WO2011089160A1 - Device for determining vertebra spacing in the spinal column - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to devices for determining vertebral spacing of the spinal column.
- the indicated in claim 1 invention has for its object to easily detect vertebral spaces of the spine of a patient when walking in a building or outdoors.
- the means for determining vertebral spacing of the spinal column are characterized in particular by the fact that vertebral distances of the patient when walking in a building or outdoors can be easily detected.
- At least two flexibly interconnected and arranged in the direction of the spine ultrasound probes are arranged on a support system for detecting the distances of either spinous processes or between spinous processes and connected to the spine bone, wherein the central axis of the spine is located between the groups. Furthermore, at least one coupling is arranged for the ultrasonic waves of the ultrasound probes between these and the skin surface.
- the ultrasound probes are interconnected with a data processing system at least for the storage of the returned to the electrical signals rewound S challwellenimpulse the ultrasound probes.
- Vertebrae and discs are subject to wear.
- One consequence is pain, which sometimes occurs in the patient only after a prolonged movement.
- the patient In order to relieve the pain, the patient involuntarily adopts an abnormal posture that is typical for certain clinical pictures.
- the device is characterized advantageously by registering these changes in attitude.
- the patient receives the device, which is characterized in that it can be used on a mobile basis.
- the device detects the positions of the spinous processes and then the spine.
- the flexibly interconnected ultrasonic probes do not hinder the patient as much as possible.
- the ultrasound probes are connected to one another via a flexible object or via at least one rotary joint.
- the lateral spinous processes are located 4 to 10 cm below the dorsal skin at a distance of a few centimeters to the side of the vertebral axis.
- Ultrasonic probes are used to detect the vertebral contours.
- the ultrasonic waves of these ultrasonic probes are generated by means of the indirect piezoelectric effect of piezoelectric elements.
- the ultrasound probes serve to detect the ultrasound waves that have passed back, whereby an electrical voltage equivalent to the ultrasound is generated by means of the direct piezoelectric effect. From this, pixels are obtained.
- the contours of at least the spinous processes are detected dynamically during the movement of the patient.
- the ultrasonic waves of the ultrasound probes become inhomogeneities of a structure partially or completely scattered and reflected.
- the resulting ultrasonic waves which return as echoes, are converted into electrical signals in the ultrasound probes. These are at least stored.
- An evaluation is of course also possible with this or, moreover, another data processing system.
- these can be output for applications in various ways, for example as an image on a screen.
- the amplitude of an echoed back signal is a measure of the gray value of a pixel.
- the data processing system is, for example, a known microcontroller. After the detection and storage, it is thus easy to carry out an evaluation by means of the further data processing system in the form of a personal computer.
- the ultrasonic probe consists according to the embodiment of claim 2 from mutually parallel linear sound heads or is a sector acoustic head.
- the piezo elements are each arranged in series. This results in a loud sound propagation, creating a rectangular image.
- adjacent linear sound heads of an ultrasonic probe enclose an angle between 90 ° and 180 °.
- the ultrasonic waves reach the tissue to be examined at different angles, so that a two-dimensional image is produced.
- a sector acoustic head has a small coupling surface and is known to be carried out electro-mechanically or electronically.
- a few piezo elements rotate or oscillate about an axis and build up a triangular image of the scanned region with an angle of 60 ° to 120 °.
- the piezoelectric elements are arranged annularly (Annular Phased Array Applicator), so that a focusing of the emitted sound is possible.
- the data processing system is a data processing system that evaluates the electrical signals in A-mode and / or 2D real-time mode and / or 3D mode and / or 4D mode.
- the echo strength is recorded as a function of the penetration depth.
- the 3D-mode is a three-dimensional echography. 3D ultrasound produces spatial still images.
- the 4D mode (3D mode plus temporal dimension) allows a three-dimensional representation in real time.
- a pivot of the plane is performed for a three-dimensional image.
- the area scan angle is stored simultaneously with the two-dimensional image.
- a pivoting of the beam is performed electronically.
- the data generated from the signals are entered in a 3D matrix for image processing and visualization. This creates representations of sectional planes from arbitrary angles on the object.
- the data processing system is interconnected according to the embodiment of claim 4 with a data display device for the visual representation of the backward, converted into electrical signals and evaluated sound wave pulses.
- a scale can be shown, so that the distances can be determined and their changes are easily detected.
- the data processing system is a data wave system detecting at least one of the edges of the spinous processes from the backward and repeated backward and electrical signals. At least the distances between the determined edges and repeatedly determined edges are assigned the time and thus the movement is determined. The equivalent electrical signals obtained from the returned signals can at the same time be easily assigned gray values and hence also edges.
- an electro-acoustic device for recording, storing and reproducing spoken words is part of the device for determining vertebral spacing of the spinal column. At the same time, the electro-acoustic device is a device that assigns the spoken text a time after the start.
- the data processing system is coupled to the electro-acoustic device, that from the movement times and the text times, the movements of the patient are assigned.
- a device for the input of data is part of the device for determining vertebral spacing of the spine. This is coupled to the data processing system so that the inputs are associated with the patient's movements.
- the entries relate to certain movements of the patient, which he specifically enters during his movement. This can be a change of direction or a certain type of movement. The latter is, for example, uphill or downhill running, climbing stairs, turns or nature of the way.
- the input is easily accessible via known keys (keyboard) or a likewise known touchscreen (touch screen).
- the device for inputting data and the data processing system coupled to the data display system are interconnected such that data is assigned to the image.
- the intervertebral spaces are thus determined in dependence and simultaneous assignment of the vertebral distances of the spinal column of the patient.
- the data processing system is according to the embodiment of claim 9 a
- the gray scale images are comparative and
- DIC Digital image correlation
- Fig. 1 shows a device for determining vertebral spacing of the spine in a side view
- Fig. 2 shows a device for determining vertebral spacing of the spine in a plan view.
- a device for determining vertebral spacing of the spinal column 4 consists essentially of ultrasound probes made of linear sound heads 1 on a support system 2, at least one coupling 3 for the ultrasound waves and a data processing system.
- FIG. 1 shows a device for determining vertebral spacing of the spine 4 in a basic side view.
- At least two ultrasound probes connected flexibly to one another are fastened on the back by means of the support system 2, the central axis 5 of the spinal column 4 being located between the ultrasound probes.
- FIG. 2 shows a device for determining vertebral spacing of the spine 4 in a basic plan view.
- the ultrasound probes each consist of mutually parallel and arranged in the direction of the spine 4 linear sound heads 1 on the support system 2.
- the latter is a known belt system.
- the Coupling 3 for the ultrasonic waves This may be a layer of a known gel or a specially designed object in the form of a pillow.
- the ultrasound probes are connected to a data processing system, at least for storing the sound wave pulses of the linear sound heads 1 that are converted into electrical signals and return as echoes.
- the data processing system is a data processing system that evaluates the electrical signals in the A-mode and / or 2D-E c h t c e d m o d e and d d o d e r 3 D-m o d e u n d / o d e r 4 D-mode.
- the data processing system is one of the backward and repeated backward and converted into electrical signals sound wave pulses at least one of the edges of the spinous processes benzodes data processing system, wherein at least the distances of the determined edges and repeatedly determined edges with assignment of the time and thus the movement is determined.
- the data processing system or another data processing system is connected to a data display device for the visual representation of the backward, converted into electrical signals and evaluated sound wave pulses.
- adjacent linear acoustic heads 1 of an ultrasound probe subtend an angle between 90 ° and 180 °.
- the linear sound heads 1 are arranged at an angle to each other and form an arc shape.
- an electro-acoustic device for recording, storing and reproducing spoken words is part of the means for determining vertebral spacing of the spine 4.
- the electroacoustic device simultaneously allocates a time after start-up to the spoken text.
- the data processing system is coupled to the electro-acoustic device so that the movements of the patient are assigned from the movement times and the text times.
- a device for inputting data is a component of the device for determining vertebral spacing of the spinal column 4.
- the data processing system is in this case coupled to the device such that the inputs are assigned to the movements of the patient.
- these data are assigned to the image associated image.
- the device is a keyboard or a touchscreen (touch screen) is used. Certain keys of the keyboard or areas of the touch screen are associated with certain movements (such as stair climbing, turns, gradients, and / or nature of the path).
- the ultrasound probes are sector sound heads, in particular electronic sector sound heads (phased array applicators), which generate sector-shaped images.
- the data processing system evaluates the images in 4D mode (3D mode plus temporal dimension). This mode advantageously leads to three-dimensional representations in real time.
- a pivot of the plane is completed.
- the area scan angle is stored simultaneously with the two-dimensional image.
- a pivoting of the beam is performed electronically.
- the data generated from the signals are entered in a 3D matrix for image processing and visualization. This creates representations of sectional planes from arbitrary angles on the object.
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Abstract
The invention relates to devices for determining vertebra spacing in the spinal column. The devices are characterized in particular in that vertebra spacing of the patient can be determined easily while walking in a building or outdoors. To this end, at least two ultrasonic probes are flexibly connected to each other and disposed in the direction of the spinal column on a carrier system for detecting the spacing either of vertebra processes or between vertebra processes and bones connected to the spinal column, wherein the center axis of the spinal column is between the groups. At least one coupling for the ultrasonic waves of the ultrasonic probes is further disposed between said probes and the surface of the skin. The ultrasonic probes are further connected to a data processing system at least for storing the returning sound wave impulses of the ultrasonic probes, converted into electrical signals.
Description
Einrichtung zur Ermittlung von Wirbelabständen der Wirbelsäule Device for determining vertebral spacing of the spine
Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Ermittlung von Wirbelabständen der Wirbelsäule. The invention relates to devices for determining vertebral spacing of the spinal column.
Durch die Druckschrift US 5,022,412 A ist eine Ausrüstung zur elektrischen Verbindung zwischen aufgenommenen Markierungen und/oder Elektroden jeweils auf der Körperoberfläche einer Person bekannt, die ein freie Bewegung des Patienten erlaubt. Die Elektroden sind dabei direkt über Leitungen mit einer Auswerteeinrichtung verbunden. Die Markierungen werden mittels fest installierter Kameras aufgenommen, die weiterhin mit der Auswerteeinrichtung zusammen geschaltet sind. Damit kann sich die Person nur in einem eingeschränkten Raum bewegen. The document US Pat. No. 5,022,412 A discloses equipment for the electrical connection between recorded markings and / or electrodes, respectively, on the body surface of a person, which allows free movement of the patient. The electrodes are connected directly via lines to an evaluation device. The markings are recorded by means of permanently installed cameras, which are further connected together with the evaluation device. Thus, the person can only move in a limited space.
Aus der Druckschrift US 4,699,156 A ist eine nicht invasive Methode und eine Einrichtung zur Detektion von Torsionsverletzungen bekannt. Während vorbestimmter Bewegungen wird der krankhafte Bereich der Körperoberfläche mittels fest installierter Kameras aufgenommen. Eine Laufbewegung ist dabei nicht vorgesehen. Die Aufnahme erfolgt an einem festen Ort. From the document US 4,699,156 A a non-invasive method and a device for the detection of torsion injuries is known. During predetermined movements, the diseased area of the body surface is captured by fixed cameras. A running motion is not provided. The recording takes place at a fixed location.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wirbelabstände der Wirbelsäule eines Patienten beim Gehen in einem Gebäude oder im Freien einfach zu erfassen. The indicated in claim 1 invention has for its object to easily detect vertebral spaces of the spine of a patient when walking in a building or outdoors.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. This object is achieved with the features listed in claim 1.
Die Einrichtungen zur Ermittlung von Wirbelabständen der Wirbelsäule zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass Wirbelabstände des Patienten beim Gehen in einem Gebäude oder im Freien einfach erfassbar sind. The means for determining vertebral spacing of the spinal column are characterized in particular by the fact that vertebral distances of the patient when walking in a building or outdoors can be easily detected.
Dazu sind wenigstens zwei flexibel miteinander verbundene und in Richtung der Wirbelsäule angeordnete Ultraschallsonden an einem Tragsystem zur Erfassung der Abstände entweder von Wirbelfortsätzen oder zwischen Wirbelfortsätzen und mit der Wirbelsäule verbundenen Knochen angeordnet, wobei sich die Mittelachse der Wirbelsäule zwischen den Gruppen befindet. Weiterhin ist mindestens eine Kopplung für die Ultraschallwellen der Ultraschallsonden zwischen diesen und der Hautoberfläche angeordnet. Darüber hinaus sind
die Ultraschallsonden mit einem Datenverarbeitungssystem wenigstens zur Speicherung der in elektrische Signale gewandelten zurückgelaufenen S challwellenimpulse der Ultraschallsonden zusammengeschaltet. For this purpose, at least two flexibly interconnected and arranged in the direction of the spine ultrasound probes are arranged on a support system for detecting the distances of either spinous processes or between spinous processes and connected to the spine bone, wherein the central axis of the spine is located between the groups. Furthermore, at least one coupling is arranged for the ultrasonic waves of the ultrasound probes between these and the skin surface. In addition, are the ultrasound probes are interconnected with a data processing system at least for the storage of the returned to the electrical signals rewound S challwellenimpulse the ultrasound probes.
Rückenwirbel und Bandscheiben unterliegen dem Verschleiß. Eine Folge sind Schmerzen, die beim Patienten zum Teil erst nach längerer Bewegung auftreten. Um den Schmerz zu lindern, nimmt der Patient unwillkürlich bei der Bewegung eine für bestimmte Krankheitsbilder typische unnormale Haltung ein. Die Einrichtung zeichnet sich vorteilhafterweise dadurch aus, diese Veränderungen der Haltung zu registrieren. Vertebrae and discs are subject to wear. One consequence is pain, which sometimes occurs in the patient only after a prolonged movement. In order to relieve the pain, the patient involuntarily adopts an abnormal posture that is typical for certain clinical pictures. The device is characterized advantageously by registering these changes in attitude.
Zur Feststellung dieser Fehlhaltungen erhält der Patient die Einrichtung, die sich dadurch auszeichnet, dass diese mobil einsetzbar ist. Bei der Bewegung insbesondere auch im Freifeld, dass heißt im Freien, erfasst die Einrichtung die Stellungen der Wirbelfortsätze und daraus schließend der Wirbelsäule. Die flexibel miteinander verbundenen Ultraschallsonden behindern den Patient weitestgehend nicht. Dazu sind die Ultraschallsonden über einen flexiblen Gegenstand oder über mindestens ein Drehgelenk miteinander verbunden. To determine these incorrect postures, the patient receives the device, which is characterized in that it can be used on a mobile basis. In the movement, especially in the open field, that is, outdoors, the device detects the positions of the spinous processes and then the spine. The flexibly interconnected ultrasonic probes do not hinder the patient as much as possible. For this purpose, the ultrasound probes are connected to one another via a flexible object or via at least one rotary joint.
Die seitlichen Wirbelfortsätze befinden sich 4 bis 10cm unterhalb der Rückenhaut in einem Abstand von wenigen Zentimetern seitlich der Wirbelachse. The lateral spinous processes are located 4 to 10 cm below the dorsal skin at a distance of a few centimeters to the side of the vertebral axis.
Zur Erfassung der Wirbelkonturen kommen Ultraschallsonden zur Anwendung. Die Ultraschallwellen dieser Ultraschallsonden werden mittels des indirekten piezoelektrischen Effektes von Piezoelementen erzeugt. Über eine hochfrequente elektrische Wechselspannung an den Piezoelementen werden diese zu Schwingungen angeregt, die Druckschwankungen in Form von Ultraschall verursachen. Die Ultraschallsonden dienen gleichzeitig der Erfassung der zurück gelaufenen Ultraschallwellen, wobei mittels des direkten Piezoeffektes eine dem Ultraschall äquivalente elektrische Spannung erzeugt wird. Daraus werden Bildpunkte gewonnen. Ultrasonic probes are used to detect the vertebral contours. The ultrasonic waves of these ultrasonic probes are generated by means of the indirect piezoelectric effect of piezoelectric elements. About a high-frequency electrical AC voltage to the piezo elements they are excited to vibrate, causing pressure fluctuations in the form of ultrasound. At the same time, the ultrasound probes serve to detect the ultrasound waves that have passed back, whereby an electrical voltage equivalent to the ultrasound is generated by means of the direct piezoelectric effect. From this, pixels are obtained.
Die Konturen wenigstens der Wirbelfortsätze werden dynamisch während der Bewegung des Patienten erfasst. The contours of at least the spinous processes are detected dynamically during the movement of the patient.
Die Ultraschallwellen der Ultraschallsonden werden an Inhomogenitäten einer Struktur
teilweise oder vollständig gestreut und reflektiert. Die daraus resultierenden und als Echo zurücklaufenden Ultraschallwellen werden in den Ultraschallsonden in elektrische Signale gewandelt. Diese werden wenigstens gespeichert. Ein Auswertung ist natürlich auch mit diesem oder darüber hinaus einem weiteren Datenverarbeitungssystem möglich. Weiterhin können diese für Anwendungen in verschiedener Weise ausgegeben werden, beispielsweise als Bild auf einem Bildschirm. Dazu ist die Amplitude eines als Echo zurückgelaufenen Signales ein Maß für den Grauwert eines Bildpunktes. The ultrasonic waves of the ultrasound probes become inhomogeneities of a structure partially or completely scattered and reflected. The resulting ultrasonic waves, which return as echoes, are converted into electrical signals in the ultrasound probes. These are at least stored. An evaluation is of course also possible with this or, moreover, another data processing system. Furthermore, these can be output for applications in various ways, for example as an image on a screen. For this purpose, the amplitude of an echoed back signal is a measure of the gray value of a pixel.
Das Datenverarbeitungssystem ist dazu beispielsweise ein bekannter MikroController. Nach der Erfassung und Speicherung kann damit leicht eine Auswertung mittels des weiteren Datenverarbeitungssystems in Form eines Personalcomputers erfolgen. The data processing system is, for example, a known microcontroller. After the detection and storage, it is thus easy to carry out an evaluation by means of the further data processing system in the form of a personal computer.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 8 angegeben. Advantageous embodiments of the invention are specified in the claims 2 to 8.
Die Ultraschallsonde besteht nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 aus parallel zueinander angeordneten Linearschallköpfen oder ist ein Sektorschallkopf. The ultrasonic probe consists according to the embodiment of claim 2 from mutually parallel linear sound heads or is a sector acoustic head.
Bei den Linearschallköpfen sind die Piezoelemente jeweils in Reihe angeordnet. Daraus resultiert eine prallele Schallausbreitung, wodurch ein rechteckiges Bild entsteht. Dazu schließen benachbarte Linearschallköpfe einer Ultraschallsonde einen Winkel zwischen 90° und 180° ein. Damit gelangen die Ultraschallwellen mit verschiedenen Winkeln auf das zu untersuchende Gewebe, so dass ein zweidimensionales Bild erzeugt wird. In the case of the linear sound heads, the piezo elements are each arranged in series. This results in a loud sound propagation, creating a rectangular image. For this purpose, adjacent linear sound heads of an ultrasonic probe enclose an angle between 90 ° and 180 °. Thus, the ultrasonic waves reach the tissue to be examined at different angles, so that a two-dimensional image is produced.
Ein Sektorschallkopf weist eine geringe Ankopplungsfläche auf und ist bekannterweise elektro-mechanisch oder elektronisch ausgeführt. Bei der mechanischen Ausführung rotieren oder pendeln wenige Piezoelemente um eine Achse und bauen ein dreieckiges Bild des abgetasteten Bereichs mit einer Winkelung von 60° bis 120° auf. Bei einer weiteren Ausführung sind die Piezoelemente ringförmig angeordnet (Annular-Phased-Array- Applikator), so dass eine Fokussierung des abgegebenen Schalls möglich ist. A sector acoustic head has a small coupling surface and is known to be carried out electro-mechanically or electronically. In the mechanical design, a few piezo elements rotate or oscillate about an axis and build up a triangular image of the scanned region with an angle of 60 ° to 120 °. In a further embodiment, the piezoelectric elements are arranged annularly (Annular Phased Array Applicator), so that a focusing of the emitted sound is possible.
Durch eine gezielte elektronische Ansteuerung der einzelnen Piezoelemente wird bei einem elektronischen Sektorschallkopf (Phased-Array- Applikator) ein sektorförmiges Bild erzeugt.
Das Datenverarbeitungssystem ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 ein die elektrischen Signale im A-Mode und/oder 2D-Echtzeitmode und/oder 3D-Mode und/oder 4D- Mode auswertendes Datenverarbeitungssystem. By a selective electronic control of the individual piezoelectric elements, a sector-shaped image is generated in an electronic sector sound head (phased array applicator). According to the embodiment of claim 3, the data processing system is a data processing system that evaluates the electrical signals in A-mode and / or 2D real-time mode and / or 3D mode and / or 4D mode.
Beim A-Mode wird die Echostärke in Abhängigkeit der Eindringtiefe erfasst. With A-mode, the echo strength is recorded as a function of the penetration depth.
Im 2D-Echtzeitmodus wird ein zweidimensionales Schnittbild erzeugt. Die Bewegung des Patienten führt dazu, dass das Schnittbild aus einzelnen Linien zusammengesetzt ist. In 2D real-time mode, a two-dimensional cross-sectional image is created. The movement of the patient results in the sectional image being composed of individual lines.
Bei dem 3D-Mode handelt es sich um eine dreidimensionale Echografie. Der 3D-Ultraschall produziert räumliche Standbilder. Der 4D-Mode (3D-Mode plus zeitliche Dimension) lässt eine dreidimensionale Darstellung in Echtzeit zu. Für ein dreidimensionales Bild wird zusätzlich zum Scan in einer Ebene ein Schwenk der Ebene vollzogen. Der Flächenscanwinkel wird gleichzeitig mit dem zweidimensionalem Bild abgespeichert. Bei der zweidimensionalen Anordnung von Ultraschallwandlern in einem sogenannten Phased Array wird ein Schwenk des Strahles elektronisch durchgeführt. Die aus den Signalen generierten Daten werden für die Bildverarbeitung und Visualisierung in eine 3 D-Matrix eingetragen. Dadurch entstehen Darstellungen von Schnittebenen aus beliebigen Blickwinkeln auf das Objekt. The 3D-mode is a three-dimensional echography. 3D ultrasound produces spatial still images. The 4D mode (3D mode plus temporal dimension) allows a three-dimensional representation in real time. For a three-dimensional image, in addition to the scan in a plane, a pivot of the plane is performed. The area scan angle is stored simultaneously with the two-dimensional image. In the two-dimensional arrangement of ultrasonic transducers in a so-called phased array, a pivoting of the beam is performed electronically. The data generated from the signals are entered in a 3D matrix for image processing and visualization. This creates representations of sectional planes from arbitrary angles on the object.
Das Datenverarbeitungssystem ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 mit einem Datensichtgerät zur bildlichen Darstellung der zurückgelaufenen, in elektrische Signale gewandelten und ausgewerteten Schallwellenimpulse zusammengeschaltet. Vorteilhafterweise kann dabei ein Maßstab mit dargestellt werden, so dass die Abstände ermittelbar und deren Änderungen leicht feststellbar sind. The data processing system is interconnected according to the embodiment of claim 4 with a data display device for the visual representation of the backward, converted into electrical signals and evaluated sound wave pulses. Advantageously, a scale can be shown, so that the distances can be determined and their changes are easily detected.
Das Datenverarbeitungssystem ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 ein aus den zurückgelaufenen und wiederholt zurückgelaufenen sowie in elektrische Signale gewandelten Schallwellenimpulse wenigstens eine der Kanten der Wirbelfortsätze ermittelndes Datenverarbeitungssystem, wobei wenigstens die Abstände der ermittelten Kanten und wiederholt ermittelter Kanten unter Zuordnung der Zeit und damit der Bewegung bestimmt wird. Den aus zurückgelaufenen Signalen gewonnenen äquivalenten elektrischen Signalen können gleichzeitig Grauwerte und damit auch Kanten leicht zugeordnet werden.
Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 ist ein elektroakustisches Gerät zum Aufnehmen, Speichern und Wiedergeben gesprochener Wörter ein Bestandteil der Einrichtung zur Ermittlung von Wirbelabständen der Wirbelsäule. Das elektroakustische Gerät ist dabei gleichzeitig ein dem gesprochenen Text eine Zeit nach dem Start zuordnendes Gerät. Darüber hinaus ist das Datenverarbeitungssystem so mit dem elektroakustischen Gerät gekoppelt, dass aus den Bewegungszeiten und den Textzeiten die Bewegungen des Patienten zugeordnet werden. According to the embodiment of claim 5, the data processing system is a data wave system detecting at least one of the edges of the spinous processes from the backward and repeated backward and electrical signals. At least the distances between the determined edges and repeatedly determined edges are assigned the time and thus the movement is determined. The equivalent electrical signals obtained from the returned signals can at the same time be easily assigned gray values and hence also edges. According to the embodiment of claim 6, an electro-acoustic device for recording, storing and reproducing spoken words is part of the device for determining vertebral spacing of the spinal column. At the same time, the electro-acoustic device is a device that assigns the spoken text a time after the start. In addition, the data processing system is coupled to the electro-acoustic device, that from the movement times and the text times, the movements of the patient are assigned.
Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 ist ein Gerät zur Eingabe von Daten ein Bestandteil der Einrichtung zur Ermittlung von Wirbelabständen der Wirbelsäule. Dieses ist mit dem Datenverarbeitungssystem so gekoppelt, dass die Eingaben den Bewegungen des Patienten zugeordnet werden. Die Eingaben beziehen sich dabei auf bestimmte Bewegungen des Patienten, die dieser während seiner Bewegung gezielt eingibt. Das kann eine Richtungsänderung oder eine bestimmte Bewegungsform sein. Letztere ist beispielsweise Bergauf- oder Bergablaufen, Treppensteigen, Drehungen oder Beschaffenheit des Weges. Die Eingabe ist über bekannte Tasten (Tastatur) oder einen gleichfalls bekannten Touchscreen (Berührungsbildschirm) leicht möglich. According to the embodiment of claim 7, a device for the input of data is part of the device for determining vertebral spacing of the spine. This is coupled to the data processing system so that the inputs are associated with the patient's movements. The entries relate to certain movements of the patient, which he specifically enters during his movement. This can be a change of direction or a certain type of movement. The latter is, for example, uphill or downhill running, climbing stairs, turns or nature of the way. The input is easily accessible via known keys (keyboard) or a likewise known touchscreen (touch screen).
In Fortführung sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 8 das Gerät zur Eingabe von Daten und das mit dem Datensichtgerät gekoppelte Datenverarbeitungssystem so zusammengeschaltet, dass Daten dem Bild zugeordnet werden. Vorteilhafterweise werden die Wirbelabstände damit in Abhängigkeit und gleichzeitiger Zuordnung der Wirbelabstände der Wirbelsäule des Patienten ermittelt. In continuation, according to the embodiment of claim 8, the device for inputting data and the data processing system coupled to the data display system are interconnected such that data is assigned to the image. Advantageously, the intervertebral spaces are thus determined in dependence and simultaneous assignment of the vertebral distances of the spinal column of the patient.
Das Datenverarbeitungssystem ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 9 ein The data processing system is according to the embodiment of claim 9 a
- aus den elektrischen Signalen der gewandelten als Echo zurücklaufenden Schallwellenimpulse der Ultraschallsonden Grauwertbilder erzeugendes, from the electrical signals of the converted echo sound wave pulses of the ultrasound probes returning gray tone images,
- mit der digitalen Bildkorrelation (Digital image Correlation - DIC) die Grauwertbilder vergleichendes und with the Digital Image Correlation (DIC), the gray scale images are comparative and
- daraus die Bewegungen von entweder Wirbelfortsätzen oder Wirbelfortsätzen und mit der Wirbelsäule verbundenen Knochen messendes und bewertendes From this, the movements of either spinous processes or spinous processes and spinal column-related bone-measuring and evaluating
Datenverarbeitungssystem.
Die digitale Bildkorrelation (Digital image Correlation - DIC) ist eine bekannte Methode für den Vergleich und daraus folgernd den Vergleich von Bildern von Bildfolgen aus den Bewegungen der Patienten. Data processing system. Digital image correlation (DIC) is a well-known method for comparison and, as a result, the comparison of images of image sequences from the movements of patients.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. An embodiment of the invention is illustrated in principle in the drawings and will be described in more detail below.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine Einrichtung zur Ermittlung von Wirbelabständen der Wirbelsäule in einer Seitenansicht und Fig. 1 shows a device for determining vertebral spacing of the spine in a side view and
Fig. 2 eine Einrichtung zur Ermittlung von Wirbelabständen der Wirbelsäule in einer Draufsicht. Fig. 2 shows a device for determining vertebral spacing of the spine in a plan view.
Eine Einrichtung zur Ermittlung von Wirbelabständen der Wirbelsäule 4 besteht im Wesentlichen aus Ultraschallsonden aus Linearschallköpfen 1 an einem Tragsystem 2, mindestens einer Kopplung 3 für die Ultraschallwellen und einem Datenverarbeitungssystem. A device for determining vertebral spacing of the spinal column 4 consists essentially of ultrasound probes made of linear sound heads 1 on a support system 2, at least one coupling 3 for the ultrasound waves and a data processing system.
Die Fig. 1 zeigt eine Einrichtung zur Ermittlung von Wirbelabständen der Wirbelsäule 4 in einer prinzipiellen Seitenansicht. FIG. 1 shows a device for determining vertebral spacing of the spine 4 in a basic side view.
Zur Erfassung der Abstände entweder von Wirbelfortsätzen oder zwischen Wirbelfortsätzen und mit der Wirbelsäule 4 verbundenen Knochen sind wenigstens zwei flexibel miteinander verbundene Ultraschallsonden auf dem Rücken mittels des Tragsystems 2 befestigt, wobei sich die Mittelachse 5 der Wirbelsäule 4 zwischen den Ultraschallsonden befindet. To detect the distances of either spinous processes or between spinous processes and bones connected to the spinal column 4, at least two ultrasound probes connected flexibly to one another are fastened on the back by means of the support system 2, the central axis 5 of the spinal column 4 being located between the ultrasound probes.
Die Fig. 2 zeigt eine Einrichtung zur Ermittlung von Wirbelabständen der Wirbelsäule 4 in einer prinzipiellen Draufsicht. FIG. 2 shows a device for determining vertebral spacing of the spine 4 in a basic plan view.
Die Ultraschallsonden bestehen jeweils aus parallel zueinander und in Richtung der Wirbelsäule 4 angeordneten Linearschallköpfen 1 an dem Tragsystem 2. Letzteres ist ein bekanntes Gurtsystem. The ultrasound probes each consist of mutually parallel and arranged in the direction of the spine 4 linear sound heads 1 on the support system 2. The latter is a known belt system.
Zwischen den Ultraschallsonden und der Hautoberfläche des Rückens befindet sich die
Kopplung 3 für die Ultraschallwellen. Das kann eine Schicht eines bekannten Gels oder ein speziell ausgebildeter Gegenstand in Form eines Kissens sein. Between the ultrasound probes and the skin surface of the back is the Coupling 3 for the ultrasonic waves. This may be a layer of a known gel or a specially designed object in the form of a pillow.
Die Ultraschallsonden sind mit einem Datenverarbeitungssystem wenigstens zur Speicherung der in elektrische Signale gewandelten als Echo zurücklaufenden Schallwellenimpulse der Linearschallköpfe 1 verbunden. The ultrasound probes are connected to a data processing system, at least for storing the sound wave pulses of the linear sound heads 1 that are converted into electrical signals and return as echoes.
Das Datenverarbeitungssystem ist ein die elektrischen Signale im A-Mode und/oder 2D- E c h t z e i t m o d e un d/ o d e r 3 D-M o d e u n d / o d e r 4 D-Mode auswertendes Datenverarbeitungssystem. The data processing system is a data processing system that evaluates the electrical signals in the A-mode and / or 2D-E c h t c e d m o d e and d d o d e r 3 D-m o d e u n d / o d e r 4 D-mode.
Dabei ist das Datenverarbeitungssystem ein aus den zurückgelaufenen und wiederholt zurückgelaufenen sowie in elektrische Signale gewandelten Schallwellenimpulse wenigstens eine der Kanten der Wirbelfortsätze ermittelndes Datenverarbeitungssystem, wobei wenigstens die Abstände der ermittelten Kanten und wiederholt ermittelter Kanten unter Zuordnung der Zeit und damit der Bewegung bestimmt wird. In this case, the data processing system is one of the backward and repeated backward and converted into electrical signals sound wave pulses at least one of the edges of the spinous processes bestimmendes data processing system, wherein at least the distances of the determined edges and repeatedly determined edges with assignment of the time and thus the movement is determined.
Das Datenverarbeitungssystem oder ein weiteres Datenverarbeitungssystem ist mit einem Datensichtgerät zur bildlichen Darstellung der zurückgelaufenen, in elektrische Signale gewandelten und ausgewerteten Schallwellenimpulse zusammengeschaltet. The data processing system or another data processing system is connected to a data display device for the visual representation of the backward, converted into electrical signals and evaluated sound wave pulses.
In einer Ausführungsform schließen benachbarte Linearschallköpfe 1 einer Ultraschallsonde einen Winkel zwischen 90° und 180° ein. Damit sind die Linearschallköpfe 1 winklig zueinander angeordnet und bilden eine Bogenform. In one embodiment, adjacent linear acoustic heads 1 of an ultrasound probe subtend an angle between 90 ° and 180 °. Thus, the linear sound heads 1 are arranged at an angle to each other and form an arc shape.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein elektroakustisches Gerät zum Aufnehmen, Speichern und Wiedergeben gesprochener Wörter ein Bestandteil der Einrichtung zur Ermittlung von Wirbelabständen der Wirbelsäule 4. Über das elektroakustische Gerät wird gleichzeitig dem gesprochenen Text eine Zeit nach dem Start zugeordnet. Das Datenverarbeitungssystem ist dabei so mit dem elektroakustischen Gerät gekoppelt, dass aus den Bewegungszeiten und den Textzeiten die Bewegungen des Patienten zugeordnet werden.
In einer weitere Ausführungsform ist ein Gerät zur Eingabe von Daten ein Bestandteil der Einrichtung zur Ermittlung von Wirbelabständen der Wirbelsäule 4. Das Datenverarbeitungssystem ist dabei so mit dem Gerät gekoppelt, dass die Eingaben den Bewegungen des Patienten zugeordnet werden. Vorteilhafterweise werden dabei diese Daten dem Bild dazugehörigem Bild zugeordnet. Als Gerät kommt dazu eine Tastatur oder ein Touchscreen (Berührungsbildschirm) zum Einsatz. Bestimmten Tasten der Tastatur oder Bereichen des Touchscreen sind bestimmte Bewegungen (wie zum Beispiel Treppensteigen, Drehungen, Steigungen und/oder Beschaffenheit des Weges) zugeordnet. In a further embodiment, an electro-acoustic device for recording, storing and reproducing spoken words is part of the means for determining vertebral spacing of the spine 4. The electroacoustic device simultaneously allocates a time after start-up to the spoken text. The data processing system is coupled to the electro-acoustic device so that the movements of the patient are assigned from the movement times and the text times. In another embodiment, a device for inputting data is a component of the device for determining vertebral spacing of the spinal column 4. The data processing system is in this case coupled to the device such that the inputs are assigned to the movements of the patient. Advantageously, these data are assigned to the image associated image. The device is a keyboard or a touchscreen (touch screen) is used. Certain keys of the keyboard or areas of the touch screen are associated with certain movements (such as stair climbing, turns, gradients, and / or nature of the path).
In einer weiteren Ausführungsform sind die Ultraschallsonden Sektorschallköpfe, insbesondere elektronische Sektorschallköpfe (Phased-Array-Applikatoren), die sektorförmige Bilder erzeugen. Das Datenverarbeitungssystem wertet die Bilder im 4D-Mode (3D-Mode plus zeitliche Dimension) aus. Dieser Mode führt vorteilhafterweise zu dreidimensionalen Darstellungen in Echtzeit. Dabei wird zusätzlich zum Scan in einer Ebene ein Schwenk der Ebene vollzogen. Der Flächenscanwinkel wird gleichzeitig mit dem zweidimensionalem Bild abgespeichert. Bei der zweidimensionalen Anordnung von Ultraschallwandlern in einem sogenannten Phased Array wird ein Schwenk des Strahles elektronisch durchgeführt. Die aus den Signalen generierten Daten werden für die Bildverarbeitung und Visualisierung in eine 3 D-Matrix eingetragen. Dadurch entstehen Darstellungen von Schnittebenen aus beliebigen Blickwinkeln auf das Objekt.
In a further embodiment, the ultrasound probes are sector sound heads, in particular electronic sector sound heads (phased array applicators), which generate sector-shaped images. The data processing system evaluates the images in 4D mode (3D mode plus temporal dimension). This mode advantageously leads to three-dimensional representations in real time. Here, in addition to the scan in a plane, a pivot of the plane is completed. The area scan angle is stored simultaneously with the two-dimensional image. In the two-dimensional arrangement of ultrasonic transducers in a so-called phased array, a pivoting of the beam is performed electronically. The data generated from the signals are entered in a 3D matrix for image processing and visualization. This creates representations of sectional planes from arbitrary angles on the object.
Claims
1. Einrichtung zur Ermittlung von Wirbelabständen der Wirbelsäule mit den folgenden Merkmalen: 1. Device for determining vertebral spacing of the spine with the following features:
- wenigstens zwei flexibel miteinander verbundene und in Richtung der Wirbelsäule (4) angeordnete Ultraschallsonden an einem Tragsystem (2) zur Erfassung der Abstände entweder von Wirbelfortsätzen oder zwischen Wirbelfortsätzen und mit der Wirbelsäule (4) verbundenen Knochen, wobei sich die Mittelachse (5) der Wirbelsäule (4) zwischen den Ultraschallsonden befindet, at least two ultrasound probes flexibly connected to each other and arranged in the direction of the spinal column (4) on a support system (2) for detecting the distances of either spinous processes or between spinous processes and bones connected to the spine (4), the central axis (5) of Spine (4) located between the ultrasound probes,
- mindestens einer zwischen den den Ultraschallsonden und der Hautoberfläche angeordneten Kopplung (3) für die Ultraschallwellen der Ultraschallsonden und - At least one arranged between the ultrasound probes and the skin surface coupling (3) for the ultrasonic waves of the ultrasound probes and
- einem Datenverarbeitungssystem wenigstens zur Speicherung der in elektrische Signale gewandelten als Echo zurücklaufenden Schallwellenimpulse der Ultraschallsonden. - A data processing system at least for storing the converted into electrical signals as echo returning sound wave pulses of the ultrasound probes.
2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsonde aus parallel zueinander angeordneten Linearschallköpfen (1), wobei benachbarte Linearschallköpfe (1) einen Winkel zwischen 90° und 180° einschließen, oder dass die Ultraschallsonde ein Sektorschallkopf ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that the ultrasonic probe from mutually parallel linear sound heads (1), wherein adjacent linear sound heads (1) enclose an angle between 90 ° and 180 °, or that the ultrasonic probe is a sector acoustic head.
3. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Datenverarbeitungssystem ein die elektrischen Signale im A-Mode und/oder 2D- Echtzeitmode und/oder 3D-Mode und/oder 4D-Mode auswertendes Datenverarbeitungssystem ist. 3. Device according to claim 1, characterized in that the data processing system is an electrical signals in the A-mode and / or 2D real-time mode and / or 3D mode and / or 4D mode evaluating data processing system.
4. Einrichtung nach Patentanspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Datenverarbeitungssystem mit einem Datensichtgerät zur bildlichen Darstellung der zurückgelaufenen, in elektrische Signale gewandelten und ausgewerteten Schallwellenimpulse zusammengeschaltet ist. Einrichtung nach Patentanspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Datenverarbeitungssystem ein aus den zurückgelaufenen und wiederholt zurückgelaufenen sowie in elektrische Signale gewandelten Schallwellenimpulse wenigstens eine der Kanten der Wirbelfortsätze ermittelndes Datenverarbeitungssystem ist, wobei wenigstens die Abstände der ermittelten Kanten und wiederholt ermittelter Kanten unter Zuordnung der Zeit und damit der Bewegung bestimmt wird. 4. Device according to claim 1 and 3, characterized in that the data processing system is interconnected with a data display device for visual representation of the backward, converted into electrical signals and evaluated sound wave pulses. Device according to Patent Claims 1 and 3, characterized in that the data processing system is a data processing system which detects at least one of the edges of the spinous processes and has at least one of the distances between the determined edges and repeatedly determined edges Time and thus the movement is determined.
Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektroakustisches Gerät zum Aufnehmen, Speichern und Wiedergeben gesprochener Wörter ein Bestandteil der Einrichtung zur Ermittlung von Wirbelabständen der Wirbelsäule (4) ist, dass das elektroakustische Gerät gleichzeitig ein dem gesprochenen Text eine Zeit nach dem Start zuordnendes Gerät ist und dass das Datenverarbeitungssystem so mit dem elektroakustischen Gerät gekoppelt ist, dass aus den Bewegungszeiten und den Textzeiten die Bewegungen des Patienten zugeordnet werden. Device according to claim 1, characterized in that an electro-acoustic device for recording, storing and reproducing spoken words is a component of the device for determining vertebral spacing of the spinal column (4), that the electro-acoustic device at the same time assigns to the spoken text a time after the start Device is and that the data processing system is coupled to the electro-acoustic device, that from the movement times and the text times the movements of the patient are assigned.
Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gerät zur Eingabe von Daten ein Bestandteil der Einrichtung zur Ermittlung von Wirbelabständen der Wirbelsäule (4) ist und dass das Datenverarbeitungssystem so mit dem Gerät gekoppelt ist, dass die Eingaben den Messwerten der zurückgelaufenen Schallwellenimpulse zugeordnet werden. Device according to Patent Claim 1, characterized in that a device for inputting data is a component of the device for determining vertebral spacing of the spinal column (4) and in that the data processing system is coupled to the device such that the inputs are assigned to the measured values of the returned sound wave pulses ,
Einrichtung nach Patentanspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät zur E i n g a b e v o n D a t e n u n d d a s m it dem Datensichtgerät gekoppelte Datenverarbeitungssystem so zusammengeschaltet sind, dass Daten des Geräts dem Bild zugeordnet werden. Device according to Patent Claims 4 and 7, characterized in that the device for the input and output is coupled together with the data display device in such a way that data of the device are assigned to the image.
Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Datenverarbeitungssystem ein aus den elektrischen Signalen der gewandelten als Echo zurücklaufenden Schallwellenimpulse der Ultraschallsonden Grauwertbilder erzeugendes, mit der digitalen Bildkorrelation (Digital image Correlation - DIC) die Grauwertbilder vergleichendes und daraus die Bewegungen von entweder Wirbelfortsätzen oder Wirbelfortsätzen und mit der Wirbelsäule (4) verbundenen Knochen messendes und bewertendes Datenverarbeitungssystem ist. Device according to Patent Claim 1, characterized in that the data processing system compares the gray scale images with the digital image correlation (DIC) and converts the movements of either from the electrical signals of the converted echo wave sound waves of the ultrasonic probes Whiplash or spinous processes and spinal column (4) connected to the bone-measuring and evaluating data processing system.
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