DE-102014218454-B4 - Vorrichtung, medizinisches Instrument und Verfahren zur Gewinnung eines räumlichen Bildes eines medizinischen Instrumentes mit einem Magnetresonanztomografiegerät

Abstract

Vorrichtung (1) zur Gewinnung eines räumlichen Instrumenten-Bildes (60) eines medizinischen Instrumentes (50) und eines Anatomie-Bildes (62) mit einem Magnetresonanztomografiegerät (10), wobei die Vorrichtung (1) ein medizinisches Instrument (50), ein Magnetresonanztomografiegerät (10) und ein Rechen- und Steuermittel (70) umfasst, wobei das medizinische Instrument (50) in wenigstens einem Bereich (52, 52', 52'') wenigstens ein Markierungsmaterial umfasst, das eine Kernspinresonanz außerhalb der Protonenresonanz aufweist und wobei das Rechen- und Steuermittel (70) zur Steuerung des Magnetresonanztomografiegerätes (10) derart ausgeführt ist, dass mittels des Magnetresonanztomografiegerätes (10) eine Kernspintomografiebildgebung mit der Protonenresonanz zur Gewinnung eines räumlichen Anatomie-Bildes (62) und eine Kernspintomografiebildgebung mit der Kernspinresonanz des wenigstens einen Markierungsmaterials zur Gewinnung eines räumlichen Instrumenten-Bildes (60) durchgeführt werden, wobei das Rechen- und Steuermittel (70) zur Entgegennahme des Anatomie-Bildes (62) und des Instrumenten-Bildes (60) und zur positionsrichtigen und lagerichtigen Überlagerung des Anatomie-Bildes (62) und des Instrumenten-Bildes (60) ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechen- und Steuermittel (70) ein Bildmodell (56) des medizinischen Instrumentes (50) umfasst und dazu ausgelegt ist, mittels des Instrumenten-Bildes (60) die Position und die Lage des medizinischen Instrumentes (50) zu bestimmen und das Bildmodell (56) des medizinischen Instrumentes (50) positionsrichtig und lagerichtig dem Anatomie-Bild (62) zu überlagern.

Inventors

• Sebastian Schmidt
• DAVID GRODZKI
• Björn Heismann
• Annemarie HAUSOTTE
• Arne Hengerer
• Mark-Aleksi Keller-Reichenbecher

Assignees

• Siemens Healthineers Ag

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20140915

Claims (14)

1. Vorrichtung (1) zur Gewinnung eines räumlichen Instrumenten-Bildes (60) eines medizinischen Instrumentes (50) und eines Anatomie-Bildes (62) mit einem Magnetresonanztomografiegerät (10), wobei die Vorrichtung (1) ein medizinisches Instrument (50), ein Magnetresonanztomografiegerät (10) und ein Rechen- und Steuermittel (70) umfasst, wobei das medizinische Instrument (50) in wenigstens einem Bereich (52, 52', 52'') wenigstens ein Markierungsmaterial umfasst, das eine Kernspinresonanz außerhalb der Protonenresonanz aufweist und wobei das Rechen- und Steuermittel (70) zur Steuerung des Magnetresonanztomografiegerätes (10) derart ausgeführt ist, dass mittels des Magnetresonanztomografiegerätes (10) eine Kernspintomografiebildgebung mit der Protonenresonanz zur Gewinnung eines räumlichen Anatomie-Bildes (62) und eine Kernspintomografiebildgebung mit der Kernspinresonanz des wenigstens einen Markierungsmaterials zur Gewinnung eines räumlichen Instrumenten-Bildes (60) durchgeführt werden, wobei das Rechen- und Steuermittel (70) zur Entgegennahme des Anatomie-Bildes (62) und des Instrumenten-Bildes (60) und zur positionsrichtigen und lagerichtigen Überlagerung des Anatomie-Bildes (62) und des Instrumenten-Bildes (60) ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet , dass das Rechen- und Steuermittel (70) ein Bildmodell (56) des medizinischen Instrumentes (50) umfasst und dazu ausgelegt ist, mittels des Instrumenten-Bildes (60) die Position und die Lage des medizinischen Instrumentes (50) zu bestimmen und das Bildmodell (56) des medizinischen Instrumentes (50) positionsrichtig und lagerichtig dem Anatomie-Bild (62) zu überlagern.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 , wobei das wenigstens eine Markierungsmaterial eine Fluorverbindung, eine Natriumverbindung und/oder eine Phosphorverbindung umfasst.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 , wobei das medizinische Instrument (50) neben dem wenigstens einen Markierungsmaterial ein Transparenz-Material umfasst, das eine Kernspinresonanz außerhalb der Protonenresonanz und außerhalb der Kernspinresonanz des wenigstens einen Markierungsmaterials aufweist.
4. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das medizinische Instrument (50) das wenigstens eine Markierungsmaterial als Beschichtung, als Compound oder als gekapselte Einlagerung umfasst oder wobei das wenigstens eine Markierungsmaterial in einem Material des medizinischen Instrumentes (50) gelöst ist.
5. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Rechen- und Steuermittel (70) zur Segmentierung des medizinischen Instrumentes (50) in dem Instrumenten-Bild (60) ausgelegt ist.
6. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei abhängig von der Geometrie und/oder einer Verformbarkeit des medizinischen Instrumentes (50) das medizinische Instrument (50) vorgebbar mehrere Bereiche (52, 52') wenigstens eines Markierungsmaterials umfasst.
7. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der wenigstens eine Bereich mit dem wenigstens einen Markierungsmaterial eine vorgebbare Geometrie (52') aufweist.
8. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das medizinische Instrument (50) mehrere Bereiche (52, 52', 52'') mit verschiedenen Markierungsmaterialien umfasst.
9. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Rechen- und Steuermittel (70) dazu ausgelegt ist, aus einer bekannten Lage und/oder Geometrie des wenigstens einen Bereiches (52, 52', 52'') mit dem wenigstens einen Markierungsmaterial geometrische Verzerrungen des Instrumenten-Bildes (60) und/oder des Anatomie-Bildes (62) zu korrigieren.
10. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei durch eine geometrische Anordnung und/oder durch die Art von Markierungsmaterial und/oder durch die Anzahl und/oder durch die Dichte an Markierungsmaterial des wenigstens einen Bereiches (54) mit wenigstens einem Markierungsmaterial eine Information kodiert ist.
11. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Rechen- und Steuermittel (70) dazu ausgelegt ist, mittels des Instrumenten-Bildes (60) die Position und die Lage des medizinischen Instrumentes (50) zu bestimmen und einem Planungsmittel (80) zur Verfügung zu stellen.
12. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das medizinische Instrument (50) ein Applikator zur Durchführung einer Brachytherapie oder ein Strahlungsmittel (33) zur Verwendung in einer Brachytherapie ist.
13. Medizinisches Instrument (50) zur Gewinnung eines räumlichen Instrumenten-Bildes (60) eines medizinischen Instrumentes (50) mit einem Magnetresonanztomografiegerät (10), wobei das medizinische Instrument (50) zur Gewinnung eines räumlichen Instrumenten-Bildes (60) eines medizinischen Instrumentes (50) mit einem Magnetresonanztomografiegerät (10) nutzbar ist, wenn es nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgelegt ist und mit einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 betrieben wird.
14. Verfahren zur Gewinnung eines räumlichen Instrumenten-Bildes (60) eines medizinischen Instrumentes (50) mit einem Magnetresonanztomografiegerät (10), wobei das Verfahren eine Vorrichtung (1) zur Gewinnung eines räumlichen Instrumenten-Bildes (60) eines medizinischen Instrumentes (50) mit einem Magnetresonanztomografiegerät (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 nutzt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Gewinnung eines räumlichen Bildes eines medizinischen Instrumentes mit einem Magnetresonanztomografiegerät. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes medizinisches Instrument und ein entsprechendes Verfahren zur Gewinnung eines räumlichen Bildes eines medizinischen Instrumentes mit einem Magnetresonanztomografiegerät. Die Magnetresonanztomografie, Kernspintomografie oder kurz MRT, ist ein bekanntes bildgebendes Verfahren, das vor allem in der medizinischen Diagnostik zur Darstellung von Strukturen und Funktionen von Weichgewebe und Organen in einem Untersuchungsobjekt, z.B. einem menschlichen oder tierischen Patienten eingesetzt wird. Neben vielen Vorteilen gegenüber anderen bildgebenden Verfahren, wie Computertomografie, Röntgenbildgebung oder Ultraschallbildgebung, hat die Magnetresonanztomografiebildgebung den Nachteil, dass Bildobjekte, die einen geringen Wasser- oder Fettgehalt aufweisen, prinzipbedingt in einem Magnetresonanztomografiebild nur sehr schwach abgebildet werden und deshalb schwer erkennbar sind. So sind insbesondere die Position und die Lage eines medizinischen Instrumentes oder Gerätes in Bezug zu anderen Bestandteilen, wie Weichteilgewebe, in einem Magnetresonanztomografie-Bild nur schwer ersichtlich. Ein Anwendungsgebiet, bei der die Information bezüglich der Position eines medizinischen Instrumentes in Relation zu anderen Objekten, wie Organen, von großer Wichtigkeit ist, ist die sogenannte Brachytherapie. Bei der Brachytherapie handelt es sich um ein minimalinvasives Verfahren um einen Tumor, z.B. ein Prostata-Karzinom, ein Cervix-Karzinom, ein Mamma-Karzinom, oder ein Larynx-Karzinom, mittels interner Strahlentherapie oder Strahlenbehandlung in seiner unmittelbaren Zielregion zu bestrahlen. Dazu werden eine oder mehrere Strahlenquellen in unmittelbarer Nähe des zu bestrahlenden Bereiches platziert. Ein wesentlicher Vorteil gegenüber der Teletherapie mit einem Linearbeschleuniger, engl. External Beam Radiotherapy, EBRT, ist dabei, dass, wenn Radioisotope mit entsprechend kurzer Reichweite gewählt werden, wie es zum Beispiel bei Betastrahlern der Fall ist, die Strahlenbelastung für das umgebende Gewebe minimal ist, während bei der Teletherapie der Strahl des Linearbeschleunigers auch gesundes Gewebe durchdringen muss, um zum Ziel zu kommen. Zur Einbringung der Strahlenquellen werden häufig sogenannte Applikatoren oder Führungen, das sind katheterähnliche Vorrichtungen oder Hohlnadeln, in den Körper, nahe dem Tumor oder direkt in das Tumorgewebe eingeführt oder implantiert. Die Strahlenquellen können bei der sogenannten temporären Brachytherapie temporär, z.B. für einige Minuten oder Stunden, oder bei der permanenten Brachytherapie über einen längeren Zeitraum oder unbegrenzt im Körper verbleiben. Bei der permanenten Brachytherapie kann man auch von engl. low dose rate brachytherapy, LDR, und bei der temporären Brachytherapie, da zur Bestrahlung des Tumors eine stärkere Strahlenquelle verwendet wird, kann man von engl. high dose rate brachytherapy, HDR, sprechen. Um die genaue Zielposition der Strahlenquellen zu bestimmen, kann beispielsweise vor der Therapie eine Computertomografie- (CT) oder eine Magnetresonanztomografie- (MRT) Aufnahme der zu bestrahlenden Region angefertigt werden. Mit Hilfe dieses erhobenen Datensatzes wird an einem Bestrahlungsplanungssystem die genaue Dosisverteilung in der Zielregion errechnet. Anhand der idealen Dosisverteilung am bzw. im Tumor werden die Anzahl und die Positionen der einzubringenden Applikatoren und der Strahlenquellen bestimmt. Durch die Dosisplanung wird die Strahlung nur dort hoch dosiert appliziert, wo sich der Tumor befindet. Eine Dosisverteilung kann auch nach der Implantation der Applikatoren und ggf. noch einmal während des Einschiebens der Strahlenquellen zur Qualitätskontrolle erfolgen. Dadurch wird das umliegende und zum Teil höchst strahlensensible Gewebe nicht unnötig bestrahlt und eine Schädigung wird minimiert. Zudem wird im Gegensatz zu einer äußeren Bestrahlung die Haut nicht geschädigt, da von innen bestrahlt wird. Nach einer Voruntersuchung, der Dosisplanung und der Beschaffung der nötigen Materialien erfolgt die eigentliche Brachytherapie. Dazu wird der Patient in einem sterilen Umfeld (OP) sediert oder narkotisiert und die Applikatoren werden implantiert. Dies kann unter 2D-Durchleuchtung erfolgen. Nach erfolgreicher Kontrolle der Position der Applikatoren erfolgt die interne Bestrahlung mit Hilfe von radioaktiven Strahlenquellen, sogenannter Seeds, z.B. in Form von etwa ein bis fünf Millimeter langen Kapseln aus beispielsweise Caesium-137. Bei dem sogenannten Afterloading-Verfahren, d.h. Nachladeverfahren, werden die Seeds manuell oder automatisiert durch die Applikatoren in ihren Zielbereich, gegebenenfalls stufenweise, eingeführt. Über die zu erwartende Strahlungsintensität der einzelnen Seeds, sowie deren Verweildauer im Applika