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Die Erfindung betrifft eine Stimulationselektrode zur Integration in einen Steifverband.
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Es ist bekannt, Gliedmaßen oder andere Körperteile von Patienten nach Knochenbrüchen oder anderen Verletzungen in Steifverbänden ruhigzustellen. Die Steifverbände können als Gipsverband oder Kunststoff-Casts ausgestaltet sein. Auch Orthesen sollen in diesem Zusammenhang unter den Begriff Steifverband subsummiert werden.
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Durch das Ruhigstellen im Steifverband über einen längeren Zeitraum wird die Muskulatur abgebaut.
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Ferner ist es bekannt, den Muskelaufbau durch auf die Haut aufgebrachte Elektroden mit Reizströmen zu stimulieren bzw. durch solche Elektroden dem Muskelabbau entgegenzuwirken. Dabei muss ein gut leitender Kontakt zwischen der Elektrode und der Haut gewährleistet sein.
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Die
US 4,445,518 beschreibt eine in einen Gipsverband integrierbare Elektrode, die aber nur kurzfristig zur Behandlung mit Seilen in den Gipsverband hineingezogen wird und nicht dauernd dort verbliebt. Das Einführen und Entfernen der Elektrode ist mühsam und zeitaufwändig.
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Die
US4535775A und die
US4574809A beschreiben jeweils in einen Gipsverband integrierte Elektroden, die aber nicht zur Stimulation von Muskeln dienen, sondern spezielle Magnetfelder mit höheren Frequenzen erzeugen, die das Knochenwachstum stimulieren sollen. Diese beruhen auf der Fernwirkung der erzeugten elektromagnetischen Strahlung und benötigen nicht zwingend einen direkten Hautkontakt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stimulationselektrode zur Integration in einen Steifverband bereitzustellen, die dauerhaft im Steifverband verbleiben kann und auch bei abnehmender Muskelmasse einen guten Kontakt zur Haut des Patienten gewährleistet.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Stimulationselektrode mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch einen mit einer solchen Stimulationselektrode ausgestatteten Steifverband. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung betrifft eine Stimulationselelektrode zur Integration in einen Steifverband mit wenigstens einer Elektroden-Kontaktfläche zum Herstellen eines Hautkontakts, einer der Elektroden-Kontaktfläche gegenüber liegenden Rückseiten-Kontaktfläche zur Anlage an einem Steifverband und einem zwischen der Elektroden-Kontaktfläche und der Rückseiten-Kontaktfläche eingeschlossenen Volumen.
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Um einen guten Hautkontakt trotz schwindender Muskelmasse zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass das Volumen veränderbar ist. Die Veränderung des Volumens soll im Wesentlichen bei gleichbleibendem Druck den Abbau von Muskelvolumen kompensieren können und die Stimulationselelektrode sollte entsprechend dimensioniert sein. Rechnet der Arzt beispielsweise für einen Steifverband an den Waden mit einem Muskelschwund, der einer Verringerung des Wadendurchmessers von 1 - 2 cm entspricht, sollte sich die Dicke der Simulationselektrode entsprechend um 1 - 2 cm vergrößern lassen. Bei Steifverbänden an den Armen kann eine Dickenveränderung von 1 cm ausreichend sein.
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Ferner wird vorgeschlagen, die Stimulationselektrode mit einem in dem Volumen angeordneten, druckelastischen Füllmaterial auszustatten. Die Dicke der gefüllten Stimulationselektrode im (bis auf den Atmosphärendruck) druckfreien, unkomprimierten Zustand sollte gemäß den obigen Erwägungen wenigstens 1,5 - 3 cm betragen und die Stimulationselektrode sollte durch Druck mit der Hand auf ein Zehntel ihres Ausgangsvolumens oder weniger komprimierbar sein. Als füllmaterial kommt insbesondere Schaumstoff in Frage, auch viskoelastischer Schaumstoff.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Stimulationselektrode mit einem Gasanschluss zum Pumpen von Gas in das Volumen und/oder zum Ablassen von Gas aus dem Volumen auszustatten. Dadurch kann die Volumenänderung einfach und mit robusten, erprobten technischen Mitteln ermöglicht werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Stimulationselektrode mit einem mit dem Gasanschluss verbundenen Schlauch, der zum Anschuss einer außerhalb des Steifverbands angeordneten Pumpe ausgelegt ist, auszustatten.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Elektroden-Kontaktfläche und/oder Rückseiten-Kontaktfläche mit einem Haftklebstoff beschichtet ist bzw. sind. Dadurch ist das Anbringen der Elektrode auf der Haut oder an der Innenseite des Steifverbands besonders unkompliziert.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Stimulationselektrode als aufblasbares Luftkissen aus einen hautfreundlichen Material, beispielsweise PVC, mit einer mit leitfähigem Material beschichteten Elektroden-Kontaktfläche ausgestaltet ist. Die Elektroden-Kontaktfläche ist vorzugsweise aus einem atmungsaktiven Material hergestellt.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Stimulationselektrode mehrere unabhängig aufblasbare Kammern umfasst. Dadurch kann ein räumlich veränderliches Druckprofil erzeugt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Stimulationselektrode mit einem Drucksensor zum Messen eines Innendrucks des Volumens auszustatten. Dadurch kann durch Messen und ggf. Regeln des Innendrucks der Anpressdruck der Stimulationselektrode auf der Haut ermittelt und eingestellt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Stimulationselektrode eine steuerbare Pumpe zum Verändern des Volumens und/oder des Innendrucks des Volumens und eine Steuerung umfasst, die dazu ausgelegt ist, die Pumpe so zu steuern, dass der vom Drucksensor gemessene Wert des Innendrucks einem vorgegebenen Sollwert entspricht. Dadurch wird die Ausführung von Stimulationsverfahren ermöglicht, die einen vorgegebenen Druck oder Druckverlauf erfordern.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuerung dazu ausgelegt ist, an die Elektrode angelegte Reizspannungen nach vorgegebenen Mustern zu erzeugen. Dabei kann insbesondere die Steuerung dazu ausgelegt sein, die Reizströme synchronisiert mit Änderungen des Volumens zu ändern. Da der Anlagedruck nur während der Stimulation der Muskulatur angelegt werden muss, kann aus Gründen des Tragekomforts für den Patienten zwischen Phasen der Stimulation auf den Anpressdruck verzichtet werden.
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Durch die erfindungsgemäße Stimulationselektrode werden Möglichkeiten für therapeutische Verfahren eröffnet, die eine elektrische Stimulation der Muskulatur durch eine mechanische Stimulation bzw. Massage ergänzen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Steifverband, insbesondere eine Orthese oder ein Gipsverband, der mit einer erfindungsgemäßen Stimulationselektrode ausgestattet ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. Die gesamte Beschreibung, die Ansprüche und die Figuren offenbaren Merkmale der Erfindung in speziellen Ausführungsbeispielen und Kombinationen. Der Fachmann wird die Merkmale auch einzeln betrachten und zu weiteren Kombinationen oder Unterkombinationen zusammenfassen, um die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, an seine Bedürfnisse oder an spezielle Anwendungsbereiche anzupassen.
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Dabei zeigen:
- 1 einen Steifverband nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 einen Steifverband mir mehreren unabhängigen Kammern nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 3 einen Steifverband nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 4a - 4c ein Verfahren zum Anlegen eines erfindungsgemäßen Steifverbands; und
- 5 einen als Orthese ausgestalteten, erfindungsgemäßen Steifverband.
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1 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Stimulationselelektrode 10 zur Integration in einen Steifverband 12 mit wenigstens einer Elektroden-Kontaktfläche 14 zum Herstellen eines Hautkontakts, einer der Elektroden-Kontaktfläche 14 gegenüber liegenden Rückseiten-Kontaktfläche 16 zur Anlage an einem Steifverband 12 und einem zwischen der Elektroden-Kontaktfläche 14 und der Rückseiten-Kontaktfläche 16 eingeschlossenen Volumen 18.
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In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Stimulationselektrode 10 als aufblasbares Kunststoff-Luftkissen mit einer mit leitfähigem Material beschichteten Elektroden-Kontaktfläche 14 ausgestaltet.
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Die Stimulationselektrode 10 hat einen Gasanschluss 20 zum Pumpen von Gas in das Volumen 18 und/oder zum Ablassen von Gas aus dem Volumen 18. Durch das Aufpumpen und/oder Ablassen von Gas ist das Volumen 18 veränderbar.
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Ferner umfasst die Stimulationselektrode 10 einen mit dem Gasanschluss 20 verbundenen Schlauch in einer Versorgungsleitung 22, der zum Anschuss einer außerhalb des Steifverbands 12 angeordneten Pumpe 24 ausgelegt ist, die in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als Handpumpe bzw. Blasebalg ausgestaltet ist. In der Versorgungsleitung 22 können neben dem Schlauch auch Leitungen zum Einspeisen von Reizströmen in die Elektroden-Kontaktfläche 14 gebündelt geführt sein.
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Alternativ oder ergänzend zur Gasfüllung kann das Volumen 18 der Stimulationselektrode 10 mit einem in dem Volumen 18 angeordneten druckelastischen Füllmaterial (nicht dargestellt) gefüllt sein. Vorzugsweise gehen Änderungen des Volumens 18 mit Änderungen der Gesamtdicke der Stimulationselektrode 10 einher, also mit Änderungen des mittleren Abstands zwischen der Elektroden-Kontaktfläche 14 und der Rückseiten-Kontaktfläche 16. Das druckelastische Füllmaterial sollte vorzugsweise sein Volumen 18 bei beim Durchlaufen der Spanne der zu erwartenden Druckverhältnisse innerhalb des Steifverbands 12 von 0 - 0,5 bar wenigstens verzehnfachen können.
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Die Dicke der Stimulationselektrode 10 beträgt im luftleeren Zustand höchstens 2 mm, im maximal aufgeblasenen Zustand 1,5 cm oder mehr.
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Die Elektroden-Kontaktfläche 14 ist mit einem Haftklebstoff 28 beschichtet, der vor dem Aufbringen der Stimulationselektrode 10 auf die Haut des Patienten mit einem Schutzfilm 26 geschützt ist. Der Haftklebstoff 28 ist reizarm und vorzugsweise zumindest teilweise resorbierbar.
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In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zur vereinfachten Darstellung nur eine einzige Elektrode auf einem als Kunststoff-Luftkissen ausgestalteten Träger vorgesehen. Der Fachmann wird verstehen, dass ein System zur Muskelstimulation mit Reizströmen mehrere Stimulationselektroden 10 umfassen muss, die an unterschiedlichen Stellen des Körpers anliegen. Ein solches System kann neben der erfindungsgemäßen Elektrode daher weitere, herkömmliche Elektroden umfassen oder mehrere erfindungsgemäße Stimulationselektroden 10, die auf unterschiedlichen Trägern oder auch auf dem gleichen Träger angebracht sein können.
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Die 2 - 5 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung. Um Wiederholungen zu vermeiden beschränkt sich die nachfolgende Beschreibung dieser weiteren Ausführungsbeispiele im Wesentlichen auf Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wegen der unveränderten Merkmale wird der Fachmann auf die Beschreibung zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen. Für gleich oder ähnlich wirkende Merkmale der weiteren Merkmale werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um die Ähnlichkeiten zu betonen.
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Figure 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, nach welchem die Stimulationselektrode 10 mehrere unabhängig aufblasbare Kammern 30a - 30c umfasst.
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Optional ist die Stimulationselektrode 10 mit einem Drucksensor 32, oder im Fall mehrerer Kammern 30a - 30c auch mit mehreren Drucksensoren 32a - 32c zum Messen eines Innendrucks des Volumens 18 bzw. der Volumina ausgestattet.
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3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem die Stimulationselektrode 10 eine steuerbare Pumpe 24 zum verändern des Volumens 18 und/oder des Innendrucks des Volumens 18. Ferner umfasst die Stimulationselektrode 10 eine Steuerung 34, die dazu ausgelegt ist, die Pumpe 24 so zu steuern, dass der vom Drucksensor 32 gemessene Wert des Innendrucks einem vorgegebenen Sollwert entspricht.
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Die Steuerung 34 umfasst eine Software, die dazu ausgelegt ist, an die Elektrode Elektroden-Kontaktfläche 18 angelegte Reizspannungen nach vorgegebenen Mustern zu erzeugen, die vom behandelnden Arzt eingestellt werden können. Beispielswiese können drei mal täglich Trainingseinheiten eingestellt werden, innerhalb derer ein bestimmtes Muskelstimulations- und Muskelaufbauprogramm ausgeführt wird.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuerung 34 dazu ausgelegt ist, die Reizströme synchronisiert mit Änderungen des Volumens 18 zu ändern.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Steifverband 12, der mit einer erfindungsgemäßen Stimulationselektrode 10 ausgestattet ist. 4a - 4c zeigen ein Verfahren zum Anlegen eines solchen, als Gipsverband ausgestaltenten Steifverbands 12.
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In einem ersten Schritt wird die Stimulationselektrode 10 luftleer d.h. mit minimalem Volumen 18 an die gewünschte Stelle auf der Haut des Patienten geklebt (4a). Anschließend wird in der an sich bekannten Wiese ein Gipsverband 36 angelegt, wobei die Versorgungsleitungen 22 der Stimulationselektrode 10 durch den Gipsverband nach außen geführt werden (4b). Schließlich wird eine Steuerungs- und/oder Pumpeinheit 34, die an das Ende der Versorgungsleitungen 22 angeschlossen ist, an der Außenseite des Gipsverbands 36 befestigt bzw. eingegipst ( 4c) .
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5 zeigt einen erfindungsgemäßen Steifverband 12, der als Orthese ausgestaltet ist. Die Orthese umfasst eine anatomisch angepasste Hartschaumschiene 38, die in ein Außengerüst 40 eingesetzt ist. Die Stimulationselektrode 10 ist an ihrer Rückseiten-Kontaktfläche 16 mit Klebstoff versehen und kann damit einfach in die Innenfläche der Hartschaumschiene 38 eingesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4445518 [0005]
- US 4535775 A [0006]
- US 4574809 A [0006]
