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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Umfangs eines
im Rahmen einer Arthritis-Untersuchung zu beurteilenden Finger-
oder Zehgelenks eines Lebewesens, insbesondere eines proximalen
Interphalangealgelenks.
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In
der Medizin stellt sich zunehmend die Aufgabe, stoffwechselbedingte
krankhafte Gewebeveränderungen
einfach und möglichst
belastungslos für den
Patienten detektieren und bewerten zu können. Ein Beispiel für derartige
pathologische Gewebeveränderungen
stellen rheumatische Gelenkveränderungen
oder rheumatische Erkrankungen im Bereich des Weichgewebes dar.
Besonders betroffen sind dabei die Fingergelenke, vor allem die
proximalen Interphalangealgelenke. Chronische Arthritis tritt häufig als
Alterserscheinung auf, ist aber auch bereits bei jüngeren Menschen
zu beobachten. Der rheumatoide Entzündungsprozess der Synovialis,
also eine Entzündung
im Bereich des Gelenks geht mit einer Schwellung im Gelenkbereich
einher. Je stärker
der Grad der Entzündung
und damit des rheumatischen Befalls ist, desto stärker ist
die Schwellung und damit umso größer ist
der Umfang am Gelenk. Dieser den Gelenkzustand beschreibende Kennwert
wird im Rahmen der Arthritis-Untersuchung
zu diagnostischen Zwecken aufgenommen, jedoch erfolgt die Bestimmung
des Umfangs manuell mittels eines flexiblen Maßbandes, das um das Gelenk
gelegt wird. Der Messwert wird vom Rheumatologen oder einer medizinisch-technischen-Angestellten vom
Maßband
abgelesen und dem jeweiligen Fingergelenk zugeordnet und in die
Patientendatenbank eingegeben. Die Messungenauigkeit beträgt dabei
wenigstens +/– 0,5 mm,
ist erfahrensgemäß aber noch
größer, was
damit zusammenhängt,
dass das Maßband
unterschiedlich stark angezogen bzw. umgelegt werden kann, da das
Gewebe und die Haut als Weichteile komprimierbar sind. Verlässliche
Messwerte, die insbesondere im Rahmen einer Verlaufsdiagnose verwendet
werden können,
werden dabei nicht erhalten.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mittels
welchem der einen wichtigen Kennwert zur Arthritisdiagnose darstellenden
Umfang eines Fingergelenks hinreichend exakt messbar ist.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß vorgesehen,
dass das Gelenk mittels einer Lichtquelle bestrahlt und wenigstens
ein zweidimensionales Projektionsbild mittels einer Kameraeinrichtung
aufgenommen wird, wobei zu dem Projektionsbild der Durchmesser des
Gelenks mittels eines automatischen Kantendetektionsverfahrens bestimmt und
anhand des Durchmessers der Umfang berechnet wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
das berührungslose
Messen des Umfangs, welcher mittels des automatischen, seitens einer
Rechnereinrichtung durchzuführenden
Kantendetektionsverfahrens sehr genau bestimmbar ist. Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung
der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Gelenk mittels der
um das Gelenk längs
einer Kreisbahn herum bewegbaren Lichtquelle an verschiedenen um
eine bestimmte Winkeldifferenz beabstandeten Winkelpositionen bestrahlt
und zu jeder Bestrahlungsposition das zweidimensionale Projektionsbild
mittels der Kameraeinrichtung aufgenommen wird, und dass zu jedem
Projektionsbild der Durchmesser (dn) des Gelenks mittels des automatischen
Kantendetektionsverfahrens bestimmt und anhand der Durchmesser der
Umfang gemäß der Formel
mit
- U =
- Umfang
- x =
- Anzahl der Projektionsbilder
- dn =
- Gelenkdurchmesser
im jeweiligen Projektionsbild
- Δφ =
- Winkeldifferenz zwischen
zwei Winkelpositionen
ermittelt wird.
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Bei
dieser Verfahrensausgestaltung wird der Umfang berührungslos
durch Aufnahme einer Vielzahl von zweidimensionalen Projektionsbildern
des von hinten beleuchteten Gelenks bestimmt. Die aufgenommenen
Projektionsbilder, auf denen das Gelenk quasi als Schatten zu sehen
ist, werden mittels eines automatischen Kantendetektionsverfahrens ausgewertet
und der Gelenkdurchmesser der jeweiligen Projektion bestimmt. Im
Rahmen des Kantenermittlungsverfahrens sollte der Durchmesser des
Gelenks in der jeweiligen Projektionsaufnahme stets am selben Ort
bezogen auf die Fingerlängsachse
bestimmt werden, so dass sichergestellt ist, dass der sich rechnerisch
ergebende Umfang derjenige zu einem bestimmten Gelenkpunkt ist.
Im Rahmen einer Verlaufskontrolle sollte sichergestellt werden,
dass bei nachfolgenden Umfangsermittlungen stets der Umfang am selben
Ort bestimmt wird. Kantendetektionsverfahren sind hinreichend bekannt,
mittels ihnen ist es möglich, äußerst genau
den Übergang
der Haut zur Luft festzustellen. Die Projektionsbilder werden an
unterschiedlichen Winkelpositionen aufgenommen, wozu die Lichtquelle
längs der
Kreisbahn um das Gelenk verfahren wird. Die Ermittlung des Umfangs
erfolgt aus der Summe der differentiellen Bogenmaße gemäß der angegebenen
Gleichung. Auf diese Weise kann also mit besonderem Vorteil der
Umfang des Gelenks äußerst genau
bestimmt werden. Anhand der Änderung
des Umfangs im Laufe der Zeit kann somit aussagekräftig der
Grad der Entzündung
diagnostiziert werden. Nimmt der Umfang zu, hat auch der Entzündungsgrad
zugenommen, schwillt das Gelenk hingegen ab, deutet dies auf eine
Verbesserung bzw. einen Therapieerfolg hin.
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Die
Projektionsbilder sollten über
eine Winkelstrecke von wenigstens 180° aufgenommen werden, um sicherzustellen,
dass das Gelenk vollständig abgetastet
wurde. Die Winkeldifferenz Δφ sollte
weniger als 5°,
insbesondere weniger als 3° betragen, bevorzugt
wird eine Winkeldifferenz von 2° gewählt. Dies
stellt eine hinreichend hohe Anzahl an aufgenommenen Projektionsbildern
sicher. Je größer die Anzahl,
desto exakter kann der Umfang bestimmt werden. Bei einer schrittweisen
Abtastung mit einer Winkeldifferenz von 2° werden insgesamt 90 Projektionsbilder
aufgenommen, die eine hinreichend genaue Bestimmung zulassen.
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Dem
diagnostizierenden Arzt wird mit dem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren äußerst exakt
bestimmbaren Umfang ein Kennwert gegeben, der für die nachfolgende Diagnose
und Therapiekontrolle äußerst dienlich
ist.
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Neben
dem Verfahren zur Ermittlung des Kennwerts betrifft die Erfindung
ferner ein Verfahren zur Ermittlung eines oder mehrerer für eine nachfolgende
Arthritis-Diagnose relevanter Informationswerte eines Fingergelenks
eines Lebewesens, insbesondere eines proximalen Interphalangealgelenks.
Dieses Verfahren kombiniert zum einen die vorbeschriebene Ermittlung
des einen ersten Kennwert bildenden Umfangs des Gelenks nach dem
oben beschriebenen Verfahren mit der Durchführung einer diaphanoskopischen
Untersuchung des Gelenks, bei welcher das Gelenk mit Licht einer
Wellenlänge
im Bereich des optischen Gewebefensters durchstrahlt und eine Streulichtverteilung
in Form einer Verwaschungsfunktion aufgenommen wird, wonach ein oder
mehrere für
die Eigenschaften der Verwaschungsfunktion charakteristische Kennwerte
basierend auf dem Verlauf der Verwaschungsfunktion rechnerisch ermittelt
werden. Anschließend
werden die ermittelten Umfangs- und Funktionskennwerte rechnerisch
miteinander verknüpft,
um einen oder mehrere auszugebende Informationswerte zu ermitteln,
anhand welcher der Arzt wichtige Hinweise betreffend den Gelenkzustand
erhält,
die für
die Diagnose und Therapie dienlich sind. Ein derartiges diaphanoskopisches
Untersuchungsverfahren ist in WO 99/04683 im Detail beschrieben.
Auf den gesamten Offenbarungsgehalt in WO 99/04683 wird hiermit ausführlich Bezug
ge nommen, die Offenbarung wird in die vorliegende Anmeldung eingebunden.
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Anhand
der diaphanoskopischen Untersuchung werden dem Arzt eine Reihe von
Kennwerten zur Verfügung
gestellt, die eine Beschreibung des Gewebezustands zulassen. Diese
Kennwerte werden aus der Streulichtverteilung ermittelt. Zu diesem Zweck
wird das Gelenk durchstrahlt und mittels einer Kameraeinrichtung
das an der gegenüberliegenden Seite
austretende, transmittierte Streulicht aufgenommen und ausgewertet.
Die Streulichtverteilung ist abhängig
vom Gelenkzustand, der sich mit zunehmendem Entzündungsprozess dahingehend verschlechtert,
dass das Transmissionsverhalten aufgrund einer Eintrübung infolge
der Entzündungsüberwucherung
schlechter wird, was in einer sich ändernden Streulichtverteilung
resultiert. Diese Änderung hat
wiederum ihren Niederschlag in den errechenbaren Kennwerten. Anhand
dieser wird dem Rheumatologen eine wichtige Information gegeben.
Erfindungsgemäß ist nun
zusätzlich
vorgesehen, neben dieser diaphanoskopischen Untersuchung auch den ebenfalls
einen wichtigen Kennwert bildenden Umfang zu ermitteln und die aus
den unterschiedlichen Verfahren erhaltenen Kennwerte miteinander
rechnerisch zur Ermittlung der Informationswerte zu verknüpfen, wobei
zur rechnerischen Verknüpfung
und zur Ermittlung der Informationswerte bevorzugt ein neuronales
Netzmodell verwendet wird. Neben einem neuronalen Netzmodell sind
selbstverständlich auch
andere Netze, Modelle oder Logiken einsetzbar, die die rechnerische
Verknüpfung
und Informationswertermittlung ermöglichen. Die auf die verschiedenen
Kennwerte gestützten
Informationswerte sind in ihrem Aussagegehalt noch gewichtiger und
ermöglichen
dem Arzt eine noch bessere Diagnose.
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Die
Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung, geeignet zur Durchführung eines
oder beider der vorgenannten Verfahren, wobei die Vorrichtung umfasst:
- – eine
Finger- oder Zehenauflage, an welcher der Finger oder Zeh mit dem
zu untersuchenden Gelenk fixierbar ist,
- – wenigstens
eine Lichtquelle, mittels welcher das Gelenk bestrahlbar ist,
- – eine
Kameraeinrichtung zum Aufnehmen von Bestrahlungsbildern,
- – sowie
eine Recheneinrichtung zum Verarbeiten und Auswerten der ihr gegebenen
Strahlungsbilder,
wobei nach einer zweckmäßigen Weiterbildung
des Erfindungsgedankens die Lichtquelle(n) und die an der anderen
Gelenkseite liegende Kameraeinrichtung längs einer Kreisbahn um das
Gelenk bewegbar sind.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist zur Durchführung
entweder des Verfahrens zur Umfangsbestimmung oder aber zur Durchführung des sowohl
eine Umfangsbestimmung als auch eine diaphanoskopische Untersuchung
erfordernden Verfahren ausgebildet, es muss lediglich die Recheneinrichtung
entsprechend ausgelegt sein. Im einen Fall zur Berechnung des Umfangs,
im anderen Fall zusätzlich
zur Auswertung der Streulichtverteilungen. Sowohl die zweidimensionalen
Projektionsbilder zur Umfangsermittlung wie auch die Streulichtverteilungen
werden mittels der Kameraeinrichtung aufgenommen, die zusammen mit
der Lichtquelle bewegbar ist und an der gegenüberliegenden, also der Lichtquelle
abgewandten Finger- oder Gelenkseite angeordnet ist. Zweckmäßigerweise
wird für
die Aufnahme der zweidimensionalen Projektionsbilder eine erste
Lichtquelle zum Bestrahlen des Gelenks verwendet, bevorzugt eine
Planlichtquelle, da das Gelenk lediglich von hinten ausgeleuchtet
werden muss, damit das Projektionsbild aufgenommen werden kann.
Zur Durchführung
der diaphanoskopischen Untersuchung und damit zur Aufnahme der Streulichtverteilungen
wird bevorzugt eine zweite Lichtquelle zum punktuellen Bestrahlen
des Gelenks verwendet, bevorzugt eine Laserlichtquelle. Diese ist
bevorzugt nahe an der ersten Lichtquelle angeordnet und mit dieser
beweglich, es ist aber auch denkbar, dass diese zweite Lichtquelle
unbeweglich angeordnet ist, da eine Durchstrahlung des Gelenks stets
von der selben Gelenkseite aus erfolgt. Bei der einfachsten Ausführung ist
die Lichtquelle, die im Rahmen der Umfangsmessung benötigt wird,
wie auch die Kammereinrichtung feststehend. Hier wird nur in einer
Position ein Projektionsbild aufgenommen, anhand des einen Durchmessers
wird der Umfang berechnet. Diese sehr einfache Ausführung ist
insbesondere für
den Heimbereich zur schnellen Kontrolle durch den Patienten selbst
möglich.
Eine diaphanoskopische Untersuchung ist hier nicht unbedingt erforderlich.
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Gemäß einer
weiteren Erfindungsausgestaltung kann die Kameraeinrichtung der
(ersten (und zweiten)) Lichtquelle gegenüberliegend angeordnet sein.
In diesem Fall tritt das Licht – gleich
ob Projektionsbild- oder Streulichtaufnahme – direkt in die Kameraeinrichtung
ein und wird von dieser an die nachgeschaltete Recheneinrichtung
gegeben. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass ein der Lichtquelle
gegenüberliegend
angeordneter, mit dieser bewegbarer Umlenkspiegel vorgesehen ist,
der einfallenden Strahlung um einen 90°-Winkel auf die benachbart angeordnete
Kameraeinrichtung, die ebenfalls mit bewegt wird, lenkt. Diese Ausführungsform
ist insbesondere aus baulicher Sicht von Vorteil, da hierdurch eine
Behinderung einer Drehbewegung durch die bei gegenüberliegender
Montage relativ weit abstehende Kameraeinrichtung vermieden wird,
die ansonsten an den benachbarten Fingern anschlagen kann und eine
erforderliche Drehbewegung in solchen Fällen nicht immer gewährleistet
ist.
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Die
Lichtquelle (oder beide Lichtquellen), die im Inneren einer im Wesentlichen
hohlzylindrischen Halterung angeordnet sind, ist über einen
Antrieb bewegbar. Die Lichtquelle(n), die Kameraeinrichtung und
ggfs. der Umlenkspiegel sind an der Innenwandung der an einer Seite
offenen, an der gegenüberliegenden
bevorzugt geschlossenen Halterung vorgesehen. Die Halterung ist
lediglich an einer Seite offen, um ein Einführen des Fingers zu ermöglichen. Die
im Inneren gegebene Dunkelheit ermöglicht die Aufnahme hinreichend
guter Strahlungsbilder, die durch parasitäre Strahlung nicht beeinträchtigt sind. Der
Antrieb sollte ein Schrittmotor sein, der über eine Abtriebschnecke an
einem an der Halterung angeordneten Schneckenrad angreift, wobei
die Halterung mittels des Antriebs schrittweise in vorbestimmte
Winkelpositionen, in welcher sie arretiert wird und verharrt, drehbar
ist. Hierdurch wird auf einfache Weise ein schrittweises Drehen
der Halterung und damit der Aufnahmekomponenten ermöglicht,
wobei die Steuerung des Halterungsantriebs derart ausgelegt sein
soll, dass die Winkeldifferenzen frei wählbar sind und der Antrieb
die Halterung entsprechend verdreht.
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Die
erste Lichtquelle kann während
der Bewegung der Halterung um das Gelenk kontinuierlich Licht emittieren,
wobei seitens der Kameraeinrichtung nur an den ausgewählten Winkelpositionen
Bilder aufgenommen werden. Alternativ dazu kann auch ein getakteter
und mit dem Stillstand der Halterung in den Winkelpositionen korrelierter
Lichtquellenbetrieb vorgesehen sein. Die Aufnahme der Projektionsbilder
und die der Streulichtverteilungen kann nacheinander erfolgen, alternativ
dazu ist es auch möglich,
mit der Aufnahme der Projektionsbilder zu beginnen und bei Erreichen
der Winkelposition, bei welcher die Streulichtverteilungen aufgenommen werden
(dies ist in der Regel die Position, in welcher die zweite Lichtquelle
senkrecht unter dem Gelenk steht) die Streulichtverteilungen aufzunehmen,
wonach die Aufnahme der Projektionsbilder fortgesetzt wird.
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Da
es mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
möglich
sein soll, die Finger- oder Zehgelenke aller Finger/Zehen eines
Lebewesens vermessen zu können,
muss dafür
Sorge getragen werden, dass bei unterschiedlich langen Fingern das
zu untersuchende Gelenk stets in den Bildaufnahmebereich gebracht
werden kann. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die im Inneren
der Halterung aufgenommene Finger- oder Zehenauflage in Richtung
ihrer Längsachse
bewegbar ist, wozu bevorzugt ebenfalls ein Schrittmotor verwendet
wird. Diese Erfindungsausgestaltung ermöglicht es, einen beliebigen
Fin ger einer Hand auf der Finger- oder Zehenauflage zu fixieren
und ihn anschließend
exakt zu positionieren. Die Verwendung einer beweglichen Auflage
hat ferner den Vorteil, dass mit einer einzelnen Laserlichtquelle
im Rahmen der Durchführung der
diaphanoskopischen Untersuchung gearbeitet werden kann. Im Rahmen
dieser Untersuchung wird, wie in WO 99/04683 ausführlich beschrieben,
das Fingergelenk mit dem Laserlicht an einer Vielzahl in einer Richtung
senkrecht zum Gelenkspalt liegender Orte bestrahlt, d.h. es werden
mehrere Streulichtverteilungen aufgenommen und anschließend ausgewertet.
Die Möglichkeit,
die Finger- oder Zehenauflage zu bewegen lässt es nun zu, diese schrittweise
an der Laserdiode vorbei zu bewegen und damit das Gelenk über die
Laserdiode zu fahren, um es abzuscannen.
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Ein
weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass auf gleichermaßen einfache
Weise der optimale Einstrahlort für die diaphanoskopische Untersuchung
aufgefunden werden kann. Die oben genannten mehreren Bestrahlungspunkte
sind um einen optimalen Einstrahlort herum platziert. Die Bestimmung
des optimalen Einstrahlortes erfolgt gemäß dem Verfahren wie in WO 99/04684
beschrieben, auf welche ebenfalls ausdrücklich Bezug genommen wird
und deren Offenbarungsgehalt ebenfalls in die vorliegende Anmeldung
eingebunden wird. Auch zum Auffinden dieses Ortes ist es erforderlich,
das Gelenk an mehreren Punkten zu durchstrahlen. Ist die Auflage
beweglich, kann auch hierzu das Gelenk über die feststehende Laserdiode
bewegt werden.
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Zweckmäßigerweise
ist eine gemeinsame Steuereinrichtung zum Steuern des Betriebs der Lichtquelle(n)
und der Bewegung der Halterung sowie der Finger- oder Zehenauflage
vorgesehen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 eine
Prinzipskizze zur Darstellung eines Querschnitts eines Fingergelenks
zur Verdeutlichung des Berechnungsmodus des Umfangs, und
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3 eine
Seiten- und Querschnittansicht eines Kalibrierstabs zum Kalibrieren
der Vorrichtung gemäß 1.
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1 zeigt
in Form einer Prinzipskizze eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur
Durchführung beider
oben genannter Verfahren. Die Vorrichtung 1 umfasst eine
Fingerauflage 2, auf welcher ein Finger 3, dessen
Gelenk 4 (ein proximales Interphalangealgelenk) untersucht
werden soll, mittels nicht näher gezeigter
Fixiermittel befestigbar ist. Die Auflage 2, die hier im
Teilschnitt dargestellt ist, weist eine entsprechende Fingermulde 5 auf,
in welcher der Finger ruht. Die Fingerspitze ist in einer Eintiefung 6 aufgenommen,
die verhindert, dass der Finger versehentlich angehoben wird. Die
Fingerauflage 2 ist über
einen Antrieb 7 in Richtung des Doppelpfeils A hin- und herbeweglich,
um das Gelenk 4 bezüglich
der Lichtquellen 8, 9 zu bewegen und justieren.
Die Lichtquellen 8, 9 dienen zum Bestrahlen des
Gelenks 4. Um dies zu ermöglichen ist an der Fingerauflage 2 eine Ausnehmung 10 vorgesehen,
durch welche hindurchgestrahlt wird. Die Ausnehmung ist z.B. 30
mm lang.
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Die
Fingerauflage 2 ragt in eine hohlzylindrische Halterung 11 ein,
die frontseitig eine Einführöffnung 12 aufweist
und rückseitig
eine schließende Wand 13 besitzt.
Hierdurch ist sichergestellt, dass es im Inneren der Halterung 11 hinreichend
dunkel ist, damit die aufzunehmenden Strahlungsbilder nicht durch
einfallendes Licht verfälscht
werden.
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Die
beiden Lichtquellen 8, 9 sind an der Innenwandung
der Halterung 11 angeordnet. An der gegenüberliegenden
Wandseite ist ein Umlenkspiegel 14 angeordnet, mittels
dem vom Fingergelenk 4 her auftreffende Strahlung auf eine
Kameraeinrichtung 15, bei der es sich um ein Miniatur-Kameramodul
mit einem CCD-Sensor 16 handelt, gelenkt wird, siehe Pfeile
B. Der CCD-Sensor kann eine Auflösung
von 640 × 480
Pixel (= 350.000 Pixel) aufweisen. Die Kameraeinrichtung 15 selbst
sollte aufgrund ihrer Integration im Inneren der Halterung 11 möglichst
klein sein, damit die Vorrichtung insgesamt klein ausgelegt werden
kann. Die vom CCD-Sensor 16 ausgelesenen Bildsignale werden über eine
Leitungsverbindung 17 an eine Recheneinrichtung 18 gegeben,
welcher eine Anzeigeeinrichtung 19 in Form eines Monitors
nachgeschalten ist.
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Die
Lichtquellen 8, 9, der Umlenkspiegel 14 und
die Kameraeinrichtung 15 sind fest an der Innenwand der
Halterung 11 angeordnet. Die Halterung 11 selbst
ist über
ein an ihr angeordnetes Schneckenrad 20 (bei diesem kann
es sich auch um ein Zahnrad oder dergleichen handeln) und einen
an diesem angreifenden Schrittmotor 21 um die Drehachse
X bewegbar, siehe den Pfeil C. Wird die Halterung 11 gedreht,
werden die Lichtquellen 8, 9, der Umlenkspiegel 14 und
die Kameraeinrichtung 15 um das Fingergelenk 4 herumbewegt.
Hierdurch ist es möglich,
das Fingergelenk 4 mit Licht der ersten Lichtquelle 8,
bei der es sich um eine Planlichtquelle handelt, von mehreren Seiten
her zu bestrahlen und unterschiedliche Projektionsbilder mit der
Kameraeinrichtung 15 aufzunehmen. Der Betrieb der Lichtquellen 8, 9 sowie der
Schrittmotoren 7 und 21 erfolgt über eine
zentrale Steuerungseinrichtung 22.
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Mittels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind
zum einen zweidimensionale Projektionsbildaufnahmen des Gelenks 4 möglich. Zu
diesem Zweck wird die Halterung in eine Ausgangsposition gefahren,
beispielsweise in die in 1 gezeigte, bei welcher die
Lichtquelle 8 senkrecht unter dem Gelenk 4 steht.
Mittels des Schrittmotors 21 wird die Halterung 11 nun schrittweise
um 180° gedreht.
An jeweils 2° voneinander
beabstandeten Winkelpositionen wird jeweils eine Projektionsbildaufnahme
mittels der Kameraeinrichtung 15 aufgenommen. Zu diesem Zweck
wird die Lichtquelle 8 in dieser Position eingeschalten,
alternativ dazu kann sie auch während
der gesamten 180°-Rotation
betrieben werden. Die geometrische zweidimensionale Projektion des
Gelenks 4 wird über
den Umlenkspiegel 14 auf die Kameraeinrichtung 15 gelenkt,
die das Bild im CCD-Sensor aufnimmt,
welches anschließend
in die Recheneinrichtung 18 ausgelesen wird. Bei einer
Winkeldifferenz zwischen den Aufnahmepositionen von Δφ = 2° ergeben
sich bei einem Rotationsscann von φ = 180° insgesamt 90 Projektionsbilder,
auf denen jeweils das Fingergelenk in etwas anderer Position dargestellt
ist.
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Die
Recheneinrichtung ist nun imstande, unter Verwendung eines Kantendetektionsverfahrens den
Durchmesser des in der jeweiligen Projektion gezeigten Fingergelenks
zu bestimmen, so dass insgesamt bei einer Anzahl x an Projektionsbildern
eine entsprechende Anzahl an Durchmessern d
n gegeben ist,
die jeweils unterschiedlichen Winkelpositionen zugeordnet sind.
Anhand dieser ermittelten Durchmesserwerte kann seitens der Recheneinrichtung nun
der exakte Umfang des Fingergelenks
4 anhand der Formel
erfasst werden.
2 zeigt
anschaulich anhand zweier Durchmesser d
1 und
d
2, wie sich der Durchmesser bei sich ändernder
Aufnahmeposition ändern und
wie sich obige Formel ergibt. Der Umfang des Fingergelenks ist umso
größer, je
fortgeschrittener der Grad der Entzündung ist. Da die Vorrichtung
den Durchmesser berührungslos
ermittelt, ist zum einen eine äußerst exakte
Umfangsbestimmung möglich, zum
anderen können
im Rahmen von Verlaufskontrollen vergleichbare Werte aufgenommen
werden, um die Entwicklung der Entzündung zu beobachten. Der Umfang
ist ein hilfreicher Kennwert für
die Diagnose des Rheumatologen.
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Neben
diesem Verfahren zur Umfangsermittlung werden mit der Vorrichtung 1 auch
mehrere Streulichtverteilungen aufgenommen und ausgewertet, um anhand
dieser weitere für
die nachfolgende Diagnose wichtige Kennwerte zu ermitteln. Im Rahmen
der diaphanoskopischen Untersuchung wird das Fingergelenk mit Licht
der Lichtquelle 9 durchstrahlt. Bei dieser handelt es sich
im gezeigten Ausführungsbeispiel
um eine einzelne Laserdiode, die schmalbandiges Licht mit einer
Wellenlänge
im Bereich des optischen Gewebefensters emittiert. Dieses durchdringt
das Gelenk 4, das im Bereich des Gelenkspalts sowie im
Knorpelbereich und im Bereich der Gelenkflüssigkeit transparent ist, und
tritt als Streulicht an der gegenüberliegenden Gelenkseite wieder
aus. Dieses Streulicht wird über
den Umlenkspiegel 14 in die Kameraeinrichtung 15 gelenkt,
wo die Streulichtverteilung aufgenommen und nachfolgend an die Recheneinrichtung 18 ausgelesen
wird. Zur Durchführung
dieser diaphanoskopischen Untersuchung ist das Fingergelenk 4 zunächst derart über der
Lichtquelle 9 so zu positionieren, dass der optimale Einstrahlort
am Gelenk exakt über
der Lichtquelle 9 liegt. Um den optimalen Einstrahlort
zu ermitteln wird das Gelenk zunächst
grob überhalb
der Lichtquelle 9 mit dem Bereich, in dem der optimale
Untersuchungsort vermutet wird, positioniert, wonach es sequenziell
an verschiedenen nebeneinander liegenden Punkten durchleuchtet wird,
um erste Streulichtverteilungen in Form ortsbezogener Verwaschungsfunktionen,
insbesondere Punktverwaschungsfunktionen aufzunehmen, die anschließend seitens
der Recheneinrichtung 18 zur Ermittlung des optimalen Untersuchungsortes
ausgewertet werden. Die genaue Vorgehensweise zur Ermittlung dieses
optimalen Untersuchungsortes ist in WO 99/04684 beschrieben. Zur
sequenziellen Beleuchtung wird die Fingerauflage 2 schrittweise
bezüglich
der Lichtquelle 9 verschoben, was mittels des Schrittmotors 7 erfolgt.
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Ist
der optimale Untersuchungsort rechnerisch ermittelt worden, wird
die Fingerauflage 2 entsprechend positioniert, so dass
sich dieser optimale Untersuchungsort exakt über der Lichtquelle 9 befindet.
Die Recheneinrichtung 18 gibt die entsprechenden Informationen
an die Steuerungseinrichtung 22, die den Schrittmotor 7 entsprechend
steuert. Es ist darauf hinzuweisen, dass diese Steuerungseinrichtung 22 selbstverständlich auch
in die Recheneinrichtung 18 integriert sein kann, d.h.
die Recheneinrichtung 18 steuert die genannten Komponenten
unmittelbar.
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Nach
erfolgter Positionierung erfolgt die eigentliche diaphanoskopische
Untersuchung, im Rahmen welcher mehrere Streulichtverteilungsbilder
an unterschiedliche Positionen um den optimal Untersuchungsort herum
aufgenommen werden. Zu diesem Zweck wird die Fingerauflage 2 wiederum
schrittweise verschoben, die einzelnen Bestrahlungsorte sind beispielsweise
jeweils 200μm
voneinander beabstandet und symmetrisch zur Mitte des Gelenkspalts. Die
Lichtquelle 9 wird an jedem Ort kurzzeitig betrieben, um
die Streulichtverteilung aufzunehmen. Die einzelnen Streulichtverteilungen
werden seitens der Recheneinheit 18 zur Ermittlung eines
oder mehrerer verteilungsbezogener Kennwerte ausgewertet. Ein Bewertungsverfahren
ist in WO 99/04683 beschrieben.
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Zum
einen ist es möglich,
die einzelnen Kennwerte selbst dem Arzt an der Anzeigeeinrichtung 19 zu
visualisieren. Zweckmäßig ist
es aber, die sich aus der Umfangsermittlung und der Streulichtverteilungsanalyse
ergebenden Kennwerte miteinander zu verknüpfen, da sie alle aufgrund
ihrer Abhängigkeit
vom Entzündungsgrad
eine diesen indirekt beschreibende Information beinhalten. Werden
diese den Gelenkzustand beschreibenden Kennwerte miteinander verknüpft, können noch
aussagekräftigere Informationswerte
ermittelt werden. Zu diesem Zweck werden die Kennwerte seitens der
Rechnereinrichtung 18 in einem neuronalen Netz verarbeitet.
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3 zeigt
schließlich
einen Kalibrierstab 23, der nicht reflektierend ist und
in seinem Mittelbereich eine kegelstumpfförmige Verdickung aufweist, die
beispielsweise 20 mm im Durchmesser ist. Zu Kalibrierungszwecken
wird diese Verdickung in den Beleuchtungsbereich gebracht und die
Kalibriermessungen durchgeführt.
