DE3639263A1 - Vorrichtung zur ueberpruefung der funktionsfaehigkeit von in lebende koerper eingesetzte endoprothesen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Ober­ begriff des Anspruches 1.

Bei Endoprothesen kann es sich beispielsweise um künst­ liche Hüftgelenke, insbesondere für Menschen handeln.

Es gibt verschiedene Arten von Endoprothesen. Hierzu ge­ hören solche, die ein Gelenk aus Metall, Keramik oder Plastik aufweisen. Das Gelenk kann aus Metall sein, das mit einer Keramik oder dergleichen Werkstoff um­ mantelt ist. Ein solches Gelenk kann z.B. ein künst­ liches Hüftgelenk sein, anhand dessen nachstehend die Er­ findung näher beschrieben wird. Ein künstliches Hüftgelenk ist z.B. in einen lebenden Menschen operativ zwischen einem Oberschenkelknochen und der Hüfte eingesetzt, um seine Gehfähigkeit wiederherzustellen. Hierzu muß das künstliche Hüftgelenk derart angeordnet und am Knochen festgehalten werden, daß die Bewegungsfähigkeit des betreffenden Patienten so wenig wie möglich in Mitleiden­ schaft gezogen wird. Dabei kann das künstliche Hüftgelenk zwischen Becken und Oberschenkelknochen auch ohne Zement eingesetzt werden, wobei das Festwachsen oder die Regeneration der Knochen an und in der Nähe des Hüft­ gelenkes eine wichtige Rolle spielen. Durch das An­ bzw. Festwachsen der Knochen wird der ausreichende Zusammenhalt zwischen dem künstlichen Hüftgelenk und dem Knochen erreicht.

Beim Gehen mit dem künstlichen Hüftgelenk kann es vor­ kommen, daß der in dem Oberschenkelknochen eingesetzte Schaft des Hüftgelenkes in den Oberschenkelknochen tiefer einsinkt, was nachfolgend als "Einsinken" bezeichnet wird. Außerdem kann sich das künstliche Hüftgelenk lockern, indem sich Spalte oder Risse bilden, was nachstehend als "Lockern" bezeichnet wird. Durch das "Einsinken" und "Lockern" wird die feste Verbindungen zwischen dem künstlichen Hüftgelenk und den anschließenden Knochen­ teilen geschwächt, so daß die Funktionsfähigkeit des künstlichen Hüftgelenkes und damit die Bewegungsfähigkeit des Patienten beeinträchtigt ist. Beim Auftreten derartiger Fehler muß das künstliche Hüftgelenk durch ein neues Hüft­ gelenk ersetzt werden, wozu eine erneute Operation er­ forderlich ist, die aber für den Patienten ein hohes Risiko und eine außerordentliche finanzielle Belastung dar­ stellt. Aus diesen Gründen sind daher erneute Operationen zur Reparatur oder zum Austausch von künstlichen Hüftge­ lenken möglichst zu vermeiden.

Es hat sich gezeigt, daß ein mangelnder fester Zusammenhalt zwischen Knochen und dem künstlichen Hüftgelenk vermieden werden kann, wenn der Patient eine Zeitlang sich in Ruhe verhält, sobald ein erstes Anzeichen eines Einsinkens und Lockerns erkannt worden ist. Es ist daher von großer Wichtigkeit für den Patienten, daß eine nicht ausreichend feste Verankerung des künstlichen Hüftgelenkes zu einem möglichst frühen Stadium sicher erkannt wird.

Gegenwärtig hängt die Erkennung eines Einsinkens und einer Lockerung des künstlichen Hüftgelenkes von der Beob­ achtung des Patienten von Röntgenuntersuchungen und von der genauen lnspektion der Beweglichkeit und Belastbarkeit des betreffenden Beines ab. Das heißt, daß die rechtzeitige Erkenntnis eines funktionellen Fehlers an einem künstlichen Hüftgelenk abhängig ist von subjektiven Einschätzungen und Verläßlichkeiten des Patienten und/oder eines Arztes. Dabei ist zu berücksichtigen, daß ein Einsinken und eine Lockerung für den Patienten oder den Arzt nicht immer leicht zu erkennen ist.

Das Einsinken und Lockern wird daher häufig zu spät erkannt, um Abhilfe allein durch eine dem Patienten verordnete Ruhezeit schaffen zu können. Aus diesem Grunde besteht ein großes Bedürfnis an einer möglichst frühzeitigen Erkennung und Abschätzung eines sich bemerkbar machenden Einsinkens und Lockerns nach objektiven Kriterien.

Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die einem Patienten zu einem möglichst frühen Zeitpunkt aufgrund von objektiven Kriterien anzeigt, daß und wo ein Fehler an der Endoprothese oder der sie haltenden Knochenteile vor­ handen ist bzw. sich einzustellen droht. Dabei soll die Vorrichtung vor allem dazu in der Lage sein, ein erstes Einsinken und eine beginnende Lockerung einer Endoprothese insbesondere eines künstlichen Hüftgelenkes frühzeitig anzuzeigen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An­ spruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen oder Weiter­ bildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche für sich oder in Verbindung mit dem An­ spruch 1.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispieles beschrieben. ln der zugehörigen Zeichnung zeigt:

Fig. 1 acht Bewegungen zur Aussendung von akustischen Signalen für Anzeigen und Lokalisierungen von Bewegungsstörungen, die auf fehlerhaft im Körper gehaltene Endoprothesen zurückgeführt werden können;

Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Veran­ schaulichung der Beziehung zwischen den Frequenzen auftretender akustischer Signale und den Bewegungsstadien nach Fig. 1;

Fig. 3 eine weitere graphische Darstellung für die Beziehung zwischen einer Haupt­ frequenz des empfangenen akustischen Signals und den Bewegungsstadien nach Fig. 1;

Fig. 4 ein Verfahren zur Messung der Geschwindig­ keit des akustischen Signals in einem Knochen im Zusammenhang mit der vor­ liegenden Erfindung;

Fig. 5(A) und 5(B) in grob vereinfachter Darstellung ein künstliches Hüftgelenk in Verbindung mit einem Becken und einem Oberschenkel­ knochen und gemessenen Zeitdifferenzen von akustischen Signalen zur Ortsbe­ stimmung von Störungen;

Fig. 6 eine noch weitere graphische Darstellung für gemessene Zeitdifferenzen von akustischen Signalen im Zusammenhang mit Bewegungsstadien nach Fig. 1,

Fig. 7 ein Schaltungsdiagramm einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung und

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 7, teilweise geschnitten.

Grundlage der Erfindung waren umfangreiche Studien über Bewegungsgeräusche, vor allem bei Menschen. Dabei wurde gefunden, daß abnormale Geräusche gegenüber normalen Geräuschen in Abhängigkeit von funktionellen Bewegungs­ störungen, wie sie beim Einsinken oder Lockern künstlicher Hüftgelenke auftreten, zu verzeichnen sind und daß der­ artige Störungen durch die ausgesonderten akustischen Signale bzw. Geräusche erfaßt und lokalisiert werden können.

Um diese Aussage genauer überprüfen zu können, wurden erfinderseits akustische Signale gemessen und miteinander verglichen, die von Patienten ausgehen, die künstliche Hüftgelenke haben und von gesunden Menschen mit natür­ lichen Hüftgelenken. Diese Messungen wurden bei Patienten und gesunden Menschen bei verschiedenen Beinbewegungen gemessen. Dabei wurden akustische Signale von Patienten mit künstlichen Hüftgelenken aufgenommen, die bei gesunden Menschen nicht auftraten. Hierdurch wird deutlich, daß es ausgeprägte, Hüftgelenk-spezifische akustische Signale gibt. Es ist klar, daß es entsprechende spezifische Signale auch bei anderen Endoprothesen gibt und die vor­ stehende Beobachtung nicht auf künstliche Hüftgelenke be­ schränkt ist. Nur der besonderen Anschaulichkeit wegen, wird die Erfindung anhand von Patienten mit künstlichen Hüftgelenken beschrieben, ohne die Erfindung diesbe­ züglich zu beschränken.

Zurückkommend auf Fig. 1 werden die akustischen Signale bei Patienten mit künstlichen Hüftgelenken und bei ge­ sunden Menschen mit natürlichen Hüftgelenken bei Be­ wegungen gemessen, wie sie in Fig. 1 aufgezeigt sind.

Fig. 1 verdeutlicht die Beinbewegungen eines Patienten, dem in das schattiert gezeichnete rechte Bein ein künst­ liches Hüftgelenk eingesetzt ist. Die verschiedenen Formen der Beinbewegungen sind durch die Nummern 1 bis 8 in Fig. 1 gekennzeichnet. Die Bewegungen nach den Nummern 1 bis 4 werden als "Gehen" bezeichnet, während die Be­ wegungen nach den Nummern 5 und 6 ein "Hinsetzen" bzw. "Aufstehen" kennzeichnen. Die Bewegungen Nr. 7 und 8 zeigen ein "Anheben" und "Absenken" des mit dem künstlichen Hüft­ gelenk versehenen Beines aus dem Sitzen.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm, auf dessen Abszisse die Bewegungen Nr. 1 bis 8 nach Fig. 1 und längs dessen Ordinate die jeweilige Frequenz in % der gemessenen akustischen Emission AE aufgetragen sind. Hierdurch wird klar, daß akustische Emissionen bei den Bewegungen 1, 5, 6, 7 und 8 auftreten, die den Bewegungen "Gehen", "Hinsetzen", "Aufstehen", "Anheben" und "Absenken" zuzuordnen sind.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm, auf dessen Abszisse die Be­ wegungen Nr. 1, 5, 6 und 7 und auf dessen Ordinate die Hauptfrequenzkomponenten der empfangenen akustischen Signale (gemessen in Hertz) aufgetragen sind. In Fig. 3 bedeuten die schwarzen Quadrate akustische Emissionen, die ausgesendet wurden, wenn die künstlichen Hüftgelenke fehlerhaft waren, während die schwarzen Kreisflächen akustische Emissionen betreffen, die abgegeben wurden, wenn die künstlichen Hüftgelenke in Ordnung waren. Der Wertung, daß die künstlichen Hüftgelenke fehlerhaft ange­ ordnet oder in Ordnung waren, lag eine Röntgenstrahlen­ untersuchung zugrunde, um auf diese Weise die verschiedenen akustischen Signale miteinander vergleichen zu können.

Wie Fig. 3 verdeutlicht, konnte bestätigt werden, daß die Hauptfrequenzkomponenten der von den akustischen Emissionen empfangenen akustischen Signale in drei separate Frequenzbereiche unterteilt werden können, die nachstehend als Frequenzzonen 1, 11 und 111 bezeichnet werden, wobei es sich hier um in menschliche Körper eingesetzte künst­ liche Hüftgelenke handelt. Die Frequenzzone 1 betrifft Frequenzen von 50 Hz oder weniger. Die Frequenzzone 11 umfaßt den Bereich von 200 Hz bis 350 Hz und der Frequenz­ bereich 111 beinhaltet Frequenzen von 500 Hz und mehr.

Durch Fig. 3 wird klar, daß die Hauptfrequenzkomponenten der akustischen Emission sich nur in der Frequenzzone 11 befinden, unabhängig von der Bewegungsart der mit den künstlichen Hüftgelenken versehenen Beine, sofern die künstlichen Hüftgelenke in Ordnung waren. Wenn jedoch die künstlichen Hüftgelenke fehlerhaft waren, dann traten die Hauptfrequenzkomponenten nicht nur in der Frequenz­ zone 11, sondern auch in den Frequenzzonen 1 und 111 auf. Es ist daher erfindungsgemäß möglich, mit rein akustischen Mitteln festzustellen, ob ein künstliches Hüftgelenk richtig angeordnet ist oder ob Fehler vorhanden sind oder nicht. Hierbei müssen erfindungsgemäß lediglich die akustischen Emissionen in einem Frequenzbereich zwischen 0,1 Hz und 2 Hz überwacht werden. Mit anderen Worten ist es nach der Erfindung möglich, funktionelle Fehler an einem künstlichen Hüftgelenk festzustellen und zu orten, wenn dieses nicht mehr in der richtigen Lage gehalten ist. Das heißt, die funktionelle Störung kann im vor­ stehenden Sinne durch "Einsinken" und "Lockern" verursacht sein.

Aufgrund erfindungsgemäßer Experimentalstudien läßt sich zeigen, daß fuktionelles Fehlverhalten von künstlichen Hüftgelenken lokalisiert werden kann, indem von der akustischen Emission Gebrauch gemacht wird. Mehr im einzelnen ist erfindungsgemäß die Ortung des funktionellen Fehlerverhaltens möglich durch die Überwachung der akustischen Emission an zwei Stellen (Orten) zwischen denen das künstliche Hüftgelenk eingesetzt ist, und durch die Erfassung der Zeitdifferenz der akustischen Emission zwischen den zwei Stellen bzw. Orten. Für diese Zwecke wurde als erstes die Schallgeschwindigkeit der akustischen Emission in einem Knochen gemessen.

Fig. 4 zeigt zwei nachstehend noch eingehender beschriebene Schalltransduktoren (Schallaufnehmer) in Kontakt mit einem Bein 13, um akustische Emission zu erfassen. Die beiden Transduktoren 11, 12 befinden sich in einem Abstand von 20 cm. Zwischen den beiden Transduktoren 11 und 12 befindet sich ein Beinknochen. Wenn akustische Emission in der Mitte zwischen den beiden Transduktoren erzeugt wird, laufen akustische Signale in Richtung der Transduktoren 11 und 12 und werden dort gleichzeitig empfangen. Wenn jedoch die akustische Emission an einer Stelle des Beins erfolgt, die von dem Transduktor 11 einen Abstand 11₁ und von dem Transduktor 12 einen Abstand 11₂ aufweist, ist die Empfangszeitdifferenz Δ t, mit der die akustischen Signale an den beiden Transduktoren empfangen werden, bestimmt durch

v × Δ t = l₂ - l₁ ,

wobei v die Schallgeschwindigkeit im Knochen ist. Die Empfangszeitdifferenz Δ t läßt sich aus den an den Trans­ duktoren empfangenen akustischen Signalen ermitteln. Wie in Fig. 4 schematisch angedeutet, wurde auf den Bein­ knochen zwischen den Transduktoren 11 und 12 mit einem Hammer geschlagen. Um eine höhere Präzision zu erhalten, wurde zusätzlich eine Kreuzkorrelationsfunktion zwischen den empfangenen Signalen angewandt. Als Ergebnis wurde fest­ gestellt, daß die Schallgeschwindigkeit v im Knochen verglichen mit der Übertragung in festen Körpern mit 200 m/s bemerkenswert langsam war.

In Fig. 5(A) wird die Lokalisierung der funktionellen Beeinträchtigung eines künstlichen Hüftgelenkes 15 im Zusammenhang mit der Schallgeschwindigkeit v im Knochen beschrieben. Das schematisch dargestellte künstliche Hüftgelenk 15 ist zwischen einer Hüfte 16 und einem Ober­ schenkelknochen 17 angebracht. Das künstliche Hüftgelenk 15 umfaßt ein dübelartiges Hüftteil 151, das im Becken 16 fest­ gehalten ist. Ein Schaft 152 ist in einen Oberschenkel­ knochen 17 eingesetzt. Am freien Schaftende ist eine Gelenk­ kugel angeordnet, die in eine Gelenkschale an dem Hüft­ teil eingreift, um eine universelle Kugelgelenkverbindung 153 zu bilden.

Die beiden Schalltransduktoren 11 und 12 sind außerhalb der Spina iliaca posterior superior vom Becken bzw. außer­ halb des Condulus lateralis des Oberschenkelknochens angebracht. Diese Positionen für die Schalltransduktoren liegen besonders knochennahe. Muskelbewegungen und Be­ wegungen der Haut können daher in diesen Positionen relativ niedrig gehalten werden. Daher sind diese Positionen für die Schalltransduktoren besonders hilfreich, um Dämpfungen von akustischer Emission weitgehend abzu­ wenden, die durch Muskel- und Hautbewegungen verursacht werden.

Fig. 6 zeigt ein Diagramm, auf dessen Abszisse die Be­ wegungsarten Nr. 1, 5, 6 und 7 nach Fig. 1 und auf dessen Ordinate die akustische Empfangszeitdifferenz Δ t in Mikrosekunden aufgetragen ist. ln diesem Diagramm zeigen die schwarzen Quadrate das Ergebnis von Messungen an fehlerhaften künstlichen Hüftgelenken. Jeder schwarze Kreis steht für das Ergebnis von Messungen an einem fehlerfreien künstlichen Hüftgelenk. Die Schalltrans­ duktoren 11 und 12 sind an äußeren Stellen entsprechend Fig. 5 angebracht. Negative Schallwerte für die Schall­ empfangszeitdifferenz zeigen, daß der beckenseitige Schalltransduktor 11 als erster die akustische Emission mißt, bevor die akustische Emission von dem knieseitigen Schalltransduktor 12 gemessen wird. Andererseits zeigen, die positiven Schallwerte der Schallempfangszeit­ differenz, daß der knieseitige Schalltransduktor 12 die akustische Emission schneller empfängt als der becken­ seitige Schalltransduktor 11. Wie schon vorstehend ge­ sagt, ist die Schallgeschwindigkeit bemerkenswert niedrig.

Andererseits laufen die Schallwellen sehr schnell durch metallische Teile, wie dem künstlichen Hüftgelenk. Daher kann die Gegenwart von metallischen Teilen unberücksichtigt bleiben. Mit anderen Worten, können die Untersuchungen sich nur auf die Schallgeschwindigkeit v im Knochen richten.

Fig. 5(B) zeigt ein Diagramm, das dem Ort der Erzeugung der akustischen Emission in Beziehung zu der Schallge­ schwindigkeit der akustischen Emission im Knochen setzt. Dabei zeigt jede unausgefüllte quadratische Umrandung das Ergebnis einer Messung an einem fehlerhaften künstlichen Hüftgelenk. Jeder schwarze Kreis zeigt das Ergebnis einer Messung bei fehlerfreiem künstlichen Hüftgelenk. Es ist klar, daß fast alle der quadratischen Umrandungen bei oder nahe dem künstlichen Hüftgelenk 15 liegen, die daher Orte bestimmen, an denen ein "Einsinken" oder "Lockern" des künstlichen Hüftgelenkes eingetreten ist. Die quadratischen Umrandungen weisen daher auf ein fehler­ haftes künstliches Hüftgelenk hin. Es ist somit erfindungs­ gemäß möglich, funktionelle Beeinträchtigungen eines künstlichen Hüftgelenkes örtlich zu lokalisieren, indem die Empfangszeitdifferenz Δ t erfaßt wird.

Fig. 7 zeigt lediglich ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung mit zwei Schalltransduktoren 11 und 12 zur Er­ fassung akustischer Emissionen in Abhängigkeit von Be­ wegungen eines Patienten (lebender Körper) 10, der ein künstliches Hüftgelenk 15 zur Wiedererlangung seiner Bewegung aufweist. Die Hochfrequenzkomponente der akustischen Emission wird weitgehend und rasch innerhalb des Körpers gedämpft, während die Niedrigfrequenz­ komponente der akustischen Emission sich durch den Körper 10 ausbreitet. Die Schalltransduktoren 11 und 12 greifen die akustische Emission auf, die in einem Schallfrequenz­ bereich von 1 Hz bis 1 kHz liegen und durch die Haut hin­ durch empfangen werden. Die Schalltransduktoren müssen bequem und zuverlässig auf der Haut befestigt werden. Dabei sollen Reibungsgeräusche zwischen der Haut und dem Transduktor weitgehend vermieden sein.

Fig. 8 zeigt einen Schalltransduktor 11 als modifziertes Stethoskop. Der Schalltransduktor 12 ist in gleicher Weise aufgebaut. Jeder Transduktor 11 und 12 enthält einen konischen Resonanzkörper 20 aus nicht rostendem Stahl. Der konische Resonanzkörper 20 besitzt an seinem weiten Ende eine Öffnung, die mit einem Harzfilm bzw. -membran abgedeckt ist, welche in Kontakt mit der Haut des Körpers 10 gebracht wird. Der Harzfilm wandelt die akustische Emission in dem Körper 10 in Luftvibration um. Ein Rohr 22 ist an das Ende des Resonanzkörpers 20 angeschlossen. Ein Kondensormikrofon 23 ist an einem Innenwandabschnitt des Rohres 22 angeklebt. Bei dem Kleber kann es sich um Silicongummi handeln. Ein Loch 24 zur Luftventilation verbleibt zwischen dem Kondensormikrofon 23 und dem gegen­ überliegenden freien lnnenwandabschnitt des Rohres 22. Das Loch 24 dient zur Eliminierung von Pulsgeräuschen des Patienten, die eine sehr niedrige Frequenz und eine größere Amplitude aufweisen.

Vor der Befestigung der Transduktoren wird auf die be­ treffenden Hautflächen ein Creme aufgetragen, um Reibge­ räusche zwischen den Transduktoren und der Haut zu eliminieren. Bei der Creme kann es sich um Keratin handeln, das auch bei Elektrokardiogrammessungen verwendet wird. Die Transduktoren werden mit elastischen Klebebändern oder dergleichen auf der Haut befestigt.

Zur Messung akustischer Emission werden die Schall­ transduktoren 11 und 12 an Körperstellen befestigt, wo die Bewegungen von Muskeln und der Haut nicht direkt auf die Schalltransduktoren übertragen werden. Die Schalltrans­ duktoren 11 und 12 werden daher vorzugsweise knochennah auf der Haut befestigt, wo praktisch keine Muskel- und Hautbewegungen auftreten. Die Körperstellen zum Anbringen der Schalltransduktoren werden daher vorteilhafterweise entsprechend Fig. 5(A) gewählt.

Zurückkommend auf Fig. 7 wandeln die Mikrofone 23 in den Transduktoren 11 und 12 die akustische Emission in zwei elektrische Signale um, die über Verstärker 31 und 32 und Kabel 36 und 37 an Filter 26 und 27 gelegt werden. Die Filter 26 und 27 eliminieren das Rauschen in den elektrischen Signalen und geben erste bzw. zweite ge­ filterte Signale ab. Die ersten und zweiten gefilterten Signale der beiden Filter 26, 27 werden einem Prozeß­ rechenkreis 40 aufgeschaltet. Der Prozeßrechenkreis 40 wählt eines der beiden gefilterten Signale aus, das eine größere Amplitude als das andere aufweist. Aus diesem Grunde besitzt der Prozeßrechenkreis 40 einen Wähler (nicht dargestellt) zur Auswahl des Filtersignals mit der größeren Amplitude. Das ausgewählte Filtersignal wird in dem Prozeßrechenkreis programmgemäß in einem Frequenzbereich verarbeitet, um funktionelle Fehler des künstlichen Hüftgelenkes analysieren zu können.

Der Prozeßrechenkreis 40 umfaßt einen Detektor 41 der auf die ausgewählten Filtersignale reagiert. Der Detektorkreis 41 zeigt an, wo das erste gefilterte Signal innerhalb der ersten, zweiten und dritten Frequenz­ zone 1, 11 und 111 (Fig. 3) liegt. Der Detektorkreis 41 erzeugt erste, zweite und dritte Detektorsignale, wenn das gefilterte Signal in die 1., 11. bzw. 111. Frequenzzone fällt. Der Detektorkreis 41 kann einen FFT-(Schnell-Fourier-Transformator)Abtaster enthalten.

Der Prozeßrechenkreis 40 umfaßt weiterhin einen Bewertungs­ kreis 42, der an den Detektor 41 angeschlossen ist. Der Bewertungskreis 42 bewertet das künstliche Hüftgelenk 15 nur dann als fehlerhaft, wenn das zweite Anzeigesignal allein von dem Detektorkreis 41 abgegeben wird. Anderen­ falls bewertet der Bewertungskreis 42 das künstliche Hüftgelenk 15 als funktionell beeinträchtigt. ln jedem Fall wird ein erstes Ergebnis des Prozeßrechenkreises von dem Bewertungskreis 42 abgegeben.

Das erste und zweite gefilterte Signal werden außerdem einem Bestimmungskreis 43 aufgeschaltet. Der Bestimmungs­ kreis 43 kann auch innerhalb des Prozeßrechenkreises 40 liegen und dient zur Bestimmung des Ortes der Erzeugung der akustischen Emission in der vorstehend angegebenen Weise durch Anzeige einer Empfangszeitdifferenz zwischen den gefilterten Signalen, bezogen auf die Schallgeschwindig­ keit von 200 m/s. Ein zweites Ergebnis wird von dem Be­ stimmungskreis 43 mit Bezug auf das erste Ergebnis des Prozeßrechenkreises abgegeben.

Die ersten und zweiten Prozeßrechenergebnisse werden auf einem Anzeigegerät 44, z.B. einer Kathodenstrahlröhre angezeigt.

Die Erfindung wurde ohne jede Beschränkung nur an bevor­ zugten Ausführungsbeispielen beschrieben. Für Fachleute der hier betreffenden Art ist es nach Kenntnisnahme des der Erfindung zugrundeliegenden allgemeinen Gedanken klar, daß das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel auf mannigfaltige Art abgewandelt werden kann. So ist die Erfindung nicht nur zur Beurteilung der Funktionsfähig­ keit von künstlichen Hüftgelenken geeignet. Zum Beispiel kann die Endoprothese auch aus einem künstlichen Knochen oder dergleichen bestehen. Schließlich ist die Erfindung nicht auf die Untersuchung an lebenden menschlichen Körpern beschränkt. So kann es sich auch um lebende Tiere handeln.

Die akustische Emission, aufgenommen von den Schalltrans­ duktoren kann auf einem Videoband zusammen mit den zuge­ hörigen Bewegungsbildern des Patienten gespeichert sein, die von einer Videokamera aufgezeichnet worden sind. Der erste und zweite Prozeßrechenkreis kann auch von dem Bewertungskreis 42 und dem Bestimmungskreis 43 über einen Übertragungsweg zu einer zentralen Station übertragen werden, wo die ersten und zweiten Ergebnisse analysiert werden. Das heißt, daß ein werteaddierendes Netzwerk (VAN) vorhanden sein kann, um die Endoprothese zu diagnostizieren.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Überprüfung von in lebenden Körpern eingesetzten Endoprothesen, wobei bei Körperbewegungen akustische Signale eines bestimmten hauptsächlichen Frequenzbereiches abgegeben werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß außerhalb des Körpers (10) akustische Signalaufnehmer (11, 12) zur Erfassung der akustischen Signale im Zusammenhang mit den Körperbewegungen vorgesehen sind und daß ein Prozeßrechenkreis (40) zur Verarbeitung der akustischen Signale in dem Frequenzbereich zur Ermittlung funktioneller Störungen an der Endoprothese vorhanden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hauptsächliche Frequenzbereich eine erste, zweite und dritte Frequenzzone aufweist, wobei die zweite Frequenzzone einen höheren Zonenbereich als die erste Frequenzzone und einen niedrigeren Zonen­ bereich als die dritte Frequenzzone charakterisiert, und daß der Prozeßrechenkreis (40) einen Detektorkreis (41) aufweist, der wenigstens eine der drei Frequenzzonen erfaßt, in welcher die akustischen Signale vorhanden sind, daß der Detektorkreis (41) erste, zweite und dritte Detektorsignale abgibt, wenn sich die akustischen Signale in der ersten, zweiten bzw. dritten Frequenzzone befinden und daß ein Bewertungskreis (42) in Verbindung mit dem Detektorkreis (41) vorhanden ist, der die Endo­ prothose nur dann als in Ordnung wertet, wenn nur das zweite Detektorsignal von dem Detektorkreis abge­ geben worden ist, während anderenfalls die Endo­ prothese als fehlerhaft qualifiziert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die akustischen Signalaufnehmer (11, 12) jeweils einen konischen Resonanzkörper (20) aufweist, dessen weiteres offenes Ende von einer Membran (Harz­ film) abgedeckt ist, die in Kontakt mit der Haut des Körpers gebracht wird, daß an das engere offene Ende des Resonanzkörpers (20) ein Rohr (22) anschließt, in dem ein Kondensatormikrofon (23) befestigt ist, wobei ein Luftdurchgang (24) in dem Rohr (24) frei bleibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endoprothese ein künstliches Hüftgelenk (15) ist, das zwischen einem Becken- und einem Oberschenkel­ knochen (16, 17) angeordnet ist, wobei das Hüftgelenk (15) ein dübelartiges Hüftteil (151) aufweist, das im Becken (16) verankert ist, und einen Schaft (152) besitzt, der in dem Oberschenkelknochen (17) eingreift, und wobei das Hüftteil und der Schaft durch ein Kugel­ gelenk (153) miteinander verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endoprothese zwei Enden und ein dazwischen liegendes Teil aufweist, daß akustische Emission entlang der Endoprothese zu den Enden in der Form von ersten und zweiten akustischen Signalen läuft, die von einer Stelle ausgehen, an der die akustische Emission statt­ findet, daß die akustischen Signalaufnehmer (11, 12) nahe den beiden Enden außerhalb des Körpers zur Erfassung der akustischen Signale angeordnet sind, wobei ein Bestimmungskreis (43) an die Signalaufnehmer (11, 12) zur Bestimmung der Ausgangsposition der akustischen Emission angeschlossen ist, indem die zeitliche Empfangsdifferenz Δ t zwischen dem ersten und dem zweiten akustischen Signal ermittelt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die akustische Emission mit einer vorbestimmten Schallgeschwindigkeit durch den Körper läuft, wobei der Bestimmungskreis (43) mit Hilfe der Schallge­ schwindigkeit die Ausgangsposition für die akustische Emission ermittelt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestimmungskreis (43) die Empfangszeit­ differenz Δ t in Verbindung mit einer Kreuz­ korrelationsfunktion zwischen dem ersten und zweiten akustischen Signal ermittelt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Endoprothese ein künstliches Hüftgelenk ist, das zwischen Hüftknochen und Oberschenkelknochen eingesetzt ist, wobei der erste Schallaufnehmer (11) an der Spina iliaca posterior superior des Beckens (16) und der zweite Schallaufnehmer (12) außerhalb an dem Condulus lateralis des Oberschenkelknochens (17) befestigt ist.