DE8909993U1

DE8909993U1 - Wadenmuskulatur-Ergometer zur NMR-Spektroskopie

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Publication number: DE8909993U1
Application number: DE8909993U
Authority: DE
Original assignee: Puetzler Manfred Dipl-Phys 4400 Muenster De
Current assignee: Puetzler Manfred Dipl-Phys 4400 Muenster De
Priority date: 1989-08-21
Filing date: 1989-08-21
Publication date: 1990-01-04
Anticipated expiration: 1999-08-22

Description

—&igr;*—···· Nome: Wadenmuskulatur-Ergometer zur NMR-Spektroskopie

Zweck: Abgestufte ergometiische Belastung der Wadenmuskulatur zur gleichzeitigen Messung von ³¹P - und ¹H- Nuklear- Magnetische - Resonanz-Spektren.

Aufgabe: In der Nuklear-Magnetischen-Resonanz -Spektroskopie ( NMRS ) werden hohe Anforderungen an die Homogenität des Magnetfeldes gestellt. Daher soll das Ergometer keine metallenen Bauteile sowie etektrisc&s Leitungen enthalten, die durch !ndukticssströme magnetische Stärfelder verursache» können. Weiterhin soll das Ergometer kompatibel zu der NMR- Ganzkörperanlage der Firma Sieff&iis ( Magnetom) und in kurzer Zeit ( max. S min ) auf- \md abbaubar sein. Die anstott'ilsch&fi Abzt-isnngen dar Patienten wis Körpsnluige, FuSgrcße ar.a sollen durch individuelle Einstellung berücksichtigt werden.

Stand der Tesrtjjjifc DL" auf dem medizinischen Cerätemarkt erhältliche;. Ergometer «iftd gj-äB^ütelSs weder &igr;&tgr;&kgr; Uli- o*W leltuagäfei noch baulich für die Verwendung in Gaiizkiirperan!a?en und zur indiv^ue-kn einstellung geeignet.

Lösung der Aufgabe: Im nachstehenden 1st al.: Konstruktion eines neuen Wadenmuskulatur - Ergometers beschriebe^ -v#lches nurikunststoffteilen besteht und auf einem Magnetom-Patiententisch schneit auf- und abgebaut bzw. individuell eingestellt werden kann.

Durch die kontratition der Wadenmuskulatur wird bei einer Plantarflexion des Fußes ( Schwenkbev-egung des Fußes mit dem Fußgelenk als Drehachse) ein Gegengewicht um eine definierbare Höhe angehoben und gesenkt. Hierbei kann die Belastung stufenweise durch die Veränderung des Gegengewichtes und die Vorgabe einer Kontraktionshäufigkeit eingestellt werden. Aus dem Produkt von der Anzahl der Hübe pro Zelteinheit v. dem Gegengewicht G, der Hubhöhe Ü ind dem Hebelverhältnis L/l ist die äußere Muskelleistung'berechenbar. Vor. während und nach der Belastung können die entsprechenden Stoffwechselveränderungen mit Hilfe einer Oberflächenspule 9 gemessen werden.

Die mechanische Lösung der Aufgabe besteht in einer Vorrichtung, die aus zwei Hauptgruppen aufgebaut 1st: erstens einem Gegengewichtsträger 1 mit Gegengewichtsbehälter und Umlenkrollen sowie zweitens einer Fußwippe 2. Die Hauptgruppen sind durch zwei Gegengewichtsseile 3 miteinander funktionell verbunden und können auf dem Patiententisch 12 einer Siemens Magnetom-Anlage mit Hilfe von Sonderklemmen 33 je nach Größe des Patienten eingestellt und befestigt werden. ( Fig. 1 und Fig. 2)

Beschreibung der Anwendung: Die Wirkungsweise des Ergometers besteht darin, daß ein Patient in waagerechter Lage bei gestreckten Beinen durch Kontraktion der zu untersuchenden Wadenmuskulatur mit dem Fuß eine Wippe 22 bewegt, die mit einem einstellbaren Gegengewicht 8 belastet ist und die Anzahl der Fußbewegungen mit einem Hubzähler'festhält. An dem Gegengewichtsträger 1 sind die Umlenkrollen 34.44 und 48 befestigt, die das Gewichtsseil 3 von der waagerechten in die

senkrechte Zugrichtung der beiden Gegengewichte 8 umlenken. Dieser Träger bzw. die Fußwippe 2 werden entsprechend der Körperlänge des Patienten vor dem Kopf bzw. an dem Fußende jeweils mit 4 Sonderklemmen 33 befestigt. Um die Fußwippe an die Fußgröße anzupassen, ist die Fußrolle 23/24 durch Lösen der Kugelschraube &eegr; 27 in der Nute 18 in der Höhe verstellbar. Ebenfalls kann die Drehachse der Wippe durch Lösen der Kugelmuttern 54-und Verstellen der Achsbolzen IS in der Kite 17 mit der Fußgelenksachse annähernd zur Deckung gebracht werden. Dadurch sind sowohl als blamedhaniäc!« virke&ilsn Drehmomente des Fußes und der Fußwippe als auch die Gewichtsbelastuag und die Muskelkraft zueinander proportional.

Die Hubhöhe des Gewichtes ist durch Festlegung des maximalen Drehwinkels &bgr; in einem optimalen Winkelbereich von 50° - 80 über die Begrenzungs seile 21 und 56 so gewählt, daß die winkelabhängige Kraftübertragung nur bis zu ¹OX von der maximalen Kraftübertragung abweicht. Als Gegenhalt, für die von der Wippe abstossende Reaktionskraft während einer Kontraktion, dienen zwei Handgriffe 4, die über individuell verstellbare Haltebänder 5 mit der Drehachse der Fußwippt verbunden sind. Entsprechend der gewünschten Belastung sind die Gegengewichte mit einer Masse von 0.5 Kg bis 25 Kg variierbar. Dies entspricht bei einer Hubfrequenz &ngr; von 1 Hz, einer Hubhöhe H von 10 cm und einem maximalen Hebelverhältnis L/l von 2:1 einem einstellbaren Leistungsbereich von 1-52 Wate. Während einer Fußbewegung wird durch Drehung der Umlenkrolle 41 der Schalthebel 42 über den Anschlagbolzen 39 mitgenommen und dadurch der Hubzähleroei jedem vollständigen Hub um eine Einheit erhöht. Im Rücklauf schleift der Schalthebel ohne Schaltwirkung an dem Zähler vorbei. Die Hubhöhe der Gegengewichte 8 kann an der Skala 46 mit dem Markierstrich 47 kontrolliert werden.

Zum leichteren Ein- und Ausbau des Ergometers in die Nuten des Patiententisches sind die Sonderklemmen 33 etwa 15 mm kürzer als die Tischnuten. Hierdurch können die Sonderklemmen mit den Fußplatten tfOund 50 senkrecht in die Nuten eingeführt und durch Verschieben bis zum Anschlag in die Spannstellung gebracht werden.

Alle Einzelteile, einschließlich Schrauben und Hubzähler sind aus elektrisch nichtleitendem Kunststoff. Sie sind daher entsprechend der nötigen Festigkeit dimensioniert und zusammengesetzt.

In den vorliegenden Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 6 ist jeweils die Einstellung zur Messung der linken Wade dargestellt. Zur Belastung der rechten Wade wird die Fußrolle aus dem linken Zwischenraum 58 In den rechten Zwischenraum S9 montiert.

Der Vorteil des Wadenmuskulatur-Ergometers besteht in der abstufbaien Belastung der Wadenmuskulatur bei individueller Einstellung auf Patienten während gleichzeitig stattfindender Spektroskopie-Messungen in einem NMR-Ganzkörpersystem. Die biochemischen Muskelstoffwechselverätiderungen können so in Abhängigkeit von dynamischer und statischer Muskelarbelt verfolgt werden.

Flg. 1 : Seitenansicht des kompletten Ergometers mit Oberflächenspule ^l) und Patientenbein

Flg. 2 : Ansicht von oben auf die gesamte Vorrichtung mit den Händen und Beinen eines Patienten

Flg. 3 : Seitenansicht der Fußwippe in den beiden Endstellungen mit maximalem Drehwinkel &bgr;

Flg. 4 : Ansicht der Fuftwippe von vorne
Flg. S : Frontansicht des Gewichtsträgers mit Gewichten
Flg. 6<: Ansicht von oben auf den Gewichtsträger

Zusammenstellung der Positionen:

1 Geyengewlchtsträger komplett

2 Fußwlppe komplett

3 Gegengewlchtssell

4 Handgriff

5 Halteband mit Verst ti !schlaufe

6 Scliwenköse

7 Geyenyewlchlsmasse 0 Gegengewicht

9 Oberflächenspule

10 Zentrum der Spule

ti Empfindliches Meßvolumen

12 Patlententlsch

13 Patient

14 Drehachse der Fußwippe

15 Achsbolzen

16 Lagerständer

17 Nute fllr Achsbolzen IS

18 Nute fUr Rollenachse

19 Sellun.lenkrolle 2&OHgr; Verbindungsleute

21 Begicnzunessell

22 Fußwippe

23 RollfMiaclise

24 Fußrolle

25 Montagehllfebohrung

26 Montagestlft

27 Kugelschraiibe

20 Lagerschraube

29 Zwlsclienschelbe

30 Patlententlschnute

31 Nute fUr Patlententlschlelste

32 Achse fllr Sonderklemmung

33 Sonderklemmung

34 Seilumlenkrolle

35 Lagerschraube

36 Gegengewlcht.sständer ( links )

37 Verbindungswinkel

30 Gegengewichtsständer ( rechts )

39 Anschlagstift

40 Schalthebelachse

41 Seilumlenkrolle

42 Schalthebel

43 Hubzahler

44 Seilhaken

45 Tragband des Gegengewichtes

46 Skala zur Kontroll« der Hubhöhe

47 Marklerstrich

48 Sellumlenkrolle

49 Achsbolzen

50 Grundplatte des Gegengewlchtsträgers

51 Sellbefestlgungsschraube

52 Sellbefestlgungsschraube

53 Sellbefestlgungsschraube

54 Kugelmutter

55 Kugelschraube

56 Begrenzungsseil

57 Patlententlschlelste mit Nute

58 Fußrollenraum links

59 Fußrollenraum rechts

60 Grundplatte

Claims

• · il ·

SchutzensprUches

Anspruch 1 : Wadenmuskulatur-Ergometer dadurch gekennzeichnet, daß es aus Kunststoff besteht, daß eine schwenkbare Fußwippe 22 mit zwei Gegengewlchtss«Jen 3, die über die Seilumlenkrollen 34 und 48, die drehbar an zwei Gegengewichtsträgern 1 angebracht sind, mit den Gegengewichten 8 fest verbunden ist, und die Schwenkbewegung in eine meßbare senkrechte Hubbewegung der Gegengewichte umgelenkt, und die Anzahl der Hübe mit einem Hubzähler 43 festgehalten wird.

Anspruch 2 : Wadenmuskulatur-Ergometer nach Anspruch i dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Schwenkbewegung der Fußwippe 22 durch Einstellen der Länge der Begrenzungsseile 21 und 56 veränderlich ist.

Anspruch 3 : Wadenmuskulatur-Ergometer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Hubzähler 43 durch ein Schleppen des Schalthebels 42 nur in eine Richtung betätigt wird.

Anspruch 4 : Wadenmuskulatur-Ergometer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenachse 23 in der Nute 18 und der Lagerbolzen 15 in der Nute 17 verstellbar sind.

Anspruch 5 : Wadenmuskulatur-Ergometer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenköse 6 durch ein in der Länge verstellbares Halteband 5 und Handgriff 4 zur Aufnahme der Rückstoßkraft kraftschlUssig verbunden sind.