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Automatisierte Messung von Lithotripter-Schallfeldern

Die Stoßwellentherapie ist heutzutage das Mittel der Wahl zur noninvasiven Entfernung von Nierensteinen. Bei den zur Therapie eingesetzten Geräten, den Lithotriptern, kommt eine Stoßwellenquelle zum Einsatz, die auf den Stein fokussiert wird.

Bei Entwicklung und Test von Lithotriptern ist es wichtig die Parameter des Schallfeldes zu kennen. Diese Schallfelder der Stoßwellenquelle haben typischerweise die Form eines Reiskorns und eine geringe laterale Ausdehnung. Bei der Zertrümmerung von Steinen ist die applizierte Energie maßgeblich für die Desintegration des Steins.

Um die Funktion eines Lithotripters überprüfen zu können, muß der Druck der Stoßwellenquelle ermittelt werden oder ein Modellsteintest durchgeführt werden .Die Messung des Drucks wird üblicherweise mit einem Hydrophon (Unterwassermikrofon) durchgeführt. Bei den Hydrophonen gibt es verschiedene Ausführungen, die alle spezifische Vor- und Nachteile haben.

Bei diesen Messungen wird in der Praxis meist nur der fokale Druck der Stoßwellenquelle vermessen, da eine räumliche Aufnahme des Schallfeldes sehr zeitraubend und aufwendig ist.

Um eine räumliche Vermessung in der Praxis zu erleichtern wurde eine Software entwickelt, die sowohl die Messung steuert, als auch die Positionierung übernimmt. Als Programmierumgebung dient LabView von National Instruments, da es außer den oben genannten Möglichkeiten auch Optionen zur digitalen Signalverarbeitung bietet.

Die Software fährt während des Programmablaufs ein vorgegebenes Volumenelement in dem Meßgefäß ab und liest zu jedem Punkt die Meßdaten aus dem Oszilloskop aus. Dabei werden die Meßgrößen mit einem Kalibrierfaktor, der die Eigenschaften der Hydrophone berücksichtigt, korrigiert. Aus den gewonnen Meßdaten können dann verschiedene Parameter zur Weiterverarbeitung in anderen Programmen wie Excel gewonnen werden. So kann zum Beispiel die Druckverteilung in Excel räumlich dargestellt werden. Des weiteren können aus der Waveform weitere Parameter wie zum Beispiel das Pulsintensitäts-Integral ermittelt werden, welches mit dem desintegriertem Steinvolumen korreliert und die beste Aussage über die Leistung des Lithotripters macht.

Messaufbau am DoLi S

Die Software erstellt zu der Messung eine Datei für die Amplitudenmatrix und schreibt zu jedem Meßpunkt eine Datei mit der Waveform die das Hydrophon aufgenommen hat. Durch die umfangreichen Datensätze ist es möglich die Messung zu einem späteren Zeitraum anhand der Waveforms zu überprüfen.

Dies bedeutet in der Praxis eine deutliche Erleichterung bei der Vermessung von Schallfeldern, da das System einen Großteil der Arbeit übernimmt und automatisch protokolliert.

Quelle: Praktikumsarbeit zum Thema “Automatisierte Messung von Lithotripter-Schallwellen” von Olaf Gleibe

 

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