DE4233978C1 - Vorrichtung zum Markieren von Körperstellen für medizinische Untersuchungen - Google Patents
Vorrichtung zum Markieren von Körperstellen für medizinische UntersuchungenInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Markieren von
Körperstellen für bilderzeugende medizinische Untersuchungs
verfahren, wie insbesondere Kernspintomographie, Computerto
mographie, Röntgen- oder PET, gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie sie aus der DE 38 38 011 A1
bekannt ist.
Insbesondere für stereotaktische Operationen, also Gehirnope
rationen, bei denen mit Hilfe eines am Kopf des Patienten
befestigten Zielgerätes eine Sonde oder Elektrode durch eine
kleine in den knöchernen Schädel gebohrte Öffnung unter Scho
nung benachbarter empfindlicher Strukturen millimetergenau zu
einer tiefliegenden Hirnbahn oder einem Nervenkern vorgeschoben
wird, sind hochpräzise Untersuchungen über die anatomische
Struktur erforderlich.
Hierzu werden sogenannte Markersysteme am Patienten angebracht.
Bei der bekannten Vorrichtung gestaltet sich jedoch der
Wechsel des Kontrastmaterials schwierig.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, die bekannte Vorrichtung zum Markieren von
Körperstellen für bilderzeugende medizinische Untersuchungsverfahren
so weiterzuentwickeln, daß unterschiedliche Untersuchungsverfahren
in einfacherer Weise einander ergänzend eingesetzt werden
können.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das Markersystem für die rahmenlose Stereotaxie wird am
Patienten angebracht. Es besteht aus den oben genannten Hal
terungen und den eigentlichen Markern, d. h. denjenigen Ele
menten, die eine Substanz enthalten, welche für das durchzu
führende medizinische Untersuchungsverfahren besonders kon
trastreich ist, um auf dem Bild deutlich zu erscheinen. Die
Halterungen sind dabei so ausgeführt, daß sie implantiert, auf
die Körperoberfläche aufgeklebt, an Maskensystemen befestigt
oder an Stereotaxiesystemen angebracht werden können. Die
Marker (Markierer) selbst lassen sich dann an den Halterungen
auswechselbar befestigen. Die Marker enthalten dabei jeweils
eine Substanz oder bestehen im wesentlichen aus einer solchen
Substanz, die einen guten Bildkontrast in dem bildgebenden
Verfahren aufweist. Als bildgebendes Verfahren kommen insbe
sondere heute in Betracht die Kernspintomographie, die Compu
tertomographie, die Röntgenanalyse oder die PET-Untersuchung.
Bevorzugt sind die Marker auch so ausgeführt,
daß sie optisch mit einer Videokamera aufnehmbar und/oder mit
einem Operationsmikroskop erkennbar sind. Das Operationsmi
kroskop ermöglicht eine Positionsrückmeldung, mit der eine
genaue Lokalisierung ermöglicht ist.
Mit mindestens drei unterschiedlich positionierten Markern kann
die Lage eines Patienten, insbesondere auch die Lage seines
Kopfes, im Raum bestimmt werden. Werden nun am Patienten unter
schiedliche Untersuchungen mit verschiedenen bilderzeugenden
medizinischen Untersuchungsverfahren, wie sie oben beispielhaft
aufgeführt sind, durchgeführt, so kann sowohl die Untersuchung
als auch gegebenenfalls ein chirurgischer Eingriff dadurch
verbessert bzw. erleichtert werden, daß unterschiedliche
Untersuchungsverfahren einander ergänzend eingesetzt werden.
Ist für die mit verschiedenen Verfahren gewonnenen Bilder
jeweils die relative Position des Patienten (z. B. seines
Kopfes) genau bestimmt, dann können die verschiedenen bilder
zeugenden Untersuchungsverfahren einander überlagert werden,
z. B. rein rechnerisch in einem Computer.
Durch die unterschiedlichen Eigenschaften der verschiedenen
bilderzeugenden medizinischen Untersuchungsverfahren werden
unterschiedliche anatomische Informationen gewonnen. Bei
spielsweise können mit der digitalen Subtraktionsangiographie
gute Röntgenbilder der Blutgefäße im Gehirn hergestellt werden.
Die Kernspintomographie liefert häufig gute Bilder von Ödemen.
Die Computertomographie hingegen liefert gute Darstellungen der
Knochenstrukturen sowie die für eine Strahlentherapie nötigen
Dichteinformationen.
Die Erfindung erleichtert es, unter hohen Genauigkeitsanforde
rungen, wie sie insbesondere im Kopfbereich gelten, die mit
verschiedenen Bilderzeugungsverfahren gewonnenen Ergebnisse
einander zu überlagern und/oder zu vergleichen.
Die
Marker werden ohne Ortsveränderung in verschie
denen bildgebenden Verfahren kontrastreich dargestellt. Es
werden Halterungen für die Marker verwendet, die sich durch
Form und Material so auszeichnen, daß sie die Abbildung der
Marker und der anatomischen Strukturen nicht nennenswert
stören.
Die Marker sind so ausgelegt, daß sie für verschiedene bild
gebende Verfahren jeweils ein geeignetes Material für ihre
Hülle sowie das eigentliche Kontrastmittel aufweisen. Solche
Marker können dann wahlweise je nach dem bildgebenden Verfahren
ausgewechselt werden, wobei die Halterungen unverändert bleiben.
Die Halterungen, die Marker und das Kontrastmittel bestehen aus
Materialien, die für den jeweiligen Zweck zugelassen sind. Zu
beachten ist dabei, daß nur die Halterungen in direkten Kontakt
mit dem Patienten kommen.
Bei sogenannten Projektionsbildern, wie Röntgenaufnahmen,
genügen zwei Aufnahmen aus unterschiedlicher Richtung, um für
beliebige Punkte eine Ortsbestimmung durchführen zu können.
Bei sogenannten Schnittbildern genügen Aufnahmen, die die
Marker sichtbar enthalten, um eine Ortsbestimmung im Raum
durchführen zu können.
Für stereotaktisch geführte Eingriffe müssen zur Übertragung
der vorbestimmten Zielpunkte auf das Stereotaxiesystem dann
noch zusätzliche Aufnahmen gemacht werden, die sowohl die
Marker als auch die Position des Stereotaxiesystems sichtbar
enthalten. Dabei können unterschiedliche bildgebende Verfahren
eingesetzt werden. Auf diese Weise können Zielpunkte und
chirurgische Zugangswege festgelegt und auf den Patienten
übertragen werden, wobei gleichzeitig ein Stereotaxiesystem in
einem der bildgebenden Verfahren oder ein Operationsmikroskop
verwendet wird, welches es erlaubt, die Marker anzupeilen und
deren Position im Raum zu bestimmen.
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele von Halterungen
und zugeordneten Markern näher beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Halterung zum Befestigen von Markern;
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Markers,
der mit einer Halterung gemäß Fig. 1 einge
gesetzt werden kann;
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Markers,
der ebenfalls mit einer Halterung gemäß Fig. 1
einsetzbar ist;
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Halte
rung;
Fig. 5 noch ein Ausführungsbeispiel einer Halterung;
Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Halterung gemäß Fig. 5;
Fig. 7 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Halterung
mit einer Fußplatte;
Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Halterung gemäß Fig. 7;
Fig. 9 eine Ansicht der Halterung gemäß Fig. 10 in Richtung
des Pfeiles P;
Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel einer Halterung, die an
einem Stereotaxiesystem befestigbar ist;
Fig. 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Markers,
der beispielsweise mit einer der vorstehend ge
nannten Halterungen verwendbar ist;
Fig. 12 ein Ausführungsbeispiel eines Markers, in den ver
schiedene Kontrastsubstanzen einbringbar sind;
Fig. 13 eine Ansicht des Markers gemäß Fig. 12 in Richtung
des Pfeiles P;
Fig. 14 eine Draufsicht auf den Marker gemäß Fig. 12;
Fig. 15 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Markers mit
mehreren Aufnahmen für unterschiedliche Kontrast-
Substanzen;
Fig. 16 einen Axialschnitt durch einen Marker gemäß Fig. 15;
Fig. 17 einen Schnitt senkrecht zur Längsachse eines Mar
kers gemäß Fig. 15;
Fig. 18 bis 20 unterschiedliche Ausgestaltungen von Einschüben,
die bei Markern gemäß den Fig. 15, 21 und 22 ver
wendbar sind;
Fig. 21 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Markers in Ab
wandlung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 15 und
Fig. 22 einen Axialschnitt durch einen Marker gemäß Fig. 21.
Fig. 1 zeigt eine Halterung, die an einem als solches bekannten
Maskensystem befestigbar ist. Die Halterung 10 gemäß Fig. 1 be
steht aus Kunststoff und weist eine Ausnehmung 12 auf, in wel
che ein weiter unten näher beschriebener Marker einschiebbar
ist. Die Halterung aus Kunststoff weist zwei Spreizflügel 16,
16′ auf, zwischen den ein Schlitz 14 freigelassen ist.
Die Fig. 2 und 3 zeigen jeweils einen Marker 18, der mit einer
Halterung 10 gemäß Fig. 1 verwendbar ist.
Ein Marker 18 enthält eine kontrastreiche Substanz 20 für das
gerade angewandte medizinische bilderzeugende Untersuchungsver
fahren. Beispiele für die Materialien sind dem Fachmann bekannt
und werden weiter unten noch angegeben.
Der Marker 18 weist einen Fuß 22 auf, der in die Ausnehmung 12
der Halterung 10 paßgenau unter Klemmwirkung einschiebbar ist.
Hierzu weist der Fuß 22 einen Schlitz 22′ auf, um die Klemm
wirkung zu erzielen.
Der Fuß 22 des Markers 18 geht in einen Kopf 24 über, in dem
ein Hohlraum 28 zur Aufnahme der kontrastreichen Substanz 20
vorgesehen ist. Gemäß den Fig. 2 und 3 ist im Kopf 24 eine
Bohrung 26 vorgesehen, in die ein Stift 32 paßgenau einschieb
bar ist.
Beispielsweise erlaubt die Substanz 20 im Kopf 24 einmal eine
Computertomographie-Aufnahme und, nach Austausch des Markers,
zum anderen eine Röntgenaufnahme. Dabei wird die jeweils ver
wendete Halterung 10 (Fig. 1) nicht geändert. Dies ist nicht
erforderlich, weil das Material, aus dem die Halterung 10 be
steht, sowohl die Computertomographie als auch die Röntgenauf
nahme nicht stört.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 unterscheidet sich vom
vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 da
durch, daß im Kopf 24 ein Kanal 30 ausgebildet ist, durch den
eine kontrastreiche Substanz in den Hohlraum 28 injizierbar
ist. Dies kann z. B. ein Gadolinium-haltiges Kontrastmittel
sein. Danach wird der Kanal 30 mit einem geeigneten Mittel
verschlossen.
Der Kanal 30 kann auch so ausgeführt sein, daß die Oberflä
chenspannung des Kontrastmittels (welches eine Flüssigkeit ist)
ein Auslaufen verhindert.
Die Marker 18 gemäß den Fig. 2 und 3 sind hinsichtlich ihrer
äußeren Abmessungen gleich und an die Abmessungen der Halterung
10 angepaßt, so daß sie wahlweise und mit jeweils anderen kon
trastreichen Substanzen in die Halterung 10 einschiebbar sind.
Fig. 4 zeigt eine in den Körper implantierbare Halterung 10.
Dabei dient die Ausnehmung 12 wieder zur Aufnahme eines Markers
(z. B. entsprechend den Fig. 2 und 3), während eine Schraube 34
dazu dient, die Halterung 10 an einem Knochen, beispielsweise
einem Schädelknochen, zu befestigen. Wie bei den obigen Ausfüh
rungsbeispielen, besteht auch hier die Halterung 10 aus einem
körperverträglichen Kunststoff, während die Schraube 34 eine
metallische Knochenschraube ist.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform eines
Halters 10, wobei die Halterung 10 mit einer bereits implan
tierten Knochenschraube verwendbar ist. Die Halterung 10 wird
mit einem Fuß 34′ auf die bereits festsitzende Knochenschraube
aufgedreht. Am proximalen Ende der Halterung 10 ist ein Schlitz
36 zur Aufnahme eines Schraubendrehers vorgesehen.
Die Fig. 7 und 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Halterung, welche diesmal auf eine Körperoberfläche aufklebbar
ist. Die Halterung 10 weist einen etwa glockenförmigen Körper
mit einer Ausnehmung 12′ auf, in die analog den obigen Ausfüh
rungsbeispielen gemäß den Fig. 1, 4 und 5 ein Fuß 22 entspre
chend den Fig. 2 und 3 einschiebbar ist. Eine Platte 38 dient
der Fixierung der Halterung 10 auf beispielsweise der Haut.
Dabei wird die Platte 38 mit einem geeigneten Kleber befestigt.
Fig. 8 zeigt eine Draufsicht des vorstehend beschriebenen Aus
führungsbeispiels nach Fig. 7.
Die Fig. 9 und 10 zeigen eine Halterung 10, die an einem
Stereotaxiesystem befestigbar ist. Hierzu ist die Halterung 10
in der Form eines Stiftes (Fig. 10) ausgebildet. Dieser Stift
kann bis zum Anschlag des dickeren Querschnitts in eine Bohrung
des Stereotaxiesystems gesteckt werden. Anschließend kann dann
ein Marker 18, z. B. gemäß den Fig. 2 und 3, in die Ausnehmung
12′′ eingesetzt werden. Fig. 9 zeigt eine Ansicht auf den Stift
in Richtung des Pfeiles P gemäß Fig. 10. Der Stift bildet die
Halterung 10 gemäß Fig. 10. Zu erkennen ist ein Schlitz 14, der
in einer Bohrung eines Stereotaxiesystems eine Klemmwirkung er
zeugt.
Fig. 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Markers
18, also eine Abwandlung der in den Fig. 2 und 3 beschriebenen
Marker. Der Fuß 22 dient auch hier wieder der Befestigung des
Markers in einer Halterung, beispielsweise entsprechend den
Fig. 1 und 4 bis 10. Der Kopf 24 des Markers 18 nach Fig. 11
ist mit einem Deckel 40 versehen, der in abgenommenem Zustand
einen Zugang zum Hohlraum 28 freigibt, in den das Kontrastmit
tel eingebbar ist. Der als Schraubverschluß ausgeführte
Deckel 40 ist an seinem Boden mit einer halbkugelförmigen Aus
nehmung versehen, welche eine komplementäre halbkugelförmige
Ausnehmung im Kopf 24 zu einer Vollkugel ergänzt. Fig. 11 zeigt
noch ein Gewinde 44 zum Einschrauben des Deckels 40 in den Kopf
24 und einen Schlitz 42, der zur Aufnahme eines Schraubendre
hers dient.
Der Kopf 24 sowie der Fuß 22 und auch der Deckel 40 können aus
Teflon bestehen.
Die Fig. 12, 13 und 14 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Markers 18. Auch hier wird wieder der Fuß 22a in eine
Halterung 10 (z. B. gemäß den Fig. 1, 4-10) eingesetzt. Dies
ist in den Fig. 12 und 13 dargestellt. Der Marker 18 weist
einen sich quer zum Fuß 22a erstreckenden armartigen Querkörper
24a auf, der mehr als einen Hohlraum zur Aufnahme von kontrast
reichen Substanzen aufweist, nämlich die Hohlräume 28a, 28b und
28c. Diese Hohlräume können gleichzeitig unterschiedliche Kon
trastmittel aufnehmen. Hierzu verbindet ein Kanal 48 den Hohl
raum 28b mit der Außenseite. Die Hohlräume 28a, 28c sind je
weils durch Stöpsel 46 bzw. 46′ nach außen abdichtbar. Die
Stöpsel können beispielsweise verklebt sein. Der geometrische
Mittelpunkt der beiden äußeren Hohlräume 28a, 28c fällt mit dem
Mittelpunkt des mittleren Hohlraumes 28b zusammen.
Die Fig. 15 bis 17 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Markers 18, der gleichzeitig verschiedene auswechselbare
Kontrastmittel aufnehmen kann. Im Kopf 24a des Markers 18 sind
jeweils eine Mehrzahl von durchgehenden, zylinderförmigen Hohl
räumen 52a bis 52d ausgebildet, in welche Einschübe entspre
chend den Fig. 18 bis 20 einsetzbar sind, in denen jeweils das
Kontrastmittel enthalten sein kann. In jeden der Hohlräume 52a
bis 52d können also Einschübe 60 entsprechend den Fig. 18 bis
20 eingesetzt werden. Damit können unterschiedliche Kontrast
mittel mit jeweils wählbarem Abstand verwendet werden. Der
Mittelpunkt der einzelnen einsetzbaren Einschübe mit den mar
kierenden Kontrastmitteln liegt jeweils auf der gleichen Achse,
beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Längsachse des Mar
kers 18 und seines Fußes 22. Insbesondere läßt sich somit eben
falls erreichen, daß der geometrische Mittelpunkt zweier äuße
rer Marker mit dem Mittelpunkt eines mittig angeordneten Mar
kers zusammenfällt.
Die Fig. 18, 19 und 20 zeigen Einschübe 60 zur Verwendung bei
spielsweise mit einem Marker 18 entsprechend den Fig. 15 bis
17.
Ein Einschub 60 weist einen äußeren Schlauch 62 auf, beispiels
weise aus PTFE. In den Schlauch 62 sind von beiden Enden her
jeweils Stangen 64 bzw. 66 so einschiebbar, daß mittig im
Schlauch ein Hohlraum verbleibt, in den eine kontrastreiche
Substanz (kontrastreich für das gerade verwendete bilderzeu
gende Untersuchungsverfahren) eingebbar ist. Beim Ausführungs
beispiel gemäß Fig. 20 ist der Hohlraum 28 zunächst ohne Fül
lung. Die Stangen 64 und 66a sind so ausgebildet, daß sie vom
Schlauch 62 abziehbar sind, so daß der Benutzer den Hohlraum 28
wahlweise mit dem gewünschten Kontrastmittel füllen kann.
Die Fig. 21 und 22 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Markers 18, welches dem Ausführungsbeispiel gemäß den
Fig. 15 und 16 ähnlich ist, wobei jedoch Einschübe unter
schiedlicher Größe in die einzelnen Hohlräume einsetzbar sind.
In die Hohlräume 54 sind Einschübe mit geringerem Durchmesser
einsetzbar, während in den Hohlraum 56 ein Einschub größeren
Durchmessers einsetzbar ist. Auch hiermit läßt sich erreichen,
daß der geometrische Mittelpunkt zweier äußerer Marker mit dem
Mittelpunkt des mittig angeordneten Markers zusammenfällt.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind
einander gleiche oder zumindest funktionsähnliche Bauteile
jeweils mit den gleichen Bezugsziffern versehen, wobei Ab
wandlungen mit einem Strich bzw. mit kleinen Buchstaben an
gedeutet sind.
Als Materialien für die Halterungen, insbesondere die Füße und
den Körper der Halterungen entsprechend den Fig. 1, 4, 5, 7
etc. kommt insbesondere Polysulfon in Betracht. Polysulfon ist
als Implantat geeignet, sterilisierbar und durchsichtig, so daß
es eine optische Zuordnung des Füllmaterials ermöglicht.
Als Werkstoff für einen Marker 18, beispielsweise entsprechend
den Fig. 2 und 3, kommt insbesondere Polysulfon oder Metall,
wie z. B. Titan in Betracht.
Für den Halter entsprechend Fig. 7 kommt ebenfalls Polysulfon
in Betracht und für die Fußplatte 38 ein handelsüblicher Elek
trodenklebering.
Eine Halterung entsprechend den Fig. 9 und 10 kann beispiels
weise aus Polyamid, Polyamidimid oder einem ähnlichen Kunst
stoff bestehen.
Ein Marker 18 entsprechend Fig. 11 kann beispielsweise aus PTFE
(Teflon) oder PSU oder einem anderen als Implantat geeigneten
Kunststoff bestehen.
Aus der obigen Beschreibung von Ausführungsbeispielen ergibt
sich, daß die Marker (insbesondere die Marker 18 gemäß den Fig.
2 und 3) sich durch eine Kugelsymmetrie auszeichnen und so in
jeder Blickrichtigung gleich abbilden. Dies ermöglicht eine
eindeutige Positionsbestimmung in Schnittbildern, Projektions
bildern und auch bei optischen Verfahren.
Die Marker können aufgrund einer Drei- oder Mehrfachsymmetrie
gleichzeitig in mehreren bildgebenden Verfahren abgebildet
werden, wobei gleichzeitig mehrere Kontrastmittel verwendet
werden können (Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 12 und 15
bis 22). Dabei können Marker verwendet werden, die gleichzeitig
unterschiedliche Kontrastmittel enthalten.
Insbesondere kann auf diese Weise ein Kontrastmittel verwendet
werden, das sich sowohl in der Kernspintomographie als auch in
der Computertomographie gut abbildet.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele haben auch die Eigen
schaft (Fig. 2, 3), daß der Mittelpunkt eines kugelförmigen
Kontrastmittels zusammenfällt mit einem eindeutig definierten,
optisch erkennbaren Mittelpunkt des Markers 18, der dabei ins
besondere kugelförmig ausgestaltet ist.
Claims (5)
1. Vorrichtung zum Markieren von Körperstellen für bilder
zeugende medizinische Untersuchungsverfahren, mit einer Halterung
(10), die am Körper oder einer stereotaktischen Einrichtung
befestigbar ist und aus einem Material besteht, das bei
zumindest zwei verschiedenen bilderzeugenden
Untersuchungsverfahren die Bilderzeugung nicht stört,
und mit einem Marker (18), der eine bei der
Bilderzeugung kontrastreiche Substanz enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Marker (18) abnehmbar an den Halterungen befestigbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Marker (18) auch
optisch mit einer Videokamera aufnehmbar und /oder mit einem
Operationsmikroskop erkennbar ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise unterschied
liche, jeweils für verschiedene bilderzeugende Untersuchungsver
fahren kontrastreiche Marker (18) an demselben Halterung (10)
befestigbar sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß an einer Halterung
(10) jeweils in vorgegebener Stellung zumindest zwei
verschiedene Marker positionierbar sind, die für jeweils
verschiedene bilderzeugende Untersuchungsverfahren
kontrastreich sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Marker (18)
keine vorstehenden Spitzen und/oder Vorsprünge aufweisen.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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ID=6470010
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE59301453T Expired - Lifetime DE59301453D1 (de) | 1992-10-08 | 1993-09-13 | Vorrichtung zum Markieren von Körperstellen für medizinische Untersuchungen |
Family Applications After (1)
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