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Die Erfindung betrifft ein elektromedizinisches Gerät zur Untersuchung der Erregbarkeit von Geweben zur Feststellung der Empfindungsschwelle, der Schmerzschwelle und der Schmerztoleranz eines Probanden mit einer von diesem steuerbaren, einzelne aufeinanderfolgende Stromimpulse liefernden Stromquelle, die einen rechteckförmige Impulse liefernden Impulsgenerator aufweist, an den eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Impulsstromstärke mit einer diese anzeigenden bzw. registrierenden Anzeigevorrichtung angeschlossen ist, an die über einen Verstärker an den Probanden anzulegende Reizelektroden angeschlossen sind.
Die Auslösung von bestimmten Empfindungen oder von experimentellem Schmerz mittels elektrischer Stimulation der Haut erfolgt durch Applikation einzelner Stromimpulse oder Stromimpulsketten mit konstanter oder ansteigender Stromstärke an bestimmten Hautstellen. Die Reizauslösung erfolgte bisher durch einen Experimentator, wobei der Proband jeweils seine durch den Reiz hervorgerufene Empfindung signalisierte. Zur Reizung werden stromkonstante Impulse gewählt, um eine durch den Elektroden-HautWiderstand unbeeinflusst, konstante Reizintensität zu gewährleisten.
Die Empfindungsschwelle entspricht der minimalen Stromstärke, welche als Reiz empfunden wird. Die Schmerzschwelle ist bei jener Reizstromstärke erreicht, bei der die Reize als schmerzhaft empfunden werden. Die Schmerztoleranz ist erreicht, wenn ein weiteres Ansteigen der Reizstromstärke nicht mehr als erträglich empfunden wird. Alle drei Messgrössen sind nicht nur abhängig vom Muster der dargebotenen Impulse und vom Ort der Reizung, sie sind auch von Mensch zu Mensch verschieden und zeigen einen zeitabhängigen Verlauf. Besonders wichtig erscheint dabei die Änderung der drei genannten Messgrössen bei psychischer oder medikamentöser Beeinflussung. Deshalb zeigen auch Psychologen und Pharmakologen grosses Interesse an einem Gerät, mit dem diese Messungen möglichst einfach und genau, fortlaufend und automatisch erfolgen können.
Da sich meistens Unterschiede zwischen den Messungen bei ansteigender und abfallender Reizintensität ergeben, soll überdies die Möglichkeit gegeben sein, durch ein einfaches Mittelungsverfahren den arithmetischen Mittelwert aus mehreren hintereinander durchgeführten Messungen zu bestimmen.
Diese Aufgaben konnten mit den bisher verwendeten Geräten nicht in befriedigender Form gelöst werden, da sie nicht eigens für diesen Zweck konzipiert waren. So ist durch die AT-PS Nr. 325196 ein Gerät zur Elektrodiagnose und insbesondere zur elektrischen Erregbarkeitsprüfung von Nerven und Muskelfasern am menschlichen und tierischen Körper, zur Feststellung des "Pflügerschen Gesetzes", zur Prüfung der Rheobase der Chronaxie, des Akkomodationsschwellwertes, der Nutzzeit und des Akkomodationsquotienten mit einer durch einen Umschalter umschaltbaren Steuerspannungsquelle zur Erzeugung verschiedener Ausgangsspannungs-Kurvenformen bekanntgeworden, bei dem zur Erzeugung eines jeweils konstanten Ausgangsstromes eine regelbare Konstantstromquelle vorgesehen ist, die einen Differenzverstärker umfasst,
dessen einer Verstärkungsausgang an einen Widerstand angeschlossen ist, welcher eine dem Patientenstrom proportionale Spannung liefert, während der andere Verstärkereingang über ein in Stromstärkeeinheiten skaliertes Stromeinstellungspotentiometer, dessen Mittelabgriff mit einer digitalen, vorzugsweise analogen Anzeigevorrichtung versehen ist, mit dem Ausgang der Steuerspannungsquelle über den Umschalter verbunden ist. Dabei ist als Steuerspannungsquelle ein monostabiler Multivibrator vorgesehen, der u. a. auch rechteckförmige Impulse liefert.
Durch die GB-PS Nr. 1, 298, 423 ist ein in der Hand zu haltendes Gerät bekanntgeworden, bei dem ein Multivibrator über einen Leistungsregler, einen Transformator und einen Gleichrichter in Reihe mit einem Schalttransistor an Ausgangsklemmen angeschlossen ist, wobei die Steuerelektrode des Schalttransistors mit einem Rechteckimpulse liefernden Impulsgenerator verbunden ist.
Durch die DE-AS 2158132 ist ein Reizstrom-Diagnostik-Gerät zur Ermittlung der minimalen Muskelzuckung in Abhängigkeit von Intensität und Dauer von einer einstellbaren Stromquelle entnommenen Reizimpulsen und damit zur Aufnahme eines Intensitäts-Zeit-Diagramms bekanntgeworden, bei dem ein über einen Startschalter auslösbarer Zähler vorgesehen ist, der jeweils nach Abgabe einer bestimmten, von der Impuls- und Pausendauer der Reizimpulse abhängigen Anzahl von gleichen Reizimpulsen selbsttätig die stufenweise Umschaltung der Stromquelle zur jeweiligen Erhöhung der Amplitude der Reizimpulse um eine Stufe auslöst, wobei der Zähler bei Auftreten des minimalen Muskelzuckens abschaltbar ist.
Mit keinem dieser bekannten Geräte ist das angestrebte Ziel in einfacher Weise erreichbar.
Erfindungsgemäss ist bei einem Gerät der eingangs genannten Art die Steuervorrichtung zur Steuerung der Impulsstromstärke von einzelnen mit einer Frequenz von beispielsweise 10 Hz aufeinanderfolgenden, in der Reizintensität wahlweise, beispielsweise mit maximal 50 pA pro Impuls, ansteigenden und
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abfallenden Impulsen mit einer Impulsdauer von beispielsweise 0, 5 ms, in Form eines von einem Taktgenerator getakteten digitalen Zählers mit an diesem angeschlossenem Digital-Analog-Konverter od. dgl. ausgebildet, wobei eine handbetätigbare Taste zur Umschaltung der Steuervorrichtung von der Erzeugung ansteigender Reizintensität auf die Erzeugung abfallender Reizintensität sowie eine Taste zur Abschaltung des Impulsgenerators vorgesehen sind, und die der Umschaltung der Steuervorrichtung dienende Taste mit einer die Schmerztoleranz anzeigenden bzw.
registrierenden Vorrichtung, die der Abschaltung dienende Taste mit einer die Schmerzschwelle bei abfallender Reizintensität anzeigenden bzw. registrierenden Vorrichtung und eine weitere, bei Erreichen der Schmerzschwelle bei ansteigender Reizintensität zu betätigende Taste mit einer diese Schmerzschwelle anzeigenden bzw. registrierenden Vorrichtung in Verbindung stehen.
Vorteilhafterweise ist der digitale Zähler als Zähler mit umkehrbarer Zählrichtung ausgebildet und der Ausgang des an diesen angeschlossenen Digital-Analog-Konverters an den Eingang des Verstärkers, insbesondere eines Isolationsverstärkers, angeschlossen, wobei die zum Digital-Analog-Konverter führenden Ausgänge des Zählers auch an die Eingänge von Speichern und deren Ausgänge an die Anzeigevorrichtungen angeschlossen sind, und die der Umschaltung der Steuervorrichtung dienende Taste mit dem das Abwärtszählen des Zählers bewirkenden Eingang desselben und dem Setzeingang des Speichers der der Anzeige der Schmerztoleranz dienenden Anzeigevorrichtung,
die der Bestimmung der Schmerzschwelle bei ansteigender Reizintensität dienende Taste mit dem Setzeingang des weiteren Speichers der der Anzeige dieser Schmerzschwelle dienenden weiteren Anzeigevorrichtung und die der Bestimmung der Schmerzschwelle bei abfallender Reizintensität dienende Taste mit dem einen Eingang einer Torschaltung in Verbindung stehen, deren Ausgang an den Zähleingang des Zählers und deren zweiter Eingang an den Taktgenerator angeschlossen sind, wobei bei Betätigen der letztgenannten Taste die Torschaltung sperrbar ist.
Gemäss der Erfindung wird somit die dargelegte Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Stimulator vorgesehen ist, der Ketten rechteckförmiger, stromkonstanter Impulse erzeugt, die in ihrer Intensität entweder linear ansteigen oder abfallen. Die Umsteuerung von ansteigender auf abfallende Reizintensität und umgekehrt erfolgt durch den Probanden. Der Experimentator hat nur die Möglichkeit, den Beginn einer Messserie mit Impulsen ansteigender Intensität festzulegen, was aber wahlweise auch vom Probanden erfolgen kann. Registriert man die dargebotene Reizstromstärke fortlaufend, so können nicht nur z. B. die Schmerzschwelle bei ansteigender und abfallender Reizintensität gemessen werden, es kann auch der Mittelwert beider Schwellen graphisch auf einfache Weise bestimmt werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der Zeichnungen, in denen u. a. ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Fig. 1 zeigt schematisch eine Schaltungsanordnung eines erfindungsgemässen Gerätes, Fig. 2 den Verlauf der Reizstromstärke in Abhängigkeit von der Zeit bis zum Erreichen der Schmerzschwelle bei abfallender Reizintensität und Fig. 3 die Bildung des Mittelwertes von Empfin- dungs- und Schmerzschwelle, wobei die dargestellten Diagramme die Umhüllungslinien der einzelnen, aufeinanderfolgenden Reizimpulse bilden.
Die in Fig. 1 dargestellte schematische Schaltungsanordnung des erfindungsgemässen Gerätes zeigt einen Stimulator, der teilweise in Digital- und Analogtechnik aufgebaut ist. Von einem Taktgenerator --1-- gelangen Impulse mit einer Frequenz von 10 Hz über eine Torschaltung --2-- an einen 8-Bit Binärzähler --3-- mit umkehrbarer Zählrichtung. Die Zählrichtung des Zählers --3-- wird durch den Schaltzustand eines bistabilen Multivibrators --4-- bestimmt. Das Betätigen der Rückstelltaste --5-- bringt den Zähler - in die Einstellung"Aufwärtszählen", während das Betätigen der Toleranztaste --6-- ein Abwärtszählen des Zählers --3-- zur Folge hat.
Die Ausgänge des Zählers --3-- stehen unter anderem mit einem Digital-Analogkonverter --7-- in Verbindung, an dessen Ausgang, je nach Zählrichtung des Zählers eine treppenförmige Spannung auf-oder abgebaut wird. Diese treppenförmige Spannung gelangt über einen optisch gekoppelten Isolationsverstärker --8-- an einen getasteten Spannungsstromkonverter der die Intensität des Reizstromes bestimmt, wobei die Darbietung des Reizstromes nur für die Zeit der Impulsdauer des Tastsignals (0, 5 ms) erfolgt.
Das Tastsignal wird über ein Verzögerungsglied --10-aus dem Takt gewonnen und gelangt über einen Optokoppler --11-- an den Spannungsstromkonverter - -9--. Die für den Reizstrom notwendige Spannung (240 V) wird mit Hilfe eines Impulsübertragers--12-- gewonnen, der ebenfalls vom Takt über ein Verzögerungsglied --13-- und eine Impulstreiberstufe --14-angesteuert wird.
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Die zum Digital-Analog-Konverter --7-- führenden Ausgänge des Zählers --3-- sind an die Eingänge von Speichern-17, 18, 19-- geführt, deren Ausgänge an Anzeigevorrichtungen --20, 21, 22--mit Ziffernanzeigeröhren liegen. Die der Umschaltung der Zählrichtung des Zählers --3-- dienende Taste
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den Setzeingang --S-- des Speichers --18-- der der Anzeige der Schmerztoleranz dienenden Anzeigevorrichtung --21-- liegt. Für die Bestimmung der Schmerzschwelle bei ansteigender Reizintensität ist eine Taste --15-- vorgesehen, die über ein Flip-Flop --27-- mit dem Setzeingang des Speichers --17-verbunden ist.
Der Bestimmung der Schmerzschwelle bei abfallender Reizintensität dient eine Taste - -16--, die über einen bistabilen Multivibrator --24-- mit dem einen Eingang der Torschaltung --2-verbunden ist, deren Ausgang an den Zähleingang des Zählers --3-- und deren zweiter Eingang an den Taktgenerator-l-angeschlossen sind, wobei bei Betätigen der Taste --16-- die Torschaltung --2-sperrbar ist.
An die Rücksetzeingänge des Zählers --3-- und der Speicher --17, 18, 19-- ist die Rückstelltaste - angeschlossen.
Ferner ist eine den Beginn der Reizdarbietung einleitende Starttaste --23-- vorgesehen, die mit jenem Eingang der Torschaltung --2-- in Verbindung steht, der mit der diese sperrenden Taste --16-verbunden ist, wobei bei Betätigen der Starttaste --23-- die Torschaltung --2-- geöffnet wird.
Darüber hinaus steht der an die der Erfassung der Schmerztoleranz dienende Taste --6-angeschlossene Eingang des bistabilen Multivibrators --4-- mit dem einen Pol eines Umschaltekontakts eines Programmschalters --25-- in Verbindung, dessen anderer Pol mit den Rücksetzeingängen des Zählers - und der Speicher --17, 18, 19-- verbunden ist, wobei diese beiden Pole des Programmschalters - wahlweise mit dem einen Eingang des Flip-Flops --27-- verbindbar sind, an dessen andern Eingang die der Bestimmung der Schmerzschwelle bei ansteigender Reizintensität dienende Taste --15-- und an dessen Ausgang der Setzeingang des Speichers --17-- der die Schmerzschwelle bei ansteigender Reizintensität dienenden Anzeigevorrichtung --20-- angeschlossen sind.
Zwischen die die Torschaltung --2-- öffnende Starttaste --23-- und den bistabilen Multivibrator --24-- ist ein ODER-Gatter --28-- geschaltet, dessen Ausgang mit dem bistabilen Multivibrator --24-- in Verbindung steht und dessen zweiter Eingang insbesondere über ein Verzögerungsglied --29-- an einem Pol eines zweiten Umschaltekontakts des Programmschalters --25-- liegt, der in jener Stellung, in der der erste Umschaltekontakt des Programmschalters --25-- eine Verbindung zwischen dem Flip-Flop --27-- und dem einen Eingang des mit der der Erfassung der Schmerztoleranz dienenden Taste --6-- verbundenen bistabilen Multivibrators --4-- herstellt, mit jenem Eingang des Flip-Flops --27-- verbunden ist, an dem die der Erfassung der Schmerzschwelle bei ansteigender Reizintensität dienende Taste --15-- liegt,
wobei dieser Pol des zweiten Umschaltekontakts des Programmschalters --25-- an einen Eingang eines weiteren ODER-Gatters --30-- angeschlossen ist, an dessen zweitem Eingang die Rückstelltaste --5-- für den Zähler --3-- und die Speicher --17, 18, 19-- liegt und dessen Ausgang mit dem das Aufwärtszählen des Zählers --3-- herbeiführenden Eingang des letztgenannten bistabilen Multivibrators --4-- verbunden ist.
Der zweite Eingang des Multivibrators --4-- steht somit mit der Rückstelltaste --5-- in Verbindung, wobei das ODER-Gatter --30-- lediglich der Entkopplung zwischen den zu den bezüglichen Kontakten des Programm schalters --25-- führenden Leitungen dient. Um mit der Rückstelltaste --5-- eine Umschaltung des Multivibrators --4-- herbeizuführen, ist das ODER-Gatter --30-- an sich nicht erforderlich.
Der in Fig. 1 geschlossen dargestellte Kontakt des unteren Umschalters des Programmschalters --25-führt an den einen Eingang eines Zweikanalschreibers --26--, dessen anderer Eingang am Ausgang des Digital-Analog-Konverters --7-- liegt.
Die Ausgänge des Zählers --3-- sind ferner an die Eingänge eines NOR-Gatters --31-- angeschlossen, dessen Ausgang an den einen Eingang eines UND-Gatters --32-- führt, an dessen zweitem Eingang der das Abwärtszählen des Zählers --3-- bewirkende Ausgang des bistabilen Multivibrators --4-liegt.
Der Ausgang des NOR-Gatters --31-- liegt einerseits an einem Eingang des bistabilen Multivibrators - -24--, anderseits über das UND-Gatter --32-- und einen Inverter --33-- sowie ein UND-Gatter --34-- an dem einen dynamischen Eingang des Multivibrators --24--. Der zweite Eingang des UND-Gatters --34-liegt am Ausgang eines UND-Gatters --35--, an dessen Eingängen der das Aufwärtszählen des Zählers bewirkende Ausgang des Multivibrators --4--, der Ausgang des ODER-Gatters --28-- und der Ausgang
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des NOR-Gatters-31-- liegen, welch letzterer auch an den zweiten dynamischen Eingang des Multivibrators --24-- angeschlossen ist.
Mit diesen Schaltungsdetails wird erreicht, dass der bistabile Multivibrator --24-- bei Betätigen der Taste --23-- bzw. der Taste --15-- nur dann in den Schaltzustand gebracht wird, der bei geöffneter Taste --16-- die Torschaltung --2-- für die Taktimpulse, die im Zähler - aufsummiert werden, öffnet, wenn der Zähler --3-- auf Null gebracht und auf Aufwärtszählen geschaltet worden ist.
Die im Zähler --3-- aufscheinende Zahl ist dem Reizstrom proportional und kann durch Betätigen der Tasten --15, 6 und 16-- in den jeweiligen Speichern --17, 18 und 19-- gespeichert und mit Hilfe der Ziffernanzeigen --20, 21 und 22-- abgelesen werden.
Verzichtet man auf eine ziffernmässige Erfassung der Werte und beschränkt sich auf die Registrierung der Reizstromstärke, so ergibt sich eine andere Realisierungsmöglichkeit, indem die im Digital-Analog- Konverter --7-- entstehende treppenförmige Spannung mit Hilfe eines Kondensators gewonnen wird, der mit elektrischen Ladungsimpulsen auf-oder entladen wird. Eine analoge Speicherung der Werte könnte dabei mit Hilfe von Abfrage- und Speicherschaltungen erfolgen.
Ebenso könnte eine treppenförmig Spannung durch Austasten einer dreieckförmig verlaufenden Spannung mit Hilfe einer Abfrage- und Speicherschaltung gewonnen werden.
Bei der Messung der Schmerzschwellen und der Schmerztoleranz kann die Reizauslösung nur durch den Experimentator erfolgen, wobei sich der Programmschalter --25-- in der in Fig. 1 gezeichneten Stellung befindet. Nach Placieren der Elektroden an einer bestimmten Hautstelle muss vom Experimentator die Taste --5-- betätigt werden, wodurch der Zähler --3-- auf Null und Aufwärtszählung gestellt wird und sämtliche Speicherinhalte gelöscht werden. Das Drücken der Starttaste --23-- bringt den bistabilen Multivibrator --24-- in einen Schaltzustand, der die Torschaltung --2-- für die Taktimpulse, die im Zähler - -3-- aufsummiert werden, öffnet.
Die Ausgangsspannung des Digital-Analog-Konverters --7-- bewirkt über den Spannungs-Strom-Konverter --9-- ein Ansteigen des Reizstromes um 50 pA pro Taktimpuls (0, 5 mA/s).
Der Proband hält während der Messung mit beiden Händen einen Griff, an dem die Tasten --6, 15 und 16-- angebracht sind und ist angewiesen, sobald er die Reize als schmerzhaft empfindet, die Taste --15-- zu drücken, wodurch die momentane Zahl aus dem Zähler --3-- im Speicher --17-- gespeichert und in der Anzeigevorrichtung --20-- angezeigt wird (Schmerzschwelle bei ansteigender Reizintensität).
Die Reizstromstärke nimmt weiter linear zu und sobald der Proband ein weiteres Ansteigen der Intensität nicht mehr ertragen zu können glaubt, was nach den bisherigen Erfahrungen in den meisten Fällen bei einer Reizstromstärke unterhalb von 12, 8 mA der Fall ist, betätigt er die Taste --6--. Die zu diesem Zeitpunkt im Zähler --3-- befindliche Zahl erscheint dabei auf der Anzeigevorrichtung --21-- (Schmerztoleranz). Die Reizstromstärke nimmt im folgenden ab und sobald sie als nicht mehr schmerzhaft empfunden wird, betätigt der Proband die Taste --16--. Der bistabile Multivibrator --24-- schliesst damit die Torschaltung --2-- für den Takt und der zuletzt im Zähler --3-- stehende Wert wird in der Anzeigevorrichtung --22-- angezeigt (Schmerzschwelle bei abfallender Reizintensität).
Eine Registrierung dieser Messungen auf einem Zweikanalschreiber --26-- ergibt ein Bild nach Fig. 2.
Für die Registrierung der Empfindungsschwellen oder Schmerzschwellen bei ansteigender und abfallender Reizintensität wird nach Placieren der Elektroden an einer bestimmten Hautstelle der Programmschalter --25-- auf "Automatik" umgeschaltet (in Fig. 1 nicht gezeichnete Stellung des Programmschalters --25--). Durch Betätigen der Rückstelltaste --5-- werden eventuelle Speicherinhalte gelöscht.
Der Proband sowie der Experimentator haben die Möglichkeit, durch Drücken der Taste --15-- bzw. der Taste --23-- den Beginn der Reizdarbietung zu bestimmen. Wird nun durch die ansteigende Reizstromstärke eine Empfindung bzw. ein Schmerz erreicht, so betätigt der Proband die Taste --6--, wodurch die Reizstromstärke im folgenden abnimmt. Sobald kein Reiz bzw. Schmerz mehr empfunden wird, betätigt der Proband wieder die Taste --15--, wodurch die Reizstromstärke wieder ansteigt. Dieser Vorgang wird mehrere Male wiederholt, wobei sich am Registriergerät eine Aufzeichnung nach Fig. 3 ergibt, aus der auch der Mittelwert der beiden Schwellen bestimmt werden kann.