Der Marker soll insbesondere innerhalb eines Verfahrens und einer Anordnung gemä WO 97/09640 Verwendung finden.

Es sind medizinische Untersuchungen bekannt, bei denen eine wiederholte Bestimmung der lokalen Passage-Geschwindigkeit eines Markers durch den Magen-Darm-Trakt erforderlich ist. Das ist z.B. bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen, wie etwa Morbus Chron, funktionelle Magen-Darm-Erkrankungen und physiologische Unter- suchungen des Magen-Darm-Traktes der Fall.

Die übliche Diagnose-Technik, wie Röntgen unter Verwendung von Kontrastbrei, darf in solchen Fällen wegen der Strahlenbelastung nicht angewendet werden. Dasselbe gilt für szintigraphische Methoden.

Bekannte Techniken, bei denen die Strahlenbelastung vermieden wird, sind die Kernspin-Tomographie [M. Reiser, W. Semmler(Hrsg) "Magnetresonanztomographie", Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg, 1992], die Sonographie [M. Amend, C. Jakobeit, L. Greiner, Verdauungskrankheiten 13 (1995), Heft 1, S. 21], der Einsatz von Metall- Detektoren [K. Ewe, Therapiewoche 41 (1991), S. 77], der induktive Nachweis weichmagnetischer Tracer [Y. Benmair, B. Fischel, E. H. Frei, T. Gilat, The American Journal of Gastroenterology 68 (1977), S. 470] und das Orten von Dauermagnet-Markem [L. Trahms, R. Stehr, J.

Wedemeyer, W. Weitschies, Biomedizinische Technik 35 (1990) S. 158].

Die Kernspin-Tomographie oder Magnet-Resonanz ist ein aufwendiges und teures Verfahren, das für häufig zu wiederholende Untersuchungen

nicht geeignet und zur Ermittlung einer lokalen Passage-Geschwindigkeit, die einen zeitlichen Abstand aufeinanderfolgender Positionsbestim- mungen von Markern in der Grö enordnung von 10 s erforderlich macht, zu langsam ist [K. Fitzgerald, lEEE Spectrum 27 (1990) S. 52].

Sonographische Untersuchungen wurden bisher nicht zur Bestimmung der lokalen Passage-Geschwindigkeit, sondern nur zum Messen pauschaler Transitzeiten grö erer Abschnitte des Magen-Darm-Trakte s eingesetzt. [M. Amend, C. Jakobeit, L. Greiner, Verdauungskrankheiten 13 (1995), Heft 1, S. 21]. Der Grund liegt darin, da Luftvolumina im Bauchraum von Ultraschall nicht durchdrungen werden, was zu einer fehlerhaften Positionsbestimmung von Markern führen würde. Diese Fehler könnten zwar herabgesetzt werden, wenn der Darm vollständig mit einer Flüssigkeit gefüllt würde; wegen der dadurch veränderten Peristaltik ist aber ein gefüllter Darm zur Diagnose nicht geeignet.

Mit Metalldetektoren kann die Position von Metallteilchen bestimmt werden. Die laterale Genauigkeit bei der Positionsbestinunung nimmt jedoch mit dem Abstand von der Körperobedläche ab und wird bei einem Abstand von > 10 cm schlechter als 1 cm [K. Ewe, Therapiewoche 41 (1991), S. 77]. Über die Genauigkeit einer Tiefenmessung wird in dieser Arbeit nichts berichtet. Da sie jedoch grundsätzlich schlechter als die laterale Genauigkeit ist, reicht dieses Verfahren für die Messung der lokalen Passage-Geschwindigkeit nicht aus.

Die Genauigkeit der Positionsbestimmung bei einer induktiven Messung weichmagnetischer Tracer genügt zur Untersuchung der zeitlichen Abnahme des Mageninhaltes an weichmagnetischem Brei mit einem Anfangsvolumen von über 100 cm3 [Y. Benmair, B. Fischel, E. H. Frei, T. Gilat, The American Journal of Gastroenterology 68 (1977), S. 170].

Eine Messung der lokalen Passage-Geschwindigkeit im Darm ist damit jedoch nicht möglich, da das gro e Probenvolumen sich beim Durchlaufen des Darms unkontrolliert verteilt. Das Probenvolumen kann andrerseits aber auch nicht wesentlich verkleinert werden, da dann das vom Tracer stammende Sekundärmagnetfeld so klein wird, da es selbst bei extrem guter Kompensation eines während der Messung angelegten

Primärmagnetieldes nicht mehr von dessen Restsignal getrennt werden kann.

Weiterhin ist bekannt, permanent magnetische Marker autzumagnetisieren, bevor sie einem Patienten verabreicht werden [W.

Weitschies, J. Wedemeyer, R. Stehr, L. Trahms, EEE Trans. Biomed.

Eng. 41 (1994) S. 192], [DE 3940 260]. Die Positionsbestimmung der Marker aus ihrem Sekundärmagnetfeld wird hierbei allerdings durch Störfelder (z.B. das Erdmagnetfeld) so stark beeinflu t, da die Messungen in einer Spezialkammer mit extremer magnetischer Abschirmung ausgeführt werden müssen. Selbst dann ist aber dieses Verfahren nicht für die Bestimmung der lokalen Passage- Geschwindigkeit im gesamten Magen-Darm-Trakt geeignet, da wegen der Transversal- und Rotationsbewegungen der Marker die Positionsbestimmung lediglich im Magen oder im Dickdarm möglich ist und selbst in diesen Bereichen mit einer relativ hohen Verweildauer des Markers nur mit einer ungenügenden Genauigkeit.

In WO 97/09640 wurde eine Anordnung und ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines magnetisierbaren Markers vorgeschlagen, wobei der Marker aus einem halbharten Magnetmaterial mit einer Koerzitivfeldstärke im Bereich von 104 bis 105 A/m bestehen soll und der Marker kugelsymmetrisch ausgebildet ist. Der Marker soll gemä dieser Schrift weiterhin aus einem isotropen Magnetmaterial bestehen, das eine relative Remanenz von vorzugsweise > 0,8 besitzt, wobei der Marker im wesentlichen aus oy-Fe203 und/oder Fe304 gefertigt ist. Ein Nachteil der dort vorgeschlagenen Markerausbildung besteht darin, da das erforderliche Primärmagnetield zur Ummagnetisierung des Markers recht erheblich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Marker zu schaffen, der von einer Magnetspulenanordnung erfa bar ist, wobei dessen Magnetisierung mit relativ kleinen Feldstärken bei einem Wechsel eines impulsförmigen Stromflusses in der Magnetspulenanordnung umkehrbar ist.

Die Aufgabe wird durch die Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Gemä der Erfindung ist der magnetisierbare Marker aus zwei Teilen gefertigt, von denen das erste ein im wesentlichen kugelförmig ausgebildetes Teil ist, das der Aufnahme eines magnetisierbaren Materials oder Körpers dient. Dieses erste Teil wird vom zweiten Teil derart aufgenommen, da es allseitig drehbar schwimmend im zweiten Teil gelagert ist. Die Lage des äu eren zweiten Teils wird bei der Passage durch den Magen-Darm-Trakt von Kräften bestimmt, die der Speisebrei, die Darmwandung und die Peristaltik ausüben. Dagegen ist die Orientierung des inneren, ersten im wesentlichen kugelförmigen Teils durch das auf den Magneten wirkende Feld, z.B. Erdmagnetfeld, bestimmt. Diese Orientierung kann durch ein extern angelegtes Feld, das stärker als das Erdmagnetfeld oder ein zufällig vorhandenes Labormagnetfeld ist, willkürlich eingestellt werden. Dazu sind bereits Magnetfeldstärken von ca. 80 A/m ausreichend, die sehr einfach mit stromdurchflossenen Spulen oder Dauermagneten au erhalb eines Patientenkörpers erzeugt werden können.

Um bei Einsatz des ertindungsgemä en Markers, bspw. in einer Anordnung nach WO 97/09640, den Einflu äu erer Störfelder zu eliminieren, wird das magnetische Moment des ersten Teils durch ein kurzzeitig angelegtes Feld Hext in eine gewünschte Orientierung, z.B.

senkrecht zur Ebene des Patientenrückens, gedreht. Danach wird das angelegte Feld kurzzeitig abgeschaltet und unmittelbar danach, so schnell wie möglich, das Markerfeld von vorgesehenen Sensoren gemessen.

Nach dieser Messung wird das Feld Hext in der entgegengesetzten Richtung kurzzeitig angelegt und obiger Vorgang wiederholt. Durch die Bildung der Differenz beider gemessenen Markerfelder werden alle Störfeldeinflüsse eliminiert, die sich zwischen beiden Messungen nicht stark geändert haben. Die Zeiten, die für die Ausrichtung im extern angelegten Magnetfeld und für die Rückdrehung in Richtung des Erd- oder Laborfeldes erforderlich sind, hängen u.a. vom remanenten magnetischen Moment genannten ersten Teils und von der Viskosität der Flüssigkeit ab, in der das erste Teil gelagert ist. Eine einfache, mit üblichen Fachwissen ausgebildete elektronische Schaltung reicht aus, um das Magnetfeld des Markers innerhalb einer Zeit von wenigen Zehntel Sekunden nach Abschalten des externen magnetischen Feldes Hext zu

messen. Damit der genannte erste Teil während dieser Messung sich praktisch noch im ausgerichteten Zustand befindet, ist eine Rückdreh-Zeit AtR von etwa 10 s oder mehr ausreichend. Um die für das Ausrichten durch Hext erforderliche Leistung gering zu halten, sollte die Ausricht-Zeit lvtA etwa 1 s nicht übersteigen. Die genannten Richtwerte von AtR und AtA können bei Verwendung handelsüblicher Dauermagnete mit Flüssigkeiten erreicht werden, die etwa die Viskosität von Wasser besitzen oder bis zu einem Faktor 100 übertreffen. Au erdem liegt die Beeinflussung beider Zeiten ZUR und AtA durch eine entsprechende Formgebung der Oberflächen des ersten und/oder zweiten Teils und einer Variation des Abstandes der Oberflächen zwischen dem ersten und zweiten Teil im Rahmen der Erfindung.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 die Positionierung eines Patienten innerhalb einer möglichen Anordnung gemä dem Stand der Technik, Fig. 2 einen Schnitt durch einen Marker gemä vorliegender Erfindung, Fig. 2a einen Schnitt durch einen Marker mit einer modifizierten Oberflächengestaltung des ersten Teils und Fig. 2b einen Schnitt durch einen Marker, der mit zwei ersten Teilen versehen ist.

In Figur 1 liegt ein Patient 1, dessen Magen-Darm-Trakt untersucht werden soll, auf einer nichtmetallischen unmagnetischen Auflage 2. Zwei identische Spulen 3 und 4 sind mit ihren Spulenachsen auf einer gemeinsamen Achse X-X in einer lichten Weite A in der Grö enordnung von 30 cm beabstandet angeordnet. Mittels eines nicht näher bezeichneten Generators werden die Spulen 3, 4 mit impulsförmigen Strömen beaufschlagt. Im geometrischen Zentrum 5 wird dabei ein maximales Primärmagnetield, je nach gewählter Stromimpulsfrequenz bspw. in einem Zeitabstand von 1 s erzeugt. Dem Patienten 1 wurde oral ein in Figur 2 näher beschriebener Marker 6 verabreicht.

Die Spulen 3, 4 sind jeweils mit anisotropen magnetoresistiven Magnetfeldsensoren 10, 11, 12, 13 in eine starre Verbindung gebracht.

Dabei sind die Magnetfeldsensoren 10, 11 so ausgelegt, da sie der ausschlie lichen Detektion einer parallel zur Achse X-X verlaufenden Komponente H5 des vom Marker ausgehenden Sekundärmagnetfeldes und die Magnetfeldsensoren 12, 13 einer senkrecht dazu verlaufenden <BR> <BR> Radialkomponente H genannten Sekundärmagnetfeldes dienen.

Befindet sich der Marker 6 im Zentrum der gemeinsamen Spulenachse X-X, ist die Magnetfeldkomponente H5 ermittelbar, während die dazu senkrecht verlaufende Magnetfeldkomponente Hl Null ist. Werden die Magnetfeldsensoren jeweils in vorgesehenen zeitlichen Pausen tl zwischen zwei Primärfeldimpulsen mit einem zeitlichen Abstand t2 getriggert eingeschaltet, dann liefern die in Reihe geschalteten Radialsensoren 12, 13 nach einer radialen Markerverschiebung von bspw. r = 1 cm eine impulsförmige Wechselspannung. Die im Beispiel gemeinsame Spulenachse X-X wird nun mit Hilfe von Mitteln zur relativen Nachführung, die am einfachsten in Form eines mit den Spulen 3 und 4 in Verbindung stehenden Kreuztisches 80 ausgebildet sein können, solange verschoben, bis dieses Signal verschwunden ist. Ist dies der Fall, befindet sich die Spulenachse wieder im Markerzentrum. Ihre diesbezüglich eingenommene Lage wird mit einem nicht näher bezeichneten Ortssensor erfa t und einer Speicher- und Auswerteeinheit zugeführt.

Nach einer Axialverschiebung des Markers 6 aus dem Zentrum 5 in z-Richtung werden von den beiden Axialsensoren 10, 11 impulsförmige Wechselspannungen erzeugt. Diese der jeweiligen vertikalen Markerposition zugeordneten Signale werden ebenfalls der nicht dargestellten Speicher- und Auswerteeinheit zugeführt. Somit steht für jede aktuelle Markerposition die erforderliche Anzahl von Me werten zur Verfügung, die seine aktuelle räumliche Lage im Magen-Darm-Trakt eindeutig beschreibt. Die auf die beschriebene Weise nacheinander gewonnenen Markerpositionen bilden eine Punktkette, die den Weg des Markers repräsentiert. Der Quotient aus dem Abstand benachbarter Punkte und dem Zeitintervall zwischen diesen Punkten steht dabei als Ma für die zu ermittelnde lokale Passage-Geschwindigkeit des Markers

6. All die gewonnenen Me daten lassen sich nach entsprechender Auswertung und Kalibrierung während oder nach der Untersuchung der Markerbewegung im Patienten auf einem Monitor dreidimensional zur Anzeige bringen.

In Figur 2 ist ein Marker dargestellt, der aus einem ersten im wesentlichen kugelförmigen Teil 61 besteht. Dieses Teil 61 ist mit einem magnetisierbaren Material verfüllt oder enthält einen magnetisierbaren Körper 65. Weiterhin ist ein zweites Teil 62 vorgesehen, dem eine der Oberflächenform des ersten Teils angepa te, im dargestellten Beispiel ebenfalls kugelförmige Aufliahme 63 gegeben ist. Diese Aufnahme 63 umfa t das erste Teil 61 allseitig, wobei die Aufnahme 63 mit einer Flüssigkeit 64 geringer Viskosität verfüllt ist, wodurch eine allseitige Drehmöglichkeit des ersten Teils 61 innerhalb der Aufnahme 63 geschaffen ist. Dem zweiten Teil 62 kann ebenfalls eine kugelförmige äu ere Gestalt gegeben sein, bevorzugt im Rahmen des Verwendungszwecks des Markers ist ihm jedoch eine medikamentenkapselähnliche äu ere Gestalt gegeben.

Der Vorteil eines derart ausgebildeten Markers besteht darin, da er in einem starken Feld au erhalb des Patientenkörpers aufinagnetisiert werden kann, wodurch er zu einer Quelle eines wesentlich stärkeren Sekundärmagnetfeldes (ca. 10fach stärker gegenüber eines in WO 97/09640 eingesetzten Markers) wird und somit auch grö ere Sensorsignale erzeugt. Das nach Fig. 1 erzeugte Primärmagnetfeld braucht die Magnetisierung des Markers nicht mehr umzudrehen, sondern nur noch das Teil 61 zu drehen. Dazu genügt ein Feld, das maximal ein Zehnfaches der Erdmagnetfeldstärke beträgt, während nach WO 97/09640 etwa die 1000fache Erdmagnetfeldstärke benötigt wird.

Die nach WO 97/09640 vorgesehenen Spulen können erheblich leichter ausgeführt werden und benötigen nur etwa 1% der dort erforderlichen elektrischen Leistung.

In Figur 2a ist ein Schnitt durch einen Marker 6 dargestellt, bei dem dem ersten Teil 61 eine mit Erhebungen 611 versehene Oberflächengestaltung gegeben ist. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, das erste Teil 61 mit Erhebungen 611 und/oder nicht näher dargestellten Einbuchtungen zu

versehen, als auch die Oberfläche der Aufnahme 63 mit Einbuchtungen 631 zu versehen, von denen in Fig. 2a schematisch vier angedeutet sind.

Für den Fall einer erhebungsfreien Oberfläche des ersten Teils 61 kann die Oberfläche der Aufnahme 63 mit Erhebungen ausgestattet sein. Alle zu Fig. 2a bisher beschriebene Ausführungsmöglichkeiten, als auch eine definierte Einstellung der Viskosität der Flüssigkeit 64, bspw. durch Mischung zweier Komponenten, insbesondere von Ölen, bevorzugt Speiseöle und eine gezielte Anpassung des Abstandes zwischen der Oberfläche des ersten Teils 61 zur Oberfläche der Aufnahme 63 dienen der gezielten Einstellung und Vorgabe der Zeiten AtR und htA. Weiterhin liegt es im Rahmen der Erfindung, den ersten Teil 61 vollständig mit einem magnetisierbaren Material zu verfüllen, wie in Fig. 2a angedeutet.

Ebenso kann es vorteilhaft sein, die Verfüllung des Teils 61 so vorzunehmen, da der Masseschwerpunkt des Teils 61 au erhalb seines geometrischen Mittelpunktes liegt.

Schlie lich liegt es ebenfalls im Rahmen der Erfindung, im zweiten Teil 62 des Markers 6 mehrere erste Teile 61 vorzusehen, von denen in Fig. 2b zwei dargestellt sind. Dies führt bspw. zu einer Erhöhung des vom Marker 6 erhaltbaren Signals.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.