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DE10310389A1 - Measuring device for the defined exercise examination of the lower leg muscles (MR-PEDALO) - Google Patents

Measuring device for the defined exercise examination of the lower leg muscles (MR-PEDALO) Download PDF

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Publication number
DE10310389A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
force
blood flow
lower leg
measuring
software
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10310389A
Other languages
German (de)
Inventor
Wilfried Seim
Ronald Dr. med. Leppek
Johannes Dipl.-Phys. Columbus Heverhagen
Heiko Dr. med. Alfke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Transmit Gesellschaft fuer Technologietransfer mbH
Original Assignee
Transmit Gesellschaft fuer Technologietransfer mbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Transmit Gesellschaft fuer Technologietransfer mbH filed Critical Transmit Gesellschaft fuer Technologietransfer mbH
Priority to DE10310389A priority Critical patent/DE10310389A1/en
Priority to PCT/DE2004/000434 priority patent/WO2004078019A2/en
Priority to DE112004000858.1T priority patent/DE112004000858B4/en
Publication of DE10310389A1 publication Critical patent/DE10310389A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
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    • A61B5/02007Evaluating blood vessel condition, e.g. elasticity, compliance
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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Abstract

Die Erfindung betrifft Messvorrichtung und ein Messverfahren zur definierten Belastungsuntersuchung der Unterschenkelmuskulatur in der Kernspintomographie. DOLLAR A Die hier vorgestellte Messvorrichtung weist eine Widerstandseinrichtung zur Abgabe der von einem Probanden zu verrichtender Arbeit, eine dynamische Kernspintomographieeinheit, eine für die Durchblutungsmessung geeignete Auswertungssoftware DOLLAR I1 eine für die Registrierung definierter Muskelarbeit geeignete Auswertungssoftware DOLLAR I2 sowie eine der Statistik-Software SPSS für Windows auf. DOLLAR A Den Kern der Erfindung bildet eine Widerstandseinrichtung, welche zur Abgabe und Standardisierung der vom Patienten zu verrichtender Muskelarbeit dient.The invention relates to a measuring device and a measuring method for the defined stress examination of the lower leg muscles in magnetic resonance imaging. DOLLAR A The measuring device presented here has a resistance device for delivering the work to be performed by a subject, a dynamic magnetic resonance tomography unit, evaluation software DOLLAR I1 suitable for blood circulation measurement, evaluation software DOLLAR I2 suitable for the registration of defined muscle work, and one of the statistical software SPSS for Windows on. DOLLAR A The core of the invention is a resistance device which is used to deliver and standardize the muscle work to be performed by the patient.

Description

[Stand der Technik][State of the art]

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung und ein Messverfahren zur definierten Belastungsuntersuchung der Unterschenkelmuskulatur in der Kernspintomographie. Im Gegensatz zu bisher angewandten Messmethoden zur Untersuchung der peripheren Durchblutung ist es mit der dynamischen Kernspintomographie gelungen, Kontrastmitteleinstrom, -verteilung und -elimination ohne die Einbringung von Instrumenten oder ionisierender Strahlung direkt im Muskel zu messen und damit ein Maß für die Durchblutung des interessierenden Muskelorgans abzuleiten. Jedoch fand bislang keine Korrelation dieser Durchblutungsdaten statt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass bislang keine geeigneten Widerstandseinrichtungen bekannt waren, welche in Verbindung mit der dynamischen Kernspintomographie einsetzbar sind.The invention relates to a measuring device and a measurement procedure for the defined exercise examination of the lower leg muscles in magnetic resonance imaging. In contrast to previously used measurement methods To examine the peripheral blood flow, it is with dynamic magnetic resonance imaging succeeded in contrast agent inflow, distribution and elimination without the introduction of instruments or ionizing radiation directly measure in the muscle and thus a measure of the blood flow of the interested Derive muscle organ. However, no correlation has been found so far Blood flow data instead. This is due to the fact that so far no suitable Resistance devices were known, which in connection with dynamic magnetic resonance imaging can be used.

Als Widerstandseinrichtungen sind im Stand der Technik Pedalergometer bekannt.As resistance devices are known in the prior art pedal ergometer.

So ist z.B. ein Pedalergometer mit einer Kraftmessvorrichtung DE 4336507 A1 bekannt. Allerdings wird die Kraft hierbei im Unterschied zu der vorliegenden Erfindung ganz anders gemessen, und zwar an einem Fahrrad, wobei dieses eine Antriebseinrichtung mit einem umlaufenden Kraftübertragungsmittel zur Übertragung einer Zugkraft auf ein angetriebenes Rad aufweist.For example, there is a pedal ergometer with a force measuring device DE 4336507 A1 known. However, in contrast to the present invention, the force is measured quite differently, specifically on a bicycle, which has a drive device with a rotating force transmission means for transmitting a tractive force to a driven wheel.

Die Patentschrift DE 3443126 C2 beschreibt ein Ergometer, dessen Gestell aus einer Liege besteht, einer Bremseinrichtung sowie zwei Kurbeln als Antriebselemente.The patent DE 3443126 C2 describes an ergometer, the frame of which consists of a bed, a braking device and two cranks as drive elements.

Es gibt weitere Patentanmeldungen, die in ihrer Art ein Ergometer darstellen, jedoch sind sie alle aus mehreren Gründen für die gestellte Aufgabe nicht tauglich.There are other patent applications which are an ergometer in their way, but they are all out several reasons for the task is not suitable.

Die gleiche Aufgabe wird derzeit mit anderen Methoden gelöst: mit dem Ultraschall, Oxymetrie und dem Laser.The same task is currently underway solved with other methods: with ultrasound, oximetry and the laser.

In der Patentschrift DE 69411739 T2 werden eine Diagnosevorrichtung und ein Verfahren zur detaillierten und genauen Untersuchung von Patienten, die eine periphere Gefäßerkrankung haben, mittels Ultraschall sowie Oxymetrie beschrieben. Der Ultraschall ist allerdings für diesen Zweck nur begrenzt einsetzbar, da seine Auflösung für kleine Gefäße unzureichend ist. Die Oxymetrie liefert für eine sichere Diagnose einer Gefäßkrankheit nicht genügend Information.In the patent DE 69411739 T2 describes a diagnostic device and a method for detailed and accurate examination of patients who have peripheral vascular disease using ultrasound and oximetry. However, the ultrasound can only be used for this purpose to a limited extent, since its resolution is insufficient for small vessels. Oximetry does not provide enough information for a reliable diagnosis of a vascular disease.

Die dritte Methode mit dem Laser ist relativ neu auf dem Markt. Im Gegensatz zur kernspintomographischen Messung ist eine Laser- oder Ultraschallmessung über einen gesamten Muskelquerschnitt unabhängig vom Abstand Hautoberfläche zur interessierenden Region (Eindringtiefe) nicht möglich.The third method with the laser is relatively new to the market. In contrast to magnetic resonance imaging Measurement is a laser or ultrasound measurement over an entire muscle cross-section independently from the distance skin surface to the region of interest (depth of penetration) not possible.

[Aufgabe der Erfindung]OBJECT OF THE INVENTION

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Messvorrichtung zu schaffen und ein Verfahren bereitzustellen, welche in der Lage sind, die oben aufgeführten Nachteile oder Probleme zu mildern und ggf. zu beheben.The object of the invention is therefore to create a measuring device and to provide a method, which are capable of the disadvantages or problems listed above mitigate and correct if necessary.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Messvorrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. durch das Messverfahren nach Anspruch 10 gelöst.This object is achieved by the Measuring device according to claim 1 or solved by the measuring method according to claim 10.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Widerstandseinrichtung wird die Kraft-, Weg- und Zeitmessung der alternierenden beidseitigen Fußbeugung und -streckung zum Zwecke einer belastungsinduzierten Durchblutungssteigerung in der Unterschenkelmuskulatur durchgeführt.With the help of the resistance device according to the invention the force, displacement and time measurement of the alternating bilateral Foot flexion and -Extension for the purpose of a load-induced increase in blood circulation performed in the lower leg muscles.

Die Standardisierung der aus der dynamischen Kernspintomographie stammenden Intensitäts-Zeit-Kurven der Anreicherung eines Kontrastmittels wird durch die Zuordnung dieser Kurven zur jeweils verrichteten Muskelarbeit erreicht.The standardization of from the dynamic MRI-derived intensity-time curves the enrichment of a contrast agent is due to the assignment of these curves for the muscle work performed.

Die hier vorgestellte Messvorrichtung weist eine Widerstandseinrichtung zur Abgabe der von einem Probanden zu verrichtender Arbeit, eine dynamische Kernspintomographieeinheit, eine für die Durchblutungsmessung geeignete Auswertungssoftware (DynaVision©), eine für die Registrierung definierter Muskelarbeit geeignete Auswertungssoftware (Win-Digi©) sowie eine der Statistik-Software SPSS für Windows auf.The measuring device presented here has a resistance device for delivering the work to be performed by a subject, a dynamic magnetic resonance imaging unit, evaluation software suitable for blood flow measurement (DynaVision © ), evaluation software (Win-Digi © ) suitable for the registration of defined muscle work, and statistics Software SPSS for Windows.

Den Kern der Erfindung bildet eine Widerstandseinrichtung, welche alle bautechnischen Voraussetzungen zum Einsatz mit einem MRT-Gerät erfüllt, und zwar:

  • – Keine Verwendung ferromagnetischer Baumaterialien, da die Vorrichtung einem Magnetfeld von mehr als 1 Tesla Feldstärke ausgesetzt werden muss.
  • – Abschirmung von elektrischen Bauteilen, die andernfalls zu Störungen des gleichzeitig wirksamen Hoch frequenzfeldes führen und damit die Untersuchungsqualität beeinträchtigen würden.
  • – Gewährleistung einer physiologischen, im Untersuchungsgerät unbehinderten Fußflexion und -extension unter Berücksichtung der Ausmaße des tunnelartigen Untersuchungsraums im Magnetresonanztomoqraphiegerät.
  • – Fixierung der Schulter zur Vermeidung einer kompensatorischen Rumpfverschiebung bei Verrichtung der Pedalarbeit.
The core of the invention is a resistance device which fulfills all structural requirements for use with an MRI device, namely:
  • - No use of ferromagnetic building materials, since the device must be exposed to a magnetic field of more than 1 Tesla field strength.
  • - Shielding of electrical components, which would otherwise lead to interference with the simultaneously effective high-frequency field and thus impair the quality of the examination.
  • - Ensuring a physiological foot flexion and extension unimpeded in the examination device, taking into account the dimensions of the tunnel-like examination room in the magnetic resonance tomography device.
  • - Fixation of the shoulder to avoid a compensatory trunk shift when doing the pedal work.

Die entwickelte Messvorrichtung wird in 1 bis 3 dargestellt.The developed measuring device is in 1 to 3 shown.

Die Grundplatte (1) der Widerstandseinrichtung besteht aus einer kunststoffbeschichteten Holzspanplatte. Ihre Größe passt sich der Größe des MRT-Patientenlagerungstischs und dem Untersuchungstunnel der MRT-Apparatur an. Sie wird auf den Patientenlagerungstisch des MRT gelegt. Die Messapparatur umfassend mind. einen Kraft- (10) und Wegsensor (11) ist auf dem kopfseitigen Plattenende montiert und ist in einem Gehäuse aus einem nicht-ferromagnetischen Material, bevorzugt Kupfer, untergebracht. Die Pedalen (2) sind auf dem fußseitigen Plattenende angebracht. Die verwendeten Materialien sind hier von besonderer Bedeutung, da die ganze Messvorrichtung MRT-tauglich sein muss, was nur mit nicht-ferromagnetischen Materialien erreicht werden kann.The base plate ( 1 ) the resistance device consists of a plastic-coated chipboard. Their size adapts to the size of the MRI patient table and the examination tunnel of the MRI apparatus. It is placed on the MRI patient table. The measuring apparatus comprises at least one force ( 10 ) and displacement sensor ( 11 ) is mounted on the top end of the plate and is housed in a housing made of a non-ferromagnetic material, preferably copper. The pedals ( 2 ) are attached to the base of the plate. The materials used are of particular importance here, since the entire measuring device must be MRI-compatible, which can only be achieved with non-ferromagnetic materials.

Zur Registrierung der Muskelarbeit, die ohne Umlagerung des Patienten im Magnetresonanztomographiegerät erfolgt, wird ein Mehrkanal-Messsystem verwendet. Die Muskelarbeit bzw. die Leistung lassen sich durch seitengetrennte Messung der für die Pedalbewegung jeweils notwendigen Kraft, der dazu notwendigen Zeit und dem dabei zurückgelegten Weg berechnen.To register the muscle work, which takes place in the magnetic resonance tomography device without repositioning the patient, a multi-channel measuring system is used. The muscle work or the Performance can be measured by measuring the pedal movement in each case the necessary force, the necessary time and the time distance traveled to calculate.

Das Mehrkanal-Messsystem ist ein elektronisches Messnetz zur Messung der oben genannten Größen.The multi-channel measuring system is a electronic measuring network for measuring the above-mentioned quantities.

Das DigiMax System ist ein digitales, mikroprozessorgesteuertes Messgerät mit guter Reproduzierbarkeit der Messergebnisse. Die Kraftmessung erfolgt über Kraftmesssonden, die Weg- oder Winkelmessung über digitale Seilzuggeber (27).The DigiMax system is a digital, microprocessor-controlled measuring device with good reproducibility of the measurement results. The force is measured using force measuring probes, the displacement or angle measurement using digital cable pullers ( 27 ).

Das Messsystem ist ein erweiterbares elektronisches Messsystem zum Anschluss an eine freie serielle Schnittstelle eines PCs. Jedes DigiMax PC-2-Kanal-Interface hat eine eigene interne Adresse, über die jedes Gerät im Messnetz vom PC aus angesprochen werden kann. Das System verfügt über 2 Kanäle (einen für den Weg, einen für die Kraft), so dass hier bereits eine Kraftmessung über den Bewegungsbereich und damit eine Reihe von weiteren Aussagen über Leistung, Arbeit und Geschwindigkeit möglich sind.The measuring system is an expandable one electronic measuring system for connection to a free serial interface of a PC. Each DigiMax PC 2-channel interface has its own internal Address, about the any device can be addressed in the measurement network from the PC. The system has 2 channels (one for the Way, one for the force), so that here already a force measurement over the Range of motion and thus a number of other statements about performance, Work and speed possible are.

Die Messapparatur reagiert sehr empfindlich auf elektrische Hochfrequenzfelder, weshalb sie mit geeigneten Materialien abgeschirmt ist. Umgekehrt würde ohne Abschirmung die Messapparatur die kernspintomographische Bilderzeugung stören und zu Qualitätsverlusten (Bildartefakten) führen.The measuring device is very sensitive electrical high frequency fields, which is why they are made with suitable materials is shielded. Conversely without shielding the measuring equipment the magnetic resonance imaging to disturb and loss of quality (Image artifacts).

Die Messapparatur befindet sich kopfseitig auf der Grundplatte (1). Fußseitig sind zwei Fußpedale (2) angebracht. Diese sind vollständig aus Kunststoff gefertigt. Damit der Fuß auf den Pedalen fest positioniert werden kann, sind an den Pedalen (2) jeweils drei Haltegurte mit Klettverschluss angebracht. Für die Knieabstützung in leichter Beugestellung ist eine in der Längsachse der Lagerungsplatte verschiebbare Knieunterlage (15) angebracht. Da bei den Messungen nur die Unterschenkelmuskulatur beansprucht werden soll, ist ein Schultergegenhalter (8) auf der Grundplatte angebracht, der die Beanspruchung der übrigen Muskulatur vermeidet. Dieser ist mit einem Lagerbock (7) über eine Stellschraube (21), mit der er ebenfalls verstellt werden kann, verbunden. Für den Kopf des Patienten ist eine Kopflagerungsschale (22) oben auf der Grundplatte vorgesehen.The measuring apparatus is located on the head side on the base plate ( 1 ). On the foot side are two foot pedals ( 2 ) appropriate. These are made entirely of plastic. So that the foot can be firmly positioned on the pedals, the pedals ( 2 ) three straps attached with Velcro. A knee pad that can be moved in the longitudinal axis of the support plate ( 15 ) appropriate. Since only the lower leg muscles are to be stressed during the measurements, a shoulder brace ( 8th ) attached to the base plate, which avoids stressing the other muscles. This is with a bearing block ( 7 ) via a set screw ( 21 ), with which it can also be adjusted. For the patient's head there is a head positioning cup ( 22 ) provided on top of the base plate.

Jedes Fußpedal (2) ist mit einem Kunststoff-Seilzug (27) verbunden, welcher über eine Umlenkrolle (16) unter der Grundplatte (1) zur Messvorrichtung weitergeleitet wird.Each foot pedal ( 2 ) is with a plastic cable ( 27 ) connected via a pulley ( 16 ) under the base plate ( 1 ) is forwarded to the measuring device.

Auf dem Weg zum Messsystem wird der Kunststoff-Seilzug (27) streckenweise durch eine Vorrichtung zum Spannen des Zuges und zur parallelen Anbringung des Wegmesssystems ersetzt, damit die beiden Parameter (Weg und Kraft) simultan gemessen werden können. Das Seil für die Wegmessung wird mit dem Wegsensor (11) und der Seilzug für die Kraftmessung über eine Umlenkrolle (16) und einem Verbindungselement (z.B. elastische auswechselbare Gummibänder) (12) mit dem Kraftsensor (10) verbunden. Das Gummiband (12) dient als einstellbare Gegenkraft, da individuelle Patienten einen unterschiedlichen Muskelstatus (Alter, Trainingszustand, Erkrankungen etc.) aufweisen und das System kalibriert werden muss, um die gemessenen Werte individuell interpretieren zu können. Es können Gummibänder mit verschiedenen Elastizitäts-Koeffizientin in Betracht kommen. Um den individuellen Muskelstatus bei Patienten zu bestimmen, werden vor der kernspintomographischen Messung zuerst die isometrischen Messungen durchgeführt, wobei eine willkürliche maximale Kraft seitens des Patienten auf das Pedal gegen einen so hohen Widerstand aufgebracht wird, dass keine Pedalbewegung erfolgt. Der Begriff „isometrische Messung" meint, dass der Muskel eine statische Arbeit verrichtet, d.h. keine Längenänderung des Muskels resultiert. Für die isometrische Messung wird der elastische Widerstand des Gummibandes außer Kraft gesetzt, indem durch eine Stellschraube eine starre Fixierung durch eine das Gummiband überbrückende Metallstange erreicht wird.On the way to the measuring system, the plastic cable ( 27 ) replaced in places by a device for tensioning the train and attaching the displacement measuring system in parallel so that the two parameters (displacement and force) can be measured simultaneously. The rope for the distance measurement is connected to the 11 ) and the cable for force measurement via a pulley ( 16 ) and a connecting element (e.g. elastic interchangeable rubber bands) ( 12 ) with the force sensor ( 10 ) connected. The rubber band ( 12 ) serves as an adjustable counterforce, since individual patients have different muscle status (age, training status, illnesses, etc.) and the system has to be calibrated in order to be able to interpret the measured values individually. Rubber bands with different coefficients of elasticity can be considered. In order to determine the individual muscle status in patients, the isometric measurements are first carried out before the magnetic resonance imaging, wherein an arbitrary maximum force on the part of the patient is applied to the pedal against such a high resistance that there is no pedal movement. The term "isometric measurement" means that the muscle does a static work, ie there is no change in the length of the muscle. For the isometric measurement, the elastic resistance of the rubber band is overridden by a rigid fixation by a set screw through a metal bar bridging the rubber band is achieved.

Für die isometrische Messung werden folgende Parameter registriert, gespeichert und unmittelbar durch die Messapparatur über das Programm WinDigi® ausgewertet:

  • – Testart isometrisch
  • – Maximale Kraft konzentrisch
  • – Schnellkraftanteil pro Sekunde
  • – Ausdauerverhalten
For isometric measurement, the following parameters are registered, saved and immediately evaluated by the measuring apparatus using the WinDigi ® program:
  • - Isometric test type
  • - Maximum force concentric
  • - Rapid power share per second
  • - Endurance behavior

Mit Kenntnis der Maximalkraft und des Ausdauerverhaltens der beanspruchten Muskulatur kann die Vorspannung (elastischer Widerstand) (12) bei Fußflexion für die auxotonische Messung individuell angepasst werden. Durch Einkoppeln von Gummibändern mit jeweils unterschiedlichem Elastizitätsmodul können differente Drehmomente bzw. Belastungsstufen bei der aktiven Fußflexion simuliert werden.Knowing the maximum strength and endurance behavior of the stressed muscles, the pre-tension (elastic resistance) ( 12 ) in the case of foot flexion for the auxotonic measurement. By coupling in rubber bands with different elastic moduli, different torques or load levels can be simulated during active foot flexion.

Das Charakteristikum der auxotonischen Messung ist das Patienten- bzw. probandenseitige Aufbringen einer Kraft, die bei Fußflexion zu einer Pedalbewegung führt, deren Wegstrecke und Zeitdauer ebenso wie die dafür notwendige Kraft seitengetrennt registriert werden. Der Begriff „auxotonische Messung" meint, dass bei dynamischer Muskelarbeit die Muskelspannung variiert. Die Fußextension bestimmt das Ausmaß der passiven Pedalrückführung, deren Strecke, Zeit und Kraft identisch registriert werden. Es wird somit ein Bewegungszyklus numerisch und graphisch beschreibbar, der Auskunft über folgende Messgrößen gibt:

  • – Testart auxotonisch
  • – Maximale Kraft konzentrisch
  • – Maximale Kraft exzentrisch
  • – Minimale Kraft konzentrisch
  • – Minimale Kraft exzentrisch
  • – Kraftmittelwert konzentrisch
  • – Kraftmittelwert exzentrisch
  • – Maximale Kraft/Gewicht konzentrisch
  • – Maximale Kraft/Gewicht exzentrisch
  • – Minimale Kraft/Gewicht konzentrisch
  • – Minimale Kraft/Gewicht exzentrisch
  • – % Abweichung der Zugkraft zur Druckkraft: konzentrisch
  • – % Abweichung der Zugkraft zur Druckkraft: exzentrisch
The characteristic of the auxotonic measurement is the application of a force on the patient or subject side, which leads to a pedal movement in the case of foot flexion. The term "auxotonic Measurement "means that the muscle tension varies with dynamic muscle work. The foot extension determines the extent of the passive pedal return, the distance, time and force of which are registered identically. A movement cycle can thus be numerically and graphically described, which provides information about the following measurement variables:
  • - Test type auxotonic
  • - Maximum force concentric
  • - Maximum force eccentric
  • - Minimum force concentric
  • - Minimal force eccentric
  • - concentric force average
  • - Eccentric force average
  • - Maximum force / weight concentric
  • - Maximum force / weight eccentric
  • - Minimum force / weight concentric
  • - Minimum force / weight eccentric
  • -% deviation of the tensile force to the compressive force: concentric
  • -% deviation of the tensile force to the compressive force: eccentric

Sämtliche aufgelisteten Größen werden aus Kraft-, Weg und Zeitdaten berechnet, die mit einer Messfrequenz von 100 Hz von den in der Vorrichtung eingebauten Messfühlern aufgenommen werden, und auf einem Bildschirm teilweise untersuchungssynchron dargestellt.All listed sizes calculated from force, distance and time data with a measuring frequency of 100 Hz recorded by the sensors installed in the device be partially synchronized with the examination on a screen shown.

Die Kraft- und Wegsensoren (10,11) werden über ein PC-Interface (14) an den PC angeschlossen. Die kernspintomographischen Messdaten werden mittels des Softwarepakets DynaVision® bearbeitet und ausgewertet. Dieses ist sowohl für eine übersichtliche Befunddemonstration mittels Parameterbildern als auch für die exakte numerische Datenausgabe und detaillierte Kurvenanalysen (ROI-Analysis) ausgelegt.The force and displacement sensors ( 10 . 11 ) via a PC interface ( 14 ) connected to the PC. The MRI measurement data are processed and evaluated using the DynaVision® software package. This is designed for a clear demonstration of results using parameter images as well as for exact numerical data output and detailed curve analysis (ROI analysis).

Aus der Kraft und dem Weg kann die Arbeit berechnet werden, die mit den kernspintomographischen Durchblutungsmessungen korreliert werden.From the strength and the way it can Work will be calculated using the MRI blood flow measurements be correlated.

Die Messungen mit dem MRT-Gerät werden im Ruhezustand vor und nach 5 Minuten Belastung mittels MR-PEDALO vorgenommen. Die mittels MR-PEDALO verrichtete Arbeit sorgt für die Steigerung der Durchblutung in der Unterschenkelmuskulatur. Die dabei aufgewendete Kraft und der zurück gelegte Weg werden mit dem Softwarepaket WinDigi® über die Zeit registriert und grafisch dargestellt. Völlig unabhängig davon wird mit der Software DynaVision® mittels Kernspintomographie die Durchblutung anhand von Kontrastmitteleinstrom- und -auswaschkurven über interessierenden Muskelquerschnitten gemessen.The measurements with the MRI device are carried out in the idle state before and after 5 minutes of exposure using MR-PEDALO. The work done by MR-PEDALO increases the blood flow in the lower leg muscles. The force used and the distance traveled are recorded over time with the WinDigi ® software package and displayed graphically. Completely independently of this, the DynaVision ® software uses magnetic resonance imaging to measure the blood flow using contrast medium inflow and washout curves over muscle cross-sections of interest.

Während der Lagerung in dem Kernspintomographiegerät soll der Patient aktive alternierende Plantarflexion und Dorsalexten sion vollziehen. Die Messung dauert ca. 35-40 Minuten und beginnt mit dem Start einer Kontrastmittel-Bolusapplikation (2 ml/s) über eine cubitale 22G-Kanüle.While The patient should be actively alternating plantar flexion during storage in the magnetic resonance imaging device and perform dorsal texts. The measurement takes about 35-40 minutes and starts with the start of a contrast agent bolus application (2 ml / s) over a 22G cubital cannula.

Eine Spule (1 Tesla) befindet sich innerhalb des MRT-Gerätes, und eine weitere Spule wird auf das Bein des Patienten gelegt und mit Adhäsivverschlüssen fixiert.There is a coil (1 Tesla) inside the MRI machine, and another coil is placed on the patient's leg and fixed with adhesive fasteners.

[Beispiele][Examples]

Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen 1 bis 3 dargestellt:Embodiments are in the Drawings 1 to 3 shown:

1 zeigt die seitliche Darstellung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung. 1 shows the side view of the measuring device according to the invention.

2 zeigt die erfindungsgemäße Messvorrichtung von unten. 2 shows the measuring device according to the invention from below.

3 zeigt die erfindungsgemäße Messvorrichtung von oben. 3 shows the measuring device according to the invention from above.

11
Grundplattebaseplate
22
Fußpedalpedal
33
Lagerbockbearing block
44
UmlenkrollenhalterUmlenkrollenhalter
55
Verbindungszugcommunications circuit
66
Führungsteilguide part
77
Lagerbock für Schultergegenhalterbearing block for shoulder braces
88th
SchultergegenhalterShoulder backstop
99
Kupfergehäusecopper case
1010
Kraftsensorforce sensor
1111
Wegsensordisplacement sensor
1212
Elastisches auswechselbares Verbindungselementelastic interchangeable connecting element
1313
Verbindungsteilconnecting part
1414
PC-InterfacePC interface
1515
Knieunterlage (bei Bedarf)Knee pad (if necessary)
1616
Umlenkrollen für Verbindungszug (Kraftsensor)guide rollers for connecting train (Force sensor)
1717
Umlenkrollen für Verbindungszug (Wegsensor)guide rollers for connecting train (Displacement sensor)
1818
Verbindungszug (Wegsensor)communications circuit (Displacement sensor)
1919
Umlenkrolle (Wegsensor)idler pulley (Displacement sensor)
2020
Halterung für Kraftsensorenbracket for force sensors
2121
Stellschraube für Schultergegenhalterscrew for shoulder braces
2222
Kopflagerung für Schultergegenhalterhead support for shoulder braces
2323
Lochreihe für Schultergegenhalterrow of holes for shoulder braces
2424
Lochreihe für Knieunterlagerow of holes for knee pad
2525
Lochreihe für Unterschenkellagerungrow of holes for lower leg storage
2626
Klemmstücke für VerbindungselementeClamps for fasteners
2727
Seilzugcable

Claims (14)

Messvorrichtung zur nicht-invasiven Messung der Muskeldurchblutung im menschlichen Unterschenkel in Abhängigkeit von der mechanischen Belastung aufweisend eine Widerstandseinrichtung, eine zugehörige Rechnereinheit, eine Software zum Bereitstellen und Auswerten von Durchblutungsmessungen mittels eines MRT-Gerätes, eine für die Registrierung definierter Muskelarbeit geeignete Auswertungssoftware, sowie eine der Statistik-Software für Windows, ein MRT-Gerät sowie eine zweite Induktionsspule, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandseinrichtung eine mechanische Vorrichtung bestehend aus nicht-ferromagnetischen Baumaterialien zur Übertragung geleisteter Arbeit mittels eines Kraftübertragungsmittels und eine gestreckte Bauform aufweist, so dass die Widerstandseinrichtung in herkömmliche MRT-Geräte einführbar ist.Measuring device for the non-invasive measurement of the muscular blood flow in the human lower leg as a function of the mechanical load, comprising a resistance device, an associated computer unit, software for providing and evaluating blood flow measurements using an MRI device, evaluation software suitable for the registration of defined muscle work, and one the statistics software for Windows, an MRI device and a second induction coil, characterized in that the resistance device has a mechanical device consisting of non-ferromagnetic building materials for the transmission of work performed by means of a force transmission means and an elongated design, so that the resistance device can be inserted into conventional MRI devices is. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Widerstandseinrichtung eine Liege mit Pedalen, ein Kraftübertragungsmittel sowie eine Messapparatur zur Messung der abgegebenen Kraft, dem zurückgelegten Weg und der Zeit der Betätigung der Widerstandseinrichtung aufweist.Device according to claim 1, characterized in that the adjustable resistance device is a couch with pedals, a power transmission means and a measuring apparatus for measuring the force given, the covered Way and time of activity the resistance device. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandseinrichtung mehrere einstellbaren Widerstandsstufen aufweist.Device according to claim 1 to 2, characterized in that that the resistance device has several adjustable resistance levels having. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messapparatur beidseitig z.B. für jeden Unterschenkel eines Probanden einen Kraftsensor zum Erfassen der über ein Kraftübertragungsmittel übertragenen Kraftkomponente aufweist.Device according to claims 1 to 3, characterized in that that the measuring equipment on both sides e.g. one for each lower leg Test subjects have a force sensor for detecting those transmitted via a force transmission means Has force component. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messapparatur beidseitig einen Wegsensor zum Erfassen der Wegkomponente aufweist.Device according to claims 1 to 4, characterized in that that the measuring apparatus has a displacement sensor on both sides for detecting the Has path component. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandseinrichtung einen Schultergegenhalter (8) aufweist, so dass beim Betätigen der Pedale nur die Unterschenkelmuskulatur beansprucht wird.Apparatus according to claims 1 to 5, characterized in that the resistance device has a shoulder counter-holder ( 8th ), so that only the lower leg muscles are used when the pedals are pressed. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Liege aus kunststoffbeschichteter Holzspanplatte besteht, deren Bemaßung dem Patientenlagerungstisch des Kernspintomographiegerätes angepasst ist.Device according to claim 2, characterized in that the bed is made of plastic-coated chipboard, their dimensions adapted to the patient positioning table of the magnetic resonance imaging device is. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messapparatur zur Abschirmung in einem Gehäuse untergebracht ist.Device according to claim 2, characterized in that the measuring equipment for shielding is housed in a housing is. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse, in dem die Messapparatur untergebracht ist, aus einem nicht-ferromagnetischen Stoff, insbesondere aus Kupfer gefertigt ist.Apparatus according to claim 8, characterized in that the housing, in which the measuring apparatus is housed, from a non-ferromagnetic Fabric, especially made of copper. Messverfahren zur nicht-invasiven Messung der Gewebedurchblutung in der Unterschenkelmuskulatur unter Einsatz der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: – Durchblutungsmessungen mittels MRT-Gerätes, – Bereitstellen und Auswerten der Durchblutungsmessdaten vor der Belastung mit dem MR-PEDALO mittels einer dazu geeigneten Software, – Belastung des zu untersuchenden Probanden durch die Kraftabgabe gegen die Widerstandseinrichtung bei vordefiniertem Widerstand, – Durchblutungsmessungen mittels MRT-Gerätes nach der Belastung, – Bereitstellen und Auswerten der Durchblutungsmessdaten nach der Belastung mit dem MR-PEDALO mittels einer dazu geeigneten Software, – Korrelation der aus der dynamischen MRT stammenden Intensitäts-Zeit-Kurven vor der Belastung und nach der Belastung, wobei neuartige Standardwerte für die Muskeldurchblutung im menschlichen Unterschenkel abgeleitet werden.Measurement method for non-invasive measurement of tissue perfusion in the lower leg muscles using the device one of the claims 1 to 9, the method comprising the following steps: - blood flow measurements using an MRI machine, - Provide and evaluating the blood flow measurement data before exposure to the MR-PEDALO using suitable software, - Burden of the test person to be examined by the force output against the Resistance device with predefined resistance, - blood flow measurements using an MRI machine the burden, - Provide and evaluating the blood flow measurement data after exercise the MR-PEDALO using suitable software, - correlation the intensity-time curves from the dynamic MRI before exercise and after exercise, with novel standard values for muscle circulation in the human lower leg. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen Werte (Kraft und Weg) über die Zeit registriert und dargestellt werden.A method according to claim 10, characterized in that the measured values (force and distance) are registered over time and being represented. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchblutung anhand von Kontrastmitteleinstrom- und -auswaschkurven über frei wählbaren Unterschenkelmuskel-Querschnitten gemessen wird.A method according to claim 10, characterized in that the blood flow is free on the basis of contrast medium inflow and washout curves selectable Lower leg muscle cross sections measured becomes. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereitstellung und Auswertung der Durchblutungsmessdaten mittels eines MRT-Gerätes von einer bestimmten Auswertungssoftware DynaVision© durchgeführt wird.A method according to claim 10, characterized in that the provision and evaluation of the blood flow measurement data is carried out by means of an MRT device by a specific evaluation software DynaVision © . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Registrierung definierter Muskelarbeit mittels der Software DigiMax© durchgeführt word.Method according to claim 10, characterized in that the registration of defined muscle work has been carried out by means of the DigiMax © software.
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