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Die
Beurteilung der Muskelkontraktion ist einer der wichtigsten Parameter,
die zu der therapeutischen Behandlung der Muskelrehabilitation auf
dem Gebiet der traumatischen und neurologischen Erkrankungen gehören, wie
auch auf dem Gebiet der sportlichen Vorbereitung und des Trainings.
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Ultraschallabtastungen
werden schon seit langer Zeit in der medizinischen Diagnose angewandt,
da sie Informationen über
die Struktur des Muskels und dessen Dimensionen liefern, wie sie auch
das Erkennen von morphologischen und dimensionalen Veränderungen
der Muskelhöhle
während
der Kontraktionsphase ermöglichen.
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Das
heute verwendete Verfahren der Ultraschallabtastung und die entsprechenden
Instrumente zum Durchführen
desselben, erlauben eine Beurteilung von nur jenen morphologischen
Veränderungen der
Fasern, welche während
der Kontraktion erfolgen. Mit den heute verfügbaren Ultraschallgeräten ist es
nicht möglich,
irgend eine quantitative Information über die Kontraktionsdynamiken
zu erhalten; mit anderen Worten, eine Quantifikation der verschiedenen Phasen,
die zwischen der Anfangsphase (Ruhestellung) und der Endpha se der
Kontraktion ablaufen; noch ist es möglich, Parameter der Funktionsfähigkeit
der Muskeln festzulegen (Kraft, Leistung, Geschwindigkeit, Kontraktions-
und Entspannungszeiten, usw.), welche wichtig sind, um das korrekte
kontraktile Verhalten zu bestimmen, und auch, um zu erkennen, wo
sich das grösste
Defizit (falls vorhanden) bei einer bestimmten Muskelübung befindet.
Letzteres ist notwendig, so dass ein entsprechender Therapiezyklus
oder ein Trainingsplan vorgesehen werden kann.
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Um
diesen Nachteil zu vermeiden, wurde ein Gerät hergestellt, Gegenstand des
Italienischen Patentes Nr.
IT
1287407 desselben Erfinders, welches kurz gesagt eine Bemusterungsvorrichtung
verwendet, die aus einem vorgewählten
Ultraschallbild des Muskels, erstellt durch das Gerät, Signale
erzeugt, die proportional zu der Dehnung des Muskelabschnittes sind,
der untersucht wird, und diese mit Hilfe eines Analog-Digital-Umwandlers
in digitale Signale umwandelt, welche dann an einen Computer übertragen
werden. Ein Programm befähigt
dann die sich auf einen Muskelabschnitt beziehenden Signale, analogisch
erzeugt und dann durch die Bemusterungsvorrichtung in digital umgewandelt,
in einem Zeit-Dehnungs-Diagramm bearbeitet zu werden, das sichtbar
gemacht und gespeichert wird.
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Dieses
Gerät,
obwohl es die oben erwähnten Nachteile
vermeidet, ermöglicht
es nicht, mehrere und verschiedene Be arbeitungen an einem gleichen Abschnitt
auszuführen,
welche den Vorteil haben würden,
dem Bediener die Wahl der bestmöglichen Abschnitt
für den
Zweck aufzuzeigen, das heisst die sorgfältigste Beurteilung einer Muskelkontraktion
in einer einzelnen Situation.
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Das
Dokument US-A-6,185,451 beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung
nach den Oberbegriffen jeweils der Patentansprüche 1 und 5.
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Hauptzweck
der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren und eine Einrichtung
zur Bearbeitung von Ultraschallabtastbildern der Muskeln vorzusehen,
wo das Verfahren und die Einrichtung sehr vielseitig sind; die Erfindung
führt auch
Bearbeitungen durch, die mit den vorhandenen Einrichtungen nicht möglich sind.
Das Verfahren und die Einrichtung sind jeweils in den Patentansprüchen 1 und
5 festgelegt.
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Die
technischen Eigenschaften der Erfindung, in Übereinstimung mit den oben
erwähnten Zwecken,
können
klar aus dem Inhalt der anhängenden
Patentansprüche
ersehen werden, und die Vorteile der Erfindung gehen deutlicher
aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung hervor.
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Das
Verfahren und die Einrichtung zur Bearbeitung von Ultraschallabtastbildern
der Muskeln nach der Erfindung verwenden eine Ultraschalleinrichtung
von bekanntem Typ; unter Verwendung dieser Einrichtung wird eine
Folge von Ultraschallbildern erzeugt, betreffend den zu untersuchenden Muskel. Wie
bei der Einrichtung nach dem Italienischen Patent
IT 1287407 werden mit Hilfe eines
elektronischen Prozessors und unter Anwendung eines Software-Programms
diese Bilder benutzt, um Zeit-Dehnungs-Diagramme des Muskels zu
erstellen. Das Verfahren, das mit dieser Einrichtung durchgeführt wird,
ist jedoch anders als das von den oben erwähnten bekannten Einrichtungen
benutzte.
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Die
betreffende Einrichtung verwendet ein Verfahren, das direkt die
Speicherung der Folge von Ultraschallbildern durch den Prozessor
einbezieht, die den zu untersuchenden Muskel betreffen; zu diesem
Zweck ist die Einrichtung mit einer Videokarte von bekanntem Typ
versehen, welche die direkte Speicherung der durch die Ultraschalleinrichtung
erhaltenen Ultraschallbilder in dem Prozessor erlaubt.
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Die
Folge von Bildern wird durch den Prozessor in einem oder mehreren
verschiedenen Formaten gespeichert, die in der Ultraschalleinrichtung
zur Verfügung
stehen. Zum Beispiel können
Ultraschallbilder präsentiert
werden in Einrichtungsweise (A-mode, M-mode, kontinuierlicher Doppler,
Impuls-Doppler) oder in Zweirichtungsweise (B-mode); in Grautönen (zum
Beispiel: B-mode und Doppler PW) und im Farbcode (zum Beispiel B-mode
und ColorDoppler, B-mode und PowerColorDoppler, usw.).
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Die
elektrinische Bearbeitung von Bildern wird vorgenommen unter Anwendung
eines bekannten Programms (zum Beispiel ähnlich dem in den bekannten
Einrichtungen verwendeten), wobei direkt die Folge der in dem Prozessor
gespeicherten Bildern bearbeitet wird.
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Das
Speichern der Bildern ermöglicht
eine beachtliche Vielseitigkeit der Einrichtung, wobei die Einrichtung
in der Lage ist, in einer in den oben erwähnten bekannten Einrichtungen
nicht verfügbaren Weise
zu suchen und zu kontrollieren.
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Zum
Beispiel ist es mit der Einrichtung nach der Erfindung möglich, die
Folge der gespeicherten Bilder des zu untersuchenden Muskels mit
einer Folge von Bildern vorher untersuchten Muskeln zu vergleichen,
um direkt und auf automatische Weise den Typ des gerade zu untersuchenden
Muskels zu erkennen. Auch anschliessend an die Untersuchung selbst
(und ohne die Gegenwart des Patienten) kann durch diesen Vergleich,
erhalten mit einem an der Einrichtung vorgesehenen Bildvergleichssystem,
der Muskeltyp erkannt werden (gerade, flossenförmig, doppelflossenförmig usw.)
und, falls gewünscht,
mit der als Standard berücksichtigten
Muskelansprechung verglichen werden, gespeichert in dem Speicher
der Einrichtung; ebenfalls können
Statistiken über
diesen besonderen Muskeltyp aufgestellt werden.
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Eine
sehr interessante Fähigkeit
der betreffenden Einrichtung ist, das sie im Verhältnis zu
der Folge der gespeicherten Bilder, und folglich nach der augenblicklich
durchgeführten
Untersuchung, einige analytische Parameter des durch Ultra schall
erzeugten Bildes ändern
kann. Zum Beispiel können
unterschiedliche Teile des zu untersuchenden Muskelabschnittes geprüft werden,
aber nachdem die Untersuchung beendet ist; auf diese Weise könnte das
kontraktile Verhalten verglichen werden (das heisst der traumatisierte
Muskelbereich wird verglichen mit einem angrenzenden, nicht traumatisierten
Bereich, so dass eine vollständige
Behandlung zunächst
festgelegt und dann auf der Basis von Informationen geplant wird,
die sich auf den nicht betroffenen Teil beziehen); durch Einstellung
und Feinabstimmung der Software kann auch eine bessere Verdeutlichung
der gewünschten
Kontraktion erreicht werden. Diese Fähigkeiten bedeuten, dass verschiedene Raum-Zeit-Diagramme
der Muskelkontraktion erstellt werden können, wobei die Diagnoseleistungen
des Verfahrens erhöht
werden.
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Somit
kann eine Serie von unterschiedlichen Diagrammen erstellt werden,
um zu entscheiden, welche die bedeutendsten im Verhältnis zu
der laufenden Untersuchung sind; um dieses Ergebnis zu erhalten,
ist es nicht notwendig, dass der Patient dabei ist.
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Es
ist ebenfalls wert zu erinnern, dass es mit den betreffenden Verfahren
und der Einrichtung möglich
ist, während
der Datenverarbeitung und der Analyse qualitative (erhalten aus
dem Bild) und quantitative Aspekte (erhalten aus den Diagrammen)
des zu untersuchenden Muskels zu vergleichen.
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Dies
ist sehr wichtig zum Beispiel bei der Diagnose eines traumatischen
Zustands in einem Muskel, welcher sichtbar wie auch analytisch unter
Verwendung der Diagramme untersucht werden kann.
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Die
Einrichtung sieht ebenfalls Befestigungsmittel vor (verschiedene
und abhängig
von dem zu untersuchenden Muskel: zum Beispiel oberes Körperglied,
unteres Körperglied,
Schulter, oberer und unterer Rücken).
Die Befestigungsmittel können
die Sonde an dem Abschnitt eines zu untersuchenden Muskels halten.
Somit können
Folgen von Bildern eines bestimmten Muskelabschnittes aufgezeichnet werden,
wenn der Patient sich im Augenblick bewegt (Training, Belastungstests,
verschiedene Freikörperübungen,
Heimtrainer, Laufband usw.), und es können Veränderungen in der Muskelkontraktion
an unterschiedlichen Punkten des Trainingsablaufs beobachtet werden.
Dies kann in Übereinstimmung
mit den bekannten Einstellungen des Trainingsgerätes erfolgen.
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Da
die Prozessoren eine grosse Speicherkapazität haben, können ziemlich lange Bilderfolgen aufgezeichnet
werden, vorteilhaft für
eine anschliessende Analyse des Muskelverhaltens. Anders als mit den
bekannten Einrichtungen, welche nur den Vergleich zwischen Diagrammen
erlauben, die durch Ultraschalluntersuchungen erhalten sind, die
zu verschiedenen und unterschiedlichen Zeiten während der verschiedenen Trainingsübungen vorgenommen wurden,
ist es somit mög lich,
einen unverzüglichen Test
der Muskelreaktion während
eines längeren Trainings
durchzuführen.
Auf diese Weise können die
verschiedenen Ansprechungen des Muskels zu unterschiedlichen Momenten
und bei unterschiedlichen Belastungsniveaus während der Übung aus den aufgezeichneten
Daten analysiert werden, und es gehen daraus wichtige Informationen
betreffend die Erschöpfungs-
und Erholungszeiten hervor.
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Ein
anderer beachtlicher Vorteil gegenüber den bekannten Einrichtungen
ist durch die Tatsache gegeben, dass das neue Verfahren dank seines
grösseren
Betriebspotentials nicht nur zur Untersuchung der Körpermuskeln
verwendet werden kann, sondern auch zur Untersuchung des Herzmuskels,
nämlich der
Wände,
welche heute noch nicht vollkommen mit Ultraschalltechniken untersucht
werden, die nur bei der Beurteilung der Herzventile wirksam sind.
Das hier vorgesehene Verfahren kann auch für alle beweglichen Organe angewendet
werden, wo seine Möglichkeit
des Aufzeichnens über
eine bestimmte Zeitspanne sehr wertvoll wäre.
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Die
beiden Einrichtungen sind leicht und unverzüglich zusammengeschaltet, dank
der direkten Aufzeichnung der Folge von Ultraschallbildern, und zwar
in jedem Format, in welchem sie erhalten und durch die Ultraschalleinrichtung übertragen
werden.
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Natürlich können alle
mit der Untersuchung eines Patienten zusammenhängenden Daten und die Umstände, unter
welchen die Untersuchung durchgeführt wird, in dem Speicher der
Einrichtung gespeichert werden. Die Einrichtung enthält ebenfalls
einen Stimulator zum Erzeugen von gesteuerten Bewegungen in dem
Muskel, wie auch einen Drucker zum Übertragen von Bildern und Diagrammen
auf Papier.