DE102018000995A1 - Arrangement for the quantitative measurement of the elastic deformation of the lateral nasal wall (elastometry) - Google Patents
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- A61B5/6813—Specially adapted to be attached to a specific body part
- A61B5/6814—Head
- A61B5/6819—Nose
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur quantitativen Bestimmung der elastischen Auslenkung der seitlichen Nasenwand durch den Einfluss der Nasenatmung, wobei die Auslenkung berührungslos oder berührungsarm auf elektromechanischem Wege durch Dehnungsmesstreifen, durch Messung der Induktivitätsänderung oder durch optische Verfahren (Time of Flight oder Helligkeitsmessung) bestimmt werden kann. Die gewonnenen Signale werden elektronisch in Bezug zu den für den nasalen Luftstrom charakteristischen Parametern Differenzialdruck und Volumenstrom oder Ableitungen dieser Größen gesetzt.The invention relates to an arrangement for the quantitative determination of the elastic deflection of the lateral nasal wall by the influence of nasal breathing, wherein the deflection can be determined contactless or low-contact electromechanical by strain gauges, by measuring the inductance change or by optical methods (time of flight or brightness measurement) , The signals obtained are electronically related to the nasal airflow parameters differential pressure and volumetric flow or derivatives of these quantities.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bestimmung der elastischen Auslenkung der seitlichen Nasenwand durch den Einfluss der NasenatmungThe invention relates to an arrangement for determining the elastic deflection of the lateral nasal wall by the influence of nasal breathing
Aus medizinischer Sicht besteht ein Erfordernis zur diagnostischen Objektivierung der atembedingten Verformung der seitlichen Nasenwand im Rahmen der präoperativen Diagnostik und vor der Verordnung von Hilfsmitteln zur Erweiterung des NaseneingangsFrom a medical point of view, there is a need for diagnostic objectification of respiratory induced deformation of the lateral nasal wall in the context of preoperative diagnostics and prior to the prescription of aids to dilate the nasal entrance
Stand der TechnikState of the art
Die Energetik der Nasenatmung ist in erster Linie durch die Weite des nasalen Strömungskanales bestimmt. Grundlage hierzu ist das Gesetz von Hagen-Poiseuille, nach welchem der Widerstand eines durchströmten Körpers von der 4.Potenz des Radius abhängt. Dies gilt auch weitgehend, wenn es sich dabei nicht um ein ideales Rohr handelt sondern um einen irregulären Strömungskörper mit einem berechneten Strömungsquerschnitt. Dies bedeutet, dass die engste Stelle eines Strömungskörpers den Strömungswiderstand entscheidend beeinflusst. Es ist bekannt, dass der Naseneingang die engste Stelle der gesamten oberen Luftwege darstellt und deswegen einen entscheidenden Einfluss auf den Gesamtwiderstand des Atemsystems hat.The nasal breathing energy is determined primarily by the width of the nasal flow channel. The basis for this is the law of Hagen-Poiseuille, according to which the resistance of a body through which it flows depends on the 4.potency of the radius. This also applies to a large extent, if it is not an ideal pipe but an irregular flow body with a calculated flow cross-section. This means that the narrowest point of a flow body has a decisive influence on the flow resistance. It is known that the nasal entrance is the narrowest part of the entire upper airways and therefore has a decisive influence on the total resistance of the respiratory system.
Bei der dynamischen Analyse des nasalen Luftstromes ist entscheidend, dass die Nase keinen starren Strömungswiderstand darstellt, sondern einen Strömungskanal, welcher sich unter dem Einfluss der erzeugten Strömung verengen kann, was auch als „Starling-resistor“ bezeichnet wird. Dieser Bernouilli-Effekt kann durch verstärkte Einatmung („Hochziehen“) in physiologischer Weise erzeugt werden, um unerwünschten Nasenschleim nach hinten zu entfernen, er tritt aber auch bei manchen Menschen schon bei leicht vertiefter Atmung durch körperliche Anstrengung auf und führt damit zu einer deutlichen körperlichen Beeinträchtigung. Besondere Bedeutung kommt diesem Effekt zu, wenn der Strömungskanal bereits anatomisch eingeengt ist, der Luftstrom am Eingang daher besonders beschleunigt wird und sodann die Nase durch den dadurch schneller ausgelösten Bernouilli-Effekt schließlich vollständig blockiert wird.In the dynamic analysis of the nasal air flow, it is crucial that the nose does not present a rigid flow resistance, but a flow channel which can narrow under the influence of the generated flow, which is also referred to as a "starling-resistor". This Bernouilli effect can be generated by intensified inhalation ("pulling up") in a physiological manner to remove unwanted nasal mucus to the rear, but it also occurs in some people with slightly recessed breathing through physical exertion, thus leading to a significant physical Impairment. This effect is particularly important when the flow channel is already anatomically narrowed, the air flow at the entrance is therefore particularly accelerated and then the nose is finally completely blocked by the Bernouilli effect which is thus triggered more rapidly.
Anatomisch besteht die seitliche Nasenwand aus zentral angeordneten relativ dünnen Knorpeln, welche mit Haut bedeckt sind, die an der Innenseite Haare trägt. Diese Knorpel sind der seitliche Anteil des Flügelknorpels (crus laterale cartilaginis alaris majoris) und der Seitenknorpel (cartilago lateralis), auch Dreiecksknorpel genannt. An der Außenseite inserieren Anteile der Gesichtsmuskulatur. Diese bilden zusammen mit den Bindegewebsstrukturen und den bedeckenden Hautschichten die funktionelle Struktur der Nasenklappe, die von älteren Autoren in eine „innere“ und „äußere“ Nasenklappe differenziert wird. Diese Unterteilung ist irreführend: die Nasenklappe ist eine funktionelle Einheit, welche durch Muskeltätigkeit nach außen gezogen werden kann und durch die Einwirkung des nasalen Luftstromes während der Einatmung passiv nach innen und in geringem Umfang bei der Ausatmung auch nach außen bewegt werden kann.Anatomically, the lateral nasal wall consists of centrally located relatively thin cartilages which are covered with skin which carries hair on the inside. These cartilages are the lateral portion of the alar cartilage (crus lateral cartilaginis alaris majoris) and the lateral cartilage (cartilago lateralis), also called triangular cartilage. On the outside advertise parts of the facial muscles. Together with the connective tissue structures and the covering skin layers, these form the functional structure of the nasal valve, which older authors differentiate into an "inner" and "outer" nasal valve. This subdivision is misleading: the nasal valve is a functional unit that can be pulled outward by muscle activity and can be moved passively inward and, to a lesser extent, on exhalation through the action of the nasal airflow during inhalation.
Verschiedene Methoden sind bekannt, um den nasalen Atemwiderstand direkt oder indirekt zu messen. Diese schließen die Computertomographie, Magnetresonanztomographie, Volumetrie, akustische Rhinometrie, das Odiosoft- Verfahren und Rhinostereometrie ein, welche alle aus der Form des Nasenkanales Rückschlüsse auf dessen Funktionalität schließen (Malm, L., Allergy
Die beschriebenen in der Praxis so genannten „Klappen-Phänomene“ sind von erheblicher klinischer Bedeutung für den Betroffenen, weswegen eine große Anzahl von Behandlungsverfahren zur Linderung solcher Effekte vorgeschlagen wird. Diese reichen von prothetischen Maßnahmen, so genannten Dilatatoren wie beispielsweise“ Airmax“ (USD 540,462) über Spreizpflaster für Sportler oder zur nächtlichen Anwendung bis hin zu aufwändigen operativen Maßnahmen. Diese können in der Implantation von spreizenden Implantaten aus verschiedenen alloplastischen Materialien wie etwa Titan oder Silikon bestehen oder in operativen Schritten im Rahmen umfänglicher Rhinoplastiken oder Septorhinoplastiken stattfinden, die weltweit in sehr erheblicher Anzahl durchgeführt werden und zu den häufigsten Operationen im Bereich der Hals-Nasen-Ohrenheilkunde gehören. Die Indikationsstellung zu solchen Operationen wird im Allgemeinen ausschließlich aus dem visuellen Befund gestellt, es besteht aber eine deutliche Tendenz zur präoperativen Evaluierung der Nasenatmung durch Rhinomanometrie, insbesondere nach Einführung der 4-Phasen-Rhinomanometrie als Methode mit einer deutlich verbesserten diagnostischen Aussage aufgrund verbesserter diagnostischer Parameter. In den meisten Lehrbüchern oder Operationslehren findet die präoperative Diagnostik keine Berücksichtigung, die erhebliche Anzahl von Misserfolgen bei solchen Operationen ist allgemein bekannt, jedoch kaum veröffentlicht. Die Verbesserung der Funktionsdiagnostik der Nase ist daher ein medizinisch wichtiges Problem.The so-called "flap phenomena" described in practice are of considerable clinical importance to the person concerned, which is why a large number of treatment methods for alleviating such effects are proposed. These range from prosthetic measures, so-called dilators such as "Airmax" (USD 540,462) on expansive patches for athletes or for nocturnal use to complex operational measures. These may consist in the implantation of expanding implants of various alloplastic materials such as titanium or silicone or take place in operative steps within the scope of extensive rhinoplasty or septorhinoplasty, which are performed in a considerable number of countries worldwide and among the most common operations in the area of the nose and throat. Otolaryngology belong. The indication for such operations is generally based exclusively on the visual findings, but there is a clear tendency for preoperative evaluation of nasal breathing by rhinomanometry, especially after the introduction of 4-phase rhinomanometry as a method with a significantly improved diagnostic result due to improved diagnostic parameters , In most textbooks or surgical teachings, the preoperative diagnostics are not taken into account, the considerable number of failures in such operations is well known, but hardly published. The improvement of the functional diagnosis of the nose is therefore a medically important problem.
Weitere funktionsdiagnostische Verfahren beschäftigen sich mit Schwellungsänderungen der Nasenschleimhaut im Rahmen von Entzündungen oder allergischen Reaktionen. Hierzu gehört die optische Rhinometrie (
Aufgabetask
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Beschreibung einer Messanordnung, mit welcher die während der Nasenatmung auftretenden Bewegungen der seitlichen Nasenwand quantitativ zu bestimmen und die gewonnen Messwerte in Beziehung zu anderen funktionsdiagnostischen Parametern zu setzen sind, insbesondere zu dem während der Rhinomanometrie gemessenen Volumenstrom der Nasenatmung und des zu seiner Erzeugung notwendigen Differenzdruckes. Durch geeignete mehrkanalige optische Darstellung der gewonnenen Signale und deren rechnerische Verarbeitung soll die quantitative Beziehung zwischen der Bewegung der lateralen Nasenwand und deren Auswirkung auf die Energetik der Nasenatmung numerisch bestimmt werden. Durch die angewendeten Messmittel soll die laterale Nasenwand nicht oder ohne Einschränkung ihrer Beweglichkeit berührt werden.The object of the invention is to describe a measuring arrangement with which the movements of the lateral nasal wall occurring during nasal breathing can be determined quantitatively and the measured values obtained are to be related to other functional diagnostic parameters, in particular to the volume flow of nasal respiration measured during rhinomanometry of the differential pressure necessary for its generation. By suitable multi-channel optical representation of the signals obtained and their computational processing, the quantitative relationship between the movement of the lateral nasal wall and its effect on the nasal breathing energy should be determined numerically. The applied measuring means should not touch the lateral nasal wall or limit its mobility.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen
Die Lösung soll anhand der
-
1 : 4-Phasen-Rhinomanometrie in Standarddarstellung (1 ) mit inspiratorischer Schleife (2 ) -
2 zeigt eine Anordnung nachAnspruch 2, worin 3 die Grenze zwischen beweglichem und unbeweglichem Teil der seitlichen Nasenwand darstellt, 4 den auf ein anliegendesfederndes Element 5 geklebten Dehnungsmessstreifen, wobei das anliegende federnden Element von einemTrägerteil 6 mit Doppelgelenk gehalten wird.Das Trägerteil 6 ist an einem Stirnband oder Klebestreifen7 an der Stirn fixiert, von welchem auch die Spannungsversorgungs-und Signalleitung 8 getragen wird. -
3 zeigt eine Anordnung nach Anspruch 3 mit der rechten Nasenhaupthöhle9 und der linken Nasenhaupthöhle10 , mit welcher die Bewegungen eines ferromagnetischen Elementes11 durch einen Induktionssensor12 gemessen und über die Spannungsversorgungs-und Signalleitungen 13 abgeleitet werden.Das ferromagnetische Element 11 ist im Beispiel während der Messung auf den linken Nasenflügel aufgeklebt. -
4 zeigt eine Anordnung nach Anspruch 4mit den Nasenhaupthöhlen 9 und10 und einer ringförmigen Lichtquelle14 , die beispielsweise einem Endoskop oder ringförmig angeordneten Leuchtdioden entsprechen kann sowie einem lichtaufnehmendenElement 15 , welches wie typisch in einem Endoskop aus Lichtfasern besteht, welche das Licht zu einer an diesem Endoskop angekoppelten Kamera führen. Das optische Signal kann auch mit einer Mikrokamera erzeugt werden, die am Ende des Lichtträgers objektnah angebracht ist. Das optische Signal wird in ein elektrisches Signal umgewandelt. -
5A und5 B zeigen die rechte und linke Nasenhaupthöhle9 und 10 , wobei die linke Nasenhaupthöhle10 offen ist und die rechte Nasenhaupthöhle9 durch die Wirkung des Bernouilli-Klappeneffektes nach innen eingezogen wird. Von der offenen linken Nasenhaupthöhle10 -wird das von dem Licht ausendenden Element16 (zum Beispiel von einem Leuchtdiodenring) ausgesendete Licht weniger reflektiert als von der kontrahierten rechten Nasenhaupthöhle10 Das Lichtsignal wird mit Hilfe einer Mikrokamera17 gemessen und als elektrisches Signal über die Spannungsversorgungs-und Signalleitung 18 abgeleitet.
-
1 : 4-phase rhinomanometry in standard representation (1 ) with inspiratory loop (2 ) -
2 shows an arrangement according toclaim 2, wherein 3 represents the boundary between the movable and immovable part of the lateral nose wall, the 4 on an adjacentresilient element 5 glued strain gauges, wherein the adjacent resilient member of asupport member 6 is held with double joint. Thecarrier part 6 is on a headband ortape 7 fixed on the forehead, from which also the voltage supply and signal line8th will be carried. -
3 shows an arrangement according toclaim 3 with the rightnasal cavity 9 and the leftnasal cavity 10 with which the movements of aferromagnetic element 11 through aninduction sensor 12 measured and across the power andsignal lines 13 be derived. Theferromagnetic element 11 is glued in the example during the measurement on the left nostril. -
4 shows an arrangement according toclaim 4 with theNasenhaupthöhlen 9 and10 and an annularlight source 14 , which may correspond, for example, an endoscope or annularly arranged light-emitting diodes and a light-receivingelement 15 which, as is typical in an endoscope, consists of optical fibers which guide the light to a camera coupled to this endoscope. The optical signal can also be generated with a micro-camera, which is attached to the end of the light carrier close to the object. The optical signal is converted into an electrical signal. -
5A and5 B show the right and leftnasal cavities 9 and10 , where the leftnasal cavity 10 is open and the rightnasal cavity 9 is drawn inwards by the effect of the Bernouilli flap effect. From the left opennasal cavity 10 becomes the element emitting the light16 (For example, from a light-emitting diode ring) emitted light less reflected than from the contracted rightnasal cavity 10 The light signal is using amicrocamera 17 measured and as an electrical signal via the voltage supply andsignal line 18 derived.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Standarddiagramm Rhinomanometrie 2017Standard Diagram Rhinomanometry 2017
- 22
- Hystereseschleife als ElastizitätsfolgeHysteresis loop as elastic sequence
- 33
- Grenze zwischen starrer und elastischer NasenwandBorder between rigid and elastic nose wall
- 44
- DehnungsmessstreifenStrain gauges
- 55
- Federndes anliegendes ElementFeathering fitting element
- 66
- Vorrichtungsträger mit DoppelgelenkDevice carrier with double joint
- 77
- Stirnband oder PflasterHeadband or bandaid
- 88th
- Spannungsversorgungs- und SignalleitungPower supply and signal line
- 99
- Rechte NasenhaupthöhleRight nasal cavity
- 1010
- Linke NasenhaupthöhleLeft nasal cavity
- 1111
- Ferromagnetisches ElementFerromagnetic element
- 1212
- Induktionssensorinductive sensor
- 1313
- Spannungsversorgungs- und SignalleitungPower supply and signal line
- 1414
- Optischer Sensor - Ringförmige LichtquelleOptical sensor - Annular light source
- 1515
- Optischer Sensor - Lichtaufnehmendes ElementOptical sensor - light-receiving element
- 1616
- Lichtquellelight source
- 1717
- Mikrokameramicro camera
- 1818
- Spannungsversorgungs- und SignalleitungPower supply and signal line
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10215212 [0008]DE 10215212 [0008]
- DE 10257371 [0008]DE 10257371 [0008]
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10215212A1 (en) | 2002-04-02 | 2003-10-30 | Univ Dresden Tech | Arrangement for the optical measurement of swelling conditions of the nose |
DE10257371A1 (en) | 2002-12-06 | 2004-06-24 | Technische Universität Dresden | Arrangement to be used for examining swelling of nasal mucosa when exposed to particular substances |
-
2018
- 2018-02-08 DE DE102018000995.6A patent/DE102018000995A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |