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Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenzgenerator zum Anschluss einer Sonde zum Einführen in Körpermedien, sowie eine Sonde und ein System umfassend einen Hochfrequenzgenerator und eine Sonde. Die Sonde besitzt einen länglichen Schaft mit einem proximalen und einem distalen Ende und kann mit dem distalen Ende voran in Körpermedien, beispielsweise Körpergewebe oder Körperflüssigkeit, eingeführt werden.
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Derartige Sonden sind grundsätzlich bekannt und können für verschiedene Aufgaben vorgesehen und angepasst sein, z. B. für die Behandlung von Körpergewebe durch Energieabgabe an das Körpergewebe, zur Entnahme von Körpergewebsproben, zum Einbringen von Flüssigkeiten oder anderen Medien oder im Falle eines Katheters auch nur zum Führen von einer weiteren Sonde, die in einem Lumen des Katheters geführt ist.
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Bei der Anwendung solcher Sonden ist es von großer Bedeutung, dass die Sonde mit der richtigen Länge in den Körper eingeführt ist, bzw. mit der richtigen Geschwindigkeit eingeführt und/oder herausgezogen wird. Zur Angabe der jeweiligen Einführlänge sind bekannte Sonden z. T. mit Längenmarkierungen versehen. Die Geschwindigkeit des Einführens bzw. Herausziehens ist jedoch nur durch die Erfahrung des Anwenders richtig zu steuern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anwendung derartiger Sonden zu erleichtern.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Hochfrequenzgenerator zum Anschluss einer Sonde zum Einführen in Körpermedien gelöst. Die anzuschließende Sonde hat einen länglichen Schaft mit einem proximalen und einem distalen Ende und einem entlang des Schaftes verlaufenden elektrischen Leiter mit einem induktiven und einem kapazitiven Leitungsbelag, die einen jeweiligen örtlichen Wellenwiderstand des elektrischen Leiters bestimmen. Der Hochfrequenzgenerator weist einen Anschluss für eine jeweilige an den Hochfrequenzgenerator anzuschließende Sonde auf, der zusammen mit einem Anschluss einer jeweiligen Sonde dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Signal in den elektrischen Leiter der Sonde einzuspeisen und reflektierte Signalanteile des elektrischen Signals aus dem elektrischen Leiter auszukoppeln. Außerdem weist der Hochfrequenzgenerator einen Messsignalgenerator und eine Auswerteeinheit auf, von denen der Messsignalgenerator ausgebildet ist, ein einer im Betrieb an den Hochfrequenzgenerator angeschlossenen Sonde zuzuführendes elektrisches Messsignal zu erzeugen und die Auswerteeinheit ausgebildet ist, von der im Betrieb an den Hochfrequenzgenerator angeschlossenen Sonde reflektierte Signalanteile des elektrischen Messsignals auszuwerten und ein Abstandssignal zu liefern, das den Ort am Schaft einer im Betrieb an den Hochfrequenzgenerator angeschlossenen Sonde identifiziert, an dem sich die Permittivität der unmittelbaren Umgebung entlang des Schaftes infolge eines Überganges zwischen den den Schaft umgebenden Medien ändert.
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Außerdem wird zur Lösung der Aufgabe eine Sonde vorgeschlagen, die einen länglichen Schaft mit einem proximalen und einem distalen Ende und einem entlang des Schaftes verlaufenden elektrischen Leiter mit einem induktiven und einem kapazitiven Leitungsbelag aufweist, die einen jeweiligen örtlichen Wellenwiderstand des elektrischen Leiters bestimmen. Die Sonde weist einen Anschluss zum Einspeisen eines elektrischen Signals in den elektrischen Leiter und zum Auskoppeln reflektierter Signalanteile des elektrischen Signals aus dem elektrischen Leiter auf.
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Außerdem wird die Aufgabe durch ein System mit einer Sonde der genannten Art und einem Hochfrequenzgenerator der genannten Art gelöst, wobei die Sonde über den Anschluss mit dem Hochfrequenzgenerator verbunden ist, der Messsignalgenerator ausgebildet ist, ein über den Anschluss der Sonde zuzuführendes elektrisches Messsignal zu erzeugen und die Auswerteeinheit ausgebildet ist, von der Sonde über den Anschluss ausgekoppelte reflektierte Signalanteile des elektrischen Messsignals auszuwerten und ein Abstandssignal zu liefern, dass den Ort am Schaft identifiziert, an dem sich die Permittivität der unmittelbaren Umgebung entlang des Schaftes ändert.
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Ein derartiger Hochfrequenzgenerator und ein derartiges System bieten den Vorteil, dass eine Messung der Eindringtiefe einer angeschlossenen Sonde anstelle mittels aufgedruckter Markierungen oder zusätzlich dazu mittels eines elektrischen Messverfahrens erfolgen kann. Das Messverfahren basiert auf der sog. „Zeitbereichsreflektometrie” (engl.: „Time Domain Reflectometry”, „TDR”). Hierzu wird am proximalen Ende der Sonde (z. B. im Handgriff oder im Stecker) ein hochfrequentes elektrisches Messsignal eingespeist. Das Messsignal breitet sich als elektromagnetische Welle entlang der elektrischen Leiter in der Sonde aus. Sofern die Leiter nicht gegen die Umwelt elektrisch abgeschirmt sind, kann man die elektrischen Leitungseigenschaften kapazitiv beeinflussen. Dadurch ändert sich an den beeinflussten Stellen der Wellenwiderstand der Leitung. Dies ist z. B. genau dann in erheblichem Umfang der Fall, wenn die Sonde im Körper steckt. Das eingespeiste Messsignal wird an denjenigen Stellen der Leitung, die einen geänderten Wellenwiderstand aufweisen, zum Teil reflektiert und nur zum Teil transmittiert. Hieraus ergeben sich unter Berücksichtigung der Signallaufzeiten auf der Leitung charakteristische Spannungsverläufe am Eingang der Leitung. Solch ein Spannungsverlauf wird bei der erfindungsgemäßen Sondenanordnung messtechnisch durch eine Elektronik erfasst und ausgewertet. Anhand des zeitlichen Spannungsverlaufes ist es möglich, denjenigen Längenanteil der Sonde zu bestimmen, der sich bereits im Körper befindet. Da der Messwert dann in elektronischer Form vorliegt, ist es problemlos möglich, weitere Auswertungen durchzuführen wie beispielsweise die Berechnung der „Geschwindigkeit” des Herausziehens der Sonde aus dem Körper. Ebenfalls eignen sich die elektronisch vorliegenden Messwerte, um den Generator zu regeln oder akustische Ausgaben zu erzeugen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist der Messsignalgenerator des Hochfrequenzgenerators ausgebildet, ein moduliertes Messsignal zu liefern und die Auswerteeinheit enthält vorzugsweise einen Phasendetektor. Auf diese Weise ist eine genaue Messung der Signallaufzeit durch Phasenvergleich möglich. Das Messsignal kann dann periodisch, z. B. sinusförmig moduliert sein und die Signallaufzeit kann durch Phasendetektion genau bestimmt werden.
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Alternativ kann auch einfach die Laufzeit zwischen Aussenden eines kurzen Messimpulses als Messsignal und dem Auftreten einzelner (teil-)reflektierter Messimpulse bestimmt werden.
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Vorzugsweise enthält der Hochfrequenzgenerator zusätzlich einen Zirkulator, der angeordnet und ausgebildet ist, das Messsignal von dem Messsignalgenerator an eine Sonde zu leiten sowie in der Sonde reflektierte Signalanteile an die Auswerteeinheit zu leiten.
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Die Auswerteeinheit kann Teil einer Messelektronik oder eines CPU-Moduls sein.
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Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit des Hochfrequenzgenerators ausgebildet, ein
- – Referenz-Reflektionssignal aus reflektierten Signalanteilen des elektrischen Messsignals für die Sonde in Luft, umfassend Teilreflektionen durch die der Sonde, dem Kabel und dem Anschluss inhärenten Änderungen des Wellenwiderstands,
mit einem
- – jeweiligen aktuellen Reflektionssignal aus reflektierten Signalanteilen des elektrischen Messsignals für die Sonde in einem zum Teil in ein Lumen eingeführten Zustand
zu vergleichen, so dass diejenige Reflektion, die am Ort des Übergangs von einem ersten zu einem zweiten den Schaft umgebenden Material auftritt, durch den Vergleich identifiziert werden kann.
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Gemäß dieser Ausführungsvariante enthält das Referenz-Reflektionssignal Teilreflektionen des Messsignals, die durch die der Sonde, dem Kabel, dem Anschluss etc. inhärenten Änderungen des Wellenwiderstands hervorgerufen und somit systemimmanent bzw. sonden-inhärent sind, so dass die Reflektion am Ort des Übergangs von Luft zu Gewebe (bei ins Körpergewebe eingeführter Sonde) als weitere Reflektion innerhalb eines aktuellen Reflektionssignals identifiziert werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Hochfrequenzgenerators ist der Messsignalgenerator ausgebildet, ein hochfrequentes, ggf. zusätzlich moduliertes Messsignal zu liefern.
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Die Auswerteeinheit kann zusätzlich ausgebildet sein mit Hilfe einer Änderung des durch das Abstandssignal bestimmten Ortes eine Geschwindigkeit der Sonde in Schaftlängsrichtung zu bestimmen.
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Insbesondere kann die Auswerteeinheit ausgebildet sein, die Änderung eines jeweils detektierten Ortes einer Reflektion des Messsignals am Übergang zwischen den Schaft umgebenden Medien über die Zeit zu erfassen, um auf diese Weise eine Geschwindigkeit der Sonde in Schaftlängsrichtung zu bestimmen. Diese Geschwindigkeit der Sonde in Schaftlängsrichtung entspricht z. B. der Geschwindigkeit, mit der die Sonde in einen Körper eingeführt oder auf diesem herausgezogen wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante weist der Hochfrequenzgenerator eine Steuereinheit auf. Die Steuereinheit ist ausgebildet, den Messsignalgenerator in Abhängigkeit des Abstandssignals zu steuern, beispielsweise indem die Amplitude und/oder eine Frequenz des Messsignals angepasst wird. Hierdurch kann ein elektrisches Messsignal mit einer geringen Amplitude eingespeist werden, welche während des Betriebs erhöht und somit individuell auf den Betrieb in bestimmten Lumina angepasst werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsvariante weist der Hochfrequenzgenerator eine Benutzerschnittstelle auf. Die Benutzerschnittstelle ist ausgebildet, einem Benutzer des Hochfrequenzgenerators das von der Auswerteeinheit gelieferte Abstandssignal oder ein davon abgeleitetes Signal optisch und/oder akustisch darzubieten. Beispielsweise kann ein Audiosignal dargeboten werden, wenn der längliche Schaft der Sonde zu tief in ein Lumen eindringt. Hierfür kann mit Hilfe der Benutzerschnittstelle ein vorbestimmter Abstandswert eingegeben werden. Ergibt sich aus dem Abstandssignal, dass dieser Abstandswert erreicht ist, wird in diesem Fall das Audiosignal ausgelöst, so dass dieses als Warnsignal für den Benutzer dienen kann.
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Die Auswerteeinheit kann auch ausgebildet sein, einen zeitlichen Verlauf der von den ausgekoppelten reflektierten Signalanteilen des elektrischen Messsignals resultierenden Spannungen und/oder Strömen zu erfassen und auszuwerten.
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In einer Ausführungsvariante weist der Hochfrequenzgenerator einen Hochfrequenz-Arbeitsgenerator auf. Dieser Hochfrequenz-Arbeitsgenerator ist ausgebildet, ein über den Anschluss der Sonde zuzuführendes elektrisches Arbeitssignal zu erzeugen. Das Arbeitssignal ist beispielsweise dafür vorgesehen, die zum Schneiden oder Koagulieren von Gewebe notwendige Energie an das distale Ende des Schaftes zu liefern. Das Arbeitssignal kann parallel zum Messsignal in den elektrischen Leitern des länglichen Schaftes bereitgestellt werden. Bevorzugt sind die Signale voneinander abgeschirmt, so dass sie sich nicht gegenseitig beeinflussen.
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Wenn der Hochfrequenzgenerator außerdem eine Steuereinheit aufweist, die ausgebildet ist, den Hochfrequenz-Arbeitsgenerator in Abhängigkeit des Abstandssignals zu steuern, kann die Abgabe von Energie an umliegendes Gewebe automatisch in Abhängigkeit davon gesteuert werden, wie weit die Sonde in einen Körper eingeführt ist oder wie schnell sie in Längsrichtung bewegt wird.
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In Bezug auf die Sonde ist es bevorzugt, wenn der längliche Schaft der Sonde flexibel ist, so dass er beispielsweise entlang von Blutgefäßen wie Venen oder anderen Körperlumina eingeführt werden kann.
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Außerdem weist die Sonde vorzugsweise ein Anschlusskabel auf, das elektrisch mit dem entlang des Schaftes verlaufenden elektrischen Leiter verbunden ist, wobei der elektrische Leiter und das Anschlusskabel einen Wellenleiter für Messsignale bilden und die Wellenwiderstände des entlang des Schaftes verlaufenden elektrischen Leiters, des Anschlusskabels sowie die Verbindung zwischen beiden aufeinander abgestimmt sind.
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Diese Abstimmung kann so sein, dass sich der Wellenwiderstand entlang des Anschlusskabels und des entlang des Schaftes verlaufenden elektrischen Leiters nicht oder nur unwesentlich ändert. Auf diese Weise können systemimmanente, der Sonde inhärente Reflektionen des Messsignals verhindert oder vermindert werden, so dass die Reflektion infolge unterschiedlicher elektrischer Eigenschaften verschiedener den Schaft der Sonde umgebender Medien wie z. B. Luft und Körpergewebe oder Körperflüssigkeit nicht durch systemimmanente Reflektion kaschiert, verdeckt oder maskiert werden.
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Alternativ kann der Wellenwiderstand des Anschlusskabels einen vorbestimmten Wellenwiderstandsunterschied gegenüber dem länglichen Schaft aufweisen. Dadurch kann eine definierte der Sonde inhärente Reflektion des Messsignals am proximalen Ende des Schaftes hervorgerufen werden, die zusammen mit einer Reflektion des Messsignals an einem Übergang zwischen den den Schaft umgebenden Medien ausgewertet und als Referenz genutzt werden kann.
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Alternativ oder zusätzlich kann der elektrische Leiter entlang des Schaftes am distalen Ende mit einer Impedanz, z. B. in Form eines Abschlusswiderstands abgeschlossen sein, deren bzw. dessen Wert dem Wellenwiderstand des Leiters entspricht, so dass es zu keiner (Teil-)Reflektion des Messsignals am distalen Ende des Leiters kommt.
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Um alternativ am distalen Ende des Leiters eine Reflektion des Messsignals hervorzurufen, die als Referenz für die Auswertung der an einem Übergang zwischen den den Schaft umgebenden Medien auftretenden Reflektion genutzt werden kann, kann der elektrische Leiter an seinem distalen Ende auch kurzgeschlossen oder offen (entsprechend einem unendlichen Abschlusswiderstand) sein.
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Vorzugsweise weist die Sonde zwei elektrische Leiter auf, die ausgebildet sind, parallel zu einem elektrischen Arbeitssignal ein elektrisches Messsignal zu führen.
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Alternativ kann die Sonde drei elektrische Leiter aufweisen, von denen zwei ausgebildet sind, ein elektrisches Arbeitssignal zu führen und von denen der dritte elektrische Leiter ausgebildet ist, ein elektrisches Messsignal zu führen.
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In beiden Fällen ist der Abstand zwischen den jeweiligen elektrischen Leitern wenigstens annähernd konstant und auch die Permittivität eines Isolationsmaterials der elektrischen Leiter ist über die gesamte Länge der elektrischen Leiter wenigstens annähernd gleich.
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Weitere Erfindungsaspekte betreffen ein Verfahren zum Bestimmen der Eindringtiefe einer Sonde in ein Medium mit einer anderen Permittivität als Luft.
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Ein Verfahren zum Bestimmen der Eindringtiefe einer Sonde in ein Medium mit einer anderen Permittivität als Luft, zeichnet sich durch die folgenden Verfahrensschritte aus:
Generieren eines Messsignals,
Zuführen des Messsignals zu einem Leiter entlang einer Sonde,
Empfangen eines reflektierten oder teilreflektierten Messsignalanteils,
Bestimmen der Laufzeit des Messsignals zwischen dem Einleiten des Messsignals in die Sonde und dem Empfang des reflektierten oder teilreflektierten Messsignals,
Bestimmen der Eindringtiefe aus der Laufzeit.
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Vorzugsweise wird die Laufzeit bestimmt, indem ein Anteil des Messsignals selbst als Referenzsignal mit dem reflektierten oder teilreflektierten Messsignalanteil verglichen und eine Zeit- bzw. Phasenverschiebung zwischen dem Referenzsignal und dem reflektierten Signal ermittelt wird.
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Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Figuren näher erläutert werden. Diese zeigen in
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1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems mit einem Hochfrequenzgenerator und daran angeschlossener Sonde; und
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2: eine schematische Detailansicht eines distalen Endes des Schaftes der Sonde.
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In 1 ist ein System 100 gezeigt, die eine Sonde 10 und einen Hochfrequenzgenerator 12 umfasst, die über ein Anschlusskabel 14 elektrisch miteinander verbunden sind. Die Sonde 10 besitzt einen flexiblen Schaft 16, der dazu ausgebildet ist, in Körpergewebe oder in Körperlumina eingeführt zu werden. Der Schaft 16 besitzt ein distales Ende 16.1 und ein proximales Ende 16.2. Am proximalen Ende 16.2 des Schaftes ist ein Handgriff 18 vorgesehen. Das Anschlusskabel 14 ist über eine Steckverbindung 20 mit dem Hochfrequenzgenerator 12 verbunden.
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Der Hochfrequenzgenerator 12 umfasst einen Hochfrequenz-Arbeitsgenerator 22, der ein elektrisches Arbeitssignal liefert, das über die Steckverbindung 20 und das Anschlusskabel 14 der Sonde 10 zugeführt wird und beispielsweise dem Koagulieren oder auch Schneiden von Gewebe dienen kann. Dazu kann die Sonde 10 entsprechende Elektroden aufweisen (siehe 2). Außerdem umfasst der Hochfrequenzgenerator 12 einen Messsignalgenerator 24, der im Betrieb ein Messsignal generiert, und der ebenfalls über die Steckverbindung 20 in das Anschlusskabel 14 mit der Sonde 10 verbunden ist. Außerdem ist eine Auswerteeinrichtung vorgesehen, die eine Messelektronik 26 und ein CPU-Modul 28 umfasst. Das CPU-Modul 28 generiert aus einem von der Messelektronik 26 gelieferten Signal ein Abstandssignal und gibt dieses an eine Benutzerschnittstelle 30 aus.
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Das CPU Modul 28 verwirklicht außerdem eine Steuereinheit 58 zum Steuern des Messsignalgenerators 24 und eine Steuereinheit 56 zum Steuern des Hochfrequenz-Arbeitsgenerators 22. Damit ist es möglich, das von dem CPU-Modul 28 generierte Abstandssignal auch zum Bilden jeweils eines Steuersignals für den Messsignalgenerator 24 und den Hochfrequenz-Arbeitsgenerator 22 zu nutzen.
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2 zeigt in einer schematischen Detailansicht einen distalen Abschnitt des Schaftes 16. Der Schaft 16 besitzt eine flexible Hülle 32 und weist an seinem distalen Ende eine Spitzenelektrode 34 sowie eine Ringelektrode 36 auf. Über die Spitzenelektrode 34 und die Ringelektrode 36 kann ein hochfrequentes Arbeitssignal an umgebendes Körpergewebe abgegeben werden. Dieses hochfrequente Arbeitssignal wird den Elektroden 34 und 36 über jeweils eine elektrische Arbeitssignalleitung 38 bzw. 40 zugeführt. Die Arbeitssignalleitungen 38 und 40 sind über das Anschlusskabel 14 mit dem Hochfrequenz-Arbeitsgenerator 22 verbunden. Auf diese Weise ergibt sich eine bipolare Sonde 16, wie sie für sich genommen bekannt ist. Außerdem vorgesehen sind zwei weitere elektrische Leiter 42 und 44, die entlang des Schaftes 16 verlaufen und einen Wellenleiter für ein von dem Messsignalgenerator 24 erzeugtes Messsignal darstellen. Dieses Messsignal kann von dem Messsignalgenerator 24 erzeugt und über die Steckverbindung 20 in das Anschlusskabel 14 eingespeist und über dieses Anschlusskabel 14 den elektrischen Leitern 42 und 44 zugeführt werden. Die elektrischen Leiter 42 und 44 sind an ihrem distalen Ende mit einem Abschlusswiderstand 46 abgeschlossen, dessen Impedanzwert dem Wellenwiderstand der von den beiden elektrischen Leitern 42 und 44 gebildeten Leitung entspricht. Der Abschlusswiderstand 46 bewirkt, dass das von dem Messsignalgenerator 24 generierte Messsignal nicht am distalen Ende der elektrischen Leiter 42 und 44 reflektiert, sondern dort in dem Abschlusswiderstand dissipiert wird, so dass Reflektionen des Messsignals dort auftreten, wo sich der Wellenwiderstand der von den elektrischen Leitern 42 und 44 gebildeten Leitung ändert.
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Das System 100 umfasst mithin ein Messsystem zur Ermittlung der Eindringtiefe der Sonde in z. B. Köpergewebe. Dass Messsystem ist in den Hochfrequenz-Generator 12 integriert und hat als Bestandteile den Messsignalgenerator 24 und die Messelektronik 26 sowie das CPU-Modul 28. Der Messsignalgenerator 24 ist an die Leiter im Anschlusskabel angeschlossen und speist hochfrequente Messsignale in die von den entlang des Schaftes 16 verlaufenden elektrischen Leitern 42 und 44 gebildeten Leitung ein. Die Messelektronik misst den zeitlichen Verlauf der Spannung und/oder der Ströme am Leitungseingang in der Nähe der Steckverbindung 20. Insbesondere werden hierbei die eingespeisten hochfrequenten Messsignale des Messsignalgenerators ausgewertet, nicht jedoch die HF-Ströme des Arbeitssignals, das zur Behandlung des Gewebes dient. Die Messwerte, z. B. ein Kurvenverlauf, werden entweder in der Messelektronik 26 oder im CPU-Modul 28 des Hochfrequenzgenerators 12 ausgewertet. Dementsprechend kann der Arbeitsgenerator 22 basierend auf den Auswertungen geregelt werden und/oder der Benutzer über die Benutzerschnittstelle 30 akustisch und/oder optisch informiert werden.
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Gemäß der in 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsvariante werden das Arbeitssignal vom Hochfrequenz-Arbeitsgenerator 22 und das Messsignal von dem Messsignalgenerator 24 über einen Zirkulator 50 an die Steckverbindung 20 geleitet. In der Sonde 10 reflektierte Signale werden durch den Zirkulator 50 durch einen Sperrfilter 52 an die Messelektronik 26 geleitet. Der Sperrfilter 52 filtert unerwünschte Anteile des Hochfrequenz-Arbeitssignals aus dem reflektierten Signal aus. Vorzugsweise wird ein Anteil des Messsignals vom Messsignalgenerator 24 als Referenzsignal über einen Abschwächer 54 ebenfalls an die Messelektronik 26 geleitet.
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Aus der Zeit- bzw. Phasenverschiebung zwischen dem Referenzsignal und dem reflektierten Signal ermittelt die Messelektronik 26 die Eindringtiefe der Sonde 10 in den Körper des Patienten.
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Die Steckverbindung 20, das Anschlusskabel 14 und die flexible Sonde 10 bilden einen Wellenleiter für das eingespeiste hochfrequente Messsignal. Es ist vorteilhaft, wenn die charakteristischen Wellenwiderstände der einzelnen Komponenten aufeinander abgestimmt sind und z. B. wenigstens annähernd identisch sind. Dies ermöglicht eine bestmögliche Signalübertragung ohne störende Teilreflektionen. Kleine Änderungen oder Abweichungen des Wellenwiderstands sind technisch handhabbar, jedoch bereiten große Unterschiede in den Wellenwiderständen messtechnische Schwierigkeiten. Vorteilhaft kann es jedoch sein, einen definierten und gezielten Unterschied im Wellenwiderstand des Anschlusskabels 14 und der flexiblen Sonde 10 zu haben. Hierdurch kann später im Messsignal während der Auswertung leichter der exakte Beginn der Sonde, insbesondere das proximale Ende 16.2 des Schaftes 16 erkannt werden. Dies ermöglicht ggf. auch eine freie Wahl der Länge des Anschlusskabels 14 ohne die Auswertung zu beeinträchtigen.
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Bei bekannten Sonden werden nur zwei elektrische Leiter im Schaft der Sonde bis nach vorne zur Spitze (dem distalen Ende) geführt. Hinzu kommt ein elektrisch kontaktierter Edelstahldraht als Sicherheitsdraht. Es ist möglich, diese beiden beim Stand der Technik bereits vorhandenen elektrischen Leiter auch zur Messung zu verwenden. Der Messsignalgenerator 24 ist dann dazu ausgebildet, das hochfrequente Messsignal parallel zum Arbeitsstrom einzuspeisen. Die Messelektronik 26 ist wiederum ausgebildet, die hochfrequenten Messsignale von den Signalen des Arbeitsstromes zu unterscheiden.
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Alternativ ist es denkbar, wenigstens einen zusätzlichen elektrischen Leiter als Messleiter einzubauen. Dieser ermöglicht dann eine vereinfachte Einspeisung und Messung des Hochfrequenz-Messsignals unabhängig vom Arbeitsstrom. Ein weiterer technischer Vorteil eines zusätzlichen elektrischen Leiters ist der definierte elektrische Abschluss dieses Leiters mit bekanntem Abschlusswiderstand, z. B. einem offenen Leiterende. Dies vereinfacht die Auswertung des Messsignals.
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In allen oben genannten Fällen ist es wünschenswert, dass der Wellenwiderstand entlang der Leitung möglichst konstant ist. Dies erfordert eine definierte und fixe Geometrie der Leiter. Insbesondere der Abstand der Leiter 42 und 44 untereinander soll möglichst konstant sein. Ist der Abstand nicht konstant, so treten Teilreflektionen entlang der Leitung auf. Diese erschweren die Auswertung des Messsignals. Gleiches gilt für die Beschaffenheit des Mantelmaterials. Es ist vorteilhaft, wenn insbesondere die Permittivität des Mantelmaterials/Isolationsmaterials über die gesamte Länge des Schaftes gleich ist.
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Der Messeffekt beruht auf einer Änderung des Wellenwiderstandes des elektrischen Leiters 42 oder 44 entlang des Schaftes 16 der Sonde 10, wenn der Schaft 16 über einen Teil seiner Länge in den menschlichen Körper eingebracht wird. Das den Schaft 16 umgebende Gewebe hat aufgrund des hohen Wasseranteils eine entsprechend hohe relative Permittivität (ca. 80). Wenn die Leiter 42 und 44 im Inneren des Schaftes 16 nicht elektrisch gegen die Umwelt geschirmt sind, also kein Koaxkabel oder ähnliches vorgesehen ist, dann dringt das elektrische Streufeld des wenigstens einen Leiters in das den Schaft 16 umgebende Gewebe ein. Aufgrund der hohen relativen Permittivität des Gewebes erhöht sich hierdurch der kapazitive Leitungsbelag des Leiters 42 bzw. 44. Der Wellenwiderstand ändert sich entsprechend. Diese sprunghafte Änderung des Wellenwiderstandes führt dazu, dass das eingespeiste Messsignal am Ort der Änderung wenigstens teilweise reflektiert wird. Aufgrund dieser Tatsache kann der Längenanteil des Schaftes 16 bestimmt werden, der sich bereits im Körper befindet. Zur exakten Bestimmung des Längenanteils wird die Signallaufzeit zwischen Aussenden des Messsignals und Eintreffen des am Ort der Änderung des Wellenwiderstands reflektierten Messsignals ausgewertet. Die Signallaufzeit kann durch direktes Bestimmen einer Impulslaufzeit oder durch Phasendetektion bestimmt werden. Letzteres setzt ein moduliertes Messsignal voraus.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Sonde
- 12
- Hochfrequenzgenerator
- 14
- Anschlusskabel
- 16
- Flexibler Schaft
- 16.1
- Distales Ende
- 16.2
- Proximales Ende
- 18
- Handgriff
- 20
- Steckverbindung
- 22
- Hochfrequenz-Arbeitsgenerator
- 24
- Messsignalgenerator
- 26
- Messelektronik
- 28
- CPU-Modul
- 30
- Benutzerschnittstelle
- 32
- Flexible Hülle
- 34
- Spitzenelektrode
- 36
- Ringelektrode
- 38, 40
- Arbeitssignalleitung
- 42, 44
- Elektrischer Leiter
- 46
- Abschlusswiderstand
- 50
- Zirkulator
- 52
- Sperrfilter
- 54
- Abschwächer
- 56
- Steuereinheit zum Steuern des Hochfrequenz-Arbeitsgenerators 22
- 58
- Steuereinheit zum Steuern des Messsignalgenerators 24
- 100
- System
