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Brevets

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Numéro de publicationWO2009016207 A1
Type de publicationDemande
Numéro de demandePCT/EP2008/060006
Date de publication5 févr. 2009
Date de dépôt30 juil. 2008
Date de priorité2 août 2007
Autre référence de publicationDE102007036242A1, DE102007036242B4
Numéro de publicationPCT/2008/60006, PCT/EP/2008/060006, PCT/EP/2008/60006, PCT/EP/8/060006, PCT/EP/8/60006, PCT/EP2008/060006, PCT/EP2008/60006, PCT/EP2008060006, PCT/EP200860006, PCT/EP8/060006, PCT/EP8/60006, PCT/EP8060006, PCT/EP860006, WO 2009/016207 A1, WO 2009016207 A1, WO 2009016207A1, WO-A1-2009016207, WO2009/016207A1, WO2009016207 A1, WO2009016207A1
InventeursRainer Graumann, Rainer Kuth
DéposantSiemens Aktiengesellschaft
Exporter la citationBiBTeX, EndNote, RefMan
Liens externes:  Patentscope, Espacenet
Magnet coil system for exerting force on an endoscopy capsule
WO 2009016207 A1
Résumé
A magnet coil system (2) comprises a three-dimensional working area (12) into which at least part of a patient (14) can be introduced, a plurality of single coils (8), which can be driven individually, for producing at least one basic magnetic field (20) for predeterminably exerting force without making physical contact, on an endoscopy capsule (16), which can be navigated magnetically and has a magnetic moment (18), in the working area (12), a stabilization system (22, 24, 36) for stabilization and homogenization of the basic magnetic field (20) for MR imaging of the patient (14) in the working area (12), an RF coil system (29) for producing an excitation field (33) and for receiving a resonance field (35) for the MR imaging, an installation control system (34) for the MR imaging.
Revendications  Langue du texte original : Allemand  (Le texte OCR peut contenir des erreurs.)
Patentansprüche claims
1. Magnetspulensystem (2) mit einem dreidimensionalen Arbeitsraum (12), in den ein Patient (14) zumindest teilweise einbringbar ist, mit mehreren, einzeln ansteuerbaren Einzelspulen (8) zur Erzeugung mindestens eines Grundmagnetfeldes (20) zur vorgebbaren berührungsfreien Kraftausübung auf eine magnetisch navigierbare, ein magnetisches Moment (18) aufweisende Endoskopiekapsel (16) im Arbeitsraum (12), gekennzeichnet durch 1. magnetic coil system (2) with a three-dimensional workspace (12), in which a patient (14) is at least partially introduced, with several, individually controllable individual coils (8) for generating at least a basic magnetic field (20) to the predetermined non-contact force is applied to a magnetic navigable, a magnetic moment (18) having endoscopic capsule (16) in the working chamber (12), characterized by
- ein Stabilisierungs-System (22,24,36) zur Stabilisierung und Homogenisierung des Grundmagnetfeldes (20) für eine MR- Bildgebung vom Patienten (14) im Arbeitsraum (12), - A stabilizing system (22,24,36) to stabilize and homogenize the basic magnetic field (20) for an MR imaging of the patient (14) in the working chamber (12),
- ein HF-Spulensystem (29) zur Erzeugung eines Anregungsfel- des (33) und zum Empfang eines Resonanzfeldes (35) für die - An RF coil system (29) for generating a Anregungsfel- of (33) and for receiving a response field (35) for the
MR-Bildgebung, MR imaging,
- eine Anlagensteuerung (34) für die MR-Bildgebung. - A system controller (34) for the MR imaging.
2. Magnetspulensystem (2) nach Anspruch 1, bei dem das HF- Spulensystem (29) eine Anregungsspule (30) zur Erzeugung eines MR-Anregungsfeldes (33) im Arbeitsraum (12) enthält. Second magnet coil system (2) according to claim 1, wherein said RF coil system (29) an excitation coil (30) for generating an MR excitation field (33) in the working chamber (12).
3. Magnetspulensystem (2) nach Anspruch 2, bei dem die Anregungsspule (30) eine Ganzkörperspule ist. 3. magnet coil system (2) according to claim 2, wherein said excitation coil (30) is a whole-body coil.
4. Magnetspulensystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das HF-Spulensystem (29) eine MR- 4. magnet coil system (2) according to one of the preceding claims, in which the RF coil system (29) a MR
Empfängerspule (32) zum Empfang des Resonanzfeldes (35) enthält. Receiver coil (32) for receiving the resonance box (35).
5. Magnetspulensystem (2) nach Anspruch 4, bei dem die MR- Empfängerspule (32) eine am Patienten (14) anlegbare Oberflächenspule ist. 5. magnet coil system (2) according to claim 4, wherein the MR receiving coil (32) is a patient (14) can be placed against the surface coil.
6. Magnetspulensystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Stabilisierungs-System (22,24,36) zusätzliche Spulen (22,24) zur Erzeugung des Grundmagnetfeldes (20) enthält. 6. magnet coil system (2) according to any one of the preceding claims, wherein the stabilizer system (22,24,36) additional coils (22,24) for generating the main magnetic field (20).
7. Magnetspulensystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Stabilisierungs-System (22,24,36) eine Eisenshimmung (36) für das Magnetspulensystem (2) enthält. 7. magnet coil system (2) according to any one of the preceding claims, wherein the stabilizer system (22,24,36) a Eisenshimmung (36) for the magnet coil system (2).
8. Magnetspulensystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zumindest ein Teil der mit der MR-Bildgebung befassten Spulen (8,22,24) HTS-Spulen sind. 8. magnet coil system (2) according to any one of the preceding claims, wherein at least some of the involved in the MR imaging coil are (8,22,24) HTS coil.
9. Magnetspulensystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Flusspumpe (38) zum Rampen zumindest eines Teils der mit der MR-Bildgebung befassten Spulen (8,22,24). 9. magnet coil system (2) according to one of the preceding claims, comprising a flow pump (38) for ramps of at least part of the panel concerned with the MR imaging coil (8,22,24).
10. Magnetspulensystem (2) nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, mit einer Endoskopiekapsel (16) mit einem deaktivierbaren magnetischen Moment (18) . 10 magnet coil system (2) according to any preceding arrival spells, with an endoscopy capsule (16) with a deactivatable magnetic moment (18).
11. Magnetspulensystem (2) nach Anspruch 10, bei dem die Endoskopiekapsel (16) eine Endoratte mit einem in den Außen- räum (43) reichenden Fortsatz (40) ist, wobei das magnetische Moment (18) über den Fortsatz (40) zwischen Endoskopiekapsel (16) und Außenraum (43) bewegbar ist. 11 magnet coil system (2) according to claim 10, wherein the endoscopic capsule (16) a Endoratte with the external spatial (43) reaching extension (40), wherein the magnetic moment (18) on the extension (40) between endoscopic capsule (16) and outer chamber (43) is movable.
12. Magnetspulensystem (2) nach Anspruch 11, mit einem über den Fortsatz (40) transportierbaren, das magnetische Moment (18) erzeugenden Ferrofluid (44) . 12 magnetic coil system (2) according to claim 11, with a transportable over the extension (40), the magnetic moment (18) generating ferrofluid (44).
13. Verfahren zur magnetischen Kapselnavigation in einem Patienten (14) mit Hilfe eines Magnetspulensystems (2) nach ei- nem der Patentansprüche 1 bis 9, das MR-Bildgebungs-basiert durchgeführt wird, und bei dem MR-Bildgebung und Kraftausübung auf die Endoskopiekapsel (16) im zeitlichen Wechsel erfolgen . 13. A method for magnetic capsule navigation in a patient (14) with the aid of a magnetic coil system (2) according to one NEM of the claims 1 to 9, which is carried out MR imaging-based, and in which MR imaging and force is applied to the endoscopic capsule ( 16) carried out in one period to another.
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das magnetische Moment (18) der Endoskopiekapsel (16) während der MR-Bildgebung aus dem Arbeitsraum (12) entfernt wird. 14. The method of claim 13, wherein the magnetic moment (18) of the endoscopic capsule (16) is removed during the MRI from the working chamber (12).
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Endoskopiekap- sel (16) eine Endoratte mit Fortsatz (40) ist, bei dem das magnetische Moment (18) über den Fortsatz (40) entfernt wird. 15. The method according to claim 14, wherein the Endoskopiekap- sel (16) is a Endoratte with extension (40) at which the magnetic moment (18) via the extension (40) is removed.
Description  Langue du texte original : Allemand  (Le texte OCR peut contenir des erreurs.)

Beschreibung description

Magnetspulensystem zur Kraftausübung auf eine Endoskopiekap- sel Magnetic coil system for exerting force on a Endoskopiekap- sel

Die Erfindung betrifft ein Magnetspulensystem zur Kraftausübung auf eine Endoskopiekapsel . The invention relates to a magnet coil system for exerting force on an endoscopic capsule.

Ein derartiges Magnetspulensystem ist zB aus der DE 101 42 253 Cl bekannt. Such a magnetic coil system as is known from DE 101 42 253 Cl known. Es weist einen Arbeitsraum auf, in den ein It has a working space into which a

Patient zumindest teilweise einbringbar ist. Patient is partially recoverable at least. Mit einem derartigen System kann auf eine zB ebenfalls aus der DE 101 42 253 Cl bekannte, im Arbeitsraum befindliche Endoskopiekapsel oder Endokapsel berührungsfrei, in vorgebbarer Richtung und Stärke eine Kraft bzw. ein Drehmoment, im folgenden stets der Einfachheit halber als Kraft bezeichnet, ausgeübt werden. With such a system in the treating space endoscopy capsule or endocapsule can an example also known 101 42 253 Cl, DE, non-contact, in a predefined direction and strength of a force or torque, hereinafter always referred to simply as a force to be exerted , Somit kann am Patienten eine sogenannte Kapselendoskopie (Magnetically Guided Capsule Endoscopy - MGCE) durchgeführt werden, bei der die Kapsel im Patienten gezielt und beliebig bewegt wird. Thus, the patient is a so-called capsule endoscopy - are performed in the capsule in the patient is moved deliberately and arbitrarily (Magnetically Guided Capsule Endoscopy MGCE). Eine Endokapsel weist hierbei in der Regel eine Kamera zur Bildgebung auf. A endocapsule here has generally to a camera for imaging. Allerdings ist hiermit nur eine Betrachtung der inneren Oberflächen des Patienten, zB der inneren Darmwand im Gastrointestinaltrakt möglich. However hereby only a consideration of the inner surfaces of the patient, for example, the inner intestinal wall in the gastrointestinal tract is possible.

Für die Anwendung der Kapselendoskopie ist eine zusätzliche radiologische Bildgebung vom Patienten in vielen Fällen hilfreich, um mit Hilfe einer Durchleuchtung auch Bildinformation aus dem mit der MGCE nicht sichtbaren Inneren des Patienten zu gewinnen. For the application of capsule endoscopy additional radiological imaging of the patient in many cases is helpful to recover by means of a fluoroscopic image and information from the invisible to the MGCE inside the patient. Dies erhöht sowohl die diagnostische als auch die therapeutische Sicherheit. This increases both the diagnostic and the therapeutic safety. ZB kann eine Röntgen- Bildgebung am Patienten durchgeführt werden. For example, can be carried out an X-ray imaging the patient.

Eine der größten Begrenzungen der Radiologie dagegen ist wiederum die fehlende unmittelbare Therapiemöglichkeit, da mit- tels Radiologie abbildbare Pathologien nur in seltenen Fällen, zB direkt unter der Haut oder durch eine Körperöffnung erreichbar sind. One of the biggest limitations of Radiology, however, is again the lack of immediate treatment option, since by means of radiology mappable pathologies are achievable only in rare cases, for example, just under the skin or through a body orifice. Ein direkter Zugriff durch Werkzeuge, wie zB Nadeln, von außerhalb des Patienten, also minimalinva- siv, ist nur in seltenen Fällen möglich. Direct access through tools such as needles, from outside the patient, so minimally siv is possible only in rare cases.

Es ist bekannt, eine MGCE mit einer Röntgenbildgebung zu kom- binieren. It is known to com- bine a MGCE with an X-ray imaging. Hierdurch werden die Vorteile der vollständigen Hereby, the advantages of the complete

Bildgebung vom Patienten und einer deutlich gesteigerten Erreichbarkeit von Pathologien durch die Endokapsel vereint. Imaging of patients and a significantly increased accessibility of pathologies by endocapsule united.

Bekannt ist, ein Röntgensystem extern an das Magnetspulensys- tem anzubinden, zB in Form eines an das Spulensystem angefahrenen C-Bogens. It is known to connect an X-ray system external to the Magnetspulensys- system, eg in the form of approached to the coil system C-arm.

Bekannt ist auch, beide Systeme zu verschachteln, zB in das Magnetspulensystem ein hiervon unabhängiges Röntgensystem, zB ein CT-Gerät, zu integrieren. It is also known to nest two systems, an X-ray system independent thereof, for example, to integrate, for example, in the magnet coil system, a CT device. Röntgenquelle und - emp- fänger sind dann zB zwischen bzw. im Bereich der Magnetwicklungen des Spulensystems angeordnet. X-ray source and - receiver-for example, are then placed between or in the magnet windings of the coil system.

Derartige Röntgengeräte stellen in Bezug auf die Kapselendo- skopie immer externe, nicht vollintegrierbare Geräte dar, da diese im Gegensatz zur auf Magnetfeldbasis arbeitenden Kapselendoskopie auf Röntgenbasis arbeiten. Such X-ray devices make regarding the Kapselendo- microscopy is always external, not fully integrated devices, as these as opposed to working on magnetic based capsule endoscopy work on X-ray base.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Magnetspulensystem und ein verbessertes Verfahren zur magnetischen Kapselnavigation anzugeben. Object of the present invention is to provide an improved magnet coil system and an improved process for magnetic navigation capsule.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine sich zur Bildgebung vom Patienteninneren auch eine MR-Bildgebung eig- net und dass diese, wie die MGCE auf Magnetfeldbasis arbeitet. The invention is based on the realization that a suitable for imaging the patient inside a MRI suit- and that this, like the MGCE works on magnetic base. Idee der Erfindung ist es daher, dass es vorteilhaft wäre, das System zur MGCE so zu erweitern, dass es sowohl zur Kapselnavigation als auch zur MR-Bildgebung verwendet werden kann, dh in einem einzigen System einen MR-Scanner und eine MGCE zu vereinen. Idea of the invention is therefore that it would be advantageous to expand the system to MGCE so that it can be used both for the capsule navigation as well as to the MR imaging to combine ie in a single system, an MR scanner and a MGCE.

Die Erfindung wird hinsichtlich des Magnetspulensystems gelöst durch ein solches mit einem dreidimensionalen Arbeits- räum, in den ein Patient zumindest teilweise einbringbar ist, mit mehreren, einzeln ansteuerbaren Einzelspulen zur Erzeugung mindestens eines Grundmagnetfeldes zur vorgebbaren berührungsfreien Kraftausübung auf eine magnetisch navigierba- re, ein magnetisches Moment aufweisende Endoskopiekapsel im Arbeitsraum, wie zB aus der DE 103 40 925 bekannt. The invention is in terms of the magnetic coil system achieved by such spatial with a three-dimensional work, in which a patient is at least partially introduced, with several, individually controllable individual coils to generate at least one main magnetic field to the predetermined non-contact force application re magnetically navigierba- a, a magnetic moment having endoscopic capsule in the working space, such as known from DE 103 40 925th Unter einem magnetischem Moment ist hierbei zB ein Permanentmagnet, eine Magnetspule oder ein beliebiges anderes, ein an der Endokapsel fixiertes Magnetfeld erzeugendes Element zu ver- stehen. Under a magnetic moment here, for example a permanent magnet, a solenoid or any other, a fixed magnetic field at the endocapsule is to be understood generating element.

Erfindungsgemäß enthält das Magnetspulensystem ein Stabilisierungs-System zur Stabilisierung und Homogenisierung des Grundmagnetfeldes für eine MR-Bildgebung vom Patienten im Ar- beitsraum, ein HF-Spulensystem zur Erzeugung eines Anregungsfeldes und zum Empfang eines Resonanzfeldes für die MR- Bildgebung, und eine Anlagensteuerung für die MR-Bildgebung. According to the invention the magnetic coil system including a stabilization system to stabilize and homogenize the basic magnetic field for MR imaging of the patient in the working space, an RF coil system for generating an excitation field and for receiving a response field for the MR imaging, and a central control system for MR imaging.

Das bekannte Magnetsystem für die Kapsel-Endoskopie besteht aus einer Reihe von Spulen, die die für die Kraftausübung auf die Endokapsel erforderlichen Magnetfelder und Magnetfeldgradienten erzeugen. The well-known magnet system for the capsule endoscopy is composed of a series of coils which generate the necessary for the exertion of force on the magnetic fields and magnetic field gradients endocapsule. Unter anderem werden nun erfindungsgemäß auch diejenigen Felder und Gradienten erzeugt, die für die MR-Bildgebung erforderlich sind. Among other things, those fields and gradients are now produced according to the invention that are required for MR imaging. Der MR-Magnet wird hierbei zB aus den Helmholtzspulen des Navigationsmagneten aufgebaut. The MR magnet is here, for example composed of the Helmholtz coils of the magnets navigation. Die mit diesen Spulen erreichbaren Felder und Gradienten reichen für eine low-end MR-Bildgebung aus. The achievable with these coils and gradient fields are sufficient for a low-end MR imaging. Die weiteren, zur MR-Bildgebung noch notwendigen Komponenten - HF- Spulensystem und Anlagensteuerung, sind erfindungsgemäß er- gänzt. The other, still necessary for MR imaging components - RF coil system and system control are inventively supplemented. Die Anlagensteuerung schließt hierbei zB eine Verarbeitung, Rekonstruktion und Visualisierung eines gewonnenen MR-3D-Bilddatensatzes mit ein. The system control includes this as a processing, reconstruction and visualization of acquired MR 3D image dataset with.

Für die Kapselendoskopie ist ein Magnet mit großen magneti- sehen Flüssen und sehr hohen Flussdichtegradienten erforderlich. For the capsule endoscopy is a magnet with large magnetic see rivers and very high Flussdichtegradienten required. Für die MR wird ein extrem homogener magnetischer Fluss sehr hoher zeitlicher Konstanz oder mit sehr genau bekannten zeitlichen Änderungen benötigt. For the MR an extremely homogeneous magnetic flux very high temporal constancy or very precisely known temporal changes is required. Daher ist erfindungs- gemäß das Stabilisierungssystem vorhanden, das das Magnetspulensystem für die MR-Bildgebung ertüchtigt. Therefore, in accordance with the invention stabilization system that turns upgraded the magnet coil system for MR imaging. Denkbar ist hier zB ein System mit gegenüber der reinen Kapselnavigation verbesserten Leistungsverstärkern für die Spulen des Magnet- spulensystems. Conceivable as here is a system with respect to the pure capsule navigation improved power amplifiers coil system for the coils of the solenoid.

Das so modifizierte Magnetspulensystem erlaubt damit eine Kombination von Kapselendoskopie und MR-Bildgebung. The modified magnetic coil system thus allows a combination of capsule endoscopy and MR imaging.

Das HF-Spulensystem kann so ausgeführt sein, dass es die zur MGCE vorhandenen Spulen des Magnetspulensystems nutzt bzw. dass diese geeignet modifiziert sind. The RF coil system may be designed so that it uses the existing for MGCE coils of the magnet coil system, or that these are suitably modified. Das HF-Spulensystem kann aber auch eine separate, also zusätzliche Anregungsspule zur Erzeugung des MR-Anregungsfeldes im Arbeitsraum enthal- ten. Somit muss das Anregungsfeld nicht von den zur Kraftausübung benutzten Spulen des Magnetspulensystems erzeugt werden, was eine optimale Auslegung beider Spulentypen erlaubt. The RF coil system can also be a separate, so additional excitation coil for generating the MR excitation field in the working space th included. Thus, the excitation field is not generated by the use of force applying coils of the magnet coil system, which allows an optimum design of both coil types.

Die Anregungsspule kann hierbei eine Ganzkörperspule sein. The excitation coil may in this case be a whole-body coil. Derartige Spulen stehen bereits zur Verfügung, sind für die MR-Bildgebung optimiert und können so einfach in das Spulensystem integriert werden. Such coils are already available, optimized for MR imaging and can be integrated into the coil system as easy.

Das HF-Spulensystem kann eine MR-Empfängerspule für das Reso- nanzfeld enthalten. The RF coil system may include an MR receiving coil for the resonance nanzfeld. Hierfür ergeben sich die gleichen Vorteile wie oben für die zusätzliche Anregungsspule ausgeführt. For this, the same advantages as described above for the additional excitation coil give executed.

Die MR-Empfängerspule kann hierbei eine am Patienten anlegbare Oberflächenspule sein. The MR receiver coil here may be a can be placed on the patient surface coil. Hierfür ergeben sich die gleichen Vorteile wie oben für die Ganzkörperspule ausgeführt. For this, the same advantages as above give run for the whole-body coil.

Eine erste Alternative zur Stabilisierung des Grundmagnetfeldes ist, dass das Stabilisierungs-System zusätzliche Spulen, zB Helmholtz-Varianten zur Erzeugung des Grundmagnetfeldes enthalten kann. A first alternative for stabilizing the basic magnetic field is that the stabilizer system can include additional coils, for example Helmholtz variants to generate the main magnetic field. Zusätzlich heißt, dass diese Spulen in einem bekannten System zur reinen MGCE nicht vorhanden sind und speziell für die MR-Bildgebung ergänzt sind. Additionally, means that these coils are not present in a known system for pure MGCE and are specifically complements for the MR imaging. Eine andere oder zusätzliche Maßnahme hierzu ist, dass das Stabilisierungs-System eine Eisenshimmung für das Magnetspulensystem enthalten kann. Another or additional measure for this is that the stabilizing system may contain a Eisenshimmung for the magnet coil system. Die für die MGCE verwendeten Magnetspulen werden dann durch Ertüchtigung mit der Eisenshim- mung qualitativ derart verbessert, dass sie auch Felder besserer Qualität erzeugen können, die für die MR-Bildgebung ausreichend homogen sind. The solenoids used for MGCE are then qualitatively such improved by upgrading the Eisenshim- determination that they can also produce better quality fields that are sufficiently homogeneous for the MRI.

Zumindest ein Teil der mit der MR-Bildgebung befassten Spu- len, also die MR-Magnete, können auch HTS-Spulen sein. At least a portion of the panel concerned with the MR imaging coils, so the MR magnets may also be HTS coil. Hochtemperatursupraleiter (HTS) stehen hierfür in bekannter Weise zur Verfügung. High temperature superconductors (HTS) are for this purpose in a known manner.

Bei einem MR-Scanner mit statischem und nicht abschaltbarem Grundfeld ist immer das Durchfahren einer magnetischen Endo- kapsel durch den statischen B 0 -Feldgradienten problematisch, weil dieser Gradient sehr steil ist und daher die Kräfte auf das magnetische Moment in der Kapsel sehr groß sind. In an MR scanner with static and not disconnectable basic field driving through a magnetic endo is always capsule through the static B 0 -Feldgradienten problematic because this gradient is very steep and therefore the forces are very large on the magnetic moment in the capsule.

Wenn die Kapsel zum Zeitpunkt des Durchfahrens des statischen Feldgradienten im Patienten steckt, sind die Kraftrichtung und Amplitude praktisch nicht kontrollierbar. When the capsule at the time of driving through the static field gradient in patients infected, the force direction and amplitude are virtually uncontrollable. Wenn der Patient im Zentrum des Magneten liegt und die Kapsel dann zugeführt werden soll, muss die Kapsel durch den statischen Gradienten transportiert werden, was technisch aufwendig ist. If the patient is located in the center of the magnet, and the capsule is to be then supplied to the capsule has to be transported through the static gradient, which is technically complicated. Wenn die Kapsel dagegen in den im Homogenitätsbereich, dh Arbeitsbereich des Magneten liegenden Patienten eingeführt worden ist, sich also dort befindet, muss andererseits im folgenden immer sichergestellt werden, dass die Körperregion, in der sich gerade die Kapsel befindet, im Homogenitätsbereich des Magneten ist, damit sie nicht wieder den Gradientenbereich erreicht. When the capsule on the other hand, there is thus there the homogeneity region, ie the workspace of the magnet lying patient has been introduced into the must on the other hand hereinafter always be ensured that the body region in which just the capsule is located, is in the range of homogeneity of the magnet, lest they again reached the gradient range.

Kommerzielle MR-Magnete, also MR-Spulensysteme, haben ein Ho- mogenitätsvolumen von typisch 20cm bis 50 cm Durchmesser bzw. Kantenlänge, was idR kleiner als der Gastrointestinaltrakt des Patienten ist. Commercial MR magnets, so MR coil systems have a Ho mogenitätsvolumen of typically 20 cm to 50 cm in diameter or edge length, which is usually smaller than the gastrointestinal tract of the patient. Solange nur das B 0 -Grundfeld aktiv ist, und die Navigationsgradientenfelder ausgeschaltet sind, erfährt ein idealer Kapselmagnet keine Kraft sondern nur ein Drehmoment, solange sein Moment nicht parallel zum Bo-Magnetfeld ist. As long as only the B is 0 -Grundfeld active, and the Navigationsgradientenfelder are turned off, undergoes an ideal capsule magnetic force not only a torque, as long as its torque is not parallel to the Bo magnetic field. Man kann die MR-Gradientenspulen also benutzen, um Kräfte in beliebiger Richtung auszuüben, aber die Kapselrichtung bleibt immer parallel zum B 0 -FeId. One can thus use the MR gradient coils, to exert forces in any direction, but the capsule direction always remains parallel to the B 0 -FeId.

Daher kann das zur MR-Bildgebung nötige starke B 0 -FeId des Spulensystems für die MGCE abschaltbar sein. Therefore, the required for MR imaging strong B can be disengaged 0 -FeId the coil system for MGCE. Ist dann nur noch das MGCE-Grundfeld oder gar keines mehr vorhanden, ist das Einbringen des Kapselmagneten in den Arbeitsraum erleichtert. If then only the MGCE base box or none are available, the introduction of the capsule magnet is facilitated in the work space. Es muss dann nämlich kein oder nur ein kleiner BO- Gradient am Rande des Homogenitätsbereiches vom magnetischen Moment durchfahren werden. It must then by no or only a small BO- gradient on the edge of the homogeneity range are passed through the magnetic moment.

Das Magnetspulensystem kann dann eine Flusspumpe zum Rampen zumindest eines Teils der mit der MR-Bildgebung befassten Spulen enthalten. The magnet coil system may then include a flow pump for ramps at least a portion of the panel concerned with the MR imaging coil. Das gegenüber der MGCE stärkere, zur MR- Bildgebung notwendige Feld wird dann erst nach Ein- oder Ausbringen der Kapsel in den Arbeitsraum aufgebaut, also ge- rampt, und vor Aus- oder Einbringen der Kapsel wieder abgebaut. The opposite of MGCE stronger, required for MR imaging field will then be established only after single or laying a capsule into the working area, so ramped Community, and dismantled before removing or inserting the capsule. Die Flusspumpe kann während der MR-Bildgebung aktiv bleiben, wobei die Resonanzfrequenz analog nachgeführt wird. The flow pump can remain active during the MR imaging, the resonant frequency is tracked analogy.

Das magnetische Moment der Kapsel kann alternativ oder zu- sätzlich leicht, zumindest während der MR, entfernbar sein. The magnetic moment of the capsule may alternatively or additionally easily, at least during the MR, be removable.

Das Magnetspulensystem kann daher eine Arbeitskapsel mit einem, zB zur MR-Bildgebung, deaktivierbaren magnetischen Moment enthalten. The magnet coil system can therefore contain a working capsule with a, for example for MR imaging, deactivatable magnetic moment.

Das Magnetspulensystem kann eine Endokapsel enthalten, wie sie zB aus der DE 10 2005 032 368 Al bekannt ist. The magnet coil system may include a endocapsule, as known 10 2005 032 368 Al, for example, from DE. Diese wird auch Endoratte genannt und ist mit einem nach außerhalb des Patienten reichenden Fortsatz oder Schwanz ausgerüstet. This is also called Endoratte and is equipped with an outside of the patient reaching extension or tail. Das magnetische Moment ist dann über den Fortsatz zwischen im Patienten befindlicher Arbeitskapsel und dem Außenraum außerhalb des Patienten bewegbar. The magnetic moment is then moved via the extension between properties under patient working capsule and the outer space outside the patient. Der Fortsatz ist zB eine hohle oder nicht hohle Schnur, die die Endokapsel bei Bewegung hinter sich herzieht. The extension is for example a hollow or non-hollow cord that drags the endocapsule in motion behind. Entlang oder in dieser Schnur kann das magnetische Moment der Kapsel schnell und sicher zwischen der Kapsel und einer Körperöff- nung des Patienten, durch die die Schnur herausragt transportiert werden. Along or in this line, the magnetic moment of the capsule quickly and safely between the capsule and a Körperöff- tion of the patient, through which the cord can be transported protrudes.

Die Endokapsel kann hierzu einen aus der DE 103 36 734 Al bekannten Gewebeanker aufweisen. The endocapsule can this have a known from DE 103 36 734 Al tissue anchors. So ist die Kapsel an einem Ort im Patienten fixierbar und verharrt dort, auch wenn das magnetische Moment entfernt ist. Thus, the capsule can be fixed at a location in the patient and remains there even if the magnetic moment is removed.

Das Material des magnetischen Momentes in der Endokapsel kann flüssig, zB aus einem Ferrofluid hergestellt, sein. The material of the magnetic moment in the endocapsule may be liquid, eg made of a ferrofluid be. Ein derartiges Moment kann bei der og Endoratte über deren schlauchförmigen Fortsatz in die Kapsel gefüllt oder abgesaugt werden. Such a moment can be filled or aspirated at the abovementioned Endoratte about their tubular projection into the capsule.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur magnetischen Kapselnavigation in einem Patienten, das mit Hilfe eines Magnetspulensystems nach einem der Patentansprüche 1 bis 9 MR-Bildgebungs-basiert arbeitet, bei dem MR-Bildgebung und Kraftausübung auf die Arbeitskapsel im zeitlichen Wechsel erfolgen. Regarding the method the object of the invention is achieved by a method for magnetic capsule navigation in a patient, which operates with the aid of a magnet coil system according to one of the claims 1 to 9 MR imaging-based, time in which MR imaging and force applying to the work capsule changes occur.

Die anhand des erfindungsgemäßen Magnetspulensystems beschriebene, qualitätsmäßig reduzierte MR-Bildgebung kann nämlich in der Regel nicht gleichzeitig mit der Kapselendoskopie verwendet werden, vor allem wenn die Kapsel über einen Perma- nentmagneten verfügt, da dieser durch die MR-Bildgebung in seiner Position verändert werden würde und die außerdem die MR-Bildgebung stört. The invention described with reference to the inventive magnet coil system, in terms of quality reduced MRI Namely generally not be used simultaneously with the capsule endoscopy, especially if the capsule has mag- nets a permanent, because this would be changed by the MR imaging in position and which also interfere with the MR imaging.

Es kann daher durch MR-Bildgebung zB eine Überprüfung der diagnostischen Vermutungen oder eine Untersuchung von kritischen Bereichen oder eine Identifikation und Markierung von pathologischen Bereichen vor Einsetzen der Kapsel erfolgen. It can therefore be carried out by MR imaging as a diagnostic review of the assumptions or a scan of critical areas or identification and labeling of pathological areas before the onset of the capsule. Die betreffenden Regionen können dann anhand der darauffol- genden Kapselnavigation näher erkundet werden. The regions concerned can then be explored with reference to the subse- lowing capsule navigation. Auch kann eine MR-basierte Bestätigung oder Ergebniskontrolle nach einer erfolgten Diagnose oder Therapie, also Kapselnavigation, stattfinden . Also, an MR-based verification or monitoring of results after a successful diagnosis or therapy, so capsule navigation take place.

Durch die in das Magnetspulensystem integrierte Möglichkeit zur MR-Bildgebung erfolgt außerdem eine bessere Ausnutzung und dadurch Kostenersparnis bezüglich des Magnetspulensystems, wenn dieses, zB im Klinikalltag, alleine zur MR- Bildgebung benutzt wird, so lange es nicht zur Kapselnavigation benötigt wird. The integrated in the magnet coil system option for MR imaging also done better utilization, cuts costs with respect to the magnet coil system, when, for example, is used in clinical practice, alone for MR imaging, as long as it is not required for capsule navigation.

Das magnetische Moment der Endokapsel kann, wie erwähnt, zB während der MR-Bildgebung, aus dem Arbeitsraum entfernt wer- den. The magnetic moment of endocapsule can, as mentioned, for example, be removed during MR imaging, from the working chamber to.

Ist die Endokapsel, wie oben beschrieben, eine Endoratte, kann das magnetische Moment über den Fortsatz entfernt, also aus dem mit Feldern kritischer Feldstärke erfüllten Arbeits- räum entfernt, werden. Is the endocapsule, as described above, a Endoratte, the magnetic moment can be removed via the extension, so from the critical fields with field strength fulfilled working spatial removed be.

Für die beiden Betriebsarten MGCE und MR-Bildgebung des Spulensystems wird idR ein gemeinsames Koordinatensystem verwendet. For both modes MGCE and MR imaging of the coil system coordinate system is used usually a common. In einem 3D-Bilddatensatz der MR-Bildgebung können dann Koordinatenmerker, also Bookmarks, erzeugt werden. In a 3D image data set of MR imaging can then coordinate flag, so bookmarks are generated. Diese kennzeichnen Orte oder Regionen im MR-Datensatz, die einer späteren optischen Betrachtung und/oder einer Biopsie bzw. Therapie mittels Endoskopie oder MGCE bedürfen. This feature places or regions in the MR data, which require a subsequent optical observation and / or a biopsy or endoscopic treatment or MGCE. Diese Bookmarks können dann während der anschließenden Endoskopie oder MGCE direkt vom Endoskop bzw. der Endokapsel angefahren werden . These bookmarks can then be approached during subsequent endoscopy or MGCE directly from the endoscope or the endocapsule.

Aus einem 3D-MR-Bilddatensatz kann eine virtuelle Endoskopie erzeugt werden, zB entlang eines Weges, den eine Arbeits- kapsei zurückgelegt hat oder zurücklegen wird. From a 3D MR image data set a virtual endoscopy can be produced, for example, along a path to a work has come kapsei or will retire. Werden die og Bookmarks hierzu übertragen, kann während der MGCE mittels einer Kombination aus virtueller Endoskopie und realer Endoskopie navigiert werden. If the above Bookmarks transmitted thereto, can be navigated during MGCE by a combination of virtual endoscopy and endoscopy real. Umgekehrt können während der Endoskopie oder MGCE Zielpunkte, -flächen oder -volumina als 3D-Bookmarks definiert werden, die zB nach Entfernen Kapsel bzw. des magnetischen Moments aus dem Körper des Patienten bzw. Arbeitsraum sodann gezielt mittels MR-Bildgebung erfasst werden können. Conversely, during endoscopy or MGCE target points, surfaces or volumes, can be defined as 3D bookmarks that after removing the capsule or of the magnetic moment of the patient's body or working space can then be detected by MR imaging as targeted.

Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnung verwiesen. For a further description of the invention reference is made to the embodiments of the drawing. Es zeigt, in einer schematischen Prinzipskizze: Fig. 1 ein Magnetspulensystem zur MR-bildgebungsbasierten magnetischen Kapselnavigation. It shows, in a schematic outline sketch: FIG. 1 is a magnetic coil system for MR imaging based magnetic capsule navigation.

Fig. 1 zeigt ein Magnetspulensystem 2, welches aus zwei Teilsystemen, nämlich einem Navigationssystem 4 und einem MR- System 6 zur Magnetresonanz-Bildgebung besteht. Fig. 1 shows a magnet coil system 2, which consists of two subsystems, namely a navigation system 4, and a MR system 6 for magnetic resonance imaging. Das Navigationssystem 4 entspricht im Wesentlichen dem aus der DE 103 40 925 B3 bekannten Magnetspulensystem aus vierzehn ansteuerbaren Einzelspulen, von denen in Fig. 1 exemplarisch die beiden Spulen 8a, b in Form von Helmholtzspulen gezeigt sind. The navigation system 4 essentially corresponds to the method known from DE 103 40 925 B3 solenoid system from fourteen controllable individual coils, of which an example of the two coils 8a, b shown in the form of Helmholtz coils in FIG. 1. Das Navigationssystem 4 umfasst mit seinem Gehäuse 10 einen Arbeitsraum 12, in welchen ein Patient 14 eingebracht ist. The navigation system 4 includes with its housing 10 a working space 12, in which a patient 14 is introduced. Im Patienten 14 befindet sich eine, zB aus der DE 101 42 253 Cl bekannte Endokapsel 16. Die Endokapsel 16 enthält als magnetisches Element bzw. Moment einen Magneten 18 in Form eines Dauermagneten. In patients 14 is a, for example from DE 101 42 253 Cl known endocapsule 16. endocapsule 16 contains a magnetic element or moment a magnet 18 in the form of a permanent magnet.

Das Navigationssystem 4 erzeugt mit seinen Spulen 8a, b ein homogenes Grundmagnetfeld 20 im Arbeitsraum 12. Das Grundmagnetfeld 20 dient zusammen mit einem nicht dargestellten Gra- dientenfeld der gezielten Kraft- bzw. Drehmomentausübung auf den Magneten 18 und damit die Endokapsel 16, um diese in beliebig vorgebbarer Richtung im Patienten 14 translatorisch sowie rotatorisch zu bewegen. The navigation system 4 generates with its coils 8a, b a homogeneous main magnetic field 20 in the working space 12. The main magnetic field 20 is used together with a not shown gradient field of the targeted force or torque exerted on the magnet 18 and thus the endocapsule 16 to be put in to move any specified direction in the patient 14 in translation and in rotation.

Das bekannte Navigationssystem 4 ist erfindungsgemäß um das MR-System 6 erweitert, welches zwei HTS-Feldspulen 22a, b sowie zwei HTS-Schirmspulen 24a, b umfasst. The known navigation system 4 according to the invention extends to the MR system 6 having two HTS field coils 22a, b and two HTS shield coils 24a, b includes. Die Feldspulen 22a, b und Schirmspulen 24a, b sind jeweils von einer thermischen Schirmung 26 umgeben und dienen der Stabilisierung des Grundmagnetfeldes 20, um als Grundmagnetfeld für eine MR- Bildgebung dienen zu können. The field coils 22a, b and shield coils 24a, b are each surrounded by a thermal shield 26 and serve to stabilize the basic magnetic field 20, to serve as a basic magnetic field for MR imaging can. Sie bilden zusammen also ein Stabilisierungssystem 28 für das Grundmagnetfeld 20. So they form a stabilization system 28 for the basic magnetic 20th

Das MR-System 6 umfasst weiterhin ein HF-Spulensystem 29, bestehend aus einer Anregungsspule 30 zur Anregung einer Magnetresonanz im Patienten 14 durch ein Anregungsfeld 33; The MR system 6 further comprises an RF coil system 29, consisting of an excitation coil 30 to excite a magnetic resonance in the patient 14 by an excitation field 33; sowie einer Empfängerspule 32 zum Empfang des Magnetresonanzfel- des 35, im Beispiel eine auf den Patienten 14 auflegbare Oberflächenspule. and a receiver coil 32 for receiving the Magnetresonanzfel- of 35, in the example a auflegbare on the patient 14 surface coil. Spulensystem 29, Feldspulen 22a, b und Schirmspulen 24a, b sind mit einer Anlagensteuerung 34 verbunden, welche die MR-Bildgebung steuert, sowie die Signalverarbeitung, Bilddarstellung usw. bewerkstelligt. Coil system 29, field coils 22a, b and shield coils 24a, b are connected to a system controller 34, which controls the MR imaging, as well as signal processing, image display and so accomplished.

In einer alternativen Ausgestaltung ist das Navigationssystem 4 bezüglich seiner Spulen 8a, b entsprechend qualitativ hochwertig ausgestaltet, um das Grundfeld 20 qualitativ hochwertig und damit tauglich für die MR-Bildgebung zu erzeugen. In an alternative embodiment, the navigation system 4 with respect to its coils 8a, b configured in accordance with high quality to high quality, and therefore suitable to produce the basic field 20 for MR imaging. Das MR-System 6 enthält dann keine Feldspulen 22a, b und The MR system 6 then contains no field coils 22a, b and

Schirmspulen 24a, b. Shield coils 24a, b. Die Anlagensteuerung 34 ist direkt mit den Spulen 8a, b verbunden. The system controller 34 is directly connected to the coils 8a, b. Die Qualitätssteigerung in den Spulen 8a, b ist durch eine an diesen angebrachte Eisenshim- mung 36 bewerkstelligt, welche damit das Stabilisierungssys- tem zur Homogenisierung des Grundmagnetfeldes 20 darstellt. The quality in the coils 8a, b is accomplished by a attached to this Eisenshim- flow 36 which the stabilization system for homogenizing the basic magnetic field 20 is thus.

In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Anlagensteuerung 34 eine Flusspumpe 38. Diese bestromt die Feldspulen 22a, b und Schirmspulen 24a, b derart, dass diese lediglich zur MR-Bildgebung gerampt werden, um hierfür das Grundmagnetfeld 20 zu stabilisieren. In an alternative embodiment, the system control 34 includes a flux pump 38. This energizes the field coils 22a, b and shield coils 24a, b in such a way that these are merely ramped for MR imaging to be noted in the basic magnetic field to stabilize the twentieth Während der MGCE sind die Feldspulen 22a, b und Schirmspulen 24a, b dann nicht gerampt bzw. nicht bestromt. During MGCE the field coils 22a, b and shield coils 24a, b are then not ramped or not energized.

In einer alternativen Ausführungsform enthält die Endo- kapsel 16 ein Fortsatz 40, ist also eine aus der DE 10 2005 032 368 Al bekannte Endoratte. In an alternative embodiment, the endo-containing capsule 16, an extension 40, is therefore a known from DE 10 2005 032 368 Al Endoratte. Der Fortsatz 40 reicht dann durch eine Körperöffnung 42 des Patienten 14 nach in den Au- ßenraum 43 und dient zum Transport des in dieser Ausführungsform aus der Endokapsel 16 entfernbaren Magneten 18. The extension 40 extends then through a body orifice 42 of the patient 14 to the outer ßenraum 43 and is used to transport the removable from the endocapsule 16 in this embodiment magnet 18th

Hierzu kann der Magnet 18 in einer ersten Ausführungsform ein mit einem Ferrofluid 44 befüllbarer Hohlkörper sein. For this purpose, the magnet 18 may be a refillable with a ferrofluid hollow body 44 in a first embodiment. Das Fer- rofluid 44 wird dann über den schlauchförmigen Fortsatz 40 zur Navigation bzw. Kraftausübung bzw. Bewegung der Endokapsel 16 in diese gepumpt. When completed rofluid 44 is then pumped through the tubular projection 40 to navigation or power exercise or movement of endocapsule 16 in this. Zur Magnetresonanzbildgebung wird das Ferrofluid 44 wieder entfernt. For magnetic resonance imaging, the ferrofluid 44 is removed again.

In einer zweiten Ausführungsform ist der Magnet 18 weiterhin ein Dauermagnet, der aber entlang des Fortsatzes 40, diesmal in Form einer Schnur, von der Endokapsel zum Außenraum transportiert wird. In a second embodiment, the magnet 18 continues to be a permanent magnet but is transported along the extension 40, this time in the form of a cord of the endocapsule to the outside space.

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Classification coopérativeA61B34/73, A61B90/361, A61B2034/732, A61B34/70, A61B2090/374, G01R33/4808, A61M25/0127, A61B1/041, A61B1/00158, A61B5/073, G01R33/381, G01R33/285, G01R33/445, A61B5/055, A61B5/0035
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