DE10201904A1

DE10201904A1 - Method for testing the vestibular system of the inner ear by radiative heating and stimulation of the organ of equilibrium with the radiation temperature measured using infrared thermometry

Info

Publication number: DE10201904A1
Application number: DE10201904A
Authority: DE
Inventors: Dieter Roemhild; Wolf-Dieter Schmidt; Leif-Erik Walther; Dieter Fasler
Original assignee: CiS Institut fuer Mikrosensorik gGmbH
Current assignee: Faromed Medizintechnik De GmbH
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2002-01-19
Publication date: 2003-07-17
Anticipated expiration: 2022-01-20
Also published as: DE10201904B4

Abstract

Method for testing the vestibular system of the inner ear by thermal stimulation of the organ of equilibrium within the auditory canal. According to the method heat is applied in a non-contact manner by radiative heating and stimulation of the organ of equilibrium. The temperature of the radiation is measured using infrared thermometry. The invention also relates to a corresponding device for implementation of the inventive method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Vestibularisprüfung des Innenohrs durch thermische Stimulation des Gehörganges. The invention relates to a method and an arrangement for Vestibular examination of the inner ear by thermal stimulation of the inner ear Meatus.

Die Erfindung dient zur Vestibularisprüfung, zur selektiven thermischen Reizung des Gleichgewichtsorgans, zur Nystagmusprüfung sowie zur Krankheitsfrüherkennung. The invention is used for Vestibularisprüfung, for selective thermal Irritation of the organ of balance, for nystagmus testing and for Early disease detection.

Das Gleichgewichtsorgan ist im Schädel in einem Knochen, dem so genannten Felsenbein in der Nähe des äußeren Ohres gelegen. Es ist paarig vorhanden und zusammen mit der Hörschnecke Bestandteil des so genannten Labyrinthes. Es besteht aus den Bogengängen und den Otolithenorganen. Die Bogengänge registrieren Drehbeschleunigungen, die Otolithenorgane (Utriculus und Sacculus), die senkrecht zueinander angeordnet sind, Linearbeschleunigungen. Im Gleichgewichtsorgan befinden sich Zellen in einer Flüssigkeit des Innenohres, der Endolymphe. Erregungen der gleichgewichtsempfindlichen Zellen werden im achten Hirnnerven, dem Gleichgewichtsnerven (Nervus vestibularis) zum Hirnstamm fortgeleitet. Von dort bestehen unter anderem Verbindungen zu den Augenmuskeln. The balance organ is in the skull in a bone, the so-called Petrous bone located near the outer ear. It is paired and together with the cochlea part of the so-called labyrinth. It consists of the semicircular canals and the otolith organs. The archways spins, the otolith organs (Utriculus and Sacculus), which are arranged perpendicular to each other, linear accelerations. In the organ of balance there are cells in a liquid of the Inner ear, the endolymph. Excitations of the equilibrium sensitive Cells are in the eighth cranial nerve, the balance nerves (Nervus vestibularis) to the brain stem. Amongst others, there are Connections to the eye muscles.

1860 entdeckten Brown-Sequard et. al., dass eine Spülung des äußeren Gehörganges mit kaltem Wasser Schwindel, eine Fallneigung zur gespülten Seite und schnelle Augenbewegungen (so genannter Nystagmus) hervorrufen. 1906 erklärte Bárány den physikalischen Mechanismus dieses Phänomens:
Eine Spülung des Gehörganges mit Wasser, dessen Temperatur von der Körpertemperatur abweicht führt zu einer fortgeleiteten Temperaturänderung in das Felsenbein und dem darin gelegenen Gleichgewichtsorgan. Das spezifische Gewicht der sich in den Bogengängen befindenden Endolymphe ändert sich. In 1860 Brown-Sequard et. al., that a flushing of the external ear canal with cold water cause dizziness, a tendency to fall to the rinsed side and rapid eye movements (so-called nystagmus). In 1906 Bárány explained the physical mechanism of this phenomenon:
A flushing of the ear canal with water, the temperature of which deviates from the body temperature leads to a progressive temperature change in the temporal bone and the equilibrium organ located therein. The specific gravity of the endolymph in the semicircular canals changes.

Steht ein Bogengang senkrecht, soll die in ihm abgekühlte Flüssigkeit absinken, die erwärmte aufsteigen. Besteht eine Temperaturdifferenz in den Schenkeln des Bogenganges, soll eine Flüssigkeitsrotation zustande kommen, die der adäquate Reiz für das Gleichgewichtsorgan ist. Für diese Theorie wurde Bárány 1914 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. Die Theorie kann jedoch nicht alle Besonderheiten der thermischen Reaktion erklären und wurde in der Vergangenheit mehrfach kritisiert. If a semicircular passage is vertical, the liquid cooled in it should be sink, the heated rise. There is a temperature difference in the Thighs of the semicircular canal, should a fluid rotation come about, which is the adequate stimulus for the organ of balance. For this theory Bárány was awarded the Nobel Prize in 1914. The theory can However, not all features of the thermal reaction explain and became repeatedly criticized in the past.

Die Spülung des äußeren Gehörganges mit einer bestimmten Wassermenge pro Zeiteinheit mit einer Temperatur von 44° Celsius und 30° Celsius wird bis heute in der klinischen Praxis als häufigste und exakteste Methode zur qualitativen und quantitativen Einschätzung der Funktion der Gleichgewichtsorgane benutzt. Dabei kommt es zu schnellen Augenbewegungen, die als Nystagmus bezeichnet werden. Eine Reizung mit 30° Celsius führt zu einem Nystagmus zur gleichen Seite, eine Reizung mit 44° Celsius zu einem Nystagmus zur anderen Seite. Die Augenbewegungen werden in der klinischen Gleichgewichtsdiagnostik (Vestibularisdiagnostik) mittels einer Frenzelbrille beobachtet und gezählt oder elektronystagmografisch durch Elektroden aufgezeichnet und ausgewertet. Die gegenwärtig modernste Methode der Auswertung von Augenbewegungen stellt die so genannte Videonystagmografie dar, bei der eine brillenartigen Messeinrichtung mit Videokamera Augenbewegungen erfasst, die über einen Rechner ausgewertet werden. Das Zustandekommen von Nystagmus und die Anzahl der Augenbewegungen in einer bestimmten Zeit sind der Gradmesser für die Funktion der Gleichgewichtsorgane. Dabei werden normale Funktion, Über-, Unterfunktion und ein Funktionsverlust unterschieden. The flushing of the external auditory canal with a certain amount of water per Time unit with a temperature of 44 ° Celsius and 30 ° Celsius will be up today in clinical practice as the most common and exact method for Qualitative and quantitative assessment of the function of the Equilibrium organs used. It comes to fast Eye movements called nystagmus. An irritation with 30 ° Celsius leads to a nystagmus on the same side, an irritation with 44 ° C to a nystagmus to the other side. The eye movements are used in clinical balance diagnosis (vestibular diagnostics) observed and counted by means of a Frenzelbrille or Electronystagmographically recorded by electrodes and evaluated. The currently state of the art method of evaluation of eye movements the so-called video nystagmography, in which a spectacle-like Measuring device with video camera captures eye movements that have a Calculator are evaluated. The emergence of nystagmus and the Number of eye movements in a given time are the yardstick for the function of the organs of balance. Doing this will be normal function, Over-, under-function and a function loss distinguished.

Es steht heute fest, dass die thermische Stimulation des Gehörganges mit Wasser nur am lateralen Bogengang zu einer Reizung des Gleichgewichtsorganes führt. Geringfügig sollen die Otolithenorgane mitgereizt werden. Die anderen Bogengänge werden bei dieser Methode nicht oder vernachlässigbar gering stimuliert. Fälschlicherweise wird so die Funktion des lateralen Bogenganges auf das gesamte Gleichgewichtsorgan extrapoliert. Eine Methode, um die anderen Bogengänge isoliert zu reizen, ist derzeit in der klinischen Praxis nicht verfügbar. Obwohl die thermische Reizung der Otolithenorgane beschrieben wird, ist sie jedoch isoliert derzeit ebenfalls nicht möglich. Die Otolithenorgane reagieren in erster Linie auf Linearbeschleunigungen und werden durch Einrichtungen wie Schlitten oder Hubstühle gereizt. It is clear today that the thermal stimulation of the ear canal with Water only at the lateral semicircular canal to an irritation of the Equilibrium organ leads. Slightly should the otolith organs be tempted. The other semicircular canals will not work with this method or negligible stimulated. This is the wrong way Function of the lateral semicircular canal on the entire organ of balance extrapolated. One way to irritate the other semicircular canals in isolation is currently not available in clinical practice. Although the thermal Irritation of the otolith organs is described, however, it is currently isolated also not possible. The otolith organs react primarily Linear accelerations and are caused by facilities such as sledges or Lifting chairs irritated.

Auch Luft als Reizmedium wird in der ambulanten und klinischen Praxis zur thermischen Stimulation der Gleichgewichtsorgane benutzt. Der Nachteil ist, dass es bei einer Reizung mit 44° Celsius bei gleichzeitig bestehendem Trommelfelldefekt und feuchtem Mittelohr (Paukenhöhle) aufgrund von Verdunstungskälte zu einer Abkühlung des lateralen Bogenganges und damit zu einer paradoxen Nystagmusreaktion (Nystagmus zur gleichen Seite, also der gleichen Reaktion wie bei der Reizung mit 30° Celsius) kommen kann. Zudem ist die Wärmekapazität von Luft zu gering. Die Reizstärke einer Wasserspülung kann mit Luft weder bei 44 noch bei 30° Celsius erreicht werden. Auch geringe Veränderungen im Gehörgang, wie Cerumen (so genanntes Ohrenschmalz), haben einen störenden Einfluss. Air as an irritant is also used in outpatient and clinical practice used thermal stimulation of the balance organs. The disadvantage is, that it is at an irritation with 44 ° Celsius at the same time Tympanic membrane defect and damp middle ear (tympanic cavity) due to Evaporative cooling to a cooling of the lateral semicircular canal and thus to a paradoxical nystagmus reaction (nystagmus to the same side, ie the same reaction as in the case of irritation at 30 ° Celsius). In addition, the heat capacity of air is too low. The stimulus strength of a Water flushing can not be achieved with air at either 44 or 30 degrees Celsius become. Even minor changes in the ear canal, such as cerumen (so earwax), have a disturbing influence.

Daneben können beide Gleichgewichtsorgane mit einem Drehstuhl untersucht werden. Hierbei werden Augenbewegungen in oben erwähnter Art und Weise beobachtet, registriert und ausgewertet. Eine Drehstuhluntersuchung ist jedoch unspezifisch, da beide Gleichgewichtsorgane und zwar nur die horizontalen Bogengänge gereizt werden: Durch Körperdrehungen wird in beiden Bogengängen eine Endolymphströmung verursacht, nach Änderung der Drehrichtung oder Stop des Drehstuhles werden die Sinneszellen gereizt, und es kommt zu einem Nystagmus. Eine selektive Aussage über die Funktion eines Gleichgewichtsorganes ist nicht möglich. Ein Vorteil dieser Methode ist, dass sie bei Kindern, die eine Wasserspülung der Ohren nicht tolerieren, angewendet werden kann. Nachteilig ist der hohe Kosten- sowie der Zeitaufwand. Daher ist diese Methode für die ambulante Praxis nicht geeignet. Aber auch die technischen Einrichtungen für eine kalorische Reizung mit kaltem und warmen Wasser stellen eine kostenintensive Investition dar, die nicht in jeder ambulanten Praxis eingesetzt werden können. In addition, both equilibrium organs can be examined with a swivel chair become. Here are eye movements in the manner mentioned above observed, registered and evaluated. However, a swivel chair examination is nonspecific, since both organs of balance and only the horizontal Arched ducts become irritated: By body turns becomes in both Archways causing an endolymphatic flow, after changing the Turning or stopping the swivel chair, the sensory cells are irritated, and it comes to a nystagmus. A selective statement about the function an organ of equilibrium is not possible. An advantage of this method is that they do not affect children who do not tolerate water flushing can be applied. The disadvantage is the high cost and the Time. Therefore, this method is not suitable for outpatient practice. But also the technical equipment for a caloric irritation with cold and warm water represent a costly investment that can not be used in every outpatient practice.

Weitere Nachteile der Wasserspülung sind folgende:

- die Methode kann nicht bei Patienten mit Trommelfelldefekten angewendet werden, da unsteriles Wasser zu einer Infektion im Mittelohr führt,
- die Wasserspülung ist sehr unangenehm, teilweise schmerzhaft, es kann zu vagalen Reflexen durch Irritation des äußeren Gehörganges kommen,
- es besteht die Gefahr der Trommelfellperforation mit schlechter Heilungstendenz,
- es entsteht bei der Spülung ein nicht unerheblicher Geräuschpegel,
- Cerumen kann das Ergebnis der Methode verfälschen,
- das Gebundensein an eine Wasserquelle ist ungünstig,
- es kann nur der laterale Bogengang gereizt werden.

Further disadvantages of the water rinse are the following:

- the method can not be used in patients with tympanic membrane defects, as unsterile water leads to an infection in the middle ear,
- the water rinse is very unpleasant, sometimes painful, it can lead to vague reflexes due to irritation of the external auditory canal,
- there is a risk of eardrum perforation with poor healing tendency,
- There is a considerable noise level during flushing,
Cerumen can falsify the result of the method,
- Being tied to a water source is unfavorable,
- only the lateral semicircular canal can be irritated.

Die thermische Reizung des Gleichgewichtsorgans im Ohr erfolgt durch einen Wärmeeintrag über Strahlung, Wärmeleitung und Wärmekonvektion. Bei der kalorischen Reizung wird diese Energie durch Wärmeleitung aus der Flüssigkeit in die entsprechenden Gewebeteile (Knochen, Bindegewebe, Endolymph-Flüssigkeit) abgegeben. Zudem kann auch die Konvektion über die Luftsäule im Mittelohr beteiligt sein. Die Wärmeleitungsprozesse erfolgen über Phononen mit ihren relativ langsamen Relaxationszeiten. Dagegen kann direkt in das Gewebe eingebrachte energiereiche Strahlung besonders im infraroten Bereich eine wesentlich schnellere Aufheizung des Gewebes bewirken. Die Wirkung solcher Wärmestrahlung beruht auf den Prozessen der Reflexion, Streuung und Absorption von Phononen, die sich innerhalb definierter, wellenlängenabhängiger Eindringtiefen im Gewebe ausbreiten und die in den Absorptionszentren im Gewebe in Wärme umgewandelt werden. Dieser Prozess findet wesentlich rascher als die Wärmeleitung statt, welche anschließend noch für eine weitere Verteilung der Wärmeenergie im Gewebe verantwortlich ist. Wesentlichstes Absorbermaterial im Humangewebe ist Wasser mit einem Anteil bis zu 80%. Gewebewasser weist ein Absorptionsmaximum seiner Grundschwingung bei 2,7 µm mit einem Absorptionskoeffizienten a = 10.000 cm-1 auf; Nebenmaxima existieren bei 1,9 µm und 1,5 µm. Aber auch im Long-IR-Bereich von 7 bis 12 µm liegt a noch bei ca. 1000 cm-1. Daraus wird deutlich, dass herkömmliche Wolfram-Halogen-Glühlampen mit einem Quarzglaskolben als Strahlungsquellen im VIS-NIR-Bereich (300 nm bis 2,7 µm) zur Gewebeerwärmung eingesetzt werden können. The thermal irritation of the organ of equilibrium in the ear is done by a Heat input via radiation, heat conduction and heat convection. In the Caloric irritation is caused by heat conduction from the energy Fluid into the corresponding tissues (bone, connective tissue, Endolymph fluid). In addition, the convection can also over the air column in the middle ear be involved. The heat conduction processes take place on phonons with their relatively slow relaxation times. On the other hand can directly into the tissue introduced high-energy radiation especially in the Infrared area a much faster heating of the tissue cause. The effect of such heat radiation is based on the processes of Reflection, scattering and absorption of phonons that are within spread defined, wavelength-dependent penetration depths in the tissue and which are converted into heat in the absorption centers in the tissue. This process takes place much faster than the heat conduction, which then still for a further distribution of heat energy in the tissue responsible for. Most essential absorber material in human tissue is Water with a share of up to 80%. Tissue water indicates Absorption maximum of its fundamental at 2.7 microns with a Absorption coefficient a = 10,000 cm-1 on; Secondary maxima exist at 1.9 μm and 1.5 μm. But even in the long IR range from 7 to 12 μm, a still at about 1000 cm-1. It becomes clear that conventional Tungsten halogen incandescent lamps with a quartz glass bulb as Radiation sources in the VIS-NIR range (300 nm to 2.7 μm) for Tissue heating can be used.

Strahlungsoptische Verfahren zum Wärmeeintrag ins Innenohr und zur vestibulären Reizung sind bisher nicht bekannt geworden, obwohl auf solche Art nicht nur eine schnelle, berührungs- und verzögerungslose sondern auch technisch einfache Lösung für die HNO-Diagnostik verwirklicht werden kann. Weitere Vorteile der Infrarotreizung sind, dass diese Methode im Vergleich zur Wasserspülung steril ist, dass sie sich auch bei Trommelfelldefekten anwenden lässt, kein Lärm entsteht, eine vorherige subtile Gehörgangssäuberung nicht notwendig ist, kein Schmerz sowie keine vagalen Reaktionen erzeugt werden, eine schnellere Diagnostik durch Mobilität und einfache Transportabilität des Gerätes möglich ist (ohne das Gebundensein an Wasser und weitere technische Einrichtungen), dass keine paradoxe Nystagmusreaktion wie bei der Warmluftreizung entsteht und eine einfache Anwendung bei Kindern möglich ist. Die Methode stellt damit eine Alternative zur Warmwasserspülung dar und ist der gegenwärtig in der ambulanten HNO-Praxis verwendeten kalorischen Luftreizung in der Aussage als Screeningmethode quantitativ gleichwertig, wegen der erwähnten Vorteile qualitativ aber weit überlegen. Radiation-optical process for heat input into the inner ear and the Vestibular irritation has not been previously reported, although on such Kind not only a fast, non-contact and delayless but also technically simple solution for ENT diagnosis can be realized. Other advantages of infrared stimulation are that this method compares sterile for flushing is that they also affect eardrum defects can apply, no noise arises, a previous subtle Ear canal cleansing is not necessary, no pain as well as no vagal Reactions are generated, a faster diagnosis by mobility and easy transportability of the device is possible (without being tied to Water and other technical equipment) that is not a paradox Nystagmus reaction as in the case of hot air irritation arises and a simple Application in children is possible. The method thus sets one Alternative to hot water flushing and is currently in the ambulatory ENT practice used caloric air irritation in the statement as a screening method quantitatively equivalent, because of the mentioned advantages qualitatively but far superior.

Herkömmliche Untersuchungsgeräte wie Otoskope zur visuellen Beobachtung des äußeren Gehörgangs mit dem Trommelfell werden in letzter Zeit mit interner Lichtquelle, anspruchsvollen Video-Optiken, zugehörigen Kameras und Aufnahmegeräten ergänzt (z. B. SONY "Video Otoscope with High Resolution Camera with 1/2" CCD" und externer 150 W- Halogenbeleuchtungsquelle). Dies ist besonders für die Dokumentation von Diagnosen und Therapien wichtig. Darüber hinaus wurden in jüngster Zeit preiswerte Infrarot-Ohr-Thermometer zur Fiebertemperaturmessung eingeführt, die sowohl in der HNO-Praxis als auch in privaten Haushalten eine breite Anwendung finden können. Infrarot-Thermovisionskameras wurden bereits zum thermografischen Nachweis der Wärmewirkung bei kalorischen Vestibularisprüfungen an Felsenbein-Präparaten eingesetzt: Sie ergaben, dass bei den Wärmeübertragungsmechanismen bei einer kalorischen Reizung des Innenohres der Wärmestrahlung mindestens in der Initialphase der Reizung eine große Bedeutung zukommt [Pau, H. W., et. al.: Thermografischer Nachweis der Wärmestrahlung bei der kalorischen Vestibularisprüfung. Laryngo-Rhino-Otol. 78, 217-221, 1999]. Der Einfluss von Wärmestrahlung bei der Wärmeübertragung wird auch durch ein einfaches optisches Experiment an Ohr-Präparaten deutlich: Bringt man die Strahlung einer Glühlampe in den äußeren Gehörgang ein, so leuchten nicht nur das Trommelfell sondern auch die mediale Paukenwand (Knochenchip!) sofort auf. Conventional examination devices such as otoscopes for visual observation the external ear canal with the eardrum are lately with internal light source, sophisticated video optics, associated cameras and recording devices (eg SONY "Video Otoscope with High Resolution Camera with 1/2 "CCD" and external 150 W Halogen light source). This is especially for the documentation of Diagnoses and therapies important. In addition, recently inexpensive infrared ear thermometer for fever temperature measurement introduced in ENT practice as well as in private households can find wide application. Infrared thermo-vision cameras were already for the thermographic proof of the thermal effect at caloric Vestibular examinations on temporal bone preparations: they showed that in the heat transfer mechanisms with a caloric irritation of the Inner ear of heat radiation at least in the initial phase of irritation is of great importance [Pau, H.W., et. al .: thermographic Detection of heat radiation during the caloric vestibular examination. Laryngo-Rhino-Otol. 78, 217-221, 1999]. The influence of heat radiation in the heat transfer is also made by a simple optical Experiment on ear preparations clearly: Bring one the radiation one Incandescent lamp in the external auditory canal, so not only that shine Eardrum but also the medial timpani wall (bone chip!) Immediately on.

Der wissenschaftlich-technische Stand der vestibulären Infrarot-Untersuchungstechnik wird durch Publikationen charakterisiert, die sich mit der Diagnostik von vestibulären Erkrankungen mittels Infrarot-Videokameras (in der Regel in Kombination mit Nystagmografie) beschäftigen. Dabei werden die Augenbewegungen der Patienten nach der vestibulären Reizung über spezielle Brillenkonstruktionen mit einer Infrarot-Kamera aufgenommen. Ein Zusammenhang mit einer Infrarot-Strahlungsheizung des Gleichgewichtsorgans ist daher nicht gegeben. Für die klinische thermische Stimulierung des Gleichgewichtsorgans wird in der Regel die kalorische Reizung mittels Wasser, aber auch mittels Luft eingesetzt. Eine Verwendung von Strahlungswärme zur thermischen Reizung des Gleichgewichtsorgans ist in der zur Verfügung stehenden Literatur nicht nachweisbar. The scientific and technical status of the vestibular Infrared investigation technique is characterized by publications that with the diagnosis of vestibular diseases by means of Infrared video cameras (usually in combination with nystagmography) employ. The eye movements of the patients after the vestibular irritation on special eyeglass constructions with a Infrared camera shot. A connection with a Infrared radiant heating of the equilibrium organ is therefore not given. For the clinical thermal stimulation of the organ of balance, in usually the caloric irritation by means of water, but also by air used. A use of radiant heat for thermal irritation of the organ of equilibrium is not available in the available literature detectable.

Der patentrechtliche Stand für wärmestrahlungsgestützte Infrarot-Geräte zur Gleichgewichtsdiagnostik wird vor allem durch die folgenden US-amerikanischen und. deutsche Patente zur Infrarot-Thermometrie charakterisiert:
US Patent 5,381,796 (Pompei), US Patent 5,411,032 (Esseff), US Patent 5,445,158 (Pompei), US Patent 5,469,855 (Pompei), US Patent 5,479,931 (Mooradian), US Patent 5,487,607 (Makita), US Patent 5,516,010 (O'Hara), US Patent D 370,860 (Pompei), US Patent 5,626,147 (Lackey), US Patent 5,628,323 (Pompei), US Patent 5,653,238 (Pompei), US Patent 5,653,239 (Pompei), US Patent 5,673,692 (Schulze), US Patent D 388,343 (Yamauchi), US Patent 5,983,128 (Baudonniere). The patent status for heat radiation-based infrared devices for balance diagnostics is mainly due to the following US and US. German patents on infrared thermometry characterized:
U.S. Patent 5,381,796 (Pompei), U.S. Patent 5,411,032 (Esseff), U.S. Patent 5,445,158 (Pompei), U.S. Patent 5,469,855 (Pompei), U.S. Patent 5,479,931 (Mooradian), U.S. Patent 5,487,607 (Makita), U.S. Patent 5,516,010 (O'Hara) U.S. Patent D 370,860 (Pompei), U.S. Patent 5,626,147 (Lackey), U.S. Patent 5,628,323 (Pompei), U.S. Patent 5,653,238 (Pompei), U.S. Patent 5,653,239 (Pompei), U.S. Patent 5,673,692 (Schulze), U.S. Patent D 388,343 (Yamauchi ), US Patent 5,983,128 (Baudonniere).

DE 195 43 096 A1 (Jestaedt), DE 196 00 334 A1 (Beerwerth), DE 197 24 054 A1, DE 198 15 927 A1 (Beerwerth), DE 198 57 145 A1 (Kraus), DE 198 57 146 A1 (Mannebach), DE 198 57 148 A1 (Mannebach), DE 199 13 672 A1 (Kraus), DE 299 00 089 U1 (Cheng). DE 195 43 096 A1 (Jestaedt), DE 196 00 334 A1 (Beerwerth), DE 197 24 054 A1, DE 198 15 927 A1 (Beerwerth), DE 198 57 145 A1 (Kraus), DE 198 57 146 A1 (Mannebach), DE 198 57 148 A1 (Mannebach), DE 199 13 672 A1 (Kraus), DE 299 00 089 U1 (Cheng).

Die hier beschriebenen IR-Thermometer sind nur auf den Nachweis körpereigener Strahlung im Bereich von 10 µm ausgelegt. Interne Strahlungsquellen sind nicht erforderlich. Im US Patent 5,673,692 (Schulze) wird die Kombination von einem IR-Ohr-Thermometer mit einem integrierten Puls-Oximeter beschrieben, wodurch zusätzliche Informationen über den Sauerstoffsättigungsgrad im Ohrläppchen erhalten werden. Ansonsten betreffen die oben genannten Patentschriften eine Vielzahl von technischen Ausgestaltungsmöglichkeiten, die der Verbesserung der Messgenauigkeit, dem Bedienungskomfort und den hygienischen Bedingungen gelten. Die in DE 199 13 672 A1 (Kraus) beschriebene heizbare Messspitze eines IR-Thermometers dient ebenfalls nicht einer thermischen Anregung einer vestibulären Reaktion des Gleichgewichtsorgans sondern der Vermeidung von Messfehlern. The IR thermometers described here are only for demonstration endogenous radiation in the range of 10 microns designed. internal Radiation sources are not required. In US Patent 5,673,692 (Schulze) is the combination of an IR ear thermometer with an integrated Pulse oximeter described, providing additional information about the Oxygen saturation level in the earlobe can be obtained. Otherwise The above patents refer to a variety of technical Ausgestaltungsmöglichkeiten, the improvement of the measurement accuracy, the Ease of use and hygienic conditions apply. The in DE 199 13 672 A1 (Kraus) described heatable tip of a IR thermometer is also not a thermal excitation of a vestibular reaction of the organ of equilibrium but avoidance of Measurement errors.

Weiterhin werden Otoskope, Testeinrichtungen für den Vestibularapparat sowie zur Vertigo-Erkennung beschrieben, die jedoch keinen Bezug zu einer wärmestrahlungsbezogenen Reizung des Gleichgewichtsorgans aufweisen:
US Patent 5,942,945 (Galiana), US Patent 5,966,680 (Butnaru), US Patent 6,005,955 (Kroll), US Patent 6,063,046 (Allum). Furthermore, otoscopes, test equipment for the vestibular apparatus and for the detection of vertigo are described, which, however, have no relation to a thermal radiation-related irritation of the organ of balance:
U.S. Patent 5,942,945 (Galiana), U.S. Patent 5,966,680 (Butnaru), U.S. Patent 6,005,955 (Kroll), U.S. Patent 6,063,046 (Allum).

Im US Patent 6,077,237 (Campbell) wird ein Headset zur vestibulären Stimulation in virtuellen Umgebungen bei Computerspielen beschrieben. In DE 44 28 773 A1 (Müller) ist ein Laserotoskop dargestellt, welches eine IR-Strahlungsquelle von 1,4 µm bis 11 µm und einen wellenlängenselektiven Strahlteiler enthält. Die Laserquelle wird jedoch nur zur Perforation des Trommelfells eingesetzt. Im deutschen Gebrauchsmuster DE 295 16 394 U1 (Hinze) ist zur Komplettierung eines Otoskopes ein Objektivsystem für eine Videokamera aufgezeigt, mit dem ein Durchblick durch die trichterförmige Spitze in den äußeren Gehörgang ermöglicht werden soll. Im deutschen Gebrauchsmuster DE 295 07 550 U1 (ABC-Elektrogeräte Volz GmbH) wird eine Vorrichtung zur Provokation von Nystagmen dargestellt, die auf der Einleitung von Vibrationsenergie in den Körper des Patienten über einen schwingenden Stimulationskopf mit einer Niederfrequenz von 10 bis 100 Hz beruht. In US Pat. No. 6,077,237 (Campbell), a headset becomes vestibular Stimulation in virtual environments in computer games described. In DE 44 28 773 A1 (Müller), a laser is shown, which a IR radiation source from 1.4 microns to 11 microns and a wavelength-selective Beam splitter contains. The laser source is only used for perforation of the Eardrum inserted. In German Utility Model DE 295 16 394 U1 (Hinze) is an objective system for completing an otoscope Video camera shown, with a look through the funnel-shaped Tip should be allowed in the external auditory canal. In German Utility Model DE 295 07 550 U1 (ABC-Elektrogeräte Volz GmbH) a device for the provocation of nystagms presented on the Introduction of vibration energy into the patient's body via a oscillating stimulation head with a low frequency of 10 to 100 Hz based.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die mit einfachen Mitteln eine sichere und schnelle Diagnose sowie Therapie ermöglichen, die nebenwirkungsarm und mit guter Patientenakzeptanz erfolgt und unempfindlich gegenüber Veränderungen im Gehörgang ist. The invention is based on the object, a method and an arrangement specify the type mentioned above, the simple means a safe and enable rapid diagnosis as well as therapy, which has few side effects and done with good patient acceptance and insensitive to Changes in the ear canal is.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale und mit einer Vorrichtung, welche die in Anspruch 8 angegebenen Merkmale enthält, gelöst. According to the invention, the object is achieved by a method which comprises the in Claim 1 features and with a device which the in Claim 8 specified features, solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben Advantageous embodiments are specified in the subclaims

Der erfindungsgemäße Wärmestrahlungsapplikator wird für die Vestibularisprüfung und Krankheitsfrüherkennung in der HNO-Heilkunde eingesetzt. Die zur kalorischen Reizung des Vestibularis-Organs erforderliche Temperaturerhöhung wird durch sichtbare und nah-infrarote Strahlung (VIS-NIR-Bestrahlung) erzeugt. Diese wärmestrahlungsinduzierte kalorische Reizung hat gegenüber der gebräuchlichen Reizung mit Wasser- oder Luftspülung neben der einfachen technischen Lösung weitere wesentliche Vorteile hinsichtlich Nebenwirkungsfreiheit, Patientenakzeptanz und Zeitbedarf. The heat radiation applicator according to the invention is for the Vestibular examination and early disease detection in otorhinolaryngology used. The necessary for caloric irritation of the vestibular organ Temperature increase is due to visible and near-infrared radiation (VIS-NIR irradiation) generated. This heat radiation-induced caloric Irritation has compared to the usual irritation with water or Air purge in addition to the simple technical solution more essential Advantages regarding freedom from side effects, patient acceptance and Time required.

Der erfindungsgemäße Applikator ermöglicht vorteilhaft die gleichzeitige oder abwechselnde Emission von VIS-NIR-Strahlung und die Messung der remittierten Wärmestrahlung der exponierten Gewebeabschnitte. Aus der remittierten Wärmestrahlung werden die Oberflächentemperatur des Gewebes bestimmt und die Bestrahlungsdosis gesteuert. The applicator according to the invention advantageously allows the simultaneous or alternating emission of VIS-NIR radiation and the measurement of the remitted heat radiation of the exposed tissue sections. From the Remitted heat radiation will be the surface temperature of the fabric determined and controlled the irradiation dose.

Der erfindungsgemäße Wärmestrahlungsapplikator wird bei der Anwendung in der Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde an einer vorgegebenen Stelle, z. B. an den äußeren Gehörgang gehalten und eine entsprechende Strahlungsdosis aus sichtbarer und nah-infraroter Strahlung in den Gehörgang des Innenohrs eingebracht. Durch diese Wärmestrahlung wird ursächlich durch Absorptionsprozesse im Knochen- und Weichteilgewebe sowie in der Endolymphe entsprechend der Eindringtiefe der optischen Strahlung eine Temperaturerhöhung um einige Grad bewirkt, die zu einer Beeinflussung des Gleichgewichtorgans und zur Auslösung einer Nystagmusreaktion an den Augen des Patienten führt. Aus dieser Nystagmusreaktion lassen sich wesentliche diagnostische und therapeutische Schlussfolgerungen ziehen. The thermal radiation applicator according to the invention is used in the application in the ear, nose and throat medicine at a predetermined location, eg. B. to the held external auditory canal and a corresponding radiation dose visible and near-infrared radiation into the ear canal of the inner ear brought in. Due to this heat radiation is caused by Absorption processes in the bone and soft tissue as well as in the Endolymph according to the penetration depth of the optical radiation one Temperature increase caused by a few degrees, which has an influence on the Balance organ and to trigger a nystagmus reaction to the Eyes of the patient leads. From this nystagmus reaction can be draw significant diagnostic and therapeutic conclusions.

Der Wärmestrahlungsapplikator kann für diagnostische und therapeutische Zwecke nicht nur bei Erwachsenen sondern auch Kindern und Säuglingen sowie bei Patienten, deren Vigilanz gestört ist, genutzt wird. The heat radiation applicator can be used for diagnostic and therapeutic Purposes not only in adults but also children and infants as well as in patients whose vigilance is disturbed.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. The invention will be described in more detail below with reference to an exemplary embodiment explained.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen: In the accompanying drawing show:

Fig. 1 die Bogengänge des Gleichgewichtsorgans mit Rezeptor, der sich in der Innenohrflüssigkeit (Endolymphe) befindet und Fig. 1, the semicircular passages of the organ of equilibrium with receptor, which is located in the inner ear fluid (endolymph) and

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Wärmestrahlenapplikators mit Temperaturmesseinrichtung. Fig. 2 is a schematic representation of a heat radiation applicator with temperature measuring device.

Der Wärmestrahlungsapplikator besteht aus einem portablen Gehäuse 1 mit einer Strahlungsquelle 2, einer Strahlungsübertragungseinrichtung 3, einer Infrarotstrahlungs-Temperaturmesseinrichtung 4, einer mikroprozessorgesteuerten Steuerungs- und Auswerteeinheit 5, einer LCD-Anzeige 6, einer akkugestützten, geregelten Stromversorgungsbaugruppe 7, sowie einem Interface 8 für eine optionale Kopplung mit einem PC. Im Wärmestrahlungsapplikator ist vorzugsweise eine Wolfram-Halogen-Lampe mit einer elektrischen Leistung von einigen zehn Watt angeordnet. Diese liefert eine optische Strahlung im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 2700 nm. Bei einer Wellenlänge von 800 nm wird die maximale Strahlungsleistung abgegeben, die an den Bereichsenden auf ungefähr die Hälfte abfällt. Die trotz des Impulsbetriebes der Strahlungsquelle anfallende Wärmeenergie durch Aufheizung des Lampenglaskolbens und benachbarter Baugruppen wird über Luft-Konvektion durch Lüftungsschlitze im Gehäuse des Wärmestrahlungsapplikators abgeführt. Zur Einkopplung eines möglichst großen Anteils der Strahlung der Lampe in die glasfaseroptische Strahlungsübertragungseinrichtung 3 dienen eine Kondensoroptik aus Quarz 3.1 sowie ein ellipsoidaler Spiegel 3.2. Dieser Warmlicht-Reflektor ist vorzugsweise mit einer NIR-undurchlässigen Aluminiumschicht versehen. Alternativ lassen sich auch Laserstrahlungsquellen im roten und nahen infraroten Wellenlängenbereich für eine räumlich selektive Strahlungsreizung verwenden. Beide optischen Baugruppen sind aus einem solchen Material gefertigt, welches den thermischen Stoßbeanspruchungen durch den Strahlungsimpulsbetrieb widersteht. Die Strahlungsenergie der Lampe wird in ein NIR-Quarzlichtleiterbündel eingekoppelt, welches in einer solchen Form im Wärmestrahlungsapplikator angeordnet ist, dass die ausgesendete Strahlung 9 den gewünschten Abschnitt im hinteren äußeren Gehörgang oder den äußeren Schädelknochen neben der Ohrmuschel trifft. In Fig. 2 ist hierzu die nichtaxiale Anordnung der Lichtleiterbündel dargestellt, die konstruktiv durch ein entsprechend gehaltertes biegsames Lichtleiterbündel realisiert wird. Der optische Ausgang des Lichtleiterbündels ist durch ein optisches Fenster aus Quarz abgeschlossen. The heat radiation applicator consists of a portable housing 1 with a radiation source 2 , a radiation transmission device 3 , an infrared radiation temperature measuring device 4 , a microprocessor-controlled control and evaluation unit 5 , an LCD display 6 , a battery-based, regulated power supply assembly 7 , and an interface 8 for a optional coupling with a PC. In the heat radiation applicator, a tungsten-halogen lamp with an electrical power of a few tens of watts is preferably arranged. This provides optical radiation in the wavelength range from 400 nm to 2700 nm. At a wavelength of 800 nm, the maximum radiant power is emitted, which drops to about half at the end of the range. The heat energy produced in spite of the pulsed operation of the radiation source by heating the lamp glass bulb and adjacent assemblies is removed via air convection through ventilation slots in the housing of the heat radiation applicator. For coupling the largest possible proportion of the radiation of the lamp in the optical fiber transmission device 3 , a condenser optics made of quartz 3.1 and an ellipsoidal mirror serve 3.2 . This warm-light reflector is preferably provided with an NIR-impermeable aluminum layer. Alternatively, it is also possible to use laser radiation sources in the red and near infrared wavelength range for a spatially selective radiation stimulation. Both optical assemblies are made of such a material which resists the thermal shock stresses due to the radiation pulse operation. The radiant energy of the lamp is coupled into a NIR quartz fiber bundle, which is arranged in such a form in the radiant heat applicator that the emitted radiation 9 hits the desired portion in the posterior external auditory canal or the external skull bone adjacent to the auricle. In Fig. 2 for this purpose, the non-axial arrangement of the optical fiber bundles is shown, which is structurally realized by a correspondingly supported flexible optical fiber bundle. The optical output of the optical fiber bundle is terminated by a quartz optical window.

Am Rande des Quarz-Lichtleiterbündels oder mittig (nicht in Fig. 2 dargestellt) ist ein weiterer Lichtleiter 3.3 oder ein Lichtleiterbündel aus einem IR-transmissiblen Material wie As-Te-Glas angeordnet, welches infrarote Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 10 µm weiterleitet. Der optische Eingang dieses zweiten Lichtleiters nimmt berührungslos die Körperstrahlung 10 des anvisierten Gewebeabschnittes im Gehörgang auf. Diese Strahlung wird über einen optisches Kantenfilter 4.1 dem IR-Sensor 4 zugeführt Der IR-Sensor ist aus einer integrierten Thermopile-Anordnung mit einer Thermistor-Referenz aufgebaut und liefert eine der Strahlungstemperatur proportionale Ausgangsspannung, die über die mikroprozessorgesteuerte Nachweiselektronik 5 auf einem LC-Display 6 bei Bedarf angezeigt wird. At the edge of the quartz optical fiber bundle or in the center (not shown in FIG. 2), a further light guide 3.3 or an optical fiber bundle made of an IR-transmissible material such as As-Te glass is arranged, which transmits infrared radiation in a wavelength range of 10 μm. The optical input of this second optical waveguide receives contactlessly the body radiation 10 of the targeted tissue section in the auditory canal. This radiation is supplied to the IR sensor 4 via an optical edge filter 4.1. The IR sensor is constructed from an integrated thermopile arrangement with a thermistor reference and provides a radiation temperature proportional output voltage via the microprocessor-based detection electronics 5 on a LC display 6 is displayed when needed.

Durch den Strahlungsenergieeintrag der Halogenlampe in das Gewebe kommt es zu einer Temperaturerhöhung von einigen Grad, die somit parallel registriert wird. Durch einen intermittierenden Betrieb der Strahlungsquelle lassen sich eine vorausbestimmte Temperatur einstellen und schädliche Überhitzungen von Körpergewebe vermeiden. Die Einstellung und Steuerung des zeitlichen Lampenbetriebsregimes erfolgt vorteilhaft über die Mikroprozessoreinheit 5. Due to the radiant energy input of the halogen lamp into the tissue, there is a temperature increase of a few degrees, which is thus registered in parallel. By an intermittent operation of the radiation source can set a predetermined temperature and avoid harmful overheating of body tissue. The adjustment and control of the temporal lamp operating regime advantageously takes place via the microprocessor unit 5 .

Die Betriebsparameter wie die Soll-Erwärmungstemperatur des Zielgewebes werden über eine einfache Folientastatur oder über die Schnittstelle 8 (z. B. RS232; IrDa; USB; Bluetooth) des Wärmestrahlungsapplikators durch ein PC-Programm eingestellt. The operating parameters such as the target heating temperature of the target tissue are set via a simple membrane keyboard or via the interface 8 (eg RS232, IrDa, USB, Bluetooth) of the heat radiation applicator by a PC program.

Im Gehäuse 2 können eine oder mehrerer der nachfolgenden Komponenten angeordnet sein

- ein oder mehrere Quarz-Lichtleiterbündel aus Multi-Mode-Stufen-Index-Fasern,
- ein weiterer Lichtleiter oder ein weiteres Lichtleiterbündel aus einem IR-transmissiblen Material,
- ein Halbleiterblockfilter;
- ein Temperaturstrahlungsdetektor, vorzugsweise eine Thermopile-Anordnung,
- ein optisches System mit Umlenkprismen und/oder -spiegeln sowie wenigstens einem VIS/NIR-teildurchlässigen dielektrischen Spiegel,
- eine Warmlichtquelle,
- ein oder mehrere NIR-Laser-Lichtquellen.

In the housing 2 , one or more of the following components may be arranged

one or more quartz optical fiber bundles of multi-mode step index fibers,
a further light guide or a further light guide bundle made of an IR-transmissible material,
a semiconductor block filter;
a temperature radiation detector, preferably a thermopile arrangement,
an optical system with deflecting prisms and / or mirrors and at least one VIS / NIR semi-permeable dielectric mirror,
a warm light source,
- One or more NIR laser light sources.

Eine zweckmäßige Ausführung sieht vor, dass als IR-transmissibles Material As-Te-Glas, als Halbleiterblockfilter ein InSb-Filter mit einer Kante von 7,3 µm und als optisches System ein teildurchlässiger dielektrischen Spiegel aus In-Sn-Oxid verwendet wird. An expedient embodiment provides that as IR-transmissible material As-Te-Glas, as semiconductor block filter an InSb filter with an edge of 7.3 μm and a partially transparent dielectric mirror as the optical system In-Sn oxide is used.

Die Anwendung der Anordnung kann erfolgen

- für die Bilderfassung mittels Videokamera mit Zoom-Optik oder Bildleiter-System,
- für die berührungslose Abstandserfassung mittels NIR-Remissionssensor,
- mit konventionellem Otoskop oder Laser-Otoskop
- mit herkömmlichen technischen Einrichtungen zur Nystagmus-Erfassung wie Frenzel-Brille, Videonystagmografie, EMG-Elektroden; Dehnungsmessstreifen sowie
- mit einem berührenden/nichtberührenden VIS/NIR-Remissionsspektrometer zur Messung der Hb-Oxigenierung der Cochlea, des Wassergehalts oder der mikrovasculären Durchblutung.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 Gehäuse
2 Strahlungsquelle
3 Strahlungsübertragungseinrichtung
4 Infrarotstrahlungs- und Temperaturmesseinrichtung
5 Steuerungs- und Auswerteeinheit
6 LCD-Anzeige
7 Stromversorgungsbaugruppe
8 Interface
9 ausgesendete Strahlung
10 Körperstrahlung
The application of the arrangement can take place

- for image acquisition by means of video camera with zoom optics or image guide system,
- for non-contact distance detection using NIR reflectance sensor,
- with conventional otoscope or laser otoscope
- with conventional nystagmus detection equipment such as Frenzel goggles, video nystagmography, EMG electrodes; Strain gauges as well
- with a non-contacting VIS / NIR remission spectrometer for measurement of Hb oxygenation of the cochlea, water content or microvascular perfusion.

REFERENCE LIST 1 Housing
2 radiation source
3 radiation transmission device
4 infrared radiation and temperature measuring device
5 control and evaluation unit
6 LCD display
7 power supply module
8 interface
9 emitted radiation
10 body radiation

Claims

1. A method for Vestibularisprüfung of the inner ear by thermal stimulation of an organ of balance in the ear canal, characterized in that on or in the ear, a non-contact heat application takes place by an irritation of the organ of equilibrium is caused by thermal radiation.

2. The method according to claim 1, characterized in that a Temperature radiation detection by means of infrared thermometry takes place.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that simultaneously with the temperature radiation measurement a running Dose measurement and dose limitation takes place.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that a selective heat radiation irritation different components of the equilibrium organ takes place.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the heat radiation by intermittent operation a radiation source is generated.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that for in vivo diagnosis of TSE-induced pathological changes to tissues of the cerebral Equilibrium center by heat radiation in the equilibrium organ of the ear caused pathological nystagmus reaction of an infected Rindes with a pre-stored nystagmus reaction of a healthy Rindes and from it the disease degree is classified.

7. The method according to any one of the preceding claims characterized in that for in vivo diagnosis of HIV-induced Pathological changes in the acoustic brain stem, the pontocerebral pathways and supratentorial areas through Heat radiation in the equilibrium organ of the ear caused pathological nystagmus reaction of an infected subject with the advance compared stored nystagmus response of a healthy subjects and from this the degree of illness is classified.

8. Arrangement for carrying out the method according to one of claims 1 to 7, characterized in that in a portable housing ( 1 ) emitting in the wavelength range of 400 nm to 3000 nm radiation source ( 2 ) whose radiation with a radiation transmission device ( 3 ) an optical power window is directed, a regulated power supply assembly ( 7 ), an infrared radiation temperature measuring device ( 4 ) and a microprocessor-controlled control and evaluation are arranged and that for non-contact recording of body radiation ( 10 ), a further radiation transmission device ( 3.3 ) from an IR Transmissible material is arranged, the beam entrance is located at the window and which the body radiation ( 10 ) via an optical edge filter ( 4.1 ) an IR sensor ( 4 ) supplies, which provides a radiation temperature proportional to the output voltage by means of a microprocessor-controlled detection electron ik ( 5 ) is evaluated.

9. Arrangement according to claim 8, characterized in that on the housing ( 1 ) an interface ( 8 ) for an optional coupling with a PC is arranged.

10. Arrangement according to one of claims 8 or 9, characterized in that a tungsten-halogen lamp is arranged as the radiation source ( 2 ).

11. Arrangement according to one of claims 8 or 9, characterized in that as the radiation source ( 2 ) at least one NIR laser light source is arranged.

12. Arrangement according to one of claims 8 to 11, characterized in that in front of the radiation source ( 2 ) is a condenser ( 3.1 ) made of quartz and behind the radiation source ( 2 ) an ellipsoidal mirror ( 3.2 ), with an NIR impermeable Aluminum layer is provided, is arranged.

13. Arrangement according to one of claims 8 to 12, characterized that as IR transmissible material As-Te-glass, as a semiconductor block filter InSb filter with an edge of 7.3 μm and as an optical system partially transmissive In-Sn oxide dielectric mirror is used.

14. Arrangement according to one of claims 8 to 13, characterized the optical beam guidance system is designed so that the Fields of view of both light-conducting systems are congruent.