DE102021120922A1

DE102021120922A1 - Vorrichtung und Verfahren zur nicht-invasiven Quantifizierung von ferritischen Stoffen in Gewebe

Info

Publication number: DE102021120922A1
Application number: DE102021120922.6A
Authority: DE
Inventors: Jin Yamamura; Friedrich Ueberle; Max Kolwa
Original assignee: Universitatsklinikum Hamburg Eppendorf; Universitaet Hamburg
Current assignee: Universitatsklinikum Hamburg Eppendorf; Universitaet Hamburg
Priority date: 2021-08-11
Filing date: 2021-08-11
Publication date: 2023-02-16
Also published as: WO2023017124A1

Abstract

Vorrichtung zur nicht-invasiven Quantifizierung von ferritischen Stoffen in Gewebe, die folgendes aufweist:o Eine Spuleneinheit zur Erzeugung eines magnetischen Anregungsfeldes in einem Messvolumen,o einen Signalgenerator, der einen zeitlich veränderlichen Strom an die Spule zur Erzeugung des magnetischen Anregungsfeldes anlegt, wobei das Anregungsfeld ein Wechselfeld und ein Gleichfeld aufweist,o ein Schallwandlersystem, bestehend aus mindestens einem Schallwandler sowie einer Mess- und Auswerteelektronik, wobei das Schallwandlersystem Schallsignale auf das Messvolumen richtet und reflektierte Schallsignale aus dem Messvolumen misst und auswertet,o wobei der Signalgenerator mindestens eine Frequenz des zeitlich veränderlichen Stroms derart bestimmt, dass der Wechselfeldanteil in dem Messvolumen eine Schwingung von ferritischen Stoffen im Gewebe anregt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine nicht-invasive Quantifizierung von ferritischen Stoffen in Gewebe.
Im Gewebe von Lebewesen reichem sich durch natürliche Stoffwechselvorgänge sowie auch krankheitsbedingt Stoffe an, welche die natürliche Funktion von Organen und Systemen beeinflussen und auch schädigen können. Diese Stoffe können aus der Umwelt aufgenommen oder im Körper an anderer Stelle durch Abbauprozesse oder Synthesevorgänge entstehen. Insbesondere spielen ferritische Mineralien wie Eisen eine wichtige Rolle. So sind gewisse lebenswichtige Organsysteme wie das Blut auf Eisen-Anteile angewiesen, um eine natürliche Funktion erfüllen zu können. Eisen findet sich dadurch in allen blutdurchflossenen Organen und Strukturen des Körpers. Bei angeborener Eisenüberladung (beispielsweise Hämochromatose) oder auch bei iatrogen durch Bluttransfusion (transfusionsabhängige Anämie, beispielsweise Thalassämie oder Sichelzellenanämie) oder stammzelltransplantationbedingten Eisenüberladungen kann es zu einer übermäßigen Anreicherung in einzelnen Organen kommen. Bekannt ist eine solche Anreicherung beispielsweise im Herzmuskel und in verschiedenen parenchymatösen Oberbauchorgarnen, welche auf lange Sicht zu schweren bis tödlichen Verläufen führen können.
Die Veränderungen, ebenso wie andere Anreicherungen von Eisen und allgemeinen ferritischen Stoffen lassen sich durch moderne bildgebende Methoden, insbesondere die Magnetresonanztomografie, diagnostizieren und auch adäquat medikamentös durch Chelatoren behandeln. Dies ist jedoch im Hinblick auf Kosten und Zeit aufwendig und kann insbesondere auch in vielen Regionen, in denen diese Krankheiten vermehrt auftreten, nicht durchgeführt werden.
Eine Methode zur Bestimmung einer Eisenüberladung bieten magnetresonanztomografische Untersuchungen, bei denen die T2- bzw. R2-Relaxometrie in der Leber oder auch die T2*- bzw. R2*-Relaxometrie im Herzen eingesetzt werden.
Aus US 8,454,511 B2 ist ein bildgebender Apparat bekannt, der ausgebildet ist, ein Magnetfeld für eine mit einer Vielzahl von metallischen Nanopartikeln versehene Zelle anzulegen, wobei das Magnetfeld eine Frequenz von 1 Hz bis 10 Hz und eine magnetische Flussdichte von mindestens 2T besitzt. Mithilfe eines Ultraschallnachweisgeräts wird eine Bewegung der Zelle mit dem magnetischen Nanopartikel erzeugt. Bei den magnetischen Nanopartikeln handelt es sich um sogenannte synthetische Spions, die beispielsweise eine gleichmäßige Größe von 20 nm besitzen.
Im Stand der Technik sind eine Reihe von Anwendungen bekannt, bei denen synthetisch erzeugte und in den Körper eingebrachte magnetische Nanopartikel zur Markierung von Zellen verwendet werden, vergleiche beispielsweise Oh J. et. al, Detection of Magnetic Nanoparticles in Tissue Using Magneto-Motive Ultrasound, Nanotechnology 17 (2006) 4183-4190.
Aus Mariappan et. al, Magneto Acoustic Tomography with Short Pulsed Magnetic Field for In-Vivo Imaging of Magnetic Iron Oxide Nanoparticles in Nanomedicine 2016 April; 689-699 wird ein bildgebendes Verfahren beschrieben, bei dem synthetische Spions verwendet werden, die über mehrere Schallwandler detektiert werden.
Aus US 2016/0150961 A1 ist ein System bekannt geworden, bei dem ein optisches Kohärenztomografiegerät zum Einsatz kommt, das eine Lichtquelle mit einem Interferometer gemeinsam einsetzt, wobei ein Modulator die optische Weglänge in einem Arm des Interferometers anpasst. Hierbei wird eine Bewegungsänderung der strömenden Blutkörper in einem Gefäß erfasst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur nicht-invasiven Quantifizierung von ferritischen Stoffen in Gewebe bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen aus Anspruch 1 und durch ein Messverfahren mit den Merkmalen aus Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen bilden die Gegenstände der Unteransprüche.
Die Vorrichtung mit den Merkmalen aus Anspruch 1 ist vorgesehen und bestimmt, nicht-invasiv ferritische Stoffe in Gewebe zu quantifizieren. Die Vorrichtung weist eine Spuleneinheit zur Erzeugung eines magnetischen Anregungsfeldes in einem Messvolumen auf. Ferner ist ein Signalgenerator vorgesehen, der einen zeitlich veränderlichen Strom an die Spuleneinheit zur Erzeugung des magnetischen Anregungsfeldes angelegt, wobei das Anregungsfeld einen Wechselfeldanteil und einen während der Messdauer konstantes Gleichfeld aufweist. Die Spuleneinrichtung kann bevorzugt für die unterschiedlichen Feldanteile aus einer oder mehreren Spulen bestehen, auch zusätzliche Magnete, wie beispielsweise Permanentmagnete, können vorgesehen sein. Bevorzugt ist das Gleichfeld zeitlich konstant und kann räumlich homogen oder inhomogen ausgebildet sein. Die Vorrichtung besitzt ferner ein Schallwandlersystem, das mit einem Schallwandler Schallsignale auf das Messvolumen richtet und reflektierte Schallsignale aus dem Messvolumen auswertet. Das Schallwandlersystem weist eine Auswerteeinheit auf, die die reflektierten Schallsignale im Hinblick auf eine quantitative Bestimmung der ferritischen Stoffe auswertet. Ferner ist ein Signalgenerator vorgesehen, der eine Frequenz des zeitlich veränderlichen Stroms derart bestimmt, dass der Wechselfeldanteil in dem Messvolumen eine Schwingung von ferritischen Stoffen im Gewebe anregt. Die Erfindung beruht auf der Einsicht, dass körpereigene magnetisierbare Stoffe durch ein magnetisches Anregungsfeld im Gewebe bewegt und mithilfe eines Schallwandlersystems erfasst werden können. Die Bewegung selbst findet in den zu untersuchenden Organen statt, welche durch natürlichen Stoffwechsel und/oder krankheitsbedingt mit ferritischen Stoffen, beispielsweise in Form von ferritischen Mineralien, angereichert sind. Zeitverlauf, Ortsvariation und Amplitude der Bewegung hängen von einer Vielzahl von Parametern ab und können so gezielt Aufschluss geben. Der besondere Vorteil hierbei liegt darin, dass nicht zwingend ein bildgebendes Verfahren notwendig ist, wodurch der Aufwand für die Auswertung deutlich verringert wird. Auch ist keine Umrechnung auf absolute Werte für die Konzentration von ferritischen Stoffen im Gewebe erforderlich. Für eine Quantifizierung genügt es auch, wenn die gemessenen Werte mit gemessenen Referenzwerten, die vorgegeben oder an einem anderen Körperteil gemessen sind, in dem nach beispielsweise anatomischer oder physiologischer Beurteilung keine erhöhte Konzentration von ferritischen Stoffen auftritt, beispielsweise in der Gesäß- oder Schenkelmuskulatur verglichen wird. Auch ein Vergleich, der anzeigt, ob die Konzentration in dem Messvolumen größer oder kleiner als der Referenzwert ist, wird als eine Quantifizierung im Hinblick auf den Referenzwert angesehen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Schallwandlersystem als ein Doppler-Ultraschallgerät ausgebildet. Der Vorteil von einem Doppler- Ultraschall, gelegentlich auch als Ultraschall-Doppler bezeichnet, besteht darin, dass dies ein in der Medizin weit verbreitetes Messverfahren darstellt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung erzeugt der Signalgenerator einen zeitlich veränderlichen Strom für die Spuleneinheit. Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens haben sich zwei Formen für den zeitlich veränderlichen Strom als besonders vorteilhaft herausgestellt. Einerseits liefert die Verwendung amplitudenmodulierten Signalen, insbesondere in Form von Burstsignalen und andererseits die Verwendung von frequenzmodulierten, sogenannten Sweepsignalen eine gute Auflösung. Über den zeitlich veränderlichen Strom wird das magnetische Anregungsfeld erzeugt, das einen Wechselfeldanteil und einen Gleichfeldanteil aufweist. Der Wechselfeldanteil regt in dem Messvolumen die ferritischen Stoffe im Gewebe zu Schwingungen an. Aufgrund unterschiedlicher physiologischer Randbedingung sowie durch patientenspezifische physiologische und pathologische Veränderungen variiert die Resonanzfrequenz der ferritischen Stoffe im Gewebe. Auch die ferritischen Stoffe selbst mit einer unregelmäßigen Größe weisen unterschiedliche paramagnetische und superparamagnetische Effekte auf, was auch die einwirkende Kraft beeinflusst. Vor diesem Hintergrund ist es wichtig, dass der Wechselfeldanteil eine Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzen enthält, die eine Anregung des ferritischen Stoffs im Gewebe mit seiner Resonanzfrequenz bewirken können. Von daher erfolgt die Schwingungsanregung nicht mit einer einzigen Frequenz, sondern mit einem gewissen Frequenzspektrum, in dem auch die Resonanzfrequenz als anzuregende Frequenz enthalten ist. Bei einem Sweepsignal wird für ein vorgegebenes Signal die Frequenz variiert, so dass dieses Signal bei einem Durchlauf des Sweeps einen Frequenzbereich bedeckt. Bei einem Burstsignal ergibt sich der Frequenzbereich aus der Überlagerung von einem sinusförmigen Signal mit einer ersten Frequenz, das bevorzugt mit einem Rechtecksignal (0 oder 1) geschaltet oder mit einem Signal mit einer zweiten Frequenz amplitudenmoduliert wird. Durch die Überlagerung beider Signale entsteht dann ein kontinuierliches Frequenzspektrum.
Bei der Verwendung eines Ultraschall-Dopplers hat es sich bei den bisher durchgeführten Versuchen für die Burstfrequenz als besonders vorteilhaft herausgestellt, mit einem Rechtecksignal im Bereich von 0,5 bis 2 Hz und einer Burstfrequenz von 225 Hz +/- 75 Hz zu arbeiten. Das Tastverhältnis des Rechtecksignals kann verschiedene Werte annehmen, wurde bisher bei dem Verhältnis von 1:1 verwendet, sodass gleich lange Burst- wie Pausenabschnitte entstanden sind.
In einer bevorzugten Weiterbildung hat sich herausgestellt, dass das Schallwandlersystem die Auswertung der reflektierten Schallsignale in einem Frequenzbereich vornimmt, in dem Spektrallinien abhängig von einer Konzentration der ferritischen Stoffe im Gewebe auftreten. Dies bedeutet, dass es Frequenzbereiche für den reflektierten Schall gibt, in dem Spektrallinien im besonderen Maße sensitiv für die Konzentration der ferritischen Stoffe im Gewebe sind, auf diese Frequenzbereiche sollten die Schallsignale optimiert werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls durch ein Messverfahren mit den Merkmalen aus Anspruch 10 gelöst. Das Messverfahren arbeitet mit einem magnetischen Anregungsfeld, das ein Wechselfeld und ein Gleichfeldaufweist. Das Gleichfeld führt insbesondere bei paramagnetischen Stoffen zu einer Verbesserung der Messergebnisse. Bei dem Messverfahren ist mindestens eine Frequenz in dem Wechselfeld derart abgestimmt, dass das Wechselfeld in dem Messvolumen eine Schwingung der ferritischen Stoffe in dem Gewebe anregt. Auf dieses Messvolumen werden dann Schallsignale gerichtet, die reflektierten Schallsignale aus dem Messvolumen erfasst und im Hinblick auf die angeregten Schwingungen der ferritischen Stoffe in dem Messvolumen ausgewertet. Die Auswertung liefert eine quantitative Aussage zu der Konzentration und Verteilung der ferritischen Stoffe im Gewebe.
Bevorzugt wird für das Signal ein Doppler-Ultraschallsignal eingesetzt und ausgewertet. Als vorteilhaft für das Messverfahren hat sich herausgestellt, für den zeitlich veränderlichen Strom ein Burst- oder Sweepsignal zu verwenden. Bevorzugt wird eine Konzentration der ferritischen Stoffen durch Auswertung von Frequenz und Amplitude der reflektierten Schallsignale bestimmt. Für die Auswertung kann auch auf Referenzwerte abgestellt werden, wobei diese beispielsweise an einem Körperteil gemessen werden, in dem nach anatomischer oder physiologischer Beurteilung keine erhöhte Konzentration von ferritischen Stoffen auftritt.
Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht für eine Messvorrichtung mit einer Spule und einem Doppler-Schallwandlersystem,
2 ein mit Rechteck-Signal geschaltetes Burstsignal im Zeitbereich und
3a-b bespielhafte Messergebnisse für drei unterschiedliche Konzentrationen.

1 zeigt in einer schematisch vereinfachten Darstellung einen Patientenkörper 6 mit einem zu untersuchenden Organ 7. Hierbei kann es sich beispielsweise um Herz oder Leber handeln. Die Linien der magnetischen Flussdichte 5 sind schematisch dargestellt, sie werden durch eine Spule 4 erzeugt. Die magnetische Flussdichte 5 durchsetzt einen Teil des zu untersuchenden Organs 7. Dieser Teil kann als das Messvolumen, also das Volumen, in dem gemessen und ausgewertet wird, angesehen werden. Die Spule wird über einen Leistungsverstärker 3 gespeist, der sein Signal von einem Signalgenerator 1 erhält, der mit einem Burstgate 2 zur Erzeugung eines Burstsignals verbunden ist.
Ein besonderer Vorteil eines Burstsignals besteht in einer geringeren Belastung der Spule sowie einem geringen Stromverbrauch. Der kontrollierte Eintrag von Leistung in den Patientenkörper erhöht die medizinische Sicherheit für den Patienten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass breitbandige Störungen, beispielsweise bedingt durch Kontakt, Bewegung im Inneren, beispielsweise von Arterien oder auch der Einsatz bei echoreichem Gewebe, also einem Gewebe, bei dem die Signalleistung im gesamten Spektrum ansteigt, bei der Verwendung von Burstsignalen gut identifiziert werden können und die Messung nicht beeinflussen. Durch das Burstsignal, wird es möglich, die Signale des Doppler-Ultraschalls bei anliegendem wechselndem Magnetfeld mit den Signalen ohne wechselndes Magnetfeld zu vergleichen und so die Signale genauer auszuwerten.
Die akustischen Signale werden über den Doppler-Schallwandler 9 gewonnen, der auf das zu messende Organ 7 gerichtet ist. Die reflektierten Signale werden von dem Schallwandlersystem auswertet. Zur Detektion der Bewegung, die durch das magnetische Anregungsfeld hervorgerufen wird, können ein oder mehrere Ultraschall-Wandler eingesetzt werden. Die Bewegungsdetektion kann dabei durch Analyse des zurückgeworfenen Ultraschallsignals (Echo) bezüglich Zeitverschiebung, Frequenzänderung und/oder Signalformänderung erfolgen. Je nach Ausführung des Geräts ist dabei sowohl die Darstellung als Ultraschallbild mit Kennzeichnung von Bewegung, z. B. durch Farbveränderungen, möglich, wie auch eine Anzeige in Textform, auf einer Skala oder in Form einer Ampel, die den Gefährdungsgrad des Patienten durch Eisenüberladung durch eine Ampelfarbe signalisiert. Ebenfalls ist eine akustische Anzeige möglich, bei der der Gehalt von Eisen durch Töne unterschiedlicher Amplitude und/oder Frequenz akustisch signalisiert wird.
Das Schallwandlersystem besteht hier aus einem Doppler-Schallwandler 9 welcher von einem Doppler-Signalgenerator 8 gespeist wird und seine empfangenen Signale an eine Doppler-Empfangselektronik 10 liefert. Die Signale der Empfangselektronik werden in einem Doppler-Decoder 11 dekodiert, wobei hier auch die Signale des Signalgenerators bzw. seine Ansteuerung eingehen. Der Doppler-Decoder 11 liefert ein Signal an einen Frequenzanalysator 12, mit dem diese dann ausgewertet werden können. Wenn eine räumliche Darstellung gewünscht ist, können die Daten des Frequenzanalysators 12 in einem Display 13 dargestellt werden.
Eine Steuerung 14 koordiniert hierbei das magnetische Anregungsfeld 5 und die Auswertung des Doppler-Ultraschalls. Hierbei steuert die Ansteuerung sowohl den Signalgenerator 1 als auch den Burstgenerator. Durch Anpassung deren entsprechender Frequenz kann sichergestellt werden, dass das magnetische Anregungsfeld zu einer klaren und deutlichen Anregung in dem Messvolumen führt. Die Steuerung 14 ist ferner eingerichtet, um den Doppler-Decoder 11 und den Frequenzanalysator 12 anzusteuern. Bei dem Doppler-Decoder 11 ist beispielsweise die in dem Signalgenerator 1 verwendete Burstfrequenz von Interesse, um so Signale mit und ohne magnetische Anregung miteinander vergleichen zu können. Für den Frequenzanalysator 12 ist beispielsweise die anregende Signalfrequenz aus dem Signalgenerator 1 von Interesse.
2 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Burstsignal, das einen periodischen Signalverlauf für eine mittlere Zeitdauer T1 besitzt und in dem verbleibenden Zeitbereich T2, T3vor und nach der sinusförmigen Signaldauer kein Signal besitzt.
3a zeigt die relative Leistung der Burstfrequenz zu der gesamten Signalleistung der gewonnenen Signale bei unterschiedlichen Mangankonzentrationen. Die relative Signalleistung wird hier im Zeitverlauf dargestellt, sodass zwischen der Burstaktivität und den Pausen unterschieden werden kann. Die relative Signalleistung ist als relative Bandleistung mit 190Hz +/- 10 Hz an der momentanen Gesamtleistung dargestellt. Die Messungen wurden an einer Phantommasse mit einer spezifizierten Konzentration an paramagnetischem Material durchgeführt. Die und b zeigen die Konzentrationen von 2,0 mg/g, 5 mg/g und 10 mg/g. in 3b wird die absolute Signalleistung der Akustiksignale an den o.g. Konzentrationen während der magnetischen Anregung gezeigt. Es sind die Leistungsdichtespektren in Abhängigkeit der Mangankonzentration dargestellt. Zur besseren Übersicht eingetragen ist die Burstfrequenz (B) mit ungefähr 190 Hz und deren erste Harmonische (H), also die doppelte Frequenz. Der 3b liegt eine Darstellung im Frequenzbereich zugrunde, bei der in einem niederfrequenten Bereich, beispielsweise bis 160 Hz, in allen Figuren hohe Amplituden. Dieser Teil des Spektrums ist somit nicht sensitiv auf die Ferrit-Konzentration. Die auffällige Varianz in den Gesamtleistungen der verschiedenen Signalspektren, wie in 3b erkennbar, wird durch die Relativierung, wie in 3a gezeigt, zu Gunsten der Trennschärfe zwischen den verschiedenen Mangankonzentrationen vergleichbar gemacht. Die Verteilung der Signalleistung zwischen Burstfrequenz (B) und den Harmonischen (H) zeigt sich in 3b unauffällig, kann aber einen Hinweis auf eine Verzerrung des Schalls durch Eigenschaften des Schalleitungsstrecke oder durch die Art der Schwingungsanregung geben und soll daher mitberücksichtigt werden. Es kann weiterhin beobachtet werden, dass diese Signale in einem statischen Magnetfeld, erzeugt beispielsweise durch einen Dauermagneten, geringer werden. Dieses Phänomen lässt die Vermutung zu, dass auch die Pulsaktivität des Dopplers bereits zu einer Schwingungsanregung führen. Durch das anliegende magnetische Wechselfeld zeigen sich im Frequenzspektrum sinusförmige Signale im Bereich der verwendeten Burstfrequenz darüber hinaus sind Anhebungen im Bereich ihrer Oberschwingungen möglich. Durch Zunahme der Konzentration paramagnetischer Partikel konnte ein neuer Bereich mit Spektrallinien, deren Frequenz im Bereich der Burstfrequenz selbst liegen, beobachtet werden. Die Signalamplitude bei der Burstfrequenz zeigte demnach in Relation zu den umgebenden Frequenzen einen Zuwachs mit Zunahme der Konzentration ferritischer Partikel.
Der Magnetfeldanteil, der dem Gleichfeld entspricht, wird durch die Spuleneinheit erzeugt. Hierzu können beispielsweise mehrere Spulen vorgesehen sein, die unterschiedlich angesteuert werden oder es kann auch ein Permanentmagnet vorgesehen sein, mit dem das statische Magnetfeld erzeugt wird. Durch die Verwendung eines statischen Magnetfelds, zusammen mit einem Wechselfeldanteil wird die Messgenauigkeit deutlich verbessert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8454511 B2 [0005]
US 20160150961 A1 [0008]

Claims

Vorrichtung zur nicht-invasiven Quantifizierung von ferritischen Stoffen in Gewebe, die folgendes aufweist: o Eine Spuleneinheit zur Erzeugung eines magnetischen Anregungsfeldes in einem Messvolumen, o einen Signalgenerator, der einen zeitlich veränderlichen Strom an die Spule zur Erzeugung des magnetischen Anregungsfeldes anlegt, wobei das Anregungsfeld ein Wechselfeld und ein Gleichfeld aufweist, o ein Schallwandlersystem, bestehend aus mindestens einem Schallwandler sowie einer Mess- und Auswerteelektronik, wobei das Schallwandlersystem Schallsignale auf das Messvolumen richtet und reflektierte Schallsignale aus dem Messvolumen misst und auswertet, o wobei der Signalgenerator mindestens eine Frequenz des zeitlich veränderlichen Stroms derart bestimmt, dass der Wechselfeldanteil in dem Messvolumen eine Schwingung von ferritischen Stoffen im Gewebe anregt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schallwandlersystem als ein Doppler-Ultraschallgerät ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgenerator den zeitlich veränderlichen Strom für die Spuleneinheit als ein amplitudenmoduliertes und/oder als ein frequenzmoduliertes Signal erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgenerator als amplitudenmoduliertes Signal ein Burstsignal erzeugt, bei dem ein periodisches Signal für eine erste Zeitdauer und für eine zweite Zeitdauer kein wechselndes Signal vorliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfrequenz des periodischen Signals bei ungefähr 80 Hz bis 1000 Hz, bevorzugt bei 160 Hz bis 320 Hz liegen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zeitdauer weniger als 0,5 s, bevorzugt kürzer als 0,2 s dauert.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgenerator als ein frequenzmoduliertes Signal ein Sweep-Signal erzeugt, bei dem für eine Dauer des Signals die Frequenz verändert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schallwandlersystem die Auswertung der reflektierten Schallsignale in einem Frequenzbereich vornimmt, in dem Spektrallinien abhängig von einer Konzentration der ferritischen Stoffe im Gewebe verändert werden oder neu auftreten.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schallwandlersystem dazu ausgebildet ist, eine Konzentration der ferritischen Stoffe durch eine Auswertung von Frequenz und/oder Amplitude und/oder Phase der reflektierten Schallsignale bestimmt wird.
Messverfahren zur quantitativen Bestimmung einer ferritischen Konzentration in Gewebe, das folgende Messschritte aufweist: o Erzeugen eines magnetischen Anregungsfeldes, das ein Wechselfeld und ein Gleichfeld aufweist, o wobei mindestens eine Frequenz in dem Wechselfeld derart abgestimmt ist, dass das Wechselfeld in dem Messvolumen eine Schwingung von ferritischen Stoffen in dem Gewebe angeregt, o Richten von Schallsignalen auf das Messvolumen, o Erfassen von reflektierten Schallsignalen aus dem Messvolumen und o Auswerten der reflektierten Schallsignale im Hinblick auf die angeregten Schwingungen der ferritischen Stoffe in dem Messvolumen.
Messverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallsignale als Doppler-Ultraschallsignale ausgewertet werden.
Messverfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass für den zeitlich veränderlichen Strom für die Spuleneinheit als ein amplitudenmoduliertes und/oder als ein frequenzmoduliertes Signal erzeugt wird.
Messverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als amplitudenmoduliertes Signal ein Burstsignal erzeugt wird, das ein periodisches Signal für eine erste Zeitdauer und ein Gleichsignal für eine zweite Zeitdauer aufweist.
Messverfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass für das frequenzmodulierte Signal ein Sweep-Signal vorliegt, bei dem während einer Dauer des Signals die Frequenz verändert wird.
Messverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konzentration der ferritischen Stoffe durch eine Auswertung von Frequenz und/oder Amplitude und/oder Phase der reflektierten Schallsignale bestimmt wird.
Messverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konzentration der ferritischen Stoffe durch Vergleich der gemessenen Werte mit Referenzwerten bestimmt wird.