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Verfahren und Vorrichtung zur Ausübung elektrischer Reize auf das
menschliche Gehirn Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Ausübung elektrischer Reize auf das menschliche Gehirn mit dem Ziel, gewisse
Störungen zu lindern, insbesondere indem am Cerebellum (Kleinhirn) elektrische Impulse
zur Wirkung gebracht werden.
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Die Zahl der Personen, die an Störungen, wie hartnäckiger Hypertonie,
Epilepsie und verwandten Krankheiten leiden, ist nicht unwesentlich. Zur Linderung
der Symptome solcher Erkrankungen sind zwar bereits Xedikamente verwendet worden,
jedoch gibt es leider Fälle, in denen Medikamente unwirksam sind oder in so massiver
Dosierung verabreicht werden müssen, daß sie beim Patienten Entkräftung, Depressionen
und Bewußtseinsstörungen verursachen.
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Es besteht auch in manchen Fällen die Möglichkeit, solche Symptome
auf chirurgischem Wege zu lindern. Chirurgische Eingriffe
bergen
jedoch in sich die Gefahr des Mißlingens und sind nicht rückgängig zu machen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Technik zu schaffen,
die es gestattet, die Symptome solcher Leiden, wie Hypertonie, Epilepsie, Schlaganfall
o.dgl. zu lindern.
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Die Erfindung schafft eine verbesserte Technik der Behandlung der
Symptome solcher Erkrankungen ohne Rückgriff auf Medikamente in massiven Dosierungen
oder auf chirurgische Eingriffe, die nicht ungeschehen gemacht werden können.
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Kurz, die Erfindung schafft ein Verfahren zur B!ehandlung spezieller
menschlicher Erkrankungen durch Anlegen elektrischer Impulse in festgelegten Bereichen
der Frequenz, Amplitude und Dauer an das Cerebellum des Patienten.
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Dies geschieht gemäß der Erfindung durch ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Ausübung elektrischer Reize auf das menschliche Gehirn, bei denen zur Behandlung
von Patienten, die an hartnäckiger Hypertonie, Epilepsie und anderen Erkrankungen
leiden, direkt an das Cerebellum (Kleinhirn) Elektroden angelegt werden und den
Elektroden elektrische Impulse von einer Dauer von 0,5 bis 2,5 ms, einer Amplitude
von 0,5 bis 14.0 V und einer Frequenz von 1 bis 300 Impulsen je Sekunde zugeführt
werden.
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In der Zeichnung sind schematisch eine bevorzugte Ausführungs form
der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung sowie Blockschemata
von Teilen der Vorrichtung beispielsweise dargestellt.
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der
Vörrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß
der Erfindung;
Fig. 2 ist ein Blockschema eines Gebers; und Fig. 3 ist ein Blockschema eines Empfängers
zur Verwendung gemäß der Erfindung.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist zwei Sätze von Elektroden
auf, die im Kopf des Patienten implantiert werden; jeder Elektrodensatz befindet
sich dabei.in direkter Berührung mit dem Xeocerebellum bzw. dem Paleocerebellum.
Die Elektroden 10 sind über Signalleitungen 12 mit zwei Empfängern 14 verbunden,
die in der Brust des Patienten eingebettet sind, und die Signalleitungen 12 befinden
sich im Körper des Patienten.
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Den implantierten Empfängern gegenüberliegend befindet sich eine Antenne
16, die über eine äußere Signalleitung 18 mit einem außenliegenden Geber oder Sender
20 verbunden ist. Im Betrieb emittiert der Geber 20 Signale, die über die Signalleitung
18 der Antenne 16 zugeführt werden, die die Signale den implantierten Empfängern
14 zustrahlt, die ihrerseits über die implantierten Signalleitungen 12 auf die implantierten
Elektroden 10 x übertragen. Spezieller ausgedrückt, die von den Elektroden 10 empfangenen
Signale sind Spannun6simpulse, die die angegebenen Teile des Kleinhirns stimulieren.
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Es hat sich gezeigt, daß Spannungsiapulse von rechteckiger Wellenform
mit einer Dauer von 0,5 bis 2,5 ms, vorzugsweise von 1,0 n, zu guten Wirkungen führen,
wenn die Amplituden von 0,5 bis 14.0 V betragen.
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Die frequenz der Impulswiederholung ist abhängig von der zu behandelnden
Erkrankung. Bei Epilepsie sollte die Iapulsfrequenz in der Größenordnung von 10,0
Impulsen je Sekunde bei Impulse + Spannung pulse
amplituden von
5,0 bis 10,0 V betragen.
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Bei der Behandlung von Hypertonie sollte die Impulswiederholungsfrequenz
in der Größenordnung von 100 bis 200 Impulsen Je Sekunde bei Impulsamplituden von
10,0 bis 14,0 V betragen. Ferner hat es sich gezeigt, daß es bei Epilepsie in gewissen
Fällen wünschenswert ist, den Elektroden abwechselnde Impulsgarben (bursts) zuzuführen,
so daß Paleocerebellum und Neocerebellum zwar kontinuierlich, jedoch abwechselnd
stimuliert werden. Es hat sich gezeigt, daß solche Impulsgarben eine Dauer von ca.
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1 min bis ca 30 min und vorzugsweise von 8 min haben sollten.
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In anderen Fällen kann eine kontinuierliche Reizung angezeigt sein,
während in wieder anderen Fällen die Stimulierung eingeleitet wird, wenn der Patient
das Einsetzen der Aura verspürt.
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Obwohl die Einzelteile des Systems in der Elektronik bekannt sind,
werden sie im folgenden im Interesse der Vollständigkeit besprochen.
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Der in Fig. 2 gezeigte Geber 20 kann eine Sendeeinrichtung mit zwei
Kanälen sein, bei der jeder Kanal einen getasteten (keyed) Oszillator, d.h. einen
Sinuswellenoszillator, der beim Anschalten oder Antasten ein Trägersignalpa-ket
emittiert, aufweist.
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Der Oszillator jedes Kanals hat eine andere Trägerfrequenz.
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Jeder der getasteten Oszillatoren kann von einem #pannungsgesteuerten
monostabilen Multivibrator angesteuert werden, doh.
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durch einen Multivibrator, der Impulse von beispielsweise 1,0 ms Dauer
mit der gewünschten Wiederholungsfrequenz emittiert, solange er eine Steuerspannung
erhält.
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Der spannungegesteuerte monostabile Multivibrator kann durch einen
weiteren symmetrischen freischwingenden Multivibrator oder durch eine ähnlich funktionierende
Schaltung mit zwei
phasenverschobenen Ausgängen gesteuert sein,
deren jeder mit einem der spannungsgesteuerten monostabilen Multivibratoren verbunden
ist.
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Der symmetrische Multivibrator ist derart bemessen, daß er mit der
gewilnschten Frequenz von beispielsweise einmal in je 8,0 min seinen Zustand ändert
und infolgedessen die Ausgänge abwechselnd erregt. Wie ersichtlich, liefert also
der Geber 20 der Antenne 16 Trägersignalpakete von 1,0 ms, wobei das Trägersignal
für alle innerhalb eines Intervalles von 8,0 min auftretenden Pakete eine erste
Frequenz und für alle innerhalb des nächsten Intervalles von 8,0 min auftretenden
Pakete eine zweite Frequenz hat. Es können auch astabile Multivibratoren mit einer
Periode von 8,0 min verwendet werden.
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Die Antenne 16 kann mittels eines Klebbandes o.dgl. außen an der Brust
des Patienten befestigt werden oder subcutan implantiert werden, und im letzteren
Fall sollte der Geber 20 von der Leitung 18 leicht trennbar sein.
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Die in Fig, 3 gezeigten Empfänger 14 können, abgesehen von der Betriebsfrequenz,
llbereinstimmen. Jeder Empfänger kann folgende Teile aufweisen: einen auf die erste
bzw. auf die zweite Frequenz abgestimmten Verstärker; einen mit dem Ausgang des
Verstärkers verbundenen (herkömmlichen AM-) Hüllkurvengleichrichter (envelope /conventional
AM/ detector); und eine mit dem Ausgang des Millkurvengleichrichters verbundene
Schmitt-Triggerschaltung zum Verstärken und Umwandeln des Ausgangssignals des Hüllkurvengleichrichters
zur Rechteckform.
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Auf diese Weise emittieren die Empfänger abwechselnd Impulse, die
über subcutane Leitungen, die von der vorderen Brustwand zur Fossa posterior und
dann zu den zugeordneten Elektrodensätzen 10 geführt werden, die das Cerebellum
direkt kontaktieren.
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Die Elektroden 10 sind im wesentlichen 4 Paare von Platinscheibenelektroden
auf einem mit Silicium überzogenen Maschengeflecht aus Dacronfaser o0dgl. , die
an das Neocerebellum und Paleocerebellum angelegt werden.
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Die Einzelheiten der Operation zum Anlegen der Elektroden an das Cerebellum
sind dem Artikel Physiologic Neurosurgery at New York's St. Barnabas Hospital, in
Contemporary Surgery, Verlag McGraw Hill, Bd. 2, Heft 6, Juni 1973, Seiten 32 bis
53, zu entnehmen.
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Obwohl oben eine spezielle Ausbildung des Gebers, des Empfängers und
der Elektroden offenbart wurde, erkennt der Fachmann, daß zur Behandlung einer Anzahl
von Erkrankungen auch andere Vorrichtungen verwendet werden können, die die gewünschten
Wellenformen für die direkte Einwirkung auf das Cerebellum erzeugen können.
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Obwohl ferner oben eine Vorrichtung beschrieben wurde, die Reize abwechselnd
auf das Neocerebellum und Paleocerebellum ausübt, besteht die Möglichkeit, jeden
dieser Bereiche allein oder beide Bereiche gleichzeitig zu stimulieren. In jedem
dieser Fälle werden ein Geber und ein Empfänger mit nur einem Kanal benötigt, Patentansprüche