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Vergleich CaviTAU & Cavitat

Transmissionssonographie mit altem Cavitat®

TAU ist in einigen technischen Gebieten bekannt, wie in der Flugzeugindustrie z.B. zur Untersuchung von Schweißnähten. Sie wird aber auch im medizinischen Bereich zur Bestimmung der Knochendichte zur Feststellung einer Osteoporose eingesetzt

(vgl. C. M. Langton and C. F. Njeh. “The Measurement of Broadband Ultrasonic Attenuation in Cancellous Bone—A Review of the Science and Technology”, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 2008 (55) 7: 1546-1554.)</p class=”text-quelle”>

Es wird angenommen, dass das alte Cavitat®-Gerät die erste Version eines TAU-Gerätes zum Erkennen von Kieferknochenkavitationen ist. Cavitat® war einige Jahre im Handel erhältlich.

Jacques Imbeau beschreibt ausführlicher die zugrunde liegenden Prinzipien und die Arbeit mit diesem Gerät in der Veröffentlichung: J. Imbeau, “Introduction to Through-Transmission Alveolar Ultrasonography (TAU) in Dental Medicine”, The Journal of Craniomandibular Practice, 2005 (23) 2: 100-112.</p class=”text-quelle”>

Cavitat® weist jedoch erhebliche Nachteile auf, die von Imbeau ebenda ausführlich erklärt werden. Seite 106/107. Diese Nachteile sind:

  1. Erstens erfordert die korrekte und reproduzierbare Anordnung des Sensors und des Senders in Bezug auf die anatomischen Strukturen beträchtliche Fähigkeiten und Erfahrungen, die die Technik eher anfällig und schwierig machen, so dass u.a. Imbeau TAU als “benutzersensitive Technik” bezeichnet (Imbeau, ibid. Seite 105). Entsprechend war die Reproduzierbarkeit der Messungen eher gering. Das komplexe Problem der Luftblasen im verwendeten Ultraschallgel wird von Imbeau ebenfalls erwähnt. Luftblasen verfälschen auf unvorhersehbare Weise die Ultraschallsignale, die ein Medium passieren, in diesem Fall durch einen Kieferknochen.
  2. Zweitens waren die Signale, die von den Empfangselementen des Cavitat® Ultrasonographen kamen, sehr schwach. Die Auswertung dieser Signale war daher eine sehr anspruchsvolle Aufgabe. Aus diesem Grund war die Empfindlichkeit des TAU-Geräts nicht sehr groß. Ferner ist das Verfahren zur Signalanalyse nicht im entsprechenden Patent US 6,030,221A offenbart (vgl. Imbeau, ebd. Seite 104).
  3. Drittens war der Aufbau der Ultraschallempfangseinheit von Cavitat® nicht ausreichend stabil, so dass während des Gebrauchs mehrere der einzelnen Messeinheiten der Empfangseinheit zerbrachen, während gleichzeitig durch den Hersteller Cavitat Medical keine Ersatzteile mehr erhältlich waren. Seit einiger Zeit ist diese Technologie aus dem Markt verschwunden und die TAU-Technologie wurde in der Praxis weniger zugänglich.
  4. Viertens gab es für den Benutzer keine Möglichkeit, die Kalibrierung des TAU-Geräts regelmäßig einfach zu überprüfen.

Eigenschaften des neuen CaviTAU®

Mit dem neuen CaviTAU® werden alle oben genannten Nachteile beseitigt: CaviTAU® vertritt eine neue Generation von TAU-Geräten, die einen Ultraschallwandler und einen Ultraschallempfänger umfassen und in einer festen geometrischen Position zueinander angeordnet sind, auf koplanare Weise.
Im Vergleich zum Stand der Technik ist der Aufbau des Empfängers stark verbessert – (i) die Anzahl der aktiven piezoelektrischen Elemente wird auf 96 (statt 64) erhöht und (ii) die breite kreisförmige Fläche (ohne aktive piezoelektrische Elemente), die bisher die zentrale Fläche umgibt (mit den aktiven piezoelektrischen Elementen) wird auf einen sehr kleinen Rand minimiert.
Die Größe der neuen Messeinheit ist so, dass sie leicht in den Mund eines Patienten eingeführt werden kann. Bei den Ultraschallmessungen muss der Kieferknochen zwischen den beiden Teilen der Messeinheit positioniert werden.
Ein Teil der Messeinheit, vorzugsweise der Ultraschallsender, kann innerhalb oder außerhalb des Mundes des Patienten verwendet werden, während der Ultraschallempfänger sich lingual oder palatinal im Mund befinden muss. Bei der Außenpositionierung kann ein herkömmliches Ultraschallgel verwendet werden, um eine gute akustische Leitfähigkeit sicherzustellen.
Für alle Teile der Messeinheit, die innerhalb des Mundes des Patienten platziert werden sollen, wird die akustische Kopplung zwischen den jeweiligen Teilen der Messeinheit und dem Alveolarkamm mit Hilfe von halbfesten Gel-Kissens durchgeführt. Diese Ausführungsform ist geeignet, um unterschiedliche Abstände zwischen dem Alveolarkamm und der flachen Ebene der Messeinheit auszugleichen. Die halbfestem Gel-Kissen ermöglichen eine schnelle Einstellung der Position der Messeinheit, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Der Teil der Messeinheit außerhalb des Mundes benötigt nur eine geringe Menge eines üblichen Ultraschallgels, um eine gute akustische Leitfähigkeit zu erreichen. Aus messtechnischen Gründen ist die Anordnung der Messeinheit ideal, wenn eine klar definierte Position von Sender und Empfänger erreicht werden kann. Das Ultraschall-Gel des alten Cavitat®, das sich im Mund des Patienten befindet, erwies sich als das größte Hindernis bei dem Versuch, Signale der alveolaren Sonographie mit TAU auf einfache und vor allem reproduzierbare Weise zu erhalten. Dies hat mehrere Gründe:

  1. Erstens ist es schwierig, das verwendete Ultraschallgel wegen der hohen Viskosität des Gels frei von Luftblasen zu halten. Luftblasen verhindern zuverlässige und wiederholbare Messungen.
  2. Zweitens passen die anatomische Kontur der Kieferknochen am Messort und die ebene Oberfläche der Messeinheit (normalerweise der Empfänger) überhaupt nicht überein. Der Abstand zwischen der Oberfläche der Messeinheit und der Oberfläche des Alveolarkamms variiert stark bis etwa 5 mm, so dass große Mengen des Kopplungsgels aufgebracht werden müssen, um den Spalt vollständig zu füllen und eine gute akustische Leitfähigkeit zu erreichen. Dies ist eine Tatsache, die für den Benutzer teuer und für den Patienten sehr unangenehm ist.
  3. Drittens erfordert das Aufbringen derart großer Mengen des Gels, dass dieses vollständig von Luftblasen frei gehalten werden muss, ein Zustand, der in der Realität schwer zu erfüllen ist.
  4. Viertens muss das Gel an Ort und Stelle bleiben, dies geschieht jedoch normalerweise nur für einen begrenzten Zeitraum. Allmählich verschwindet das Gel irgendwo im Mund des Patienten. Daher muss das Gel regelmäßig aufgefüllt werden. Dies macht das Problem sogar noch schwieriger, das Gel frei von Luftblasen zu halten, da die Sichtprüfung des Gels auf das Fehlen von Luftblasen im Mund sehr schwierig ist.
  5. Fünftens: Wenn der Alveolarkamm versehentlich nur teilweise vom Gel bedeckt ist und / oder wenn versehentlich Luftblasen im Gel eingeschlossen sind, gibt der alte Cavitat®-Apparat keine Warnzeichen ab, sondern zeigt weiterhin Ultraschallbilder, die jedoch reine Artefakte sind ohne pathophysiologische Bedeutung und natürlich frei von Wiederholbarkeit. Das Auftreten von Artefakten und das Fehlen von Warnzeichen stellen die bisher schwierigsten Probleme der TAU-Messungen dar.

Ein sehr erfahrener Benutzer von Cavitat® könnte diese Probleme nur aufgrund der nicht starren Anordnung von Wandler und Empfänger durch Neigen des Empfängers bewältigen. Die hierdurch erzeugte Unsicherheit der relativen Positionierung von Sender und Empfänger ist jedoch ein weiterer Grund für die verringerte Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit der Messungen mit Cavitat®, wie oben beschrieben, und Probleme, die durch die Eigenschaften des Gels verursacht werden, bestehen fort. Die oben genannten Möglichkeiten, von der koplanaren Anordnung abzuweichen, mildern nur einige der Probleme mit dem Gel. Der problematische Umgang mit dem üblicherweise verwendeten Ultraschallgel ist jedoch immer noch ein großes Problem. Dies ist der Hauptgrund für die Benutzerabhängigkeit und die teilweise Unzuverlässigkeit der früheren TAU-Messungen.

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