DE2842203A1

DE2842203A1 - Vorrichtung zum lokalisieren von metallteilen in biologischen geweben

Info

Publication number: DE2842203A1
Application number: DE19782842203
Authority: DE
Inventors: Dieter Ing Grad Dr Med Koehler
Original assignee: Hugo Sachs Elektronik KG
Current assignee: Hugo Sachs Elektronik KG
Priority date: 1978-09-28
Filing date: 1978-09-28
Publication date: 1980-04-10

Description

Vorrichtung zum Lokalisieren von Metall-
teilen in biologischen Geweben Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lokalisieren von Metallteilen in biologischen Geweben, wie beispielsweise in Knochen.
Bei der Behandlung von Knochenfrakturen und orthopädischen Fehlstellungen werden immer häufiger operative Maßnahmen eingesetzt. Hierzu müssen die Knochenfragmente durch Osteosynthese fixiert werden. Allen Verfahren ist gemeinsam die spätere Entfernung der eingesetzten Metallteile. Die Entfernung erfolgt üblicherweise nach 1/2 bis 1 1/2 Jahren. Dazu wird üblicherweise die Lage der Metallteile nach dem Röntgenbild bestimmt und anschließend werden diese durch einen operativen Eingriff entfernt.
Durch die zweidimensionale Röntgenabbildung ist die Lokalisierung der Metallteile auf der Haut jedoch oft erschwert. Weiterhin können die Metallteile von einem Reizkallus überwuchert sein, so daß ihre Lage auch bei freigelegtem Knochen nicht erkennbar ist. In solchen Fällen ist eine intraoperative Röntgen-Bildwandler kontrolle erforderlich. Meist muß auch der Operationsbereich erweitert werden.
Weiterhin ist es oftmals erforderlich, bei Verletzungen metallische Fremdkörper aus dem Gewebe entfernen zu müssen. Die Suche nach solchen Fremdkörpern ist oftmals sehr langwierig, da diese im blutigen Wundbereich meist nicht sichtbar sind.
Es besteht daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zum Lokalisieren von Metallteilen in biologischem Gewebe zu schaffen, mit der an Ort und Stelle zuverlässig eine Bestimmung der Lage der Metallteile möglich ist.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, die Lage von Metallteilen schon präoperativ auf der Haut zu lokalisieren. Durch die exakte Lagebestimmung wird die benötigte Wundfläche kleiner und durch die verringerte Traumatisierung wird die postoperative Komplikationsrate und die spätere Narbenbildung vermindert. Wegen der Sterilisierbarkeit des Meßkopfes ist auch eine intraoperative Anwendung möglich. Dies ist insbesondere von Bedeutung bei der Lokalisierung metallischer Fremdkörper, welche nach Verletzungen aus dem blutigen Wundbereich exstirpiert werden müssen.
Insbesondere entfällt die Rönt-genkontrolle und die damit verbundene Strahlenbelastung für Patient und Personal.
Die Anwendung des Geräts ist ungefährlich, da die zur Messung benötigte Energie im mW-Bereich liegt.
Die Zeichnung zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die Vorrichtung besteht einmal aus einem auf Metallteile ansprechenden von Hand führbaren Meßkopf 1, der bei Annäherung an Metallteile ein mit der Annäherung sich veränderndes elektronisches Signal abgibt und zum anderen aus einer Meßschaltung 2, an die der Meßkopf 1 angeschlossen ist und welcher das elektrische Signal zur Anzeige bringt.
Bevorzugt wird ein Meßprinzip angewandt, das das Prinzip des Wirbelstrommeßverfahrens mit demjenigen des Permeabilitätsverfahrens kombiniert.
Der Meßkopf 1 weist einen Ferritstab 3 auf, auf den vorderseitig eine Spule 4 aufgewickelt ist. Im vorderen Bereich, d.h. vor der Spule 4 läuft der Ferritstab 3 in einer kegelförmigen Meßspitze 5 aus.
Die Spule 4 ist angeschlossen an einen freischwingenden Oszillator 6, derart, daß die Spule 4 Teil der Induktivität des Schwingkreises des Oszillators 6 ist.
Bestehen die zu lokalisierenden Metallteile aus ferromagnetischem Material, dann geht als Faktor für die Messung die magnetische Permeabilität ein, was zu einer proportionalen Induktivitätsänderung führt, welche die Schwingfrequenz des Oszillators 6 herabsetzt. Bestehen die zu ortenden Metallteile aus diamagnetischem Material, dann ist der Faktor für die Messung die Leitfähigkeit, die dem Ausmaß der Wirbelstromentwicklung im zu lokalisierenden MetallteilYentspricht. Diese Wirbelströme erzeugen ein sekundäres Magnetfeld, das auf den Oszillator 6 im Sinne einer Frequenzerhöhung wirkt.
Die Frequenzänderung im Oszillator 6 wird durch Vergleich mit der festen Frequenz eines weiteren Oszillators 7 in einer Mischstufe 8 hörbar gemacht. Um eine Entkopplung der Oszillatoren 6 und 7 zu erreichen, ist zwischen der Mischstufe 8 und dem Oszillator 6 eine Frequenzteilerschaltung 9 vorgesehen.
Der freischwingende Oszillator 6 schwingt beispielsweise im Bereich von 1 MHz, der Oszillator 7 hat beispielsweise eine Festfrequenz von 455 kHz und die Frequenzteilerschaltung 9 besitzt beispielsweise ein Teilungsverhältnis von 10:1.
Der Tonbereich am Ausgang der Mischstufe 8 ist durch Verändern der Grundfrequenz des freischwingenden Oszillators 6 einstellbar, was bevorzugt durch einen einstellbaren Kondensator 10 bewirkt wird, welcher zur Spule 4 parallelgeschaltet ist. Bei linearer Annäherung des Meßkopfes 1 an ein Metallteil ändert sich die Niederfrequenz am Ausgang der Mischstufe 8 exponentiell.
Da die Niederfrequenz am Ausgang der Mischstufe 8 sich erniedrigt oder erhöht, je nach dem, ob ein ferro- oder diamagnetisches Metallteil vorliegt, kann bei einiger übung auf diese Weise zwischen ferro- und diamagnetischen Metallteile unterschieden werden.
Bevorzugt soll der Meßkopf 1 eine kapazitive Abschirmung 11 aufweisen. Diese Abschirmung 11 ist insbesondere in den Fällen erforderlich, wo gleichzeitig Meßgeräte, wie beispielsweise Elektrocardioskope betrieben werden.
Damit die Abschirmung 11 nicht als Kurzschlußwindung wirkt und den Schwingkreis des Oszillators 6 dämpft, besteht diese aus mehreren sich einander überdeckenden Metallstreifen 12, welche längs der Achse des Meßkopfes 1 verlaufen und welche elektrisch voneinander isoliert sind. Am hinteren Ende des Meßkopfes 1 sind die Streifen 12 über einen Metallring 13 elektrisch miteinander verbunden, wobei dieser Metallring 13 an Masse bzw. Erde liegt.
Prinzipiell sind auch andere Meßverfahren denkbar, wie beispielsweise induktive Verfahren mit direkter Messung der Induktivität in einer Brückenschaltung, Magnetfeldänderungen, die durch Halbleitersonden gemessen werden, Ultraschallverfahren, Mikrowellenverfahren, und kapazitive Meßverfahren. Den beschriebenen Wirbelstromeß-und Permeabilitätsverfahren ist jedoch der Vorzug zu geben, da dieses Verfahren eine hohe Empfindlichkeit der Meßanordnung aufweist und mit ihm in gleicher Weise ferro- und diamagnetische Metallteile erfaßbar sind.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche II y Vorrichtung zum Lokalisieren von Metallteilen in biologischen Geweben, wie beispielsweise in Knochen, g e k e n n z e i c h n e t durch einen auf Metallteile ansprechenden, von Hand führbaren Meßkopf, der bei Annäherung an Metallteile ein mit der Annäherung sich veränderndes elektrisches Signal abgibt, das durch eine elektrische Meßschaltung zur Anzeige gebracht wird, an die der Meßkopf angeschlossen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Meßkopf eine einen Ferritstab umgebende Schwingspule aufweist, welche an einen freischwingenden Oszillator der Meßschaltung angeschlossen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Ferritstab vorne über die Spule übersteht und in eine kegelförmige Meßspitze ausläuft.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Spule und der griffelförmig nach hinten verlaufende Teil des Ferritstabes durch voneinander isolierte Abschirmlamellen abgedeckt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Abschirmlamellen am hinteren Ende elektrisch miteinander verbunden und an Masse gelegt sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß parallel zur Spule ein einstellbarer Kondensator geschaltet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Oszillatorfrequenz in einer Mischstufe mit der konstanten Frequenz eines weiteren Oszillators zur Erzeugung einer hörbaren Niederfrequenz verglichen wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zwischen dem freischwingenden Oszillator und der Mischstufe eine Frequenzteilerschaltung geschaltet ist.