DE102013112057A1

DE102013112057A1 - Implant device for electrostimulation of bone growth

Info

Publication number: DE102013112057A1
Application number: DE201310112057
Authority: DE
Inventors: Cathérine Ruther; Rainer Bader; Daniel Klüß; Robert Souffrant; Hartmut Ewald
Original assignee: Universitaet Rostock
Current assignee: Universitaet Rostock
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2013-11-01
Publication date: 2015-05-07

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Implantateinrichtung (10) zur Elektrostimulation von Knochenwachstum. Die Implantateinrichtung weist eine Elektrodeneinrichtung (12), welche zur Befestigung an einem Knochen vorgesehen ist, sowie eine Mikroschaltung (20) auf, welche zur Versorgung der Elektrodeneinrichtung (12) mit elektrischem Strom und/oder zum Überwachen der Elektrodeneinrichtung (12) ausgebildet ist. Die Mikroschaltung (20) und die Elektrodeneinrichtung (12) sind stromübertragend miteinander verbunden oder verbindbar und die Mikroschaltung (20) ist zur Implantierung ausgebildet.The present invention relates to an implant device (10) for electrostimulation of bone growth. The implant device has an electrode device (12), which is provided for attachment to a bone, and a microcircuit (20) which is designed to supply the electrode device (12) with electrical current and / or to monitor the electrode device (12). The microcircuit (20) and the electrode device (12) are connected or connectable to transmit current, and the microcircuit (20) is designed for implantation.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Implantateinrichtung zur Elektrostimulation von Knochenwachstum.The present invention relates to an implant device for electrostimulation of bone growth.

Zur Beschleunigung des Knochenwachstums, etwa nach Knochenbrüchen, kann eine Elektrostimulation erfolgen. Dabei wird in der Regel eine Induktionsspule bei der zu behandelnden Stelle in den Körper implantiert und von einer außerhalb des Körpers angeordneten Quelle mit einem elektromagnetischen Wechselfeld angeregt. Die Induktionsspule reagiert auf diese Anregung mit einem induzierten Strom, welcher ein sekundäres elektromagnetisches Wechselfeld im Bereich der implantierten Spule erzeugt. Dadurch wird das Knochenwachstum angeregt.To accelerate bone growth, for example, after bone fractures, an electrical stimulation can be done. In this case, an induction coil is usually implanted in the body to be treated in the body and excited by an outside of the body arranged source with an electromagnetic alternating field. The induction coil responds to this excitation with an induced current which generates a secondary alternating electromagnetic field in the region of the implanted coil. This stimulates bone growth.

Die genauen Vorgänge, die dabei im Körper ablaufen, sind noch nicht bekannt. Insbesondere ist nicht genau geklärt, welche Feldstärken und Frequenzen optimal für die Stimulation sind und ob die knochenwuchsfördernde Wirkung von einem magnetischen Feld, einem elektrischen Feld oder einer Kombination aus beidem bewirkt wird. Bei Implantierung einer Sekundärspule, die von außen mit einem Wechselfeld bestrahlt wird, ist es schwierig, die genauen Arbeits- und Umgebungsbedingungen der Sekundärspule zu bestimmen. The exact processes that take place in the body are not yet known. In particular, it is not clear exactly which field strengths and frequencies are optimal for the stimulation and whether the bone growth promoting effect is caused by a magnetic field, an electric field or a combination of both. When implanting a secondary coil, which is irradiated externally with an alternating field, it is difficult to determine the exact working and environmental conditions of the secondary coil.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Implantateinrichtung bereitzustellen, welche eine Überwachung und verbesserte Steuerung der Arbeitsbedingungen und Betriebsparameter bei der Elektrostimulation beziehungsweise welche die Erforschung geeigneter Parameter ermöglicht. An object of the present invention is to provide an implant device which enables monitoring and improved control of the working conditions and operating parameters in electrostimulation or which allows the investigation of suitable parameters.

Diese Aufgaben werden mit der Implatateinrichtung des unabhängigen Anspruchs gelöst.These objects are achieved with the implants of the independent claim.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments and development will become apparent from the dependent claims.

Im Rahmen dieser Beschreibung kann eine Implantateinrichtung zur Implantierung in einen lebenden Körper, insbesondere einen menschlichen und/oder tierischen Körper vorgesehen sein, und/oder als Implantat ausgebildet sein oder ein solches umfassen. Neben einem Implantat kann eine Implantateinrichtung eine oder mehrere externe Einrichtungen wie etwa eine Steuereinrichtung und/oder Programmiereinrichtung und/oder Ausleseeinrichtung und/oder Energieversorgungseinrichtung aufweisen und/oder damit verbunden oder verbindbar sein. Eine externe Einrichtung kann dazu ausgebildet sein, über geeignete drahtlose Verbindungen und/oder Schnittstellen, etwa WiFi und/oder Funk und/oder Bluetooth, mit einem Implantat und/oder einer geeigneten Schnittstelle des Implantats verbunden oder verbindbar zu sein, etwa um Daten zu übertragen und/oder zu empfangen. Als Elektrostimulation kann ein Vorgang angesehen werden, bei welchem eine im Körper, insbesondere an und/oder in einem Knochen, implantierte Elektrodeneinrichtung elektromagnetisch angeregt wird, insbesondere aktiv durch eine direkt mit der Elektrodeneinrichtung verbundene elektrische Energiequelle oder passiv durch Bestrahlung mit einem Wechselfeld von außen, wobei die Elektrodeneinrichtung als Empfangsantenne wirkt. Dabei kann die Elektrodeneinrichtung ein elektromagnetisches Feld erzeugen, insbesondere ein elektrisches und/oder magnetisches Feld. Ist die Energiedichte des elektrischen Feldes bedeutend größer als die Energiedichte eines eventuell vorhandenen magnetischen Feldes, etwa bei niedriger Wechselspannungsfrequenz und/oder niedriger Windungszahl der Elektrodeneinrichtung, kann davon ausgegangen werden, dass nur ein elektrisches Feld als wirksames Feld vorliegt und umgekehrt. Als Elektrodeneinrichtung kann eine elektromagnetisch wirksame Komponente angesehen werden, die bei Versorgung mit Strom und/oder einem elektromagnetischen Feld, insbesondere einem Wechselfeld, ein elektrisches Feld und/oder magnetisches Feld in ihrer Umgebung erzeugt, welches im implantierten Zustand der Elektrodeneinrichtung auf das umgebende Gewebe, insbesondere umgebendes Knochenmaterial, einzuwirken vermag. Eine Mikroschaltung kann allgemein mindestens eine elektronische Steuereinrichtung aufweisen, etwa einen Mikrokontroller und/oder Steuerchip. Betriebsparameter der Elektrodeneinrichtung können insbesondere die über die Elektrodeneinrichtung abfallende elektrische Spannung und/oder den in der Elektrodeneinrichtung fließenden Strom, etwa im Falle, dass die Elektrodeneinrichtung eine Spule umfasst oder als solche ausgebildet ist, und/oder zwischen den Elektroden fließenden Strom umfassen, etwa wenn die Elektrodeneinrichtung zwei voneinander getrennte Elektroden umfasst, die beispielsweise zum Erzeugen eines elektrischen Feldes ausgebildet sein können. Ferner können Betriebsparameter durch eine Mikroschaltung eingestellte und/oder angesteuerte und/oder anzusteuernde Stromstärke und/oder Spannung und/oder Frequenz einer Wechselspannung betreffen. So können beispielsweise als Betriebsparameter die von einer Mikroschaltung anzusteuernden oder angesteuerten Werte von Stromstärke und/oder Spannung und/oder Frequenz des elektrischen Stromes der Elektrodeneinrichtung betreffen, ohne dass eine Sensoreinrichtung zum Erfassen der tatsächlichen Werte vorgesehen ist. Alternativ oder zusätzlich können derartige tatsächliche Betriebsparameter erfasst werden, etwa vermittels einer oder mehrerer geeigneter Sensoreinrichtungen, welche in einer Implantateinrichtung und/oder der Mikroschaltung integriert sein können. Arbeitsbedingungen können insbesondere die Leitfähigkeit des Gewebes um die Elektrodeneinrichtung und/oder Impedanz und/oder Temperatur betreffen. Arbeitsbedingungen können gegebenenfalls aus Betriebsparametern berechnet werden und/oder durch eine geeignete Sensoreinrichtung, welche in die Implatateinrichtung und/oder die Mikroschaltung integriert sein kann, erfasst werden. Ein Speicher für elektrische Energie kann elektrische Energie für die Elektrodeneinrichtung und/oder zum Betrieb einer Mikroschaltung bereitstellen. Within the scope of this description, an implant device may be provided for implanting in a living body, in particular a human and / or animal body, and / or may be designed as an implant or comprise such an implant. In addition to an implant, an implant device can have one or more external devices, such as a control device and / or programming device and / or read-out device and / or energy supply device, and / or be connected or connectable thereto. An external device may be configured to be connected or connectable to an implant and / or a suitable interface of the implant via suitable wireless connections and / or interfaces, such as WiFi and / or radio and / or Bluetooth, for example to transmit data and / or to receive. Electro-stimulation can be regarded as a process in which an electrode device implanted in the body, in particular on and / or in a bone, is excited electromagnetically, in particular actively by an electrical energy source connected directly to the electrode device or passively by irradiation with an alternating field from outside, wherein the electrode means acts as a receiving antenna. In this case, the electrode device can generate an electromagnetic field, in particular an electric and / or magnetic field. If the energy density of the electric field is significantly greater than the energy density of a possibly existing magnetic field, for example at low AC frequency and / or low number of turns of the electrode device, it can be assumed that only one electric field is present as an effective field and vice versa. As an electrode device, an electromagnetically active component can be considered which, when supplied with current and / or an electromagnetic field, in particular an alternating field, generates an electric field and / or magnetic field in its surroundings, which in the implanted state of the electrode device on the surrounding tissue, especially surrounding bone material, is able to influence. A microcircuit may generally comprise at least one electronic control device, such as a microcontroller and / or control chip. Operating parameters of the electrode device can in particular include the voltage drop across the electrode device and / or the current flowing in the electrode device, such as in the case that the electrode device comprises a coil or is formed as such, and / or current flowing between the electrodes, such as the electrode device comprises two separate electrodes, which may be formed, for example, to generate an electric field. Furthermore, operating parameters may relate to an amperage set and / or controlled and / or to be controlled current intensity and / or voltage and / or frequency of an alternating voltage. For example, as operating parameters, the values of current intensity and / or voltage and / or frequency of the electric current to be triggered by a microcircuit may relate to the electrode device, without a sensor device being provided for detecting the actual values. Alternatively or additionally, such actual operating parameters can be detected, for example by means of one or more suitable sensor devices, which can be integrated in an implant device and / or the microcircuit. Working conditions may be, in particular, the conductivity of the tissue around the electrode device and / or impedance and / or temperature affect. Operating conditions may optionally be calculated from operating parameters and / or detected by a suitable sensor device which may be integrated into the implant device and / or the microcircuit. An electrical energy store may provide electrical energy to the electrode device and / or to operate a microcircuit.

Erfindungsgemäß ist eine Implantateinrichtung zur Elektrostimulation von Knochenwachstum vorgesehen. Die Implantateinrichtung umfasst eine Elektrodeneinrichtung, welche zur Befestigung an einem Knochen vorgesehen ist, und eine Mikroschaltung, zur Versorgung der Elektrodeneinrichtung mit elektrischem Strom und/oder zum Überwachen der Elektrodeneinrichtung. Dabei sind die Mikroschaltung und die Elektrodeneinrichtung stromübertragend miteinander verbunden oder verbindbar und die Mikroschaltung ist zur Implantierung ausgebildet. Somit können die Elektrodeneinrichtung und die Mikroschaltung im Körper implantiert werden. Dabei können die Mikroschaltung und die Elektrodeneinrichtung räumlich voneinander getrennt sein. Die an die Elektrodeneinrichtung angeschlossene Mikroschaltung erlaubt die Überwachung und/oder Messung der Arbeitsbedingungen und/oder Betriebsparameter der Elektrodeneinrichtung. Somit können Rückschlüsse auf erzeugte und/oder wirksame Felder und/oder die Bedingungen in der Umgebung der Elektrodeneinrichtung gezogen werden. Es ist vorstellbar, dass die Mikroschaltung und die Elektrodeneinrichtung über eine Verbindungseinrichtung, etwa über einen oder mehrere Drähte und/oder eine Kabeleinrichtung miteinander stromübertragend und/oder leitend verbunden oder verbindbar sind. Eine solche Verbindungseinrichtung kann von der Elektrodeneinrichtung lösbar ausgebildet sein. Die Mikroschaltung kann eine Sensoreinrichtung aufweisen, um Stromstärken und/oder Spannungswerte zu erfassen, die an der Elektrodeneinrichtung anliegen. Es ist vorstellbar, dass die Mikroschaltung eine Speichereinrichtung zur Speicherung von Messwerten und/oder angesteuerten Werten und/oder Programmen aufweist. Die Mikroschaltung kann eine Uhr und/oder einen Zeitgeber aufweisen, um den zeitlichen Verlauf der Messwerte dokumentieren zu können. Das Überwachen der Elektrodeneinrichtung kann das Erfassen und/oder Messen von Arbeitsbedingungen und/oder Betriebsparametern der Elektrodeneinrichtung umfassen. Die Versorgung der Elektrodeneinrichtung mit elektrischem Strom kann das gezielte Einstellen von Stromstärke und/oder Spannung und/oder gegebenenfalls Frequenz des elektrischen Stroms der Elektrodeneinrichtung umfassen. Die Mikroschaltung kann dazu ausgebildet sein, entsprechende Parameter einzustellen. Es ist vorstellbar, dass die Mikroschaltung einen Energiespeicher wie eine Batterie und/oder einen Akkumulator aufweist, um elektrische Energie bereitstellen zu können, etwa in Form einer Knopfzelle. Die Mikroschaltung kann dazu ausgebildet sein, von einem solchen Speicher bereitgestellte elektrische Energie hinsichtlich der Betriebsparameter zu steuern und/oder unter Verwendung einer geeigneten Sensoreinrichtung zu regeln. Die Mikroschaltung kann dazu ausgebildet sein, die Elektrodeneinrichtung mit Gleichspannung und/oder Wechselspannung zu versorgen. Bei der Verwendung von Wechselspannung können allgemein geringere Korrosionseffekte bei der implantierten Elektrodeneinrichtung auftreten. Je nach verwendetem Material und/oder zur Sicherstellung, dass nur ein elektrisches Feld auftritt, kann aber auch die Verwendung von Gleichstrom zweckmäßig sein. Die Mikroschaltung kann etwa einen Wechselrichter und/oder einen Frequenzmodulator aufweisen, um aus einem Energiespeicher Wechselstrom bereitstellen zu können. Die Implantateinrichtung kann zur Bestimmung und/oder Optimierung von für das Knochenwachstum wirksamen Betriebsparametern und/oder Elektrodenkonfigurationen verwendet werden. Allgemein kann die Elektrodeneinrichtung dazu ausgebildet sein, an einem Knochen befestigbar zu sein. Beispielsweise kann die Elektrodeneinrichtung eine oder mehrere Aufnahmen und/oder Gewinde für eine oder mehrere Knochenschrauben aufweisen. Die Mikroschaltung kann dazu vorgesehen sein, subdermal eingesetzt zu werden. Allgemein kann die Implantateinrichtung, insbesondere die Mikroschaltung und/oder elektrische Verbindungseinrichtungen, von einer biologisch verträglichen und/oder gegebenenfalls elektrisch isolierenden und/oder gegen Auswirkungen der Körperumgebung schützenden Umhüllung umgeben sein. Allgemein können Komponenten eines Implantats aus einem biologisch verträglichen Material sein. Etwa können insbesondere blank liegende Leiterelemente einer Elektrodeneinrichtung aus einem gut verträglichen Metall oder einer entsprechenden Metalllegierung hergestellt sein, welche für die Implantierung geeignet ist. Die Implantateinrichtung kann etwa in einen Tierkörper und/oder menschlichen Körper eingesetzt werden und zur Behandlung über einen bestimmten Zeitraum, etwa mehrere Tage und/oder Wochen und/oder Monate, eingesetzt werden. Zur Auswertung des Effekts der Betriebsparameter auf das Knochenwachstum kann die Implantateinrichtung am Ende der Behandlungszeit wieder aus dem Körper entfernt werden, um das Maß an Knochenwachstum an der Elektrodeneinrichtung bestimmen zu können. Bei Kenntnis der Zusammenhänge zwischen Betrieb der Elektrodeneinrichtung und Knochenwachstum kann die Implantateinrichtung mit einer geeigneten Steuerung und/oder Programmierung zur Behandlung eingesetzt werden. Dabei kann nach Abschluss der Behandlung die Elektrodeneinrichtung im Körper verbleiben, während Mikroschaltung und/oder Kabel und/oder Drähte zur Entfernung vorgesehen sein können. Die Elektrodeneinrichtung kann allgemein eine Größe von einigen Millimetern aufweisen, beispielsweise etwa 4mm. Die Größe kann dabei von Art und Größe eines zu behandelnden Bruchs abhängen. According to the invention, an implant device for electrostimulation of bone growth is provided. The implant device comprises an electrode device, which is provided for attachment to a bone, and a microcircuit, for supplying the electrode device with electric current and / or for monitoring the electrode device. In this case, the microcircuit and the electrode device are connected or connectable to transmit current, and the microcircuit is designed for implantation. Thus, the electrode device and the microcircuit can be implanted in the body. In this case, the microcircuit and the electrode device can be spatially separated from one another. The microcircuit connected to the electrode device allows the monitoring and / or measurement of the working conditions and / or operating parameters of the electrode device. Thus, conclusions can be drawn on generated and / or effective fields and / or the conditions in the vicinity of the electrode device. It is conceivable that the microcircuit and the electrode device can be connected to one another via a connecting device, for example via one or more wires and / or a cable device, in such a way that they transmit and / or conduct electricity. Such a connection device can be detachably formed by the electrode device. The microcircuit can have a sensor device in order to detect current strengths and / or voltage values which are applied to the electrode device. It is conceivable that the microcircuit has a memory device for storing measured values and / or controlled values and / or programs. The microcircuit can have a clock and / or a timer in order to be able to document the time course of the measured values. The monitoring of the electrode device may comprise the detection and / or measurement of operating conditions and / or operating parameters of the electrode device. The supply of electric current to the electrode device can comprise the targeted setting of the current intensity and / or voltage and / or optionally the frequency of the electrical current of the electrode device. The microcircuit can be designed to set corresponding parameters. It is conceivable that the microcircuit has an energy store such as a battery and / or an accumulator in order to be able to provide electrical energy, for example in the form of a button cell. The microcircuit may be designed to control the electrical energy provided by such a memory with regard to the operating parameters and / or to regulate it using a suitable sensor device. The microcircuit can be designed to supply the electrode device with DC voltage and / or AC voltage. When using AC voltage, generally less corrosion effects can occur in the implanted electrode device. Depending on the material used and / or to ensure that only an electric field occurs, but also the use of direct current may be appropriate. The microcircuit can have, for example, an inverter and / or a frequency modulator in order to be able to provide alternating current from an energy store. The implant device can be used for determining and / or optimizing operating parameters and / or electrode configurations that are effective for bone growth. In general, the electrode device can be designed to be attachable to a bone. For example, the electrode device may have one or more receptacles and / or threads for one or more bone screws. The microcircuit may be intended to be used subdermally. In general, the implant device, in particular the microcircuit and / or electrical connection devices, can be surrounded by a biocompatible and / or, if appropriate, electrically insulating and / or protective covering of the body environment. Generally, components of an implant may be of a biocompatible material. For example, in particular bare conductor elements of an electrode device can be made of a well-tolerated metal or a corresponding metal alloy, which is suitable for implantation. The implant device can be used for example in an animal body and / or human body and used for treatment over a certain period of time, for example several days and / or weeks and / or months. To evaluate the effect of the operating parameters on bone growth, the implant device can be removed from the body again at the end of the treatment time in order to be able to determine the extent of bone growth on the electrode device. With knowledge of the relationships between operation of the electrode device and bone growth, the implant device can be used with appropriate control and / or programming for treatment. In this case, after completion of the treatment, the electrode device may remain in the body, while microcircuitry and / or cables and / or wires may be provided for removal. The electrode device may generally have a size of a few millimeters, for example about 4 mm. The size can depend on the type and size of a fracture to be treated.

Die Elektrodeneinrichtung kann eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode umfassen, die insbesondere als Stabelektroden und/oder jeweils ohne Windung ausgebildet sein können. Derartige Elektroden können jeweils einen elektrischen Leiter umfassen. Ein solcher Leiter kann mit einer Beschichtung versehen sein, welche die biologische Verträglichkeit verbessern kann. Es kann allerdings auch zweckmäßig sein, den Leiter jeweils blank und/oder ohne elektrische Isolierung zumindest an Teilen seiner Oberfläche auszubilden und/oder zu implantieren, so dass die elektromagnetische Wechselwirkung zwischen der Elektrode und/oder dem Leiter und der Umgebung nicht beeinträchtigt wird. Bei der Verwendung einer solcherart ausgebildeten Elektrodeneinrichtung dominiert zumindest bei typischen zur Elektrostimulation verwendeten Wechselspannungsfrequenzen, etwa im Bereich von 5Hz bis 100Hz, insbesondere im Bereich von etwa 20 Hz, das elektrische Feld. Somit kann mit einer entsprechenden Elektrodeneinrichtung überprüft werden, ob und/oder inwieweit ein elektrisches Feld zum Knochenwachstum beiträgt und/oder ein geeignetes elektrisches Feld durch die Mikroschaltung gezielt eingestellt werden. The electrode device may comprise a first electrode and a second electrode, which may in particular be configured as stick electrodes and / or in each case without a turn. Such electrodes may each comprise an electrical conductor. Such a conductor may be provided with a coating which can improve the biocompatibility. However, it may also be expedient to form the conductor in each case bare and / or without electrical insulation at least on parts of its surface and / or implant, so that the electromagnetic interaction between the electrode and / or the conductor and the environment is not affected. When using an electrode device designed in this way, the electric field dominates, at least in the case of typical alternating voltage frequencies used for electrical stimulation, for example in the range from 5 Hz to 100 Hz, in particular in the range of approximately 20 Hz. Thus, it can be checked with a corresponding electrode device, whether and / or to what extent an electric field contributes to bone growth and / or a suitable electric field can be set specifically by the microcircuit.

Eine Isoliereinrichtung kann zwischen der ersten und zweiten Elektrode angeordnet sein. Eine Isoliereinrichtung kann insbesondere zur elektrischen Isolierung der ersten Elektrode von der zweiten Elektrode ausgebildet sein, so dass zumindest im Bereich der Isoliereinrichtung kein elektrischer Strom zwischen den Elektroden zu fließen vermag. Eine solche Isoliereinrichtung kann aus einem biologisch verträglichen Material hergestellt oder mit einem solchem Material beschichtet und/oder darin aufgenommen sein. An isolating device may be arranged between the first and second electrodes. An insulating device may be formed in particular for electrically insulating the first electrode from the second electrode, so that at least in the region of the insulating device, no electrical current is able to flow between the electrodes. Such an isolator may be made of or coated with such a biocompatible material and / or incorporated therein.

Bei einer Variante kann die Elektrodeneinrichtung eine Spule umfassen. Die Spule kann von der Mikroschaltung mit einer Wechselspannung versorgbar sein und/oder mit einem Wechselfeld von außen bestrahlbar sein. Im letzteren Fall kann die Mikroschaltung dazu ausgebildet sein, die Arbeitsbedingungen und/oder Betriebsparameter der Spule insbesondere während der Bestrahlung und/oder der Anregung durch ein Wechselfeld zu erfassen.In a variant, the electrode device may comprise a coil. The coil may be supplied by the microcircuit with an alternating voltage and / or be irradiated with an alternating field from the outside. In the latter case, the microcircuit can be designed to detect the operating conditions and / or operating parameters of the coil, in particular during the irradiation and / or the excitation by an alternating field.

Allgemein kann die Implantateinrichtung und/oder Mikroschaltung einen Speicher für elektrische Energie zur Versorgung der Mikroschaltung und/oder der Elektrodeneinrichtung umfassen. Der Speicher für elektrische Energie kann etwa als Batterie und/oder Akkumulator ausgebildet sein. Es ist vorstellbar, dass der Speicher für elektrische Energie in die Mikroschaltung integriert und/oder daran angeschlossen ist. Beispielsweise kann der Speicher für elektrische Energie zusammen mit der Mikroschaltung von einer gemeinsamen Umhüllung umgeben sein. In general, the implant device and / or microcircuit can comprise an accumulator for electrical energy for supplying the microcircuit and / or the electrode device. The memory for electrical energy may be designed as a battery and / or accumulator. It is conceivable that the storage for electrical energy is integrated in the microcircuit and / or connected thereto. For example, the electrical energy store together with the microcircuit may be surrounded by a common enclosure.

Die Mikroschaltung kann mindestens eine drahtlose Schnittstelle zur Datenübertragung und/oder induktiven Aufladung aufweisen. Eine Schnittstelle zur Datenübertragung kann etwa einem bekannten Funkstandard folgen, etwa WiFi und/oder Bluetooth, oder kann eine spezielle, sichere Datenübertragungsverbindung definieren. Über eine Schnittstelle zur Datenübertragung kann das Senden und/oder das Empfangen von Daten möglich sein. Somit kann ein verbesserte Kontrolle und/oder Überwachung der Implantateinrichtung selbst im implantierten Zustand erfolgen. Ferner kann die Mikroschaltung von außen angesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Induktionseinrichtung wie eine Induktionsspule vorgesehen sein, vermittels welcher etwa ein Speicher für elektrische Energie wieder aufladbar sein kann. Somit kann eine Langzeitbehandlung erfolgen, ohne dass operativ eingriffen werden muss. Die Implantateinrichtung kann eine entsprechende Aufladeeinrichtung aufweisen, welche es vermag, ein Wechselfeld zur induktiven Aufladung bereitzustellen. Eine solche Aufladeeinrichtung kann eine mobile Einrichtung sein, welche etwa an das normale Stromnetz anschließbar sein kann. Somit kann eine Behandlung durchgeführt werden, ohne dass ein Patient zum Aufladen zum behandelnden Arzt gehen müsste. Ferner kann ein Patient die Aufladung nach eigenem Zeitplan durchführen. Es kann eine gemeinsame Schnittstelle zur Aufladung und zur Datenübertragung vorgesehen sein, etwa in Form einer Induktionsspule oder -schlaufe, welche nach je nach Ansteuerung als Antenne und/oder Sender zur Datenübertragung oder zur induktiven Aufladung des Speichers für elektrische Energie verwendbar sein kann. Alternativ können separate Schnittstellen für die Datenübertragung und die Aufladung vorgesehen sein. The microcircuit may have at least one wireless interface for data transmission and / or inductive charging. An interface for data transmission may, for example, follow a known radio standard, such as WiFi and / or Bluetooth, or may define a dedicated secure communication link. An interface for data transmission may allow the transmission and / or reception of data. Thus, an improved control and / or monitoring of the implant device can take place even in the implanted state. Furthermore, the microcircuit can be controlled from the outside. Alternatively or additionally, an induction device such as an induction coil can be provided, by means of which, for example, a memory for electrical energy can be rechargeable. Thus, a long-term treatment can be carried out without having to intervene surgically. The implant device may have a corresponding charging device, which is able to provide an alternating field for inductive charging. Such a charging device may be a mobile device, which may be connectable to the normal power network, for example. Thus, a treatment can be performed without a patient having to go to the doctor to be recharged. Furthermore, a patient can perform the charging according to their own schedule. It can be provided a common interface for charging and for data transmission, such as in the form of an induction coil or loop, which can be used depending on the control as an antenna and / or transmitter for data transmission or for inductive charging of the memory for electrical energy. Alternatively, separate interfaces for data transmission and charging may be provided.

Es kann vorgesehen sein, dass die Mikroschaltung mindestens eine Sensoreinrichtung zum Überwachen der Elektrodeneinrichtung aufweist. Die Sensoreinrichtung kann zum Erfassen von Arbeitsbedingungen und/oder Betriebsparametern der Elektrodeneinrichtung ausgebildet sein. It can be provided that the microcircuit has at least one sensor device for monitoring the electrode device. The sensor device can be designed to detect working conditions and / or operating parameters of the electrode device.

Die Sensoreinrichtung kann zum Erfassen von Betriebsparametern und/oder Arbeitsbedingungen der Elektrodeneinrichtung, insbesondere des über die Elektrodeneinrichtung fließenden Stroms und/oder der über die Elektrodeneinrichtung anliegenden Spannung und/oder eine Frequenz einer an der Elektrodeneinrichtung anliegenden Wechselspannung ausgebildet sein. Somit lassen sich einige der wichtigsten Betriebsparameter der Elektrodeneinrichtung tatsächlich erfassen und/oder gezielt ansteuern oder regeln, wodurch die Zuverlässigkeit der Ergebnisse erhöht wird. The sensor device may be designed to detect operating parameters and / or operating conditions of the electrode device, in particular the current flowing through the electrode device and / or the voltage across the electrode device and / or a frequency of an alternating voltage applied to the electrode device. Thus, some of the most important operating parameters of the electrode device can actually be detected and / or selectively controlled or regulated, thereby increasing the reliability of the results.

Bei einer Variante kann die Mikroschaltung eine Speichereinrichtung zum Speichern von Arbeitsbedingungen und/oder Betriebsparametern wie Messdaten einer Sensoreinrichtung und/oder von der Mikroschaltung angesteuerte Stromstärken und/oder Spannungen und/oder angelegte Wechselspannungsfrequenzen aufweisen. Somit kann die Mikroschaltung einen zeitlichen Verlauf entsprechender Werte zur späteren Auswertung bereitstellen. Dabei können Werte jeweils mit einem Zeitstempel versehen sein. In a variant, the microcircuit can have a memory device for storing operating conditions and / or operating parameters such as measured data of a sensor device and / or currents and / or voltages and / or applied alternating voltage frequencies controlled by the microcircuit. Thus, the microcircuit can provide a temporal history of corresponding values for later evaluation. Values can each be provided with a time stamp.

Allgemein kann die Mikroschaltung programmierbar sein, insbesondere über eine drahtlose Schnittschnelle zur Datenübertragung. Somit kann eine Art von Implantateinrichtung für unterschiedliche Zwecke angepasst werden. Außerdem kann eine Implantateinrichtung sogar während einer Behandlung umprogrammierbar sein, um gegebenenfalls auf neuere Entwicklungen, Erkenntnisse oder Bedürfnisse reagieren zu können. In general, the microcircuit can be programmable, in particular via a wireless interface for data transmission. Thus, one type of implant device can be adapted for different purposes. In addition, an implant device may even be reprogrammable during a treatment, in order to be able to react to newer developments, insights or needs, if necessary.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform einer Implantateinrichtung anhand der beiliegenden Figuren beispielhaft erläutert.An embodiment of an implant device will be explained below by way of example with reference to the attached figures.

Es zeigen:Show it:

1 schematisch eine Variante einer Implantateinrichtung; und 1 schematically a variant of an implant device; and

2 schematisch eine alternative Konstruktion einer Elektrodeneinrichtung. 2 schematically an alternative construction of an electrode device.

In 1 ist eine Implantateinrichtung 10 gezeigt, Die Implatateinrichtung 10 weist eine Elektrodeneinrichtung 12 und eine Mikroschaltung 20 auf, welche über eine Kabelverbindung 22 miteinander verbunden sind. Die Elektrodeneinrichtung 12 weist in diesem Beispiel eine erste Elektrode 14 und eine zweite Elektrode 16 auf, die jeweils als gerade Leiter ausgebildet sind. Zwischen den Elektroden 14, 16 ist eine elektrische Isolierung 18 vorgesehen. Die Elektroden 14, 16 sind jeweils über einen Strang der Kabelverbindung 22 an die Mikroschaltung 20 angeschlossen. Die Mikroschaltung 20 weist eine Steuereinrichtung wie einen Mikrokontroller und einen Speicher für elektrische Energie sowie eine Sensoreinrichtung auf. Es ist vorgesehen, dass die Mikroschaltung 20 an einer geeigneten Stelle unter der Haut, von der Elektrodeneinrichtung 12 entfernt, implantiert wird, um eine Datenübertragung zu ermöglichen und/oder einen unnötig tiefen Eingriff zu vermeiden. Die Mikroschaltung 20 vermag es, den Elektroden 14, 16 elektrische Energie bereitzustellen und dabei die bereitgestellte Spannung oder die Stromstärke und/oder die Frequenz nach einem vorgegebenen Programm einzustellen. Das Programm kann etwa eine Behandlung 3x/täglich für etwa 45 Minuten bei vorgegebenem Spannungswert und Frequenz vorsehen. Ferner vermag es die Mikroschaltung, die Betriebsparameter der Elektrodeneinrichtung 12 vermittels der Sensoreinrichtung zu erfassen und abzuspeichern. In der gezeigten Variante ist die Mikroschaltung dazu ausgebildet, zumindest die angesteuerten Werte der Betriebsparameter, die erfassten Betriebsparameter und einen Zeitstempel abzuspeichern, um den zeitlichen Verlauf der Steuerung und der tatsächlichen Werte der Betriebsparameter abzubilden. Diese Variante ist besonders für Versuchszwecke geeignet, um die Wirkung bestimmter Betriebsparameter auf das Knochenwachstum zu erfassen. Bei einer alternativen Ausgestaltung kann die Elektrodeneinrichtung 12 eine Spule umfassen, die durch die Mikroschaltung 20 mit Strom versorgbar ist. Stattdessen kann vorgesehen sein, dass die Spule mit einem externen Wechselfeld bestrahlt wird und als Antenne dient. In beiden Fällen werden mindestens die tatsächlichen, von der Sensoreinrichtung erfassten Betriebsparameter gespeichert, um den zeitlichen Verlauf und die Arbeitsbedingungen während der Behandlung dokumentieren zu können. Durch die Verwendung unterschiedlicher Elektrodenkonfigurationen, etwa der in der Figur gezeigten und einer Spule, kann überprüft werden, ob magnetische Felder und elektrische Felder unterschiedliche Bedeutung für das Knochenwachstum haben und/oder gegebenenfalls die unterschiedlichen Auswirkungen solcher Felder ausgenutzt werden. Die Mikroschaltung 20 weist ferner eine Schnittstelle zur drahtlosen Datenübertragung an eine externe Einrichtung 30 auf, welche als Ausleseeinrichtung und/oder Fernsteuerung ausgebildet sein kann. Ferner kann diese Schnittstelle oder eine separate Schnittstelle zum Aufladen des Energiespeichers verwendet werden. In 1 is an implant device 10 shown, The implants device 10 has an electrode device 12 and a microcircuit 20 on which via a cable connection 22 connected to each other. The electrode device 12 has a first electrode in this example 14 and a second electrode 16 on, which are each designed as a straight ladder. Between the electrodes 14 . 16 is an electrical insulation 18 intended. The electrodes 14 . 16 are each over a strand of the cable connection 22 to the microcircuit 20 connected. The microcircuit 20 has a control device such as a microcontroller and a memory for electrical energy and a sensor device. It is envisaged that the microcircuit 20 at a suitable location under the skin, from the electrode device 12 implanted to allow for data transmission and / or to avoid unnecessary deep engagement. The microcircuit 20 can it, the electrodes 14 . 16 to provide electrical energy while adjusting the voltage provided or the current intensity and / or the frequency according to a predetermined program. For example, the program may provide one treatment 3x / daily for approximately 45 minutes at a given voltage and frequency. Furthermore, it is capable of the microcircuit, the operating parameters of the electrode device 12 by means of the sensor device to detect and store. In the variant shown, the microcircuit is designed to store at least the controlled values of the operating parameters, the acquired operating parameters and a time stamp in order to map the time profile of the control and the actual values of the operating parameters. This variant is particularly suitable for experimental purposes to detect the effect of certain operating parameters on bone growth. In an alternative embodiment, the electrode device 12 include a coil passing through the microcircuit 20 can be supplied with electricity. Instead, it can be provided that the coil is irradiated with an external alternating field and serves as an antenna. In both cases, at least the actual operating parameters detected by the sensor device are stored in order to be able to document the time course and the working conditions during the treatment. By using different electrode configurations, such as the one shown in the figure and a coil, it can be checked whether magnetic fields and electric fields have different significance for bone growth and / or if necessary the different effects of such fields are utilized. The microcircuit 20 also has an interface for wireless data transmission to an external device 30 on, which can be configured as readout device and / or remote control. Furthermore, this interface or a separate interface for charging the energy storage can be used.

In 2 ist schematisch eine alternative Elektrodenanordnung 50 gezeigt. Bei dieser Variante wird die Kabelverbindung 19 zur Elektrode 14 durch die Isolierung 18 und die Elektrode 16 geführt, so dass die Kabelverbindungen zu den Elektroden 14, 16 beide von der Elektrode 16 zur Mikroschaltung 20 verlaufen können. Der Verlauf der Kabelverbindung 19 innerhalb der Isolierung 18 und der Elektrode 16 ist gestrichelt dargestellt. In der Isolierung 18 und/oder der Elektrode 16 können jeweils Aufnahmen und/oder Bohrungen vorgesehen sein, um die Kabelverbindung 19 aufzunehmen. Der Querschnitt dieser Elektrodeneinrichtung 12 kann in einer Variante im Wesentlichen einem Dreieck entsprechen, bei welchem die Ecken jeweils durch eine Linie ersetzt sind, oder einem unregelmäßig geformten Sechseck. Diese Form bietet eine gute Anwachsfläche für Knochenmaterial. In 2 is schematically an alternative electrode arrangement 50 shown. In this variant, the cable connection 19 to the electrode 14 through the insulation 18 and the electrode 16 guided so that the cable connections to the electrodes 14 . 16 both from the electrode 16 to the microcircuit 20 can run. The course of the cable connection 19 inside the insulation 18 and the electrode 16 is shown in dashed lines. In the isolation 18 and / or the electrode 16 each recordings and / or holes may be provided to the cable connection 19 take. The cross section of this electrode device 12 In one variant, it may essentially correspond to a triangle in which the corners are each replaced by a line, or an irregularly shaped hexagon. This form provides a good growth surface for bone material.

Für die Umsetzung der Erfindung können die aufgeführten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination relevant sein.For the implementation of the invention, the features listed may be relevant individually or in any combination.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Implantateinrichtung implant device
1212: Elektrodeneinrichtung electrode means
1414: erste Elektrode first electrode
1616: zweite Elektrode second electrode
1818: Isolierung insulation
1919: Kabelverbindung cable connection
2020: Mikroschaltung microcircuit
2222: Kabelverbindung cable connection
30 30: externe Einrichtung external device

Claims

Implant device ( 10 ) for electrostimulation of bone growth; with - an electrode device ( 12 ) intended for attachment to a bone; and - a microcircuit ( 20 ) which is used to supply the electrode device ( 12 ) with electric current and / or for monitoring the electrode device ( 12 ) is trained; the microcircuit ( 20 ) and the electrode device ( 12 ) are connected or connectable to one another in a current-transmitting manner; and wherein the microcircuit ( 20 ) is designed for implantation.

Implant device according to claim 1, wherein the electrode device ( 12 ) a first electrode ( 14 ) and a second electrode ( 16 ).

Implant device according to claim 2, wherein an insulating device ( 18 ) between the first and second electrodes ( 14 . 16 ) is arranged.

Implant device according to claim 1, wherein the electrode device ( 12 ) comprises a coil.

Implant device according to one of claims 1 to 4, further comprising an electrical energy store for supplying the microcircuit ( 20 ) and / or the electrode device ( 12 ).

Implant device according to one of claims 1 to 5, wherein the microcircuit ( 20 ) has at least one wireless interface for data transmission and / or inductive charging.

Implant device according to one of the preceding claims, wherein the microcircuit ( 20 ) a sensor device for monitoring the electrode device ( 12 ) having.

Implant device according to claim 7, wherein the sensor device for detecting operating parameters and / or working conditions of the electrode device ( 12 ), in particular of the electrode device ( 12 ) flowing current and / or the above the electrode device ( 12 ) applied voltage and / or a frequency of an alternating current.

Implant device according to one of the preceding claims, wherein the microcircuit ( 20 ) a memory device for storing operating parameters and / or operating conditions of the electrode device ( 12 ), in particular of corresponding measurement data of a sensor device and / or of the microcircuit ( 20 ) has triggered currents and / or voltages.

Implant device according to one of the preceding claims, wherein the microcircuit ( 20 ) is programmable, in particular via a wireless interface for data transmission.