Verfahren und Einrichtung zur Untersuchung von Gelenkstörungen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Diagnose von Gelenkstörungen.
Die Erfindung wird nachfolgend mit besonderer Berücksichtigung des Kniegelenkes beschrieben. Die Erfindung bezieht sich jedoch, wie später erläutert werden soll, auf irgendein Gelenk des Körpers, das gegenseitig bewegliche Knochen und/oder Knorpeizwischenlagen als reibungsarme Gleitflächen zwischen den Knochen enthält.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein diagnostisches Verfahren und eine Einrichtung, durch die viele pathologische Zustände solcher Gelenke rasch und genau festgestellt werden können. Sie gestattet auch die Feststellung von Gelenkstörungen, die mit Röntgenstrahlen nicht feststellbar sind, sowie anderer Gelenkstörungen, ohne auf die aufwendige und zeitraubende Röntgenmethode zurückzugreifen.
In den Dreissigerjahren hat Steindler umfangreiche Versuche unternommen, um mit schallempfindlichen Vorrichtungen gestörte Gelenkfunktionen festzustellen.
Ein Aufsatz über die Einzelheiten seiner Tätigkeit findet sich in The Journal of Bone and Joint Surgery vom Januar 1937. Es ist nun möglich geworden, wesentlich weiter zu gehen, als dies Steindler möglich war.
Damit nun die erfindungsgemässe Einrichtung am besten verstanden wird, muss die Art der Gelenkstörungen klar dargelegt werden. Wie bereits erwähnt, wird besonders das Kniegelenk berücksichtigt, wo Gelenk störungen normalerweise häufiger und komplizierter sind. Ein gründliches Verständnis des auf das Kniegelenk diagnostisch angewendeten Verfahrens und der Einrichtung wird das Verständnis der Erfindung und ihrer Anwendung bei anderen anatomischen Störungen erleichtern.
Allgemein kann man beim Kniegelenk drei Störungsgebiete unterscheiden. Das erste ist der Knochen, das zweite der Knorpel und das dritte die Gelenkflüssigkeit.
Es gibt zwei hauptsächliche Gelenkstörungen, die in Betracht kommen können.
Die erste ist die Osteo-Arthritis (proliferative hypertrophische Arthritis), die gekennzeichnet ist durch ein Wuchern des Knochengewebes an den Gelenkflächen des Knochens.
Die zweite ist die rheumatoide oder atrophische Arthritis. Diese Art ist gekennzeichnet durch ein Schrumpfen der Gelenkkapsel und durch die Zerstörung des Knorpelbelages an den Knochenenden.
Im Kniegelenk betreffen die betrachteten Knorpelschäden auch die Menisken, von denen in jedem Kniegelenk zu beiden Seiten je einer besteht. Die Schäden an diesen Knorpelgeweben sind verschiedener Natur: Sie können verschoben sein; manchmal bildet ein nicht durchgehender Riss handgrifförmige Deformationen, und in gewissen Fällen löst sich durch einen durchgehenden Riss ein Teil des Knorpelgewebes und verbleibt lose im Gelenk.
Eine weitere Art von Gelenkknorpelschaden oder -krankheit ist unter dem Namen Osteochondritis dessicans bekannt. Wie der Name sagt, trocknet dabei das Knorpelgewebe ein. Diese Krankheit oder Störung hat oft zur Folge, dass Teile des Knorpelgewebes abbrechen und zu losen Körpern im Gelenk, bekannt unter dem Namen Gelenkmaus, werden.
Das dritte Störungsgebiet im Gelenk betrifft den Gelenkschleim. Eine der Störungen ist hier die Hydro Arthrosis, eine übermässige Ansammlung von Gelenkschleim im Gelenk.
Ein weiterer krankhafter Zustand ist die Verminderung der Gelenkschleimmenge im Gelenk, die im Zusammenhang mit der Osteo-Arthritis auftritt. Eine weitere Störung ist die Haemo-Arthrosis.
Die heutigen Methoden, einen der erwähnten pathologischen Zustände zu diagnostizieren, umfassen die Aufnahme der Krankengeschichte, die physische Untersuchung und eine Röntgenaufnahme des gestörten Körpergebietes. Man kennt auch eine Diagnosetechnik unter dem Namen Pneumoarthrographie, die darin besteht, zwischen die Gelenkflächen Luft einzupumpen und dann eine Röntgenaufnahme zu machen. Zur Ergänzung kann das Gelenk abgesogen werden, und die Unter suchung des abgesogenen Gelenkschleimes kann zur
Stellung einer Diagnose behilflich sein.
Die vorstehend beschriebenen Methoden sind ver hältnismässig unvollständig und zu umständlich, um eine schnelle und genaue Diagnose zu stellen. Das erfindungsgemässe Diagnoseverfahren liefert aber nicht nur fast alle Kenntnisse, die durch bisherige Methoden zu erlangen waren, sondern auch Information über allfällige Meniskusschäden, die sonst fast unmöglich erkannt werden können, es sei denn, das Kniegelenk sei steif.
Im weiteren stellt das erfindungsgemässe Verfahren die beste bekannte Art dar, kleinste Veränderungen in einem pathologischen Zustand in den Anfangsstadien zu diagnostizieren, bevor die Störung so weit fortgeschritten ist, dass sie auf dem Röntgenbild erkennbar ist.
Das vorgeschlagene Verfahren besteht nun darin, dass die bei der Betätigung der Gelenke entstehenden Geräusche an mindestens einer Stelle mindestens eines Gelenkes aufgenommen, aufgezeichnet und zur Diagnose untereinander verglichen werden.
Zur Ausführung des Verfahrens sieht die Erfindung eine Einrichtung vor, die dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens ein elektroakustischer Wandler, Mittel zu dessen Befestigung an einem zu untersuchenden Gelenk oder an einem Vergleichsgelenk, Mittel zum Verändern des Anlege druckes des Wandlers auf das entsprechende Gelenk, Mittel zum Herstellen einer Aufzeichnung der aufgenommenen Geräusche, Mittel zum Herstellen zweier gleichzeitiger und getrennter graphischer Aufzeichnungen der aufgenommenen Geräusche, zwischen den Wandlern und den aufzeichnenden Geräten eingeschaltete Frequenzfilter- und analysatoren zur Analyse der Aufzeichnungen und zur Herstellung einer graphischen Aufzeichnung der Amplituden in Abhängigkeit von der Frequenz vorgesehen sind.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Einrichtung dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschema einer Auswertungsvorrichtung,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Wandlers mit einer Nadel, der für gewisse Fälle als bestens geeignet empfohlen wird;
Fig. 3 im Längsschnitt die Befestigungsart der Nadel am Wandler,
Fig. 4 in perspektivischer Darstellung einen Wandler mit zwei Mikrophonen,
Fig. 5 in perspektivischer Ansicht einen Wandler mit drei Mikrophonen,
Fig. 6 im Schnitt einen Wandler mit drei Mikrophonen,
Fig. 7 in Vorderansicht einen Taktgeber,
Fig. 8 einen Ausschnitt einer Aufzeichnung eines zweistrahligen Schleifen-Oszillographen,
Fig. 9 eine typische Aufzeichnung einer Auswertungsvorrichtung,
Fig.
10 eine schematische Schnittansicht einer Verbesserung am Oszillographen, welche ermöglicht, dass die Aufzeichnungen nahezu gleichzeitig mit der Auswertung hergestellt werden,
Fig. 11 eine Ansicht eines Bandes, mit dem ein Wandler an einem Knie befestigt werden kann,
Fig. 12 einen Querschnitt durch einen verbesserten Wandler und
Fig. 13, 14 und 15 Wiedergaben von praktisch durchgeführten Geräuschaufzeichnungen.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht die Einrichtung im wesentlichen aus einem Wandler 20 und einem Analysator 21.
Die Aufgabe des Wandlers 20 ist, das vom Gelenk erzeugte Geräusch in elektrische Signale umzuwandeln.
Die Aufgabe des Analysators 21 ist, diese elektrische Energie in wahrnehmbare Formen überzuführen, die eine Diagnose ermöglichen.
Bei der Anwendung der Einrichtung nach Fig. 1 wird durch gegenseitige Bewegung der Elemente eines Gelenkes, z. B. des Kniegelenkes, ein Geräusch erzeugt, Mit Vorteil wird die Einrichtung nach der Nachtruhe des Patienten angewendet, um die Auswirkungen der Belastung der Gelenkflächen durch das Eigengewicht und der Ausbreitung des Gelenkschleimes auszuschalten.
Der Patient wird in Rückenlage mit senkrecht erhobenem Oberschenkel gebracht, damit die Schwerkraft den Gelenkspalt schliesst und die gestörten Gelenkoberflächen in Berührung bringt. In dieser Lage führt der Patient eine oder mehrere aktive sowie passive Streckungen des Kniegelenkes durch. Bei der aktiven Streckung streckt der Patient sein Bein willentlich und ohne fremde Hilfe (sofern und soweit ihm dies wegen seines Zustandes noch möglich ist) in eine senkrechte Stellung und führt anschliessend den Unterschenkel unter möglichster Beibehaltung der senkrechten Stellung des Oberschenkels in die Ausgangslage gegen diesen zurück. Bei der passiven Streckung wird der Fuss durch eine Hilfskraft bis zur vollständigen Streckung des Beines gehoben und dann wieder zurückgeführt, bis die Wade wieder den senkrechten Oberschenkel berührt.
Während der aktiven und passiven Streckungen werden ein oder mehrere Wandler 20, beispielsweise magnetische oder Kristallmikrophone, an vorgewählte Stellen des zu untersuchenden Gelenkes gehalten. Die von den Wandlern erzeugten elektrischen Signale werden vom Analysator 21 empfangen; aus dessen Aufzeichnungen kann der pathologische Zustand diagnostiziert werden.
Die Gelenkgeräusche könnten unter Umständen in grösserer Stärke erzeugt werden, wenn der Patient aus aufrechter Stellung in die Hocke und zurück in aufrechte Stellung ginge. Die Rückenlage mit senkrecht angehobenem Oberschenkel wird jedoch nicht nur wegen der grösseren Bequemlichkeit, sondern auch deswegen vorgezogen, weil das Gewicht des Unterschenkels den Gelenkspalt schliesst und alle beteiligten Flächen in engen Kontakt bringt. Bei der Bewegung erzeugen rauhe anormale Veränderungen oder Schädigungen charakteristische Geräusche. Im weiteren empfinden es viele Patienten als schwierig, in die Hocke zu gehen, während eine Hilfskraft ein Mikrophon anlegt. Dazu kommt, dass gewisse Schäden überhaupt nicht gestatten, dass das Gelenk mit einem erheblichen Gewicht belastet wird.
Je mehr möglichst alle Versuche im wesentlichen in derselben Stellung durchgeführt werden, um so wertvoller wird der Vergleich im Hinblick auf beste klinische Resultate ausfallen.
In vielen Fällen wird die passive Streckung zu nahezu identischen Resultaten wie die aktive Streckung führen. Die passive Streckung weist zudem eine Anzahl Vorteile auf.
Die passive Streckung kann von der Hilfskraft beherrscht und als vollständige Streckung ausgeführt werden. Bei der aktiven Streckung, die auf die willentlich vom Patienten ausgeführte Bewegung beschränkt ist, können Schmerz und andere Faktoren den Patienten hindern, eine vollständige Streckung des Gelenkes aus zuführen. Es wurde bemerkt, dass bei der passiven Streckung ein brandungsähnliches Geräusch am hintern Ende der mittleren Gelenkoberfläche gehört wird. Man nimmt an, dass dieses Geräusch von der Bewegung des Gelenkschleims herrührt. Bei aktiver Streckung ist dieses Geräusch nicht gut hörbar.
Die Einrichtung als Ganzes
Wie bereits erwähnt, umfasst die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung einen Wandler 20 und einen Analysator 21.
Zweckmässig wird ein Mikrophon an eine vorgewählte Stelle des zu untersuchenden Gelenkes angelegt. Das durch das Mikrophon erzeugte elektrische Signal wird anschliessend zum Analysator 21 weitergeleitet, und zwar einem Verstärker 22. Vor oder, wie dargestellt, nach dem Verstärker werden die Signale durch einen Filter 23 geleitet, um unerwünschte Geräusche auszufiltern.
Sehr niederfrequente Geräusche, d. h. solche mit einer Frequenz unter 20 Hz, hängen nicht mit pathologischen Erscheinungen zusammen. Der Filter kann nun diese Frequenzen unterdrücken oder so dämpfen, dass sie das Endergebnis des Analysators nicht beeinflussen.
Anderseits nimmt man an, dass das später zu besprechende charakteristische Knacken des Meniskus Signale im Frequenzbereich zwischen 20 und 25 000 Hz erzeugt.
Da viele Kniegelenkuntersuchungen Meniskusschäden betreffen, können Frequenzen über 25 000 Hz ebenfalls unterdrückt oder gedämpft werden, so dass sie in der Untersuchung nicht berücksichtigt werden.
Der Ausgang der Verstärker-Filter-Kombination 22 bis 23 ist an ein Aufnahmegerät 24, z. B. an ein Tonbandgerät, oder aber direkt an einen Oszillographen 25 angelegt.
Das Aufnahmegerät ist mit einem Frequenzanalysator 26 verbunden.
Die Aufzeichnung des Aufnahmegerätes gestattet dem Arzt oder dem Diagnostiker, wiederholt die Aufnahme nach ungewöhnlichen Geräuschen abzuhören, die auf eine pathologische Störung hinweisen könnten.
Mit dem Oszillographen werden eine oder mehrere graphische Aufzeichnungen der Amplituden des Signals in Funktion der Zeit angefertigt. Diese Aufzeichnungen sind den Aufzeichnungen eines Elektrokardiographen ähnlich und werden visuell ausgewertet.
Der Frequenzanalysator 26 ist ein Gerät, das eine Kurve der Amplituden aller in einem Geräusch vorkommenden Frequenzen aufzeichnet. Beispielsweise umfasst das Knacken des Meniskus, das nur Bruchteile einer Sekunde dauert, viele Frequenzen mit verschiedenen Amplituden. In der vom Frequenzanalysator angefertigten Darstellung sind die verschiedenen Frequenzen und deren Amplituden getrennt aufgezeichnet.
Der Taktgeber
Der Wert des beschriebenen Verfahrens als Mittel zur Diagnose hängt mit der Leichtigkeit und der Genauigkeit zusammen, mit der die akustischen und graphischen Aufzeichnungen untersucht und gedeutet werden können. Es müssen viele Patienten und pathologische Zustände untersucht und aufgezeichnet werden, bis sich aus dem Vergleich der Aufzeichnungen charakteristische Merkmale herausbilden. In dieser Beziehung ist eine Vereinheitlichung der Bedingungen, unter denen das beschriebene Verfahren angewendet wird, deshalb wichtig, weil dadurch der Vergleich der Aufzeichnungen erleichtert wird. Ein Gebiet, auf dem eine Vereinheitlichung der Anwendung des Verfahrens erzielt werden kann, ist die Zeitdauer der aktiven und passiven Strekkung.
Eine Vereinheitlichung könnte auch erreicht werden durch das Anlegen einer Vorrichtung an den Körper des Patienten, die die gegenseitige Winkelstellung der Gelenkelemente während der Beugung angeben würde. Es ist jedoch psychologisch schwierig, Patienten zu veranlassen, ihre Glieder in solche Vorrichtungen einzuführen. Wenn zudem eine solche Vorrichtung die Beugungsgeschwindigkeit festlegen würde, könnte der von ihr der Beugung gebotene physische Widerstand Fehler in den Aufzeichnungen und in deren Auswertung verursachen. Wenn anderseits eine solche Vorrichtung dem Patienten erlauben würde, seine Glieder frei zu bewegen, würde sie auch die anscheinend wünschbare Vereinheitlichung im Bewegungsrhythmus nicht ergeben.
Mit Vorteil wird eine Einrichtung gemäss Fig. 7 verwendet. Diese Einrichtung ist einfach ein Taktgeber 30 mit einem Zeiger 31 und einer Skala 32. Ein mechanischer oder elektrischer Motor veranlasst den Zeiger zwischen den Stellungen gebeugt links und zu gestreckt rechts zu schwingen, wobei die Zeitspanne zwischen den Zeigerstellungen gebeugt und gestreckt beispielsweise 4 Sekunden betragen kann.
Im Gebrauch wird der Patient oder eine Hilfskraft den Zeiger des Takt- oder Zeitgebers beobachten und das Gelenk zeitgleich mit den Bewegungen des Zeigers bewegen. Eine oder zwei Probebewegungen vor dem eigentlichen Versuch werden genügen, um dem Patienten eine synchrone Bewegung seines Gelenkes mit dem Zeiger des Taktgebers zu ermöglichen.
Das Aufnahmegerät
Wie vorstehend erwähnt, wird als Aufnahmegerät vorzugsweise ein Tonbandgerät herkömmlicher Bauweise verwendet. Seine Einzelheiten brauchen hier nicht beschrieben zu werden, da Tonbandgeräte allgemein gut bekannt sind. Gewisse Eigenschaften sind jedoch beachtenswert.
Es ist sehr wichtig, dass das Tonbandgerät eine sehr hohe Wiedergabetreue und eine vorzügliche Frequenzempfindlichkeit in einem Gebiet von 50 bis 25 000 Hz besitzt. Ein magnetisches Tonbandgerät ist auch deshalb besonders geeignet, weil es erlaubt, kleinere Teile der Aufzeichnung auszuschneiden und auf den Frequenzanalysator zu geben.
Tonbandgeräte umfassen normalerweise mindestens einen Verstärker als Teil ihrer Schaltung. Ein solcher eingebauter Verstärker wird den Erfordernissen des Verstärkers 22 (Fig. 1) genügen. Wenn in der beschriebenen Einrichtung der Tonbandgerätverstärker als Verstärker verwendet wird, wird normalerweise der Frequenzfilter 23 vor das Tonbandgerät geschaltet.
Der zweistrahlige Oszillograph
Der zweistrahlige Oszillograph ist ein bekanntes Instrument und wird beispielsweise in der Kardiographie verwendet. Hier jedoch wird dieses Instrument dazu benützt, um einen Vergleich zwischen pathologischen und normalen Zuständen der Gelenke zu ermöglichen.
Der Oszillograph besitzt allgemein Teile, die sich entsprechend der Stärke und der Frequenz der Eingangssignale bewegen. Diese Bewegungen werden durch einen Lichtstrahl auf ein lichtempfindliches Papier übertragen, das sich mit einer Geschwindigkeit von z. B.
75 mm pro Sekunde bewegt, aber auch so eingestellt werden kann, dass es 25 mm/Sek oder 2,5 mm/Sek. läuft. Das Oszillogramm zeigt die Stärke und Frequenz des Eingangssignals an. Das Instrument ist entsprechend ausgerüstet, um zwei getrennte Eingangssignale gleichzeitig zu empfangen und sie getrennt auf demselben Papierstreifen, wie in Fig. 8 gezeigt, aufzuzeichnen. Es wird Fälle geben, in denen das Instrument mit nur einem Eingangssignal gespiesen wird und daher auch nur eine Kurve aufzeichnet. In diesem Falle wird ein einzelnes Mikrophon an die Gelenkoberfläche gelegt und eine Aufzeichnung angefertigt. Die so erhaltene Aufzeichnung gibt dem Fachmann sofort über die Art des pathologischen Zustandes des Gelenkes Aufschluss.
Beispielsweise wird ein arthritisches Gelenk wegen des Geräusches der aneinander reibenden Gelenkhöcker eine charakteristische Aufzeichnung ergeben (vergleiche Fig. 14). Eine Gelenkmaus wird ebenfalls eine charakteristische Aufzeichnung ergeben (vergleiche Fig. 15).
Die zweistrahlige Aufzeichnung hat sich als eine der nützlichsten Anwendungen des Instrumentes erwiesen. Dazu werden zwei identische Mikrophone in gleicher Stellungsweise an zwei Gelenke gleicher Art angelegt. Beispielsweise wird das eine Mikrophon an den medialen Meniskus des linken Knies, das andere an den medialen Meniskus des rechten Knies gelegt. Es werden Aufzeichnungen von passiven und aktiven Strekkungen beider Gelenke gemacht, während beide Beine gleichzeitig zusammen bewegt werden. Unter der Voraussetzung, dass das eine Gelenk normal arbeitet, das andere aber einen zu diagnostizierenden pathologischen Zustand aufweist, kann ein Vergleich der beiden Aufzeichnungen die Abweichungen vom normalen Zustand feststellen.
Wenn die Umstände die Verwendung eines gesunden Vergleichsgelenkes des Patienten selbst für die Aufzeichnung der Normal -Kurve ausschliessen, könnte das entsprechende gesunde Gelenk einer andern Person von möglichst gleichem Alter, Körpergrösse usw. wie der Patient zur Aufzeichnung der normalen Vergleichskurve dienen.
Um die Brauchbarkeit des Oszillographen für den geschilderten Zweck zu verbessern, kann dem Instrument eine Entwicklungsvorrichtung gemäss Fig. 10 beigefügt werden. Im Anschluss an das Abteil des Oszillographen 25, welcher das lichtempfindliche Papier 40 enthält, ist eine Entwicklungskammer 41 angebaut In dieser Kammer 41 befinden sich ein Entwicklertrog 42, ein Spültrog 43 und ein Fixiertrog 44. Eine Antriebsvorrichtung 45 ist schematisch am Ausgangsende der Kammer 41 angegeben; sie zieht das lichtempfindliche Papier 40 durch die Entwicklungskammer 41.
So kann nach Aufnahme der Aufzeichnung das lichtempfindliche Papier unmittelbar durch die Entwicklungskammer 41 gezogen werden, so dass die entwickelte Aufzeichnung nach wenigen Minuten verfügbar ist. Man erspart sich so die Entnahme der Papierkassette aus dem Oszillographen zur weiteren Entwicklung in der Dunkelkammer.
Der Frequenzanalysator
Der Frequenzanalysator ist ein Gerät, das erlaubt, die Art des untersuchten pathologischen Zustandes genau festzustellen. Der Frequenzanalysator trennt aus einem bestimmten Signal alle enthaltenen Frequenzen mit den dazugehörigen Amplituden aus. Beispielsweise neigt in allen Kniegelenken der Knorpel dazu, bei aktiver oder passiver Streckung zu knacken. Dieses Knacken dauert viel weniger als eine Sekunde. Wenn nun eine Aufzeichnung dieses Geräusches dem graphischen Frequenzanalysator eingegeben wird, kann eine Geräuschanalyse gemäss Fig. 9 hergestellt werden. Wenn nun die Analyse des Geräusches eines gesunden Knorpelknackens mit derjenigen eines durch die Aufzeichnung im Zweistrahlgalvanometer als anormal erkannten Knorpelknackens verglichen wird, lassen sich gewisse Abweichungen in den Frequenzen und Amplituden feststellen.
Eine Sammlung von vielen solchen graphischen Analysen wird dem geübten Beobachter eine genaue Bestimmung der Krankheit ermöglichen, die das besondere Knorpelknacken hervorruft.
Die Wandler
Wie in Fig. 1 dargestellt, können verschiedene Arten von Wandlern in Betracht gezogen werden, z. B. ein Einzelmikrophon 50, ein Zweifachmikrophon 51, ein Dreifachmikrophon 52 und zwei Dreifachmikrophone 53. Die Mikrophone selbst können magnetische oder Kristallmikrophone sein. Sie können mit Filterkreisen versehen sein, die ihre Empfindlichkeit auf bestimmte Frequenzbänder beschränken und die auszuscheidenden Frequenzen dämpfen.
In Fig. 2 und 3 ist ein Nadel-Mikrophon dargestellt.
Es umfasst eine Nadel 55, die über ein Übergangsstück 56 in der Form eines biegsamen elastischen Gummirohres mit einem Mikrophon 57 verbunden ist. Leitungen 58 dienen zum Anschluss des Mikrophons an das Tonbandgerät oder an den Oszillographen.
Die Nadel 55 hat eine scharfe Spitze und ist vorzugsweise hohl mit einem abgeschrägten Ende 60 (Fig. 3) wie bei Injektionsnadeln. Es wurde festgestellt, dass die Hohlnadel so gut wie eine massive einen Weg für das im untersuchten Gelenk erzeugte Geräusch zum Mikrophon 57 bietet. Das Mikrophon befindet sich in seiner empfindlichsten Stellung, wenn das abgeschrägte Ende gegen die zu untersuchende Gelenkfläche gerichtet ist.
Der Vorteil des Nadelmikrophons besteht in seiner Fähigkeit, selektiv Geräusche von einer lokalisierten kleinen Teilfläche des untersuchten Gelenkes zu empfangen. Ein auf die Haut über dem Knie angelegtes Mikrophon wird Gelenkgeräusche aus einem viel grö sseren Bereich empfangen als das mit einer Nadel versehene, bei dem die Nadel im subkutanen Gewebe dicht beim Gelenk selbst liegt.
In Fig. 4 ist ein Zweifachmikrophon abgebildet. Es umfasst ein erstes Mikrophon 65 und ein zweites Mikrophon 66. Die Mikrophone sind gegenüber den seitlichen Menisken des rechten und linken Knies angelegt und werden in ihrer Lage durch einen federnden Bügel 67 gehalten. Leitungen 68 und 69 dienen zum Anschluss der Mikrophone an das Aufnahmegerät.
Der federnde Bügel 67 presst die Mikrophone gegen die Knie und hält sie in ihrer Lage fest. Es versteht sich aber, dass der gezeigte federnde Bügel 67 durch eine später im Zusammenhang mit dem Dreifachmikrophon beschriebene Bänderung ersetzt werden kann.
Das Zweifachmikrophon ist besonders geeignet zur Verwendung mit dem zweispaltigen Oszillographen. In dieser Kombination wird das eine Mikrophon 65 mit der einen, das andere 66 mit der anderen Eingangsklemme des Oszillographen verbunden, so dass die von den beiden Lichtstrahlen auf dem lichtempfindlichen Papier aufgezeichneten Oszillogramme eine Angabe der Fre quenz und der Amplituden der in den beiden Gelenken erzeugten Geräusche ergeben.
Während in Fig. 4 die Mikrophone an den beiden Kniegelenken desselben Patienten angelegt sind, versteht es sich, dass sie auch an andere Teile des Knies desselben oder zweier verschiedener Personen sowie auch auf entgegengesetzten Seiten desselben Knies angelegt werden können. Bei der letzteren Art des Anlegens kann es durch Vergleich der Aufzeichnungen des Oszillographen möglich sein festzustellen, auf welcher Seite des Knies die pathologische Störung liegt.
Ein Dreifachmikrophon ist in den Fig. 5 und 6 und schematisch in Fig. 1 angegeben. Es besitzt drei Mikrophone 75, 76 und 77, die in einem weichen, federnden Material, wie Schaumgummi 78, eingebettet sind. Von jedem Mikrophon führen Leitungen 79 zu einem Wählschalter 80 (Fig. 1). Die Funktion dieses Wählschalters ist, die Wahl jeweils eines bestimmten Mikrophons zu ermöglichen, dessen Signal im Registriergerät und im Analysator aufgezeichnet werden soll.
Die Mikrophone 75, 76 und 77 weisen einen solchen Abstand untereinander auf, dass sie, wenn sie an das Bein eines Patienten gescbnallt sind, am vordern Horn, an der Mitte (Körper) und am hintern Horn des Meniskus anliegen, über dem sie sich befinden. Beim Gebrauch werden die Mikrophone einzeln eingeschaltet und die erzeugten Signale wahlweise aufgezeichnet, so dass Aufzeichnungen von den drei Bereichen des Meniskus erhalten werden, wobei die drei Aufzeichnungen unter annähernd gleichen Bedingungen erfolgen. Die gehörten und aufgezeichneten Geräusche sind etwas vom Anlagedruck der Mikrophone auf der Haut sowie vom Vorhandensein anderer weicher Gewebe über dem Kniegelenk abhängig.
Wird z. B. ein Mikrophon mit sehr schwachem Druck angelegt, so ist das tiefe Rollen des Oberschenkelgelenkkopfes nur gedämpft wahrnehmbar.
Wenn die Mikrophone mit grösserem Druck angelegt werden, so erhält man eine viel vollständigere Aufzeichnung des komplexen Gelenkgeräusches. Es ist daher wünschenswert, ein Mittel vorzusehen, um den Anlegedruck der Mikrophone am Knie zu verändern.
Wie in Fig. 6 dargestellt, kann ein Band 85 mit einer Reihe von Löchern 86 an einem Ende des Wandlers, und lein Band 87 mit einem Befestigungsknopf 88 am andern Ende des Wandlers befestigt sein. Durch geeignete Wahl des Loches 86, in das der Befestigungsknopf 88 eingeführt wird, kann der Anlegedruck der Mikrophone am Gelenk festgelegt werden. Es versteht sich, dass durch Verschieben des Knopfes 88 von einem Loch 86 in ein anderes auch der Anlegedruck verändert wird. Gemäss der in Fig. 11 dargestellten Variante könnten auch beide Bänder 85 und 87 gelocht sein und von einem separaten, auf einer Platte 8 befestigten Knopf 88 auf der den Mikrophonen entgegengesetzten Seite zusammengehalten werden.
Der Anlegedruck der Mikrophone auf das Gelenk kann aber auch durch eine Vorrichtung gemäss Fig. 12 verändert werden. In Fig. 12 ist z. B. ein Mikrophon 77 in federndem Material 78 eingebettet und wird durch eine Feder 89, die mit ihrem Ende 90 am Mikrophon befestigt ist, nach aussen gedrückt. Das andere Ende der Feder ist an einer Scheibe 91 befestigt, die in einer Hülse 92 gleitet. Die Hülse 92 ist an ihrem obern Ende 93 bis auf eine Gewindebohrung 94 geschlossen, in welche eine Stellschraube 94 mit randeriertem Kopf 95 geschraubt ist. Durch Drehung des Kopfes 95 kann die Spannung der Feder 89 und ihr Druck, mit dem sie das Mikrophon 77 gegen das Gelenk presst, verändert werden.
Gebrauch
Die Art und Weise, in der die beschriebene Einrichtung zur Diagnose von pathologischen Gelenkstörungen benutzt wird, ist verschieden. Die im folgenden besprochenen Beispiele sollen daher nur der Veranschaulichung dienen.
Wenn sich ein Patient über Schmerzen beklagt oder andere Symptome vorliegen, die auf die Möglichkeit einer pathologischen Störung im Kniegelenk hinweisen, wird der erfahrene Diagnostiker zuerst einen Wandler an verschiedene Stellen des Knies anlegen und das Geräusch direkt, wie es im Aufnahmegerät aufgezeichnet wird, oder über einen Verstärker abhören. Diese erste Untersuchung kann dem Diagnostiker schon einen Hinweis auf die Störung geben, an der der Patient leidet, oder sie mag auf einen Bereich hinweisen, der weiterer, besonders sorgfältiger Untersuchung bedarf.
Ein weiterer Schritt mag der sein, ein Zweifachmikrophon gemäss Fig. 2 an entsprechende Teile des rechten und linken Knies anzulegen. Akustigramme, wie in Fig. 8 dargestellt, werden dann die Art der Abweichung des Geräusches im gestörten Gelenk im Vergleich zum Geräusch des gesunden Gelenkes aufzeigen.
Wenn ein Knorpelschaden angezeigt wird, wird ein Dreifachmikrophon über dem gestörten Meniskus angelegt und Geräuschaufzeichnungen vom vorderen Horn, vom Körper und vom hintern Horn des Meniskus gemacht. Oder es können zwei Dreifachmikrophone in gleicher Stellung am gesunden und am gestörten Gelenk angelegt werden, analog zum Zweifachmikrophon gemäss Fig. 3, und Vergleichsaufzeichnungen je von den genannten drei Stellen angefertigt werden.
Aus den unter Verwendung der beschriebenen Einrichtung erhaltenen Aufzeichnungen ist es im allgemeinen möglich, eine vollständige Diagnose zu stellen.
Da aber zur Zeit die Oszillographen nur für einen beschränkten Frequenzbereich empfindlich sind, können unter Umständen die Akustigramme nicht das für eine Diagnose nötige vollständige Bild des ganzen pathologischen Zustandes abgeben. In einem solchen Falle kann es notwendig sein, aus der Tonbandaufnahme des Geräusches jenen Teil herauszuschneiden, der für den pathologischen Zustand charakteristisch ist. Wenn dieser Abschnitt der Tonbandaufnahme dem Frequenzanalysator eingespiesen wird, sollte die durch diesen aufgezeichnete Kurve (ähnlich zu Fig. 9) eine volle Diagnose ermöglichen.
Selbstverständlich wird die Untersuchung und Auswertung eines einzelnen Akustigramms zu nichts führen.
Der Diagnostiker wird Hunderte von Kniegelenken untersuchen und eine Sammlung der entsprechenden Akustigramme und Freq des medialen Meniskus angebrachten magnetischen Mikrophon aufgenommen wurde.
In Fig. 14 ist ein Akustigramm eines Knies gezeigt, bei dem Osteo-Arthritis diagnostiziert wurde. Es wurde mit einem über dem mittleren Teil des inneren Meniskus angelegten magnetischen Mikrophon aufgenommen. Bemerkenswert ist die Anwesenheit von grossen Amplituden, wo normalerweise die niedrigen Amplituden des Geräusches von Oberschenkel und Schienbein zu finden sind. Das Resultat der Auswertung des Akustigramms wurde durch eine Röntgenaufnahme bestätigt.
Fig. 15 ist ein Akustigramm eines Knies mit einer Gelenkmaus. Es wurde mit einem über den mittleren Teil des medialen Meniskus angelegten magnetischen Mikrophon aufgenommen. Bemerkenswert sind die gro ssen Amplituden an Stellen neben dem normalen Knorpelknacken. Die Anwesenheit dieser Linien führte zur Diagnose einer Gelenkmaus, die durch anschliessende Röntgenaufnahme bestätigt wurde.
Es wird nicht immer notwendig sein, jedes Element und jede mögliche Anwendungsvariante der Einrichtung anzuwenden, um eine Diagnose zu stellen. Die Vorrichtung erlaubt jedoch, zunächst einen ersten allgemeinen Überblick des pathologischen Zustandes zu nehmen, um in nachfolgenden Schritten die Krankheit zu eruieren. Den weitesten Überblick gewinnt man durch einfaches direktes Abhorchen des Gelenkgeräusches oder durch das Anhören der Wiedergabe einer Tonbandaufnahme dieses Geräusches. Die weiteren Schritte, das Gebiet der Möglichkeiten einzuengen, umfassen den Einsatz von Mikrophonen oder Mikrophonsystemen, die die Untersuchung von beschränkten Gebieten ermöglichen, wobei der letzte Schritt eine eingehende Prüfung und Auswertung mit dem Frequenzanalysator ist.
Die Verwendung eines Taktgebers ergibt eine Serie von vereinheitlichten Aufzeichnungen, die eine Wissenssammlung bildet, aus der für die Beurteilung eines pathologischen Zustandes geschöpft werden kann.