DE102018130244A1 - Nerve stimulation device and method for operating a nerve stimulation device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Nervenstimulationsgerät mit einer punktierenden Elektrode und mit einer Gegenelektrode, wobei die punktierende Elektrode und die Gegenelektrode mit Ausgängen einer Stromquelle leitend verbunden sind, wobei die Stromquelle durch eine Steuerelektronik so angesteuert werden kann, dass sie Stromimpulse mit einer definierten Impulsamplitude und einer definierten Impulsbreite als Reaktion auf eine benutzerseitige Eingabe an einem oder mehreren Eingabemitteln und/oder beim Ausführen eines benutzerseitig programmierbaren oder fest vorgegebenen Programms an der punktierenden Elektrode bereitstellt, wenn die punktierende Elektrode und die Gegenelektrode miteinander elektrisch leitend verbunden sind, und wobei das Nervenstimulationsgerät einen Betriebsmodus aufweist, in dem die Stromquelle so angesteuert wird, dass durch die Stromimpulse ermittelbar ist, ob die punktierende Elektrode in einen Nerv eingeführt ist, oder nicht.Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Nervenstimulationsgeräts.The invention relates to a nerve stimulation device with a puncturing electrode and with a counterelectrode, the puncturing electrode and the counterelectrode being conductively connected to outputs of a current source, the current source being able to be controlled by control electronics in such a way that they generate current pulses with a defined pulse amplitude and a defined one Provides pulse width in response to a user input on one or more input means and / or when executing a user programmable or fixed predetermined program on the puncturing electrode if the puncturing electrode and the counter electrode are electrically conductively connected to one another, and wherein the nerve stimulation device has an operating mode , in which the current source is controlled in such a way that the current pulses can determine whether or not the puncturing electrode is inserted into a nerve. The invention further relates to a method m operation of such a nerve stimulation device.
Description
Bei der Platzierung von Kanülen, beispielsweise zur Einleitung einer Anästhesie, ist es wünschenswert, eine Platzierung der Kanüle im Nerv zu vermeiden, da in die Nervenfasern eingesetztes Anästhetikum zu neuronalen Schädigungen führen kann.When placing cannulas, for example to initiate anesthesia, it is desirable to avoid placing the cannula in the nerve, since an anesthetic inserted into the nerve fibers can lead to neuronal damage.
Es ist bereits aus dem Stand der Technik bekannt, dass zu diesem Zweck Nervenstimulationsgeräte verwendet werden können.It is already known from the prior art that nerve stimulation devices can be used for this purpose.
Allgemein macht man sich bei der Nervenstimulation zu Nutze, dass das Zellinnere der Nervenzelle negativ geladen ist und das Ruhepotential der Nervenmembran ca. 80 mV beträgt. Führt man nun eine punktierende Elektrode, die negativ geladen ist, in das Körpergewebe ein, so kann durch eine Ionenbewegung das Membranpotential abgesenkt werden. Erreicht das Membranpotential etwa 55mV, wird die Membran frei permeabel und ein Aktionspotential wird erzeugt. Aus diesem Grund wird bei Nervenstimulationsgeräten die punktierende Elektrode als Kathode betrieben.In general, nerve stimulation takes advantage of the fact that the cell interior of the nerve cell is negatively charged and that the resting potential of the nerve membrane is approximately 80 mV. If a puncturing electrode, which is negatively charged, is inserted into the body tissue, the membrane potential can be lowered by an ion movement. If the membrane potential reaches about 55mV, the membrane becomes freely permeable and an action potential is generated. For this reason, the puncturing electrode is operated as a cathode in nerve stimulation devices.
Studien haben jedoch gezeigt, dass der Patientenwiderstand bei intraneuralen, intravaskulären und intrathekalen Punktionen sprunghaft ansteigt, so dass durch Messung und Anzeige und/oder Überwachung des Patientenwiderstands zwischen einer punktierenden Elektrode zum Einführen in das Körpergewebe, beispielsweise einer Nadel oder Kanüle, und einer Gegenelektrode, die beispielsweise auf der Haut angeordnet werden kann, geprüft werden kann, ob die Kanüle in einen Nerv eingeführt ist oder nicht.However, studies have shown that the patient resistance in intraneural, intravascular and intrathecal punctures increases suddenly, so that by measuring and displaying and / or monitoring the patient resistance between a puncturing electrode for insertion into the body tissue, for example a needle or cannula, and a counter electrode, which can be placed on the skin, for example, can be checked whether the cannula is inserted into a nerve or not.
Ein Beispiel für ein Nervenstimulationsgerät, das diese Funktion aufweist, ist das Gerät „MultiStim Switch“ der Anmelderin.An example of a nerve stimulation device that has this function is the “MultiStim Switch” device from the applicant.
Allerdings sind Widerstandsmessungen am menschlichen Körper in der Mehrzahl der Fälle problematisch. Die Ergebnisse einer Messung eines Patientenwiderstands sind stark vom jeweiligen Patienten und den aktuellen Bedingungen abhängig, so dass eine zuverlässige Anwendung dieser Methode nur dann möglich ist, wenn tatsächlich der Patientenwiderstand beim Einführen der punktierenden Elektrode zum Einführen in das Körpergewebe kontinuierlich auf seine Änderung hin überwacht wird. In der Praxis erweist es sich für das medizinische Personal aber als schwierig, einerseits sanft, gleichmäßig und gefühlvoll die punktierende Elektrode einzuführen und gleichzeitig kontinuierlich den gerade gemessenen Patientenwiderstand zu überwachen.However, resistance measurements on the human body are problematic in the majority of cases. The results of a measurement of a patient resistance are strongly dependent on the respective patient and the current conditions, so that this method can only be used reliably if the patient resistance is actually continuously monitored for its change when the puncturing electrode is inserted into the body tissue . In practice, however, it turns out to be difficult for the medical staff to insert the puncturing electrode gently, evenly and sensitively on the one hand and at the same time continuously monitor the patient resistance just measured.
Dementsprechend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein verbessertes Nervenstimulationsgerät und ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Nervenstimulationsgeräts bereitzustellen, die eine einfachere und mindestens ebenso zuverlässige Ermittlung, ob eine punktierende Elektrode in einen Nerv eingeführt ist oder nicht erlauben.Accordingly, the object of the invention is to provide an improved nerve stimulation device and an improved method for operating a nerve stimulation device, which allow a simpler and at least equally reliable determination of whether or not a puncturing electrode is inserted into a nerve.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Nervenstimulationsgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb eines Nervenstimulationsgeräts mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6. Ebenfalls zur Erfindung gehört ein Verfahren zur Ermittlung, ob eine Nadel oder Kanüle in einen Nerv eingeführt ist oder nicht.This object is achieved by a nerve stimulation device with the features of patent claim 1 and a method for operating a nerve stimulation device with the features of patent claim 6. The invention also includes a method for determining whether a needle or cannula is inserted into a nerve or not.
Das erfindungsgemäße Nervenstimulationsgerät weist eine punktierenden Elektrode, die insbesondere als Nadel oder Kanüle ausgeführt sein kann, und eine Gegenelektrode, die insbesondere eine auf der Haut anzuordnende Elektrode sein kann, auf. Dabei sind zumindest in betriebsbereitem Zustand des Nervenstimulationsgeräts die punktierende Elektrode und die Gegenelektrode mit Ausgängen einer Stromquelle leitend verbunden.The nerve stimulation device according to the invention has a puncturing electrode, which can be designed in particular as a needle or cannula, and a counter electrode, which can in particular be an electrode to be arranged on the skin. The puncturing electrode and the counter electrode are conductively connected to the outputs of a current source, at least when the nerve stimulation device is ready for operation.
Die Stromquelle kann dabei durch eine Steuerelektronik so angesteuert werden, dass sie Stromimpulse mit einer definierten Impulsamplitude und einer definierten Impulsbreite als Reaktion auf eine benutzerseitige Eingabe an einem oder mehreren Eingabemitteln und/oder beim Ausführen eines benutzerseitig programmierbaren oder fest vorgegebenen Programms an der punktierenden Elektrode bereitstellt.The current source can be controlled by control electronics so that it provides current pulses with a defined pulse amplitude and a defined pulse width in response to a user input on one or more input means and / or when executing a user programmable or fixed program on the puncturing electrode .
Naturgemäß setzt das Auftreten der Stromimpulse die Möglichkeit, dass ein Strom fließen kann voraus, was der Fall ist, wenn die punktierende Elektrode und die Gegenelektrode miteinander elektrisch leitend über einen Körper, insbesondere über einen Teilbereich eines menschlichen Körpers, miteinander verbunden sind, also jeweils in bzw. an dem Körper angeordnet sind.Naturally, the occurrence of the current pulses presupposes the possibility that a current can flow, which is the case if the puncturing electrode and the counter electrode are connected to one another in an electrically conductive manner via a body, in particular via a partial region of a human body, that is to say in or are arranged on the body.
Anzumerken ist, dass die Verwendung des Begriffs „Steuerelektronik“ explizit nicht ausschließen soll, dass diese Elektronik auch Regelungsfunktionen hat, beispielsweise um bei der Realisierung eines Rechteckimpulses mit gegebener Impulsbreite die Konstanz der Stromstärke während des Impulses zu gewährleisten.It should be noted that the use of the term "control electronics" should not explicitly exclude that this electronics also has control functions, for example to ensure the constant current during the pulse when a rectangular pulse with a given pulse width is implemented.
Erfindungswesentlich ist, dass das Nervenstimulationsgerät einen Betriebsmodus aufweist, in dem die Stromquelle so angesteuert wird, dass durch die Stromimpulse ermittelbar ist, ob die punktierende Elektrode in einen Nerv eingeführt ist oder nicht, und zwar insbesondere ohne eine Auswertung des Patientenwiderstands, und bevorzugt basierend auf der Beobachtung von Muskelreaktionen, die ein Stromimpuls auslöst oder nicht.It is essential to the invention that the nerve stimulation device has an operating mode in which the current source is controlled in such a way that the current pulses can be used to determine whether or not the puncturing electrode is inserted into a nerve, in particular without evaluating the patient resistance, and preferably based on the observation of muscle reactions that a current pulse triggers or not.
Eine konkrete Möglichkeit, dies zu realisieren, besteht darin, dass die Stromquelle und/oder die Steuerelektronik so konstruiert sind, dass die punktierende Elektrode in mindestens einem Betriebsmodus des Nervenstimulationsgeräts als reine Anode betreibbar ist. A concrete possibility of realizing this is that the current source and / or the control electronics are constructed in such a way that the puncturing electrode can be operated as a pure anode in at least one operating mode of the nerve stimulation device.
Der Begriff „reine Anode“ wird dabei benutzt, um klarzustellen, dass die Ladung der punktierenden Elektrode in diesem Betriebsmodus immer größer oder gleich Null, also positiv oder Null ist, aber nicht immer Null ist. In einem Betriebsmodus, in dem biphasische Impulse erzeugt werden, ist dies offenkundig nicht der Fall.The term "pure anode" is used to clarify that the charge of the puncturing electrode in this operating mode is always greater than or equal to zero, that is positive or zero, but not always zero. This is obviously not the case in an operating mode in which biphasic pulses are generated.
Der Effekt, der hier genutzt wird, besteht darin, dass einerseits zwar eine Kathode, die außerhalb eines Nervs angeordnet ist, über den oben erläuterten Mechanismus ein Aktionspotential auslöst, eine Anode aber offensichtlich nicht, andererseits aber eine Anode, die innerhalb eines Nervs angeordnet ist, eine Entladung der im Nerv vorhandenen negativen Ionen bewirkt, so dass das negative Potential des Nervs gegenüber seiner Umgebung zusammenbricht. Dementsprechend kann einfach mit Hilfe eines Stromimpulses, bei dem die punktierende Elektrode als Anode wirkt, ermittelt werden, ob sich die punktierende Elektrode in einem Nerv befindet oder nicht, denn wenn man mit einem solchen positiven Impuls eine Reizantwort hervorruft, weiß man, dass man sich innerhalb des Nervs befinden muss.The effect that is used here is that, on the one hand, although a cathode which is arranged outside a nerve triggers an action potential via the mechanism explained above, an anode obviously does not, but on the other hand an anode which is arranged within a nerve , a discharge of the negative ions present in the nerve causes the negative potential of the nerve to break down in relation to its surroundings. Accordingly, it can easily be determined with the aid of a current pulse, in which the puncturing electrode acts as an anode, whether the puncturing electrode is in a nerve or not, because if one stimulates a response with such a positive impulse, one knows that one is must be inside the nerve.
In einer Weiterbildung der soeben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Nervenstimulationsgerät ein Bedienelement aufweist, mit dem mindestens ein positiver Stromimpuls mit vorgegebener Amplitude und Impulsbreite an der punktierenden Elektrode ausgelöst wird. Dies kann beispielsweise ein Schalter sein, der bei Betätigung einen solchen Stromimpuls an die punktierende Elektrode initiiert, dessen Amplitude und Impulsbreite festgelegt sind, beispielsweise entweder unveränderbar oder durch die aktuelle Schaltstellung von anderen Bedienelementen, mit denen die Amplitude und Impulsbreite des Stromimpulses festgelegt werden kann. Es kann aber auch ein Programmwahlschalter sein, der dann ein in einem Speicher hinterlegtes Programm ablaufen lässt.In a development of the embodiment of the invention just described, it is provided that the nerve stimulation device has an operating element with which at least one positive current pulse with a predetermined amplitude and pulse width is triggered at the puncturing electrode. This can be a switch, for example, which, when actuated, initiates such a current pulse to the puncturing electrode, the amplitude and pulse width of which are fixed, for example either unchangeably or by the current switching position of other control elements with which the amplitude and pulse width of the current pulse can be determined. However, it can also be a program selector switch which then runs a program stored in a memory.
Noch eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das Nervenstimulationsgerät ein Bedienelement aufweist, mit dem eine Invertierung des Vorzeichens der von der Stromquelle an der punktierenden Elektrode bereitgestellten Stromimpulse veranlasst wird.Yet another possibility is that the nerve stimulation device has an operating element with which the sign of the current pulses provided by the current source at the puncturing electrode is inverted.
Eine andere konkrete Möglichkeit dafür, dass durch die Stromimpulse ermittelbar ist, ob die punktierende Elektrode in einen Nerv eingeführt ist oder nicht, sieht vor, dass das Nervenstimulationsgerät ein Programm aufweist, bei dem bei mindestens einer vorgegebenen Impulsbreite die Impulsamplituden aufeinander folgender Impulse streng monoton geändert werden, also immer weiter erhöht oder immer weiter abgesenkt werden.Another specific possibility for the current pulses to determine whether the puncturing electrode is inserted into a nerve or not provides that the nerve stimulation device has a program in which the pulse amplitudes of successive pulses change in a strictly monotonous manner with at least one predetermined pulse width are raised or lowered further and further.
Bei dieser konkreten Möglichkeit macht man sich den Effekt zu Nutze, dass die Reizsensitivität gegenüber Impulsamplitude und Impulsdauer bei verschiedenen Entfernungen zwischen der Spitze der punktierenden Elektrode und dem Nerv unterschiedlich variiert, genauer gesagt umso stärker variiert je größer diese Entfernung ist.With this specific possibility, one makes use of the effect that the stimulus sensitivity to pulse amplitude and pulse duration varies differently at different distances between the tip of the puncturing electrode and the nerve, more precisely the greater the distance.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Nervenstimulationsgeräts zeichnet sich dadurch aus, dass nach dem Platzieren der punktierenden Elektrode und der Gegenelektrode die Stromquelle so angesteuert wird, dass durch die Stromimpulse ermittelbar ist, ob die punktierende Elektrode in einen Nerv eingeführt ist, oder nicht.The method according to the invention for operating a nerve stimulation device according to the invention is characterized in that, after the puncturing electrode and the counterelectrode have been placed, the current source is controlled in such a way that the current pulses can be used to determine whether the puncturing electrode is inserted into a nerve or not.
Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass zum Ermitteln, ob die punktierende Elektrode in einen Nerv eingeführt ist oder nicht, mindestens ein positiver Stromimpuls mit vorgegebener Amplitude und Impulsbreite an der punktierenden Elektrode ausgelöst wird. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass der mindestens eine positive Stromimpuls mit vorgegebener Amplitude und Impulsbreite an der punktierenden Elektrode durch Betätigung eines Schalters ausgelöst wird. Es ist aber auch möglich, dass der mindestens eine positive Stromimpuls durch das Ausführen eines Programms des Nervenstimulationsgeräts mit invertierter Amplitude bereitgestellt wird.In particular, this can be done by triggering at least one positive current pulse with a predetermined amplitude and pulse width at the puncturing electrode to determine whether the puncturing electrode is inserted into a nerve or not. It is preferably provided that the at least one positive current pulse with a predetermined amplitude and pulse width is triggered at the puncturing electrode by actuating a switch. However, it is also possible for the at least one positive current pulse to be provided by executing a program of the nerve stimulation device with inverted amplitude.
Eine andere vorteilhafte Möglichkeit zu ermitteln, ob die punktierende Elektrode in einen Nerv eingeführt ist oder nicht, besteht darin, dass bei mindestens einer vorgegebenen Impulsbreite die Impulsamplituden aufeinander folgender Impulse streng monoton geändert werden.Another advantageous possibility of determining whether or not the puncturing electrode is inserted into a nerve is that the pulse amplitudes of successive pulses are changed in a strictly monotonous manner with at least one predetermined pulse width.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung, ob eine Nadel oder Kanüle in einen Nerv eingeführt ist oder nicht, sieht vor, dass eine Nadel oder Kanüle in ein Körperteil eines Patienten einzuführen, wobei diese Nadel oder Kanüle vor oder nach dem Einführen in den Körperteil des Patienten als punktierende Elektrode an ein Nervenstimulationsgerät angeschlossen wird. Nachdem auch eine Gegenelektrode an dem Körperteil des Patienten und an das Nervenstimulationsgerät angeschlossen wurde, was vor oder nach dem Einführen und/oder vor oder nach dem Anschließen der Nadel oder Kanüle geschehen kann, wird die Stromquelle so angesteuert, dass durch die Stromimpulse ermittelbar ist, ob die punktierende Elektrode in einen Nerv eingeführt ist, oder nicht.The method according to the invention for determining whether a needle or cannula is inserted into a nerve or not provides for a needle or cannula to be inserted into a body part of a patient, this needle or cannula being inserted before or after insertion into the body part of the patient puncturing electrode is connected to a nerve stimulation device. After a counterelectrode has also been connected to the body part of the patient and to the nerve stimulation device, which can be done before or after insertion and / or before or after connecting the needle or cannula, the current source is activated in such a way that the current pulses can be determined, whether or not the puncturing electrode is inserted into a nerve.
Eine vorteilhafte Möglichkeit dazu besteht darin, mindestens einen positiven Impuls über die punktierende Elektrode in das Körperteil des Patienten einzuleiten und zu beobachten, ob sich eine Reizantwort einstellt. Auf diese Weise kann einfach mit Hilfe eines solchen Stromimpulses, bei dem die punktierende Elektrode als Anode wirkt, ermittelt werden, ob sich die punktierende Elektrode in einem Nerv befindet oder nicht, denn wenn man mit einem solchen positiven Impuls eine Reizantwort hervorruft, weiß man, dass man sich innerhalb des Nervs befinden muss.An advantageous possibility for this consists in introducing at least one positive impulse into the body part of the patient via the puncturing electrode and observing whether an irritation response occurs. In this way, it can easily be determined with the aid of such a current pulse, in which the puncturing electrode acts as an anode, whether or not the puncturing electrode is located in a nerve, because if one stimulates a response with such a positive impulse, one knows that that you have to be inside the nerve.
Diese Einleitung des Impulses kann beispielsweise durch Betätigung eines Bedienelements am Nervenstimulationsgerät bewirkt werden.This initiation of the pulse can be effected, for example, by actuating an operating element on the nerve stimulation device.
Eine andere konkrete Möglichkeit dafür, dass durch die Stromimpulse ermittelbar ist, ob die punktierende Elektrode in einen Nerv eingeführt ist oder nicht, sieht vor, dass ein Programm des Nervenstimulationsgeräts aktiviert wird, bei dem bei mindestens einer vorgegebenen Impulsbreite die Impulsamplituden aufeinander folgender Impulse streng monoton geändert werden, also immer weiter erhöht oder immer weiter abgesenkt werden, während man die jeweils erfolgende Reizantwort beobachtet.Another specific possibility for the current pulses to determine whether the puncturing electrode is inserted into a nerve or not provides that a program of the nerve stimulation device is activated in which the pulse amplitudes of successive pulses are strictly monotonous for at least one predetermined pulse width be changed, i.e. increased or decreased further and further, while observing the respective stimulus response.
Bei dieser konkreten Möglichkeit macht man sich den Effekt zu Nutze, dass die Reizsensitivität gegenüber Impulsamplitude und Impulsdauer bei verschiedenen Entfernungen zwischen der Spitze der punktierenden Elektrode und dem Nerv unterschiedlich variiert, genauer gesagt umso stärker variiert je größer diese Entfernung ist. Zeigt sich hier keine Abhängigkeit der Reizantwort beim Ablauf des Programms, so befindet man sich ebenfalls im Nerveninneren.This concrete possibility makes use of the effect that the stimulus sensitivity to pulse amplitude and pulse duration varies differently at different distances between the tip of the puncturing electrode and the nerve, more precisely, the greater this distance, the more varied. If there is no dependence of the stimulus response when the program is running, one is also inside the nerve.
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|---|---|---|---|---|
| DE3719353A1 (en) * | 1987-06-10 | 1988-12-22 | Sterimed Gmbh | ELECTRIC STIMULATOR FOR NERVES |
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2018
- 2018-11-29 DE DE102018130244.4A patent/DE102018130244A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE3719353A1 (en) * | 1987-06-10 | 1988-12-22 | Sterimed Gmbh | ELECTRIC STIMULATOR FOR NERVES |
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