrierte Positionserkennung bekannt, so dass mit einfachen Mitteln, z.B. Projektion eines Laserstrahls, die für eine Entnahme optimale Einstichstelle auf der äußeren Körperwand angezeigt werden kann.A fast interactive positioning of the sampling device is achieved when the angular and spatial differences between the desired trajectory and the actual position of the sampling device can be displayed acoustically. Here, e.g. the fundamental frequency becomes minimal when approaching the target angle (low tone). The low tone is superimposed by a rhythmic tone, as long as the target puncture site has not yet been reached. When approaching the target puncture site, this rhythmic sound is getting faster and faster. additionally or alternatively it is possible the Mark for the location of the sampling device (puncture device, Biopsy device) from the outside on the body wall to project. The position of the endo robot in the room is medical System known by the integrated position detection, so that by simple means, e.g. Projection of a laser beam, which is optimal for a removal Penetration point displayed on the outer body wall can be.
Auch eine automatische Orientierung des Entnahmeinstruments in einem stereotaktischen Rahmen auf die Koordinaten des Endoroboters ist möglich. Im Rahmen der Erfindung ist ebenso eine automatisierte oder halbautomatisierte Punktion oder eine automatisierte oder halbautomatisierte Biopsie möglich. Hierbei wird das Entnahmeinstrument von einem Roboterarm in eine korrekte Lage und eine korrekte Orientierung gebracht Vom Arzt ist dann nur noch den Vorschub auszuführen. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist es möglich, die Entnahmevorrichtung und den Endoroboter jeweils mit einem zueinander kompatiblen Kupplungselement auszustatten. Bei einem „Rendezvous" der Entnahmevorrichtung mit dem Endoroboter ist der En doroboter ankoppelbar und kann anschließend durch den Punktionskanal oder durch den Biopsiekanal entfernt werden.Also an automatic orientation of the removal instrument in one stereotactic frame on the coordinates of the Endoroboters is possible. in the The scope of the invention is also an automated or semi-automated Puncture or an automated or semi-automated biopsy possible. in this connection The removal tool is transformed from a robotic arm into a correct one Location and a correct orientation brought by the doctor is then only to execute the feed. In such an embodiment, it is possible, the removal device and the endorobot each with a mutually compatible coupling element equip. In a "rendezvous" of the sampling device with the Endoroboter the doroboter can be coupled and then by the puncture channel or through the biopsy channel.
Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen medizinischen Systems näher erläutert.following is a schematically illustrated embodiment with reference to the drawing of the medical invention Systems explained in more detail.
Ein
Endoroboter
Der
Endoroboter
Der
Endoroboter
Der
Fleck
Über den Entnahmekanal kann anschließend eine PEG-Sonde (perkutane endoskopische Gastrostomie) eingeführt werden.On the Withdrawal channel can subsequently a PEG tube (percutaneous endoscopic gastrostomy) will be introduced.
Nach
erfolgte Entnahme (Punktion, Biopsie) kann der Endoroboter
Anhand dieses Ausführungsbeispiels ist die einfache Durchführbarkeit von Punktionen und Biopsien durch das erfindungsgemäße medizinische System erkennbar.Based this embodiment is the easy feasibility of punctures and biopsies by the medical invention System recognizable.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |