EP2291116A2

EP2291116A2 - Brustkrebserkennung mit fixierungstrichter

Info

Publication number: EP2291116A2
Application number: EP09757264A
Authority: EP
Inventors: René KRUPKA; Jürgen CARSTENS; David Picken; Jan Prochnow
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2008-06-02
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2011-03-09
Also published as: WO2009146881A2; DE102009007255A1; WO2009146881A3

Abstract

Eine Vorrichtung zur Untersuchung von Brustgewebe beinhaltet eine trichterförmige Halterung (15), einen Mikrowellensender (2), einen Mikrowellenempfänger (3), zumindest eine Antenneneinrichtung (10) und eine Steuerungseinrichtung (4). Eine Innenseite der Halterung (15) nimmt die Brust auf. Die Antenneneinrichtung (10) ist an einer Außenseite der Halterung (15) angeordnet. Die Steuerungseinrichtung (4) steuert den Mikrowellensender (2) und den Mikrowellenempfänger (3). Der Mikrowellensender (2) sendet mittels der Antenneneinrichtung (10) ein Mikrowellensignal in die Brust. Der Mikrowellenempfänger (3) empfängt das von der Brust gestreute Mikrowellensignal mittels der Antenneneinrichtung (10). Die Steuerungseinrichtung (4) bestimmt anhand des empfangenen Mikrowellensignals Informationen das Brustgewebe betreffend.

Description

Brustkrebserkennung mit Fixierungstrichter

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Untersuchung von Objekten, insbesondere von Brustgewebe.

Herkömmlich werden zur Untersuchung von Brustgewebe Mammographien angefertigt. Diese zeichnen sich jedoch durch eine geringe Genauigkeit und eine hohe

Strahlenbelastung der Patientin aus. Weiterhin ist die Nutzung von Mikrowellenstrahlung zur Untersuchung von Brustgewebe bekannt.

So zeigt die US 5,704,355 ein System zur Detektion von Brustkrebs, welches eine Antenne im direkten Kontakt mit der Brust einsetzt. Nachteilhaft ist hier eine geringe Positionierungsgenauigkeit der Antenne. So kann die Brust während der Untersuchung gegenüber der Antenne verrutschen.

Weiterhin ist die Nutzung von Ultraschall zur Untersuchung von Brustgewebe bekannt. So zeigt die US 2006/0173307 Al eine Vorrichtung zur Positionierung, Fixierung und ultraschallbasierten Untersuchung von Brustgewebe.

Nachteilhaft sind hier jedoch der geringe Kontrast der resultierenden Bilder und die hohen Anforderungen an das die Bilder auswertende Personal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine

Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, welche eine zuverlässige, genaue und geringe Anforderungen an das Bedienpersonal stellende Untersuchung von Brustgewebe ermöglichen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für die Vorrichtungen durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1, 6 und 9 und für die Verfahren durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche.

Eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung zur Untersuchung von Brustgewebe beinhaltet eine trichterförmige Halterung, einen Mikrowellensender, einen Mikrowellenempfänger, zumindest eine Antenneneinrichtung und eine Steuerungseinrichtung. Eine Innenseite der Halterung nimmt die Brust auf. Die Antenneneinrichtung ist an einer Außenseite der Halterung angeordnet. Die Steuerungseinrichtung steuert den Mikrowellensender und den Mikrowellenempfänger. Der Mikrowellensender sendet mittels der Antenneneinrichtung ein Mikrowellensignal in die Brust. Der Mikrowellenempfänger empfängt das von der Brust gestreute Mikrowellensignal mittels der Antenneneinrichtung. Die Steuerungseinrichtung bestimmt anhand des empfangenen Mikrowellensignals Informationen das Brustgewebe betreffend. So kann ein Verrutschen der Brust bei hoher Untersuchungsqualität verhindert werden.

Vorzugsweise ist die Antenneneinrichtung an der Außenseite der Halterung radial um die trichterförmige Halterung und/oder axial entlang der trichterförmigen Halterung beweglich angeordnet. Die Steuerungseinrichtung steuert bevorzugt die Position der Antenneneinrichtung an der Außenseite der Halterung. So wird eine hohe dreidimensionale Ortsauflösung der Untersuchung erreicht.

Die Steuerungseinrichtung fokussiert mittels der Antenneneinrichtung bevorzugt das Aussenden und/oder das Empfangen des Mikrowellensignals auf einen Ort in der Brust. So wird die Untersuchungsqualität weiter erhöht.

Bevorzugt beinhaltet die Vorrichtung weiterhin eine Anregungseinrichtung. Die Anregungseinrichtung belastet die Brust mechanisch. Bevorzugt steuert die Steuerungseinrichtung die Anregungseinrichtung. So können zusätzliche, die innere Struktur der Brust betreffende Informationen bestimmt werden.

Die Steuerungseinrichtung steuert die Anregungseinrichtung bevorzugt derart, dass der Mikrowellensender das Mikrowellensignal nacheinander bei zumindest zwei unterschiedlichen Belastungszuständen der Brust in die Brust sendet. So wird bei einfacher Bedienung eine genaue Untersuchung gewährleistet.

Eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung zur Untersuchung von Objekten beinhaltet einen Mikrowellensender, einen Mikrowellenempfänger, zumindest eine Antenneneinrichtung und einer Steuerungseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung steuert den Mikrowellensender und den

Mikrowellenempfänger. Der Mikrowellensender beinhaltet eine Modulationseinrichtung. Der Mikrowellensender erzeugt mittels der Modulationseinrichtung ein moduliertes

Mikrowellensignal, dessen Modulation sich über der Zeit verändert, und sendet es in das zu untersuchende Objekt. Der Mikrowellenempfänger beinhaltet eine Demodulationseinrichtung. Der Mikrowellenempfänger empfängt das von dem zu untersuchenden Objekt gestreute Mikrowellensignal mittels der Antenneneinrichtung und demoduliert es mittels der Demodulationseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung bestimmt aus der Modulation des empfangenen Mikrowellensignals Informationen das zu untersuchende Objekt betreffend. So kann eine sehr hohe Genauigkeit der Untersuchung erreicht werden.

Die Modulation erfolgt bevorzugt mittels einer Pseudo- Zufalls-Sequenz. So werden eindeutige Ergebnisse der Untersuchung erzielt.

Das modulierte Mikrowellensignal ist bevorzugt ein Mobilfunksignal, insbesondere ein GSM-Signal oder ein UMTS-Signal. So können einfach verfügbare Standardkomponenten eingesetzt werden.

Eine dritte erfindungsgemäße Vorrichtung zur Untersuchung von Brustgewebe beinhaltet einen Mikrowellensender, einen Mikrowellenempfänger, zumindest eine Antenneneinrichtung und eine Steuerungseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung steuert den Mikrowellensender und den

Mikrowellenempfänger. Der Mikrowellensender sendet mittels der Antenneneinrichtung ein erstes Mikrowellensignal in die Brust. Der Mikrowellenempfänger empfängt das von hinter der Brust liegenden Rippen und der Brust gestreute erste Mikrowellensignal mittels der Antenneneinrichtung. Der Mikrowellensender sendet mittels der Antenneneinrichtung ein zweites Mikrowellensignal in die Brust. Der Mikrowellenempfänger empfängt das von der Brust gestreute zweite Mikrowellensignal mittels der Antenneneinrichtung. Die Steuerungseinrichtung bestimmt anhand des empfangenen ersten Mikrowellensignals ein Störungsmodell. Die Steuerungseinrichtung korrigiert das empfangene zweite Mikrowellensignal anhand des

Störungsmodells. Die Steuerungseinrichtung bestimmt anhand des korrigierten zweiten Mikrowellensignals Informationen das Brustgewebe betreffend. So können besonders genaue Untersuchungsergebnisse erzielt werden. Das erste Mikrowellensignal weist bevorzugt eine geringere Frequenz auf als das zweite Mikrowellensignal. So kann die erste Messung in sehr geringer Zeit erfolgen. Weiterhin wird eine große Eindringtiefe so erreicht. Ein Abgleich mit bekannten anatomischen Daten die Rippen betreffend ist so möglich.

Bevorzugt beinhaltet die Vorrichtung einen ersten Mikrowellensender, einen ersten Mikrowellenempfänger, einen zweiten Mikrowellensender und einen zweiten Mikrowellenempfänger. Der erste Mikrowellensender sendet bevorzugt das erste Mikrowellensignal. Der erste Mikrowellenempfänger empfängt bevorzugt das erste Mikrowellensignal. Der zweite Mikrowellensender sendet bevorzugt das zweite Mikrowellensignal. Der zweite Mikrowellenempfänger empfängt bevorzugt das zweite Mikrowellensignal. So werden besonders hohe Genauigkeiten der Untersuchungsergebnisse bei geringen Messzeiten und geringen Komponentenkosten erzielt, da auf bestimmte Frequenzen abgestimmte Komponenten eingesetzt werden können.

Die Vorrichtung beinhaltet bevorzugt eine erste Antenneneinrichtung und eine zweite Antenneneinrichtung. Bevorzugt verarbeitet die erste Antenneneinrichtung das erste Mikrowellensignal. Bevorzugt verarbeitet die zweite Antenneneinrichtung das zweite Mikrowellensignal. So werden besonders hohe Genauigkeiten der Untersuchungsergebnisse bei geringen Messzeiten und geringen Komponentenkosten erzielt, da auf bestimmte Frequenzen abgestimmte Komponenten eingesetzt werden können. Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung, in der vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, beispielhaft beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 6 ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 7 mehrere beispielhafte Signalverläufe;

Fig. 8 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 9 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

Fig. 10 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zunächst wird anhand der Fig. 1 - 6 der Aufbau und die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert. Mittels Fig. 7 wird anschließend die Funktionsweise einer speziellen Ausgestaltung veranschaulicht. Anhand der Fig. 8 - 10 wird abschließend die Funktionsweise verschiedener Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Identische Elemente wurden in ähnlichen Abbildungen zum Teil nicht wiederholt dargestellt und beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Eine Vorrichtung zur Untersuchung von Brustgewebe beinhaltet eine Antenneneinrichtung 10, einen Mikrowellensender 2, einen Mikrowellenempfänger 3, eine Steuerungseinrichtung 4, eine trichterförmige Halterung 15 und einer Antennenhalterung 16. Die Antenneneinrichtung 10 ist elektrisch mit dem Mikrowellensender 2 und dem Mikrowellenempfänger 3 verbunden. Der Mikrowellensender 2 und der Mikrowellenempfänger 3 sind elektrisch mit der

Steuereinrichtung 4 verbunden. Die Steuerungseinrichtung 4 ist elektrisch mit der Antennenhalterung 16 verbunden. Die Antenneneinrichtung 10 ist mechanisch mit der Antennenhalterung 16 verbunden. Weiterhin steht die Antenneneinrichtung 10 in Kontakt mit der trichterförmigen Halterung 15 oder befindet sich in geringem Abstand zu dieser.

Die hier nicht dargestellte zu untersuchende Brust wird von der trichterförmigen Halterung 15 aufgenommen und fixiert. Die Steuerungseinrichtung 4 veranlasst den Mikrowellensender 2 dazu, ein Mikrowellensignal zu erzeugen und mittels der Antenneneinrichtung 10 durch die trichterförmige Halterung 15 in die Brust zu senden. Das Mikrowellensignal wird von der Brust gestreut und durch die trichterförmige Halterung 15 mittels der Antenneneinrichtung 10 von den Mikrowellenempfänger 3 empfangen. Das empfangene Signal wird an die Steuerungseinrichtung 4 weitergeleitet.

Die Antennenhalterung 16 ist derart ausgestaltet, das die Antenneneinrichtung 10 an unterschiedlichen Positionen der Außenseite der trichterförmigen Halterung 15 positioniert werden kann. Dabei kann die Antenneneinrichtung 10 axial entlang der Außenseite der trichterförmigen Halterung 15 bewegt werden. Weiterhin kann die Antenneneinrichtung 10 durch Rotation der Antennenhalterung 16 radial um die Außenseite der trichterförmigen Halterung 15 bewegt werden. Dabei rotiert die Antennenhalterung 16 gegenüber der trichterförmigen Halterung 15 und der zu untersuchenden Brust.

Zur vollständigen Untersuchung der zu untersuchenden Brust wird die Antenneneinrichtung 10 nacheinander an mehrere unterschiedliche Positionen 11, 12, 13 auf der Außenseite der trichterförmigen Halterung 15 gebracht. An jeder Position wird eine Messung durchgeführt. Anhand der Ergebnisse der verschiedenen Messungen bestimmt die Steuerungseinrichtung 4 Informationen die zu untersuchende Brust betreffend. So kann beispielsweise die innere Struktur der zu untersuchenden Brust bestimmt werden.

Die Antenneneinrichtung 10 besteht aus einer einzelnen Antenne, aus einer Mehrzahl einzelner Antennen oder aus einem Antennenarray . Je höher die Anzahl der einzelnen Antennen innerhalb der Antenneneinrichtung 10 ist, um so höher ist die Ortsauflösung bei einer gegebenen Anzahl an Position 11, 12, 13 der Antenneneinrichtung 10. In Fig. 2 wird ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Das hier gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht in großen Teilen dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel. Die Antennenhalterung 16, der Mikrowellensender 2, der Mikrowellenempfänger 3 und die Steuerungseinrichtung 4 wurden hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.

Die trichterförmige Halterung 15 ist auf einer Brust 20 aufgesetzt. Der Übersichtlichkeit halber ist die Halterung 15 transparent dargestellt. Mittels Unterdruck, welcher durch die Leitung 21 erzeugt wird, wird die Brust 20 in die Halterung 15 gesaugt und an dieser fixiert. Ein

Verrutschen der Brust 20 innerhalb der trichterförmigen Halterung 15 während der Untersuchung wird dadurch ausgeschlossen. Auf der Außenseite der trichterförmigen Halterung 15 ist weiterhin eine Anregungseinrichtung 22 angebracht. Die Anregungseinrichtung 22 ist derart ausgestaltet, dass die Brust 20 einer variablen mechanischen Belastung ausgesetzt werden kann. Dies wird beispielsweise erreicht, indem die Anregungseinrichtung 22 mittels eines Stempels durch eine Ausnehmungen der trichterförmigen Halterung 15 auf die Brust drückt. Der Durchtritt des Stempels durch die Halterung 15 ist dabei weitgehend luftdicht. Die Anregungseinrichtung 22 wird dabei ebenfalls von der hier nicht dargestellten Steuerungseinrichtung 4 gesteuert.

Um eine Untersuchung vorzunehmen, wird die trichterförmige Halterung 15 auf der Brust 20 platziert. Die zwischen der Brust 20 und der trichterförmigen Halterung 15 eingeschlossene Luft wird mittels der Leitung 21 evakuiert. Dadurch wird die Brust 20 in die Halterung 15 gesaugt und an dieser fixiert. Wie anhand von Fig. 1 dargestellt, wird die Antenneneinrichtung 10 in unterschiedliche Positionen 11, 12, 13 gebracht, während Messungen durchgeführt werden. Zusätzliche werden in jeder Position 11, 12, 13 mehrere unterschiedliche Belastungszustände der Brust 20 hergestellt und für jeden Belastungszustand wird eine eigene Messung durchgeführt. Da unterschiedliche Gewebearten, insbesondere Tumoren, innerhalb der Brust 20 unterschiedliche Elastizitäten aufweisen, können diese unterschiedlichen Gewebearten durch wechselnde mechanische Belastung der Brust detektiert werden.

Neben einer statischen Belastung ist auch eine dynamische Anregung mit einer mechanischen Schwingung möglich. Alternativ kann eine Anregung mittels Ultraschall erfolgen.

Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Auch dieses Ausführungsbeispiel entspricht zu großen Teilen den in Fig. 1 beziehungsweise Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispielen. Der Übersichtlichkeit halber wurde hier lediglich die trichterförmige Halterung 15 und die Antenneneinrichtung 30 dargestellt. Die

Antenneneinrichtung 30 ist hier als ein auf der Außenseite der trichterförmigen Halterung 15 angebrachtes Antennenarray ausgeführt. Eine Antennenhalterung 16 ist hier nicht notwendig, da die Nutzung des Antennenarrays eine mechanische Bewegung der Antenneneinrichtung 30 erübrigt. Durch sequenzielle oder gleichzeitige Nutzung der einzelnen Antennen des Antennenarrays kann eine Fokussierung auf einzelne Orte innerhalb der Brust 20 durchgeführt werden.

Die trichterförmige Halterung 15 wird hier durch einen Haltearm 31 gehalten. Der Haltearm 31 ist dabei mit einem Standfuß 32 verbunden. Der Haltearm 31 dient der sicheren Positionierung und Fixierung der trichterförmigen Halterung 15. Er kann dabei durch das Bedienpersonal händisch in Position gebracht und arretiert werden. Alternativ verfügt der Haltearm 31 über Servomotoren, welche eine automatisierte, von der Steuerungseinrichtung 4 gesteuerte Positionierung ermöglichen.

In Fig. 4 wird ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine zweistufige Messung eingesetzt um eine erhöhte Genauigkeit der Messung zu erzielen. An der Außenseite der trichterförmigen Halterung 15 sind eine Mehrzahl von Antenneneinrichtungen 40, 41 angeordnet. Optional sind weitere Antenneneinrichtungen 42, 43, 44, 45 dort angeordnet. Die Antenneneinrichtungen 40, 41, 42, 43, 44, 45 sind, wie in Fig. 1 gezeigt, an einer hier nicht dargestellten Antennenhalterung 16 befestigt. Wie dort gezeigt, können die einzelnen Antenneneinrichtungen an unterschiedliche Positionen an der Außenseite der trichterförmigen Halterung 15 gebracht werden.

Unterhalb der Brust 20 befinden sich im Brustkorb Rippen 46. Die Rippen 46 bestehen aus Knochen und weisen damit eine erheblich größere Dichte auf als die Brust 20. Jede einzelne Rippe weist dabei einen Durchmesser auf, welcher deutlich über der Auflösungsgrenze der Untersuchung liegt. Selbst unter schwierigen Bedingungen sind die Rippen 46 somit einfach zu detektieren. Aus anatomischen a priori - Informationen ist der deutliche Dichteunterschied der Rippen 46 und des umgebenden Gewebes bekannt. Auch die grobe Position der Rippen 46 unterhalb der Brust 20 ist bekannt. Diese Informationen werden zur Erhöhung der Genauigkeit der Untersuchung genutzt.

Die Steuerungseinrichtung 4 veranlasst den Mikrowellensender 2 mittels zumindest einer ersten Antenneneinrichtung 40 ein erstes Mikrowellensignal in die Brust zu senden. Für dieses erste Mikrowellensignal wird eine geringe Mikrowellenfrequenz eingesetzt. Das erste Mikrowellensignal dringt aufgrund seiner geringen Frequenz tief in das Gewebe ein. Es wird von der Brust 20 und von den Rippen 46 gestreut. Der Mikrowellenempfänger 3 empfängt das gestreute Mikrowellensignal mittels der Antenneneinrichtung 40 und leitet es zur Auswertung an die Steuerungseinrichtung 4 weiter. Diese Messung wird für eine Mehrzahl von Positionen der Antenneneinrichtung 40 wiederholt. Durch einen parallelen oder sequenziellen

Einsatz von mehreren Antenneneinrichtungen 40, 42, 44 zum Senden und Empfangen kann die Auflösung bzw. die Messgeschwindigkeit erhöht werden.

Anhand der bekannten anatomischen Informationen und der Messungen mit dem ersten Mikrowellensignal bestimmt die Steuerungseinrichtung 4 ein Störungsmodell, welches vor allem Reflektion an der Oberseite und der Unterseite der Hautschicht, welche die Außenseite der Brust umgibt, enthält.

Anschließend veranlasst die Steuerungseinrichtung 4 den Mikrowellensender 2 oder einen zweiten, nicht dargestellten Mikrowellensender dazu, ein zweites Mikrowellensignal mittels einer zweiten Antenneneinrichtung 41 oder mehrerer zweiter Antenneneinrichtungen 41, 43, 45 in die Brust 20 zu senden. Der Einsatz eines zweiten Mikrowellensenders verringert die Anforderungen an die Mikrowellensender, da die Mikrowellensender somit jeweils nur eine einzelne Frequenz ausgeben müssen.

Der Einsatz zweiter Antenneneinrichtungen 41, 43, 45 ermöglicht eine Anpassung der Antenneneinrichtungen 41, 43, 45 an die jeweils gesendete Mikrowellenfrequenz. Dies erhöht die Messgenauigkeit und verringert den Platzbedarf der Antenneneinrichtungen 40, 41, 42, 43, 44, 45.

Das zweite Mikrowellensignal weist eine deutlich höhere Frequenz auf als das erste Mikrowellensignal. Die Eindringtiefe ist somit deutlich geringer. Eine Streuung des zweiten Mikrowellensignals an den Rippen 46 kommt damit nahezu nicht mehr vor. Der Mikrowellenempfänger 3 oder ein alternativer nicht dargestellter zweiter Mikrowellenempfänger empfängt mittels der Antenneneinrichtung 41 bzw. Antenneneinrichtungen 41, 43, 45 das zweite Mikrowellensignal und leitet es an die Steuerungseinrichtung 4 weiter.

Die Steuerungseinrichtung 4 nutzt das anhand des empfangenen ersten Mikrowellensignals erstellte Störungsmodell zur Korrektur des empfangenen zweiten Mikrowellensignals. Damit können störende Einflüsse z.B. der Hautschicht kompensiert werden. Anhand des korrigierten zweiten Mikrowellensignals bestimmt die Steuerungseinrichtung 4 abschließend Informationen die zu untersuchende Brust betreffend. Fig. 5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dieses Ausführungsbeispiel geht insbesondere auf die wiederholte genaue Positionierung der trichterförmigen Halterung 15 auf der Brust 20 ein. So ist es zur Verifikation des Erfolgs z.B. einer Strahlenbehandlung erforderlich, mit zeitlichem Abstand mehrere Untersuchungen derselben Brust 20 durchzuführen. Die Positionierung ist problematisch, weil die Brust 20 eine Verformung erfährt, wenn sie in die trichterförmige Halterung 15 eingesaugt wird. Um eine identische Positionierung der Brust 20 innerhalb der trichterförmigen Halterung 15 zu gewährleisten, werden Markierungen 51 auf die Brust 20 bzw. in der Umgebung der Brust 20 aufgebracht. Dies erfolgt vorteilhafterweise mittels einer lange anhaftenden Farbe. Zur genauen

Positionierung der trichterförmigen Halterung 15 ist an ihrer Stirnseite eine Kamera 50 angebracht, welche durch eine luftdicht abgeschlossene Öffnung in der Halterung 15 in Richtung der Brust 20 blickt.

Zur genauen Positionierung werden die Markierungen 51 im aktuellen Bild der Kamera mit aufgezeichneten Bildern verglichen. Eine identische Position der Markierungen 51 wird entweder durch händische oder automatische Positionierung der Halterung 15 hergestellt.

In Fig. 6 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Das hier gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht weitgehend dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Der

Mikrowellensender 2 beinhaltet jedoch zusätzlich eine Modulationseinrichtung 5. Der Mikrowellenempfänger beinhaltet zusätzlich eine Demodulationseinrichtung 6. Die Modulationseinrichtung moduliert das Mikrowellensignal vor dem Aussenden mit einem bekannten Signal, bevorzugt mit einer Pseudo-zufälligen Sequenz (PN-Sequenz) . Auch der Einsatz eines Mobilfunksignals, insbesondere eines GSM- oder UMTS-Signals, ist möglich. Das zur Modulation eingesetzte Signal ist dabei nicht periodisch oder verfügt über eine Periodenlänge welche deutlich größer als die längste Übertragungszeit vom Mikrowellensender 2 zum Mikrowellenempfänger 3 ist.

Das modulierte Signal wird von dem Mikrowellensender 2 in die Brust gesendet. Es wird von der Brust gestreut. Die Brust ist jedoch nicht homogen in ihrem Aufbau. Dies führt zu einer Überlagerung mehrerer gestreuter Mikrowellensignale am Mikrowellenempfänger 3. Die

Demodulationseinrichtung 6 im Mikrowellenempfänger 3 führt eine Demodulation des Signals durch. Mittels eines Vergleichs des gesendeten Mikrowellensignals und des empfangenen Mikrowellensignals kann so auf die innere Struktur der Brust geschlossen werden. Insbesondere eine zeitliche Auflösung der gestreuten Mikrowellensignale ist durch die Modulation möglich. So können zur Beurteilung der inneren Struktur der Brust lediglich empfangene Signale eines bestimmten Zeitfensters, welches auf eine bestimmte Eindringtiefe des Mikrowellensignals schließen lässt, herangezogen werden. Insbesondere eine Korrelation des gesendeten und des empfangenen Mikrowellensignals ermöglicht die Bestimmung von diskreten Streu-Objekten. Dies wird anhand von Fig. 7 näher erläutert.

Fig. 7 zeigt mehrere beispielhafte Signalverläufe. So entspricht das erste Signal 70 der Modulation eines in die Brust gesendeten ersten Mikrowellensignals. Lediglich die Werte 1 und 0 sind vorhanden. Sie sind in einer zufälligen Weise angeordnet.

Das zweite Signal 71 entspricht dem von einem ersten Streu-Objekt gestreuten ersten Signal 70. Der

Übersichtlichkeit halber wurden die weiteren Signale ebenfalls lediglich mit den Werten 1 und 0 dargestellt, obwohl in einem realen Anwendungsfall von einem gedämpften Signal auszugehen wäre. Das Signal unterscheidet sich von dem ersten Signal 70 durch eine zeitliche Verschiebung, welche geringer als eine Abtastperiode ist. In der Darstellung unterscheiden sich die Signale somit nicht. Das Streuobjekt ist damit sehr nahe an der Antenne.

Das dritte Signal 72 entspricht dem von einem zweiten Streu-Objekt gestreuten ersten Signal 70. Das Signal unterscheidet sich von dem ersten Signal 70 durch eine zeitliche Verschiebung von 3 Zeiteinheiten. Das Streuobjekt befindet sich damit in einem bestimmten Abstand von an der Antenne.

Das vierte Signal 73 entspricht dem von einem dritten Streu-Objekt gestreuten ersten Signal 70. Das Signal unterscheidet sich von dem ersten Signal 70 durch eine zeitliche Verschiebung von 4 Zeiteinheiten. Das

Streuobjekt befindet sich damit in einem bestimmten Abstand von an der Antenne.

Das fünfte Signal 74 entspricht dem an dem Mikrowellenempfänger anliegenden Summensignal der drei gestreuten Signale 71 bis 73. Der Einfachheit halber wurde hier von einer gleichmäßigen Dämpfung sämtlicher Signale 71 bis 73 ausgegangen und das Summensignal erneut auf die Werte 0 bis 1 skaliert. Hier treten jedoch Zwischenwerte auf. In der Signalform des Summensignals ist nach wie vor die Signalform des ursprünglichen Signals 70 zu erkennen. Jedoch sind die Werteübergänge verschliffen.

Mittels einer Korrelation des Summensignals 74 mit dem gesendeten Signal 70 können die Streu-Objekte identifiziert werden. So zeigt das Korrelationssignal 75 das Ergebnis einer solchen Korrelation. Aus algorithmischen Gründen wird das Korrelationsmaximum um eine Zeiteinheit versetzt dargestellt. Es ergeben sich somit Maxima des Korrelationssignals bei den Werten 1, 4 und 5, was den Korrelationsmaxima bei den Werten 0, 3 und 4 entspricht. Aus der Korrelation kann somit auf die zeitliche Verschiebung und damit auf die Position der Streu-Objekte geschlossen werden. Durch den Einsatz einer langen Signalfolge wird ein sehr hohes Signal-Rausch- Verhältnis erreicht, was sehr genaue Messungen ermöglicht.

Durch Subtrahieren von Signalen, welche durch unerwünschte Streu-Objekte erzeugt werden, z.B. Streuungen an der Haut, können die Ergebnisse für relevante Streu-Objekte, z.B. Tumoren im Inneren der Brust, weiter erhöht werden.

In Fig. 8 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In einem ersten Schritt 80 wird eine trichterförmige Halterung über der Brust der Patienten positioniert. Hierzu werden z.B. Markierungen auf der Brust mit einer Kamera erfasst und mit einer Referenzaufnahme in Deckung gebracht. In einem zweiten Schritt 81 wird die Halterung auf die Brust aufgesetzt. In einem dritten Schritt 82 wird die Halterung an der Brust fixiert. Dies erfolgt z.B. mittels eines innerhalb der Halterung erzeugten Unterdrucks. Dieser wird durch Evakuieren des Raums zwischen der Brust und der Halterung erzeugt.

In einem vierten Schritt 83 wird eine Fokussierung bzw. Positionierung einer Antenne durchgeführt. So wird mittels der Antenne gesendete bzw. empfangene Mikrowellenstrahlung auf ein bestimmtes Raumvolumen innerhalb der Brust konzentriert. Dies kann entweder durch eine physische Bewegung einer oder mehrerer Antennen oder durch den Einsatz mehrerer phasenverschober verschalteter nicht beweglicher Antennen geschehen. In einem fünften Schritt 84 wird ein Mikrowellensignal mittels der Antenne in die Brust gesendet. Die Brust streut das Mikrowellensignal. Das Mikrowellensignal wird mittels der Antenne empfangen. Der vierte Schritt 83 und fünfte Schritt 84 werden für eine Vielzahl von Raumvolumen innerhalb der Brust wiederholt. Abschließend werden die empfangenen Mikrowellensignale in einem sechsten Schritt 85 ausgewertet. Dabei werden Informationen die innere Struktur der Brust betreffend bestimmt.

Fig. 9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht teilweise dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel. So können die Schritte 80 bis 82 aus Fig. 8 optional den hier gezeigten Schritten vorgeschaltet sein. In einem ersten Schritt 90 findet eine Positionierung einer Antenne bzw. Fokussierung statt. Dieser Schritt entspricht dem Schritt 83 aus Fig. 8. In einem zweiten Schritt 91 wird ein Mikrowellensignal moduliert. Die Modulation erfolgt dabei mit einer pseudozufälligen Sequenz (PN-Sequenz) . Auch der Einsatz eines GSM-Signals oder eines UMTS-Signals oder anderen Mobilfunksignals, insbesondere CDMA-Signals, ist möglich. Handelt es sich um eine periodische Sequenz, so ist die Periodenlänge deutlich länger als die doppelte Übertragungszeit zwischen Antenne und Brust. In einem dritten Schritt 92 wird das modulierte Mikrowellensignal in die Brust gesendet. Das modulierte Mikrowellensignal wird von der Brust gestreut und mittels der Antenne empfangen. In einem vierten Schritt 93 wird das gestreute Mikrowellensignal demoduliert. Die Schritte 90 - 93 werden dabei für eine Vielzahl von Raumvolumina innerhalb der Brust wiederholt. In einem fünften Schritt 94 wird das empfangene modulierte Mikrowellensignal ausgewertet. Durch Korrelation des gesendeten modulierten Mikrowellensignals und des empfangenen modulierten Mikrowellensignals kann eine zeitliche Auflösung erreicht werden. So können unterschiedliche Streu-Objekte unterschieden werden.

In Fig. 10 wird ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht teilweise dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel. So können die Schritte 80 bis 82 aus Fig. 8 optional den hier gezeigten Schritten vorgeschaltet sein. In einem ersten Schritt 100 findet eine Positionierung einer Antenne bzw. Fokussierung statt. Dieser Schritt entspricht dem Schritt 83 aus Fig. 8. In einem zweiten Schritt 101 wird ein erstes

Mikrowellensignal in die Brust gesendet. Das erste Mikrowellensignal wird von der Brust und darunter liegenden Rippen gestreut. Das von der Brust gestreute Mikrowellensignal wird empfangen. In einem dritten Schritt 102 wird anhand des empfangenen gestreuten ersten

Mikrowellensignals ein Störungsmodell der Brust bestimmt. Dabei werden anatomische Informationen, wie die typische Knochendichte und der deutliche Dichtewechsel zwischen Rippen und umliegendem Gewebe einbezogen. In einem vierten Schritt 103 wird ein zweites Mikrowellensignal in die Brust gesendet. Das zweite Mikrowellensignal hat vorzugsweise eine höhere Frequenz als das erste Mikrowellensignal. Es weist somit eine geringere Eindringtiefe, aber höhere möglich Ortsauflösung auf. Das zweite Mikrowellensignal wird von der Brust gestreut. Lediglich vernachlässigbare Signalanteile erreichen die Rippen. Das von der Brust gestreute zweite Mikrowellensignal wird empfangen. Die Schritte 100 bis 103 werden für eine Vielzahl von Raumvolumina innerhalb der Brust wiederholt. In einem fünften Schritt 104 werden die empfangenen zweiten Mikrowellensignale anhand des Störungsmodells bzw. der Störungsmodelle korrigiert. In einem abschließenden sechsten Schritt 105 werden die korrigierten zweiten Mikrowellensignale ausgewertet. Informationen die innere Struktur der Brust betreffend werden so erzeugt.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte

Ausführungsbeispiel beschränkt. Alle vorstehend beschriebenen Merkmale oder in den Figuren gezeigten Merkmale sind im Rahmen der Erfindung beliebig vorteilhaft miteinander kombinierbar.

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Untersuchung von Brustgewebe, mit einer trichterförmigen Halterung (15), einem Mikrowellensender (2), einem Mikrowellenempfänger (3), zumindest einer Antenneneinrichtung (10, 30, 40, 41, 42, 43) und einer Steuerungseinrichtung (4), wobei eine Innenseite der Halterung (15) die Brust (20) aufnimmt, wobei die Antenneneinrichtung (10, 30, 40, 41, 42, 43) an einer Außenseite der Halterung (15) angeordnet ist, wobei die Steuerungseinrichtung (4) den Mikrowellensender (2) und den Mikrowellenempfänger (3) steuert, wobei der Mikrowellensender (2) mittels der Antenneneinrichtung (10, 30, 40, 41, 42, 43) ein Mikrowellensignal in die Brust (20) sendet, wobei der Mikrowellenempfänger (3) das von der Brust (20) gestreute Mikrowellensignal mittels der Antenneneinrichtung (10, 30, 40, 41, 42, 43) empfängt, und wobei die Steuerungseinrichtung (4) anhand des empfangenen Mikrowellensignals Informationen das Brustgewebe betreffend bestimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinrichtung (10, 40, 41, 42, 43) an der Außenseite der Halterung (15) radial um die trichterförmige Halterung (15) und/oder axial entlang der trichterförmigen Halterung (15) beweglich angeordnet ist, und dass die Steuerungseinrichtung (4) die Position der Antenneneinrichtung (10, 40, 41, 42, 43) an der Außenseite der Halterung (15) steuert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (4) mittels der Antenneneinrichtung (10, 30, 40, 41, 42, 43) das Aussenden und/oder das Empfangen des Mikrowellensignals auf zumindest einen Ort in der Brust (20) fokussiert.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin eine Anregungseinrichtung

(22) beinhaltet, dass die Anregungseinrichtung (22) die Brust (20) mechanisch belastet, und dass die Steuerungseinrichtung (4) die Anregungseinrichtung (22) steuert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (4) die Anregungseinrichtung (22) derart steuert, dass der

Mikrowellensender (2) das Mikrowellensignal nacheinander bei zumindest zwei unterschiedlichen Belastungszuständen der Brust (20) in die Brust (20) sendet.

6. Vorrichtung zur Untersuchung von Objekten, mit einem Mikrowellensender (2), einem Mikrowellenempfänger (3), zumindest einer Antenneneinrichtung (10) und einer Steuerungseinrichtung (4), wobei die Steuerungseinrichtung (4) den Mikrowellensender (2) und den Mikrowellenempfänger (3) steuert, wobei der Mikrowellensender (2) eine Modulationseinrichtung (5) beinhaltet, wobei der Mikrowellensender (2) mittels der Modulationseinrichtung (5) ein moduliertes Mikrowellensignal, dessen Modulation sich über der Zeit verändert, erzeugt und in das zu untersuchende Objekt sendet, wobei der Mikrowellenempfänger (3) eine Demodulationseinrichtung (6) beinhaltet, wobei der Mikrowellenempfänger (3) das von dem zu untersuchenden Objekt gestreute Mikrowellensignal mittels der Antenneneinrichtung (10) empfängt und mittels der Demodulationseinrichtung (6) demoduliert, und wobei die Steuerungseinrichtung (4) aus der Modulation des empfangenen Mikrowellensignals Informationen das zu untersuchende Objekt betreffend bestimmt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulation mittels einer Pseudo-Zufalls-Sequenz erfolgt .

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das modulierte Mikrowellensignal ein Mobilfunksignal, insbesondere ein GSM-Signal oder ein UMTS-Signal, ist.

9. Vorrichtung zur Untersuchung von Brustgewebe, mit einem Mikrowellensender (2), einem Mikrowellenempfänger (3), zumindest einer Antenneneinrichtung (10, 30, 40, 41, 42, 43) und einer Steuerungseinrichtung (4), wobei die Steuerungseinrichtung (4) den Mikrowellensender (2) und den Mikrowellenempfänger (3) steuert, wobei der Mikrowellensender (2) mittels der

Antenneneinrichtung (10, 30, 40, 41, 42, 43) ein erstes Mikrowellensignal in die Brust (20) sendet, wobei der Mikrowellenempfänger (3) das von hinter der Brust (20) liegenden Rippen (46) und der Brust (20) gestreute erste Mikrowellensignal mittels der Antenneneinrichtung (10, 30, 40, 41, 42, 43) empfängt, wobei der Mikrowellensender (2) mittels der Antenneneinrichtung (10, 30, 40, 41, 42, 43) ein zweites Mikrowellensignal in die Brust (20) sendet, wobei der Mikrowellenempfänger (3) das von der Brust (20) gestreute zweite Mikrowellensignal mittels der Antenneneinrichtung (10, 30, 40, 41, 42, 43) empfängt, wobei die Steuerungseinrichtung (4) anhand des empfangenen ersten Mikrowellensignals ein Störungsmodell bestimmt, wobei die Steuerungseinrichtung (4) das empfangene zweite

Mikrowellensignal anhand des Störungsmodells korrigiert, und wobei die Steuerungseinrichtung (4) anhand des korrigierten zweiten Mikrowellensignals Informationen das Brustgewebe betreffend bestimmt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mikrowellensignal eine geringere Frequenz aufweist als das zweite Mikrowellensignal.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen ersten Mikrowellensender, einen ersten Mikrowellenempfänger, einen zweiten

Mikrowellensender und einen zweiten Mikrowellenempfänger beinhaltet, dass der erste Mikrowellensender das erste Mikrowellensignal sendet, dass der erste Mikrowellenempfänger das erste

Mikrowellensignal empfängt, dass der zweite Mikrowellensender das zweite

Mikrowellensignal sendet, und dass der zweite Mikrowellenempfänger das zweite Mikrowellensignal empfängt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein erste Antenneneinrichtung (40, 42) und eine zweite Antenneneinrichtung (41, 43) beinhaltet, dass die erste Antenneneinrichtung (40, 42) das erste Mikrowellensignal verarbeitet, und dass die zweite Antenneneinrichtung (41, 43) das zweite Mikrowellensignal verarbeitet.

13. Verfahren zur Untersuchung von Objekten, wobei ein moduliertes Mikrowellensignal in das zu untersuchende Objekt gesendet wird, wobei das von dem zu untersuchenden Objekt gestreute

Mikrowellensignal empfangen wird, und wobei aus der Modulation des empfangenen Mikrowellensignals Informationen das zu untersuchende

Objekt betreffend bestimmt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrowellensignal mittels einer Pseudo-Zufalls- Sequenz moduliert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das modulierte Mikrowellensignal ein Mobilfunksignal, insbesondere ein GSM-Signal oder ein UMTS-Signal, ist.