DE102023126302A1

DE102023126302A1 - Medizinische implantierbare Anordnung

Info

Publication number: DE102023126302A1
Application number: DE102023126302.1A
Authority: DE
Inventors: Max Eickenscheidt
Original assignee: Neuroloop GmbH
Current assignee: Neuroloop GmbH
Priority date: 2023-09-27
Filing date: 2023-09-27
Publication date: 2025-03-27
Also published as: WO2025068275A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine medizinische implantierbare Anordnung zur Applikation elektrischer Signale längs eines intrakorporalen Gefäßes oder eines Nervenfaserbündels.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass auf einer Tragstruktur längs wenigstens einer virtuellen Linie in serieller räumlicher Abfolge wenigstens 2·n, mit n ≥ 2 Elektroden angeordnet sind, die drahtgebunden mit einem Stromgenerator verbunden sind, dass der Stromgenerator die 2·n Elektroden mit hochfrequenten Stimulationssignalen derart zeitgleich beaufschlagt, dass eine erste Gruppe von n der Elektroden jeweils mit gleichpolarisierten, hochfrequenten Stimulationssignalen und eine zweite Gruppe von n der Elektroden mit zur ersten Gruppe entgegengesetzt polarisierten hochfrequenten Stimulationssignalen beaufschlagbar sind, und dass die Elektroden der ersten und zweiten Gruppe jeweils in alternierender Abfolge längs der virtuellen Linie angeordnet sind.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine medizinische implantierbare Anordnung zur Applikation elektrischer Signale längs eines intrakorporalen Gefäßes oder eines Nervenfaserbündels.
Stand der Technik
Die Druckschrift EP 3 204 105 B1 offenbart eine Manschettenelektrodenanordnung, auch als Cuff-Elektrode bezeichnet, die aus einem flexiblen, biokompatiblen, folienartig ausgebildeten Trägersubstrat besteht. Auf wenigstens einer Oberfläche des Trägersubstrats ist eine Vielzahl einzelner Elektroden angeordnet. Die bekannte Cuff-Elektrode dient der ortsaufgelösten Erfassung neuronaler elektrischer Signale sowie zur selektiven elektrischen Stimulation einzelner in einem Nervenfaserbündel verlaufender Nervenfasern. Hierbei umschließt die zu einer Wickelmanschette geformte Manschettenelektrodenanordnung ein Nervenfaserbündel, vorzugsweise den Vagusnerv, radial von außen in der Form eines geraden Hohlzylinders, an dessen Hohlzylindermantelinnenfläche die Vielzahl der Elektroden angeordnet ist, die in unmittelbarem Kontakt mit dem Epineurium des Vagusnervs treten. Die Vielzahl der Elektroden ist in eine erste und zweite Elektrodenanordnung unterteilt, von denen die erste Elektrodenanordnung zur ortsselektiven Erfassung neuronaler elektrischer Signale, die sich längs barorezeptiver Nervenfasern ausbreiten, sowie zur selektiven elektrischen Stimulation wenigstens einer Nervenfaser dient. Da die elektrische Stimulation längs der barorezeptiven Nervenfasern isotrop, d.h. ohne Vorgabe einer festgelegten Signalausbreitungsrichtung erfolgt, dient die zweite Elektrodenanordnung zur selektiven Inhibition efferenter, d.h. zum Herzen führender Nervenfasern, um mögliche Nebenwirkungen bedingt durch unkontrollierte Signalausbreitungseffekte zu vermeiden. Hierzu sieht die unmittelbar neben der ersten Elektrodenanordnung auf dem gemeinsamen Trägersubstrat angeordnete zweite Elektrodenanordnung wenigstens zwei axial voneinander beabstandete und sich in Umfangsrichtung der sich geradzylinderförmig ausbildenden Wickelmanschette erstreckende und jeweils eine Ringform annehmende Elektrodenstreifen vor, zwischen denen wenigstens zwei, vorzugsweise viele in Umfangsrichtung gleich verteilt angeordnete Elektrodenflächen angeordnet sind. Sowohl die ringförmigen Elektrodenstreifen als auch die zwischen den zwei Elektrodenstreifen angeordneten Elektrodenflächen sind mit einem Signalgenerator zu deren aufeinander abgestimmten elektrischen Polarisation verbunden.
Die Theorie der Inhibition von efferenten Nervenfasern geht auf Versuche von Rattay aus dem Jahre 1986 zurück, siehe Artikel „High frequency electrostimulation of excitable cells", (doi:10.1016/S0022-5193(86)80234-X). In diesem Artikel wurde formuliert, dass eine hochfrequente Anregung von Nervensträngen mit hochfrequenten Anregungssignalen von > 10kHz zu einer Blockierung führen kann, durch anhaltende Depolarisation und nicht durch eine Hyperpolarisation der entsprechenden Nervenmembrane.
In einem Artikel von K. L. Kilgore, N. Bhadra, „Nerve conduction block utilising high-frequency alternating current", Medical and Biological Engineering and Computing volume 42, pages 394-406 (2004) ist die Idee formuliert, dass eine tonische Depolarisation eines Nervs über einen größeren Bereich entlang des myelinisierten Axons (bis zu 20 Ranvier'sche Schnürringe) zu einem effektivem Block der vorbei propagierenden Aktionspotentiale führt.
In einer Vielzahl nachfolgender Veröffentlichungen wird die Idee aufgegriffen eine bipolare Anordnung zweier strukturgleicher Elektroden einer monopolaren oder einer tripolaren Elektrode vorzuziehen. Einschlägige Veröffentlichungen, die sich dem Thema mittels Simulationen und Messungen näher beschäftigen betreffen Ackermann et al., Effect of Bipolar Cuff Electrode Design on Block Thresholds in High-Frequency Electrical Neural Conduction Block, IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering (Volume: 17, Issue: 5, October 2009) oder Aristovich, et al., Model-based geometrical optimisation and in vivo validation of a spatially selective multielectrode cuff array for vagus nerve neuromodulation, J Neurosci Methods, 2021 Mar 15.
Die Hypothese, die sich aus den einschlägigen Veröffentlichungen hierzu ableitet, ist, dass die bipolare Antwort durch die nicht-lineare Transferfunktion des Anregungspulses (die „Aktivierungsfunktion“) auf das Membranpotential im Mittel depolarisierend wirkt und diese Depolarisation, wenn sie länger aufrecht gehalten wird, zu einer effektiven Blockierung der Reizweiterleitung im Nerven führt.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine medizinische implantierbare Anordnung zur Applikation elektrischer Signale längs eines intrakorporalen Gefäßes oder eines Nervenfaserbündels anzugeben, die geeignet ist eine Nervensignalausbreitung wenigstens einer Ausbreitungsrichtung längs eines Nervenfaserbündels oder längs einer oder einzelner Nervenfaser kontrolliert zu unterbinden bzw. zu blockieren, derart auszubilden, so dass die Effizienz der Blockadewirkung gegenüber bekannten gattungsgemäßen Vorkehrungen verbessert sein soll. So gilt es mit gleichen oder geringeren elektrischen Spannungspotenzialen wie sie bisher eine wenigstens unidirektionale Nervensignalausbreitung längs eines Nervenfaserbündels oder längs einer oder einzelner Nervenfaser weitgehend oder vorzugsweise vollständig zu unterbinden bzw. zu unterdrücken.
Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Den Erfindungsgedanken in vorteilhafter Weise weiterbildende Merkmale sind in den Unteransprüchen sowie in der weiteren Beschreibung unter Bezugnahme auf illustrierte Ausführungsbeispiele angegeben.
Die lösungsgemäße medizinische implantierbare Anordnung zur Applikation elektrischer Signale längs eines intrakorporalen Gefäßes oder eines Nervenfaserbündels zeichnet sich dadurch aus, dass auf einer Tragstruktur längs wenigstens einer virtuellen Linie in serieller räumlicher Abfolge wenigstens 2 x n, mit n ≥ 2 Elektroden angeordnet sind, die drahtgebunden mit einem Stromgenerator verbunden sind. Der Stromgenerator beaufschlagt die 2 x n Elektroden mit hochfrequenten Stimulationssignalen zeitgleich derart, so dass eine erste Gruppe von n der Elektroden jeweils mit gleichpolarisierten, hochfrequenten Stimulationssignalen und eine zweite Gruppe von n der Elektroden mit zur ersten Gruppe entgegengesetzt polarisierten hochfrequenten Stimulationssignalen beaufschlagbar sind. Die Elektroden der ersten und zweiten Gruppe sind jeweils in alternierender Abfolge längs der virtuellen Linie angeordnet.
Die der lösungsgemäßen medizinischen implantierbaren Anordnung zugrundeliegende Idee leitet sich aus umfangreichen anmelderseitig durchgeführten Untersuchungen ab, die mit jeweils längs eines Nervenfaserstranges angeordneten Stimulationselektroden durchgeführt worden sind, die jeweils mit hochfrequenten Stimulationssignalen beaufschlagt worden sind. Dabei wurden unterschiedlichen Elektrodenanordnungen untersucht, die zu unterschiedlichen elektrischen Auswirkungen längs der einzelnen Nervenstränge geführt haben, die entscheidenden Einfluss auf die Signalausbreitung bzw. Signalausbreitungsunterdrückung längs eines Nervenstranges besitzen. Zur weiteren Erläuterung der in diesen Vorversuchen gewonnenen Erkenntnissen sei an dieser Stelle auf die 2a bis d sowie 3a bis c verwiesen.
Die 2a bis d zeigen jeweils einen Nervenstrang 1, in dessen unmittelbarer Nähe jeweils eine oder mehrere Elektroden 2 angeordnet sind. Im Fall der 2 A ist eine monopolare Elektrodenanordnung vorgesehen, bei der eine einzige Elektrode 2 in unmittelbarer Nähe längs des Nervenstrangs 1 angeordnet ist. Es sei angenommen, dass die Gegenelektrode zum Schließen des Stromkreises sinnbildlich im Unendlichen angeordnet ist. In 2 B ist eine bipolare Elektrodenanordnung mit zwei gleich großen Elektroden 2 vorgesehen, die längs des Nervenstrangs 1 nebeneinander angeordnet sind. Im Falle der 2 C ist eine tripolare Elektrodenanordnung gewählt, mit einer zwischen zwei gleichartig ausgebildeten, jeweils randseitig angeordneten Gegenelektroden 2', mittig angeordneten, kleiner ausgebildeten Treiberelektrode 2", die in gleichem Abstand zu beiden Gegenelektroden 2' angebracht ist. In 2 D ist eine multipolare Elektrodenanordnung gezeigt, die mehrere kleine, gleich groß ausgebildete Elektroden 2 längs des Nervenstrangs 1 angeordnet vorsieht.
Die einzelnen Elektroden 2 bzw. 2', 2" sind mit einem in 2 nicht dargestellten Stromgenerator verbunden und werden mit hochfrequenten Stimulationssignalen beaufschlagt. Der jeweils zu einem bestimmten Zeitpunkt an die Elektrode 2 bzw. an die Elektroden 2, 2', 2" applizierte Strom einer Phase ist dabei schematisch als anodal, gekennzeichnet durch „A“, oder als kathodisch, gekennzeichnet mit „K“ bezeichnet. Diese Stromrichtungen stehen symbolisch für die elektrische Polung zu einem Zeitpunkt während einer hochfrequenten Stimulation. Im Falle der monopolaren Elektrodenanordnung gemäß 2a wechselt die Polarität der einzigen Elektrode 2 zwischen einem anodischen und einem kathodischen Potential A bzw. K. Im Falle der bipolaren Elektrodenanordnung, gemäß 2b, werden beide Elektroden 2 mit jeweils unterschiedlichem Potentialen K, A zu jedem Zeitpunkt polarisiert. Im Falle der tripolaren Elektrodenanordnung gemäß 2c werden die beiden jeweils randseitig angeordneten Gegenelektroden 2' mit gleicher Polarisation wohingegen die mittig angeordnete Treiberelektrode 2" mit entgegengesetzter Polarisation beaufschlagt. Im Falle der Multipolelektrodenanordnung gemäß 2d wechseln sich die Polarisationsarten von kathodisch zu anodisch in ihrer seriellen Anordnung jeweils alternierend ab.
In den 3a bis c sind die elektrischen Auswirkungen der vier unterschiedlichen Elektrodenanordnungen A-D jeweils auf den Nervenstrang 2 in unterschiedlichen Diagrammdarstellungen illustriert. 3a zeigt die unterschiedlichen elektrischen Spannungsprofile V_ext\, die längs eines Nervenstranges 2 vermittels der jeweiligen Elektrodenanordnungen A bis D zu einem bestimmten Zeitpunkt appliziert werden. Längs der Ordinate sind die an der/den Elektrode(n) applizierte elektrische Spannung V_ext und längs der Abszisse die Längserstreckung des Nervenstranges dargestellt. So entspricht der punktiert dargestellte Potentialverlauf A dem durch die monopolare Elektrodenanordnung längs des Nervenstranges 1 hervorgerufenen Spannungsverlauf. Am Ort der Elektrode 2 in einem Zeitpunkt, bei dem die Elektrode 2 negativ, d.h. kathodisch polarisiert ist, bildet sich in unmittelbarer Nähe des Nervenstrangs 1 eine maximale negative Spannung aus, die sich mit zunehmendem Abstand zur Elektrode beidseitig längs des Nervenstranges 1 dem Nullpotential angleicht.
Der strichlierte Potentialverlauf B entspricht der bipolaren Elektrodenanordnung gemäß 2b und sieht an jenen Stellen eine kathodische bzw. anodische Spannungsüberhöhung vor, an denen sich die Elektroden 2 mit entsprechender kathodischer und anodischer Polarisation befinden. Entsprechende Spannungsprofile stellen sich auch für die tripolare, siehe strichlierten Potentialverlauf C sowie für die Multipolelektrodenanordnung, siehe durchgezogenen Potentialverlauf D ein.
In 3b ist stellvertretend für die monopolare Elektrodenanordnung, siehe 2 A, sowie die multipolare Elektrodenanordnung, siehe 2 D, die zweite Ableitung der in 3a gezeigten Spannungsprofile d²V_ext/dx² dargestellt, Die zweite Ableitung dieser Spannungsprofile kann als Aktivierungsfunktion betrachtet werden, die im Falle der monopolaren Elektrodenanordnung A lediglich im Bereich der monopolaren Elektrode 2 ein lokales Aktivierungsfunktionsmaximum zeigt, wohingegen weist die Multipolelektrodenanordnung gemäß 2 D längs des gesamten Nervenstrangverlaufes eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Aktivierungsfunktionsmaxima auf, sowohl positive als auch negative Maxima.
In 3c ist die sich längs des Nervenstranges 1 ausbildende Membranpolarisation V_M für den Fall hochfrequenter Stimulationssignale im Bereich von > 1 kHz angegeben. Es zeigt sich, dass sich bei der multipoligen Elektrodenanordnung, gemäß 2 D, eine über die gesamte Erstreckung der Elektrodenanordnung nahezu gleichmäßig ausbildende Membranpolarisation ausbildet. Im Gegensatz dazu ist punktiert die sich mit der Monopolelektrodenanordnung einstellende Membranpolarisation A dargestellt.
Mithin kann festgestellt werden, dass im Falle einer multipoligen Elektrodenanordnung D die Blockadefunktion zur Unterbindung einer Nervensignalausbreitung längs eines Nervenstranges ungleich effektiver und vollständiger ist als im Falle aller übrigen, in den 2a bis c dargestellten Elektrodenanordnungen.
Basierend auf dieser durch experimentelle Versuche gewonnenen Erkenntnis sieht eine bevorzugte Ausbildung der lösungsgemäßen medizinischen implantierbaren Anordnung eine als Wickelmanschette ausgebildete Tragstruktur vor, die zur unmittelbaren Anbringung um ein strangförmiges Gefäß oder ein Nervenfaserbündel geeignet ist, bei der 2 x n Elektroden, mit n ≥ 2, an einer dem Gefäß oder dem Nervenfaserbündel zugewandt orientierten Manschettenoberfläche angeordnet sind. Dabei nimmt die Wickelmanschette im implantierten Zustand eine geradhohlzylindrische Form an, bei der die Wickelmanschette das strangförmige Gefäß oder das Nervenfaserbündel mit der Mantelinnenfläche vollständig berührt bzw. kontaktiert. An eben dieser Mantelinnenfläche sind wenigstens längs einer virtuellen Linie die wenigstens 2 x n Elektroden in serieller räumlicher Abfolge angeordnet, wobei die Form sowie auch Anordnung der wenigstens 2 n-Elektroden eine der nachfolgenden Ausgestaltungsformen annehmen kann:

Besonders bevorzugt sind die 2 x n Elektroden in Form und Größe identisch ausgebildet. Ferner sind die 2 x n Elektroden längs einer geradlinigen virtuellen Linie sowie parallel zu einer der Wickelmanschette zuordenbaren Wickellängsachse angeordnet. Eine derartige Anordnung geht von der Annahme aus, dass die Vielzahl der innerhalb des Nervenfaserbündels verlaufenden einzelnen Nervenfasern gleichsam möglichst geradlinig und parallel zur Wickellängsachse der Wickelmanschette orientiert sind.

Ebenso kann es vorteilhaft sein, die 2 x n Elektroden längs einer geradlinigen virtuellen Linie anzuordnen, die jedoch geneigt zu einer der Wickelmanschette zuordenbaren Wickellängsachse orientiert ist. Die Neigung der virtuellen Linie relativ zur Wickellängsachse gilt es entsprechend der räumlichen Lage der jeweils einzelnen, innerhalb des Nervenfaserbündels enthaltenen Nervenfasern, die ebenso nicht notwendigerweise allesamt parallel zueinander verlaufen, anzupassen.
Typische Neigungswinkel relativ zur Wickellängsachse sollten ±10° nicht überschreiten.
Nicht notwendigerweise verlaufen die einzelnen innerhalb eines Nervenfaserbündels enthaltenen Nervenfasern exakt geradlinig. Diese von einer mathematisch exakten Geradlinigkeit abweichenden Natur der Nervenfasern kann sich in der Geometrie der virtuellen Linie widerspiegeln. So sind gekrümmte oder wellenförmige Linienverläufe denkbar, die gleichsam in Richtung der Wickellängsachse oder zu dieser geneigt verlaufend ausgebildet und angeordnet sein können, längs der die 2 x n Elektroden anzuordnen sind .
Vorzugsweise sind die Form und Dimensionierung der längs der virtuellen Linie angeordneten 2 x n Elektroden unter Maßgabe der geometrischen Abstände der längs eines myelinisierten Axons angeordneten Ranvier-Schnürringe, an denen die Zellmembran des jeweiligen Axons frei liegt, entsprechend angepasst angeordnet. Typischerweise können die Abstände zwischen 10 µm ≤ d ≤ 2000 µm aufweisen. Vorzugsweise sind die einzelnen Elektroden gleichförmig und gleich dimensioniert ausgebildet.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass zusätzlich zur multipoligen Elektrodenanordnung längs einer ersten virtuellen Linie wenigstens eine weitere lateral zu dieser auf der Tragstruktur versetzt angeordnete multipolige Elektrodenanordnung vorgesehen ist, die parallel oder geneigt zur ersten virtuellen Linie gleichfalls eine Vielzahl, vorzugsweise 2 x n Elektroden längs einer weiteren virtuellen Linie vorsieht.
Um sicherzustellen, dass die längs der virtuellen Linie seriell angeordneten n Elektroden der ersten Gruppe stets entgegengesetzt polarisiert werden zu den n Elektroden der zweiten Gruppe und dies unabhängig von der Art und Form des an die 2 x n Elektroden anliegenden Stromsignals, das von einem hochfrequenten Stromgenerator erzeugt wird, sind die der ersten Gruppe zugeordneten elektrischen Elektroden elektrisch miteinander und über eine Verbindungsleitung mit einem Ausgang des Stromgenerators verbunden. In der gleichen Weise sind die Elektroden der zweiten Gruppe untereinander elektrisch sowie und über eine Verbindungsleitung mit dem anderen Ausgang des Stromgenerators verbunden. Der Stromgenerator ist in der Lage, hochfrequente Stromwellenpulse zu generieren, vorzugsweise. in Form von Rechtecksignalen oder ähnlichen HF-Wechselstromsignalen. Je nach Anwendungs- und Einsatz fall kann der Stromgenerator entweder in Form eines extrakorporalen Stromgenerators oder in Form eines implantierbaren Pulsgenerators, kurz IPG, ausgebildet sein.
Alternativ zur Ausbildung der Tragstruktur in Form einer Wickelmanschette ist es alternativ ebenso denkbar, die Tragstruktur stabförmig auszubilden und die 2 x n Elektroden längs des Stabes anzuordnen und in der vorstehenden Weise mit einem Stromgenerator zu verbinden. In dieser Ausbildungsform sind die 2 x n Elektroden vorzugsweise ringförmig ausgebildet, so dass die einzelnen Elektroden den Stab ringförmig umfassen und in axialer Orientierung jeweils beabstandet zueinander angeordnet sind.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

1 Darstellung einer lösungsgemäßen Ausbildungsform für eine medizinisch implantierbare Anordnung mit einer als Wickelmanschette ausgebildeten Tragstruktur,
2a bis d Illustration verschiedener Elektrodenanordnungen längs eines Nervenbündels, A-monopol-, B-bipolar-, C-tripolar- und D-multipolige Elektrodenanordnung,
3 Diagrammdarstellungen mit unterschiedlichen Potentialverläufen,
4 bis 6 unterschiedliche Ausbildungen für multipolige Elektrodenanordnungen sowie
7 Darstellung einer lösungsgemäßen Ausbildungsform für eine medizinisch implantierbare Anordnung mit einer als Stab ausgebildeten Tragstruktur.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Anwendbarkeit
1 zeigt eine um ein Nervenfaserbündel 1 angelegte, als Wickelmanschette ausgebildete Tragstruktur 3, an deren das Nervenfaserbündel 1 zugewandten Wickelmanschettenoberfläche längs einer linearen virtuellen Linie 4 sechs Elektroden 2, jeweils in serieller Abfolge gleich beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Elektroden 2 sind allesamt mit einem hochfrequenten Stromgenerator 5, vorzugsweise in Form eines Funktions-Generators verbunden. Der FunktionsGenerator vermag Rechteckstromimpulse mit einer Frequenz von 1 - 100 kHz zu erzeugen. Hierbei ist eine erste Gruppe von n=3 Elektroden 2, die in 1 mit „+“ gekennzeichnet ist, über eine gemeinsame Verbindungsleitung 6 mit einem Ausgang des HF-Stromgenerators 5 verbunden und eine zweite Gruppe, die in 1 mit „-“ gekennzeichnet ist, über eine gemeinsame Verbindungsleitung 7 mit dem anderen Ausgang des HF-Stromgenerators 5 verbunden. Es sei angenommen, dass in dem in 1 dargestellten Polarisationszustand die Elektroden 2 mit den durch „+“ und „-“ angegebenen Polarisationen polarisiert bzw. geladen sind. Grundsätzlich gilt, dass die längs der virtuellen Linie 4 angeordneten Elektroden 2 durch die gegebene Verschaltung mit dem Stromgenerator 5 in serieller Abfolge jeweils abwechselnd polarisiert sind.
Unabhängig von der gewählten Wechselstromform ist es wesentlich, dass die Wellenform symmetrisch ist oder wenigstens ladungsausgeglichen vorgenommen wird, d.h. in der Summe über sämtliche Elektroden 2 hebt sich die Polarisation längs des Nervenfaserbündels 1 auf.
Grundsätzlich gilt es, die Anzahl der Elektroden größer als 2 zu wählen, d.h. die multipolige Elektrodenanordnung erstreckt sich über einen makroskopischen Abstand längs eines Nervenfaserbündels, vorzugsweise von einem oder einigen wenigen Zentimetern.
Auf die Erläuterung der 2 und 3 wird auf die vorstehende Beschreibung verwiesen.
In 4 ist eine als Wickelmanschette ausgebildete Tragstruktur 3 mit wenigstens zwei multipoligen Elektrodenanordnungen mit jeweils sechs Elektroden 2 längs zweier virtueller Linien 4 dargestellt. Auf die elektrische Verschaltung der Elektroden 2 ist aus Darstellungsgründen verzichtet. Die virtuellen Linien 4 sind im dargestellten Fall parallel zur Wickellängsachse orientiert. Gleichwohl ist es möglich die virtuellen Linien 4 gegenüber der Wickellängsachse 8 geneigt anzuordnen, bspw. geneigt um einen Winkel α von bis zu ± 10°
In 5 ist eine als Wickelmanschette ausgebildete Tragstruktur 3 mit einer multipoligen Elektrodenanordnungen dargestellt, bei der die virtuelle Linie 4, längs der eine Vielzahl von Elektroden 2 angeordnet ist, die Mantelinnenfläche der Wickelmanschette helikal umläuft.
In 6 ist eine als Wickelmanschette ausgebildete Tragstruktur 3 mit einer multipoligen Elektrodenanordnungen dargestellt, bei der die virtuelle Linie 4, längs der eine Vielzahl von Elektroden 2 angeordnet ist, wellenförmig ausgebildet ist. Im dargestellten Fall ist die der wellenförmigen virtuellen Linie 4 zuordenbaren Wellenbasislinie 9 parallel zur Wickellängsachse 8 orientiert. Selbstverständlich kann die Wellenbasislinie 8 auch geneigt zur Wickellängsachse angeordnet sein.
In 7 ist eine als Stab ausgebildete Tragstruktur 3 mit einer multipoligen Elektrodenanordnungen mit jeweils sechs Elektroden 2 längs einer virtuellen Linien 4 dargestellt. Auf die elektrische Verschaltung der Elektroden 2 ist aus Darstellungsgründen verzichtet. Die virtuelle Linien 4 entspricht im dargestellten Fall der Stablängsachse 11. Die seriell längs der virtuellen Linie 4 angeordneten Elektroden sind als Ringelektroden ausgebildet.
Bezugszeichenliste

1: Nervenfaserbündel
2: Elektrode
3: Tragstruktur
4: virtuelle Linie
5: HF-Stromgenerator
6: gemeinsames Verbindungskabel
7: gemeinsames Verbindungskabel
8: Wickellängsachse
9: Wellenbasislinie
10: Stab
11: Stablängsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3 204 105 B1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

High frequency electrostimulation of excitable cells“, (doi:10.1016/S0022-5193(86)80234-X [0003]
K. L. Kilgore, N. Bhadra, „Nerve conduction block utilising high-frequency alternating current“, Medical and Biological Engineering and Computing volume 42, pages 394-406 (2004 [0004]
Ackermann et al., Effect of Bipolar Cuff Electrode Design on Block Thresholds in High-Frequency Electrical Neural Conduction Block, IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering (Volume: 17, Issue: 5, October 2009 [0005]
Aristovich, et al., Model-based geometrical optimisation and in vivo validation of a spatially selective multielectrode cuff array for vagus nerve neuromodulation, J Neurosci Methods, 2021 Mar 15 [0005]

Claims

Medizinische implantierbare Anordnung zur Applikation elektrischer Signale längs eines intrakorporalen Gefäßes oder eines Nervenfaserbündels (1), dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Tragstruktur (3) längs wenigstens einer virtuellen Linie (4) in serieller räumlicher Abfolge wenigstens 2·n, mit n ≥ 2 Elektroden (2) angeordnet sind, die drahtgebunden mit einem Stromgenerator (5) verbunden sind, dass der Stromgenerator (5) die 2·n Elektroden (2) mit hochfrequenten Stimulationssignalen derart zeitgleich beaufschlagt, dass eine erste Gruppe von n der Elektroden (2) jeweils mit gleichpolarisierten, hochfrequenten Stimulationssignalen und eine zweite Gruppe von n der Elektroden (2) mit zur ersten Gruppe entgegengesetzt polarisierten hochfrequenten Stimulationssignalen beaufschlagbar sind, und dass die Elektroden (2) der ersten und zweiten Gruppe jeweils in alternierender Abfolge längs der virtuellen Linie angeordnet sind.
Medizinische implantierbare Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (2) der ersten Gruppe elektrisch miteinander verbunden und über eine Verbindungsleitung (6) mit dem Stromgenerator (5) verbunden sind, und dass die Elektroden (2) der zweiten Gruppe elektrisch miteinander verbunden und über eine Verbindungsleitung (7) mit dem Stromgenerator (5) verbunden sind.
Medizinische implantierbare Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromgenerator (5) in der Lage ist hochfrequente Stromwellenpulse zu generieren und in Form eines extrakorporaler Stromgenerators oder eines implantierbaren Puls-Generators, kurz IPG, ausgebildet ist.
Medizinische implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (3) eine Wickelmanschette zur Anbringung um ein strangförmiges Gefäß oder das Nervenfaserbündel (1) ist, bei der die 2·n Elektroden (2) an einer dem Gefäß oder dem Nervenfaserbündel (1) zugewandt orientierten Manschettenoberfläche angeordnet sind.
Medizinische implantierbare Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelmanschette im implantierten Zustand eine geradhohlzylindrische Form annimmt mit einer das strangförmige Gefäß oder das Nervenfaserbündel (1) kontaktierenden Mantelinnenfläche, und dass die wenigstens eine virtuelle Linie, längs der die wenigstens 2·n Elektroden in serieller räumlicher Abfolge angeordnet sind, eine der folgende Formen und Anordnungen besitzt: - geradlinig und parallel zu einer der Wickelmanschette zuordenbaren Wickellängsachse (8), - geradlinig und geneigt zu einer der Wickelmanschette zuordenbaren Wickellängsachse (8), - wellenförmig mit einer parallel zu einer der Wickelmanschette zuordenbaren Wickellängsachse (8) orientierten Wellenbasislinie (9), - wellenförmig mit einer geneigt zu einer der Wickelmanschette zuordenbaren Wickellängsachse (8) orientierten Wellenbasislinie (9).
Medizinische implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden längs der virtuellen Linie einen gegenseitigen Abstand d besitzen, mit 10 µm ≤ d ≤ 2000 µm.
Medizinische implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden jeweils gleichförmig und gleichdimensioniert sind.
Medizinische implantierbare Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (3) stabförmig ausgebildet ist und die 2·n Elektroden längs der Stabform (10) angeordnet sind.
Medizinische implantierbare Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die 2·n Elektroden (2) ringförmig die Stabform (10) radial umfassend ausgebildet und angeordnet sind.