WO1999039547A1 - Verfahren zur stimulierung eines nervs mit einem variablen reizstrom sowie vorrichtung zur erzeugung eines variablen reizstromes - Google Patents

Verfahren zur stimulierung eines nervs mit einem variablen reizstrom sowie vorrichtung zur erzeugung eines variablen reizstromes Download PDF

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WO1999039547A1
WO1999039547A1 PCT/DE1999/000227 DE9900227W WO9939547A1 WO 1999039547 A1 WO1999039547 A1 WO 1999039547A1 DE 9900227 W DE9900227 W DE 9900227W WO 9939547 A1 WO9939547 A1 WO 9939547A1
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Richard Obler
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Richard Obler
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/55—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception using an external connection, either wireless or wired
    • H04R25/558—Remote control, e.g. of amplification, frequency

Definitions

  • the promontorial test is used in people who are intended for cochlear implantation. These people are deaf or have severe hearing loss that cannot be improved conventionally. Before the cochlear implant is implanted by surgery, it must be determined whether the person's auditory pathway leading to the brain is functional, i.e. whether the auditory pathway can transmit a stimulus from the horny nerve to the brain.
  • the promontorial test serves this purpose, in which the auditory nerve is stimulated with a variable stimulation current by means of a needle-shaped stimulation electrode pierced through the eardrum.
  • the strength of the stimulation current which is usually an alternating current, is slowly increased in the promontorial test, starting from zero, until the person concerned reacts and communicates this. If the hearing pathway is intact, there is communication between the person concerned and the doctor performing the promontorial test, because if the hearing pathway is intact, the stimulation current of a certain size leads to an impression which the patient usually perceives as an auditory impression.
  • the invention has for its object to provide a method for stimulating a nerve of a living being with a variable stimulation current, which makes it possible to determine and display the result of the stimulation or stimulation of a nerve free of subjective influences, in particular the known promontory test to be replaced by a new procedure which is no longer dependent on the patient's subjective impressions.
  • the invention is intended to provide a device for generating a variable stimulation current by stimulating a nerve of a living being, which makes it possible to objectively determine the result of the stimulation or the result of the stimulation of a nerve.
  • the method according to the invention provides in a novel manner that the nerve is stimulated while the living being with the nerve is in an electromagnetic field of a magnetic resonance tomograph (MRT).
  • MRT magnetic resonance tomograph
  • the invention is based on the basic idea of performing the examination of the auditory pathway in a purely objective manner and using magnetic resonance imaging (MRI).
  • MRI magnetic resonance imaging
  • the MRI method can be used to determine objectively whether an auditory impression is produced in the patient when the horn nerve is stimulated with an electrical stimulus and the hearing path is intact. This is due to locally increased blood flow or to a local decrease in the concentration of deoxygenated hemoglobin (locally in the hearing region) in the patient's brain, which can be caused by MRI images, e.g. B. can be made visible on a screen using the known BOLD effect and can also be represented in the form of a sectional image (as in computer tomography).
  • the method according to the invention comprises the following steps: a) The patient is subjected to magnetic resonance imaging
  • the stimulation current which feeds the electrodes made of non-ferromagnetic material via very short electrical lines made of non-ferromagnetic material and not looped, the stimulation current source comprising a receiving device,
  • the stimulation current generated by the first stimulation current source is set (or simply maintained) by an operating unit located outside the MRT examination room and equipped with a transmitter without using electrical lines between the operating unit and the first stimulating current source in the manner of a remote control.
  • the invention is based on the consideration that, in addition to a strong static magnetic field, very strong electromagnetic fields are present in the MRT examination room, some of which change rapidly over time and would therefore induce voltages on electrical lines that lead to a current. It is therefore not possible to use any conventional electrical cables within the MRI examination room, because the strong magnetic field would induce high voltages on the electrical cables, which falsify the stimulation current. It must be taken into account that the stimulation current in the promontorial test is very low and is only between 0 and about 300 ⁇ A. In addition, the high induced voltages could cause unintended nerve stimulation and also patient pain and warming or even burning of - 6th
  • the stimulation current source is operated by means of the control unit located outside the MRT examination room without using normal electrical lines, that is to say remotely.
  • the elimination of electrical lines thus eliminates the harmful influence of the strong and time-changing electromagnetic fields in the generation and adjustment of the stimulation current.
  • the stimulation current source itself, which is small in size and accommodated in a small housing made of non-ferromagnetic material. This small housing is placed directly on the patient's ear, for example with the help of a textile band placed around the patient's head.
  • electrical lines and electrodes are required, but the lines are only extremely short. Because of the short length and because the electrical lines are not in loops, the induced voltages are negligible.
  • the currents caused by the induced voltages can optionally be limited by an ohmic resistor.
  • the electrical lines - like the electrodes - are not designed to be ferromagnetic, so that the strong magnetic field can exert only a negligible force on the electrodes and on the electrical lines.
  • the stimulation current source works with small batteries, e.g. B. with 6 button cells, each 3.2 V, which are housed within the housing. The dimensions of the housing can be 3 x 3 x 5 cm. The batteries are not or only slightly ferromagnetic, which is why the static magnetic field exerts only negligible forces on them.
  • the electrical lines from the stimulation current source to the electrodes are very short, so that only harmless electrical currents flow because of the voltages induced by the MRT.
  • the current is limited by an ohmic resistance (distributed or divided over the electrical conductor or punctiform) which is so small that the battery-operated stimulation current source is still able to supply sufficient stimulation current but is large enough to Avoid burns due to excessive stimulation current.
  • the value of the ohmic resistance is 27 KOhm.
  • the stimulation current source is protected by an HF-shielding housing (principle of the Faraday cage).
  • the stimulation current source drives an excitation current in order to enable the highest possible internal resistance (above 1 MOhm), which in particular renders the induction voltages due to the electromagnetic fields of the MRT harmless.
  • control unit 8th Since the attending physician is familiar with the operation of the associated known stimulation current source from the known promontorial test, the invention proposes that a control unit 8th -
  • this known stimulation current source outside the MRT examination room.
  • the output signal of this known stimulation current source that is to say the set stimulation current, is then transmitted wirelessly by means of a transmitter to the stimulation current source located in the MRT examination room, and this stimulation current source is constructed in such a way that it generates exactly the stimulation current which is outside the MRT Examination room is set with the known stimulation current source there.
  • an optical display takes place, for example via an LED.
  • the on / off switch for the voltage supply of the stimulation current source by the batteries is designed in such a way that the current source cannot be switched off accidentally.
  • a normal on / off switch may accidentally turn off the stimulation current source.
  • the above-mentioned LED can no longer light up if, for example, an electrode has come loose.
  • the attending physician would then set an stimulation current via the control unit, but he would not notice that the stimulation current source itself is switched off and no stimulation current is supplied to the nerve.
  • the imaging of the MRT would give the wrong result that the auditory path is faulty, although it could be intact.
  • a pointed object pencil or the like
  • the invention creates for the first time the possibility of obtaining objective data in a safe manner with the help of a promontory test, using MRI technology, an essential starting point being to operate the first stimulation current source without electrical lines.
  • the elimination of electrical conductors in the MRI examination room forms the necessary security concept, which enables the promotional test in the MRI examination room.
  • a particular advantage of the invention is that it is possible through MRI imaging 10
  • the device according to the invention for generating a variable stimulation current comprises a first stimulation current source which is operated with batteries and has a large internal resistance.
  • the stimulation current source is provided with a receiving device for receiving operating signals for setting the generated stimulation current.
  • the device according to the invention also comprises an operating unit which is locally separate from the first stimulation current source and which has a transmitter for transmitting the operating signals.
  • the first stimulation current source including its batteries and the receiving device, is accommodated in a closed and shielded housing that is as small as possible and made of non-ferromagnetic or only slightly ferromagnetic material.
  • the operating unit comprises a second stimulation current source, the structure of which corresponds to the known stimulation current source previously used for promoters and whose stimulation current can be individually adjusted.
  • the control unit has a transmitter which transmits operating signals for the receiving device of the first stimulation current source which correspond to the value of the set stimulation current of the second stimulation current source.
  • control signals of the transmitter are preferably transmitted optically with the aid of an optical waveguide to the receiving device of the first stimulation current source.
  • other transmission technologies are also possible, for example with ultrasound signals, infrared signals or with HF signals.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an MRI examination room and an operating unit
  • Fig. 2 is a block diagram of a first stimulation current source.
  • FIG. 1 shows a known MRI examination room 10 of a magnetic resonance tomograph in a schematic representation. For reasons of better clarity and for simplification, the coils for generating the required static and temporally changing magnetic fields and further details are not shown.
  • variable stimulation current is to be stimulated.
  • a first stimulation current source 16 is placed on the ear of the patient 12, the structure of which is explained in more detail below with reference to FIG. 2.
  • a screen 18, which is customary in magnetic resonance tomography, is provided for the optical reproduction and representation of the result of the irritation of the horn nerve.
  • the image result can of course also be made manageable in the form of an image.
  • an operating unit 20 with a second stimulation current source 22 and a transmitter 24.
  • a known device is used for the second stimulation current source 22, which was previously used in the promotional test. Since the attending doctor is familiar with the handling of the device, he can also easily carry out the new method according to the invention with the control unit.
  • the value of the stimulation current set with the second stimulation current source 22 is fed to the transmitter 24, which transmits this value to a receiving device of the first stimulation current source 16, without the need for electrical lines.
  • FIG. 2 shows a block diagram of a first stimulation current source 16, which is arranged in a closed housing 26, which consists of a shielding non-ferromagnetic or only slightly ferromagnetic material.
  • the stimulation current source 16 comprises a receiving device 30 for receiving the operating signals of the transmitter 24 mentioned above - 13 -
  • the output signal of the receiving device 30 is fed via a capacitor 34 to the actual AC source 28, the internal resistance of which is 1 MOhm.
  • the variable stimulation current set in the operating unit 20 (cf. FIG. 1) is generated by the alternating current source 28, the one via a capacitor 36 provided for symmetrizing the stimulation current and a resistor 38 via short electrical lines, which is not shown here electrodes shown on the ear 42 of the patient 12 is supplied.
  • the resistor 38 has a value of 27 kOhm and serves to limit the stimulation current.
  • the size of the stimulation current is preferably +/- 300 ⁇ A; however, it can also be up to +/- 1 mA.
  • the stimulus current representing the actual value passes through a capacitor 44 to a comparison circuit 32.
  • the comparison circuit 32 is supplied with the output signal of the receiving device 30 via a coupling capacitor 48.
  • the output signal of the receiving device 30 represents the desired target value of the stimulation current.
  • the setpoint value and the actual value are compared with one another by the comparison circuit, and in the event of a deviation there is an optical display by means of a light-emitting diode 46.
  • a deviation can occur, for example, if an electrode on the head of the patient 12 has come loose and no stimulation current is flowing.
  • the doctor performing the examination is checked by the light-emitting diode 46 for the deviation from the desired value and - 14 -
  • the dimensions of the housing 26 are very small and are 3 x 3 x 5 cm, so that the housing 26 or the stimulation current source 16 can be placed in the immediate vicinity of the ear 42 or the auditory nerve of the patient 12.
  • the stimulation current is supplied to the auditory nerve in a manner known per se in that a thin and pointed needle is pierced as an electrode through the patient's eardrum 12.
  • the circuit is closed via a further flat electrode on the skin of the patient 12.
  • the electrical lines 40 which lead to the two electrodes, are only very short and, like the electrodes themselves, consist of non-ferromagnetic or only slightly ferromagnetic material.
  • variable stimulation current can be set with the aid of the transmitter 24 and the receiving device 30 by means of optical signals with the aid of an optical waveguide (glass fiber cable), but other wireless transmission techniques are also possible.

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Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Stimulierung eines Hörnervs befindet sich der Patient in der Untersuchungszone eines Magnetresonanztomographen. Der Reizstrom wird durch eine gesonderte Reizstromquelle erzeugt, die sich in unmittelbarer Nähe zum Ohr des Patienten befindet und die nach Art einer Fernbedienung von ausserhalb der Untersuchungszone des Magnetresonanztomographen bedient und eingestellt wird. Das Ergebnis der Stimulierung des Hörnervs mit dem Reizstrom wird durch die Bildwiedergabe oder Bildgebung des Magnetresonanztomographen sichtbar gemacht, wobei sich erstmals auf sichere Weise objektiv messbar feststellen lässt, ob die Hörbahn im Gehirn des Patienten auf den Reizstrom reagiert und intakt ist.

Description

Verfahren zur Stimulierung eines Nervs mit einem variablen Reizεtrom sowie Vorrichtung zur Erzeugung eines variablen
Reizstromes
Im Bereich der Forschung und der Medizin ergibt sich häufig die Notwendigkeit, einen Nerv eines Lebewesens mit einem variablen Reizstrom zu beaufschlagen bzw. zu reizen, um bestimmte Erkenntnisse aus der Reaktion des Nerves zu gewinnen. So ist es z. B. bei dem Promontorialtest erforderlich, den Hörnerv nahe der Cochlea mit einer durch das Trommelfell gepiekten Reizelektrode zu reizen.
Der Promontorialtest kommt bekanntlich bei Personen zur Anwendung, die für eine Cochlea-Implantation bestimmt sind. Diese Personen sind taub oder leiden an einem gravierenden Hörverlust, der nicht mehr konventionell verbessert werden kann. Bevor das Cochlea-Implantat im Wege einer Operation implantiert wird, muß festgestellt werden, ob die zum Gehirn führende Hörbahn der betreffenden Person funktionsfähig ist, ob also die Hörbahn einen Reiz des Hornervs zum Gehirn weiterleiten kann. Diesem Zweck dient der Promontorialtest, bei welchem der Hörnerv mit einem variablen Reizstrom mittels einer durch das Trommelfell gepiekten nadeiförmigen Reizelektrode gereizt wird. - 2 -
Die Stärke des Reizstromes, der üblicherweise ein Wechselstrom ist, wird bei dem Promontorialtest von Null beginnend langsam erhöht, bis die betreffende Person reagiert und dies mitteilt. Bei vorhandener intakter Hörbahn erfolgt also eine Kommunikation zwischen der betreffenden Person und dem den Promontorialtest durchführenden Arzt, denn bei intakter Hörbahn führt der Reizstrom bei einer bestimmten Größe zu einem Eindruck, den der Patient in aller Regel als Höreindruck wahrnimmt .
Dieser bekannte Promontorialtest weist allerdings erhebliche Mängel auf. So ist die Reaktion des Patienten rein subjektiv und vielfach hat der Patient auch Probleme, aufgrund eines fehlenden Verständnisses und aufgrund fehlender Konzentration seine Höreindrücke richtig bekanntzugeben. Der entscheidende Nachteil besteht also darin, daß der Promontorialtest ein subjektiver Test ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Promontorialtest bei prälingual hörgestörten jungen Patienten (z. B. unter 4 Lebensjahren) überhaupt nicht durchführbar ist, weil sich diese jungen Patienten dem Arzt gegenüber nicht mitteilen können. Trotzdem ist der Promontorialtest von entscheidender Bedeutung für den Einsatz eines Cochlea- Implantats, denn nur bei intakter Hörbahn kann der Patient von dem Cochlea- Implantat profitieren.
Im übrigen besteht in der Medizin generell der Wunsch, das Ergebnis einer Reizung bzw. Stimulierung eines Nervs unabhängig von dem subjektiven Eindruck des betreffenden Lebewesens festzustellen und zu ermitteln. Daneben ergibt sich prinzipi- - 3 -
eil bei der Reizung eines Nervs mit einem elektrischen Reiz- strom das Problem der Ungewißheit, welche Region im Gehirn aktiviert wird, sowie das Problem, das Ergebnis der Reizung objektiv darzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Stimulierung eines Nervs eines Lebewesens mit einem variablen Reizstrom zu schaffen, welches es ermöglicht, das Ergebnis der Stimulierung bzw. der Reizung eines Nervs frei von subjektiven Einflüssen feststellen und darstellen zu können, insbesondere den bekannten Promontorialtest durch ein neues Verfahren zu ersetzen, welches nicht mehr von subjektiven Eindrücken des Patienten abhängig ist. Außerdem soll durch die Erfindung eine Vorrichtung zur Erzeugung eines variablen Reizstromes durch Stimulierung eines Nervs eines Lebewesens geschaffen werden, welche es ermöglicht, das Ergebnis der Stimulierung bzw. das Ergebnis der Reizung eines Nervs objektiv zu ermitteln.
Im Hinblick auf das Verfahren erfolgt die Lösung dieser Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, und hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 8 gelöst .
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht in neuartiger Weise vor, daß die Stimulierung des Nervs erfolgt, während sich das Lebewesen mit dem Nerv in einem elektromagnetischen Feld eines Magnetresonanztomographen (MRT) befindet. Der Reizstrom wird in unmittelbarer Nähe zum Nerv erzeugt und gemäß einem wichtigen Merkmal der Erfindung von außerhalb des Einflußbe- - 4
reiches des elektromagnetischen Feldes nach Art einer Fernbedienung ohne Verwendung elektrischer Leitungen eingestellt. Das Ergebnis der Stimulierung des Nervs wird schließlich durch eine Bildgebung des Magnetresonanztomographen optisch auf einem Bildschirm sichtbar gemacht .
Die Erfindung beruht auf dem grundlegenden Gedanken, die Prüfung der Hörbahn rein objektiv durchzuführen und dabei auf die Magnetresonanztomographie (MRT) zurückzugreifen. Mit dem MRT-Verfahren läßt sich nämlich objektiv meßbar feststellen, ob bei dem Patienten bei Reizung des Hornervs mit einem Reiz- strom bei intakter Hörbahn ein Höreindruck entsteht . Dies ist auf eine lokal verstärkte Durchblutung bzw. auf eine lokale Verminderung der Konzentration von desoxygeniertem Hämoglobin (lokal in der Hörregion) im Gehirn des Patienten zurückzuführen, die durch Aufnahmen des MRT z. B. anhand des an sich bekannten BOLD-Effektes auf einem Bildschirm sichtbar gemacht werden kann und auch in Form eines Schnittbildes (wie bei der Computertomographie) darstellbar ist.
In zweckmäßiger Ausgestaltung umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Schritte: a) Der Patient wird in einen Magnetresonanztomographie
(MRT) -Untersuchungsraum gebracht und dort in der Untersuchungszone gelagert,
b) in unmittelbarer Nähe zum Nerv ist so nahe wie möglich eine batteriebetriebene und in einem aus abschirmendem nichtferromagnetischem Material bestehendem kleinem Gehäuse befindliche erste Reizstromquelle für die Erzeu- gung des Reizstromes angeordnet, der die aus nicht fer- romagnetischem Material bestehenden Elektroden über sehr kurze und nicht in Schleifen verlegte elektrische Leitungen aus nicht ferromagnetischem Material speist, wobei die Reizstromquelle eine Empfangseinrichtung umfaßt,
c) der von der ersten Reizstromquelle erzeugte Reizstrom wird von einer außerhalb des MRT-Untersuchungsraumes befindlichen und mit einem Sender ausgestatteten Bedieneinheit ohne Verwendung elektrischer Leitungen zwischen der Bedieneinheit und der ersten Reizstromquelle nach Art einer Fernbedienung eingestellt (oder einfach aufrechterhalten) .
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, daß im MRT- Untersuchungsraum neben einem starken statischen Magnetfeld sehr starke elektromagnetische Felder vorhanden sind, die sich zum Teil zeitlich schnell ändern und deshalb auf elektrischen Leitungen Spannungen induzieren würden, die zu einem Strom führen. Es ist daher nicht möglich, innerhalb des MRT- Untersuchungsraumes irgendwelche üblichen elektrischen Leitungen zu verwenden, denn aufgrund des starken Magnetfeldes würden auf den elektrischen Leitungen hohe Spannungen induziert, die den Reizstrom verfälschen. Es ist nämlich zu berücksichtigen, daß der Reizstrom bei dem Promontorialtest sehr gering ist und nur zwischen 0 und etwa 300 μA liegt. Außerdem könnten die hohen induzierten Spannungen zu unbeabsichtigten Nervenstimulationen und auch zu Schmerzen des Patienten sowie zur Erwärmung oder sogar zur Verbrennung von - 6
Gewebe führen, wenn die elektrischen Leitungen auf der Haut des Patienten verlegt sind.
Deshalb erfolgt die Bedienung der Reizstromquelle mittels der außerhalb des MRT-Untersuchungsraumes befindlichen Bedieneinheit ohne Verwendung normaler elektrischer Leitungen, also ferngesteuert. Der Verzicht auf elektrische Leitungen beseitigt somit den schädlichen Einfluß der starken und sich zeitlich ändernden elektromagnetischen Felder bei der Erzeugung und Einstellung des Reizstromes.
Ein weiterer wichtiger Punkt betrifft die Reizstromquelle selbst, die von ihren Abmessungen her klein ausgebildet und in einem kleinen Gehäuse aus nicht ferromagnetischem Material untergebracht ist . Dieses kleine Gehäuse wird unmittelbar am Ohr des Patienten plaziert, z.B. mit Hilfe eines um den Kopf des Patienten gelegten Textilbandes . Um den Reizstrom dem Hörnerv zuzuführen, sind zwar elektrische Leitungen und auch Elektroden erforderlich, jedoch sind die Leitungen nur extrem kurz. Wegen der geringen Länge und weil die elektrischen Leitungen nicht in Schleifen liegen, sind die induzierten Spannungen vernachlässigbar gering. Außerdem können die durch die induzierten Spannungen hervorgerufenen Ströme gegebenenfalls noch durch einen ohmschen Widerstand begrenzt werden. Ferner sind die elektrischen Leitungen - ebenso wie die Elektroden - nicht ferromagnetisch ausgebildet, so daß das starke Magnetfeld nur eine vernachlässigbare Kraft auf die Elektroden und auf die elektrischen Leitungen ausüben kann. Die Reizstromquelle arbeitet mit kleinen Batterien, z. B. mit 6 Knopfzellen zu jeweils 3,2 V, die innerhalb des Gehäuses untergebracht sind. Die Abmessungen des Gehäuses können bei 3 x 3 x 5 cm liegen. Auch die Batterien sind nicht oder nur gering ferromagnetisch, weshalb das statische Magnetfeld nur vernachlässigbare Kräfte auf sie ausübt.
Es wurde schon erwähnt, daß die elektrischen Leitungen von der Reizstromquelle zu den Elektroden sehr kurz sind, so daß wegen der durch das MRT induzierte Spannungen nur ungefährliche elektrische Ströme fließen. Zusätzlich erfolgt eine Begrenzung des Stromes durch einen ohmschen Widerstand (über den elektrischen Leiter verteilt oder aufgeteilt oder punktu- ell) , der so gering ist, daß die batteriebetriebene Reizstromquelle noch in der Lage ist, genügend Reizstrom zu liefern, aber groß genug ist, um Verbrennungen durch einen zu hohen Reizstrom zu vermeiden. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Wert des ohmschen Widerstandes 27 KOhm.
Die Reizstromquelle ist durch ein HF-abschirmendes Gehäuse geschützt (Prinzip des Faradayschen Käfigs) . Im Gegensatz zu einer Spannungsquelle treibt die Reizstromquelle einen Reiz- strom, um einen möglichst hohen Innenwiderstand (über 1 MOhm) zu ermöglichen, der insbesondere die nicht vollständig auszuschließenden Induktionsspannungen durch die elektromagnetischen Felder des MRT ungefährlich macht.
Da dem behandelndem Arzt von dem bekannten Promontorialtest die Bedienung der dazugehörigen bekannten Reizstromquelle geläufig ist, schlägt die Erfindung vor, als Bedieneinheit au- 8 -
ßerhalb des MRT-Untersuchungsraumes eine solche bekannte Reizstromquelle vorzusehen. Das Ausgangssignal dieser bekannten Reizstromquelle, also der eingestellte Reizstrom, wird dann mittels eines Senders drahtlos an die im MRT-Untersu- chungsraum befindliche Reizstromquelle übertragen, und diese Reizstromquelle ist derart aufgebaut, daß sie genau den Reiz- strom erzeugt, der außerhalb des MRT-Untersuchungsraumes mit der dortigen bekannten Reizstromquelle eingestellt ist.
Wenn der Wert des drahtlos übertragenen und von der Empfangseinrichtung der Reizstromquelle empfangenen Reizstromes von dem Wert des von der Reizstromquelle daraufhin erzeugten und dem Patienten zugeführten Reizstromes abweicht, erfolgt eine optische Anzeige, beispielsweise über eine LED.
Diese Maßnahme ist vor folgendem Hintergrund zu sehen. Wenn sich beispielsweise eine Elektrode von der Haut des Patienten löst und keinen Kontakt mehr mit der Haut hat, kann dem Hörnerv kein Reizstrom zugeführt werden. Obwohl von der Bedieneinheit ein Reizstrom eingestellt und von 0 beginnend erhöht wird, fließt tatsächlich kein Reizstrom, und das objektive Ergebnis durch die Bildgebung würde dahingehend lauten, daß eine Aktivierung der Hörbahn nicht möglich ist, obwohl die Hörbahn unter Umständen gleichwohl völlig intakt ist. Wenn daher der erzeugte Reizstrom (Istwert) von dem eingestellten Reizstrom (Sollwert) abweicht, erkennt dies der Bediener über die optische Anzeige mittels der LED, so daß der Test dann abgebrochen werden und neu gestartet werden kann. - 9
Der Ein/Ausschalter für die Spannungsversorgung der Reiz- stromquelle durch die Batterien ist derart gestaltet, daß die Stromquelle nicht versehentlich ausgeschaltet werden kann. Bei der praktischen Handhabung des die erste Reizstromquelle beinhaltenden Gehäuses, z.B. wenn das Gehäuse am Kopf des Patienten befestigt wird, kann es bei einem normalen Ein/Aus- Schalter nämlich vorkommen, daß die Reizstromquelle versehentlich ausgeschaltet wird. Die voranstehend erwähnte LED kann dann aber nicht mehr aufleuchten, wenn sich beispielsweise eine Elektrode gelöst hat. Der bedienende Arzt würde dann über die Bedieneinheit zwar einen Reizstrom einstellen, er würde jedoch nicht merken, daß die Reizstromquelle selbst ausgeschaltet ist und dem Nerv kein Reizstrom zugeführt wird. Im Ergebnis würde somit die Bildgebung des MRT das falsche Ergebnis liefern, daß die Hörbahn fehlerhaft ist, obwohl diese durchaus intakt sein könnte. Zum Ausschalten und zum Einschalten der Reizstromquelle wird daher beispielsweise ein spitzer Gegenstand (Bleistift oder dergleichen) benötigt, um ein versehentliches Ausschalten zu verhindern.
Mit der Erfindung wird insgesamt erstmals die Möglichkeit geschaffen, mit Hilfe eines Promontorialtests objektive Daten auf sichere Weise zu erhalten, und zwar unter Verwendung der MRT-Technik, wobei ein wesentlicher Ansatzpunkt darin liegt, die Bedienung der ersten Reizstromquelle ohne elektrische Leitungen durchzuführen. Der Verzicht auf elektrische Leiter im MRT-Untersuchungsraum bildet das erforderliche Sicherheitskonzept, welches den Promontorialtest im MRT-Untersuchungsraum ermöglicht. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt noch darin, daß es durch die MRT-Bildgebung möglich 10
ist, die Region im Gehirn örtlich festzustellen, die aufgrund der Stimulierung des Nervs aktiviert wird. Dazu kann man sich auch der bei der Computertomographie bekannten Schnittbilder bedienen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines variablen Reizstromes umfaßt eine erste Reizstromquelle, die mit Batterien betrieben wird und einen großen Innenwiderstand besitzt. Die Reizstromquelle ist mit einer Empfangseinrichtung zum Empfang von Bediensignalen zur Einstellung des erzeugten Reizstromes versehen. Ferner umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung noch eine von der ersten Reizstromquelle örtlich getrennte Bedieneinheit, die einen Sender zum Aussenden der Bediensignale besitzt.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Reizstromquelle einschließlich ihrer Batterien und der Empfangseinrichtung in einem geschlossenen und abgeschirmten möglichst kleinen Gehäuse aus nicht ferromagnetischem oder nur geringfügig ferromagnetischem Material untergebracht.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Bedieneinheit eine zweite Reizstromquelle umfaßt, deren Aufbau der bekannten, bisher bei Promon- torial verwendeten Reizstromquelle entspricht und deren Reiz- strom individuell einstellbar ist. Daneben besitzt die Bedieneinheit einen Sender, der solche Bediensignale für die Empfangseinrichtung der ersten Reizstromquelle aussendet, die dem Wert des eingestellten Reizstromes der zweiten Reizstromquelle entsprechen. 11
Die Bediensignale des Senders werden vorzugsweise optisch mit Hilfe eines Lichtwellenleiters zur Empfangseinrichtung der ersten Reizstromquelle übertragen. Daneben sind jedoch auch andere Übertragungstechniken möglich, etwa mit Ultraschallsignalen, Infrarotsignalen oder mit HF-Signalen.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei- spiels wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert . Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines MRT- Untersuchungsraumes und einer Bedieneinheit,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer ersten Reizstromquelle .
In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung ein an sich bekannter MRT-Untersuchungsraum 10 eines Magnetresonanztomographen dargestellt. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit und zur Vereinfachung sind dabei die Spulen zur Erzeugung der erforderlichen statischen und zeitlich sich ändernden Magnetfelder sowie weitere Details nicht gezeigt.
In dem Untersuchungsraum 10 befindet sich in der eigentlichen Untersuchungszone 14 ein Patient 12, dessen Hörnerv mit einem 12
variablen Reizstrom stimuliert werden soll. Am Ohr des Patienten 12 ist eine erste Reizstromquelle 16 plaziert, deren Aufbau nachfolgend noch anhand von Fig. 2 näher erläutert wird. Zur optischen Wiedergabe und Darstellung des Ergebnisses der Reizung des Hornervs ist ein bei der Magnetresonanz - tomographie üblicher Bildschirm 18 vorgesehen. Das Bildergebnis kann natürlich auch in Gestalt eines Bildes handhabbar gemacht werden.
Außerhalb des Untersuchungsraumes 10 befindet sich eine Bedieneinheit 20 mit einer zweiten Reizstromquelle 22 und einem Sender 24. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird für die zweite Reizstromquelle 22 ein bekanntes Gerät verwendet, welches bisher bei dem Promontorialtest zur Anwendung kam. Da der behandelnde Arzt mit der Handhabung des Gerätes vertraut ist, kann er ohne weiteres auch das neue erfindungsgemäße Verfahren mit der Bedieneinheit durchführen.
Der Wert des mit der zweiten Reizstromquelle 22 eingestellten Reizstromes wird dem Sender 24 zugeführt, der diesen Wert zu einer Empfangseinrichtung der ersten Reizstromquelle 16 überträgt, ohne daß hierfür elektrische Leitungen erforderlich sind.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer ersten Reizstromquelle 16, die in einem geschlossenen Gehäuse 26 angeordnet ist, welches aus einem abschirmendem nicht ferromagnetischem oder nur geringfügig ferromagnetischem Material besteht. Die Reizstromquelle 16 umfaßt eine Empfangseinrichtung 30 zum Empfang der voranstehend erwähnten Bediensignale des Senders 24. Das - 13 -
Ausgangssignal der Empfangseinrichtung 30 wird über einen Kondensator 34 der eigentlichen Wechselstromquelle 28 zugeführt, deren Innenwiderstand 1 MOhm beträgt. Mit Hilfe des AusgangsSignals der Empfangseinrichtung wird durch die Wechselstromquelle 28 der in der Bedieneinheit 20 (vgl. Fig. 1) eingestellte variable Reizstrom erzeugt, der über einen zur Symmetrierung des Reizstromes vorgesehenen Kondensator 36 und einen Widerstand 38 über kurze elektrische Leitungen den hier nicht näher dargestellten Elektroden am Ohr 42 des Patienten 12 zugeführt wird. Der Widerstand 38 besitzt einen Wert von 27 kOhm und dient zur Begrenzung des Reizstromes. Die Größe des Reizstromes beträgt vorzugsweise +/- 300 μA; er kann aber auch bis zu +/- 1 mA betragen.
Von der Wechselstromquelle 28 aus gelangt der den Istwert darstellende Reizstrom über einen Kondensator 44 zu einer Vergleichsschaltung 32. Außerdem wird der Vergleichsschaltung 32 das Ausgangssignal der Empfangseinrichtung 30 über einen Koppelkondensator 48 zugeführt. Das Ausgangssignal der Empfangseinrichtung 30 stellt den gewünschten Sollwert des Reiz- stromes dar.
Durch die Vergleichsschaltung werden der Sollwert und der Istwert miteinander verglichen, und bei Abweichung erfolgt eine optische Anzeige durch eine Leuchtdiode 46. Eine solche Abweichung kann sich beispielsweise ergeben, wenn sich eine Elektrode am Kopf des Patienten 12 gelöst hat und kein Reiz- strom fließt. Der die Untersuchung durchführende Arzt wird durch die Leuchtdiode 46 auf die Abweichung von Sollwert und - 14 -
Istwert aufmerksam und kann die Untersuchung abbrechen, die ohne einen fließenden Reizstrom sinnlos wäre.
Die Abmessungen des Gehäuses 26 sind sehr klein und liegen bei 3 x 3 x 5 cm, so daß das Gehäuse 26 bzw. die Reizstromquelle 16 in unmittelbarer Nähe zum Ohr 42 bzw. zum Hörnerv des Patienten 12 plaziert werden kann. Die Zuführung des Reizstromes zum Hörnerv erfolgt in an sich bekannter Weise dadurch, daß eine dünne und spitze Nadel als eine Elektrode durch das Trommelfell des Patienten 12 gepiekt wird. Über eine weitere flache Elektrode an der Haut des Patienten 12 wird der Stromkreis geschlossen. Die elektrischen Leitungen 40, die zu den beiden Elektroden führen, sind nur sehr kurz und bestehen - ebenso wie die Elektroden selbst - aus nicht fer- romagnetischem oder nur geringfügig ferromagnetischem Material.
Die Einstellung des variablen Reizstromes mit Hilfe des Senders 24 und der Empfangseinrichtung 30 kann mittels optischer Signale mit Hilfe eines Lichtwellenleiters (Glasfaserkabel) erfolgen, jedoch sind auch andere drahtlose Übertragungstechniken möglich.

Claims

15P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Stimulierung eines Nervs eines Lebewesens mit einem variablen Reizstrom, insbesondere zur Stimulierung des Hornervs eines Menschen, wobei der Reizstrom unter Zuhilfenahme von Elektroden zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stimulierung des Nervs erfolgt, während sich das Lebewesen in einem elektromagnetischen Feld eines Magnetresonanztomographen (MRT) befindet, daß der Reizstrom in unmittelbarer Nähe zum Nerv erzeugt und von außerhalb des Einflußbereiches des elektromagnetischen Feldes ohne Verwendung elektrischer Leitungen eingestellt wird, und daß das Ergebnis der Stimulierung des Nervs durch eine Bildgebung des MRT sichtbar gemacht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte :
a) Das Lebewesen wird in einen Magnetresonanztomographie
(MRT) -Untersuchungsraum gebracht und dort in der Untersuchungszone gelagert,
b) in unmittelbarer Nähe zum Nerv ist so nahe wie möglich eine batteriebetriebene und in einem aus abschirmendem nichtferromagnetischem Material bestehendem kleinem Ge- - 16
häuse befindliche erste Reizstromquelle für die Erzeugung des Reizstromes angeordnet, der die aus nichtferromagnetischem oder aus nur geringfügig ferromagnetischem Material bestehenden Elektroden über kurze elektrische Leitungen aus nichtferromagnetischem oder aus nur geringfügig ferromagnetischem Material speist, wobei die Reizstromquelle eine Empfangseinrichtung umfaßt,
c) der von der ersten Reizstromquelle erzeugte Reizstrom wird von einer außerhalb des MRT-Untersuchungsraumes befindlichen und mit einem Sender ausgestatteten Bedieneinheit ohne Verwendung elektrischer Leitungen zwischen der Bedieneinheit und der ersten Reizstromquelle nach Art einer Fernbedienung eingestellt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2 , dadurch gekennzeichnet . daß die erste Reizstromquelle von der Bedieneinheit über ein Glasfaserkabel (Lichtwellenleiter) bedient wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2 , dadurch gekennzeichnet , daß die erste Reizstromquelle von der Bedieneinheit drahtlos mittels Ultraschallsignalen bedient wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2 , dadurch gekennzeichnet , daß die erste Reizstromquelle von der Bedieneinheit drahtlos mittels Infrarotsignalen bedient wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die erste Reizstromquelle von der Bedieneinheit drahtlos mittels hochfrequenter (HF) Signale bedient wird. - 17
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Anzeige automatisch aktiviert wird, wenn der tatsächlich erzeugte Reizstrom (Istwert) von dem an der Bedieneinheit eingestellten Reizstrom
(Sollwert) abweicht.
8. Vorrichtung zur Erzeugung eines variablen Reizstromes durch Stimulierung eines Nervs eines Lebewesens, insbesondere zur Stimulierung des Hornervs eines Menschen, wobei der Reizstrom unter Zuhilfenahme von Elektroden zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine erste Reizstromquelle (16) umfaßt, daß die erste Reizstromquelle (16) mit Batterien betrieben ist und einen großen Innenwiderstand besitzt, daß die erste Reizstromquelle (16) eine Empfangseinrichtung (30) zum Empfang von Bediensignalen zur Einstellung des erzeugten Reizstromes besitzt, daß die Vorrichtung ferner eine Bedieneinheit (20) umfaßt, und daß die Bedieneinheit (20) mit einem Sender (24) zum Aussenden der Bediensignale ausgestattet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Reizstromquelle (16) einschließlich der Batterien und der Empfangseinrichtung (30) in einem geschlossenen und abgeschirmten kleinen Gehäuse (26) aus nichtferromagnetischem Material oder aus nur geringfügig ferrogmagnetischem Material untergebracht ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und/oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Reizstromquelle (16) eine Vergleichs- 18
Schaltung (32) umfaßt, welche den durch die empfangenen Bediensignale vorgegebenen Sollwert des Reizstromes mit dem Istwert des von der Reizstromquelle erzeugten Reizstromes vergleicht und bei Abweichungen eine optische oder akustische Anzeige (46) bewirkt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenwiderstand etwa 1 MOhm beträgt .
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Elektroden führenden kurzen elektrischen Leitungen (40) sowie die Elektroden aus nichtferromagnetischem oder aus nur geringfügig ferroma- gnetischem Material bestehen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet. daß in einer Leitung ein Sicherheitswiderstand (38) von etwa 27 kOhm zur Strombegrenzung vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (30) einen Lichtempfänger für über einen Lichtwellenleiter zugeführte optische Bediensignale umfaßt.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (30) einen Infrarot-Empfänger umfaßt. 19 -
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 - 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Empfangseinrichtung (30) einen Ultraschall-Empfänger umfaßt.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (30) einen HF-Empfänger umfaßt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedieneinheit (20) eine zweite Reizstromquelle (22) umfaßt, deren Aufbau einer bekannten, bisher beim Promontorialtest verwendeten Reizstromquelle entspricht und deren Reiz- strom individuell einstellbar ist, daß die Bedieneinheit ferner einen Sender (24) umfaßt, der solche Bediensignale für die Empfangseinrichtung (30) der ersten Reizstromquelle (16) aussendet, die dem Wert des eingestellten Reizstromes der zweiten Reizstromquelle (22) entsprechen.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet. daß der Sender (24) Bediensignale in Form von Lichtsignalen erzeugt, die über einen Lichtwellenleiter zur Empfangseinrichtung (30) der ersten Reizstromquelle (16) geführt sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (24) Bediensignale in Form von Infrarot- Signalen erzeugt .
21. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (24) Bediensignale in Form von Ultraschallsignalen erzeugt . 20 -
22. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet. daß der Sender (24) Bediensignale in Form von HF-Signalen erzeugt .
23. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 8 - 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Reizstrom ein Wechselstrom ist, dessen Wert zwischen 0 und +/- 300 μA liegt.
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