WO1994005370A1

WO1994005370A1 - Elektrotherapeutisches gerät

Info

Publication number: WO1994005370A1
Application number: PCT/DE1993/000789
Authority: WO
Inventors: Achim HANSJÜRGENS
Original assignee: Hansjuergens Achim
Priority date: 1992-09-05
Filing date: 1993-08-26
Publication date: 1994-03-17
Also published as: KR100191928B1; KR950703384A; EP0659099A1; DE59301566D1; JPH08500751A; JP2929556B2; US5573552A; AU4942793A; ES2084507T3; ATE133571T1; EP0659099B1; DE4229693A1; CA2143686A1

Abstract

Für ein im Mittelfrequenzbereich zwischen 1.000 Hz und 100.000 Hz arbeitendes Gerät für elektrotherapeutische Anwendungen, wobei bezogen auf ein zu behandelndes Körperteil ein Stromkreis mit einem mittelfrequenten Strom (MF-Strom) über zwei Elektroden angelegt wird, soll erfindungsgemäß die Amplitude des MF-Stroms konstant gehalten und die Frequenz um tausend bis mehrere tausend Hz (Eckfrequenzen) mit einer Modulationsfrequenz von > 0 bis einigen hundert Hz (z.B. 200 Hz) moduliert werden, um synchron zur Modulationsfrequenz Aktionspotentiale im Behandlungsgebiet zu erzeugen.

Description

Elektrotherapeutisches Gerät

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein im Mittelfrequenzbe¬ reich zwischen 1.000Hz und 100.000Hz arbeitendes Gerät für elek- trotherapeutische Anwendungen, wobei bezogen auf ein zu behan- delndes Körperteil sich paarweise diametral gegenüberliegende

Elektroden angelegt werden.

Es ist seit langem bekannt und wird insoweit auch elektrotherapeu- tisch genutzt, erregbare Zellen (Nerven, Muskeln und Rezepto¬ ren von Nervenendigungen) des menschlichen Körpers durch elektrische Reize, die in Form von elektrischen Impulsen von außen zugeführt werden, zu einer elektrischen Antwort, den soge¬ nannten Akt ionspotent ialen (vgl. Fig. 12) , zu zw i ngen . Diese Aktionspotentiale sind zelleigene elektrische Impulse mit definierter Höhe und Breite für den jeweiligen Zelltyp. So ist für einen Nerv die Impulsbreite von ca. 1ms und die Höhe von ca. 80 mV - 100 mV ty¬ pisch. Die Zelle greift dabei auf ihre Zellmembranspanntang zurück, die in Ruhe, je nach Zelltyp, einen Wert zwischen 60 mV und 120 mV aufweist . Diese Spannung wird durch unterschiedliche Ionenkon¬ zentrationen in den extra- und intrazellulären Räumen hervorgerufen, die durch die Zellmembran getrennt sind. Außerhalb der Zelle sind mehr positive Ionen zu finden. Definitionsgemäß wird das Potential außerhalb der Zelle auf 0V gesetzt, so daß sich in der Zelle ein nega¬ tives Potential ergibt (vgl. Fig. 12) . Im gesunden Menschen werden Aktionspotentiale vom Körper selbst erzeugt und zur Informationsübertragung und zum Auslösen von Zellvorgängen genutzt . In der Elektrotherapie werden durch gezielte Erzeugung von Akt ionspotent ialen (definierte Anzahl und an be- stimmten Orten) therapeutische Wirkungen erzeugt .

Bei bekannten Geräten für die Elektrotherapie wird eine Vielzahl von unterschiedlichen Strom- bzw. Impulsformen verwandt . Bei dem Be¬ streben des Therapeuten, die am besten geeignete Elektrotherapei für die im (speziefischen) Einzelfall vorliegende Indikation auszu- wählen, sollte er auf möglichst klar definierte Kriterien zurückgreifen können. Diese Kriterien ergeben sich dabei jeweils aus den Antwor¬ ten auf die Fragen nach der Wirksamkeit und der Verträglichkeit der verschiedenen Stromformen .

Das Spektrum der Wirkungen umfaßt dabei z . B. die Bereiche der Schmerzlinderung, der Reizung von quergestreiften und von glatten

Muskulatur, der Durchblutungsbeein- flussung, der Stoffechsel- beeinflussung, der abschwellenden Mechanismen, der Entzün¬ dungshemmung und der Förderung der Regeneration (Wunden, be¬ schleunigte Knochenheilung) . Dabei sollte bei der Applikation immer versucht werden, durch richtige Wahl der Stromform die erwünsch¬ ten Wirkungen im erkrankten Gebiet, entweder elektrodennah oder elektrodenfern bzw. in der Tiefe der Körpers, zu erzielen.

Bezüglich der Verträglichkeit soll sichergestellt sein, daß der Strom sowohl systemisch als auch lokal keine Schäden verursacht .

Die systemische Verträglichkeit von Strömen wird dabei hauptsäch¬ lich durch die Herzkammerflimmerschwelle und die Gefahr der Aus- löäsung von epileptischen Anfällen bestimmt. Das Bedeutet, daß der therapeutische Bereich möglichst weit von diesen Schwellen entfernt sein soll. Es sind demnach Ströme vorzuziehen, bei denen diese ' Schwellen besonders hoch liegen. Die lokale Verträglichkeit wird durch die Gefahr von Verbrennungen und Verätzungen, sowie durch die Schmerzschwelle bestimmt .

Demnach sind Ströme d Impulsformen vorzuziehen, bei denen die gewünschte Wirkungen Zustandekommen, ohne daß der Patient ir- gendwelche negatieven Begleiterscheinungen verspürt .

Grundsätzlich wird bei den bekannten Elektortherapei -Geräten von zwei Reiz strom-Methoden ausgegangen, dem polaritätsabhängigen "Polaritären Reizprinzip" und dem polaritätsunabhängigen "Apolarit- ären Reizprinzip" .

Beim "Polaritären Reizprinzip" wird mit niederfrequenten Strömen (Nf-

Strom) von 0 - 200Hz gearbeitet . Unter der positiven Elektrode, der Anode, kommt es zur Hyperpolarisation (Erhöhung der Membran¬ spannung) , wodurch der Abstand zwischen dem Potential in der Zel¬ le und der Reizschwelle größer wird. Unter der negativen Elektrode, der Kathode, wird die Membranspannung dagegen abgesenkt . Bei

Erreichen der Reizschwelle löst die Zelle selbsttätig ein Aktionspo- tential aus.

Die bekannten Reizstromgeräte arbeiten mit den unterschiedlichen Impuls formen im niederfrequenten Spektrum von ca. > 0 - 200 Hz (Nf- Strom) . Es kommen z . B. die sogenannten Dreieckströme, Rech¬ teckströme, Diadynamischen Ströme, Hochvolt ströme, Ultrareizströ¬ me, faradischen Ströme, um nur einige zu nennen, zur Anwendung. Manche Ströme haben dabei eine Gleichstromkomponente, womit die polaritären Effekte noch unterstützt werden.

ES gibt zwei frequenz abhängige Methoden, Aktionspotentiale thera¬ peutisch zu nutzen:

- Funktionsnachahmungsprinzip : Man stellt die Anzahl der Aktionspotentiale fest, die die erregbare

Zelle (Nerv oder Muskel) zur Erledigung ihrer Aufgaben erzeugt . In der Therapie werden dann ebenso viele Impulse durch Reizung in der entsprechenden Zelle erzeugt, so daß die Zelle bei der Er- füllung ihrer Aufgaben unterstützt wird.

So wird z . B. zur Erzeugung von bis zu 6 Einzelkontraktionen in der Sekunde mit einer Frequenz von bis zu 6 Hz gereizt .

- Ermüdungsprinz ip :

Wird die Zelle (Nerv oder Muskel) dagegen gezwungen, durch Reizung mit höherer Frequenz, wesentlich öfter als sie dies zur

Erfüllung ihrer Aufgaben machen müßte, Aktionspotentiale zu bil¬ den, ermüdet sie nach kurzer Zeit. Es tritt der entgegengesetzte Effekt ein. Die Ermüdung ist durch energieverbrauchende Prozes¬ se bei der Bildung von Aktions- Potentialen zu erklären. So kann ein verhärteter Muskel nach diesem Ermüdungsprinzip entspannt werden, indem man ihn mit einer "hohen" Frequenz von z. B. 100 Hz oder 200 Hz reizt.

Um überhaupt Aktionspotentiale zu erzeugen, muß selbstverständlich die Intensität so hoch gewählt werden, daß die Reizschwelle über- schritten wird. Die Höhe der einzustellenden Intensität hängt von fol¬ genden Faktoren ab:

- von der Lage (Tiefe) der zu reizenden Zelle im Gewebe (Abstand von der Elektrode) ,

- von der Größe der Elektroden und

- von den Gewebewiderständen im durchströmten Gebiet, die wie¬ derum von den Parametern der Stromform beeinflußt werden.

In der Praxis sind Stromform und Elektrodengröße vorgegeben. Um nun in einem bestimmten Abstand von der Elektrode (z. B. in der Tie¬ fe des Gewebes) eine Gruppe von Zellen zu reizen, wird die Intensi- tat so lange erhöht, bis es zu Aktionspotentialen kommt. Eventuell nachteilig ist dabei, daß Zellen, die zwischen dem Reizgebiet und der Elektrode liegen und keine höheren Reizschwellen besitzen, schon bei niedrigeren Intensitäten gereizt werden.

Auch bei Zellen, die höhere Reizschwellen besitzen, wird in der Pra¬ xis "einfach" (das ist wegen der - Hautbelastung nicht immer möglich) die Intensität der Stromimpulse erhöht.

Mit steigender Intensität werden so nacheinander tiefer und tiefer¬ liegende Zellen oder Zellen, die immer weiter von den Elektroden entfernt liegen, gereizt .

Beim apolaritären Reizprinzip kommen nur sogenannte mittelfre- quente Wechselströme (Mf-Stöme) ohne jedwede Gleichstromkom¬ ponente zum Einsatz . Unter Mf-Strömen versteht man sinusförmige Wechselströme mit einer Frequenz von > 1.000 Hz - 100.000 Hz . Ei- ne Einzelschwingung (Wechselimpuls) ist bei ausreichender Intensi¬ tät polaritär wirksam. Ein aus polaritär an sich unterschwelligen kur¬ zen Wechsel impulsen resultierender Wechselstrom (Mf- Impuls) kann in einer Nerven- oder Muskelzelle ein Aktionspotential auslösen.

Es kommt zu einem "Summationseffekt" . Mit steigender Frequenz werden auch immer höhere Intensitäten benötigt, um Aktionspoten¬ tiale in den Zellen auslösen zu können. WYSS hat zweifelsfrei bewie¬ sen, daß die Erzeugung von Aktionspotentialen mit Mf- Impulsen völ¬ lig unabhängig von polaritären Effekten abläuft. Das bedeutet, daß überall dort, wo die Intensität und die Anzahl der Schwingungen groß genug ist, Aktionspotentiale erzeugt werden, ohne Rücksicht auf die momentane Polarität des Mf-Stromes (WYSS, Oscar A. M. : Prinzipien der elektrischen Reizung. NEU JAHRSBLATT, herausgege¬ ben von der Naturforschenden Gesellschaft in Zürich auf das Jahr 1976, Kommissionsverlag Leemann AG Zürich, 1976, 28 - 34) . Es werden Mf-Impulse im Nf-Rhythmus von > 0 - ca. 200 Hz und Mf-

Trägerfrequenzen von > 1.000Hz - 100.000Hz eingesetzt. In der Pra¬ xis ist dies meist ein sinusförmig amplitudenmodulierter Mf-Strom (AM-Mf-Strom) Die folgenden Prinzipien stimmen mit den in Verbin- düng mit dem "Polaritären Reizprinzip" beschriebenen überein.

- Funktionsnachahmungsprinzip:

Synchron zu den Mf- Impulsen (AM' s-Frequenz) kommt es in er¬ regbaren Zellen zu Aktionspotentialen. Die Zelle wird damit ange¬ halten, ihre natürlichen Funktionen auszuüben, die sich auf Grund dieser Frequenz ergeben .

- Ermüdungsprinzip:

Um erregbare Zellen zu ermüden, kommen Mf-Impulse mit höhe¬ ren AM's-Frequenzen zum Einsatz .

Mit steigender Stromintensität werden nacheinander tiefer und tiefer- gelegene (weiter weg von den Elektroden) Zellen gereizt.

Mit höher werdender Mf -Trägerfrequenz wird immer mehr Intensität zur Erzeugung von Aktionspotentialen benötigt (WYSS, a. a. 0. , 41 - 43, Abb. 17 / S. 41, Abb. 18 / S. 42) . Die Abbildungen sind mit freundlicher Genehmigung von Professor Dr. Oscar A. M. WYSS aus dem Büchlein "Prinzipien der elektrischen Reizung" entnommen. Die

Abb. 17 und 18 zeigen die Abhängigkeit der Reizschwellen von Mittelfrequenz- Impulsen als Funktion der Trägerfrequenz .

Auf der Grundlage der mittelfrequenten Wechselströme sind folgen¬ de zusätzlichen Tehrapiemöglichkeiten gegeben:

wird mit (amplitudenkonstantem) Mf-Strom ausreichender Intensität gereizt, so entsteht zunächst ein Aktionspotential. Bei Mf-Strom, der längere Zeit fließt, bleibt der abfallende Schenkel des Aktionspoten¬ tials auf einem Depolarisationsniveau (Dauerdepolarisation) stehen. das etwa die Hälfte der Ruhespannung ausmacht. Nach Ausschalten des Mf-Stromes fällt die Membranspannung dann verzögert auf das

Niveau der Ruhespannung ab (WYSS, a.a.O., Abb. 13 / S. 36). Die folgenden Unterpunkte beschreiben die therapeutische Nutzung der Dauerdepolarisation.

— Blockierung

— Schmerzlinderung und Beeinflussung der Durchblutung

Bei hohen Intensitäten, die je nach Beschaffenheit des Behand¬ lungsgebietes an der Verträglichkeitsgrenze liegen, kommt es durch die Dauerpolarisation zur Blockierung der Nervenübertra- gungswege. Diese echte Blockierung der Nerven (der Nachweis wurde von BOWMAN, Bruce R.,1981, Dissertation E. K. University of Ljubljana, Rancho Los Amigos Hospital, Downey, California USA, geliefert) wird z. B. zur Schmerz-Blockade bei Phantom- schmerzen oder zur Stellatu -Blockade bei Durchblutungs- Stö¬ rungen genutzt.

— Muskelkontraktur

— Muskeltraining bei Willkürinnervationsschwäche und Muskel¬ dehnung Bei intaktem Nerv-Muskel-Apparat wird durch Dauerdepolarisati¬ on der gestreifte Muskel (Skelettmuskel) direkt gereizt. Es kommt zur Muskel- kontraktur, die z. B. bei Willkürinnervationsschwäche der Muskulatur oder zur Dehnung der Antagonisten von spas¬ tischer Muskulatur genutzt wird. Die Intensität soll während der Behandlung in kurzen Abständen durch Pausen unterbrochen werden. Die Intensität kann auch zwischen 100% und ca.50% des eingestelltenWertes an- und abgeschwellt werden.

— Erzeugung starker Muskelkontraktionskräfte Es können ohne Ermüdungserscheinungen sehr kräftige Muskel¬ kontraktionen erzeugt werden. Bei tetanischer Kontraktion, die mit Reizstrom von ca. 50 Hz und höher erzeugt werden kann, kommt es dagegen zu einer raschen Abnahme der Muskelkontra- kionskraft durch Ermüdung der motorischen Einheiten.

- Zellteilung

- Wundheilung und beschleunigte Knochenheilung

Durch Dauerdepolarisation kommt es in gesunden Zellen zur Zellteilung. So kann z . B. die Wundheilung unterstützt und die Knochenheilung bei Frakturen beschleunigt werden.

Bei Mf-Strömen kommt es unter Einwirkung des elektrischen Wechselfeldes ferner zur Hin- und Herbewegung (Schütteleffekt) von geladenen Molekülen im durchströmten Gewebe, begleitet von Drehbewegungen der geladenen Molekülanteile . Hierdurch wird eine höhere Wahrscheinlichkeit der "richtigen" Begegnungs¬ position von Enzym und Substrat erreicht, die bei Stoffwechsel¬ prozessen chemisch miteinander reagieren (St off wechseler- leichterung) . Der Schütteleffekt wirkt konzentrations- unter¬ schiedsausgleichend, indem Diffusionsprozesse, die auf Grund bestehender Konzentrationsgradienten in bestimmten Richtungen bevorzugt ablaufen, durch die zusätzlich mitgeteilte kinetische Energie beschleunigt werden (Mf-Iontophorese, Entzündungs¬ hemmung, Schmerz linderung) .

D er Schütteleffekt ist bei hohen Intensitäten besonders wirksam.

- Verteilung von Entzündungs- und Schmerzmediatoren

- Entzündungshemmung und Schmerz linderung

Bei schmerzhaften, entzündlichen Prozessen besteht im kranken Gewebe regelmäßig eine hohe Konzentration von Entzündungs¬ und Schmerzmediatoren. Durch den Schütteleffekt wird diese ho- he Konzentration abgebaut (verteilt) . Die "Schüttelintensität", durch hohe Stromintensitäten hervorgerufen, ist ebenso wie die Frequenz für die therapeutischen Wirkungen von großer Bedeu¬ tung (HANSJÜRGENS, MAY, Elektrische Differential-Therapie, Karlsruhe 1990) .

- Stoffwechselbeeinflussung (Diffusion, Mitochondrien,cAMP)

- Stoffwechselerleichterung und Stoffwechselförderung

Wie oben beschrieben, werden die biochemisch ablaufenden Stoff - wechselvorgänge erleichtert .

Auch ist bei Durchstömung von Zellkulturen mit Mf-Strom festgestellt worden, daß die Anzahl der Mitochondrien ("Energiekraftwerke" der Zellen) und deren Größe signifikant zugenommen hat (KOMITOWSKI und EHEMANN 1990, interne Mitteilung) .

Ein wichtiger Botenstoff der Zelle, das cAMP, kann ebenfalls durch Mf-Strom in seiner Konzentration beeinflußt werden. Es besteht eine

Mf- Intensitätsabhängigkeit (DERTINGER, 1989, Kernforschungszen¬ trum Karlsruhe, NAGY, Nemectron GmbH Karlsruhe) .

Mit Mf-Strömen kann darüberhinaus eine schmerzfreie kräftige Muskelkon- traktion in Form von Muskelkontraktur generiert werden.

Ab 8 kHz kommt es zur sogenannten "Schwellendissoziation", d. h. die Schwellenstrαnstärke für Muskelkontraktionen tritt unter die der sensiblen Schwelle (EDEL, H. : Fibel der Elektrodiagnostik und Elek¬ trotherapie, Müller & Steinicke München 1983, S. 193) . Es können kräftigste Muskelkontraktionen ohne Schmerzen ausgelöst werden. Therapeutisch gesehen ist die Schwellendissoziation besonders in¬ teressant bei Ausnutzung des reversiblen Vorgangs der Muskelkon¬ traktur, die durch die Dauerdepolarisation des Mf-Stromes hervorge¬ rufen wird. Durch hohe Intensitäten des Mf-Stromes wird im durchströmten Ge¬ webe Wärme erzeugt. Vorbedingung ist jedoch, daß es nicht zu Be¬ lästigungen des Patienten durch Überschreitung der Schwellen (Empfinden, Muskel, Verträglichkeit, Schmerz) kommt.

Anolog zur Verbesserung der Stoffwechselprozesse kann mit Mf- Strom auch eine Iontophorese erreicht werden, also ein Einbringen von Medikamenten mit Hilfe des Stromes durch die Haut in den Kör¬ per. Auf Grund der physikalischen Gegebenheiten benötigt man für eine Iontophorese mit Mf-Strom im Vergleich zum galvanischen Strom eine längere Behandlungszeit und höhere Intensitäten.

Wie vorstehend beschrieben und insoweit auch in der einschlägigen Fachliteratur nachzulesen (vgl. Buch "EDiT ® - Elektrische Differential-Therapie"von A. HANSJÜRGENS und H. U. MAY, @1990, Nemectron GmbH, Karlsruhe) arbeiten die bekannten Elektrotherapie-Geräte je nach Befund mit niederfrequenten Strömen bzw. mit amplitudenmodulierten mittelfrequentenStrömen mit Fre¬ quenzen von > 0 - 200Hz oder mit mittelfrequenten Strömen mit einer Frequenz von > 1.000Hz bis 100.000Hz mit jeweils konstanter Ampli¬ tude (Intensität) .

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein elektrotherapeutisches Gerät der gattungsgemäßen Art an¬ zugeben, mit dem gleichermaßen und insoweit synergistisch die mit nieder- und mittelfrequenten Strömen erzielbaren therapeutischen Wirkungen erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ar¬ beitsfrequenz in einem Frequenzband von bis zu mehreren kHz mit einer Periodizität im NF-Bereich von > 0 bis ca. 200Hz frequenzmo- iliert ist. Mit anderen als im Patentanspruch benutzten Worten besteht die technische Lehre des erfindungsgemäßen elektrotherapeutischen Gerätes darin, einen dem medizinischen Befund und der konjugier¬ ten Elektrotherapie entsprechenden mittelfrequenten Strom auszu- wählen und die Frequenz des mittelfrequenten Stromes in einem Fre¬ quenzband von beispielsweise 2.000Hz mit einer Modul ationsfre- quenz von > 0 - 200Hz, d. h. mit einer Frequenz der NF-Ströme, pe¬ riodisch zu variieren. Das erfindungsgemäße Gerät arbeitet somit nach den Gesetzen der Frequenzmodulation (und nicht wie aus dem Stand der Technik bekannt, nach den Gesetzen der Amplitudenmo¬ dulation) .

Die Mf-Ströme mit konstanter Amplitude (Intensität) werden mithin zur Erzeugung von Aktionspotentialen im niederfrequenten Rhythmus (NFR) eingesetzt .

Demgegenüber wird bei allen bekannten Reizstrom-Methoden zur Er¬ zeugung von Aktionspotentialen die Intensität des Reizstromes im niederfrequenten Rhythmus (NFR > 0 - ca. 200 Hz) auf- und abgere¬ gelt. Die Höhe der Intensität der jeweiligen Impulse (Nf- Impuls oder Hüllkurve des Mf-Iπpulses) richtet sich nach der Reizschwelle der zu reizenden Zelle und nach dem Abstand der Zelle zur Elektrode.

Bei tief erliegenden Zellen wird eine höhere Intensität benötigt, um den Spannungsabfall auszugleichen, der an dem Gewebe zwischen Elektrode und den zu reizenden Zellen entsteht. Die Kurve der Reiz¬ schwelle wird bei jedem Impuls bei aufsteigender und bei abfallen- der Intensität (vertikal) durchfahren.

Der elektrophysiologische Hintergrund der erfindungsgemäßen Leh- raist wie folgt:

Die Abhängigkeit der Reizschwelle von der Intensität und der Fre¬ quenz wurde bereits beschrieben. Je höher die Frequenz des Stro- mes, desto größer muß seine Intensität sein, um die Reizschwelle zu überschreiten .Diese linear ansteigenden Kurven elektro- physiologi¬ scher Schwellen können nun nicht nur durch Veränderung der Stro¬ mintensität, sondern auch durch Variation der Frequenz über- oder unterschritten werden.

Bei der erfindungsgemäßen Methode der Frequenzmodulation wer¬ den nun ausschließlich Mf-Ströme eingesetzt . Die Intensität wird während der Behandlung konstant gehalten, nachdem sie auf den gewünschten Wert eingestellt wurde. Die Trägerfrequenz des ampli¬ tudenkonstanten Mf-Stromes wird im NFR moduliert (FM-MF-Strom) , wobei die Kurve der Reizschwelle bei abfallender und wieder auf¬ steigender Frequenz horizontal durchfahren wird. Es kommt somit synchron zum NFR zur Erzeugung von Aktionspotentialen.

Weiterbildungen und besondere Ausgestaltungen des erfindungsge¬ mäßen Grundprinz ipes sind Gegenstand der Unteransprüche .

Die Einzelheiten werden wie folgt anhand der weiteren Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der Reizung mit frequenzmoduliertem mittelfrequentem Strom;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 zur Erläuterung eines Frequenz fensters im Strom-Frequenz-Diagramm;

Fig. 3 den Ausschnitt nach Fig. 2 im Frequenz-Zeit-Diagramm;

Fig. 4 eine Darstellung eines frequenzmodulierten Mf-Stromes;

Fig. 5 eine Variation des Frequenz fensters nach Fig. 3;

Fig. 6 eine Prinzipdarstellung der Reizung (Interferenz) mit amplitudenmoduliertem mittelfrequentem Strom;

Fig. 7 eine Darstellung nach Fig. 6 mit veränderlicher Reizfrequenz;

Fig. 8 eine Darstellung nach Fig. 1 mit 2 sich überlagernden frequenzmodulierten mittelfrequenten Strömen; Fig. 9 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Gerätes;

Fig. 10 ein Schal ttableau des Gerätes nach Fig. 9;

Fig. 11 eine zweipolige Elektrodenanlage;

Fig. 12 ein Aktionspotential.

Fig. 1 zeigt im Strom (I) - Frequenz (f) - Diagramm die bekannte Dar¬ stellung einer Reizschwelle RS mit dem vom Nf -Bereich aus diver¬ gierenden Streubereich (vgl . WYSS a.a.O. Abb. 18) .

In Fig. 1 wird die Frequenz des Mf-Stromes zwischen Werten f3 (tief¬ ste Frequenz) und f4 (höchste Frequenz) im niederfrequenten Rhyth- mus (NFR) moduliert. f3 und f4 sollen als Eckfrequenzen des sich er¬ gebenden Frequenz fensters bezeichnet werden.

Der Bereich des gesamten Frequenz fensters ist im oberen Teil von Fig. 1 vergrößert abgebildet, wobei der Verlauf des FM-Mf- Stromes ebenso wie der der Reizschwelle und der der Frequenzmodulations- kurve (FM-Kurve) jedoch zeitlich dargestellt sind. Die Frequenz der

FM-Kurve sei fl, hat also einen Wert aus dem Nf -Bereich. (Ein Bei¬ spiel einer frequenzmodulierten EM-Kurve ist in Fig. 4 dargestellt) .

Für z . B. fl=2 Hz werden je Sekunde zwei Aktionspotentiale 1 er¬ zeugt, da die Reizschwelle RS3 jedesmal bei Erreichen der Frequenz f3 mit der eingestellten Intensität des Mf-Stromes sicher überschrit¬ ten wird. Im Zeitpunkt von f4 ist die konstant gehaltene Intensität das Mf-Stromes nicht mehr groß genug, um die Reizschwelle RS4 zu er¬ reichen.

Um Aktionspotentiale mit FM-Mf-Strömen im NFR erzeugen zu kön- nen, müssen folgende voneinander abhängige Parameter richtig ein¬ gestellt werden:

- die Trägerfrequenz des Mf-Stromes,

- die Amplitude des Mf-Stromes, - die Modulationsfrequenz und

- die Eckfrequenzen der Frequenzmodulation ( Frequenz fenst er) .

Nach den jeweiligen therapeutischen Erfordernissen, die bei Anwen¬ dung von FM-Mf-Strömen sowohl die Nutzung von Aktionspotentialen als auch die Wirkungen des Mf-Stromes erlauben, wird die Träger¬ frequenz des Mf-Stromes gewählt . So können die folgenden Wirkun¬ gen des Mf-Stromes gleichzeitig mit denen der Aktionspotentiale ge¬ nutzt werden : Wärmeerzeugung, Mf-Iontophorese, sowie starke oder schwächere Entzüdungshemmung, Schmerz linderung und Stoff- Wechselbeeinflussung.

Mit der Frequenz ergibt sich die einzustellende Intensität des Mf- Stromes (konstante Amplitude) . Die Intensität wird so gewählt, daß es noch nicht zur Überschreitung der Schwelle kommt .

Dann wird die Modulationsfrequenz der FM nach den therapeuti- sehen Prinzipien der Funktionsnachahmung oder der Ermüdung eingestellt.

Zum Schluß werden die Eckfrequenzen des Frequenz fensters ge¬ wählt, also die Frequenzgrenzen, zwischen denen die Trägerfre¬ quenz sich im NFR verändern soll . Das Frequenz fenst er muß minde- stens so groß gewählt werden, daß es im Bereich der vorgegebenen

Trägerfrequenz sicher zur horizintalen Überschreitung der Schwel¬ lenkurve kommt. Die hierzu benötigte Frequenz ist die untere Fre¬ quenzgrenze (f3 und Punkt P23, in Fig. 2) des Frequenz fensters; die obere Frequenzgrenze ist die gewählte Trägerfrequenz (f4 und Punkt P24, in Fig. 2) .

- Die Vorteile dieser anhand von Fig. 1 (mit Fig. 2 / Fig. 3) darge¬ stellten Methode liegt darin, daß gleichzeitige Therapiewirkun¬ gen von Aktionspotentialen und Mf-Strom-Effekten (Schütteleffekt) mit und ohne Wärmeerzeugung möglich sind. Alle zusätzlichen Therapiemöglichkeiten, die mit a plituden- kon¬ stantem Mf-Strom (ak-Mf-Strom) gegeben sind, können gleichzeitig mit den therapeutischen Wirkungen der durch FM-MF-Strom erzeug¬ ten Aktionspotentiale und Wärme genutzt werden, und zwar z . B. zur Schmerztherapie mit und ohne Wärme .

Ferner sind neue Therapie-Kombinationen mit und ohne Wärme mög¬ lich, und zwar können durch zeitliche und intensitätsmäßige Variation der FM-Kurven neue Kombinationen der Wirkungen des Mf-Stromes (Dauerdepolarisation und Schütteleffekt) und der durch FM-MF- Ströme erzeugten Aktionspotentiale in ein und derselben Behandlung zum Einsatz kommen (vgl. später Fig. 5) .

Die Dauerdepolarisation wird eingesetzt:

- zur Blockierung von Zellinformationen - z. B. zur Schmerzblocka¬ de bei Phantomschmerzen und zur Stellatum- Blockade bei Durchblutungsstörungen und

- bei gesunden Zellen zur Zellteilung - z. B. bei der Behandlung von Wunden und Frakturen

Der Schütteleffekt wird eingesetzt:

- zur Schmerzmediatorenverteilung,

- zur Verteilung von Entzündungsmediatoren,

- zu konzentrationsausgleichenden Vorgängen zwischen den Zel¬ len,

- zur Beeinflussung von Stoffwechselvorgängen und

- zur Iontophorese mit mittelfrequenten Strömen.

Der Muskelaufbau wird begünstigt, und zwar bei gleichzeitigen Schütteleffekten, ohne therapeutisch nutzbare Wärmeentwicklung. Dabei liegt die Frequenz f im unteren Mf-Bereich, so daß die benö¬ tigte Intensität des Mf-Stromes noch keine Wärme erzeugt.

Unter Hinweis auf Fig. 2 ist noch anzumerken, daß durch intensitäts¬ mäßige Variation der FM-Kurve folgende Effekte erreicht werden können:

- zur Erzeugung von langsamen Wogen der Kontraktur (Erfassung von tieferen und nicht so tiefliegenden motorischen Einheiten) kann die Frequenz f der Mf-Ströme in mehreren Sekunden von f5

(Punkt P25) nach f3 (Punkt P23) und wieder zurück nach f5 konti- nuierlich verändert werden.

- zur Erzeugung von längeren Behandlungsphasen zwischen den Aktionspotentialen, in denen sich die Zelle erholen kann und nur der Schütteleffekt erzeugt wird, kann die Frequenz f der Mf- Ströme von f3 (Punkt P23) nach fβ (Punkt P26) verändert werden und nicht nur von f3 (Punkz P23) nach f4 (Punkt P24) , wie es zur Erzeugung von Aktionspotentialen notwendig ist.

Fig. 3 zeigt mehrere FM-Kurven, bei denen sowohl die Arbeitsfre¬ quenz f (vgl. EM-Kurven I+Il mit III), als auch die Eckfrequenzen (vgl. EM-Kurve I mit II) variiert werden. Die Variation der Eckfrequen- _Zen hat die in Fig. 2 beschriebenen Effekte, während die Verände¬ rung der Arbeitsfrequenz durch die höhere Stromintensität (vgl. in Fig. 2 Punkt P24 mit Punkt P44 bei F4) zusätzlich Wärme erzeugt.

Der Muskelaufbau wird durch gleichzeitige Wärmeerzeugung durch Wahl einer höheren Arbeitsfrequenz f der Mf zusätzlich gefördert.

Durch die erfindungsgemäße Anwendung von amplitudenkonstanten mittelfrequenten Strömen kommt es zu weiteren elektrophysiologisch bedingten Vorteilendieser Methode bei der Reizung:

- keine NF-Reizung der Haut durch Intensitätsveränderungen des Reizstromes, dadurch schmerzlose Anwendung; - gebündeltes Eindringen der Stromlinien senkrecht zu den Haut¬ schichten, dadurch nur geringe Energieverluste des Stromes bei der Überwindung der Hautschranke und hohe Reizwirkung subcu- tan und in der Tiefe;

- Ausnutzung der geringen Hautwiderstände des Mf-Stromes (mit steigender Frequenz nimmt der Hautwiderstand ab) , dadurch schmerzlose Anwendung und nur geringe Energieverluste des Stromes bei der Überwindung der Haut schranke;

- nachlassendes Stromgefühl nach wenigen Minuten der Behand- lung durch Dauerdepolarisierung des Mf-Stromes .

Anhand von Fig. 5 sei gezeigt, wie z. B. durch zeitliche Variationen der FM-Kurve die folgenden Wirkungen nacheinander hervorgerufen werden können (fFM-κ hat hierbei die Bedeutung einer einstellbaren Festfrequenz) :

- tetanische Kontraktionen (fFM-κ >20 Hz) ,

- Pause (fFM-κ = 0, f von Mf= obere Eckfrequenz) ,

- Kontraktur (f von Mf= untere Eckfrequenz ) ,

- Pause (fFM-κ = 0, f von Mf= obere Eckfrequenz) und wieder

- tetanische Kontraktionen (fFM-κ >20 Hz) usw. .

Im oberen Teil der Darstellung nach Fig. 5 ist eine zwischen den

Eckfrequenzen f3 und f4 variierte FM-Kurve gezeigt . Im Kurven- be- reich E werden Aktionspotentiale generiert, und gleichzeitig entsteht Wärmewirkung. Nach einer vorgegebenen Zeitspanne wird die Eck¬ frequenz f3insoweit verändert, als - entsprechend der gegenüber G variierten Kurve H - die Wirktiefe verringert wird. Im weiteren zeitli¬ chen Verlauf wird bei konstantem Strom nur noch Wärme erzeugt (vgl. F) . Im unteren Teil der Darstellung nach Fig.5 ist eine weitere Behand¬ lungskurve gezeigt. Zunaächst wird eine FM-Kurve mit den Eckfre¬ quenzen fl und f2 eingestellt, die Aktionspotentiale generiert; auf Grund der tieferen Frequenzen wird - anders als in der oberen Kurve - keine Wärme erzeugt (vgl. A) . Die FM-Kurve wird von einer Stimula¬ tionspause abgelöst (vgl. B) und zwar entsprechend einem über der Eckfrequenz f2 liegendem Niveau; die benötigte Stromstärke reicht nicht zur Wärmeerzeugung aus. Anschließend wird zur Erzeugung ei¬ ner Kontraktur und/oder Blockierung ein Strom mit einer Frequenz angelegt, die tiefer als die untere Eckfrequenz fl ist (vgl. D) . Danach werden wiederum Aktionspotentiale generiert (vgl. C) und zwar ebenfalls ohne Wärmeerzeugung.

Anhand der Fig. 1—5 wurde die Generierung von Aktionspotentialen auf Grund der erfindungsgemäß frequenzmodulierten Arbeitsfre- quenz gezeigt. Über die Fig. 6, 7 und 8 sollen Weiterbildungen in dem Sinne offenbar werden, daß zwei Mf-Ströme zur Überlagerung gebracht werden (Interferenz-Methode) . Dabei kommt es im Überla¬ gerungsfeld beider Mf-Ströme zur Amplitudenmodulation (AM) .

Es entstehen also amplitudenmodulierte Ströme wobei die genauen Vorgänge in Fig. 6 und 7 gezeigt sind. Die AM entsteht durch die Frequenzdifferenz der beiden Mf-Ströme. Ein Strom hat dabei eine feste Mittelfrequenz von z . B. 4.000 Hz , der andere Stromkreis hat eine feste Frequenz, die z. B. zwischen 3.800 Hz und 4.000 Hz ein¬ gestellt werden kann. In Gebieten, in denen sich die beiden Ströme überlagern, kommt es zur Interferenz. Hat der Stromkreis mit der ein¬ stellbaren Frequenz z. B. eine Frequenz von 3.950 Hz, so entsteht ein amplitudenmodulierter mittelfrequenter Strom, dessen Amplitude mit 50 Hz moduliert ist (vgl. Fig. 6). Bereiche zwischen 3.800Hz und 4000 Hz können zusätzlich mit einer sehr langsamen Frequenz <0 - ca 0,1 Hz moduliert werden. Dies geschieht hierbei jedoch nicht zum Zwecke der Erzeugung von Aktionspotentialen und ist nicht mit der

FM der vorliedenden Erfindung zu verwechseln. Schließlich ist weder die Modulationsfrequenz zwischen <0 - 200 Hz, noch ist das Fre¬ quenzfenster von 200 Hz ausreichend, um überhaupt Aktionspoten- tiale zu erzeugen.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel mit einer Modulationsfrequenz von l/15Hz und einem Frequenzbereich von 80Hz - 120Hz dargestellt. Es wer¬ den also 80 Aktionspotentiale erzeugt, die sich in 15 Sekunden kon¬ tinuierlich auf 120 erhöhen.

Die AM erfolgt beim Interferenzverfahren in den beiden Richtungen der 45"-Linie und mit einer Phasenverschiebung von 90° in den bei¬ den Richtungen, die durch eine Linie, senkrecht zur 45°-Linie (vgl. Fig 6,7, gestrichelte Linie) gekennzeichnet ist.

Fig. 8 zeigt den resultierenden Strom einer FM-Mf-Reizung bei Über- lagerung von zwei Strömen. Das Ziel einer solchen Überlagerung von zwei oder mehr Stromkreisen, ist es, die Intensität im Überlage¬ rungsgebiet (Behandlungsgebiet) durch Addition der Einzelintensi¬ täten soweit zu erhöhen, daß es hier zur Auslösung von Aktionspo¬ tentialen und zur Wärmeentstehung kommt.

Ist der Phasenunterschied beider Ströme =0, kommt es nur in den Richtungen der 45"-Linie (vgl. Fig. 8) zur Intensitätserhöhung. Wird dagegen die Phase mit. einer Periodizität von >0 bis etwa 0,1 Hz um 180° gedreht, so entsteht die Erhöhung der Intensität abwechselnd in den 45°-Richtungen und in den beiden Richtungen senk recht zur 45°-Linie (vgl. Fig. 8, gestrichelte Linie) .

Auch können die Frequenzen beider Ströme einen unterschiedlichen Wert aufweisen, so daß es wie in Fig. 6 und 7 gezeigt, im Überlage¬ rungsgebiet zur AM kommt. Durch langsame FM der erfindungsge¬ mäßen FM-Mf-Reizung kommt es bei f3 (vgl. Fig. 1) zur Auslösung von Aktionspotentialen durch die AM, bei f4 wirkt dann nur noch die

Mf Schütteleffekt und gegebenenfalls Wärme .

Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäß arbeitenden elektotherapeutischen Gerätes für einen und auch für zwei Strom- kreise.

Das in Fig. 9 dargestellte elektrotherapeutische Gerät besteht im Prinzip aus einem Oszillator 10, an dem parallel ein (oder mehrere) Verstärker 11 angekoppelt ist (sind) . Jedem Verstärker 11 ist ein Pa¬ tientenanschluß 12 zugeordned, über den - diametral zueinander - Elektrodenanschlüsse an zu behandelnde Körperteile angelegt wer¬ den. Der Oszillator 10 ist mit einem Frequenzgenerator 13 verbun¬ den, der die eigentliche Arbeitsfrequenz fxf bestimmt;dem Oszillator 10 ist weiterhin ein Frequenzmodulator 14 zugeordnet, über den die Arbeit sfrequenz fMf innerhalb der vorgegebenen Eckfrequenzen mo- duliert wird.

Fig. 10 zeigt ein Schalttableau eines erfindungsgemäß- elektrothera- peutischen Gerätes, wobei dieses Gerät als mittels Bedienungs¬ knöpfen einfach und als tragbares Heimgerät auch von Laien be¬ dienbares Gerät dargestellt ist. Je nach Therapie sind die unter- schiedlichen Stromstärken und Frequenzen einstellbar und es ist gleichermaßen denkbar, dieses Gerät mit einem Steuerungsmodul (Mikroprozessor) zu verbinden, das entsprechend den in Verbindung mit Fig. 5 aufgezeigten Möglichkeiten spezifische Behandlungs- pro- gramne initiiert.

in Fig. 11 ist als Anwendungsbeispiel eines gemäß den erläuterten

Vorgaben und Randbedingungen arbeitenden elektrotherapeu- ti¬ schen Gerätes eine 2-polige Elektrodenanlage dargestellt.

Um die beabsichtigte Wirkung in der Nähe der Elektroden 20.1, 20.2 erzielen zu können, muß sichergestellt werden, daß im Behandlungs- gebiet 21 die Stromdichte, also die Stromstärke pro Flächeneinheit, ausreichend hoch ist . Dies wird entsprechend der dargestellten An¬ lage mit einem über die zwei Elektroden und durch das Behand¬ lungsgebiet geschlos senen Stromkreis erreicht . Die höchsten Strom¬ dichten und die damit verbundenen therapeutischen Wirkungen ent- stehen dabei jeweils in Elektrodennähe, d. h. im Behandlungsgebiet

(vgl . die in Fig. 11 gepunktet hervorgehobenen Gebiete) .

Ist das Behandlungsgebiet in der Tiefe, so werden - vgl . Fig. 6, 7 und 8 - vier Elektroden, d. h. zwei Stromkreise so angelegt, daß es zu einem Überlagerungsfeld in der Tiefe des Gewebes kommt, also im Behandlungsgebiet . In diesem Gebiet wird die Intensität durch

Addition der Intensitäten beider Stromkreise gezielt erhöht.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E

Im Mi tte l requenzberei ch zwischen 1.000 Hz und 100.000 Hz arbeitendes Gerät für elektro¬ therapeutisc e Anwendungen, wobei bezogen auf ein zu behandelndes Körpertei l ein Stromkreis mit einem mittelfrequenten Strom (MF-Stro ) über zwei Elektroden angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des MF-Stroms konstant gehalten ist und die Frequenz um tausend bis mehrere tausend Hz ( Ec k f requenzen ) mit einer Modulations¬ frequenz von > 0 bis einigen hundert Hz (z.B. 200 Hz) moduliert ist, um synchron zur Modulations¬ frequenz Akt onspotentiale im Behandlungsgebiet zu erzeugen.

E lekt rotherapeut i sches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des MF-Stroms so hoch einge¬ stellt ist, daß über die zur Erreichung einer Reizschwelle dadurch notwendige höhere Intensi¬ tät eine zusätzliche Wärmeerzeugung entsteht.

Elekt rotherapeut i sches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eckfrequenzen und/oder die Modulations¬ frequenz über die Behandlungszeit betrachtet vari i erbar sind.

Elekt rotherapeut i sches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet. daß die Modu l at i ons f requenz in einem Bereich von > 0 Hz bis etwa 0,1 Hz moduliert wird.

5. E l e t rot herapeut i s c hes Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Stromkreise über je zwei Elektroden in der Weise angelegt werden, daß sich die Ströme im Behandlungsgebiet kreuzen, wobei die Frequenzen der Ströme gleich sind oder sich um einen Betrag zwischen>0 bis etwa 200 Hz unterscheiden.

6. E lekt rot erapeut i sches Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Strömen ein Phasen- unterschied mit konstantem Wert oder im

Bereich von >0 bis etwa 0,1 rfz moduliert besteht .

7. Elekt rot herapeut i sches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch seine Ausbildung als

Heimgerät .