DE2515697A1 - Fotochemische stimulierung von nerven - Google Patents

Description

United States Energy Research And Development Administration, Washington, D.C. 20545, U.S.A.

Fotochemische Stimulierung von Nerven.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Stimulieren von Nerven oder abgetrennten Nerven und kennzeichnet sich insbesondere durch das Anordnen eines Lasers mit geringer Leistung, vorzugsweise eines Fotodiodenlasers, in der Nähe des Nervenstrangs, wobei dieser Nervenstrang mit der Ausgangsgröße des Lasers bestrahlt wird. Nach Bestrahlung der daran befestigten Nervenfaser wird das Ansprechen eines Endorgans hervorgerufen. Die Ausgangsgröße des Lasers besitzt eine nicht zerstörend wirkende Intensität, so daß der Nervenstrang und das den Nervenstrang umgebende Gewebe nicht verletzt werden. Die fotochemische Stimulierung des Nervs wird dadurch erhöht, daß man den zu stimulierenden Nerv vor der Laserbestrahlung des Nervs mit einem empfindlichen Vitalfarbstoff färbt.

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Auf dem Gebiet der Medizin wurden in den vergangenen Jahren viele Fortschritte dadurch erzielt, daß man die Kenntnisse und Fortschritte auf anderen Wissensgebieten und der Elektronik dort verwendete. Insbesondere wurden auf dem Gebiet der Neurologie Fortschritte im beträchtlichen Ausmaße durch Erkenntnisse auf den Gebieten der Biomedizin und der elektronischen Technik erreicht. Die Anwendung von technischen Entwicklungen in diesen Gebieten diente zur Vereinfachung und zur Unterstützung bei komplizierten neurochirurgischen und neurophysiologischen Verfahren, die gegenwärtig verwendet werden und die Entwicklung noch modernerer Verfahren versprechen. Beispielsweise sind Artikel in der Literatur erschienen, welche sich mit der Korrektur von "dropfoot" durch elektrische Stimulierung befassen, und auch mit möglichen Behandlungsvorrichtungen bzw. Behandlungen von Magengeschwüren durch Stimulationen bestimmter Zonen des Gehirns, und zwar durch chirurgisch eingepflanzte, vom Patienten gesteuerte Vorrichtungen zur Blockierung von Schmerzsignalen, und zwar unter Verwendung von eingepflanzten Tantal-Scheiben zur Stimulierung der Nerven und Muskeln ohne die begleitenden Oxydations-Reduktions-Reaktionen, und wobei ferner auf das Einpflanzen von Elektroden verwiesen sei, die zur Stimulierung des Herzmuskels bei Patienten dienen, welche ein krankes oder geschädigtes Herz besitzen. Die Verwendung von eingepflanzten Elektroden ist jedoch problematisch, da die Elektroden eine örtliche Gewebereizung beim Einpflanzen bewirken können. Es ist daher erwünscht, eine Stimulationsvorrichtung vorzusehen, die keine eingepflanzten Elektroden benötigt. Fallfuß

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Stimulieren eines Nervs. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Nervenstimulationsverfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung vorzusehen, welche die Notwendigkeit der chirurgischen Einpflanzung der Elektroden oder das Eindringen von Leitungsdrähten in das Körpergewebe vermeidet. Die Erfindung sieht ferner eine

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Vorrichtung und ein Verfahren ?ur Stimulierung eines Nervs vor, wobei weder das Nervengewebe noch das den Nerv umgebende Gewebe beschädigt wird. Ferner ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß ein nicht leicht durch Chirurgie zugänglicher Nerv stimuliert werden kann. Ferner hat sich die Erfindung zum Ziel gesetzt, ein Verfahren zum Stimulieren eines Nervs anzugeben, welches keine direkte elektrische Stimulation erzeugt, und wobei dieses Verfahren unter physikalisch günstigen Bedingungen erfolgt und jegliche Gewebeschädigung infolge der Elektrodenimplantation vermieden wird.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Erfindung an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung ist schematisch die fotochemische Stimulierung eines Nervs dargestellt.

Zusammenfassung der Erfindung: Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stimulieren eines Nervs. Gemäß der Erfindung wird ein Nerv fotochemisch dadurch stimuliert, daß man einen Laser mit geringer Leistung, vorzugsweise einen Fotodiodenlaser, nahe dem Nerv anordnet und den Nerv mit der Ausgangsgröße des Lasers bestrahlt. Der Fotodiodenlaser besitzt eine Ausgangsgröße mit einer nicht zerstörend wirkenden Intensität, so daß das Nervengewebe und das Nerv umgebende Gewebe nicht verletzt werden. Die Stimulierung des Nervs kann dadurch erhöht werden, daß man den zu stimulierenden Nerv mit einem empfindlichen Vitalfarbstoff färbt, und zwar vor der Laserbestrahlung. Ein spezieller Laser, der besonders wirkungsvoll bei Durchführung der vorliegenden Erfindung ist, ist ein zinküberzogener Galliumarsenidinjektionsfotodiodenlaser.

Gemäß der Erfindung wird ein Nerv dadurch stimuliert, daß man das Nervengewebe mit der Fotoausgangsgröße eines eine niedrige. Leistung besitzenden Lasers bestrahlt. Die Bestrahlung des Nervengewebes mit dem Fotoausgang des Lasers bewirkt ein Ansprechen eines Endorgans, d.h. ein neuromuskuläres Ansprechen. Mit anderen Worten ausgedrückt,

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wird ein Ansprechen im Muskelgewebe dadurch bewirkt, daß die Bestrahlung der daran befestigten Nervenfaser durch einen Laser mit geringer Leistung erfolgt. Der zu stimulierende Nerv kann entweder ein intakter Nerv oder ein abgetrennter Nerv sein, wodurch nicht verbundene Nervenenden erzeugt werden. Im Falle eines abgetrennten Nervs wird das am Muskel befestigte Nerventeilstück bestrahlt. Da der Nerv direkt mit Strahlung vom Laser stimuliert werden kann und die Ausgangsgröße^des Lasers direkt auf das Gewebe auftrifft, ist es wesentlich, daß die Ausgangsgröße des Lasers keine zerstörend wirkende Intensität besitzt. Wenn die Laserintensität oberhalb eines bestimmten kritischen Werts liegt, so brennt der Laser durch den Nerv hindurch und zerstört das Gewebe anstelle es zu stimulieren. Wenn daher der Laser ein zu hohe Leistung besitzt, so ist es erforderlich, die Ausgangsgröße einer Diffusion zu unterwerfen, bevor sie auf das Nervengewebe auftrifft. Obwohl Laser mit einer hohen Leistung durch Diffusion der Ausgangsgröße verwendet werden können, so ist doch die Diffusion der Laserausgangsgröße verschwenderisch und höchst unerwünscht. Es wird daher die Verwendung eines Fotodiodenlasers mit einer nicht zerstörenden Intensität sehr stark bevorzugt. Der Ausdruck "nicht zerstörende Intensität" definiert hier eine derartige Intensität, wo keine Schädigung des Nervs oder des umgebenden Gewebes auftritt. Es ist möglich, daß es eine tatsächliche Intensitätsgrenze gibt oder einen Bereich oberhalb von welchem eine Schädigung des Gewebes auftritt, wobei aber die Parameter dieser Intensitätsgrenze oder dieses Bereichs für die Zwecke der Erfindung derzeit nicht erforderlich sind. Es genügt darauf hinzuweisen, daß die Intensität der auf den Nerv und das umgebende Gewebe fallenden Laserstrahlung den Nerv und das umgebende Gewebe nicht schädigt.

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Zur Durchführung der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Fotodiodenlaser geeignet, die in den letzten Jahren entwickelt wurden. Fotodiodenlaser haben den zusätzlichen Vorteil, daß sie sehr klein im Aufbau sind. Die Injektionsfotodiodenlaser, welche die Erfindung verwendet, sollten nicht mit den üblichen Licht emittierenden Dioden verwechselt oder mit diesen gleichgesetzt werden. Licht emittierende Dioden (LED) sind Festkörpervorrichtungen, welche elektrische Energie in elektromagnetische Strahlung umwandeln, wobei ein Teil oder die ganze Strahlung im sichtbaren Teil des Spektrums liegt. Andererseits ist ein Fotodiodenlaser aus Materialien zusammengesetzt, die eine Heteroj unction (Heterogrenzschicht) bilden und nach Erregung eine kohärente monochromatische elektromagnetische Strahlung aussenden. Die Fotodiodenlaservorrichtung läßt im Betrieb elektrischen Strom nur in einer Richtung hindurch und besitzt in entgegengesetzter Richtung einen hohen elektrischen Widerstand. Eine Sperrschicht (Junction) innerhalb der Diode wird durch Abscheiden einer dünnen Schicht eines leitenden Materials auf einen Kristall aus einer Halbleiterverbindung erzeugt. Diese Sperrschichtdiode erlaubt, daß Strom leichter in der Richtung vom Leiter zum Halbleiter fließt und die Laserwirkung tritt an der Sperrschichtzone auf.

Wenn die Elektronen im Halbleiterkristall durch elektrische Energie stimuliert werden, so fallen sie von oberen Energiezuständen auf niedrigere und emittieren bei dem Vorgang eine kohärente monochromatische Strahlung. Ein bei der Durchführung der Erfindung besonders wirkungsvoller Fotodiodenlaser ist mit Zink überzogenes Galliumarsenid. Dieser Fotodiodenlaser wird dadurch hergestellt, daß man eine dünne Schicht aus Zink auf einem Galliumarsenidkristall abscheidet.

Es können auch andere Fotodiodenlaser gemäß der Erfindung verwendet werden, und es gibt andere Festkorpervorrichtungen,

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die in der Lage sind, Licht im ultravioletten, sichtbaren und infraroten Bereich zu emittieren, und die beim Anlegen hinreichend niedriger Spannungen betrieben werden können. Derartige Vorrichtungen dienen als äußerst zweckmäßige Quellen für Fotoenergie, da sie dauerhaft, stabil und genau sind. Ferner ist die kleine Größe ohne weiteres bei zukünftigen Anwendungsfällen hinsichtlich der Tragfähigkeit geeignet.

Es wurde gezeigt, daß Nerven ohne weiteres durch Bestrahlung mit dem Fotodiodenlaser stimuliert werden können und es wurde darüber hinaus erkannt, daß die Stimulierung des Nervs sehr stark erhöht wird, wenn man in das Nervengewebe einen Fotosensibilisator einführt. Ein Fotosensibilisator ist normalerweise eine stark gefärbte Substanz, die längere Wellenlängen als das Basismaterial oder "Substrat" absorbiert, und die ein verstärktes Ansprechen eines chemischen, optischen, elektrischen oder biologischen Systems gegenüber Licht bewirkt. Ein wirkungsvoller Fotosensibilisator wird natürlich nicht während des Fotovorgangs zerstört. Bei Verwendung dieses Verfahrens in der Durchführung der Erfindung wird der Fotosensibilisator in das Nervengewebe durch Färben des Nervs mit einem sensiblen Vitalfarbstoff eingebracht, und zwar vor der Bestrahlung mit dem Laser. Der hier verwendete Ausdruck "Vitalfarbstoff¹¹ wird in dem gleichen Sinn wie in der Technik verwendet, d.h. ein Vitalfarbstoff ist ein Farbstoff, der lebendes Gewebe färbt, ohne das Gewebe zu töten. Anders,ausgedrückt, ein Vitalfarbstoff färbt lebendes Gewebe, ohne die biologische Funktion zu verhindern. Der Ausdruck "sensibel" (empfindlich) soll die Zwischenwirkung zwischen der Ausgangsgröße des Lasers und dem Fotosensibilisierungsagens ausdrücken. Der Farbstoff wird für Licht der gleichen Wellenlänge wie die Ausgangsgröße des Lasers empfindlich sein. Es sind Farbstoffe verfügbar, die Strahlung im infraroten, sichtbaren und ultravioletten Bereich absorbieren, und die Auswahl des Farbstoffs wird entsprechend der Ausgangsgröße des speziellen verwendeten Lasers getroffen. Beispielsweise ist der mit

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Zink überzogene Galliumarsenidfotodiodenlaser besonders zweckmäßig zur Durchführung der Erfindung und besitzt eine Ausgangsgröße in der Nähe des infraroten Spektrums, weshalb der zu stimulierende Nerv mit einem empfindlichen Vitalfarbstoff gefärbt wird, der Licht in der Nähe des infraroten Lichts absorbiert.

Unglücklicherweise gibt es nur eine beschränkte Anzahl geeigneter Vitalfarbstoffe, die Licht in der Nähe des infraroten absorbieren. Es ist jedoch eine große Vielzahl von Vitalfarbstoffen verfügbar, die Licht im sichtbaren Spektrum absorbieren. Zur deutlicheren Veranschaulichung der Erhöhung des neuro-muskulären Ansprechens durch Einfärben des Nervengewebes mit einem empfindlichen Vitalfarbstoff wurden Versuche unter Verwendung verschiedener Farbstoffe durchgeführt, die im sichtbaren Spektrum absorbieren. Obwohl Injektionsfotodiodenlaser bald im Handel erwartet werden, die im sichtbaren Bereich emittieren, war bei Durchführung dieser Versuche kein solcher Laser ohne weiteres verfügbar. Deshalb wurde ein anderer, ein niedrige Leistung aufweisender Laser, und zwar ein Helium-Neon-Gaslaser, verwendet. Der Helium-Neon-Gaslaser ergab gute Ergebnisse bei der Darstellung des erhöhten neuro-muskulären Ansprechens nach Einfärben des Nervengewebes. Die Ausgangsgröße des Helium-Neon-Gaslasers besitzt eine nicht zerstörende Intensität und das Ausgangsspektrum dieses Lasers liegt im sichtbaren Bereich. Es wurde festgestellt, daß ein organischer blauer Farbstoff besonders wirkungsvoll mit einem Helium-Neon-Gaslaser zusammenarbeitet. Wenn daher im sichtbaren Spektrum emittierende Fotodiodenlaser verfügbar sind, so wird die Stimulierung des Nervs bei Bestrahlung durch den Fotodiodenlaser durch Einfärben des Nervengewebes erhöht, und zwar durch Einfärben mit einem Farbstoff, der das sichtbare Spektrum bei einer vom Fotodiodenlaser emittierten Wellenlänge absorbiert.

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Wenn ein empfindlicher oder sensibler Vitalfarbstoff zusammen mit einem Fotodiodenlaser verwendet wird, so wird ein größerer Teil der von der Fotodiode emittierten Energie natürlich auf den Nerv übertragen. Die von der Diode emittierte Fotoenergie ist an den Nerv über den ausgewählten chemischen Farbstoff angekoppelt. Die zu verwendenden Farbstoffe werden auf der Grundlage ihrer Fotoabsorptionskennlinien ausgewählt, und auch aufgrund ihrer Fähigkeit, eine zusammenarbeitende Einheit mit dem Nervengewebe zu bilden. Eine derartige Einheit oder Union würde es erforderlich machen, daß der Farbstoff durch die Nervenkomponenten fixiert wird.

Die fotochemische Stimulierung eines Nervs mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist schematisch in der Zeichnung dargestellt. Die Nervenfaser 11 ist mit einem geeigneten sensibilisierten Vitalfarbstoff 12 gefärbt, wobei dieser Farbstoff für die Ausgangsgröße des speziellen verwendeten Lasers empfindlich ist. An einen Fotodiodenlaser 13 ist dabei eine Spannung angelegt und der Laser 13 ist benachbart zum Nerv 11 angeordnet, der stimuliert werden soll. Der Laser wird dann aufeinanderfolgend einen Impuls monochromatischen Lichtes aussenden, was in der Zeichnung durch den mit λ gekennzeichneten Pfeil angedeutet ist. Die Ausgangsgröße des Lasers trifft auf die mit dem chemischen Farbstoff imprägnierte Nervenfaser auf und die Lichtenergie wird vom chemischen Farbstoff absorbiert und an den Nerv übertragen, auf welche Weise dieser stimuliert wird. Somit kann durch Anlegen der notwendigen Eingangsgröße an den Fotodiodenlaser ein Nervenimpuls eingeleitet werden.

Es wurden Experimente durchgeführt, um die Erfindung vorzuführen. Die ersten Experimente zeichneten die Aktionspotentiale infolge der Fotostimulation von einer Galliumarsenidhalbleiterdiode auf, die von Nervenmuskelpräparationen an erwachsenen Fröschen (Rana pipiens) erhalten wurden. Die bioelektrischen und fotobioelektrischen Eigenschaften des Sciaticnervs mit einem völlig umnervten Gastrocnemius-Muskel (intakt) wurden wie in einem in vitro System untersucht.

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Die Stimulierung eines Nervs wurde sowohl durch visuelle Beobachtung des Muskels auf eine Muskelkontraktion hin, d.h. eine Muskelzuckung hin, beobachtet und genauer durch Messung des Oberflächenpotentials des Muskels, wobei eine Potentialänderung eine Stimulierung anzeigt. Auf diese Weise kann das Ansprechen eines Endorgans auf die Bestrahlung des Nervs demonstriert werden. Der sciatische Nerv und der mit Nerven versehene Gastrocnemiusmuskel wurden als eine Einheit aus dem erwachsenen Rana pipiens entfernt und die frisch herausgeschnittenen Nerven-Muskel-Systeme wurden unmittelbar darauf in eine Ringer'sehe Froschlösung eingetaucht. Die Ringer'sehe Lösung ist ein auf diesem Gebiet bekannter Ausdruck, wobei es sich um eine Salzlösung handelt, die die Blutzusammensetzung annähert. In diesen speziellen Fällen bestand die Ringer'sehe Froschlösung aus 6,43 Gramm Natriumchlorid, 0,30 Gramm Kaliumchlorid, 0,17 Gramm Kalziumchlorid, 0,36 Gramm Natriumbikarbonat und 0,71 Gramm Glukose in 1 Liter Wasser. Während des Verlaufs eines Versuchs wurde Vorsorge getroffen, daß die Nerven-Muskelpräparation mit der kalten Ringer'sehen Lösung feucht blieb. Jede Präparation wurde zur Durchführung des Experiments mit dieser Probe auf Lebensfähigkeit untersucht. Abhängig von einer Anzahl von Faktoren, die mit der Handhabung der Präparation zu tun haben, verbleibt das Nerven-Muskelpräparat in einem lebensfähigen Zustand für eine Zeitdauer bis zu 48 Stunden. In einem typischen Versuch wird der Laserstrahl ungefähr 2mm von der Mitte des sciatischen Nervs entfernt fokussiert und die Lasereinheit wird eingeschaltet. Wenn der Fotodiodenlaser verwendet wird, so wird eine Impulseinheit eingeschaltet, da der Fotodiodenlaser gepulst betrieben werden muß. Keine Oberflächenpotentiale werden im Muskel während der ersten 4 bis 5 Minuten nach dem Einschalten des Lasers festgestellt. Nach dieser Zelt werden kleine unregelmäßige Potentiale sichtbar und mehrere Minuten lang wächst die Intensität dieser ansteigend regelmäßig werdenden Potentiale. Nach annähernd 15 bis 20 Minuten scheinen die Potentiale eine maximale Intensität und Regelmäßigkeit erreicht zu haben. Das Verfahren scheint sich dann selbst umzukehren und nach ungefähr 30 Minuten-Bestrahlung sind nur kleine sporadische

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Potentiale beobachtbar. Die sichtbare Kontraktion des Gastrocnemiusmuskels wurde wiederholt in einer Anzahl von Experimenten beobachtet, die die Fotostimulation des sciatischen Nervs einschließen. Die erfolgende komplexe fotobioelektrische Reaktion scheint zeitabhängig zu sein, weil das sichtbare Zucken des Muskels normalerweise 3 Minuten nach dem Einschalten der Laserbestrahlung des Nervs auftrat.

Es wurden andere Versuche durchgeführt, um zu demonstrieren, daß die Stimulation des Nervs 'tatsächlich ein Ergebnis der Laserfotostimulation war. Es wurde gezeigt, daß ausgedehnte Verzögerungszeiten zwischen der Einleitung der Laserstrahlung und der Feststellung eines Oberflächenpotentials mit den Nervenmüskelpräparaten zusammenhängen, die in einem kalten Raum für Zeitperioden von mehr als einer Stunde aufbewahrt wurden oder die aus Fröschen herausgeschnitten waren, welche eine fragliche Gesundheit besaßen. Gesunde Frösche sprachen schnell und intensiv auf die Stimulation an.

Untersuchungen zeigten, daß die Verwendung bestimmter organischer Farbstoffe, und zwar von sensiblen Vitalfarbstoffen, die Empfindlichkeit der Nervenzellen gegenüber Laserstimulierung erhöhten. Das Einfärben einer Nervenzelle mit bestimmten Vitalfarbstoffen ergibt ein schnelleres elektrisches Ansprechen und eine erhöhte Intensität der Potentiale. Das Aufbringen eines blauen Farbstoffs hat eine besonders erhöhte Intensität und Regelmäßigkeit der Spitzen zur Folge gehabt. Sehr scharfe und herausragende Aktionspotentialsignale ergeben sich durch die Laserbestrahlung des sciatischen Nervs, wenn er mit 1% Methylenblau gefärbt war. Das mit Methylenblau gefärbte Präparat erzeugte eine merklichere Aktivität unter den gleichen Laborbedingungen als ein ungefärbtes Präparat, was anzeigt, daß die Einfärbung die Absorption des Laserlichts erhöht hat.

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Weitere Experimente wurden unter Verwendung eines Helium-Neori-Gaslasers durchgeführt. Der spezielle verwendete Laser war ein Spectra Physics Helium-Neon-Gaslaser (Modell 134), dessen Ausgangsgröße im sichtbaren Bereich liegt. Das Modell 134* hatte eine Lexstungsausgangsgroße von 3 Milliwatt oder weniger und emittiert im sichtbaren Rotbereich mit einer Wellenlänge von 632,8 Nanometer. Wenn der Helium-Neon-Laser zur Stimulierung des sciatischen Nervs verwendet wurde, so wurde ein elektrisches Ansprechen festgestellt, welches etwas schwächer und sporadischer war als das'unter Verwendung des Diodenlasers erzeugte Ansprechen. Die ersten kleinen Spitzen waren nach nur 3-minütiger Bestrahlung evident. Die Spitzen erhöhten sich fortlaufend in ihrer Intensität bis zu einem Maximalwert von ungefähr 3 Millivolt, obwohl gelegentlich sehr große einzelne Spitzen oder Gruppen von Spitzen bis 6 Millivolt sichtbar wurden. Nach ungefähr 20-minütiger Bestrahlung begann sich der Prozess umzukehren und folgte einem Muster ähnlich dem beim diodenbestrahlten Nerv beobachteten. Zusammenziehungen des Muskels waren allzeit sichtbar,während Oberflächenpotentiale festgestellt wurden. Das Nervenmuskelpräparat übertrug Signale während ungefähr 60 Minuten. Dies bedeutet einen nahezu zweifachen Anstieg der Dauer der Lebensfähigkeit während der Bestrahlung gegenüber einem diodenbestrahlten Nervenpräparat. Es wurde festgestellt, daß bestimmte organische Farbstoffe die Sensitivität der Nervenzellen auch gegenüber der Stimulation durch den sichtbares Licht emittierenden Laser erhöhten. Ähnlich ergab sich eine Verminderung der Verzögerungszeit, wenn ein organischer Farbstoff verwendet wurde. Während das Aufbringen von blauen Farbstoffen eine erhöhte Intensität und Regelmäßigkeit der Spitzen ergab, so schien auch eine Korrelation zwischen der Wellenlänge der emittierten Helium-Neon-Laserstrahlung und dem Absorptionsgrad durch den Farbstoff bei den Wellenlängen der einfallenden Laserstrahlung zu bestehen. Zwei Farbstoffe, Janusgrün B und Methylenblau ergeben sehr gute bis exzellente Ergebnisse, während Evansblau und Trypanblau, Nilblau A und Brillant-Cresylblau ebenfalls gute Ergebnisse zeigten. Nur

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mittelmäßige Ergebnisse ergaben sich für Kristallviolett und Brillant-Vitalrot ergab schlechte Ergebnisse. Die fotochemische Stimulierung eines Nervs unter Verwendung eines Lasers wurde bei Säugetieren durch Bestrahlung des nervus vagus von Hamstern demonstriert. In einem typischen Experiment wurde der Hamster anästhetisiert und auf einem Tierbrett angeordnet. Die Trachea wurde freigelegt und kannuliert, um Atmungskomplikationen zu verhindern. Der rechte nervus vagus wurde durch einen Schnitt längs der der Trachea freigelegt und von einer Umhüllung aus verbindendem Gewebe zusammen mit der Arteria c^rotis umschlossen. Der nervus vagus wurde von dem ihn umgebenden Gewebe getrennt und auf einem Teflonband angeordnet. Das Präparat wurde durch Hinzufügung einer 0,9 %-igen Salzlösung feucht gehalten. Der Laser wurde oberhalb des Nervs angeordnet und die Stimulation wurde begonnen. Die Stimulation des nervus vagus kann ohne weiteres durch seine Einwirkung auf das Herz festgestellt werden. Experimentelle Ergebnisse zeigten, daß der nervus vagus in Säugetieren in der Tat durch die Laserbestrahlung stimuliert wird. Verzerrte elektrocardiographische Darstellungen wurden von Goldhamstern erhalten, deren Vagusnerven mit Infrarotstrahlung von einem Fotodiodenlaser bestrahlt wurden. Die Experimente zeigten auch eine 5%-ige Verminderung der Herzrate des Hamsters.

Zum Stand der Technik sei verwiesen auf:

Arvanitaki, A.A. U.A., Nervous Inhibition, E. Florey, Ed., Pergamon Press, New York, 1961, Seite 194.

Fork, R.L., Science, 171, 907 (1971).

U.S. Patent 3 456 651, erteilt am 22. Juli 1969.

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Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE

   ( 1.\ Vorrichtung zum Stimulieren eines Nervs, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fotodiodenlaser vorgesehen ist, der mit seiner Ausgangsgröße den Nerv bestrahlt.
2. 2. Verfahren zur Erzeugung eines Ansprechens eines Organs befestigt an einer Nervenfaser, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Fotodiodenlaser in der Nähe des befestigten Nervs anordnet und den·'Nerv mit der Ausgangsgröße des Fotodiodenlasers bestrahlt, wobei der Fotodiodenlaser eine nicht zerstörende Intensität aufweist, und wobei der Nerv stimuliert wird und ein Endorganansprechen am daran befestigten Organ hervorgerufen wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der fotochemischen Stimulierung der zu stimulierende Nerv eingefärbt wird, und zwar mit einem sensitiven Vitalfarbstoff, bevor die Laserbestrahlung erfolgt.
4. 4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotodiodenlaser Licht emittiert und der Farbstoff Licht in der Nähe des infraroten Spektrums absorbiert.
5. 5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotodiodenlaser zinküberzogenes Galliumarsenid ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser Licht emittiert, und daß der Farbstoff Licht im sichtbaren Spektrum absorbiert.

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7. 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff ein organischer blauer Farbstoff ist.

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