DE2515697A1 - Fotochemische stimulierung von nerven - Google Patents
Fotochemische stimulierung von nervenInfo
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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)
- PATENTANSPRÜCHE( 1.\ Vorrichtung zum Stimulieren eines Nervs, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fotodiodenlaser vorgesehen ist, der mit seiner Ausgangsgröße den Nerv bestrahlt.
- 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. 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. 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. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotodiodenlaser zinküberzogenes Galliumarsenid ist.
- 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.509843/0351
- 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff ein organischer blauer Farbstoff ist.509843/0351
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