DE102007020377A1 - Instrument for stimulation and conduction of bioelectric signals in biological texture, has long stretched central body with cone point and flexible elements with opened electrode contacts, which are laterally connected with body - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches AnwendungsgebietTechnical application
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Instrument zur Stimulation und/oder Ableitung von bioelektrischen Signalen in biologischem Gewebe, das einen lang gestreckten zentralen Körper mit einer Spitze und mehrere freigelegte Elektrodenkontakte aufweist, über die die Stimulation und/oder Ableitung von bioelektrischen Signalen erfolgen kann. Derartige Instrumente werden vor allem für die funktionelle elektrische Stimulation sowie die Ableitung von bioelektrischen Signalen, beispielsweise im zentralen Nervensystem, eingesetzt.The The present invention relates to an instrument for stimulation and / or Derivation of bioelectric signals in biological tissue, the an elongated central body with a point and a plurality of exposed electrode contacts stimulation and / or dissipation of bioelectric signals can be done. Such instruments are used primarily for the functional electrical stimulation as well as the derivation of bioelectric signals, for example in the central nervous system, used.
Stand der TechnikState of the art
Für
die Stimulation und Ableitung von elektrischen Signalen in vivo
müssen geeignete Elektrodensysteme in das biologische Gewebe
implantiert werden. Aus
Ein
Instrument mit einem Elektrodensystem zur Stimulation und Ableitung
bioelektrischer Signale, bei dem sich die Elektroden im implantierten
Zustand bewegen und nachjustieren lassen, wird von
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Instrument zur Stimulation und/oder Ableitung von bioelektrischen Signalen in biologischem Gewebe anzugeben, das sich mit einem geringeren Maß an Gewebezerstörung im Bereich der Elektrodenkontakte in das Gewebe implantieren lässt.The It is therefore an object of the present invention to provide an instrument for stimulation and / or dissipation of bioelectric signals in biological tissues, with a lower Measure of tissue destruction in the area of the electrode contacts implanted in the tissue.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Aufgabe wird mit dem Instrument gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Instruments sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.The Task is with the instrument according to claim 1 solved. Advantageous embodiments of the instrument are the subject of the dependent claims or can be the subsequent description and the embodiments remove.
Das vorgeschlagene Instrument weist einen lang gestreckten bzw. länglichen zentralen Körper mit einer Spitze und seitlich mit dem Körper verbundene flexible Elemente auf, die freigelegte Elektrodenkontakte tragen. Die Elektrodenkontakte sind über Verbindungsleitungen in den Elementen und dem Körper an einem der Spitze gegenüberliegenden Ende des Körpers elektrisch kontaktierbar. Bei dem vorgeschlagenen Instrument sind die Elemente so ausgebildet, dass sie in einem entspannten Zustand seitlich vom zentralen Körper abstehen und sich unter Aufbau einer internen Spannung an den zentralen Körper anlegen lassen.The proposed instrument has an elongated or elongated central body with a point and laterally with the Body connected flexible elements on the exposed Wear electrode contacts. The electrode contacts are over Connecting leads in the elements and the body a tip of the body opposite the tip electrically contactable. In the proposed instrument are The elements are designed to be in a relaxed state protrude laterally from the central body and under construction Apply an internal voltage to the central body to let.
In einer Ausgestaltung des Instrumentes stehen die Elemente im Ausgangszustand des Instruments vom zentralen Körper ab, sind also in einem entspannten Zustand. Durch das Eindringen des Körpers in das Gewebe bei der Implantation legen sich die flexiblen Elemente dann seitlich an den zentralen Körper an, so dass sie unter einer Vorspannung, der intern aufgebauten Spannung, stehen. Diese Vorspannung resultiert in einer Rückstellkraft, die die Elemente wieder in ihren entspannten Ausgangzustand bringen will. Die am zentralen Körper anliegenden Elemente entfalten sich daher nach dem Eindringen des zentralen Körpers in das Gewebe in Abhängigkeit von der Größe der Rückstellkraft und der durch das Gewebe bedingten Gegenkraft langsam wieder bis in ihren zumindest nahezu entspannten Zustand, bei dem sie vom zentralen Körper abstehen. Durch diese langsame Bewegung durch das Gewebe wird das Gewebe im Bereich der Elektrodenkontakte nicht oder geringer als bei einer schnellen Durchdringung geschädigt.In one embodiment of the instrument, the elements are in the initial state of the instrument from the central body, so are in a relaxed state. Due to the penetration of the body into the tissue during implantation, the flexible elements then lay laterally against the central one Body, so that they are under a bias, the internal voltage. This bias results in a restoring force that wants to return the elements to their relaxed initial state. The elements present on the central body therefore slowly unfold again into their at least almost relaxed state, in which they protrude from the central body, as a result of the size of the restoring force and the counterforce caused by the tissue, as a result of the penetration of the central body into the tissue. As a result of this slow movement through the tissue, the tissue in the region of the electrode contacts is not damaged or damaged to a lesser extent than in the case of rapid penetration.
Die Elemente sind daher so ausgebildet, dass sie sich aufgrund ihrer internen Spannung nach dem Eindringen des zentralen Körpers in das Gewebe so langsam entspannen bzw. entfalten, dass die Zellen des Gewebes durch diese Entfaltung nicht oder nur geringfügig geschädigt werden.The Elements are therefore designed in such a way that they are due to their internal tension after penetration of the central body so slowly relax or unfold into the tissue that the cells of the tissue by this unfolding or only slightly be damaged.
Die Geschwindigkeit, mit der sich die Elemente im Gewebe entfalten bzw. entspannen, kann über die Geometrie dieser Elemente und deren Materialeigenschaften eingestellt werden, die die Größe der Vorspannung bestimmen. Die Größe der Vorspannung und somit der Rückstellkraft ist abhängig vom gewählten Material und der Dicke bzw. dem Querschnitt der Elemente und kann somit bei der Herstellung des Instruments geeignet festgelegt werden. Diese Größe wird in Abhängigkeit von den Gewebetypen der jeweiligen Anwendung gewählt, wie bspw. Muskelgewebe, Bindegewebe oder Nervengewebe.The Speed at which the elements unfold in the tissue or can relax about the geometry of these elements and whose material properties are adjusted, the size of the Determine preload. The size of the bias and thus the restoring force depends on chosen material and the thickness or the cross section of Elements and thus suitable in the manufacture of the instrument be determined. This size is dependent chosen from the tissue types of each application, such as. Muscle tissue, connective tissue or nerve tissue.
Bei
dem vorgeschlagenen Instrument wird die Erkenntnis genutzt, dass
ein sehr langsames Eindringen in das Gewebe zu einem geringeren
Maß an Gewebezerstörung führt. So ist
bspw. aus der
Bei der oben beschriebenen Ausgestaltung des Instruments wird ausgenutzt, dass sich die im entspannten Zustand vom zentralen Körper abstehenden Elemente beim Eindringen des Körpers in das Gewebe aufgrund ihrer Flexibilität zunächst automatisch an den Körper anlegen und anschließend langsam in das Gewebe wieder entfalten, bis sie den entspannten oder annähernd entspannten Zustand erreicht haben. In einer weiteren Ausgestaltung des vorgeschlagenen Instruments wird die Geschwindigkeit der Entfaltung der Elemente zusätzlich beeinflusst. Hierzu sind die Elemente im angelegten Zustand von einer Schicht aus einem bioabbaubaren Material bedeckt, die sie gegen die Vorspannung am zentralen Körper hält. Nach dem Implantieren des Körpers in das Gewebe wird dann die Schicht aus dem bioabbaubaren Material durch den Kontakt mit dem Gewebe langsam abgebaut. Durch eine dünnere Ausbildung dieser Schicht im Bereich der freien Enden der Elemente beginnen diese nach dem entsprechenden Abbau oder teilweisen Abbau der dünnen Schicht sich als erstes zu entfalten. Im Laufe der Zeit werden auch die dickeren Schichtbereiche biologisch abgebaut, so dass der Entfaltungs- bzw. Entspannungsprozess fortschreiten kann. Auf diese Weise lässt sich die Entfaltungsgeschwindigkeit der Elemente über die Dimensionierung der bioabbaubaren Schicht sowie die Abbaueigenschaften dieser Schicht steuern. Insbesondere lässt sich mit dieser Ausgestaltung eine sehr langsame Entfaltung der Elemente und somit ein sehr schonendes Eindringen in das Gewebe erreichen.at the above described embodiment of the instrument is exploited, that in the relaxed state of the central body protruding elements when penetrating the body in the Tissue initially automatically due to its flexibility Apply to the body and then slowly unfold into the tissue again until they are relaxed or approximate have reached a relaxed state. In a further embodiment The proposed instrument will increase the speed of deployment of the elements additionally influenced. These are the elements in the applied state of a layer of a biodegradable material covering them against the bias of the central body holds. After implanting the body in the Tissue is then passed through the layer of biodegradable material the contact with the tissue slowly degraded. By a thinner Formation of this layer in the region of the free ends of the elements these start after the appropriate dismantling or partial dismantling the thin layer to unfold first. In the course of the time, the thicker layer areas are biodegraded, so that the unfolding or relaxation process progresses can. In this way, the deployment speed can be of the elements about the sizing of biodegradable Control layer as well as the degradation properties of this layer. Especially can be a very slow with this configuration Unfolding of the elements and thus a very gentle penetration into reach the tissue.
In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung sind in die bioabbaubare Schicht bioreaktive Materialien eingelagert, die mit dem Abbau der Schicht freigesetzt werden. Hierbei kann es sich insbesondere um Medikamente handeln, die bspw. Entzündungsreaktionen im Gewebe lindern oder hemmen oder die die Zellhaftung der Gewebezellen zueinander verringern, um das Eindringen in das Gewebe zu erleichtern.In a development of this embodiment are in the biodegradable Layer bioreactive materials incorporated, which are associated with the degradation of Layer are released. This may be in particular Medications that, for example, inflammatory reactions in the Alleviate or inhibit tissue or cell adhesion of tissue cells reduce each other to facilitate penetration into the tissue.
Die vorgeschlagene Instrument ermöglicht somit eine Implantation von Elektroden zur Stimulation und/oder Ableitung bioelektrischer Signale in biologisches Gewebe mit verringerten Gewebeschädigungen im Bereich der freiliegenden Elektrodenkontakte. Hierbei lässt sich auch das gesamte Instrument während der Operation implantieren, wobei dann das Eindringen der Elemente mit den Elektrodenkontakten in das Gewebe erst langsam und kontinuierlich im Anschluss an die Operation erfolgt.The proposed instrument thus allows implantation of electrodes for stimulation and / or dissipation of bioelectric Signals in biological tissue with reduced tissue damage in the area of the exposed electrode contacts. This leaves the entire instrument during the operation implant, in which case the penetration of the elements with the electrode contacts in the tissue first slowly and continuously following the Operation is done.
Die Elemente können prinzipiell in beliebiger geometrischer Form ausgestaltet sein, solange das Anlegen an den zentralen Körper und die anschließende Entfaltung aufgrund der materialbedingten Vorspannung erreicht wird. Weiterhin muss die geometrische Form dieser Elemente selbstverständlich die Integration von Elektrodenkontakten und zugehörigen Verbindungsleitungen ermöglichen. In der bevorzugten Ausgestaltung sind diese Elemente streifenförmig ausgebildet, d. h. sie weisen eine größere Länge als Breite und eine geringere Dicke als Breite auf. Unter Länge ist hierbei die Distanz zwischen dem mit dem zentralen Körper verbundenen Ende und dem freien Ende des Elementes bzw. Streifens zu verstehen.The elements can in principle be designed in any geometric shape, as long as the application to the central body and the subsequent end deployment is achieved due to the material-related bias. Furthermore, the geometric shape of these elements must of course allow the integration of electrode contacts and associated connection lines. In the preferred embodiment, these elements are strip-shaped, ie they have a greater length than width and a smaller thickness than width. Here, length is to be understood as the distance between the end connected to the central body and the free end of the element or strip.
In einer Ausgestaltung sind der zentrale Körper und die Elemente einstückig aus dem gleichen Material gebildet. Dies kann bspw. durch Herstellen eines lang gestreckten Körpers erreicht werden, der anschließend seitlich mehrfach eingeschnitten wird, um die Elemente zu bilden. Die Elemente werden dann nach außen gebogen und in diesem Zustand, bspw. durch einen Temperungsprozess, entspannt. Ein Zurückbiegen der Elemente erzeugt dann die gewünschte Vorspannung zur Erzeugung der Rückstellkraft, die die Elemente im Gewebe gegen den Widerstand des Gewebes langsam wieder nach außen bewegt. In einer derartigen Ausgestaltung liegen die Elemente im angelegten Zustand formschlüssig am zentralen Körper an, da für sie die entsprechend dimensionierten Ausnehmungen vorhanden sind. Derartige Ausnehmungen lassen sich auch bei anderen Ausgestaltungen am zentralen Körper vorsehen. Sie erleichtern das Eindringen des Körpers in das Gewebe.In One embodiment is the central body and the elements formed in one piece from the same material. This can For example, achieved by producing an elongated body are then laterally cut several times is to form the elements. The elements are then outward bent and in this state, for example by a tempering process, relaxed. A bending back of the elements then creates the desired preload for generating the restoring force, Slow the elements in the tissue against the resistance of the tissue moved outwards again. In such an embodiment The elements are positively in the applied state on the central body, because for them the corresponding dimensioned recesses are present. Such recesses can also be used in other embodiments of the central body provide. They facilitate the penetration of the body in the tissue.
Die Elemente können selbstverständlich auch getrennt vom Körper hergestellt und dann mit dem Körper verbunden werden, beispielsweise durch Kleben oder eine galvanische Technik.The Of course, elements can also be separated made by the body and then connected to the body be, for example, by gluing or a galvanic technique.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Das vorgeschlagene Instrument wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:The proposed instrument is described below by means of embodiments explained in more detail in conjunction with the drawings. Hereby show:
Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention
Im
Folgenden werden zwei beispielhafte Ausgestaltungen des vorgeschlagenen
Instruments beschrieben.
Die
einzelnen Elektrodenkontakte
Bei
der Implantation wird die Nadel
Das
Instrument der
In
diesem Beispiel liegen diese Streifen
Nach
dem Eindringen der Nadel
Die
Nadel
- 11
- Nadelneedle
- 22
- flexible Streifenflexible strip
- 33
- Gewebetissue
- 44
- bioabbaubare Polymerschichtbiodegradable polymer layer
- 55
- Elektrodenkontakteelectrode contacts
- 66
- Verbindungsleitungeninterconnectors
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE102007020377A DE102007020377B4 (en) | 2007-04-30 | 2007-04-30 | Tissue-sparing instrument for stimulation and / or dissipation of bioelectric signals |
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Also Published As
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