DE3933521A1

DE3933521A1 - Verfahren und vorrichtung zur wachstumssteuerung von nicht-knoechernem, nichtknorpeligem festen bindegewebe

Info

Publication number: DE3933521A1
Application number: DE3933521A
Authority: DE
Inventors: Abraham R Liboff; Stephen D Smith; Bruce R Macleod
Original assignee: Life Resonances Inc
Current assignee: Life Resonances Inc
Priority date: 1988-10-06
Filing date: 1989-10-05
Publication date: 1990-04-12
Also published as: US5106361A; CA1333630C; AU633274B2; AU4250389A

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Verfahren und Vor richtungen zur Steuerung von Wachstumscharakteristiken lebenden Gewebes, und insbesondere nichtinvasive Techniken zur Steuerung des Wachstums, der Erhaltung und Reparatur von nichtknöchernem, nichtknorpeligem festem Bindegewebe wie Ligamenta und Sehnen.

Gewebe- und Zellentwicklung wurde weitgehend untersucht, um die Mechanismen zu bestimmen, durch die Reifung, Erhalt und Reparatur in lebenden Organismen geschehen. Im allgemeinen kann man die Entwicklung einer Zelle oder eines Gewebes als eine Transformation von einem Zustand oder Stadium in einen anderen relativ dauerhaften Zustand oder Stand ansehen. Hierbei umfaßt die Entwicklung eine Vielfalt von Entwicklungsmustern, die alle durch eine fortschreitende und systematische Transformation von Zellen oder Gewebe gekennzeichnet sind.

In vielen Fällen ist es erwünscht, die Entwicklung von Zellen und Gewebe in vivo zu steuern oder zu verändern, um die Lebensqualität für höhere Lebewesen wie den Menschen zu verbessern. Zu diesem Zweck ist die Wissenschaft sehr stark bemüht, Mittel bereitzustellen, durch die die natürliche Ordnung eines Organismus trotz Schwächung durch Verletzung, Krankheit oder anderer Abnormitäten erhalten oder wiederhergestellt werden kann. Während einige bekannte Therapien erfolgreich waren, gelang es anderen nicht, aufgrund unerwünschter Nebenwirkungen, minderer Ergebnisse oder schwieriger Anwendungsmöglichkeit ihre Leistungsfähigkeit voll zu entfalten.

Dem Fachmann auf diesem Gebiet ist bekannt, daß die Entwicklung von Gewebe und Organen komplexe Prozesse im zellularen Wachstum, in der Differenzierung und Wechselwirkung beinhaltet, die von komplexen biochemischen Reaktionen vermittelt werden. Auf der Ebene der Gene wird die Entwicklung durch genomische Expression geregelt; auf der Ebene der Zellen spielt die Membranwechselwirkung mit dem komplexen bio chemischen Milieu höherer Organismen im Entwicklungs prozeß eine instrumentale Rolle. Darüber hinaus stellt das "Umgestalten" (Remodellieren) von Geweben oder Organen oft einen wesentlichen Schritt in der natürlichen Entwicklung höherer Organismen dar.

In den letzten Jahren haben fachübergreifende Unter suchungen der Entwicklungsvorgänge Beweise erbracht, durch die nahegelegt wird, daß elektrische und magnetische Felder eine bedeutende Rolle in dem Verhalten von Zellen und Geweben spielen. In der US-PS der Seriennummer 9 23 760 mit dem Titel "Verfahren zur Förderung der Ionendurchlässigkeit" der Anmelderin der vorliegenden Erfindung, deren Offen barung zum Zwecke der Bezugnahme hier miteinbezogen ist, beschreibt ein Verfahren und ein Gerät, durch das transmembrane Bewegungen vorgewählter Ionen unter Verwendung eines zeitlich variierenden Magnet feldes magnetisch geregelt werden. Hierbei ist das fluktuierende Magnetfeld auf die Zyklotronresonanz energie-Absorptionsfrequenz des vorgewählten Ions abgestimmt. Diese bedeutende Entdeckung warf ein Licht auf das Zusammenspiel örtlicher geomagnetischer Felder und der Frequenzabhängigkeit bei den Ionen transportmechanismen. Man hat jetzt entdeckt, daß durch Nutzung sowie erweiternder Anwendung der Prinzipien der Resonanzabstimmung ein unerwarteter und bedeutsamer Vorstoß bei der Steuerung (Kontrolle) und Veränderung von Entwicklungsprozessen in lebendem Gewebe verwirklicht werden kann. In der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 1 72 268, die am 23. März 1988 eingereicht wurde und bezugnehmend hier mitein bezogen ist, offenbaren die Erfinder der vorliegenden Anmeldung, daß Zyklotronresonanz zur Steuerung der Entwicklung von Gewebe angewendet werden kann. Die Erfindung stellt eine Weiterführung jener Arbeit dar.

Zum jetzigen Zeitpunkt werden Anstrengungen in der Forschung auf dem Gebiet elektronisch-medizinischer Vorrichtung unternommen, durch die die Wachstums mechanismen im lebenden System beeinflußt werden, und zwar mit dem Hauptaugenmerk auf bioelektrische belastungsbezogene Phänomene, die an Geweben wie Knochen, Sehnen und Bändern beobachtet wurden. In den letzten Jahrzehnten wurde auch von anderen bemerkt, daß elektrische Potentiale im Knochen als Reaktion auf mechanische Belastung erzeugt wurden.

Man hat hieraus gefolgert, daß diese elektrischen Potentiale die belastungsinduzierten strukturellen Veränderungen im Knochenaufbau vermitteln, die bereits vor fast einem Jahrhundert von J. Wolfe beobachtet wurden. Es wurden hiernach, obgleich man die bioelektrischen Potentiale nicht recht verstand, zahlreiche Versuche unternommen, Gewebewachstum mit elektrischen Potentialen und Strömen zu induzieren. Ein großer Teil dieser Arbeit befaßte sich mit der Reparatur nicht zusammenwachsender Knochen, d. h. schlechte, auf herkömmliche Behandlungsarten nicht ansprechende Frakturenheilungen. Die Forschung auf dem Gebiet der Stimulierung oder Steuerung von nichtknöchernem Bindegewebe war weit geringer.

Die Bildung von nichtknöchernem, nichtknorpeligem festem Bindegewebe wie Ligamente (Bänder), Sehnen und Periost stellt einen komplexen biologischen Prozeß dar, wie der Fachmann wohl weiß. Sie umfaßt wie Wechselwirkung von Zellen und Fasern in einem Milieu aus Wasser, Proteinen, Kohlehydraten und Lipiden. Große, flache, ovale Zellen, als "Fibroblasten" bekannt, produzieren Kollagen, ein Protein, das unlösliche Fasern von hoher Zugfestigkeit bilden. Auf der molekularen Ebene weist Kollagen vernetzte Polymere von Tropokollagen auf. Diese Kollagenfasern verflechten sich mit elastischen, aus Elastin gebildeten Fasern, das ein Skleroprotein ist. Hiernach wird der Ausdruck "nichtknöchernes, nichtknorpeliges festes Bindegewebe" verwendet und, ohne die herkömmliche Bedeutung einzuschränken, als das eigentliche Binde gewebe definiert, wobei diese Ausdrücke wechselweise benutzt werden und austauschbar sind. Dem Fachmann ist hierbei geläufig, daß das eigentliche Bindegewebe bezeichnenderweise in zwei Klassen aufgeteilt ist, nämlich lockeres und dichtes Bindegewebe. Wie nachstehend noch im einzelnen beschrieben, eignet sich die Erfindung besonders zur Steuerung (Kontrolle) der Entwicklung von Sehnen, Bändern und Periost (Beinhaut, Knochenhaut).

Es sind eine Anzahl von Leiden bekannt, bei denen die Unversehrtheit des Bindegewebes in Mitleidenschaft gezogen ist. Traumatische Verletzungen der Bänder (Ligamenta) und Sehnen kommen oft vor, wobei diese Gewebe bis jenseits ihrer Elastizitätsgrenze überdehnt werden. Sind sie erst einmal zerrissen, heilen Sehnen und Bänder aufgrund mangelhaft in den Geweben vorkommender Fibroblasten nur langsam.

Von anderen wurden zahlreiche Vorrichtungen und Verfahren mit unterschiedlichem Erfolg bei der Behandlung von Knochen leiden angewendet. Hierzu gehören: Zug, Schienen, (Gips)Verbände sowie Innenfixierung durch Stifte und Platten. Abnormales Knochenwachstum wurde erfolg reich durch die Fusion der Epiphyse mit Knochenschaft unterbrochen, einem Vorgang, den man auch mit "Epiphyse odese" beschreibt. Knochenverpflanzungen war nur ein beschränkter Erfolg vergönnt. In einigen Fällen, wo sämtliche Behandlungsmöglichkeiten nichts nutzen, wird schlimmstenfalls das geschädigte Glied amputiert.

Seit kurzem wurden von anderen Forschern Verfahren erkundet, bei einem Versuch, Knochenwachstum bei der Knochenreparatur zu stimulieren, das elektrische Umfeld des Knochengewebes zu verändern. Bemühungen dieser Art konzentrierten sich auf die Verwendung von Elektrodenimplantaten, durch die Gleichstrom über oder in die schlechte Frakturenheilung oder Vereinigungsabnormität geleitet wurde. Aufgrund zahlreicher Nachteile, zu denen auch die damit verbundenen Risiken des Implantierens der Elektroden gehören, wurden alternative, nichtinvasive Techniken verfolgt. Während kapazitiv-erzeugte elektrostatische Felder einige Vorteile brachten, erwiesen sich jedoch die hierzu benötigten verhältnismäßig großen Felder als im allgemeinen prohibitiv. Schließlich wurden auch elektromagnetische Wechselfelder hoher Intensität angewendet, um eine Spannung im Knochen zu induzieren. Man nahm dabei an, daß bei der Nutzung des geschädigten Knochens als Leiter ein Stromfluß durch den Knochen induziert werden könnte, von dem man einen therapeutischen Vorteil erwartete.

Derartige bekannte induktive Vorrichtungen sind bezeichnenderweise durch die Vorrichtung, die in der US-PS 38 93 462 (Patinh.: Manning) mit dem Titel: "Bioelectrochemical Regenerator and Stimulator Devices and Methods for Applying Electrical Energy to Cells and/or Tissue in a Living Body" (Bioelektrischer Rückkopplungsverstärker- und Stimulatorvorrichtungen und -verfahren zum Aufdrücken elektrischer Energie auf Zellen und/oder Gewebe in einem lebenden Körper), sowie durch die Vorrichtungen offenbart, die in der US-PS 41 05 017 (Patinh.: Ryaby et al.) mit dem Titel: "Modification of the Growth Repair and Maintenance Behavior of Living Tissue and Cells by a Specific and Selective Change in Electrical Environment" (Veränderung der Wachstumsreparatur- Erhaltungsverhalten von Lebendgewebe und -zellen durch spezifisches und selektives Verändern im elektrischen Umfeld) beschrieben wurden. Das Hauptaugen merk richteten diese Forscher auf die Nutzung großer Felder zum Erzeugen hoher induzierter Ströme in lebendem Gewebe mit wohl-definierten "therapeutischen" Wellenformen. Die Erfindung der Anmeldung gingen das Problem, Gewebewachstum zu regulieren, von einer anderen Warte her an. Im bevorzugsten Ausführungs beispiel wird nach der Erfindung die Wechselwirkung fluktuierender Magnetfelder und vorgewählter, in den biologischen Flüssigkeiten vorhandener Ionen zur Beeinflussung von Entwicklungsprozessen genutzt. Obgleich eine mögliche Verwendung magnetischer Felder, die über die galvanische Wirkung induzierter Ströme hinausgeht, in der US-PS 38 90 953 (Patinh.: Kraus et al) kurz erwähnt wurde, wurde bis jetzt nach der Kenntnis der Anmelderin von keinem Forscher das Knochenwachstum in der Art gesteuert, wie sie im folgenden nach der Erfindung beschrieben wird.

In einem Aspekt wird durch die Erfindung eine Vorrichtung zur Steuerung des Wachstums nichtknöcherner, nichtknorpeliger fester Bindegewebe geschaffen. Diese Vorrichtung weist eine Einrichtung wie eine Feldspule zum Erzeugen eines geregelten, fluktuierenden Magnetfeldes, das die Bindegewebe beim Menschen und Tier durchdringt, und eine dem Magnetfeld zugeordnete Abtasteinrichtung auf, um die Intensität des im Bindegewebe auftretenden Magnetfeldes zu messen. In einem Ausführungsbeispiel sind die Einrichtung zum Erzeugen des Magnetfeldes und die Magnetfeld abtastung zusammen mit der Stromversorgung wie einer Batterie oder dgl. in einem Gehäuse eingeschlossen. Im Betrieb wird die Einrichtung zum Erzeugen des Magnetfeldes an ein Gebiet lebenden nichtknöchernen, nichtknorpeligen festen Bindegewebes eines Lebewesens zu dem Zweck angelegt, dessen Wachstumscharakteristiken zu steuern. Hiernach wird ein fluktuierendes, gerichtetes Magnetfeld durch die Magnetfelderzeugungseinrichtung erzeugt. Die angelegte magnetische Flußdichte oder Induktion wird längs einer vorbestimmten Achse geleitet, die durch das zu beeinflussende nichtknöcherne, nichtknorpelige feste Bindegewebe hindurchläuft. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die aufgetragene magnetische Flußdichte längs der Achse auf die Komponente des lokalen oder umgebenden Magnetfeldes überlagert, die parallel zur vorbestimmten Achse verläuft, um ein fluktuierendes Komposit-Feld zu erzeugen. Die sich ergebende zusammengesetzte magnetische Flußdichte, die parallel zur vorbestimmten Achse sowie durch das zu behandelnde nichtknöcherne, nichtknorpelige feste Bindegewebe verläuft, wird von dem Magnetfeld-Meßfühler gemessen, der den reinen Durchschnittswert der magnetischen Flußdichte bestimmt, die durch das angezielte Gewebe längs der festgelegten Achse hindurchgeht. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Frequenz des fluktierenden Magnetfeldes auf einen festgelegten Wert eingestellt und der reine Durchschnittswert der Magnetflußdichte wird dann durch Einstellen der Größe des aufgetragenen Magnetfeldes geregelt, um ein zusammengesetztes Magnetfeld herzustellen, das ein vorgewähltes Frequenz/ Feldgrößen-Verhältnis besitzt, durch das die Wachstumscharakteristiken des zu bearbeitenden nichtknöchernen, nichtknorpeligen festen Bindegewebes beeinflußt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Veränderungen in der Größe des lokalen Magnetfeldes längs der vorbestimmten Achse, die sonst die magnetische Flußdichte des zusammengesetzten Magnetfeldes parallel zur festgelegten Achse verändern und somit eine Abweichung von dem gewünschten Verhältnis erzeugen würde, durch Einstellen der Größe des anzulegenden, fluktuierenden Magnetfeldes ausbalanciert. Diese Einstellung wird vorzugsweise durch einen Mikroprozessor in Zusammenhang mit sowohl der Einrichtung zum Erzeugen des Magnetfeldes als auch mit dem Magnetfeldmeßfühler oder -abtaster durchgeführt, hierbei werden bevorzugte Frequenz/Feldgrößen- Verhältnisse durch die Gleichung:

f _c/B = q/(2 f m)

bestimmt, wobei f _c die Frequenz des zusammengesetzten Magnetfeldes in Hertz, B der nicht nullwertige Durch schnittswert der magnetischen Flußdichte des zusammen gesetzten Magnetfeldes parallel zur Achse in Tesla ist und q/m in Coulombs pro Kilogramm gemessen wird und bei einem Wert von etwa 5 × 10⁵ bis etwa 100 × 10⁶ liegt. Der Wert von B liegt vorzugsweise nicht über 5 × 10⁻⁴ Tesla. Bei einem Ausführungsbeispiel werden die Werte von q und m im Hinblick auf die Ladung und Masse eines vorher festgelegten Ions gewählt.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel werden Veränderungen im umgebenden Magnetfeld, wodurch anderenfalls das Frequenz/Magnetfeldverhältnis verändert werden würde, durch Einstellen der Frequenz des angelegten Magnetfeldes ausbalanciert, um das bevorzugte Verhältnis aufrechtzuerhalten. Vorzugsweise liegt die Doppelamplitude der AC-Komponente im Bereich von etwa 2,0 × 10⁻⁵ bis etwa 2,0 × 10⁻⁴ Tesla. Die Wellen form ist vorzugsweise sinusförmig, wobei jedoch andere Wellenformen auch geeignet sind.

Nach der Erfindung wird auch ein Verfahren zum Steuern der Wachstumscharakteristiken von lebendem nichtknöchernem, nichtknorpeligem festem Bindegewebe geschaffen, das in einem Aspekt die Verfahrensschritte des Erzeugens eines fluktuierenden, richtungsorientierten Magnetfeldes, des Positionierens eines Gebiets des lebenden nichtknöchernen, nichtknorpeligen festen Bindegewebes eines Menschen oder Tieres innerhalb des fluktuierenden Magnetfeldes, so daß das Feld durch das zu behandelnde nichtknöcherne, nichtknorpelige feste Bindegewebe parallel zu einer festgelegten Achse hindurchgeht, die durch das eigentliche Bindegewebe hindurch verläuft, des Messens des reinen Durchschnittswertes der zusammengesetzten magnetischen Flußdichte parallel zur festgelegten Achse durch das Gewebe, wobei das zusammengesetzte Magnetfeld die Summe des lokalen Magnetfeldes längs der festgelegten Achse und des angelegten Magnetfeldes ist, des Einstellens der Frequenz und/oder Größe des angelegten Magnetfeldes zum Erzeugen eines zusammengesetzten Magnetfeldes längs der Achse, die das vorbestimmte Frequenz/Größen-Verhältnis besitzt, durch das die Wachstumscharakteristiken des zu behandelnden Gewebes beeinflußt werden, des Aufrechterhaltens des vorbestimmten Verhältnisses von Frequenz zu Größe des zusammengesetzten Feldes und des Aussetzens des zu behandelnden Gewebes dem zusammengesetzten Magnetfeld während einer Zeitspanne, die ausreicht, die Wachstumscharakteristiken des Gewebes zu beeinflussen. Sonstige Beziehungen zwischen Frequenz und Größe können bei einer besonderen Anwendung nützlich oder sogar wünschenswert sein.

Die Erfindung ist besonders geeignet, das Wachstum des Risses einer Sehne oder eines Bandes zu fördern, um die Reparatur zu erleichtern. Diese sowie auch andere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungs beispiele in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine Frontansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Anwendung zur Behandlung eines Bänderrisses,

Fig. 2 einen Aufriß der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Behandlungsköpfen, in denen in gestrichelter Darstellung Feld- oder Erregerwicklungen sowie Magnetfeld-Meßfühler eingesetzt sind,

Fig. 3 einen Aufriß eines erfindungsgemäßen Behandlungs kopfes mit freigelegtem Gehäuse zur Darstellung des Magnetfeld-Meßfühlers,

Fig. 4 eine graphische Darstellung des zusammen gesetzten Magnetflusses nach der Erfindung mit über der Zeit aufgetragenen Veränderungen der Magnetfeldstärke,

Fig. 5 ein Kurvendiagramm des fluktuierenden nicht Null betragenden Durchschnittswertes der zusammen gesetzten magnetischen Flußdichte und

Fig. 6 ein Blockdiagramm eines Ausführungs beispiels nach der Erfindung, bei dem der Schaltkreis der erfindungsgemäßen Vorrichtung willkürlich in einfache funktionelle Abschnitte unterteilt ist.

Die Fig. 1 zeigt die eigentliche Reguliervorrichtung 20 für Bindegewebe (hiernach CTP-(Connective Tissue Proper)Reguliervorrichtung 20 genannt) in Stellung an einem menschlichen Bein 22. Selbstverständlich eignet sich die Vorrichtung und auch das Verfahren nach der Erfindung zur Anwendung bei der Steuerung des Gewebewachstums sowohl an Tieren als auch an Menschen. Demnach stellt das Zielgewebe, das gesteuert behandelt werden soll, ein Gebiet des Lebendgewebes an einem Lebewesen dar, es ist mit anderen Worten ein Zielgewebe "in vivo". Der Ausdruck "lebendes, eigentliches Bindegewebe" wird dahingehend definiert, daß damit nachstehend - ohne dabei die herkömmliche Bedeutung einzuschränken - ein nichtknöchernes, nichtknorpeliges festes Bindegewebe gemeint ist, das zur Durchführung von Stoffwechselfunktionen wie Zellatmung befähigt ist und lebensfähige Wachstums charakteristiken besitzt. "Wachstumscharakteristiken" wird definiert, ohne dabei die herkömmliche Bedeutung einzuschränken, als diejenigen wesentlichen Eigen schaften lebenden Gewebes, die dazu dienen, Replikation, Wachstum, Erhaltung und Reparatur zu vermitteln. Auch wenn die Stimulierung des Gewebewachstums in der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung besonders herausgestellt ist, so gilt doch auch, daß sich die Erfindung auch zur Abbremsung und Hemmung der Entwicklung lebenden Gewebes verwenden läßt und auch zu Anwendungsarten einschließlich der Verhinderung abnormer Gewebeent wicklung geeignet ist.

Mit dem Bezugszeichen 24 ist eine Bänderzerrung angedeutet, bei der die beiden Enden 26 und 28 zum Teil abgetrennt sind. Diese Enden werden durch die Anwendung der Erfindung stimuliert, um die Rate, mit der die Vereinigung beider Enden zustande kommt, zu vergrößern. Es ist der Fachwelt bekannt, daß die natürlichen Entwicklungsprozesse, denen zufolge die Enden 26 und 28 sich wieder vereinigen, um einen Faktor bekannter oder unbekannter Äthiologie unterbrochen werden kann, was zu einer Verzögerung der Heilung führt. Bei dieser Ausführungsform weist die CTP-Reguliervorrichtung 20 zwei Behandlungsköpfe 30 und 32 auf, die am Bein 22 in dem Gebiet der beiden Enden 26 und 28 einandergegenüber angelegt sind, wie dies Fig. 1 zeigt. Wie nachstehend noch eingehender darzulegen ist, ist es wichtig, die Behandlungsköpfe 30 und 32 nächstliegend zum zu behandelnden eigentlichen Bindegewebe anzulegen, so daß das Gewebe in dem Bereich des von den Behandlungsköpfen erzeugten Magnetflusses liegt. Auch hier gilt, obgleich bevorzugt zwei Behandlungsköpfe in Gegenüberstellung nach Fig. 1 verwendet werden, daß ein Einzelkopf oder mehr als zwei Behandlungsköpfe für einige Anwendungs arten geeignet sein können.

Nach Fig. 2 wird die CTP-Reguliervorrichtung 20 vorzugsweise durch zwei Halteriemen 34 und 36 am Bein 22 in Stellung gehalten. Diesbezüglich können sich auch andere Befestigungsmittel für den jeweiligen Anwendungsbereich als geeignet oder erwünscht erweisen. Es kann auch erwünscht sein, die CTP-Reguliervorrichtung 20 als eine ortsfeste Einheit oder dgl. in Abänderung der beweglichen in den Fig. 1-3 dargestellten Ausgestaltung vorzusehen. Die Riemen oder Gurte 34 und 36 sind durch einfache Mittel an den Behandlungs köpfen 30, 32 angebracht, vorzugsweise in einer Art, durch die ermöglicht wird, den Abstand zwischen den Behandlungsköpfen 30, 32 einzustellen, so daß man die allgemein gegenüberliegende Ausrichtung nach Fig. 1 erhält. Demnach sollen die Riemen 30, 32 so beschaffen sein, daß für die CTP-Regulier vorrichtung 20 eine Einstellung erzielt werden kann, die es erlaubt, sie auch an Gliedern unter schiedlicher Größe anzuwenden. Die Behandlungsköpfe 30 und 32 sollten eng und dabei unbeschwert angelegt sein, um eine wesentliche Verschiebung gegenüber dem zu behandelnden eigentlichen Bindegewebe zu verhindern, das hier als angerissene Bänderenden 26 und 28 dargestellt ist. Es wird vorgreifend davon ausgegangen, daß die Erfindung auch in Verbindung mit herkömmlichen Gipsverbänden anwendbar ist, wobei die Reguliervorrichtung für Gewebewachstum 20 unmittelbar in den Aufbau des Gipsverbandes integriert oder auf die Verlängerung des Verbandes aufgesetzt werden kann.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, weist jeder Behandlungskopf 30, 32 ein Gehäuse 38, 40 aus einem nicht magnetischen Werkstoff wie Kunststoff auf, das eine Feldwicklung 42, 44 umschließt. Darüber hinaus soll vorzgusweise zumindest ein Behandlungskopf eine Magnetfeld-Abtastvorrichtung 46 wie eine Halleffekt vorrichtung aufweisen, die im Gehäuse 40 des Behandlungs kopfes 30 enthaltend dargestellt ist. Es ist eine Energieversorgung 48 vorgesehen, die vorzugsweise im Inneren eines der Behandlungsköpfe eingeschlossen ist. Als Energieversorgung 48 kann beispielshalber eine Trockenzellenbatterie oder dgl. verwendet werden. Es wird bevorzugt, zwei oder mehrere getrennte Versorgungsquellen vorzusehen, um die Anzahl der erforderlichen Schaltelemente auf einem Mindestmaß zu halten. Das Gehäuse 48 soll dabei vorzugsweise über eine Einrichtung verfügen, bei der die Batterie 48 zugänglich ist, so z. B. eine (nicht dargestellte) verschiebbare Platte oder dgl., wodurch das Einsetzen erleichtert wird. Es kann auch zweckmäßig sein, die Batterie 48 außen am Gehäuse 38 anzubringen oder eine beliebige andere Art der äußeren Anordnung zu treffen. Auch wenn es ein bedeutsames Merkmal und ein Vorteil der Erfindung ist, eine Reguliervor richtung für Gewebewachstum zu schaffen, in der eine unabhängige Energiequelle vorgesehen ist, wodurch die Vorrichtung nicht nur leicht an Gewicht sondern auch beweglich einsetzbar ist, so können doch auch andere Strom versorgungen wie ein Wechselstrom-Netzanschluß in Verbindung mit einem Umformer für Wechselstrom-Gleichstrom dort verwendet werden, wo es auf Mobilität ankommt.

Feldwicklungen 44 und 42 sind das Mittel der Wahl, durch das ein angelegtes Magnetfeld in der erfindungs gemäßen Vorrichtung erzeugt werden kann. Der Radius jeder Feldwicklung 44 und 42 sowie deren Windungen können den Grundzügen der Erfindung gemäß variieren. Der Fachmann erkennt hierbei, daß andere Elektromagnete oder gegebenenfalls Dauermagnete für die Verwendung in der Erfindung passend gemacht werden können, wobei auch derartige Anwendungen in den Rahmen des Erfindungsgedankens fallen. Den Feldwicklungen wird bei weitem der größte Vorzug eingeräumt, da sie ein einfaches Mittel zum Konzentrieren der magnetischen Kraftlinien darstellen. Da erfindungsgemäß verschiedene Bauteile innerhalb eines einzigen Gehäuses eingeschlossen liegen, kann eine Abschirmung verwendet werden, um unerwünschte Wechselwirkungen unter den Bauteilen zu verhindern.

Bei der meist bevorzugten Anordnung ist die räumliche Ausgestaltung und relative Stellung der Feldwicklungen 44, 42 während der Behandlung derart, daß die Feld wicklungen 44, 42 als Helmholtz-Spulen arbeiten. Der Fachmann wird erkennen, daß bei der meist bevorzugten Anordnung die Feldwicklungen 44, 42 im wesentlichen baugleiche, feld-unterstützende, parallele Koaxialspulen sind, die um einen Abstand getrennt sind, der gleich dem Radius jeder Spule ist. Bei dieser meist bevorzugten Anordnung erzeugt die Helmholtz-Zusammensetzung ein angelegtes Magnetfeld in einem festgelegten Raum zwischen den Wicklungen oder Spulen. Wie der Fig. 4 zu entnehmen ist, wird dieser vorbestimmte Raum 68 von dem zu behandelnden Zielgewebe eingenommen, dessen Wachstumscharakteristiken nach der Erfindung geregelt werden, was nachstehend noch im einzelnen erläutert wird. Der vorbestimmte Raum 68 zeigt, daß durch ihn magnetische Feldlinien 52 parallel zur festgelegten Achse 50 verlaufen. Somit durchlaufen die magnetischen Feldlinien das Zielgewebe, das hier als angerissene Bänderenden 26, 28 dargestellt ist.

Es ist zu erkennen, daß das Zielgewebe den lokalen magnetischen Einflüssen ausgesetzt ist. Nachstehend wird der Ausdruck "lokales magnetisches Feld" definiert als magnetische Einflüsse oder Einwirkungen, zu denen auch das Magnetfeld der Erde oder das geomagnetische Feld zu rechnen ist, wodurch ein lokaler Magnetfluß erzeugt wird, der durch das Zielgewebe fließt. "Magnetische Flußdichte" wird wie herkömmlich definiert als die Anzahl der magnetischen Feldlinien pro Flächeneinheit eines senkrecht zur Flußrichtung stehenden Abschnitts. Faktoren, die zusätzlich zum geomagnetischen Feld zum lokalen Magnetfeld beitragen, können örtlich festgelegte Gebiete der ferromagnetischen Werkstoffe oder dgl. miteinschließen. Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung werden Feldwicklungen 42 und 44 verwendet, um ein angelegtes, fluktuierendes Magnetfeld zu erzeugen, das bei der Vereinigung mit dem lokalen Magnetfeld parallel zur vorbestimmten Achse 50 ein resultierendes oder vereinigtes Magnetfeld herstellt, das ein genau gesteuertes, festgelegtes Magnetflußdichte/Frequenz- Verhältnis aufweist.

Die Fig. 3 zeigt die Magnetfeld-Abtastvorrichtung oder das Magnetometer 46 in dem Gehäuse 40 mit den zugeordneten Anschlüssen oder Leitungen 54, 56, 58 und 60, über die die Abtastvorrichtung mit der Stromquelle 48 und in einer Ausführungsform mit einem Mikroprozessor 62 elektrisch verbunden ist. Der Fachmann wird erkennen, daß die Helmholtz- Zusammenstellung der Feldwicklungen 42, 44 in dem aktiven Raumvolumen oder festgelegten Raum 68 ein allgemein gleichförmiges oder gleiches angelegtes Magnetfeld zwischen den Wicklungen oder Spulen vorsieht. Somit wird durch die CTP-Reguliervorrichtung 20 ermöglicht, daß ein im wesentlichen gleichförmiges angelegtes Magnetfeld dem Zielgewebe im festgelegten Raum 68 aufgedrückt wird. Hierbei bestimmt die Richtung des angelegten Magnetflusses die Richtung der festgelegten Achse 50, d. h. der Fluß des angelegten Magnetfeldes verläuft immer in derselben Richtung wie die festgelegte Achse 50. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird dieser angelegte Magnetfluß im festgelegten Raum 68 auf den lokalen Magnetfluß überlagernd aufgedrückt. Die Feldlinien dieser lokalen Flußkomponente sind durch das Bezugs zeichen 53 gekennzeichnet.

Das Magnetometer 46 ist in der CTP-Reguliervorrichtung 20 zum Messen des gesamten oder zusammengesetzten Magnetflusses eingesetzt, der den festgelegten Raum 68 parallel zur festgelegten Achse 50 durchläuft. Demnach ist also das Magnetometer 46 vorgesehen, das zusammengesetzte Magnetfeld längs der Achse 50 zu messen. Entweder vermehrt oder vermindert die lokale Feldkomponente den angelegten Magnetfluß, es sei denn, die lokale Feldkomponente ist Null. Dies ist ein bedeutsames Merkmal der Erfindung.

Die relativ niedrigen angelegten Flußdichten und die genau festgelegten Beziehungen oder Verhältnisse von erfindungsgemäß vorgesehener vereinigter Flußdichte und Frequenz muß während der Behandlung ungeachtet des Einflusses des lokalen Magnetfeldes aufrechterhalten werden. Dies wird auf im wesentlichen zwei bevorzugte Weisen erreicht, was nachstehend noch im einzelnen dargelegt wird. Somit ist das Magnetometer 46 vorgesehen, die Größe der magnetischen Flußdichte des lokalen Magnetfeldes zu bestimmen. Demgemäß wird in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung der festgelegte Raum 68 von einem Gebiet lebenden Gewebes eines Menschen oder Tieres eingenommen. Die vorbestimmte Achse 50, die durch den vorbestimmten Raum 68 und somit durch das Zielgewebe hindurch verläuft, wird durch die relative Stellung der CTP-Reguliervorrichtung 20 gegenüber dem Zielgewebe bestimmt. Die vorbestimmte Achse 50 liegt dabei in derselben Richtung wie der angelegte Magnetfluß, der von den Feldwicklungen 42, 44 durch den vorbestimmten Raum 68 hindurch erzeugt wird. Während dieses Vorgangs mißt das Magnetometer 46 die gesamte, das Zielgewebe durchströmende Magnetflußdichte parallel zur vorbestimmten Achse 50. Diese gesamte oder vereinigte Magnetflußdichte ist die Summe der angelegten und der lokalen Komponente. Hierbei kann die lokale Komponente manchmal in derselben Richtung wie der angelegte Fluß, manchmal jedoch in anderen Richtungen als der angelegte Fluß liegen und manchmal kann die lokale Komponente auch Null sein. Diese Veränderungen der lokalen Komponente längs der Achse werden durch Veränderungen in der Richtung der vorbestimmten Achse 50 nach Maßgabe des Umsetzens der CTP-Reguliervorrichtung 20 erzeugt, das beispielshalber dann geschieht, wenn ein der Behandlung sich unterziehender ambulanter Patient das Bein 22 bewegt. Somit kann, wenn der Patient möglicherweise nach Westen gewandt ist, bei T₁ der von den Feldwicklungen 42, 44 erzeugte angelegte Fluß parallel zur Nord/Süd-Achse verlaufen. Da die Richtung der vorbestimmten Achse 50 durch die Richtung des angelegten Flusses bestimmt ist, befindet sich demzufolge in dieser Stellung die vorbestimmte Achse 50 ebenfalls in der Nord/Süd-Richtung. Bei T₂ könnte sich der Patient nach Norden drehen, wodurch es zu einer 90°-Drehung der Feldwicklungen 42, 44 kommt, so daß der angelegte Magnetfluß nunmehr parallel zu einer Ost/West-Achse verläuft. Demgemäß befindet sich die vorbestimmte Achse 50 dann auch in der Ost/West-Richtung. In den meisten Fällen wird die lokale Komponente in den verschiedenen Richtungen unterschiedlich sein. Folglich wird sich der vereinigte, vom Magnetometer 46 längs der vor bestimmten Achse 50 gemessene Fluß als Reaktion auf Veränderungen in der Stellung der CTP-Regulier vorrichtung 20 gegenüber dem lokalen Magnetfeld verändern. Der reine Durchschnittswert der Magnetfluß dichte wird dementsprechend reguliert, um sich auf die Veränderung des vereinigten Flusses einzustellen. Deshalb sollte auch die CTP-Reguliervorrichtung 20 vorzugsweise eine bewegungsfähige Einheit sein, was einen bedeutenden Vorteil darstellt.

Die unerwarteten und überragenden Ergebnisse aus der Erfindung werden erreicht, indem ein fluktuierendes vereinigtes oder zusammengesetztes (Komposit)Magnetfeld erzeugt wird, das eine parallel zur vorbestimmten Achse 50 verlaufende magnetische Flußdichte hat, wobei die vereinigte Magnetflußdichte längs der Achse 50 bei einem vorbestimmten Verhältnis zur Frequenz der Fluktuationen gehalten wird. In diesem Ausführungsbeispiel hat die vereinigte Magnetflußdichte parallel zur vorbestimmten Achse 50 einen nicht Null betragenden reinen Durchschnitts wert. Wie der Fig. 5 zu entnehmen ist, läßt sich das erfindungsgemäße therapeutische Magnetfeld als ein statisches Feld mit der Bezugshöhe A denken, auf die ein fluktuierendes Magnetfeld aufgedrückt wird. Es weist eine Wechselstromkomponente, die sich in der Amplitude aber nicht in der Richtung ändert, und eine Gleichstrom-Bezugsgröße auf, um die herum sich die Wechselstromkomponente verändert. Die Bezugshöhe A ist der nicht Null betragende Durchschnittswert der Flußdichte (B). Deshalb ist auch ersichtlich, daß der nicht Null betragende Durchschnitt oder reine Durchschnittswert der zusammen gesetzten Magnetflußdichte längs der vorbestimmten Achse 50 verwendet wird, daß sich die Größe (B) der zusammengesetzten Flußdichte aufgrund der Schwankung oder Fluktuation des angelegten Magnetflusses um einen vorbestimmten Betrag oder einem vorbestimmten Verhältnis ändert. Somit kommt ein Durchschnittswert, wie bei (C) dargestellt, zur Anwendung, der ein nicht Null betragender Durchschnittswert ist. Hieraus ergibt sich, daß, obgleich die zusammengesetzte Magnetflußdichte längs der Achse in einem gesteuerten Verhältnis schwankt, das zusammengesetzte Feld durch die Stärke des angelegten Feldes geregelt wird, um sicherzustellen, daß das zusammengesetzte Feld stets gepolt ist, d. h. das Komposit-Feld liegt immer in derselben Richtung längs der vorbestimmten Achse 50.

Es hat sich gezeigt, wie bereits erwähnt, daß ziemlich exakte Verhältnisse der Flußdichte des zusammengesetzten Magnetfeldes zur Frequenz der Fluktuationen in der Erfindung zur Anwendung kommen, um die therapeutischen Ergebnisse herbeizuführen. Diese Verhältnisse von Frequenz zu zusammengesetzter Flußdichte erhält man nach der folgenden Gleichung:

f _c/B = q/(2 π m),

wobei f _c die Frequenz des zusammengesetzten Magnetfeldes in Hertz, B der reine Durchschnittswert der Magnetflußdichte des zusammengesetzten Magnetfeldes parallel zur vorbestimmten Achse 50 in Tesla ist und q/m einen Wert von etwa 5 × 10⁵ bis etwa 100 × 10⁶ Coulombs pro Kilogramm hat. B hat vorzugsweise einen Wert, der nicht über etwa 5 × 10⁻⁴ Tesla liegt. Um das Wachstum des eigentlichen Bindegewebes zu stimulieren werden beispielshalber die folgende Frequenz und die zugeordnete zusammengesetzte Magnet flußdichte (B) bevorzugt:

bei einer Wechselstrom-Doppelamplitude 21 Mikro-Tesla rms (Mittelwert). Mit dieser Kombination kommt es eher zu einer Faserbildung oder -ablagerung anstatt zu erhöhter Zellenproliferation. Um das Wachstum des eigentlichen Bindegewebes in der Art zu simulieren, durch die erhöhte Zellenproliferation gegenüber Faserbildung begünstigt wird, werden folgende Frequenz und zugeordnete zusammengesetzte Magnetflußdichte (B) bevorzugt:

bei einer Wechselstrom-Doppelamplitude 21 Mikro-Tesla rms (Mittelwert).

Während man den genauen Mechanismus noch nicht vollständig versteht, durch den die Wachstumscharakteristiken des zu behandelnden eigentlichen (Ziel)Bindegewebes durch die Anwendung der Erfindung beeinflußt werden, worauf in Zusammenhang mit dem erfindungs gemäßen Verfahren noch im einzelnen eingegangen wird, sind außergewöhnliche Ergebnisse durch Abstimmen des zusammengesetzten Feldes auf die resonanten Absorptionsfrequenzen der vorgewählten Ionen erzielt worden.

Somit wird der Fachmann auch leicht erkennen, daß die CTP-Reguliervorrichtung 20 nach einem Aspekt eine Einrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes aufweist, um ein oszillierendes Magnetfeld parallel zur vorbestimmten Achse zu schaffen. Darüber hinaus umfaßt die CTP-Reguliervorrichtung 20 vorzugsweise eine Magnetfeld-Abtasteinrichtung, durch die die Magnetflußdichte parallel zur vorbestimmten Achse gemessen wird. Auch ist vorzugsweise eine Mikrosteuer einrichtung in der CTP-Reguliervorrichtung 20 vorhanden, durch die eine vorbestimmte Beziehung zwischen der Magnetflußdichte parallel zur vorbestimmten Achse und der Frequenz der Magnetfeldoszillation hergestellt und aufrechterhalten wird, während die CTP-Reguliervorrichtung 20 ihre Ausrichtung in Bezug zum lokalen Magnetfeld ändert. Somit wird die CTP-Reguliervorrichtung 20 dazu verwendet, im vorbestimmten Rauminhalt 68 ein Magnetfeld mit vorbestimmten Parametern zu erzeugen, zu überwachen und einzustellen. Während diese vorbestimmte Beziehung vorzugsweise aufrechterhalten wird, indem der angelegte Fluß eingestellt wird, um Veränderungen in der lokalen Feldkomponente auszugleichen, wobei im anderen Falle zur Wahrung des gewünschten Verhältnisses die Frequenz eingestellt werden kann.

Bei der Anwendung wird das eigentliche Bindegewebe, vorzugsweise Bänder, Sehnen und/oder Periostea, in das vorbestimmte Volumen 68 eingebracht und dann, wie vorstehend beschrieben, einem fluktuierenden Magnetfeld während eines Arbeitszyklus und einer Zeitdauer ausgesetzt, die ausreicht, die Wachstums charakteristiken des Zielgewebes geeignetermaßen zu beein flussen. Bei der meist bevorzugten Ausführungsform beinhaltet diese Beeinflussung die Beschleunigung der Wachstumscharakteristiken, um die Proliferation und das Wachstum des eigentlichen Bindegewebes zu bewirken, indem kollagene und elastische Faser ablagerung und fibroplastische Poliferation von Gewebe zellen herbeigeführt wird. Darüber hinaus kann auch eine Wachstumshemmung erreicht werden. Während die Länge der Zeitspanne, die für eine erfolgreiche Behandlung notwendig ist, variieren kann, geht man davon aus, daß etwa 100 Tage für die Behandlung von gerissenem eigentlichem Bindegewebe günstige Ergebnisse zeitigt. In bestimmten Anwendungsfällen kann eine längere Behandlungsdauer erwünscht sein.

In einer anderen Ausführungsform nach der Erfindung werden die Werte für q und m in Bezug zur vorgewählten Ionenart bestimmt. Dem Fachmann ist geläufig, daß das biochemische Milieu des eigentlichen Bindegewebes in der Interzellular- und Interstitialflüssigkeit eine Mischung verschiedener Ionen aufweist. Zu diesen Ionen gehören Kalium-, Magnesium-, Natrium-, Chlorid-, Phosphat-, Sulfat-, Karbonat-, Bikarbonationen und dgl. sowie verschiedene Ionen, die durch die Dissoziation von Aminosäuren, Proteinen, Zucker, Nukleotiden und Enzymen gebildet werden. Die Anmelderin hat herausgefunden, daß bei der Verwendung der Ladungs- und Massewerte für ein vorgewähltes Ion in der vorstehenden Gleichung, die der Fachmann als die für f _c/B gelöste Zyklotron-Resonanzbeziehung erkennt, die Verhältnisse von Frequenz zu Magnetflußdichte bestimmt werden können, die dazu dienen, die Wachstumscharakteristiken des eigentlichen lebenden Bindegewebes nach der Erfindung zu regulieren. Das bisher bestehende Beweismaterial zeigt an, daß bei Anwendung des Ladungs- zu Masseverhältnisses eines vorgewählten Ions eine spezifische Zyklotron- Resonanzfrequenz für das Ion bestimmt werden kann. Indem dann die CTP-Reguliervorrichtung 20 abgestimmt wird, um eine zusammengesetzte Magnetflußdichte mit richtiger Zyklotron-Resonanzfrequenz aufrecht zuerhalten, kann das vorgewählte Ion enthaltende Lebendgewebe darauf behandelt werden, Veränderungen in den Wachstumscharakteristiken hervorzubringen. Auch hierbei weist das Beweismaterial darauf hin, daß die durch die Erfindung erzielten günstigen Ergebnisse bei dieser Ausführungsform dann herbei geführt werden, wenn das vorgewählte Ion von dem erfindungsgemäßen Magnetfeld mit den gewünschten Parametern Energie absorbiert. Man nimmt an, daß diese Energiezunahme die Transmembranbewegung des vorgewählten Ions über die Zellenmembran einer oder mehrerer, das Zielgewebe aufweisender Zelltypen fördert oder beschleunigt. Durch Steigerung einer derartigen transmembranen Bewegung vorgewählter Ionen kann das Zellenwachstum und die Gewebeentwicklung erfindungsgemäß vermehrt oder vermindert werden. Zur Steigerung des Wachstums von Knochengewebe sollen bevorzugt die vorgewählten Ionen Ca⁺⁺ oder Mg⁺⁺ und für die Verzögerung oder Hemmung vorzugsweise das Ion K⁺ genutzt werden.

Der vorstehenden Erläuterung der bevorzugten Ausführungs beispiele nach der Erfindung und der Gleichung zur Erstellung einer Zyklotron-Resonanzbeziehung ist zu entnehmen, daß entweder die Frequenz des fluktuierenden Magnetfeldes oder die Größe oder Stärke der Magnetflußdichte längs der vorbestimmten Achse oder sowohl die Frequenz als auch die Stärke der Flußdichte eingestellt werden kann, um innerhalb des Volumens 68 ein Magnetfeld aufzubauen, das die gewünschten Charakteristiken aufweist. Es wird jedoch bevorzugt, wie vorstehend erwähnt, eine konstante Frequenz beizubehalten, wodurch es nötig wird, daß die Stärke der angelegten Magnetflußdichte einreguliert wird, um Veränderungen im lokalen Magnetfeld auszu gleichen, so daß das konstante Verhältnis von Frequenz zu Magnetflußdichte beibehalten wird. So ist es beispielshalber notwendig, eine Frequenz von 15 Hz und eine durchschnittliche Flußdichte von 1,95 × 10⁻⁵ Tesla aufrechtzuerhalten, um die Wachstumscharakteristiken des Zielgewebes zu beeinflussen, wobei Veränderungen im lokalen Feld, die sonst zu unerwünschten Abweichungen in der zusammengesetzten Magnetflußdichte führen würden, berichtigt werden müssen, indem die angelegte Magnetflußdichte dementsprechend erhöht oder vermindert wird. Am günstigsten läßt sich dies durch die Mikrosteuerung in Verbindung mit sowohl der Feld erzeugungseinrichtung als auch der Feldabtastungs vorrichtung durchführen. Wenn andernfalls, wie erwähnt, aufgrund von Veränderungen in der Ausrichtung der CTP-Reguliervorrichtung 20 gegenüber dem lokalen Magnetfeld Veränderungen in der zusammengesetzten Magnetflußdichte längs der Achse auftreten, kann dann die Frequenz der Oszillationen geändert werden, so daß das bevorzugte therapeutische Verhältnis aufrechterhalten wird. Hierbei ist nochmals hinzuweisen, wie wichtig es ist, sich zu vergegenwärtigen, daß der Wert B die durchschnittliche zusammengesetzte Magnetflußdichte parallel zur vorbestimmten Achse ist, da sich bei oszillierendem Feld die Größe der Magnetflußdichte ändert. Es ist somit klar, daß die Erfassung von Veränderungen im Magnetfeld, die auf Veränderungen der Umgebungskomponente zurückzuführen sind, in ausreichend häufigen Zeitintervallen durchge führt werden soll, um ein Frequenz/Magnetfeld-Verhältnis zu schaffen, das ungeachtet der Veränderungen in der lokalen Feldkomponente im wesentlichen konstant ist.

Wie die Fig. 2 andeutet, weist jede Feldwicklung 42, 44 vorzugsweise bis zu etwa 3000 Windungen oder Schleifen aus leitendem Draht auf, wobei der Durchmesser d jeder Schleife bei vorzugsweise 300 cm liegt. Die Anzahl der Drahtwindungen n, der Durchmesser der Wicklungen, der Abstand der Wicklungen sowie die Drahtdicke sind nur insoweit kritisch, wie sie und andere Gestaltungsparameter in der allgemein üblichen Praxis Belastungen ausgesetzt werden müssen, um bei der bevorzugten Anwendungsart der Erfindung zur Erzielung der hierfür benötigten vorbestimmten Flußdichten optimale Leistungscharakteristiken zu ermöglichen. Es sind, wie erwähnt, auch andere Einrichtungen zum Erzeugen des Magnetfeldes geeignet, um mit der Erfindung verwendet zu werden, wobei diese dann unter den Erfindungsgedanken fallen.

Das angelegte Magnetfeld, das sich aus einer zusammen gesetzten Magnetflußdichte längs der vorbestimmten Achse 50 ergibt, kann durch ein Sinussignal oder aus einem an die Feldwicklungen 42, 44 gelegtes gleichgerichtetes Vollweg-Signal erzeugt werden. Es kann sich auch in einigen Fällen als zweckmäßig erweisen, durch die Verwendung zusätzlicher, im rechten Winkel zu den Behandlungsköpfen 30, 32 angeordneter Wicklungen zur Schaffung eines (nicht als erforderlich erachteten) entgegengesetzten jedoch gleichen Feldes die Komponenten des lokalen Magnetfeldes, die zur vorbestimmten Achse 50 nicht parallel sind, auf Null zurückzuführen. Es kann aber auch zweckmäßig sein, die lokale Magnetfeldkomponente während der ganzen Behandlung auf Null zurückzuführen, indem zusätzliche Wicklungen oder dgl. verwendet werden.

Das Blockdiagramm der Fig. 6 zeigt eine bevorzugte Anordnung der in funktionelle Abschnitte gegliederten Schaltkreise der CTP-Reguliervorrichtung 20. Es können bei genauer Beachtung der Grundgedanken der Erfindung auch zahlreiche andere Schaltungsanordnungen getroffen werden. Die Darstellung zeigt eine Mikrosteuer einheit oder einen Mikroprozessor 100, durch die bzw. den das zusammengesetzte Magnetfeld auf einer konstanten vorbestimmten Höhe trotz der vorstehend beschriebenen Veränderungen der Umgebungskomponente gehalten wird. Diesbezüglich ist ein Eingang 102 vorgesehen, durch den ein Sollwert der vorbestimmten Magnetflußdichte längs der vorbestimmten Achse durch das Zielgewebe in den Mikroprozessor 100 eingegeben wird. Wie nachstehend dargelegt, wird die zusammen gesetzte Feldstärke mit diesem Sollwert verglichen, um ein Fehlersignal zu erzeugen, das der Differenz von Sollwert und gemessenem Wert der zusammengesetzten Magnetflußdichte längs der Achse entspricht.

Es ist eine Magnetflußabtast- oder -fühlereinrichtung 104 vorgesehen, durch die die Größe des das Zielgewebe längs der Achse durchlaufenden zusammengesetzten Feldes gemessen wird. Es wird hierbei bevorzugt, daß die Magnetfeldabtast- oder -fühlereinrichtung 104 eine Halleffekt-Vorrichtung aufweist, von der für den Fachmann leicht erkennbar, ein Analogsignal erzeugt wird. Das zusammengesetzte Magnetfeld wird beständig vom Magnetfeldabtaster oder -fühler 104 überwacht, der an den Mikroprozessor 100 ein Signal liefert. Hierbei ist der Ausgang eines Halleffekt-Magnetfühlers verhältnismäßig klein, weshalb der Magnetfeldfühler- Verstärker 106 vorgesehen ist, von dem das vom Magnetfeld fühler 104 kommende Signal beispielshalber bis auf das dreitausendfache seines ursprünglichen Wertes verstärkt wird. Da die Halleffekt-Vorrichtung ein Analogsignal erzeugt, ist ein Analog-Digital-Umsetzer 107 vorgesehen, von dem das aus dem Magnetfeldfühler 104 kommende verstärkte Signal in ein Digitalsignal umgewandelt wird, das vom Mikroprozessor 100 verwendet werden kann. Der Analog-Digital-Umsetzer sollte vorzugsweise auf dem Mikroprozessorchip angeordnet sein.

Die Verstärkung des Magnetfeldfühlersignals könnte einen unerwünschten Geräuschpegel erzeugen, und es könnten auch plötzliche Veränderungen in der Magnetfeldstärke auftreten, die die Bestimmung des wahren Durchschnittswertes der zusammengesetzten Magnetflußdichte erschwert. Folglich wird das Signal aus dem Analog-Digital-Umsetzer 106, das in den Mikroprozessor 100 eingegeben wird, durch das Software- Filter 108 gefiltert, um Schrotrauschen und plötzliche vom Magnetfeldfühler 104 erfaßte Fluktuationen im zusammengesetzten Feld zu beseitigen. Obwohl hierbei bevorzugt wird, daß das Filter 108 als Software im Mikroprozessor 100 vorgesehen ist, kann auch ein getrenntes Filter verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform ist das Software-Filter 108 ein Digital-Filter, vorzugsweise ein Integrierglied mit einer Zeitkonstante von annähernd 0,5 Sekunden. Die Veränderungen der Größe des zusammengesetzten Magnetfeldes, die durch Erhöhung oder Verminderung des angelegten Feldes kompensiert werden, stellen mit anderen Worten langfristige Veränderungen von 0,5 Sekunden oder darüber dar und ergeben sich hauptsäch lich aus den Veränderungen in der Orientierung der Regulier vorrichtung 20 gegenüber der Umgebungsfeldkomponente. Demzufolge sollte die Zeitkonstante des Filters 108 so beschaffen sein, daß Durchgangsfluktuationen herausgefiltert werden.

Der Mikroprozessor 100 weist ein Logikteil auf, von dem der nicht Null betragende Durchschnittswert der zusammengesetzten Magnetflußdichte berechnet wird. Der nicht Null betragende Durchschnittswert wird dann vom Komparator 110 im Mikroprozessor 100 mit dem vorbestimmten Gleichstrom-Bezugs- oder -offsetwert verglichen, der dann über den Eingang 102 in den Mikroprozessor 100 eingegeben wird. Dieser Bezugswert wird vorzugsweise durch einen überlassenen Schaltkreis im Mikroprozessor 100 erstellt, obgleich veränderliche Eingabeeinrichtungen vorgesehen werden könnten, durch die der Sollwert verändert werden könnte. Es wird dann eine Fehleranweisung erzeugt, die die Differenz zwischen dem gemessenen Wert der zusammen gesetzten Magnetflußdichte und dem Soll- oder Bezugswert bestimmt. Hiernach bestimmt der Mikroprozessor 100 die Größe des Ausgangs, die nötig ist, die Magnetfeld erzeugenden Wicklungen 112 zu treiben, um die zusammen gesetzte Magnetflußdichte zum Sollwert zurückzuführen.

Es ist ein Feld-Modulator oder -Oszillator 114 vorgesehen, durch den eine Wechselstrom- oder fluktuierende Komponente auf das digitale Ausgangssignal aufgedrückt wird, das in den Digital-Analog-Umsetzer 116 gegeben wird. Aus der vorstehenden Erläuterung der Erfindung ist zu erkennen, daß der Software- Feldmodulator 114 des Mikroprozessors 100 im bevorzugten Ausführungs beispiel nach der Erfindung auf eine feste vorbestimmte Frequenz voreingestellt ist, um den gewünschten vor bestimmten Wert des Wachstum regulierenden Frequenz/Magnet flußdichte-Verhältnisses zu erzeugen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Rückkopplungssystem nach der Erfindung so ausgebildet, daß Veränderungen der zusammengesetzten Magnetflußdichte gemessen werden, worauf der Mikroprozessor 100 dann die erforderliche Veränderung der Frequenz bestimmt, um die vorbestimmte Beziehung aufrechtzuerhalten. Der Software- Feldmodulator 114 liefert in diesem Ausführungsbeispiel die erforderliche Wechselstromfrequenz. Auch hier soll der Digital-Analog-Umsetzer 116 vorzugsweise auf dem Mikroprozessorchip angeordnet sein. Somit liefert der Modulator 114 die Wechselstrom- Komponente an der Knotenstelle 118.

Das Signal vom Digital-Analog-Umsetzer 116 wird dem Spannungs- Strom-Verstärker 120 zugeführt, dessen Ausgang die das Magnetfeld erzeugenden Wicklungen 112 auf gewünschte Weise treibt. Demgemäß wird das zusammengesetzte Feld trotz der Veränderungen in der Umgebungskomponente im wesentlichen konstant gehalten.

Obgleich zahlreiche Anordnungen der Energiequellen zweckmäßig sind, soll die Energieversorgung 122 vorzugsweise den Magnetfeldfühler-Verstärker 106, Mikroprozessor 100 und den Magnetfeldfühler 104, letzteren über die Versorgungs-Schaltungsanordnung 124 speisen. Es soll vorzugsweise eine getrennte Energieversorgung 126 für den Spannungs-Strom- Verstärker vorgesehen werden.

Nachdem vorstehend die erfindungsgemäße Vorrichtung einschließlich des Aufbaus, des Betriebs und der Anwendung beschrieben wurde, wird nunmehr das Verfahren nach der Erfindung beschrieben. Hierbei gilt als selbstverständlich, daß die Beschreibung des Verfahrens die vorstehende Erläuterung der neuwertigen Erfindung miteinbezieht. In diesem Sinne wird durch die Erfindung ein Verfahren zum Regulieren der Wachstumscharakteristiken von nichtknöchernem, nichtknorpeligem, festem Bindegewebe geschaffen. Bei einem Ausführungsbeispiel wird dies erreicht, indem ein fluktuierendes, richtungs orientiertes Magnetfeld erzeugt wird, das sich durch das eigentliche zu behandelnde Bindegewebe hindurch erstreckt. Eine Anzahl von Einrichtungen zum Erzeugen des Magnetfeldes sind hierzu geeignet, wobei jedoch zur Anwendung hier die eingangs beschriebene CTP- Regulierungsvorrichtung 20 bevorzugt wird. Das auf diese Weise erzeugte Magnetfeld hat eine Magnetflußdichte genau gesteuerter Parameter, die das Zielgewebe parallel zur vorbestimmten, durch das Gewebe verlaufenden Achse durchlaufen. Es ist für den Fachmann sowie aus dem Vorgesagten ersichtlich, daß das lokale Magnetfeld, dem das Zielgewebe ausgesetzt wird, eine Komponente enthält, die parallel zur vorbestimmten Achse verläuft und die somit das angelegte oder erzeugte Magnetfeld längs der Achse unterstützt oder ihm entgegenwirkt. Manchmal kann die Lokalkomponente auch Null sein. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die Dichte der zusammengesetzten Magnetflußdichte und insbesondere der nicht Null betragende Durchschnitts wert der zusammengesetzten Magnetflußdichte gesteuert, um eine exakte Beziehung zwischen der Flußdichte längs der Achse und der Frequenz des angelegten Magnetfeldes vorzusehen, das um einen vorbestimmten Wert oszilliert. Am günstigsten wird dies erreicht, indem zum Ausgleichen der Veränderungen im lokalen Feld die Stärke des angelegten Feldes einreguliert wird. Deshalb wird nach einer Ausführungsform ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Regulieren der Wachstumscharakteristiken von lebendem nichtknöchernem, nichtknorpeligem, festem Bindegewebe geschaffen, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das das Gewebe durchdringt und das eine vorbestimmte Beziehung zwischen der Frequenz der Oszillation und der durchschnittlichen Flußdichte besitzt. Hierbei wird die vorbestimmte Beziehung oder das Verhältnis der Frequenz/Feld-Größe anhand der folgenden Gleichung:

f _c/B = q/(2 π m)

bestimmt, wobei f _c die Frequenz des zusammengesetzten Magnetfeldes längs der vorbestimmten Achse in Hertz, B ein nicht Null betragender reiner Durchschnitts wert der Magnetflußdichte des zusammengesetzten Magnetfeldes längs der Achse in Tesla ist und q/m in Coulombs pro Kilogramm gemessen wird und einen Wert von etwa 5 × 10⁵ bis etwa 100 × 10⁶ hat. B hat vorzugsweise einen Wert, der nicht über 5 × 10⁻⁴ Tesla liegt.

Um dieses fluktuierende Magnetfeld mit den gewünschten Parametern zu erzeugen, wird das zusammengesetzte Feld parallel zur vorbestimmten Achse beständig überwacht. Dies wird, wie vorstehend erläutert, vorzugsweise mit einer Halleffekt-Vorrichtung oder dgl. durchgeführt, die ein Analogsignal liefert.

Das Analogsignal wird von einer Mikroprozessoreinrichtung periodisch abgetastet, die dann die benötigte Frequenz und/oder Größe des angelegten Magnetfeldes berechnet, um das vorstehend beschriebene, vorprogrammierte und vorbestimmte Verhältnis aufrechtzuerhalten. Es ist nunmehr leicht zu erkennen, daß es der ver einigte oder zusammengesetzte Magnetfluß ist, der vom Magnetfeldfühler abgetastet wird. Die Einrichtung zum Erzeugen des Magnetfeldes wird verwendet, um dort, wo es zweckmäßig ist, die Größe des zusammen gesetzten Feldes einzustellen.

Das Verfahren umfaßt bei einem Ausführungsbeispiel die Steuerung des Durchschnittswertes der angelegten Magnetflußdichte längs der vorbestimmten Achse, um das festgelegte Verhältnis der Frequenz/Kompositmagnet flußdichte beizubehalten. Bei einem anderen Ausführungs beispiel wird die Frequenz der Fluktuationen einreguliert, um das Verhältnis beizubehalten, worin Veränderungen in der zusammengesetzten Magnetflußdichte aufgrund von Veränderungen im lokalen Magnetfeld ermittelt werden. Darüber hinaus lassen sich die beiden Verfahren kombinieren, wobei sowohl die Frequenz als auch die Größe der Magnetflußdichte einreguliert werden, um die vorbestimmte Beziehung nach der Erfindung aufrechtzuerhalten.

Somit schließt das erfindungsgemäße Verfahren die Verfahrensschritte des Erzeugens und des Aufrechterhaltens einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Frequenz eines fluktuierenden Magnetfeldes und der Flußdichte des Feldes ein. Das Frequenz/Flußdichte-Verhältnis wird in den besonders bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die Werte bestimmt: eine Frequenz von 16 Hertz und eine durchschnittliche Flußdichte von 2,09 × 10⁻⁵ Tesla. Diese Kombination von Frequenz und Flußdichte eignet sich besonders zur Wachstumsförderung von eigentlichem Bindegewebe, und zwar derart, daß der Betrag der Abscheidung von kollagenen Fasern größer ist als der Betrag der Proliferation von Fibroblasten.

Die nachstehend erwähnte Frequenz und entsprechende Flußdichte ist geeignet zur Wachstumsstimulation von eigentlichem Bindegewebe, und zwar derart, daß der Betrag der Proliferation von Fibroblasten mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als der Betrag, mit dem die kollagene Abscheidung fortschreitet: 16 Hertz und 1,27 × 10⁻⁵ Tesla.

Das Frequenz/Flußdichte-Verhältnis wird in einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung bestimmt, indem ein vorgewähltes Ion ausgesucht wird, das in den dem eigentlichen, erfindungs gemäß zu stimulierenden Bindegewebe zugeordneten biologischen Flüssigkeiten vorkommt, und indem die fluktuierende zusammengesetzte Magnetflußdichte auf die spezifische Zyklotronresonanz für das Ion abgestimmt wird. Die für die Stimulierung des Wachstums von eigentlichem Bindegewebe mit dem Schwerpunkt auf die Abscheidung von kollagenen Fasern zweckmäßigen Ionen sind die Ca⁺⁺-Ionen. Das für die Wachstums stimulierung von eigentlichem Bindegewebe mit Schwerpunkt auf die Fibroblastenproliferation geeignete Ion ist Mg⁺⁺. Die Ionen, die in der Erfindung zweckmäßig verwendbar sind, sind in der nachstehenden Liste aufgeführt:

Wasserstoff, H⁺
Lithium, Li⁺
Natrium, Na⁺
Chlor, Cl⁻
Hydrogenkarbonat, HCO⁻₃

Zusätzlich zur erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung der Wachstumscharakteristiken von nichtknöchernem, nichtknorpeligem, festem Gewebe geschaffen, das die Verfahrensschritte des Erzeugens eines fluktuierenden Magnetfeldes vorbestimmter Frequenz und Flußdichte längs einer durch das festgelegte Volumen verlaufenden Achse und des Positionierens eines Bindegewebs gebietes wie den eines Bänder- oder Sehnenrisses oder eines Periostgewebegebietes innerhalb des festgelegten Raumes aufweist, so daß diese Gewebe dem fluktuierenden Magnetfeld ausgesetzt sind. Die vorbestimmten Parameter des fluktuierenden Magnetfeldes werden bestimmt, indem der reine Durchschnittswert der zusammengesetzten Magnetflußdichte parallel zu der das Gewebe durchlaufenden Achse gemessen wird, wobei das zusammengesetzte Magnetfeld die Summe aus lokalem Magnetfeld längs der vorbestimmten Achse und aus dem angelegten Magnet feld ist. Die Frequenz und/oder Größe der angelegten Magnetflußdichte wird dann eingestellt, um ein zusammen gesetztes Magnetfeld längs der Achse mit einem vorbe stimmten Frequenz/Flußdichte-Verhältnis zu erzeugen. Dieses vorbestimmte Verhältnis beeinflußt die Wachstums charakteristiken des Zielgewebes. Hierbei wird das Gewebe dem fluktuierenden Magnetfeld für eine Arbeits folge und Zeitdauer ausgesetzt, die ausreichend bemessen sind, die Wachstumscharakteristiken des Gewebes geeignetermaßen zu beeinflussen, z. B. bis zur Wiedervereinigung des Gewebes zu einem zusammen hängenden Gewebegefüge.

Anhand der folgenden Beispiele wird die Erfindung noch eingehender beschrieben, wobei diese Beispiele den Rahmen der durch die Ansprüche gekennzeichneten Erfindung nicht einschränken sollen.

Beispiel A

Zum Antreten des Nachweises der Wirksamkeit der Erfindung bei der Stimulierung des Wachstums von eigentlichem Bindegewebe, wurde Periost, das vom Fachmann als ein genaues Muster des nichtknöchernen, nicht knorpeligen, festen Bindegewebes für die Anwendung des Erfindungsgedankens erkannt wird, als zu behandelndes oder Zielgewebe gemäß der folgenden protokollierten Aufzeichnung verwendet.

Es wurden zwölf Kulturgefäße (Linbro 12-well Gewebekultur schalen oder -platten; Flow Laboratories) angesetzt, indem ein steriles nicht magnetisches Stahlgitter aus rostfreiem Stahl und ein Floß, das aus einem Teilstück aus sterilem, dreieckigem Jos´-Papier gebildet wurde, in jedes Gefäß gegeben wurde. Es wurden dann 0,5 ml des dargestellten BGJb-Mediums (Fitton-Jackson Abwandlung, Gibco Laboratories) in jedes Gefäß eingeführt, bis der Meniskus gerade eben die Oberfläche des Linsengewebes einbezog, was ausreichte, das Floß zum Schwimmen zu bringen. Es wurden acht Tage alte inkubierte Hühnereier (der Haushuhnrasse weißes Leghorn) im Brutschrank entwickelt (candled), von denen 26 embryonierte Eier ausgewählt wurden. Hühneroberschenkelknochen wurden als Gewebekulturen auf Behältnisse (pladgets) aus steriltrockenem ungebleichtem Musselin übertragen. Sie wurden zur Entfernung von lose anhaftendem Gewebe rollend hin- und her bewegt. Auf die Identität des rechten und linken Oberschenkelknochens wurde während des ganzen Verfahrens geachtet. Es wurden dann Sätze von Kontrollplatten und von Experimentalplatten bestimmt.

Hierbei wurden die linken Oberschenkelknochen in die Gefäße der Kontrollplatten und die rechten Ober schenkelknochen in die der Experimentalplatten gegeben. Jedes Gefäß erhielt zwei Oberschenkelknochen und jedes Gefäß wurde mit einer Ziffer versehen. Während des ganzen Verfahrens wurde das Medium jeden zweiten Tag nachgefüllt. Durch dieses Verfahren wurde für die Oberschenkelknochen eine angemessene Ernährung sowie ein angemessener Gasaustausch sichergestellt. Während des ganzen Tests wurden sowohl die Kontroll- als auch die Experimental-Oberschenkelknochen dem umgebenden Magnetfeld der Testanlage ausgesetzt. Zusätzlich wurde durch zwei Helmholtz-Spulen ein angelegtes, richtungsorientiertes fluktuierendes Magnetfeld erzeugt, dem die Untersuchungs-Oberschenkel auf folgende Weise ausgesetzt wurden. Die zusammen gesetzte Magnetflußdichte längs einer vorbestimmten, den Oberschenkel durchlaufenden Achse wurde mit einem Magnetometer gemessen. Die Magnetfelder wurden ausgerichtet, so daß das zusammengesetzte oder Komposit- Feld parallel zur Oberfläche des Linsengewebes verlief, so daß ohne Beeinflussung durch das Stahlgitter aus rostfreiem Stahl die Durchdringung der Oberschenkel knochen zustande kam.

Ein Satz der Experimentalplatten wurde einem zusammen gesetzten Magnetfluß ausgesetzt, d. h. dem zusammen gesetzten umgebenden und dem angelegten Feld längs der Achse, das bei einer Frequenz von 16 Hertz und einer Doppelamplitude von 3,0 × 10⁻⁵ Tesla fluktuierte. Für diesen Satz Experimentalplatten wurde die durch schnittliche Magnetflußdichte des zusammengesetzten Magnetfeldes parallel zur Achse bei 2,09 × 10⁻⁵ Tesla aufrechterhalten. Das entspricht dem Frequenz/Größen- Verhältnis für Ca⁺⁺ unter Verwendung der Zyklotron- Resonanzbeziehung nach der Erfindung. Ein zweiter Satz Experimentalplatten wurde einem zusammengesetzten Magnetfeld gleichermaßen ausgesetzt, wobei die Frequenz bei 16 Hertz eingestellt wurden und wobei jedoch die durchschnittliche Flußdichte längs der Achse bei 1,27 × 10⁻⁵ Tesla gehalten wurde, was dem Frequenz/ Größen-Verhältnis für Mg⁺⁺ bei Verwendung der Zyklotron- Resonanzbeziehung entspricht. Die Parameter der fluktuierenden Magnetfelder wurden für die Dauer der Behandlung von sieben Tagen bei diesen vorbestimmten Verhältnissen gehalten. Die Kontrollplatten wurden auch hier nur dem Umgebungsfeld ausgesetzt.

Nach der Behandlung wurde das Medium entfernt und durch kaltes Million's 10% gepuffertes Formalin ersetzt, in das die Oberschenkelknochen 24 Stunden lang fixiert wurden. Hiernach wurden die Oberschenkel knochen entkalkt, mit Alkohol dehydratisiert und in Paraplast eingebettet. Sodann wurden die Ober schenkelknochen in Längsschnitte von 5 Mikron zerlegt. Jeder Schnitt wurde dann mit Hämatoxylin und Eosin gefärbt. Die präparierten Schnitte wurden dann analysiert. Mittellängsflächenschnitte der mittleren Diaphyse wurden zur vorzüglichen Sichtbarmachung des Periosts gewählt. Die Dicke des Periosts wurde mit einem kalibrierten Sichtmikrometer gemessen. Der Gehalt oder das Verhältnis von Zelle zur Faser des Periosts wurde durch Vergleichen der gesamten Querschnitts fläche der Fibroblastzellen mit der gesamten Querschnitts fläche der im Periost vorhandenen Faser morphologisch mit einem Zeiss MOP-A/D-Umsetzer/Computer bestimmt.

Diejenigen Oberschenkelknochen, die mit dem zusammen gesetzten Feld behandelt wurden, das für die Zyklotron resonanzfrequenz von Ca⁺⁺ erfindungsgemäß einreguliert wurde, wies gegenüber den Oberschenkelknochen der Kontrollgruppe eine wesentliche Steigerung des Periost wachstums aus. Die Oberschenkelknochen der Kontrollgruppe entwickelten ein Periost mit einer Durchschnittsdicke von 0,027 mm plus oder minus 0,002 mm. Die Kontroll- Oberschenkelknochen zeigten ein Zellen/Faser-Verhältnis von 0,32 plus oder minus 0,04. Die Oberschenkelknochen der Experimentalgruppe hatten jedoch eine durchschnittliche Dicke von 0,037 mm plus oder minus 0,006 mm sowie ein Zellen/Faser-Verhältnis von 0,24 plus oder minus 0,03. Demnach wiesen die Experimental- Oberschenkelknochen eine bedeutsame Zunahme der Dicke des Periosts aus. Darüber hinaus war das Experimental- Periost auch reichhaltiger an kollagenen Fasern als die Kontroll-Oberschenkelknochen. Somit zeigen die Daten eine starke Stimulierung der Faser abscheidung an, durch die das Periost dicker wird, wobei das Periost ein hohes Faser/Zellen-Verhältnis zeigt.

Auch die Oberschenkelknochen, die mit dem zusammen gesetzten Feld behandelt wurden, das erfindungsgemäß für die Zyklotronresonanzfrequenz von Mg⁺⁺ einreguliert wurde, wies eine wesentliche Zunahme des Periost wachstums im Vergleich zu den Oberschenkelknochen der Kontrollgruppe aus. Die Kontroll-Oberschenkelknochen entwickelten ein Periost mit einer durchschnittlichen Dicke von 0,028 mm plus oder minus 0,003 mm. Die Kontroll-Oberschenkelknochen zeigten ein Zellen/Faser- Verhältnis von 0,34 plus oder minus 0,03. Die Ober schenkelknochen der Experimentalgruppe hatten jedoch eine durchschnittliche Dicke von 0,046 mm plus oder minus 0,004 mm sowie ein Zellen/Faser-Verhältnis von 0,43 plus oder minus 0,04. Somit zeigten auch die Experimental-Oberschenkelknochen wiederum eine bedeutsame Zunahme der Dicke des Periosts. Die Experimental- Oberschenkelknochen waren aber auch reicher an Fibroblasten als an kollagenen Fasern gegenüber den Oberschenkelknochen der Kontrollgruppe. Somit zeigen auch diese Daten eine starke Stimulierung der Zellproliferation, die zum Dickerwerden des Periosts führt, das seinerseits ein niedriges Faser/ Zellen-Verhältnis zeitigt.

In einem weiteren Experiment wurde ein interessantes Phänomen beobachtet, in dem ein offensichtlich besser ausgeglichenes Faser/Zellen-Verhältnis erzielt wurde. Das Experiment wurde nach derselben protokollierten Aufzeichnung wiederholt. Hierbei wurde der Parameter des statischen Feldes bei 20,9 MikroTesla eingestellt, wobei die Wechselstrom-Feldstärke bei 30,0 MikroTesla Spitze-zu-Spitze lag. Die Wechselstromfrequenz wurde dann bei 80 Hz eingestellt. Diese Parameter stellen die fünfte Harmonische der Zyklotronresonanzfrequenz für Ca⁺⁺ und etwa die dritte harmonische Frequenz für Mg⁺⁺ (innerhalb von 5% des wahren Wertes) dar. Das zusammengesetzte Feld wurde deshalb gleichzeitig auf die Harmonischen beider Ionen abgestimmt. Hierbei entwickelten die Kontroll-Oberschenkelknochen ein Periost von einer durchschnittlichen Dicke von 0,026 mm plus oder minus 0,003 mm. Das Zellen/Faser-Verhältnis dieser Gruppe lag bei 0,35 plus oder minus 0,4. Dagegen wiesen die Oberschenkelknochen der Experimental gruppe eine durchschnittliche Dicke von 0,52 mm plus oder minus 0,004 mm sowie, überraschenderweise, ein Zellen/Faser-Verhältnis von 0,36 plus oder minus 0,05 aus. Demnach gewann das Periost beträchtlich an Dicke, während es ein Zellen/Faser-Verhältnis beibehielt, das dem der Kontrollgruppe vergleichbar ist.

Schließlich konnte noch beobachtet werden, daß das Wachstum des Periosts offensichtlich gehemmt wird, wenn auf die Zyklotronresonanzfrequenz von K⁺ abgestimmt wird, d. h. mit 4,10 × 10⁻⁵ Tesla bei 16 Hz.

Claims

1. Verfahren zum Regulieren der Wachstums charakteristiken des eigentlichen Bindegewebes, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

Positionieren einer Einrichtung zum Erzeugen eines Magnet feldes nächstliegend an einer Versuchsperson oder einem Versuchstier, und zwar derart, daß ein Gebiet des eigentlichen Bindegewebes der Versuchsperson oder des Versuchstieres einen vorbestimmten Raum einnimmt;
Erzeugen eines Magnetflusses mit der Einrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes, wobei der Magnetfluß sich durch das Gebiet des eigentlichen Bindegewebes parallel zu einer vorbestimmten Achse erstreckt, die durch den vorbestimmten Raum verläuft; und
Fluktuieren des Magnetflusses und Steuern der Dichte des Magnetflusses zur Schaffung und Aufrechterhaltung einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Frequenz der Fluktuationen und der Größe der Magnetflußdichte, durch die die Entwicklung des eigentlichen Bindegewebes reguliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfluß mit einem umgebenden Magnetfluß vereinigt wird, der in dem Gebiet des Gewebes vorhanden ist, um eine zusammengesetzte Magnetflußdichte hervorzubringen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Beziehung zwischen der Frequenz und der Größe der Magnetflußdichte bestimmt wird nach der Gleichung: f _c/B = q/(2 π m),wobei f _c die Frequenz in Hertz, B der Durchschnittswert der Magnetflußdichte in Tesla parallel zur vorbestimmten Achse ist und q/m einen Wert von etwa 5 × 10⁵ bis etwa 100 × 10⁶ in Coulombs pro Kilogramm und B vorzugsweise einen etwa 5 × 10⁻⁴ Tesla nicht übersteigenden Wert hat.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß q und m der Ladung bzw. Masse einer vorgewählten Ionenart entsprechen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe das eigentliche Bindegewebe ist, die vorgewählte Ionenart Ca⁺⁺ und die Regulierung der Entwicklung des eigentlichen Bindegewebes eine Zunahme in der Geschwindigkeit des Gewebewachstums ist.

6. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Feldspule zum Erzeugen eines geregelten, fluktuierenden Magnetfeldes parallel zu einer vorbestimmten Richtung sowie eine dem Magnetfeld zugeordnete Abtasteinrichtung zur Messung der Intensität des Magnetfeldes.