DE102013110704B4 - Marking device for ultrasound examinations, use of a body as a marking element and device and method for ultrasound examinations - Google Patents

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Abstract

Markiervorrichtung für Ultraschalluntersuchungen, umfassend mindestens ein Markierelement (22) zur Markierung eines Untersuchungsgegenstandes, das zumindest eine erste Reflexionsfläche (24) und eine davon beabstandete zweite Reflexionsfläche (26) für Ultraschallstrahlung aufweist, wobei die erste Reflexionsfläche (24) und die zweite Reflexionsfläche (26) parallele Flächennormalen (30, 32) aufweisen.A marking device for ultrasound examinations, comprising at least one marking element (22) for marking an object to be examined, which has at least a first reflection surface (24) and a second reflection surface (26) for ultrasound radiation spaced apart therefrom, the first reflection surface (24) and the second reflection surface (26 ) have parallel surface normals (30, 32).

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.The invention also relates to the 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.The invention also relates to a method for finding signal contributions from a marking element in ultrasound image signals.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention also 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 is described below in particular using the example of the application of medical ultrasound, but is not restricted to this field. The invention can also be used in other areas in which ultrasound is used to examine an object to be examined, 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, particularly 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 operating room staff are not exposed to any exposure to ionizing radiation. For example, intraoperative ultrasound is used in orthopedics to identify broken bones. The use of ultrasound is also known in the field of implantology. When using intraoperative ultrasound, it is desirable to have, if possible, automatic recognition of the structures of the object to be examined. Devices and methods are known which, for this purpose, create ultrasound images in B-mode (brightness mode) from ultrasound image signals from the ultrasound probe, which images serve as the basis for automated image recognition methods. However, the accuracy of these devices and methods is often insufficient in practice. Strong scatter and interference of the ultrasonic field at tissue and bone boundary structures lead to a poor signal-to-noise ratio. Boundary structures are also often shown broad and smeared, which makes the automatic recognition of particularly bony structures difficult. This is also due to the fact that the image quality strongly depends on the angle of the ultrasound probe to the patient's body. In practice, this often results in smeared or widened structures, depending on the angle, whose interpretation is not easy for the user. To make matters worse, two-dimensional ultrasound fields in particular are used for intraoperative ultrasound, which can lead to a considerable change in the ultrasound image and thus difficult interpretation for the user if the ultrasound probe is moved slightly.

Die GAMPT mbH hat Gebrauchshinweise für Ultraschallreflexionsplatten GAMPT-10202 veröffentlicht (www.gampt.de/content/cms/downloads/pdf/manuals/sdev_10202_deu.pdf).GAMPT mbH has published instructions for use for ultrasonic reflective plates GAMPT-10202 (www.gampt.de/content/cms/downloads/pdf/manuals/sdev_10202_deu.pdf).

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 object to be examined more easily, a marking device can be provided which can be recognized in a simple manner during the analysis of the ultrasound images and which can be used to infer the object to be examined.

Die DE 29 29 799 A1 beschreibt ein Verfahren zur Markierung einer Ultraschall-Lokalisation, insbesondere in der Medizin, sowie eine dazu dienende Vorrichtung. Ein Ultraschallmarker zur physiologischen Diagnose und ein Verfahren zur Verwendung des Ultraschallmarkers sind in der US 4 373 532 A beschrieben. The DE 29 29 799 A1 describes a method for marking an ultrasound localization, in particular in medicine, and a device used for this purpose. An ultrasound marker for physiological diagnosis and a method of using the ultrasound marker are disclosed in US Pat U.S. 4,373,532 A described.

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 the object of the present invention to provide a marking device for ultrasound examinations, the use of which makes it easier to find and analyze an object to be examined.

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 object to be examined, which has at least a first reflective surface and a second reflective surface for ultrasound radiation spaced therefrom, the first reflective surface and the second reflective 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 invention also incorporates the idea that an ultrasound examination is a method based on the reflection of ultrasound radiation on an examined structure. Accordingly, the invention provides that a marking device is provided with at least one marking element which can be used to mark the object to be examined. Ultrasonic radiation can be reflected on at least one first and one second reflective surface spaced apart therefrom, the reflection surfaces having parallel and preferably coincident surface normals. In the direction of propagation of the ultrasonic radiation, the first and the second reflection surface are at a distance from one another. With a time delay, incident ultrasound radiation can first arrive at the first and then at the second Reflection surface partially reflected and detected again by the ultrasonic probe. This makes it possible to determine signal components in the ultrasound image signals which can be traced back to the reflection of the ultrasound radiation on the reflection surfaces. The same orientation of the surface normals can ensure that ultrasonic radiation propagating parallel to the surface normals can be detected again by the ultrasonic probe with a portion reflected on the first and a second reflection surface, the time difference between the signal portions in the ultrasonic signal being determined by the distance between the Reflecting surfaces from each other results. It has been shown 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 sound impedance of the environment in which the marking element is positioned, in particular that of the object to be examined.

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, the surface normals of which are aligned parallel to one another. As a result, there is advantageously the possibility that a multiple reflection of the ultrasonic radiation takes place on the at least one marking element. For example, this is done initially on an outside of the marking element on a first reflective surface. The second reflective surface, which is spaced apart therefrom, can then be arranged on an inner side of the marking element. This reflected ultrasound radiation can be reflected again, for example, on an inside third reflection surface which is spaced apart therefrom and which corresponds to the first reflection surface with the opposite direction of incidence of the ultrasound radiation. This makes it possible for ultrasound radiation to move back and forth, often reflected in the at least one marking element. Since there is a non-reflected, transmitted portion in each case, a multiple reflection in the ultrasonic image signal can be recognized as a “tail” of an ultrasonic signal propagating in the direction of time. Due to the multiple reflection of ultrasonic radiation, a large number of signal components based on reflection and following one another in the time direction can be found. These signal components are higher, the greater the jump in the sound 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 reflective surfaces are arranged on an outside or on an inside of the at least one marking element. For example, as mentioned, the first reflection surface is arranged on an outside and the second reflection surface is arranged on an inside. Opposite the first reflective surface, a further, third reflective surface can be formed on the inside of the marking element, which corresponds to the first reflective surface when the direction of incidence of the ultrasonic radiation is opposite.

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. In the case of a plurality of curved reflection 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, whereby 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, for example, be aligned parallel to one another.

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 expediently a sphere or has a spherical shape. Regardless of the direction of irradiation, multiple reflections of ultrasonic radiation can take place on spherical surfaces, the signal components of which can be detected with the ultrasonic probe. A spherical shape can be provided, for example, in 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 has proven to be particularly advantageous in practice. Ultrasonic radiation can be reflected on an outside and an inside. Ultrasonic radiation reflected on the inside can be reflected again on the inside, the first reflection surface on the outside, correspondingly with the opposite direction of incidence of the ultrasonic radiation. As a result, multiple reflections can take place with simultaneous coupling-out of ultrasonic radiation in the direction of the ultrasonic probe, which can be reliably detected in the ultrasonic 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.When implementing 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 one spatial direction, in particular a diameter, of approximately 2 mm to approximately 4 mm. For example, a sphere with a diameter of 2 mm is used for image depths of up to 40 mm, a sphere of approximately 3 mm in diameter for image depths of up to 80 mm, and a sphere with a diameter of approximately 4 mm for image depths of 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.As already mentioned, the at least one marking element can be a hollow body. For example, the hollow body is a recess in the object to be examined, 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 can be filled with a filling material, for example a gas such as, in particular, air. A liquid filling material is also conceivable. A contrast agent, for example, whose sound impedance differs significantly from the sound impedance of the object under examination, can be used as the filler material.

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, in particular the metals mentioned above, and their alloys have acoustic impedances for ultrasound radiation of a size that makes them very suitable for use in marking elements in medical ultrasound examinations. For example, the acoustic impedance of steel is approximately 45 * 10 6 kg / (m 2 s) and is thus approximately 25 to 30 times as large as the average acoustic impedance of body tissue, which is approximately 1.6 * 10 6 kg / (m 2 s ) is (based on a frequency of medical ultrasound of approximately 10 MHz). As a result, steel in particular is very well suited as a material for a marking element that can be used in medical ultrasound examinations, especially for reasons of simple production and low costs.

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 favorable if the at least one marking element consists of a resorbable material such as polylactide or calcium phosphate, so that it can remain in the body during a medical ultrasound examination and can be resorbed by it.

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 to be advantageous if the ultrasonic impedance of the at least one marking element for medical ultrasonic radiation is greater than approximately 20 * 10 6 kg / (m 2 s), preferably greater than 25 * 10 6 kg / (m 2 s), for example at an ultrasonic frequency of approximately 10 MHz. With such an ultrasonic impedance, this is shown in practice, a signal component based on multiple reflections on the reflection surfaces can be reliably separated from signal components of the body tissue surrounding the marking element.

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.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 advantageously 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 that is greater than the average of body tissue (approximately 1,500 m / s) for ultrasonic radiation proves advantageous. As a result of a comparatively high speed of sound in the marking element, a relatively large number of reflections can occur per unit of time, in particular on the aforementioned second and the aforementioned third reflection surface. As a result, many signal contributions from multiple reflections can be found and analyzed in the ultrasound image signals. This makes it easier to find the marking element because, due to the increase in the speed of sound compared to the speed of sound in the vicinity of the marking element, in particular the object under investigation, the ultrasound image downstream of the marking element in the direction of propagation of the ultrasound appears to be compressed in the time direction.

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 favorable 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 sound velocity for ultrasound radiation in 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 assigned a fastening device for securing it to the object to be examined. The marking element can 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-integrative 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 can be an implant on which the at least one marking element is fixed or can be fixed.

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.The fastening device is preferably made from a material whose sound impedance differs significantly from the material from which the marking element is made. This ensures that the fastening device makes as few disruptive contributions as possible to the ultrasound image signals, which makes it easier to find the marking element.

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 can have two or more marking elements. The marking elements can be arranged spatially fixed to one another or can be movable relative to one another. For example, the marking elements can be positioned independently of one another.

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 at the beginning, 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 reflective surface and a second reflective surface spaced therefrom with parallel surface normals as a marking element for marking an object to be examined which is examined with ultrasonic 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 can in particular have the features that were explained using the marking device according to the invention described above and advantageous embodiments thereof using the example of the marking element thereof.

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 at the beginning, 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 type in ultrasound image signals is characterized in that ultrasound image signals are transmitted to a data processing device from an ultrasound probe, the ultrasound image signals being examined by the data processing device for the presence of signal components that result from multiple reflection of the Ultrasonic radiation on the marking element as a result of a jump in the sound 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 can be made to the explanations given above.

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, a marking element of the type mentioned above is used in particular, on which incident ultrasonic radiation is reflected on at least two and preferably more than two reflection surfaces and can be detected again by the ultrasonic probe. In particular, three reflection surfaces can be provided, on the outside and twice on the inside on the marking element, whereby a multiple reflection can take place with simultaneous coupling out of ultrasonic radiation in the direction of the ultrasonic probe on and in the marking element.

Günstigerweise wird das Verfahren in Echtzeit durchgeführt, wodurch das Verfahren besonders benutzerfreundlich ausgestaltet ist.The method is advantageously carried out in real time, as a result of which the method is designed to be 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 on the basis of the high-frequency ultrasound image signals without the need to create ultrasound images in B-mode (brightness mode).

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 favorable if the ultrasound image signals are present in a matrix of signal components which contain spatial information in a first direction and time information in a second direction, and if the signal components are summed up in the time direction and the position of the marking element in the spatial direction is viewed as the position of the Maximum of the summation. The contributions of individual ultrasonic transducers of the ultrasonic probe can be arranged in a matrix in such a way that the spatial information is contained in a first spatial direction and the time information in a second spatial direction (for example a row or a column of the matrix). A space-dependent time integral of the received ultrasonic radiation can be provided by adding up the signal components in the time direction (time integration). In practice, 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.It is also advantageous if the ultrasound image signals are present in a matrix of signal components that contain spatial information in a first spatial direction and time information in a second direction, and when the signal components are examined for signal amplitudes that are regularly arranged in the time direction, at least in sections. For example, the signals are examined in the time direction for the presence of a “signal comb” of signal amplitudes, the signal comb being viewed as resulting from multiple reflections of ultrasonic radiation on the reflection surfaces. The position of the Marking element in the time direction can then be viewed as the start of the signal comb in time.

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.During the examination, signal components which are below a predeterminable threshold value amplitude are advantageously regarded as having the threshold value amplitude. As has been shown in practice, the position of the marking element can thereby 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 signal components protruding beyond the threshold value amplitude 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 is used, for example, to examine bones. For example, the procedure is used when examining the upper and lower extremities or when examining the spine. In addition to implantology, the procedure can also be used for 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 ultrasound radiation is used in two or more beam directions aligned obliquely to one another in pairs, if the examination of the ultrasound image signals for each of the beam directions is carried out separately on a respective ultrasound image data set and if the marking element is only considered to be found when it is at least two ultrasound image data sets are considered to be present. This enables a plausibility check to be carried out. 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 arranged on the object to be examined.

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 at the beginning, the invention also relates to a device. A device according to the invention for performing 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 the data processing device with ultrasound image signals and the data processing device being designed and programmed in such a way that it examines the ultrasound image signals for the presence of signal components, which result from multiple reflections of the ultrasonic radiation on the at least one marking element of the marking device as a result of a jump in the acoustic impedance between the object under examination 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 advantages that can be achieved with the device and the mode of operation thereof have already been explained above in connection with the explanation of the marking device and the method, so that reference can be made to the preceding discussion in this regard.

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. 1. Chirurgisches Instrumentarium, umfassend mindestens ein Implantat und eine diesem zugeordnete chirurgische Markiervorrichtung für Ultraschalluntersuchungen, die mindestens ein mittels Ultraschallstrahlung detektierbares chirurgisches Markierelement aufweist, wobei das mindestens eine Markierelement in vorgebbarer oder vorgegebener räumlicher Beziehung zum Implantat angeordnet oder anordenbar ist.
  2. 2. Instrumentarium nach Satz 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat ein Wirbelkörperersatzimplantat ist.
  3. 3. Instrumentarium nach Satz 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat ein Implantat zur gegenseitigen Abstützung benachbarter Wirbelkörper ist.
  4. 4. Instrumentarium nach einem Satz 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat ein Implantat zur gegenseitigen Abstützung der Dornfortsätze benachbarter Wirbelkörper ist.
  5. 5. Instrumentarium nach Satz 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat ein Bandscheibenersatzimplantat ist.
  6. 6. Instrumentarium nach Satz 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat ein Implantat zum Verschließen des Anulus fibrosus der Bandscheibe ist.
  7. 7. Instrumentarium nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat chirurgisches Nahtmaterial ist oder umfasst.
  8. 8. Instrumentarium nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass die Markiervorrichtung eine Mehrzahl von Markierelement umfasst.
  9. 9. Instrumentarium nach Satz 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierelemente identisch sind oder unterschiedlich sind.
  10. 10. Instrumentarium nach Satz 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierelemente relativ zueinander frei positionierbar sind.
  11. 11. Instrumentarium nach Satz 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierelemente in unveränderbarer Relativorientierung zueinander angeordnet sind.
  12. 12. Instrumentarium nach einem der Sätze 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Markiervorrichtung drei in einer Ebene angeordnete Markierelemente aufweist.
  13. 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. 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. 15. Instrumentarium nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Markierelement eine Kugelform aufweist oder eine Kugel ist.
  16. 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. 17. Instrumentarium nach Satz 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung eine Schraube, einen Niet oder einen Dorn aufweist.
  18. 18. Instrumentarium nach Satz 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung eine osteointegrative Beschichtung aufweist.
  19. 19. Instrumentarium nach einem der Sätze 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat die Befestigungseinrichtung ausbildet.
  20. 20. Instrumentarium nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Markierelement am Implantat festgelegt ist.
  21. 21. Instrumentarium nach einem der voranstehenden Sätze, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Markierelement in das Implantat eingebettet ist.
  22. 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. 23. Instrumentarium nach Satz 22, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Markierelement am Werkzeug festgelegt ist.
The present invention also relates to a surgical instrument set, for example having the features mentioned below. One of the above-mentioned marking devices can be used as part of the surgical instruments. One of the aforementioned methods and / or the aforementioned device can be used with the surgical instruments. The instruments can be part of the device, or vice versa:
  1. 1. Surgical instruments, comprising at least one implant and a surgical marking device assigned to it for ultrasound examinations, which has at least one surgical marking element that can be detected by means of ultrasound radiation, the at least one marking element being or can be arranged in a predetermined or predetermined spatial relationship to the implant.
  2. 2. Instrument set according to sentence 1, characterized in that the implant is a vertebral body replacement implant.
  3. 3. Instrument set according to sentence 1 or 2, characterized in that the implant is an implant for mutual support of adjacent vertebral bodies.
  4. 4. Instrument set 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. 5. Instrument set according to sentence 1, characterized in that the implant is an intervertebral disc replacement implant.
  6. 6. Instrument set according to sentence 1, characterized in that the implant is an implant for closing the annulus fibrosus of the intervertebral disc.
  7. 7. Instrument set according to one of the preceding sentences, characterized in that the implant is or comprises surgical suture material.
  8. 8. Instrument set according to one of the preceding sentences, characterized in that the marking device comprises a plurality of marking elements.
  9. 9. Instrument set according to sentence 8, characterized in that the marking elements are identical or different.
  10. 10. Instrument set according to sentence 8 or 9, characterized in that the marking elements can be freely positioned relative to one another.
  11. 11. Instrument set according to sentence 8 or 9, characterized in that the marking elements are arranged in an unchangeable relative orientation to one another.
  12. 12. Instrument set according to one of sentences 8 to 11, characterized in that the marking device has three marking elements arranged in one plane.
  13. 13. Instrument set according to one of sentences 8 to 12, characterized in that three or more marking elements are arranged or can be arranged so that they are at identical distances from a common point.
  14. 14. Instrument set according to one of the preceding sentences, characterized in that the at least one marking element has at least one first reflective surface and a second reflective surface spaced therefrom for ultrasonic radiation, the first reflective surface and the second reflective surface having parallel surface normals.
  15. 15. Instrument set according to one of the preceding sentences, characterized in that the at least one marking element has a spherical shape or is a sphere.
  16. 16. Instrument set according to one of the preceding sentences, characterized in that the instrument set 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. 17. Instrument set according to sentence 16, characterized in that the fastening device has a screw, a rivet or a mandrel.
  18. 18. Instrument set according to sentence 16 or 17, characterized in that the fastening device has an osteointegrative coating.
  19. 19. Instrument set according to one of sentences 16 to 18, characterized in that the implant forms the fastening device.
  20. 20. Instrument set according to one of the preceding sentences, characterized in that the at least one marking element is fixed on the implant.
  21. 21. Instrument set according to one of the preceding sentences, characterized in that the at least one marking element is embedded in the implant.
  22. 22. Instrument set according to one of the preceding sentences, characterized in that the instrument set comprises a tool for acting on the implant, which tool can be fixed on the implant in a predetermined or predeterminable spatial relative orientation.
  23. 23. Instrument set according to sentence 22, characterized in that the at least one marking element is fixed on the tool.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:

  • 1: eine erfindungsgemäße Vorrichtung und einen mittels Ultraschallstrahlung untersuchten Patienten;
  • 2: eine schematische Darstellung eines Markierelementes einer erfindungsgemäßen Markiervorrichtung;
  • 3: eine weitere schematische Darstellung eines Markierelementes;
  • 4: eine weitere schematische Darstellung eines Markierelementes;
  • 5: eine Visualisierung von Ultraschallbildsignalen mit einer räumlichen Information in den Zeilen und einer zeitlichen Information in den Spalten, wobei Signalbeiträge von einem Markierelement einer erfindungsgemäßen Markiervorrichtung gezeigt sind;
  • 6: eine vergrößerte Darstellung von Detail A in 5;
  • 7: eine Darstellung, bei der die Signalamplituden der Ultraschallbildsignale in 5 in Zeitrichtung aufsummiert sind;
  • 8: ausschnittsweise die Signalamplituden in Raumrichtung der Ultraschallbildsignale in 5;
  • 9: eine schematische Darstellung eines Markierelementes, das drei Ultraschallstrahlenbündeln ausgesetzt ist;
  • 10: ein Markierelement mit einer Befestigungseinrichtung;
  • 11: ein weiteres Markierelement mit einer Befestigungseinrichtung;
  • 12: ein weiteres Markierelement mit einer Befestigungseinrichtung;
  • 13: ein weiteres Markierelement mit einer Befestigungseinrichtung;
  • 14: ein Markierelement, festgelegt an einer Endfläche eines Wirbelkörpers (teilweise durchbrochen) in Seitenansicht;
  • 15: den Wirbelkörper und das Markierelement aus 14 von caudal;
  • 16: zwei Wirbelkörper mit daran festgelegten Markierelementen;
  • 17: die Wirbelkörper und die Markierelemente aus 16 von caudal;
  • 18: drei Wirbelkörper und daran festgelegte Markierelemente von dorsal;
  • 19: die Wirbelkörper und die Markierelemente aus 18 von caudal;
  • 20: ein Markierelement, an einem Halteteil festgelegt;
  • 21: ein Markierelement, an einem andersartigen Halteteil festgelegt;
  • 22: Implantat in Gestalt chirurgischen Nahtmaterials mit daran festgelegten Markierelementen;
  • 23: ein Implantat in Gestalt chirurgischen Nahtmaterials mit einem daran festgelegten Markierelement;
  • 24: ein Implantat in Gestalt eines Bandscheibenverschlusses mit daran festgelegtem Markierelement;
  • 25: ein weiterer Bandscheibenverschluss mit daran festgelegtem Markierelement;
  • 26: ein weiterer Bandscheibenverschluss mit zwei daran festgelegten Markierelementen;
  • 27: ein weiterer Bandscheibenverschluss mit vier daran festgelegten Markierelementen;
  • 28: weiterer Bandscheibenverschluss mit einem daran festgelegten Markierelement;
  • 29: ein Bandscheibenersatzimplantat mit einem darin eingebetteten Markierelement;
  • 30: ein Implantat zur Abstützung der Dornfortsätze benachbarter Wirbelkörper und drei daran festgelegte Markierelemente;
  • 31: ein Implantat zur gegenseitigen Abstützung benachbarter Wirbelkörper und drei daran festgelegte Markierelemente und
  • 32: ein Implantat zur Abstützung benachbarter Wirbelkörper und ein Einsetzwerkzeug, wobei am Einsetzwerkzeug zwei Markierelemente festgelegt sind, sowie eine Ultraschallsonde.
The following description of preferred embodiments of the invention is used in conjunction with the drawing to explain the invention in greater detail. Show it:
  • 1 : a device according to the invention and a patient examined by means of ultrasound radiation;
  • 2 : a schematic representation of a marking element of a marking device according to the invention;
  • 3 : a further schematic representation of a marking element;
  • 4th : a further schematic representation of a marking element;
  • 5 : a visualization of ultrasound image signals with spatial information in the rows and temporal information in the columns, signal contributions from a marking element of a marking device according to the invention being shown;
  • 6th : an enlarged view of detail A in 5 ;
  • 7th : a representation in which the signal amplitudes of the ultrasonic image signals in 5 are summed up in time direction;
  • 8th : the signal amplitudes in the spatial direction of the ultrasonic image signals in 5 ;
  • 9 : a schematic representation of a marking element that is exposed to three ultrasonic beams;
  • 10 : a marking element with a fastening device;
  • 11 : a further marking element with a fastening device;
  • 12 : a further marking element with a fastening device;
  • 13 : a further marking element with a fastening device;
  • 14th : a marker attached to an end surface of a vertebral body (partially broken) in side view;
  • 15th : the vertebral body and the marker 14th from caudal;
  • 16 : two vertebral bodies with marking elements attached thereto;
  • 17th : the vertebral bodies and the marking elements 16 from caudal;
  • 18th : three vertebral bodies and marking elements attached to them from the dorsal side;
  • 19th : the vertebral bodies and the marking elements 18th from caudal;
  • 20th : a marker attached to a support member;
  • 21st : a marker attached to a different type of holder;
  • 22nd : Implant in the form of surgical suture material with marking elements fixed thereon;
  • 23 : an implant in the form of surgical suture material with a marking element attached thereto;
  • 24 : an implant in the form of an intervertebral disc closure with a marking element attached thereto;
  • 25th : Another intervertebral disc closure with a marking element attached to it;
  • 26th : Another intervertebral disc closure with two marking elements attached to it;
  • 27 : Another intervertebral disc closure with four marking elements attached to it;
  • 28 : Another intervertebral disc closure with a marking element attached to it;
  • 29 : a disc replacement implant having a marker embedded therein;
  • 30th : an implant to support the spinous processes of adjacent vertebral bodies and three marking elements attached to it;
  • 31 : an implant for mutual support of adjacent vertebral bodies and three marking elements attached to it and
  • 32 : an implant for supporting adjacent vertebral bodies and an insertion tool, with two marking elements being fixed on the insertion tool, and an ultrasound probe.

In der Zeichnung sind gleiche oder gleichwirkende Merkmale zur Erzielung einer größeren Übersichtlichkeit mit denselben Bezugszeichen belegt.In the drawing, features that are the same or have the same effect are given the same reference symbols in order to achieve greater clarity.

1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 für Ultraschalluntersuchungen, die eine Datenverarbeitungseinrichtung 12, eine Ultraschallsonde 14 und eine ein Markierelement 22 umfassende erfindungsgemäße Markiervorrichtung 16 aufweist. Ultraschallbildsignale, die von der Ultraschallsonde 14 erzeugt werden, können der Datenverarbeitungseinrichtung 12 zugeführt werden. Die Datenverarbeitungseinrichtung 12 kann die Ultraschallbildsignale als Ultraschallbild an einer Anzeigevorrichtung 18 darstellen. Ferner kann die Datenverarbeitungseinrichtung 12 die Ultraschallbildsignale nach Signalanteilen untersuchen, die insbesondere vom Markierelement 22 der Markiervorrichtung 16 stammen. Dabei ist es möglich, die hochfrequenten HF/RF- Ultraschallbildsignale unmittelbar zu untersuchen. 1 shows a device according to the invention in a perspective view 10 for ultrasound examinations using a data processing device 12 , an ultrasound probe 14th and one a marker 22nd comprehensive marking device according to the invention 16 having. Ultrasound image signals from the ultrasound probe 14th can be generated by the data processing device 12 are fed. The data processing device 12 can use the ultrasound image signals as an ultrasound image on a display device 18th represent. Furthermore, the data processing device 12 examine the ultrasound image signals for signal components, in particular from the marking element 22nd the marking device 16 come. It is possible to examine the high-frequency HF / RF ultrasound image signals directly.

Die Vorrichtung 10 kommt vorliegend bei der Untersuchung eines Patienten 20 zum Einsatz, insbesondere dessen Extremitäten wie Armen und Beinen. Nachfolgend wird ferner auch auf Untersuchungen der Wirbelsäule des Patienten 20 und Biopsien eingegangen.The device 10 comes present when examining a patient 20th used, especially its extremities such as arms and legs. The following also refers to examinations of the patient's spine 20th and biopsies received.

Mit der Vorrichtung 10 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchführbar, wie dies vorstehend und nachfolgend erläutert wurde/wird.With the device 10 a preferred embodiment of a method according to the invention can be carried out, as was / is explained above and below.

Die Markiervorrichtung 16 umfasst ein oder mehrere Markierelemente 22 zum Markieren eines Untersuchungsgegenstandes. Beispielhafte Markierelemente 22 sind in den 2 bis 4 gezeigt. Allen Markierelementen 22 ist gemein, dass sie eine erste, außenseitige Reflexionsfläche 24 und eine davon beabstandete zweite, inneinseitige Reflexionsfläche 26 aufweisen. Ferner weist jedes Markierelement 22 eine von der zweiten Reflexionsfläche 26 beabstandete dritte, innenseitige Reflexionsfläche 28 auf. Diese entspricht der ersten, außenseitigen Reflexionsfläche 24, jedoch bei umgekehrter Ausbreitungsrichtung der Ultraschallstrahlung, sie ist gewissermaßen rückwärtig zur Reflexionsfläche 24 angeordnet.The marking device 16 comprises one or more marking elements 22nd for marking an object of investigation. Exemplary marking elements 22nd are in the 2 to 4th shown. All marking elements 22nd What is common is that they have a first, external reflection surface 24 and a second, inner-side reflective surface spaced therefrom 26th exhibit. Furthermore, each marking element 22nd one of the second reflective surface 26th spaced third, inside reflection surface 28 on. This corresponds to the first, outside reflection surface 24 , but if the direction of propagation of the ultrasonic radiation is reversed, it is, so to speak, backwards to the reflection surface 24 arranged.

Jeder Reflexionsfläche 24 bis 28 ist eine Flächennormale 30, 32, 34 zugeordnet, wobei die Flächennormalen 30 bis 34 parallel zueinander sind und, wie im vorliegenden Fall, vorzugsweise sogar zusammenfallen.Every reflection surface 24 to 28 is a surface normal 30th , 32 , 34 assigned, where the surface normals 30th to 34 are parallel to one another and, as in the present case, preferably even coincide.

Die Markierelemente 22 sind vorliegend Vollkörper und bevorzugt aus einem Material gefertigt, das eine Schallimpedanz für medizinische Ultraschallstrahlung aufweist, die sich von der Schallimpedanz von Körpergewebe deutlich unterscheidet. Besonders bevorzugt sind die Markierelemente aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Stahl, wobei auch Platin, Tantal, Titan, Gold, Silber, Kobalt, Chrom oder eine Legierung derselben denkbar ist. Für andersartige Anwendungen können die Markierelemente aus Knochen (allogen, autogen oder xenogen) oder Knochenersatzmaterial gefertigt sein, aus PEEK, PMMA, oder einem keramischen Material. Die Markierelemente 22 können resorbierbar sein, z. B. aus Polylaktid oder Calciumphosphat.The marking elements 22nd In the present case, they are solid bodies and are preferably made of a material that has a sound impedance for medical ultrasonic radiation that differs significantly from the sound impedance of body tissue. The marking elements are particularly preferably made of a metal, for example steel, with platinum, tantalum, titanium, gold, silver, cobalt, chromium or an alloy thereof also being conceivable. For other types of applications, the marking elements can be made from bone (allogeneic, autogenous or xenogenous) or bone substitute material, from PEEK, PMMA, or a ceramic material. The marking elements 22nd can be absorbable, e.g. B. made of polylactide or calcium phosphate.

Anders als bei den Markierelementen 22 kann vorgesehen sein, dass Markierelemente der Markiervorrichtung nicht aus einem Vollmaterial bestehen, sondern Hohlkörper sind. In den Hohlkörpern kann ein Füllmaterial, wie beispielsweise ein Ultraschall-Kontrastmittel, aufgenommen sein. Denkbar sind auch Markierelemente, die in Form von Aussparungen vorliegen, beispielsweise an einem Knochen.Unlike the marking elements 22nd It can be provided that the marking elements of the marking device do not consist of a solid material, but are hollow bodies. A filler material, such as an ultrasound contrast agent, can be accommodated in the hollow bodies. Marking elements that are in the form of cutouts, for example on a bone, are also conceivable.

Das Markierelement 22 von 2 weist eine Kugelform auf, das Markierelement 22 von 3 eine Würfelform und das Markierelement 22 von 4 die Form einer Halbkugel.The marking element 22nd of 2 has a spherical shape, the marking element 22nd of 3 a cube shape and the marker 22nd of 4th the shape of a hemisphere.

Ultraschallstrahlung der Ultraschallsonde 14, die längs einer Ausbreitungsrichtung 36 auf das Markierelement 22 trifft, wird zunächst an der Reflexionsfläche 24 reflektiert. Der Anteil an reflektierter Ultraschallstrahlung ist umso größer, je größer der Sprung der Schallimpedanz zwischen dem Markierelement 22 und der Umgebung ist, in der es aufgenommen ist. Ein Teil der Ultraschallstrahlung wird dementsprechend reflektiert und kann von der Ultraschallsonde erfasst werden, wohingegen ein weiterer Teil der Ultraschallstrahlung in das Markierelement 22 eindringt.Ultrasonic radiation from the ultrasonic probe 14th along a direction of propagation 36 on the marking element 22nd hits, is first at the reflection surface 24 reflected. The proportion of reflected ultrasonic radiation is greater, the greater the jump in the sound impedance between the marking element 22nd and the environment in which it is recorded. A part of the ultrasonic radiation is accordingly reflected and can be detected by the ultrasonic probe, whereas a further part of the ultrasonic radiation is in the marking element 22nd penetrates.

Die eindringende Ultraschallstrahlung wird anschließend an der zweiten Reflexionsfläche 26 reflektiert. Ein Anteil davon kann aus dem Markierelement 22 austreten und wieder von der Ultraschallsonde erfasst werden. Der Restanteil wird abermals reflektiert, und zwar an der dritten Reflexionsfläche 28. Anschließend erfolgen weitere Mehrfachreflexionen von Ultraschallstrahlung innerhalb des Markierelementes 22 an den Reflexionsflächen 26, 28, deren Flächennormalen einander entgegengesetzt sind.The penetrating ultrasonic radiation is then on the second reflection surface 26th reflected. A portion of it can come from the marking element 22nd exit and be detected again by the ultrasound probe. The remaining portion is reflected again, namely on the third reflection surface 28 . Further multiple reflections of ultrasonic radiation then take place within the marking element 22nd on the reflective surfaces 26th , 28 whose surface normals are opposite to each other.

Es wird jeweils nur ein Anteil von auf die Reflexionsfläche 26 treffender Strahlung transmittiert und kann das Markierelement 22 verlassen, und jeweils nur ein Anteil von auf die Reflexionsfläche 28 treffender Ultraschallstrahlung kann das Markierelement 22 verlassen. Im Ergebnis läuft die Ultraschallstrahlung im Markierelement 22 hin und her.There is only a portion of each on the reflection surface 26th Striking radiation is transmitted and can the marking element 22nd leave, and only a portion of each on the reflection surface 28 The marking element can use ultrasonic radiation that hits it 22nd leave. As a result, the ultrasonic radiation runs in the marking element 22nd back and forth.

Ultraschallstrahlung, die an der der Ultraschallsonde 14 zugewandten Seite aus dem Markierelement 22 austritt, kann sich entgegen der Ausbreitungsrichtung 36 in Richtung auf die Ultraschallsonde 14 ausbreiten und wird von dieser detektiert. In den Ultraschallbildsignalen kann dadurch eine Struktur entstehen, die sich durch die Mehrfachreflexionen der Ultraschallstrahlung an den Reflexionsflächen 24, 26 und 28 ergibt. Aufgrund der unveränderlichen Geometrie des Markierelementes 22 macht sich die wiederholt reflektierte Ultraschallstrahlung in Form eines „Schweifes“ in den Ultraschallbildsignalen bemerkbar (5).Ultrasonic radiation emitted by the ultrasonic probe 14th facing side from the marking element 22nd emerges, can move against the direction of propagation 36 towards the ultrasound probe 14th spread and is detected by this. As a result, a structure can arise in the ultrasound image signals which is created by the multiple reflections of the ultrasound radiation on the reflection surfaces 24 , 26th and 28 results. Due to the unchangeable geometry of the marking element 22nd the repeatedly reflected ultrasound radiation becomes noticeable in the form of a "tail" in the ultrasound image signals ( 5 ).

5 zeigt Ultraschallbildsignale der Ultraschallsonde 14 in einer Matrix 37, die eine Raumrichtung 38 und eine Zeitrichtung 40 aufweist. Die Raumrichtung 38 ergibt sich durch zeilenförmig nebeneinander angeordnete Ultraschallwandler der Ultraschallsonde, welche jeweils Ultraschallstrahlung emittieren. Die Ultraschallwandler sind in 5 an der oberen Kante der Matrix 37 angeordnet anzusehen. Die Zeitrichtung 40 ergibt sich in an sich bekannter Weise durch die Zeitdauer zwischen dem Aussenden und dem Eintreffen der Ultraschallstrahlung. 5 shows ultrasound image signals from the ultrasound probe 14th in a matrix 37 that one spatial direction 38 and a time direction 40 having. The spatial direction 38 results from ultrasonic transducers of the ultrasonic probe which are arranged next to one another in lines and which each emit ultrasonic radiation. The ultrasonic transducers are in 5 at the top of the matrix 37 arranged to view. The time direction 40 results in a manner known per se from the time between the emission and the arrival of the ultrasonic radiation.

Die Matrix 37 zeigt Signalanteile 42, die sich durch das Markierelement 22 ergeben. In Zeitrichtung führend ist die Position des Markierelementes 22 (in 5 gekennzeichnet durch Bezugszeichen 22') deutlich zu erkennen. An dieser Stelle steigt die Amplitude des Ultraschallsignales aufgrund des großen Anteils an reflektierter Ultraschallstrahlung an der ersten Reflexionsfläche 24 stark an. Die hohe Signalamplitude ergibt sich durch den großen Unterschied der Schallimpedanzen des Markierelementes 22 aus Stahl einerseits und des umgebenden Körpergewebes andererseits. In Zeitrichtung dem Anstieg der Signalamplitude nachgelagert ist in der Matrix 37 der Schweif 44 infolge der wiederholten Reflexion von Ultraschallstrahlung am Markierelement 22 klar zu erkennen.The matrix 37 shows signal components 42 through the marker 22nd surrender. The position of the marking element is leading in the direction of time 22nd (in 5 characterized by reference signs 22 ' ) clearly visible. At this point, the amplitude of the ultrasonic signal increases due to the large proportion of reflected ultrasonic radiation on the first reflection surface 24 strong. The high signal amplitude results from the large difference in the sound impedances of the marking element 22nd made of steel on the one hand and the surrounding body tissue on the other. The increase in the signal amplitude is located downstream in the time direction in the matrix 37 the tail 44 as a result of the repeated reflection of ultrasonic radiation on the marking element 22nd clearly visible.

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 22 breitet sich Ultraschallstrahlung schneller aus, so dass Signalanteile 42 des Markierelementes 22 im Verhältnis zu den Signalanteilen der Umgebung in Zeitrichtung gestaucht sind. Dies gibt die Möglichkeit, einen großen Anteil von der insgesamt aus dem Markierelement 22 ausgekoppelten Ultraschallstrahlung mit der Ultraschallsonde 14 zu erfassen. Die Signalanteile 42 erlauben dadurch eine einfache und zuverlässige Detektion des Markierelementes 22' in den Ultraschallbildsignalen sowohl in Zeitrichtung als auch in Raumrichtung.The use of a material for the marking element in which the speed of sound for ultrasonic radiation is significantly higher than in the tissue surrounding it has proven to be advantageous. Within the marking element 22nd ultrasonic radiation spreads faster, so that signal components 42 of the marking element 22nd are compressed in relation to the signal components of the environment in the time direction. This gives the possibility of a large proportion of the total from the marking element 22nd decoupled ultrasonic radiation with the ultrasonic probe 14th capture. The signal components 42 thereby allow a simple and reliable detection of the marking element 22 ' in the ultrasound image signals both in the time direction and in the spatial direction.

Aufgrund der wiederholten Reflexion von Ultraschallstrahlung im Markierelement 22 bilden die Signalanteile in Zeitrichtung 40 insbesondere einen Signalkamm 46, der in der vergrößerten Darstellung der 6 besser zu erkennen und in 8, auf die nachfolgend noch eingegangen wird, ebenfalls dargestellt ist.Due to the repeated reflection of ultrasonic radiation in the marking element 22nd form the signal components in time direction 40 especially a signal comb 46 , which in the enlarged view of the 6th better to recognize and in 8th , on the will be discussed below, is also shown.

Das Markierelement 22 kann durch Darstellung der Ultraschallbildsignale als Ultraschallbild an der Anzeigeeinrichtung 18 vom Operateur auf einfache Weise erkannt werden. Es ist insbesondere auch möglich, dass die Datenverarbeitungseinrichtung 12 die Position des Markierelementes 22 in den Ultraschallbildsignalen ermittelt, indem diese auf Vorhandensein von Signalanteilen des Markierelementes 22 untersucht werden. Diesbezüglich wird insbesondere auf die 7 und 8 verwiesen.The marking element 22nd can by displaying the ultrasound image signals as an ultrasound image on the display device 18th easily recognized by the surgeon. In particular, it is also possible that the data processing device 12 the position of the marking element 22nd determined in the ultrasound image signals by checking for the presence of signal components of the marking element 22nd to be examined. In this regard, the 7th and 8th referenced.

Die Ultraschallbildsignale können von der Datenverarbeitungseinrichtung 12 in Zeitrichtung 40 aufsummiert werden. Dadurch ergibt sich ein Zeitintegral 48 der Ultraschallbildsignale in Raumrichtung 38 (7). Die Datenverarbeitungseinrichtung 12 kann in Zeitintegral 48 das Maximum 50 der Summation ermitteln und nimmt an, dass sich in Raumrichtung 38 das Markierelement 22 am Maximum 50 befindet. Anders ausgedrückt kann die Position des Maximums 50 in Raumrichtung 38 als Position des Markierelementes 22 angesehen werden. In diese Annahme fließt der Gedanke mit ein, dass aufgrund der hohen Schallimpedanz für Ultraschallstrahlung des Markierelementes 22 in Zeitrichtung mehr Ultraschallstrahlung und damit Ultraschallenergie von diesem reflektiert wird als vom es umgebenden Körpergewebe.The ultrasound image signals can from the data processing device 12 in time direction 40 are summed up. This results in a time integral 48 of the ultrasound image signals in spatial direction 38 ( 7th ). The data processing device 12 can be in time integral 48 the maximum 50 determine the summation and assume that it is in spatial direction 38 the marking element 22nd at the maximum 50 is located. In other words, the position of the maximum 50 in spatial direction 38 as the position of the marking element 22nd be considered. This assumption is based on the idea that due to the high acoustic impedance for ultrasonic radiation of the marking element 22nd In the time direction, more ultrasound radiation and thus ultrasound energy is reflected by it than by the body tissue surrounding it.

Auf den Signalkamm 46 infolge der Mehrfachreflexion in einem Markierelement 22 wurde bereits eingegangen. 8 zeigt ausschnittsweise einen Teil des Schweifes 44 in der Matrix 37. Deutlich zu sehen ist der Signalkamm 46, der eine Abfolge von sich regelmäßig sich wiederholenden Signalamplituden ungefähr gleicher Höhe aufweist. Der Signalkamm 46 ist teilweise unterbrochen, da die empfangenen Ultraschallbildsignale auch Störeinflüssen wie beispielsweise Streuung oder Interferenzen unterliegen können, wodurch der Signalkamm 46 keine perfekte Kammform erhält. Jedoch kann die regelmäßige Abfolge von Signalamplituden ungefähr gleicher Größe von der Datenverarbeitungseinrichtung 12, vorzugsweise in Echtzeit, untersucht werden.On the signal ridge 46 due to the multiple reflection in a marking element 22nd has already been received. 8th shows part of the tail 44 in the matrix 37 . The signal comb can be clearly seen 46 , which has a sequence of regularly repeating signal amplitudes of approximately the same level. The signal comb 46 is partially interrupted, as the received ultrasound image signals can also be subject to interference such as scattering or interference, which causes the signal comb 46 does not get a perfect comb shape. However, the regular sequence of signal amplitudes can be approximately the same size from the data processing device 12 , preferably in real time.

Zum vereinfachten Auffinden des Signalkamms kann vorgesehen sein, dass Signalamplituden, die unterhalb einer vorgebbaren Schwellenwertamplitude 52 liegen, als die Schwellenwertamplitude 52 aufweisend angesehen werden. Die Ultraschallbildsignale werden also hinsichtlich ihrer Amplitude an der Schwellenwertamplitude 52 unten abgeschnitten. Die Signalanteile, die gleich der Schwellenwertamplitude 52 sind, können von dem Algorithmus der Datenverarbeitungseinrichtung 12 beim Auffinden des Signalkamms 46 übersprungen werden, wodurch eine schnellere Analyse der Ultraschallbildsignale möglich ist.To make it easier to find the signal comb, it can be provided that signal amplitudes that are below a predeterminable threshold value amplitude 52 than the threshold amplitude 52 are viewed as having. The amplitude of the ultrasound image signals is therefore at the threshold value amplitude 52 cut off below. The signal components that are equal to the threshold amplitude 52 can be made by the algorithm of the data processing device 12 when finding the signal comb 46 can be skipped, allowing faster analysis of the ultrasound image signals.

Die Datenverarbeitungseinrichtung 12 nimmt die Position des Markierelementes 22 als in Zeitrichtung 40 führend am Signalkamm 46 an (Bezugszeichen 22' in 8).The data processing device 12 takes the position of the marking element 22nd than in time direction 40 leading on the signal crest 46 at (reference sign 22 ' in 8th ).

In der Praxis zeigt sich, dass das Auffinden von Untersuchungsgegenständen, beispielsweise besonderen Strukturen im Patienten 20, unter Einsatz der Markiervorrichtung 16 wesentlich erleichtert wird und zuverlässig von der Datenverarbeitungseinrichtung 12 durch Analyse der Ultraschallbildsignale in Echtzeit unterstützt werden kann.In practice, it has been shown that the finding of objects to be examined, for example special structures in the patient 20th , using the marking device 16 is significantly facilitated and reliable by the data processing device 12 can be supported by analyzing the ultrasound image signals in real time.

9 zeigt schematisch das Markierelement 22, welches drei Ultraschallbündeln ausgesetzt ist. Die Ultraschallbündel breiten sich in Ausbreitungsrichtungen 54, 56 und 58 aus, welche paarweise schief zueinander ausgerichtet sind. Beispielsweise wird eine Ultraschallsonde 14 mit Compound-Ultraschallmodus eingesetzt, um die drei Strahlenbündel zu erzeugen. 9 shows schematically the marking element 22nd which is exposed to three ultrasound beams. The ultrasound bundles spread in directions of propagation 54 , 56 and 58 which pairs are misaligned to each other. For example, an ultrasound probe 14th with compound ultrasound mode used to generate the three beams.

Bei der Anordnung gemäß 9 ist es von Vorteil, wenn das Markierelement 22 Kugelgestalt aufweist. Die Mehrfachreflexion von eintreffenden Ultraschallbündeln ist in diesem Fall richtungsunabhängig. Es wird daher nur reflektierte Ultraschallstrahlung desselben Ultraschallbündels wieder bei der Ultraschallsonde 14 empfangen. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, einen Ultraschallbilddatensatz für jedes Ultraschallstrahlenbündel zu erzeugen. Erst dann, wenn die Datenverarbeitungseinrichtung 12, beispielsweise auf eine der vorstehend beschriebenen Weisen, das Markierelement 22 in den Ultraschallbilddatensätzen von zumindest zwei Strahlenbündeln detektiert, wird dieses insgesamt als detektiert angesehen.With the arrangement according to 9 it is advantageous if the marking element 22nd Has spherical shape. The multiple reflection of incoming ultrasonic bundles is independent of direction in this case. Therefore, only reflected ultrasound radiation from the same ultrasound bundle is returned to the ultrasound probe 14th receive. This makes it possible to generate an ultrasound image data set for each ultrasound beam. Only when the data processing device 12 , for example in one of the ways described above, the marking element 22nd Detected in the ultrasound image data sets of at least two beam bundles, this is viewed as detected overall.

Zum Festlegen am Untersuchungsgegenstand, beispielsweise einem Knochen, kann die Markiervorrichtung 16 eine Befestigungseinrichtung 60 aufweisen (10 bis 13). Die Befestigungseinrichtung 60 ist bevorzugt mit dem Markierelement 22 verbunden und aus einem andersartigen Material gefertigt. Das Material der Befestigungseinrichtung 60 weist bevorzugt eine Schallimpedanz für Ultraschallstrahlung auf, die sich wesentlich unterscheidet von derjenigen des Materials, aus dem das Markierelement 22 gefertigt ist. Vorzugsweise kann das Material der Befestigungseinrichtung 60 eine Schallimpedanz aufweisen, die gleich oder ähnlich ist zu derjenigen der Umgebung, in der das Markierelement 22 positioniert ist. Ein Störeinfluss von Reflexionen an der Befestigungseinrichtung 60 auf die Signalanteile 42 infolge des Markierelementes 22 kann dadurch verringert werden.In order to fix it on the object to be examined, for example a bone, the marking device 16 a fastening device 60 exhibit ( 10 to 13 ). The fastening device 60 is preferred with the marking element 22nd connected and made of a different material. The material of the fastener 60 preferably has a sound impedance for ultrasonic radiation which differs significantly from that of the material from which the marking element 22nd is made. Preferably, the material of the fastening device 60 have an acoustic impedance which is equal to or similar to that of the environment in which the marking element 22nd is positioned. An interference from reflections on the fastening device 60 on the signal components 42 as a result of the marking element 22nd can thereby be reduced.

Beim Markierelement 22 gemäß 10 ist die Befestigungseinrichtung 60 eine Knochenschraube 62.With the marking element 22nd according to 10 is the fastening device 60 a bone screw 62 .

Beim Markierelement 22 gemäß 11 ist die Befestigungseinrichtung 60 ein chirurgischer Dübel 64, insbesondere zur Verankerung am Knochen.With the marking element 22nd according to 11 is the fastening device 60 a surgical dowel 64 , especially for anchoring to the bone.

Beim Markierelement 22 gemäß 12 umfasst die Befestigungseinrichtung 60 zwei voneinander beabstandete Stifte 66. Die Befestigungseinrichtung 60 ist dadurch krampenartig.With the marking element 22nd according to 12 comprises the fastening device 60 two spaced apart pins 66 . The fastening device 60 is therefore cramp-like.

Beim Markierelement 22 gemäß 13 umfasst die Befestigungseinrichtung 60 einen Stift 68, der von einer Beschichtung überzogen ist. Die Beschichtung ist beispielsweise eine osteointegrative Beschichtung, insbesondere mit Titanpulver, um eine bessere Verankerung am Knochen zu ermöglichen.With the marking element 22nd according to 13 comprises the fastening device 60 a pen 68 covered by a coating. The coating is, for example, an osteointegrative coating, in particular with titanium powder, in order to enable better anchoring on the bone.

Die Vorrichtung 10, die Markiervorrichtung 16 und das vorstehend erläuterte Verfahren eignen sich insbesondere für den Einsatz bei einer ultraschallgestützten Biopsie, beispielsweise an der Wirbelsäule des Patienten 20. Besonders vorteilhaft ist beispielsweise die Anwendung bei einer ADCT-Operation (Autologous Disc-derived Chondrocyte Transplantation), einem Verfahren zur biologischen Rekonstruktion geschädigter Bandscheiben, auf das kurz eingegangen wird. Bei einem derartigen Verfahren werden einer geschädigten Bandscheibe, beispielsweise nach einem Bandscheibenvorfall (Prolaps) patienteneigene Bandscheibenzellen entnommen. Die Zellen werden in vitro außerhalb des Patienten 20 expandiert und nach einer Latenzzeit von einigen Monaten, beispielsweise drei Monaten, erneut in wässriger Lösung in die geschädigte Bandscheibe injiziert. Das Entnehmen und das Injizieren der Zellen erfolgt bislang unter nur eingeschränkter Kontrollmöglichkeit durch röntgenbasierte Bildgebung.The device 10 , the marking device 16 and the method explained above are particularly suitable for use in an ultrasound-assisted biopsy, for example on the patient's spine 20th . It is particularly advantageous, for example, to use it in an ADCT operation (Autologous Disc-derived Chondrocyte Transplantation), a method for the biological reconstruction of damaged intervertebral discs, which will be discussed briefly. In such a method, the patient's own intervertebral disc cells are removed from a damaged intervertebral disc, for example after a herniated disc (prolapse). The cells are in vitro outside of the patient 20th expands and after a latency period of a few months, for example three months, is re-injected into the damaged disc in an aqueous solution. Up until now, the cells have been removed and injected with limited control by means of x-ray-based imaging.

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 conventional ADCT process by injecting biomaterial into the intervertebral disc in addition to or as an alternative to the body's own cells. The biomaterial can, for example, polymerize in the intervertebral disc after injection.

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.With the previous ADCT, which is performed under X-ray control, the operation is subject to considerable restrictions. In particular, it is not possible to represent a transverse sectional plane through the spine, but rather the representation of the spine takes place only in an anterior-posterior or lateral representation. Furthermore, there is the problem that with X-ray control only the positioning of the injection cannulas can be checked before the injection or removal on the intervertebral disc, the actual injection or removal of the cells or biomaterial, however, has to be carried out "blindly" without an X-ray view, in order to detect damage from ionizing X-rays avoid. In this context, the exposure of the patient or the operating room staff to ionizing X-rays is also negative.

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 70 des Patienten 20 an Wirbelkörpern 72, 74 und/oder der Bandscheibe 76 zu markieren. Zu diesem Zweck wird die Markiervorrichtung 16 mit mindestens einem und vorzugsweise mehreren Markierelementen 22 eingesetzt.The present invention makes it possible to remove cells or to inject cells or biomaterial into the intervertebral disc under ultrasound vision. For this purpose, there is preferably the possibility of the spine 70 of the patient 20th on vertebral bodies 72 , 74 and / or the intervertebral disc 76 to mark. For this purpose the marking device 16 with at least one and preferably several marking elements 22nd used.

Die Verwendung von Ultraschallstrahlung der Ultraschallsonde 14 erweist sich dabei als besonders vorteilhaft, da ohne Strahlenbelastung für den Patienten 20 Zellen entnommen und injiziert werden können. Die Wahl der Schnittebene kann durch Orientierung der Ultraschallsonde 14 und damit des Ultraschallfeldes frei gewählt werden. Orientiert an dem oder den Markierelementen 22 ist es für den Operateur auf einfache Weise möglich, die Kanülen zur Extraktion oder Emission sicher und zuverlässig an der Bandscheibe 76 zu platzieren (nicht gezeigt).The use of ultrasonic radiation from the ultrasonic probe 14th proves to be particularly advantageous because there is no radiation exposure for the patient 20th Cells can be removed and injected. The choice of the cutting plane can be made by orienting the ultrasound probe 14th and thus the ultrasonic field can be freely selected. Oriented on the marking element or elements 22nd it is easy for the surgeon to attach the cannulas for extraction or emission safely and reliably to the intervertebral disc 76 to place (not shown).

Nachfolgend wird unter Verweis insbesondere auf die 14 bis 32 auf unterschiedliche Möglichkeiten der Platzierung von Markierelementen 22 an der Wirbelsäule 72 eingegangen. Die Markierelemente 22 können beispielsweise an den Wirbelkörpern 72, 74, deren cranialen oder caudalen Endplatten, deren Laminae, den Facettengelenken benachbarter Wirbelkörper 72, 74 oder Dornfortsätzen der Wirbelkörper 72, 74 positioniert werden.In the following, with reference in particular to the 14th to 32 different options for placing marking elements 22nd on the spine 72 received. The marking elements 22nd can for example on the vertebral bodies 72 , 74 , their cranial or caudal end plates, their laminae, the facet joints of adjacent vertebral bodies 72 , 74 or spinous processes of the vertebral bodies 72 , 74 be positioned.

Bei den Darstellungen gemäß den 14 und 15 ist ein Markierelement 22 über die Befestigungseinrichtung 60, beispielsweise den Dübel 64 in eine Endplatte 78 von caudal oder cranial eingebracht. Zum Einbringen des Markierelementes 22 kann beispielsweise ein Distraktionswerkzeug verwendet werden, das mit einem Arbeitsende das Markierelement 22 mit der Befestigungseinrichtung 60 aufnimmt und in die Endplatte 78 eindrückt. Ein weiteres Arbeitsende des Werkzeuges kann sich an der gegenüberliegenden Endplatte 78 des Wirbelkörpers 74 abstützen.In the representations according to 14th and 15th is a marking element 22nd about the fastening device 60 , for example the dowel 64 into an end plate 78 introduced from caudal or cranial. For introducing the marking element 22nd For example, a distraction tool can be used with one working end of the marking element 22nd with the fastening device 60 receives and into the end plate 78 depresses. Another working end of the tool can be on the opposite end plate 78 of the vertebral body 74 prop up.

Bei der Darstellung gemäß 16 ist an den Wirbelkörpern 72, 74 jeweils ein Markierelement 22 festgelegt, vorzugsweise nahe der Bandscheibe 76, insbesondere angrenzend an die Bandscheibe 76. Die Bandscheibe kann als Mitte zwischen den Markierelementen 22 erkannt werden. Für eine Positionierung der beiden Markierelemente kann eine Schablone vorgesehen sein, beispielsweise eine Abstandsbohrhülse, durch deren Einsatz Aufnahmen für die Markierelemente 22 mit Befestigungseinrichtungen in definiertem Abstand voneinander in die Wirbelkörper 72, 74 eingebracht werden können.When presented according to 16 is on the vertebral bodies 72 , 74 one marking element each 22nd fixed, preferably near the intervertebral disc 76 , especially adjacent to the intervertebral disc 76 . The intervertebral disc can act as the middle between the marking elements 22nd be recognized. For positioning the two marking elements, a template can be provided, for example a spacer drilling sleeve, through the use of which receptacles for the marking elements 22nd with fastening devices at a defined distance from each other in the vertebral bodies 72 , 74 can be introduced.

Bei der Verwendung von zwei oder mehr Markierelementen 22 ist es möglich, eine Richtung (Gerade durch die Markierelemente) oder eine Ebene zu definieren, die durch drei Markierelemente 22 aufgespannt wird.When using two or more marking elements 22nd it is possible to define a direction (straight line through the marking elements) or a plane through three marking elements 22nd is stretched.

Bei der Darstellung gemäß 17 kommen zwei Markierelemente 22 zum Einsatz, die an einem Dornfortsatz 80 und einer Lamina 82 des Wirbelkörpers 72 festgelegt sind, wobei anstelle der Festlegung an der Lamina auch eine Festlegung an einem Facettengelenk erfolgen kann. Bevorzugter ist die Verwendung von drei Markierelementen 22, vgl. die 18 und 19, beispielsweise am Dornfortsatz 80, an einem Facettengelenk 84 superior und einem Facettengelenk 84 inferior.When presented according to 17th come two marker elements 22nd used on a spinous process 80 and a lamina 82 of the vertebral body 72 are fixed, instead of being fixed on the lamina, fixing on a facet joint can also take place. The use of three marking elements is more preferred 22nd , see the 18th and 19th , for example on the spinous process 80 , on a facet joint 84 superior and a facet joint 84 inferior.

Die von den Markierelementen 22 definierte Ebene erlaubt es, ein Koordinatensystem zu definieren, anhand dessen eine Orientierung erfolgen kann. Insbesondere bilden die Markierelemente 22 eine chirurgische Referenzierungseinrichtung in Gestalt eines sogenannten „Rigid body“. Der Rigid body erleichtert es insbesondere, eine Extraktion oder Injektion an der Bandscheibe 76 durchzuführen. Mit der Ultraschallsonde 14 kann die Ebene der Markierelemente 22 erfasst werden. Beispielsweise kann durch eine mechanische Kopplung die Lage der Ultraschallebene relativ zur Kanüle eingestellt werden. Beispielsweise wird die Kanüle senkrecht zur Ultraschallebene ausgerichtet. Die Positionierung der Kanüle in caudaler-cranialer Richtung kann dabei dadurch eingestellt werden, dass aufgrund des Abstandes von Markierelementen 22 voneinander die Lage der Bandscheibe 76 ermittelt werden kann.The ones from the marking elements 22nd A defined plane allows a coordinate system to be defined, which can be used for orientation. In particular, the marking elements form 22nd a surgical referencing device in the form of a so-called "rigid body". The rigid body makes it particularly easy to perform an extraction or injection on the intervertebral disc 76 perform. With the ultrasound probe 14th can be the level of the marking elements 22nd are recorded. For example, the position of the ultrasound plane relative to the cannula can be adjusted by means of a mechanical coupling. For example, the cannula is aligned perpendicular to the plane of the ultrasound. The positioning of the cannula in the caudal-cranial direction can be adjusted by virtue of the distance between the marking elements 22nd from each other the position of the intervertebral disc 76 can be determined.

Zwei oder mehr Markierelemente 22 können auch über eine gemeinsame Befestigungseinrichtung verbunden sein, beispielsweise eine der Befestigungseinrichtungen 60 der 10 bis 13. Dementsprechend kann die Befestigungseinrichtung einen Träger, gewissermaßen einen „Rigid body“ für zwei oder mehr Markierelemente 22 sein, die über diesen Träger an einer Körperstruktur fixiert werden können.Two or more marking elements 22nd can also be connected via a common fastening device, for example one of the fastening devices 60 the 10 to 13 . Accordingly, the fastening device can be a carrier, to a certain extent a “rigid body” for two or more marking elements 22nd be that can be fixed to a body structure via this carrier.

Einem oder mehreren Markierelementen 22 kann auch ein Halteteil 86 zugeordnet sein zum Festlegen an Körpergewebe oder, wie nachfolgend erwähnt, an einem Implantat. Das Halteteil 86 gemäß 20 hat eine klammerförmige Gestalt mit zwei voneinander beabstandeten Schenkeln 88, 90. Das Markierelement 22 kann zwischen die Schenkel 88, 90 geklemmt oder gepresst sein.One or more marking elements 22nd can also be a holding part 86 be assigned to attach to body tissue or, as mentioned below, to an implant. The holding part 86 according to 20th has a clamp-like shape with two legs spaced apart from one another 88 , 90 . The marking element 22nd can between the thighs 88 , 90 be clamped or pressed.

Bei dem Halteteil 86 gemäß 21 ist eine sacklochförmige Aufnahme 92 gebildet, in die das Markierelement 22 eingesetzt sein kann. Das Markierelement 22 kann beispielsweise verklemmt oder verpresst oder durch Verklebung in der Aufnahme 92 gehalten sein.With the holding part 86 according to 21st is a blind hole-shaped receptacle 92 formed in which the marking element 22nd can be used. The marking element 22nd can, for example, be jammed or pressed or by gluing in the receptacle 92 be held.

Denkbar ist auch, dass ein Markierelement 22 in einem Halteteil durch Eingie-ßen fixiert ist (nicht gezeigt).It is also conceivable that a marking element 22nd is fixed in a holding part by casting (not shown).

Wie bei der Befestigungseinrichtung 60 ist es von Vorteil, wenn die Schallimpedanz für Ultraschallstrahlung eines Halteteils 86 von derjenigen des Materials unterschiedlich ist, aus dem das Markierelement 22 gefertigt ist. Idealerweise ist die Schallimpedanz des Materials des Halteteils 86 gleich oder ungefähr gleich der Schallimpedanz von Körpergewebe.As with the fastening device 60 it is advantageous if the acoustic impedance for ultrasonic radiation of a holding part 86 is different from that of the material from which the marking element 22nd is made. Ideally, the sound impedance is the material of the holding part 86 equal to or approximately equal to the acoustic impedance of body tissue.

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 10, deren Bestandteil das Instrumentarium sein kann oder das Bestandteil des Instrumentariums sein kann, und unter deren Einsatz eines der vorstehend beschriebenen Verfahren zum Einsatz kommen.As already mentioned, the present invention also relates to a surgical instrument set with at least one implant and a marking device assigned to it. The implant and the at least one marking element of the marking device are arranged or can be arranged in a predefined or predefinable spatial relationship to one another. This makes it possible to use the marking device as a target device for determining the position and preferably the orientation of the implant. The surgeon is given the opportunity to find the implant in a simple manner with the aid of the at least one marker element. In particular, the device 10 which can be part of the set of instruments or which can be part of the set of instruments, and which use one of the methods described above.

Nachfolgend wird unter Verweis auf die 22 bis 32 auf unterschiedliche Instrumentarien eingegangen und die jeweils von diesen umfassten Implantate. Markierelemente von Markiervorrichtungen der Instrumentarien werden jeweils mit dem Bezugszeichen 22 belegt. Diese sind insbesondere kugelförmig und beispielsweise aus einem Metall gefertigt.In the following, with reference to the 22nd to 32 discussed different instruments and the implants they encompass. Marking elements of marking devices of the instruments are each given the reference symbol 22nd occupied. These are in particular spherical and made, for example, of a metal.

Bei einem Instrumentarium 94 gemäß 22 sind zwei identische Implantate 96 vorgesehen, jeweils ausgestaltet als chirurgisches Nahtmaterial 98. Das fadenförmige Nahtmaterial 98 weist jeweils ein an ihm festgelegtes Markierelement 22 auf. Das Implantat 96 bildet dadurch jeweils eine Befestigungseinrichtung für das Markierelement 22.With a set of instruments 94 according to 22nd are two identical implants 96 provided, each designed as a surgical suture material 98 . The thread-like suture 98 each has a marking element attached to it 22nd on. The implant 96 thereby each forms a fastening device for the marking element 22nd .

Die Implantate 96 dienen insbesondere zum Schließen eines Defektes 100 in einem Anulus fibrosus 102 der Bandscheibe 76. Das Markierelement 22 kann jeweils außerhalb oder innerhalb der Bandscheibe 76 platziert werden. Die Nahtmaterialien 98 können beispielsweise vernäht oder verknotet werden, um den Defekt 100 zu schließen.The implants 96 serve in particular to close a defect 100 in an annulus fibrosus 102 the intervertebral disc 76 . The marking element 22nd can be outside or inside the intervertebral disc 76 to be placed. The sutures 98 For example, they can be sewn or knotted around the defect 100 close.

Bei einem Instrumentarium 104 gemäß 23 ist ein Implantat 106 in Gestalt von Nahtmaterial 108 und einem daran festgelegten Markierelement 22 vorgesehen. Zwei Abschnitte 110, 112 des Nahtmaterials können miteinander vernäht oder verknotet werden, um den Defekt 110 zu schließen.With a set of instruments 104 according to 23 is an implant 106 in the form of sutures 108 and a marking element fixed thereon 22nd intended. Two sections 110 , 112 The sutures can be sutured or knotted together to cover the defect 110 close.

Die 24 bis 27 zeigen verschiedene Varianten eines Instrumentariums 114, die jeweils ein Schließimplantat 116 zum Verschließen eines Defektes im Anulus fibrosus 102 umfassen. Das Schließimplantat 116 weist zwei Anlagebereiche 118, 120 zum außenseitigen bzw. innenseitigen Anliegen am Anulus fibrosus 102 auf. Die Anlagebereiche 118, 120 sind über einen Verbindungsbereich 122, der den Defekt 100 durchgreifen kann, miteinander verbunden.The 24 to 27 show different variants of a set of instruments 114 each with a locking implant 116 to close a defect in the annulus fibrosus 102 include. The closing implant 116 has two investment areas 118 , 120 to the outside or inside of the annulus fibrosus 102 on. The investment areas 118 , 120 are through a connection area 122 who has the defect 100 can intervene.

Das Schließimplantat 116 ist bevorzugt elastisch, beispielsweise mit einer textilen Struktur.The closing implant 116 is preferably elastic, for example with a textile structure.

Bei der Variante gemäß 24 ist ein Markierelement innenseitig in der Bandscheibe am Anlagebereich 120 festgelegt, bei der Variante 25 ein Markierelement 22 am Anlagebereich 118 außerhalb der Bandscheibe 76. Die Variante gemäß 26 umfasst zwei Markierelemente 22 innenseitig und außenseitig an den Anlagebereichen 118, 120.With the variant according to 24 is a marking element on the inside of the intervertebral disc at the contact area 120 fixed in the variant 25th a marker 22nd at the investment area 118 outside the intervertebral disc 76 . The variant according to 26th includes two marking elements 22nd inside and outside of the system areas 118 , 120 .

Die Variante gemäß 27 weist vier Markierelemente auf, die außenseitig am Anlagebereich 120 angeordnet sind. Drei oder mehr Markierelemente 22 können konzentrisch bezüglich einer Achse 124 angeordnet sein, welche eine Zielachse für die Kanüle darstellen kann.The variant according to 27 has four marking elements on the outside of the contact area 120 are arranged. Three or more marking elements 22nd can be concentric with respect to an axis 124 be arranged, which can represent a target axis for the cannula.

Markierelemente 22 können auch in das Schließimplantat 116 eingebettet sein.Marking elements 22nd can also be used in the locking implant 116 be embedded.

Ein in 28 dargestelltes Instrumentarium 126 umfasst ein Implantat 128, das ein Schließimplantat zum Verschließen des Anulus fibrosus 102 ist. Das Implantat 128 hat eine netzförmige Gestalt. Mindestens ein Markierelement 22 ist am Implantat 128 befestigt. Das Implantat 128 kann zum Verschließen eines Defektes 100 beispielsweise außenseitig auf den Anulus fibrosus 102 aufgenäht werden.An in 28 illustrated instruments 126 includes an implant 128 , which is a closure implant to close the annulus fibrosus 102 is. The implant 128 has a reticulate shape. At least one marker element 22nd is on the implant 128 attached. The implant 128 can be used to close a defect 100 for example on the outside of the annulus fibrosus 102 be sewn on.

29 zeigt ein Instrumentarium 130 mit einem Implantat 132, das ein Bandscheibenersatzimplantat ist. Es kann zwischen die Wirbelkörper 72, 74 eingebracht werden und hat vorzugsweise eine schwammartige Struktur und Gestalt. Zusätzlich kann das vorstehend erwähnte polymerisierende Biomaterial und Zellen durch Injektion eingebracht werden. Das Implantat 132 dient insbesondere als Ersatz für den Nucleus pulposus einer Bandscheibe. 29 shows a set of instruments 130 with an implant 132 , which is a disc replacement implant. It can be between the vertebral bodies 72 , 74 are introduced and preferably has a sponge-like structure and shape. In addition, the aforementioned polymerizing biomaterial and cells can be introduced by injection. The implant 132 serves in particular as a replacement for the nucleus pulposus of an intervertebral disc.

Mindestens ein Markierelement 22 kann in das Implantat 132 eingebettet sein oder daran befestigt sein. Dadurch ist insbesondere die Möglichkeit gegeben, postoperativ unter Ultraschallsicht das Implantat 132 wieder aufzufinden, insbesondere um dort weiteres Biomaterial und Nucleuszellen zu injizieren.At least one marker element 22nd can in the implant 132 be embedded or attached to it. This in particular gives the possibility of postoperatively viewing the implant under ultrasound 132 to be found again, in particular to inject further biomaterial and nucleus cells there.

30 zeigt ein Implantat 138 zur gegenseitigen Abstützung von Dornfortsätzen 80, 136 benachbarter Wirbelkörper 72, 74, wie es beispielsweise in der WO 2010/000488 A1 beschrieben ist. Das Implantat 138 ist Bestandteil eines Instrumentariums 140 und umfasst ein erstes Stützelement 142 und ein zweites Stützelement 144 für die Dornfortsätze 80 bzw. 136 sowie ein Spannelement 146 zum Spannen der Stützelemente 142, 144 relativ zueinander. An den Stützelementen 142, 144 und am Spannelement 146 ist jeweils ein Markierelement 22 festgelegt. 30th shows an implant 138 for mutual support of spinous processes 80 , 136 adjacent vertebral body 72 , 74 as it is for example in the WO 2010/000488 A1 is described. The implant 138 is part of a set of instruments 140 and comprises a first support member 142 and a second support member 144 for the spinous processes 80 or. 136 as well as a clamping element 146 for tensioning the support elements 142 , 144 relative to each other. On the support elements 142 , 144 and on the clamping element 146 is a marker each 22nd set.

Die Markierelemente 22 erlauben es, das Implantat 138 im Körper aufzufinden und dessen Lage an den Dornfortsätzen 80, 136 und deren Spreizung relativ zueinander zu kontrollieren. Vorzugsweise ist es auch möglich, das Implantat 138 postoperativ und perkutan zu kontrollieren und insbesondere nachzujustieren. Die Markierelemente 22 können auch zum postoperativen Auffinden der Bandscheibe 76 eingesetzt werden, soll postoperativ eine weitere Injektion in diese im Rahmen eines ADCT-Eingriffs erfolgen.The marking elements 22nd allow the implant 138 to be found in the body and its location on the spinous processes 80 , 136 and to control their spreading relative to one another. It is preferably also possible for the implant 138 to be checked postoperatively and percutaneously and, in particular, to be readjusted. The marking elements 22nd can also be used to locate the intervertebral disc postoperatively 76 are used, a further injection should be made postoperatively as part of an ADCT procedure.

Ein Instrumentarium 148 gemäß 31 umfasst ein Implantat 150 mit Pedikelschrauben 152, die durch ein Stabilisierungselement in Gestalt eines Stabes 154 miteinander verbunden sind. Die Pedikelschrauben 152 sind in an sich bekannter Weise mit Wirbelkörpern 72, 74 und 155 verschraubt. Dadurch können diese relativ zueinander abgestützt werden. An zumindest einer Implantatkomponente, beispielsweise einer Pedikelschraube 152, kann mindestens ein Markierelement 22 festgelegt sein. Beispielsweise, siehe 31, sind an einer Pedikelschraube 152 drei Markierelemente 22 festgelegt. Diese können einen vorstehend erwähnten „rigid body“ zur Definition eines Koordinatensystems bilden. Auch hier kann postoperativ eine Injektion in eine Bandscheibe 76 im Rahmen eines ADCT-Eingriffs erfolgen, indem die Markierelemente 22 zum Auffinden der Bandscheibe 76 herangezogen werden.A set of instruments 148 according to 31 includes an implant 150 with pedicle screws 152 by a stabilizing element in the form of a rod 154 are connected to each other. The pedicle screws 152 are in a known manner with vertebral bodies 72 , 74 and 155 screwed. This allows them to be supported relative to one another. On at least one implant component, for example a pedicle screw 152 , can have at least one marking element 22nd be fixed. For example, see 31 , are on a pedicle screw 152 three markers 22nd set. These can form a “rigid body” mentioned above to define a coordinate system. Here, too, an injection into an intervertebral disc can be postoperatively 76 in the context of an ADCT procedure, the marking elements 22nd to find the intervertebral disc 76 can be used.

Ein Instrumentarium 156 mit einem Implantat 158 ist beispielsweise von der Art eines Fixationssystems, wie es in der WO 2011/128220 A1 beschrieben ist. Das Implantat 158 kann beispielsweise eine Pedikelschraube 160 und ein mit dieser zu verbindendes Stabilisierungselement in Gestalt eines Stabes 162 umfassen. Es kann sich dabei um das Implantat 150 gemäß 31 handeln.A set of instruments 156 with an implant 158 is, for example, of the type of fixation system as described in WO 2011/128220 A1 is described. The implant 158 can for example be a pedicle screw 160 and a stabilizing element in the form of a rod to be connected to this 162 include. It can be the implant 150 according to 31 act.

Das Instrumentarium 156 umfasst ferner ein Werkzeug 164. Das Werkzeug 164 kann vorliegend perkutan mit der Pedikelschraube 160 verbunden werden, und deren Ausrichtung perkutan einzustellen. Dies dient dazu, eine Öffnung der Pedikelschraube 160 relativ zum Stab 162 auszurichten, damit dieser in die Öffnung eingeführt werden kann. Zu diesem Zweck kann das Werkzeug 164 eine Einführöffnung 166 aufweisen, welche mit der Öffnung der Pedikelschraube fluchtet. An einem Rand der Einführöffnung 166 kann mindestens ein Markierelement 22 festgelegt sein, vorzugsweise mehrere Markierelemente 22. Unter Sicht mittels der Ultraschallsonde 14 ist es möglich, die Markierelemente 22 wie vorstehend erläutert zu erfassen und dadurch die Einführöffnung 166 zum Einführen des Stabes 162 auf einfache Weise aufzufinden.The instruments 156 further comprises a tool 164 . The tool 164 can in the present case percutaneously with the pedicle screw 160 and adjust their orientation percutaneously. This serves to create an opening in the pedicle screw 160 relative to the rod 162 aligned so that it can be inserted into the opening. For this purpose the tool can 164 an insertion opening 166 have which is aligned with the opening of the pedicle screw. At one edge of the insertion opening 166 can have at least one marking element 22nd be set, preferably several marking elements 22nd . Under sight using the ultrasound probe 14th is it possible to use the marking elements 22nd to detect as explained above and thereby the insertion opening 166 for inserting the rod 162 easy to find.

Claims (28)

Markiervorrichtung für Ultraschalluntersuchungen, umfassend mindestens ein Markierelement (22) zur Markierung eines Untersuchungsgegenstandes, das zumindest eine erste Reflexionsfläche (24) und eine davon beabstandete zweite Reflexionsfläche (26) für Ultraschallstrahlung aufweist, wobei die erste Reflexionsfläche (24) und die zweite Reflexionsfläche (26) parallele Flächennormalen (30, 32) aufweisen.A marking device for ultrasound examinations, comprising at least one marking element (22) for marking an object to be examined, which has at least a first reflective surface (24) and a second reflective surface (26) for ultrasonic radiation spaced apart therefrom, the first reflective surface (24) and the second reflective surface (26 ) have parallel surface normals (30, 32). Markiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Markierelement (22) mehr als zwei Reflexionsflächen (24, 26, 28) aufweist, wobei die Flächennormalen (30, 32, 34) parallel zueinander sind.Marking device according to Claim 1 , characterized in that the at least one marking element (22) has more than two reflection surfaces (24, 26, 28), the surface normals (30, 32, 34) being parallel to one another. Markiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsflächen (24, 26, 28) an einer Außenseite oder an einer Innenseite des Markierelementes (22) angeordnet sind.Marking device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the reflective surfaces (24, 26, 28) are arranged on an outside or on an inside of the marking element (22). Markiervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Reflexionsfläche (24, 26, 28) planar ist.Marking device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one reflective surface (24, 26, 28) is planar. Markiervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Reflexionsfläche (24, 26, 28) gekrümmt ist.Marking device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one reflective surface (24, 26, 28) is curved. Markiervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsflächen (24, 26, 28) parallel zueinander ausgerichtet sind.Marking device according to one of the preceding claims, characterized in that the reflective surfaces (24, 26, 28) are aligned parallel to one another. Markiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Markierelement (22) eine Kugelform aufweist oder eine Kugel ist.Marking device according to one of the Claims 1 to 3 or 5 , characterized in that the at least one marking element (22) has a spherical shape or is a sphere. Markiervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Markierelement (22) eine Größe in einer Raumrichtung, insbesondere einem Durchmesser, von 2 mm bis 4 mm aufweist.Marking device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one marking element (22) has a size in one spatial direction, in particular a diameter, of 2 mm to 4 mm. Markiervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des mindestens einen Markierelementes (22) in der Raumrichtung der Durchmesser des mindestens einen Markierelementes (22) ist.Marking device according to Claim 8 , characterized in that the size of the at least one marking element (22) in the spatial direction is the diameter of the at least one marking element (22). Markiervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Markierelement (22) ein Vollkörper ist.Marking device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one marking element (22) is a solid body. Markiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Markierelement (22) ein Hohlkörper ist.Marking device according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the at least one marking element (22) is a hollow body. Markiervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Markierelement (22) aus Knochen oder einem Knochenersatzmaterial besteht.Marking device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one marking element (22) consists of bone or a bone substitute material. Markiervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Markierelement (22) aus einem resorbierbaren Material besteht.Marking device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one marking element (22) consists of a resorbable material. Markiervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallimpedanz des mindestens einen Markierelementes (22) für medizinische Ultraschallstrahlung größer ist als 20*106 kg/(m2s).Marking device according to one of the preceding claims, characterized in that the ultrasonic impedance of the at least one marking element (22) for medical ultrasonic radiation is greater than 20 * 10 6 kg / (m 2 s). Markiervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallimpedanz größer ist als 25*106 kg/(m2s).Marking device according to Claim 14 , characterized in that the ultrasonic impedance is greater than 25 * 10 6 kg / (m 2 s). Markiervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallgeschwindigkeit im mindestens einen Markierelement (22) für medizinische Ultraschallstrahlung größer ist als 1.500 m/s.Marking device according to one of the preceding claims, characterized in that the speed of sound in the at least one marking element (22) for medical ultrasound radiation is greater than 1,500 m / s. Markiervorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallgeschwindigkeit größer ist als 3.000 m/s.Marking device according to Claim 16 , characterized in that the speed of sound is greater than 3,000 m / s. Markiervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem mindestens einen Markierelement (22) eine Befestigungseinrichtung (60) zum Festlegen am Untersuchungsgegenstand zugeordnet ist.Marking device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one marking element (22) is assigned a fastening device (60) for securing it to the object to be examined. Markiervorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Markiervorrichtung (16) mehrere Markierelemente (22) umfasst.Marking device according to one of the preceding claims, characterized in that the marking device (16) comprises several marking elements (22). Verwendung eines Körpers, der mindestens eine erste Reflexionsfläche (24) und eine davon beabstandete zweite Reflexionsfläche (26) mit parallelen Flächennormalen (30, 32) aufweist, als Markierelement (22) zur Markierung eines Untersuchungsgegenstandes, der mit Ultraschallstrahlung untersucht wird.Use of a body which has at least one first reflective surface (24) and a second reflective surface (26) spaced apart therefrom with parallel surface normals (30, 32) as a marking element (22) for marking an object to be examined which is being examined with ultrasonic radiation. Verfahren zum Auffinden von Signalbeiträgen eines Markierelementes (22) einer Markiervorrichtung (16) nach einem der voranstehenden Ansprüche in Ultraschallbildsignalen, die einer Datenverarbeitungseinrichtung (12) von einer Ultraschallsonde (14) übermittelt werden, wobei die Ultraschallbildsignale von der Datenverarbeitungseinrichtung (12) auf Vorhandensein von Signalanteilen untersucht werden, die sich durch Mehrfachreflexion der Ultraschallstrahlung am Markierelement (22) infolge eines Sprungs der Schallimpedanz zwischen dem Untersuchungsgegenstand und des Markierelementes ergeben.Method for finding signal contributions of a marking element (22) of a marking device (16) according to one of the preceding claims in ultrasonic image signals which are transmitted to a data processing device (12) from an ultrasonic probe (14), the ultrasonic image signals from the data processing device (12) for the presence of Signal components are examined which result from multiple reflections of the ultrasonic radiation on the marking element (22) as a result of a jump in the sound impedance between the object under examination and the marking element. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in Echtzeit durchgeführt wird.Procedure according to Claim 21 , characterized in that the method is carried out in real time. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung (12) von der Ultraschallsonde (14) bereitgestellte hochfrequente (RF/HF) Ultraschallbildsignale untersucht.Procedure according to Claim 21 or 22nd , characterized in that the data processing device (12) examines high-frequency (RF / HF) ultrasonic image signals provided by the ultrasonic probe (14). Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallbildsignale in einer Matrix (37) aus Signalanteilen (42) vorliegen, die in einer ersten Richtung eine Rauminformation enthält und in einer zweiten Richtung eine Zeitinformation, und dass die Signalanteile (42) in Zeitrichtung (40) aufsummiert werden und die Position des Markierelementes (22) in Raumrichtung angesehen wird als Position des Maximums (50) der Summation.Method according to one of the Claims 21 to 23 , characterized in that the ultrasound image signals are present in a matrix (37) of signal components (42) which contains spatial information in a first direction and time information in a second direction, and that the signal components (42) are added up in the time direction (40) and the position of the marking element (22) in the spatial direction is viewed as the position of the maximum (50) of the summation. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallbildsignale in einer Matrix (37) aus Signalanteilen (42) vorliegen, die in einer ersten Richtung eine Rauminformation enthält und in einer zweiten Richtung eine Zeitinformation, und dass die Signalanteile (42) auf in Zeitrichtung (38), zumindest abschnittsweise, regelmäßig angeordnete Signalamplituden untersucht werden.Method according to one of the Claims 21 to 24 , characterized in that the ultrasound image signals are present in a matrix (37) of signal components (42), which contains spatial information in a first direction and time information in a second direction, and that the signal components (42) in the time direction (38), At least in sections, regularly arranged signal amplitudes are examined. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Untersuchung Signalanteile (42), die unterhalb einer vorgebbaren Schwellenwertamplitude (52) liegen, als die Schwellenwertamplitude (52) aufweisend angesehen werden.Procedure according to Claim 25 characterized in that, during the examination, signal components (42) which are below a predeterminable threshold value amplitude (52) are viewed as having the threshold value amplitude (52). Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass Ultraschallstrahlung in zwei oder mehr paarweise schief zueinander ausgerichteten Strahlrichtungen verwendet wird, dass die Untersuchung der Ultraschallbildsignale für jede der Strahlrichtung an einem jeweiligen Ultraschallbildsignaldatensatz gesondert vorgenommen wird und dass das Markierelement (22) erst als aufgefunden angesehen wird, wenn es in zumindest zwei Ultraschallbildsignaldatensätzen als vorhanden angesehen wird.Method according to one of the Claims 21 to 26th , characterized in that ultrasound radiation is used in two or more pairs of obliquely aligned beam directions, that the examination of the ultrasound image signals for each of the beam directions is carried out separately on a respective ultrasound image signal data set and that the marking element (22) is only seen as found when it is in at least two ultrasound image signal data sets are considered to be present. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 21 bis 27, umfassend eine Markiervorrichtung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, eine Ultraschallsonde (14) und eine Datenverarbeitungseinrichtung (12), wobei die Ultraschallsonde (14) der Datenverarbeitungseinrichtung (12) Ultraschallbildsignale bereitstellt und die Datenverarbeitungseinrichtung (12) so ausgebildet und programmiert ist, dass sie die Ultraschallbildsignale auf Vorhandensein von Signalanteilen (42) untersucht, die sich durch Mehrfachreflexion der Ultraschallstrahlung am mindestens ein Markierelement (22) der Markiervorrichtung (16) infolge eines Sprungs der Schallimpedanz zwischen dem Untersuchungsgegenstand und dem mindestens einen Markierelement (22) ergeben.Device for carrying out the method according to one of the Claims 21 to 27 , comprising a marking device (16) according to one of Claims 1 to 19th , an ultrasound probe (14) and a data processing device (12), the ultrasound probe (14) providing the data processing device (12) with ultrasound image signals and the data processing device (12) being designed and programmed in such a way that it examines the ultrasound image signals for the presence of signal components (42) which result from multiple reflections of the ultrasonic radiation on at least one marking element (22) of the marking device (16) as a result of a jump in the acoustic impedance between the object under examination and the at least one marking element (22).
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2929799A1 (en) * 1979-07-23 1981-01-29 Michael Dr Thaele Marking points located ultrasonically for medical purposes - using mask enabling ultrasonic image and skin marker application
US4373532A (en) * 1980-07-07 1983-02-15 Palo Alto Medical Research Foundation Ultrasonic marker for physiologic diagnosis and method of using same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008032685B4 (en) 2008-07-04 2016-06-23 Aesculap Ag Implant for mutual support of spinous processes of vertebral bodies
DE102010016448A1 (en) 2010-04-14 2011-10-20 Aesculap Ag Orthopedic fixation system and target device for such a fixation system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2929799A1 (en) * 1979-07-23 1981-01-29 Michael Dr Thaele Marking points located ultrasonically for medical purposes - using mask enabling ultrasonic image and skin marker application
US4373532A (en) * 1980-07-07 1983-02-15 Palo Alto Medical Research Foundation Ultrasonic marker for physiologic diagnosis and method of using same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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 *

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