DE639617C - Verfahren zur Bestimmung der bei Behandlung biologischer Gewebe mit kurz- und ultrakurzwelligen elektrischen Schwingungen im Gewebe umgesetzten Hochfrequenzenergie - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
10. DEZEMBER 1936

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21g GRUPPE 24

Siemens & Halske Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt*)

Verfahren zur Bestimmung der bei Behandlung biologischer Gewebe mit kurz- und ultrakurzwelligen elektrischen Schwingungen im Gewebe

umgesetzten Hochfrequenzenergie

Patentiert im Deutschen Reiche yora 31. Juli 1932 ab

Es ist bekannt, kurz- und ultrakurzwellige elektrische Schwingungen von einer Frequenz über 10⁷Hz in Form eines elektrischen, magnetischen oder eines Strahlenfeldes auf biologische Gewebe zur Einwirkung zu bringen, zum Zwecke, Wärme- und andere Wirkungen im Gewebe hervorzurufen.

Bei einer solchen Behandlung bestehen bisher Schwierigkeiten bei der Ermittlung der im Gewebe umgesetzten Hochfrequenzenergie. Eine exakte Bestimmung dieser Energie ist bisher unmöglich, denn alle bisher bei diesen Behandlungen ausgeführten Messungen, z. B. eine Messung des Stromes im Behandlungskreis und bei der Behandlung im Kondensatorfeld eine Messung- -der Temperatur von in Serie zum Behandlungsobjekt geschalteten Dielektrika, ergeben nämlich bestenfalls ein Maß für die dem Gewebe eingeführte Energie.

In bezug auf eine Strommessung im Behandlungskreis sei noch erwähnt, daß eine einwandfreie Messung des Stromes bei kurzwelligen elektrischen Schwingungen schon in Ermangelung eines in diesem Wellenlängenbereich genau anzeigenden Meßinstrumentes unmöglich ist. Hinzukommt, daß in einem durch kurzwellige elektrische Schwingungenerregten Schwingungskreis nicht mehr quasi- stationäre Verhältnisse herrschen, was zur Folge hat, daß Messungen an verschiedenen Stellen des Behandlungskreises verschiedene Werte ergeben. Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß man auf diese Weise lediglich die dem Gewebe zugeführte Gesamtstromstärke, die sich im Gewebe in einen Leitungsstrom und einen Verschiebungsstrom aufteilt, mißt und daß die Anteile der Gesamtstromstärke, die im Gewebe wirklich in Wärme o. dgl. umgesetzt werden, bei den verschiedenen Wellenlängen verschieden groß sind, mit kürzer werdender Wellenlänge z. B. immer kleiner werden.

Über die Temperaturmessungen an in Serie zum Behandlungsobjekt geschalteten Dielektrika bei der Behandlung im Kondensatorfeld ist noch zu sagen, daß hierbei nicht das in bezug auf die umgesetzte Energie bei den verschiedenen Wellenlängen verschiedene Verhalten der einzelnen Gewebeschichten, die ein inhomogenes Dielektrikum bilden, berücksichtigt wird.

Daß gerade bei der Behandlung mit kurz- und ultrakurzwelligen elektrischen Schwingungen ein Messen der im Gewebe umgesetzten Energie vom medizinischen Standpunkt aus unbedingt notwendig ist, ergibt

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Johannes Pätzold in Erlangen,

sich aus der Überlegung, daß hierbei die bei der Diathermiebehandlung, mit langwelligen elektrischen Schwingungen für die Höchstgrenze der Behandlungsenergie maßgebenden Nervenreizungen in der Oberfläche des Gewebes bedeutungslos sind, weil unter Um-' ständen tiefer liegende Gewebeschichten in~ folge ihrer von der dielektrischen Beschaffenheit der Oberflächenschicht abweichenden dielektrischen Beschaffenheit viel stärker vom Behandlungsstrom beeinflußt, z. B. viel stärker erwärmt werden als die Oberfläche des behandelten Gewebes. Die durch diese Möglichkeit gegebene Unsicherheit bei der Behandlung mit kurz- und ultrakurzwelligen elektrischen Schwingungen zu beseitigen, ist Aufgabe der Erfindung.

Es kann angenommen werden, daß bei allgemeiner Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung die Behandlung mit kurz- und ultrakurzwelligen elektrischen Schwingungen eine schnellere Verbreitung finden wird als bisher, denn eine Überbehandlung und deren schädliche Folgen können nunmehr mit Sicherheit vermieden werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung geht davon aus, daß in das Dämpfungsdekrement eines Schwingungskreises neben Konstanten dieses Kreises lediglich die Wellenlänge, in der der Schwingungskreis erregt wird, und der für die in diesem "Kreise verlorengehende Energie maßgebende Verlustwiderstand des Kreises eingehen. Demzufolge müssen zwei Schwingungskreise, die in ihrem Aufbau vollkommen gleich sind und bei der gleichen Erregerfrequenz gleich große Dämpfungen besitzen, auch gleich große Verluste haben.

Die Erfindung fußt auf der Erkenntnis, daß, wenn die Dämpfung des Behandlungskreises einer Einrichtung für die Behandlung mit kurz- und ultrakurzwelligen Schwingungen im Behandlungsfall, d. h. bei der gleichen Frequenz der elektrischen Schwingungen und bei der gleichen Beschaffenheit der Behandlungsanordnung wie im Falle der Behandlung und bei eingeschaltetem Behandlungsobjekt bekannt ist und wenn der gleiche Behandlungskreis unter den gleichen Bedingungen, aber mit einem Ersatzbehandlungsobjekt an Stelle des Behandlungsobjektes die gleiche Dämpfung besitzt, nicht nur die Gesamtverluste des Kreises, sondern auch die Verteilung dieser Verluste im Kreis, also auch die auf das Behandlungsobjekt und auf das Ersatzbehandlungsobjekt entfallenden Verluste in beiden Fällen gleich groß sind. Gemäß der Erfindung werden i. nach einer der bekannten Methoden die Dämpfung des Behandlungskreises bei eingeschaltetem Behandlungsobjekt, bei der Frequenz der elektrischen Schwingungen und bei einer Beschaffenheit des Behandlungskreises wie während der Behandlung gemessen,

v. 2. das Behandlungsobjekt durch ein Er- ; satzbehandlungsobjekt ersetzt und die elektrischen Verhältnisse des Ersatzbehandlungs-. Objektes so abgeglichen, daß der Behandlungskreis bei gleicher Beschaffenheit und gleicher Erregerfrequenz wie im Falle der Behändlung die gleiche Dämpfung besitzt, so daß das Ersatzbehandlungsobjekt ein elektrisches Abbild des Behandlungsobjektes darstellt, und 3. die in dem elektrischen Abbild umgesetzte Hochfrequenzenergie bei gleicher Frequenz der elektrischen Schwingungen und gleicher Beschaffenheit der Behandlungsanordnung wie während der Behandlung kalorimetrisch ermittelt.

Die kalorimetrisch gemessene, im elektrisehen Abbild umgesetzte Energie muß dann der während der Behandlung im Behandlungsobjekt umgesetzten Energie entsprechen, denn in beiden Fällen sind nach dem vorhergehenden sowohl die Gesamtverluste als auch die Verteilung dieser Verluste im Behandlungskreis die gleichen.

Als Ersatzbehandlungsobjekt kann z. B. ein Elektrolytmodell verwendet werden. Die elektrischen Verhältnisse eines derartigen Ersatzbehandlungsobjektes können auf besonders einfache Weise, und zwar durch Änderung der Leitfähigkeit der Elektrolytflüssigkeit den elektrischen Verhältnissen des eigentlichen Behandlungsobjektes angepaßt werden.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die Einschaltung eines Ersatzbehandlungsobjektes in den Behandlungskreis an Stelle des Behandlungsobjektes bei der Behandlung mit kurzwelligen elektrischen Schwingungen bereits bekannt ist. Das bisher benutzte Ersatzbehandlungsobjekt kann jedoch nicht als elektrisches Abbild des Behandlungsobjektes bezeichnet werden, weil in diesem Zusammenhang keine Mittel vorgesehen sind, die elektrischen Verhältnisse des Ersatzbehandlungsobjektes den elektrischen Verhältnissen des eigentlichen Behandlungsobjektes anzupassen. Außerdem erfolgt seine Einschaltung in den Behandlungskreis vor Einschaltung des eigentlichen Behandlungsobjektes in diesen Kreis, also zu einem Zeitpunkt, an dem die Dämpfung des Kreises mit dem eigentlichen Behandlungsobjekt noch gar nicht meßbar ist. Das bisher benutzte Behandlungsobjekt kann also lediglich in seiner Form und seinen äußeren Abmessungen dem eigentlichen Behandlungsobjekt entsprechend ausgebildet werden. Die Einschaltung dieses bekannten Behandlungsobjektes erfolgt außerdem lediglich zu dem Zweck, die Einrichtung annähernd so einzustellen, '

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wie es für den Behandlungsfall erforderlich sein wird.

Die kalorimetrische Ermittlung der im Ersatzbehandlungsobjekt umgesetzten Energie. kann natürlich für jeden Behandlungskreis",, für die verschiedensten Wellenlängen und füt alle vorkommenden Betriebsbedingungen vorher erfolgen, so daß für die Behandlung lediglich eine Messung der Dämpfung des Behandlungskreises mit eingeschaltetem Behandlungsobjekt und ein Vergleich mit dem-Verhalten des dazu gehörenden Ersatzbehandlungsobjektes notwendig sind.

Die Dämpfungsmessung läßt sich ebenfalls auf einfache Weise durchführen, wenn z. B. eine Einrichtung zur Behandlung im Kondensatorfeld wie folgt aufgebaut und die Messung wie folgt vorgenommen wird: Die Mittel, die ζμτ Bestimmung des Dämpfungsdekr ententes des Behandlungskreises dienen, sind außer einem diesen Kreis erregenden Sender ein im Behandlungskreis angeordneter, in Kapazitätswerten genau geeichter, möglichst verlustfreier Kondensator veränderbarer Kapazität und außerhalb des Behandlungskreises in loser Kupplung mit ihm, aber geschützt gegen direkte Einwirkungen des Senders ein aperiodischer Schwingungskreis mit einem das Quadrat des Stromes anzeigenden Meßinstrument, z.B. einem Thermokreuz.

Mit Hilfe dieser Apparatur werden z. B. drei Punkte der Dämpfungskurve des Kreises wie folgt aufgenommen:

i. Einstellung des Behandlungskreises auf Resonanz mit der auch im Behandlungsfall benutzten Frequenz der elektrischen Schwingungen (bei der gleichen Beschaffenheit und Lage des Behandlungskreises wie im Behandlungsfall) durch Veränderung des geeichten Kondensators. Die Resonanzlage wird erkannt an dem vom Meßinstrument im Indikatorkreise angezeigten Maximalausschlag. Aus den Werten C des Kondensators und dem Ausschlag <x des Indikatorinstrumentes ergibt sich der Scheitelwert der Resonanzkurve.

2. Bei Beibehaltung der Stellung und Lage des Behandlungskreises wie unter 1. wird der Meßkondensator im Behandlungskreis so weit verstimmt, bis das Indikatorinstrument .auf den halben Maximalausschlag zurückgegangen ist. Dieser Fall tritt natürlich einmal bei einer Verstimmung des Kondensators nach unten und einmal bei Verstimmung nach oben auf. Sind alle physikalischen Maßnahmen beachtet, die bei Dämpfungsmessungen an sich bekannt sind, so ist die Kapazitätsänderung im Kreise, hervorgerufen durch den Kondensator, bei Verstimmung nach unten und oben dem Betrage nach gleich. Bei haibem Maximalausschlag erhält man also zwei weitere Punkte der Kurve.

Schon mit Hilfe dieser drei Punkte kann die Resonanzkurve bestimmt und daraus die Dämpfung ermittelt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Bestimmung der bei der Behandlung biologischer Gewebe mit kurz- und ultrakurzwelligen elektrischen 7" Schwingungen (von einer Frequenz über ι o⁷ Hz) im Gewebe umgesetzten Hochfrequenzenergie, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung der mit dem Gewebe versehenen Behandlungsanordnung bei der gleichen Frequenz der elektrischen Schwingungen und gleicher Beschaffenheit der Anordnung wie während der Behandlung gemessen, danach das Gewebe durch ein Ersatzbehandlungsobjekt ersetzt wird und die elektrischen Verhältnisse des Ersatzbehandlungsobjektes so abgeglichen werden, daß der gleiche Behandlungskreis bei gleicher Beschaffenheit und gleicher Erregerfrequenz wie im Falle der Behändlung die gleiche Dämpfung besitzt, worauf die im Ersatzbehandlungsobjekt umgesetzte Hochfrequenzenergie bei gleicher Frequenz der elektrischen Schwingungen und gleicher Beschaffenheit der Anordnung wie während der Behandlung kalorimetrisch ermittelt wird.