DE102012002412A1 - Device for determination of position of puncture needle in workspace of ultrasound probe for human body, has processor unit introducing stitch projection and penetration depth of needle together with image for representation of projection - Google Patents

Device for determination of position of puncture needle in workspace of ultrasound probe for human body, has processor unit introducing stitch projection and penetration depth of needle together with image for representation of projection Download PDF

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Abstract

The device has a lens projecting an object point in a workspace parallel to a midpoint beam on pixels of a charge coupled device camera (4), where light is received through the lens. Image information of the camera, incidence angle of a linear detection light beam and ultrasound image are supplied to a processor unit. The processor unit introduces a stitch projection in a position at an angle, an intersection point of the stitch projection in plane-sound plumbing and penetration depth of a puncture needle together with the ultrasound image for representation of the projection. An independent claim is also included for a kit comprising a determination device.

Description

Problemstellung und Stand der TechnikProblem and state of the art

Die im Körper des Menschen verlaufenden Gefässe und Nerven sind meistens von außen nicht sichtbar. Ihre Punktion setzt gute Kenntnisse der Anatomie des Punktionsziels und der benachbarten anatomischen Leitstrukturen voraus, welche bei der Orientierung helfen. Durch Ultraschalllotungen besteht die Möglichkeit die Zielstrukturen sichtbar zu machen, indem ein zweidimensionales Bild des Punktionsziels und des umgebenden Gewebes erstellt wird. Dabei wird die Koordination des Ultraschallbildes mit der Lage und Stichrichtung der Punktionsnadel durch mehrere Umstände erschwert. Die Ebene des zweidimensionalen Ultraschallbilds und die Position der in den Körper eingeführten Punktionsnadel sind in der Regel so weit von einander entfernt, dass Zielstruktur und Nadel auch durch Kippen und Verschieben der Schallsonde nicht gemeinsam im Ultraschallbild dargestellt werden können. Dieses Problem nimmt mit dem Abstand zwischen der Einstichposition der Nadel und der Position der Schallsonde zu. Ferner sind Punktionsnadeln – insbesondere dünne zur Durchführung von Nervenblockaden geeignete Nadeln – im Ultraschallbild nur schwer sichtbar ( MAECKEN et al. 2007 ).The vessels and nerves in the human body are mostly invisible from the outside. Your puncture requires good knowledge of the anatomy of the puncture target and the adjacent anatomical lead structures that help with orientation. Ultrasound scans provide the ability to visualize the target structures by creating a two-dimensional image of the target and the surrounding tissue. The coordination of the ultrasound image with the position and sting direction of the puncture needle is made difficult by several circumstances. The plane of the two-dimensional ultrasound image and the position of the puncture needle inserted into the body are usually so far apart that the target structure and needle can not be displayed together in the ultrasound image by tilting and moving the sound probe. This problem increases with the distance between the insertion position of the needle and the position of the sound probe. Furthermore, puncture needles - especially thin needles suitable for performing nerve blocks - are difficult to see in the ultrasound image ( MAECKEN et al. 2007 ).

Die anatomische Situation einer ultraschallgesteuerten Punktion eines in die linke Hand hinein verlaufenden Astes des Nervus medianus ist in 2 dargestellt. Die Schallsonde ist auf die palmare Seite des Unterarms im Bereich des Handgelenks angelegt. Die Linie über die der Schall, der auf die Haut des Arms aufgesetzten Schallsonde in das Gewebe des Arms eintritt sei im folgenden als X-Achse, die Richtung in der sich der Ultraschall in die Tiefe des Gewebes ausbreitet, als Z-Achse, der Schalllotung bezeichnet. Dem entsprechend sei der radiale Schnittpunkt der Z-Achse mit der X-Achse als 0 Punkt des Koordinatensystems der Schalllotung definiert, wobei sich die Y-Achse der Schalllotung im rechten Winkel von X- und Z-Achse auf der Haut vor der Schallsonde befindet. Der Winkel zwischen X- und Z-Achse ist rechtwinklig, wogegen der Winkel zwischen Z- und Y-Achse vom Neigungswinkel, bzw. von der Kippstellung der um die X-Achse drehbaren Schallsonde (etwa 45–135 GRT) abhängig ist (In unserem Beispiel ist auch dieser Winkel rechtwinklig.). Im Arbeitsraum der ultraschallnavigierten Punktion ist eine Punktionsnadel auf die Haut des Unterarms aufgesetzt. Der Strahl der sich als Verlängerung dieser aufgesetzten Punktionsnadel unter das Hautniveau fortsetzt ist als Stichprojektion, als durchbrochene Linie in 2 dargestellt. In dem dreidimensionalen Koordinatensystem kann die Punktionsnadel in dem aus der X-, und der Z-Achse gebildeten Graphen in der Ebene der Schalllotung als Projektionslinie S(x, z), und in dem aus der Y-, und der Z-Achse gebildeten Graphen als Projektionslinie S(y, z) dargestellt werden (2). Die weiteren Darstellungen beziehen sich damit auf ein dreidimensionales rechtwinkliges Koordinatensystem. Die Stichprojektion S(x, z) befindet sich in der Ebene der Schalllotung und erscheint deshalb im Ultraschallbild, wie in dem Graphen der X- und Z-Achse als Gerade. Auf welchen Punkt dieser Gerade die eingestochene Nadel projeziert wird, ist von der Steilheit des Einstichs und damit vom Winkel Ay abhängig. Der Schnittpunkt der Stichprojektionen in der Ebene der Schalllotung wird im folgenden durch eine Markierung (1, T > < T) auf der Linie S(x, z) im Bild der Schalllotung angezeigt.The anatomical situation of an ultrasound - controlled puncture of a branch of the median nerve extending into the left hand is in 2 shown. The sound probe is placed on the palmar side of the forearm in the area of the wrist. The line through which the sound enters the tissue of the arm placed on the skin of the arm is referred to below as the X-axis, the direction in which the ultrasound propagates into the depth of the tissue, as the Z-axis, the sound designated. Accordingly, let the radial intersection of the Z-axis with the X-axis be defined as 0 point of the coordinate system of the Schalllotung, with the Y-axis of the Schalllotung located at right angles from the X and Z axis on the skin in front of the sound probe. The angle between X- and Z-axis is rectangular, whereas the angle between Z- and Y-axis depends on the angle of inclination, or on the tilting position of the X-axis rotatable sound probe (about 45-135 GRT) For example, this angle is also rectangular.). In the working space of the ultrasound-guided puncture, a puncture needle is placed on the skin of the forearm. The ray which continues as an extension of this attached puncture needle below the skin level is as a stitch projection, as a broken line in 2 shown. In the three-dimensional coordinate system, the puncture needle in the graph formed of the X- and Z-axes may be in the plane of the sounding as the projection line S (x, z) and in the graph formed of the Y- and Z-axes are represented as projection line S (y, z) ( 2 ). The other illustrations thus relate to a three-dimensional rectangular coordinate system. The stitch projection S (x, z) is located in the plane of the sound slot and therefore appears in the ultrasound image, as in the graph of the X and Z axis as a straight line. At which point of this straight line the pierced needle is projected depends on the steepness of the puncture and thus on the angle Ay. The point of intersection of the stitch projections in the plane of the sound sounding is indicated below by a marker ( 1 , T><T) is displayed on the line S (x, z) in the image of the sound sounding.

Chan et al. (2005) sowie Najafi und Rohling (2011) beschreiben die optische Erfassung der Lage von Punktionsnadeln durch monokulare und binokulare Kamerasysteme, die an die Schallsonde montiert sind und auf den vor der Schallsonde befindlichen Arbeitsraum der Punktionsnadel blicken. Bei Versuchen an Modellen konnten die Autoren die Lage von Injektionsnadeln im Raum vor der Schallsonde nach entsprechender Kalibrierung jeder Kamera sicher erfassen. Chan et al. (2005) such as Najafi and Rohling (2011) describe the optical detection of the position of puncture needles by monocular and binocular camera systems, which are mounted on the sound probe and look at the located in front of the sound probe working space of the puncture needle. In experiments on models, the authors were able to reliably detect the position of injection needles in the space in front of the sound probe after appropriate calibration of each camera.

Eigene Versuche zur Abbildung von Punktionsnadeln mit entsprechenden monokularen und binokularen Kamerasystemen vergleichbarer Qualität zeigen jedoch, dass die Darstellung von für die Durchführung von Lokalanästhesien geeigneten Punktionsnadeln – es wurden 20 bis 24 Gaugenadeln verwendet – unter den in Operationssälen herrschenden Bedingungen deutlich erschwert wird.Our own attempts to image puncture needles with corresponding monocular and binocular camera systems of comparable quality, however, show that the presentation of suitable for the conduct of local anesthesia puncture needles - 20 to 24 gauge needles were used - under the prevailing conditions in operating rooms significantly more difficult.

Vor allem hat sich gezeigt, dass, die Ausleuchtung des Arbeitsraums vor der Schallsonde durch die notwendigen Bewegungen von Nadel und Schallsonde unter den in Operationsräumen vorliegenden Lichtverhältnissen ständig verändert wird. Hinzu kommt, daß bei in flachem Winkel auf die Haut aufgesetzten kürzeren Nadeln Teile der Handbewegungen des Operateurs im Sichtfeld der Kamerasysteme stattfinden. Die Lichtverhältnisse in dem Arbeitsbereich vor der Schallsonde können durch geeignete Leuchtmittel, welche an der Schallsonde befestigt sind und den Arbeitsraum ausleuchten, verbessert werden. Bei der praktischen Umsetzung bleiben dessen ungeachtet mehrere Probleme bestehen:
Die überwiegende Anzahl der Verfahren wird nicht durch Injektionen in ebene Hautoberflächen sondern in gewölbte anatomische Strukturen durchgeführt. Bei den gebräuchlichen Leitungsblöcken wie, Plexus axillaris Blockaden, Skalenusblockaden, Lokalanästhesien des Ganglion Stellatum, vorderen infraclaviculären Blockaden, Blockaden des Nervus femoralis, Poplitealblöcken sowie bei Gefäßpunktionen wie der Punktion der Vena jugularis interna, der Vena subclavia und der Vena femoralis, nehmen auf Schallsonden montierte Kameras Nadelbilder vor sich verändernden Hintergründen wechselnd beleuchteter und bewegter Körperoberflächen und Höhlungen auf.Above all, it has been shown that, the illumination of the working space in front of the sound probe by the necessary movements of needle and sound probe under the light conditions present in operating rooms is constantly changing. In addition, when placed at a shallow angle to the skin shorter needles parts of the hand movements of the surgeon in the field of view of the camera systems take place. The lighting conditions in the working area in front of the sound probe can be improved by suitable lighting means, which are attached to the sound probe and illuminate the working space. Nonetheless, several problems remain in the practical implementation:
The vast majority of the procedures are not performed by injections in even skin surfaces but in curved anatomical structures. In the usual conduction blocks such as axillary plexus blockages, scalenus blockages, local anesthesia of the ganglion stellatum, anterior infraclavicular blockades, blockages of the femoral nerve, popliteal blocks as well as vascular punctures such as the puncture of the internal jugular vein, the subclavian vein and the femoral vein, take on sound probes mounted Cameras needle images in front of him changing backgrounds of changing illuminated and moving body surfaces and cavities.

Bei der ultraschallsonografisch navigierten Punktion wird die Schallsonde unterschiedlich fest auf die Körperoberfläche aufgesetzt bzw. in diese eingedrückt. Gerade bei Lokalanästhesien und Gefäßpunktionen sind die Veränderungen des Gewebes im Schallbild, die durch unterschiedlich festes Andrücken der Schallsonde ausgelöst werden, ein wichtiges Kriterium für die Identifikation der sonografierten Körperstruktur (Unterscheidung von Venen, Arterien, Nervensträngen und Sehnen). Auch werden Schallsonden über dem Gewebe gedreht und geneigt um den räumlichen Verlauf der Strukturen im Gewebe zu erfassen. Bei jeder dieser Manipulationen verändern sich sowohl die von den Kameras erfassten Hintergründe der Körperoberfläche, als auch das von der Nadel reflektierte Licht.In the ultrasound-sonographically navigated puncture, the sound probe is placed on or pressed into the body surface in different ways. Especially with local anesthesia and vascular punctures, the changes in the tissue in the sound image, which are triggered by different firm pressing the sound probe, an important criterion for the identification of the sonografierten body structure (distinction of veins, arteries, nerve cords and tendons). Also sound probes are rotated over the tissue and tilted to capture the spatial shape of the structures in the tissue. In each of these manipulations, both the backgrounds of the body surface detected by the cameras and the light reflected by the needle change.

Die topologisch anatomischen Bedingungen im Arbeitsraum vor Ultraschallsonden erschweren die Analyse durch Kamerasysteme aufgenommener Bilder erheblich. Fast bei allen Stellungen der Ultraschallsonde entstehen durch die notwendigen Neigungen der Punktionsnadel Schattenbilder der Nadel auf der Körperoberfläche.The topological anatomical conditions in the working space in front of ultrasound probes considerably complicate the analysis by camera systems of recorded images. Almost at all positions of the ultrasound probe caused by the necessary inclinations of the puncture needle silhouettes of the needle on the body surface.

Die für die korrekte Punktion notwendige Kenntnis der Einstichtiefe der Nadel erzwingt bei der Nutzung von Navigationssystemen eine entsprechende Markierung der Nadel. Ferner empfiehlt es sich bei Systemen zur dreidimensionalen Darstellung der Punktionsnadellage Markierungen auf der Punktionsnadel zu nutzen, die für Kamerasysteme mindestens einen spezifischen Ort der Punktionsnadel definieren. Bei den in Operationsräumen vorliegenden Lichtverhältnissen ist es sehr schwierig Punktionsnadeln für Kamerasysteme sichtbar mit Markierungen zu versehen. Um Verletzungen bei der Punktion zu vermeiden darf dabei der Durchmesser der Nadel durch die Markierungen nicht vergrößert werden. Die Nadeloberfläche sollte aus dem gleichen Grund nicht zusätzlich durch Markierungen aufgerauht werden. Mit Kamerasystemen gut identifizierbare Markierungen übersteigen jedoch den von gebräuchlichen Lokalanästhesienadein zur Verfügung gestellten Raum beträchtlich.The knowledge of the penetration depth of the needle necessary for the correct puncture forces a corresponding marking of the needle when using navigation systems. Furthermore, in systems for the three-dimensional representation of the puncture needle layer it is recommended to use markings on the puncture needle which define at least one specific location of the puncture needle for camera systems. In the light conditions present in operating rooms, it is very difficult to visually mark puncture needles for camera systems. In order to avoid injury during the puncture, the diameter of the needle must not be increased by the markings. The needle surface should not be additionally roughened by markings for the same reason. However, markings which are easily identifiable with camera systems considerably exceed the space provided by common local anesthetic baths.

Ferner stellt die keimfreie Umhüllung der Schallsonde ein weiteres Problem dar. Ultraschallsonden müssen zur sterilen Abdeckung mit keimfreien Folien umhüllt werden, um die bakterielle Kontamination der Punktionsstelle zu vermeiden. Die unregelmäßige Anlage solcher lichtdurchlässiger Umhüllungen stört die Wiedergabe des Nadelbildes erheblich. Die durch den Operateur bedingten Bewegungen der Folienabschnitte vor der Kamera stören die optische Güte des Kamerabildes erheblich.Furthermore, the germ-free envelope of the sound probe presents a further problem. Ultrasonic probes must be enveloped with sterile foils for sterile coverage in order to avoid the bacterial contamination of the puncture site. The irregular arrangement of such translucent envelopes disturbs the reproduction of the needle image considerably. The movements of the film sections in front of the camera caused by the operator disturb the optical quality of the camera image considerably.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

In einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung wird die Position der Punktionsnadel mittels mindestens zweier Lichtstrahlen im folgenden als Ortungslichtstrahlen (O) bezeichnet und mindestens eines Photodetektors ermittelt. Die beiden Ortungslichtstrahlen überstreichen nacheinander einen waagrechten Sektor gleicher Höhe Z0 bzw. Z1 in dem Bereich vor der Schallsonde (3). Beim Überstreichen der Punktionsnadel wird das Licht von der Nadel reflektiert und auf einen an der Vorderseite der Schallsonde befestigten Lichtdetektor zurückgeworfen. Der zwischen der X-Achse und dem die Nadel treffenden Ortungslichtstrahl liegende Winkel (3 α1, β1, α2, β2) kann beispielsweise aus der Winkelgeschwindigkeit des drehenden Lichtstrahls und der Zeit, die der Lichtstrahl vom Überstreichen der Z-Linie (0 GRT) bis zum Erreichen der reflektierenden Punktionsnadel benötigt, ermittelt werden. Hierfür kann jeweils eine Photodiode im Inneren der Meßvorichtung so angebracht werden, dass sie von dem Ortungslichtstrahl beim Überfahren einer definierten Position z. B. der Z-Linie angestrahlt wird, wobei der Lichtimpuls mit einem Meßverstärker gemessen und einem Rechner zugeführt wird. Wenn das Licht zweier drehender Ortungslichtstrahlen (L1, L2) von unterschiedlichen Positionen der X-Achse einen Punkt der Punktionsnadel trifft und das von diesem Punkt reflektierte Licht auf den vor der Schallsonde befindlichen Photodetektor (3 D) fällt, können dieser Punkt P (x1, y1, z1) auf der Punktionsnadel und die Lichtquellen L1 und L2 als Dreieck aufgefaßt werden. Das Dreieck ist in 3 links oben dargestellt, wobei die Grundseite C durch die Eckpunkte L1 und L2 begrenzt wird. Der der Grundseite C gegenüberliegende Eckpunkt P(x1, y1, z1) wird mit einem Strahl von L1 mit dem Innenwinkel α1 und mit einem Strahl von L2 mit dem Innenwinkel β1 erreicht. Die von P(x1, y1, z1) auf die Grundlinie C gefällte Höhe (Y1) unterteilt C in die Abschnitte x1 und q. X1 entspricht dem Schnittpunkt der Stichprojektion auf der Ebene des Hautniveaus (siehe 1).In a simple embodiment of the invention, the position of the puncture needle by means of at least two light beams hereinafter referred to as locating light beams (O) and determined at least one photodetector. The two locating light beams successively pass over a horizontal sector of equal height Z0 or Z1 in the area in front of the sound probe ( 3 ). When sweeping the puncture needle, the light is reflected by the needle and reflected back to a mounted on the front of the sound probe light detector. The angle between the x-axis and the pin which hits the pin ( 3 α1, β1, α2, β2) can be determined, for example, from the angular velocity of the rotating light beam and the time required for the light beam to pass from the Z-line (0 GRT) to reach the reflective puncture needle. For this purpose, in each case a photodiode can be mounted in the interior of the Meßvorichtung so that they can be detected by the locating light beam when driving over a defined position z. B. the Z-line is illuminated, wherein the light pulse is measured with a measuring amplifier and fed to a computer. When the light of two rotating locating light beams (L1, L2) from different positions of the X-axis hits a point of the puncturing needle and the light reflected from this point is incident on the photodetector located in front of the sonic probe (FIG. 3 D), this point P (x1, y1, z1) on the puncture needle and the light sources L1 and L2 can be considered as a triangle. The triangle is in 3 The upper side C is delimited by the vertices L1 and L2. The vertex P (x1, y1, z1) opposite the base C is achieved with a beam of L1 with the inside angle α1 and with a beam of L2 with the inside angle β1. The height (Y1) dropped from P (x1, y1, z1) to baseline C divides C into sections x1 and q. X1 corresponds to the intersection of the stitch projection at the level of the skin level (see 1 ).

Ein weiterer Punkt auf der Punktionsnadel P(x2, y2, z2) kann durch ein weiteres Paar drehbar gehaltener Ortungslichtstrahlen L3 und L4, welche parallel zu den im vorigen beschriebenen Lichtquellen zwei weitere Sektoren vor der Schallsonde überfahren, in gleicher Weise optisch erfaßt werden. Mit diesen zusätzlichen, räumlichen Informationen für P1 und P2 kann die Lage der Stichprojektion S (x/z), x1, x2 und der Winkel Az sowie der Durchtritt der Stichprojektion in der Ebene der Schalllotung (1 T > < T) berechnet und auf dem Schallbild dargestellt werden. Die 4 zeigt eine beispielhafte Ausführung der Erfindung ohne diese hierauf zu beschränken. Die Ortungslichtstrahlen (4, O) werden mittels der Lichtquellen (4 links oben, links unten) erzeugt und durch Spiegel auf die Drehspiegel (4 DS) umgelenkt. Zur synchronen Rotation sind die beiden Drehspiegel (DS) durch einen Zahnriemen oder durch ein Getriebe miteinander verbunden, welche in jeweils ein mit DS verbundenes Ritzel greifen. Zur besseren Übersichtlichkeit ist in 4 auf die Abbildung eines den Zahnriemen treibenden Motors, sowie auf die Darstellung der elektrischen Leitungen zu Lichtquellen und Photodetektoren verzichtet worden. In 4 rechts unten ist die mit schlitzförmigen Blenden versehene Abschlußplatte des Geräts mit einem Photodetektor zur Messung des von der Punktionsnadel reflektierten Ortungslichtstrahls (O) abgebildet. In dem in 4 abgebildeten Beispiel der Erfindung sind die drehbar gehaltenen Lichtquellen (L1, L2, L3, L4) mit Mitteln zur Messung der Winkel, der in das Areal vor der Schallsonde eingestrahlten Ortungslichtstrahlen (O), versehen. Die Messungen Winkel der Ortungslichtstrahlen können durch Incrementgeber erfolgen, die über entsprechende USB-Verbindungen direkt mit dem an Rechner verbunden sind, der auch an Kamera und Ultraschallgerät angeschlossen ist. Die beiden Ortungslichtstrahlen können vorteilhaft durch ein Getriebe gegenläufig gedreht werden, sodaß jeder Ortungslichtstrahl nacheinander von außen nach innen ineinanderscherend den Arbeitsraum durchfährt.Another point on the puncture needle P (x2, y2, z2) can be optically detected in the same way by another pair of rotatably held detection light beams L3 and L4, which run parallel to the light sources described above, two other sectors in front of the sound probe. With this additional, spatial information for P1 and P2, the position of the stitch projection S (x / z), x1, x2 and the angle Az as well as the passage of the stitch projection in the plane of the sound sounding ( 1 T><T) and displayed on the sound image. The 4 shows an exemplary embodiment of the invention without limiting it thereto. The locating light beams ( 4 , O) are detected by means of the light sources ( 4 left top, bottom left) and by mirror on the rotating mirror ( 4 DS) deflected. For synchronous rotation, the two rotating mirrors (DS) are connected to each other by a toothed belt or by a gear, which engage in each one connected to DS pinion. For better clarity, see 4 to the figure of a toothed belt driving motor, as well as the representation of the electrical lines to light sources and photodetectors have been omitted. In 4 bottom right is the provided with slit-shaped panels end plate of the device with a photodetector for measuring the reflected light from the puncture detection beam (O). In the in 4 In the illustrated example of the invention, the rotatably supported light sources (L1, L2, L3, L4) are provided with means for measuring the angles of the locating light beams (O) radiated into the area in front of the sound probe. The measurements angle of the location light beams can be done by incremental encoder, which are connected via corresponding USB connections directly to the computer, which is also connected to the camera and ultrasound device. The two locating light beams can be advantageously rotated in opposite directions by a gear, so that each locating light beam passes successively from one outside to the other inside the working space.

In weiteren Untersuchungen sind die Intensitäten von durch verschiedene Punktionsnadeln (Durchmesser 20–23 Gauge) reflektierten Ortungslichtstrahlen untersucht worden. Neben der Messung der zurückgestrahlten Lichtintensitäten mit einzelnen Photodioden, sind auch Messungen des von den Punktionsnadeln reflektierten Lichts im Kamerabild einer auf die Ultraschallsonde montierten CCD-Kamera aufgenommen worden. Hierfür ist vor die CCD-Kamera ein Objektiv (5, 6) bestehend aus mindestens einer Sammellinse (5.1) und einem Spiegel (5.2) dergestalt vorgesetzt worden, daß jeder Gegenstandspunkt im Arbeitsraums, parallel zur Linie des Mittelpunktstrahls des Objektivs auf einem entsprechenden Bildpunkt der Kamera zur Abbildung kommt. Die achsenparallele Darstellung des Arbeitsraums auf der Bildebene der Kamera wird durch Einbau eines Objektivs mit einer hinreichend starken Gesamtbrennweite bewirkt. Die für die Handhabung notwendige kleine Baugröße der Navigationsvorrichtung kann vorteilhaft durch einen Umlenkspiegel erreicht werden (1, 5.2, 3, 5.2, 4, 5.2) ohne wesentliche Einbußen in der Güte des Objektivs hinzunehmen. Der Strahlengang durch das Objektiv ist in 7 dargestellt, wobei die Spiegelung des Strahlengangs nach oben zur besseren Übersichtlichkeit nicht nachgebildet worden ist. Der Spiegel ist nur schraffiert angedeutet (5.2), der Strahlengang so in einer Ebene dargestellt worden. Im unteren Abschnitt der 7 ist der Winkel des eingestrahltes Ortungslichtstrahls α des Lasers (6) dargestellt. Auf der rechten Seite befindet sich das rechtwinklige Dreieck, welches aus dem Winkel α des Ortungslichtstrahls, aus der Reflektionslinie (Y1) und aus der Strecke X1 des Kamerabildes konstruiert werden kann. Dieses Dreieck von dem α und X1 bekannt sind, bzw. ermittelt werden, ist die Grundlage der durch die Recheneinheit durchgeführten Triangulationen. Die 5 zeigt ein Anwendungsbeispiel einer Anordnung mit einem achsenparallel projezierenden Objektiv, bestehend aus einr 7,5 dpt Fresnell-Linse (5.1), einem Umlenkspiegel (5.2); einer CCD-Kamera (4) und einem Ultraschallgerät (2). Die gewünschte achsenparallele Projektion aller Gegenstandspunkte des Arbeitsraums ist durch eine Justierung des Abstands zwischen Kamera und Objektiv anhand von in verschiedenen Abständen vor der Linse platzierten Kalibriermodellen durchgeführt worden. Eine einzelne drehbare Lichtquelle zur Erzeugung eines Ortungslichtstrahls (6), mit einem Incrementgeber (7) und Schrittmotor (8) befindet sich links neben dem Objektiv. Die Ultraschalllotungen werden an Gelblocken mit eingegossenen metallenen Zielstrukturen durchgeführt, die in ihren Abmessungen und Positionen exakt den Abmessungen der Kalibrierkörper entsprechen und sich im Gelblock genau unter der Position befinden, die bei der Kalibration von Kamera und Objektiv von dem Kalibrierkörper eingenommen worden ist. Die 8 zeigt im oberen Teil das Kamerabild einer mit dem System aufgenommenen Punktionsnadel im Arbeitsraum der erfindungsgemäßen Vorrichtung über dem Ultraschallbild des Gelblocks (im unteren Teil der Abbildung). Die Größen X1 und der Winkel Az können direkt aus dem Kamerabild ermittelt und als Stichprojektion im Ultraschallbild eingeblendet werden. Den eingeblendeten Stichprojektion folgend können die Zielstrukturen, welche achsenparallel zum Mittelpunktstrahl der Kamera verlaufen mit der Punktionsnadel aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Projektionen Xn und Az(n) problemlos sicher getroffen werden, wobei der Durchtritt der Stichprojektion durch die Ebene der Schalllotung und die Einstichtiefe der Punktionsnadel ohne Verwendung eines Ortungslichtstrahls unbekannt bleiben.In further studies, the intensities of detection light rays reflected by various puncture needles (20-23 gauge diameter) have been investigated. In addition to the measurement of the returned light intensities with individual photodiodes, measurements of the light reflected by the puncture needles in the camera image of a CCD camera mounted on the ultrasound probe have also been recorded. For this purpose, a lens is in front of the CCD camera ( 5 . 6 ) consisting of at least one converging lens ( 5.1 ) and a mirror ( 5.2 ) has been pre-set so that each object point in the working space, parallel to the line of the center beam of the lens on a corresponding pixel of the camera comes for imaging. The axis-parallel representation of the working space on the image plane of the camera is effected by installing a lens with a sufficiently strong overall focal length. The necessary for handling small size of the navigation device can be advantageously achieved by a deflection mirror ( 1 . 5.2 . 3 . 5.2 . 4 . 5.2 ) without substantial losses in the quality of the lens. The beam path through the lens is in 7 represented, wherein the reflection of the beam path has not been reproduced upwards for clarity. The mirror is only hatched indicated ( 5.2 ), the beam path has been shown in one plane. In the lower section of the 7 is the angle of the irradiated location light beam α of the laser ( 6 ). On the right side is the right-angled triangle, which can be constructed from the angle α of the tracking light beam, from the reflection line (Y1) and from the distance X1 of the camera image. This triangle of which α and X1 are known, respectively, is the basis of the triangulations performed by the arithmetic unit. The 5 1 shows an application example of an arrangement with an axis-parallel projecting objective, consisting of a 7.5 d Fresnel lens (FIG. 5.1 ), a deflection mirror ( 5.2 ); a CCD camera ( 4 ) and an ultrasound device ( 2 ). The desired axis-parallel projection of all object points of the working space has been carried out by adjusting the distance between the camera and lens based on placed at different distances in front of the lens calibration models. A single rotatable light source for generating a locating light beam ( 6 ), with an incremental encoder ( 7 ) and stepper motor ( 8th ) is located to the left of the lens. The ultrasound couplings are carried out on gel blocks with embedded metal target structures, which correspond exactly to the dimensions of the calibration bodies in terms of their dimensions and positions and are located in the gel block exactly below the position which was taken by the calibration body during the calibration of the camera and the objective. The 8th shows in the upper part of the camera image of a recorded with the system puncture needle in the working space of the device according to the invention over the ultrasound image of the gel block (in the lower part of the figure). The sizes X1 and the angle Az can be determined directly from the camera image and displayed as a stitch projection in the ultrasound image. Following the superimposed stitch projection, the target structures, which run axis-parallel to the center beam of the camera with the puncture needle from a variety of different projections Xn and Az (n) can be safely hit safely, the passage of the stitch projection through the level of the sound and the insertion depth of the puncture needle remain unknown without the use of a tracking beam.

Untersuchungen mit der im vorigen beschriebenen Kamera und Objektivvorrichtung und verschiedenen Lichtquellen als Ortungslichtstrahl haben nun überraschend gezeigt, daß die Punktionsnadel durch das Überstreichen des Arbeitsraums mit einem Linienlaser gut in dem Bild der Kameraeinheit zur Darstellung kommt. Bei Neigung der Schallsonde in den Arbeitsraum der Punktion hinein kann eine Lichtline auf der Körperoberfläche beobachtet werden, die durch die Punktionsnadel deutlich unterbrochen bzw. verworfen wird. Das bei punktförmigen Ortungslichtstrahlen auftretende Problem, daß Reflektionen von der Körperoberfläche nur schwer von den gewünschten Reflektionen des Lichtstrahls durch die Punktionsnadel zu unterscheiden sind, kann so durch graphische Analyse der durch die Punktionsnadel bewirkten Verwerfung der auf den Körper gestrahlten Lichtlinie einfach gelöst werden. In dem Moment, in dem der linienförmige Ortungslichtstrahl die Punktionsnadel überstreicht, entstehen gleichzeitig eine Unterbrechung der auf die Haut aufgestrahlten Lichtlinie sowie eine Reflektion des Ortungslichtstrahls von der Punktionsnadel. Die auf die Haut gestrahlte Linie des Ortungslichtstrahls wird dabei im Kamerabild auf einen anderen Ort projeziert als die Reflektion des Lichts von der Oberfläche der Punktionsnadel.Investigations with the above-described camera and lens device and various light sources as a tracking light beam have now surprisingly shown that the puncture needle is well represented by the sweeping of the working space with a line laser in the image of the camera unit. If the sound probe inclines into the working space of the puncture, a line of light can be observed on the body surface, which is clearly interrupted or rejected by the puncture needle. The problem with spot locating beams that reflections from the body surface are difficult to differentiate from the desired reflections of the light beam through the puncture needle can thus be easily resolved by graphical analysis of the puncture needle induced distortion of the light line radiated onto the body. At the moment, in At the same time an interruption of the line of light radiated onto the skin and a reflection of the locating light beam from the puncture needle occur when the linear locating light beam passes over the puncture needle. The line of the tracking light beam irradiated onto the skin is thereby projected in the camera image to a different location than the reflection of the light from the surface of the puncture needle.

Ferner kommen sowohl auf die auf die Punktionsnadel aufgeschobene kleine kugelförmige Markierungen, als auch kleine in die Nadeloberfläche getriebene Dellen als sehr charakteristische Verwerfung der Lichtlinie zur Darstellung. Bei präziser Kalibration der Objektiv- und Kameraeinheit, bekanntem geraden Verlauf der Punktionsnadel und hinreichend genauer Messung des Einstrahlwinkels α des Linienlasers können Auflösungen der Punktionsnadelstruktur und der Nadelposition in Subpixeldimensionen der Kameraeinheit erreicht werden. Für die Berechnungen geeignete Algorithmen sind dem Fachmann von Lichtschnittverfahren zur dreidimensionalen optischen Erfassung von räumlichen Körpern bekannt. Für die erfindungsgemäße Vorrichtung können beispielsweise die Algorithmen der OpenCV, Qt und IVT Programmbibliotheken genutzt werden.Furthermore, both small punctiform markings pushed onto the puncture needle and small dents driven into the needle surface appear as very characteristic distortions of the light line. With precise calibration of the lens and camera unit, known straight course of the puncture needle and sufficiently accurate measurement of the angle of incidence α of the line laser resolutions of the puncture needle structure and the needle position can be achieved in subpixel dimensions of the camera unit. Algorithms suitable for the calculations are known to those skilled in light-section methods for the three-dimensional optical detection of three-dimensional bodies. For example, the algorithms of the OpenCV, Qt and IVT program libraries can be used for the device according to the invention.

Die Lichtlinie wird erfindungsgemäß durch ein Objektiv und eine Kamera aufgenommen, die den ganzen Arbeitsraum der Ultraschallpunktion achsenparallel zum Mittelpunktstrahl der Kamera zur Darstellung bringt. Versuche mit einfachen nicht achsenparallel projezierenden Objektivsystemen zeigen, daß bei Aufsetzen der Nadel in den Randbereichen des Arbeitsraums und in den Fällen in denen die Punktion in Richtung des Linienlasers gerichtet ist keine präzisen Daten bezüglich der Position der Nadel mehr gemessen und berechnet werden können.The light line is inventively taken by a lens and a camera that brings the entire working space of the ultrasound puncture axis parallel to the center beam of the camera for display. Experiments with simple non-axis parallel projecting lens systems show that when the needle is placed in the margins of the working space and in cases where the puncture is directed towards the line laser, precise data on the position of the needle can no longer be measured and calculated.

Nicht achsenparallel zum Mittelpunktstrahl abbildende Objektive weisen Vorteile bei der Wiedergabe von in die Punktionsnadel eingetriebenen oder eingefrästen Markierungsmerkmalen auf. Vorteilhaft können deshalb beide Kamerasysteme gleichzeitig in das Navigationssystem eingebaut werden. Als besonders vorteilhaft erweist sich dabei der Einbau einer mit weiterem Winkel aufnehmenden Kamera, als ein mit dem Ortungslicht rotierendes zusätzliches Aufnahmesystem. Der Schwierigkeit fehlender räumlicher Auflösung kann zwar durch die Abbildung des Arbeitsraums unter Verwendung mehrerer auf der X-Achse der Schalllotung beabstandeter Kamerasysteme und/oder zweier gleichermassen angeordneter Linienlaser teilweise begegnet werden. Die Meßzyklen des Systems verlängern sich jedoch bei Verwendung zweier Linienlaser erheblich. Die Nutzung mehrerer Kamerasysteme ist insgesamt mit erhöhtem Rechenaufwand verbunden.Non-axis parallel to the center beam imaging lenses have advantages in the reproduction of driven into the puncture needle or milled marker features. Advantageously, therefore, both camera systems can be installed simultaneously in the navigation system. In this case, the installation of a camera recording at a wider angle proves to be particularly advantageous, as an additional recording system rotating with the tracking light. Although the difficulty of missing spatial resolution can be partially met by imaging the working space using a plurality of camera systems spaced apart on the X axis of the sound baffle and / or two equally arranged line lasers. The measuring cycles of the system, however, lengthen considerably when using two line lasers. The use of multiple camera systems is generally associated with increased computational effort.

Durch die Verwendung von Linienlasern als Ortungslichtstrahl wird erreicht, daß die Punktionsnadel nicht nur an einzelnen punktförmigen Abschnitten beleuchtet wird, wie dies bei der Nutzung von punktförmigen Lichtstrahlen der Fall ist, sondern im längeren Verlauf vom Lichtstrahl erfasst wird. Dies erst ermöglicht die Punktionsnadel zur Berechnung der Einstichtiefe durch kleine Markierungen unterschiedlich zu gestalten. Als Markierungselement kommen hierfür alle Maßnahmen zur Änderungen der Lichtreflektionseigenschaften der Punktionsnadel in Betracht. Dies kann durch Schattieren (Übermalen), durch Gravieren (sehr kleiner dicht beieinander liegender lichtbrechender Linien), durch Verformen der Oberfläche (beispielsweise durch kleine in die Nadeloberfläche getriebene Dellen und durch Einschleifen kleiner (Licht reflektierender Spiegelebenen) bewirkt werden.The use of line lasers as locating light beam ensures that the puncture needle is not only illuminated at individual punctual sections, as is the case with the use of punctiform light beams, but is detected in the longer course of the light beam. This only allows the puncture needle for calculating the penetration depth by small markers to make different. As a marker, this all measures to change the light reflection properties of the puncture needle into consideration. This can be accomplished by shading (overpainting), by engraving (very small densely spaced refractive lines), by deforming the surface (for example, by small dents driven into the needle surface, and by grinding in small (reflecting mirror planes).

In einer weiteren Ausgestaltung werden kleine Markierungskörper, vorteilhaft kugelförmige Rotationskörper aufgeschoben, die eine kleine Bohrung zur Aufnahme der Punktionsnadel aufweisen (1, 3.1, 3.2). Von diesen aufgeschobenen Markierungskörpern kann einer im Bereich des Spritzenansatzstücks der Nadel mit dieser fest verbunden sein (1, 3.1) und ein zweiter verschieblicher Markierungskörper sich bezüglich des ersten Markierungskörper näher an der Nadelspitze befinden (1, 3.2). Durch tieferes Einstechen der Nadel kann der vordere Markierungskörper durch Kontakt mit der Körperoberfläche passiv nach hinten geschoben werden. Vorteilhaft kann der vordere Markierungskörper durch einen Abstandshalter mit dem hinteren Teil der Nadel verbunden sein; besonders vorteilhaft weist der Abstandshalter einen Scharniermechanismus auf (9 3.3), der den vorderen Markierungskörper so lange in seiner Position arretiert, bis die Arretierung durch Kontakt des vorderen Markierungskörpers mit der Körperoberfläche gelöst wird, und der Markierungskörper durch eine Rückzugsvorrichtung beispielsweise eine Feder (9, 3.5) in eine festgelegte Stellung nach hinten gezogen wird.In a further embodiment, small marking bodies, advantageously spherical rotational bodies are pushed, which have a small bore for receiving the puncture needle ( 1 . 3.1 . 3.2 ). Of these deferred marking bodies, one in the region of the syringe attachment piece of the needle can be firmly connected to the latter ( 1 . 3.1 ) and a second displaceable marker body are closer to the needle tip with respect to the first marker body ( 1 . 3.2 ). By deeper insertion of the needle, the front marker body can be pushed backwards by contact with the body surface. Advantageously, the front marker body may be connected by a spacer to the rear part of the needle; Particularly advantageously, the spacer has a hinge mechanism ( 9 3.3 ), which locks the front marker body in position until the locking is released by contact of the front marker body with the body surface, and the marker body by a retraction device, for example, a spring ( 9 . 3.5 ) is pulled back to a fixed position.

In einer weiteren Ausgestaltung können die Markierungskörper so ausgeführt werden, daß sie sich bei leichtem Andrücken des vorderen Markierungskörpers (1 3.2) auf die Körperoberfläche von der Nadel lösen und herabfallen. Die 9a zeigt eine Längsschnittdarstellung einer beispielhaften Ausführung der Punktionsnadel mit aufgeschobenen Markierungskörpern (3.2, 3.1). Die 9b zeigt die den vorderen Markierungskörper (3.2) im Querschnittbild. Der vordere Markierungskörper (3.2) ist mit einem Scharniermechanismus (3.3) mit dem hinteren Markierungskörper (3.1) verbunden. Bei Andrücken des vorderen Markierungskörpers (3.2) auf die Haut wird das Scharniergelenk, durch einen Hebel (3.4) nach oben gedrückt, bzw. umgeklappt. Hierdurch kann die Wirkung der Feder (3.5) die nach oben frei beweglichen Arme des Scharniers zusammenziehen. Das Scharniergelenk klappt nach oben zusammen und zieht dabei den vorderen Markierungskörper (3.2) nach hinten. Die genaue Position, auf die der vordere Markierungskörpers (3.2) bewegt wird, kann durch Sperren (3.6) auf Punktionsnadel oder Scharniergelenk festgelegt werden.In a further embodiment, the marking body can be carried out so that they are slightly under pressure of the front marker body ( 1 3.2 ) on the body surface of the needle and fall down. The 9a shows a longitudinal sectional view of an exemplary embodiment of the puncture needle with deferred marking bodies ( 3.2 . 3.1 ). The 9b shows the front marker body ( 3.2 ) in the cross-sectional image. The front marker body ( 3.2 ) is equipped with a hinge mechanism ( 3.3 ) with the rear marker body ( 3.1 ) connected. When pressing the front marker body ( 3.2 ) on the skin becomes the hinge joint, by a lever ( 3.4 ) pushed up or folded down. This allows the effect of the spring ( 3.5 ) the up contractively moving arms of the hinge. The hinge joint folds up, pulling the front marker body ( 3.2 ) to the rear. The exact position to which the front marker body ( 3.2 ) can be locked by locking ( 3.6 ) are set to puncture needle or hinge joint.

Eine beispielhafte Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält:
Eine zur Abbildung des Arbeitsraumes vor der Schallsonde geeignete und kalibrierte Kamera, ein Objektiv bestehend aus Linsen- und/oder Spiegeln, welche das Gegenstandsbild des Punktionsraumes vor der Ultraschallsonde dergestalt auf den Lichtsensoren der Kamera abbildet, daß alle Punkte des Arbeitsraums der Punktion in einer zum Mittelpunktstrahl der Kamera parallel verlaufenden Projektion auf der Bildebene der Kamera abbgebildet werden (7).An exemplary embodiment of a device according to the invention comprises:
A suitable and calibrated for imaging the working space in front of the sound probe camera, a lens consisting of lenses and / or mirrors, which images the subject image of the puncture space in front of the ultrasonic probe on the light sensors of the camera that all points of the working space of the puncture in a for Center beam of the camera parallel projection are imaged on the image plane of the camera ( 7 ).

Mindestens einen drehbar gehaltenen linienförmigen Ortungslichtstrahl, dessen Linienverlauf vorteilhaft parallel zur Z-Achse der Schalllotung, und dessen Drehpunkt besonders vorteilhaft auf der Eingangsebene des optischen Linsensystems zur achsenparallelen Darstellung des Arbeitsraums liegt.At least one rotatably held linear locating light beam whose line curve is advantageously parallel to the Z axis of the Schalllotung, and its pivot point is particularly advantageous on the input plane of the optical lens system for axis-parallel representation of the working space.

Mittel zur Drehung des linienförmigen Ortungslichtstrahls sowie Mittel zur Messung des Winkels des eingestrahlten Ortungslichtstrahls zur X-Achse des Koordinatensystems der Schalllotung (Incrementgeber).Means for rotating the linear locating light beam and means for measuring the angle of the irradiated locating light beam to the X-axis of the coordinate system of the Schalllotung (incremental encoder).

Mittel zum Ansaugen und zur glatten Anlage der sterilen Abdeckung der sterilen Schallsondenhülle an die für den Durchgang des Lichts vorgesehenen Öffnungen vor Kamera und Linsen und der Austrittsöffnungen des Ortungslichtstrahls.Means for aspirating and smoothing the sterile cover of the sterile acoustic probe sheath to the apertures provided in front of the camera and lenses for the passage of the light and the exit ports of the detection beam.

Eine Rechnereinheit (PC), die von der Kamera, dem Mittel zur Messung des Winkels des eingestrahlten linienförmigen Ortungslichtstrahls (Incrementgeber-Einheit), der Schallsonde, Informationen enthält und den Motor des drehbar gehaltenen linienförmigen Ortungslichtstrahls ansteuert.A computer unit (PC), which contains information from the camera, the means for measuring the angle of the irradiated linear tracking light beam (incremental unit), the sound probe, and drives the motor of the rotatably held linear locating light beam.

Punktionsnadeln die durch Markierungen gekennzeichnet sind; oder Punktionsnadeln, die durch mindestens 2 aufgeschobene Rotationskörper (i. E. Kugeln) gekennzeichnet sind, wobei der der Nadelspitze am nächsten liegende vordere Markierungskörper beim Einstechen der Nadel zum hinteren Ende der Nadel bewegt werden kann; sowie ein Scharniermechanismus, der den vorderen Markierungskörpers bei Kontakt mit der Haut nach hinten zieht.Puncture needles marked by markings; or puncture needles, which are characterized by at least 2 deferred rotation bodies (i., balls), wherein the front marking body closest to the needle tip can be moved to the rear end of the needle during insertion of the needle; and a hinge mechanism that pulls the front marker body backward upon contact with the skin.

Ein Kit enthaltend die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie Punktionsnadeln, deren Oberflächenkontur durch Eindellungen gekennzeichnet sind. Punktionsnadeln in deren Oberflächenkontur sehr kleine eng benachbarte Rillen eingraviert wurden. Eine Abdeckfolie, die eine von dem im obigen beschriebenen Linienlaser unterschiedliche Farbe hat, und den von dem Laser abgestrahlten Lichtstrahl adsorbiert. Eine lichtdurchlässige sterile Hülle in die die Schallsonde sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ultraschallnavigation eingeführt werden kann, welche nach Einführung der Schallsonde nach aussen abgedichtet werden kann und welche einen zur Schallsonde offenen Schlauch, enthält, der an eine Absaugvoririchtung angeschlossen wird (Folie und Absaugvorrichtung sind in 1 nicht dargestellt). Ein definiertes Kalibrierbild auf der sterilen Abdeckungsfolie der Einstichstelle.A kit containing the device according to the invention as well as puncture needles whose surface contour is characterized by dents. Puncture needles in whose surface contour very small closely adjacent grooves were engraved. A cover sheet having a different color from the line laser described above and the light beam emitted from the laser is adsorbed. A translucent sterile sheath into which the sound probe and the device according to the invention for ultrasonic navigation can be inserted, which can be sealed after introduction of the sound probe to the outside and which contains a hose open to the sound probe, which is connected to a Absaugvoririchtung (film and suction are in 1 not shown). A defined calibration image on the sterile cover foil of the puncture site.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • MAECKEN et al. 2007 [0001] MAECKEN et al. 2007 [0001]
  • Chan et al. (2005) [0003] Chan et al. (2005) [0003]
  • Najafi und Rohling (2011) [0003] Najafi and Rohling (2011) [0003]

Claims (10)

Vorrichtung zur Bestimmung der Position einer Punktionsnadel im Arbeitsraum einer Ultraschallsonde mit mindestens einer Kamera und Leuchtmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Markierungen tragende Punktionsnadel, von einem vom Mittelpunktstrahl der Kamera beabstandeten Drehpunkt aus mit mindestens einem durch einen Motor gedrehten linienförmigen Ortungslichtstrahl überstrichen wird, und das von der Punktionsnadel reflektierte Licht durch ein Objektiv, welches die Gegengenstandspunkte im Arbeitsraum parallel zu seinem Mittelpunktstrahl auf entsprechende Bildpunkte der Kamera projeziert, aufgenommen wird, wobei die Bildinformation der Kamera und der Einstrahlwinkel des linienförmigen Ortungslichtstrahls zusammen mit dem Ultraschallbild einer Prozessoreinheit zugeführt wird, durch welche die Stichprojektion, mit X1 und AZ, der Schnittpunkt der Stichprojektion mit der Ebene der Schalllotung, und die Einstichtiefe der Nadel gemeinsam mit dem Ultraschallbild zur Darstellung gebracht werden.Device for determining the position of a puncture needle in the working space of an ultrasound probe with at least one camera and illuminants, characterized in that the puncture needle carrying optical markings is swept by a linear locating light beam rotated by a motor from a center point of the camera with at least one linear locating light beam rotated by a motor, and the light reflected by the puncture needle is picked up by an objective which projects the countergeneral points in the working space parallel to its center ray onto corresponding pixels of the camera, the image information of the camera and the angle of incidence of the linear locating light beam being supplied together with the ultrasound image to a processor unit which is the stitch projection, with X1 and AZ, the intersection of the stitch projection with the level of the Schalllotung, and the penetration depth of the needle together with the ultrasound image for display to be brought. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ortungslichtstrahl punktförmig ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the locating light beam is punctiform. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kamera den Arbeitsraum mit einem Objektiv zur Darstellung bringt, welches die Gegengenstandspunkte des Arbeitsraums nicht parallel zum Mittelpunktstrahl der Kamera abbildet.Device according to claims 1 and 2, characterized in that at least one camera brings the working space with a lens for display, which does not parallel to the center beam of the camera images the Gegengenstandspunkte of the working space. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Punktionsnadel durch Veränderung ihrer Oberfläche optisch markiert wird.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the puncture needle is optically marked by changing its surface. Vorrichtung nach dem vorhergenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß in die Puntkionsnadel kleine Rillen oder Vertiefungen eingefrässt oder getrieben sind.Device according to the preceding claim, characterized in that small grooves or depressions are chiselled or driven into the puncturing needle. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß kleine Markierungskörper, vorteilhaft kugelförmige Rotationskörper auf die Punktionsnadel aufgeschoben sind, die eine kleine Bohrung zur Aufnahme der Punktionsnadel aufweisen, wobei ein hinterer dieser aufgeschobenen Markierungskörper im Bereich des Spritzenansatzstücks der Nadel mit dieser fest verbunden ist und ein zweiter verschieblicher Markierungskörper sich bezüglich des ersten Markierungskörpers näher an der Nadelspitze befindet.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that small marking bodies, advantageously spherical rotary bodies are pushed onto the puncture needle having a small bore for receiving the puncture needle, wherein a rear of this deferred marking body in the region of the syringe attachment piece of the needle with this fixed is connected and a second displaceable marker body is closer to the needle tip with respect to the first marker body. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Scharniermechanismus den vorderen Markierungskörpers in einer festgelegten Stellung festhält und diesen bei Kontakt mit der Haut nach hinten zieht.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that a hinge mechanism holds the front marking body in a fixed position and pulls it backwards on contact with the skin. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallsonde in eine lichtdurchlässige sterile Hülle eingeführt wird, welche nach Einführung der Schallsonde nach aussen abgedichtet werden kann und welche einen zur Schallsonde offenen Schlauch enthält, der an eine Absaugvorrichtung angeschlossen wird.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sound probe is introduced into a translucent sterile sheath, which can be sealed to the outside after insertion of the sound probe and which contains a tube open to the sound probe, which is connected to a suction device. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten der Ultraschalllotung zusammen mit den Daten der Kameraeinheit und den mit einer Vorrichtung zur Messung des Einstrahlwinkels des Ortungslichtstrahls gemessenen Winkeln einer Rechnereinheit zugeführt werden, die den Motor des Ortungslichtstrahls steuert und die Daten zur Stichprojektion zusammen mit dem Ultraschallbild auf einem Bidlschirm darstellt.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the data of the ultrasonic soldering together with the data of the camera unit and the angles measured with a device for measuring the angle of incidence of the locating light beam are fed to a computer unit which controls the motor of the locating light beam and the data to the Stichprojektion together with the ultrasound image on a Bidlschirm represents. Ein Kit enthaltend die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie Punktionsnadeln, deren Oberflächenkontur durch Eindellungen gekennzeichnet sind. Punktionsnadeln in deren Oberflächenkontur sehr kleine eng benachbarte Rillen eingraviert wurden. Eine Abdeckfolie, die eine von dem im obigen beschriebenen Linienlaser unterschiedliche Farbe hat, und den von dem Laser abgestrahlten Lichtstrahl adsorbiert. Eine lichtdurchlässige sterile Hülle in die die Schallsonde sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ultraschallnavigation eingeführt werden kann, welche nach Einführung der Schallsonde nach aussen abgedichtet werden kann und welche einen zur Schallsonde offenen Schlauch, enthält, der an eine Absaugvorrichtung angeschlossen wird, ein definiertes Kalibrierbild auf der sterilen Abdeckungsfolie der Einstichstelle.A kit containing the device according to the invention as well as puncture needles whose surface contour is characterized by dents. Puncture needles in whose surface contour very small closely adjacent grooves were engraved. A cover sheet having a different color from the line laser described above and the light beam emitted from the laser is adsorbed. A translucent sterile sheath into which the sound probe and the inventive device for ultrasonic navigation can be introduced, which can be sealed after introduction of the sound probe to the outside and which contains a tube open to the sound probe, which is connected to a suction device, a defined calibration image on the sterile cover foil of the puncture site.
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