DE102013110704A1 - Marking device for ultrasound examinations, use of a body as a marking element as well as apparatus and method for ultrasound examinations - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Markiervorrichtung für Ultraschalluntersuchungen. Um eine derartige Markiervorrichtung bereitzustellen, mit deren Einsatz das Auffinden und Analysieren eines Untersuchungsgegenstandes erleichtert wird, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Markiervorrichtung mindestens ein Markierelement zur Markierung eines Untersuchungsgegenstandes umfasst, das zumindest eine erste Reflexionsfläche und eine davon beabstandete zweite Reflexionsfläche für Ultraschallstrahlung aufweist, wobei die erste Reflexionsfläche und die zweite Reflexionsfläche parallele Flächennormalen aufweisen. Außerdem betrifft die Erfindung eine Verwendung eines Körpers als Markierelement, ein Verfahren zum Auffinden von Signalbeiträgen eines Markierelementes in Ultraschallbildsignalen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a marking device for ultrasound examinations. In order to provide such a marking device, the use of which facilitates finding and analyzing an object to be examined, it is proposed according to the invention that the marking device comprises at least one marking element for marking an object to be examined, which has at least a first reflection surface and a second reflection surface for ultrasonic radiation spaced therefrom the first reflection surface and the second reflection surface have parallel surface normals. Moreover, the invention relates to a use of a body as a marking element, a method for finding signal contributions of a marking element in ultrasonic image signals and an apparatus for performing the method.
Description
Die Erfindung betrifft eine Markiervorrichtung für Ultraschalluntersuchungen.The invention relates to a marking device for ultrasound examinations.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Verwendung eines Körpers als Markierelement für Ultraschalluntersuchungen.Moreover, the invention relates to a use of a body as a marking element for ultrasound examinations.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Auffinden von Signalbeiträgen eines Markierelementes in Ultraschallbildsignalen.Furthermore, the invention relates to a method for finding signal contributions of a marking element in ultrasound image signals.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend insbesondere am Beispiel der Anwendung medizinischen Ultraschalls beschrieben, ist jedoch nicht auf dieses Gebiet beschränkt. Die Erfindung kann auch in anderen Gebieten zum Einsatz kommen, in denen Ultraschall zur Untersuchung eines Untersuchungsgegenstandes eingesetzt wird, beispielsweise der Materialprüfung.The present invention will be described below with particular reference to the example of the application of medical ultrasound, but is not limited to this field. The invention can also be used in other fields in which ultrasound is used to examine an object under examination, for example material testing.
Der Einsatz von Ultraschall in der Medizin, besonders intraoperativen Ultraschalls, bietet gegenüber anderen bildgebenden Verfahren den Vorteil, dass er kostengünstig und auf einfachere Weise anwendbar ist. Speziell im Verhältnis zu röntgenbasierter Bildgebung weist medizinischer Ultraschall den Vorteil auf, dass der Patient und OP-Personal keiner Belastung durch ionisierende Strahlung ausgesetzt sind. Beispielsweise wird intraoperativer Ultraschall im Bereich der Orthopädie eingesetzt, um Knochenbrüche zu erkennen. Auch im Bereich der Implantologie ist der Einsatz von Ultraschall bekannt. Wünschenswert beim Einsatz intraoperativen Ultraschalls ist eine nach Möglichkeit automatische Erkennung von Strukturen des Untersuchungsgegenstandes. Es sind Vorrichtungen und Verfahren bekannt, die zu diesem Zweck aus Ultraschallbildsignalen der Ultraschallsonde Ultraschallbilder im B-mode (brightness mode; Helligkeitsmodus) erstellen, die als Grundlage für automatisierte Bilderkennungsverfahren dienen. Die Genauigkeit dieser Vorrichtungen und Verfahren ist in der Praxis jedoch oft unzureichend. Starke Streuungen und Interferenzen des Ultraschallfeldes an Gewebe- und Knochengrenzstrukturen führen zu einem schlechten Signal-Rausch-Verhältnis. Grenzstrukturen werden ferner oft breit und verschmiert dargestellt, was das automatische Erkennen von insbesondere knöchernen Strukturen erschwert. Dies ist auch darauf zurückzuführen, dass die Bildqualität stark vom Winkel der Ultraschallsonde zum Patientenkörper abhängt. Dadurch ergeben sich in der Praxis abhängig vom Winkel oft verschmierte oder verbreiterte Strukturen, deren Interpretation für den Anwender nicht einfach ist. Erschwerend kommt hinzu, dass für intraoperativen Ultraschall insbesondere zweidimensionale Ultraschallfelder verwendet werden, was bei einer leichten Bewegung der Ultraschallsonde zu einer erheblichen Veränderung des Ultraschallbildes und damit erschwerte Interpretation durch den Anwender führen kann.The use of ultrasound in medicine, especially intraoperative ultrasound, has the advantage over other imaging methods that it is inexpensive and easier to use. Especially in relation to x-ray-based imaging, medical ultrasound has the advantage that the patient and surgical staff are not exposed to ionizing radiation. For example, intraoperative ultrasound in the field of orthopedics is used to detect fractures. Also in the field of implantology, the use of ultrasound is known. When using intraoperative ultrasound, it is desirable to automatically detect structures of the examination subject, if possible. Devices and methods are known for this purpose, which generate ultrasound images in B-mode (brightness mode) from ultrasound image signals of the ultrasound probe, which serve as a basis for automated image recognition methods. However, the accuracy of these devices and methods is often inadequate in practice. Strong scattering and interference of the ultrasound field on tissue and bone border structures lead to a poor signal-to-noise ratio. Boundary structures are also often rendered wide and smeared, making it difficult to detect bony structures automatically. This is also due to the fact that the image quality depends strongly on the angle of the ultrasound probe to the patient's body. Depending on the angle, this often results in smeared or widened structures in practice, whose interpretation is not easy for the user. To make matters worse, in particular two-dimensional ultrasound fields are used for intraoperative ultrasound, which can result in a slight movement of the ultrasound probe to a significant change in the ultrasound image and thus difficult interpretation by the user.
Um einen Untersuchungsgegenstand auf leichtere Weise auffinden zu können, kann eine Markiereinrichtung vorgesehen sein, die bei der Analyse der Ultraschallbilder auf einfache Weise erkannt und anhand derer auf den Untersuchungsgegenstand geschlossen werden kann.In order to be able to find an examination object in an easier way, a marking device can be provided which can be easily recognized during the analysis of the ultrasound images and by means of which it is possible to deduce the subject of the examination.
Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Markiervorrichtung für Ultraschalluntersuchungen bereitzustellen, mit deren Einsatz das Auffinden und Analysieren eines Untersuchungsgegenstandes erleichtert wird.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a marking device for ultrasound examinations, the use of which facilitates the finding and analyzing of an examination object.
Diese Aufgabe wird durch eine Markiervorrichtung für Ultraschalluntersuchungen gelöst, die mindestens ein Markierelement zur Markierung eines Untersuchungsgegenstandes umfasst, das zumindest eine erste Reflexionsfläche und eine davon beabstandete zweite Reflexionsfläche für Ultraschallstrahlung aufweist, wobei die erste Reflexionsfläche und die zweite Reflexionsfläche parallele Flächennormalen aufweisen.This object is achieved by a marking device for ultrasound examinations, which comprises at least one marking element for marking an examination subject, which has at least a first reflection surface and a second reflection surface for ultrasonic radiation spaced therefrom, the first reflection surface and the second reflection surface having parallel surface normals.
In die Erfindung fließt der Gedanke mit ein, dass es sich bei einer Ultraschalluntersuchung um ein auf Reflexion von Ultraschallstrahlung an einer untersuchten Struktur beruhendem Verfahren handelt. Dementsprechend sieht die Erfindung vor, dass eine Markiervorrichtung mit mindestens einem Markierelement, das zur Markierung des Untersuchungsgegenstandes eingesetzt werden kann, vorgesehen wird. An zumindest einer ersten und einer davon beabstandeten zweiten Reflexionsfläche kann Ultraschallstrahlung reflektiert werden, wobei die Reflexionsflächen parallele und vorzugsweise zusammenfallende Flächennormalen aufweisen. In Ausbreitungsrichtung der Ultraschallstrahlung weisen die erste und die zweite Reflexionsfläche einen Abstand voneinander auf. Einfallende Ultraschallstrahlung kann mit zeitlicher Verzögerung zunächst an der ersten und anschließend an der zweiten Reflexionsfläche teilweise reflektiert und von der Ultraschallsonde wieder erfasst werden. Dadurch ist es möglich, in den Ultraschallbildsignalen Signalanteile zu ermitteln, die auf die Reflexion der Ultraschallstrahlung an den Reflexionsflächen zurückzuführen sind. Durch die gleiche Orientierung der Flächennormalen kann sichergestellt werden, dass sich parallel zu den Flächennormalen ausbreitende Ultraschallstrahlung mit einem an der ersten und einem an der zweiten Reflexionsfläche reflektieren Anteil wieder von der Ultraschallsonde erfasst werden kann, wobei die Zeitdifferenz der Signalanteile im Ultraschallsignal durch den Abstand der Reflexionsflächen voneinander ergibt. Es zeigt sich in der Praxis, dass das mindestens eine Markierelement zuverlässig detektiert werden kann, insbesondere wenn dessen Schallimpedanz für die verwendete Ultraschallstrahlung sich deutlich von der Schallimpedanz der Umgebung unterscheidet, indem das Markierelement positioniert ist, insbesondere derjenigen des Untersuchungsgegenstandes. The idea flows into the invention that an ultrasound examination is a method based on reflection of ultrasound radiation on a structure under investigation. Accordingly, the invention provides that a marking device is provided with at least one marking element which can be used to mark the object under examination. Ultrasonic radiation can be reflected on at least a first and a second reflection surface spaced therefrom, the reflection surfaces having parallel and preferably coincident surface normals. In the propagation direction of the ultrasonic radiation, the first and the second reflection surface are at a distance from one another. Incident ultrasound radiation can be partially reflected with a time delay first at the first and then at the second reflection surface and detected again by the ultrasound probe. This makes it possible to determine signal components in the ultrasound image signals, which are due to the reflection of the ultrasound radiation at the reflection surfaces. It can be ensured by the same orientation of the surface normals that ultrasound radiation propagating parallel to the surface normal can be detected again by the ultrasound probe with a component reflecting at the first and at the second reflection surface, the time difference of the signal components in the ultrasound signal being determined by the distance of the ultrasound signal Reflection surfaces from each other results. It turns out in practice that the at least one marking element can be reliably detected, in particular if its sound impedance for the ultrasonic radiation used differs significantly from the acoustic impedance of the environment by the marking element is positioned, in particular that of the examination subject.
Von Vorteil ist es, wenn das mindestens eine Markierelement mehr als zwei Reflexionsflächen aufweist, deren Flächennormalen parallel zueinander ausgerichtet sind. Dadurch ist günstigerweise die Möglichkeit gegeben, dass eine Mehrfachreflexion der Ultraschallstrahlung am mindestens einen Markierelement erfolgt. Beispielsweise erfolgt dies zunächst an einer Außenseite des Markierelementes an einer ersten Reflexionsfläche. Anschließend kann an einer Innenseite des Markierelementes die davon beabstandete zweite Reflexionsfläche angeordnet sein. An dieser reflektierte Ultraschallstrahlung kann zum Beispiel an einer davon beabstandeten innenseitigen dritten Reflexionsfläche, die der ersten Reflexionsfläche entspricht mit entgegengesetzter Einfallsrichtung der Ultraschallstrahlung, abermals reflektiert werden. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, dass sich Ultraschallstrahlung hin und her bewegt, vielfach reflektiert im mindestens einen Markierelement. Da jeweils ein nicht-reflektierter, transmittierter Anteil vorhanden ist, kann eine Mehrfachreflexion im Ultraschallbildsignal als "Schweif" eines sich in Zeitrichtung ausbreitenden Ultraschallsignals erkannt werden. Durch die vielfache Reflexion von Ultraschallstrahlung kann eine Vielzahl von in Zeitrichtung aufeinanderfolgenden, auf Reflexion beruhenden Signalanteilen aufgefunden werden. Diese Signalanteile sind umso höher, je größer der Sprung der Schallimpedanz vom mindestens einen Markierelement zu seiner Umgebung ist.It is advantageous if the at least one marking element has more than two reflection surfaces whose surface normals are aligned parallel to one another. As a result, the possibility is advantageously given that a multiple reflection of the ultrasound radiation takes place on the at least one marking element. For example, this first takes place on an outer side of the marking element on a first reflection surface. Subsequently, the spaced-apart second reflection surface can be arranged on an inner side of the marking element. At this reflected ultrasound radiation, for example, at a spaced-apart inside third reflective surface, which corresponds to the first reflection surface with opposite direction of incidence of the ultrasound radiation, are reflected again. As a result, there is the possibility that ultrasound radiation moves back and forth, many times reflected in at least one marking element. Since there is a non-reflected transmitted portion, a multiple reflection in the ultrasonic image signal can be recognized as a "tail" of an ultrasonic signal propagating in the time direction. As a result of the multiple reflection of ultrasound radiation, a multiplicity of time-sequential, reflection-based signal components can be found. These signal components are the higher, the greater the jump in the acoustic impedance from the at least one marking element to its surroundings.
Von Vorteil ist es, wenn die Reflexionsflächen an einer Außenseite oder an einer Innenseite des mindestens einen Markierelementes angeordnet sind. Beispielsweise ist die erste Reflexionsfläche, wie erwähnt, an einer Außenseite und die zweite Reflexionsfläche an einer Innenseite angeordnet. Der ersten Reflexionsfläche gegenüberliegend kann innenseitig am Markierelement eine weitere, dritte Reflexionsfläche gebildet sein, die der ersten Reflexionsfläche bei entgegengesetzter Einfallsrichtung der Ultraschallstrahlung entspricht.It is advantageous if the reflection surfaces are arranged on an outer side or on an inner side of the at least one marking element. For example, as mentioned, the first reflection surface is arranged on an outer side and the second reflection surface on an inner side. Opposite the first reflection surface, on the inside of the marking element, a further, third reflection surface may be formed which corresponds to the first reflection surface in the opposite direction of incidence of the ultrasonic radiation.
Es kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Reflexionsfläche planar ist.It can be provided that at least one reflection surface is planar.
Weiter kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Reflexionsfläche gekrümmt ist. Bei einer Mehrzahl von gekrümmten Reflexionsflächen können deren Flächennormalen zusammenfallen.It can further be provided that at least one reflection surface is curved. With a plurality of curved reflecting surfaces, their surface normals can coincide.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Reflexionsfläche planar und eine Reflexionsfläche gekrümmt ist, wodurch beispielsweise eine von der planaren Reflexionsfläche definierte Ebene detektiert werden kann.It can be provided that a reflection surface is planar and a reflection surface is curved, as a result of which, for example, a plane defined by the planar reflection surface can be detected.
Die Reflexionsflächen können beispielsweise parallel zueinander ausgerichtet sein.The reflection surfaces can be aligned, for example, parallel to each other.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das mindestens eine Markierelement günstigerweise eine Kugel oder weist eine Kugelform auf. Unabhängig von der Einstrahlungsrichtung kann an Kugelflächen eine Mehrfachreflexion von Ultraschallstrahlung erfolgen, deren Signalanteile mit der Ultraschallsonde detektiert werden können. Eine Kugelform kann beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, dass das mindestens eine Markierelement, wie nachfolgend erwähnt, ein kugelförmiger Hohlkörper ist.In an advantageous embodiment, the at least one marking element is conveniently a ball or has a spherical shape. Regardless of the direction of irradiation, a multiple reflection of ultrasound radiation can take place on spherical surfaces, the signal components of which can be detected with the ultrasound probe. A spherical shape can for example be provided by the fact that the at least one marking element, as mentioned below, is a spherical hollow body.
Bei einer andersartigen vorteilhaften Ausführungsform ist es günstig, wenn das mindestens eine Markierelement eine Polyederform aufweist oder ein Polyeder ist, insbesondere dass es eine Würfelform aufweist oder ein Würfel ist.In another advantageous embodiment, it is favorable if the at least one marking element has a polyhedron shape or is a polyhedron, in particular that it has a cube shape or is a cube.
Die Verwendung einer Kugel oder eines Würfels als Markierelement erweist sich in der Praxis als besonders vorteilhaft. Ultraschallstrahlung kann an einer Außenseite und einer Innenseite reflektiert werden. An der Innenseite reflektierte Ultraschallstrahlung kann abermals an der Innenseite, der ersten Reflexionsfläche an der Außenseite entsprechend mit entgegengesetzter Einfallsrichtung der Ultraschallstrahlung, reflektiert werden. Dadurch kann eine Mehrfachreflexion bei gleichzeitiger Auskopplung von Ultraschallstrahlung in Richtung auf die Ultraschallsonde erfolgen, die sich in den Ultraschallbildsignalen zuverlässig detektieren lässt.The use of a ball or a cube as a marking element proves to be particularly advantageous in practice. Ultrasonic radiation can be reflected on an outside and inside. Ultrasonic radiation reflected on the inside can again be reflected on the inside, the first reflection surface on the outside corresponding to the opposite direction of incidence of the ultrasound radiation. As a result, a multiple reflection with simultaneous decoupling of ultrasound radiation in the direction of the ultrasound probe can take place, which can be reliably detected in the ultrasound image signals.
Bei einer Umsetzung der erfindungsgemäßen Markiervorrichtung in der Praxis erweist es sich als günstig, wenn das mindestens eine Markierelement eine Größe in einer Raumrichtung, insbesondere einen Durchmesser, von ungefähr 2 mm bis ungefähr 4 mm aufweist. Beispielsweise kommt eine Kugel mit einem Durchmesser von 2 mm für Bildtiefen von bis zu 40 mm zum Einsatz, eine Kugel von ungefähr 3 mm Durchmesser für Bildtiefen von bis zu 80 mm, und eine Kugel mit einem Durchmesser von ungefähr 4 mm für Bildtiefen bis zu 120 mm.In an implementation of the marking device according to the invention in practice, it proves to be advantageous if the at least one marking element has a size in a spatial direction, in particular a diameter of about 2 mm to about 4 mm. For example, a 2 mm diameter sphere is used for image depths of up to 40 mm, a sphere of about 3 mm diameter for image depths of up to 80 mm, and a sphere with a diameter of about 4 mm for image depths up to 120 mm.
Das mindestens eine Markierelement kann, wie bereits erwähnt, ein Hohlkörper sein. Beispielsweise ist der Hohlkörper eine Aussparung im Untersuchungsgegenstand, insbesondere ein kugel- oder würfelförmiger Hohlraum in einem Knochen bei der Verwendung von medizinischem Ultraschall.The at least one marking element can, as already mentioned, be a hollow body. For example, the hollow body is a recess in the examination subject, in particular a spherical or cube-shaped cavity in a bone when using medical ultrasound.
Der Hohlkörper kann mit einem Füllmaterial gefüllt sein, beispielsweise ein Gas wie insbesondere Luft. Denkbar ist auch ein flüssiges Füllmaterial. Als Füllmaterial kann beispielsweise ein Kontrastmittel zum Einsatz kommen, dessen Schallimpedanz sich erheblich von der Schallimpedanz des Untersuchungsgegenstandes unterscheidet. The hollow body may be filled with a filling material, for example a gas, in particular air. Also conceivable is a liquid filler. As a filling material, for example, a contrast agent can be used, the sound impedance differs significantly from the acoustic impedance of the object under investigation.
Bei einer andersartigen vorteilhaften Ausführungsform ist das mindestens eine Markierelement ein Vollkörper.In another advantageous embodiment, the at least one marking element is a solid body.
Als günstig erweist es sich, wenn das mindestens eine Markierelement aus einem Metall besteht, insbesondere Stahl, Platin, Tantal, Titan, Gold, Silber, Kobalt, Chrom oder aus einer Legierung aus zwei oder mehr dieser Materialien.It proves to be favorable if the at least one marking element consists of a metal, in particular steel, platinum, tantalum, titanium, gold, silver, cobalt, chromium or an alloy of two or more of these materials.
Metalle, insbesondere die vorstehend genannten Metalle, und deren Legierungen weisen Schallimpedanzen für Ultraschallstrahlung von einer Größe auf, aufgrund derer sie sich sehr gut für die Verwendung in Markierelementen bei medizinischen Ultraschalluntersuchungen eignen. Beispielsweise beträgt die Schallimpedanz von Stahl ungefähr 45·106 kg/(m2s) und ist damit ungefähr 25 Mal bis 30 Mal so groß wie die durchschnittliche Schallimpedanz von Körpergewebe, welche ungefähr 1,6·106 kg/(m2s) beträgt (bezogen auf eine Frequenz medizinischen Ultraschalls in Höhe von ungefähr 10 MHz). Dadurch eignet sich insbesondere Stahl, speziell aus Gründen der einfachen Herstellung und geringen Kosten, sehr gut als Material für ein Markierelement, das bei medizinischen Ultraschalluntersuchungen zum Einsatz kommen kann.Metals, especially the aforementioned metals, and their alloys have ultrasonic signal to ultrasonic levels of a size which makes them very well suited for use in medical ultrasound marking elements. For example, the acoustic impedance of steel is about 45 × 10 6 kg / (m 2 s), about 25 times to 30 times the average acoustic impedance of body tissue, which is about 1.6 × 10 6 kg / (m 2 s ) (based on a frequency of medical ultrasound of approximately 10 MHz). As a result, especially steel, especially for reasons of ease of manufacture and low cost, is very well suited as a material for a marking element, which can be used in medical ultrasound examinations.
Bei einer andersartigen vorteilhaften Ausführungsform der Markiervorrichtung kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Markierelement aus Knochen oder einem Knochenersatzmaterial besteht.In another advantageous embodiment of the marking device, it can be provided that the at least one marking element consists of bone or a bone substitute material.
Günstig ist es, wenn das mindestens eine Markierelement aus einem resorbierbaren Material wie beispielsweise Polylaktid oder Calciumphosphat besteht, wodurch es bei einer medizinischen Ultraschalluntersuchung im Körper verbleiben und von diesem resorbiert werden kann.It is advantageous if the at least one marking element consists of a resorbable material such as polylactide or calcium phosphate, whereby it can remain in the body during a medical ultrasound examination and can be absorbed by the latter.
In der Praxis erweist es sich vorteilhaft, wenn die Ultraschallimpedanz des mindestens einen Markierelementes für medizinische Ultraschallstrahlung größer ist als ungefähr 20·106 kg/(m2s), bevorzugt größer als 25·106 kg/(m2s), beispielsweise bei einer Ultraschallfrequenz von ungefähr 10 MHz. Bei einer derartigen Ultraschallimpedanz, dies zeigt sich in der Praxis, kann ein auf Mehrfachreflexion an den Reflexionsflächen beruhender Signalanteil von Signalanteilen des das Markierelement umgegebenen Körpergewebes zuverlässig getrennt werden.In practice, it proves advantageous if the ultrasonic impedance of the at least one marking element for medical ultrasound radiation is greater than about 20 × 10 6 kg / (m 2 s), preferably greater than 25 × 10 6 kg / (m 2 s), for example at an ultrasonic frequency of about 10 MHz. In the case of such an ultrasonic impedance, as is apparent in practice, a signal component of signal components of the body tissue surrounding the marking element based on multiple reflection at the reflection surfaces can be reliably separated.
Vorteilhafterweise ist die Schallgeschwindigkeit im mindestens einen Markierelement für medizinische Ultraschallstrahlung, beispielsweise bei einer Ultraschallfrequenz von ungefähr 10 MHz, größer als ungefähr 1.500 m/s, bevorzugt größer als ungefähr 3.000 m/s. Die Verwendung eines Materials mit einer Schallgeschwindigkeit, die größer ist als die durchschnittliche von Körpergewebe (ungefähr 1.500 m/s) für Ultraschallstrahlung erweist sich als vorteilhaft. Durch eine vergleichsweise hohe Schallgeschwindigkeit im Markierelement können pro Zeiteinheit verhältnismäßig viele Reflexionen, insbesondere an der vorstehend genannten zweiten und der vorstehend genannten dritten Reflexionsfläche erfolgen. In den Ultraschallbildsignalen können dadurch viele Signalbeiträge von Mehrfachreflexionen aufgefunden und analysiert werden. Dies erleichtert das Auffinden des Markierelementes, indem aufgrund der Steigerung der Schallgeschwindigkeit gegenüber der Schallgeschwindigkeit der Umgebung des Markierelementes, insbesondere des Untersuchungsgegenstandes, das Ultraschallbild in Ausbreitungsrichtung des Ultraschalls dem Markierelement nachgelagert als in Zeitrichtung gestaucht erscheint.Advantageously, the speed of sound in the at least one marking element for medical ultrasound radiation, for example at an ultrasound frequency of approximately 10 MHz, is greater than approximately 1,500 m / s, preferably greater than approximately 3,000 m / s. The use of a material with a speed of sound greater than the average of body tissue (about 1,500 m / s) for ultrasonic radiation proves to be advantageous. Due to a comparatively high speed of sound in the marking element, relatively many reflections can take place per unit of time, in particular on the above-mentioned second and the aforementioned third reflection surface. In the ultrasound image signals many signal contributions of multiple reflections can be found and analyzed. This makes it easier to find the marking element, because due to the increase in the speed of sound relative to the speed of sound of the environment of the marking element, in particular the object under investigation, the ultrasound image in the direction of propagation of the ultrasound downstream of the marking element appears to be compressed in the direction of time.
Insgesamt ist es günstig, wenn das mindestens eine Markierelement eine Schallimpedanz und Schallgeschwindigkeit für medizinische Ultraschallstrahlung aufweist, die jeweils größer sind als die Schallimpedanz bzw. die Schallgeschwindigkeit für Ultraschallstrahlung im Körpergewebe.Overall, it is advantageous if the at least one marking element has a sound impedance and sound velocity for medical ultrasound radiation, which are each greater than the sound impedance or the speed of sound for ultrasound radiation in the body tissue.
Von Vorteil ist es, wenn dem mindestens einen Markierelement eine Befestigungseinrichtung zum Festlegen am Untersuchungsgegenstand zugeordnet ist. Das Markierelement kann die Befestigungseinrichtung umfassen. Die Befestigungseinrichtung ist beispielsweise eine Schraube, ein Niet, ein Dorn, ein Stift oder ein Faden. Die Befestigungseinrichtung kann mit einer körperintegrativen Beschichtung versehen sein, beispielsweise einer osteointegrativen Beschichtung.It is advantageous if the at least one marking element is associated with a fastening device for fixing on the examination subject. The marking element may comprise the fastening device. The fastening device is for example a screw, a rivet, a mandrel, a pin or a thread. The fastening device can be provided with a body-integrated coating, for example an osteointegrative coating.
Die Befestigungseinrichtung kann ein Implantat sein, an dem das mindestens eine Markierelement festgelegt oder festlegbar ist.The fastening device may be an implant on which the at least one marking element is fixed or fixable.
Bevorzugt ist die Befestigungseinrichtung aus einem Material gefertigt, dessen Schallimpedanz sich deutlich von demjenigen Material unterscheidet, aus dem das Markierelement gefertigt ist. Dadurch wird sichergestellt, dass möglichst wenig störende Beiträge der Befestigungseinrichtung zu den Ultraschallbildsignalen beigesteuert werden, wodurch das Auffinden des Markierelementes erleichtert wird.Preferably, the fastening device is made of a material whose sound impedance is significantly different from that of the material from which the marking element is made. This ensures that as few disturbing contributions of the fastening device to the ultrasound image signals are contributed, whereby the finding of the marking element is facilitated.
Die Markiervorrichtung kann zwei oder mehr Markierelemente aufweisen. Die Markierelemente können räumlich fest zueinander angeordnet sein oder relativ zueinander beweglich sein. Beispielsweise sind die Markierelemente unabhängig voneinander positionierbar.The marking device may have two or more marking elements. The marking elements may be spatially fixed to each other or be movable relative to each other. For example, the marking elements are independently positionable.
Die Markierelemente können identisch oder unterschiedlich sein.The marking elements can be identical or different.
Wie eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung auch eine Verwendung. Eine erfindungsgemäße Verwendung ist eine Verwendung eines Körpers, der mindestens eine erste Reflexionsfläche und eine davon beabstandete zweite Reflexionsfläche mit parallelen Flächennormalen aufweist, als Markierelement zur Markierung eines Untersuchungsgegenstandes, der mit Ultraschallstrahlung untersucht wird.As mentioned above, the invention also relates to a use. A use according to the invention is a use of a body which has at least one first reflection surface and a second reflection surface with parallel surface normals spaced apart therefrom, as marking element for marking an examination object which is examined with ultrasound radiation.
Der Körper kann insbesondere die Merkmale aufweisen, die anhand der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Markiervorrichtung und vorteilhafter Ausführungsformen davon am Beispiel von deren Markierelement erläutert wurden.The body may in particular have the features which have been explained with reference to the above-described marking device according to the invention and advantageous embodiments thereof by the example of their marking element.
Wie eingangs weiter erwähnt, betrifft die Erfindung auch ein Verfahren. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Auffinden von Signalbeiträgen eines Markierelementes an einer Markiervorrichtung der vorstehend genannten Art in Ultraschallbildsignalen ist dadurch gekennzeichnet, dass einer Datenverarbeitungseinrichtung von einer Ultraschallsonde Ultraschallbildsignale übermittelt werden, wobei die Ultraschallbildsignale von der Datenverarbeitungseinrichtung auf Vorhandensein von Signalanteilen untersucht werden, die sich durch Mehrfachreflexion der Ultraschallstrahlung am Markierelement infolge eines Sprunges der Schallimpedanz zwischen dem Untersuchungsgegenstand und des mindestens einen Markierelementes ergeben.As mentioned further, the invention also relates to a method. A method according to the invention for finding signal contributions of a marking element on a marking device of the aforementioned kind in ultrasound image signals is characterized in that ultrasound image signals are transmitted to a data processing device by an ultrasound probe, wherein the ultrasound image signals are examined by the data processing device for the presence of signal components which are subject to multiple reflection Ultrasonic radiation at the marking result as a result of a jump in the acoustic impedance between the object to be examined and the at least one marking element.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden bereits im Zusammenhang mit der Erläuterung der erfindungsgemäßen Markiervorrichtung erwähnt, so dass diesbezüglich auf voranstehende Erläuterungen verwiesen werden kann.The advantages of the method according to the invention have already been mentioned in connection with the explanation of the marking device according to the invention, so that in this regard reference may be made to the above explanations.
Bei dem Verfahren kommt insbesondere ein Markierelement der vorstehend genannten Art zum Einsatz, an dem einfallende Ultraschallstrahlung an zumindest zwei und vorzugsweise mehr als zwei Reflexionsflächen reflektiert und wieder von der Ultraschallsonde erfasst werden kann. Insbesondere können drei Reflexionsflächen vorgesehen sein, außenseitig und zweimal innenseitig am Markierelement, wodurch eine Mehrfachreflexion unter gleichzeitiger Auskopplung von Ultraschallstrahlung in Richtung der Ultraschallsonde am und im Markierelement erfolgen kann.In the method, in particular, a marking element of the aforementioned type is used, on which incident ultrasonic radiation can be reflected on at least two and preferably more than two reflection surfaces and can be detected again by the ultrasound probe. In particular, three reflection surfaces can be provided, on the outside and twice on the inside of the marking element, as a result of which multiple reflection with simultaneous decoupling of ultrasonic radiation in the direction of the ultrasound probe on and in the marking element can take place.
Günstigerweise wird das Verfahren in Echtzeit durchgeführt, wodurch das Verfahren besonders benutzerfreundlich ausgestaltet ist.Conveniently, the method is carried out in real time, whereby the method is designed particularly user-friendly.
Als vorteilhaft erweist es sich, wenn die Datenverarbeitungseinrichtung von der Ultraschallsonde bereitgestellte hochfrequente (RF/HF) Ultraschallbildsignale untersucht. Dies gibt die Möglichkeit, die Position des mindestens einen Markierelementes bereits anhand der hochfrequenten Ultraschallbildsignale zu ermitteln, ohne dass hierfür Ultraschallbilder im B-mode (brightness mode) erstellt werden müssen.It proves to be advantageous if the data processing device examines high-frequency (RF / HF) ultrasound image signals provided by the ultrasound probe. This makes it possible to determine the position of the at least one marking element already on the basis of the high-frequency ultrasound image signals without ultrasound images having to be created in B-mode (brightness mode) for this purpose.
Günstig ist es, wenn die Ultraschallbildsignale in einer Matrix aus Signalanteilen vorliegen, die in einer ersten Richtung eine Rauminformation enthält und in einer zweiten Richtung eine Zeitinformation, und wenn die Signalanteile in Zeitrichtung aufsummiert werden und die Position des Markierelementes in Raumrichtung angesehen wird als Position des Maximums der Summation. Die Beiträge einzelner Ultraschallwandler der Ultraschallsonde können so in einer Matrix angeordnet werden, dass die räumliche Information in einer ersten Raumrichtung und die Zeitinformation einer zweiten Raumrichtung (beispielsweise einer Zeile bzw. einer Spalte der Matrix) enthalten ist. Durch Aufsummation der Signalanteile in Zeitrichtung (zeitliche Integration) kann ein raumabhängiges Zeitintegral der empfangenen Ultraschallstrahlung bereitgestellt werden. In der Praxis kann dadurch, unter der Annahme, dass das Maximum der Summation der Position des Markierelementes entspricht, das Markierelement auf einfache Weise, idealerweise in Echtzeit, in Raumrichtung aufgefunden werden.It is advantageous if the ultrasound image signals are present in a matrix of signal components which contains spatial information in a first direction and time information in a second direction and if the signal components are summed in the time direction and the position of the marker in the spatial direction is considered as the position of the Maximums of the summation. The contributions of individual ultrasound transducers of the ultrasound probe can be arranged in a matrix such that the spatial information is contained in a first spatial direction and the time information of a second spatial direction (for example, a row or a column of the matrix). By summing up the signal components in time direction (temporal integration), a space-dependent time integral of the received ultrasound radiation can be provided. In practice, thereby assuming that the maximum of the summation corresponds to the position of the marking element, the marking element can be found in a simple manner, ideally in real time, in the spatial direction.
Weiter erweist es sich als günstig, wenn die Ultraschallbildsignale in einer Matrix aus Signalanteilen vorliegen, die in einer ersten Raumrichtung eine Rauminformation enthält und in einer zweiten Richtung eine Zeitinformation, und wenn die Signalanteile auf in Zeitrichtung, zumindest abschnittsweise, regelmäßig angeordnete Signalamplituden untersucht werden. Beispielsweise werden die Signale in Zeitrichtung auf Vorhandensein eines "Signalkammes" von Signalamplituden untersucht, wobei der Signalkamm angesehen wird als sich ergebend durch eine Mehrfachreflexion von Ultraschallstrahlung an den Reflexionsflächen. Die Position des Markierelementes in Zeitrichtung kann dann angesehen werden als zeitlicher Beginn des Signalkammes.Furthermore, it proves to be advantageous if the ultrasound image signals are present in a matrix of signal components, which contains spatial information in a first spatial direction and time information in a second direction, and if the signal components are examined in regular time, at least in sections, regularly arranged signal amplitudes. For example, the signals are examined in the time direction for the presence of a "signal comb" of signal amplitudes, the signal comb being considered to result from multiple reflection of ultrasound radiation at the reflection surfaces. The position of the marking element in the time direction can then be regarded as a time beginning of the signal comb.
Vorteilhafterweise werden bei der Untersuchung Signalanteile, die unterhalb einer vorgebbaren Schwellenwertamplitude liegen, als die Schwellenwertamplitude aufweisend angesehen. Wie sich in der Praxis zeigt, kann dadurch die Position des Markierelementes auf einfachere Weise erfasst werden. Signalamplituden unterhalb der Schwellenwertamplitude werden als die Schwellenwertamplitude aufweisend angesehen. Diese Signalanteile können bei der Untersuchung durch die Datenverarbeitungseinrichtung ignoriert werden. Lediglich die über die Schwellenwertamplitude hinausragenden Signalanteile können zum Auffinden des vorstehend erwähnten Signalkamms untersucht werden.Advantageously, in the investigation, signal components which lie below a predefinable threshold amplitude are regarded as having the threshold amplitude. As can be seen in practice, this allows the position of the marking element to be detected in a simpler manner. Signal amplitudes below the threshold amplitude are considered to have the threshold amplitude. These signal components can be ignored during the examination by the data processing device. Only the over the Threshold amplitude protruding signal components can be examined to find the above-mentioned signal comb.
Das Verfahren eignet sich insbesondere für medizinischen Ultraschall, der beispielsweise an zur Untersuchung von Knochen eingesetzt werden. Beispielsweise wird das Verfahren bei der Untersuchung von oberen und unteren Extremitäten oder bei einer Untersuchung der Wirbelsäule eingesetzt. Über die Implantologie hinaus kann das Verfahren auch bei Biopsien eingesetzt werden.The method is particularly suitable for medical ultrasound, which are used, for example, for the examination of bones. For example, the method is used in the examination of upper and lower extremities or in a study of the spine. In addition to implantology, the procedure can also be used in biopsies.
Als vorteilhaft erweist es sich, wenn Ultraschallstrahlung in zwei oder mehr paarweise schief zueinander ausgerichteten Strahlrichtungen verwendet wird, wenn die Untersuchung der Ultraschallbildsignale für jede der Strahlrichtungen an einem jeweiligen Ultraschallbilddatensatz gesondert vorgenommen wird und wenn das Markierelement erst als aufgefunden angesehen wird, wenn es in zumindest zwei Ultraschallbilddatensätzen als vorhanden angesehen wird. Dadurch kann eine Plausibilitätsprüfung erfolgen. Erst wenn die Datenverarbeitungseinrichtung das Markierelement in zwei oder mehr Ultraschallbilddatensätzen auffindet, beispielsweise eine der vorstehend beschriebenen Arten, wird es als am Untersuchungsgegenstand angeordnet angesehen.It proves to be advantageous if ultrasonic radiation is used in two or more obliquely aligned beam directions in pairs, if the examination of the ultrasound image signals for each of the beam directions is performed separately on a respective ultrasound image data set and if the marker is only found to be found when it is in at least two ultrasonic image data sets is considered to be present. This can be done a plausibility check. Only when the data processing device finds the marking element in two or more ultrasound image data sets, for example one of the types described above, is it considered to be located on the examination subject.
Wie eingangs schon erwähnt, betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung eines der vorstehend genannten Verfahren umfasst eine Markiervorrichtung der vorstehend genannten Art, eine Ultraschallsonde und eine Datenverarbeitungseinrichtung, wobei die Ultraschallsonde der Datenverarbeitungseinrichtung Ultraschallbildsignale bereitstellt und die Datenverarbeitungseinrichtung so ausgebildet und programmiert ist, dass sie die Ultraschallbildsignale auf Vorhandensein von Signalanteilen untersucht, die sich durch Mehrfachreflexion der Ultraschallstrahlung am mindestens einen Markierelement der Markiervorrichtung infolge eines Sprunges der Schallimpedanz zwischen dem Untersuchungsgegenstand und dem mindestens einen Markierelement ergeben.As already mentioned, the invention also relates to a device. A device according to the invention for carrying out one of the aforementioned methods comprises a marking device of the aforementioned type, an ultrasound probe and a data processing device, the ultrasound probe providing ultrasound image signals to the data processing device and the data processing device being designed and programmed to examine the ultrasound image signals for the presence of signal components, which result from multiple reflection of the ultrasonic radiation at the at least one marking element of the marking device as a result of a jump in the acoustic impedance between the object to be examined and the at least one marking element.
Die mit der Vorrichtung erzielbaren Vorteile und deren Funktionsweise wurden bereits vorstehend im Zusammenhang mit der Erläuterung der Markiervorrichtung und des Verfahrens erläutert, so dass diesbezüglich auf voranstehende Ausführung verwiesen werden kann.The achievable with the device advantages and their operation have already been explained above in connection with the explanation of the marking device and the method, so that reference can be made in this regard to the above embodiment.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Vorrichtung ergeben sich durch vorteilhafte Ausführungsformen der Markiervorrichtung bzw. vorteilhafte Ausführungsbeispiele des Verfahrens.Advantageous embodiments of the device result from advantageous embodiments of the marking device or advantageous embodiments of the method.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein chirurgisches Instrumentarium, beispielsweise mit den nachfolgend genannten Merkmalen. Eine der vorstehend genannten Markiervorrichtungen kann als Bestandteil des chirurgischen Instrumentariums zum Einsatz kommen. Eines der vorstehend genannten Verfahren und/oder die vorstehend genannte Vorrichtung mit dem chirurgischen Instrumentarium zum Einsatz kommen. Das Instrumentarium kann Bestandteil der Vorrichtung sein, oder umgekehrt:
- 1. Chirurgisches Instrumentarium, umfassend mindestens ein Implantat und eine diesem zugeordnete chirurgische Markiervorrichtung für Ultraschalluntersuchungen, die mindestens ein mittels Ultraschallstrahlung detektier bares chirurgisches Markierelement aufweist, wobei das mindestens eine Markierelement in vorgebbarer oder vorgegebener räumlicher Beziehung zum Implantat angeordnet oder anordenbar ist.
- 2. Instrumentarium nach Satz 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat ein Wirbelkörperersatzimplantat ist.
- 3. Instrumentarium nach Satz 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat ein Implantat zur gegenseitigen Abstützung benachbarter Wirbelkörper ist.
- 4. Instrumentarium nach einem Satz 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat ein Implantat zur gegenseitigen Abstützung der Dornfortsätze benachbarter Wirbelkörper ist.
- 5. Instrumentarium nach Satz 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat ein Bandscheibenersatzimplantat ist.
- 6. Instrumentarium nach Satz 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat ein Implantat zum Verschließen des Anulus fibrosus der Bandscheibe ist.
- 7. Instrumentarium nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat chirurgisches Nahtmaterial ist oder umfasst.
- 8. Instrumentarium nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass die Markiervorrichtung eine Mehrzahl von Markierelement umfasst.
- 9. Instrumentarium nach Satz 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierelemente identisch sind oder unterschiedlich sind.
- 10. Instrumentarium nach Satz 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierelemente relativ zueinander frei positionierbar sind.
- 11. Instrumentarium nach Satz 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierelemente in unveränderbarer Relativorientierung zueinander angeordnet sind.
- 12. Instrumentarium nach einem der Sätze 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Markiervorrichtung drei in einer Ebene angeordnete Markierelemente aufweist.
- 13. Instrumentarium nach einem der Sätze 8
bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass drei oder mehr Markierelemente so angeordnet oder anordenbar sind, dass sie von einem gemeinsamen Punkt identische Abstände aufweisen. - 14. Instrumentarium nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Markierelement zumindest eine erste Reflexionsfläche und eine davon beabstandete zweite Reflexionsfläche für Ultraschallstrahlung aufweist, wobei die erste Reflexionsfläche und die zweite Reflexionsfläche parallele Flächennormalen aufweisen.
- 15. Instrumentarium nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Markierelement eine Kugelform aufweist oder eine Kugel ist.
- 16. Instrumentarium nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrumentarium eine Befestigungseinrichtung umfasst zur Festlegung des mindestens einen Markierelementes am Körper, am Implantat oder an einem Werkzeug für das Implantat.
- 17.
Instrumentarium nach Satz 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung eine Schraube, einen Niet oder einen Dorn aufweist. - 18.
Instrumentarium nach Satz 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung eine osteointegrative Beschichtung aufweist. - 19. Instrumentarium nach einem der Sätze 16
bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat die Befestigungseinrichtung ausbildet. - 20. Instrumentarium nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Markierelement am Implantat festgelegt ist.
- 21. Instrumentarium nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Markierelement in das Implantat eingebettet ist.
- 22. Instrumentarium nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrumentarium ein Werkzeug umfasst zum Einwirken auf das Implantat, welches Werkzeug in vorgegebener oder vorgebbarer räumlicher Relativorientierung am Implantat festlegbar ist.
- 23.
Instrumentarium nach Satz 22, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Markierelement am Werkzeug festgelegt ist.
- 1. Surgical instrumentation, comprising at least one implant and associated therewith a surgical marking device for ultrasound examinations, which has at least one detectable by means of ultrasonic radiation Bares surgical marker, wherein the at least one marking element is arranged or can be arranged in a predeterminable or predetermined spatial relationship to the implant.
- 2. Instrumentarium according to sentence 1, characterized in that the implant is a vertebral body replacement implant.
- 3. Instrumentation according to sentence 1 or 2, characterized in that the implant is an implant for mutual support of adjacent vertebral bodies.
- 4. Instrumentation according to a sentence 3, characterized in that the implant is an implant for mutual support of the spinous processes of adjacent vertebral bodies.
- 5. Instrumentation according to sentence 1, characterized in that the implant is an intervertebral disc replacement implant.
- 6. Instrumentation according to sentence 1, characterized in that the implant is an implant for closing the annulus fibrosus of the intervertebral disc.
- 7. Instrumentation according to one of the preceding sentences, characterized in that the implant is surgical suture material or comprises.
- 8. Instrumentation according to one of the preceding sentences, characterized in that the marking device comprises a plurality of marking element.
- 9. Instrumentation according to sentence 8, characterized in that the marking elements are identical or different.
- 10. Instrumentation according to sentence 8 or 9, characterized in that the marking elements are freely positionable relative to each other.
- 11. Instrumentation according to sentence 8 or 9, characterized in that the marking elements are arranged in immutable relative orientation to each other.
- 12. Instrumentarium according to one of the sentences 8 to 11, characterized in that the marking device has three arranged in a plane marking elements.
- 13. Instrumentation according to one of the sentences 8 to 12, characterized in that three or more marking elements are arranged or can be arranged so that they have identical distances from a common point.
- 14. Instrumentation according to one of the preceding sentences, characterized in that the at least one marking element has at least a first reflection surface and a second reflection surface for ultrasonic radiation spaced therefrom, wherein the first reflection surface and the second reflection surface have parallel surface normals.
- 15. Instrumentation according to one of the preceding sentences, characterized in that the at least one marking element has a spherical shape or is a ball.
- 16. Instrumentation according to one of the preceding sentences, characterized in that the instrumentation comprises a fastening device for fixing the at least one marking element on the body, on the implant or on a tool for the implant.
- 17. Instrumentation according to
sentence 16, characterized in that the fastening device comprises a screw, a rivet or a mandrel. - 18. Instrumentation according to
sentence 16 or 17, characterized in that the fastening device has an osteointegrative coating. - 19. instrumentation according to one of the
sentences 16 to 18, characterized in that the implant forms the fastening device. - 20. instrumentation according to one of the preceding sentences, characterized in that the at least one marking element is fixed to the implant.
- 21. Instrumentation according to one of the preceding sentences, characterized in that the at least one marking element is embedded in the implant.
- 22. Instrumentation according to one of the preceding sentences, characterized in that the instrumentation comprises a tool for acting on the implant, which tool can be fixed in predetermined or predeterminable spatial relative orientation on the implant.
- 23. Instrumentation according to
sentence 22, characterized in that the at least one marking element is fixed to the tool.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:The following description of preferred embodiments of the invention is used in conjunction with the drawings for a more detailed explanation of the invention. Show it:
In der Zeichnung sind gleiche oder gleichwirkende Merkmale zur Erzielung einer größeren Übersichtlichkeit mit denselben Bezugszeichen belegt.In the drawing, the same or equivalent features for greater clarity with the same reference numerals.
Die Vorrichtung
Mit der Vorrichtung
Die Markiervorrichtung
Jeder Reflexionsfläche
Die Markierelemente
Anders als bei den Markierelementen
Das Markierelement
Ultraschallstrahlung der Ultraschallsonde
Die eindringende Ultraschallstrahlung wird anschließend an der zweiten Reflexionsfläche
Es wird jeweils nur ein Anteil von auf die Reflexionsfläche
Ultraschallstrahlung, die an der der Ultraschallsonde
Die Matrix
Als vorteilhaft erweist sich die Verwendung eines Materials für das Markierelement, bei dem die Schallgeschwindigkeit für Ultraschallstrahlung deutlich höher ist als in dem es umgebenden Gewebe. Innerhalb des Markierelementes
Aufgrund der wiederholten Reflexion von Ultraschallstrahlung im Markierelement
Das Markierelement
Die Ultraschallbildsignale können von der Datenverarbeitungseinrichtung
Auf den Signalkamm
Zum vereinfachten Auffinden des Signalkamms kann vorgesehen sein, dass Signalamplituden, die unterhalb einer vorgebbaren Schwellenwertamplitude
Die Datenverarbeitungseinrichtung
In der Praxis zeigt sich, dass das Auffinden von Untersuchungsgegenständen, beispielsweise besonderen Strukturen im Patienten
Bei der Anordnung gemäß
Zum Festlegen am Untersuchungsgegenstand, beispielsweise einem Knochen, kann die Markiervorrichtung
Beim Markierelement
Beim Markierelement
Beim Markierelement
Beim Markierelement
Die Vorrichtung
Bekannt ist es auch, das Verfahren der konventionellen ADCT dadurch zu verbessern, dass ergänzend oder alternativ zu den körpereigenen Zellen Biomaterial in die Bandscheibe injiziert wird. Das Biomaterial kann beispielsweise nach Injektion in der Bandscheibe polymerisieren.It is also known to improve the method of the conventional ADCT in that biomaterial is injected into the disc additionally or alternatively to the body's own cells. For example, the biomaterial may polymerize after injection into the disc.
Bei der bisherigen ADCT, die unter Röntgenkontrolle durchgeführt wird, unterliegt die Operation erheblichen Einschränkungen. Es ist insbesondere keine Darstellung einer transversalen Schnittebene durch die Wirbelsäule möglich, sondern die Darstellung der Wirbelsäule erfolgt lediglich in anterior-posteriorer oder lateraler Darstellung. Weiter besteht das Problem, dass bei Röntgenkontrolle nur die Positionierung der Injektionskanülen vor der Injektion oder Entnahme an der Bandscheibe kontrolliert werden kann, die eigentliche Injektion oder Entnahme der Zellen oder des Biomaterials jedoch ohne Röntgensicht "blind" durchzuführen ist, um Schädigungen durch ionisierende Röntgenstrahlung zu vermeiden. Negativ ist in diesem Zusammenhang natürlich auch die Belastung des Patienten oder des OP-Personals durch ionisierende Röntgenstrahlung.In the previous ADCT, which is carried out under X-ray control, the operation is subject to considerable restrictions. In particular, no representation of a transverse sectional plane through the spine is possible, but the representation of the spine takes place only in anterior-posterior or lateral representation. Further, there is the problem that in X-ray control, only the positioning of the injection cannulas before injection or removal on the disc can be controlled, the actual injection or removal of the cells or the biomaterial, however, "blind" to perform without X-ray vision to damage by ionizing X-rays avoid. Of course, the burden on the patient or the surgical staff due to ionizing X-ray radiation is also negative in this context.
Die vorliegende Erfindung erlaubt es, die Entnahme von Zellen oder die Injektion von Zellen oder Biomaterial in die Bandscheibe unter Ultraschallsicht durchzuführen. Hierzu ist vorzugsweise die Möglichkeit gegeben, die Wirbelsäule
Die Verwendung von Ultraschallstrahlung der Ultraschallsonde
Nachfolgend wird unter Verweis insbesondere auf die
Bei den Darstellungen gemäß den
Bei der Darstellung gemäß
Bei der Verwendung von zwei oder mehr Markierelementen
Bei der Darstellung gemäß
Die von den Markierelementen
Zwei oder mehr Markierelemente
Einem oder mehreren Markierelementen
Bei dem Halteteil
Denkbar ist auch, dass ein Markierelement
Wie bei der Befestigungseinrichtung
Wie bereits erwähnt, betrifft die vorliegende Erfindung auch ein chirurgisches Instrumentarium mit mindestens einem Implantat und einer dieser zugeordneten Markiervorrichtung. Das Implantat und das mindestens eine Markierelement der Markiervorrichtung sind in vorgegebener oder vorgebbarer räumlicher Beziehung zueinander angeordnet oder anordenbar. Dadurch ist es möglich, die Markiervorrichtung als Zielvorrichtung zur Bestimmung der Lage und vorzugsweise der Orientierung des Implantates heranzuziehen. Dem Operateur ist auf einfache Weise die Möglichkeit gegeben, das Implantat mit Hilfe des mindestens einen Markierelementes aufzufinden. Dabei kann insbesondere die Vorrichtung
Nachfolgend wird unter Verweis auf die
Bei einem Instrumentarium
Die Implantate
Bei einem Instrumentarium
Die
Das Schließimplantat
Bei der Variante gemäß
Die Variante gemäß
Markierelemente
Ein in
Mindestens ein Markierelement
Die Markierelemente
Ein Instrumentarium
Ein Instrumentarium
Das Instrumentarium
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2010/000488 A1 [0144] WO 2010/000488 A1 [0144]
- WO 2011/128220 A1 [0147] WO 2011/128220 A1 [0147]
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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- 2013-09-27 DE DE102013110704.4A patent/DE102013110704B4/en active Active
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GAMPT mbH: Gebrauchshinweise für die Ultraschall-Reflexionsplatten, erstellt am 15.06.2007, Seiten 1 bis 3 -Firmenschrift, aufgerufen im Internet am 02.06.2014 unter http://www.gampt.de/content/cms/downloads/pdf/manuals/sdev_10202_deu.pdfwww.gampt.de * |
Also Published As
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DE102013110704B4 (en) | 2021-01-14 |
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