DE2533360A1

DE2533360A1 - Verfahren und vorrichtung zur ausuebung elektrischer reize auf das menschliche gehirn

Info

Publication number: DE2533360A1
Application number: DE19752533360
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-07-25
Filing date: 1975-07-25
Publication date: 1977-02-17

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Ausübung elektrischer Reize auf das menschliche Gehirn Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausübung elektrischer Reize auf das menschliche Gehirn mit dem Ziel, gewisse Störungen zu lindern, insbesondere indem am Cerebellum (Kleinhirn) elektrische Impulse zur Wirkung gebracht werden.
Die Zahl der Personen, die an Störungen, wie hartnäckiger Hypertonie, Epilepsie und verwandten Krankheiten leiden, ist nicht unwesentlich. Zur Linderung der Symptome solcher Erkrankungen sind zwar bereits Xedikamente verwendet worden, jedoch gibt es leider Fälle, in denen Medikamente unwirksam sind oder in so massiver Dosierung verabreicht werden müssen, daß sie beim Patienten Entkräftung, Depressionen und Bewußtseinsstörungen verursachen.
Es besteht auch in manchen Fällen die Möglichkeit, solche Symptome auf chirurgischem Wege zu lindern. Chirurgische Eingriffe bergen jedoch in sich die Gefahr des Mißlingens und sind nicht rückgängig zu machen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Technik zu schaffen, die es gestattet, die Symptome solcher Leiden, wie Hypertonie, Epilepsie, Schlaganfall o.dgl. zu lindern.
Die Erfindung schafft eine verbesserte Technik der Behandlung der Symptome solcher Erkrankungen ohne Rückgriff auf Medikamente in massiven Dosierungen oder auf chirurgische Eingriffe, die nicht ungeschehen gemacht werden können.
Kurz, die Erfindung schafft ein Verfahren zur B!ehandlung spezieller menschlicher Erkrankungen durch Anlegen elektrischer Impulse in festgelegten Bereichen der Frequenz, Amplitude und Dauer an das Cerebellum des Patienten.
Dies geschieht gemäß der Erfindung durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausübung elektrischer Reize auf das menschliche Gehirn, bei denen zur Behandlung von Patienten, die an hartnäckiger Hypertonie, Epilepsie und anderen Erkrankungen leiden, direkt an das Cerebellum (Kleinhirn) Elektroden angelegt werden und den Elektroden elektrische Impulse von einer Dauer von 0,5 bis 2,5 ms, einer Amplitude von 0,5 bis 14.0 V und einer Frequenz von 1 bis 300 Impulsen je Sekunde zugeführt werden.
In der Zeichnung sind schematisch eine bevorzugte Ausführungs form der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung sowie Blockschemata von Teilen der Vorrichtung beispielsweise dargestellt.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vörrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung; Fig. 2 ist ein Blockschema eines Gebers; und Fig. 3 ist ein Blockschema eines Empfängers zur Verwendung gemäß der Erfindung.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist zwei Sätze von Elektroden auf, die im Kopf des Patienten implantiert werden; jeder Elektrodensatz befindet sich dabei.in direkter Berührung mit dem Xeocerebellum bzw. dem Paleocerebellum. Die Elektroden 10 sind über Signalleitungen 12 mit zwei Empfängern 14 verbunden, die in der Brust des Patienten eingebettet sind, und die Signalleitungen 12 befinden sich im Körper des Patienten.
Den implantierten Empfängern gegenüberliegend befindet sich eine Antenne 16, die über eine äußere Signalleitung 18 mit einem außenliegenden Geber oder Sender 20 verbunden ist. Im Betrieb emittiert der Geber 20 Signale, die über die Signalleitung 18 der Antenne 16 zugeführt werden, die die Signale den implantierten Empfängern 14 zustrahlt, die ihrerseits über die implantierten Signalleitungen 12 auf die implantierten Elektroden 10 x übertragen. Spezieller ausgedrückt, die von den Elektroden 10 empfangenen Signale sind Spannun6simpulse, die die angegebenen Teile des Kleinhirns stimulieren.
Es hat sich gezeigt, daß Spannungsiapulse von rechteckiger Wellenform mit einer Dauer von 0,5 bis 2,5 ms, vorzugsweise von 1,0 n, zu guten Wirkungen führen, wenn die Amplituden von 0,5 bis 14.0 V betragen.
Die frequenz der Impulswiederholung ist abhängig von der zu behandelnden Erkrankung. Bei Epilepsie sollte die Iapulsfrequenz in der Größenordnung von 10,0 Impulsen je Sekunde bei Impulse + Spannung pulse amplituden von 5,0 bis 10,0 V betragen.
Bei der Behandlung von Hypertonie sollte die Impulswiederholungsfrequenz in der Größenordnung von 100 bis 200 Impulsen Je Sekunde bei Impulsamplituden von 10,0 bis 14,0 V betragen. Ferner hat es sich gezeigt, daß es bei Epilepsie in gewissen Fällen wünschenswert ist, den Elektroden abwechselnde Impulsgarben (bursts) zuzuführen, so daß Paleocerebellum und Neocerebellum zwar kontinuierlich, jedoch abwechselnd stimuliert werden. Es hat sich gezeigt, daß solche Impulsgarben eine Dauer von ca.
1 min bis ca 30 min und vorzugsweise von 8 min haben sollten.
In anderen Fällen kann eine kontinuierliche Reizung angezeigt sein, während in wieder anderen Fällen die Stimulierung eingeleitet wird, wenn der Patient das Einsetzen der Aura verspürt.
Obwohl die Einzelteile des Systems in der Elektronik bekannt sind, werden sie im folgenden im Interesse der Vollständigkeit besprochen.
Der in Fig. 2 gezeigte Geber 20 kann eine Sendeeinrichtung mit zwei Kanälen sein, bei der jeder Kanal einen getasteten (keyed) Oszillator, d.h. einen Sinuswellenoszillator, der beim Anschalten oder Antasten ein Trägersignalpa-ket emittiert, aufweist.
Der Oszillator jedes Kanals hat eine andere Trägerfrequenz.
Jeder der getasteten Oszillatoren kann von einem #pannungsgesteuerten monostabilen Multivibrator angesteuert werden, doh.
durch einen Multivibrator, der Impulse von beispielsweise 1,0 ms Dauer mit der gewünschten Wiederholungsfrequenz emittiert, solange er eine Steuerspannung erhält.
Der spannungegesteuerte monostabile Multivibrator kann durch einen weiteren symmetrischen freischwingenden Multivibrator oder durch eine ähnlich funktionierende Schaltung mit zwei phasenverschobenen Ausgängen gesteuert sein, deren jeder mit einem der spannungsgesteuerten monostabilen Multivibratoren verbunden ist.
Der symmetrische Multivibrator ist derart bemessen, daß er mit der gewilnschten Frequenz von beispielsweise einmal in je 8,0 min seinen Zustand ändert und infolgedessen die Ausgänge abwechselnd erregt. Wie ersichtlich, liefert also der Geber 20 der Antenne 16 Trägersignalpakete von 1,0 ms, wobei das Trägersignal für alle innerhalb eines Intervalles von 8,0 min auftretenden Pakete eine erste Frequenz und für alle innerhalb des nächsten Intervalles von 8,0 min auftretenden Pakete eine zweite Frequenz hat. Es können auch astabile Multivibratoren mit einer Periode von 8,0 min verwendet werden.
Die Antenne 16 kann mittels eines Klebbandes o.dgl. außen an der Brust des Patienten befestigt werden oder subcutan implantiert werden, und im letzteren Fall sollte der Geber 20 von der Leitung 18 leicht trennbar sein.
Die in Fig, 3 gezeigten Empfänger 14 können, abgesehen von der Betriebsfrequenz, llbereinstimmen. Jeder Empfänger kann folgende Teile aufweisen: einen auf die erste bzw. auf die zweite Frequenz abgestimmten Verstärker; einen mit dem Ausgang des Verstärkers verbundenen (herkömmlichen AM-) Hüllkurvengleichrichter (envelope /conventional AM/ detector); und eine mit dem Ausgang des Millkurvengleichrichters verbundene Schmitt-Triggerschaltung zum Verstärken und Umwandeln des Ausgangssignals des Hüllkurvengleichrichters zur Rechteckform.
Auf diese Weise emittieren die Empfänger abwechselnd Impulse, die über subcutane Leitungen, die von der vorderen Brustwand zur Fossa posterior und dann zu den zugeordneten Elektrodensätzen 10 geführt werden, die das Cerebellum direkt kontaktieren.
Die Elektroden 10 sind im wesentlichen 4 Paare von Platinscheibenelektroden auf einem mit Silicium überzogenen Maschengeflecht aus Dacronfaser o0dgl. , die an das Neocerebellum und Paleocerebellum angelegt werden.
Die Einzelheiten der Operation zum Anlegen der Elektroden an das Cerebellum sind dem Artikel Physiologic Neurosurgery at New York's St. Barnabas Hospital, in Contemporary Surgery, Verlag McGraw Hill, Bd. 2, Heft 6, Juni 1973, Seiten 32 bis 53, zu entnehmen.
Obwohl oben eine spezielle Ausbildung des Gebers, des Empfängers und der Elektroden offenbart wurde, erkennt der Fachmann, daß zur Behandlung einer Anzahl von Erkrankungen auch andere Vorrichtungen verwendet werden können, die die gewünschten Wellenformen für die direkte Einwirkung auf das Cerebellum erzeugen können.
Obwohl ferner oben eine Vorrichtung beschrieben wurde, die Reize abwechselnd auf das Neocerebellum und Paleocerebellum ausübt, besteht die Möglichkeit, jeden dieser Bereiche allein oder beide Bereiche gleichzeitig zu stimulieren. In jedem dieser Fälle werden ein Geber und ein Empfänger mit nur einem Kanal benötigt, Patentansprüche

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Verfahren zur Stimulierung des menschlichen Gehirns, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Satz Elektroden direkt an einen Bereich des Cerebellums (Kleinhirns) angebracht wird; daß elektrische Impulse von einer Dauer von 0,5 bis 2,5 ms, einer Amplitude von 0,5 bis 14,0 V und einer Frequenz von 1 bis 300 Impulsen je Sekunde erzeugt werden; und daß die erzeugten elektrischen Impulse an die Elektroden angelegt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdauer 1,0 ms beträgt und die Impulse von rechteckiger Wellenform sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsamplitude 10,0 V und die Impulsfrequenz 200 Impulse je Sekunde beträgt.
4o Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsamitude 5,0 bis 10,0 V und die Impulsfrequenz 10,0 Impulse Je Sekunde beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Satz Elektroden am Paleocerebellum-Bereich des Cerebellums und ein zweiter Satz Elektroden am Neocerebellum-Bereich des Cerebellums angebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Impulse abwechselnd in Garben (bursts) an den ersten und den zweiten Elektrodensatz angelegt werden.

70 Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Impulsgarbe eine Dauer von 1,0 bis 30,0 min hat. Leerseite