DE60027598T2

DE60027598T2 - Kombinierter gewebe-/knochenwuchsstimulator und externer fixator

Info

Publication number: DE60027598T2
Application number: DE60027598T
Authority: DE
Inventors: C. John Carrollton TEPPER; M. Richard Clemmons BRYANT
Original assignee: Amei Technologies Inc
Current assignee: Amei Technologies Inc
Priority date: 2000-01-12
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: WO2001051119A1; AU2001227420A1; EP1248659A1; DE60027598D1; US6678562B1; DK1248659T3; PT1248659E; EP1248659B1; EP1248659A4; ES2261271T3; ATE324139T1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen medizinische Vorrichtungen und im Besonderen eine Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung.
DER ERFINDUNG ZUGRUNDELIEGEN DER ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Externe Fixiervorrichtungen werden oft bei der Behandlung von Frakturen, Weichteilverletzungen und für die rekonstruktive Chirurgie eingesetzt. Externe Stabilisierungsvorrichtungen oder Schienen werden häufig verwendet, um eine Fraktur oder Osteotomie während des Heilungsprozesses in korrekter Ausrichtung zu positionieren. Externe Fixiervorrichtungen können ebenfalls bei einer Vielzahl von klinischen Verfahren für das Verlängern oder Verkürzen von Knochen oder für das Hinauszögern von Gelenkersatz zum Einsatz kommen. Multiple Knochenschrauben werden oft verwendet, um für interfragmentale Kompression zu sorgen oder um Platten zu befestigen, die für Kompression sorgen, die Verlagerung von Knochen- oder Gewebefragmenten verhindern und den gebrochenen Knochen oder Gewebefragmente während des Heilens stützen. Diese Schrauben, Drähte und/oder Stifte werden durch einen Knochencortex oder durch beide Knochencortices hindurch geführt, um die Fraktur, eine schlechte Frakturenheilung oder Osteotomie korrekt zu positionieren und auszurichten. Eine verzögerte Heilung oder eine schlechte Heilung von Knochenfrakturen werden typischerweise als Verletzungen betrachtet, die keinen zufriedenstellenden Fortschritt im Heilungsprozess gemacht haben. Externe Fixiervorrichtungen gestatten einen leichten Zugang zu Wunden, eine Einstellung im Verlauf der Heilung, und sie gestatten oft einen funktionelleren Gebrauch von gebrochenen Gliedmaßen. Diese Vorrichtungen können anstelle eines herkömmlichen Gipsverbandes verwendet werden.
Einige herkömmliche Fixiervorrichtungen können zum Beispiel verwendet werden, um einen ersten Knochenabschnitt oberhalb einer Osteotomie in einer Position relativ zu einem zweiten Knochenabschnitt unterhalb der Osteotomie einstellbar zu befestigen. Leider können viele dieser Vorrichtungen die Möglichkeit eines Arztes, den Heilungsprozess zu überwachen und/oder den Zugang zu dem Bereich, welcher die Osteotomie umgibt, beeinträchtigen. Einige herkömmliche Fixiervorrichtungen können zum Beispiel Untersuchungsverfahren, wie zum Beispiel die Röntgenuntersuchung, die Ultraschalluntersuchung und/oder die visuelle Untersuchung eines Behandlungsortes blockieren oder einschränken.
Die Therapie mit einem gepulsten elektromagnetischen Feld (PEMF) ist eingesetzt worden, um therapieresistente Probleme des Skelettmuskulatur-Systems zu behandeln. Beispiele der PEMF-Therapie schließen die Behandlung von schlecht heilenden Knochenfrakturen und von Knochenfrakturen mit verzögerter Heilung ein. Die PEMF-Therapie ist ebenfalls für die Behandlung von verschiedenen Arten von Weichteilverletzungen eingesetzt worden.
Die PEMF-Therapie ist zufriedenstellend angwandt worden bei der Behandlung von Spondylosyndese, von fehlgeschlagenen Arthrodesen, bei Osteonekrose, und chronischer refraktärer Sehnenentzündung, Dekubitalgeschwüren und Ligament- und Sehnenverletzungen, Osteoporose und Charcot-Fuß. Während der PEMF-Therapie wird eine elektromagnetische Transducerspule im Allgemeinen in der Nähe der Skelettmuskulaturverletzung oder der Körpergewebeverletzung (im Allgemeinen der „Zielbereich" oder der „ausgewählte Abschnitt" genannt) so platziert, dass die Impulse der Transducerspule ein aufgebrachtes Feld oder Steuerfeld erzeugen, welches zu dem darunter liegenden geschädigten Knochen oder einem anderen Körpergewebe durchdringt. Die PEMF-Therapie verwendet typischerweise energiearme, zeitveränderliche elektromagnetische Felder.
Der Heilungsprozess kann jedoch dennoch einen längeren Zeitraum benötigen, selbst beim Einsatz von externen Fixiervorrichtungen. Komplikationen können manchmal bei der Verwendung von externen Fixiervorrichtungen bei diesem Verfahren auftreten. Komplikationen, wie zum Beispiel eine Infektion an der Stift- oder Schraubenschnittstelle mit einem Patienten können zu einer Lockerung des Stifts führen und die Wirksamkeit der externen Fixiervorrichtungen verringern.
Das US Patent 3,918,440 beschreibt eine Vorrichtung für die Förderung des Aufbaus von Knochenmaterial im Bereich der Knochenstruktur eines Lebewesens durch die Anwendung eines Wechselstromsignals, welche zumindest zwei Elektroden, die in den Knochen eingeführt werden können, und eine Wechselstromsignalquelle, die zumindest zwei Verbindungsdrähte aufweist, einschließt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Übereinstimmung mit Lehren der vorliegenden Erfindung sind Nachteile und Probleme, die mit der Verwendung von externen Fixiervorrichtungen verbunden sind, wesentlich verringert oder eliminiert worden.
Die Erfindung stellt eine Vorrichtung für die Behandlung von Frakturen, Osteotomien, Weichteilverletzungen und für die rekonstruktive Chirurgie bereit, umfassend:
eine externe Fixiervorrichtung für die Stabilisierung eines ausgewählten Abschnitts eines Patienten; einen Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator, der an der externen Fixiervorrichtung befestigt und ein integraler Bestandteil derselben ist; wobei
der Gewebe- und Knochenwachstumsstimulator zumindest eine Transducerspule umfasst, die so bedienbar ist, dass ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, um das Wachstum von Knochen und/oder Gewebe an den ausgewählten Abschnitten des Patienten zu stimulieren.
Die Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator-Vorrichtung kann einen elektrischen Stromkreis einschließen, der an der externen Fixiervorrichtung befestigt und ein integraler Bestandteil derselben ist und so bedienbar ist, dass ein elektrisches Treibersignal erzeugt wird. Der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator schließt ebenfalls ein Kabel ein, das für den Anschluss des elektrischen Treibersignals an einen Stimulatorabschnitt geeignet ist und so bedienbar ist, dass ein elektromagnetisches Feld für die Stimulation des Wachstums von Knochen und Gewebe an dem ausgewählten Abschnitt des Patienten und/oder an anderen Abschnitten des Patienten bereitgestellt wird. Im Besonderen kann das elektromagnetische Feld erzeugt werden, indem Strom durch die externe Fixiervorrichtung hindurch in den Patienten hineingeleitet wird.
Die externe Fixiervorrichtung kann eine Schnittstelle mit dem Patienten haben, indem Stabilisierungsvorrichtungen genutzt werden, wie zum Beispiel Stifte, Knochenschrauben oder Drähte, die gemäß bekannten Verfahren in den Patienten implantiert werden. Die externe Fixiervorrichtung kann dazu dienen, den ausgewählten Abschnitt des Patienten zu stabilisieren, zu komprimieren oder zu dehnen. Die externe Fixiervorrichtung kann zum Beispiel eine Knochenfraktur komprimieren und die Behandlung unterstützen, indem der Kontaktbereich der Fraktur vergrößert wird und die Frakturlücke verkleinert wird. Die Länge oder die Position der externen Fixiervorrichtung kann selektiv eingestellt werden, um die effektive Behandlung zu unterstützen. Bei einer Ausführungsform kann die Länge der externen Fixiervorrichtung selektiv verlängert oder komprimiert werden. Die Rahmen-Fixiervorrichtung kann zum Beispiel schrittweise verkürzt werden, um eine Fraktur zu komprimieren, oder sie kann schrittweise verlängert werden, um die Verlängerung oder Kontraktion einer Extremität zu unterstützen.
Ein elektrischer Stromkreis kann bereitgestellt werden, welcher einen Impulsstrom erzeugt, der durch zwei oder mehr Stifte hindurchgehen kann, und der ein elektromagnetisches Feld zum Zielbereich des Patienten führt, der durch die externe Fixiervorrichtung gehalten wird. Zumindest eine elektromagnetische Transducerspule kann an der externen Fixiervorrichtung befestigt werden, um ein elektromagnetisches Feld für den Zielabschnitt des Patienten bereitzustellen. Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die elektromagnetische Spule selektiv für die PEMF-Therapie für den Zielbereich des Patienten positioniert werden. Die elektromagnetische Spule kann zum Beispiel für die PEMF-Therapie für eine Fraktur oder für einen Bereich der Gewebeschädigung positioniert werden. Die Behandlung des Zielbereichs des Patienten mit dem elektromagnetischen Feld kann die Knochenmineraldichte erhöhen und das Gewebewachstum stimulieren. Ein solcher Vorteil kann die Zeit verkürzen, die für die Heilung erforderlich ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung so bedienbar, dass die Wahrscheinlichkeit einer Infektion an der Patientenschnittstelle verringert wird.
Die Vorrichtung erzielt die Vorteile der Verwendung einer traditionellen externen Fixiervorrichtung, jedoch mit einem geringeren Risiko von Komplikationen durch eine Infektion. Die Patientenschnittstelle kann zum Beispiel anfällig für Osteomyelitis oder andere Infektionen sein, was die vorliegende Erfindung verhindern oder kurieren kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Befestigung der elektromagnetischen Transducerspule gewährleistet, dass der Zielbereich routinemäßig die gewünschte PEMF-Behandlung erhält.
Darüber hinaus kann der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator, wenn sich beim Patienten entweder eine Infektion an der oder rund um die Patientenschnittstelle entwickelt oder wenn er dort eine bereits bestehende Infektion hat, die Genesung von der Infektion unterstützen. Zusätzliche technische Vorteile schließen die erhöhte Wirksamkeit der externen Fixiervorrichtung durch die Verringerung des Risikos einer durch Infektion verursachten Stift-Lockerung ein.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Therapie von einem Arzt eingeleitet werden kann und für einen vorbestimmten Behandlungszyklus, wie zum Beispiel vier Stunden pro Tag bis zur Abnahme der Fixiervorrichtung oder einer Änderung im Behandlungszyklus, fortgesetzt werden kann. Im Ergebnis davon wird eine weitere Intervention des Patienten oder des Arztes eventuell nicht erforderlich, um den Abschluss eines einmal eingeleiteten Behandlungszyklus zu gewährleisten.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass diese Erfindung eine Vielzahl von Überwachungsaktivitäten zulassen kann. Die Erfindung kann zum Beispiel ein Fenster einschließen, welches den Zugang zu einer Osteotomie und/oder deren visuelle Inspektion gestattet. Bei einigen Anwendungen kann das Fenster Materialien einschließen, die eine oder mehr Bildgebungs-Wellenlängen nicht behindern. Das Fenster kann zum Beispiel strahlendurchlässiges Material einschließen, das relativ durchlässig für Röntgenstrahlen ist. Weitere technische Vorteile sollten mühelos aus der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen ersichtlich sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung und der Vorteile derselben wird jetzt auf die nachfolgenden kurzen Beschreibungen Bezug genommen, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und der detaillierten Beschreibung, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile repräsentieren. Es zeigt:
1 eine schematische Zeichnung, die eine isometrische Ansicht einer Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung zeigt, die nützlich für das Verstehen der vorliegenden Erfindung ist;
2a eine schematische Zeichnung, die eine Seitenansicht einer Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung zeigt, die nützlich für das Verstehen der vorliegenden Erfindung ist;
2b eine schematische Zeichnung, die eine isometrische Ansicht der Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung zeigt, die in 2a veranschaulicht wird;
3 eine schematische Zeichnung, die eine isometrische Ansicht einer weiteren Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung gemäß Lehren der vorliegenden Erfindung zeigt;
4a eine schematische Zeichnung, die eine Seitenansicht einer weiteren Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung gemäß Lehren der vorliegenden Erfindung zeigt;
4b eine schematische Zeichnung, die eine isometrische Ansicht der Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung zeigt, die in 4a veranschaulicht wird;
5a und 5b eine schematische Veranschaulichung des elektrischen Schaltungssystems, das bei den in 1 bis 2b dargestellten Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung verwendet werden kann;
6 eine schematische Veranschaulichung des in 5a und 5b dargestellten Schaltkreises, ausgelegt für einen Wechselstrom-Betriebsmodus;
7 eine schematische Zeichnung eines Blockdiagramms eines elektronischen Schaltkreises und der Transducerspulen, die geeignet sind für den Einsatz mit den in 3 bis 4b gezeigten Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung;
8a eine schematische Zeichnung, welche den Spulenunterbrechungs-Detektorschaltkreis von 7 zeigt;
8b eine Zeichnung, welche die Eingabelogik im Verhältnis zum Signal veranschaulicht, das dem Transducer-Treiberschaltkreis, der in 7 gezeigt wird, gegeben wird;
9a und 9b sind typische Beispiele der Ausgabe-Wellenformen, die einem kombinierten Gewebe-/Knochen wachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung zugeordnet sein können.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und ihre Vorteile werden am besten unter Bezugnahme auf 1 bis 9b verstanden, wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche und entsprechende Teile der verschiedenen Zeichnungen verwendet werden.
Verschiedene Ausführungsformen für eine Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung, welche Lehren der vorliegenden Erfindung verkörpern, werden in 1, 2b, 3 und 4b, befestigt am Röhrenknochen 122 eines Patienten, gezeigt. Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120, 220, 320 und 420 können bei der Behandlung von Frakturen oder der Behandlung von schlechter Frakturenheilung eingesetzt werden, um das Knochen- und/oder Gewebewachstum zu stimulieren. Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120, 220, 320 und 420 können für die Behandlung von Knochenfrakturen, Osteotomien, schlechter Frakturenheilung oder verzögerter Frakturenheilung, von Weichteilverletzungen oder an Orten rekonstruktiver Chirurgie eingesetzt werden. Der Einsatz der Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120, 220, 320 und 420 kann ebenfalls Verfahren einschließen, wie zum Beispiel die Verlängerung einer Extremität, für die Behandlung von angeborenen oder traumatischen Leiden, ist jedoch nicht auf diese beschränkt. Weitere Beispiele können orthopädische Osteotomieverfahren einschließen, wie zum Beispiel eine Osteotomie der oberen Tibia (HTO), die angewandt werden kann, um Abnutzungsmuster für Knorpel für das Hinauszögern des Ersatzes eines Gelenks anzupassen.
Eine zufriedenstellende Heilung einer Knochenfraktur erfordert im Allgemeinen die Reposition und Fixierung des Ortes der Knochenfraktur. Verschiedene Arten geschlossener und offener Repositionstechniken können in zufriedenstellender Weise eingesetzt werden, um die anatomische Gesamtausrichtung eines gebrochenen Knochens wiederherzustellen. Die Frakturoberflächen werden vorzugsweise benachbart zueinander angeordnet, und Kompression erfolgt vorzugsweise am Ort der Fraktur, um den Kontaktbereich zwischen den Frakturoberflächen zu vergrößern. Idealerweise wird die gesamte Fraktur-Schnittstelle einheitlich komprimiert. Durch elektrische Stimulation der Fixierung des Knochens, die durch eine externe Fixiervorrichtung aufgebracht wird, können Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120, 220, 320 und 420 eine schnellere Heilungsrate von Knochen und/oder Geweben fördern. Dieser Vorteil kann dazu führen, dass der Patient sich wohler fühlt, und dass der Heilungszeitraum verkürzt wird.
Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120, 220, 320 und 420 können jeweils am Röhrenknochen 122 mit Hilfe von Stabilisierungsvorrichtungen oder Stiften 130 befestigt werden. Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120, 220, 320 und 420 können im Wesentlichen außerhalb des Körpers des Patienten (nicht ausdrücklich gezeigt) angeordnet werden. Jeder Stift 130 dringt in den Körper des Patienten ein und wird mit dem Röhrenknochen 122 an einer entsprechenden Patientenschnittstelle 128 verbunden. Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120, 220, 320 und 420 können am Röhrenknochen 122 befestigt werden, um einen Bereich, wie zum Beispiel eine Osteotomie, eine Fraktur oder eine schlechte Frakturenheilung 132 zu stabilisieren.
Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120, 220, 320 und 420 stellen jeweils ein vom Gewicht her leichtes, einfaches und kostengünstiges Herangehen an die Behandlung bei einer Vielfalt von klinischen Anwendungen bereit, einschließlich der Fraktur oder Osteotomie 132, wie in 1–4b veranschaulicht wird. Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120, 220, 320 und 420 können zum Beispiel nahe dem Knochen 122 für die Behebung verschiedener Arten von Knochenverletzungen oder -frakturen und/oder nahe jeder anderen Art von Gewebe für die Behebung mehrerer Arten von Gewebeverletzungen oder bei chirurgischen Verfahren eingesetzt werden. Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120, 220, 320 und 420 können ebenfalls jeweils am Knochen 122 bei Osteotomien und/oder Knochenverlängerungsverfahren befestigt werden, bei denen zumindest ein Abschnitt des Knochens 122 ausgeschnitten oder ausgesägt werden kann. Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120, 220, 320 und 420 können ebenfalls eingesetzt werden, um das Heilen von Knochen, von Bindegewebe (wie zum Beispiel Knorpel und Bänder) sowie die Regeneration von Nerven zu fördern. Die Fraktur oder Osteotomie 132 dient der Veranschaulichung einer Ausführungsform der Erfindung.
Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120, 220, 320 und 420 können den Heilungsprozess beschleunigen, wenn sie an Stelle eines Gipsverbandes eingesetzt werden. Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120, 220, 320 und 420 können zum Beispiel für Stabilität sor gen und Gewebewachstum fördern und/oder die Heilung des Patienten bei diesen Anwendungen beschleunigen. Bei einigen Anwendungen können Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120, 220, 320 und 420 ebenfalls so einsetzbar sein, dass das Risiko einer Infektion an einer Patientenschnittstelle 128 verringert oder begrenzt wird.
Stimulation mit galvanischem Strom
Unter Bezugnahme auf 1 bis 2b sind Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120 und 320 jeweils so bedienbar, dass sie der Patientenschnittstelle 128 unter Einsatz von Stiften 130 als Elektroden Gleichstrom zuführen. Die Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120 schließt einen Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator 170 und eine externe Fixiervorrichtung 160 ein. In ähnlicher Weise schließt die Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 320 einen Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator 370 und eine externe Fixiervorrichtung 360 ein.
Stifte 130 können in geeigneter Weise unter Verwendung von implantierbaren Materialien hergestellt werden, die in geeigneter Weise mit einem elektrisch nicht leitenden und kompatiblen Material, wie zum Beispiel Parylen beschichtet sind, so dass kein Abschnitt des leitfähigen Materials zwischen der Patientenschnittstelle 128 und dem leitfähigen Abschnitt 131 von zumindest zwei Stiften 130 freiliegt. Jeder dieser Stifte 130 weist vorzugsweise einen Abschnitt leitfähigen Materials auf, der im Allgemeinen unterhalb der Patientenschnittstelle 128 freiliegt.
Die Gewebe-/Knochenwachstumsstimulatoren 170 und 370 sind jeweils so bedienbar, dass sie der Patientenschnittstelle 128 über Stifte 130 galvanischen Strom oder Gleichstrom zuführen. Der Einsatz dieses Gleichstroms kann den Vorteil des direkten Behandlungszugangs zu entsprechenden Patientenschnittstellen 128 bieten, die schon durch Stifte 130 bereitgestellt worden sind. Der Strom kann durch eine Isolierverbindung 152 oder 352 zu einem oder mehr nicht leitend beschichteten Stiften 130 geleitet werden, die als Elektroden dienen. Dieser Gleichstrom geht durch Stifte 130 hindurch zu entsprechenden Patientenschnittstellen 128, ohne Gewebe zu beeinträchtigen oder Energie an Gewebe abzuleiten, welches von den Stiften 130 durchdrungen wird. Eine jede Gestaltung der Stifte 130 kann so gewählt werden, dass diese als Elektroden dienen können. Bei einigen Anwendungen, wie zum Beispiel bei der in 2a beschriebenen Ausführungsform, können zwei oder mehr Stifte 130 miteinander verbunden werden, um einen einzigen Elektrodenbereich zu schaffen. Alternativ oder zusätzlich können diese ausgewählten Elektroden nach Wunsch während der Behandlung ausgewechselt werden.
Es liegt ebenfalls im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, implantierte Elektroden (nicht ausdrücklich gezeigt) als Alternative zum Einsatz von Stiften 130 oder anstelle derselben für die Zuführung von Strom zur Patientenschnittstelle 128 zu verwenden. Separate Nadel- oder Plattenelektroden können zum Beispiel am Behandlungsort nahe jeder Patientenschnittstelle 128 implantiert werden. Bei einer solchen Ausführungsform können diese Elektroden mit Hilfe eines Leiters (nicht ausdrücklich gezeigt) an die Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120 und 320 gekoppelt werden. Der Leiter kann zum Beispiel innerhalb der Steuereinheit 150 oder 350 an den elektrischen Schaltkreis oder an einen Stift 130 gekoppelt sein. Dieser Leiter kann ebenfalls in geeigneter Weise unter Verwendung von implantierbaren Materialien hergestellt werden, die mit einem Material, wie zum Beispiel Parylen, beschichtet sind, um das Leiten oder Ableiten von Strom an einen anderen Ort als den Behandlungsort zu verhindern. Die Verwendung von einer oder mehr implantierbaren Elektroden kann für eine selektiver zielgerichtete Behandlung sorgen, wie zum Beispiel eine relativ einheitliche Stimulation entlang des Knochens 122.
Unter Bezugnahme auf 1 schließt die externe Fixiervorrichtung 160 eine Reihe von Elementen ein, die genutzt werden können, um die externe Fixiervorrichtung 160 lösbar mit Stiften 130 zu verbinden. Beispielhaft und nicht als Einschränkung kann die externe Fixiervorrichtung 160 ein Gehäuse 161 einschließen, das mit zwei Klemmmechanismen 136 verbunden ist, die jeweils so bedienbar sind, dass sie die externe Fixiervorrichtung 160 an Stiften 130 befestigen. Die Stifte 130 sind lösbar innerhalb eines Schlitzes aus einer Vielzahl von Schlitzen 138 befestigt, die innerhalb des Klemmmechanismus 136 ausgebildet sind.
Die Fixiervorrichtung, wie sie in 1 gezeigt wird, offenbart die Verwendung von vier Stiften 130. Bei der in 1 veranschaulichten Ausführungsform befinden sich zwei Stifte 130 unterhalb der Fraktur 132, und zwei Stifte 130 befinden sich oberhalb der Fraktur 132. Die vorliegende Erfindung zieht den Einsatz von mehr oder weniger Stiften 130 in Betracht. Stifte 130 können nach Wunsch in einer Vielfalt von Gestaltungen rund um die Fraktur 132 und in einer Vielfalt von Abständen von dieser angeordnet werden. Die vorliegende Erfindung zieht ebenfalls die Verwendung anderer Vorrichtungen für die Befestigung des Abschnitts 160 der externen Fixiervorrichtung am Röhrenknochen 122 in Betracht. Der Abschnitt 160 der exter nen Fixiervorrichtung kann zum Beispiel mit dem Röhrenknochen 122 verbunden werden, indem Stabilisierungsvorrichtungen verwendet werden, wie zum Beispiel Knochenschrauben, Drähte, Stifte oder eine Kombination derselben, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein.
Die externe Fixiervorrichtung 160 ist selektiv für die Behandlung von Zielbereichen des Patienten einstellbar. Beispielhaft und nicht als Einschränkung kann die Länge der externen Fixiervorrichtung 160 selektiv in einer Richtung im Allgemeinen parallel zum Röhrenknochen 122 ausgedehnt oder verkleinert werden. Die Länge der externen Fixiervorrichtung 160 kann zum Beispiel durch die Betätigung der Einstellschraube 126 verändert werden, und diese kann unter Einsatz der Stellschraube 134 fixiert werden. Sowohl die Einstellschraube 126 als auch die Stellschraube 134 können mit dem Gehäuse 161 verbunden werden oder einen integralen Bestandteil desselben bilden. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die externe Fixiervorrichtung 160 eine festgesetzte Länge aufweisen. Bei einer anderen alternativen Ausführungsform kann die externe Fixiervorrichtung 160 schwenkbar sein. Der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator 170 und die externe Fixiervorrichtung 160 können ebenfalls als eine integrierte Vorrichtung hergestellt werden.
Der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator-Abschnitt 170 schließt ein Gehäuse oder eine Steuereinheit 150 ein, die an der externen Fixiervorrichtung 160 befestigt ist, und Isolierverbindungen 152, die mit Stiften 130 verbunden sind. Die Steuereinheit 150 kann lösbar oder anderweitig am Gehäuse 161 der externen Fixiervorrichtung 160 befestigt sein. Es liegt ebenfalls im Schutzumfang der Erfindung, dass die Steuereinheit 150 in einer Vielfalt von Gestaltungen angeordnet wird, die weiterhin den Stiften 130 Strom zuführen können, während die Bedienbar keit der externen Fixiervorrichtung 160 aufrechterhalten wird. Die Steuereinheit 150 kann zum Beispiel an der Klemme 136 befestigt sein oder sich in zumindest einem Abschnitt des Gehäuses 161 der externen Fixiervorrichtung 160 befinden. Isolierverbindungen 152 können alle geeigneten Isolierverbindungen sein, wie zum Beispiel ein flexibles Kabel, das so bedienbar ist, dass es elektronisch die Steuereinheit 150 mit Stiften 130 verbindet. Isolierverbindungen 152, oder ein Abschnitt derselben, können ebenfalls in ähnlicher Weise innerhalb der externen Fixiervorrichtung 160 angeordnet sein.
Die Steuereinheit 150 schließt vorzugsweise eine geeignete Logikschaltungsanordnung oder elektrische Schaltungsanordnung ein, die so bedienbar ist, dass ein Stromsignal durch zumindest zwei Stifte 130 für die Behandlung des Patienten gesandt werden kann. Die elektrische Schaltungsanordnung kann einen kundenspezifischen integrierten Schaltkreis, Hilfselemente, wie zum Beispiel Widerstände und Kondensatoren als Schnittstelle mit den Stiften 130, einen Kristalloszillator und eine Stromquelle, wie zum Beispiel eine Batterie, einschließen. Die elektrische Schaltungsanordnung kann ebenfalls durch jede andere geeignete Stromquelle, wie zum Beispiel eine Wandeinheit, mit Strom versorgt werden. Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Schaltungsanordnung in der Steuereinheit 150 werden in Verbindung mit 5a, 5b und 6 erörtert.
2a ist eine schematische Zeichnung, welche eine Seitenansicht einer weiteren Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 320 zeigt, die so bedienbar ist, dass sie der Patientenschnittstelle 128 unter Einsatz von Stiften 130 als Elektroden Gleichstrom zuführt. Die Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 320 schließt einen Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator 370 und eine externe Fixiervorrichtung 360 ein. Die Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 320 ist im Wesentlichen außerhalb des Körpers des Patienten (nicht ausdrücklich gezeigt) positioniert.
2b ist eine schematische Zeichnung, welche eine isometrische Ansicht der Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 320 zeigt, wie in 2a veranschaulicht ist. Ähnlich der zuvor in Verbindung mit 1 erörterten Ausführungsform ist die externe Fixiervorrichtung 360 am Röhrenknochen 122 an einer Patientenschnittstelle 128 mit Hilfe von vier Stiften 130 oberhalb und unterhalb der Osteotomie 132 befestigt. Die Ausführungsform der Fixiervorrichtung, wie sie in 2b gezeigt wird, offenbart die Verwendung von zwei proximalen Stiften 130, die in einem Abstand D von zwei distalen Stiften 130 positioniert sind. Weniger oder mehr Stifte 130 können verwendet werden, abhängig von der entsprechenden Anwendung.
Der Abschnitt der externen Fixiervorrichtung 360 schließt eine Anzahl von Elementen ein, die genutzt werden können, um die externe Fixiervorrichtung 360 lösbar mit Stiften 130 zu verbinden. Beispielhaft und nicht als Einschränkung kann die externe Fixiervorrichtung 360 Klemmmechanismen 336 einschließen, die jeweils so bedienbar sind, dass sie die externe Fixiervorrichtung 360 an proximalen Stiften 130 befestigen. Ebenfalls beispielhaft und nicht als Einschränkung schließt die externe Fixiervorrichtung 360 den Klemmmechanismus 376a und 376b ein, um distale Stifte 130 lösbar innerhalb einer Vielzahl von Schlitzen 378 zu befestigen, die innerhalb des Klemmmechanismus 376a und 376b ausgebildet sind. Die Positionen der Stifte 130 können selektiv durch eine Vielzahl von Mechanismen eingestellt werden. Klemmmechanismen 336 können zum Beispiel selek tiv in einem Schlitz oder einer Führung 331 positioniert werden, und sie können unter Verwendung von Stellschrauben 332 lösbar befestigt werden. Wie in Verbindung mit den ähnlichen Elementen in 1 erörtert wurde, befinden sich andere Ausführungsformen für die externe Fixiervorrichtung 360, die Stifte 130, die Klemmmechanismen 336, 376a und 376b, die Schlitze 331, 338 und 378 und die Stellschrauben 372 ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung.
Die externe Fixiervorrichtung 360 kann selektiv für die Behandlung von Zielbereichen des Patienten eingestellt werden. Die externe Fixiervorrichtung 360 kann zum Beispiel eingesetzt werden, um den Knochen 122 abzuwinkeln, um zum Beispiel eine Valgus- und/oder Varus-Korrektur vorzunehmen. Die externe Fixiervorrichtung 360 schließt ein Fenster 390 ein, welches durch einen Abwinklungs- und Einstellabschnitt 340 ausgebildet und umschlossen wird. Das Fenster 390 sorgt für einen ungehinderten Blick auf den Röhrenknochen 122, was in wünschenswerter Weise die Untersuchung der Osteotomie 132 und/oder den Zugang zu dieser gestattet. Das Fenster 90 wird vergrößert, wenn die externe Fixiervorrichtung 360 eingestellt wird.
Beispielhaft und nicht als Einschränkung kann das Fenster 390 selektiv durch Rotation um das Scharnier 328 erweitert werden, um das Schienbein 122 abzuwinkeln. Bei dieser Ausführungsform kann der Abwinklungseinstellabschnitt 340 geringfügig gedreht werden, während proximale und distale Stifte 130 die Positionierung der Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 320 im Schienbeinknochen 122 aufrechterhalten, wenn die Länge D vergrößert wird. Eine Vielfalt von Techniken kann eingesetzt werden, um die Länge D zu vergrößern. Die vorliegende Erfindung zieht ebenfalls den Einsatz anderer gelenkig verbundener, schwenkbarer oder drehbarer Mittel in Betracht, um das Fenster 390 zu erweitern.
Das Fenster 390 ermöglicht es vorzugsweise dem Arzt und/oder dem Patienten, das Heilen der Wunde, die durch die Osteotomie 132 geschaffen wurde, durch dieses hindurch abzutasten, eine Sichtkontrolle vorzunehmen und/oder zu überwachen. Zusätzlich ermöglicht das Fenster 390 eine ungehinderte Sicht auf die Osteotomie 132 und den umgebenden Knochen und/oder anderes Gewebe für eine Vielzahl von Untersuchungs- und Überwachungsverfahren. Dieser Vorteil ermöglicht eine Vielfalt des Einsatzes von Untersuchungstechniken, um die Heilungsprozesse der Osteotomie 132 und/oder der Valgus- und/oder Varuskorrektur des Knochens 122 während der Behandlung zu beobachten, während das Fenster 390 vergrößert ist. So können zum Beispiel Verfahren eingesetzt werden, die radiographische und Ultraschallaufnahmen einschließen, jedoch nicht auf diese beschränkt sind, um ungehinderte Ansichten des Knochens 122 und diesen umgebender Gewebe an einer Vielzahl von Punkten während des Heilungsprozesses zu erfassen, wenn der Knochen 122 abgewinkelt ist.
Bei einigen Anwendungen kann es wünschenswert sein, dass einige oder alle der Elemente innerhalb des Abwinklungs-/Einstellabschnitts 340 unter Einsatz einer Vielzahl von Verbundmaterialien hergestellt werden. Zum Beispiel können diese Elemente, welche das Fenster 390 ausbilden und umschließen, röntgendurchlässige Materialien einschließen, die durchlässig für Röntgenstrahlen-Wellenlängen sind. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil eines größeren ungehinderten Bildgebungsbereiches, durch welchen ein Arzt Aufnahmen erhalten kann, um den Heilungsprozess zu analysieren.
Der Abschnitt des Gewebe-/Knochenwachstumsstimulators 370 schließt ein Gehäuse oder eine Steuereinheit 350 ein, die an der externen Fixiervorrichtung 360 befestigt ist, und Isolierverbindungen 352, die mit Stiften 130 verbunden sind. Die Steuereinheit 350 kann, lösbar oder anderweitig, an der externen Fixiervorrichtung 360 befestigt sein. Bei der in 2b veranschaulichten Ausführungsform ist die Steuereinheit 350 am Abwinklungs-/Einstellabschnitt 340 befestigt. Es liegt ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, dass die Steuereinheit 350 innerhalb der externen Fixiervorrichtung 360 in einer Vielfalt von Gestaltungen angeordnet oder an dieser befestigt ist, die den Stiften 130 weiterhin Strom zuführen können, während sie die Bedienbarkeit der externen Fixiervorrichtung 360 aufrechterhalten. Bei einigen Anwendungen kann es wünschenswert sein, alle oder einige Abschnitte des Gewebe/Knochenwachstumsstimulatorabschnitts 370 lösbar an der externen Fixiervorrichtung 360 so zu befestigen, dass er während der Anfertigung von Aufnahmen für Untersuchungen abgenommen werden kann.
Ähnlich der in 1 veranschaulichten Ausführungsform schließt die Steuereinheit 350 eine geeignete Logik- und/oder elektrische Schaltungsanordnung ein, die so bedienbar ist, dass ein Stromsignal durch zumindest zwei Stifte 130 hindurch für die Behandlung des Patienten gesendet wird. Bei dieser Ausführungsform verbinden vier Isolierverbindungen 152 elektronisch die Steuereinheit 350 mit zwei proximalen Stiften 130 und mit distalen Stiften 130. Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Schaltungsanordnung in der Steuereinheit 350 werden in Verbindung mit 5a, 5b und 6 erörtert.
Isolierverbindungen 352 können alle in geeigneter Weise isolierten Verbindungen sein, wie zum Beispiel ein flexibles Kabel, das so bedienbar ist, dass es die Steuereinheit 350 mit den Stiften 130 elektronisch verbindet. Bei dieser Ausführungsform werden Isolierverbindungen 352 an zwei proximale Stifte 130 und zwei distale Stifte 130 gekoppelt, um den ge samten Bereich zwischen den vier Stiften 130 zu behandeln. Zusätzlich kann eine solche Ausführungsform das Knochen- und/oder Gewebewachstum an der Patientenschnittstelle 128 rund um alle vier Stifte stimulieren. Bei anderen Anwendungen kann es wünschenswert sein, die Isolierverbindungen 352 an weniger oder mehr Stifte 130 zu koppeln. Isolierverbindungen 352 können in wünschenswerter Weise größenmäßig so ausgelegt sein, dass sie sich einer Erhöhung des Abstandes D zwischen den proximalen und den distalen Stiften 130 anpassen können, wenn die externe Fixiervorrichtung 360 verlängert wird, um den Knochen 122 abzuwinkeln.
Beim Gebrauch wird bei beiden in Verbindung mit 1 bis 2b erörterten Ausführungsformen ein Impulsstrom erzeugt, der Strom fließt durch zumindest zwei Stifte 130, und ein elektromagnetisches Feld wird erzeugt. Der Impulsstrom kann zum Beispiel ein geschalteter Gleichstrom sein, der von der elektrischen Schaltungsanordnung durch zumindest zwei Stifte 130 geschickt wird. Das elektromagnetische Feld durchdringt einen gewünschten Zielbereich, welcher zwischen den Stiften 130 geschaffen wird, durch die der Strom fließt. Das elektromagnetische Feld wird in einem Behandlungsvolumen geschaffen, das so betrachtet werden kann, dass es sich im Allgemeinen in einem radialen Abstand vom Strom erstreckt, der zwischen den beiden Stiften 130 durch den Patienten fließt. Das elektromagnetische Feld kann ebenfalls in einem Behandlungsvolumen an der oder in der Nähe der Patientenschnittstelle 128 erzeugt werden. Ein solches elektromagnetisches Feld, das durch eine Impulsstromquelle erzeugt wird, ist auf der Gewebe- und Zellebene dem Feld ähnlich, das durch eine PEMF-Vorrichtung induziert wird. Somit können die Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120 und 320 eingesetzt werden, um ein nicht invasives, energiearmes elektromagnetisches Feld zu einem Behandlungszielort oder Behand lungszielorten des Patienten zu führen. Die Gewebe-/Knochenwachstumsstimulatoren 170 oder 370 könnten zum Beispiel in geeigneter Weise an selektiv positionierte Stifte 130 gekoppelt werden, um galvanischen Strom zum Bereich der Fraktur oder der Osteotomie 132 und/oder zu einem Bereich der Gewebeschädigung zu leiten.
Beim Gebrauch können die Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120 und 320 über einen Zeitraum hinweg eingesetzt werden, der für die Heilung geeignet ist. Ein Arzt kann einen Behandlungsplan erstellen, der eine kontinuierliche Behandlung oder eine Behandlung mit mehreren Intervallen einschließt. Ein Patient kann zum Beispiel die Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120 und 320 für einen Zeitraum zwischen zwei und acht Stunden nutzen. Es kann für den Patienten besonders vorteilhaft sein, die Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120 und 320 für einen andauernden Behandlungszeitraum von vier Stunden zu benutzen.
Die Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120 und 320 können ebenfalls automatisch ein vorgegebenes Volumen der täglichen Behandlung bereitstellen, oder sie können von einem Patienten gestartet und gestoppt werden. Bei einigen Anwendungen können die Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120 und 320 so bedienbar sein, dass sie sich am Ende des vorgegebenen Behandlungsvolumens eines Tageszeitraums selbst abschalten.
Beim Betrieb können die Gewebe-/Knochenwachstumsstimulatoren 170 und 370 alle geeigneten Frequenz- und Wellenform-Merkmale nutzen, um Knochen- und/oder Gewebewachstum zu stimulieren. Da Knochenwachstum auf den Oberwellengehalt von Signalen reagiert, kann es vorteilhaft sein, Impulswellenformen oder Rechteckwellenformen zu benutzen. Diese Wellenformen, einschließlich von periodischen wiederholbaren Wellenformen, schließen eine geeignete Vielfalt von unterschiedlichen Frequenzen ein. Die Dauer, die Amplitude und die Frequenz jeder Wellenform können ebenfalls alle geeigneten Werte einschließen, die der Stimulation von Knochen- und/oder Gewebewachstum dienlich sind. Es kann zum Beispiel wünschenswert sein, eine ausgewählte oder adaptive Minimal- und/oder Maximalschwelle für die Wellenformamplitude zu benutzen. Bei einigen Anwendungen kann es wünschenswert sein, elektrische Felder von zirka 3 mv/cm für einen positiven Impulsabschnitt und von 1 mv/cm für einen negativen Impulsabschnitt durch die Verwendung von Strompegeln zu induzieren, wie zum Beispiel 2,1 mA und 700 μA für jeden entsprechenden Abschnitt. Die elektrischen Felder und Strompegel können variieren, abhängig von der Anwendung. Beispiele von Signalen, die von Gewebe-/Knochenwachtstumsstimulatoren 170 und 370 erzeugt werden können, werden in Verbindung mit 9a und 9b beschrieben und erörtert.
Transducerspulen-Stimulation
Unter Bezugnahme auf 3 bis 4b offenbaren die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung jetzt Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 220 und 420 beim Gebrauch, welche elektrische Signale ähnlich den Physio-Stirn^® Lite oder Spinal-Stirn^® Lite Vorrichtungen erzeugen, die von Orthofix angeboten werden. Beispiele von Signalen, die der Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 220 und 420 zugeordnet werden können, werden im Verbindung mit 9a und 9b veranschaulicht und erörtert.
Ähnlich den in 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsformen können die Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 220 und 420 Stabilität bieten und das Gewebewachstum fördern und/oder die Heilung des Patienten beschleunigen. Bei einigen Anwendungen können die Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 220 und 420 ebenfalls so bedienbar sein, dass sie das Risiko einer Infektion an der Patientenschnittstelle 128 verringern oder begrenzen.
3 ist eine schematische Zeichnung, die eine isometrische Ansicht einer weiteren Kombination aus externer Fixiervorrichtung und Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator 220 zeigt, welche Lehren der vorliegenden Erfindung verkörpert.
Bei dieser Ausführungsform schließt die Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 220 einen Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator-Abschnitt 270 und einen externen Fixiervorrichtungs-Abschnitt 260 ein. Ähnlich der zuvor in Verbindung mit 1 erörterten Ausführungsform wird die externe Fixiervorrichtung 260 am Röhrenknochen 122 an einer Patientenschnittstelle 128 mit Hilfe einer Vielzahl von Stiften 130 in der Nähe der Fraktur 132 angebracht. Es können weniger oder mehr Stifte 130 verwendet werden, und an geeigneten Orten nahe der Fraktur 132, abhängig von der Anwendung. Die externe Fixiervorrichtung 260 enthält ebenfalls den Klemmmechanismus 236, die Schlitze 238, die Einstellschraube 226 und die Stellschraube 234, und sie kann, ähnlich wie oben erörtert, in Verbindung mit dem Klemmmechanismus 136, den Schlitzen 138, der Einstellschraube 126 und der Stellschraube 134 eingestellt werden, wie in 1 gezeigt wird. Wie in ähnlicher Weise in Verbindung mit diesen gleichen Elementen in 1 erörtert wurde, befinden sich andere Ausführungsformen für die externe Fixiervorrichtung 260, die Stifte 130, den Klemmmechanismus 236, die Schlitze 238, die Einstellschraube 226 und die Stellschraube 234 ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung.
Der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator-Abschnitt 270 wird an der externen Fixiervorrichtung 260 am Gehäuse 261 befestigt, und er ist so bedienbar, dass er an der Patientenschnittstelle 128 ein gepulstes elektromagnetisches Feld (PEMF) zuführt. Der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator 270 und die externe Fixiervorrichtung 260 können ebenfalls als eine integrierte Vorrichtung hergestellt werden.
Bei dieser Ausführungsform schließt der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator 270 zwei mit 284a und 284b bezeichnete Transducerspulen ein, die im Allgemeinen an jedem Ende der externen Fixiervorrichtung 260 angeordnet sind. Beim Gebrauch schließt der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator 270 ein Gehäuse oder eine Steuereinheit 250 ein, die vorzugsweise programmierte elektrische Impulse zu den Transducerspulen 284b und 284a sendet. Die Transducerspulen 284b und 284a erzeugen ihrerseits ein PEMF. Somit übermitteln die Transducerspulen 284b und 284a, wenn die Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 220 am Patienten befestigt ist, ein nicht-invasives, energiearmes PEMF zu einem ausgewählten Behandlungsort oder zu ausgewählten Behandlungsorten des Patienten.
Die Steuereinheit 250 wird am Gehäuse 261 der externen Fixiervorrichtung 260 befestigt gezeigt. Isolierverbindungen 252 können alle geeigneten Verbindungen sein, wie zum Beispiel flexible Kabel, welche die Steuereinheit 250 elektrisch mit den Transducerspulen 284a und 284b verbinden. In ähnlicher Weise, wie in Bezug auf die Steuereinheit 150, die in 1 gezeigt wird, erörtert wurde, kann die Steuereinheit 250 bei einigen Anwendungen innerhalb des Gehäuse 261 angeordnet sein.
Es liegt ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, dass eine beliebige Anzahl von Transducerspulen (nicht ausdrücklich gezeigt) durch die Steuereinheit 250 betrieben wird. Der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator 270 kann zum Beispiel eine einzige Transducerspule einschließen, die am Gehäuse 261 der externen Fixiervorrichtung 260 befestigt ist. Alternativ kann der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator 270 eine Vielzahl von am Gehäuse 261 befestigten Transducerspulen einschließen, die zum Beispiel relativ parallel zum Knochen 122 ausgerichtet sein können. Diese Vielzahl von Transducerspulen kann ein PEMF für die Behandlung des Bereiches entlang des Knochens 122 bereitstellen. Zusätzliche Transducerspulen können ebenfalls so gestaltet sein, dass spezielle Abschnitte des Körpers eines Patienten behandelt werden, wie zum Beispiel die Patientenschnittstelle 128 oder andere Weichteilbereiche, für welche eine solche Behandlung wünschenswert ist. Bei einer anderen alternativen Ausführungsform kann der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator 270 selektiv bewegbar sein, um eine verbesserte Präzision und Flexibilität bei der zielgerichteten Erfassung eines Behandlungsbereiches zu gestatten. Zum Beispiel können eine oder mehr Transducerspulen gleitbar oder schwenkbar am Gehäuse 261 befestigbar und wie gewünscht einstellbar sein. Als ein weiteres Beispiel kann der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator 270 entsprechend der anatomischen Kontur des Zielbereichs ausgebildet und lösbar befestigt sein.
4a ist eine schematische Zeichnung, die eine Seitenansicht einer weiteren Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung zeigt, welche Lehren der vorliegenden Erfindung einschließt. Die Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervor richtung 420 schließt einen Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator 470 und eine externe Fixiervorrichtung 460 ein. Die Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 420 ist im Wesentlichen außerhalb des Körpers des Patienten positioniert (nicht ausdrücklich gezeigt).
4b ist eine schematische Zeichnung, welche eine isometrische Ansicht der in 4a veranschaulichten Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 420 zeigt. Ähnlich der zuvor in Verbindung mit 2a und 2b erörterten Ausführungsform wird die externe Fixiervorrichtung 460 am Röhrenknochen 122 an einer Patientenschnittstelle 128 mit Hilfe von vier Stiften 130 oberhalb und unterhalb der Osteotomie 132 befestigt. Abhängig von der Anwendung können weniger oder mehr Stifte 130 verwendet werden.
Der externe Fixiervorrichtungsabschnitt 460 enthält eine Anzahl von Elementen, die genutzt werden können, um die externe Fixiervorrichtung 460 lösbar mit den Stiften 130 zu verbinden. Ähnlich der zuvor in Verbindung mit 2a und 2b erörterten Ausführungsform schließt die externe Fixiervorrichtung 460 Klemmmechanismen 436, 476a und 476b, Schlitze 431, 438 und 478 und Stellschrauben 472 und 482 ein. Wie in Verbindung mit den ähnlichen Elementen in 2a und 2b erörtert wurde, befinden sich andere Ausführungsformen für die externe Fixiervorrichtung 460, die Stifte 130, die Klemmmechanismen 436 und 476a und 476b, die Schlitze 431, 438 und 478 und die Stellschrauben 472 und 482 ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung.
Ebenfalls wie in Verbindung mit den ähnlichen Elementen in 2a und 2b erörtert wurde, schließt die externe Fixiervorrichtung 460 ein Fenster 490 ein, ausgebildet und umschlossen durch einen Abwinklungseinstellabschnitt 440. Das Fenster 490 bietet eine ungehinderte Sicht auf den Röhrenknochen 122, die in wünschenswerter Weise die Untersuchung der Osteotomie 132 und/oder den Zugang zu derselben gestattet. Das Fenster 490 wird vergrößert, wenn die externe Fixiervorrichtung 460 eingestellt wird.
Das Fenster 490 ermöglicht es dem Arzt und/oder dem Patienten vorzugsweise, die durch die Osteotomie 132 erzeugte Wunde zu betasten, in Augenschein zu nehmen und/oder die Heilung derselben zu überwachen. Darüber hinaus gestattet das Fenster 490 eine ungehinderte Sicht auf die Osteotomie 132 und den umgebenden Knochen und/oder anderes Gewebe für eine Vielzahl von Untersuchungs- und Überwachungsverfahren. Das Fenster 490 kann zum Beispiel weniger Signale aus dem Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator-Abschnitt 470 behindern als herkömmliche Vorrichtungen.
Als ein weiteres Beispiel können Verfahren, die radiographische und Ultraschallaufnahmen einschließen, jedoch nicht auf diese beschränkt sind, genutzt werden, um ungehinderte Ansichten des Knochens 122 und umgebender Gewebe an einer Vielzahl von Punkten während des Heilungsprozesses zu erhalten, da der Knochen 122 abgewinkelt ist. Ein solcher Vorteil gestattet den Einsatz einer Vielzahl von Untersuchungstechniken für die Beobachtung der Heilungsprozesse der Osteotomie 132 und/oder der Valgus- und/oder Varuskorrektur des Knochens 122 während der Behandlung, während das Fenster 490 vergrößert ist.
Ähnlich der in 3 veranschaulichten Ausführungsform schließt der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator-Abschnitt 470 ein Gehäuse oder eine Steuereinheit 450 ein, die durch eine Isolierverbindung 452 an einer einzigen Transducerspule 484 befestigt ist. Die Steuereinheit 450 ist an der externen Fixiervorrichtung 460 befestigt und ist so bedienbar, dass sie an der Patientenschnittstelle 128 PEMF zuführt. Der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator 470 und die externe Fixiervorrichtung 460 können ebenfalls als eine integrierte Vorrichtung hergestellt werden. Bei dieser Ausführungsform schließt der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator 470 die Transducerspule 484 ein, die im Allgemeinen mit der Form des Fensters 490 übereinstimmen kann. Beim Gebrauch schließt der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator 470 ein Gehäuse oder eine Steuereinheit 450 ein, die vorzugsweise programmierte elektrische Impulse zur Transducerspule 484 sendet, die ihrerseits ein PEMF erzeugt. Somit überträgt die Transducerspule 484, wenn die Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 420 am Patienten befestigt ist, ein nicht invasives, energiearmes PEMF zu einem ausgewählten Behandlungsort oder zu ausgewählten Behandlungsorten des Patienten.
Die Transducerspule 484 kann eine Größe aufweisen, die ausreicht, um jeder Vergrößerung beim Fenster 490 entsprechen zu können. Bei einigen Anwendungen kann es wünschenswert sein, dass einige oder alle der Elemente innerhalb des Abwinklungseinstellabschnitts 440 unter Verwendung einer Vielzahl von Verbundmaterialien hergestellt werden, wie zum Beispiel strahlendurchlässige Materialien, die durchlässig für Röntgenstrahlen-Wellenlängen sind. Alternativ oder zusätzlich kann der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator 470 lösbar mit der externen Fixiervorrichtung verbunden sein, um während Untersuchungen mit Bildaufnahmen abgenommen zu werden. Diese Ausführungsformen können den Vorteil eines größeren ungehinderten Bereichs für Bildaufnahmen bieten, über welchen der Arzt Aufnahmen erhalten kann, um den Heilungsprozess zu analysieren.
Die Isolierverbindung 452 kann jede geeignete Verbindung sein, wie zum Beispiel ein flexibles Kabel, welches die Steuereinheit 450 mit der Transducerspule 484 elektrisch verbindet. Es liegt ebenfalls im Schutzumfang der Erfindung, dass eine Anzahl von Transducerspulen (nicht ausdrücklich gezeigt) durch die Steuereinheit 450 betrieben wird. Der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator 470 kann zum Beispiel eine Vielzahl von Transducerspulen einschließen, die an der externen Fixiervorrichtung 460 befestigt sind und die zum Beispiel relativ parallel zum Knochen 122 ausgerichtet sein können. Diese Vielzahl von Transducerspulen kann ein PEMF bereitstellen, um den Bereich entlang des Knochens 122 zu behandeln. Zusätzliche Transducerspulen können ebenfalls für die Behandlung spezieller Abschnitte des Körpers eines Patienten ausgelegt sein, wie zum Beispiel die Patientenschnittstelle 128 oder andere Weichteilbereiche, für welche diese Behandlung wünschenswert ist. Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform kann der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator 470 selektiv bewegbar sein, um eine erhöhte Präzision und Flexibilität bei der gezielten Erfassung eines Behandlungsbereiches zu gestatten. Eine oder mehr Transducerspulen können zum Beispiel gleitbar oder schwenkbar an Klemmen 436 befestigt sein und wie gewünscht eingestellt werden. Als ein weiteres Beispiel kann der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator 470 entsprechend der anatomischen Kontour des Zielbereichs ausgebildet und lösbar befestigt sein.
Jede der Transducerspulen 284a, 284b und 484 kann eine geeignete Größe aufweisen und so positioniert sein, dass ein PEMF einem Zielbereich des Patienten zugeführt wird. Die Gestaltung dieser Transducerspulen, zusammen mit elektrischen Treibersignalen, die von der Steuereinheit 250 bzw. 450 über Isolierverbindungen 252 oder 452 bereitgestellt werden, werden vorzugsweise so ausgewählt, dass ein relativ einheitliches Magnetfeld und relativ konstante Maximalflussdichten über einen gewünschten Behandlungsumfang hinweg bereitgestellt werden. Die Transducerspulen 284a und 284b können zum Beispiel jeweils die Fraktur 132 und/oder einen Bereich der Gewebeschädigung mit einem gewünschten Penetrationsschatten oder Abdeckungsbereich umschließen.
Die Größe und die Gestaltung dieser Transducerspulen kann ebenfalls eine breite Vielfalt aufweisen, abhängig von der Anwendung. Größere Spulen können zum Beispiel verwendet werden, um größere Bereiche zu behandeln, wie zum Beispiel diejenigen, die einen Oberschenkelknochen einschließen. Jede Transducerspule kann ebenfalls in einer Vielzahl von Gestaltungen gewickelt sein, abhängig von der Art der klinischen Anwendung und/oder des Behandlungsortes.
Es kann zum Beispiel vorteilhaft sein, einen Bereich, der einen Oberschenkelknochen einschließt, unter Verwendung einer einzigen Transducerspule 284a oder 484 zu behandeln, die einen Radius und eine Höhe von zirka 4 Zoll aufweist. Andererseits kann ein kleinerer Bereich, wie zum Beispiel derjenige, der einen Schienbeinknochen einschließt, in geeigneter Weise unter Verwendung einer Spule von drei Zoll behandelt werden. Als ein weiteres Beispiel könnten eine oder mehr Transducerspulen 284a, 284b und/oder 484 so positioniert werden, dass sie ein PEMF an oder in der Nähe der Fraktur oder Osteotomie 132 und/oder zu einem Bereich der Gewebeschädigung bereitstellen. Bei einigen Anwendungen kann es ebenfalls vorteilhaft sein, dass Spulen in der Nähe von Stiften 130 angeordnet werden, um zum Beispiel zu verhindern, dass Stifte 130 sich lockern und/oder um eine Infektion zu verhindern.
Zusätzlich können diese Transducerspulen einen einzigen Satz von Primärwicklungen oder zwei oder mehr Primärwicklungen, parallel in Schichten übereinander angeordnet, einschließen. Die Transducerspulen 284a, 284b und 484 können aus einem im Handel erhältlichen Draht der Dicke 18 ausgebildet werden. Bei einer Ausführungsform können die Transducerspulen entsprechend dem Wicklungsschema gewickelt werden: 1 Schicht mal 5 Windungen mal 20 American Wire Gauge (AWG – Amerikanische Drahtlehre), und sie können jeweils einen Widerstand von 0,32 Ohm und eine Induktivität von 25,4 μH aufweisen. Bei einigen Anwendungen kann die Stromversorgung der Steuereinheit 250 oder 450 über eine Standardstromquelle, wie zum Beispiel eine Wandeinheit, erfolgen. Bei dieser Ausführungsform können die Transducerspulen 284a, 284b und 484 gemäß einem unterschiedlichen Wicklungsschema gewickelt werden, zum Beispiel 2 Schichten mal 7 Windungen mal 20 AWG.
Beim Gebrauch kann ein Patient in ähnlicher Weise, wie bei den Ausführungsformen, die in Verbindung mit 1 bis 2b erörtert wurden, die Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 220 und 420 für eine Behandlungszeit benutzen, die sich über eine Zeit zwischen zwei und acht Stunden erstreckt. Eine andauernde Behandlungszeit von vier Stunden ist oft besonders vorteilhaft für den Patienten. Der Patient kann die Kombinationen aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 220 und 420 anschalten und ausschalten.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit 250 oder 450 ein vorbestimmtes Volumen der täglichen Behandlung bereitstellen, und sie kann so bedienbar sein, dass sie sich am Ende des vorbestimmten Behandlungsvolumens eines Tageszeitraums selbst abschaltet.
Die Steuereinheit 250 kann ebenfalls eine Schaltungsanordnung einschließen, wie zum Beispiel einen oder mehr AN/AUS-Schalter, um den Betrieb von einer oder beiden Transducerspulen 284a und 284b zu steuern. In ähnlicher Weise kann die Steuereinheit 450 eine Schaltungsanordnung einschließen, wie zum Beispiel einen AN/AUS-Schalter, um den Betrieb der Transducerspule 484 zu steuern. Bei einigen Anwendungen kann die Steuereinheit 250 oder 450 ebenfalls zusätzliche Steuerungen (nicht ausdrücklich gezeigt) für die Steuerung des Zugangs zu Behandlungsinformationen einschließen. Die Steuereinheit 250 oder 450 kann ebenfalls eine Alarmfunktion und/oder eine Anzahl von Anzeigelampen aufweisen, wie zum Beispiel Leuchtdioden (LED), um den Betriebsstatus anzuzeigen, zum Beispiel, wenn die Behandlung im Gange ist, wenn die Behandlung abgeschlossen ist, wenn eine Batterie-Stromquelle einen niedrigen Status hat.
Die Stromversorgung der Steuereinheit 250 oder 450 kann durch jede geeignete Batterie- oder andere Standard-Stromquelle erfolgen. Bei einigen Anwendungen kann die Steuereinheit 250 oder 450 eine einzige neun (9) Volt Wegwerf-Lithium-Batterie (nicht ausdrücklich gezeigt) enthalten.
Die elektrische Schaltungsanordnung, die innerhalb der Steuereinheit 250 oder 450 angeordnet sein kann, kann entsprechende Transducerspulen in vorbestimmten Zeitabständen mit einem Impuls-Zweiphasenstrom versorgen, wodurch das PEMF Ausgangssignal entsprechend einem vorgeschriebenen vorprogrammierten PEMF-Regime aktiviert wird. Mit Ausnahme der Transducerspulen 284a und 284b kann diese Schaltungsanordnung körperlich in der Steuereinheit 250 angeordnet sein, und mit Ausnahme der Transducerspule 484 kann diese Schaltungsanordnung körperlich in der Steuereinheit 450 angeordnet sein. Die elektrische Schaltungsanordnung kann sowohl eine Steuer-Schaltungsanordnung, eine Feldrichtungs-Schaltungsanordnung als auch eine Treiber-Schaltungsanordnung enthalten, die alle auf einer Leiterplatte hergestellt werden können und in der Steuereinheit 250 oder 450 eingekapselt sein können. Eine Ausführungsform für diese Schaltungsanordnung wird in Verbindung mit 7–8b erörtert.
5a und 5b veranschaulichen schematisch eine elektrische Schaltungsanordnung, die bei der Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung verwendet werden kann, die in 1 bis 2b gezeigt wird. Die elektrische Schaltungsanordnung schließt einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis 46 ein, der in einer Vielfalt von Arten und Weisen geschlossen sein kann, und einschließlich auf einem Substrat, auf einer Leiterplatte oder extern als Teil des Gehäuses in diesem geschlossen sein kann. Die elektrische Schaltungsanordnung führt den Stiften 130 vorzugsweise einen gepulsten galvanischen Strom (geschalteter Gleichstrom) zu, was ein elektromagnetisches Feld im Inneren des Patienten erzeugt. Bei einer Ausführungsform kann ein Gleichstrom unter Nutzung eines geeigneten Stromreglers bereitgestellt werden. Die Stromversorgung der elektrischen Schaltungsanordnung erfolgt mit jeder geeigneten Stromquelle, wie zum Beispiel eine Batterie oder Wandeinheit.
Die elektrische Schaltungsanordnung kann ebenfalls mit einem externen Empfänger zum Einsatz kommen. Dieser externe Empfänger kann eine mobile oder eine stationäre Vorrichtung sein, die so bedienbar ist, dass sie die Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120 programmiert, überwacht und/oder steuert. Bei einigen Anwendungen kann es wünschenswert sein, Informationen zwischen dem externen Empfänger und dem integrierten Schaltkreis 46 drahtlos über einen Uplink und einen Downlink zu leiten, indem zum Beispiel eine Infrarot- oder Hochfrequenzverbindung genutzt wird. Ein solcher Vorteil kann die Mobilität eines Patienten, der eine Behandlung erhält, erhöhen. Andere drahtlose oder direkte Kommunikationsverbindungen liegen ebenfalls im Schutzumfang der Erfindung.
Die folgenden Signale können durch einen integrierten Schaltkreis 46 intern und als externe Verbindungen genutzt werden:
ANL_CLK wird durch den Hauptkippkreis 52 erzeugt. Es aktiviert den Leitungsstatus-Kreis 62 während bestimmter Intervalle des Gleichstrom-Ausgangssignals.
BIASON wird durch den Hauptkippkreis 52 erzeugt. Im Wechselstrommodus schaltet es den Vorspannungsstrom für den positiven Abschnitt des Ausgangssignals ein. Es wird während des negativen Abschnitts der Wechselstromsignalausgabe deaktiviert. BIASON wird durch den Ausgangstreiber genutzt.
C1_49 wird durch den Hauptkippkreis 52 erzeugt. Ein Beispiel-Signal kann ein Zeitgebersignal von 1,49 Hz sein. Es wird als ein Zündsignal für die Steuerlogik der Ausgangsschalter des Ausgangstreibers 54 genutzt.
C76_8 wird durch einen Kristalloszillator-Schaltkreis 48 erzeugt. Ein Beispiel-Signal kann ein Zeitgebersignal von 76,8 kHz sein. Es ist das Hauptzeitsignal, das durch den integrierten Schaltkreis 46 genutzt wird.
CODE ist ein außen fest verdrahtetes Eingabe-Bit (Anschlussstelle 10). Das Kommunikationsprotokoll erfordert es, dass Kommunikationsworte ein passendes Bit für einen gültigen Downlink haben.
DATA wird durch den PPM (Pulsphasenmodulation) Dekoderblock 58 erzeugt. Ein Beispiel-Signal kann die Ausgabe vom PPM Dekoder sein, wo angezeigt wird, dass eine gültige Angabe 0 oder die Angabe 1 vom Empfängerschaltkreis 64 empfangen wurde.
DCON ist ein außen fest verdrahtetes Bit (Anschlussstelle 13). Es wird benutzt, um anzuzeigen, für welche Konfiguration, Wechselstrom oder Gleichstrom, der Schaltkreis eingerichtet worden ist. Ein Logikpegel 0 zeigt eine Wechselstromkonfiguration an, während Logikpegel 1 eine Gleichstromkonfiguration anzeigt.
DSTB wird durch den PPM Dekoderschaltkreis 58 erzeugt. Es strobt gültige Daten in den Kommunikationsmodemschaltkreis 60.
EOL wird durch den Batteriestatusschaltkreis 66 erzeugt. Zum Beispiel wird dieses Bit einen Logikwert von 1 haben, wenn die Batteriespannung geringer als 2,1 V ist oder gleich 2,1 V ist. Ansonsten wird es einen Logikwert von 0 haben.
EOLTRM ist eine Eingabe zum Batteriestatusschaltkreis 66 und kann an V_DD durch einen externen Kondensator und Widerstand (Anschlussstelle 12) gekoppelt sein und wird genutzt, um niedrige und fehlende Batteriespannungen zu den gewünschten Auslösepunkten abzugleichen (hier – 2,4 bzw. 2,1 V).
GND_REF wird durch den Spannungsreferenz-/Spannungsreglerschaltkreis 68 erzeugt. Ein Beispiel-Signal kann ein gepufferter Spannungspegel sein, 1,5 V geringer als V_DD. Es wird über die Anschlussstelle 18 off-chip gemacht.
IBATT wird durch den Spannungsreferenz-/Spannungsreglerschaltkreis 68 erzeugt. Ein Beispiel-Signal kann eine 20 nA Stromsenke erzeugen, die genutzt wird, um den Vorspannungsstrom im Batteriestatusschaltkreis 68 zu erzeugen.
ICODE wird durch den Spannungsreferenz-/Spannungsreglerschaltkreis 68 erzeugt. Ein Beispiel-Signal kann eine 100 nA Stromsenke erzeugen, die genutzt wird, um den CODE- Anschlussstift nach unten zu ziehen, wenn dieser Anschlussstift offen gelassen wird.
IDCON wird durch den Spannungsreferenz-/Spannungsreglerschaltkreis 68 erzeugt. Ein Beispiel-Signal kann eine 100 nA Stromsenke erzeugen, die genutzt wird, um den DCON-Anschlussstift nach unten zu ziehen, wenn dieser Anschlussstift offen gelassen wird.
ILEAD wird durch den Spannungsreferenz-/Spannungsreglerschaltkreis 68 erzeugt. Ein Beispiel-Signal kann eine 20 nA Stromquelle sein, die genutzt wird, um den Leitungsstatusschaltkreis 62 vorzuspannen.
ILIMIT ist eine Außenverbindung zum Ausgangstreiber-Schaltkreis 54 (Anschlussstelle 22). Im Wechselstrommodus wird ILIMIT nicht eingesetzt. Im Gleichstrommodus ist ILIMIT mit dem Stimulatorgehäuse verbunden und fungiert als Anode der Einheit.
IMINUS wird durch den Hauptkippkreis 52 erzeugt. Im Wechselstrommodus schaltet es den negativen Ausgangsabschnitt des Signals. Im Gleichstrommodus schaltet es den Ausgangsstrom. Es wird vom Ausgangstreiber-Schaltkreis 54 genutzt.
IMINUS2 wird durch den Hauptkippkreis 52 erzeugt. Im Wechselstrommodus wird es nicht genutzt. Im Gleichstrommodus schaltet es den Ausgangsstrom für OUT2. Es wird vom Ausgangstreiber-Schaltkreis 54 genutzt.
IPOR wird durch den Spannungsreferenz-/Spannungsreglerschaltkreis 68 erzeugt. Ein Beispiel-Signal kann eine 10 nA Stromsenke sein, die genutzt wird, um den Strom auf dem Reset-Schaltkreis 50 vorzuspannen.
IREC wird durch den Spannungsreferenz-/Spannungsreglerschaltkreis 68 erzeugt. Ein Beispiel-Signal kann eine 20 nA Stromquelle sein, die vom Empfängerschaltkreis 64 genutzt wird.
ITEST wird durch den Spannungsreferenz-/Spannungsreglerschaltkreis 68 erzeugt. Ein Beispiel-Signal kann eine 100 nA Stromsenke sein, die genutzt wird, um den TEST Anschlussstift nach unten zu ziehen, wenn dieser Anschlussstift nicht angeschlossen ist.
ITRM ist eine externe Verbindung zu V_DD über einen externen Widerstand (Anschlussstelle 25). Der Widerstand wird genutzt, um den Ausgangsstrom sowohl im Wechselstrom- als auch im Gleichstrommodus abzugleichen. Es ist eine Eingabe zum Ausgangstreiber-Schaltkreis 54.
LDHIGH wird durch die Leitungsstatuseinheit erzeugt. Im Wechselstrom-Modus gibt ein Logikpegel 1 eine hohe Leitungsimpedanz an. Im Gleichstrom-Modus gibt ein Logikpegel 1 eine hohe Leitungsimpedanz für OUT2 an.
LDLOW wird durch die Leitungsstatuseinheit erzeugt. Im Wechselstrom-Modus gibt ein Logikpegel 1 eine niedrige Leitungsimpedanz an. Im Gleichstrom-Modus gibt ein Logikpegel 1 eine hohe Leitungsimpedanz für OUT1 an.
LDTRM1 ist ein Eingabe zum Leitungsstatusschaltkreis 62 und kann an GND_REF über einen externen Widerstand (Anschlussstelle 20) gekoppelt sein. Es setzt die Auslösepunkte für den Leitungsstatusschaltkreis 62.
LDTRM2 ist eine Eingabe zum Leitungsstatusschaltkreis 62 und ist an GND_REF über zwei in Serie geschaltete Widerstände (Anschlussstelle 19) gekoppelt. Es wird genutzt, um die Auslösepunkte für den Leitungsstatusschaltkreis 62 zu setzen.
LOWBATT wird im Batteriestatusschaltkreis 66 erzeugt. Dieses Signal ist normalerweise schwach. Wenn die Batterieausgangsleistung unter 2,4 V fällt, schaltet dieses Signal zum Logikpegel 1.
NEN_ANL wird durch die Hauptkippkreis-Einheit 52 erzeugt. Im Wechselstrom-Modus aktiviert dieses Signal die Batterie- und Leitungsstatusschaltkreise während des negativen Abschnitts des Ausgangssignals. Ansonsten können diese Schaltkreise deaktiviert werden, um Strom zu sparen.
NIPLUS wird durch den Hauptkippkreis 52 erzeugt. Im Wechselstrom-Modus steuert dieses Signal den Ausgangsschalter für den positiven Abschnitt des Ausgangssignals.
NOUT_ON wird durch den Hauptkippkreis 52 erzeugt. Im Wechselstrom-Modus aktiviert dieses Signal den Ausgangstreiber während des Burst-Zeitraums. Ansonsten ist es abgeschaltet.
NPPMRST wird durch den PPM-Dekoderschaltkreis 58 erzeugt. Es ist ein primärer Reset für den Kommunikationsmodemschaltkreis 60.
NREC_OUT wird durch den Empfängerschaltkreis 64 erzeugt. Es ist eine digitale Darstellung der empfangenen-externen Eingabe.
NRESET wird durch Strom auf den Reset-Schaltkreis 50 erzeugt. Es erfolgt ein Reset bei ,Strom hoch' und nach einer gültigen Downlink-Uplink-Kommunikation. In jedem Falle kehrt es hoch nach zum Beispiel zwei 76,8 kHz-Taktzyklen zurück.
NRST wird durch Strom auf dem Reset-Schaltkreis 50 erzeugt. Es erfolgt ein Reset bei ,Strom hoch' und nach einer gültigen Downlink-Uplink-Kommunikation. In jedem Falle kehrt es zu seinem hohen Status nach zum Beispiel einem 1,49 Hz-Taktzyklus zurück.
NRSTPRG wird durch Strom auf den Reset-Schaltkreis 50 erzeugt. Es erfolgt ein Reset auf ,Strom hoch'. Es kehrt zu seinem hohen Status zurück, nachdem NRST zu hoch übergeht.
NSTRT wird durch den Kommunikationsmodemschaltkreis 60 erzeugt und leitet ein Reset nach einer gültigen Downlink-Uplink-Kommunikation ein.
NTRANS wird durch den Kommunikationsmodemschaltkreis 60 erzeugt und gibt den Vollzug einer gültigen Downlink-Kommunikation an.
NTRANS_OUT wird durch den Sender 58 erzeugt und ist das Ausgangssignal der Treiberstufe des Senderschaltkreises 56. Es ist mit einer externen Spule verbunden (Anschlussstelle 8).
ONECLK wird durch den PPM-Dekoderschaltkreis 58 erzeugt. Es ist das entschlüsselte Zeitgebersignal, das der Datenposition für den Logikpegel eins im Kommunikationsprotokoll entspricht.
OUT1 ist eine Ausgabe vom Ausgangstreiber-Schaltkreis 54 (Anschlussstelle 23). Sowohl im Wechselstrom- als auch im Gleichstrom-Modus ist dies das Ausgangssignal.
OUT2 ist eine Ausgabe vom Ausgangstreiber-Schaltkreis 54 (Anschlussstelle 24). Im Wechselstrom-Modus ist OUT2 mit OUT1 verbunden.
REC_OFF wird durch den PPM-Dekoderschaltkreis 58 erzeugt. Dieses Signal deaktiviert den Empfänger, den Batteriestatus-Schaltkreis und den Ausgangstreiber-Schaltkreis während einer Uplink-Operation.
RECV ist die Eingabe zum Empfänger 56. Es ist mit einer externen Spule (Anschlussstelle 9) verbunden.
STARTCLK wird durch den PPM-Dekoderschaltkreis 58 erzeugt. Es ist ein entschlüsseltes Zeitgebersignal, welches der Startposition im Kommunikationsprotokoll entspricht.
STIMO wird durch den Kommunikationsmodemschaltkreis 60 erzeugt. Es wird mit dem STIM1 Bit genutzt, um die vier Stimulationsmodi zu erzeugen (aus, 4 Stunden an, 8 Stunden an, durchgängig an).
STIM1 wird durch den Kommunikationsmodemschaltkreis 60 erzeugt. Es wird mit dem STIMO Signal genutzt, um die vier Stimulationsmodi zu erzeugen (aus, 4 Stunden an, 8 Stunden an, durchgängig an).
SYMTRM ist eine Eingabe zum Ausgangstreiberschaltkreis 54. Es kann an GND-REF oder V_DD durch einen externen Widerstand (Anschlussstelle 21) gekoppelt sein. Es wird genutzt, um den positiven Abschnitt des Ausgangsstroms abzugleichen. Es wird gegenwärtig nicht benutzt.
TCODE wird durch den Kommunikationsmodem-Schaltkreis 60 erzeugt. Es ist die Datenausgabe, die an den Senderschaltkreis 56 für externe Übermittlung gesendet wird.
TEST ist ein Prüfsignal, das in Verbindung mit TP1 bis TP6 genutzt wird. Es wird an der Anschlussstelle 4 off-chip gebracht.
TP1 bis TP6 sind externe Prüfstellen (Anschlussstellen 26, 27, 28, 1, 2 bzw. 3). Sie geben Daten aus den verschiedenen Zellenblöcken für Prüfzwecke aus.
V_DD ist ein externer Anschluss an den positiven Pol der 2,8 V Batterie (Anschlussstelle 14).
V_SS ist ein externer Anschluss an den negativen Pol der 2,8 V Batterie (Anschlussstelle 11).
VREF ist eine Eingabe zum Spannungsreferenz-/Spannungsregler-Schaltkreis 68. Es kann an eine 1,5 V nicht gepufferte Referenzspannung gekoppelt sein (Anschlussstelle 17).
VSET1 ist eine Eingabe zum Spannungsreferenz-/Spannungsregler-Schaltkreis 68. Es ist an V_DD durch zwei in Serie geschaltete externe Widerstände (Anschlussstelle 15) gekoppelt. Es wird genutzt, um VREF abzugleichen.
VSET2 ist eine Eingabe zum Spannungsreferenz-/Spannungsregler-Schaltkreis 68. Es ist an V_DD durch einen Widerstand (Anschlussstelle 16) gekoppelt. Es wird ebenfalls genutzt, um VREF abzugleichen.
XMIT wird durch den Kommunikationsmodem-Schaltkreis 60 erzeugt. Es aktiviert die Senderausgabe.
XTAL1 ist eine externe Verbindung zu einem Terminal eines 76,8 kHz Oszillator-/Widerstand-Schaltkreis (Anschlussstelle 6). Es ist eine Eingabe zum Kristalloszillatorschaltkreis 48.
XTAL2 ist eine externe Verbindung zu einem Terminal eines 76,8 kHz Oszillator-/Widerstands-Paares (Anschlussstelle 7). Es ist eine Eingabe zum Kristalloszillatorschaltkreis 48.
XTRM ist eine externe Verbindung zu V_DD über einen Widerstand (Anschlussstelle 5). Es stellt den Vorspannungsstrom auf zum Beispiel dem 76,8 kHz Kristalloszillator ein.
ZEROCLK wird durch den PPM Decoderschaltkreis 58 erzeugt. Es ist das entschlüsselte Zeitgebersignal, das einem Logikpegel Null im Kommunikationsprotokoll entspricht.
5a und 5b zeigen linke und rechte Hälften eines Blockdiagramms des integrierten Schaltkreises 46, der bei den Ausführungsformen genutzt werden kann, die in 1–2B dargestellt werden. Bei dieser Ausführungsform hat der integrierte Schaltkreis 46 28 Außenanschlüsse, die Anschlussstellen 1 bis 28. In seinem Inneren schließt der integrierte Schaltkreis 46 einen Kristalloszillator-Schaltkreis 48, einen Strom auf den Reset-Schaltkreis 50, einen Hauptkippkreis 52, einen Ausgangstreiber-Schaltkreis 54, einen Senderschaltkreis 56, einen PPM Decoder-Schaltkreis 58, einen Kommunikationsmodem-Schaltkreis 60, einen Elektrodenstatus-Schaltkreis 62, einen Empfängerschaltkreis 64, einen Batteriestatus-Schaltkreis 66 und einen Spannungsreferenz-/Spannungsregler-Schaltkreis 68 ein.
Der Kristalloszillator-Schaltkreis 48 erzeugt ein reguläres 76,8 kHz Zeitgebersignal, das mit C76-8 bezeichnet wird. Die ser Schaltkreis hat drei Außenanschlüsse, XTRM, XTAL1 und XTAL2, und eine Eingabe GND-REF. Der Strom auf dem Reset-Schaltkreis 50 erzeugt drei Reset-Ausgaben, NRESET, NRSTPRG, NRST, um alle anderen Schaltkreise in einen Anfangszustand nach der Stromzufuhr zu versetzen. Dieser Schaltkreis hat vier Eingaben, C76-8, C1-49, NSTRT und IPOR, und zwei Prüfstellen, TEST und TP6.
Der Hauptkippkreis 52 erzeugt die Impulszeitsteuerungssignale für die Steuerung des Ausgangstreiber-Schaltkreises und stellt einen 24-Stunden Impulsgeber für den integrierten Schaltkreis 46 bereit. Dieser Schaltkreis erzeugt acht Ausgaben, BIASON, NIPLUS, IMINUS, IMINUS2, NEUT-ON, NEN-ANL, ANL-CLK und C1-49. Dieser Schaltkreis hat sechs Eingaben, NRESET, REC-OFF, C76-8, DCON, STIMO, STIM1, und zwei Prüfstellen, TEST und TP1.
Der Ausgangstreiber-Schaltkreis 54 steuert das Ausgangssignal, OUT1 und OUT2, das über die Stifte 130 zum Patienten übermittelt wird. Dieser Schaltkreis hat Eingaben GND_REF, NOUT_ON, IMINUS, IMINUS2, NIPLUS und BIASON und Außenverbindungen ILIMIT, ITRM und SYMTRM.
Der Senderschaltkreis 56 kombiniert die Impulszeitsteuerungsparameter vom PPM-Dekoder 58 mit der Datenausgabe vom Kommunikationsmodem 60, um über NTRANS_OUT einen Magnetimpuls niedriger Frequenz an einen externen Empfänger zu übertragen. Dieser Schaltkreis hat Eingaben C76_8, STARTCLK, ONECLK, ZEROCLK, TCODE und XMIT:
Der PPM-Dekoder-Schaltkreis 58 bestimmt, ob vom Empfänger-Schaltkreis 64 erhaltene Informationen eine gültige Downlink-Kommunikation sind. Der PPM-Dekoder-Schaltkreis 58 erzeugt ebenfalls das Impulspositionsprotokoll, das vom Sender-Schaltkreis 56 genutzt wird. Dieser Schaltkreis hat Ausgaben C38_4, NPPMRST, DSTB, DATA, STARTCLK, REC_OFF, ZEROCLK, ONECLK. Der PPM-Dekoder-Schaltkreis 58 hat ebenfalls Eingaben C76_8, NREC_OUT, NTRANS, NRST und 2 Prüfstellen, TEST und TP4.
Der Kommunikationsmodem-Schaltkreis 60 steuert den Betriebsmodus des integrierten Schaltkreises 46 durch zwei seiner Ausgabe-Bits, STIM0 und STIM1. Diese zwei Bits definieren mögliche Betriebsmodi. Vier Betriebsmodi können zum Beispiel sein: aus, vier Stunden an/20 Stunden aus, acht Stunden an/16 Stunden aus oder durchgängig an. Dieser Schaltkreis empfängt ebenfalls Signale vom Batteriestatus-Schaltkreis 66, welche den Status der Batterie (EOL und LOWBATT) angeben und vom Elektrodenstatus-Schaltkreis 62, welche die Impedanz der Ausgabestifte oder Elektroden 130 (LDHIGH und LDLOW) angeben. Der Schaltkreis erzeugt dann ein 11-Bit-Kommunikationswort und übermittelt 'aktivieren' (TCODE und XMIT) für die Übertragung durch den Sender-Schaltkreis 56. Der Kommunikationsmodem-Schaltkreis 60 hat elf andere Eingaben, NRSTPRG, C38_4, NPPMRST, DSTB, DATA, STARTCLK, REC_OFF, DCON und CODE, zwei andere Ausgaben NTRANS und NSTRT, und zwei Teststellen, TEST und TP5.
Der Elektrodenstatus-Schaltkreis 62 vergleicht die Impedanz der Ausgabestifte oder Elektroden 130 mit einer vorbestimmten Schwellen oder Schwellen. Er hat zwei Ausgaben, LDLOW und LDHIGH. Der Schaltkreis hat Eingaben, NRST, IMINUS, ANL_CLK, DCON, NEN_ANL, ILEAD und Verbindungen zu OUT1, OUT2, LDTRM1 und LDTRM2 und zwei Prüfstellen, TEST und TP2.
Der Empfänger-Schaltkreis 64 erzeugt eine digitale Ausgabe, NREC_OUT, aus einer Eingabe RECV. Dieses Signal wird aus einer Vorrichtung empfangen, die sich außen an der Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120 befindet, wie zum Beispiel der zuvor erwähnte externe Empfänger. Der Empfänger-Schaltkreis 64 hat eine zusätzliche Eingabe IREC.
Der Batteriestatus-Schaltkreis 66 überwacht den Strom, der durch die zugeordnete Batterie zugeführt wird und signalisiert dem Kommunikationsmodem-Schaltkreis 60 mit LOWBATT und EOL, wenn die Batterie zwei Unterbrecherpunkte erreicht. Dieser Schaltkreis hat Eingaben, NRST, REC_OFF, C1_49, NEN_ANL, IBATT und GND_REF, eine Außenverbindung zu EOLTRM und zwei Prüfstellen, TEST und TP3. Der Spannungsreferenz-/Reglerschaltkreis 68 erzeugt den Vorspannungsstrom, der im integrierten Schaltkreis 46 genutzt wird: IPOR, IREC, IBATT, ILEAD, IDCON, ICODE und ITEST. Dieser Schaltkreis hat Eingaben VSET1, VSET2, und VREF und die Ausgabe GND_REF.
6 veranschaulicht schematisch den in 5a und 5b dargestellten Schaltkreis, der für eine Wechselstrom-Betriebsmodus ausgelegt ist. Wenn er geschlossen ist, können die Stifte 1–4 und 26–28 auf dem integrierten Schaltkreis 46 offen gelassen werden. Tests können vor dem endgültigen Zusammenbau vorgenommen werden.
XTRM ist mit V_DD 5 über einen Widerstand R1 verbunden, und XTAL1 ist parallel mit dem Widerstand R2 mit dem Kristall X1 verbunden. XTAL2 ist mit dem anderen Terminal von Kristall X1 und dem Widerstand R2 verbunden. Kristall X1 ist ein 76,8 kHz Kristall. TRANS ist mit einem Terminal des Kondensators C2 verbunden. RECV ist mit dem ersten Terminal des externen Widerstands R3 verbunden. Die übrigen Terminals von Kondensator C2 und Widerstand R3 sind miteinander und mit dem ersten Terminal der Induktionsspule L1 verbunden. Der zweite Terminal der Induktionsspule L1 ist mit V_DD verbunden. CODE kann mit V_DD über die externe Anschlussstelle 10 verbunden sein oder nicht. V_SS ist mit dem negativen Pol der Batterie BT1 verbunden, die eine 2,8 V Lithium-Jod-Batterie, ausgelegt für 200 mAH, sein kann. Eine geringfügig größere Batterie kann diese ersetzen, was die Nennleistung der Batterie BT1 auf 0,5 AH erhöht.
Wie dargestellt, ist V_SS ebenfalls mit einem Terminal des Kondensators C1 und einem Terminal des Widerstands R4 verbunden. Der zweite Terminal des Kondensators C1 ist mit V_DD verbunden, und der zweite Terminal des Widerstands R4 ist mit EOLTRIM verbunden. EOLTRIM ist über den Kondensator C3 ebenfalls mit V_DD verbunden. Der Widerstand R4 kann aktiv abgeglichen werden, um einen gewünschten LOWBATT Unterbrecherpunkt, wie zum Beispiel 2,4 V, vor dem endgültigen Zusammenbau zu erzielen. DCON wird ungeerdet an der Außenanschlussstelle 13 belassen. V_DD ist mit dem positiven Pol der Batterie BT1 verbunden. VSET1 ist mit V_DD über die in Serie geschaltete Kombination der Widerstände R5 und R6 verbunden. VSET2 ist mit dem Knoten verbunden, der durch den Innenanschluss des Widerstands R5 an den Widerstand R6 gebildet wird. VREF ist mit der parallelen Widerstand-/Kondensator-Kombination verbunden. Die parallele Widerstand-/Kondensator-Kombination schließt den Widerstand R7 und den Kondensator C4 ein. Der zweite Terminal von R7 und C4 ist mit V_DD verbunden. Der Widerstand R5 kann vor dem Zusammenbau aktiv abgeglichen werden, um GND = V_DD – 1,5 V zu erzeugen. GND ist an V_DD Über den Kondensator C5 und an ein Elektrodenfenster auf dem Knochenwachstumsstimulator gekoppelt.
LDTRM2 ist mit einem Knoten 440 über hintereinander geschaltete Widerstände R8 und R9 verbunden. Der Knoten 440 ist mit GND verbunden.
LDTRM1 ist mit dem Knoten verbunden, der durch die Verbindung der Widerstände R8 und R9 gebildet wird. Der niedrige Leitungsimpedanz-Unterbrecherpunkt wird gesetzt, indem der Widerstand R9 aktiv abgeglichen wird. Der hohe Impedanz- Unterbrecherpunkt wird gesetzt, indem der Widerstand R8 nach dem Widerstand R9 aktiv abgeglichen wird. SYMTRIM ist mit einem Knoten 442 durch den optionalen Widerstand R12 verbunden. SYMTRIM verlässt den integrierten Schaltkreis 46 an der externen Anschlussstelle 122. OUT1 ist mit der Ausgangselektrode 30 über den Kondensator C7 verbunden. Der Kondensator C7 sichert, dass der Ausgang keine Netz-Gleichstromkomponente hat. OUT1 ist ebenfalls mit dem Knoten 442 durch den Widerstand R10 verbunden. Die Knoten 442 und 440 sind elektrisch verbunden. OUT2 ist mit OUT1 verbunden. ITRIM ist mit V_DD durch den Widerstand R11 verbunden. Der Widerstand R11 ist aktiv abgeglichen, um den Ausgangsstrom zu setzen. Darüber hinaus ist die Zener-Diode D1 zwischen GND und Ausgang gekoppelt, und diese werden wie dargestellt vorgespannt. Sie sorgen für den Hochspannungsschutz des Schaltkreises. Der Kondensator C6 ist ebenfalls zwischen OUTPUT1 und GND angeschlossen. Der Kondensator C6 schützt den Schaltkreis vor elektromagnetischer Störung (EMI). Die Auflageelemente sind größenmäßig so ausgelegt, dass sie dem Patienten galvanischen Strom gemäß der Erfindung zuführen. Die Widerstände R1 bis R12, die Kondensatoren C1 bis C6 und die Induktionsspule L1 können zum Beispiel alle größenmäßig so ausgelegt sein, dass sie für einen Ausgangsspannungspegel sorgen, der den Stromanforderungen der Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120 entspricht.
Zusätzliche Beispiele für eine Schaltungsanordnung, die in Verbindung mit den in 1–2b dargestellten Ausführungsformen zur Anwendung kommen können, sind im U.S. Patent Nr. 5,565,005 zu finden, eingereicht am 17. Februar 1993 durch John H. Erickson et al. mit dem Titel „Implantierbarer Wachstums-Gewebestimulator und Verfahren für diesen".
7 ist zum Teil eine schematische Ansicht und zum Teil ein Blockdiagramm eines elektrischen Schaltkreises, der gemäß Lehren der vorliegenden Erfindung ausgebildet wurde. Dieser elektrische Schaltkreis kann in Verbindung mit den Ausführungsformen zum Einsatz kommen, die in 3 bis 4b dargestellt sind.
Beim Beispiel von 7 steuert diese Schaltungsanordnung die Transducerspulen 284a und 284b, wie in Verbindung mit 1 erörtert wurde. Diese Schaltungsanordnung versorgt die Transducerspulen 284a und 284b in vorgegebenen Zeitabständen mit einem Zweiphasen-Impulsstrom, wodurch das PEMF-Ausgangssignal gemäß einem vorgeschriebenen, vorprogrammierten PEMF-Regime aktiviert wird. Mit Ausnahme der Transducerspulen 284a und 284b kann diese Schaltungsanordnung körperlich in der Steuereinheit 150 oder 350 angeordnet sein. Die elektrische Schaltungsanordnung schließt den Steuer-Schaltkreis 900, den Felderkennungsschaltkreis 908 und die Treiberschaltungsanordnung 910 ein, die alle auf einer gedruckten Leiterplatte hergestellt sein können und in der Steuereinheit 150 oder 350 eingeschlossen sein können. Bei dieser Ausführungsform ist die Steuer-Schaltungsanordnung 900 so bedienbar, dass sie die Gruppen-Schaltungsanordnung 940a und 940b antreibt.
Die Steuer-Schaltungsanordnung 900 schließt den Prozessor oder die Mikrosteuereinheit 901 mit zugehörigen Bestandteilen des integrierten Schaltkreises ein: Programmspeicher 902, Datenspeicher 903 und Echtzeit-Zeitgeber-Schaltkreis 904. Bei einigen Anwendungen kann der Prozessor 901 zwei einzelne Mikroprozessoren darstellen. Ein Mikroprozessor kann genutzt werden, um die Transducerspule 284a zu steuern, und der andere Mikroprozessor kann genutzt werden, um die Transducerspule 284b zu steuern.
Der Prozessor 901 steht in Datenkommunikation mit diesen zugehörigen Bestandteilen durch einen Bus 905. Ein PEMF Programm kann in ein Mikrosteuergerät EPROM oder in einen anderen Speicher geladen werden und als PEMF Programmspeicher 902 installiert werden. Alternativ kann das PEMF Programm in den PEMF Programmspeicher über den E/A-Kanal 906 eingelesen werden.
Der Datenspeicher 903 kann genutzt werden, um Daten über den Gebrauch der Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120 durch den Patienten zu speichern, basierend auf einem im Inneren vorhandenen Zeitgeber und Kalender, die durch den Zeitgeber-Schaltkreis 904 bereitgestellt werden. PEMF-Programmparameter, wie zum Beispiel Startzeit, Stoppzeit, Dauer und Tagesdurchschnitt können zum Beispiel im Datenspeicher 903 gespeichert werden. Diese Daten können ausgelesen werden oder auf einen geeigneten Drucker, eine externe Vorrichtung oder einen Kommunikationslink über den E/A-Kanal 906 hochgeladen werden. Bei dieser Ausführungsform ist der E/A-Kanal 906 ein versenkter Serien-Eingabe-/Ausgabekanal (SIO) für den Anschluss an solch eine externe Vorrichtung.
Der Prozessor 901 steuert Spulentreiberverstärker 907a und 907b, welche die Erregung und Aberregung der Transducerspulen 284a bzw. 284b antreiben. Die Feldsensor- oder Spulenunterbrecherdetektor-Schaltkreise 908a und 908b erfassen die Ausgabe elektromagnetischer Felder durch entsprechende Transducerspulen 284a und 284b und geben ein Antwortsignal an den Prozessor 901 für die Überwachung des Betriebs der Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstums-stimulator und externer Fixiervorrichtung 120. Diese eingebaute Überwachungsschaltungsanordnung sichert, dass das Behandlungsfeld durch einen angemessenen Stromfluss in jeder Transducerspule 284b und 284a erzeugt wird.
Der Prozessor 901 kann Überwachungsdaten im Datenspeicher 903 speichern, und er löst ein sichtbares oder hörbares Warnsignal oder einen anderen Alarm aus, wenn die Vorrichtung nicht das Behandlungsfeld erzeugt. Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt während der Behandlung eine der Transducerspulen 284b, 284a aufhört, angemessen zu funktionieren, wird die Behandlung gestoppt und die Feldfehleranzeige ausgelöst.
Beim Betrieb erhält der Prozessor 901 Strom von einer Stromquelle, wie zum Beispiel aus einer Neun-Volt-Lithium- oder Alkalibatterie, über einen Schaltspannungsregler 909. Der Regler 909 führt dem Prozessor 901 und seinen zugeordneten digitalen Bestandteilen +5 Volt Strom zu.
Der Prozessor 901 und seine zugeordneten Bestandteile können mit herkömmlichen integrierten Schaltkreisvorrichtungen realisiert werden. Der Prozessor 901 kann zum Beispiel ein Motorola 68HC11 Prozessor sein. Der Datenspeicher 903 und der Zeitgeber-Schaltkreis 904 können eine Vorrichtung der Dallas Semiconductor Corporation sein.
Das PEMF Programm kann ein Paar Steuersignale ausgeben, die jeweils eine Reihe von Impulsbursts umfassen. Die Impulse der zwei Signale sind so versetzt, dass ein Impuls eines Signals stark ist, wenn ein Impuls des anderen Signals schwach ist. Diese alternierenden Steuersignale steuern die Treiberelektronik dergestalt, dass sie zu geeigneten Zeitpunkten Strom an- und ausschaltet, um den Transducerspulen 284a und 284b Zweiphasenstrom zuzuführen.
Ein Merkmal der Steuersignale ist, dass zu Beginn eines der Impulsbursts ihr erster Impuls kürzer als die anderen Impulse in der gleichen Impulsfolge ist. Somit ist zum Beispiel, wenn die erste Impulsfolge Impulse mit 4 Mikrosekunden (4 μSek) An- Zeiten und 12 Mikrosekunden (12 μSek) Aus-Zeiten hat, der erste Impuls der ersten Impulsfolge 2 Mikrosekunden (2 μSek). Dieser erste kurze Impuls schafft das Magnetfeld für das PEMF Stimulationstherapiesignal in der Spule mit einer Wicklung. Durch das Anschalten der Treiber-Schaltungsanordnung für einen halben Impuls findet die Erregung des Magnetfeldes statt, um das PEMF Magnetfeld weg von Null einzustellen. Dann schaltet sich der nächste Impuls auf der anderen Impulsfolge zirka für zwölf Mikrosekunden ein. Dies stellt den Strom so ein, dass die Treiberrücklaufenergie in eine negative Richtung geht. Dies bewirkt, dass der Strom von einer anfänglichen negativen Richtung aus fließt. Der Strom steigt dann von Null aus an und erhöht sich von einer negativen Zahl über Null zu einer positiven Zahl während des Impulses.
Die Treiberelektronik 910a und 910b treibt entsprechende Transducerspulen 284a und 284b so an, dass die Transducerspulen 284a und 284b dann die gewünschten PEMF Stimulationstherapie-Signale erzeugen. Die Treiberelektronik 910a und 910b haben einen ersten Transistorschalter 911 zwischen dem Unterbrecherdetektor-Schaltkreis 908 und den Transducerspulen 284a und 284b, und einen zweiten Transistorschalter 912 zwischen dem Energierückgewinnungskapazitäts-Schaltkreis 913 und den Transducerspulen 284a und 284b. Die Schalter 911 und 912 steuern das Ausgangssignal von den Transducerspulen 284a und 284b. Beim Betrieb formt jede Transducerspule 284a und 284b das gepulste Elektromagnetfeld und gewinnt nicht verbrauchte Energie während des Zusammenbruchs des erzeugten Feldes zwischen den Impulsen zurück.
Für das Initialisieren wird jeder Schalter 911 durch den entsprechenden Spulentreiberverstärker 907a und 907b angeschaltet, um über die Transducerspulen 284a und 284b für einen Zeitraum von einer Hälfte einer normalen Impulsdauer von typi scherweise vier Mikrosekunden (4 μSek) Batteriespannung zuzuführen. Der Anregungsstrom fließt durch die Transducerspulen 284a und 284b, um ein Ausgangssignal zu erzeugen. Wenn der Schalter 911 abschaltet, schaltet der Schalter 912 ein, um den Energierückgewinnungskapazitäts-Schaltkreis 913 auf eine Spannung aufzuladen, die vier Mal der Batteriespannung entspricht. Dies bewirkt die Entladung der Transducerspulen 284a und 284b in der entgegengesetzten Richtung während der Aus-Zeit von Schalter 911 im Vergleich zur Richtung während seiner An-Zeit. Somit erfolgt Energierückgewinnung ohne eine zweite Spule. Treiber-Schaltkreise 910a und 910b gestatten die Folgesteuerung des Stroms über jeweilige Transducerspulen 284a und 284b in beiden Richtungen.
Somit kann für eine gegebene Magnetfeldstärke der Spitzenstrom halbiert werden. Dies führt zu einer Verringerung bei I²R Verlusten um den Faktor vier, wobei I der Augenblicksspulenstrom ist und R der Widerstand der Spulenwicklung. Dies sind die Arten von Verlusten, die bei der Verwendung einer Zweitwicklung auftreten würden. Die Spannung V_K4 kann abgeleitet werden aus dem Rücklaufimpuls von den Transducerspulen 284a und 284b anstatt dass ein separater Spannungsverstärkungs-Schaltkreis erforderlich ist. Durch das Ausgleichen der Kapazität der Kondensatoren 913a und 913b ist es möglich, die Notwendigkeit eines separaten Vier-Mal-Spahnungsversorgungs-Schaltkreises zu eliminieren.
Beim Beispiel von 4 schließt der Energierückgewinnungskapazitäts-Schaltkreis 913 zwei seriengeschaltete Kondensatoren 913a und 913b ein. Ihr Kapazitätsverhältnis ist zumindest 1:3, und beim Beispiel dieser Beschreibung ist es 1:10 (in Mikrofarad). Verschiedene andere Kondensatorgestaltungen könnten für den kapazitiven Schaltkreis 913 verwendet werden, mit dem gemeinsamen Merkmal, dass er die gewünschte Energierückspeiche rungsspannung, hier V_X4, bereitstellt. Zum Beispiel könnte der Energierückgewinnungskapazitäts-Schaltkreis 913 eine Kondensator- und Spannungsregler-Schaltungsanordnung einschließen.
Die Steuer-Schaltungsanordnung 900 ist ebenfalls so bedienbar, dass sie eine einzelne Gruppenschaltungsanordnung oder eine zusätzliche Gruppenschaltungsanordnung (nicht ausdrücklich gezeigt) antreibt. Die Steuer-Schaltungsanordnung 900 kann zum Beispiel eine einzelne Gruppenschaltungsanordnung antreiben, wenn die Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung 120 eine einzige Spule 284a nutzt, indem die Gruppenschaltungsanordnung 907b entfernt wird. Bei einer derartigen Ausführungsform kann die Steuer-Schaltungsanordnung 900 eine einzige Gruppenschaltungsanordnung steuern, wie zum Beispiel eine einzige Spule 384, wie sie in 2a und 2b veranschaulicht ist, ohne wesentlich die Last auf der Steuer-Schaltungsanordnung 900 zu verändern. Alternativ kann eine zusätzliche Gruppenschaltungsanordnung weiter parallel mit der Gruppenschaltungsanordnung 940a und 940b platziert werden, ohne wesentlich die Last auf der Steuer-Schaltungsanordnung 900 zu verändern. Somit kann jede beliebige Anzahl von Gruppenschaltungsanordnungs-Modulen lösbar mit der Steuer-Schaltungsanordnung verbunden werden und in Verbindung mit den Transducerspulen 284a und 284b betrieben werden.
8a veranschaulicht eine Ausführungsform des Spulenunterbrecherdetektor-Schaltkreises 908a. Ein Set-/Reset-Flipflop 961 empfängt ein oberes Eingabesignal und ein unteres Eingabesignal. Eine seiner Q Ausgaben geht zum Flipflop 962 und steuert die Funktion von Schalter 912. Die andere Q Ausgabe steuert die Funktion von Schalter 911. Die Q Ausgabe von Flipflop 962 geht zu Flipflop 963 als Zeitgebersignal. Der Schalter 912 steuert, ob das COIL_LO Signal zu V_X4 geht, während der Schal ter 911 COIL_LO zur Erde shuntet. Das COIL_HI Signal liefert Versorgungsspannung V.
Der Widerstand 964 und die Diode 965 erhalten Versorgungsspannung, V, vom Widerstand 966. Flipflop 963 empfängt als seine D Eingabe die Ausgabe vom Widerstand 966. Die Q Ausgabe von Flipflop 963 geht zum NAND Gate 967, um eine Erfassungsausgabe zu erzeugen.
Die Spannung V_X4 ist vier Mal die Spannung V, wobei beide in Bezug auf Erde gemessen werden. Die Signale UPPER und LOWER bestehen aus einem Burst von Impulsen, getrennt durch einen Inter-Burst-Zeitraum, wie in 9a und 9b gezeigt wird. Diese zwei Signale sind im Wesentlichen nicht überlappend, was die stabile Funktion des S/R Flipflop 961 gewährleistet. Die Q Ausgaben des S/R Flipflop 961 sind von entgegengesetztem Zustand und sind ebenfalls im Wesentlichen nicht überlappend, was gewährleistet, dass die Schalter 911 und 912 niemals gleichzeitig an sind.
Während des Inter-Burst-Zeitraums sind beide Schalter 911 und 912 offen. Unter normalen Betriebsbedingungen zieht die Transducerspule 284a den COIL_LO Signalpegel zur Versorgungsspannung V. Wenn eine Unterbrechung in der Spule auftreten sollte, wird das COIL_LO Signal durch den Widerstand 964 zum Erdschluss gezogen.
Der Widerstand 966, der Widerstand 964 und die Diode 965 übersetzen das COIL_LO Signal in Pegel, die für die Eingaben von Flipflop 963 und des NAND Gate 967 geeignet sind. Das Verhältnis des Widerstandes 966 zum Widerstand 964 wird so ausgewählt, dass ein Logikpegel „0" bei den Eingaben von Flipflop 963 und dem NAND Gate 967 bereitgestellt wird, falls bei den Transducerspulen 284a und 284b eine Unterbrechung auftreten sollte.
Die Ausgabe von Flipflop 962 ist ein Einzelimpuls, der zu Beginn eines Burst auftritt, beginnend mit dem ersten Impuls von UPPER und endend auf dem zweiten Impuls von UPPER. Die ansteigende Flanke der Ausgabe von Flipflop 962 tritt vor der ersten ansteigenden Flanke von COIL_LO auf Grund des relativ kurzen Zeitverzuges auf, der mit Flipflop 962 versus Schalter 912 und Schalter 911 verbunden ist. Die Impulsausgabe von Flipflop 962 geht zu Flipflop 963 und tastet die Inter-Burst-Spannung ab. Wenn die Inter-Burst-Spannung V entspricht, ist die Q Ausgabe von Flipflop 963 ein Logikpegel „1" bis zum nächsten Abtastimpuls, wodurch die Ausgabe der Umkehrung des COIL_LO Signals zum Prozessor 901 als SENSE Signal ermöglicht wird.
Wenn die Inter-Burst-Spannung auf dem Erdschlusspegel ist, auf Grund einer Unterbrechung in der Transducerspule 284a, wird die Ausgabe von Flipflop 963 auf den Logikpegel „0" eingestellt, wodurch die Ausgabe der Umkehrung des COIL_LO Signals an den Prozessor 901 unmöglich gemacht wird.
Ein Kurzschluss über die Spulenterminals hinweg bewirkt, dass das COIL_LO Signal mit V verbunden wird. Die Ausgabe von Flipflop 963 wird ein Logikpegel „1" sein und daher wird die Ausgabe des NAND Gates 967 ein Logikpegel „0" sein, anstelle des Burst-Signals, welches der Prozessor 901 normalerweise erwartet. Dies zeigt das Vorhandensein eines Feldfehlerzustandes an. Das Verbinden des COIL_HI oder COIL_LO Terminals mit der Erde wird im wesentlichen einen Gleichstrom-Kurzschluss erzeugen.
8b veranschaulicht das Zeitsteuerungsverhältnis der Logiksignale, welche die Schalter 911 und 912 antreiben sowie Signale im Inneren des Spulenunterbrecherdetektor-Schaltkreises 908. Bei jedem Logik-Burst-Signal gibt es eine Reihe von Impulsen, wobei die Dauer jedes oberen Impulses nur ein Drittel der Dauer des unteren Impulses beträgt. Andere Parameter können ebenfalls genutzt werden.
9a und 9b veranschaulichen typische Beispiele von Ausgabe-Wellenformen, die mit einer Kombination aus Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externer Fixiervorrichtung verbunden sein können. Die Verwendung von Wellenformen wie diesen kann zum Beispiel für eine Erhöhung der Knochendichte sorgen, da Knochengewebe auf verschiedenen Oberwellengehalt innerhalb eines elektrischen Signals zu reagieren scheint.
Bei einigen Anwendungen kann das PEMF Signal, das durch einen Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator und externe Fixiervorrichtung 120 oder 220 als Reaktion auf Signale aus den Steuereinheiten 150 bzw. 250 erzeugt wird, einen Impuls-Burst einschließen, dem ein Zwischen-Burst-Zeitraum folgt. 9a veranschaulicht ein Beispiel eines Impuls-Bursts. Zum Beispiel kann es besonders vorteilhaft sein, einen Burst von eintausendsechshundertneun (1609) Impulsen zu erzeugen, bei einer Wiederholungsgeschwindigkeit von zirka einundeinhalb Impuls-Bursts pro Sekunde. Diese Geschwindigkeit entspricht einem Burst zirka alle 667 +/– 3 Millisekunden (msek).
Jedes Logik-Burst-Signal kann eine Reihe von Impulsen aufweisen, wobei ein einzelner Impuls aus einem positiven (Erregungs)-Abschnitt und einem negativen (Aberregungs)-Abschnitt besteht. Wie in 9b gezeigt wird, kann eine positive Impulsdauer zirka 4 Mikrosekunden (4 μsek) betragen. Die negative Impulsdauer kann zirka zwölf Mikrosekunden (12 μsek) betragen. Dieser Impulszeitraum ist zirka sechzehn Mikrosekunden (16 μsek) für eine Impulsfrequenz von zirka 62,5 Kilohertz.
Beim Beispiel von 9a und 9b kann es 1609 Impulse pro Burst geben. Die Impulsdauer für jeden Abschnitt kann, abhängig von der Anwendung, variieren. Bei anderen Anwendungen kann es zum Beispiel wünschenswert sein, dass eine positive Impulsdauer zirka sechsundfünfzig Mikrosekunden (56 μsek) ist und dass die negative Impulsdauer zirka einhundertfünfundneunzig Mikrosekunden (195 μsek) für eine Impulsdauer von zirka zweihundertsechzig Mikrosekunden (260 μsek) ist.
Die Bereiche dieser Abschnitte können ungefähr äquivalent sein. Die Dauer eines positiven Abschnitts beläuft sich zum Beispiel auf zirka ein Drittel der Dauer eines negativen Abschnitts, während die Amplitude des positiven Abschnitts zirka 3 Mal diejenige des negativen Abschnitts ist. Andere Parameter können ebenfalls genutzt werden. Bei einigen Anwendungen kann es wünschenswert sein, eine Minimum- und/oder Maximum-Amplitudenschwelle für jeden Impulsabschnitt einzuschließen.
Eine solche Kombination von Parametern kann besonders vorteilhaft sein. Diese Parameter können zum Beispiel den energetischen Wirkungsgrad erhöhen, wenn die Transducerspulen 284a, 284b groß sein können. Diese Parameter können ebenfalls die Funktionsanforderungen an Batteriestrom verringern. Die Erfindung kann ebenfalls andere Zeitgebungsparameter verwenden, um die gewünschten PEMF Signale zu erzielen.
Obwohl die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile im Detail beschrieben worden sind, versteht es sich, dass verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Veränderungen an dieser vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche definiert wird, abzugehen.

Claims

Vorrichtung (220) zur Behandlung von Frakturen, Osteotomien, Weichteilverletzungen und für die rekonstruktive Chirurgie, umfassend: eine externe Fixiervorrichtung (260) zur Stabilisierung eines ausgewählten Abschnitts eines Patienten; einen Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator (270), der an der externen Fixiervorrichtung (220) befestigt ist und ein integraler Bestandteil derselben ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Gewebe- und Knochenwachstumsstimulator zumindest eine Transducerspule (284a, 284b) umfasst, die so bedienbar ist, dass ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, um das Wachstum von Knochen und/oder Gewebe an dem ausgewählten Abschnitt des Patienten zu stimulieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewebe- und Knochenwachstumsstimulator so bedienbar ist, dass das elektromagnetische Feld durch das Leiten von Strom durch die externe Fixiervorrichtung (260) in eine Patientenschnittstelle (128) erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom durch zumindest zwei Stabilisierungsvorrichtungen der externen Fixiervorrichtung (260) geleitet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom Wechselstrom ist.
Vorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator (270) eine Mehrzahl von Transducerspulen (284a, 284b) umfasst, die so bedienbar sind, dass das elektromagnetische Feld erzeugt wird.
Vorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator (270) weiterhin so bedienbar ist, dass mehrere Bereiche des Patienten gleichzeitig behandelt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator (270) weiterhin so bedienbar ist, dass mehrere Knochen und Gelenke des gleichen Patienten behandelt werden.
Vorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe und Abwinklung der externen Fixiervorrichtung (260) selektiv einstellbar sind.
Vorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromagnetische Feld eine Mehrzahl von Impulsen mit einer Impulsbreite von ca. zehn Mikrosekunden bis zweihundertsechzig Mikrosekunden umfasst.
Vorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromagnetische Feld eine Mehrzahl von Impulsen umfasst, die jeweils eine aus der Gruppe bestehend aus einer vorbestimmten Minimalamplitude und einer vorbestimmten Maximalamplitude aufweisen.
Vorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, weiterhin umfassend den Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator (270), der so bedienbar ist, dass eine Infektion durch das Leiten des elektromagnetischen Felds zu Patienten-Stift-Schnittstellen (128) verhindert wird.
Vorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgewählte Abschnitt ein Gelenk statt eines einzelnen Knochens umfasst.
Vorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Fixiervorrichtung ein Fenster (490) umfasst, durch das der ausgewählte Abschnitt des Patienten überwacht werden kann.
Vorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Fixiervorrichtung strahlendurchlässiges Material einschließt, durch das der ausgewählte Abschnitt des Patienten überwacht werden kann.
Vorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Fixiervorrichtung ein Gehäuse umfasst, das mit zwei Klemmmechanismen (136) verbunden ist, wobei die Klemmmechanismen so bedienbar sind, dass die externe Fixiervorrichtung von Stiften (130) gelöst und abgenommen wird, um einen ungehindert zugänglichen Bereich für die Wundversorgung und radiographische Aufnahmen zu schaffen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Fixiervorrichtung (260) so angepasst ist, dass sie an einen ausgewählten Abschnitt des Körpers eines Patienten angelegt wird, um während eines Heilungsprozesses Stabilität zu liefern und die Ausrichtung von Knochenabschnitten aufrecht zu erhalten; und der Gewebe-/Knochenwachstumsstimulator (270) so angepasst ist, dass der Patient mit einem gepulsten Gleichstrom stimuliert wird, wobei ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, wobei das Feld so bedienbar ist, dass es einen Zielbereich zwischen zwei Stiften (130) durchdringt; und wobei die externe Fixiervorrichtung zum Teil aus strahlendurchlässigem Material ausgebildet ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 15 oder Anspruch 16, die so angepasst ist, dass das Wachstum des Gewebes des Patienten innerhalb des ausgewählten Abschnitts stimuliert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 oder Anspruch 16 oder Anspruch 17, die so angepasst ist, dass das Wachstum von Knochen des Patienten innerhalb des ausgewählten Abschnitts stimuliert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 oder den Ansprüchen 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung so angepasst ist, dass Gleichstrom durch zwei Stifte (130) gepulst wird, um ein radial gerichtetes Behandlungsvolumen elektromagnetischer Energie oder ein auf die Patientenschnittstelle (128) gerichtetes Behandlungsvolumen zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 oder den Ansprüchen 16 bis 19, die so angepasst ist, dass der Patient innerhalb eines Behandlungsvolumens stimuliert wird, welches das Knie des Patienten einschließt.