NO326653B1

NO326653B1 - Medisinsk anordning for diagnose av bruskdegenerering ved hjelp av rommelig kartlegging av kompresjonsinduserte elektriske potensialer

Info

Publication number: NO326653B1
Application number: NO19993819A
Authority: NO
Inventors: Michael D Buschmann; Robert Guardo; Martin Garon; Pierre Le Guyader; Pierre Savard
Original assignee: Biosyntech Canada Inc
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1999-08-06
Publication date: 2009-01-26
Also published as: JP2001510370A; CA2278520C; EP0961575B1; JP4225578B2; CA2278520A1; DE69821090T2; US5779651A; NO993819D0; DE69821090D1; ATE257671T1; AU5976798A; NO993819L; WO1998034539A1; EP0961575A1

Description

OPPFINNELSENS BAKGRUNN

(a) Oppfinnelsens felt

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et medisinsk apparat for tidlig detektering og diagnose av bruskdegenerering og en fremgangsmåte for anvendelse av et slikt apparat.

(b) Beskrivelse av den kjente teknikk

Den fysiske og biokjemiske degenerering av leddbrusk er kjennemerke for flere sykdommer i leddene omfattende osteoartritt (OA) og reumatoidartritt. Flere av disse degenereringsleddprosesser er langsomme men progressive, og de krever flere år eller ti-år til å nå en symptomtilstand som bare kan være diagnostisert ved hjelp av radiologiske og arteroskopiske teknikker. Dessverre er vevskaden som oppstår under denne lange perioden med progressiv degenerering hovedsakelig irreversibel, og således er den eneste behandling for slike forhold ledderstatning. Disse behandlinger som er kostbare og som i seg selv er av midlertidig nytte vil eventuelt måtte gjentas flere ganger gjennom pasientens liv. En hovedgrunn for den nærmest eksklusive anvendelse av radikale og partielle behandlinger slik som ledderstatning er mangel på diagnoseverktøy som kan detektere bruskdegenerering i de tidlige og potensielt reversible faser.

Den mest alminnelige og kostbare leddsykdom, osteoartritt (OA), er vanligvis diagnostisert ved en sen fase basert på fysisk undersøkelse (smerte, hevelse, misdannelse, leddforstørrelse, bevegelsesbegrensning, dannelse av osteofytt), med røntgenstråling og magnetisk resonansavbilding (MRI), som er en radiologisk avbildning (avsmalning av leddrom, redusert brusktykkelse, dannelse av osteofytt, sklerose under brusken), og ved visuell artroskopi (brusksprekkdannelse, fibrillering, lokal nedsliting). Foreslåtte metoder for tidlig detektering og oppfølging av bruskdegenerering i osteoartritt (OA) har vært basert på serum og sinovial fluid molekylære markører, forfinet MRI, og vurdering av bruskens mekaniske egenskaper (internasjonal søknad publisert under publiseringsnummer WO 93/02619 i navnet Kiviranta og Jurvelin og US patent nr. 5 503 162 i navnet Athanasiou, et al.) eller elektromekaniske egenskaper (US patent nr. 5 246 013 i navnet Frank et al.) via ikke-visuelle artroskopiske apparater. Disse foreslåtte tidligdetekteringsmetoder er enda under utvikling og ingen har nådd trinnet for utbredt klinisk anvendelse.

Fra publikasjonen WO 91/09568 er det kjent et medisinsk apparat for deteksjon av nedbrytning av brusk. Apparatet omfatter elektroder festet til en fast overflate og som er avdekket for kontakt med brusk som skal analyseres.

Siden rollen til leddbrusk er hovedsakelig fysisk for overføring av krefter fra leddbrusk til ben og for å tilveiebringe lavfriksjonsleddoverflater, er det attraktivt å utvikle diagnoseverktøy som reflekterer disse funksjonelle fysiske egenskaper direkte. Biokjemiske markører og de forskjellige avbildingstyper tilveiebringer store mengder informasjon men ingen er spesifikk for egenskapene til leddets brusk som er nødvendige for å utfylle dens funksjon.

Selv om opplysninger vedrørende de viktigste opprinnelige begivenheter i osteoartritt er knappe, har flere undersøkelser angitt brusksvekkelse på grunn av nedbryting eller tap av de to hovedmolekylandelene, den store aggregerende proteoglycan, aggrecan, og det høye tverrbundne nettverk av collagen fibriller. Typisk er et brått tap av aggrecan en av de tidligst detekterbare hendelser i osteoartritt. Evnen til brusken til å motstå kompresjonskrefter er tett forbundet til oppfanging av høykonsentrert aggrecan innenfor collagennettet. Aggrecan er en høy sulfatholdig og karboksylert molekyl, og fører til tilstedeværelse av en høy konsentrasjon av grupper av ionisert negativ ladning kovalent bundet til makromolekylet. Kompressjonsstivheten til brusken er således i en stor del konsekvens av elektrostatiske frastøtningskrefter som er tilstede mellom de ladede aggrecan-enheter. Tap av aggrecan i osteoartritt representerer en betydelig funksj onsvevskade.

Tilstedeværelse av en høy konsentrasjon av ioniserte ladningsgrupper på aggrecan forårsaker også elektromekanisk transduserfenomen. Vevkompresjon leder mellomromsfluid som omfatter en overflod av mobile, positivt ladede motioner forbi det faste negativt ladede aggrecan for å generere elektriske felter og potensialer, idet de siste er kalt strømningspotensialer. Amplitudene og dynamikken til disse elektromekaniske fenomener reflekterer bruskens fysiske funksjon, med spesiell henvisning til aggrecanets bidrag.

SAMMENDRAG AV OPPFINNELSEN

Den foreliggende oppfinnelsen er definert i de selvstendige patentkrav 1, 15 og 16. Foretrukne utførelsesformer fremgår av de uselvstendige patentkravene.

Et trekk ved den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et medisinsk apparat for tidligdetektering av brusknedbryting.

Et annet trekk ved den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et medisinsk apparat for anvendelse i grunnleggende forskning på progressiv degenerering av brusk og behandlinger derav, som tillater overvåking av vevets helse under utstrakte tidsperioder.

Et annet trekk ved den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et apparat for mekanisk og elektromekanisk evaluering av leddbrusk.

Et annet trekk ved den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et elektromekanisk diagnoseapparat basert på direkte evaluering av en fysisk funksjon med spesiell følsomhet ovenfor den mest ustabile og dynamiske molekylandel i osteoartritt, som er aggrecan, og som tillater en tidligdiagnose og oppfølging av sykdommen.

De ovennevnte trekk, fra et bredt aspekt ved den foreliggende oppfinnelse, tilveiebringer et medisinsk apparat for tidligdetektering av nedbryting i brusk. Det medisinske apparat omfatter i det minste to elektroder i avstand fra hverandre og festet til en fast overflate, signalbehandlingsmidler for å behandle signaler mottatt fra elektrodene, midler for å komprimere elektroder og brusk sammen og midler for analytisk tolkning av data mottatt fra nevnte signalbehandlingsmidler. Elektrodene er utsatt for kontakt med en brusk som skal analyseres. Hver elektrode måler et strømningspotensiale i brusken. Det medisinske apparat tillater rommelig og tydelig oppløsning av strømningspotensialet målt mellom elektrodene.

De ovennevnte trekk, enda fra et bredt aspekt ved den foreliggende oppfinnelse, tilveiebringer et artroskopapparat for tidligdetektering av nedbryting i brusk. Artroskopapparatet omfatter i det minste to elektroder med platinaspiss, ubevegelige på en fast overflate for å måle strømningspotensialene til brusken, en frontendesignalprosessor plassert i nærheten av elektroden og omfattende en spenningsfølger med en høy inngangsimpedanse og en lav formagnetiseringsstrøm for å behandle signaler mottatt fra elektrodene og å maksimere utkast av felles modus av målte differensspenninger mellom nærliggende elektroder, en støtteflate som er tilbaketrukket i forhold til elektrodene for å tillate at elektrodene presses i brusken inntil nevnte brusk støter mot overflaten og midler for analytisk fortolkning av data mottatt fra prosessoren for å sammenligne data mottatt med andre lagrede data som er fremskaffet fra gitte vev som er påvirket av osteroartritt til en viss grad. Frontende-signalprosessoren reduserer blokking av støy og mikrofoneffekter. Artroskopiapparatet har en størrelse og en utforming som er egnet for å innføres i en artroskopisk åpning på mellom 2 og 6 mm i diameter og tillater rommelig og tydelig oppløsning av strømpotensialet mellom elektrodene.

De ovennevnte trekk enda fra et bredt aspekt ved den foreliggende oppfinnelse, tilveiebringer også en fremgangsmåte for å detektere og å kartlegge nedbryting i brusk. Fremgangsmåten omfatter trinnene å påføre i det minste to elektroder mot brusken, å komprimere elektrodene og brusken sammen, å måle et strømnings-potensiale på hver av elektrodene, å analysere og å oppløse strømningspotensialene som er målt for å tilveiebringe et kart derav og å interpolere de målte strømnings-potensialer for å fastsette bruskens tilstand. Fremgangsmåten kan ytterligere omfatte trinnet å sammenligne de målte strømningspotensialer med lagrede strømningspotensialer.

De potensialene som er målt ved hjelp av apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelsen reflekterer direkte leddbruskfunksjon (i motsetning til biokjemiske markører og avbildningsmetoder). De elektriske signaler som resulterer fra det målte potensialet er direkte avhengige av, og veldig følsomme overfor, tilstedeværelse av et av de mest ustabile og viktige molekyler som er tapt fra brusken i artritt, som er aggrecan.

Den lille størrelse til spisselektrodene tillater lett anvendelse i artroskopi og høyoppløsningskart av strømningspotensialer. Kartene kan være oppløst i to dimensjoner.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGER

Etter å ha beskrevet generelt oppfinnelsens natur, vil det nå refereres til de vedlagte tegninger, som illustrerer en foretrukket utførelse derav, og hvor: fig. 1 er et delvis perspektivriss av et medisinsk apparat for tidligdetektering og diagnose av brusknedbryting og bygget ifølge en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse;

fig. 2 er et vertikalt tverrsnittriss delvis skjematisk langs linjene 2-2 i fig. 1;

fig. 3a-3e er diagrammer som illustrerer verdien til de elektriske signaler som er målt med apparatet vist i fig. 1 og deres rommelige avhengighet;

fig. 4a og 4b er diagrammer som illustrerer effekten av frekvens på signaler målt med apparatet ifølge fig. 1;

fig. 5 er et diagram som illustrerer effekten av amplitude på signaler målt med apparatet ifølge fig. 1;

fig. 6 er et perspektivriss av en annen utførelse av et apparat ifølge den foreliggende oppfinnelse;

fig. 7 er et forstørret enderiss som illustrerer tuppen til en sonde i et artroskopapparat ifølge den andre foretrukkede utførelse av apparatet i fig. 6;

fig. 8 er et delvis tverrsnitt langs linjene 8-8 i tuppen i fig. 7; og fig. 9 er et blokkskjema av en signalprosesseringsmodul som anvendes i apparatet omfattende to elektroder.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Ifølge en utførelse av den foreliggende oppfinnelse, tilveiebringes et medisinsk apparat for å detektere progressiv nedbryting av brusk. Fig. 1 illustrerer et medisinsk apparat 1 som kan anvendes i grunnleggende forskning for å oppfølge in vitro nedbryting av brusk. Dette apparatet 1 kan også være anvendelig for å vurdere bruskens integritet før, under eller etter behandling av denne brusk med medikamenter eller kjemiske sammensetninger, og således tillater evaluering av effektene til medikamenter eller kjemiske sammensetninger på brusken.

Apparatet 1 som er illustrert i fig. 1 omfatter en beholder 3 som definerer en

inneslutning med fire sidevegger 5 og en stiv bunnvegg 7 som omfatter en væske 9 deri. En epoksysylinder 11 omfattende fire elektroder 13 er anordnet på bunnveggen 7 i sentrum av beholderen 3. Elektrodene 13 er koblet til signalbehandlingsmodulen

15 som selv er koblet til en datamaskin 17 for å tolke og å analysere dataene mottatt fra modulen 15. Apparatet 1, ifølge denne utførelse av oppfinnelsen, omfatter også en aktuator og en belastningscelle 19 for å påføre en kompresjon på en bruskskive 21 når belastningscellen 19 plasseres på bruskskiven, og derved å danne en deformasjon av brusken 21.

Elektrodene 13 er platinatråder festet ved hjelp av en nylonmaske som danner spisselektroder med en diameter på 50 um. Platinatrådene 12 er støpt i epoksysylinderen 11 og avdekket som en lineær matrise med en regelmessig avstand mellom senterpunktene på 380 (im (fastsatt av nylonmasken), som dekker en total avstand på 1,14 mm. Sylinderen 11 som omfatter elektrodene 13 er festet til bunn veggen 7 i beholderen 3. De avdekkede overflatene til platinaelektrodene 13, på overflaten til bunnveggen 7 er ytterligere platinert ved anvendelse av elektrokjemisk anbringelse for å redusere kontaktimpedansen til elektrodene 13. Elektriske signaler fra elektrodene 13 passerer gjennom signalbehandlingsmodulen 15 før de mottas av datamaskinen 17. Beholderen 3 er montert på et mikromekanisk testeapparat omfattende belastningscellen 19 som er festet til en presisjonsaktuator (ikke vist) for nøyaktig posisjonering av belastningscellen 19 over elektrodene 13 med en gitt avstand derfra, og å påføre under anvendelse et gitt trykk langs pilen 14 og brusken 21 mot elektrodene 13.

Elektrodene 13, som beskrevet over, tillater romoppløsning til strømningspotensialene i størrelsesorden 0,38 mm, og derved tillater å tilveiebringe et strømningspotensialkart. For å tillate en slik oppløsning, har elektrodene 13 fortrinnsvis en diameter som er mindre enn 500 um og mer fortrinnsvis mindre enn 100 um. De kan være spisselektroder eller runde elektroder. De kan være fremstilt av andre metaller slik som iridium eller gull.

Det minste antall elektroder som anvendes ifølge den foreliggende oppfinnelse er to. Når mer enn to elektroder anvendes, kan de plasseres slik at de definerer mer enn en akse for å evaluere og å oppløse strømningspotensialet rommelig i mer enn en dimensjon, slik som f.eks. lengde og bredde.

Den spesialiserte signalbehandlingsmodul 15, er spesielt utformet for å ha grensesnitt med elektrodene 13. Modulen 15 er montert i nærheten av elektroden 13 for å minimalisere oppfanging av støy og mikrofoneffekter. Signalbehandlingsmodulen 15 kan også monteres lenger bort fra elektrodene, så lenge elektrodene er skjermet for å minimalisere oppfanging av støy og mikrofoneffekter.

Fig. 9 viser et blokkskjema av en modul anvendt i et apparat omfattende to elektroder. Modulen omfatter en spenningsfølger 37, et lavpassfilter 39, et høypassfilter 41 og en forsterker 43. Spenningsfølgen har en høy inngangsimpedans (» 100 Mohm; 5 pF) og lav formagnetiseringsstrøm (< 1 pAmp) for å maksimalisere forkastning av felles modus av målte differansespenninger mellom nærliggende elektroder. Den høye inngangsimpedans til spenningsfølgen er krevd på grunn av den relative høye impedans til grensesnittet mellom platinatrådene og elektrolyttangivelsene. Inngangsimpedansen til det første trinn i signalbehandlingsmodulen må være vesentlig høyere enn denne kontaktimpedanse for å unngå effekten av en spenningsdeler. Imidlertid, en for høy impedans i spenningsfølgere fører til omgivelsesstøyoppfanging og mikrofoneffekter. Således må en presis balanse mellom elektrodens kontaktimpendans og støyoppfanging tilveiebringes for å innhente signalene. En minste avstand mellom elektrodene og spenningsfølgen er foretrukket for å minimalisere støyoppfanging.

Presisjonsaktuatoren kan være erstattet av andre midler, slik som elektromekaniske, piezoelektriske eller manuelle midler, for nøyaktig å tilveiebringe en definert kompresjonsforskyvning av elektrodenes overflate inn i brusken.

Datamaskinen 17 anvender en analytisk metode for datatolkning for å korrelere pålagte kompresjonsforskyvninger og målte elektriske potensialer til sammen-setningen og strukturene til brusken som undersøkes. Denne metode stoler på detekterte tidsmessige og romendringer i strømningspotensialene over vevens overflate. En karakterisering av normale kart og kart som er typiske for vevforringelse i forskjellige grader på grunn av osteroartritt vil angi graden av helse eller sykdom i et ukjent vev.

Apparatet som vises i fig. 1 og 2 kan anvendes i forskning for å vurdere effekter av kjemiske sammensetninger eller medikamenter på brusken. For å gjøre dette kan deler av normal eller unormal brusk kuttes fra menneskelige eller dyremodeller og analyseres. Delene kan også dyrkes sammen med de kjemiske sammensetninger eller medikamenter. Ved å gjøre dette er det mulig å identifisere nye kjemiske sammensetninger eller medikamenter som skal anvendes for behandling eller profylakse og osteoartritt.

En annen foretrukket utførelse illustreres i fig. 6. Denne andre utførelse viser et klinisk apparat 23 for å vurdere menneskelig vevbruskfunksjon under en artiroskopi. Det kliniske apparat 23 er utformet inn i en sonde 25 som ligner på en penn. Sonden 25 er koblet til datamaskinen 17 for dataanalyse. Sonden 25 har en fri ende 27 utstyrt med en tupp 27' omfattende spisselektroder 33, en støtteoverflate 29 og signalbehandlingsmodulen 35 som er innkapslet i tuppen 27', i nærheten av elektrodene 33.

Fig. 7 illustrerer et enderiss av den frie ende 27 og tuppen 27' i sonden 25. Seks elektroder 33 er ubevegelige i en matrise på tuppen 27'. Støtteflaten 29 illustrert i fig. 8 er tilbaketrukket i forhold til tuppen 27'. Således anvendes støtteflaten 29 for å danne en definert kompresjonsforskyvning av brusken. Tuppen 27' er påført, og trykket mot brusken inntil støtteflaten 29 hviler på brusken. Ved dette punkt, utøver tuppen 27' og de fremragende elektroder 33 en kompresjon på brusken som induserer et strømningspotensiale og som tillater å måle og kartlegge dette strømningspotensialet. Potensialet som måles av elektrodene 33 sendes til signalbehandlingsmodulen 35 som overfører data til datamaskinen 17, noe som tillater en sammenligning av kartet for strømningspotensialet for det analyserte brusk med typiske kart for kjente undervev.

Siden størrelses til elektrodematrisen kan være i størrelsesorden 1 mm, kan den samtilige diameter til sonden 25 i det kliniske apparat 23 som skal innføres inn i leddet være mye mindre enn den artroskopiske åpning (2-6 mm). Forskyvningen av elektrodene utføres manuelt men presis kontrollert ved å presse tuppen 27' inn i brusken inntil støtteoverflaten 29 stopper tuppen 27' fra å deformere brusken. Således fastsettes typen av påført forskyvning ved trinnet mellom tuppens flate og støtteflaten. De resulterende elektriske signaler varierer etter at kompresjonskraften er påført og de tenderer mot en likevekt. Amplituden til disse signalene har vært vist å være sterkt avhengig av bruskens integritet ved å anvende en cytokin-mediert (interleukin-1) in vitro brusk nedbrytingsmodell.

Den foreliggende oppfinnelse vil forklares lettere med hensyn til det følgende eksempel som gis for å illustrere utførelsen ved oppfinnelsen heller enn for å begrense oppfinnelsens ramme.

EKSEMPEL 1

Leddbruskeksplantatet var isolert fra et overarmsbeinhode i et 1-2 år gammel okse. Skiver av brusk var kuttet fra eksplantatene. En leddbruskskive var plassert i beholderen 3 i apparatet 1 illustrert i fig. 1 og 2. Beholderen 3 var fylt med 0,01 M NaCl. En av elektrodene 13 i apparatet, plassert i midtpunktet til sylinderen, var plassert i kontakt med midtpunktet til leddskiven, og de andre tre elektroder var anordnet over de første 1,14 mm i 1,5 mm radiusen til skiven 21. Etter å ha kommet i kontakt med den øvre flaten til skiven 21 med belastningscellen 29, var en 240 um statisk kompresjonsforskyvning påført i en sekvens av små trinnkompresjoner. Etter likevekt, var en serie av dynamiske sinustester utført ved anvendelse av frekvenser i størrelsesorden 0,02 Hz til 2,0 Hz og amplituder i størrelsesorden 0,5 um til 20 um. Ti sykluser var utført for hver test og harmonisk analyse av signalene var utført på de siste seks sykluser.

Et eksempel av de ubehandlede data fremskaffet med apparatet ifølge fig. 1 og 2

vises til fig. 3 for en test med en frekvens på 1 Hz og anvendelse av en amplitude på 5 um. Fig. 2a-3e illustrerer posisjonen, belastningsdata og spenningsforskjellen som er tilstede mellom tre nærliggende elektroder 13 som er i kontakt med overflaten til leddskiven 21, respektivt. Spenningen VI er strømningspotensialet som er tilstede mellom skivens midtpunkt og 380 um bort fra dette midtpunkt. Spenningen V2 er neste inkrement strømningspotensial fra 380 um til 760 um, og V3 er et annet inkrement strømningspotensial fra 760 um til 1140 um. Amplituden til de inkrementale strømningspotensialene VI, V23 og V3 øker fra skivens midtpunkt til periferien, og viser den iboende rommelige variasjon av det elektriske felt, som induseres av aktuatoren. Et strømningspotensiale radiusprofil kan bygges ved å ta referansepotensialet som det i den mest periferiske elektrode på 1,14 mm fra

skivens senter 21. Fig. 3 illustrerer de elektriske signaler fremskaffet av apparatet og deres rommelige avhengighet. Størrelsen og fasen til VI, V2 og V3 i fig. 3c-3e er avhengige av flere faktorer omfattende prøveeksemplarhetsgeometri, belastningskonfigurasjon, belastningsfrekvens og amplitude, innhold og fordeling av ladede prøveeksemplarer (aggrecan) i det testede vev, og grad av ubevegelighet til aggrecan via oppfanging i collagennettverket. Evnen til å oppløse strømningspotensialer på en slik liten rommelig skala (« 1 mm) er et viktig aspekt ved oppfinnelsen. Ved å anvende denne evnen kan man skille mellom faktorer som er nevnt ovenfor slik at spesifikk informasjon på fordelingen og innholdet av aggrecan, og dens ubevegelighet i collagennettverket kan fremskaffes, og således tilveiebringe sykdomsdiagnose.

Amplituden og fasen til radialprofilen til det potensialet som fremskaffes ved hjelp av apparatet i fig. 1 og 2 vises i fig. 4a og 4b respektivt, for tre forskjellige frekvenser og en amplitude på 5 (im. Referansen for potensialfasen er fasen til den påførte aksielle forskyvning (se fig. 3a). Fig. 4a, 4b og 5 illustrerer effektene av frekvens og amplitude på de målte signaler på en frisk bruskskive testet i geometrien til uinnskrenket kompresjon. Fig. 4a viser at strømningspotensialene er tilbøyelig til å øke i størrelse med høyere frekvenser. Fig. 4b viser at disse strømningspotensialer er tilbøyelige til å gli mer ut av fase med forskyvning ved lavere frekvenser.

Amplituden til den radielle strømningspotensialprofil for tre forskjellige forskyvningsamplituder i enhet vises i fig. 5. Disse er de første rommelig oppløst (< 1 mm oppløsning) målinger av strømningspotensialet i belastet brusk. Fig. 5 viser at strømningspotensialene er omtrent proporsjonale til amplituden til den påførte forskyvning.

Ytterligere data har vært analysert ved å endre helsetilstand (integritet) til vevet ved å dyrke bruskskiver med interleukin-1. Den cellemellomliggende interleukin-1 indusert tap av aggrecan resulterer i sterkt reduserte amplituder for de målte strømningspotensialer.

Mens oppfinnelsen er beskrevet i forbindelse med spesielle utførelser derav, skal det forstås at det er mulig å innføre ytterligere endringer og denne anvendelse er ment å dekke alle endringer, anvendelser eller tilpasninger av oppfinnelsen som følger, generelt prinsippene ved oppfinnelsen og som omfatter slike avvik fra den foreliggende beskrivelse som er kjent eller som er praksis innenfor teknikken til hvilken oppfinnelsen fører og som kan anvendes til de hovedsakelig trekk som har vært nevnt ovenfor, og som er følge av rammen til de vedlagte patentkrav.

Claims

1. Medisinsk apparat for tidligdetektering av nedbryting av brusk, hvor apparatet omfatter: a) i det minste to i avstand fra hverandre elektroder festet til en fast overflate og avdekket for kontakt med en brusk som skal analyseres; b) midler for å komprimere elektrodene og brusken sammen, hvor et strømningspotensial genereres på grunn av kompresjon av brusk; c) signalprosesseringsmidler for å behandle signaler som er mottatt fra elektrodene; og d) midler for analytisk tolkning av data mottatt fra nevnte signalbehandlingsmidler, karakterisert ved at hver av nevnte elektroder er spisselektroder for å måle strømningspotensialer i nevnte brusk, hvorved nevnte medisinske apparat tillater for rommelig og tidsmessig oppløsning av strømningspotensialene målt mellom nevnte elektroder som resulterer i en kompresjon påført nevnte brusk.

2. Medisinsk apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at elektrodene er fremstilt av metalltråder.

3. Medisinsk apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at behandlingsmidlene er i nærheten av elektrodene fr å redusere oppfanging av støy og mikrofoneffekter.

4. Medisinsk apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at elektrodene er fremstilt av platina.

5. Medisinsk apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at elektrodene har en overflate av platinatråd som er avdekket mot brusken, idet nevnte avdekkede overflate er behandlet for å redusere elektrisk kontaktimpedans.

6. Medisinsk apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at midlene for behandling omfatter en spennings-følger som har en høy inngangsimpedans og en lav formagnetiseringsstrøm for å maksimalisere forkastelse av felles modus av målte differansespenninger mellom nærliggende elektroder.

7. Medisinsk apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at midlene for å levere en kompresjonsforskyvning til elektrodene velges fra elektromekaniske, piezoelektriske eller manuelle midler.

8. Medisinsk apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at de manuelle midler omfatter en definert støtteflate som er tilbaketrukket fra elektrodene for å tillate at nevnte elektroder presses inn i brusken inntil brusken støter mot nevnte definerte støtteflate.

9. Medisinsk apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at de elektromekaniske midler omfatter en presisjonsaktivator for å plassere en belastningscelle med gitt høyde over det medisinske apparat og å trykke brusken mot elektrodene.

10. Medisinsk apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at elektrodene har en diameter som er mindre enn 500 um.

11. Medisinsk apparat ifølge krav 10, karakterisert ved at elektrodene har en diameter som er mindre enn 100 um.

12. Medisinsk apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte apparat omfatter i det minste tre elektroder, hvor det sett i nevnte minst tre elektroder definerer to dimensjoner fra hvilke data skal analyseres.

13. Medisinsk apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at elektrodene er i stand til en rommelig oppløsning av strømningspotensialer med en oppløsning på omtrent 0,38 mm.

14. Medisinsk apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at metalltrådene er fremstilt av et metall som er valgt fra gruppen omfattende iridium, platina og gull.

15. Artroskopisk apparat for tidligdetektering av nedbryting i brusk, karakterisert ved at nevnte apparat omfatter: a) i det minste to spisselektroder av platina, som er ubevegelige på en fast overflate for å måle bruskens strømningspotensial; b) en støtteoverflate som er tilbaketrukket fra elektrodene for å tillate at elektrodene presses inn i brusken inntil nevnte brusk støter mot overflaten, hvoretter når støtteflaten presses mot brusken for å forårsake kompresjon, blir elektrodene presset inn i buksen slik at et strømningspotensial genereres i brusken. c) en frontende signalbehandlerprosessor plassert i umiddelbar nærhet til elektrodene og omfattende en spenningsfølger med en høy inngangsimpedans og en lav formagnetiseringsstrøm for å behandle signaler som er mottatt fra elektrodene og å maksimalisere forkastelse av felles modus av målte differansespenninger mellom nærliggende elektroder, idet nevnte prosessor reduserer oppfanging av støy og mikrofoneffekter; og d) midler for analytisk fortolkning av data som er mottatt fra prosessoren for å sammenligne data mottatt med andre lagrede data som er gitt for gitte vev som er påvirket av osteroartritt til en viss grad, og hvor nevnte apparat er dimensjonert og utformet for å innføres i en arteroskopisk åpning på mellom 2-6 mm i diameter og tillater rommelig og tidsmessig oppløsning av strømningspotensialet mellom elektrodene.

16. Fremgangsmåte for å detektere og å kartlegge nedbryting i brusk, hvor fremgangsmåten skal utføres in vitro, karakterisert ved at nevnte fremgangsmåte omfatter trinnene: a) å påføre i det minste to spisselektroder mot brusken; b) å presse nevnte elektroder og brusk sammen; c) å måle et strømningspotensiale på hver av nevnte elektrode; d) å analysere og å oppløse strømningspotensialene for å tilveiebringe et kart derav; og e) å tolke nevnte målte signaler for å tilveiebringe bruskens tilstand, hvor nevnte i det minste to spisselektroder tillater rommelig oppløsning i to dimensjoner av nevnte strømningspotensialer som resulterer fra en kompresjon påført brusken.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at nevnte fremgangsmåte ytterligere omfatter trinnet å sammenligne de målte signaler med lagrede signaler.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at nevnte trinn (b) omfatter trinnene (i) å plassere nevnte elektroder mot nevnte brusk, og (ii) å påføre en kompresjonskraft på nevnte brusk for å trykke brusken mot elektrodene.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at nevnte trinn (b) omfatter trinnene (i) å tilveiebringe nevnte elektroder på en tupp av en sonde, og (ii) å trykke nevnte sondetupp mot brusken.