DE102009056959A1

DE102009056959A1 - Medizinische Elektrode

Info

Publication number: DE102009056959A1
Application number: DE102009056959A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Mayer
Original assignee: Dr Mayer & Soehne & Co KG GmbH; Dr Mayer & Sohne & Co KG GmbH; Mayer & Soehne & Co KG Dr GmbH
Current assignee: Dr Mayer & Soehne & Co KG GmbH; Dr Mayer & Sohne & Co KG GmbH; Mayer & Soehne & Co KG Dr GmbH
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2009-12-07
Publication date: 2011-06-09

Abstract

Medizinische Elektrode, mit einem massiven Elektrodenkern aus einer CrNiMo-Legierung, mit einem äußeren Elektrodenmantel aus einem elektrisch isolierenden Material und mit einem von dem Mantel nicht abgedeckten mit dem Elektrodenkern elektrisch verbundenen und an der Außenfläche aus elektrisch leitendem Material bestehenden Elektrodenende.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf medizinische Elektroden gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.
Die Behandlung von Tumoren mit Hilfe des elektrischen Storms ist aus der Praxis bekannt und wurde erstmals durch Prof. Dr. Nordenström (früherer Leiter der diagnostischen Abteilung für Radiologie am Karolinska, Krankenhaus in Stockholm; früherer Vorsitzender des Nobelpreis-Komitees für Medizin und Physiologie) auf eine moderne und naturwissenschaftliche Grundlage gestellt. Mittlerweile haben sich zahlreiche Wissenschaftler aus aller Welt mit dieser Behandlungsmethode beschäftigt (siehe z. B. Bioelectromagnetics, 18, 8–13 (1997), „Electrochemical Treatment of Lung Cancer"; Medical Tribune, Nr. 16, April 1987).
Bei der genannten Behandlung werden Platinelektroden, meist unter Lokalanästhesie, in den Tumor und das angrenzende Gewebe eingeführt. Die Anzahl der eingebrachten Elektroden ist von der Größe des zu behandelnden Gewebes oder Tumors abhängig, wobei die Distanz zwischen zwei Elektroden in der Regel 1 bis 3 cm beträgt. An die Elektroden wird eine Spannung so angelegt, dass die Elektroden separat als Anoden oder Kathoden fungieren. Es findet Elektrolyse statt. Spricht ein Tumor auf die Behandlung an, kommt es im Tumor zu multiplen traumatischen Okklusionen kleiner Gefäße und zur Tumornekrose. Durch die von den positiv und negativ geladenen Elektroden verursachten massiven Ionenwanderungen im Gewebe wird das Mikromilieu so massiv gestört, dass die für solche Störungen besonders empfindlichen Tumorzellen früher oder später absterben.
Die für die genannte Tumorbehandlung bisher verwendeten Elektroden bestehen, wie oben bereits erwähnt, aus Platin, da dieses Metall sehr elektrolysestabil ist und eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist. Zudem besitzt es gewebeschonende Eigenschaften.
Ein Nachteil solcher Platinelektroden ist, dass sie sehr weich bzw. mechanisch wenig beanspruchbar sind und sich deshalb leicht verbiegen können, wodurch sie nicht immer sicher und ortsgenau zu platzieren sind. Zudem ist Platin im Ultraschall, in medizinischen bildgebenden Systemen, wie Kernspin- und Computertomografie schlecht sichtbar, wodurch sich diese Elektroden kaum unter direkter Beobachtung durch den Operateur ortsgenau platzieren lassen. Ein weiterer Nachteil ist auch der hohe Preis von Platin, der den Anwender dazu nötigt, die Elektroden mehrfach zu verwenden, was aus Sicherheitsgründen nicht ratsam ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, medizinische Elektroden aufzuzeigen, die die Nachteile bekannter Elektroden vermeiden und bei ausreichend hoher Festigkeit zugleich auch eine optimale Darstellung und Abbildung in medizinischen bildgebenden Systemen gewährleisten, insbesondere auch in auf Ultraschall, Röntgenstrahlung und/oder Kernspint basierenden bildgebenden Systemen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine medizinische Elektrode für die Behandlung von Geweben, insbesondere von Tumoren mit Hilfe des elektrischen Storms entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der massive Elektrodenkern aus einer CrNiMo-Legierung hergestellt und mit einer metallischen Beschichtung aus Titan versehen, und zwar beispielsweise den Elektrodenkörper oder -kern auf seiner gesamten Mantelfläche umschließend. Auf oder um die metallische Beschichtung aus Titan sind dann weitere Schichten aufgebracht, beispielsweise die den äußeren Mantel der Elektrode bildende Schicht aus elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus einem Kunststoff oder Lack, z. B. Aus Teflon, sowie im aktiven Elektrodenbereich mit einer Beschichtung aus einem elektrisch leitenden, aber elektrolysestabilen Werkstoff versehen, d. h. aus einem Werkstoff der während der Behandlung keiner oder im Wesentlichen keiner Elektrolyse unterliegt. Derartige Werkstoffe sind beispielsweise Edelmetall, z. B. Gold oder Platin. Der aktive Elektrodenbereich ist derjenige Bereich, an dem die Elektrode die elektrisch leitende und mit dem Elektrodenkern elektrisch verbundene Außenfläche bildet, über die bei der Behandlung der Stromfluss zwischen der Elektrode und dem Gewebe erfolgt. Bevorzugt ist der aktive Bereich der Elektrode von einem Elektrodenende gebildet, und zwar von demjenigen Elektrodenende, mit dem die Elektrode voraus in das zu behandelnde Gewebe eingeführt wird.
Weiterhin ist der mit Titan beschichtete Elektrodenkern an dem dem aktiven Elektrodenbereich oder -ende entfernt liegenden Ende mit einem geeigneten elektrischen Anschluss und/oder mit einer geeigneten elektrischen Anschluss- oder Kontaktflächenbeschichtung für eine ohmsche Verbindung mit einer elektrischen Leitung zum Zuführen des bei der Behandlung verwendeten Storms versehen.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Elektrode eine Kohlenstoff enthaltende Schicht auf, die als eine Kohlenstoff enthaltende Beschichtung aufgebracht und/oder durch Eindiffundieren von Kohlenstoff in eine Oberflächenschicht erzeugt ist. Bei dieser Ausführungsform besteht der Elektrodenkern aus Titan oder CrNiMo, bevorzugt aus CrNiMo mit der Beschichtung aus Titan.
Die Kohlenstoff enthaltende Schicht ist dann beispielsweise unmittelbar auf den Kern aus CrNiMo und/oder auf die metallische Beschichtung aus Titan aufgebracht. Durch die Kohlenstoff enthaltende Schicht werden die mechanische Stabilität und die elektrische Leitfähigkeit der Elektrode wesentlich verbessert. Insbesondere ist es durch die Kohlenstoff enthaltende Schicht auch möglich, den Außendurchmesser der jeweiligen Elektrode bei ausreichender mechanischer Stabilität und elektrischer Leitfähigkeit zu reduzieren.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
1 in vereinfachter schematischer Darstellung ein Gerät zur Behandlung von Tumoren mit Hilfe des elektrischen Storms;
2 in vereinfachter Darstellung und in Seitenansicht eine Elektrode zur Verwendung bei dem Gerät der 1;
3–5 jeweils in vergrößerter Teildarstellung Schnitte durch die Elektrode der 2 bei unterschiedlichen Ausführungsformen.
Das in der 1 allgemein mit 1 bezeichnete Gerät dient zur Behandlung von Geweben und Tumoren mit Hilfe des elektrischen Stromes und besteht in an sich bekannter Weise im Wesentlichen aus einer Vielzahl von Elektroden 2, die jeweils über Leitungen 3 mit einer elektrischen Versorgungseinheit 4, vorzugsweise mit einer Gleichstromversorgungseinheit verbunden sind. In der 1 sind drei Elektroden dargestellt. Die Anzahl der Elektroden kann hiervon auch abweichen. Zum Behandeln bzw. Entfernen eines Tumors 5 werden die Elektroden 2 mit ihrem Elektrodenende 2.1 voraus in den Tumor 5, ggs. auch in das den Tumor 5 umgebende Gewebe verteilt derart eingebracht, dass bei eingeschaltetem Gerät bzw. bei aktivierter Versorgungseinheit das gesamte Volumen des Tumors 5 möglichst gleichmäßig von dem zwischen den Elektroden 2 fließenden Storm durchströmt wird. Es versteht sich, dass die Elektroden 2 hierfür an unterschiedliche Pole der Versorgungseinheit 4 angeschlossen sind. Die Elektroden 2, die bevorzugt für ein besseres Einführen in das Gewebe die Form von Nadeln aufweisen besitzen einen Durchmesser von beispielsweise etwa 0,1 bis etwa 1 mm, vorzugsweise einen Durchmesser von 0,3 bis etwa 0,8 mm. Die Elektroden besitzen beispielsweise einen kreisförmigen Außenquerschnitt, wobei die Länge der Elektroden an die jeweilige Anwendung angepasst unterschiedlich sein kann.
Die Platzierung der Elektroden 2 im Tumor 5 und/oder in dem diesen umgebenden Gewebe erfolgt mit Unterstützung eines medizinischen bildgebenden Systems oder Verfahrens, beispielsweise mit Unterstützung eines auf Ultraschall, Röntgenstrahlung oder Kernspin basierenden Systems oder Computertomografie-Systems. Hierfür bestehen die Elektroden 2 jeweils aus einem massiven Elektrodenkern 6 aus einem für diese bildgebenden Verfahren kompatiblen, d. h. gut darstellbaren Material, welches auch eine für das genaue Positionieren und Platzieren der Elektroden ausreichende Festigkeit aufweist. Der Elektrodenkern besteht hierfür aus Titan und/oder aus einer Chrom-Nickel-Molybdän-Legierung (CrNiMo-Legierung).
An ihrem vorzugsweise spitz zulaufenden und in den Tumor 5 bzw. in das umgebende Gewebe einzuführenden Elektrodenende 2.1 sind die Elektroden 2 jeweils mit einer elektrisch leitenden, beispielsweise metallischen Außenfläche versehen, die vorzugsweise von einer Beschichtung aus einem elektrolysestabilen Material besteht, beispielsweise aus einem Edelmetall, z. B. Platin oder Gold. Diese Beschichtung ist beispielsweise unter Verwendung eines Haftvermittlers aufgebracht, z. B. durch galvanisches Abscheiden, und ist elektrisch mit dem Elektrodenkern 6 verbunden.
Außerhalb der Elektrodenspitze 2.1 ist jede Elektrode an der Außenfläche mit einem Mantel aus einem elektrisch isolierenden Material versehen, der z. B. aus Lack oder Kunststoff besteht und so aufgebracht ist, dass die Elektrodenspitze 2.1 sowie auch der Anschluss für die Leitungen 3 frei liegen.
Die 3 zeigt in vereinfachter Teildarstellung einen Teilschnitt durch eine Elektrode 2 mit einem massiven Kern 6 aus Titan oder aus einer Chrom-Nickel-Molybdän-Legierung (CrNiMo-Liegerung). Bei dieser Ausführungsform weist die Elektrode 2 eine kohlenstoffhaltige Schicht 7 auf, die unmittelbar auf den massiven Elektrodenkern 6 aufgebracht ist, beispielsweise als tatsächliche Schicht und/oder durch Eindiffundieren des Kohlenstoffs in den Elektrodenkern 6 oder in einen oberflächennahen Bereich des Elektrodenkerns 6. Die kohlenstoffhaltige Schicht 7 erstreckt sich beispielsweise über die gesamte Länge der jeweiligen Elektrode oder aber nur über eine Teillänge derart, dass die die Elektrodenspitze 2.1 bildende Elektroden-Teillänge die kohlenstoffhaltige Schicht 7 nicht aufweist. Durch die kohlenstoffhaltige Schicht werden die mechanische Festigkeit sowie auch die elektrische Leitfähigkeit der Elektrode 2 wesentlich verbessert. Das Aufbringen der kohlenstoffhaltige Schicht 7 kann auf verschiedene Weise und/oder in unterschiedlicher Form erfolgen, beispielsweise durch Einbinden oder Eindiffundieren von Kohlenstoff in eine Oberflächenschicht, durch eine LC-Beschichtung usw. Auf kohlenstoffhaltige Schicht 7 ist eine äußere Schicht oder Ummantelung 8 aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus Lack oder Kunststoff, z. B. aus Teflon so aufgebracht ist, dass die in der 3 nicht dargestellte Elektrodenspitze 2.1 von der Schicht 8 freigehalten ist. Die äußere, elektrische isolierende Schicht 8 kann in unterschiedlichster Form realisiert werden, beispielsweise durch Tauchen, durch Aufsprühen, durch Pulverbeschichtung usw.
Die 4 zeigt in einer Darstellung wie 3 als weitere Ausführungsform einen Teilschnitt durch eine Elektrode 2, die wiederum aus dem massiven metallischen Elektrodenkern 6 besteht, der bei der dargestellten Ausführungsform aus CrNiMo gefertigt ist und mit einer metallischen Beschichtung 9 aus Titan versehen ist. Auf die metallische Beschichtung 9 aus Titan ist die äußere Schicht oder Ummantelung 8 aus dem elektrisch isolierenden Material aufgebracht, und zwar wiederum so, dass die in der 4 nicht dargestellte Elektrodenspitze 2.1 von der Schicht 8 freigehalten ist.
Die 5 zeigt in einer Darstellung wie 3 als weitere Ausführungsform einen Teilschnitt durch eine Elektrode 2, die wiederum aus dem massiven metallischen Elektrodenkern 6 besteht, der bei der dargestellten Ausführungsform aus CrNiMo gefertigt ist und mit einer metallischen Beschichtung 9 aus Titan versehen ist. Auf die metallische Beschichtung 9 aus Titan ist die kohlenstoffhaltige Schicht 7 aufgebracht, beispielsweise als tatsächliche Schicht und/oder durch Eindiffundieren des Kohlenstoffs in die metallische Schicht 9. Die Außenfläche der Elektrode 2 bildet auch bei dieser Ausführungsform die isolierende Schicht 8. Im Bereich der Elektrodenspitze 2.1 liegt der metallische Kern 6 frei oder die Elektrode ist dort wiederum mit der Beschichtung aus dem elektrisch leitenden, aber elektrostabilen Material versehen, beispielsweise mit der Beschichtung aus einem Edelmetall, vorzugsweise aus Gold oder Platin. Diese Beschichtung ist dann beispielsweise unmittelbar auf den metallischen Elektrodenkern 6 oder aber auf die den Elektrodenkern 6 auch dort umgebende metallische Beschichtung 9 aufgebracht oder auf die metallische Beschichtung 9 auch im Bereich der Elektrodenspitze 2.1 umschließende kohlenstoffhaltige Schicht 7.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind. So ist es insbesondere auch möglich, bei der im Zusammenhang mit der 5 beschriebenen Ausführungsform die Folge der Schichten 7 und 9 zu ändern. Weiterhin ist es insbesondere auch möglich, zusätzlich zu den beschriebenen Schichten weitere Schichten, beispielsweise solche in Form von Haftvermittlern vorzusehen.
Bezugszeichenliste

1: Gerät zur Behandlung von Geweben, insbesondere Tumoren
2: Elektrode
2.1: Elektrodenende oder Spitze
3: elektrische Leitung
4: elektrische Versorgungseinheit
5: Gewebe oder Tumor
6: metallischer Kern der Elektrode 2
7: kohlenstoffhaltige Beschichtung
8: äußere Beschichtung aus elektrisch isolierenden Material
9: metallische Zwischenschicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

Bioelectromagnetics, 18, 8–13 (1997), „Electrochemical Treatment of Lung Cancer” [0002]
Medical Tribune, Nr. 16, April 1987 [0002]

Claims

Medizinische Elektrode, mit einem massiven Elektrodenkern (6) aus einer CrNiMo-Legierung, mit einem äußeren Elektrodenmantel (8) aus einem elektrisch isolierenden Material und mit einem von dem Mantel (8) nicht abgedeckten mit dem Elektrodenkern (6) elektrisch verbundenen und an der Außenfläche aus elektrisch leitenden Material bestehenden Elektrodenende (2.1), gekennzeichnet durch wenigstens eine zwischen dem Elektrodenkern (6) und dem äußeren Mantel (8) vorgesehene metallische Beschichtung (9) aus Titan.
Elektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Elektrodenkern (6) und dem äußeren Mantel (8) wenigstens eine weitere Kohlenstoff enthaltende Beschichtung (7) vorgesehen ist.
Medizinische Elektrode, mit einem massiven Elektrodenkern (6) aus Titan und/oder aus CrNiMo-Legierung, mit einem äußeren Elektrodenmantel (8) aus einem elektrisch isolierenden Material und mit einem von dem Mantel (8) nicht abgedeckten mit dem Elektrodenkern (6) elektrisch verbundenen und an der Außenfläche aus elektrisch leitenden Material bestehenden Elektrodenende (2.1), gekennzeichnet durch wenigstens eine zwischen dem Elektrodenkern (6) und dem äußeren Mantel (8) vorgesehene Kohlenstoff enthaltende Beschichtung (7).
Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenkern aus CrNiMo besteht und zumindest in Teilbereichen mit einer metallischen Zwischenschicht (9) aus Titan versehen ist.
Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenkern (6) aus Titan besteht und zumindest in Teilbereichen mit einer metallischen Beschichtung aus CrNiMo versehen ist.
Elektrode nach einem der Ansprüche 2–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoff enthaltende Beschichtung (7) auf den Elektrodenkern (6) oder auf die metallische Beschichtung (9) aufgebracht ist.
Elektrode nach einem der Ansprüche 2–6, dadurch gekennzeichnet, dass die kohlenstoffhaltige Beschichtung (7) durch Aufbringen einer Kohlenstoff enthaltenden Schicht und/oder durch Eindiffundieren von Kohlenstoff in die metallische Beschichtung (9) erzeugt und/oder von einer DLC-Beschichtung gebildet ist.
Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die wenigstens eine Kohlenstoff enthaltende Beschichtung und/oder die wenigstens eine metallische Zwischenschicht (9) über die gesamte Länge des Elektrodenkörpers (6) erstrecken, ggs. ausgenommen das Elektrodenende (2.1).
Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die wenigstens eine Kohlenstoff enthaltende Beschichtung (7) und/oder die wenigstens eine metallische Zwischenschicht (9) um den gesamten Umfang des Elektrodenkörpers (6) erstrecken.
Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie nadelförmig beispielsweise mit einem Außendurchmesser im Bereich zwischen etwa 0,1 mm und 1 mm vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 0,3 mm und 0,8 mm ausgebildet ist.