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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kontrolle
der mechanischen und/oder elektrischen Aktivität von glattem Muskel durch
Anlegen von elektrischen Feldern an den Muskel.
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Hintergrund
der Erfindung
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In
vielen Körpergeweben
wird die Aktivität von
einzelnen Zellen, besonders die Kontraktion, durch Änderungen
in Transmembranpotentialen gestartet. Diese Gewebearten werden auch
erregbare Gewebe genannt, da sie durch Aktivierung reagieren, wenn
sie durch ein elektrisches Signal erregt werden. Einige Beispiele
erregbarer Gewebe schließen
Herzmuskel, Skelettmuskel, glatte Muskulatur und Nervengewebe ein.
In vielen Fällen
wird die Aktivität
einer großen
Zahl solcher erregbarer Gewebezellen durch die Fortleitung von elektrischen
Aktivierungssignalen synchronisiert. Ein Aktivierungssignal ist
ein elektrisches Signal, welches, wenn es eine erregbare Zelle erreicht,
sie dazu bringt zu depolarisieren und ihre Aktivität durchzuführen. Zusätzlich schafft
die Depolarisierung ein neues Fortleitungsaktivierungssignal, welches
dann mit der Fortleitung in Richtung der nächsten nichtaktivierten Zelle
weitermacht. In den meisten erregbaren Geweben ist die Zelle nach einer
Depolarisation refraktär,
so dass das Aktivierungssignal nicht unmittelbar zurücklaufen
kann.
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Der
Gastrointestinal- (GI-)Trakt ist ein Beispiel eines bedeutenden
physiologischen Systems, in welchem viele Aktivitäten durch
die Fortpflanzung von elektrischen Aktivierungssignalen koordiniert werden.
Der GI-Trakt umfasst einen Magen, einen Dünndarm und einen Dickdarm.
Bei einem typischen Verdauungsvorgang wird Essen im Mund gekaut
und tritt in den Magen zur Verdauung ein. Das Essen wird dem Antrum
periodisch zum Zerkleinern zugeführt und
dann zurück
zum Magen geführt.
Nach einem gewissen Zeitraum öffnet
sich der Pylorussphinkter und das Essen wird dem Dünndarm zugeführt. Im Dünndarm wird
das Essen durch eine rhythmische Bewegung der Därme aufgewühlt und vorwärts bewegt,
bis es den Dickdarm erreicht. Ein Ein-Wege-Sphinkter erlaubt nur
eine Bewegung vom Dünndarm
zum Dickdarm. Wenn es sich erst einmal im Dickdarm befindet, wird
das Essen weiter aufgewühlt und
verfestigt durch Bewegungen der Dickdärme. Diese Bewegungen bewegen das
verdaute Essen, nun Fäzes,
zu einem Paar Auslasssphinkter voran, welche das Ende des GI-Traktes
markieren.
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Der
GI-Trakt ist überwiegend
aus glatter Muskulatur zusammengesetzt, welche sich, wenn sie depolarisiert
wird, kontrahiert. Sämtliche
der oben beschriebenen Bewegungen des GI-Traktes werden durch die Fortleitung
von Aktivierungssignalen synchronisiert. Wie erkannt werden kann,
werden in vielen Fällen
diese elektrischen Signale nicht richtig aktiviert und/oder es wird
erfolgt darauf kein richtiges Ansprechen, was in Krankheit resultiert.
In einem Beispiel bewirkt ein Ulkus Entzündung des GI-Gewebes. Das entzündete Gewebe
kann falsche Aktivierungssignale erzeugen, welche den Magen dazu bringen
können,
in einer chaotischen Weise zu kontrahieren. Das entzündete Gewebe
kann auch das Aktivierungsprofil des Magens beeinflussen, indem Aktivierungssignale
nicht weitergeleitet werden oder indem es eine andere Weiterleitungsgeschwindigkeit hat
als gesundes Gewebe.
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Schrittmachen
des GI-Traktes ist in der Technik wohl bekannt, z. B. wie gezeigt
in den US-Patenten
5,292,344 und 5,540,730. Das „730"-Patent beschreibt
sowohl eine Zunahme als auch eine Abnahme der Erregbarkeit des GI-Traktes
durch Stimulieren unterschiedlicher Bereiche des Vagusnervs. Das „344"-Patent beschreibt
einen Schrittmacher, welcher direkt Teile des GI-Traktes stimuliert.
Von elektrischer Stimulation des GI-Traktes ist auch bekannt, dass
sie zum Stimulieren des GI-Traktes von Patienten verwendet wird,
die an einem postoperativen Dämpfungssyndrom
leiden, wie belegt durch
SU 1039506 .
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Der
Uterus enthält
ebenfalls glatte Muskulatur, welche sich in Antwort auf elektrische
Aktvierungssignale kontrahiert. „Uterine electromyograhpy: A
Critical Review" von
D. Devedeux et al., am J. Obstet Gynecol 1993, 169, 16363-53, beschreibt
die unterschiedlichen Arten an Uterusmuskulatur und elektrischen
Signalen, die durch solche Muskeln erzeugt werden. Eine wichtige
Erkenntnis, welche darin beschrieben ist, ist, dass elektrische
Aktivität
im Uterus vor dem Geburtsvorgang unkorreliert zu sein scheint, aber,
wenn der Geburtsvorgang eröffnet
ist, werden die Kontraktionen und die damit verbundene elektrische
Aktivität
hoch synchronisiert.
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Bei
der gegenwärtigen
medizinischen Praxis kann der Geburtsvorgang durch die Verabreichung gewisser
Arzneimittel verzögert
werden. Die Wirkweise dieser Arzneimittel ist jedoch etwas unsicher. Zusätzlich kann
der Geburtsvorgang induziert werden unter Verwendung von anderen
Arzneimitteln, wie Oxytocin. Unglücklicherweise ist die erforderliche Dosierung
von Oxytocin im Voraus nicht bekannt und Überdosierungen des Arzneimittels
können
in Überkontraktion
resultieren, welche den Fötus
und/oder die Mutter mechanisch beschädigen kann.
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SU 709078 beschreibt das
Stimulieren des Uterus nach der Geburt unter Verwendung einer von außen angelegten
elektrischen Spannung, um die Kontraktionen zu steigern und bei
dem Ausstoßen der
Nachgeburt zu helfen und das Bluten durch schnelles Zusammenziehen
des Uterus zu reduzieren.
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Die
Verwendung von lokal angelegten elektrischen Feldern zum Reduzieren
von Schmerz ist in der Technik wohl bekannt. „Electrical field stimulation – Mediated
Relaxation of Rabbit Middle Cerebral Artery", D.A. Van Ripper und J.A. Bevan, Circulatory Research
1992, 70, 1104 bis 1102, beschreibt das Verursachen der Relaxation
einer Arterie durch Anlegen eines elektrischen Feldes. Das US-Patent 4,537,195
beschreibt die Behandlung von Schmerz unter Verwendung von TENS
(Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation; Transkutane elektrische Nervenstimulation)
zur Behandlung von Kopfschmerzen. Es wird in diesem Patent die Hypothese
aufgestellt, dass die elektrische Stimulation die Konstriktion von
Arterien durch Stimulierung des Muskels in den Arterienwänden verhindert,
wodurch die Dilatation von Kapillaren verhindert wird, wobei die
Dilatation eine Ursache von Kopfschmerzen ist.
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SU 1147408 beschreibt ein
Verfahren zum Ändern
der Verteilung des Blutflusses in und um die Leber herum durch Anlegen
von elektrischen Feldern an Arterien, wodurch die Frequenz des Feldes
in Synchronie mit dem Herzrhythmus variiert wird.
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Das
US-Patent 5,447,526 beschreibt ein transkutanes elektrisches Kontrollgerät für glatte Muskulatur
zum Inhibieren oder Reduzieren der Kontraktion von glatter Muskulatur,
insbesondere Uterusmuskulatur. Das Kontrollgerät, welches auf die Außenseite
des Abdomens aufgelegt wird, kann auch Muskelkontraktionen messen
und inhibitorische oder stimulierende Impulse auf den Uterus als
Ganzes in Abhängigkeit
von der medizinischen Anwendung in Antwort auf die gemessenen Kontraktionen
bewirken.
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WO
93/18820 beschreibt ein Verfahren zum Steigern des Muskeltonus durch
die Verwendung dessen, was beschrieben ist als „chronische unterschwellige
elektrische Stimulation".
Eine Kette elektrischer Signale wird an einem Muskel angelegt, was den
Muskel dazu bringt, Spasmen auszubilden oder zu zucken. Die Parameter
der Impulse werden experimentell bestimmt, indem sie so angepasst
werden, dass sie die maximale Reaktion des Muskels erzeugen und
noch, um die Fusion einer Anzahl der einfachen Spasmen, die in einer
ersichtlich glatten, kontinuierlichen Kontraktion des Muskels erzeugt
werden, zu verhindern.
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WO
94/17855 beschreibt ein Gerät
zum Erzeugen von Analgesie in einem Patienten. Das Gerät verwendet
Oberflächenelektroden,
um elektrische Signale anzulegen, deren Parameter so ausgewählt werden,
dass sie die Stimulation im zentralen Nervensystem maximieren, während die
Stimulation der zwischen den Elektroden und dem zentralen Nervensystem
liegenden Nerven minimiert wird.
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US 4,411,268 beschreibt
ein System, welches zwei Signalarten auf Muskelgewebe anwendet. Das
Muskelgewebe, an welches die Signale angelegt werden, ist Gewebe,
welches aus einem Muskel im Körper
entnommen worden ist und auf einen anderen Muskel transplantiert
worden ist und hat als solche andere Eigenschaften als das Gewebe,
welches es ersetzt. Die zwei Signalarten sind Schrittmachersignale,
welche eine „funktionelle
Kontraktion" des
Muskels bewirken, und Signale, welche „konditionierende Stimulation" bewirken. Der Zweck
der konditionierenden Stimulation ist, „bestimmte kontraktile Eigenschaften
des Muskels zu transformieren oder aufrechtzuerhalten". Die konditionierenden
Stimulationssignale induzieren keine funktionelle Stimulation. Ihre
Wirkung auf das Muskelgewebe ist nicht unmittelbar und ihre Parameter
sind so ausgewählt,
dass sie Langzeitänderungen
in der Antwortart des transplantieren Muskels bewirken, d. h. den
Gewebetyp zu ändern
und dadurch das transplantierte Muskelgewebe dazu zu bringen, dass
es sich ähnlich
verhält, wie
das Gewebe des Wirtsmuskels.
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US 5,083,564 beschreibt
das Anlegen von „unterschwelligen
Reizen" auf den
A-V-Übergang des
Herzens in der Nähe
des HIS-Bündels,
um die Symptome eines vollständigen
AV-Blocks zu erzeugen oder zu erleichtern.
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Zusammenfassung
der Erfindunq
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Es
ist ein Ziel gewisser Aspekte der vorliegenden Erfindung, ein Gerät für die direkte
und lokale Kontrolle der Kontraktion und/oder Kontraktionskraft von
glatten Muskeln bereitzustellen. Solch eine Kontrolle wird besonders
in bestimmten bevorzugten Ausführungen
der Erfindung im Gastrointestinal- (GI-)Trakt, im Uterus, in der
Blase, in den endokrinen Drüsen,
in der Gallenblase und in den Blutgefäßen genutzt.
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Die
Erfinder fanden heraus, dass die Kontraktionskraft eines glatten
Muskels sowohl gesteigert als auch reduziert werden kann durch eine
kritische Anlegung eines nicht- anregenden
elektrischen Feldes. Ein nicht-anregendes elektrisches Feld ist ein
elektrisches Feld, welches ein sich fortpflanzendes Aktionspotential
in dem glatten Muskel nicht induziert. Solch ein nicht-anregendes
elektrisches Feld modifiziert jedoch die Reaktion des glatten Muskels auf
ein exzitatorisches Feld. Die Erfinder fanden auch heraus, dass
es möglich
ist, glatte Muskulatur auf ein Aktivierungssignal unempfindlich
zu machen, wodurch der desensibilisierte glatte Muskel auf ein Aktivierungssignal
nicht anspricht und auch das Aktivierungssignal nicht weiterleitet.
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Unmittelbar
nachdem das Feld entfernt wird, sind seine Wirkungen beseitigt.
Es sollte erkannt werden, dass viele glatte Muskeln durch vielfache
Faserschichten gekennzeichnet sind, wobei die Fasern in jeder Schicht
eine bevorzugte Orientierung haben. In einer bevorzugten Ausführung der
Erfindung werden einzelne Schichten selektiv kontrolliert, indem
das elektrische Feld so angelegt wird, dass es im Wesentlichen parallel
zu der Faserorientierung ist. (In dem Fall ist das Feld hocheffektiv).
Wenn ein geringerer Grad an Wechselwirkung zwischen der Muskelschicht
und dem Feld gewünscht
wird, wird das Feld bevorzugt rechtwinklig zu den Muskelfasern angelegt.
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Die
vorliegende Erfindung kann verwendet werden, um den GI-Trakt präziser zu
kontrollieren, als es unter Verwendung von Arzneimitteln und/oder einzelnem
Schrittmachen oder Schrittmachen an mehreren Orten möglich ist.
Vorzugsweise wird die Kontraktionskraft eines Teils des GI-Traktes
gesteigert, wie z. B. um eine geschwächte Kontraktion auszugleichen
und/oder um einen ansonsten feststeckenden Klumpen fortzubewegen.
Alternativ oder zusätzlich
kann die Kontraktionskraft reduziert werden, um einen Patienten
mit überempfindlichem
Darm zu behandeln. Alternativ oder zusätzlich kann ein Abschnitt der
Därme desensibilisiert
oder von elektrischen Aktivierungssignalen abgeblockt werden, um die
Heilung einer Läsion
in dem Abschnitt zu fördern. Das
Reduzieren oder Hemmen der Kontraktion ist auch nützlich bei
der Behandlung von akuter Diarrhöe
und um Leckage aus einem Stoma zu stoppen, wenn solch eine Leckage
unerwünscht
ist. Zusätzlich oder
alternativ wird das Aktivierungsprofil des GI-Traktes, welches normalerweise
eine vorwärts
bewegende Welle und eine rückkehrende
Welle einschließt,
geändert,
z. B. durch Blockieren der rückkehrenden
Welle (der Reflux), um die Motilität des Darmes zu steigern. Das
Hemmen der rückkehrenden
Welle kann durch Desensibilisieren eines oder mehrerer Segmente
des Darmes durchgeführt
werden, nachdem die Vorwärtswelle
passiert hat, so dass die rückkehrende
Welle an dem desensibilisierten Segment gestoppt wird. Alternativ
wird die gesamte Länge
der Därme
für die
Dauer der rückkehrenden
Welle desensibilisiert. Nachdem die rückkehrende Welle gestoppt worden
ist, wird das desensibilisierende Feld bevorzugt gestoppt, um es
der Vorwärtswelle
zu ermöglichen,
richtig fortzuschreiten. Die vorwärts- und rückkehrenden Wellen können entweder
durch ihre mechanische Aktivität
oder bevorzugter durch ihre elektrische Aktivität detektiert werden.
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In
einer besonders bevorzugten Verwendung der vorliegenden Erfindung
wird die Spannung des unteren Endes des Kolons reduziert, um die
lokale Blutversorgung zu verbessern und um bei der Heilung von Hämorrhoiden
und Analfissuren zu helfen. Es wurde kürzlich vorgeschlagen, dass
der meiste in Zusammenhang mit Hämorrhoiden
stehende Schmerz durch Ischämie
des Gewebes verursacht wird, welche wiederum durch anomale gesteigerte Spannung
des unteren Kolons verursacht wird. Solch eine Spannung wurde bis
jetzt unter Verwendung von topisch aufgetragenen Arzneimitteln wie
Nitroglycerin behandelt.
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Ein
Endoskop kontrolliert in Übereinstimmung
mit einer anderen bevorzugten Verwendung der vorliegenden Erfindung
lokal die Aktivität
des Darmes, um die glatte Muskulatur dazu zu bringen, das Endoskop
nach vorne zu bewegen und/oder zurückzuziehen. Alternativ oder
zusätzlich
wird lokale elektrische Desensibilisierung als ein Ersatz und/oder
zusätzlich
zur Relaxation der Eingeweide unter Verwendung von Arzneimitteln
verwendet.
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Obwohl
gewisse Anwendungen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf ein
Endoskop oder ein Koloskop beschrieben worden sind, sollte die Erfindung
so verstanden werden, dass sie allgemein mit invasiven Sonden und
mit Endoskopen, Koloskopen, Hysteroskopen und Rektoskopen im besonderen
verwendet wird.
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Die
vorliegende Erfindung kann verwendet werden, um den Geburtsvorgang
präziser
zu kontrollieren, einschließlich
der Verzögerung
und/oder Beschleunigung des Einsetzens des Geburtsvorgangs, der
Steigerung oder Reduktion der Länge
des Geburtsvorgangs und/oder um den Geburtsvorgang vom Fortschreiten
abzuhalten, nachdem er begonnen hat oder wenn er sich immer noch
in den vorgeburtlichen Stadien befindet. Das Anhalten des Geburtsvorgangs
ist besonders wichtig zur Behandlung von Fällen des vorzeitigen Einsetzens
der Geburt. Solch eine Kontrolle wird bevorzugt ausgeübt durch Reduzieren
der Kontraktilität
der Uterusmuskeln, Steigern ihrer Kontraktilität oder indem sie desensibilisiert
werden, so dass synchronisierte Kontraktionen nicht geschehen können. Es
wird die Hypothese aufgestellt, dass die Wehen ein selbst erhaltender
Prozess sind, wo gesteigerte Kontraktionskräfte noch stärkere Kontraktionskräfte im nächsten Kontraktionszyklus
erzeugen. Indem die Kontraktionskraft gedämpft wird, kann solch eine
Rückkopplungsschleife durchbrochen
werden. Zusätzlich
können,
wenn der Uterus desensibilisiert wird, Kontraktionen nicht geschehen
und der Geburtsvorgang wird wenigstens teilweise gestoppt, ohne
signifikante Gefahr für
den Fötus,
wie sie von Arzneimitteln erwartet werden könnte. Der auf diese Weise unterbrochene
Geburtsvorgang kann schnell erneut gestartet werden, ohne die im
Zusammenhang mit durch Arzneimittel beendetem Geburtsvorgang stehenden
Probleme. Vorzugsweise werden unechte elektrische Aktivierungssignale,
die aus anomalen Bereichen des Uterus wie Gebärmutterleiomyom enthaltenden
Bereichen stammen, welche Aktivierungssignale Frühgeburt bewirken können, durch
lokale Desensibilisierung und/oder Hemmung des Uterusgewebes reduziert.
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Vorzugsweise
werden durch die Menstruation vermittelte Kontraktionen des Uterus
(Krämpfe) behandelt,
indem solche Krämpfe
detektiert werden und ein desensibilisierendes elektrisches Feld
auf den Uterus angelegt wird, um solche Krämpfe zu dämpfen. Alternativ kann solch
ein desensibilisierendes elektrisches Feld während der Zeit angelegt werden,
in der erwartet wird, dass solche Krämpfe geschehen können.
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Die
vorliegende Erfindung kann verwendet werden, um die Kontraktilität der Blase
zu kontrollieren. Vorzugsweise wird die Blase so desensibilisiert, dass
sie nicht spontan kontrahiert, wenn solch eine Kontraktion unerwünscht ist.
Vorzugsweise schließt ein
Gerät zum
Kontrollieren der Blase einen Rückkopplungsmechanismus
ein, welcher seine Aktivität stoppt,
wenn die Blase übervoll
wird. Zusätzlich
oder alternativ wird die Kontraktionskraft der Blase während des
Wasserlassens erhöht.
Vorzugsweise wird die Kontraktionskraft der Blase bei Patienten
gesteigert, welche Blasenhypertrophie haben, so dass die Blase schrittweise
schrumpfen wird. Solch eine Behandlung wird vorzugsweise mit Arzneimittelbehandlung
und/oder Implantation eines Stents kombiniert, welche Behandlungen
verwendet werden können, um
die Blockade der Harnröhre
zu reduzieren.
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Vorzugsweise
wird die Ausschüttungsrate endokriner
oder neuroendokriner Drüsen
durch Anlegen eines desensibilisierenden elektrischen Feldes kontrolliert,
vorzugsweise reduziert. Vorzugsweise wird ein desensibilisierendes
elektrisches Feld auf die Beta-Inselzellen des Pankreas angelegt,
um die Insulinerzeugung in Patienten, die an Hyperinsulinämiespiegeln
leiden, zu reduzieren. Vorzugsweise wird solch eine Kontrolle ohne
Messen der elektrischen Aktivität
der Beta-Inselzellen angewandt. Alternativ oder zusätzlich wird
solch eine Kontrolle angewendet während der Blutglucosespiegel überwacht
wird. Das desensibilisierende Feld ist vorzugsweise ein lokal angelegtes
DC-Feld, dessen Polarität mit
einer sehr niedrigen Frequenz gewechselt wird, wie z. B. einmal
pro Stunde, um eine Polarisation der Elektroden und/oder Schädigung des
Gewebes zu vermeiden.
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Eine
andere Verwendung der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die
Behandlung von Gefäßspasmen,
Angina pectoris und/oder anomalem Blutdruck durch das elektrische Kontrollieren
von großen
Blutgefäßen im Körper. In Übereinstimmung mit
einer bevorzugten Verwendung der Erfindung werden große Venen,
wie die Abdominalvenen, durch Anlegen eines lokalen inhibitorischen
elektrischen Feldes an diese relaxiert. Alternativ oder zusätzlich werden
große
Arterien, wie die Aorta, durch Anlegen eines lokalen inhibitorischen
elektrischen Feldes an diese relaxiert. Alternativ oder zusätzlich werden
exzitatorische Felder an die Arterien und/oder Venen so angelegt,
dass sie verengt werden. Wie erkannt werden kann, kann die Änderung des
Volumens der Arterien und Venen direkt den Blutdruck und/oder die
kardiovaskuläre
Leistung eines Patienten beeinflussen. Zusätzlich reduziert eine Entspannung
der Venen die Vorlast des Herzens, was eine Ischämieepisode, z. B. Angina pectoris,
anhalten kann. Ferner ist das Entspannen der Aorta nützlich in
Fällen
von Gefäßspasmen,
welche in vielen Fällen
die Ursache von Angina pectoris sind.
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Das
relaxierende elektrische Feld wird vorzugsweise auf die spastischen
Blutgefäße angelegt, welche
in gewissen Fällen
koronare Blutgefäße sein können. Elektrisch
induzierte Relaxation von Blutgefäßen kann anstelle von oder
zusätzlich
zu Pharmazeutika verwendet werden. Weiter ist eine erzwungene Relaxation
von Arterien und Venen nützlich
für die Behandlung
eines akuten ischämischen
Ereignisses. Typischerweise bewirkt das ischämische Ereignis eine gesteigerte
Herzrate, welche das ischämische Herzgewebe
weiter überlastet.
Indem die Vorlast und/oder Nachlast des Herzens reduziert wird,
wird die kardiale Beanspruchung reduziert, was den Sauerstoffbedarf
der ischämischen
Gewebe reduziert und/oder eine besser Perfusion der ischämischen Gewebe
erlaubt. Zusätzlich
oder alternativ kann die Diastole ausgedehnt sein, um bei der Perfusion
des Herzmuskels zu unterstützen.
Das Ausdehnen der Diastole kann z. B. erreicht werden durch Desensibilisieren
wenigstens eines Teils des Herzens unter Verwendung von Techniken,
wie z. B. jene die beschrieben sind in PCT IL97/00012, „Electrical
Muscle Controller",
angemeldet am B. Januar 1997.
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Verfahren
und Vorrichtungen, die aus dem Schutzumfang der Ansprüche herausfallen,
werden hierin rein zur Erläuterung
der Erfindung und ihrer Verwendung offenbart.
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Es
wird deshalb ein Gerät,
wie es in Anspruch 1 definiert ist, bereitgestellt.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung hierin hauptsächlich durch die verwendeten
Verfahren beschrieben werden kann, sollte erkannt werden, dass der
Schutzumfang der Erfindung das Gerät einschließt, das so angepasst ist, dass
diese Verfahren durchgeführt
werden. Besonders schließt
der Umfang der Erfindung programmierbare Generatoren eines elektrischen
Feldes ein, welche so programmiert sind, dass ein elektrisches Feld
in Übereinstimmung mit
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung geliefert wird. In einer bevorzugten Ausführung der
Erfindung schließen
die programmierbaren Variablen Wellenformen, Amplituden, Frequenzen,
Dauer, Verzögerungen,
Synchronisation und Antwort auf lokal gemessene Parameter der Muskelaktivität ein. Es sollte
erkannt werden, dass das Verhalten eines Muskels, in einem Teil
davon durch Anlegen eines elektrischen Feldes an einen zweiten Teil
davon modifiziert werden kann, z. B. durch Inhibieren der Fortleitung eines
Aktivierungssignals zu dem einen Teil oder durch Änderung
der Gestalt von Kräften,
die auf den einen Teil wirken.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird deutlicher verstanden werden aus der
folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführung der
Erfindung, zusammen mit den begleitenden Figuren, in welchen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Gastrointestinal- (GI-)Traktes ist;
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2 eine
schematische Darstellung eines ungefalteten GI-Traktes ist, wodurch
verschiedene bevorzugte Ausführungen
der vorliegenden Erfindung erläutert
werden;
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3 eine
teilgeschnittene schematische Darstellung eines freigelegten Teils
des GI-Traktes ist,
wobei die Orientierung von glatten Muskelfasern des GI-Traktes gezeigt
wird;
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4 ein
Verfahren des Vorbewegens eines Koloskops unter Verwendung von lokaler
Kontrolle des GI-Traktes erläutert;
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5 eine
schematische Darstellung einer Kapsel für die Behandlung von Hämorrhoiden
in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführung der
vorliegenden Erfindung ist;
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6 ein
schematisches Diagramm eines Uterus ist, wobei das Beaufschlagen
mit lokalen inhibitorischen elektrischen Feldern auf kleine Bereich des
Uterus in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung erläutert wird;
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7 einen
implantierbaren Vielfachstimulator/Inhibitor, der an einen Uterus
befestigt ist, in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung erläutert;
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8 eine
ballonartige Einlage für
einen Uterus zum Kontrollieren von Krämpfen erläutert;
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9 ein
Steuergerät
erläutert,
welches die Ausschüttung
einer Drüse
wie des Pankreas modifiziert;
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10 ein
Blutdruck- und/oder Herzlaststeuerungsgerät erläutert, das an die Hauptblutgefäße angeschlossen
ist, in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung;
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11 eine
schematische Darstellung eines Versuchsaufbaus ist, der verwendet
worden ist, um die Wirkungen eines nicht-anregenden Feldes auf glatte
Muskelzellen zu bestimmen;
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12 eine
Grafik mit Versuchsergebnissen ist, die eine Zunahme in der Kontraktionskraft
eines glatten Muskels zeigt, als ein Ergebnis des Anlegens eines
nicht-anregenden elektrischen Feldes in Übereinstimmung mit einer bevorzugten
Ausführung
der Erfindung;
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13 bis 17 Grafiken
von Versuchsergebnissen sind, die jeweils eine signifikante Abnahme
in der Kontraktionskraft eines glatten Muskels als ein Ergebnis
des Anlegens eines nicht-anregenden elektrischen Feldes in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung zeigen;
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18 eine
Grafik von Versuchsergebnissen ist, die eine Zunahme in der Kontraktionskraft
eines glatten Muskels der Harnblase zeigen als ein Ergebnis des
Anlegens eines nicht-anregenden elektrischen Feldes in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung; und
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19 eine
Grafik aus Versuchsergebnissen ist, die eine Zunahme in der Kontraktionskraft
eines glatten Muskels eines unstimulierten Uterus als ein Ergebnis
des Anlegens eines nicht-anregenden elektrischen Feldes in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung zeigen.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Gastrointestinal- (GI-)Traktes 22 eines
Patienten 20. In Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung wird die lokale Kontrolle der Kontraktionskraft und/oder
der Empfindlichkeit von Teilen des GI-Traktes auf Exzitation durch
Anlegen an lokalen, nicht-anregenden elektrischen Feldern direkt
an den zu kontrollierenden Teil erzielt. Obwohl solche nicht-anregenden
elektrischen Felder kein fortschreitendes Aktionspotential in dem
kontrollierten Teil schaffen, modifizieren die Felder das Ansprechen
des Teils auf ein künstliches
oder natürliches vorkommendes
Aktivierungssignal, wenn es ankommt. Genauer fanden die Erfinder
heraus, dass es möglich
ist, die Kontraktionskraft eines Teils des GI-Traktes zu steigern
oder zu reduzieren. Zusätzlich ist
es möglich,
ein Muskelsegment so zu desensibilisieren, dass es eine reduzierte
Reaktion hat oder dass es überhaupt
nicht auf normale Amplituden von Aktivierungssignalen reagiert.
Diese Desensibilisierung kann, obwohl sie reversibel ist, dazu gebracht werden,
dass sie einen gewissen Zeitraum nach der Entfernung des kontrollierenden
elektrischen Feldes anhält.
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Zwei
bestimmte Wellenformen an nicht-anregenden elektrischen Feldern
wurden als günstig
befunden. Eine erste Art ist ein im Wesentlichen konstantes Feld
(dessen Polarität
gelegentlich gedreht werden kann, um ionische Polarisierungswirkungen zu
reduzieren). Dieses Feld kann ohne irgendwelche Synchronisation
an den kontrollierten Muskel angelegt werden. Die Erfinder fanden
es jedoch nützlich, das
inhibierende Feld zu stoppen, kurz bevor das Aktivierungssignal
an dem kontrollierten Muskel ankommt, um die Amplitude des Aktivierungssignals, die
erforderlich ist, den kontrollierten Muskel zu erregen, zu reduzieren.
Eine zweite Art eines nicht-anregenden Feldes ist ein Impuls, der
synchron mit der Ankunft eines Aktivierungssignals gegeben wird.
Der Impuls wird entweder vor, während
der Ankunft des Signals oder mit einer Verzögerung nach seiner Ankunft
gegeben (wobei eine ausreichend lange Verzögerung nach der Aktivierung äquivalent
mit der Beaufschlagung des Impulses vor der Aktivierung ist). Die
Erfinder glauben, dass ein nicht-anregendes elektrisches Feld, das
nach dem Aktivierungssignal angelegt wird, dazu neigt, die Kontraktionskraft
des kontrollierten Muskels zu steigern, indem eine Plateaudauer
der Muskelkontraktion gesteigert wird. Es wird die Hypothese aufgestellt,
dass ein nicht-anregendes
Feld, das mit einer größeren Verzögerung nach
der Ankunft des Aktivierungssignals angelegt wird, die Refraktionszeit
verlängert
(möglicherweise indem
die Muskelzellen hyperpolarisiert werden, so dass das Aktivierungssignal
eine Depolarisierung nicht bewirkt). Als ein Ergebnis sprechen wenigstens einige
der Muskelzellen nicht auf das Aktivierungssignal an und die Kontraktionskraft
des Muskels ist reduziert. Folglich werden, je stärker das
nicht-anregende Signal ist, desto mehr Zellen hyperpolarisiert werden
und desto niedriger wird die Kontraktionskraft sein. In einem Extremfall
werden keine Muskelzellen auf das Aktivierungssignal ansprechen
und seine Fortleitung wird inhibiert sein. Es ist auch möglich, dass
das nicht-anregende Feld direkt die durch eine einzelne Muskelfaser
erzielte Kontraktionskraft reduziert/beeinträchtigt.
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Es
sollte bemerkt werden, dass verschiedene Ausführungen der vorliegenden Erfindung,
wie hierin beschrieben, in Verbindung mit Arzneimittetherapien verwendet
werden können,
mit einer synergistischen Wechselwirkung und/oder um eine reduzierte Dosis
des Arzneimittels zu ermöglichen,
um eine gewünschte
Wirkung zu erzeugen und/oder um erhöhte Dosierungen von zu verwendenden
Arzneimitteln zu ermöglichen,
während
ihre Nebenwirkungen unter Verwendung von elektrischer Kontrolle
begrenzt werden. Zusätzlich
kann eine solche elektrische Kontrolle zusammen mit elektrischer
Stimulation des GI-Traktes,
einschließlich
Vielortstimulation, praktiziert werden. In Übereinstimmung mit einer bevorzugten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung kann im Wesentlichen jedes Aktivierungsprofil
des GI-Traktes durch selektives Stimulieren von Bereichen des GI-Traktes
und durch die Schaffung von desensibilisierten Regionen zwischen
den stimulierten Bereichen erzielt werden, so dass ein Aktivierungssignal
sich nicht von einem stimulierten Teil zum nächsten fortpflanzt. Zusätzlich kann
eine solche Kontrolle auch in Kombination mit elektrischer Stimulation
eines Vagusnervs ausgeübt
werden.
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Der
Begriff "elektrisches
Feld" wurde verwendet,
um das nicht-anregende Feld zu beschreiben, das verwendet wurde,
um einen Muskel zu kontrollieren. Die Begriffe „Felder" und „Stromstoß" werden hierin austauschbar verwendet,
da im Körper beide
erzeugt werden, wenn ein Spannungspotential zwischen zwei Elektroden
erzeugt wird. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird das
Feld durch die Aufrechterhaltung eines konstanten Stromes zwischen
wenigstens zwei Elektroden angelegt. Alternativ kann anstelle der
Kontrolle des Stroms ein Spannungspotential kontrolliert werden.
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Muskelgewebe
passt sich allgemein an die häufige
und/oder intensive Aktivierung an, indem seine Masse erhöht wird.
In einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung wird die Stimulationsörtlichkeit so gewählt, dass
die Stärke
des Muskels an der Örtlichkeit
erhöht
wird. Vorzugsweise wird die Umgebung um die Örtlichkeit desensibilisiert,
so dass das Aktivierungssignal nicht zum Rest des GI-Traktes fortschreitet.
Alternativ oder zusätzlich
wird lokale Muskelmasse gesteigert, indem die Kontraktionskraft
an der Örtlichkeit
modifiziert wird. Allgemein ist eine maximale Kontraktionskraft
erwünscht,
da sie allgemein die stärkste
Zunahme an Muskelmasse bewirken wird.
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2 ist
eine schematische Zeichnung eines GI-Traktes 22, der für Erläuterungszwecke
ungefaltet ist, um verschiedene bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung
zu erläutern.
Der GI-Trakt 22 schließt
einen Magen 24, ein Duodenum 26, einen Dünndarm 27 und
einen Dickdarm 29 ein.
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In Übereinstimmung
mit einer ersten bevorzugten Verwendung der Erfindung wird ein Teil
des GI-Traktes desensibilisiert und/oder elektrisch von Aktivierungssignalen
isoliert. Die Isolation von elektrischen Signalen kann erreicht
werden durch die Desensibilisierung von Gewebe, welches den Bereich umgibt.
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Geschwüre erzeugen
Entzündungen
des GI-Trakt-Gewebes, welches entzündete Gewebe überzählige Aktivierungssignale
erzeugen kann. Alternativ kann das entzündete Gewebe eine sehr niedrige
Erregbarkeitsschwelle zeigen. Beide Anomalien können Arrhythmien im Magen 24 bewirken.
In einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung wird ein Geschwür 28 daran
gehindert, anomale elektrische Aktivität im Magen 24 zu erzeugen,
indem das Gewebe, welches das Geschwür umgibt, desensibilisiert
wird. In Abhängigkeit
von der exakten Konfiguration kann das Geschwür 28 selbst desensibilisiert
werden. Alternativ oder zusätzlich
wird ein nicht-anregendes Feld an Regionen, welche das Geschwür 28 umgeben,
angelegt werden, um es durch Gewebe, das Aktionspotentiale nicht
weiterleitet, einzuzäunen.
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Der
Begriff einzäunen,
wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf die elektrische Isolierung
eines Segments eines Muskels von anderen Segmenten, indem elektrische
Aktivität
in dem Gewebe inhibiert wird, welches das eine Segment umgibt. Folglich
kann ein Aktivierungssignal weder in das eine Segment eindringen
noch es verlassen. Alternativ zum vollständigen Einschließen eines
Segments können
Zäune verwendet
werden, um ein Aktivierungssignal entlang eines gewünschten
Weges zu kanalisieren, indem Zäune
auf jeder Seite des gewünschten
Pfads geschaffen werden. Es sollte bemerkt werden, dass es beim
Kanalisieren ausreichend sein kann, die Fortleitungsgeschwindigkeit
in dem Gewebe, wo der Zaun angewendet wird, zu reduzieren, da dies
ebenfalls den Fortleitungsvektor der Aktivierungsfront modifizieren
wird.
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In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung wird die Gewebedesensibilisierung durch ein Steuergerät 32 bewerkstelligt,
umfassend eine Elektrode 30, die in Kontakt mit dem Gewebe
ist, das das Geschwür 28 umgibt.
Obwohl bei dieser Ausführung das
Steuergerät
so gezeigt wird, dass es sich außerhalb des Magens 24 befindet
und entweder innerhalb oder außerhalb
des Körpers,
wird in einer alternativen bevorzugten Ausführung der Erfindung das Steuergerät 32 innerhalb
des Magens implantiert, bevorzugt platziert mit Hilfe eines Endoskops
und/oder einer die elektrische Aktivität kartierenden Sonde, und wird
bevorzugt an den Magenwänden 24 fixiert,
wie z. B. durch die Verwendung von Clips.
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In Übereinstimmung
mit einer anderen bevorzugten Verwendung der Erfindung wird der Schrittmacherteil
des Magens 24, der sich gewöhnlich im oberen Bereich des
Magens 24 befindet, elektrisch von anderen Bereichen des
Magens isoliert. In 2 wird dies bewerkstelligt durch
das Anlegen eines Zauns 25 in einem Band um den Magen 24 herum.
Alternativ oder zusätzlich
kann der Rest des Magens 24 desensibilisiert werden. Alternativ
oder zusätzlich
kann die Schrittmacherregion selbst desensibilisiert werden, um
ihre Exzitationsrate zu reduzieren. Die Desensibilisierung des Magens 24 ist
nützlich
zur Behandlung von Übelkeit, Übelkeit
in Zusammenhang mit Schwangerschaft, Reflexerbrechen und anderen
Magenzuständen,
die durch eine unerwünschte
Aktivierung des Magens gekennzeichnet sind.
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Ein
besonderes Beispiel eines Zustands ist die Behandlung von Fettleibigkeit,
behandelbar durch die Magendesensibilisierung, wo das Verzögern des
Entleerens des Magens 24 zu einem „Voll"-Gefühl
führt und
die Nahrungsaufnahme durch den Patienten reduziert. Desensibilisierung
des Magens wird bevorzugt zusammen mit der Stimulation des Magens
angewendet, um die gewünschte
Aktivierung des Magens zu erzielen. Alternativ oder zusätzlich werden
die Gedärme 27 auch
in einer ähnlichen
Weise kontrolliert, besonders dadurch, dass elektrische Aktivierungssignale
vom Magen 24 davon abgehalten werden am Darm 27 anzukommen,
wie z. B. durch das Anlegen eines Zauns am Duodenum 26 und/oder
am Antrum. In solchen Beispielen ist das Steuergerät 32 bevorzugt
von außerhalb
des Körpers kontrollierbar,
wie z. B. durch die Verwendung von magnetischen Reedschaltern oder
durch die Verwendung von RF-Telemetrie. Folglich kann das Steuergerät 32 aktiviert
und deaktiviert werden, wenn es der Patient braucht. Alternativ
oder zusätzlich
schließt die
Steuerung 32 Sensoren ein, welche verschiedene Zustände des
GI-Traktes 22 messen, einschließlich der Örtlichkeit von Nahrung in einem
Teil davon und von lokaler elektrischer Aktivität. In solch einer Ausführung kann
die Steuerung 32 das Aktivierungsprofil des GI-Traktes 22 modifizieren,
in Antwort auf das Vorhandensein und die Position von Nahrungsmaterial
darin.
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In Übereinstimmung
mit einer anderen bevorzugten Verwendung der Erfindung wird ein
Teil eines GI-Traktes 22 desensibilisiert und/oder eingezäunt, um
ihm zu erlauben zu heilen. 2 zeigt
eine genähte
Region 38 und ein Steuergerät 40, welches ein
Zaunpaar 42 und 44 so anlegt, dass die Region 38 elektrisch
isoliert sein wird und dass lokale Muskelaktivität die Naht nicht beschädigen wird.
Die Region 38 könnte
auch einen Bereich umfassen, aus welchem ein Geschwür kürzlich entfernt
worden ist. In einer bevorzugten Verwendung der Erfindung wird solch
ein Steuergerät
in einen Anastomosenknopf eingebaut, welcher verwendet wird, um
zwei Darmabschnitte miteinander zu verbinden. Vorzugsweise misst
solch ein Anastomosenknopf elektrische Aktivität an einer Seite davon und
legt ein exzitatorisches Signal an der gegenüberliegenden Seite davon an,
um eine natürliche
Kontraktion der Gedärme sicherzustellen.
Alternativ zum vollständigen
Inhibieren der elektrischen Aktivität an der Region 38 kann es
wünschenswert
sein, periodisch lokale elektrische und/oder mechanische Aktivität zuzulassen.
Alternativ oder zusätzlich
kann die lokale Kontraktionskraft wesentlich reduziert sein, um
lokales Dehnen der Nähte
zu reduzieren. In einer bevorzugten Verwendung der Erfindung werden
Elektroden im behandelten Bereich während eines laparoskopischen
Vorgehens (oder einer offenen Bauchraumprozedur) implantiert. Ein
inhibitorisches elektrisches Feld wird solange angelegt, bis es
durch medizinisches Gutachten für
unnötig
erachtet wird.
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In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung sind die Elektroden mit einem äußerlichen Muskelsteuergerät verbunden.
Wenn das Feld nicht mehr notwendig ist, können die Elektroden zurückgezogen werden,
z. B. unter Verwendung von herausziehbaren Elektroden, wie sie in
der Technik bekannt sind, z. B. durch Drehen der Elektroden oder
durch Lösen einer
Naht, welches die Elektrode an dem Muskel befestigt.
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In
einer bevorzugten Verwendung der Erfindung wird das Entleeren eines
Stomas durch Desensibilisieren von wenigstens wenigen Inches des
Stomas inhibiert, solange bis sein Entleeren gewünscht wird. Eine Steuerung
für ein
Stoma schließt
vorzugsweise Elektroden ein, die entlang der wenigstens wenigen
Inches des Stomas implantiert sind, um inhibitorische oder exzitatorische
Impulse anzulegen. Eine Stomasteuerung schließt vorzugsweise auch einen äußeren Kontrollknopf
ein, der es dem Patienten erlaubt, zwischen Inhibieren des Stomas,
um das Austreten von festen Abfällen
zu stoppen, und Anhalten des Inhibierens und/oder Stimulieren des
Stomas zu wählen,
um die Passage von festen Abfällen
entlang des Stomas zu ermöglichen.
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In
einer bevorzugten Verwendung der Erfindung wird ein elektrisches
Steuergerät
anstelle eines Pharmazeutikums verwendet, um den Darm zu entspannen.
Ein Beispiel, bei welchem solch eine Verwendung wünschenswert
ist, ist bei der spastischen Verstopfung, wo ein typischer Kreislauf
aus Anspannung-Schmerz-Verstopfung gebrochen werden kann durch Relaxieren
der Anspannung in den Dickdärmen.
Ein entspannendes elektrisches Feld kann transkutan angelegt werden,
durch implantierte Elektroden oder kann unter Verwendung einer eingeführten Sonde
angelegt werden.
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In
einer anderen bevorzugten Verwendung der Erfindung können durch
Ischämie
der Därme
verursachte Schmerzen reduziert werden durch Reduzieren der Kontraktilität des Muskels
im erkrankten Bereich, wodurch Sauerstoffverbrauch reduziert wird und/oder
eine bessere Durchblutung ermöglicht
wird. Vorzugsweise schließt
solch ein Steuergerät
einen Drucksensor ein und das Steuergerät wird so angepasst, dass die
Kontraktionskraft reduziert wird, nachdem eine voreingestellte lokale
Kontraktionskraft erreicht wird.
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In
einer anderen bevorzugten Verwendung der Erfindung wird akute Diarrhöe behandelt
durch Entspannen des Dünndarms 27 und/oder
Dickdarms 29, so dass sie keine Flüssigkeiten ausstoßen. Solche
eine Behandlung kann vorteilhafterweise verwendet werden unter Verwendung
einer Sonde mit daran befestigten Elektroden. Die Elektroden sind vorzugsweise
Federelektroden, welche sich (radial) von der Sonde aus erstrecken,
um einen guten Kontakt mit der Darmwand sicherzustellen. Diese Behandlung
ist auch für
Patienten mit chronischem Reizdarm nützlich, wie z. B. Patienten,
die eine starke Medikation verwenden, und AIDS-Patienten. In Patienten
mit einem chronischen Problem werden die Elektroden vorzugsweise
auf der Außenseite
von Teilen des GI-Traktes implantiert.
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Ein
anderer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf die Steigerung der
Kontraktilität
von wenigstens einem Teil des GI-Traktes 22, typischerweise, um
einen medizinischen Zustand zu kompensieren, bei welchem die Kontraktilität von wenigstens
einem Teil des GI-Traktes 22 auf Werte unter Normalwerten reduziert
ist. Solche Zustände
sind bei älteren
Patienten typisch. Subnormale Kontraktionskräfte werden auch in Patienten
gefunden, in welchen ein Teil des Darms denerviert ist, besonders
in Patienten mit Aklasie (erworben oder chronisch) und in anderen
Störungen
wie systemische multiple Sklerose, diabetische Enteropathie und
primäre
viszerale Myopathien. In solchen Zuständen wird das nicht-anregende elektrische
Feld vorzugsweise angelegt unter Verwendung von Drahtelektroden,
die entweder an der Innenseite des GI-Traktes 22 befestigt
sind, in den Muskel des GI-Traktes 22 selbst implantiert
sind, und/oder unter Verwendung von Elektroden, die auf die äußeren Oberflächen des
GI-Traktes 22 implantiert sind. Vorzugsweise werden solche
Elektroden durch das Vorschieben einer chirurgischen Sonde entlang
der Außenseite
des GI-Traktes 22 und durch das Anheften von Elektroden
an Örtlichkeiten
entlang der Außenseite
des Traktes implantiert. Alternativ kann eine Vielzahl von verkapselten
Steuerungen an einer Vielzahl von Punkten entlang des GI-Traktes 22 implantiert
werden. Jedes verkapselte Steuergerät schließt eine Energiequelle, Elektroden
und eine Steuerung ein, welche durch äußeren Befehl aktiviert werden
kann, um ein nicht-anregendes Feld anzulegen. Alternativ umfasst
jedes solche verkapselte Steuergerät eine Induktionsspule, welche
RF-Strahlung umwandelt, welche der Spule aus einer äußeren Quelle übermittelt
wird, in ein nicht-anregendes elektrisches Feld umwandelt.
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Ein
anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf das gleichzeitige
Anwenden von etlichen unterschiedlichen Kontrollarten, um eine präzisere Kontrolle
des Aktivierungsprofils des GI-Traktes 22 zu erzielen.
In einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung wird die Motilität
des Dünndarms 27 und/oder
Dickdarms 29 durch Inhibieren einer zurückkehrenden Welle gesteigert.
In einem normal aktivierten Darm gibt es eine Vorwärtswelle,
welche Nahrungsmaterial in dem Darm vorwärts bewegt, und auch eine rückkehrende
Welle, welche die Nahrung dazu bringt, sich entlang des Darms zurückzuziehen
und dabei hilft, die Nahrung zu durchmengen. Bei dieser bevorzugten
Ausführung
der Erfindung wird die Vorwärtswelle
nicht inhibiert und die rückkehrende
Welle wird inhibiert, um für
eine größere Motilität zu sorgen.
Vorzugsweise wird die rückkehrende Welle
an ihrem Ursprung inhibiert, am Ende des Darms, indem ein Zaun an
der Stelle angelegt wird. 2 zeigt
ein Steuergerät 46,
welche einen Zaun 48 am Ende des Dünndarms 27 anlegt.
Vorzugsweise verwendet das Steuergerät 46 einen Sensor 52 und/oder
einen Sensor 50, um die Vorwärtswelle und/oder die rückkehrende
Welle zu detektieren, entweder durch ihre elektrische Aktivität oder durch
ihre mechanische Wirkung. In einer bevorzugten Ausführung der
Erfindung wird der Zaun 48 mit der Vorwärtswelle synchronisiert und
nur während
einer Zeitdauer angelegt, die ausreichend ist, um die rückkehrende
Welle zu hemmen. Das Steuergerät 46 wird
vorzugsweise unter Verwendung eines Endoskops eingeführt, vorzugsweise
von der Innenseite des Dünndarms
aus.
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In Übereinstimmung
mit einer anderen bevorzugten Verwendung der Erfindung wird elektrische
Kontrolle verwendet, um einen festsitzenden Bolus 56 fortzubewegen.
Um den Bolus 56 fortzubewegen, wird elektrische Kontrolle
an einen Bereich 60, vor dem Bolus 56, angelegt,
um ihn zu relaxieren. Ein Bereich 58, hinter und um den
Bolus 56 herum, wird vorzugsweise kontrolliert, um seine
Kontraktilität zu
steigern. Ein Steuergerät 54 kann
permanent an der Örtlichkeit 58 implantiert
sein, falls aufgrund von Beschädigung
von Nerven und/oder Muskel, von Boli erwartet wird, dass sie an
dieser Örtlichkeit
stecken bleiben. In einer bevorzugten Verwendung der Erfindung wird
ein signifikanter Teil des GI-Traktes 22 verkabelt.
Eine Vielzahl von Sensoren wird entlang des Bereichs platziert,
um einen Bolus in dem Bereich zu detektieren. Danach wird das oben
beschriebene Verfahren zum Fortbewegen des Bolus an der detektierten Örtlichkeit
angewendet. Die Vielzahl von Sensoren können Impedanzsensoren sein,
welche vorzugsweise dieselben Elektroden wie die das Feld anlegenden
Elektroden verwenden.
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3 ist
eine teilweise geschnittene schematische Darstellung eines offen
gelegten Teils 72 des GI-Traktes 22, wobei die
Orientierung von glatten Muskelfasern des GI-Traktes gezeigt wird.
Der GI-Trakt 22 besteht typischerweise aus drei Muskelschichten,
einer dünnen,
elektrisch leitenden Schicht (nicht gezeigt), einer inneren Schicht 72 aus
Fasern, die allgemein entlang der Länge des GI-Traktes 22 angeordnet
sind, und einer äußeren Faserschicht 74, die
im allgemeinen rechtwinklig zu den Fasern in der Schicht 72 angeordnet
sind. Die Schicht 72 kontrolliert lokale Änderungen über die
Länge des
GI-Traktes 22, während
die Schicht 74 lokale Änderungen
im Durchmesser des GI-Traktes 22 kontrolliert.
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In
einer bevorzugten Verwendung der Erfindung wird ein nicht-anregendes
elektrisches Feld selektiv entweder auf die Schicht 72 oder
auf die Schicht 74 angelegt, um entweder die lokale Kontraktionskraft
zu steigern oder zu reduzieren. Diese Selektivität kann durch Anordnen der Richtung
des elektrischen Feldes entweder parallel zu den Fasern in der Schicht 72 oder
parallel zu den Fasern in der Schicht 74 erzielt werden.
Es sollte bemerkt werden, dass dieser Selektivitätstyp nicht möglich ist,
wenn ein exzitatorisches elektrisches Feld verwendet wird, da solch
ein Feld beide Schichten 72 und 74 erregt.
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In
einer bevorzugten Verwendung der Erfindung wird eine Netzelektrode 76 mit
einer Vielzahl von Einzelelektroden 78 verwendet, um diese
Selektivität
zu bewirken. Falls das Netz so platziert wird, dass seine Hauptachsen
parallel zu den Faserrichtungen sind, kann ein elektrisches Feld
mit einer Richtung, die parallel zu einer der Schichten verläuft, durch
das Auswählen
von ausgewählten
Elektroden 78 erzeugt werden. Einzelne Elektroden 78 können auch
so ausgewählt
werden, dass ein Feld angelegt wird, welches diagonal zu Fasern
in beiden Schichten ist. Alternativ oder zusätzlich werden die Elektroden 78 alternativ
elektrifiziert, so dass elektrische Felder in beiden Richtungen
alternativ angelegt werden. Insbesondere kann ein inhibitorisches
Feld in eine Richtung angelegt werden, während ein die Kontraktilität steigerndes
Feld in der dazu rechtwinkligen Richtung angelegt werden kann. Wie
erkannt werden kann, können
Elektroden 78 auch verwendet werden, um ein Schrittmachersignal
zuzuführen.
In einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung werden Elektroden 78 auch verwendet, um lokale
elektrische Aktivität
zu messen, um das nicht-anregende
Feld zeitlich besser abzustimmen.
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Eine
andere Elektrodenart, welche für
die Verwendung bei der Kontrolle von glatter Muskulatur bevorzugt
wird, ist eine verlängerte
Elektrode, die zum Anlegen eines inhibierenden elektrischen Feldes
nützlich
ist, um einen Zaun zu schaffen. Die Fortpflanzung eines Aktivierungssignals
wird am vorteilhaftesten kontrolliert (gesteigert oder reduziert)
durch das Anlegen eines elektrischen Feldes, welches sich parallel
zu den Fasern in der innersten Schicht des Muskels befindet, da
jene Muskelschicht das Aktivierungssignal fortleitet. Die Fortpflanzung
des Aktivierungssignals kann durch Anlegen eines die Kontraktilität steigernden
elektrischen Feldes an der inneren Schicht gesteigert werden. Ein
anderes Verfahren, um selektiv ein elektrisches Feld an nur einer
Schicht anzulegen, ist, die Elektroden in den Muskel zwischen die
Schichten einzuführen,
so dass sich im Wesentlichen nur eine Schicht innerhalb des Feldes befindet.
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Zahlreiche
Geräte
und Verfahren zum Anlegen eines nicht-anregenden elektrischen Feldes
am Herzmuskel sind in sechs PCT-Anmeldungen beschrieben, eingereicht
durch die Anmelderin New Technologies (SA-YSY) Ltd. et al. beim
Israelischen Anmeldeamt: PCT-Anmeldung
PCT/IL97/00012, „Electrical
Muscle Controller",
angemeldet am 8. Januar 1997, und fünf PCT-Anmeldungen, die am
9. Juli 1997 angemeldet worden sind: PCT/IL97/00231, „Apparatus
and Methods for Controlling the Contractility of Muscles", PCT/IL97/00232, „Drug-Device Combination
for Controlling the Contractility of Muscles", PCT/IL97/00233, „Fencing of Cardiac Muscle", PCT/IL97/00235, „Cardiac
Output Controller",
und PCT/IL97/00236, „Cardiac
Output Enhanced Pacemaker".
Genauer beschreiben diese PCT-Anmeldungen
verschiedene Wellenformen, welche verwendet werden können, um
nicht-anregende
elektrische Felder anzulegen, einschließlich DC-Feldern, AC-Feldern,
unipolaren und bipolaren Feldern, und Kombinationen solcher Felder.
Weiter beschreibt PCT/IL97/00012 auch die Möglichkeit der Verwendung von
leichter Strahlung und RF-Strahlung,
um einen Calciumtransfer in Herzmuskelzellen zu bewirken und dadurch
ihre Kontraktionskraft zu beeinflussen. Diese Geräte können in Übereinstimmung
mit bevorzugten Ausführungen
der vorliegenden Erfindung angepasst werden, um glatte Muskeln mit nicht-anregenden
elektrischen Feldern zu versorgen.
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Wenn
das hierin beschriebene Gerät
an eine bestimmte Physiologie angepasst wird, wird erwartet werden,
dass die Amplituden, Verzögerungen
und Frequenzen des nicht-anregenden
Feldes angepasst werden müssen.
In einer bevorzugten Ausführung der
Erfindung ist das Gerät
durch RF-Strahlung programmierbar. Folglich kann es implantiert
werden und verschiedene Einstellungen an Impulsparametern können getestet
werden, um eine optimale Einstellung zu bestimmen. Zusätzlich brauchen
diese Parameter nach einer gewissen Zeit nicht angepasst zu werden,
aufgrund von Adaptation des kontrollierten Muskels, Änderungen
in der Impedanz der Elektroden oder Änderungen der Funktion der
Steuerung.
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Wie
erkannt werden wird, werden gewisse Patienten nur eine kurze Behandlungsdauer
erfordern, während
andere Patienten längere
Verläufe
erfordern, in gewissen Fällen
wird eine dauerhafte Behandlung erforderlich sein. In einer bevorzugten
Ausführung
der Erfindung wird das hierin beschriebene Gerät so angepasst, dass es in
den Körper
implantiert werden kann. Alternativ wird solch ein Gerät so angepasst,
dass es in den Körper
eingeführt
werden kann, für
einen kürzeren
Zeitraum wie unter einem Monat. Diese Anpassung kann die Verwendung
von unterschiedlichen Materialien für die Elektroden und eine unterschiedliche
Beziehung zwischen Batterielebensdauer und Grad der Kontrolle vorsehen.
Alternativ wird solch ein Gerät
so angepasst, dass es sich außerhalb
des Körpers
befindet, entweder vom Patienten getragen oder freistehend. Vorzugsweise
werden wenigstens die Elektroden in den Körper implantiert oder in ein
Körperlumen
inseriert.
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Es
sollte auch bemerkt werden, dass die Aktivität von glatten Muskeln auch
durch ihre Spannung modifiziert wird. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung
schließt
eine Steuerung für
glatten Muskel Sensoren ein, welche die Spannung in dem Muskel messen
und in Antwort auf die gemessene Spannung das angelegte Feld modifizieren.
Vorzugsweise wird die Spannung auf der Außenseite des Lumens des glatten
Muskels gemessen. Alternativ oder zusätzlich wird die Spannung innerhalb
des durch die glatte Muskulatur gebildeten Lumens gemessen. Alternativ oder
zusätzlich
wird die Spannung innerhalb des glatten Muskels gemessen.
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In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung wird die Orientierung und Polarität des elektrischen Feldes im
Verhältnis
zu den Muskelfasern ebenfalls variiert, um eine optimale Orientierung und/oder
Polarität
zu bestimmen, welche die gewünschte
Kontrolle auf den Muskel bewirkt. Es sollte bemerkt werden, dass
die beiden rechtwinkligen Muskelschichten unterschiedliche Eigenschaften
haben, wie z. B. Ruhespannung, und möglicherweise ein unterschiedliches
Ansprechen auf das nicht-anregende Feld.
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In
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung werden verschiedene Orientierungen des elektrischen
Feldes zu den Muskelfasern, wie z. B. 0°, 5°, 10°, 30° und 45°, ohne Bewegen der Elektroden
getestet. Dies wird vorzugsweise erzielt, unter Verwendung einer
netzartigen Elektrode, wo jede Verbindung des Netzes einzeln elektrifiziert
werden kann. Folglich kann im Wesentlichen jede effektive Feldrichtung
und Polarität
getestet werden, ohne die Elektroden zu bewegen. Solch eine Netzelektrode kann
auch als ein Sensornetz verwendet werden, um genauer die Fortpflanzungsrichtung
einer Aktivierungsfront zu bestimmen, da diese Fortpflanzungsrichtung
allgemein rechtwinklig zu isochronen Linien sein wird, welche gleiche
Aktivierungszeiten kennzeichnen. Zusätzlich können Änderungen in dem Aktivierungsprofil,
wie z. B. die Wirkung der kontrollierenden Felder und/oder Arrhythmien,
aus Änderungen
in den elektrischen Signalen detektiert werden, die an der Vielzahl
von Verbindungen des Netzes gemessen werden. Zusätzlich kann mechanische Aktivität durch
Impedanzmessung zwischen einzelnen Verbindung lokalisiert werden,
entweder benachbarten Verbindungen, in welchem Fall Eigenschaften des
Muskels gemessen werden, oder von Verbindungen, die sich auf gegenüberliegenden
Seiten des glatten Muskels befinden, in welchem Fall das Beschäftigtsein
des GI-Traktes bestimmt werden kann.
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Es
sollte bemerkt werden, dass die Frequenz der Kontraktion des glatten
Muskels gewöhnlich
viel niedriger ist als die vom Herzmuskel, was die Verwendung von
einfacherer Elektronik und von langsamer ansprechenden Energiequellen
zum Kontrollieren von glatter Muskulatur erlaubt. Ferner ist die
Fortpflanzungszeit entlang von glatter Muskulatur gewöhnlich viel
langsamer als bei Herzmuskel. Als ein Ergebnis davon können etliche
Sekunden zwischen der Aktivierungszeit an einer Örtlichkeit und der Aktivierungszeit
an einer zweiten Örtlichkeit
vergehen. Folglich ist, um eine genaue Verzögerung zwischen lokaler Aktivierung
und lokalen Anlegens eines nicht-anregenden Feldes sicherzustellen,
die lokale Bestimmung der Aktivierungszeit besonders bevorzugt für die Kontrolle
von glatter Muskulatur. Solch eine lokale Bestimmung wird bevorzugt
durchgeführt durch
das lokale Messen, in anderen bevorzugten Ausführungen der Erfindung wird
jedoch die lokale Aktivierungszeit berechnet unter Verwendung einer geschätzten Fortpflanzungsgeschwindigkeit.
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4 erläutert ein
Verfahren des Vorschiebens eines Koloskops 90 unter Verwendung
von lokaler Kontrolle eines Teils 92 des GI-Traktes 22.
Mit zunehmender Akzeptanz von minimalinvasiven Verfahren wird die
periodische Untersuchung des Dickdarms unter Verwendung eines Koloskops
und des Dünndarms
unter Verwendung eines Endoskops üblicher. Bei der Kolonuntersuchung
wird das Koloskop in den Anus eingeführt und entlang des Kolon vorgeschoben.
Periodisch wird das Vorschieben gestoppt und das Kolon, welche die
Spitze des Koloskops umgibt, wird mit Luft gefüllt, um das Vorschieben des
Koloskops zu unterstützen
und um bei der Untersuchung die Kolonwand zu unterstützen. Arzneimittel, welche
das Kolon entspannen, werden gewöhnlich vor
der Untersuchung verabreicht.
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In Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Verwendung der Erfindung hat ein Koloskop 90 eine Vielzahl
von Elektroden 94 wenigstens an seiner Spitze. In einer
bevorzugten Verwendung der Erfindung werden diese Elektroden verwendet,
um ein entspannendes elektrisches Feld am Kolon anzulegen und folglich
den Luftdruck zu reduzieren, der erforderlich ist, um es mit Luft
zu befüllen.
Zusätzlich reduziert
solch ein Entspannen die für
das Vorschieben des Koloskops erforderliche Kraft, wodurch die Gefahr
der Perforation reduziert wird. In einer bevorzugten Ausführung der
Erfindung sind die Elektroden von der Spitze des Koloskops 90 ausstreckbar,
so dass sie den Kolonteil 92 sogar dann in Eingriff nehmen
können,
wenn er aufgebläht
ist. Vorzugsweise können
die Elektroden vorübergehend
an den Kolonteil 92 angeheftet werden.
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In Übereinstimmung
mit einer anderen bevorzugten Verwendung der Erfindung werden die Elektroden 94 so
elektrifiziert, dass der Kolonbereich 92 selbst dazu gebracht
wird, das Koloskop 90 vorzuschieben oder bei dessen Vorschieben
zu helfen. Dieses Vorschieben kann auf einem von zwei Wegen erzielt
werden, entweder durch Hemmen der Vorwärtswelle und indem der rückkehrenden
Welle erlaubt wird, das Koloskop 90 vorzuschieben oder
indem selektiv Muskelfasern in den Schichten 72 und 74 (3)
erregt werden, um das Koloskop vorzuschieben. Ein System selektiver
Erregung schließt ein:
Kontrollieren der Schicht 74, um das Koloskop 90 an
seiner Spitze enger zu umschließen,
und Erregen der Schicht 72, um das Koloskop 92 vorzuschieben. Die
Reihenfolge der Erregung und der Punkt, von welchem aus das Kolon
erregt wird, wird stark die Richtung des Transports des Koloskops 92 bestimmen.
Vorzugsweise werden zusätzliche
Elektroden des Koloskops 90 (nicht gezeigt) verwendet,
entweder, um dieselbe Vorschubwirkung durchzuführen oder um die Schicht 74 entlang
der Länge
des Koloskops 92 zu entspannen, um bei dessen Vorschieben zu
unterstützen.
Die selektive Erregung einer bestimmten Orientierung von Muskelfasern
kann erzielt werden, indem zuerst die andere Orientierung von Muskelfasern
inhibiert wird und dann ein exzitatorischer Stimulus angelegt wird.
Das Zurückziehen
des Koloskops kann unterstützt
werden, indem der Kolonbereich 92 an der Spitze des Koloskops 90 stimuliert
wird, um den natürlichen
Rhythmus des Kolonteils 92 zu verwenden, um das Koloskop 90 zurückzuziehen.
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Wie
erkannt werden kann, was für
ein Koloskop beschrieben worden ist, trifft gleichermaßen für ein Endoskop
zu, insbesondere um es zurückzuziehen.
In einer bevorzugten Verwendung der Erfindung schließt das Koloskop 90 Elektroden
ein, welche ein zäunendes
Feld anlegen, das jegliche lokale Exzitationen davon abhält, zum
Rest des GI-Traktes 22 fortzuschreiten.
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In Übereinstimmung
mit einer anderen bevorzugten Verwendung der Erfindung schließt ein Endoskop,
das zum Eindringen in den Gallengang verwendet wird, Elektroden
an seiner Spitze ein, um ein relaxierendes elektrisches Feld anzulegen,
um den Sphinkter des Gallengangs in den Darm zu vergrößern. Vorzugsweise
wird solch eine Vergrößerung,
wenn sie durch eine Vorrichtung angewendet wird, die den Gallengang
nicht verschließt,
in Verbindung mit Behandlungen zur Zerstörung von Gallensteinen verwendet,
um das Austreten der gebrochenen Steinfragmente in den Darm zu unterstützen. Alternativ
wird solche eine Vorrichtung verwendet, um die Kontraktilität des Gallenganges
anzuregen und/oder zu steigern, um den Transport solcher Steine
zu unterstützen
und/oder sein normales Funktionieren zu unterstützen. Eine nicht verschließende Vorrichtung
kann von außen
in den Gallenblasengang implantiert sein, wie z. B. innerhalb des
Dünndarms 27,
und es brauchen nur die Leitungen für die Elektroden in dem Gang
zu sein. Alternativ werden die Leitungen ebenfalls außerhalb
des Ganges implantiert.
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5 ist
eine schematische Darstellung einer Kapsel 102 für die Behandlung
einer Hämorrhoide 100 in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Verwendung der vorliegenden Erfindung. Es
wurde kürzlich
festgestellt, dass eine Hauptursache von Hämorrhoiden und ein Hauptfaktor
beim nicht Abheilen von Hämorrhoiden
und Analfissuren eine erhöhte Spannung
im unteren Kolon ist. Die erhöhte
Spannung reduziert den Blutfluss, wodurch Heilung verzögert wird
und zur selben Zeit Schmerz verursacht wird. Es sollte bemerkt werden,
dass Spannung im unteren Teil des Kolons Blut vom Rektalbereich
abhält,
d. h. in einer gewissen Distanz davon hält. Topisch aufgetragenes Nitroglycerin
(sowohl auf die Hämorrhoiden
als auch innerhalb des Kolons) wurde vorgeschlagen, um die Spannung
im unteren Kolon zu reduzieren. Dieses Arzneimittel hat jedoch etliche Nebenwirkungen,
wie z. B. Schwindel. In Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Verwendung der Erfindung wird die Kapsel 102 in
das untere Kolon eingeführt,
wo sie relaxierende elektrische Felder anlegt, welche entweder vollständig die
lokale Kontraktion inhibieren oder sie wenigstens reduzieren. Die Kapsel 102 schließt vorzugsweise
eine Vielzahl von Elektroden 104, eine Spannungszufuhr 106,
um die Elektroden zu elektrifizieren, und vorzugsweise einen Fortsatz 110,
um die Kapsel 102 leicht zu entfernen, ein. Vorzugsweise
misst die Kapsel 102 unter Verwendung eines Druckwandlers
(nicht gezeigt) anomale Drucke im Kolon und legt ein relaxierendes elektrisches
Feld nur zu jenen Zeitpunkten an oder nachdem solch ein anomaler
Druck für
einen signifikanten Zeitraum fortdauerte. Alternativ oder zusätzlich werden
ein Spannungssensor und/oder ein elektrischer Aktivitätssensor
verwendet, um die lokale Aktivität
des Kolons aufzunehmen.
-
In
einer bevorzugten Verwendung der Erfindung, geeignet für weibliche
Patienten, wird die Kapsel 102 so angepasst, dass sie in
eine Vagina eingeführt
werden kann und ein elektrisches Feld wird anlegt, welches das untere
Kolon beeinflusst. Vorzugsweise werden die Elektroden 104 so
angeordnet, dass das Feld asymmetrisch angelegt wird und am meisten
in Richtung des Kolons, da es allgemein unerwünscht ist, ein relaxierendes
Feld auf die Muskeln der Blase oder den rektalen Sphinkter zu bewirken. Folglich
sind die Elektroden 104 vorzugsweise nur auf einer Seite
der Kapsel 102 angeordnet. Die Kapsel 102 schließt vorzugsweise
eine Markierung ein, so dass der Patient es in der richtigen Orientierung einführen wird.
Alternativ kann eine Steuerung 108 außerhalb des Kolons implantiert
sein, um eine Kapsel zu verwenden.
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6 ist
ein schematisches Diagramm eines Uterus 120, wobei das
Anlegen von lokalen inhibitorischen elektrischen Feldern auf kleine
Teile davon erläutert
wird. Unerwünschte
elektrische Aktivität
im Uterus kann Frühgeburt
bei Frauen auslösen.
Es wird die Hypothese aufgestellt, dass solch eine unerwünschte elektrische
Aktivität
in vielen Fällen
durch kleine Geweberegionen, z. B. in der Nähe von Gebärmutterleiomyomen oder Myomen,
wo die Dehnung des Uterus maximal sein kann, oder an entzündeten Örtlichkeiten
verursacht sein kann. Anders als beim Herzen mag es nicht wünschenswert
sein, Teile des Uterus operativ zu entfernen, da dies die Fertilität reduzieren
kann und/oder irreversibel den Uterus schädigen kann. In einer bevorzugten
Verwendung der Erfindung wird die elektrische Erregung aus einem
Gebärmutterleiomyom 122 davon
abgehalten sich fortzupflanzen, indem das Gebärmutterleiomyom eingezäunt oder
indem das Gebärmutterleiomyom 122 und es
umgebendes Gewebe desensibilisiert wird. 6 zeigt
ein Steuergerät 124,
welches solche nicht-anregenden elektrischen Felder unter Verwendung
einer Vielzahl von Elektroden 126 verabreicht. Vorzugsweise
befindet sich das Steuergerät 124 außerhalb
des Uterus 120, aber es ist vorzugsweise innerhalb des
Körpers
implantiert. In anderen Verwendungen der Erfindung werden jedoch
nur die Elektroden 126 des Steuergeräts 124 in den Körper eingeführt, z.
B. unter Verwendung eines laparoskopischen Vorgehens. Elektroden,
welche auf die Rückseite
des Uterus eingeführt
werden müssen,
können durch
den Darm eingeführt
werden.
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Uterusbereiche,
welche solche verfrühte elektrische
Aktivität
verursachen können,
können entzündetes Gewebe,
Narbengewebe, Gebärmutterleiomyome
und deformierte Bereiche des Uterus einschließen. Diese Gewebearten können entweder durch
Sichtinspektion (unter Verwendung eines Hysteroskops) oder vorzugsweise
unter Verwendung einer elektrischen Kartographiesonde, wie es in
der Technik der Elektrophysiologie bekannt ist, detektiert werden.
Solch eine Kartographie kann auch während der Schwangerschaft durchgeführt werden,
in welchem Fall die Elektroden von der Innenseite des Uterus während oder
kurz nach dem Kartographievorgang implantiert werden können. Das
Steuergerät wird
sich dann vorzugsweise außerhalb
des Körpers oder
möglicherweise
in der Vagina befinden.
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Es
wurde vorgeschlagen, dass es eine kleine Uterusregion gibt, gezeigt
in 6 als Region 128, welche ein Schrittmachersignal
für den
gesamten Uterus erzeugt, zumindest während des Geburtsvorgangs.
In einer bevorzugten Verwendung der Erfindung wird der Geburtsvorgang
verzögert,
indem dieser Bereich selektiv inhibiert wird oder indem er eingezäunt wird,
unter Verwendung von nicht-anregenden elektrischen Feldern.
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Bereitstellung
einer genaueren Kontrolle über
den Geburtsvorgang als es unter Verwendung von Arzneimitteln möglich ist.
Etliche Situationen, wo die Ansprechzeit von Arzneimitteln nicht
ausreichend ist, die Nebenwirkungen zu groß und die exakte Dosierung
schwierig einzustellen ist, schließen ein:
- (a)
Abbrechen einer Frühgeburt;
- (b) Abbrechen des Geburtsvorgangs, wo ein Kaiserschnitt indiziert
ist;
- (c) Situationen, wo eine Feinkontrolle der Kontraktionskraft
des Uterus erforderlich ist;
- (d) Unterstützen
des Geburtsvorgangs, wenn er nicht richtig fortschreitet; und
- (e) Unterbrechen des Geburtsvorgangs, bevor er überhaupt
beginnt, wo es kontraindiziert ist.
- (f) Vorschreiben eines bevorzugten Kontraktionsprofils während des
Geburtsvorgangs.
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7 stellt
einen implantierbaren Mehrstellenstimulator/Inhibitor 130 dar;
befestigt am Uterus 120, in Übereinstimmung mit einer bevorzugten
Ausführung
der Erfindung. Das Steuergerät 130 schließt eine
Vielzahl von Elektroden 132 ein, die vorzugsweise so angeordnet
sind, dass im Wesentlichen der gesamte Uterus 120 bedeckt
wird. Diese Elektroden können
auf der Außenseite
des Uterus 120 befestigt werden, z. B. während eines
laparoskopischen Vorgehens. Alternativ werden die Elektroden 132 auf
der Innenseite des Uterus 120 befestigt, wie z. B. durch ein
hysteroskopisches Vorgehen. Alternativ können sich diese Elektroden
außerhalb
des Körpers
befinden, wie z. B. auf der Haut, und möglicherweise in den zum Uterus
benachbarten Darm eingeführt
werden. In einer bevorzugten Verwendung der Erfindung werden die
Elektroden 132 vor einer Schwangerschaft implantiert, wie
z. B. während
eines vorangegangenen Kaiserschnitts und/oder unter Verwendung eines
laparoskopischen Vorgehens. Alternativ oder zusätzlich werden Elektroden für die Kontrolle von
glatter Muskulatur in die Blutgefäße implantiert, welche benachbart
zum glatten Muskel liegen, wie z. B. die Gefäße, welche die glatte Muskulatur
versorgen. Vorzugsweise wird die Elektrifizierung von einzelnen
Elektroden 132 zeitlich mit lokaler elektrischer Aktivität abgestimmt.
Elektroden 132 können
auch verwendet werden, um ein stimulierendes Signal bereitzustellen,
welches sowohl den Geburtsvorgang induzieren als auch aufrechterhalten
wird.
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In Übereinstimmung
mit einer anderen bevorzugten Verwendung der Erfindung wird Mehrortschrittmachen
verwendet, um eine bevorzugte Aktivierung (Kontraktion) des Uterus
vorzuschreiben. Vorzugsweise wird Mehrortschrittmachen durch lokale
Kontrolle der Kontraktionskraft ergänzt (gewöhnlich Steigerung). Alternativ
oder zusätzlich
können am
Uterus Zäune
angelegt werden, um die Aktivierungssignale in einer gewünschten
Weise zu kanalisieren. Es sollte bemerkt werden, dass Zäunen selbst angewendet
werden kann, in Kombination mit einer einzelnen Schrittmacherörtlichkeit
oder in Kombination mit mehreren Aktivierungsörtlichkeiten, in verschiedenen
bevorzugten Ausführungen
der Erfindung.
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In Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Verwendung der Erfindung wird der Geburtsvorgang vorangetrieben
und/oder unterstützt,
indem die Kontraktionskraft gesteigert wird. Die Steigerung der Kontraktionskraft
bewirkt eine positive Rückkopplungswirkung,
welche weiter die Kontraktionskraft erhöht. Eine Steigerung der Kontraktionskraft
ist ebenfalls nützlich,
um bei künstlichen
Abtreibungen zu unterstützen.
In anderen Situationen mag die Kontraktionskraft reduziert werden
müssen
oder der Geburtsvorgang mag vollständig abgebrochen werden müssen, wie
z. B. in Fällen
von fetaler Notsituation oder wo die Gefahr einer Uterusruptur besteht,
in welchen Fällen
ein Kaiserschnitt durchgeführt
werden muss. In Fällen
von fehl gebildeten oder stark vernarbten Uteri und bei Patienten
mit einer vorangegangenen Geschichte an Frühgeburten wird das Steuergerät 130 vorzugsweise
verwendet, um den Geburtsvorgang abzubrechen, bevor er überhaupt
auftritt. Vorzugsweise werden die Elektroden 132 elektrifiziert, um
ein inhibierendes elektrisches Feld zu erzeugen. Vorzugsweise werden
sie nur dann elektrifiziert, wenn das Steuergerät 130 lokale elektrische
Aktivität detektiert.
Alternativ oder zusätzlich
werden die Elektroden 132 in Antwort auf die Kontraktionsfrequenz des
Uterus 120 elektrifiziert.
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In Übereinstimmung
mit einer anderen bevorzugten Verwendung der Erfindung wird ein
Geburtskanal 134 und/oder die Zervix des Uterus 120 unter
Verwendung eines lokal angelegten elektrischen Feldes relaxiert,
um das Austreten des Babys durch diese hindurch zu unterstützen. Alternativ
wird die Kontraktionskraft des Geburtskanals vor dem Geburtsvorgang
gesteigert, um eine Fehlgeburt zu vermeiden. Alternativ oder zusätzlich werden
die Muskeln des Geburtskanals auch stimuliert unter Verwendung von
exzitatorischen Signalen, um ihre Kontraktion zu bewirken und eine
Fehlgeburt zu verhindern.
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Es
sollte erkannt werden, dass der Uterus 120 während des
Verlaufs einer Schwangerschaft sehr signifikante Änderungen
in der Größe durchmacht.
Folglich werden die Leitungen der Elektroden 132 vorzugsweise
sehr flexibel und elastisch gemacht. In einer bevorzugten Verewendung
der vorliegenden Erfindung werden die Leitungen aus einem gewundenen
Draht gebildet, so dass sich, falls die Leitung gedehnt wird, die
Windung strafft, anstatt dass der Draht bricht. Vorzugsweise ist
die Windung um einen flexiblen Kern herum gewunden. Vorzugsweise
schließen
die Leitungen der Elektroden 132 geschwächte Stellen ein, so dass die
Leitung, falls Zug über
einen vorbestimmten Wert auf die Leitung beaufschlagt wird, an einem
der vorgewählten
Punkte brechen wird, statt dass Gewebestrukturen benachbart zu der
Leitung beschädigen
werden.
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In
einer bevorzugten Verwendung der Erfindung umfasst jede der Elektroden 132 eine
verkapselte Stromzufuhr und das Steuergerät 130 koordiniert
die einzelnen Elektroden unter Verwendung von drahtloser Kommunikation.
Folglich brauchen die Elektroden 132 nicht durch Drähte verbunden
werden. Alternativ koordinieren die Elektroden 132 ihre Elektrifizierung
unter Verwendung von in der Technik der verteilten Verarbeitung
wohl bekannten Techniken und ohne ein Zentralsteuergerät. Alternativ
zum Synchronisieren ihrer Aktivität spricht jede der Elektroden 132 auf
lokale Aktivität
an.
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8 erläutert eine
ballonartige Einlage 140 für den Uterus 120,
um Krämpfe
zu kontrollieren. Die Einlage 140 umfasst eine Vielzahl
von Elektroden 142, angeordnet auf der Außenseite
der Vorrichtung, welche Elektroden durch eine Energiequelle 144 elektrifiziert
werden. Die Einlage 140 ist vorzugsweise aufblasbar, um
einen besseren Kontakt mit der inneren Wand des Uterus 120 sicherzustellen.
In einer bevorzugten Arbeitsweise dienen zahlreiche Elektroden 142 als
elektrische Aktivitätssensoren.
Wenn solche elektrische Aktivität
gemessen wird, wird ein inhibierendes Feld an jenen Örtlichkeiten
angelegt, um das zukünftige
Auftreten von elektrischer Aktivierung zu verhindern und/oder um
ihre Fortleitung zu verhindern. Alternativ legt solch eine Vorrichtung
kontinuierlich ein inhibitorisches elektrisches Feld an. In einer
bevorzugten Verwendung der Erfindung wird das inhibitorische elektrische
Feld zwischen den Elektroden 142 und einer äußerlichen
Elektrode, die auf dem Abdomen und/oder auf dem Rücken platziert
ist, angelegt. Obwohl in der Figur Punktelektroden gezeigt werden,
sollte erkannt werden, dass andere Elektrodenformen, wie verlängerte Elektroden,
ebenfalls verwendet werden können.
Vorzugsweise wird die Vorrichtung vom Körper entfernt, wenn Krämpfe nicht
erwartet werden.
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9 zeigt
ein Steuergerät 150,
welches die Ausschüttung
aus einer Drüse,
wie z. B. ein Pankreas 152, modifiziert. In gewissen Drüsen, wie
der Pankreas 152, wird die Exkretion von Hormonen in ein Blutgefäß 154 durch
elektrische Erregung der hormonproduzierenden Zellen (Beta-Inselzellen
im Falle der Pankreas) übermittelt.
Die elektrische Erregung wird wie in vielen glatten Muskeln durch
chemische Signale gestartet. In Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Verwendung der Erfindung werden die hormonausscheidenden
Zellen desensibilisiert, so dass sie nicht auf diese chemischen
Signale ansprechen, oder, falls gewisse der Zellen nicht ansprechen,
können
diese Zellen ein Fortpflanzen des Aktivierungssignal nicht bewirken,
da die umgebenden Zellen elektrisch deaktiviert sind. Folglich wird
die Menge an ausgeschütteten
Hormonen reduziert. Dieses Verfahren ist besonders nützlich bei
Erkrankungen wie Tumoren, wo eine Drüse ihr Hormon überproduziert.
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Das
Steuergerät 150 schließt vorzugsweise eine
Elektrode 158 und vorzugsweise eine zweite Elektrode 156 ein,
um ein elektrisches Feld zu erzeugen, welches die elektrische Aktivität der Hormon produzierenden
Zellen inhibiert oder reduziert. Das Gehäuse des Steuergeräts 150 kann
als die zweite Elektrode bei dieser und bei den anderen oben beschriebenen
bevorzugten Verwendungen verwendet werden. Wie erkannt werden kann,
sind die Hormonspiegel im Blut und die elektrische Aktivität der Hormon
produzierenden Zellen unter Verwendung von gegenwärtiger Technologie
relativ schwierig zu detektieren. Folglich wird in einer bevorzugten
Verwendung der Erfindung ein im Wesentlichen konstantes inhibitorisches
elektrisches Feld angelegt. Vorzugsweise wird die Polarität des Feldes
periodisch geändert,
um eine ionenvermittelte Schädigung
und die ionisierung der Elektroden 156 und 158 zu
verhindern. Alternativ kann das Steuergerät 150 lokale elektrische
Aktivität,
Hormonspiegel, messen oder es kann einen Körperindikator, wie z. B. Glukosespiegel
messen, welcher in Zusammenhang mit dem Hormonspiegel steht, und
eine Spannung auf die Elektroden 158 und 158 anlegen,
wie indiziert.
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Ein
anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf das
Kontrollieren des Blutdrucks und/oder anderer zirkulatorischer Parameter, wie
die Last auf einem Herzen. Vorzugsweise wird die Kontrolle in Zusammenhang
mit der Verwendung eines kardialen Steuergeräts, wie z. B. in den oben zitierten
PCT-Anmeldungen beschrieben, ausgeübt. 10 zeigt
ein Blutdruck- und/oder Herzlaststeuergerät 160, das mit großen Blutgefäßen verbunden
ist. Ein Herz 162 erhält
Blut aus einer abdominalen Vena cava 168 und pumpt es zu
einer Aorta 164 und von dort zu einer Bauchaorta 166.
Im Falle eines Spasmus in der Aorta 164 zieht sie sich
stark zusammen, wodurch die Nachlast des Herzens steigt. In vielen Fällen werden
diese Arten an Spasmen Schwindel verursachen. In Patienten mit verengten
Koronararterien kann die gesteigerte Herzlast auch eine schmerzhafte
Episode an Angina pectoris bewirken.
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Vorzugsweise
wird die Nachlast des Herzens 162 momentan reduziert, indem
große
Arterien relaxiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorlast des
Herzens 162 momentan reduziert werden, indem große Venen
relaxiert werden. Indem entweder die Vorlast und/oder die Nachlast
reduziert werden, wird die vom Herzen 162 beförderte Arbeit
reduziert und in vielen Fällen
der Schmerz der Angina pectoris gestoppt werden. Alternativ oder
zusätzlich werden
während
einer akuten Episode an Bluthochdruck die Wände der großen Blutgefäße relaxiert, um den Blutdruck
zu senken. Alternativ können
die Blutgefäße verengt
werden, wie z. B. während
einer akuten Episode an niedrigem Blutdruck. Das Reduzieren der
Last des Herzens 162 ist besonders günstig, wenn es während der
Verlängerung
der Diastole des linken Ventrikels des Herzens 162 praktiziert
wird, wie z. B. durch Verlängern
der Refraktionsperiode der darin befindlichen Muskelzellen, z. B.
wie beschrieben in den oben erwähnten
PCT-Anmeldungen.
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Die
Wahl des bestimmten zu relaxierenden Blutgefäßes hängt unter anderem von der Art
an Last ab, welche reduziert werden soll, davon, ob die Hypertonie
pulmonär
oder systemisch ist und im Falle eines Spasmus, ob die einen Spasmus
aufweisenden Gefäße implantierte
Elektroden haben.
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Vorzugsweise
wird das spasmatische Gefäß detektiert
unter Verwendung der Messung von Änderungen in der Impedanz zwischen
den das Blutgefäß umgebenden
Elektroden.
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Alternativ
werden sämtliche
verkabelten Blutgefäße relaxiert,
anstatt dass bestimmt wird, welches Gefäß spastisch ist.
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Vorzugsweise
schließt
das Steuergerät 160 ein
Paar an Elektroden 170 und 172 zum Kontrollieren
der abdominalen Vena cava 168 ein. Alternativ oder zusätzlich schließt das Steuergerät 160 ein
Paar an Elektroden 174 und 176 zum Kontrollieren
der Abdominalaorta ein. Alternativ oder zusätzlich schließt das Steuergerät 160 ein
Paar an Elektroden 178 und 180 zum Kontrollieren
der Aorta, vorzugsweise am oder um den Aortenbogen, ein. Vorzugsweise
sind die Elektroden netzartige Elektroden, da die Muskelfasern in
Blutgefäßen am häufigsten
rechtwinklig zu der Richtung des Blutflusses orientiert sind, und
ein zur Blutflussrichtung rechtwinklig befindliches Feld ist wünschenswert.
Alternativ sind die Elektroden verlängerte Elektroden, die parallel
zum Blutfluss angeordnet sind, um zwischen den Elektrodenpaaren
ein zu dem Blutfluss im rechten Winkel liegendes Feld anzulegen.
Vorzugsweise ist das Steuergerät 160 von
außen
kontrollierbar, so dass es ein Patient aktivieren kann, wenn er
Schmerz und/oder Schwindel fühlt.
Alternativ oder zusätzlich
schließt
das Steuergerät 160 einen
Blutdrucksensor (nicht gezeigt) für eine automatisierte Regelkreisblutdruckkontrolle
ein. Alternativ oder zusätzlich
schließt
das Steuergerät 160 einen
EKG-Sensor oder einen Blutflusssensor ein, so dass das Anlegen des
Feldes auf das Gefäßsystem
mit dem Herzrhythmus synchronisiert werden kann. Vorzugsweise schließt das Steuergerät 160 eine
ausfallsichere Abschaltung ein, welche den Patienten daran hindert,
den Blutdruck über
annehmbare Grenzen zu reduzieren oder zu erhöhen.
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11 bis 16 beschreiben
Experimente, welche zeigen, dass die Kontraktionskraft eines glatten
Muskels durch das Anlegen von nicht-anregenden elektrischen Feldern
direkt an den Muskel gesteigert oder reduziert werden kann.
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Männliche
New-Zealand-White-Kaninchen (1 bis 2 kg Körpergewicht) wurden präpariert
und verschiedene Teile ihres GI-Traktes wurden entfernt und für die folgenden
Experimente verwendet. Die Tiere wurden unter Verwendung von Pentobarbiton
(Ceva, Frankreich), 60 mg/kg Körpergewicht,
durch IV-Injektion anästhesiert.
Die Bauchdecke wurde eröffnet, um
die Bauchorgane freizulegen. Erforderlich Teile des GI-Traktes wurden
entfernt und in eine kalte (4 °C)
oxygenierte (95/5 O2/CO2)
Krebs-Henseleit-Lösung,
enthaltend (in mM): KCl 4,5, NaCl 118, NaHCO3 24,
MgSO4 1,19, KH2PO4 1,18, Glucose 11 und CaCl2 2,52),
gegeben. Die entfernten Teile wurden dann weiter in einer Sezierkammer
(Hugo Sachs Elektronik (HSE), Deutschland) präpariert, um einen einzelnen
Streifen aus GI-Muskel zu erzeugen, welcher dann in ein Organbad
gegeben wurden. Das Organbad ist eines des Typs 813 (I-18E) von
HSE und schließt
eine Temperatursteuerung des Typs 319 und einen Kraftwandler des
Typs F30 mit einem Verstärker
des Typs 660 ein. Die Zeit, die das Entfernen dauert, beträgt ungefähr 3 bis
5 Minuten.
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11 ist
eine schematische Darstellung einer experimentellen Anordnung, die
verwendet wurde, um die Wirkungen eines nicht-anregenden Feldes
auf glatte Muskelzellen zu bestimmen. Ein GI-Muskelteil 200 wird
in einer Organbadkammer fixiert, wobei das eine Ende an der Kammer
unter Verwendung einer Plastikklammer befestigt wird, während das
andere Ende an einem Druckwandler 202 eingehakt wird. Die
Länge des
GI-Muskels wird so eingestellt, dass eine maximale isometrische
Kraft ermöglicht
wird. Das Organbad ist temperaturkontrolliert und der GI-Muskel
wird kontinuierlich mit der oben beschriebenen oxygenierten Lösung perfundiert
(7 bis 12 ml/min), gehalten bei ungefähr 36,1 °C. Der Muskel durfte in dem
Organbad für
eine Equilibriumzeitdauer von 30 Minuten vor den Experimenten bleiben.
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Das
Organbad schließt
zwei Ag-AgCl-Elektroden 206 ein, welche verwendet wurden,
um einen stimulierenden Impuls anzulegen, wo es das Versuchsprotokoll
erforderte. Diese Elektroden wurden vor jedem Experiment chloriert.
Der Stimulationsreiz wurde durch eine konstante Stromquelle bereitgestellt.
Die stimulierende Wellenform war ein Vieleckwellenimpuls. Ein nicht-anregendes
elektrisches Feld wurde unter Verwendung von Kohlenstoffelektroden 208 (geformt
aus Kohlenstoffstäben,
bereitgestellt von Goodfellow, UK) angelegt, welche ungefähr 2 bis 3
Millimeter entfernt platziert wurden. Die Elektroden wurden mit
einer konstanten Stromquelle 210 elektrifiziert. Die beiden
konstanten Stromquellen waren hausgemachte Stromquellen, deren Stromstärke durch
Computerkontrolle modifiziert wurde. Die Ausgabe aus diesen Stromquellen
wurde kontinuierlich überwacht,
um sicherzustellen, dass ein konstanter Strom erzeugt wurde. Das
gesamte Experiment wurde durch einen Computer 212 kontrolliert
und die Daten wurden unter Verwendung von geeigneten Datenaufnahmeschaltungen,
wie z. B. PCI-MIO-16XE50 oder AT-MIO-16E-2 (National Instrument,
USA), aufgenommen. Das Organbad wurde auf einen Antivibrationstisch
(TMC, USA) gestellt. Sowohl der stimulierende Strom als auch der nicht-anregende
Strom waren konstante Stromimpulse. Die Amplitude des Stimulierens
ist zwischen den folgenden Experimenten unterschiedlich, hauptsächlich,
um Polarisation der Elektroden entgegenzuwirken. Die Verzögerung des
nicht-anregenden Feldes (NT-Strom) besteht vom Start des stimulierenden
Signals.
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Die 12 bis 17 zeigen
Versuchsergebnisse unter Verwendung eines Schnittes des GI-Traktes aus dem Jejunum.
Die Felder wurden angelegt und die vom Wandler gemessene Kraft verlief annähernd entlang
der Richtung des GI-Traktes. Wie oben beschrieben, können Variationen
in der Orientierung die Wirkung des nicht-anregenden Impulses ändern. Die
Polarität
des Feldes wurde manchmal ausgewählt,
um eine Kraft steigernde Wirkung zu bewirken, und manchmal, um eine
Kraft reduzierende Wirkung zu bewirken.
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12 ist
eine Grafik aus Versuchsergebnissen, die eine Zunahme in der Kontraktionskraft
eines glatten Muskels zeigt, als ein Ergebnis des Anlegens eines
nicht-anregenden elektrischen Feldes in Übereinstimmung mit einer bevorzugten
Ausführung der
Erfindung. Das nicht-anregende Feld ist als ausgefüllter Balken,
gekennzeichnet mit „NT", gezeigt. Bei diesem
Experiment geschah die Stimulation bei 0,15 Hz, 30 ms Dauer und
3 mA Strom. Das nicht-anregende Feld war ein 200 ms dauernder Stromimpuls mit
10 mA, angelegt mit einer Verzögerung
von 50 ms nach der Stimulation. Wie in 12 zu
sehen ist, wurde eine Steigerung der Kontraktionskraft von ungefähr 300 %
erzielt.
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Die 13 bis 16 sind
Grafiken von Versuchsergebnissen, die eine signifikante Abnahme
in der Kontraktionskraft eines glatten Muskels zeigen, als ein Ergebnis
des Anlegens eines nicht-anregenden elektrischen Feldes in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung.
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In 13 wurde
eine 70 %ige Reduktion der Kontraktionskraft erzielt. Die Stimulation
war dieselbe wie in 12, während der nicht-anregende Impuls
für 100
ms angelegt wurde, mit einer Verzögerung von 100 ms nach der
Stimulation und mit 10 mA. Es sollte bemerkt werden, dass die Wirkung
des nicht-anregenden Feldes für
einen gewissen Zeitraum nach seinem Entfernen anhielt. Zusätzlich reduzierte
das nicht-anregende Feld auch den Basistonus des Muskels, d. h.
es relaxierte ihn.
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In 14 wurde
eine wesentliche Reduktion der Kontraktionskraft erzielt. Die Stimulation
war schneller als in den 12 und 13:
0,25 Hz, 30 ms Dauer und 10 mA Amplitude. Der nicht-anregende Impuls
wurde für
50 ms angelegt, mit einer Verzögerung
von 50 ms nach dem Schrittmachen und mit einer Amplitude von 10
mA. Bei diesem Experiment wurde ebenfalls eine Reduktion im Muskeltonus
beobachtet.
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In 15 wurde
eine wesentliche Reduktion der Kontraktionskraft erzielt. Das Stimulieren
war von jenem der 14 unterschiedlich: 0,25 Hz,
30 ms Dauer und 3 mA Amplitude. Der nicht-anregende Impuls wurde
für 60
ms angelegt, mit einer Verzögerung von
200 ms nach der Stimulation und bei 10 mA. Bei diesem Experiment
wurde ebenfalls eine Reduktion im Muskeltonus beobachtet.
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In 16 wurde
eine wesentliche Reduktion der Kontraktionskraft erzielt. Das Stimulieren
war ähnlich
wie jenes der 12 und 13: 0,15
Hz, 30 ms Dauer und 3 mA Amplitude. Der nicht-anregende Impuls wurde
für 100
ms angelegt, mit einer Verzögerung
von 50 ms nach der Stimulation und bei 10 mA. Bei diesem Experiment
wird ebenfalls eine Reduktion im Muskeltonus beobachtet.
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In 17 wurde
eine wesentliche Reduktion der Kontraktionskraft unter Verwendung
eines im Wesentlich konstanten nicht-anregenden Feldes erzielt.
Das Stimulieren geschah mit 0,25 Hz, 2 ms Dauer und 5 mA Amplitude.
Der nicht-anregende Impuls wurde für 3990 ms angelegt, mit einer
Verzögerung
von 5 ms nach der Stimulation und bei einer Amplitude von 15 mA.
Eine annähernd
vollständige Hemmung
der Kontraktion wird beobachtet. Bei diesem Experiment wird ebenfalls
eine Reduktion im Muskeltonus beobachtet.
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18 ist
eine Grafik aus Versuchsergebnissen, die eine Zunahme der Kontraktionskraft
eines glatten Muskels einer Harnblase zeigen, als ein Ergebnis des
Anlegens eines nicht-anregenden
elektrischen Feldes, in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung. Das Blasensegment wurde wie oben beschrieben präpariert.
Es wurde mit 0,2 Hz, 30 ms Dauer und 6 mA Amplitude stimuliert.
Das nicht-anregende Feld war ein Impuls mit einer Dauer von 60 ms,
angelegt mit einer Verzögerung
von 30 ms nach der Stimulation und mit einer Amplitude von 10 mA.
Es sollte bemerkt werden, dass die Ruhespannung des Blasensegments
auch als ein Ergebnis des Anlegens eines nicht-anregenden Feldes
anstieg.
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19 ist
eine Grafik aus Versuchsergebnissen, die eine Zunahme der Kontraktionskraft
eines glatten Muskels eines Kaninchenuterus zeigen, als ein Ergebnis
des Anlegens eines nicht-anregenden elektrischen Feldes in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung. Das Uterussegment wurde, wie oben beschrieben, präpariert.
Das Muskelsegment wurde nicht künstlich
stimuliert, es war selbst stimuliert. Das nicht-anregende Feld war ein Impuls mit einer
Dauer von 20 ms, einer Amplitude von 10 mA und wurde mit 0,2 Hz
angelegt. Es sollte bemerkt werden, dass nicht nur die Kontraktionskraft
signifikant reduziert wurde, nach ungefähr 30 Sekunden Anlegen des
nicht-anregenden Feldes wurde die Kontraktion des Gewebes ersichtlich
vollständig
inhibiert. Die Wirkungen des Feldes dauerten auch für eine kurze
Zeit nach seinem Entfernen an.
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Es
wird von einem Fachmann erkannt werden, dass, obwohl die vorliegende
Erfindung mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungen beschrieben worden,
ist, der Schutzumfang der Erfindung nicht durch jenes beschränkt ist,
was bis jetzt beschrieben worden ist.
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Insbesondere
die Anpassung der oben beschriebenen Zeitdauern, Amplituden und
Verzögerungen
von nicht-anregenden Signalen auf bestimmte Patienten werden als
innerhalb der Fähigkeit
eines Fachmanns angesehen und auch als innerhalb des Schutzumfangs
der vorliegenden Erfindung. Folglich wird der Schutzumfang der vorliegenden
Erfindung nur durch die nun folgenden Ansprüche beschränkt.