DE29502525U1

DE29502525U1 - Target device for the straight insertion of an instrument into a human body

Info

Publication number: DE29502525U1
Application number: DE29502525U
Authority: DE
Original assignee: LAP GmbH Laser Applikationen
Current assignee: LAP GmbH Laser Applikationen
Priority date: 1995-01-26
Filing date: 1995-01-26
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2005-01-27

Description

Zielvorrichtung für das geradlinige Einführen eines Instruments in einen menschlichen KörperAiming device for the straight insertion of an instrument into a human body

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zielvorrichtung für das geradlinige Einführen eines Instruments in einen menschlichen Körper nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a targeting device for the linear insertion of an instrument into a human body according to the preamble of patent claim 1.

Bei der Biopsie werden Nadeln in den Körper des Patienten gestochen, um aus einer bestimmten Körperstelle Gewebsproben zu entnehmen oder Instrumente zu dieser Stelle zu führen. Es ist bekannt, die Zielstelle mit Hilfe eines Computertomographen (CT) zu bestimmen. Er erzeugt ein virtuelles Schnittbild des Körpers in verschiedenen Schnitt-During a biopsy, needles are inserted into the patient's body to take tissue samples from a specific part of the body or to guide instruments to that location. It is known to determine the target location using a computer tomograph (CT). It creates a virtual cross-sectional image of the body in various sections.

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Deutsche Bank AG Hamburg, Nr. 05 €€49> i&Bgr;1&igr;&Zgr;<&aacgr;&thgr;&dgr;·7&aacgr;) <Ä^* Peetbank.ÖamfeMg, Nr. 28 42 206 (BLZ 200 100 20)
Dresdner Bank AG Hamburg, Nr. 933 60 35 (BLZ 200 800 00)Deutsche Bank AG Hamburg, No. 05 €€49>i&Bgr;1&igr;&Zgr;<&aacgr;&thgr;&dgr;·7&aacgr;)<Ä^* Peetbank.ÖamfeMg, No. 28 42 206 (bank code 200 100 20)
Dresdner Bank AG Hamburg, No. 933 60 35 (bank code 200 800 00)

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ebenen. Nach dem CT-BiId kann die Zielstelle ermittelt werden und die Einstichstelle und der Verlauf des Stichkanals bestimmt werden. Wenn der Einstich nicht senkrecht von oben oder waagerecht von der Seite erfolgen kann, weil Organe oder Knochen im Wege sind, ist es schwierig, den durch das CT-BiId ermittelten Einstichwinkel in die Realität zu übertragen und die lange Nadel im richtigen Winkel zu führen. Findet eine Abweichung vom richtigen Winkel statt, wird die Zielstelle verpaßt und die Prozedur muß wiederholt werden.levels. The target location can be determined from the CT image and the puncture site and the course of the puncture channel can be determined. If the puncture cannot be made vertically from above or horizontally from the side because organs or bones are in the way, it is difficult to transfer the puncture angle determined from the CT image to reality and to guide the long needle at the correct angle. If there is a deviation from the correct angle, the target location will be missed and the procedure must be repeated.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zielvorrichtung für das geradlinige Einführen eines Instruments in einen menschlichen Körper zu schaffen, mit der auf einfache Weise das Instrument im vorgegebenen Winkel zur vorbestimmten Zielstelle geführt werden kann.The invention is therefore based on the object of creating a targeting device for the straight insertion of an instrument into a human body, with which the instrument can be guided in a simple manner at a predetermined angle to the predetermined target location.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This problem is solved by the features of patent claim 1.

Erfindungsgemäß ist ein Schlitten oberhalb der Gantry (Einführöffnung) des Computertomographen entlang einer horizontalen Führung, vorzugsweise entlang einer Transversalebene, verstellbar geführt und an einem beliebigenAccording to the invention, a carriage is guided above the gantry (introduction opening) of the computer tomograph along a horizontal guide, preferably along a transverse plane, and is adjustable and can be fixed at any desired

Punkt feststellbar. Der Schlitten lagert eine Laservorrichtung um eine horizontale Achse. Die Laservorrichtung erzeugt eine Zielmarkierung, zum Beispiel in Form eines Punktes oder eines Kreuzes im Raum. Bei der Verschwenkung der Laservorrichtung wird der Laserstrahl in einer vertikalen Ebene entsprechend mit verschwenkt. Am Schlitten ist außerdem eine Winkelskala angebracht, an der der Schwenkwinkel der Laservorrichtung abgelesen werden kann. Es versteht sich, daß auch bei einem beliebigen Schwenkwinkel die Laservorrichtung arretiert werden kann.Point can be determined. The carriage supports a laser device around a horizontal axis. The laser device creates a target marking, for example in the form of a point or a cross in space. When the laser device is swiveled, the laser beam is swiveled accordingly in a vertical plane. The carriage also has an angle scale on which the swivel angle of the laser device can be read. It goes without saying that the laser device can also be locked at any swivel angle.

Die Laservorrichtung ist vorzugsweise eine Einheit und schwenkbar am Schlitten angebracht. Sie projiziert vorzugsweise ein Linienkreuz.The laser device is preferably a unit and is pivotably mounted on the carriage. It preferably projects a line cross.

Alternativ kann ein Kreuz auch dadurch projiziert werden, daß ein Linienlaser raumfest angebracht, dessen Strahlebene in einer Transversalebene bezüglich des Patientenkörpers verläuft. Ein zweiter Linienlaser, dessen Strahlebene in der Nullstellung in der Sagittalebene verläuft, ist am Schlitten schwenkbar angebracht.Alternatively, a cross can also be projected by attaching a line laser in a fixed position, the beam plane of which runs in a transverse plane relative to the patient's body. A second line laser, the beam plane of which runs in the sagittal plane in the zero position, is pivotably attached to the carriage.

Die Führung ist vorzugsweise am Gehäuse des Computertomographen angebracht, beispielsweise in Form einer horizontalen Schiene, die oberhalb der Gantry angebracht ist. DieThe guide is preferably attached to the housing of the CT scanner, for example in the form of a horizontal rail that is attached above the gantry. The

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Schiene kann mit senkrecht dazu verlaufenden Armen versehen sein, die mit länglichen Halteprofilen beidseits der Gantry zusammenwirken.The rail can be provided with arms running perpendicular to it, which interact with elongated support profiles on both sides of the gantry.

Der Patient wird auf einer entlang einer Führung verfahrbaren Liege in den Computertomographen hinein und aus diesem herausbewegt. Beim Start befindet sich der die Laservorrichtung lagernde Verfahrschlitten in der Mitte der Führung bzw. der Schiene und die Laservorrichtung ist in Nullstellung senkrecht nach unten gerichtet, wobei in dieser Position z.B. ein Kreuz senkrecht von oben auf den Patienten projiziert wird. Alternativ kann auch ein Punkt projiziert werden. Die Sagittallinie verläuft bekanntlich in der Mitte der Liege und des CT und die Transversallinie der Laservorrichtung verläuft parallel zur Scanebene des CT in einem festen aber bekannten Abstand. Nach diesen Linien kann der Patient auf der Liege ausgerichtet werden. Der Patient wird auf der Linie mit der zu scannenden Körperpartie in die Transversalebene gefahren und markiert. Diese Markierung dient dem äußerlich wiedererkennbaren Bezug von Scanebene und Patientenkörper. Dann wird der Patient gescannt. Der Arzt wählt aus . den CT-Bildern die geeignete Scanebene für die Intervention aus. Unter Berücksichtigung des erwähnten Aisstands wird der Patient mit der Liege so weit herausgefahren, bis die gewählte Scan-The patient is moved into and out of the CT scanner on a couch that can be moved along a guide. At start-up, the carriage that supports the laser device is in the middle of the guide or rail and the laser device is in the zero position, pointing vertically downwards. In this position, for example, a cross is projected vertically from above onto the patient. Alternatively, a point can also be projected. The sagittal line runs in the middle of the couch and the CT and the transverse line of the laser device runs parallel to the CT scan plane at a fixed but known distance. The patient can be aligned on the couch according to these lines. The patient is moved into the transverse plane on the line with the body part to be scanned and marked. This marking serves as an externally recognizable reference between the scan plane and the patient's body. The patient is then scanned. The doctor selects the appropriate scan plane for the intervention from the CT images. Taking into account the above mentioned position, the patient and the couch are moved out until the selected scan

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ebene in der Ebene der Transversallinie liegt.plane lies in the plane of the transverse line.

Der Arzt bestimmt die Einstichstelle und den Einstichwinkel aus den CT-Bildern. Er legt die seitliche Lage der Einstichstelle nach markanten anatomischen Merkmalen des Patienten fest und markiert die Einstichstelle. Anschließend schwenkt er die Laservorrichtung in die festgelegte Winkelstellung, indem er zum Beispiel eine Marke an der stabförmigen Laservorrichtung auf den gewählten Winkel bringt und anschließend die Laservorrichtung arretiert. Anschließend wird der Verfahrschlitten mit dem geschwenkten Laser so lange seitwärts gefahren, bis das Laserkreuz die Markierung der Einstichstelle trifft. Das Instrument, zum Beispiel eine Nadel, muß so auf die Einstichstelle gesetzt werden, daß ihre Rückseite vom Laserkreuz getroffen wird. Ist das der Fall, ist die Nadel im vorher festgelegten Winkel auf die Zielstelle ausgerichtet.The doctor determines the puncture site and the puncture angle from the CT images. He determines the lateral position of the puncture site based on the patient's distinctive anatomical features and marks the puncture site. He then swivels the laser device to the specified angular position, for example by placing a mark on the rod-shaped laser device at the selected angle and then locking the laser device. The carriage with the swiveled laser is then moved sideways until the laser cross hits the marking of the puncture site. The instrument, for example a needle, must be placed on the puncture site so that its back is hit by the laser cross. If this is the case, the needle is aligned with the target site at the previously determined angle.

Es versteht sich, daß auch drei Systeme der beschriebenen Art verwendet werden können, bei denen eine Führung horizontal und zwei senkrecht seitlich der Gantry angebracht sind, um Schwenkwinkel größer als 45° zu verwirklichen.It is understood that three systems of the type described can also be used, with one guide mounted horizontally and two vertically on the side of the gantry in order to achieve swivel angles greater than 45°.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to drawings.

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Fig. 1 zeigt schematisch die Frontansicht eines Computertomographen mit einer Vorrichtung nach der Erfindung .Fig. 1 shows a schematic front view of a computer tomograph with a device according to the invention.

Fig. 2 zeigt eine Einzelheit der Vorrichtung nach Fig. 1.Fig. 2 shows a detail of the device according to Fig. 1.

Fig. 3 zeigt detailliert ein Teil der Vorrichtung nach Fig. 1.Fig. 3 shows in detail a part of the device according to Fig. 1.

Fig. 4 zeigt eine Einzelheit der Vorrichtung nach Fig. 2.Fig. 4 shows a detail of the device according to Fig. 2.

In Fig. 1 ist die Frontseite eines Computertomographen dargestellt mit einem Gehäuse 10 und einer Gantry 12. Man erkennt außerdem eine Liege 14, auf der ein Patient 16 angedeutet liegt. Die Liege 14 ist linear verfahrbar in den Computertomographen hinein. Oberhalb der Gantry 12 ist eine horizontale Führung 18 angeordnet, an der ein Schlitten 20 verschiebbar ist. Der Schlitten 20 kann in einer beliebigen Stellung an der Führung 18 arretiert werden. Der Schlitten 20 lagert schwenkbar eine stabförmige Laservorrichtung 22, die zum Beispiel ein Kreuz projiziert. Zu diesem Zweck erzeugt die Laservorrichtung 22 zwei senkrecht zueinander stehende Linien, von denen die eine in einer Transversalebene, die in Fig. 2 mit 24 bezeichnet ist und die andere in einer Sagittalebene, die in Fig. 2In Fig. 1, the front of a computer tomograph is shown with a housing 10 and a gantry 12. A bed 14 can also be seen on which a patient 16 is lying. The bed 14 can be moved linearly into the computer tomograph. Above the gantry 12, a horizontal guide 18 is arranged on which a carriage 20 can be moved. The carriage 20 can be locked in any position on the guide 18. The carriage 20 pivotally supports a rod-shaped laser device 22 which projects a cross, for example. For this purpose, the laser device 22 generates two lines that are perpendicular to one another, one of which is in a transverse plane, which is designated 24 in Fig. 2, and the other in a sagittal plane, which is designated 25 in Fig. 2.

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mit 24 bezeichnet ist, verläuft. Wie aus Fig. 1 zu erkennen, erstrecken sich beide genannten Strahlungsebenen in einem Winkel zur Sagittalebene des Patienten, die in Fig. 1 mit 26 beschrieben ist.designated 24. As can be seen from Fig. 1, both radiation planes extend at an angle to the patient's sagittal plane, which is designated 26 in Fig. 1.

In Fig. 4 ist ein alternativer Schlitten 20' dargestellt mit einer Laservorrichtung 22', die bei 30 um eine horizontale Achse am Schlitten 20' schwenkbar gelagert ist. In beliebiger Winkelstellung kann jedoch eine Arretierung der Laservorrichtung 22 vorgenommen werden. An der Laservorrichtung 22' ist eine Spitze am hinteren Ende 32 vorgesehen, die mit einer Skala 34 am Schlitten 20' zusammenwirkt. An der Skala ist die Größe der Winkelstellung der Laservorrichtung 22' ablesbar.In Fig. 4, an alternative carriage 20' is shown with a laser device 22', which is pivotably mounted at 30 about a horizontal axis on the carriage 20'. However, the laser device 22 can be locked in any angular position. The laser device 22' is provided with a tip at the rear end 32, which interacts with a scale 34 on the carriage 20'. The size of the angular position of the laser device 22' can be read off the scale.

Wie schon erwähnt, wird die Einführstelle zum Beispiel einer Biopsienadel am Patientenkörper mit Hilfe des CT ermittelt und vom Arzt am Körper markiert. Dem Arzt ist ferner durch die CT-Bilder der Winkel bekannt, in dem das Instrument gehalten bzw. geführt werden muß, um ohne Beeinträchtigung von Knochen oder Organen das Instrument zur Zielstelle des Patienten zu führen. Die Winkelstellung stellt der Arzt dadurch ein, daß er die Laservorrichtung 22 bzw. 22' auf den vorgegebenen Winkel einstellt und arretiert. Zuvor war der Patient so weit aus dem Computer-As already mentioned, the insertion point for a biopsy needle, for example, is determined on the patient's body using CT and marked on the body by the doctor. The doctor also knows from the CT images the angle at which the instrument must be held or guided in order to guide the instrument to the patient's target location without damaging bones or organs. The doctor sets the angle by adjusting the laser device 22 or 22' to the specified angle and locking it. The patient was previously so far out of the computer that the patient could see the laser device 22 or 22'.

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tomographen herausgefahren, bis die am Körper vorgenommene Markierung mit der Transversalebene 24 der Laservorrichtung 22 zusammenfällt. Anschließend wird der Schlitten 20 bzw. 20' so weit entlang der Führung 18 verfahren, bis auch die Sagittalebene 24 durch die Markierung geht. Nunmehr ist das Instrument so zu halten und zu führen, daß am hinteren Ende das Kreuz der Laservorrichtung 22 bzw. 22' projiziert wird.tomograph until the marking made on the body coincides with the transverse plane 24 of the laser device 22. The carriage 20 or 20' is then moved along the guide 18 until the sagittal plane 24 also passes through the marking. Now the instrument must be held and guided in such a way that the cross of the laser device 22 or 22' is projected at the rear end.

In Fig. 4 ist angedeutet, wie die gezeigte Zielvorrichtung nach den Figuren 1 bis 3 mechanisch verwirklicht werden kann. Die Führung 18 wird von einer Schiene 40 gebildet, an der ein Schlitten 42 in geeigneter Weise präzise geführt wird. Auf diese Führung wird im einzelnen nicht eingegangen. An den Enden der Schiene 40 sind senkrecht dazu abstehend Arme 44, 46 angebracht, die an der Außenseite Rastbolzen 48 bzw. 50 aufweisen. Die Rastbolzen sind von Federn beaufschlagt, wodurch sie in die Ursprungsstellung zurückgebracht werden, wenn sie von Hand herausgezogen werden.Fig. 4 shows how the aiming device shown in Figures 1 to 3 can be implemented mechanically. The guide 18 is formed by a rail 40 on which a carriage 42 is precisely guided in a suitable manner. This guide will not be discussed in detail. At the ends of the rail 40, arms 44, 46 are attached, projecting perpendicularly thereto, which have locking pins 48 and 50 on the outside. The locking pins are acted upon by springs, whereby they are returned to the original position when they are pulled out by hand.

Beidseits der Gantry 12 ist am Gehäuse 10 eine Halteplatte 52 bzw. 54 angebracht. In Fig. 3 ist die Halteplatte 52 bzw. 54 einmal in Seitenansicht (wie am Gehäuse des CT befestigt) und einmal in Frontansicht gezeigt. Jede PlatteA holding plate 52 or 54 is attached to the housing 10 on both sides of the gantry 12. In Fig. 3, the holding plate 52 or 54 is shown once in a side view (as attached to the housing of the CT) and once in a front view. Each plate

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52 bzw. 54 ist mit zwei Klemmvorrichtung 56 bzw. 58 versehen zur Anbringung am Gehäuse mit einer entsprechenden Einstellung der Parallelität. An der Außenseite der Platte 52, 54 ist eine Führungsleiste 60 bzw. 62 angeordnet, die im oberen Bereich rampenartig ausgebildet ist und sowohl in der Höhe allmählich ansteigt als auch in der Breite allmählich größer wird. Dieser rampenartige Abschnitt dient zum Einführen in das nicht gezeigte komplementäre Profil der Arme 44, 46. An der Außenseite im unteren Bereich ist ferner eine Aufnahme 64 bzw. 66 für die Arme 48, 50 vorgesehen. In der Leiste 60, 62 befindet sich eine Bohrung 68 bzw. 70 für den Rastbolzen 48, 50. Dadurch können die Arme 44, 46 lagerichtig positioniert werden. Dadurch erhält auch die Führung 18 eine präzise Lage im Raum. Schließlich ist im oberen Bereich seitlich der Leisten 60, 62 eine Rolle 72, 74 drehbar gelagert. Sie dient zum erleichterten Einführen des Profils der Arme 44, 46 in die Halterung.52 or 54 is provided with two clamping devices 56 or 58 for attachment to the housing with a corresponding parallelism adjustment. On the outside of the plate 52, 54 there is a guide bar 60 or 62 which is designed like a ramp in the upper area and gradually increases in height and also gradually increases in width. This ramp-like section is used for insertion into the complementary profile of the arms 44, 46 (not shown). On the outside in the lower area there is also a receptacle 64 or 66 for the arms 48, 50. In the bar 60, 62 there is a hole 68 or 70 for the locking bolt 48, 50. This allows the arms 44, 46 to be positioned correctly. This also gives the guide 18 a precise position in space. Finally, a roller 72, 74 is mounted in a rotatable manner in the upper area on the side of the strips 60, 62. It serves to facilitate the insertion of the profile of the arms 44, 46 into the holder.

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Claims

&iacgr;&ogr; - claims;

1. Aiming device for the straight insertion of an instrument into a human body, whereby the puncture site is determined using a computer tomograph and marked by an order, characterized by the following features:

- A carriage is guided above the gantry (12) of the computer tomograph along a horizontal guide (18), preferably along a transverse plane, and can be adjusted and locked at any point on the guide (18)

- A laser device (22, 22') generates a target marking in space

- A bearing device mounts the laser device (22, 22') on the carriage (20, 20') so that it can pivot about a horizontal axis, such that the beam of the laser device (22, 22') can be pivoted in a vertical plane, and

- an angle scale (34) on the slide (20, 20') for

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display of the swivel angle of the laser device (22, 22') .

2. Device according to claim 1 ₇ , characterized in that the laser device is designed as a unit (22) and projects a line cross.

3. Device according to claim 1, characterized in that the laser device projects a cross, with a line laser being fixed in space and its beam plane running in the transverse plane and a second line laser being pivotably mounted on the carriage and its beam plane running in the sagittal plane.

4. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the pivotable laser device (22, 22') is rod-shaped and pivotably mounted between the ends and has a mark (32) at the end opposite the beam exit end, which interacts with the angle scale (34).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the guide (18) is attached to the housing (10) of the computer tomograph.

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6. Device according to claim 5, characterized in that the guide (18) is formed by a horizontally arranged rail (40) which is attached above the gantry to the housing of the computer tomograph.

7. Device according to claim 6, characterized in that arms (44, 46) extending perpendicularly to the rail (40) are attached to the ends thereof, which cooperate with elongated holding profiles (52, 60 or 54, 62) on the housing of the computer tomograph.

8. Device according to claim 7, characterized in that the holding profiles contain a plate (52, 54) on which a guide strip (60, 62) is arranged, which increases in size downwards and away from the plate in a ramp-like manner and the arms (44, 46) have a profile complementary to the guide strips and a locking bolt (48, 50) or the like, which cooperates with a locking bore (68, 70) of the guide strips (60, 62).

9. Device according to claim 7 or 8, characterized in that the holding profiles are adjustably attached to the housing of the computer tomograph.

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