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WO2011045002A1 - Vorrichtung zur magnetstimulation von körpergewebe - Google Patents

Vorrichtung zur magnetstimulation von körpergewebe Download PDF

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WO2011045002A1
WO2011045002A1 PCT/EP2010/006147 EP2010006147W WO2011045002A1 WO 2011045002 A1 WO2011045002 A1 WO 2011045002A1 EP 2010006147 W EP2010006147 W EP 2010006147W WO 2011045002 A1 WO2011045002 A1 WO 2011045002A1
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WO
WIPO (PCT)
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coil
core
cores
end portion
magnetic field
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2010/006147
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English (en)
French (fr)
Inventor
E. Gerhard Fischer
Eberhard Keck
Bernd Hallinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
QUANTEN-MEDICINE AG
Original Assignee
QUANTEN-MEDICINE AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by QUANTEN-MEDICINE AG filed Critical QUANTEN-MEDICINE AG
Publication of WO2011045002A1 publication Critical patent/WO2011045002A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61N2/00—Magnetotherapy
    • A61N2/02—Magnetotherapy using magnetic fields produced by coils, including single turn loops or electromagnets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F03D7/0284—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power in relation to the state of the electric grid
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • F03D9/255—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a device for treating biological tissue by means of magnetic fields. It primarily serves to stimulate motoneurons and the reflex arc by afferents of the peripheral nervous system to contract skeletal muscles of the pelvis and to attenuate the detrusor vesicae.
  • the device is designed in particular for the treatment of pelvic floor weakness and related incontinence symptoms, irritation of the bladder and for the treatment of erectile dysfunctions of the blood-flow-related form of the circle. It is also designed for a variety of prophylactic and therapeutic applications in the physiotherapeutic, orthopedic and dermatological field.
  • electrostimulation is a common procedure, which is also used in incontinence treatment. With regard to its field of application, however, electrostimulation is largely restricted to the periphery or to the peripheral structures of the organism to be treated. Because of the comparatively high electrical resistance of tissue structures, such as skin and bones, it comes within the body tissue to a significant voltage drop. In order to achieve therapeutic success, therefore, high current levels and electrical voltages must be used in electrostimulation. However, this can lead to a painful irritation of sensory nerve endings, which are absolutely to be avoided for the patient. Therefore, nerve and muscle cells deep under the skin are hardly stimulable in practice by electrostimulation.
  • the resulting ion currents typically lower the membrane potential of neighboring neurons, so that an externally applied initial pulse is relayed to the motor end plate, or to the synapse and the corresponding muscle.
  • the consequence of this is a muscle contraction as a function of the temporal change and amplitude or intensity of the applied electromagnetic field.
  • This nerve stimulation principle is already successfully used in transcranial magnetic stimulation. Derived from this is the treatment in the target region of the pelvis of a patient.
  • Urological therapy concepts emphasize a training necessity of the pelvic floor that is either active or stimulable.
  • TPM Transpelvine Magnetic Stimulation
  • a seat and reclining furniture for magnetic field therapy which has one or more applicator devices for generating magnetic fields.
  • the applicator device can be embedded in the upholstery of the respective sitting or lying furniture. Further, the applicator device may be provided with coils for generating magnetic fields that enable whole body or partial body therapy with in-line or circularly-arranged solid core metal coils.
  • the therapeutic and prophylactic effects of electromagnetic fields on body tissue to be treated may be of a variety depend on different factors, in particular the concrete composition of the body tissue, such as its water and fat content, but also on the geometric shape, intensity and the time course of the applied electromagnetic fields. Modern treatment methods also provide for an individually adapted to the particular patient application of electromagnetic, especially magnetic fields.
  • the device should be characterized by the simplest possible, robust, less susceptible to interference and cost-effectively producible and suitable for the generation of sufficiently sized magnetic fields structure.
  • the device for the treatment of biological tissue has at least one device for generating at least one magnetic field.
  • the magnetic field generating device has at least one coil, which can be acted upon by an electric current, and at least one core, which interacts inductively with the coil, made of a magnetizable material.
  • the Inductively cooperating with the coil core has two provided at opposite ends of the core end portions, namely a first and a second end portion.
  • the coil and the core are in this case arranged within the magnetic field generating device to each other such that the first end portion within the coil and the second end portion comes to lie outside the coil.
  • the core extends beyond the typically annular wound coil.
  • the core is at least partially outside the coil plane, that is, the core extends at least partially axially offset from the coil, wherein the geometric center of the typically annular or cylindrical shell-like coil coincides with the axial direction.
  • the core consists of a magnetizable material and causes a gain and / or a geometric influence of the magnetic field generated by the coil.
  • First and second end portions of the core are in particular formed as "open" ends of the core, which form a magnetic north and south pole in the presence of a magnetic field generated by the coil depending on the existing polarity.
  • the open at its two spaced apart end portions core thus contributes to the generation of an outside of the core, but between the two spaced from each other to come to lie adjacent end portions extending magnetic field, which is referred to in the context of the invention as a treatment field.
  • This treatment magnetic field should preferably be exposed to the biological tissue intended for electromagnetic treatment.
  • the core is preferably made of a highly or highly magnetizable material, such as a ferromagnetic material, in particular iron or sheet steel.
  • So can be generated by a correspondingly high saturability of the core material even at relatively low currents in the coil for the intended treatment sufficiently strong magnetic fields.
  • first and the second end portion of the core lie in a plane whose surface normal extends substantially parallel to the axis of the coil. That is, the ends of the core lie in a common plane, which may be in the coil plane or parallel offset thereto. It can also be provided here that the end sections of the core each themselves have an end face which lies in the plane formed by the two end sections.
  • the free ends of the core are oblique to the connecting plane of the first and second end portion.
  • a mirror-symmetrical configuration of the end faces of the core with respect to the axial direction is possible.
  • the two spaced-apart end faces of the core can be aligned with each other or facing away from each other.
  • the core viewed in relation to the coil geometry in the radial direction, has a variable cross-section. For example, it may be provided that the end section which comes to lie within the coil has a smaller or larger cross-sectional area than the end section which comes to lie outside the coil.
  • a continuous or abrupt change in the core cross-section along the course of the core results in a different magnetic field or flux density at the spaced-apart first and second end sections. This in turn leads to a spatially inhomogeneous treatment magnetic field, which may be advantageous for the treatment of selected body parts of the patient.
  • a substantially C-shaped or U-shaped configuration of the core which in this case has two legs and an intermediate connecting section.
  • the first leg which comes to lie within the coil can thus pass through the coil in the axial direction, so to speak, while the connecting portion forms a substantially radial connection of inner and outer first and second limbs or end portions of the core.
  • the two lying inside and outside the coil legs are preferably aligned parallel to each other.
  • the two are preferably arranged parallel to each other facing end surfaces of the legs or end portions facing a treatment surface, which may be formed, for example, as a sitting or lying surface and forms a support for the biological tissue to be treated.
  • the core is independent of its basic design in the area of the first and / or the second end portion has at least one axially extending extension or leg.
  • the core can be formed almost arbitrarily in terms of its geometry, as long as it can be placed with an extension or leg to form a sufficient magnetization within the coil or at least as close to the coil.
  • the core is formed from a number of adjoining or stacked plate elements, wherein the plate elements preferably have a substantially identical blank and are electrically insulated from each other.
  • any core geometry can be generated. If the comparatively flat plate elements have approximately the shape of a U or C, then by stacking a plurality of such U-shaped plate elements, a quasi-three-dimensional U- or C-type core can be formed. Also can be created by successive reduction or enlargement or change in the outer contour of the individual plate elements in all three spatial directions variable core structure.
  • the individual plate elements can be electrically insulated from one another, for example, by means of an electrically insulating coating, such as, for example, by means of a lacquer layer Generation and propagation of eddy currents within the core are reduced, if not completely eliminated.
  • the core can additionally or alternatively also be provided to manufacture the core from a sintered material, for example from a ferrite or a powder pressed material.
  • a sintered material for example from a ferrite or a powder pressed material.
  • such materials are classified as electrically nonconductive, so that heat generation by eddy currents can essentially be prevented from the outset.
  • the core can be made of a substantially electrically insulating material anyway, as long as the material has sufficient for the intended application here magnetic saturation or sufficient susceptibility ,
  • a plurality of cores are provided for the magnetic field generating device. These are preferably arranged at regular intervals from each other. It can also be provided here that the cores are matched not only in terms of their position, but also in terms of their alignment. In this case, provision is made in particular for adjacent cores to be aligned at regular or equidistant angles with respect to one another.
  • two cores can be provided at an angle of 180 ° to one another or three cores at an angle of 120 ° to one another or even four cores, which are each rotated by 90 ° to one another.
  • the individual cores are arranged asymmetrically or irregularly relative to one another, so that accordingly asymmetrical, heterogeneous or inhomogeneous magnetic fields can be generated for the targeted treatment of biological tissue.
  • the at least one core and the coil are mutually adjustable and / or mutually movable.
  • it may be provided to displace the at least one core in the coil plane with respect to the coil, or vice versa, the coil relative to the core in that plane.
  • Such a displacement can be done manually, for example, by loosening provided fasteners and by a manual, preferably continuously variable displacement and subsequent locking coil and / or core.
  • Such an approximately electrically implemented mutual mobility of the coil and the core can be used, for example, to adjust the strength and intensity of the electromagnetic field to be applied in accordance with the subjective sensation of the patient, but in particular for the individual adjustment of an electromagnetic field that is still perceived as comfortable for the patient ,
  • the spatial distribution of the field profile and thus also the flux density of the field that is to change the field strength per unit area.
  • an adjustment and / or mobility perpendicular thereto namely in the axial direction of the coil.
  • the cores are arranged so as to be adjustable relative to one another and / or movable.
  • the adjustability can hereby be implemented equally manually or by means of a drive.
  • the individual cores can also be arranged to be adjustable relative to one another in the magnetic field generating device both in the radial direction and in the axial direction. It is particularly conceivable that individual cores are arranged displaceably along a path predetermined by guide rails.
  • each of the individual cores is arranged to be adjustable in the radial direction.
  • individual cores it would also be conceivable for individual cores to be movable approximately at an angle to the radial direction, but in the plane of the coil or parallel thereto, and other cores to be movable perpendicularly or at an angle thereto.
  • the plurality of individual cores are arranged to be parallel and / or perpendicular to the plane of the coil adjustable and / or movable. It can also be provided that the movement of individual cores is coupled to that of other cores.
  • the position of one core in the coil plane may be coupled to the position of another core, such that an approximately radial movement of one core is converted into a diametrically opposite radial movement of the other core.
  • the cores would indeed be moved to each other, but remain symmetrically and / or regularly arranged relative to the coil.
  • the individual cores come to lie adjacent to one another in the region of their respective first end sections with at least one side face.
  • the individual cores in the area of their first end section Furthermore, a square or rectangular cross-section, it may be provided for a number of four cores, for example, that they even adjoin each other with two side surfaces.
  • the coil has at least two wires which are electrically insulated from one another and are twisted together and / or stranded with one another.
  • a substantially uniform current distribution can be achieved within the cross-section of the individual wires of the coil and the coil as a whole, as seen by the twisting or stranding each wire in the circumferential direction of the coil alternately in a radially outer and a radially inner portion extends.
  • the coil is designed as a wire with electrically conductive and mutually electrically insulated strands or individual wires. It is advantageous for the strands or for the single wires copper wire or a wire made of a material with a comparably low electrical resistance in question.
  • the isolation of the individual wires or strands with each other can be done by means of a hole or a coating.
  • the coil itself is designed as a wound around a core wire rope.
  • copper or the like should preferably be provided as the wire material.
  • the coil can lie directly on the outer boundary of the core, or be formed at a radial distance thereto.
  • the design of the coil as a wire rope also causes a mechanical stabilization of the coil, so that according to an advantageous embodiment of the invention may even be dispensed with a coil support on which the coil is to be wound.
  • the magnetic field generating device is arranged within a housing.
  • a modular structure By embedding the magnetic field generating device in a housing, a modular structure can be provided, which allows a variable configuration of the device according to the invention.
  • it may be provided to fix the housing at different positions of the device, depending on which part of the body of a patient is to be treated.
  • the magnetic field generating device and / or the device receiving housing is arranged below a sitting or lying surface of the device.
  • first and / or second end portions of the core or cores of a sitting or lying surface of the device are arranged facing and aligned towards this, so that the outgoing from the free end portions of the core treatment magnetic field passes through the sitting or lying surface and in the on it In the case of treatment located body parts of a patient penetrates.
  • a control unit is further provided for the device according to the invention, which is coupled to the coil.
  • the control unit is designed to generate a magnetic flux density between 0.3 and 1.2 T, preferably between 0.5 and 1 T.
  • the dimensioning of the control unit is matched to the geometry, the structure and the material properties and the mutual arrangement of coil and core.
  • control unit is designed to generate magnetic fields in a frequency range of 5 to 50 Hz. This frequency range proves to be particularly advantageous for the magnetic field stimulation of body tissue, in particular nerve cells and muscle tissue.
  • the control unit is according to a further preferred embodiment of the invention also designed to generate periodically varying magnetic fields with a strike time in the range of 250 to 300 ps, preferably 270 ps.
  • a strike time in the range of 250 to 300 ps, preferably 270 ps.
  • the spread time preferably in the range of 250 to 300 ps, is also tuned to the time constants of peripheral axons.
  • the electromagnetic field that can be generated by the device and applied from the outside acts primarily in the direction of the axon of a nerve cell.
  • the magnetic field intensity reduces approximately quadratically with the distance of the coil, the therapeutically effective penetration depth is about 10 to 12 cm because of the system-inherent intensity maximum of more than 1 Tesla.
  • a mono- and polysynaptic reflex with consecutive tension of the pelvic floor muscles takes place via afferents of the pudendal nerve.
  • the reflex arc arises according to the principle of the transmission of sensory stimuli to the spinal cord, whereby interneurons can be excited and their protective reaction with an efferent nerve impulse can be passed as a contraction signal to the pelvic floor muscles.
  • TPM The inhibitory effect of TPM is based on findings of electrical stimulation according to animal experimental and clinical studies on an activation of the afferents of the N. pudendus. This is done with low bladder filling by excitement of the hypogastric nerve, otherwise by a direct inhibition of the nuclei of the pelvic nerve in the sacral marrow and also via a supraspinal inhibition of the detrusor reflex.
  • the corresponding stimulation frequency is between 5 and 10 Hz.
  • An intact pelvic floor is also of crucial importance in urge incontinence. If there is an involuntary opening of the rhabdosphincter, the emptying of the urine is inhibited by a reflex contraction of the fast muscle fiber parts of the pelvic floor.
  • a chair incontinence is a disturbance in the complex interaction between motor skills, sensors and anatomical conditions. If, for example, the main muscle tracts of the pelvic floor, such as the sphincter ani internus and externus, puborectalis muscle and levator, are addressed with insufficient nervousness, this is also reflected in a reduced perception of the rectum and anal sensors. Muscle stimulation using TPM thus not only strengthens the pelvic floor structures necessary for continence, but also improves the perception of a necessary sphincter activity necessary for a reflex contraction.
  • the pelvic floor muscles play an important role in the formation and maintenance of an erection and also in the orgasm quality.
  • the ischiocavernosus muscle exerts a pumping function on the deep artery and prevents the venous drainage of the blood through a compression of the corpus cavernosum penis (v. Profunda penis).
  • the M. bulbospongiosis surrounds the urethral corpus cavernosum and enters into a rhythmic contraction during orgasm. It also triggers a pulsating pressure wave on the urethral erectile tissue and thus supports ejaculation.
  • the constrictor vulvae in the female which is comparable to the bulbous spongiosus, is the sphincter of the vulva and is usually injured or severed during birth as part of an episiotomy. The consequence is that the rhythmic convulsions necessary for an orgasm are no longer sufficiently possible.
  • TPM-mediated pelvic floor muscle stimulation is based on general strength and endurance training.
  • Dysfunctions of the diaphragm pelvis (pelvic floor) are basically based on a reduction of strength and coordination.
  • An exercise-induced increase in strength usually results from improved coordination, i. the increase in the number of muscle fibers addressed.
  • it may also consist of the coordination of larger structural units in the sense of a synergistic interaction of intrinsic and extrinsic muscles. It is generally believed that synergistic co-contractions provide a natural reaction pattern to effectively counteract sudden abdominal pressure increases.
  • the stimulus configuration of the TPM system preferably depends on the fast muscle components and is carried out specifically via frequency control in a range above 30-50 Hz.
  • 30 Hz also correspond to the physiological tremor of the musculature. This is done according to the so-called function mimetic principle, i. the number of impulses depends on the number of natural action potentials.
  • the actual stimulation-induced growth stimuli are caused by exercise-related microtrauma, ie tiny muscle tears. These activate the peptide IGF-1, which acts as an effector hormone in the cascade of human growth hormone HGH and has strong anabolic properties.
  • the necessary increase in protein synthesis stimulates satellite cells, which as muscular stem cells are able to fuse with the muscle cell.
  • satellite cells which as muscular stem cells are able to fuse with the muscle cell.
  • the recommendations for use provide for slightly progressive exercise by moderately increasing the flux density.
  • a TPM not only improves muscle fiber coordination, reflex response and muscle hypertrophy, but also increases blood circulation by several times the baseline value. Also a new formation of blood vessels is documented.
  • TPM TPM activation of the fat metabolism with a reduction of depot fats.
  • This has a special effect on cellulite. Although this is mainly due to vertical connective tissue features, the only effective therapy is to increase blood flow while muscle building. This does not fundamentally correct cellulite.
  • the reduction of fat deposits of the subcutaneous fatty tissue regularly contributes to a visually improved silhouette of the hip, thigh and buttocks contours.
  • An improved microcirculation in the pelvic cavity also indirectly serves the prophylaxis of femoral head necrosis and hip joint arthrosis, since the depth effect of a TPM not only covers the pelvic floor, but the joint structures in this area.
  • non-traumatic arthroses are not due to an increased stress, but due to a reduced perfusion of the joint capsules. This regularly leads to a decrease in cartilage nutrition and a disturbance between the degradative and anabolic forces of the cartilage.
  • a TPM not only improves circulation and cartilage nutrition but also stimulates cartilage stimulation through muscle contraction in the hip area.
  • FIG. 1 is a perspective view of a magnetic field generating device with a coil and a total of four U-shaped cores and
  • FIG. 2 shows a schematic view of an asymmetrical core of the magnetic field generating device formed from a plurality of layers.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a device 10 for generating a magnetic field to be directed onto a body part.
  • the device 10 has a substantially rectangular or cubic housing 14, in which an annular coil 12 and a total of four individual cores 16, 18, 20, 22 are arranged.
  • the coil 12 ring-like Geometry is connected to an electrical power supply device, preferably to a suitable control unit, by means of which the coil 12 can be acted upon by a suitable current signal for generating transient magnetic fields.
  • the control unit and the associated electrical connection means to the coil 12 are not explicitly shown in the figures.
  • the coil 12 itself has a toroidal shape in the embodiment shown in FIG.
  • the individual windings of the coil 12 run along the outer circumference of the tome.
  • the coil 12 is preferably formed as a wound wire rope. Their individual electrically insulated conductive wires are twisted together or even stranded into a wire rope to get over the cross section of the individual wires or the wire rope in AC operation as homogeneous and uniform power distribution.
  • the magnetic field generating device 10 shown in FIG. 1 has four cores of U-shaped configuration which are offset in the circumferential direction by 90 ° or 90 ° twisted to one another.
  • Each of these cores 16, 18, 20, 22 has a square or rectangular cross-section. All of the cores 16, 18, 20, 22 have on their upwardly projecting legs a substantially planar end face 24, 25, as indicated by way of example for the core 18 in FIG. 1.
  • planar end surfaces 24, 25 of the individual cores 16, 18, 20, 22 are in the illustrated embodiment all in a plane that can coincide with the plane of the coil 12. Characterized in that each one of the upwardly projecting extensions or end portions of the cores 16, 18, 20, 22 are within the coil 12, each core 16, 18, 20, 22 forms at its planar end faces 24, 25 depending on the direction of current within the coil 12 a magnetic north pole and south pole. Accordingly, run between the planar end portions 24, 25 circular arc-like field lines.
  • the magnetic field generating device 10 shown in FIG. 1, for example, can be arranged below a sitting or lying surface of a treatment device for magnetic stimulation, the magnetic fields emanating from the free end portions 24, 25 of the cores 16, 18, 20 22 relatively deep in the invade a patient's biological tissues to be treated.
  • each core 16, 18, 20, 22 protrude from below through the interior of the coil 12 upwards.
  • the axial position of coil 12 and cores 16, 18, 20, 22 relative to each other can be arbitrarily changed.
  • the individual cores 16, 18, 20, 22 are arranged both relative to the coil 12 and relative to each other adjustable and / or movable on or in the housing 14 of the magnetic field generating device 10.
  • a vertical, i. axially and / or horizontally i. in the plane of the coil 12 and the lower housing base aligned adjustment or mobility of individual cores 16, 18, 20, 22, both the spatial extent, the homogeneity, the internal field distribution and the intensity and strength of the magnetic field to be generated targeted, if necessary be individually adapted, changed and adapted to each patient to be treated.
  • each plate member 28, 30, 32 has a substantially rectangular Basic geometry with at their side edges in each case upwardly projecting extensions 26, 27.
  • the individual plates 28, 30, 32 have a highly saturable material. They are also electrically isolated from each other, such as by applying an electrically insulating layer, such as a suitable paint.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung biologischen Gewebes mittels Magnetfeldern, mit zumindest einer Einrichtung (10) zur Erzeugung wenigstens eines Magnetfeldes, wobei die Einrichtung: - zumindest eine mit einem elektrischen Strom beaufschlagbare Spule (12), und zumindest einen mit der Spule (12) induktiv zusammenwirkenden Kern (16, 18, 20, 22) aus einem magnetisierbaren Material aufweist, wobei der Kern (16, 18, 20, 22) einen ersten Endabschnitt (25) und einen diesem gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt (24) aufweist und wobei in Axialrichtung der Spule (12) gesehen, der erste Endabschnitt (25) innerhalb der Spule und der zweite Endabschnitt (24) außerhalb der Spule (12) zu liegen kommt.

Description

Vorrichtung zur Magnetstimulation von Körpergewebe
B e s c h r e i b u n g
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung biologischen Gewebes mittels magnetischen Feldern. Sie dient vornehmlich der Stimulation von Motoneuronen sowie des Reflexbogens durch Afferenzen des peripheren Nervensystems, um Skelettmuskeln des Beckens zur Kontraktion zu bringen und den M. detrusor vesicae zu dämpfen. Die Vorrichtung ist dabei insbesondere für die Behandlung einer Beckenbodenschwäche und einer damit zusammenhängenden Inkontinenzsymptomatik, Reizzuständen der Blase und zur Behandlung erektiler Dysfunktionen des blutabflussbedingten Formenkreises angelegt. Sie ist darüber hinaus für eine Vielzahl prophylaktischer und therapeutischer Anwendungen im physiotherapeutischen, orthopädischen sowie dermatologischen Bereich ausgelegt.
In der medizinischen Rehabilitation und Sportmedizin ist die Elektrostimulation ein gängiges Verfahren, welches unter anderem auch in der Inkontinenzbehandlung Anwendung findet. Die Elektrostimulation ist jedoch hinsichtlich ihres Einsatzgebietes weitgehend auf die Peripherie bzw. auf die peripheren Strukturen des zu behandelnden Organismus beschränkt. Wegen des vergleichsweise hohen elektrischen Widerstands von Gewebsstrukturen, wie etwa Haut und Knochen, kommt es innerhalb des Körpergewebes zu einem erheblichen Spannungsabfall. Zur Erzielung therapeutischer Erfolge müssen bei der Elektrostimulation demzufolge hohe Stromstärken bzw. elektrische Spannungen angewendet werden. Dies kann jedoch zu einer schmerzhaften Reizung sensorischer Nervenenden führen, die für den Patienten unbedingt zu vermeiden sind. Von daher sind tief unter der Haut liegende Nerven- und Muskelzellen in der Praxis mittels Elektrostimulation kaum zu stimulieren.
Jene Unzulänglichkeiten der Elektrostimulation können aber mittels elektromagnetischer Induktion weitgehend umgangen werden. Sich zeitlich verändernde elektrische Ströme erzeugen transiente Magnetfelder, welche innerhalb des zu behandelnden Körpergewebes ein der zeitlichen Änderung des magnetischen Feldes proportionales elektrisches Feld nach sich ziehen. Derartige, mittels elektromagnetischer Induktion in tieferliegenden Gewebezonen erzeugten elektromagnetischen Felder können an Zellmembranen des zu behandelnden Gewebes, typischerweise am menschlichen oder tierischen Organismus, eine Potenzialdifferenz hervorrufen, die etwa zu einer Depolarisierung der Nervenzellen führen kann.
Die dabei entstehenden lonenströme senken typischerweise das Membranpotenzial der benachbarten Neuronen, sodass ein von außen applizierter Anfangsimpuls kettenreaktionsartig bis zur motorischen Endplatte, bzw. bis zur Synapse und zum entsprechenden Muskel weitergeleitet wird. Die Folge hiervon ist eine Muskelkontraktion in Abhängigkeit der zeitlichen Veränderung und Amplitude bzw. Intensität des applizierten elektromagnetischen Feldes.
Dieses Nerven-Stimulationsprinzip kommt bereits in der transkraniellen Magnetstimulation erfolgreich zur Anwendung. Davon abgeleitet ist die Behandlung in der Zielregion des Beckens eines Patienten. Dort befinden sich eine Vielzahl von gestaffelt und gitterförmig übereinander gelagerten Muskeln, die als Funktionseinheit des Beckenbodens und Sphinkterverschlüssen eine wichtige Rolle bei der Miktion, Defäkation und erektilen Funktion spielen und sich auch auf die Stabilisierung von Rumpf und Becken und die Sicherung der Beckenorgane beziehen. Urologische Therapiekonzepte betonen eine Trainingsnotwendigkeit des Beckenbodens, die entweder aktiv oder durch Stimulation durchzuführen ist.
Dies führt zu einer muskulären Adaptation der Zielmuskulatur und verbesserten muskulären Leistungsfähigkeit einschließlich morphologischer Veränderungen, und kann z.B. per Ultraschall nachgewiesen werden. Damit wird nicht nur die Levatorplatte langfristig angehoben, sondern auch der Muskelfaserquerschnitt vergrößert, was zu einer Zunahme der Festigkeit des aktiven und passiven Halteapparats des kleinen Beckens führt. Aufgrund ihrer identischen Faserzusammensetzung lässt sich die Beckenbodenmuskulatur somit identisch zur Skelettmuskulatur der Extremitäten oder des Rumpfs trainieren.
Hieraus ergeben sich Indikationen zur Behandlung der verschiedenen Inkontinenzarten wie Belastungs- und Dranginkontinenz und ihrer Mischformen, die Stuhlinkontinenz sowie die Inkontinenz nach Prostatektomie. Auch das Pelvic Pain Syndrom, dessen multifaktorielle Verursachung noch nicht vollständig geklärt ist, zählt über die musculoskeletalen und myofaszialen Einflüsse zum Einsatzgebiet.
Die Belastungsinkontinenz basiert auf einer Insuffizienz des Beckenbodens, der u.a. ein Dammschnitt, eine Muskelüberdehnung durch Schwangerschaft oder Geburt oder ein hormonelles Defizit zugrunde liegen kann. Eine Tonusverminderung und eine unzureichende Reflexantwort können somit einer Druckerhöhung im Bauchraum nicht widerstehen, so dass schon beim Nießen, Lachen oder einfachen Gehen der natürliche Harnverschluss versagt. Via Nervenstimulation wirkt die Transpelvine Magnetstimulation (TPM) als direktes Kontraktionstraining sämtlicher Anteile der Beckenbodenmuskulatur, wobei auch Muskelbereiche angesprochen werden, die mit körperlichen Trainingsübungen, wie aktivem Beckenbodentraining, nicht zu erreichen sind. So kann die Beckenbodenmuskulatur mit einer aktiven isolierten Anspannung nur einen geringen Teil ihrer möglichen Kraft produzieren. Auch ist bei einer TPM - entsprechend den Erfahrungen der Elektrotherapie - die Rekrutierungsreihenfolge der Muskelfasern nicht eindeutig festgelegt und erfolgt damit global.
Wird also mittels TPM ein einzelner Beckenbodenmuskel elektrisch stimuliert, besteht die Tendenz, dass sich auch sämtliche anderen Muskeln der Verbundeinheit kontrahieren.
Aufgrund ihrer engen räumlichen Nähe zum Blasenausgang ist der Verschlussmechanismus des Harntrakts im Falle einer operativen Entfernung der Prostata stark gefährdet Eine radikale Prostatektomie verkürzt nicht nur die Harnröhre, sondern kann auch den Blasenverschluss bzw. den Rhabdosphinkter verletzen und gilt auch für das Verfahren der Transurethralen Prostatektomie (TUR). Männer werden damit auf den untrainierten Kontinenzverschluss des Beckenbodens zurückgeworfen. Die Symptomatik ist identisch zu der einer Belastungsinkontinenz, d.h. die Nervenstimulation mittels TPM dient der Kräftigung des muskulären Grundtonus des Beckenbodens und des Trainings der reflektorischen Kontraktionskraft.
Ferner ist aus der DE 298 08 990 IM bereits ein Sitz- und Liegemöbel für die Magnetfeldtherapie bekannt, welches eine oder mehrere Applikatorvorrichtungen zur Erzeugung von Magnetfeldern aufweist. Die Applikatorvorrichtung kann dabei in die Polsterung des jeweiligen Sitz- oder Liegemöbels eingebettet sein. Ferner kann die Applikatorvorrichtung zur Erzeugung von Magnetfeldern mit Spulen ausgestattet sein, die eine Ganzkörper- oder eine Teilkörpertherapie mit in Reihen oder kreisförmig angeordneten Vollkern-Metallspulen ermöglicht.
Die therapeutischen und prophylaktischen Auswirkungen elektromagnetischer Felder auf zu behandelndes Körpergewebe können von einer Vielzahl unterschiedlicher Faktoren, insbesondere der konkreten Zusammensetzung des Körpergewebes, etwa seines Wasser- und Fettgehaltes, aber auch von der geometrischen Form, Intensität sowie vom zeitlichen Verlauf der applizierten elektromagnetischen Felder abhängen. Moderne Behandlungsmethoden sehen zudem eine individuell auf den jeweiligen Patienten abgestimmte Anwendung elektromagnetischer, insbesondere magnetischer Felder vor.
Da zudem die genauen Wirkzusammenhänge sowie die Interaktion von Magnetfeldern mit Körpergewebe, insbesondere mit Nerven- und Muskelzellen noch nicht gänzlich im Detail erforscht sind und somit die Anwendungsparameter für die Magnetfeldtherapie oft nur empirisch ermittelbar sind, ist es besonders wünschenswert, die geometrische Ausdehnung, die räumliche Verteilung sowie die Intensität der magnetischer Felder möglichst gezielt steuern und beeinflussen zu können.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Behandlung biologischen Gewebes mittels Magnetfeldern zur Verfügung zu stellen, die eine möglichst universelle Adaptierbarkeit an vorgegebene Behandlungsschemata, insbesondere eine individuelle Anpassung und Veränderung der räumlichen Ausdehnung und Verteilung sowie der Intensität und des zeitlichen Verlaufs von zu erzeugenden magnetischen Feldern ermöglicht. Daneben soll sich die Vorrichtung durch einen möglichst einfachen, robusten, wenig störanfälligen sowie kostengünstig herstellbaren und für die Erzeugung von ausreichend dimensionierten Magnetfeldern geeigneten Aufbau auszeichnen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung zur Behandlung biologischen Gewebes zumindest eine Einrichtung zur Erzeugung wenigstens eines Magnetfeldes aufweist. Die Magnetfeld- Erzeugungseinrichtung weist dabei zumindest eine mit einem elektrischen Strom beaufschlagbare Spule und zumindest einen mit der Spule induktiv zusammenwirkenden Kern aus einem magnetisierbaren Material auf. Der induktiv mit der Spule zusammenwirkende Kern weist zwei an entgegengesetzten Enden des Kerns vorgesehene Endabschnitte, nämlich einen ersten und einen zweiten Endabschnitt auf.
Die Spule und der Kern sind dabei innerhalb der Magnetfeld- Erzeugungseinrichtung derart zueinander angeordnet, dass der erste Endabschnitt innerhalb der Spule und der zweite Endabschnitt außerhalb der Spule zu liegen kommt. Folglich erstreckt sich der Kern über die typischerweise ringförmig gewickelte Spule hinaus. Hierfür liegt der Kern zumindest bereichsweise außerhalb der Spulenebene, das heißt, der Kern erstreckt sich zumindest abschnittsweise axial versetzt zur Spule, wobei die geometrische Mitte der typischerweise ringförmig oder zylindermantelartig ausgebildeten Spule mit der Axialrichtung zusammenfällt.
Der Kern besteht aus einem magnetisierbaren Material und bewirkt eine Verstärkung und/oder eine geometrische Beeinflussung des von der Spule erzeugbaren Magnetfeldes.
Erster und zweiter Endabschnitt des Kerns sind insbesondere als "offene" Enden des Kerns ausgebildet, welche bei Vorliegen eines von der Spule erzeugten Magnetfeldes je nach vorhandener Polung einen magnetischen Nord- und Südpol ausbilden. Der an seinen beiden voneinander beabstandeten Endabschnitten offen ausgebildete Kern trägt somit zur Erzeugung eines außerhalb des Kerns, aber zwischen den beiden voneinander beabstandet zu liegen kommenden Endabschnitten verlaufenden Magnetfeldes bei, welches im Kontext der Erfindung als Behandlungsfeld bezeichnet wird. Diesem Behandlungs-Magnetfeld ist das zur elektromagnetischen Behandlung vorgesehene biologische Gewebe vorzugsweise auszusetzen.
Durch eine geeignete geometrische Ausbildung des Kerns und seiner beiden Endabschnitte kann die Ausdehnung, der Verlauf sowie die geometrische Verteilung des Behandlungsfeldes gezielt beeinflusst und kontrolliert werden. Der Kern ist vorzugsweise aus einem hoch bzw. höchst magnetisierbaren Material, etwa aus einem ferromagnetischem Material, insbesondere aus Eisen oder aus Stahlblech gefertigt.
So können durch eine entsprechend hohe Saturierbarkeit des Kernmaterials bereits bei vergleichsweise geringen Stromstärken in der Spule für die vorgesehene Behandlung ausreichend starke Magnetfelder erzeugt werden.
Unter den Oberbegriff eines Magnetfeldes fallen im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere die magnetische Induktion B bzw. deren Intensität, wobei jene physikalischen Größen innerhalb des Körpergewebes über die bekannte Gleichung B0 = μο μΓ H in einem linearen Zusammenhang stehen, wobei H die außerhalb des Gewebes herrschende magnetische Feldstärke wiedergibt.
Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass der erste und der zweite Endabschnitt des Kerns in einer Ebene liegen, deren Flächennormalen sich im Wesentlichen parallel zur Achse der Spule erstreckt. Das heißt, die Enden des Kerns liegen in einer gemeinsamen Ebene, welche in der Spulenebene oder parallel versetzt hierzu liegen kann. Auch kann hierbei vorgesehen sein, dass die Endabschnitte des Kerns jeweils selbst eine Endfläche aufweisen, die in der von den beiden Endabschnitten gebildeten Ebene liegt.
Alternativ hierzu könnte ferner auch vorgesehen sein, dass die freien Enden des Kerns schräg zur Verbindungsebene von erstem und zweitem Endabschnitt verlaufen sind. Dabei kommt insbesondere eine bezüglich der Axialrichtung spiegelsymmetrische Ausgestaltung der Endflächen des Kerns infrage. Auch können hierbei die beiden voneinander beabstandeten Endflächen des Kerns zueinander oder voneinander weg weisend ausgerichtet sein. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kern, bezogen auf die Spulengeometrie in Radialrichtung gesehen, einen veränderlichen Querschnitt aufweist. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der innerhalb der Spule zu liegen kommende Endabschnitt eine geringere oder größere Querschnittsfläche als der außerhalb der Spule zu liegen kommende Endabschnitt aufweist. Eine entlang dem Verlauf des Kerns stetige oder sprunghafte Änderung des Kernquerschnitts hat eine unterschiedliche magnetische Feld- oder Flussdichte an den voneinander beabstandeten ersten und zweiten Endabschnitten zur Folge. Dies wiederum führt zu einem räumlich inhomogenen Behandlungs-Magnetfeld, welches etwa für die Behandlung ausgewählter Körperpartien des Patienten von Vorteil sein kann.
Von Vorteil erweist sich nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine im Wesentlichen C- oder U-förmige Gestalt des Kerns, welcher in diesem Fall zwei Schenkel und einen dazwischenliegenden Verbindungsabschnitt aufweist. Hierbei kommt einer der beiden Schenkel des C- oder U-förmigen Kerns innerhalb der Spule und der jeweils andere Schenkel außerhalb der Spule zu liegen. Der innerhalb der Spule zu liegen kommende erste Schenkel kann dabei die Spule sozusagen in Axialrichtung durchsetzen, während der Verbindungsabschnitt eine im Wesentlichen radiale Verbindung von innen- und außenliegenden ersten und zweiten Schenkeln, bzw. Endabschnitten des Kerns bildet. Die beiden, innerhalb und außerhalb der Spule liegenden Schenkel sind vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet.
Auch sind die beiden vorzugsweise parallel zueinander ausgerichteten Endflächen der Schenkel oder Endabschnitte einer Behandlungsfläche zugewandt angeordnet, die beispielsweise als Sitz- oder Liegefläche ausgebildet sein kann und die eine Unterlage für das zu behandelnde biologische Gewebe bildet.
Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Kern auch unabhängig von seiner grundsätzlichen Ausgestaltung im Bereich des ersten und/oder des zweiten Endabschnitts zumindest einen sich in Axialrichtung erstreckenden Fortsatz oder Schenkel aufweist. Auf diese Art und Weise kann der Kern hinsichtlich seiner Geometrie nahezu beliebig ausgebildet sein, solange er mit einem Fortsatz oder Schenkel zur Ausbildung einer ausreichenden Magnetisierung innerhalb der Spule oder zumindest möglichst nahe an der Spule platziert werden kann.
Zur Ausbildung eines definierten Behandlungsfeldes ist es hierbei auch von Vorteil, wenn die freien Enden der beiden Fortsätze oder Schenkel hinsichtlich ihrer wechselseitigen Ausrichtung und Positionierung sowie geometrischen Ausgestaltung aufeinander abgestimmt sind.
Nach einem weiteren vorteilhaften Aspekt ist der Kern aus einer Anzahl aneinander anliegenden bzw. aufeinander liegenden Plattenelemente gebildet, wobei die Plattenelemente vorzugsweise einen im Wesentlichen identischen Zuschnitt aufweisen und voneinander elektrisch isoliert sind. Durch diesen schichtweisen Aufbau des Kerns kann die Entstehung von Wirbelströmen innerhalb des Kerns weitgehend unterbunden werden. Bei einer homogenen Ausbildung des Kerns aus einem elektrisch leitfähigen Material wäre ansonsten eine nicht unerhebliche thermischen Erwärmung des Kerns im Betrieb der Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung zu erwarten.
Daneben kann durch den plattenartigen Aufbau des Kerns eine nahezu beliebige Kerngeometrie erzeugt werden. Weisen die vergleichsweise flach ausgebildeten Plattenelemente in etwa die Form eines U oder C auf, so kann durch Aufeinanderlegen mehrerer solcher U-förmiger Plattenelemente ein quasi dreidimensionaler U- bzw. C-artiger Kern gebildet werden. Auch kann durch sukzessive Verkleinerung oder Vergrößerung bzw. Änderung der Außenkontur der einzelnen Plattenelemente eine in sämtlichen drei Raumrichtungen veränderliche Kernstruktur geschaffen werden. Die einzelnen Plattenelemente können beispielsweise mittels einer elektrisch isolierenden Beschichtung, wie etwa mittels einer Lackschicht zueinander elektrisch isoliert werden, was die Entstehung und Ausbreitung von Wirbelströmen innerhalb des Kerns verringert, wenn nicht gar vollständig eliminiert.
Daneben kann ergänzend oder alternativ auch vorgesehen werden, den Kern aus einem gesinterten Material, etwa aus einem Ferrit oder einem Pulver- Pressstoff zu fertigen. Derartige Materialien sind ohnehin elektrisch als nicht leitfähig einzustufen, sodass eine Wärmeentwicklung durch Wirbelströme von vornherein im Wesentlichen verhindert werden kann.
Unabhängig von der Wahl eines platten- oder schichtartigen Aufbaus und/oder der Wahl eines gesinterten Materials kann der Kern ohnehin aus einem im Wesentlichen elektrisch isolierenden Material gefertigt sein, solange das Material eine für den hier vorgesehenen Anwendungsfall ausreichende magnetische Sättigung bzw. eine ausreichende Suszeptibilität aufweist.
Nach einem weiteren vorteilhaften Aspekt sind für die Magnetfeld- Erzeugungseinrichtung mehrere Kerne vorgesehen. Diese sind vorzugsweise in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet. Auch kann hierbei vorgesehen sein, dass die Kerne nicht nur hinsichtlich ihrer Position, sondern auch hinsichtlich ihrer Ausrichtung aufeinander abgestimmt sind. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass benachbarte Kerne in regelmäßigen bzw. äquidistanten Winkeln zueinander ausgerichtet sind. So können beispielsweise bei einer ringförmigen Spule zwei Kerne in einem Winkel von 180° zueinander oder drei Kerne in einem Winkel von 120° zueinander oder gar vier Kerne, welche jeweils um 90° zueinander gedreht sind, vorgesehen werden.
Je nach Anwendungsfall ist aber auch denkbar, die einzelnen Kerne asymmetrisch oder unregelmäßig zueinander anzuordnen, sodass dementsprechend unsymmetrische, heterogene bzw. inhomogene Magnetfelder zur gezielten Behandlung von biologischem Gewebe erzeugt werden können. Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass der zumindest eine Kern und die Spule zueinander verstellbar und/oder zueinander verfahrbar ausgebildet sind. So kann insbesondere vorgesehen sein, den zumindest einen Kern in der Spulenebene gegenüber der Spule, oder umgekehrt, die Spule gegenüber dem Kern in jener Ebene zu verschieben. Eine derartige Verschiebung kann beispielsweise manuell so etwa durch Lösen vorgesehener Befestigungsmittel und durch ein manuelles, vorzugsweise stufenloses Verschieben und nachfolgendes Arretieren von Spule und/oder Kern erfolgen.
Es ist aber auch denkbar, Spule und/oder Kern mit einer Antriebseinheit, insbesondere mit einem elektromotorischen Antrieb auszustatten, der beispielsweise ein wechselseitiges Verfahren von Spule und/oder Kern während dem Betrieb der Vorrichtung ermöglicht.
Eine derartige, etwa elektrisch implementierte wechselseitige Verfahrbarkeit von Spule und Kern kann beispielsweise dazu verwendet werden, die Stärke und Intensität des zu applizierenden elektromagnetischen Feldes gemäß dem subjektiven Empfinden des Patienten, insbesondere aber zur individuellen Einstellung eines für den Patienten noch als angenehm empfundenen elektromagnetischen Feldes einzustellen. Dabei ist ferner vorgesehen auch die räumlich Verteilung des Feldverlaufs und damit verbunden auch die Flussdichte des Feldes, d.h. Feldstärke pro Flächeneinheit zu verändern. Neben einer wechselseitigen Verstell- und/oder Verfahrbarkeit von Kern und Spule in der Spulenebene kann ferner auch eine Verstell- und/oder Verfahrbarkeit senkrecht hierzu, nämlich in Axialrichtung der Spule vorgesehen sein. Mittels der Verstell- oder Verfahrbarkeit von Spule und Kern in Radial- als auch Axialrichtung kann die Stärke, die Ausdehnung und der Verlauf des magnetischen Behandlungsfeldes gezielt beeinflusst und gesteuert werden. Bei Ausgestaltung der Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung mit mehreren Kernen ist nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Kerne zueinander verstellbar und/oder verfahrbar angeordnet sind. Die Verstellbarkeit kann hierbei gleichermaßen manuell oder mittels eines Antriebs implementiert sein. Auch können die einzelnen Kerne sowohl in Radialrichtung als auch in Axialrichtung zueinander verstellbar in der Magnetfeld- Erzeugungseinrichtung angeordnet sein. Dabei ist insbesondere denkbar, dass einzelne Kerne entlang eines etwa durch Führungsschienen vorgegebenen Pfades verschiebbar angeordnet sind.
Bei einer Ausgestaltung mit etwa vier einzelnen Kernen kann beispielsweise vorgesehen sein, dass jeder der einzelnen Kerne in Radialrichtung verstellbar angeordnet ist. Alternativ hierzu wäre auch denkbar, dass einzelne Kerne etwa unter einem Winkel zur Radialrichtung, aber in der Ebene der Spule oder parallel hierzu bewegbar und andere Kerne senkrecht oder unter einem Winkel hierzu bewegbar angeordnet sind.
Auch ist für die Vielzahl von einzelnen Kernen denkbar, dass diese parallel und/oder senkrecht zur Ebene der Spule verstellbar und/oder verfahrbar angeordnet sind. Auch kann vorgesehen sein, dass die Bewegung einzelner Kerne mit derjenigen anderer Kerne gekoppelt ist. Beispielsweise kann die Position eines Kerns in der Spulenebene mit der Position eines anderen Kerns gekoppelt sein, sodass eine etwa in Radialrichtung vollzogene Bewegung des einen Kerns in eine diametral entgegengerichtete radiale Bewegung des anderen Kerns überführt wird. Im Endeffekt würden die Kerne zwar zueinander verschoben, aber bezogen auf die Spule symmetrisch und/oder regelmäßig angeordnet bleiben.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die einzelnen Kerne im Bereich ihrer jeweils ersten Endabschnitte mit zumindest einer Seitenfläche aneinander angrenzend zu liegen kommen. Weisen die einzelnen Kerne zudem im Bereich ihres ersten Endabschnitts ferner einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt auf, so kann etwa bei einer Anzahl von insgesamt vier Kernen vorgesehen sein, dass diese sogar mit jeweils zwei Seitenflächen aneinander angrenzen. Durch Vorsehen einer Vielzahl von Kernen kann zudem erreicht werden, dass der innerhalb der ringförmigen Spule liegende Bereich weitgehend mit magnetisierbarem Kernmaterial ausgefüllt ist, wobei jeder der Kerne durch seine etwa U- oder C- artige Formgebung zu einer radial nach außen gerichteten Verteilung des von der Spule erzeugbaren Magnetfeldes ausgebildet ist.
Nach einem weiteren vorteilhaften Aspekt weist die Spule zumindest zwei voneinander elektrisch isolierte und miteinander verdrillte und/oder miteinander verseilte Drähte auf.
Bei einem spulenartig gewickelten von Strom durchflossenen Leiter mit asymmetrischem Spulenkern ist zu beachten, dass das Magnetfeld der Spule eine Verschiebung der Ladungsträger in Richtung der Spulennormalen, d.h. in Axialrichtung bewirkt, sodass sich über den Spulenkörper betrachtet eine ungleichmäßige Verteilung der Stromstärke ergibt. Insoweit würde nur ein Teil der Spule effektiv genutzt und eine Vergrößerung des Leitungsquerschnittes wäre nur bedingt wirksam.
Durch ein wechselseitiges Verdrillen oder Verseilen einzelner stromführender Drähte der Spule kann eine weitgehend gleichmäßige Stromverteilung innerhalb des Leitungsquerschnitts der Einzeldrähte der Spule und der Spule im Gesamten erreicht werden, da durch die Verdrillung oder Verseilung jeder Einzeldraht in Umfangsrichtung der Spule gesehen abwechselnd in einem radial äußeren und einem radial inneren Abschnitt verläuft.
Hierbei kann ferner vorgesehen sein, dass die Spule als Drahtseil mit elektrisch leitenden und zueinander elektrisch isolierten Litzen oder Einzeldrähten ausgebildet ist. Von Vorteil kommt für die Litzen oder für die Einzeldrähte Kupferdraht oder ein Draht aus einem Material mit einem vergleichbar geringen elektrischen Widerstand infrage. Die Isolierung der Einzeldrähte oder Litzen untereinander kann mittels eines Lochs oder einer Beschichtung erfolgen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass die Spule selbst als ein um einen Kern gewickeltes Drahtseil ausgebildet ist. Auch hierbei ist als Drahtmaterial vorzugsweise Kupfer oder dergleichen vorzusehen. Die Spule kann dabei unmittelbar an der äußeren Begrenzung des Kerns anliegen, oder aber in einem radialen Abstand hierzu ausgebildet sein.
Die Ausgestaltung der Spule als Drahtseil bewirkt ferner eine mechanische Stabilisierung der Spule, sodass nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung unter Umständen sogar auf einen Spulenträger, auf welchen die Spule aufzuwickeln ist, verzichtet werden kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist. Durch die Einbettung der Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung in ein Gehäuse kann ein modulartiger Aufbau zur Verfügung gestellt werden, der eine veränderliche Konfiguration der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht. So kann beispielsweise vorgesehen werden, das Gehäuse an unterschiedlichen Positionen der Vorrichtung zu befestigen, je nachdem, welcher Körperteil eines Patienten behandelt werden soll.
Von Vorteil ist die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung und/oder das die Einrichtung aufnehmende Gehäuse unterhalb einer Sitz- oder Liegefläche der Vorrichtung angeordnet. Dabei sind erste und/oder zweite Endabschnitte des Kerns oder der Kerne einer Sitz- oder Liegefläche der Vorrichtung zugewandt angeordnet und zu dieser hin ausgerichtet, sodass das von den freien Endabschnitten des Kerns ausgehende Behandlungs-Magnetfeld die Sitz- oder Liegefläche durchsetzt und in die darauf im Behandlungsfall befindlichen Körperteile eines Patienten eindringt. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist für die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner eine Steuereinheit vorgesehen, die mit der Spule gekoppelt ist. Die Steuereinheit ist dabei zur Erzeugung einer magnetischen Flussdichte zwischen 0,3 und 1 ,2 T, vorzugsweise zwischen 0,5 und 1 T ausgebildet. Die Dimensionierung der Steuereinheit ist dabei auf die Geometrie, den Aufbau und die Materialbeschaffenheit sowie die wechselseitige Anordnung von Spule und Kern abgestimmt.
Daneben ist ferner vorgesehen, dass die Steuereinheit zur Erzeugung von Magnetfeldern in einem Frequenzbereich von 5 bis 50 Hz ausgebildet ist. Dieser Frequenzbereich erweist sich für die Magnetfeldstimulation von Körpergewebe, insbesondere von Nervenzellen und Muskelgewebe als besonders vorteilhaft.
Die Steuereinheit ist nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ferner zur Erzeugung periodisch variierender Magnetfelder mit einer Aufstrichzeit im Bereich von 250 bis 300 ps, vorzugsweise um 270 ps ausgebildet. Durch solch vergleichsweise schnelle Aufstrich- bzw. Anstiegszeiten wird im Vergleich zu größeren Aufstrichzeiten eine geringere Energie benötigt. Dementsprechend verbessert sich die Effizienz der Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung durch eine höhere Pulsfrequenz.
Die vorzugsweise zu implementierende Aufstrichzeit im Bereich von 250 bis 300 ps ist ferner auf die Zeitkonstanten peripherer Axone abgestimmt. Betrachtet man das vergleichsweise hohe Potenzial peripherer Nervenzellen, welches zwischen -65 und -75 mV liegt, kann bereits durch Verringerung des Membranpotenzials um -10 bis -20 mV eine ausreichende Depolarisation erzielt werden. Das von der Vorrichtung erzeugbare und von außen angelegte elektromagnetische Feld wirkt dabei vorrangig in Verlaufsrichtung des Axons einer Nervenzelle. Obwohl sich die Magnetfeldintensität etwa quadratisch mit der Entfernung der Spule reduziert, liegt die therapeutisch wirksame Eindringtiefe wegen des systemimmanenten Intensitätsmaximums von über 1 Tesla bei etwa 10 - 12 cm. Über Afferenzen des N. pudendus erfolgt gleichzeitig ein mono- und polysynaptischer Reflex mit konsekutiver Anspannung der Beckenbodenmuskulatur. Der Reflexbogen entsteht dabei nach dem Prinzip der Weiterleitung sensorischer Reize zum Rückenmark, wobei Interneurone erregt und deren Schutzreaktion mit einem efferenten Nervenimpuls als Kontraktionssignal an die Beckenbodenmuskulatur weitergeben werden können.
Bei der Dranginkontinenz besteht eine Übersensibilisierung von Rezeptoren, die in der Schleimhaut der Harnblase den Füllungszustand kontrollieren und bereits bei kleinsten Harnblasenvolumina einen starken Harndrang suggerieren. Das Gehirn reagiert daraufhin mit einer nicht unterdrückbaren Kontraktion der Harnblasenmuskulatur (M. detrusor vesicae), die in einer unwillkürlichen Öffnung des Blasensphinkters resultiert.
Die hemmende Wirkung der TPM erfolgt nach Erkenntnissen der Elektrostimulation entsprechend tierexperimenteller und klinischer Studien über eine Aktivierung der Afferenzen des N. pudendus. Diese erfolgt bei geringer Blasenfüllung durch eine Erregung des N. hypogastricus, ansonsten durch eine direkte Hemmung der Kerne des N. pelvicus im Sakralmark und auch über eine supraspinale Hemmung des Detrusorreflexes. Die entsprechende Reizfrequenz liegt zwischen 5 - 10 Hz. Auch bei der Dranginkontinenz ist ein intakter Beckenboden von entscheidender Bedeutung. Kommt es zur unwillkürlichen Öffnung des Rhabdosphinkters, wird die Harnentleerung über eine Reflexkontraktion der schnellen Muskelfaseranteile des Beckenbodens gehemmt.
Das beschriebene Einsatzgebiet bezieht sich vorrangig auf die sensorische Dranginkontinenz. Eine Stuhl-Inkontinenz ist eine Störung im komplexen Zusammenspiel zwischen Motorik, Sensorik und anatomischen Gegebenheiten. Werden z.B. die Hauptmuskelzüge des Beckenbodens wie M. Sphinkter ani internus und externus, M. puborectalis und levator unzureichend nerval angesprochen, dann äußert sich dies auch in einer verminderten Perzeption der Rektum- und Analsensorik. Eine Muskelstimulation mittels TPM kräftigt damit nicht nur die für eine Kontinenz notwendigen Beckenbodenstrukturen, sondern verbessert auch die für eine Reflexkontraktion notwendige Wahrnehmung einer notwendigen Schließmuskelaktivität.
Zur Magnetstimulation der verschiedenen Arten der Harninkontinenz existieren über ein Vorläufersystem über 70 Studien. Nach einer Behandlungsfrequenz von 16 - 20 Anwendungen zwischen 6 - 8 Wochen ist in 41 - 78 % der Behandlungsfälle eine Remission, Symptombefreiung oder deutliche Verbesserung zu erwarten. Die Erhaltungsdauer liegt bei durchschnittlich 6 - 12 Monaten, wobei im Einzelfall auch 35 Monate erreicht wurden. Das Ergebnis einer Evidenzanalyse bezieht sich auf eine Gesamtstichprobe von 3 028 Patienten. Bei 50 Studien Urinary incontinence, 1 Fecal incontinence, 1 intersititiel cystitis, 1 Pelvic-Pain-Syndrom, 3 gesunde Probanden, 1 Tierexperiment, 10 Overactive-Bladder-Syndrom liegen die EbM-0-Level (Einstufung nach Cochran Collaboration) bei 1 Studie, (EbMO = Experimentelle Arbeit), EbM1a = 1 Studie, EbM1b = 11 Studien, EbM2a = 5 Studien, EbM2b = 9, EbM2c = 12, EbM3b = 12, EbM3a = 0, EbM4 = 23, EbM5 = 1.
Zwar sind viele Studien ohne Vergleichsgruppen und es ist auch bei nur etwas 12 % der Studien ein 1b-Qualifizierung (RCT = Randomized Controlled Trial) gerechtfertigt, aber allein aufgrund der hohen Zahl unabhängiger Forscher aus vielen Regionen der Welt ist selbst den Studien mit der Klassifikation 4 ein wichtiger Stellenwert einzuräumen. Hinsichtlich der Therapiequalität wurde 11 x die Note 1 vergeben, einmal die Note 1 - 2, 20 x die Note 2, 21 x die Note 2 - 3 bzw. 3, 7 x die Note 3 - 4 bzw. 4, und 2 x die Note 5. D.h. dass gut 50 % der Therapieergebnisse die Bewertung gut / sehr gut, knapp 5 % die Bewertung mangelhaft und knapp 45 % die Bewertung befriedigend / ausreichend erhalten haben. Im Mittel ist die Therapiequalität damit mit 2,4 bewertet.
Die Ätiologie des Pelvic Pain Syndroms ist noch nicht vollständig geklärt. Für die Unterbauchschmerzen dürften sowohl viszeral-neuronale als auch myofaszial-muskulo-skeletale Strukturen verantwortlich sein. Gerade bei der myofaszialen, also der die Muskelansatzpunkte und das Bindegewebe des Muskels betreffenden Schmerzentstehung, scheinen lokale Verhärtungen in den Beckenbodenmuskeln eine entscheidende Rolle zu spielen. Ähnlich wie bei den Schmerzsyndromen des Bewegungsapparats kommt es dabei zu Nervenquetschungen und entsprechenden Schmerzsensationen. Ein TPM- Einsatz führt zu einer Steigerung der Mikrozirkulation im Beckenraum, die über Muskelkontraktionen des Beckenbodens zustande kommt. Da Muskelverhärtungen immer auch auf einer Einschränkung der Durchblutung basieren, lösen sich diese bei beginnender Blutrefundierung wieder auf.
Die Beckenbodenmuskulatur spielt bei der Entstehung und dem Aufrechterhalten einer Erektion und auch bei der Orgasmusqualität eine wichtige Rolle. Der M. ischiocavernosus übt z.B. auf die Arteria profunda penis eine pumpende Funktion aus und verhindert über eine Kompression des Corpus cavernosum penis den venösen Blutabfluss (V. profunda penis). Der M. bulbospongiosis wiederum umgibt den Harnröhrenschwellkörper und gerät beim Orgasmus in eine rhythmische Kontraktion. Außerdem löst er eine pulsierende Druckwelle auf den Harnröhrenschwellkörper aus und unterstützt damit die Ejakulation. Der dem Bulbospongiosus vergleichbare M. constrictor vulvae bei der Frau ist der Schließmuskel der Vulva und wird bei der Geburt meistens im Zuge eines Dammschnitts verletzt bzw. durchtrennt. Die Folge ist, dass die für einen Orgasmus notwendigen rhythmischen Konvulsionen nicht mehr ausreichend möglich sind. Ein Beckenbodentraining bei Patienten mit Erektiler Dysfunktion (ED) bei nachgewiesenem venösen Leck ermöglichte 42 - 47 % der Männer wieder eine zufriedenstellende Erektion bzw. verbesserte bei weiteren 24 % die Impotenzsymptomatik. In einer weiteren Studie zur Wirkung einer speziellen Beckenbodengymnastik bei ED mit leichtem oder mittelschwerem Leck wurde die Erektionsfähigkeit bei 80 % verbessert gegenüber der Sildenafil-Gruppe („Viagra") mit 74 % und Placebo mit 18 %. Da die Effektivität eines aktiven Beckenbodentrainings grundsätzlich weit über der eines aktiven Beckenbodentrainings liegt (18 Therapiesitzungen mit TPM entsprechen etwa 4 Monaten bzw. 4 x 30 Tage x 10 Übungen pro Tag = 1 200 aktiven Übungen), ist eine Übertragung der Ergebnisse uneingeschränkt möglich.
Die TPM vermittelte Stimulation der Beckenbodenmuskulatur basiert auf Grundsätzen des allgemeinen Kraft- und Ausdauertrainings. Dysfunktionen des Diaphragma pelvis (Beckenboden) basieren grundsätzlich auf einer Reduktion von Kraft und Koordination. Ein übungsbedingter Kraftzuwachs resultiert in der Regel aus einer verbesserten Koordination, d.h. der Erhöhung der Anzahl der angesprochenen Muskelfasern. Sie kann aber auch die Koordination größerer Struktureinheiten im Sinne eines synergistischen Zusammenspiels intrinsischer und extrinsischer Muskeln bestehen. Es wird allgemein angenommen, dass synergistische Co-Kontraktionen ein natürliches Reaktionsmuster darstellen, damit plötzlichen abdominellen Druckanstiegen wirksam begegnet werden kann.
Ein Koordinationsvorteil entsteht über die Wiederholung motorischer Impulse, die hier mittels Magnetstimulation die gesamte Beckenbodenmuskulatur umfassen. Dabei macht es keinen Unterschied, ob sich das Training auf eine konzentrische oder isometrische Kontraktion bezieht. Aktive Kontraktionen führen nicht per se zu einer synergistischen Kontraktion. Während also eine willkürliche Innervation einzelne Muskelanteile unabhängig voneinander zusammenziehen lässt, führt die elektrische Reizung eines einzelnen Beckenbodenmuskels zur Massenkontraktion. Entsprechend der allgemeinen Qualitätsverteilung der Skelettmuskulatur bildet sich die paraurethrale Beckenbodenmuskulatur zu 70 % aus Slow-Twitch- Fibers vom Typ I, also in sog. rote Muskeln, die reich an Myoglobin und gut durchblutet sind und wegen einer bevorzugt aeroben Energieherstellung nur langsam ermüden und zu 30 % in Fast-Twitch-Fibers Typ II sog. weiße Muskeln, die reich an Glykogen und einer schlechten Durchblutung sehr schnell reagieren. Diese Prädominanz von Typ I beweist ihre vorrangige Stützfunktionsrolle für Organe und neurovaskuläre Strukturen sowie des Ruhedrucks der Urethra. Mit einer Kontraktionsfrequenz von etwa 10 Hz können diese Muskeln den Ruhetonus über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten. Stattdessen entwickeln die Fast-Twich-Fibers mit einer natürlichen Kontraktionsfrequenz von 50 Hz ein eine deutliche höhere Kraft, ermüden jedoch sehr schnell. Sie tragen die Verantwortung, dass die Kontinenz während akuter Belastungssituationen aufrecht erhalten werden kann.
Die Reizkonfiguration des TPM-Systems richtet sich hinsichtlich der Behandlung einer Belastungsinkontinenz bevorzugt nach den schnellen Muskelanteilen und erfolgt gezielt über die Frequenzsteuerung in einem Bereich oberhalb von 30 - 50 Hz. 30 Hz entsprechen auch dem physiologischen Tremor der Muskulatur. Dies erfolgt nach dem sog. Funktionsnachahmungsprinzip, d.h. die Anzahl der Impulse richtet sich nach der Anzahl der natürlichen Aktionspotentiale.
Die eigentlichen stimulationsbedingten Wachstumsreize entstehen durch übungsbedingte Mikrotraumata, also winzigen Muskelrissen. Diese aktivieren das Peptid IGF-1 , welches als Effektorhormon in der Wirkkaskade des Human Growth Hormone HGH fungiert und starke anabole Eigenschaften besitzt. Durch die notwendige Steigerung der Proteinsynthese werden Satellitenzellen stimuliert, die als muskuläre Stammzellen in Lage sind, mit der Muskelzelle zu fusionieren. Um das gleichzeitige Auftreten ubiquitärer Stützproteine, die die Muskelzelle vor Überlastung schützen sollen, um somit eine Verlangsamung der Muskelhypertrophie zu umgehen, sehen die Anwendungsempfehlungen ein leicht progressives Training mittels moderater Erhöhung der Flussdichte vor.
Untersuchungen am Karolinska-Institut Stockholm beweisen ferner, dass sich langsame Typ I - Fasern trainings- und reizkonfigurationsbedingt in mittelschnelle Fasern von Typ II a umwandeln lassen und umgekehrt. Diese Umwandlung lässt sich damit folgerichtig mit einer vergleichbaren Elektrostimulation des Beckenbodens histologisch nachweisen.
Eine TPM führt nicht nur zu einer Verbesserung der Muskelfaserkkoordination, Reflexantwort und Muskelhypertrophie, sondern auch zu einer Durchblutungssteigerung um das Mehrfache des Ausgangswerts. Auch ist eine Neubildung von Blutgefäßen dokumentiert.
Im Hinblick auf eine möglichst maximale Verbesserung von Muskeltonus- und Reflexen innerhalb einer therapeutisch vertretbaren Zeit ist ein alleiniges Koordinations- und Kontraktionstraining der Beckenbodenmuskulatur nur bedingt geeignet. Neuere Erkenntnisse aus der adjuvanten Sportphysiologie legen nahe, noch weitere, die allgemeinen Versorgungs- und Leistungsparameter eines Probanden betreffende Stimulationsverfahren einzusetzen, die via Sauerstoff, Licht und Second- Messenger- Aktivierung die Mikrozirkulation und den Kraft- und Energiezuwachs nachhaltig unterstützen.
Ein wichtiger Begleiteffekt der TPM ist die Aktivierung des Fettstoffwechsels mit einem Abbau von Depotfetten. Dies wirkt sich besonders auf eine Cellulite aus. Obwohl diese hauptsächlich über vertikal verlaufende Bindegewebszüge zustande kommt, besteht die einzige wirksame Therapie in einer Durchblutungssteigerung bei gleichzeitigem Muskeltraining. Damit wird eine Cellulite nicht grundsätzlich korrigiert. Allerdings trägt die Reduzierung von Fettdepots des Unterhautfettgewebes aber regelmäßig zu einer optisch verbesserten Silhouette der Hüft-, Schenkel- und Gesäßkonturen bei. Eine verbesserte Mikrozirkulation im Beckenraum dient auch indirekt der Prophylaxe von Hüftkopf nekrosen und Hüftgelenksarthrosen, da die Tiefenwirkung einer TPM nicht nur den Beckenboden umfasst, sondern die Gelenksstrukturen in diesem Bereich. Nach neuen Erkenntnissen sind nicht traumatisch bedingte Arthrosen nicht über eine vermehrte Beanspruchung, sondern über eine Minderdurchblutung der Gelenkkapseln bedingt. Dies führt regelmäßig zu einer Abnahme der Knorpelernährung und einer Störung zwischen den abbauenden und aufbauenden Kräften des Knorpels. Eine TPM verbessert nicht nur die Durchblutung und Knorpelernährungssitutation, sondern führt über eine Muskelkontraktion im Hüftbereich zu einem Stimulationsdruck auf das Knorpelgewebe.
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor. Hierbei bilden sämtliche in den Figuren dargestellten als auch im Text beschriebenen Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in jeglicher sinnvollen Kombination untereinander den Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Magnetfeld- Erzeugungseinrichtung mit einer Spule und insgesamt vier U- förmigen Kernen und
Fig. 2 in einer schematischen Ansicht einen aus mehreren Lagen gebildeten asymmetrischen Kern der Magnetfeld- Erzeugungseinrichtung.
In Fig. 1 ist in schematischer perspektivischer Darstellung eine Einrichtung 10 zur Erzeugung eines auf eine Körperpartie zu richtenden Magnetfeldes gezeigt. Die Einrichtung 10 weist ein im Wesentlichen rechteckiges bzw. kubisches Gehäuse 14 auf, in welchem eine ringartige Spule 12 und insgesamt vier einzelne Kerne 16, 18, 20, 22 angeordnet sind. Die Spule 12 ringartiger Geometrie ist dabei an eine elektrische Stromversorgungseinrichtung, vorzugsweise an eine geeignete Steuereinheit angeschlossen, mittels derer die Spule 12 mit einem geeigneten Stromsignal zur Erzeugung transienter Magnetfelder beaufschlagt werden kann.
Die Steuereinheit und die dazugehörigen elektrischen Verbindungsmittel zur Spule 12 sind in den Figuren nicht explizit dargestellt. Die Spule 12 selbst hat im in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eine torusartige Gestalt. Die einzelnen Wicklungen der Spule 12 verlaufen dabei entlang dem Außenumfang des Toms. Die Spule 12 ist dabei vorzugsweise als gewickeltes Drahtseil ausgebildet. Ihre einzelnen voneinander elektrisch isolierten leitfähigen Drähte sind untereinander verdrillt oder sogar zu einem Drahtseil verseilt, um über den Querschnitt der einzelnen Drähte bzw. des Drahtseils auch im Wechselstrombetrieb eine möglichst homogene und gleichmäßige Stromverteilung zu erhalten.
Die in Fig. 1 dargestellte Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung 10 weist vier in Umfangsrichtung jeweils um 90° versetzt bzw. 90° verdreht zueinander ausgerichtete Kerne U-förmiger Gestalt auf. Jeder dieser Kerne 16, 18, 20, 22 weist einen quadratischen bzw. rechteckigen Querschnitt auf. Sämtliche Kerne 16, 18, 20, 22 weisen an ihren nach oben ragenden Schenkeln eine im Wesentlichen planare Endfläche 24, 25 auf, wie diese beispielhaft für den Kern 18 in Fig. 1 angezeigt sind.
Die planaren Endflächen 24, 25 der einzelnen Kerne 16, 18, 20, 22 liegen im gezeigten Ausführungsbeispiel allesamt in einer Ebene, die mit der Ebene der Spule 12 zusammenfallen kann. Dadurch, dass jeweils einer der nach oben ragenden Fortsätze oder Endabschnitte der Kerne 16, 18, 20, 22 innerhalb der Spule 12 liegen, bildet jeder Kern 16, 18, 20, 22 an seinen planaren Endflächen 24, 25 je nach Stromrichtung innerhalb der Spule 12 einen magnetischen Nordpol und Südpol aus. Dementsprechend verlaufen zwischen den planaren Endabschnitten 24, 25 kreisbogenartige Feldlinien. Indem in Fig. 1 gezeigte Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung 10, beispielsweise unterhalb einer Sitz- oder Liegefläche einer Behandlungsvorrichtung zur magnetischen Stimulation anordenbar ist, können die von den freien Endabschnitten 24, 25 der Kerne 16, 18, 20 22 ausgehenden magnetischen Felder vergleichsweise tief in das zu behandelnde biologische Gewebe eines Patienten eindringen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ragen die jeweils ersten Endabschnitte 25 eines jeden Kerns 16, 18, 20, 22 von unten durch das Innere der Spule 12 hindurch nach oben. Je nach einzustellender Feldstärke, Feldverteilung und räumlicher Ausdehnung des Magnetfeldes kann die axiale Position von Spule 12 und Kernen 16, 18, 20, 22 relativ zueinander beliebig verändert werden. Auch ist für die Erfindung vorgesehen, dass die einzelnen Kerne 16, 18, 20, 22 sowohl relativ zur Spule 12 als auch relativ zueinander verstellbar und/oder verfahrbar am oder im Gehäuse 14 der Magnetfeld- Erzeugungseinrichtung 10 angeordnet sind.
Durch eine vertikal, d.h. axial und/oder horizontal, d.h. in der Ebene der Spule 12 bzw. des unteren Gehäusebodens ausgerichtete Verstell- oder Verfahrbarkeit einzelner Kerne 16, 18, 20, 22 kann sowohl die räumliche Ausdehnung, die Homogenität, die interne Feldverteilung als auch die Intensität und Stärke des zu erzeugenden Magnetfeldes gezielt, ggf. auf jeden zu behandelnden Patienten individuell abgestimmt, verändert und angepasst werden.
Wie ferner anhand Fig. 2 ersichtlich, können die einzelnen Kerne 16, 18, 20, 22 mittels aufeinanderzustapelnder plattenartiger Elemente 28, 30, 32 gefertigt werden. Die einzelnen Plattenelemente 28, 30, 32 weisen hierbei einen im Wesentlichen identischen Zuschnitt auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 2 weist jedes Plattenelement 28, 30, 32 eine im Wesentlichen rechteckige Grundgeometrie mit an ihren Seitenrändern jeweils nach oben abstehenden Fortsätzen 26, 27 auf.
Die in Fig. 2 rechts und links zu liegenden kommenden nach oben ragenden Fortsätze 26, 27 weisen hierbei eine unterschiedliche Erstreckung in der Horizontalen, das heißt in der Spulenebene auf, was letztlich dazu führt, dass der hierdurch gebildete Kern 18 in Radialrichtung gesehen einen veränderlichen Querschnitt aufweist. Auch ist hierbei die vom Fortsatz 26 gebildete Endfläche 24 etwas kleiner als diejenige Endfläche 25, welche vom Fortsatz 27 gebildet wird. Folglich ist auch die magnetische Flussdichte an den entsprechenden Endflächen 24, 25 im Anwendungsfall unterschiedlich, was zu einem dementsprechend inhomogenen Behandlungs-Magnetfeld führt. Durch die beiden Fortzsätze 26, 27 enthält der Kern letztlich eine U-förmige Gestalt.
Die einzelnen Platten 28, 30, 32 weisen ein höchst saturierbares Material auf. Sie sind ferner elektrisch voneinander isoliert, etwa durch Aufbringen einer elektrisch isolierenden Schicht, wie etwa eines geeigneten Lacks.
Durch den plattenartigen und in Fig. 2 schematisch gezeigten Aufbau der einzelnen Kerne 16, 18, 20, 22 können nahezu beliebige Kerngeometrien erzeugt werden. Zudem ist der plattenweise und voneinander elektrisch isolierte Aufbau einzelner Platten 28, 30, 32 für die Unterdrückung von ansonsten entstehenden Wirbelströmen von Vorteil, die etwa im Falle eines homogen ausgebildeten elektrisch leitfähigen Materials zu einer nicht unerheblichen Erwärmung des Kernmaterials im Betrieb der Vorrichtung führen würde.
Neben dem in Fig. 2 gezeigten Aufbau eines Kerns 18 mit einer Vielzahl von im Wesentlichen identisch ausgebildeten Platten 28, 30, 32 kann auch vorgesehen sein, dass benachbart zu liegen kommende Platten 28, 30, 32 sukzessive eine jeweils geringfügig geänderte Außenkontur aufweisen, sodass insgesamt Kerne mit einer nahezu beliebigen dreidimensionalen Kontur und Geometrie erzeugt werden können. Bezugszeichenliste
10 Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung
12 Spule
14 Gehäuse
16 Kern
18 Kern
20 Kern
22 Kern
24 Endfläche
25 Endfläche
26 Fortsatz
27 Fortsatz
28 Platte
30 Platte
32 Platte

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Vorrichtung zur Behandlung biologischen Gewebes mittels
Magnetfeldern, mit zumindest einer Einrichtung (10) zur Erzeugung wenigstens eines Magnetfeldes, wobei die Einrichtung: zumindest eine mit einem elektrischen Strom beaufschlagbare Spule (12), und zumindest einen mit der Spule (12) induktiv
zusammenwirkenden Kern (16, 18, 20, 22) aus einem magnetisierbaren Material aufweist, wobei der Kern (16, 18, 20, 22) einen ersten Endabschnitt (25) und einen diesem gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt (24) aufweist und wobei in Axialrichtung der Spule (12) gesehen, der erste Endabschnitt (25) innerhalb der Spule und der zweite Endabschnitt (24) außerhalb der Spule (12) zu liegen kommt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei der erste und der zweite
Endabschnitt (24, 25) des Kerns (16, 18, 20, 22) in einer Ebene liegen, deren Flächennormalen sich im Wesentlichen parallel zur Achse der Spule (12) erstreckt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kern (16, 18, 20, 22) bezogen auf die Spulengeometrie in Radialrichtung gesehen einen veränderlichen Querschnitt aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kern (16, 18, 20, 22) eine im Wesentlichen C- oder U-förmige Gestalt aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kern (16, 18, 20, 22) im Bereich des ersten und/oder des zweiten
Endabschnitts (24, 25) zumindest einen sich in Axialrichtung
erstreckenden Fortsatz oder Schenkel (26, 27) aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kern (16, 18, 20, 22) eine Anzahl von aneinander anliegenden
Plattenelementen (28, 30, 32) von im Wesentlichen identischen
Zuschnitts aufweist, die voneinander elektrisch isoliert sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kern (16, 18, 20, 22) aus einem gesinterten Material gefertigt ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kern (16, 18, 20, 22) aus einem im Wesentlichen elektrisch isolierenden Material gefertigt ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Kerne (16, 18, 20, 22) in regelmäßigen Abständen voneinander beabstandet angeordnet und/oder in regelmäßigen Winkellabständen zueinander ausgerichtet sind.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kern (16, 18, 20, 22) und die Spule (12) zueinander verstellbar und/oder zueinander verfahrbar ausgebildet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Kerne (16, 18, 20, 22) zueinander verstellbar und/oder verfahrbar angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11 , wobei der oder die Kerne (16, 18, 20, 22) parallel und/oder senkrecht zur Ebene der Spule (12) verstellbar und/oder verfahrbar angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 12, wobei die Kerne (16, 18, 20, 22) im Bereich ihrer jeweils ersten Endabschnitte (25) mit zumindest einer Seitenfläche aneinander angrenzend zu liegen kommen.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Spule (12) zumindest zwei voneinander elektrisch isolierte Drähte aufweist, die miteinander verdrillt und/oder verseilt sind.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Spule (12) als Drahtseil mit elektrisch leitenden und zueinander elektrisch isolierten Litzen oder Einzeldrähten ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 oder 15, wobei die Spule als ein um einen Kern (16, 18, 20, 22) gewickeltes Drahtseil ausgebildet ist.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
Magnetfelderzeugungseinrichtung innerhalb eines Gehäuses (14) angeordnet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die
Magnetfelderzeugungseinrichtung (10) unterhalb einer Sitz- oder
Liegefläche angeordnet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der erste und/oder der zweite
Endabschnitt (24, 25) des Kerns oder der Kerne (16, 18, 20, 22) der Sitzoder Liegefläche zugewandt angeordnet oder ausgerichtet ist.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner eine mit der Spule (12) elektrisch gekoppelte Steuereinheit aufweist, welche zur Erzeugung einer magnetischen Flussdichte zwischen 0,3 T und 1 ,2 T, vorzugsweise zwischen 0,5 T und 1 ,1 T ausgebildet ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Steuereinheit zur Erzeugung von Magnetfeldern in einem Frequenzbereich von 5 bis 50 Hz ausgebildet ist.
22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 20 oder 21 , wobei die Steuereinheit zur Erzeugung periodisch variierender
Magnetfelder mit einer Aufstrichzeit im Bereich von 250 ps bis 300 s, vorzugsweise von etwa 270 ps ausgebildet ist.
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