DE102005017818A1

DE102005017818A1 - Verfahren und Vorrichtung zur nicht invasiven Untersuchung eines Objekts

Info

Publication number: DE102005017818A1
Application number: DE102005017818A
Authority: DE
Inventors: Christoph Dr. Böhme; Martin Dr. Hoheisel; Klaus Dr. Lips; Bernhard Dr. Scholz
Original assignee: Siemens AG; Hahn Meitner Institut Berlin GmbH
Current assignee: Siemens AG; Helmholtz Zentrum Berlin fuer Materialien und Energie GmbH
Priority date: 2005-04-18
Filing date: 2005-04-18
Publication date: 2006-10-26
Also published as: WO2006111497A3; WO2006111497A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur nicht invasiven Untersuchung eines Objekts (1, 12), bei welchen die Leitfähigkeit des Objekts (1, 12) ermittelt wird. Zur Steigerung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit wird vorgeschlagen, im Objekt (1, 12) mit einem Magnetfeld (4) ein Permutationssymmetrieungleichgewicht zu erzeugen, das Permutationssymmetrieungleichgewicht durch Einstrahlen eines magnetischen Wechselfelds (10) lokal zu verändern und die dadurch verursachten Änderungen der Leitfähigkeit zu ermitteln.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur nicht invasiven Untersuchung eines Objekts.

Aus der Mamma-Diagnostik ist ein Verfahren bekannt, bei welchem, basierend auf Messungen der Leitfähigkeit, Läsionen in einem Gewebe festgestellt werden können. Bei dem bekannten Verfahren werden, z. B. mit einem TransScan TS2000 der TransScan Medical, Ltd., Migdal Ha'Emek, Israel, Leitfähigkeitswerte gemessen. Anhand der Leitfähigkeitswerte wird mit einem, z. B. aus Bernhard Scholz, "Towards Virtual Electrical Breast Biopsy: Space-Frequency MUSIC for Trans-Admittance Data", IEEE Transactions on Medical Imaging, 21, Seiten 588 bis 595, 2002, bekannten Algorithmus, ermittelt, ob das Gewebe Läsionen aufweist. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass die Läsionen nicht sicher und zuverlässig festgestellt werden können. Das Verfahren eignet sich nicht als eigenständiges Diagnoseverfahren.

Wie von Sato et. al. in "Imaging of electrically detected magnetic resonance (EDMR) of a Silicon Wafer" in Journal of Magnetic Resonance 153, Seiten 113 bis 116, 2001, gezeigt wurde, können mit herkömmlichen Elektronenspinresonanzgeräten Defekte in Siliziummaterialien elektrisch detektiert werden. Herkömmliche Elektronenspinresonanzgeräte eignen sich jedoch nicht, um die innere Struktur von biologischem Gewebe, insbesondere von Teilen oder Organen des menschlichen Körpers zu untersuchen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben werden, mit welchen die innere Struktur eines Objekts genau und zuverlässig untersucht werden kann. Ferner sollen ein Verfahren und eine Vor richtung zur nicht invasiven Untersuchung eines Objekts angegeben werden, mit welchen möglichst sichere Diagnosen erstellt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 11 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 10 und 12 bis 20.

Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren mit folgenden Schritten vorgesehen:

a) Erzeugen eines Permutationssymmetrieungleichgewichts im Objekt mittels eines Magnetfelds,
b) Ermitteln der Leitfähigkeit des Objekts oder einer dazu korrespondierenden physikalischen Größe mittels am Objekt angebrachter Elektroden,
c) Einstrahlen eines magnetischen Wechselfelds zum Ändern des Permutationssymmetrieungleichgewichts in einem vorgegebenen Ort im Objekt und
d) ortsaufgelöste Ermittlung einer durch das magnetische Wechselfeld verursachten Änderung der Leitfähigkeit oder der dazu korrespondierenden physikalischen Größe.

Unter dem Begriff "Einstrahlen" wird insbesondere ein kontinuierliches und/oder gepulstes Einstrahlen verstanden.

Wie von Böhme und Lips in "Theory of the time-domain measurement of spin-dependent recombination with pulsed electrically detected magnetic resonance" in Physical Review B 68, 245105, 2003, beschrieben ist, herrscht bei Vorliegen einer Besetzungsasymmetrie von gekoppelten Spinpaaren, wie z. B. Kernspin/Elektronenspin- oder Elektronenspin/Elektronenspinpaaren, ein Ungleichgewicht zwischen Gruppen von Spinpaaren mit unterschiedlichen Permutationssymmetrien. Dieses Un gleichgewicht ist hierin mit dem Begriff "Permutationssymmetrieungleichgewicht" bezeichnet.

Das Magnetfeld kann sowohl von außen auf die Spins wirken als auch durch die lokalen Felder der Spins selber oder des Gewebes hervorgerufen werden.

Die zur Leitfähigkeit korrespondierende physikalische Größe kann beispielsweise der Strom, der Widerstand, der spezifische Widerstand, die spezifische Leitfähigkeit, die Impedanz oder dgl. sein. Die Leitfähigkeit und die korrespondierenden physikalischen Größen werden im Folgenden auch als Messgrößen bezeichnet. Die Messgrößen sind charakteristisch für das Objekt und sind insbesondere abhängig von der inneren Struktur des Objekts. Sowohl die Messgrößen, z. B. der Strom, als auch deren Änderungen können mit den am Objekt angebrachten Elektroden besonders einfach und mit hoher Genauigkeit ermittelt werden. Insbesondere können kleine Änderungen zuverlässig und sicher ermittelt werden. Indem das Permutationssymmetrieungleichgewicht in einem vorgegebenen Ort im Objekt verändert wird, ist es möglich, die Änderungen ortsaufgelöst zu ermitteln. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann die innere Struktur des Objekts genau und zuverlässig untersucht und eine sichere Diagnose erstellt werden.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriff "Objekt" anorganische und organische Materialien, bei welchen Änderungen eines Permutationssymmetrieungleichgewichts elektronisch detektierbar sind, verstanden. Es kann sich dabei um Gewebe, insbesondere biologische, insbesondere von Säugern, insbesondere des Menschen handeln. Es ist auch möglich, dass das Objekt ein Teil oder Organ eines Organismus, insbesondere eines Säugetiers, insbesondere des Menschen ist. Bei der Untersuchung kann ein Abschnitt oder das ganze Objekt, insbesondere eine Oberflächenschicht oder das Innere des Objekts untersucht werden.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird als Magnetfeld ein Gradientenfeld verwendet. Eine Änderung des Permutationssymmetrieungleichgewichts tritt auf, wenn ein der Resonanzbedingung genügendes Wechselfeld eingestrahlt wird. Die Resonanzbedingung ist z. B. erfüllt, wenn die Frequenz des Wechselfelds der Larmorfrequenz der Elektronen im Magnetfeld entspricht. Bei einem Gradientenfeld ist die Resonanzbedingung eine Funktion des Orts im Objekt. Durch Kenntnis der Stärke des Gradientenfelds und der Gradientenstärke kann ein die bekannte Resonanzbedingung an einem vorgegebenen Ort erfüllendes Wechselfeld eingestrahlt werden. Die ortsaufgelöste Ermittlung der Änderung der Messgröße kann vereinfacht werden.

Zur Erzeugung des Magnetfelds bzw. des Gradientenfelds und des Wechselfelds können Magnetspulen und/oder Permanentmagneten verwendet werden. Das Wechselfeld wird vorzugsweise mittels Magnetspulen erzeugt. Das Wechselfeld kann derart eingestrahlt werden, dass dieses auf das ganze Objekt einwirkt. Es ist aber auch möglich, das Wechselfeld lediglich auf einen vorgegebenen im Objekt gelegenen Bereich einzustrahlen. Die Lage des Bereichs kann als zusätzliche Ortsinformation zur Verbesserung der Ortsauflösung des Verfahrens verwendet werden.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird im Schritt lit. b) die Leitfähigkeit oder die dazu korrespondierende physikalische Größe mit einem eine Vielzahl von Elektroden und zumindest eine Gegenelektrode aufweisenden Elektrodenarray ermittelt. Die Elektroden und die Gegenelektrode können auf unterschiedlichen Seiten des Objekts angebracht sein. Es ist auch möglich, die Gegenelektrode umlaufend um das Objekt oder an einem mit dem Objekt in Verbindung stehenden Körper anzubringen. Durch Verwenden eines Elektrodenarrays ist es möglich, die Messgröße in Abhängigkeit der Position der am Objekt angebrachten Elektroden zu ermitteln. Die Position kann als zusätzliche Ortsinformationen für die im Objekt erzeugten und mit einer Elektrode erfassten Änderungen verwendet werden. Es können alle Elektroden gleichzeitig, eine vorgegebene Gruppe von Elektroden oder einzelne Elektroden verwendet werden.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird zur Ermittlung der Leitfähigkeit oder der dazu korrespondierenden physikalischen Größe im Schritt lit. b) eine an den Elektroden anliegende Gleichspannung oder ein im Objekt fließender Gleichstrom gemessen. Mit einer Gleichspannung oder einem Gleichstrom können durch das Wechselfeld verursachte Änderungen von statischen elektrischen Größen, wie z. B. die Leitfähigkeit oder der ohmsche Widerstand ermittelt werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zur Ermittlung der Leitfähigkeit oder der dazu korrespondierenden Größe im Schritt lit. b) eine an den Elektroden anliegende Wechselspannung oder ein im Objekt fließender Wechselstrom gemessen. Mit der Wechselspannung oder dem Wechselstrom können Änderungen von dynamischen elektrischen Größen, wie z. B. die Impedanz, erfasst werden. Die Änderungen der dynamischen elektrischen Größen können durch kapazitive und/oder induktive Eigenschaften des Objekts und/oder von der Frequenz der Wechselspannung bzw. des Wechselstroms abhängen. Die kapazitiven und/oder induktiven Eigenschaften bzw. die Abhängigkeit von der Frequenz können zu einer Untersuchung der inneren Struktur des Objekts herangezogen werden. Vorzugsweise werden zumindest zwei voneinander verschiedene Wechselspannungs- oder Wechselstromfrequenzen verwendet. Es ist auch möglich eine Gleichspannung oder einen Gleichstrom und eine Wechselspannung oder einen Wechselstrom zu verwenden. Zur Untersuchung des Objekts können die Änderungen der statischen und/oder der dynamischen Größen und/oder die Frequenzabhängigkeit kombiniert werden. Die innere Struktur des Objekts kann besonders genau untersucht werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann aus den ermittelten Änderungen automatisch eine ortsaufgelöste Darstellung der Änderungen oder eines daraus abgeleiteten Werts erzeugt werden. Die ortsaufgelöste Darstellung kann eine ein- zwei- oder dreidimensionale Darstellung sein. Bei der Darstellung kann es sich um eine Graustufen- oder Falschfarbendarstellung handeln. Die zweidimensionale Darstellung kann ein oder mehrere Schnitt- oder Projektionsbilder enthalten. Die ortsaufgelöste Darstellung kann zum Erstellen einer Diagnose verwendet werden. Der abgeleitete Wert kann ein aus der folgenden Gruppe ausgewählter diagnostischer Parameter sein: Dichte, Elektrolytgehalt, Homogenität, Konzentration und/oder Zusammensetzung der Elektrolyte, Zusammensetzung des Gewebes.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zur Ausführung von zumindest einem der Schritte lit. a) bis d) und/oder zum Erzeugen der Darstellung ein Computer verwendet. Durch Verwenden eines Computers kann die Durchführung des Verfahrens automatisiert und für den Anwender vereinfacht werden. Ferner kann die Zuverlässigkeit und die Genauigkeit des Verfahrens z. B. durch Vermeiden von Fehlern des Anwenders, erhöht werden.

Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zur nicht invasiven Untersuchung eines Objekts vorgesehen mit

a) einem ersten Magnetfeldmittel zum Erzeugen eines Permutationssymmetrieungleichgewichts im Objekt mittels eines Magnetfelds,
b) einem Messmittel zum Ermitteln der Leitfähigkeit des Objekts oder einer dazu korrespondierenden physikalischen Größe mittels am Objekt angebrachter Elektroden,
c) einem zweiten Magnetfeldmittel zum Erzeugen eines zum Ändern des Permutationssymmetrieungleichgewichts geeigneten magnetischen Wechselfelds und
d) einem Auswertemittel zur ortsaufgelösten Ermittlung einer durch das magnetische Wechselfeld zumindest in einem Teilbereich des Objekts verursachten Änderung der Leitfähigkeit oder der dazu korrespondierenden physikalischen Größe.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung werden nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 schematisch eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens,
2 schematisch die Lage von Magnetspulen bei der Anordnung der 1 und
3 schematisch eine weitere Anordnung zur Durchführung des Verfahrens bei einer Mamma-Untersuchung am menschlichen Körper.
In den 1 bis 3 sind, sofern nicht anders beschrieben, gleiche oder ähnliche Merkmale mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt schematisch eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. Ein Objekt 1 mit einer inneren Inhomogenität 2, z. B. eine Dichteinhomogenität, ist zwischen zwei ersten Magnetspulen 3 zum Erzeugen eines Magnetfelds 4 angeordnet. Am Objekt 1 ist ein Elektrodenarray 5 mit einer Vielzahl von Elektroden 6 angebracht. Gegenüberliegend dem Elektrodenarray 5 ist ein Gegenelektrodenarray 7 mit einer Vielzahl von Gegenelektroden 8 angebracht. Zwischen den Elektroden 6 und den Gegenelektroden 8 fließt ein elektrischer Strom 9. Ein senkrecht zum Magnetfeld 4 auf das Objekt 1 eingestrahltes magnetisches Wechselfeld ist mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Ein im Objekt 1 liegender vorgegebener Ort ist mit dem Bezugszeichen X bezeichnet.
2 zeigt schematisch die Lage von Magnetspulen bei der Anordnung der 1. Das Objekt 1 mit einer inneren Inhomo genität 2 ist zwischen den beiden ersten Magnetspulen 3 angeordnet. Eine zweite Magnetspule zum Erzeugen des magnetischen Wechselfelds 10 ist mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet.
Das Verfahren wird wie folgt durchgeführt:
In einem ersten Schritt wird mit dem von den ersten Magnetspulen 3 erzeugten Magnetfeld 4 im Objekt 1 ein Permutationssymmetrieungleichgewicht erzeugt.
In einem zweiten Schritt wird mittels der Elektroden 6 und Gegenelektroden 8 mit einem nicht dargestellten Messmittel die Leitfähigkeit des Objekts 1 ermittelt. Bei dem Objekt 1 kann es sich z. B. um ein biologisches Gewebe, insbesondere um menschliches Gewebe handeln. Bei dem Elektrodenarray 5 und Gegenelektrodenarray 7 kann es sich z. B. um ein elastisches Material mit darin eingebetteten gleichmäßig voneinander beabstandeten Elektroden 6 bzw. Gegenelektroden 8 handeln. Zur Ermittlung der Leitfähigkeit wird an den Elektroden 6 und Gegenelektroden 8 eine Spannung angelegt und ein durch das Objekt 1 fließender Strom 9 gemessen. An Stelle des Elektrodenarrays 5 und/oder Gegenelektrodenarrays 7 kann auch eine einzelne Elektrode 6 und/oder Gegenelektrode 8 verwendet werden.
In einem dritten Schritt wird ein magnetisches Wechselfeld 10 auf das Objekt 1 eingestrahlt. Das magnetische Wechselfeld 10 beeinflusst die Ausrichtung der Spins. Die Ausrichtung wiederum beeinflusst die Wahrscheinlichkeit der Übergänge der Elektronen zwischen unterschiedlichen Zuständen und somit die Leitfähigkeit des Objekts 1. Das magnetische Wechselfeld 10 wird so auf das Objekt 1 eingestrahlt, dass das Wechselfeld 10 oder zumindest eine Komponente davon senkrecht zum Magnetfeld 4 ist. Ferner erfüllt die Frequenz des Wechselfelds 10 die Resonanzbedingung am vorgegebenen Ort X. Die Resonanzbedingung ist erfüllt, wenn die Frequenz des Wechselfelds 10 der Larmorfrequenz der Elektronen entspricht.
In einem vierten Schritt wird eine durch das Wechselfeld 10 verursachte Änderung der Leitfähigkeit mit einem nicht gezeigten, mit den Elektroden 6 und Gegenelektroden 8 verbundenen Auswertemittel erfasst. Als Ortsinformation für die Änderung werden der Ort X, an dem die Resonanzbedingung erfüllt ist und die Position der am Objekt 1 angebrachten Elektroden 6 bzw. Gegenelektroden 8, verwendet. Zur Ermittlung der Änderungen können alle Elektroden 6 bzw. Gegenelektroden 8 gleichzeitig verwendet werden. Es können aber auch einzelne Elektroden 6 oder Gegenelektroden 8 verwendet werden. Um die Genauigkeit der Untersuchung weiter zu verbessern, können die Änderungen für unterschiedliche Anordnungen des Elektrodenarrays 5, Gegenelektrodenarrays 7, der ersten Magnetspulen 3 und der zweiten Magnetspule 11 ermittelt werden. Das ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Objekt 1 bzw. dessen innere Struktur anisotrop ist. Aus den ermittelten Änderungen kann schließlich eine ortsaufgelöste Darstellung eines mit der Änderung verknüpften diagnostischen Parameters erstellt werden. Der diagnostische Parameter kann beispielsweise die Dichte, der Elektrolytgehalt, die Homogenität, die Konzentration und/oder Zusammensetzung der Elektrolyte, die Zusammensetzung des Gewebes oder dgl. sein.
Die Spannung kann eine Gleichspannung und/oder eine Wechselspannung sein. Der Strom 9 kann ein Gleichstrom und/oder ein Wechselstrom sein. Mit einer Gleichspannung bzw. einem Gleichstrom können durch das Wechselfeld 10 verursachte Änderungen von statischen elektrischen Größen erfasst werden. Die statischen elektrischen Größen können z. B. der Strom 9, der ohmsche Widerstand, die Leitfähigkeit, die entsprechenden spezifischen Größen oder dgl. sein. Mit einer Wechselspannung bzw. einem Wechselstrom können durch das Wechselfeld 10 verursachte Änderungen von dynamischen elektrischen Größen berücksichtigt werden. Die dynamischen elektrischen Größen, wie z. B. die Impedanz, können von den kapazitiven und induktiven Eigenschaften des Objekts 1 abhängig sein. Es ist möglich, sowohl die Änderungen der statischen als auch die der dynamischen elektrischen Größen zu ermitteln. Damit kann die mit den Änderungen verknüpfte innere Struktur des Objekts 1 noch genauer untersucht werden. Um die Genauigkeit der Untersuchung weiter zu steigern können die Änderungen für unterschiedliche Spannungswerte ermittelt werden. Ferner ist es möglich, die Änderungen für unterschiedliche Wechselspannungs- bzw. Wechselstromfrequenzen zu ermitteln.
Die Position der zweiten Magnetspule 11 kann als Ortsinformation zur ortsaufgelösten Ermittlung der Änderungen verwendet werden. Es ist auch möglich, dass als Magnetfeld 4 ein Gradientenfeld verwendet wird. Durch Verwenden eines Gradientenfelds verändert sich die Resonanzbedingung in Richtung des Gradienten. Die Resonanzbedingung ist folglich vom Ort X im Objekt 1 abhängig. Durch Einstrahlen eines Wechselfelds 10 mit einer der Resonanzbedingung am vorgegebenen Ort X entsprechenden Frequenz kann das Permutationssymmetrieungleichgewicht am Ort X verändert werden. Das Gradientenfeld selbst enthält indirekt also Ortsinformationen, die zur ortsaufgelösten Ermittlung der Änderungen verwendet werden können.
Die Stärke des Magnetfelds 4 kann konstant sein. Zum Erfüllen der Resonanzbedingung wird die Frequenz des Wechselfelds 10 verändert. Es ist aber auch möglich, dass die Frequenz des Wechselfelds 10 konstant und die Stärke des Magnetfelds 4 verändert wird.
3 zeigt schematisch die Durchführung des Verfahrens bei einer Mamma-Untersuchung am menschlichen Körper. Zur Untersuchung einer weiblichen Brust 12 wird mit ersten Magnetspulen 3 ein Magnetfeld 4 erzeugt. Senkrecht zum Magnetfeld 4 wird ein Wechselfeld 10 eingestrahlt. Das Wechselfeld 10 verursacht eine Änderung des Permutationssymmetrieungleichgewichts in einem vorgegebenen Ort X in der Brust 12. Mit einem Handscanner 13 wird ein durch die Brust 12 fließender Strom 9 mittels einer Vielzahl von an der Brust 12 anliegenden Elektroden 6 gemessen. Ein in der Brust 12 liegendes, von gesundem Gewebe 14 umgebenes Mammakarzinom ist mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in 3 nur eine zweite Spule 3 und nur die Elektroden 6, nicht jedoch Gegenelektroden 8 dargestellt. Ein in der Brust 12 liegender vorgegebener Ort ist mit dem Bezugszeichen X bezeichnet.
Die Untersuchung wird wie folgt durchgeführt:
In einem ersten Schritt wird mit den ersten Magnetspulen 3 ein im Bereich der Brust 12 wirkendes Magnetfeld 4 erzeugt. Das Magnetfeld 4 erzeugt ein Permutationssymmetrieungleichgewicht.
In einem zweiten Schritt wird mit dem Handscanner 13 ein durch die Brust 12 fließender Strom 9 in Abhängigkeit von der Lage der Elektroden 6 auf der Brust 12 ermittelt.
In einem dritten Schritt wird das im Ort X die Resonanzbedingung erfüllende Wechselfeld 10 auf die Brust 12 eingestrahlt. Dadurch wird das Permutationssymmetrieungleichgewicht im Ort X verändert.
In einem vierten Schritt wird die durch die Veränderung des Permutationssymmetrieungleichgewichts verursachte Änderung des Stroms 9 mit dem Handscanner 13 gemessen und die Änderung der Leitfähigkeit ermittelt. Um den Ort X noch genauer zu bestimmen kann die Lage der Elektroden 6 auf der Brust 12, bei welchen eine Änderungen des Stroms 9 erfasst wird, als zusätzliche Ortsinformation verwendet werden. Damit die Änderungen im Ort X möglichst genau erfasst werden können wird, wie oben beschrieben, ein Wechselstrom verwendet. Ferner können unterschiedliche Spannungswerte und Wechselstromfrequenzen verwendet werden.
Die Gewebestruktur des Mammakarzinoms 15 unterscheidet sich von der des gesunden Gewebes 14. Aufgrund der unterschiedlichen Gewebestrukturen unterscheiden sich die ermittelten Änderungen im Mammakarzinom 15 von denjenigen des gesunden Gewebes 14. Anhand dieser Unterschiede kann das Mammakarzinom 15 im gesunden Gewebe 14 sicher und zuverlässig identifiziert und lokalisiert werden.
In einem fünften Schritt kann automatisch eine ortsaufgelöste Darstellung eines diagnostischen Parameters der Brust 12 ermittelt werden.
Die Gegenelektroden 8 können analog zu 1 gegenüberliegend den Elektroden 6 des Handscanners 13 angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass eine Gegenelektrode 8 an einer beliebigen Stelle am menschlichen Körper angebracht ist. Beispielsweise kann eine die Brust 12 umlaufende ringförmige Gegenelektrode oder eine in der Hand des Patienten zu haltende Gegenelektrode verwendet werden.
An Stelle der am Handscanner 13 angebrachten Elektroden 6 kann auch eine einzelne Elektrode 6 verwendet werden. Als zusätzliche Information über den Ort X der Änderungen kann dabei die Lage der Elektrode 6 auf der Brust 12 verwendet werden. Informationen über den Ort X können auch aus der vom Ort X abhängigen Resonanzbedingung bei Verwenden eines Gradientenfelds ermittelt werden.
Bei der Durchführung der zu 1 bis 3 beschriebenen Verfahren werden die Schritte lit. a) bis d) nacheinander ausgeführt. Es ist jedoch auch möglich die Reihenfolge zu verändern. Beispielsweise können die Schritte lit. a) und b) vertauscht werden. Bei der Durchführung des Verfahrens kann ferner bei allen Schritten ein Computer verwendet werden. Der Computer kann einerseits die Einstellung der Spannung, der Wechselspannungsfrequenz, der Feldstärke des Magnetfelds 4, der Gradientenstärke des Gradientenfelds, der Frequenz des Wechselfeldes 10 oder dgl. übernehmen. Andererseits können mit dem Computer die Änderungen ermittelt und die Darstellung des diagnostischen Parameters automatisch erstellt werden. Mit einem Computer kann das Verfahren besonders schnell und effizient durchgeführt werden. Insbesondere kann die Durchführung des Verfahrens für einen Anwender erleichtert werden, wobei durch den Anwender verursachte Fehler weitgehend vermieden werden.
Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung kann die 1 bis 3 gezeigten Bestandteile aufweisen. Demnach kann die Vorrichtung erste Spulen 3, eine zweite Spule 11, zumindest eine Elektrode 6 und eine Gegenelektrode 8, ein Messmittel sowie ein Auswertemittel aufweisen. Mit der Vorrichtung können unterschiedliche Objekte 1, wie z. B. biologische Gewebe untersucht werden. Auf Grund der Vorteile des Verfahrens kann die Vorrichtung als eigenständiges, nicht invasives Diagnosemittel zur Untersuchung eines Objekts 1 verwendet werden.

Claims

Verfahren zur nicht invasiven Untersuchung eines Objekts (1, 12) mit folgenden Schritten: a) Erzeugen eines Permutationssymmetrieungleichgewichts im Objekt (1, 12) mittels eines Magnetfelds (4), b) Ermitteln der Leitfähigkeit des Objekts (1, 12) oder einer dazu korrespondierenden physikalischen Größe mittels am Objekt (1, 12) angebrachter Elektroden (6, 8), c) Einstrahlen eines magnetischen Wechselfelds (10) zum Ändern des Permutationssymmetrieungleichgewichts in einem vorgegebenen Ort (X) im Objekt (1, 12) und d) ortsaufgelöste Ermittlung einer durch das magnetische Wechselfeld (10) verursachten Änderung der Leitfähigkeit oder der dazu korrespondierenden physikalischen Größe.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Magnetfeld (4) ein Gradientenfeld verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Magnetfeld (4) und das Wechselfeld (10) mittels Magnetspulen (3, 11) und/oder Permanentmagneten erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Schritt lit. b) die Leitfähigkeit oder die dazu korrespondierende physikalische Größe mit einem eine Vielzahl von Elektroden (6) und zumindest eine Gegenelektrode (8) aufweisenden Elektrodenarray (5, 7) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Ermittlung der Leitfähigkeit oder der dazu korrespondierenden physikalischen Größe im Schritt lit. b) eine an den Elektroden (6, 8) anliegende Gleichspannung oder ein im Objekt (1, 12) fließender Gleichstrom (9) gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Ermittlung der Leitfähigkeit oder der dazu korrespondierenden physikalischen Größe im Schritt lit. b) eine an den Elektroden (6, 8) anliegende Wechselspannung oder ein im Objekt (1, 12) fließender Wechselstrom (9) gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Leitfähigkeit oder die dazu korrespondierende physikalische Größe für zumindest zwei voneinander verschiedene Wechselspannungs- oder Wechselstromfrequenzen ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei aus den ermittelten Änderungen automatisch eine ortsaufgelöste Darstellung der Änderungen oder eines daraus abgeleiteten Werts erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der abgeleitete Wert ein aus der folgenden Gruppe ausgewählter diagnostischer Parameter ist: Dichte, Elektrolytgehalt, Homogenität, Konzentration und/oder Zusammensetzung der Elektrolyte, Zusammensetzung des Gewebes.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Ausführung von zumindest einem der Schritte lit. a) bis d) und/oder zum Erzeugen der Darstellung ein Computer verwendet wird.
Vorrichtung zur nicht invasiven Untersuchung eines Objekts (1, 12), mit a) einem ersten Magnetfeldmittel (3) zum Erzeugen eines Permutationssymmetrieungleichgewichts im Objekt (1, 12) mittels eines Magnetfelds (4), b) einem Messmittel (13) zum Ermitteln der Leitfähigkeit des Objekts (1, 12) oder einer dazu korrespondierenden physikalischen Größe mittels am Objekt (1, 12) angebrachter Elektroden (6, 8), c) einem zweiten Magnetfeldmittel (11) zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfelds (10) zum Ändern des Permutationssymmetrieungleichgewichts in einem vorgegebenen Ort (X) im Objekt (1, 12) und d) einem Auswertemittel (13) zur ortsaufgelösten Ermittlung durch das magnetische Wechselfeld (10) verursachten Änderung der Leitfähigkeit oder der dazu korrespondierenden physikalischen Größe.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Magnetfeld (4) ein Gradientenfeld ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 und 12, wobei das erste und das zweite Magnetfeldmittel Magnetspulen (3, 11) und/oder Permanentmagneten aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Messmittel (13) ein Elektrodenarray (5, 7) mit einer Vielzahl von Elektroden (6) und zumindest einer Gegenelektrode (8) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Messmittel (13) eine mit den Elektroden (6) und Gegenelektroden (8) verbundene Gleichspannungs- oder Gleichstromquelle aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei das Messmittel (13) eine mit den Elektroden (6) und Gegenelektroden (8) verbundene Wechselspannungs- oder Wechselstromquelle aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei das Messmittel (13) eine mit den Elektroden (6) und Gegenelektroden (8) verbundene Wechselspannungs- oder Wechselstromquelle zum Erzeugen von Wechselspannungen oder Wechselströmen (9) mit zumindest zwei voneinander verschiedenen Frequenzen aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, mit einem Bilderzeugungsmittel zum automatischen Erzeugen einer ortsaufgelösten Darstellung der Änderungen oder eines daraus abgeleiteten Werts.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der abgeleitete Wert ein aus der folgenden Gruppe ausgewählter diagnostischer Parameter ist: Dichte, Elektrolytgehalt, Homogenität, Konzentration und/oder Zusammensetzung der Elektrolyte, Zusammensetzung des Gewebes.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, mit einem Computer zur computergestützten Ausführung von zumindest einem der Schritte lit. a) bis d) und/oder zum Erzeugen der Darstellung.