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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein medizinisches Instrument mit
mindestens einem in Körpergewebe eines Patienten einführbaren
Instrumentenabschnitt, welcher eine Ultraschallwellen reflektierende
Oberflächenstruktur aufweist, wobei die Oberflächenstruktur
mehrere Reflexionselemente umfasst.
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Medizinische
Instrumente der eingangs beschriebenen Art können einen,
zwei, drei oder mehr Instrumentenabschnitte aufweisen und werden
zur Behandlung von Patienten verwendet, beispielsweise in Form von
Kanülen oder endoskopischen Instrumenten. Häufig
ist es sehr wichtig, die genaue Position sowie optional auch eine
Orientierung des Instruments im Inneren des Patientenkörpers
zu kennen. Eine Möglichkeit, um die Position und/oder Orientierung
des mindestens einen Instrumentenabschnitts im Patientenkörper
zu bestimmen, besteht darin, den mindestens einen Instrumentenabschnitt
mittels Ultraschall sichtbar zu machen. Insbesondere bei sehr kleinen
Durchmessern des mindestens einen Instrumentenabschnitts ist dieser
unter Ultraschallbeobachtung jedoch nur schlecht oder gar nicht
sichtbar. Daher wurde bereits vorgeschlagen, den mindestens einen
Instrumentenabschnitt mit einer Oberflächenstruktur zu
versehen, die mehrere Reflexionselemente umfasst. Ein medizinisches
Instrument mit einer solchen Oberflächenstruktur ist beispielsweise
aus der
US 6,053,870 bekannt.
Allerdings kann mit der bekannten Oberflächenstruktur der
mindestens eine Instrumentenabschnitt nur eingeschränkt
sichtbar gemacht werden.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Sichtbarkeit
eines medizinischen Instruments der eingangs beschriebenen Art unter
Ultraschallbeobachtung weiter zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird bei einem medizinischen Instrument der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
mindestens drei und maximal neun Reflexionselemente, welche relativ
zueinander in definierter Weise angeordnet sind, eine Reflexionselementgruppe
definieren und dass die Oberflächenstruktur mindestens
zwei Reflexionselementgruppen umfasst.
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Eine
in der vorgeschlagenen Weise optimierte Oberflächenstruktur
erhöht die Sichtbarkeit des mindestens einen Instrumentenabschnitts
unter Ultraschallbeobachtung signifikant. Die Ausbildung von Reflexionselementgruppen
durch drei bis neun Reflexionselemente erlaubt es, optimiert sichtbare
Unterstrukturen der Oberflächenstruktur zu schaffen beziehungsweise
zu definieren. Durch entsprechende Anordnung von zwei oder mehr
derartigen Reflexionselementgruppen kann auf einfache Weise eine Darstellung
des mindestens einen Instrumentenabschnitts unter Ultraschallbeobachtung
verbessert werden zur Erleichterung des Auffindens einer Position
und/oder einer Orientierung des mindestens einen Instrumentenabschnitts
im Körper eines Patienten. Die Sichtbarkeit der Reflexionselementgruppen wird
insbesondere dadurch verbessert, dass durch die einzelnen Reflexionselemente
insgesamt eine gegenüber nur einem einzigen Reflexionselement größere
Begrenzungslinie beziehungsweise eine größere
Länge derselben erzeugt werden kann, wodurch eine Reflektivität
für die Ultraschallwellen auch bei einer sehr kleinen Oberfläche
verbessert werden kann. Durch entsprechende Wahl von Größe
und Anordnung der Reflexionselemente kann erreicht werden, dass
insgesamt ein durch diese gemeinsam vergrößerter
Bildpunkt, der auch als ”Pixel” bezeichnet wird,
unter Ultraschallbeobachtung sichtbar wird oder die Reflexionselemente
einzeln erkennbar bleiben.
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Besonders
einfach und trotzdem gut sichtbar unter Ultraschallbeobachtung wird
eine Reflexionselementgruppe, wenn sie durch drei Reflexionselemente
definiert ist. Durch entsprechende Anordnung kann so insgesamt ein
vergrößerter Bildpunkt, der auch als ”Pixel” bezeichnet
wird, unter Ultraschallbeobachtung durch die die Reflexionselementgruppe ausbildenden
Reflexionselemente entstehen. Wenn die Reflexionselemente ausreichend
groß und weit genug voneinander beabstandet sind, können
diese auch getrennt durch Ultraschallbestrahlung sichtbar gemacht
werden. Ferner lässt sich die Reflexions elementgruppe mit
drei Reflexionselementen auch so ausbilden, dass sie selbst bereits
eine Orientierung des mindestens einen Instrumentenabschnitts anzeigen
kann.
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Besonders
einfach herstellen lässt sich das medizinische Instrument,
wenn alle Reflexionselementgruppen identisch ausgebildet sind. Sie
sind dann unter Ultraschallkontrolle in identischer Weise sichtbar.
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Günstigerweise
umfasst jede Reflexionselementgruppe mindestens zwei Reflexionselemente, die
in Längsrichtung des Instrumentenabschnitts zueinander
versetzt angeordnet sind. Insbesondere können die zwei,
drei oder noch mehr versetzt angeordneten Reflexionselemente parallel
zu einer Längsachse des Instrumentenabschnitts versetzt
angeordnet sein. Ferner können sie auch relativ zueinander
zusätzlich in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sein.
Je nach Positionierung kann so eine vom mindestens einen Instrumentenabschnitt
definierte Längsrichtung unter Ultraschallkontrolle optimiert sichtbar
werden.
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Zur
Schaffung definierter Strukturen, die im Ultraschall optimiert sichtbar
sind, kann es zudem vorteilhaft sein, wenn die mindestens zwei in
Längsrichtung des Instrumentenabschnitts zueinander versetzt
angeordneten Reflexionselemente unterschiedlich groß und/oder
unterschiedlich geformt sind. Unterschiedlich groß kann
insbesondere bedeuten, dass sich eine von ihnen bedeckte Fläche
der Instrumentenabschnittoberfläche unterschiedlich groß ist. Denkbar
sind ferner einander geometrisch ähnliche Formen der versetzt
angeordneten Reflexionselemente, die jedoch unterschiedlich große
Flächenbereiche des mindestens einen Instrumentenabschnitts bedecken.
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Besonders
einfach in der Herstellung wird das medizinische Instrument, wenn
die mindestens zwei in Längsrichtung des Instrumentenabschnitts zueinander
voneinander versetzt angeordneten Reflexionselemente identisch ausgebildet
sind.
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Des
Weiteren kann es vorteilhaft sein, wenn ein Abstand in Längsrichtung
zwischen zwei in Längsrichtung des Instrumentenabschnitts
zueinander versetzt angeordneten Reflexionselementen einer Reflexionselementgruppe
dem Y-fachen einer Länge des kleineren der Reflexionselemente
in Längsrichtung entspricht und dass Y einen Wert im Bereich
von 0,5 bis 8 aufweist. Reflexionselemente im angegebenen Abstand
voneinander vorzusehen ermöglicht es insbesondere, entsprechende
Strukturen unter Ultraschallbeobachtung noch ausreichend gut aufgelöst
zu erkennen.
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Vorzugsweise
weist Y einen Wert im Bereich von 2 bis 5 auf. Ein derart definierter
Abstand gestattet es, die Strukturen einzelner Reflexionselemente optimiert
in eine unter Ultraschallbeobachtung erkennbare Gesamtstruktur einer
Reflexionselementgruppe einzubringen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann
vorgesehen sein, dass ein Reflexionselementgruppenabstand in Längsrichtung
zwischen zwei in Längsrichtung des Instrumentenabschnitts
zueinander versetzt angeordneten Reflexionselementgruppen dem Z-fachen
einer Länge des kleinsten der Reflexionselemente in Längsrichtung
entspricht und dass Z einen Wert im Bereich von 0,5 bis 8 aufweist.
Ein Abstand der Reflexionselementgruppen voneinander im angegebenen
Bereich ermöglicht es, die einzelnen Reflexionselementgruppen
unter Ultraschallbeobachtung sicher voneinander getrennt zu erkennen.
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Günstigerweise
weist Z einen Wert im Bereich von 2 bis 5 auf. Entsprechende Abstandsverhältnisse
ermöglichen es, die Reflexionselementgruppen optimiert
und deutlich voneinander getrennt unter Ultraschallbeobachtung zu
erkennen.
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Vorteilhaft
ist es, wenn jede Reflexionselementgruppe mindestens zwei Reflexionselemente umfasst,
die quer zur Längsrichtung des Instrumentenabschnitts in
Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind. Diese Ausgestaltung hat
den Vorteil, dass jede Reflexionselementgruppe auch dann, wenn der mindestens
eine Instrumentenabschnitt um seine Längsachse verdreht
ist, gut im Ultraschallbild sichtbar ist. Es können zwei,
drei, vier oder mehr Reflexionselemente in Umfangsrichtung versetzt
angeordnet sein.
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Besonders
einfach wird die Ausgestaltung des medizinischen Instruments, wenn
die mindestens zwei quer zur Längsrichtung des Instrumentenabschnitts
in Umfangsrichtung versetzt angeordneten Reflexionselemente identisch
ausgebildet sind.
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Günstig
ist es, wenn jedes Reflexionselement spiegelsymmetrisch bezüglich
einer eine Längsachse des Instrumentenabschnitts enthaltenden
Spiegelebene ausgebildet ist. Derartige Reflexionselemente lassen
sich besonders einfach herstellen. Ferner können sie aufgrund
ihrer Symmetrie selbst unter entsprechenden Bedingungen eine Orientierung
des mindestens einen Instrumentenabschnitts anzeigen.
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Vorteilhafterweise
ist jede Reflexionselementgruppe spiegelsymmetrisch bezüglich
einer eine Längsachse des Instrumentenabschnitts enthaltenden
Spiegelebene ausgebildet. Bei entsprechender Anordnung der Reflexionselemente
der Reflexionselementgruppe kann so insbesondere unter Ultraschallbeobachtung
eine Orientierung des mindestens einen Instrumentenabschnitts einfach
und sicher detektiert werden.
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Grundsätzlich
könnten die Reflexionselementgruppen der Oberflächenstruktur
beliebig angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Oberflächenstruktur
jedoch insgesamt spiegelsymmetrisch bezüglich einer eine
Längsachse des Instrumentenabschnitts enthaltenden Spiegelebene
ausgebildet. Dadurch ist es möglich, einer Bedienperson
des Instruments unter Ultraschallbeobachtung direkt eine Orientierung und
Position des mindestens einen Instrumentenabschnitts anzuzeigen.
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Auf
einfache Weise kann es einer Bedienperson ermöglicht werden
eine Orientierung, beispielsweise eine Rotationsposition, des mindestens
einen Instrumentenabschnitts um dessen Längsachse unter
Ultraschallkontrolle zu beo bachten, wenn sich die Oberflächenstruktur
insgesamt in Umfangsrichtung bezogen auf eine Längsachse
des Instrumentenabschnitts über einen Winkelbereich von
maximal 180° erstreckt. Durch Verdrehen des mindestens
einen Instrumentenabschnitts um 180° kann dieser somit durch
Ultraschall sichtbar oder unsichtbar gemacht werden. Insbesondere
ist es aufgrund der vorgeschlagenen Ausgestaltung möglich,
eine Orientierung, beispielsweise eines distalen Endes des Instrumentenabschnitts,
welches nicht rotationssymmetrisch geformt ist, mittels der Oberflächenstruktur
eindeutig anzugeben. Insbesondere können in Umfangsrichtung
versetzt angeordnete Reflexionselemente den Winkelbereich definieren.
Bei entsprechender Anordnung der in Umfangsrichtung versetzt angeordneten
Reflexionselementen relativ zu einem in Längsrichtung versetzt
angeordneten Reflexionselement, kann letzteres unter Ultraschallbeobachtung noch
deutlicher sichtbar werden. Insbesondere kann so auch ein einzelnes,
in Längsrichtung versetzt angeordnetes Reflexionselement
unter Ultraschall verbessert sichtbar gemacht werden.
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Vorteilhafterweise
beträgt der Winkelbereich maximal 160°. Eine Begrenzung
auf diesen Winkelbereich ermöglicht eine noch weiter optimierte
Sichtbarkeit der Oberflächenstruktur zur Bestimmung einer
Orientierung des mindestens einen Instrumentenabschnitts. Günstig
ist es, wenn der Winkelbereich mindestens 50° und maximal
130° beträgt.
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Eine
besonders gute Sichtbarkeit der Oberflächenstruktur kann
erreicht werden, wenn sich die Reflexionselemente jeweils in Umfangsrichtung
bezogen auf eine Längsachse des Instrumentenabschnitts über
einen Reflexionselementwinkelbereich von etwa 5° bis etwa
80° erstrecken. So können insbesondere in Abhängigkeit
eines Durchmessers des mindestens einen Instrumentenabschnitts ausreichend
große Strukturen durch die Reflexionselemente geschaffen
werden, die eine erhöhte Reflektivität für
Ultraschall sicherstellen können.
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Günstigerweise
weist der Reflexionselementwinkelbereich einen Wert in einem Bereich
von etwa 10° bis etwa 70° auf. So können
insbesondere zwei oder so gar noch mehr Reflexionselemente optisch
unter Ultraschallbeobachtung sicher voneinander getrennt werden,
und zwar auch dann, wenn diese in Umfangsrichtung bezogen auf die
Längsachse des mindestens einen Instrumentenabschnitts
versetzt angeordnet sind.
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Um
beispielsweise eine Kanüle ausbilden zu können,
ist es vorteilhaft, wenn der mindestens eine Instrumentenabschnitt
in Form eines hohlen Schafts ausgebildet ist. Insbesondere kann
durch den hohlen Schaft ein Kanal gebildet sein, durch den Instrumente in
einen Patientenkörper eingeführt werden können. Ferner
eignet sich ein hohler Schaft auch, um Fluide in einen Patientenkörper
ein- oder aus diesem herauszuführen.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Reflexionselemente in Form von Vertiefungen und/oder
Vorsprüngen ausgebildet sind. Diese lassen sich einfach
herstellen und gestatten es durch aufgrund der Vertiefungen oder
Vorsprünge ausgebildeter Grenzlinien und/oder -flächen
zur Oberfläche des mindestens einen Instrumentenabschnitts,
eine erhöhte Reflektivität für Ultraschall
zu erreichen.
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Um
insbesondere bei einem hohlen Schaft zu vermeiden, dass dieser in
unerwünschter Weise perforiert wird, ist es vorteilhaft,
wenn der Schaft eine Wand umfasst und wenn eine Höhe und/oder
eine Tiefe der Reflexionselemente bezogen auf eine Längsachse
des Instrumentenabschnitts kleiner ist als eine Dicke der Wand.
So wird sichergestellt, dass die Wand des Schafts durchgängig
geschlossen sein kann.
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Zur
Vermeidung einer Schwächung des Schafts ist es ferner günstig,
wenn die Höhe und/oder die Tiefe der Reflexionselemente
höchstens halb so groß ist wie die Dicke der Wand.
So kann zudem eine ausreichende Reflektivität sichergestellt
werden.
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Vorzugsweise ändert
sich die Höhe oder die Tiefe mindestens eines der Reflexionselemente
parallel zur Längsrichtung des Instrumentenabschnitts. Selbstverständlich
können die Höhe oder die Tiefe aller Reflexionselemente
entspre chend vorgesehen werden. Es kann so beispielsweise erreicht
werden, dass eine Reflektivität der Oberflächenstruktur
für Ultraschall in bestimmte Vorzugsrichtungen besonders groß wird.
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Des
Weiteren kann es günstig sein, wenn sich die Höhe
oder die Tiefe mindestens eines der Reflexionselemente in Umfangsrichtung
bezogen auf die Längsrichtung des Instrumentenabschnitts ändert.
Denkbar ist es selbstverständlich auch, alle Reflexionselemente
in entsprechender Weise zu gestalten. Durch die variable Höhe
kann eine Reflektivität der Reflexionselemente in bestimmten
Bereichen derselben vergrößert oder verringert
werden, was unter Ultraschallbeobachtung von einer Bedienperson
auf einfache Weise erkannt und somit zu einer besseren Erkennbarkeit
des Instrumentenabschnitts genutzt werden kann.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann
ferner vorgesehen sein, dass mindestens ein Reflexionselement jeder Reflexionselementgruppe
eine sich quer zu einer Längsrichtung des Instrumentenabschnitts
erstreckende Kante oder Seitenfläche aufweist. Dadurch kann
insbesondere in einer Richtung parallel oder im Wesentlichen parallel
zur Längsrichtung des Instrumentenabschnitts eine Reflektivität
der Oberflächenstruktur maximiert werden, wodurch eine
Sichtbarkeit des Instrumentenabschnitts unter bestimmten Orientierungen
besonders gut ist.
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Um
auf besonders einfache Weise eine eindeutige Orientierung einer
unter Ultraschall sichtbaren Reflexionselementgruppe vorgeben zu
können, ist es günstig, wenn mindestens eine Reflexionselementgruppe
eine ungerade Anzahl an Reflexionselementen umfasst. Selbstverständlich
können auch alle Reflexionselementgruppen eine ungerade
Anzahl an Reflexionselementen umfassen. Insbesondere können
drei, fünf, sieben oder neun Reflexionselemente eine Reflexionselementgruppe
ausbilden.
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Günstigerweise
definiert jede Reflexionselementgruppe mindestens zwei in Längsrichtung
voneinander beabstandete Reflexionselementebenen. Diese können
bei entsprechender Ausbildung und Anordnung von Reflexionselementen
optimiert sichtbar gemacht werden. Insbesondere können
so sich quer zur Längsrichtung erstreckende Reihen von
Reflexionselementen definiert werden, die die Reflexionselementebenen
schneiden. Die Reihen können insbesondere den Instrumentenabschnitt
ganz oder teilweise ringförmig umgebende Strukturen ausbilden.
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Vorteilhafterweise
ist mindestens eine Reflexionselementebene nur von einem einzelnen
Reflexionselement definiert. Andere Reflexionselementebenen können
zum Beispiel auch von zwei oder mehr Reflexionselementen definiert
werden. Auf diese Weise können besonders scharfe Strukturen
unter Ultraschall sichtbar gemacht werden.
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Vorzugsweise
erstrecken sich die Reflexionselementebenen quer zur Längsrichtung
des mindestens einen Instrumentenabschnitts. So können insbesondere
ringförmige oder teilringförmige Strukturen ausgebildet
werden. Des Weiteren können so auch aufgrund der bekannten
Abstände zwischen den Reflexionselementebenen Abstände
unter Ultraschallbeobachtung im Körperinneren einfach und
sicher bestimmt werden. Der mindestens eine Instrumentenabschnitt
mit einer der vorgeschlagenen Oberflächenstrukturen eignet
sich somit auch als Maßstab für Längenmessungen
in Körpergewebe.
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Eine
Reflektivität eines Reflexionselements kann weiter erhöht
werden, wenn eine seitliche Begrenzung einer Vertiefung wulstartig
ausgebildet ist und mindestens abschnittsweise etwas über
eine äußere Oberfläche des mindestens
einen Instrumentenabschnitts vorsteht. Denkbar ist auch, alle seitlichen
Begrenzungen einer Vertiefung in dieser Form wulstartig auszubilden.
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Besonders
einfach herzustellen wird das Instrument, wenn mindestens ein Reflexionselement einer
Reflexionselementgruppe in Form eines Dreiecks ausgebildet ist.
Denkbar ist, zwei, drei oder sämtliche Reflexionselemente
einer Reflexionselementgruppe in Form von Dreiecken auszubilden. Dreiecke
eignen sich aufgrund ihrer Symmetrie hervorragend, um bereits als
einzelnes Reflexi onselement eine Orientierung des mindestens einen
Instrumentenabschnitts sichtbar zu machen.
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Vorteilhafterweise
ist das Dreieck in Form eines gleichschenkligen Dreiecks ausgebildet.
So kann, beispielsweise bei einer Ausrichtung einer Symmetrieebene
des gleichschenkligen Dreiecks parallel zu einer Längsrichtung
des mindestens einen Instrumentenabschnitts, direkt auf eine Orientierung desselben
unter Ultraschallkontrolle rückgeschlossen werden.
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Günstig
ist es, wenn eine Spitze des Dreiecks in proximaler oder distaler
Richtung weist. So kann unter Ultraschallkontrolle direkt eine Orientierung
des mindestens einen Instrumentenabschnitts bestimmt werden.
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Um
den mindestens einen Instrumentenabschnitt in optimaler Weise unter
Ultraschall sichtbar zu machen, ist es vorteilhaft, wenn die Anzahl
der Reflexionselementgruppen in einem Bereich von 3 bis 20 liegt.
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Günstigerweise
liegt die Anzahl der Reflexionselementgruppen in einem Bereich von
7 bis 15.
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Besonders
einfach herzustellen wird das medizinische Instrument, wenn die
Reflexionselemente durch Laserbearbeitung des mindestens einen Instrumentenabschnitts
ausgebildet sind. Insbesondere kann so, anders als bei einer Einpressung
der Oberflächenstruktur in den mindestens einen Instrumentenabschnitt,
vermieden werden, dass dieser in unerwünschter Weise gequetscht
wird. Insbesondere bei der Ausbildung des mindestens einen Instrumentenabschnitts
in Form eines hohlen Schafts kann so sichergestellt werden, dass
ein vom Schaft definierter Kanal nicht durch Ausbildung der Oberflächenstruktur
verengt wird. Ferner kann durch die Laserbearbeitung eine Mikrostruktur
der Reflexionselemente geschaffen werden, welche eine Reflektivität
zusätzlich erhöhen kann.
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Um
den mindestens einen Instrumentenabschnitt einfach und sicher in
Körpergewebe einführen zu können, ist
es günstig, wenn er ein distales Ende aufweist, welches
in Form einer Spitze ausgebildet ist. Insbesondere kann die Spitze
eine relativ zu einer vom Instrumentenabschnitt definierten Längsrichtung
geneigte Spitzenebene definieren, beispielsweise durch eine Endfläche
der Spitze.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn ein Abstand zwischen einem proximalen Ende
der Spitze und einem distalen Ende einer benachbart der Spitze vorgesehenen
Reflexionselementgruppe einem X-fachen der Länge der Spitze
entspricht und dass X in einem Bereich von 0,5 bis 5 liegt. Je nach
Ausgestaltung der Spitze kann diese selbst oder ein Teil derselben
ein Reflexionselement für Ultraschall definieren, beispielsweise
eine bezogen auf eine Längsachse des Instrumentenabschnitts
geneigte Endfläche der Spitze. Ein Abstand im angegebenen
Bereich ermöglicht es, das durch die Spitze gebildete Reflexionselement
eindeutig getrennt vom nächstgelegenen Reflexionselement
der benachbarten Reflexionselementgruppe unter Ultraschallbeobachtung
sichtbar zu machen.
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Auf
diese Weise kann eine Schwächung des mindestens einen Instrumentenabschnitts
im Bereich der Spitze aufgrund der Ausbildung der Oberflächenstruktur
vermieden werden. Trotzdem lässt sich eine Position der
Spitze für eine Bedienperson des Instruments bei Kenntnis
des Abstands der distalsten Reflexionselementgruppe vom distalen
Ende der Spitze einfach und sicher bestimmen.
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Günstigerweise
liegt X in einem Bereich von 1,3 bis 2. Ein derartiger Abstand ermöglicht
es, die Position eines distalen Endes der Spitze unter Ultraschallbeobachtung
präzise anzugeben und gleichzeitig eine Schwächung
der Spitze zu vermeiden.
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Vorzugsweise
umfasst das medizinische Instrument einen Instrumentenabschnitt
in Form einer Kanüle. Die Kanüle kann insbesondere
elektrisch leitfähig ausgebildet sein, um die Funktion
einer Stimulationskanüle zu ermöglichen. Derartige
Kanülen eignen sich insbesondere beim Einsatz in der Anästhesie.
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Vorzugsweise
ist die Kanüle in Form einer Stimulationskanüle
für Nervenblockaden ausgebildet. Sie kann dabei insbesondere
ganz, teilweise und/oder punktuell elektrisch leitfähig
ausgebildet sind, um Körpergewebe, beispielsweise Nervenbahnen,
durch elektrische Signale, insbesondere Ströme, zu stimulieren.
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Um
eine elektrische Stimulierung im Inneren des Körpers des
Patienten in gezielter Weise durchführen zu können,
ist es vorteilhaft, wenn der mindestens eine Instrumentenabschnitt
eine äußere Oberfläche aufweist, welche
die Ultraschallwellen reflektierende Oberflächenstruktur
umfasst und welcher mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen
ist. Der Schichtkanal kann in Form einer Beschichtung oder in Form
einer auf den Instrumentenabschnitt aufgeschobenen Hülle
oder Hülse ausgebildet sein.
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Vorteilhafterweise
ist die Schicht aus einem Isolationsmaterial hergestellt. Dadurch
können elektrische Ströme durch den mindestens
einen Instrumentenabschnitt geleitet werden, beispielsweise bis hin
zu einer Spitze desselben, ohne dass Körpergewebe mit Ausnahme
von der Spitze durch Kontakt mit dem Instrumentenabschnitt mit einem
Strom beaufschlagt werden kann.
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Besonders
einfach und kostengünstig herzustellen wird das Instrument,
wenn das Isolationsmaterial ein Kunststoff oder ein Keramik ist.
Beispielsweise lässt sich ein Kunststoff ebenso wie eine
Keramik auf den mindestens einen Instrumentenabschnitt aufspritzen.
Kunststoffe lassen sich insbesondere auch durch eine Radbeschichtung
auftragen.
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Eine
besonders hohe Durchschlagfestigkeit kann erreicht werden, wenn
der Kunststoff Polytetrafluorethylen (PTFE) ist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann
ferner vorgesehen sein, dass das Instrument eine elektrische Anschlusseinrichtung
umfasst zum Verbinden des Instruments mit einer Strom- oder Spannungsquelle.
Das Instrument kann so auf einfache Weise mit Strömen zum Einleiten
in einen Patientenkörper beaufschlagt werden.
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Die
nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren
Erläuterung. Es zeigen:
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1:
eine perspektivische Gesamtansicht eines medizinischen Instruments;
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2:
eine perspektivische Ansicht eines distalen Endes eines in Körpergewebe
eines Patienten einführbaren Instrumentenabschnitts des
in 1 dargestellten Instruments;
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3:
eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teilbereich
des in 2 dargestellten Instrumentenabschnitts umfassend
eine Reflexionselementgruppe;
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4a:
eine Schnittansicht längs Linie 4a-4a in 3;
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4b:
eine Schnittansicht längs Linie 4b-4b in 3;
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4c:
eine Schnittansicht längs Linie 4c-4c in 3;
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4d:
eine Ansicht analog 4c einer alternativen Ausführungsform
eines Reflexionselements;
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5:
eine Schnittansicht analog 4a einer
alternativen Ausführungsform eines Reflexionselements;
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6:
eine Draufsicht auf eine weitere alternative Ausführungsform
eines Reflexionselements; und
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7:
eine Schnittansicht längs Linie 7-7 in 6.
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Ein
medizinisches Instrument ist beispielhaft in 1 mit dem
Bezugszeichen 10 bezeichnet und in Form einer Stimulationskanüle
für Nervenblockaden ausgebildet. Es umfasst einen langgestreckten, in
Körpergewebe eines Patienten einführbaren Instrumentenabschnitt 12 in
Form eines hohlen Schafts 14, der eine Kanüle 16 bildet.
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An
einem proximalen Ende des Instrumentenabschnitts 12 ist
dieser mit einem quaderförmigen Kupplungsteil 18 gekoppelt,
welches einen in distaler Richtung weisenden, hülsenförmigen
Stutzen 20 aufweist, in welchen ein proximales Ende des
Instrumentenabschnitts 12 eingeführt ist. In proximaler Richtung
weisend ist am Kupplungsteil 18 eine nicht näher
dargestellte Aufnahme ausgebildet, in welche ein Steckverbinder 22 einführbar
ist. Der Steckverbinder 22 ermöglicht es, eine
elektrisch leitende Verbindung herzustellen zwischen einer Anschlussleitung 24 und
dem Kupplungsteil 18. Der Steckverbinder 22 und
das Kupplungsteil 18 sind derart ausgebildet, dass eine
elektrisch leitende Verbindung zwischen der Anschlussleitung 24 und
der Kanüle 16 herstellbar. An einem proximalen
Ende der Anschlussleitung 24 ist ein weiterer Steckverbinder 26 vorgesehen,
welcher mit einer Strom- oder Spannungsquelle verbindbar ist.
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Die
Kanüle 16 definiert in ihrem Inneren einen sich
koaxial zu einer Längsachse 30 des Schafts 14 erstreckenden
Kanal 32. Der mit dem Kupplungsteil 18 verbindbare
Steckverbinder 22 ist ferner unlösbar mit einem
Anschlussschlauch 28 gekoppelt, der, wenn der Steckverbinder 22 mit
Kupplungsteil 18 gekoppelt ist, mit dem Kanal 32 in
Fluidverbindung steht. An einem proximalen Ende des Anschlussschlauchs 28 ist
ein Anschlussstutzen 34 angeordnet, welcher beispielsweise
mit einer Spritze gekoppelt werden kann, um Fluide durch den Anschlussschlauch 28 und
durch den Kanal 32 hindurch zu einem distalen Ende 36 zu
leiten und in einen Patientenkörper zu injizieren.
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Das
distale Ende 36 des Instrumentenabschnitts 12 ist
in Form einer Spitze 38 geformt, welche eine relativ zur
Längsachse 30 geneigte Spitzenebene definiert,
und zwar durch eine ovale, ringförmige Endfläche 40,
die eine Austrittsöffnung 42 der Kanüle 16 umgibt.
Ein distales Ende der Spitze 38 kann in Form eines scharfen
oder schneidenden Vorsprungs 44 ausgebildet sein, um das
Einführen des Instrumentenabschnitts 12 in Körpergewebe
zu erleichtern. Eine Länge 46 der Spitze 38 erstreckt
sich zwischen einem distalen Ende des Vorsprungs 44 und
einem proximalen Ende der Endfläche 40.
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Um
den Instrumentenabschnitt 12 beim Einführen in
Körpergewebe unter Ultraschallbeobachtung möglichst
gut erkennen zu können, ist eine äußere
Oberfläche 48 des Schafts 14 mit einer
insgesamt mit dem Bezugszeichen 50 bezeichneten Oberflächenstruktur
versehen. Diese umfasst mehrere Reflexionselemente 52, 54 und 56.
Jeweils drei Reflexionselemente, nämlich die Reflexionselemente 52, 54 und 56,
bilden eine Unterstruktur der Oberflächenstruktur 50 in
Form einer Reflexionselementgruppe 58. Somit sind bei dem
in den 1 und 2 dargestellten Instrumentenabschnitt 12 insgesamt
fünf Reflexionselementgruppen 58 vorgesehen, welche
jeweils drei Reflexionselemente 52, 54 und 56 umfassen.
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Die
Reflexionselementgruppen 58 sind alle identisch ausgebildet
und werden nachfolgend im Zusammenhang mit 3 näher
erläutert.
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Alle
drei Reflexionselemente 52, 54 und 56 sind
in Form von Vertiefungen 62 ausgebildet, die in Draufsicht
jeweils die Form eines gleichschenkligen Dreiecks aufweisen. Jedes
Dreieck 60 weist eine parallel zur Längsachse 30 in
proximaler Richtung weisende Spitze 64 auf und eine der
Spitze 64 gegenüberliegende Kante 66,
welche einen Übergangsbereich zwischen einer inneren Seitenfläche 68 der
Vertiefung 62 und der Oberfläche 48 definiert.
Die Seitenfläche 68 definiert eine Ebene, die
quer, insbesondere senkrecht, zur Längsachse 30 verläuft.
Eine durch das Reflexionselement 52 definierte erste Reflexionselementebene 70 verläuft
durch einen Schwerpunkt 72 des Reflexionselements 52.
Insgesamt ist das Reflexionselement 52 spiegelsymmetrisch
zu einer die Längsachse 30 enthaltenden Symmetrieebene 74 ausgebildet.
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Das
Reflexionselement 52 ist sowohl relativ zum Reflexionselement 54 als
auch zum Reflexionselement 56 in Längsrichtung,
das heißt parallel zur Längsachse 30 des
Instrumentenabschnitts 12, versetzt angeordnet. Ein Abstand 76 wird
definiert durch den Abstand zwischen der ersten Reflexionselementebene 70 und
einer zweiten Reflexionselementebene 78, welche senkrecht
zur Längsachse 30 verläuft und die Schwerpunkte 72 der
Reflexionselemente 54 und 56 enthält.
Die Seitenflächen 68 der die Reflexionselemente 54 und 56 definierenden
Vertiefungen 62 definieren eine parallel zur zweiten Reflexionselementebene 78 verlaufende
Ebene.
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Die
Reflexionselemente 54 und 56 sind spiegelsymmetrisch
bezüglich der Symmetrieebene 74 angeordnet und
ausgebildet. Jedes Reflexionselement 54 beziehungsweise 56 ist
zudem spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene 80 beziehungsweise 82 ausgebildet,
welche jeweils den Schwerpunkt des jeweiligen Reflexionselements 54 beziehungsweise 56 sowie
die Längsachse 30 enthalten. Die Symmetrieebenen 80 und 82 sind
bezüglich der Symmetrieebene 74 jeweils um einen Öffnungswinkel 84 verdreht,
welcher einen Wert in einem Bereich von 25° und 65° aufweisen
kann.
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Sowohl
die Reflexionselemente 54 und 56 als auch das
Reflexionselement 52 erstrecken sich in Umfangsrichtung 86 insgesamt über
einen Reflexionselementwinkelbereich 88, der einen Wert
in einem Bereich von 5° bis 80° aufweisen kann.
Vorzugsweise weist der Reflexionselementwinkelbereich 88 einen
Wert im Bereich von etwa 10° bis etwa 70° auf. Bei
dem in 4b dargestellten Reflexionswinkelbereich
beträgt dessen Wert etwa 50°. Die Oberflächenstruktur 50 erstreckt
sich insgesamt über einen Winkelbereich 110, der
durch die Reflexionselemente 54 und 56 definiert
wird. Er weist insbesondere einen Wert von maximal 180° auf,
vorzugsweise maximal 160°.
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Jede
Reflexionselementgruppe 58 umfasst somit zwei Reflexionselement 54 und 56,
die quer zur Längsachse 30 des Instrumentenabschnitts 12 in Umfangsrichtung 86 versetzt
angeordnet sind, und zwar um einen Winkel, der dem zweifachen Öffnungswinkel 84 entspricht.
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Eine
Tiefe 90 der Vertiefungen 82 ist kleiner als eine
Dicke 92 einer Wand 94 des Schafts 14.
Vorzugsweise entspricht die Tiefe 90 etwa der Hälfte
der Dicke 92. Die Tiefe 90 kann, wie bei den in
den 1 bis 3 sowie 4a bis 4c und 5 bis 7 dargestellten
Ausführungsbeispielen, über die gesamte von den
Dreiecken 60 definierte Fläche konstant sein.
Alternativ wäre es auch denkbar, dass eine Tiefe 90 der
Vertiefung 62'', also ein Abstand eines Bodens 63'' der
Vertiefung 62'' von der Oberfläche 48 von
einem Maximalwert ausgehend von der inneren Seitenfläche 68'' in
Richtung auf die Spitze 64'' hin abnimmt, wie dies schematisch
in 4d dargestellt ist. Der Boden 63'' ist
dann bezogen auf die Längsachse 30 geneigt. Optional
kann die Tiefe 90 bis zur Spitze 64 hin auf Null
abnehmen.
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Jedes
der Reflexionselemente 52, 54 und 56 weist
parallel zur Längsachse 30 eine Länge
96 auf, die einer Höhe der gleichschenkligen Dreiecke 60 entspricht.
Die Länge 96 weist vorzugsweise einen Wert von 0,3 ± 0,2
mm auf. Eine Länge 98 der Kante 66 weist vorzugsweise
ebenfalls einen Wert von 0,3 ± 0,2 mm auf. Optional können
die Dreiecke 60 auch gleichseitige Dreiecke 60 bilden.
Ein Abstand 100 zwischen einem proximalen Ende der Spitze 38 und der
ersten Reflexionselementebene 70 der Reflexionselementgruppe 58,
die der Spitze 38 am nächsten liegt, entspricht etwa dem
1,3 bis 2-fachen der Länge 46 der Spitze 38. Der
Abstand 100 ist somit größer als die
Länge 46 der Spitze 38. Der Abstand 76 entspricht
etwa dem 0,5 bis 8-fachen der Länge 96. Er kann einen Wert
im Bereich zwischen 0,2 mm bis 1,0 mm aufweisen.
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Ein
Außendurchmesser 102 der Kanüle 16 weist
vorzugsweise einen Wert in einem Bereich von 0,2 bis 3,0 mm auf.
Ein Innendurchmesser 104 des Kanals 32 weist vorzugsweise
einen Wert im Bereich von 0,1 mm bis 2,5 mm auf. Die Dicke 92 der
Wand 94 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,01 mm bis
0,07 mm.
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Ein
Reflexionselementgruppenabstand 106 zwischen benachbarten
Reflexionselementgruppen 58 entspricht vorzugsweise dem
Abstand 76. Der Reflexionselementgruppenabstand 106 wird
definiert durch den Abstand zwischen einer zweiten Reflexionselementebene 78 und
einer ersten Reflexionselementebene 70 der nächstgelegenen,
proximalseitig angeordneten Reflexionselementgruppe 54.
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Die
Oberflächenstruktur 50 umfasst mindestens zwei
Reflexionselementgruppen 54 mit jeweils mindestens drei
und maximal neun Reflexionselementen 52, 54 und 56.
Besonders vorteilhaft sind insgesamt elf Dreiergruppen, das heißt
elf Reflexionselementgruppen 58, die somit elf erste Reflexionselementebenen 70 und
elf parallel zu diesen verlaufende zweite Reflexionselementebenen 78 definieren.
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Die
bevorzugt aus einem Metall hergestellte Kanüle 16 ist
außen mit einer elektrisch isolierenden Schicht 108 versehen,
welche lediglich die Endfläche 40 und den Vorsprung 44,
optional auch nur den Vorsprung 44, unbedeckt lässt.
Die Schicht 108 ist einem Kunststoff hergestellt, vorzugsweise
aus Polytetrafluorethylen (PTFE). Die Schicht 108 kann
alternativ aus anderen Kunststoffen gebildet sein oder aus elektrisch
isolierenden keramischen Werkstoffen.
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Optional
können sich die Reflexionselemente 52 und 54 beziehungsweise
56 in ihrer Form und Größe unterscheiden. Insbesondere
ist es denkbar, das Reflexionselement 52 größer
auszubilden als die beiden Reflexionselemente 54 und 56.
Auch sind von der Dreiecksform abweichende geometrische Formen zur
Ausbildung der Reflexionselemente 52, 54 und 56 denkbar,
insbesondere Vielecke, beispielsweise Vierecke, Fünfecke
oder Sechsecke, sowie sternförmige, kreisförmige
oder ovale Reflexionselemente. Besonders bevorzugte Ausgestaltungen
der Vertiefungen 62 weisen Kanten 66 oder innere
Seitenflächen 68 auf, welche sich quer zur Längsachse 30 erstrecken.
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Alternativ
können die Reflexionselemente 52, 54 und 56 auch
in Form von Vorsprüngen ausgebildet sein. Insbesondere
ist es auch denkbar, beispielsweise die Reflexionselemente 54 und 56 in Form
von Vorsprüngen auszubilden und das Reflexionselement 52 in
Form einer Vertiefung 62, oder entsprechend umgekehrt.
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Des
Weiteren kann sich auch die Höhe und die Tiefe 90 mindestens
eines des Reflexionselemente 52, 54 und 56 in
Umfangsrichtung 86 bezogen auf die Längsrichtung 30 des
Instrumentenabschnitts 12 ändern.
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Die
Reflexionselemente 52, 54 und 56 werden
vorzugsweise durch Laserbearbeitung hergestellt, das heißt
die Oberfläche 48 der Kanüle 16 wird mit
Laserstrahlung geeigneter Wellenlänge und Intensität
beaufschlagt, um die Wand 94 zur Ausbildung der Vertiefungen 62 zu
verdampfen. Insbesondere mit der Laserbearbeitung der Kanüle 16 ist
es möglich, eine seitliche Begrenzung einer Vertiefung 62'''',
die schematisch in den 6 und 7 dargestellt
ist, wulstartig auszubilden, das heißt in Form eines umlaufenden
Wulstes 112, der sich zumindest abschnittsweise, vorzugsweise
umlaufend, etwas über die äußere Oberfläche 48 des
Instrumentenabschnitts 12 erstreckt. Durch diese besondere
Ausbildung der Vertiefung 62'''' kann eine Reflektivität
der Oberflächenstruktur 50 für Ultraschallwellen
weiter erhöht werden.
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Innere
Seitenflächen 68 sowie 114 der Vertiefungen 62 können
insbesondere senkrecht zur Längsachse 30 beziehungsweise
derart orientiert sein, dass sie die Längsachse 30 enthalten.
Alternativ können Seitenflächen 114' sowie
eine nicht dargestellte Seitenfläche 68' derart
geneigt sein, dass sie die Längsachse 30 jeweils
in einem Punkt schneiden. Auf diese Weise kann eine Reflektivität
einzelner Reflexionselemente 52' beziehungsweise 52''',
wie sie in den 4a und 5 dargestellt
sind, zusätzlich erhöht werden.
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Unter
Ultraschallbeobachtung sind die Reflexionselemente 52 in
Alleinstellung typischerweise klarer ausgeprägt und deutlicher
zu erkennen, die Reflexions elemente 54 und 56 zusammen
mit den Reflexionselementen 52 bilden jeweils Dreiergruppen,
die unter Ultraschallbeobachtung mit dem Auge deutlich besser erkennbar
sind als hintereinander angeordnete Reflexionselemente 52 in
Alleinstellung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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