DE102018112297A1 - Implantatanordnung zur elektrischen Stimulation von Knorpelgewebe - Google Patents

Implantatanordnung zur elektrischen Stimulation von Knorpelgewebe Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Implantatanordnung zur elektrischen Stimulation von Knorpelgewebe.Aufgabe der Erfindung ist es eine Implantatanordnung zur elektrischen Stimulation von Knorpelgewebe bereitzustellen, mit welcher elektrische Felder in ein Knorpelgewebe räumlich definiert appliziert werden, um eine verbesserte intrinsische ortsgenaue Knorpelregeneration in Knorpeldefekten zu erreichen. Dadurch soll die Zelldifferenzierung und die Bildung knorpelspezifischer extrazellulärer Matrix im Bereich des Defektes bzw. der Läsion des Knorpels angeregt und hyalines Knorpelgewebe ausgebildet werden.Die Aufgabe wird gelöst durch eine Implantatanordnung zur elektrischen Stimulation von Knorpelgewebe, wobei die Implantatanordnung eine Elektrodenanordnung aufweist, welche zur Befestigung in einem das Knorpelgewebe umgebendem Gewebe ausgebildet ist, und eine Steuereinheit zur Ansteuerung der Elektrodenanordnung, wobei die Steuereinheit dafür ausgebildet ist, mittels der Elektrodenanordnung eine Stimulation bestimmter Bereiche im Knorpelgewebe zu steuern.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Implantatanordnung zur elektrischen Stimulation von Knorpelgewebe.
  • Die Ursachen von chondralen und osteochondralen Defekten sind vielfältig. Gelenkknorpel kann sowohl durch ein akutes Trauma, Osteochondrosis dissecans, entzündliche Prozesse im Gelenk als auch durch einen pathologisch veränderten Knorpelstoffwechsel, wie man ihn für die Arthrose annimmt, beschädigt werden. Da der hyaline Gelenkknorpel -insbesondere der adulte - meist nur unvollständig regeneriert, besteht ein Bedarf an reparativen Therapieverfahren, um die Ausweitung der Läsionen zu verhindern,
  • Verschiedene therapeutische Konzepte werden heute verfolgt. Zum einem bedienen sich die operativen Ansätze neben den bewährten Knorpel/Knochenstanzen im Sinne einer osteochondralen autologen Knorpel-Knochen-Transplantation (OATS) der Transplantation von ex vivo gezüchteten autologen Chondrozyten (ACT) und der matrixgekoppelten autologen Chondrozyten-Transplantation (MACT), bei der Chondrozyten auf einem Trägermaterial in den Defekt eingebracht werden. Zum anderen werden die vom Organismus bereitgestellten Mechanismen zur Reparation durch lokale Rekrutierung mesenchymaler Stammzellen (MSC), die in der Läsion zu Chondrozyten differenzieren sollen, genutzt. Obwohl klinische Langzeitergebnisse dieser innovativen Verfahren bislang nicht vorliegen, scheinen diese neuen Technologien durch die Bildung von minderwertigem binde- oder faserknorpelartigem Gewebe limitiert.
  • In vitro Untersuchungen haben gezeigt, dass die elektrische Stimulation in Form von elektrischen Feldern den Aufbau von Knorpelstrukturen positiv beeinflussen kann.
  • In der Druckschrift US2017/0072201A1 ist ein Verfahren zur Verbesserung der Wanderung einer Vorläuferzelle in einer gewünschten Richtung bereitgestellt, umfassend das Anwenden eines zweiphasigen monopolaren elektrischen Feldes mit einem Kathodenende und einem gegenüberliegenden Anodenende auf die neurale Vorläuferzelle.
  • Die Druckschrift US8367410B2 betrifft ein Anordnung für die Entwicklung von bioartifiziellen Geweben in vitro und ihre Integration mit Wirtsgeweben nach der Implantation in vivo. Es werden Strategien offenbart, die (a) die Bildung von dreidimensionalen Tissue-Engineering-Konstrukten mit strukturellen und funktionellen Eigenschaften eines nativen Gewebes ermöglichen und (b) die Integration von gentechnisch veränderten Gewebe und Wirtsgeweben nach der Implantation des Nativgewebes verbessern. Die Erfindung stellt ferner dreidimensionale Tissue-Engineering-Konstrukte bereit, die als bioartifizielle Gewebeäquivalente für die In-vitro-Forschung und / oder als medizinische Implantate für die Reparatur und den Ersatz von defekten oder beschädigten natürlichen Strukturen verwendet werden können.
  • Die Offenbarung der Druckschrift WO2016064902 betrifft mikrogefertigte Gewebegerüstvorrichtungen für die Kultur, das Wachstum und / oder die Implantation von künstlich hergestellten Geweben, einschließlich Verfahren zur Herstellung und Verwendung derselben. Die synthetischen oder manipulierten Gewebe können Herz-, Leber-, Nerven-, Gefäß- und Muskelgewebe umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Verfahren, Zusammensetzungen und Vorrichtungen können in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, u.a. umfassen diese Gewebereparatur, Gewebeersatz, Behandlung, regenerative Medizin oder Kombinationen. Die Kultivierung ausgerichteter Gewebe erfolgt zum Teil mittels elektrischer Stimulation, um eine vollständigere und nativähnliche Zelldifferenzierung und gerichtete Orientierung von Muskelfasern zu bewirken
  • Für die Regeneration von Knochengewebe werden bereits elektrostimulierende Implantate klinisch umgesetzt, welche die Applikation elektromagnetischer Felder im Zielgewebe erlauben. In der Druckschrift DE 10 2013 112 057 A1 ist beispielsweise die Stimulation des Knochengewebes offenbart. Mittels Elektroden wird ein Knochenstimulationsimplantat offenbart, mit welchem das Knochenwachstum gefördert und somit beispielsweise Knochendefekte schneller therapiert werden können.
  • Für die Therapie von Knorpelgewebe sind bisher keine geeigneten invasiv wirkenden elektrostimulierenden Implantate im klinischen Einsatz bekannt.
  • Darstellung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und eine Implantatanordnung zur elektrischen Stimulation von Knorpelgewebe bereitzustellen, mit welcher elektrische Felder in ein Knorpelgewebe räumlich definiert appliziert werden, um eine verbesserte intrinsische ortsgenaue Knorpelregeneration in Knorpeldefekten zu erreichen. Dadurch soll die Zelldifferenzierung und die Bildung knorpelspezifischer extrazellulärer Matrix im Bereich des Defektes bzw. der Läsion des Knorpels angeregt und hyalines Knorpelgewebe ausgebildet werden.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Implantatanordnung zur elektrischen Stimulation von Knorpelgewebe nach Anspruch 1.
  • Die Implantatanordnung weist eine Elektrodenanordnung auf, welche zur Befestigung in einem das Knorpelgewebe umgebendem Gewebe ausgebildet ist. Das umgebende Gewebe kann beispielsweise subchondrales Knochengewebe sein. Die Elektrodenanordnung kann beispielsweise in die subchondralen Strukturen des umgebenden gelenknahen Knochengewebes eingebracht werden und ermöglicht damit im Gelenkknorpel die Ausbildung eines elektrischen Feldes zwischen den Elektroden.
  • Ferner weist die Implantatanordnung eine Steuereinheit auf. Die Steuereinheit dient einer Ansteuerung der Elektrodenanordnung, wobei die Steuereinheit dafür ausgebildet ist, mittels der Elektrodenanordnung, eine elektrische Stimulation bestimmter Bereiche im Knorpelgewebe zu steuern. Es wird ferner dabei eine Stimulation von anderem Gewebe, wie beispielsweise Knochengewebe, eingeschränkt. Die Steuereinheit kann beispielsweise ein Mikrocontroller sein. Mittels eines Computerprogramms ist die Steuereinheit in der Lage die Elektrodenanordnung derart anzusteuern, dass die entsprechenden lokal relevanten Stellen im Knorpelgewebe stimuliert werden und anderes umgebendes Gewebe nicht stimuliert wird. Das Computerprogramm kann vom Benutzer eingestellt werden, so dass, beispielsweise während einer Therapie ausgehend vom Befund und vom Zustand des sich regenerierenden Knorpelgewebes die Ansteuerung der Elektroden geändert werden kann. Das Computerprogramm kann jedoch auch in Abhängigkeit von Parametern arbeiten und anhand dieser Parameter die Stimulation der Elektroden steuern. Diese Parameter, beispielsweise Leitfähigkeit des Gewebes und räumliche Ausdehnung des Defekts bzw. des Knorpelregenerats, können durch eine Sensoreinrichtung erfasst und mittels der Steuereinheit verarbeitet werden. Das Computerprogramm verarbeitet die Parameter und generiert automatisch eine veränderte Ansteuerung der Elektroden, wobei die Ansteuerung der Elektroden entsprechend des zeitlichen und räumlichen Verlaufs der Heilung des Knorpelgewebe-Defektes erfolgt.
  • Die Steuereinheit ist ferner derart eingerichtet, dass die Steuereinheit Signale für die Ansteuerung der Elektrodenanordnung bereitstellt, wobei die Steuereinheit derart eingerichtet ist, dass diese Signale mit verschiedenen Signalformen, mit verschiedenen Frequenzen und/oder Überlagerungen von Wechselstrom-Anteilen und/oder einem Gleichstrom-Anteil bereitstellt. Denkbar sind hier Signalformen wie beispielsweise Sinussignale, Rechtecksignale, Dreiecksignale und weitere. Jedoch sind auch angepasste Signalformen denkbar. Angepasste Signalformen können für die Stimulation von Knorpelgewebe, beispielsweise von verschieden ausgeprägten Defekten im Knorpelgewebe. Die Frequenz kann variabel einstellbar sein, so dass Größenordnungen bis in den kHz-Bereich erreicht werden können. Neben einer Wechselspannung (AC) soll auch Gleichspannung (DC) angewendet werden, um eine stromgesteuerte Stimulation zu ermöglichen. Eine Mischform von AC und DC ist zudem vorstellbar. Besonders geeignet für die Stimulation von Knorpelgewebe scheint jedoch Wechselspannung (AC) zu sein. Für die Stimulation von Knorpelgewebe sind besonders Signale mit höherer Frequenz geeignet, da im Knorpelgewebe, im Gegensatz zum Knochengewebe, bei einer Stimulation mit höherer Frequenz die Knorpelzellen im richtigen Phänotyp differenzieren und knorpelspezifische Matrix bilden, was zur Regeneration des Defekts bzw. der Läsion mit hyalinem Knorpel führt.
  • Ferner weist die Elektrodenanordnung mehrere Elektroden auf. Diese Elektroden können auf mehreren Elektrodenträgern angeordnet sein. Bevorzugt sind die Elektroden auf zwei Elektrodenträgern angeordnet. Die Verwendung eines einzigen Elektrodenträgers ist jedoch auch denkbar. Der Elektrodenträger oder die Elektrodenträger können verschiedenen Formen aufweisen. Denkbar sind beispielsweise Elektrodenträger in Form eines Rundstabes. Die Elektroden können auf dem rundstabförmigen Elektrodenträger in Form von Ringen oder Ringsegmenten angeordnet sein, wobei die ringförmigen Elektroden bevorzugt den Elektrodenträger umschließen. Aber auch andere Elektrodenformen, wie beispielsweise kreisförmige Elektroden, welche auf dem Elektrodenträger oder den Elektrodenträgern angeordnet sind, sind denkbar. Dabei kann eine Längsseite des Elektrodenträgers oder der Elektrodenträger abgeflacht sein. Auf dieser abgeflachten Längsseite können die Elektroden verschiedenster Formen angeordnet sein. Hierdurch wird eine verbesserte ortsselektive Platzierung des elektrischen Feldes erreicht, welches die Stimulation des Knorpelgewebes im Knorpeldefekt ermöglicht. Der Elektrodenträger oder die Elektrodenträger sind bevorzugt an einem ihrer Enden spitz zulaufend oder abgerundet ausgestaltet, wodurch sich ein spitzförmiges Ende oder ein abgerundetes Ende des Elektrodenträgers/der Elektrodenträger bildet. Diese Enden können zudem als Elektroden ausgebildet sein. Durch gezielte Applikation des Elektrodenträgers/der Elektrodenträger wird mit dieser Form der Elektrode die ortsselektive Platzierung des elektrischen Feldes weiter verbessert.
  • Weiterhin ist die Steuereinheit dafür eingerichtet, verschiedenen Elektroden der mehreren Elektroden der Elektrodenanordnung Signale zuzuordnen und/oder den mehreren Elektroden der Elektrodenanordnung verschiedene Signale zur Ansteuerung zuzuordnen. Auch diese Merkmale der Vorrichtung tragen zu einer verbesserten ortsselektiv platzierten Stimulation an einem bestimmten Punkt im Knorpelgewebe bei.
  • Bevorzugt ist die Steuereinheit zur Implantation in einen Körper ausgebildet ist. Hierfür weist die Steuereinheit ein Gehäuse auf, welches zur Implantation geeignet ist. Beispielsweise ist ein biokompatibles Titan- oder Kunststoffgehäuse geeignet.
  • Bevorzugt weist die Steuereinheit mehrere Untersteuereinheiten auf. Die mehreren Untersteuereinheiten können derart miteinander verbunden sein, dass diese zur Ansteuerung der Elektrodenanordnung miteinander kommunizieren. Hierfür ist eine Verbindung mittels Kabel aber auch eine drahtlose Verbindung denkbar. Die drahtlose Verbindung hat den Vorteil, dass Kabel als störend empfunden werden können. Beispielsweise können bei einer Stimulation des Knorpelgewebes im Sprunggelenk eines Menschen Kabel als störend empfunden werden und/oder eine Bewegung des Fußes einschränken. Die Untersteuereinheiten können auch Elemente enthalten, welche es ermöglichen die Untersteuereinheiten zu verbinden.
  • Die Steuereinheit kann hierfür an einem ersten Elektrodenträger und eine Untersteuereinheit an einem zweiten Elektrodenträger angeordnet sein. Eine Kommunikation der Steuereinheit und der Untersteuereinheit gewährleistet die ortsselektive Generierung der elektrischen Felder im Knorpelgewebe. Die Anordnung einer Untersteuereinheit hat den Vorteil, dass eine störende Verkabelung von der Steuereinheit zum ersten Elektrodenträger und zum zweiten Elektrodenträger entfällt.
  • Anstatt der mehreren Untersteuereinheiten ist auch die Anordnung einer zweiten Steuereinheit denkbar. Hierbei ist die erste Steuereinheit an einem ersten Elektrodenträger angeordnet und die zweite Steuereinheit an einem zweiten Elektrodenträger angeordnet. Eine Kommunikation der beiden Steuereinheiten gewährleistet die ortsselektive Generierung der elektrischen Felder im Knorpelgewebe. Die Kommunikation der beiden Steuereinheiten kann mit Kabeln realisiert werden, soll jedoch bevorzugt kabelfrei erfolgen. Die Anordnung einer zweiten Steuereinheit hat den Vorteil, dass eine störende Verkabelung von der Steuereinheit zum ersten Elektrodenträger und zum zweiten Elektrodenträger entfällt.
  • Die Steuereinheit ist bevorzugt dafür ausgebildet eine spannungsgesteuerte Stimulation bereitzustellen, jedoch ist eine durch die Steuereinheit bereitgestellte stromgesteuerte Stimulation auch denkbar.
  • Bevorzugt weist die Implantatanordnung eine autarke Energieversorgungseinheit aufweist, welche zumindest die Steuereinheit mit Energie versorgt. Die autarke Energieversorgungseinheit ist idealerweise zur Implantation in einen Körper ausgebildet ist. Die Energieversorgungseinheit wird z.B. subkutan oder in den umgebenden Knochen implantiert. Diese kann als kapazitive Einheit, als Akkumulator oder ähnliches ausgeführt werden.
  • Die autarke Energieversorgungseinheit weist weiterhin bevorzugt einen Generator auf. Eine Speisung der Energieversorgungseinheit kann extern durch eine subkutane Spule oder einer externen Versorgungsspule erfolgen
  • Besonders bevorzugt ist hierbei die Ausbildung des Generators als Nanogenerator. Dieser ist dafür ausgebildet, dass ein Energieeintrag in die autarke Energieversorgungseinheit durch externe Umwelteinflüsse erfolgt. Dies kann beispielsweise durch Energy-Harvesting-Elemente realisiert werden. Als Energy Harvesting (wörtlich übersetzt Energie-Ernten) bezeichnet man die Gewinnung kleiner Mengen von elektrischer Energie aus der Energieumwandlung von Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Umgebungstemperatur, Vibrationen, Luftströmungen, Licht, elektromagnetische Strahlung (RFID). Energy Harvesting vermeidet bei Drahtlostechnologien Einschränkungen durch kabelgebundene Stromversorgung oder Batterien. Denkbar ist hier die Energieumwandlung durch einen piezoelektrischen Effekt, die Energieumwandlung durch einen thermoelektrischen Effekt und/oder die Energieumwandlung durch einen photoelektrischen Effekt. Aber auch andere Arten der Energieumwandlung sind denkbar. Entsprechende Schaltungstechnische Bauelemente, welche für die Energieumwandlung nötig sind, sind in der Energieversorgungseinheit vorgesehen.
  • Die Erfindung weist mehrere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf. Sie beseitigt die Nachteile des Standes der Technik und stellt ein Implantatanordnung zur elektrischen Stimulation von Knorpelgewebe bereit, mit welchem elektrische Felder in einen Knorpeldefekt räumlich definiert appliziert werden, um die intrinsische ortsgenaue Knorpelregeneration zu erhöhen. Dadurch soll die Zelldifferenzierung und die Bildung knorpelspezifischer extrazellulärer Matrix im Bereich des Defektes bzw. der Läsion des Knorpels angeregt werden.
  • Hierfür werden elektrische Felder im Zielgewebe (Knorpelgewebe) mithilfe von sich gegenüberliegenden, im umgebenden Knochen implantierten Elektrodenträgern mit mehreren Elektroden erzeugt. Dabei sind verschiedene Elektroden separat ansteuerbar, um ein gezieltes räumlich definiertes Feld generieren zu können. Eine Anwendung mit multiplen elektrischen Feldern ist auf diese Weise realisierbar. Die Implantatanordnung mit den Elektroden kann nach Therapieabschluss explantiert werden. Der hierbei entstehende Knochendefekt wird durch die hohe Regenerationsfähigkeit des Knochens rasch aufgefüllt. Die Anregung der Elektroden erfolgt durch die mindestens eine integrierte/implantierte Steuerungseinheit.
  • Des Weiteren spielt bei der Verwendung von elektrischen Feldern die Signalform und die Frequenz eine große Rolle. Diese Parameter können durch einen Mikrocontroller in der Steuerungseinheit variiert werden. Es ist möglich, verschiedene Signalformen, z.B. ein Sinussignal, Rechtecksignal oder Dreieckssignal sowie eigens für diese Anwendung angepasste Signalformen zu erzeugen. Zusätzlich kann die Frequenz variabel gestaltet werden, so dass Größenordnungen bis in den kHz-Bereich erreicht werden können. Neben einer Wechselspannung (AC) soll auch Gleichspannung (DC) angewendet werden, um eine stromgesteuerte Stimulation zu ermöglichen. Eine Mischform von AC und DC ist vorstellbar.
  • Die ortsgenaue Stimulation führt zu einer Stärkung der Knorpelstruktur und wirkt einem Knorpelschaden bzw. Gelenkverschleiß (Arthrose) entgegen. Dadurch wird die intrinsische Regenerationsfähigkeit des Knorpelgewebes erhöht bzw. eine Ausweitung einer Knorpelläsion stark verzögert bzw. verhindert.
  • Die Steuereinheit der Implantatanordnung ermöglicht eine Stimulation von defektem Knorpelgewebe, wobei eine Stimulation von anderem Gewebe, wie beispielsweise Knochengewebe, vermieden wird. Dies wird ermöglicht durch die Wahl der Signalarten, welche beispielsweise in ihrer Form und Frequenz variabel sind. Aber auch die Anordnung und/oder die Ansteuerung der Elektroden mit verschiedenen Signalen und/oder die Ansteuerung verschiedener Elektroden mit gleichen oder verschiedenen Signalen führt/führen zu einer lokalen Stimulation von Knorpelgewebe.
  • Die autarke Energieversorgungseinheit mit Energy Harvesting Elementen vermeidet eine kabelgebundene Stromversorgung, eine Abhängigkeit von externen Ladegeräten, die Verwendung von Akkumulatoren oder Batterien.
  • Ausführung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Implantatanordnung zur elektrischen Stimulation von Knorpelgewebe wird anhand von Ausführungsbeispielen mittels Zeichnung näher erläutert:
  • Hierbei zeigen
    • 1 Implantatanordnung implantiert in einem oberen Sprunggelenk
    • 2 Beispielshafte Ausgestaltung eines Elektrodenträgers
  • In der folgenden Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen zur Veranschaulichung spezifischer Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die erfindungsgemäße Anordnung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird eine Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“ usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Zeichnungen verwendet. Die Richtungsterminologie dient der der Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend.
  • In 1 ist eine erfindungsgemäße Implantatanordnung dargestellt. Die Implantatanordnung weist eine Elektrodenanordnung 1 auf. Die Elektrodenanordnung 1 ist zur Befestigung in einem das zu behandelnde Knorpelgewebe umgebendem Gewebe 2 ausgebildet ist. Das umgebende Gewebe 2 kann beispielsweise Knochen sein. Hierfür kann die Elektrodenanordnung 1 ein Gewinde aufweisen oder mittels einer Presspassung im umgebenden Gewebe 2 beispielsweise im Knochen 2 verankert werden.
  • Weiterhin weist die erfindungsgemäße Implantatanordnung eine Steuereinheit 3 zur Ansteuerung der Elektrodenanordnung 1 auf. Die Steuereinheit 3 ist dafür ausgebildet, mittels der Elektrodenanordnung 1, eine Stimulation bestimmter Bereiche 8 im Knorpelgewebe 4 zu steuern. Hierfür ist die Steuereinheit 3 derart eingerichtet, dass die Steuereinheit 3 Signale für die Ansteuerung der Elektrodenanordnung 1 bereitstellen kann. Hierfür ist die Steuereinheit mit der Elektrodenanordnung 1 über Verbindungskabel 5 verbunden. Eine kabellose Übertragung der Signale von der Steuereinheit 3 zur Elektrodenanordnung 1, beispielsweise über Bluetooth, WLAN o.ä., ist jedoch auch denkbar.
  • Die Steuereinheit 3 ist dabei derart eingerichtet, dass diese Signale mit verschiedenen Signalformen, mit verschiedenen Frequenzen und/oder Überlagerungen von Wechselstrom-Anteilen und/oder einem Gleichstrom-Anteil bereitstellt. Die Signalform, Frequenzen, Wechsel- und/oder Gleichstromanteile sind hierbei bevorzugt über die Steuereinheit 3 einstellbar. Weiterhin bevorzugt ist die Steuereinheit 3 für die Implantation in einen Körper eingerichtet. Hierfür kann die Steuereinheit 3 mittels eines externen Bediengerätes, beispielsweise mittels eines Computers, und einer drahtlosen Verbindung vom externen Bediengerät zur Steuereinheit, beispielsweise WLAN oder Bluetooth, bedient werden. Alternativ kann die Steuereinheit 3 bereits vor oder während der Implantation auf die gewünschte Signalkonfiguration eingestellt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Elektrodenanordnung 1 mehrere Elektroden 6 auf. Die mehreren Elektroden 6 können beispielsweise auf mindestens einem Elektrodenträger 7 angeordnet sein. Die Elektrodenanordnung 1 kann jedoch auch mehreren Elektrodenträger 7, beispielsweise zwei Elektrodenträger 7 wie in 1 abgebildet, aufweisen. Bein Verwendung nur eines Elektrodenträgers 7 sind mindestens zwei Elektroden 6 auf dem Elektrodenträger 7 angeordnet.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Steuereinheit 3 dafür eingerichtet sein, den verschiedenen Elektroden der mehreren Elektroden 6 der Elektrodenanordnung 1 Signale zuzuordnen, wobei die Signale die gleichen Signale oder verschiedene Signale oder eine Kombination von gleichen und verschiedenen Signalen sein können.
  • Ferner kann die Steuereinheit 3 eine oder mehrere Untersteuereinheiten aufweisen. Die Steuereinheit 3 ist dafür ausgebildet, mit den Untersteuereinheiten zu kommunizieren. Hierfür kann eine drahtgebundene aber auch eine drahtlose Kommunikation möglich sein. Alternativ oder zusätzlich sind die Untersteuereinheiten derart miteinander verbunden und/oder verbindbar, dass diese zur Ansteuerung der Elektrodenanordnung miteinander kommunizieren können.
  • Die Steuereinheit 3 ist ferner dafür ausgebildet eine spannungsgesteuerte Stimulation bereitzustellen. Alternativ kann die Steuereinheit 3 aber auch eine stromgesteuerte Stimulation bereitstellen.
  • Um die Energieversorgung der Implantatanordnung zu gewährleisten, kann die Implantatanordnung zusätzlich eine autarke Energieversorgungseinheit aufweisen, wobei diese Energieversorgungseinheit zur Implantation in einen Körper ausgebildet ist. Weiterhin bevorzugt weist die autarke Energieversorgungseinheit einen Generator auf, wobei in einer weiteren Ausgestaltung der Generator ein Nanogenerator ist, welcher dafür ausgebildet ist, dass ein Energieeintrag durch externe Umwelteinflüsse erfolgt.
  • In 2 ist eine Ausführungsform einer Elektrodenanordnung 1 der erfindungsgemäßen Implantatanordnung in einer schematischen Ansicht dargestellt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektrodenanordnung 1 mehrere Elektroden 6 aufweisen. Die mehreren Elektroden 6 können auf einem Elektrodenträger 7 angeordnet sein. Der Elektrodenträger 7 kann stabförmig ausgebildet sein. Andere Formen von Elektrodenträgern 7 sind denkbar. Die mehreren Elektroden 6 der Elektrodenanordnung 1 können wie hier dargestellt kreisförmig sein. Die mehreren Elektroden 6 können aber auch eine ringförmige Form aufweisen, welche beispielsweise einen stabförmigen Elektrodenträger 7 umschließen. Weiterhin kann der Elektrodenträger 7 gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein abgerundetes oberes Ende aufweisen. Ein spitz zulaufendes Ende des Elektrodenträgers 7 ist ebenfalls denkbar, sowie weitere Formen der Enden des Elektrodenträgers 7. Zusätzlich kann das Ende des Elektrodenträgers 7 als Elektrode ausgebildet sein. Wie in 2 abgebildet, ist das abgerundete Ende des Elektrodenträgers 7 als eine der mehreren Elektroden 6 ausgebildet.
  • Die mehreren Elektroden 6 können als leitfähige Beschichtung auf dem Elektrodenträger 7 ausgebildet sein, wobei der Elektrodenträger 7 selbst aus einem isolierenden/nicht leitfähigen Material gebildet ist.
  • Da es sich bei den vorhergehenden, detailliert beschriebenen Implantatanordnung um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können auch die konkreten Ausgestaltungen der Implantatanordnung in anderer Form als in der hier beschriebenen folgen. Ebenso kann die Implantatanordnung in einer anderen Form ausgestaltet werden, wenn dies aus Platzgründen bzw. designerischen Gründen notwendig ist. Weiter schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Elektrodenanordnung
    2
    umgebendes Gewebe/Knochen
    3
    Steuereinheit
    4
    Knorpelgewebe
    5
    Verbindungskabel
    6
    mehrere Elektroden
    7
    Elektrodenträger
    8
    Bereiche, in denen eine elektrische Stimulation erfolgt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2017/0072201 A1 [0005]
    • US 8367410 B2 [0006]
    • WO 2016064902 [0007]
    • DE 102013112057 A1 [0008]

Claims (15)

  1. Implantatanordnung zur elektrischen Stimulation von Knorpelgewebe (4), Implantatanordnung aufweisend: eine Elektrodenanordnung (1), welche zur Befestigung in einem das Knorpelgewebe (4) umgebendem Gewebe (2) ausgebildet ist, eine Steuereinheit (3) zur Ansteuerung der Elektrodenanordnung (1), wobei die Steuereinheit (3) dafür ausgebildet ist, mittels der Elektrodenanordnung (1) eine elektrische Stimulation bestimmter Bereiche (8) im Knorpelgewebe (4) zu steuern.
  2. Implantatanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3) derart eingerichtet ist, Signale für die Ansteuerung der Elektrodenanordnung (1) bereitzustellen.
  3. Implantatanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3) derart eingerichtet ist, die Signale mit verschiedenen Signalformen, mit verschiedenen Frequenzen und/oder Überlagerungen von Wechselstrom-Anteilen und/oder einem Gleichstrom-Anteil bereitzustellen.
  4. Implantatanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (1) mehrere Elektroden (6) aufweist.
  5. Implantatanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3) dafür eingerichtet ist, verschiedenen Elektroden der mehreren Elektroden (6) der Elektrodenanordnung (1) Signale zuzuordnen.
  6. Implantatanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3) dafür eingerichtet ist, den mehreren Elektroden (6) der Elektrodenanordnung (1) verschiedene Signale zur Ansteuerung zuzuordnen.
  7. Implantatanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3) zur Implantation in einen Körper ausgebildet ist.
  8. Implantatanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3) mehrere Untersteuereinheiten aufweist.
  9. Implantatanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Untersteuereinheiten derart miteinander verbunden und/oder verbindbar sind, dass diese zur Ansteuerung der Elektrodenanordnung (1) miteinander kommunizieren.
  10. Implantatanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3) dafür ausgebildet ist, eine spannungsgesteuerte Stimulation bereitzustellen.
  11. Implantatanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3) dafür ausgebildet ist, eine stromgesteuerte Stimulation bereitzustellen.
  12. Implantatanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Implantatanordnung eine autarke Energieversorgungseinheit aufweist.
  13. Implantatanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die autarke Energieversorgungseinheit zur Implantation in einen Körper ausgebildet ist.
  14. Implantatanordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die autarke Energieversorgungseinheit einen Generator aufweist.
  15. Implantatanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator ein Nanogenerator ist, welcher dafür ausgebildet ist, dass ein Energieeintrag durch externe Umwelteinflüsse erfolgt.
DE102018112297.7A 2018-05-23 2018-05-23 Implantatanordnung zur elektrischen Stimulation von Knorpelgewebe Active DE102018112297B4 (de)

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