DE3936337A1

DE3936337A1 - Verfahren und vorrichtung fuer die wachstumssteuerung von knorpel

Info

Publication number: DE3936337A1
Application number: DE3936337A
Authority: DE
Inventors: Abraham R Liboff; Stephen D Smith; Bruce R Mcleod
Original assignee: Life Resonances Inc
Current assignee: Life Resonances Inc
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1989-10-30
Publication date: 1990-06-28
Also published as: US5067940A; CA1333629C; AU633275B2; AU4257289A

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Verfahren und Vorrichtungen zum Steuern der Wachstumscharakteristi ken von lebendem Gewebe, und insbesondere nichtinva sive Ausführungsarten zum Steuern des Wachstums, der Bestanderhaltung und der Reparatur von knorpe ligem Bindegewebe.

Es hat eine weitgehende Untersuchung der Gewebe- und Zellentwicklung stattgefunden, um die Mechanismen zu bestimmen, durch die Reifung, Bestanderhaltung und Reparatur in lebenden Organismen zustande kommen. Allgemein läßt sich die Entwicklung einer Zelle oder eines Gewebes als eine Transformation von einem Zustand oder Stadium in einen anderen verhältnismäßig dauerhaften Stand oder Zustand verstehen. Hierbei umfaßt die Entwicklung eine breite Vielfalt von Entwicklungsmustern, die allesamt durch fortschreitende und systematische Transforma tion von Zellen und Gewebe gekennzeichnet sind.

In vielen Fällen ist es erwünscht, Zellen oder Gewebe in ihrer Entwicklung in vivo zu steuern oder zu verändern, um die Lebensqualität für höhere Lebewesen wie den Menschen zu verbessern. Zu diesem Zwecke war die Wissenschaft bemüht, Mittel zu schaffen, durch die trotz schwächender Verletzung, Krankheit oder sonstiger Abnormität die natürliche Ordnung eines Organismus aufrechterhalten oder wiederhergestellt werden kann. Während einige Heilverfahren erfolgreich waren, konnten andere ihre in der Anlage vorhandenen Möglichkeiten aufgrund unerwünschter Nebenwirkungen, minderwertiger Ergeh nisse oder der Schwierigkeit in der Anwendung nicht verwirklichen.

Es ist der Fachwelt bekannt, daß die Gewebe- und Organentwicklung komplizierte Vorgänge des Zellen wachstums, der Differenzierung und der Wechselwirkung bedingen, die durch verwickelte biochemische Reak tionen vermittelt werden. Auf der genetischen Ebene wird die Entwicklung durch genomischen Ausdruck geregelt; auf der Ebene der Zelle spielt bei den Entwicklungsprozessen die Membranwechselwirkung mit dem komplexen biochemischen Milieu höherer Organismen eine mitwirkende Rolle. Darüber hinaus ist das "Umgestalten" von Geweben und Organen oft ein wesentlicher Schritt bei der natürlichen Entwicklung höherer Organismen.

In den letzten Jahren haben Untersuchungen in verschiedenen Fachdisziplinen über Entwicklungspro zesse Beweismaterial erbracht, durch das nahegelegt wird, daß elektrische und magnetische Felder eine bedeutsame Rolle im Verhalten von Zellen und Geweben spielen. Nach der US-Patentanmeldung mit der Serien nummer 9 23 760 und dem Titel "Verfahren zur Förderung der Permeabilität von Ionen" der Anmelderin, auf die Bezug genommen und deren Inhalt hier übernommen wird, wurde ein Verfahren und eine Vorrichtung offenbart, durch das bzw. die die transmembrane Bewegung eines vorgewählten Ions bei Verwendung eines mit der Zeit variierenden magnetischen Feldes magnetisch geregelt wird. Hierbei wird das fluktuierende Magnetfeld vorzugsweise auf die Zyklotronresonanzenergie-Absorp tionsfrequenz des vorgewählten Ions abgestimmt. Es kam durch diese bedeutsame Entdeckung das wechsel seitige Spiel der lokalen geomagnetischen Felder und der Frequenzabhängigkeit bei den Ionentransport mechanismen ans Licht. Nunmehr wurde entdeckt, daß man durch die Anwendung und Ausweitung der Prinzipien der Zyklotronresonanzabstimmung einen überraschenden und bemerkenswerten Fortschritt in der Steuerung (Kontrolle) und Veränderung der Entwicklungsprozesse im lebenden Gewebe erzielen kann. In der US-Patentanmeldung der Seriennummer 1 72 268 vom 23. März 1988, auf die hier Bezug genommen und die inhaltlich berücksichtigt wird, haben die Erfinder der vor liegenden Erfindung offenbart, daß Zyklotronresonanz zur Steuerung der Gewebeentwicklung genutzt werden kann. In der US-Patentanmeldung mit dem Titel: "Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Wachstums von nichtknöchernem, nichtknorpeligem, festen Bindegewebe" vom 6. Oktober 1988 und mit der Seriennummer 2 54 438 wird von der Anmelderin ein derartiges Verfahren zur Wachstumssteuerung von nichtknöchernem, nichtknorpeligem Bindegewebe beschrieben, in dem Zyklotronresonanzfrequenzen angewendet werden. In der jetzigen Anmeldung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beeinflus sung der Wachstumscharakteristiken von Knorpel vorgestellt.

Im Augenblick liegt das Hauptaugenmerk in der Forschung auf dem Gebiet elektronisch-medizinischer Vorrichtung zur Beeinflussung der Wachstumsmechanismen in lebenden Systemen auf den bioelektrischen Phäno menen, die mit einer Belastung einhergehen und in Geweben wie Knochen, Bändern und Knorpel beo bachtet wurden. In den letzten Jahrzehnten wurde von anderen bemerkt, daß auf mechanische Belastung elektrische Potentiale im Knochen erzeugt werden. Man ging dabei davon aus, daß diese elektrischen Potentiale die belastungsinduzierten strukturellen Veränderungen in der Knochenkonstruktion vermitteln, die vor fast einem Jahrhundert von J. Wolfe beobachtet wurden. Obgleich man bioelektrische Potentiale noch nicht so recht versteht, wurden folglich zahl reiche Versuche unternommen, Gewebewachstum mit elektrischen Potentialen und Strömen zu induzieren.

Ein guter Teil dieser Forschung hatte mit der Reparatur schlechter Frakturenheilungen d.h. mit Knochenbrüchen zu tun, die auf die herkömmlichen Heilungsverfahren nicht ansprachen. Es wurden von anderer Seite die Wirkungen elektrischer Stimulierung von Knorpel, insbesondere Gelenkknorpel mit dem Bemühen experimentell untersucht, die Wachstumsrate und Reparatur von geschädigtem Knorpel zu steigern.

Die Fachwelt weiß, daß es verschiedene Arten von Knor pelgeweben gibt. Man unterscheidet den hyalinen Knorpel, den Faser- oder Bindegewebs-Knorpel und den elastischen Knorpel. Hyaliner Knorpel hat eine Matrix bestehend aus Mukopolysaccharide, bei denen Chondrozyten in den Lacunae vorhanden sind. Kollagene Fasern sind in der Matrix in begrenztem Umfang verteilt. Im Faser- oder Bindegewebs-Knorpel ist die Matrix mit hervortretenden kollagenen Faserbündeln verflochten, wobei die Chondrozyten eine breitere Streuung haben als im hyalinen Knorpel. Der elastische Knorpel enthält ein Netzwerk aus elastischen Fasern, die histologisch den Elastinfasern ähnlich sind. Beim Menschen findet Knorpelgewebe die weitestgehende Verbreitung und liegt in den primären knorpeligen Gelenken (Synchondrosis) vor, wo durch ihn zwei Knochenabschnitte miteinander verbunden werden.

Der größte Teil der Gelenks-Knorpel besteht aus hyalinem Knorpel. Sekundäre Knorpelgelenke oder Amphiarthrosen sind aus Faserknorpelscheiben gebildet, durch die die Wirbel der Wirbelsäule miteinander verbunden werden. Wie bei anderen Bindegeweben stellt auch die Bildung knorpeligen Gewebes einen verwickelten biologischen Prozeß dar, der die Wechselwirkung von Zellen und Fasern in einem biochemischen Milieu beinhaltet.

Es sind eine Anzahl von Bedingungen bekannt, bei denen die Unversehrtheit des Knorpels beeinträchtigt ist. Es kann zu traumatischen Verletzungen kommen, durch die der Knorpel z.B. an den Gelenkflächen gerissen ist. Es sind auch eine Anzahl von degenera tiven Erkrankungen bekannt, bei denen zusätzlich zum Auftreten von Fissuren es zu einer allgemeinen Erosion des Knorpelgewebes kommt. Die Regenerierung des geschädigten Knorpels stellt einen langsamen Vorgang dar.

Es wurden weitgehende experimentelle Untersuchungen vorgenommen, bei denen das elektrische Umfeld des Gewebes mit dem Vorhaben verändert wurde, das Gewebewachstum anzuregen. Derartige Bemühungen konzentrierten sich ursprünglich auf die Verwendung von Elektrodenimplantaten, wobei Gleichstrom über oder in eine schlechte Knochenfrakturenheilung oder anormale Heilung geleitet wurde, um die Reparatur des Knochens oder Gelenks-Knorpel anzuregen.

Aufgrund zahlreicher Nachteile einschließlich der hiermit zusammenhängenden Risiken des chirur gischen Eingriffs, der für die Implantierung der Elektroden erforderlich wird, hat man nicht invasive Verfahren verfolgt. Während kapazitiv erzeugte elektrostatische Felder schon einige günstige Ergebnisse zeitigten, erwiesen sich jedoch die verhältnismäßig großen Felder als allgemein zu aufwendig. Schließlich kamen zur Induzierung einer Spannung im Knochen elektromagnetische Wechselstrom felder hoher Stärke zur Anwendung. Man ging dabei davon aus, daß, indem der in Mitleidenschaft gezogene Knochen als Leiter verwendet wurde, der Stromfluß durch den Knochen hindurch induziert werden könnte, um sich bei der Heilung vorteilhaft auszuwirken.

Zwei induktive Vorrichtungen sind in der US-PS 38 93 462 der Anmelderin Manning mit dem Titel: "Bioelektrochemical Regenerator- und Stimulatorvor richtungen und Verfahren zum Anlegen elektrischer Energie an Zellen und/oder Gewebe in einem lebenden Körper" und in der US-PS 41 05 017 der Anmelderinnen Ryaby et al. mit dem Titel: "Veränderung des Wachs tumsreparatur- und Erhaltungsverhalten von lebendem Gewebe und Zellen durch spezifische und selektive Veränderung im elektrischen Umfeld" als typische Vorveröffentlichungen offenbart worden. Diese Forscher richteten ihr Hauptaugenmerk auf die Verwendung großer gepulster Magnetfelder, um mäßig hoch induzierte Ströme im lebendem Gewebe mit wohldefinierten "therapeutischen" Wellenformen zu erzeugen. Auf dem Gebiet der Regenerierung von geschädigtem Knorpel wird in der Arbeit von Baker et al, die in dem Artikel: "Elektrische Stimulierung der Gelenks-Knorpelregeneration", Annals New York Academy of Sciences veröffentlicht wurde, die elektrische Gleichstromstimulierung von Gewebe unter Verwendung einer implantierten bimetallischen Elektrode beschrieben, um das erneute Wachstum geschädigter Gelenks-Knorpel zu fördern.

Nach dieser Arbeit wurden die Gelenks-Knorpel der lateralen Femoralkondylen von Hasen geschädigt.

Es wurden Bimetallelektroden in die Löcher, die durch die Kondylenhöfe gebohrt wurden eingesetzt, wobei ein Platindraht von der Elektrode sich durch den Kondyl oder Knorren an der Schädigung erstreckte und geringfügig aus der Knorrenoberfläche herausragte.

Von Baker wurden Experimente sowohl in vivo als auch in vitro auf diese Art und Weise durchgeführt. Es wurde dann während einer Zeitspanne von einer bis neun Wochen eine konstante Spannung angelegt. Verglichen mit den Tieren der Kontrollgruppe zeigten die Tiere des Experiments eine Zunahme der Zellen proliferation und Matrixerzeugung an der Schädigung bei Regenerierung des Gelenks-Knorpels.

Es wurden auch pulsierende elektromagnetische Felder in Experimenten zur Veränderung von Gelenks- Knorpeln angewendet. Aus "Wirkungen von pulsierenden elektromagnetischen Feldern auf das Knochenwachstum und Gelenks-Knorpel" von Smith et al., veröffentlicht in Clin. Orthop. and Related Res., Band 181, geht hervor, daß es, indem fötale Hasen pulsierenden elektromagnetischen Feldern ausgesetzt wurden, zu einer signifikanten Zunahme im Glycosaminoglycan des femoralen Gelenks-Knorpels kam.

Die Erfinder der Anmeldung sind das Problem der Regulierung von Knorpelwachstum aus einer anderen Perspektive aus angegangen. In der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung wird die Wechsel wirkung von fluktuierenden Magnetfeldern und vorge wählten in den biologischen Flüssigkeiten vorhandenen Ionen genutzt, um die Entwicklungsprozesse zu beeinflussen. Es sei hier angemerkt, daß, obwohl in der US-PS 38 90 953 von Kraus et al. die mögliche Rolle von Magnetfeldern über die galvanische Wirkung induzierter Ströme hinaus kurz angesprochen wurde, der Anmelderin keine Forschungen bekannt sind, in denen Knorpelwachstum auf die erfindungsgemäße Art und Weise vorher gesteuert oder kontrolliert wurde.

Nach einem Merkmal der Erfindung wird eine Vorrich tung zum Steuern des Wachstums von Gewebe, insbeson dere von knorpeligem Gewebe geschaffen. Diese Vorrichtung weist eine Einrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes wie eine Feld- oder Erregerwicklung zum Erzeugen eines gesteuerten, fluktuierenden Magnetfeldes, das das knorpelige Gewebe einer Versuchsperson oder eines Versuchstieres durchdringt, und eine zugeordnete Magnetfeld-Abtastvorrichtung zum Messen der Stärke des im Knorpelgewebe vorhan denen Magnetfeldes auf. In einer Ausführungsform ist der Magnetfelderzeuger und der Magnetfeldabtaster zusammen mit einer Stromquelle wie einer Batterie oder dgl. in einem Gehäuse eingeschlossen. Im Betrieb wird der Magnetfelderzeuger oder -erreger nächstanliegend an das Gebiet des lebenden Knorpelge webes einer Versuchsperson, dessen Wachstumscharak teristiken gesteuert werden sollen, in Stellung gebracht. Es wird dann durch den Magnetfelderreger ein fluktuierendes, gerichtetes Magnetfeld erzeugt.

Die angelegte Magnetflußdichte wird längs einer vorbestimmten Achse geleitet, die durch das zu be einflussende Knorpelgewebe hindurch verläuft.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird die längs der Achse angelegte Magnetflußdichte auf die Komponente des lokalen oder umgebenden Magnetfeldes aufgedrückt, die parallel zur vorbestimmten Achse verläuft, um ein fluktuierendes Komposit-Feld zu schaffen.

Die sich ergebende, überlagerte oder vereinigte Magnetflußdichte, die parallel zur vorbestimmten Achse und durch das zu beeinflussende Knorpelgewebe hindurch verläuft, wird von dem Magnetfeldabtaster oder -meßfühler gemessen. Von diesem Magnetfeld meßfühler wird der reine Durchschnittswert der Magnetflußdichte bestimmt, die längs der vorbestimm ten Achse durch den Treffbereich des Gewebes, das Zielgewebe, hindurchgeht. In einer Ausführungs form ist die Frequenz des fluktuierenden Magnetfeldes auf einen vorbestimmten Wert eingestellt und der reine Durchschnittswert der Magnetflußdichte wird dann durch Einstellen der Größe des angelegten Magnetfeldes geregelt, um ein vereinigtes Magnetfeld zu erzeugen, das das vorgewählte Verhältnis von Frequenz zu Feldgröße aufweist, das die Wachstumscha rakteristiken des knorpeligen Gewebes beeinflußt. Bei einer anderen Ausführungsform werden Veränderungen in der Größe des lokalen Magnetfeldes längs der vorbestimmten Achse, die sonst die Magnetflußdichte des vereinigten Magnetfeldes parallel zur vorbestimm ten Achse verändern und somit eine Abweichung von dem gewünschten Verhältnis erzeugen würden, ausgeglichen oder aufgewogen, indem die Größe des angelegten, fluktuierenden Magnetfeldes nachgere gelt wird. Diese Einstellung oder Nachregelung wird vorzugsweise durch einen Mikroprozessor in Zuordnung mit sowohl dem Magnetfelderreger als auch dem Magnetfeldmeßfühler durchgeführt. Bevorzugte Frequenz/Feldgrößen-Verhältnisse werden bezug nehmend auf die Gleichung:

f _c/B=q/(2f m)

bestimmt.

Hierbei ist f _c die Frequenz des vereinigten Magnet feldes in Hertz, B der nicht Null betragende Durch schnittswert der Magnetflußdichte des vereinigten Magnetfeldes parallel zur Achse in Tesla und q/m in Coulombs pro Kilogramm ein Wert von etwa 5×10⁵ bis 100×10⁶. B hat vorzugsweise einen Wert, der über etwa 5×10^-4 Tesla nicht hinausgeht.

Bei einer Ausführungsform werden die Werte von q und m in bezug zur Ladung und Masse eines vorge wählten Ions gewählt.

In einer anderen Ausführungsform werden Veränderungen im umgebenden Magnetfeld, die sonst das Verhältnis von Frequenz zu Magnetfeld verändern würden, ausge gleichen, indem die Frequenz des angelegten Magnetfel des eingestellt oder nachgeregelt wird, um das bevorzugte Verhältnis beizubehalten. Zur erfindungs gemäßen Zielsetzung gehört auch die Einstellung oder Nachregelung sowohl der Frequenz als auch der Feldgröße, um das vorbestimmte bevorzugte Verhältnis aufrechtzuerhalten. Es wird hierbei bevorzugt, daß die Spitze-Spitze- oder Doppel amplitude der AC-Komponente im Bereich von etwa 2,0×10^-7 bis etwa 2,0×10^-4 Tesla liegt. Die Wellenform ist vorzugsweise allgemein sinusförmig, wobei jedoch auch andere Wellenformen zweckmäßig sind.

Durch die Erfindung wird auch ein Verfahren zum Steuern der Wachstumscharakteristiken von lebendem Knorpel geschaffen, die nach einem Aspekt die Verfahrensschritte des Erzeugens eines fluktuierenden, richtungsorientierten Magnetfeldes, des Positionierens eines Gebietes des lebenden knorpeligen Gewebes einer zu behandelnden Person oder eines Veruschstieres innerhalb des fluktuierenden Magnetfeldes, so daß das Feld das Ziel-Knorpelgewebe parallel zu einer vorbestimmten, durch den Knorpel verlaufenden Achse durchströmt, des Messens des reinen Durch schnittswertes der vereinigten Magnetflußdichte parallel zur vorbestimmten Achse durch das Gewebe, wobei das vereinigte Magnetfeld die Summe aus lokalem Magnetfeld längs der vorbestimmten Achse und angelegtem Magnetfeld ist, des Einstellens oder Nachregelns der Frequenz und/oder Größe des angelegten Magnetfeldes, um ein vereinigtes Magnetfeld längs der Achse zu schaffen, die ein vorbestimmtes Frequenz/Größe-Verhältnis besitzt, wobei das vor bestimmte Verhältnis die Wachstumscharakteristiken des Knorpels beeinflußt, der Beibehaltung oder Aufrechterhaltung des vorbestimmten Verhältnisses von Frequenz zu Größe des vereinigten Feldes und des Aussetzen des Knorpels dem vereinigten Magnetfeld für eine Zeitspanne aufweist, die ausreicht die Wachstumscharak teristiken des Knorpels zu beeinflussen. Weitere Beziehungen zwischen Frequenz und Größe können in dem jeweiligen Sonderfalle nützlich oder sogar wünschenswert sein.

Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Steigerung des Wachstums von geschädigtem Knorpel wie Gelenks- Knorpel, um die Reparaturarbeit zu fördern.

Ein weiterer bevorzugter Aspekt der Erfindung betrifft das stimulierte Wachstum von Knorpel wie den die Gefüge der menschlichen Nase bildenden Knorpel und es wird dabei von der Erwartung ausge gangen, daß die Erfindung sich besonders nützlich für das auf einen kosmetischen Chirurgieeingriff folgende Knorpelwachstum erweisen wird. Des weiteren wird erwartet, daß die Erfindung sich bei der Formung von knorpeligem Gewebe wie der Vergrößerung eines spezifischen Knorpelbereichs zur Herbeiführung einer gewünschten Veränderung als nützlich erweist.

Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei bung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen Aufriß der Vorrichtung nach der Er findung bei der Anwendung zur Behandlung von geschä digtem Knorpel,

Fig. 2 einen Aufriß der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Behandlungsköpfen, in die, dünn gestrichelt gezeichnet, Feldwicklungen und Magnetmeßfühler eingesetzt sind,

Fig. 3 einen Aufriß eines erfindungsgemäßen Behand lungskopfes, wobei das Gehäuse aufgebrochen ist, um die Darstellung des Magnetflußmeßfühlers freizu geben,

Fig. 4 ein Diagramm, das den vereinigten Magnetfluß darstellt,

Fig. 5 ein Kurvendiagramm, das den nicht Null betragenden Durchschnittswert der vereinigten Magnetflußdichte wiedergibt, und

Fig. 6 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung, bei der die Schaltung der erfin dungsgemäßen Vorrichtung willkürlich in einfache funktionelle Abschnitte unterteilt ist.

Die Fig. 1 zeigt einen Knorpelwachstumsregler 20 in Stellung am Bein 22 einer zu behandelnden Person. Hierbei gilt, daß sowohl die Vorrichtung als auch das Verfahren nach der Erfindung zur Verwendung bei der Steuerung von Gewebewachstum an einem Versuchstier oder einer Versuchsperson geeignet ist. Somit stellt also das Zielgewebe, dessen Wachstum zu steuern ist, einen Bereich eines lebenden Gewebes an einem Versuchstier oder einer Versuchsperson oder, mit anderen Worten, ein Zielgewebe "in vivo" dar. Hiernach wird der Ausdruck "lebender Knorpel" - ohne dessen herkömmliche Bedeutung einzuschränken - als knorpeliges Gewebe definiert, das in der Lage ist, Stoffwechselfunk tionen wie Zellatmung durchzuführen und das lebens fähige Wachstumscharakteristiken besitzt. Ohne die herkömmliche Bedeutung einzuschränken, wird hier auch "Wachstumscharakteristiken" als diejenigen Wesenszüge des lebenden Gewebes definiert, die dazu dienen, die Replikation, das Wachstum, den Erhalt und die Reparatur vermittelnd herbeizuführen. Obgleich hier die Stimulierung des Gewebewachstums in der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen hervorgehoben wird, gilt als selbstverständlich, daß die Erfindung auch zur Anwendung geeignet ist, die Entwicklung lebenden Gewebes zu verzögern oder zu behindern und auch die anormale Gewebeent wicklung zu verhindern.

Der gezeigte Oberschenkelknochen 24 weist Schädigungen in den Gebieten 26 und 28 des Gelenks-Knorpels auf, deren Regenerierung durch die Anwendung der Erfindung angeregt werden soll. Dem Fachmann ist hierbei geläufig, daß die Entwicklungsprozesse, durch die die geschädigten Gebiete 26 und 28 repa riert werden, verhältnismäßig langsam sind und durch einen Faktor bekannter oder unbekannter Ätiologie unterbrochen werden können,was eine ver zögerte Heilung bedingt. Bei dieser Ausführungsform weist der Knorpelwachstumsregler 20 zwei Behandlungs köpfe 30 und 32 auf, die am Bein 22 in dem Bereich der geschädigten Knorpelgebiete 26 und 28 einander gegenüberliegend in Stellung gebracht worden sind, wie dies Fig. 1 zeigt. Wie nachstehend noch ausführ licher dargelegt, ist es wichtig, die Behandlungs köpfe nächstliegend an den Treffbereich des Zielknor pels anzulegen, so daß das Gewebe innerhalb des Bereichs des von den Behandlungsköpfen 30 und 32 erzeugten Magnetflusses liegt. Auch können hierbei, obgleich zwei einander gegenüberliegende Behandlungsköpfe in der Fig. 1 dargestellt sind, nur ein Einzelkopf oder mehr als zwei Behandlungsköpfe für einige Anwendungszwecke verwendet werden.

Den Fig. 2 und 3 ist zu entnehmen, daß jeder Behandlungskopf 30, 32 ein Gehäuse 38, 40 aus nichtmagnetischem Werkstoff wie Kunststoff besitzt, der eine Feldwicklung 42, 44 umschließt. Es ist darüber hinaus von Vorteil, daß zumindest ein Behandlungskopf eine Abtast- oder Meßfühlervorrich tung für Magnetfelder wie ein Halleffekt-Bauelement einschließt, wie dies in der Fig. 2 und 3 für den Behandlungskopf 30 im Gehäuse 40 dargestellt ist. Die Energieversorgung 48 ist vorteilhafterweise innerhalb einer der Behandlungsköpfe vorgesehen. Hierfür läßt sich beispielshalber einer Trockenzellen batterie oder dgl. verwenden. Bevorzugt sollten jedoch zwei oder mehr getrennte Energieversorgungen vorgesehen werden, um die Anzahl der benötigten Schaltelemente auf ein Mindestmaß zu beschränken.

Darüber hinaus soll das Gehäuse 38 vorzugsweise mit einer Einrichtung versehen sein, wodurch die Batterie 48 zugänglich gemacht wird, z.B. eine (nicht dargestellte) Schiebetafel, um den Einbau zu erleichtern. Es mag auch zweckmäßig sein, die Batterie 48 außen am Gehäuse 38 anzubringen oder Vorsorge für eine äußere Anordnungsweise zu treffen. Während es ein bedeutsames Merkmal und ein wichtiger Vorteil der Erfindung ist, einen Gewebewachstums regler zu schaffen, der eine in sich geschlossene Versorgung umfaßt und somit sowohl ein nur geringes Gewicht aufweist als auch eine bewegliche Einheit darstellt, können auch andere Energiequellen wie eine Wechselstromquelle in Verbindung mit einem Umformer für Wechselstrom-Gleichstrom dort verwendet werden, wo kein Mobilitätsbedarf gegeben ist.

Die Feldwicklungen 44 und 42 stellen das bevorzugte Mittel dar, durch das ein angelegtes Magnetfeld nach der Erfindung erzeugt wird. Der Radius jeder Feldwicklung 44 und 42 sowie deren Windungen können nach den Grundgedanken der Erfindung veränderlich sein. Dem Fachmann ist dabei geläufig, daß auch andere Elektromagneten oder möglicherweise Dauermag neten für eine erfindungsgemäße Anwendung passend gemacht werden können und dann unter den Erfindungs gedanken fallen. Die Feldwicklungen oder -spulen 44 und 42 werden jedoch bei weitem bevorzugt, da sie ein einfaches Mittel sind, um magnetische Kraftlinien zu konzentrieren. Des weiteren umfaßt die Erfindung mehrere Bauelemente in einem Einzelge häuse weshalb für eine Abschirmung zu sorgen ist um unerwünschte Wechselwirkungen zwischen den Bauelementen zu vermeiden.

Bei der am meisten bevorzugten Ausführungsform ist die geometrische Gestaltung und relative Stellung der Feldwicklungen 44, 42 während der Behandlung derart, daß die Feldwicklungen 44, 42 als Helmholtz- Spule wirksam sind. Es ist für den Fachmann leicht einzusehen, daß in der am meisten bevorzugten Ausführungsform die Feldwicklungen oder -spulen 44, 42 im wesentlichen baugleiche, feldunsterstützende, parallel Koaxialspulen sind, die voneinander getrennt sind um einen Abstand, der gleich ist dem Radius jeder Wicklung oder Spule. In dieser Ausführungsform wird durch die Helmholtz-Anordnung in einem vorbestimm ten Raum zwischen den Wicklungen oder Spulen ein angelegtes Magnetfeld erzeugt. Der Fig. 4 ist zu entnehmen, daß der vorbestimmte Raum 68 vom Zielgewebe eingenommen wird, dessen Wachstumscharak teristiken erfindungsgemäß geregelt werden. Auf diese Vorstellung wird nachstehend noch näher eingegangen. Der vorbestimmte Raum 68 ist in der Zeichnung dargestellt, durch den die magnetischen Feldlinien 52 parallel zur vorbestimmten Achse 50 verlaufen. Die magnetischen Feldlinien 52 durchlau fen das Zielgewebe, das hier als die geschä digten Knorpelgebiete 26, 28 dargestellt ist.

Dem Fachmann ist leicht verständlich, daß das Zielgewebe im allgemeinen den lokalen magnetischen Einflüssen untersteht und ausgesetzt ist. Hiernach wird der Ausdruck "lokales Magnetfeld" definiert als die magnetischen Einflüsse, einschließlich des Erdmagnetfeldes oder des geomagnetischen Feldes, durch die ein lokaler Magnetfluß erzeugt wird, der durch das Zielgewebe hindurchgeht. "Magnetfluß dichte" ist hier in seiner herkömmlichen Bedeutung als die Anzahl von Magnetfeldlinien pro Flächeneinheit durch einen senkrecht zur Flußrichtung stehenden Abschnitt zu verstehen. Die neben dem geomagnetischen Feld zum lokalen Magnetfeld beisteuernden Faktoren können örtlich begrenzte Bereiche von Ferromagnetika oder dgl. einschließen. Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung werden die Feldwicklungen oder Spulen 44 und 42 dazu verwendet, ein angelegtes, fluktuierendes Magnetfeld zu schaffen, das, wenn es mit dem lokalen Magnetfeld parallel zur vorbestimm ten Achse 50 vereinigt wird, ein daraus resultierendes oder vereinigtes Magnetfeld erzeugt, das ein genau gesteuertes, vorbestimmtes Verhältnis von Magnetfluß dichte zu Frequenz aufweist.

Wie die Fig. 3 zeigt, befindet sich die Magnet abtastvorrichtung oder das Magnetometer 46 mit den zugeordneten Leitungen 54, 56, 58 und 60, durch die die Feldabtastvorrichtung mit der Versorgung 48 elektrisch und in einer Ausführungsart mit einem Mikroprozessor 62 verbunden ist, im Gehäuse 40. Der Fachmann erkennt hieraus, daß das Helmholtz- Bauelement der Feldspulen 42, 44 in dem aktiven Volumen oder dem vorbestimmten Raum 68 zwischen den Spulen ein allgemein gleichförmiges oder gleiches angelegtes Magnetfeld schafft. Somit läßt sich durch den Knorpelwachstumsregler 20 ein allgemein gleich förmiges angelegtes Magnetfeld am Zielgewebe im vorbestimmten Raum 68 anlegen. Die Richtung des angelegten Magnetflusses legt die Richtung der vorbestimmten Achse 50 fest, d.h. der Fluß des angelegten Magnetfeldes liegt stets in derselben Richtung wie die vorbestimmte Achse 50. In der bevorzungten Ausführunnsform nach der Erfindung wird dieser angelegte Magnetfluß dem lokalen Magnet fluß im vorbestimmten Raum 68 aufgedrückt. Die Feldlinien der lokalen Flußkomponente sind in der Zeichnung durch das Bezugszeichen 53 dargestellt.

Das Magnetometer 46 ist im Knorpelwachstumsregler 20 eingesetzt, um den gesamten oder zusammengesetzten Magnetfluß zu messen, der den vorbestimmten Raum 68 parallel zur vorbestimmten Achse 50 durchquert. Es ist somit leicht einsichtlich, daß das Magnetometer 46 dazu vorgesehen ist, das zusammengesetzte Magnet feld längs der Achse 50 zu messen. Der angelegte Magnetfluß wird durch die lokale Feldkomponente entweder vermehrt oder verringert, es sei denn, die lokale Feldkomponente liegt bei Null. Dies stellt ein bedeutsames Merkmal der Erfindung dar. Die relativ niedrigen angelegten Flußdichten und die genau vorbestimmten Beziehungen der vereinigten Flußdichte und der Frequenz, wie diese durch die Erfindung vorgesehen sind, müssen trotz des Einflusses des lokalen Magnetfeldes während der Behandlung aufrechterhalten werden. Dies wird im wesentlichen auf zweierlei bevorzugte Vorgehensweisen erreicht, die nachstehend noch näher beschrieben werden.

Somit ist also das Magnetometer 46 vorgesehen, die Größe der Magnetflußdichte des lokalen Magnetfel des zu bestimmen. Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der vorbestimmte Raum 68 von einem Gebiet lebenden Knorpels einer Versuchs person oder eines Versuchstieres eingenommen.

Die durch den vorbestimmten Raum 68 und somit durch das Zielgewebe heraustretende vorbestimmte Achse 50 wird bestimmt durch die relative Stellung des Knorpelwachstumsreglers 20 in bezug zum Zielgewebe. Hierbei liegt die vorbstimmte Achse 50 in derselben Richtung wie der angelegte Magnetfluß, der durch den vorbstimmten Raum 68 hindurch von den Feldwick lungen oder Spulen 42, 44 erzeugt wird. Während dieses Vorgangs wird die gesamte Magnetflußdichte parallel zu der das Zielgewebe durchlaufenden vorbestimmten Achse 50 vom Magnetometer 46 gemessen. Diese gesamte oder zusammengesetzte Magnetflußdichte setzt sich zusammen aus der Summe der angelegten Komponente und der lokalen Komponente. Hierbei mag die lokale Komponente manchmal in derselben Richtung wie der angelegte Fluß liegen, anderenfalls aber auch in eine Richtung gehen, die nicht die des angelegten Flußes ist. Manchmal kann die Lokalkompo nente auch bei Null liegen. Diese Veränderungen der Lokalkomponente längs der Achse werden erzeugt durch Veränderungen in der Richtung der vorbestimmten Achse 50 nach Maßgabe der Umstellung oder Neupositio nierung des Knorpelwachstumsreglers 20, beispielshal ber dann, wenn ein behandelter ambulanter Patient das mit dem Bezugszeichen 22 gekennzeichnete Bein bewegt. Somit kann bei T ₁ der angelegte Fluß, der von den Feldwicklungen oder Spulen 42, 44 erzeugt wird, parallel zur Nord-Südachse vielleicht dann verlaufen, wenn sich der Patient nach Westen wendet. Da die Richtung der vorbestimmten Achse 50 durch die Richtung des angelegten Flusses festgelegt ist, liegt in dieser Stellung die vorbestimmte Achse 50 demnach auch in der Nord-Südrichtung.

Bei T ₂ kann sich der Patient nach Norden gewendet haben, wodurch er eine 30° Drehung der Feldwicklungen 42, 44 bewirkt, so daß der angelegte Magnetfluß nunmehr parallel zu einer Ost-Westachse verläuft. Demgemäß ist dann die vorbestimmte Achse 50 auch in der Ost-Westrichtung. In den meisten Fällen ist die Lokalkomponente in unterschiedlichen Rich tungen verschieden, und demnach wird sich auf Veränderungen in der Stellung des Knorpelwachstums reglers 20 gegenüber dem lokalen Magnetfeld der vom Magnetometer 46 längs der vorbestimmten Achse 50 gemessene Composit-Fluß auch verändern. Der reine Durchschnittswert der Magnetflußdichte wird dementsprechend geregelt, um auf die Veränderung des Composit-Flusses eingestellt oder nachgeregelt zu werden. Deshalb ist der Knorpelwachstumsregler 20 auch zweckmäßig als mobile Einheit auszubilden, was einen wesentlichen Vorteil darstellt.

Die überraschenden und überlegenen Wirkungen aus der Erfindung werden erzielt, indem ein fluktuierendes vereinigtes oder zusammengesetztes (Composit-) Magnetfeld geschaffen wird, das eine parallel zur vorbestimmten Achse 50 verlaufende Magnetfluß dichte besitzt, wobei diese zusammengesetzte Magnet flußdichte längs der Achse 50 bei einer vorbestimmten Beziehung von Frequenz zu Fluktuationen gehalten wird. In dieser Ausführungsform hat die zusammenge setzte Magnetflußdichte parallel zur vorbestimmten Achse 50 einen nicht Null betragenden reinen Durch schnittswert. Wie die Fig. 5 zeigt, läßt sich das therapeutische Magnetfeld nach der Erfindung als ein statisches Feld mit dem Bezugspegel A denken, auf das ein fluktuierendes Magnetfeld aufgedrückt oder zur Überlagerung gebracht wird.

Es weist eine Wechselstromkomponente, die sich in der Amplitude jedoch nicht in der Richtung verändert, und eine Gleichstrombezugsgröße auf, um die die Wechselstromkomponente variiert. Der Bezugspegel A ist der nicht Null betragende Durch schnittswert der Flußdichte (B). Somit ist verständ lich, daß der nicht Null betragende Durchschnitts- oder reine Durchschnittswert der zusammengesetzten Magnetflußdichte längs der vorbestimmten Achse 50 verwendet wird, da sich die Größe B der zusammen gesetzten Flußdichte aufgrund der Oszillation oder Fluktuation des angelegten Magnetflusses mit einem vorbestimmten Satz oder Betrag verändert. Demnach kommt ein Durchschnittswert zur Anwendung, der ein nicht bei Null liegender Durchschnittswert ist, wie er bei Punkt (c) eingezeichnet ist. Hieraus ist ersichtlich, daß, obgleich die zusammengesetzte Magnetflußdichte längs der Achse mit einem ge steuerten oder kontrollierten Betrag oszilliert, das zusammengesetzte Feld durch die Stärke des angelegten Feldes geregelt wird, um sicherzustellen, daß das zusammengesetzte Feld stets gepolt ist, d.h. daß das zusammengesetzte Feld immer in derselben Richtung längs der vorbestimmten Achse 50 liegt.

Wie bereits erwähnt, hat sich gezeigt, daß ziemlich genaue Beziehungen der Flußdichte des zusammengesetz ten Magnetfeldes zur Frequenz der Fluktuationen erfindungsgemäß angewendet werden, um zu den thera peutischen Wirkungen zu gelangen. Diese Verhältnisse von Frequenz zu zusammengesetzter Flußdichte ergeben sich gemäß folgender Gleichung:

f _c/B=q/(2π m),

worin f _c die Frequenz des zusammengesetzten Magnet feldes in Hertz, B der reine Durchschnittswert der Magnetflußdichte des zusammengesetzten Magnet feldes parallel zur vorbestimmten Achse 50 in Tesla ist und q/m einen Wert von etwa 5×10⁵ bis etwa 100×10⁶ Coulomb pro Kilogramm hat.

B hat vorzugsweise einen Wert, der über etwa 5×10^-4 Tesla nicht hinaus geht. Zur Anregung des Knorpelwachstums wird beispielshalber die folgende Frequenz und die zugeordnete zusammenge setzte Magnetflußdichte (B) bevorzugt:

fc (Hertz)

B (Tesla)

16,0

12,68 × 10^-6

bei einer Wechselstrom-Doppelamplitude von 15 MikroTesla Effektivwert (rms).

Eine andere bevorzugte Beziehung zur Stimulieren von Knorpelwachstum ist:

fc (Hertz)

B (Tesla)

50,5

4,00 × 10^-5

bei einer Wechselstrom-Doppelamplitude von 15 MikroTesla Effektivwert (rms).

Auch wenn der genaue Mechanismus, nachdem die Wachstumscharakteristiken des Zielknorpelgewebes nach der Erfindung beeinflußt werden, noch nicht ganz geklärt ist, so lassen sich doch beachtliche Wirkungen erzielen, indem das zusammengesetzte Feld auf die resonanten Absorptionsfrequenzen vorgewählter Ionen abgestimmt wird, was näher noch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert wird.

Es wird deshalb dem Fachmann leicht verständlich sein, daß der Knorpelwachstumsregler 20 in einer Hinsicht eine Einrichtung zum Erzeugen eines magne tischen Feldes aufweist, so daß parallel zu einer vorbestimmten Achse ein oszillierendes magnetsiches Feld geschaffen wird. Darüber hinaus weist der Knorpelwachstumsregler 20 vorzugsweise einen Meßfühler oder eine Einrichtung zum Abtasten des magnetischen Feldes auf, durch den bzw. die die Magnetflußdichte parallel zur vorbestimmten Achse gemessen wird. Auch ist eine Mikrosteuerung zweckmäßigerweise in dem Knorpelwachstumsregler 20 vorgesehen, durch die eine vorbestimmte Beziehung zwischen Magnetfluß dichte parallel zur vorbestimmten Achse und der Frequenz der Magnetfeldoszillation in dem Maße geschaf fen und aufrechterhalten wird, wie der Knorpelwachs tumsregler 20 die Ausrichtung gegenüber dem lokalen Magnetfeld ändert. Der Knorpelwachstumsregler 20 wird somit dazu verwendet, in dem vorbestimmten Volumen 68 ein Magnetfeld vorher festgelegter Parameter zu schaffen, zu überwachen und nachzuregeln. Während diese vorbestimmte Beziehung vorzugsweise aufrechterhalten wird, indem der angelegte Fluß eingestellt oder nachgeregelt wird, um Veränderungen der lokalen Feldkomponente auszugleichen, kann als weitere Möglichkiet die Frequenz ein- oder nachgestellt werden, um das gewünschte Verhältnis beizubehalten.

Im Betrieb wird der Knorpel, vorzugsweise hyaliner Knorpel, Faserknorpel oder elastischer Knorpel innerhalb des vorbestimmten Volumens 68 plaziert und dann einem fluktuierenden Magnetfeld nach der Beschreibung während einer Zeitspanne ausgesetzt, die ausreichend bemessen ist, die Wachstumscharakte ristiken des Zielgewebes auf geeignete Weise zu beeinflussen. Bei der meist bevorzugten Ausführungs form umfaßt diese Beeinflussung die Beschleunigung der Wachstumscharakteristiken, um die Proliferation und das Wachstum von Knorpel zu bewirken, indem die Matrixablagerung und die Chondrozytenproliferation hervorgerufen werden. Es ist darüber hinaus möglich, das Wachstum zu verzögern. Während die Länge der für eine erfolgreiche Behandlung erforderliche Zeitspanne variieren kann, wird erwartet, daß eine Behandlungszeit von bis zu etwa 100 Tage für die Behandlung geschädigter Knorpel günstige Ergebnisse zeitigen wird. Für bestimmte Anwendungs zwecke kann eine längere Behandlungszeit erwünscht sein.

Bei einer anderen Ausführungsform nach der Erfindung werden die Werte für q und m in bezug auf eine vorgewählte Ionenart bestimmt. Dem Fachmann ist dabei geläufig, daß das biochemische Milieu des Knorpels eine Mischung von verschiedenen Ionen in der interzellularen und interstitiellen Flüssigkeit aufweist. Zu diesen Ionen gehören Kaliumionen, Magnesiumionen, Natiumionen, Chloridionen, Phosphat ionen, Sulfationen, Karbonationen, Bikarbonationen und dgl. sowie verschiedene Ionen, die durch die Dissoziation von Aminosäuren, Proteinen, Zucker, Nukleotiden und Enzymen gebildet werden. Die Anmelder haben herausgefunden, daß durch die Verwendung der Ladungs- und Massewerte für ein vorgewähltes Ion in der vorstehend angeführten Gleichung, die vom Fachmann als die für f _c/B gelöste Zyklotronre sonanzbesziehung erkannt wird, die Verhältnisse von Frequenz zu Magnetflußdichte bestimmt werden können, die dazu dienen, die Wachstumscharakteristiken lebenden Knorpels nach der Erfindung zu regeln. Das bisherige Beweismaterial zeigt an, daß bei Verwendung des Ladungs/Masse-Verhältnisses eines vorgewählten Ions eine spezifische Zyklotronresonanz frequenz für das Ion bestimmt werden kann. Indem dann der Knorpelwachstumsreqeler 20 abgestimmt wird, um die vereinigte Magnetflußdichte mit der geeigneten Zyklotronresonanzfrequenz aufrechtzuerhalten, kann le bendes Gewebe, das das vorgewählte Ion enthält, behandelt werden, um Veränderungen in den Wachstums charakteristiken hervorzubringen. Wiederum weist das Beweismaterial darauf hin, daß die günstigen, erfindungsgemäß gewonnenen Ergebnisse bei dieser Ausführungsform erzielt werden, wenn das vorgewählte lon Energie aus dem erfindungsgemäßen Magnetfeld mit den gewünschten Parametern absorbiert. Man geht hierbei davon aus, daß diese Zunahme an Energie förderlich auf die Transmembranbewegung des vorgewähl ten Ions durch die Zellenmembran einer oder mehrerer Zellenarten wirkt, die das Zielgewebe aufweist. lndem auf diese Weise die Transmembranbewegung der vorge wählten Ionen gesteigert wird, kann durch die Anwendung der Erfindung das Zellenwachstum und die Gewebewentwicklung vermehrt oder vermindert werden. Zur Vermehrung des Knorpelwachstums ist es zweckmäßig, daß zu dem vorgewählten Ion Ca⁺⁺ oder Mg⁺⁺ gehören. Um Knochenwachstum zu verzögern oder zu hemmen, ist es zweckmäßig, daß zu dem vorgewählten Ion K⁺ gehört. Die Harmonischen dieser Werte können ebenfalls geeignet sein.

Aus den vorstehenden Erläuterungen der bevorzugten Ausführungsformen nach der Erfindung und aus der Gleichung zur Schaffung einer Zyklotronresonanz- Beziehung ist zu erkennen, daß entweder die Frequenz des fluktuierenden Magnetfeldes oder die Größe oder Stärke der Magnetflußdichte längs der vorbestimm ten Achse, oder sowohl die Frequenz als auch die Stärke der Flußdichte eingestellt oder nachgeregelt werden kann, um ein Magnetfeld innerhalb des Volumens 68 vorzusehen, das die gewünschten Charakteristiken besitzt. Es ist, wie bereits erwähnt, vorzuziehen, eine konstante Frequenz beizubehalten, wodurch es nötig wird, daß die Stärke der angelegten Magnet flußdichte ein- oder nachgestellt wird, um Verän derungen im lokalen Magnetfeld auszugleichen, um ein konstantes Verhältnis von Frequenz zu Magnet flußdichte aufrechtzuerhalten. Falls es beispiels halber notwendig ist, eine Frequenz von 16Hz und eine durchschnittliche Flußdichte von 1,26×10^-5 Tesla zur Beeinflussung der Wachstumscharak teristiken des Zielgewebes aufrechtzuerhalten, müssen die Veränderungen im lokalen Feld, das sonst unerwünschte Abweichungen in der vereinigten Flußdichte hervorrufen kann, berichtigt werden, indem dementsprechend die angelegte Magnetflußdichte erhöht oder verringert wird. Am zweckmäßigsten läßt sich dies durch eine Mikrosteuerung in Verbin dung mit sowohl einer Feld erzeugenden als auch einer Feld abtastenden Vorrichtung erreichen. Eine andere Möglichkeit besteht, wie bereits erwähnt, daß bei Veränderungen in der vereinigten Magnetfluß dichte längs der Achse aufgrund von Veränderungen in der Ausrichtung des Knorpelwachstumsreglers 20 gegenüber dem lokalen Magnetfeld die Frequenz der Oszillationen dann verändert werden kann, so daß das bevorzugte therapeutische Verhältnis aufrechterhalten wird. Es ist, um nochmals darauf hinzuweisen, das Verständnis wichtig, daß der Wert von B die durchschnittliche vereinigte Magnetfluß dichte parallel zur vorbestimmten Achse ist, da die Größe der Flußdichte sich so verändert wie das Feld oszilliert. Hierbei gilt, daß die Erfassung von Veränderungen des Magnetfeldes aufgrund von Veränderungen in der Umgebungskomponente in Interval len erfolgen sollte, die häufig genug sind, um ein Frequenz/Magnetfeld-Verhältnis zu schaffen, das ungeachtet der Veränderungen der lokalen Feld komponente im wesentlichen konstant ist.

Nach Fig. 2 besitzt jede Feldwicklung oder Spule 42, 44 vorzugsweise bis etwa 3000 Windungen oder Schleifen aus leitendem Draht, wobei der Durchmesser d jeder Schleife vorzugsweise bei etwa 300 cm liegt. Die Anzahl der Drahtwindungen n, der Durchmesser der Spulen, die Trennung der Spulen und die Draht dicke sind nur insoweit kritisch, wie diese bei herkömmlicher Praxis den erforderlichen Belastungen und anderen Konstruktionsparametern ausgesetzt werden, so daß die optimalen Funktionskennwerte zur Geltung kommen, um die vorbestimmten Flußdichten zu erzielen, wie sie für die bevorzugte Anwendung der Erfindung gefordert werden. Es können, wie erwähnt, auch andere Mittel zum Erzeugen des Magnet feldes für die Anwendung nach der Erfindung geeignet sein, die dann durch den Erfindungsgedanken als abgedeckt zu betrachten sind.

Es soll hier klargestellt werden, daß das angelegte Magnetfeld, das zu einer vereinigten Magnetflußdichte längs der vorbestimmten Achse 50 führt, durch ein Sinus-Signal oder aus einem an die Feldwicklungen 42, 44 gelegtes Vollweg-Gleichrichtungssignal erzeugt werden kann. In einigen Fällen mag es sich auch als zweckmäßig erweisen, die Komponenten des lokalen Magnetfeldes, die nicht parallel zur vorbestimmten Achse 50 liegen, durch die Verwendung von in rechten Winkeln zu den Behandlungsköpfen 30, 32 angeordneten Zusatzspulen auf Null zurück zuführen, um ein entgegengesetztes jedoch gleiches Feld zu schaffen. Es kann auch zweckmäßig sein, bei Verwendung von Zusatzspulen oder dgl. während der gesamten Behandlung die lokale Magnetfeldkompo nente auf Null zurückzuführen.

In Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm, das eine bevorzugte Anordnung der in funktionale Abschnitte unterteilten Schaltkreise des Knorpelwachstumsreglers darstellt. Es lassen sich auch zahlreiche andere Schaltanord nungen unter Wahrung der Grundsätze der Erfindung treffen. Die Mikrosteuerung oder der Mikroprozessor hat das Bezugszeichen 100. Durch ihn wird das zusammengesetzte Magnetfeld bei einem konstanten vorbestimmten Pegel trotz Veränderungen der Umgebungs komponente, wie vorstehend beschrieben, gehalten. In diesem Zusammenhang ist der Eingang 102 vorgesehen, über den ein Einstellwert der vorbestimmten zusammen gesetzten Magnetflußdichte längs der vorbestimmten Achse durch das Zielgewebe in den Mikroprozessor 100 eingegeben wird. Wie noch zu zeigen sein wird, wird die zusammengesetzte Feldstärke mit diesem Einstellwert verglichen, um einen Fehler zu erzeugen, der gleich ist der Differenz von Einstellwert und gemessenem Wert der zusammengesetzten Magnetfluß dichte längs der Achse.

Von dem vorgesehenen Magnetfeld-Meßfühler 104 wird die Größe des zusammengesetzten Feldes, das das Zielgewebe längs der Achse durchläuft, gemessen. Es wird als zweckmäßig erachtet, einen Magnetfeld- Meßfühler 104 in der Art eines Halleffekt-Bauelementes zu verwenden, der, wie die Fachwelt weiß, ein analoges Signal erzeugt. Von dem Magnetfeld- Meß fühler 104 wird das zusammengesetzte Magnetfeld unter Aussendung eines Signals an den Mikroprozessor 100 beständig überwacht. Der Ausgang eines Halleffekt- Magnetmeßfühlers ist verhältnismäßig klein, weshalb ein Verstärker 106 für den Magnetfeld-Meßfühler vorgesehen ist, durch den das Signal vom Magnet feld-Meßfühler 104 bis beispielshalber zum Dreitausend fachen seines ursprünglichen Wertes verstärkt wird. Da ein Halleffekt-Bauelement ein analoges Signal erzeugt, ist ein Analog-Digital-Umsetzer 107 vorgesehen, durch den das verstärkte Signal vom Magnetfeld-Meßfühler 104 in ein Digitalsignal umgewandelt wird, das vom Mikroprozessor verwertet werden kann. Der A/C-Umsetzer sollte hierbei vorzugsweise intern auf dem Mikroprozessor-Chip vorgesehen werden.

Die Verstärkung des Signals vom Magnetfeld-Meßfühler kann einen unerwünschten Geräuschpegel erzeugen. Es können aber auch plötzliche Veränderungen der Magnetfeldstärke aufreten, die es erschweren, den wahren Durchschnittswert der zusammengesetzten Magnetflußdichte zu bestimmen. Demgemäß wird das Signal vom A/C-Umsetzer 106, das in den Mikroprozessor 100 eingegeben wird, durch das Software-Filter 108 gefiltert, um Schrotrauschen und plötzliche Fluktuationen des vom Magnetfeld-Meßfühler erfaßten zusammengesetzten Feldes zu entfernen. Auch wenn hierfür zweckmäßigerweise das Filter 108 als Software- Filter im Mikroprozessor vorgeschlagen wurde, läßt sich aber auch ein diskretes Filter hierfür verwenden. In dieser Ausführungsform ist das Software- Filter 108 ein Digitalfilter, vorzugsweise ein Integrator mit einer Zeitkonstante von annähernd 0,5 Sekunden. Mit anderen Worten, die Veränderungen der Größe des zusammengesetzten Magnetfeldes, die durch Vermehrung oder Verminderung des angelegten Feldes ausgeglichen werden, sind langfristige Veränderungen von 0,5 Sekunden oder mehr, die sich hauptsächlich aus den Veränderungen in der Ausrichtung des Knorpelwachstumsreglers 20 gegenüber der Umgebungsfeldkomponente ergeben. Folglich sollte die Zeitkonstante des Filters 108 derart beschaffen sein, daß momentane Fluktuationen heraus gefiltert werden.

Der Mikroprozessor 100 weist eine Logikeinheit auf, von der der nicht Null betragende reine Durch schnittswert der zusammengesetzten Magnetflußdichte errechnet wird. Dieser nicht Null betragende Durch schnittswert wird dann am Vergleicher 110 im Mikropro zessor 100 mit dem vorbestimmten Gleichstrom-Bezugs wert oder -Offsetwert verglichen, um dann über den Eingang 102 in den Mikroprozessor eingegeben zu werden. Dieser Bezugswert wird vorzugsweise von einem überlassenen Schaltkreis im Mikroprozessor 100 erstellt, obgleich veränderliche Eingangsmittel eingesetzt werden können, durch die der Einstellwert verändert werden könnte. Es wird dann eine Fehleranweisung erzeugt, die die Differenz am gemessenen Wert der zusammengesetzten Magnetflußdichte und dem Einstell- oder Bezugswert definiert. Hiernach bestimmt der Mikroprozessor 100 die für die Erregung der das Magnetfeld erzeugenden Spulen 112 erforder liche Ausgangsgröße, um die zusammengesetzte Magnet flußdichte zum Einstellwert zurückzubringen.

Durch den vorgesehenen Software-Feldmodulator oder -oszillator 114 wird auf das den Eingang zum A/C-Umsetzer 116 darstellende digitale Ausgangs signal eine Gleichstrom- oder fluktuierende Komponente aufgedrückt. Aus der vorstehenden Beschreibung der Erfindung wird klar, daß der Software-Feldmodu lator 114 des Mikroprozessors 100 in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auf eine feste, vorbestimmte Frequenz voreingestellt ist, um das gewünschte und vorher festgelegte, wachstumsregelnde Verhältnis des Frequenz/Magnetflußdichte-Wertes zu er zeugen. Bei einer anderen Ausführungsform ist das Rückkopplungssystem nach der Erfindung so beschaffen, daß Veränderungen der zusammengesetzten Magnetflußdichte gemessen werden, worauf der Mikro prozessor 100 die notwendige Veränderung der Frequenz bestimmt, um die vorbestimmte Beziehung aufrechtzu erhalten. In jener Ausführungsform erzeugt der Software-Feldmodulator 114 die erforderliche Wechsel stromfrequenz. Auch hierbei ist es zweckmäßig, den D/A-Umsetzer 116 intern im Mikroprozessorchip vorzusehen. Somit liefert der Software-Feldmodulator 114 die Wechselstromkomponente am Knotenpunkt 118.

Das Signal aus dem D/A-Umsetzer 116 wird in den Spannung/Strom-Verstärker 120 gegeben, dessen Ausgang die Magnetfelderzeugerspulen 112 auf die gewünschte Weise erregt. Demnach wird das zusammenge setzte Feld trotz der Veränderungen der Umgebungs komponente im wesentlichen konstant gehalten.

Auch wenn sich mehrere Anordnungen der Versorgung als geeignet erweisen, erscheint es vorteilhaft, die Stromquelle 122 vorzusehen, um den Magnetfeld- Meßfühlerverstärker 106, den Mikroprozessor 100 und über die Vorspannungsschaltung 124 den Magnet feld-Meßfühler 104 zu speisen. Für die Spannung des Stromverstärkers 120 sollte zweckmäßigerweise eine getrennte Versorgung 126 vorgesehen werden.

Nachdem die Vorrichtung nach der Erfindung ein schließlich der Art ihres Aufbaus, Betriebs und der Anwendung im einzelnen beschrieben wurde, erfolgt nachstehend die Beschreibung des Verfahrens nach der Erfindung. Hierbei ist klar, daß die Beschreibung des Verfahrens bereits die vorstehende Besprechung der erfindunqsgemäßen Vorrichtung mitbeinhaltet. In dieser Hinsicht wird durch die Erfindung ein Verfahren zum Regulieren der Wachstumscharakteristiken von knorpeligem Gewebe geschaffen. Dies wird nach einer Ausführungsform erreicht, indem ein fluktuie rendes, richtungsorientiertes Magnetfeld erzeugt wird, daß sich durch den Zielknorpel hindurch erstreckt. Die Einrichtung zum Erzeugen des Magnet feldes, die für die Anwendung zweckdienlich ist, ist der vorstehend beschriebene Knorpelwachstums regler 20. Das derart erzeugte Magnetfeld hat eine durch genau gesteuerte Parameter gegebene Magnetflußdichte, die das Zielgewebe parallel zu einer durch das Gewebe hindurchgehenden vorbestimm ten Achse durchläuft. Wie vorstehend klar herausge stellt und dem Fachmann geläufig, wird das lokale Magnetfeld, dem das Zielgewebe ausgesetzt wird, eine Komponente haben, die parallel zur vorbestimmten Achse verläuft und somit das angelegte oder erzeugte Magnetfeld längs der Achse unterstützt oder diesem entgegenwirkt. Manchmal kann die lokale Komponente bei Null liegen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Dichte des zusammengesetzten Magnetflusses, und insbesondere der nicht bei Null liegende Durch schnittswert der zusammengesetzten Magnetflußdichte, gesteuert, um eine genaue Beziehung zwischen der Flußdichte längs der Achse und der Frequenz des angelegten Magnetfeldes herzustellen, das um einen vorbestimmten Wert schwankt. Am günstigsten wird dies erreicht, indem die Stärke des angelegten Feldes ein- oder nachgestellt wird, um Veränderungen im lokalen Feld auszugleichen. Demgemäß wird durch die Erfindung in einer Ausführungsform ein Verfahren zum Regeln der Wachstumscharakteristiken von lebenden Knorpel geschaffen, indem ein Magnetfeld erzeugt wird, das das Gewebe durchdringt und das eine vorbestimmte Beziehung von Oszillationsfrequenz und durchschnittlicher Flußdichte aufweist. Diese vorbestimmte Beziehung oder das Verhältnis von Fre quenz- zu Feldgröße wird mit Bezug auf die Gleichung:

f _c/B=q/(2π m)

bestimmt, wobei f _c die Frequenz des vereinigten Magnetfeldes längs der vorbestimmten Achse in Hertz, B der nicht bei Null liegende reine Druch schnittswert der Magnetflußdichte des vereinigten Magnetfeldes parallel zur Achse in Tesla ist und q/m in Coulomb pro Kilogramm einen Wert von etwa 5×10⁵ bis etwa 100×10⁶ hat. B hat vorzugsweise einen 5×10^-4 Tesla nicht übersteigenden Wert.

Um dieses fluktuierende Magnetfeld mit den gewünschten Parametern zu erzeugen, wird das zusammengesetzte Magnetfeld parallel zur vorbestimmten Achse wiederholt überwacht. Wie bereits erwähnt, wird dies mit einem Halleffekt-Bauelement oder dgl. durchgeführt, durch das ein analoges Signal erzeugt wird. Das analoge Signal wird periodisch vom Mikroprozessor abgetastet, der dann die erforderliche Frequenz und/oder Größe des angelegten Magnetfeldes berechnet, um das erwähnte vorprogrammierte und vorbestimmte Verhälntis aufrechtzuerhalten. Demnach ist nunmehr klar, daß es sich um die vereinigte Flußdichte handelt, die von dem Magnetfeld-Meßfühler abgetastet wird. Die Einrichtung zum Erzeugen des Magnetfeldes wird verwendet, um im Bedarfsfalle die Größe dieses zusammengesetzten Feldes einzustellen oder nachzu regeln.

Bei einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Steuern des Durchschnittswertes der angelegten Magnetflußdichte längs einer vorbestimmten Achse, um ein vorbestimmtes Verhältnis von Frequenz zu zusammengesetzter Magnetflußdichte aufrechtzuerhalten. Bei einer anderen Ausführungsform wird die Frequenz der Fluktuationen eingestellt, um die Beziehung aufrechtzuerhalten, bei der die auf Veränderungen in dem lokalen Magnetfeld zurückzuführenden Veränderun gen in der vereinigten Magnetflußdichte erfaßt werden. Darüber hinaus kann eine Kombination dieser beiden Verfahren angewendet werden, in denen sowohl die Frequenz und die Größe der Magnetfeldflußdichte eingestellt oder nachgeregelt werden, um die vorbe stimmte Beziehung nach der Erfindung aufrechtzuerhal ten.

Somit umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren die Verfahrensschritte des Erzeugen und Aufrechterhalten einer vorbestimmten Beziehung von der Frequenz eines fluktuierendes Magnetfeldes und der Flußdichte des Feldes. Bei den besonders bevorzugten Ausführungs formen werden eine Frequenz von 16 Hertz und eine durchschnittliche Flußdichte von 2,09×10^-5 Tesla angewendet. Diese Kombination von Frequenz und Flußdichte ist besonders zweckmäßig zur Steigerung des Wachstums von knorpeligem Gewebe. Eine weitere bevorzugte Frequenz und entsprechende Flußdichte, die für die Anregung des Wachstum von Knorpel geeignet ist, liegt bei 16 Hertz und 1,27×10^-5 Tesla.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Frequenz/Flußdichte-Verhältnis bestimmt, indem ein vorgewähltes Ion ausgewählt wird, das in den biologischen Flüssigkeiten vorhanden ist, die dem knorpeligen Gewebe zugeordnet sind, das bei erfindungsgemäßer Anwendung angeregt werden soll, und indem die fluktuierende zusammengesetzte Magnetflußdichte auf die für das Ion spezifische Zyklotronresonanzfrequenz abgestimmt wird. Die für die Wachstumsanregung von Knorpelgewebe bevorzug ten Ionen sind Ca⁺⁺ und Mg⁺⁺. Die für die Anwendung der Erfindung geeigneten Ionen werden nachstehend zum Zwecke der beispielhaften jedoch nicht begrenzen den Darstellung aufgeführt:

Wasserstoff, H⁺
Lithium, Li⁺
Natrium, Na⁺
Chlor, Cl⁻
Bikarbonat, HCO^-3

Demnach wird zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch ein Verfahren nach der Erfindung zum Steuern der Wachstumscharakteristiken von Knorpelgewebe geschaffen, das die Verfahrensschritte des Erzeugens eines fluktuierenden Magnetfeldes von vorbestimmter Frequenz und Flußdichte längs einer durch ein vorbstimmtes Volumen hindurch verlaufenden Achse und der Positionierung eines Bereichs des Knorpels wie geschädigter hyaliner Knorpel, Faserknorpel oder elastischer Knorpel innerhalb eines vorbestimmten Raumes beinhaltet, so daß er dem fluktuierenden Magnetfeld ausgesetzt wird. Die vorbestimmten Parameter des fluktuierenden Magnetfeldes werden bestimmt, indem der reine Durchschnittswert der vereinigten Magnetflußdichte parallel zur vorbestimmten Achse durch das Gewebe gemessen wird, wobei das vereinigte Magnetfeld die Summe des lokalen Mangetfeldes längs der vorbe stimmten Achse und des angelegten Magnetfeldes ist. Die Frequenz und/or Größe der angelegten Magnetflußdichte wird dann ein- oder nachgestellt, um ein vereinigtes Magnetfeld längs der Achse mit einem vorbestimmten Frequenz/Flußdichte-Verhältnis zu erzeugen. Dieses vorbestimmte Verhältnis beeinflußt die Wachstumscharakteristiken des Zielgewebes.

Das Gewebe wird während eines Arbeitszyklus und einer zur richtigen Beeinflussung der Wachstumscharak teristiken des Gewebes hinreichend langen Zeitspanne dem fluktuierenden Magnetfeld ausgesetzt, wobei die Regenerierung des geschädigten Knorpels in der bevorzugten Ausführungsform angeregt wird.

Anhand des nachstehend beschriebenen Beispiels wird die Anwendung der Erfindung näher erläutert, wo durch jedoch keine Begrenzung des Schutzumfangs der Ansprüche beabsichtigt ist.

Beispiel A

Es wurden achtundvierzig Hühnerembryos in ovo 8 Tage lang in einem standardisiertem Eierbrutapparat bei 39°C und 100% Feuchtigkeit kultiviert. Nach Ablauf von acht Tagen wurden die Embryos entfernt und auf eine Petri-Schale gegeben, wobei die unteren Extremitäten durch stumpfe Dissektion entfernt wurden. Die Oberschenkelknochen der Beine wurden dann herausgetrennt und paarweise auf sterilen, mit Hanks′ Balanced Salt Solution (HBSS) getränkten Verbandsmullschwämmen bewahrt. Die Oberschenkelknochen paare wurden dann auf Quadrate von 6×6 cm aus sterilem trockenem ungebleichtem Musselin gegeben. Jeder Knochen wurde auf dem Musselin zwecks Entfernung von anhaftenden Geweben hin- und her gerollt. Nach Beendigung des Säuberungsvorgangs wurde jeder Knochen in eine entsprechend beziffertes Behältnis einer Linbro 12-well-Kulturflasche gegeben, und zwar in einer Art und Weise, durch die sichergestellt wurde, daß jeder Oberschenkelknochen individuell hinsichtlich seiner embryonalen Herkunft identifiziert werden konnte. Die Behältnisse (wells) enthielten ein Traggitter aus rostfreiem Stahl, das von einem dreieckigen Stück aus sterilem Linsengewebe überdeckt war. Durch dieses Kulturverfahren wird eine angemes sene Ernährung und ein ebensolcher Gasaustausch für die explantierten Oberschenkelknochen gewähr leistet. Die der Kontrollgruppe angehörenden Knochen wiesen ein im wesentlichen normales Wachstum auf.

Die den linken Oberschenkelknochen enthaltenden Kontrollplatten wurden in einen Brutapparat mit einer Temperatur von 37°C in 5%iger CO₂/Luft von 100% Feuchtigkeit eingebracht. Die den rechten Oberschenkelknochen enthaltenden Experimentalplatten wurde ähnlich inkubiert, ausgenommen daß sie in eine Inkubatorkammer gegeben wurden, die eine nach den Grundsätzen der Erfindung geschaffene Gewebewachstumsvorrichtung enthielt. Die Spulen wurden erregt, um ein statisches (B _o)Feld von 12,68 10^-6 T und 16 Hertz sowie einer Wechselstrom amplitude von 15×10^-6 T. Die erzeugten Felder durchliefen die Explantate parallel zur Oberfläche des Mediums in den Behältnissen (wells). Die Feldpara meter genügten den Bedingungen für die Resonanz des Magnesium Ions gemäß der Zyklotronresonanzformel.

Die Kulturen der Kontroll- und der Experimentalgruppe wurden 7 Tage erhalten und dann eingesammelt. Die Oberschenkelknochen wurden in Millonigs neutral gepuffertem Formalin 24 Stunden lang fixiert und dann auf Länge und Druchmesser vermessen. Nach der Messung wurden die Oberschenkelknochen in Paraffin eingebettet, zu 5 Mikron geschnitten und mit Hematoxylin und Eosin zum histologischen Vergleich gefärbt.

Die Oberschenkelknochen der Versuchsgruppe hatten im Durchschnitt eine Länge von 8,4±0,8 mm und die der Kontrollgruppe maßen durchschnittlich nur 7,6±0,5 mm. Somit wiesen die Oberschenkel der Versuchs gruppe eine Zunahme in der Länge von annähernd 11% gegenüber denen der Kontrollgruppe (p < 0,001) auf. Der Durchmesser der Oberschenkel der Versuchs gruppe lag im Durchschnitt bei 1,1±0,1 mm und der der Kontrollgruppe bei durchschnittlich nur 0,8±0,7. Somit erwiesen sich die Oberschenkel der Versuchsgruppe um annähernd 38% dicker als die der Kontrollgruppe, eine hochsignifikante Zahl (p < 0,0001). Die mikroskopische Untersuchung ergab, daß die Oberschenkel der Versuchgruppe im wesentlichen dasselbe histologische Erscheinungs bild hatten wie die der Kontrollgruppe, ausgenommen die Knorpelmasse und gleichzeitig damit einen größeren knochigen Diaphysekragen. Die Kragen länge der Oberschenkelknochen der Versuchsgruppe war um 63% größer als der der Kontrollgruppe (1,86 vs 1,14 mm p < 0,001) und die Dicke war um 67% größer (0,15 vs. 0,21 mm; p < 0,001). Unter Zugrundelegung allgemein zylinderförmiger Knochen war das Volumen (1/2 pi×r²×H) der Oberschenkel der Versuchgruppe 109% größer als das der Kontrollgruppe, was ebenfalls einen hochsignifikanten Wert (p < 0,0001) ergibt. Der größte Teil der Zunahme lag offensichtlich angesichts des geringfügigen Volumens des knöchernen Diaphysekragens in Form von Knorpel vor.

Somit läßt sich bei Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahren eine signifikante Zunahme der in einem Entwicklungssystem gebildeten Knorpelmasse erzielen, so daß sich die Knorpelmasse dort, wo es erwünscht ist, vermehren läßt, wie in dem Fall des verlangsamten oder angehaltenen Wachstums der Epiphysenplatte.

In einem zweiten Experiment wurden zwölf erwachsene ( < 2 Kg) Hasen der Rasse New Zealand White unterschied lichen Geschlechts der Knochenresektion des linken Wadenbeins unterzogen. Die Hasen wurden narkotisiert und das linke und rechte Wadenbein für den chirur gischen Eingriff freigelegt. Das Periost wurde vom Wadenbein beidseitig zurückgelegt. Auf der rechten Seite ließ man das Periost seine ursprünglich Lage wieder einnehmen. Auf der linken Seite wurde ein 1 cm langes Knochenstück von dem Wadenbein etwa 1 cm proximal zur Vereinigungstelle von Fibula (Wadenbein) und Tibia (Schienbein) entfernt. Auch hier ließ man das Periost seine ursprüngliche Stellung wiedereinnehmen, wobei die Wunden mit absorptionsfähigen Dexon-Wundnähten geschlossen wurden.

Sechs von diesen Tieren wurden in normale Käfige zurückgebracht. Diese Hasen erfuhren während der Zeitdauer des Versuchs keine weitere Behandlung und dienten als Kontrollgruppe. Die anderen sechs Ha sen wurden in Käfige gebracht, die mit einer Knorpel wachstumsvorrichtung nach der Erfindung ausgestattet waren. Dabei wurden die Knorpelwachstumsvorrichtungen so positioniert, daß ein Wechselstrom-Magnetfeld senkrecht zur Erdobefläche abgegeben wurde. Die Spulen wurden erregt, um ein statisches Feld von 40×10^-6 T, ein Wechselstromfeld von 15×10^-6 T, ein Wechselstrom-Feld von 15×10^-6 T und eine Fre quenz von 50,5 Hz hervorzubringen. Die Felder durchdrangen die Tiere senkrecht zu deren kranial kaudale n Achsen und erfüllten die Bedingungen für die Resonanz des Magnesiumions nach der Zyklotron resonanz-Formel. Die Tiere der Versuchsgruppe wurden den Feldern während einer Zeitspanne von 1/2 Stunde pro Tag 30 Tage lang ausgesetzt. Sämtliche Tiere wurden ad libitum getränkt und gefüttert. Die Zimmertemperatur lag für die Tiere bei 23° Celsius und 55% Feuchtigkeit bei einem Lichtzyklus von 14/10 Std. An- bzw. Ausschaltung.

Nach Ablauf der Zeitdauer von 30 Tagen wurden die Tiere durch CO₂ Einatmung geopfert, die Beine wurden am Knie und Fußknöchel abgesetzt und entfernt. Hierauf wurde der Komplex der Muskeln gastrocnemius (kräftiger Wadenmuskel), M. soleus (Schollenmuskel) und des M. plantaris (dünner langer Muskel an der Beugeseite des Unterschenkels) entfernt. Es wurden Röntgenaufnahmen in der P-A-Achse gemacht, indem rechte und linke Fibulae paarweise direkt auf eine Filmkasette gegeben wurden, so daß die Fibulae klar und deutlich von den Tibiae in den entwickelten Filmen getrennt waren. Die Durchmesser der regnerierten Kallusbildungen wurden dann durch die Verwendung von digitalen metrischen Tasterzirkeln bis auf 0,1 mm genau vermessen.

Die Kallusbildungen der Tiere der Versuchsgruppe waren annähernd 50% größer im Durchmesser als die der Kontrollgruppe (41 gegenüber 27 mm, p < 0,01). Das Kallusvolumen nahm dabei um 131° (p < 0,001) zu. Auch wiesen die Kallusbildungen eine signifikant höhere Steifigkeit (+ 85°, p < 0,01) auf.

Somit kann durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Ver fahren die Bildung von Knorpel für die regenerative Reizbeantwortung wie bei der Knochenreparatur und bei der Korrektur von verletzten Gelenken gesteigert oder gefördert werden.

Obgleich nur ein besonderes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung hier dargestellt und beschrieben wurde, gilt als selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf dieses beschränkt ist, da viele Verände rungen insbesondere von der Fachwelt anhand der Offenbarung vorgenommen werden können, weshalb die Ansprüche derartige unter den Rahmen des Erfindungs gedanken fallenden Veränderungen abdecken sollen.

Claims

1. Vorrichtung zum Steuern des Wachstums von Gewebe, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (42; 44) zum Erzeugen eines gesteuerten fluktuierenden Magnetfeldes sowie eine dieser zugeordneten Magnetfeld-Abtast-Einrichtung (46) zum Messen der Stärke des Magnetfeldes und einem Mikroprozessor (62), der mit den beiden Einrichtungen (42, 44, 46) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (42; 44) zum Erzeugen des Magnetfeldes und die Magnetfeld-Abtast-Einrichtung (46) zusammen mit einer Stromquelle (48) und dem Mikroprozessor (62) in einem gemeinsamen Gehäuse (38; 40) untergebracht sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gehäuse (38, 40) im Abstand voneinander an Befestigungsbändern (35; 36) angeordnet sind und daß beide Gehäuseeinrichtungen (42; 44) zum Erzeugen des Magnetfeldes enthalten und mindestens eines der Gehäuse (38 oder 40) auch eine Magnetfeld-Abtast-Einrichtung (46), die Stromquelle (48) und den Mikroprozessor (62) enthält.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Mikroprozessor (62) ein Magnetfeld erzeugbar ist, für dessen Verhältnis Frequenz zu Magnetflußdichte die Gleichung f _c/B=q/(2µm)gilt, wobei f _c die Frequenz in Hertz, B der Durchschnittswert der Magnetflußdichte in Tesla parallel zur vorbestimmten Achse ist und q/m einen Wert von etwa 5×10⁵ bis etwa 100×10⁶ in Coulomb pro Kilogramm und B vorzugsweise ein Wert nicht über 5×10^-4 Tesla ist.