DE882750C - Device for testing the functioning of nerves and muscles - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Funktionsprüfung von Nerven und Muskeln Die Funktionsprüfung von Nerven und Muskeln mittels elektrischer Reizimpulse gestaltet sich mit den bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen recht umständlich und zeitraubend, oder unterliegt wesentlichen, die diagnostische Auswertung erschwerenden Unsicherheiten.Device for testing the function of nerves and muscles The functional test of nerves and muscles by means of electrical stimulation impulses is designed with the previously known methods and devices quite cumbersome and time consuming, or subject essential uncertainties aggravating the diagnostic evaluation.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß der Einsatz einer elektrischen Erregung von der Erfüllung zweier Bedingungen für die Reizstromstärke abhängt, einer quadratischen und einer linearen. The invention is based on the knowledge that the use of a electrical excitation from the fulfillment of two conditions for the stimulation current strength depends, one quadratic and one linear.

Von diesen beiden Bedingungen ist je nach den Versuchsverhältnissen die eine oder andere schwerer zu erfüllen und tritt daher nach außen in Erscheinung.Both of these conditions depend on the experimental conditions the one or the other harder to fulfill and therefore appears to the outside world.

Zur Charakterisierung eines Nerven oder Muskels ist daher im allgemeinen nicht nur eine, vielmehr sind zwei Schwellwertfunktionen erforderlich, und es ist bei Auswertung der normalen Chronaxiemessung erforderlich zu wissen, mit welcher der beiden Funktionen man zu rechnen hat. Dabei sind drei Fälle zu unterscheiden: die ersten beiden Fälle, in denen entweder die quadratische oder die lineare Strombedingung sowohl bei derRheobasemessung als auch derChronaxiemessung maßgebend sind, und der dritte Fall, in dem bei der Rheobase die quadratische, bei der Chronaxiemessung die lineare Strombedingung vorherrscht.To characterize a nerve or muscle is therefore generally not just one, but rather two threshold functions are required, and it is when evaluating the normal chronaxy measurement it is necessary to know with which of the two functions one has to reckon with. A distinction must be made between three cases: the first two cases where either the quadratic or linear current condition are decisive for both the rheobase measurement and the chronaxy measurement, and the Third case, in which the rheobase uses the quadratic measurement, and the chronaxy measurement the linear current condition prevails.

Nur wenn bekannt ist, welcher der drei Fälle vorliegt, kann mit Hilfe einer Chronaxiemessung auf den für die elektrische Struktur des Nerven maßgebenden Zeitfaktor geschlossen werden. Ausgehend von dieser Erkenntnis, ist erfindungsgemäß zur Funktionsprüfung ein Impulserzeuger für Impulse mit vorwiegend hochfrequentem Stromanteil der Impulseinsatzflanke und veränderlicher Zeitdauer der Impulsemit einem Impulserzeuger für Impulse mit vorwiegend niederfrequenten Stromanteilen der Einsatzflanke und veränderlicher Steilheit der Einsatzflanke derart kombiniert, daß die beiden Impulserzeuger abwechselnd mit dem Behandlungskreis verbunden werden und durch Veränderung der Steilheit bzw. der Impulsdauer auf gleiche oder vergleichbare Reizwirkung, vorzugsweise auf Minimalerregung einstellbar sind.Only if it is known which of the three cases is present can help a chronaxy measurement on the one decisive for the electrical structure of the nerve Time factor to be closed. Based on this knowledge, according to the invention for a functional test a pulse generator for pulses with predominantly high frequency Current component of the pulse start edge and variable duration of the pulse with a pulse generator for pulses with predominantly low-frequency current components of the Combined insert flank and variable steepness of the insert flank in such a way that that the both impulse generators alternately with the treatment group are connected and by changing the slope or the pulse duration to the same or comparable stimulus effect, preferably adjustable to minimal excitation.

Mit dieser Vorrichtung kann abwechselnd eine Erregung mit Reizimpulsen verschiedener Form vorgenommen werden, und zwar einmal mit Reizimpulsen, für die neben der Reizspannung die Impulsdauer für die Reizwirkung entscheidend ist, und zum anderen mit Reizimpulsen, für die die Steilheit der Einsatzflanke neben der Reizspannung für die Reizwirkung entscheidend ist. This device can be used to alternate stimulation with stimulus pulses various forms are made, once with stimulation pulses for the In addition to the stimulus voltage, the pulse duration is decisive for the stimulus effect, and on the other hand with stimulation impulses for which the steepness of the starting edge next to the Stimulus tension is decisive for the stimulus effect.

Auf diese Weise lassen sich die für vergleichbare Reizwirkungen, vorzugsweise für die minimale Erregung erforderlichen Werte der elektrischen Bestimmungsgrößen der Impulse messen und zur rechnerischen oder instrumentellen Ermittlung der gesuchten Kennwerte der Funktionsprüfung benutzen. In this way, the for comparable irritant effects, preferably the values of the electrical determinants required for the minimum excitation of the impulses and for the computational or instrumental determination of the searched Use the characteristic values of the functional test.

Ein solcher Vergleich von wechselweise stattfindenden Reizwirkungen zweier verschiedenartiger Reizimpulse kann leicht und verhältnismäßig schnell durchgeführt werden und ermöglicht zuverlässige Schlüsse aüf die jeweils vorliegenden Erregungsbedingungen und den maßgebenden Zeitfaktor des untersuchten Nerven oder Muskels. Zweckmäßig wird die Messung in der Weise durchgeführt, daß zunächst in der üblichen Weise die Rheobasenspannung und die zugehörige Chronaxiezeit für Rechteckimpulse gemessen und danach durch wechselweise Erregung mit einem Vergleichsimpuls mit exponentiell ansteigender Einsatzflanke veränderlicher Steilheit gleiche Reizwirkungen mit diesen beiden Impuls arten hervorgerufen werden.Such a comparison of alternating stimulus effects two different stimulus impulses can be carried out easily and relatively quickly and enables reliable conclusions to be drawn about the prevailing excitation conditions and the decisive time factor of the examined nerve or muscle. Appropriate the measurement is carried out in such a way that first in the usual way the Rheobase tension and the associated chronaxy time measured for square-wave pulses and then by alternate excitation with a comparison pulse with exponential rising edge with variable steepness same stimulus effects with these both types of impulse can be generated.

Hierzu wird man im allgemeinen für beide Impuls arten die gleiche Reizspannung, und zwar vorzugsweise die für die Chronaxiemessung benutzte doppelte Rheobasespannung zugrunde legen. Man gelangt so zu einem Wert für die Zeitkonstante des exponentiellen Anstiegs des Vergleichsimpulses, der durch Multiplikation mit der festgestellten Chronaxiezeit für den Rechteckimpuls einen Kontrollwert für den jeweils vorliegenden Erregungsfall liefert. Dieser Kontrollwert sowohl als auch der in Abhängigkeit davon zu ermittelnde Wert des Zeitfaktors des Nerven können entweder durch Rechnung ermittelt oder mit Hilfe eines Multiplikations- bzw. Divisionswerkes unmittelbar angezeigt werden.For this purpose, one will generally use the same for both types of impulses Stimulus voltage, preferably double that used for the chronaxy measurement Use rheobase tension as a basis. This leads to a value for the time constant of the exponential rise of the comparison pulse, which is obtained by multiplying by the established chronaxie time for the square pulse a control value for the delivers the case of excitation present in each case. This control value as well as the value of the time factor of the nerve to be determined as a function of this either determined by calculation or with the help of a multiplication or division system can be displayed immediately.

Der Vergleich wird zweckmäßig so vorgenommen, daß die beiden verschiedenen Reizimpulsformen abwechselnd und vorzugsweise selbsttätig mit Hilfe eines Wechselschalters an das Reizobjekt herangebracht werden. Dadurch wird der direkte Vergleich sehr einfach, indem bei vorzugsweise gleicher Reizspannung die beiden Reizspannungsformen so aufeinander abgeglichen werden, daß eine völlig gleichmäßige Reizwirkung erzielt wird. The comparison is expediently made so that the two different Stimulus pulse shapes alternately and preferably automatically with the help of a toggle switch brought up to the stimulus object. This makes the direct comparison very much simply by using the two forms of stimulus tension with preferably the same stimulus tension be balanced against each other in such a way that a completely uniform irritant effect is achieved will.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht. Abb. 1 zeigt die theoretischen Schwellwertkurven für die Reizung mit Rechteckspannungen und exponentiell ansteigenden Spannungen, wobei die gestrichelten Kurven der quadratischen Strombedingung genügen sollen, während die ausgezogenen Kurven der linearen Strombedingung entsprechen. Als Ordinaten sind die Reizspannungen v aufgetragen, links für Erregung mit Rechteckimpulsen, rechts für Erregung mit exponentiell ansteigenden Impulsen (Kondensatoraufladung). Der durch Schraffur gekennzeichnete Verlauf entspricht der jeweiligen praktischen, nach außen in Erscheinung tretenden Reizschwellenkurve. Ihr Verlauf wird erklärt durch das gleichzeitige Vorliegen der quadratischen und der linearen Strombedingung, wie sie durch die gestrichelten und ausgezogenen Kurven veranschaulicht sind. Die Reizspannungen für Rechteckimpulse sind für veränderliche Impulsdauer t über der Größe t/a als Abzisse aufgetragen, worin a den Zeitfaktor der Erregung des Nerven oder des Muskels bedeutet. Die Reizspannungen für exponentiell ansteigende Impulse sind für veränderliche Steilheit der Anfangsfianke, d. h. für veränderliche Zeitkonstante z des exponentiellen Anstiegs über der Größe za aufgetragen. Die übereinander dargestellten drei verschiedenen Fälle der gegenseitigen Zuordnung der beiden Erregungsbedingungen unterscheiden sich folgendermaßen. The invention is illustrated in the drawing, for example. Fig. 1 shows the theoretical threshold value curves for stimulation with square-wave voltages and exponentially increasing voltages, the dashed curves being the quadratic Current condition should satisfy, while the solid curves of the linear current condition correspond. The stimulus voltages v are plotted as the ordinates, on the left for excitation with square-wave pulses, right for excitation with exponentially increasing pulses (Capacitor charging). The course marked by hatching corresponds to respective practical, outwardly appearing stimulus threshold curve. Their course is explained by the simultaneous presence of the quadratic and the linear current condition as indicated by the dashed and solid curves are illustrated. The stimulus voltages for square-wave pulses are for variable ones Pulse duration t plotted against quantity t / a as an abscissa, where a is the time factor the excitation of the nerve or the muscle means. The stimulus tensions for exponential increasing impulses are for the variable steepness of the starting edge, i. H. for variable time constant z of the exponential increase plotted against the variable za. The three different cases of mutual assignment shown one above the other of the two excitation conditions differ as follows.

Fall I: Sowohl bei der Rheobasemessung als bei der Chronaxiemessung war die quadratische Strombedingung maßgebend. Case I: Both in the rheobase measurement and in the chronaxy measurement the quadratic current condition was decisive.

Fall 2: Sowohl bei der Rheobasemessung als bei der Chronaxiemessung war die lineare Strombedingung maßgebend. Case 2: Both in the rheobase measurement and in the chronaxy measurement the linear current condition was decisive.

Fall 3: Bei der Rheobase war die quadratische, bei der Chronaxiemessung die lineare Strombedingung maßgebend. Case 3: The rheobase was the quadratic, the chronaxie measurement the linear current condition is decisive.

Die theoretisch abgeleiteten Funktionen sind durch folgende mathematische Ausdrücke gegeben: Rechteckspannung Exponentiell ansteigende Spannung Lineare Strombedingung: k a R1 I-e-"t Quadratische Strombedingung: k = Schwellwertkonstante der linearen Strombedingung, K= Schwellwertkonstante der quadratischen Strombedingung, a = Zeitfaktor der Erregung, t = Reizzeit, T = Zeitkonstante des exponentiellen Anstiegs.The theoretically derived functions are given by the following mathematical expressions: Square-wave voltage Exponentially increasing voltage Linear current condition: ka R1 Ie- "t Quadratic current condition: k = threshold constant of the linear current condition, K = threshold constant of the quadratic current condition, a = time factor of the excitation, t = stimulus time, T = time constant of the exponential increase.

Aus der rechnerischen Behandlung der drei Fälle ergeben sich folgende Werte für die Größen zaszr und toir, wobei torr, die Chronaxie im üblichen Sinne bedeutet, also die für minimale Erregung erforderliche Reizzeit von Rechteckimpulsen doppelter Rheobasenspannung, während zcr,, die Zeitkonstante der exponentiell ansteigenden Spannung mit dem Endwert 2Vm bedeuten soll, mit der man die gleiche Reizwirkung erhält: Fall I tcitr = 0,I437 zwar = 31a Fall 2: tcitr = 469 a tC7sr = 31a Fall 3: tcitr = 0,I437 a bis o,69 a = = 31a. The arithmetic treatment of the three cases results in the following Values for the quantities zaszr and toir, where torr, the chronaxie in the usual sense means, that is, the stimulation time of square-wave pulses required for minimal excitation double rheobase tension, while zcr ,, the time constant of the exponentially increasing Voltage with the final value 2Vm should mean with which the same irritant effect receives: case I tcitr = 0, I437 = 31a case 2: tcitr = 469 a tC7sr = 31a case 3: tcitr = 0.1437 a to 0.69 a = = 31a.

Multipliziert man die Werte tcb, und Tc7zr miteinander, so erhält man dimensionslose Zahlenwerte, die charakteristisch sind für die Klassenzugehörigkeit des betreffenden Nerven und als Kontrollwerte benutzt werden können. If we multiply the values tcb, and Tc7zr together, we get one dimensionless numerical values that are characteristic of the class affiliation of the nerve concerned and can be used as control values.

Fall 1 : reir X teir = 0,432 Fall 2: TC7zr X te7zr > 2,07 Fall 3 : rel X 1e1r ) 0,432 < 2,07. Case 1: reir X teir = 0.432 Case 2: TC7zr X te7zr> 2.07 case 3: rel X 1e1r) 0.432 <2.07.

Abb. 2 zeigt ein Meßgerät zur Durchführung der Funktionsprüfung. Es besteht aus einer Kombination zweier an sich bekannter Schaltungen a und b zur Erzeugung rechteckförmiger oder exponentiell ansteigender Reizimpulse, die mit Hilfe eines Umschalters c, vorzugsweise automatisch, ständig wechselweise getastet werden. Dadurch treten im Anodenkreis der gemeinsamen Ausgangsröhred am Reizobjekt f wechselweise eine Rechteckspannung und eine exponentiell ansteigende Spannung von vorzugsweise gleich eingestellter Größe V auf, die an einem Potentiometer g gemeinsam regelbar ist. Reizzeit des Rechteckimpulses undZeitkonstantedes exponentiellen Anstiegs sind getrennt regelbar. Die Messung erfolgt in folgenden Schritten: I. Bestimmung der Rheobase mit langer Rechteckimpulszeit t und abgeschalteter exponentiell ansteigender Spannung; 2. Verdopplung der ermittelten Rheobasenspannung; 3. Verkleinerung der Rechteckimpulszeit t bis zur minimalen Erregung, dadurch Bestimmung von teil; 4. Einschaltung der Vergleichsspannung des Impulserzeugers b mit großer Zeitkonstante und Verkleinerung der Zeitkonstante bis zur gleichmäßigen minimalen Erregung in beiden Reizphasen. Fig. 2 shows a measuring device for performing the functional test. It consists of a combination of two known circuits a and b for Generation of rectangular or exponentially increasing stimulation impulses, which with the help of a changeover switch c, preferably automatically, are constantly alternately keyed. As a result, the common output tube at the stimulus object f occurs alternately in the anode circuit a square wave voltage and an exponentially increasing voltage of preferably the same set size V, which can be controlled together on a potentiometer g is. The stimulus time of the square pulse and the time constant of the exponential rise are separately adjustable. The measurement takes place in the following steps: I. Determination of the Rheobase with long square pulse time t and switched off exponentially increasing Tension; 2. doubling of the determined rheobase tension; 3. Downsizing the Square pulse time t up to the minimum excitation, thereby determining part; 4th Activation of the comparison voltage of the pulse generator b with a large time constant and reducing the time constant until the uniform minimum excitation in both stimulus phases.

Durch die Einstellglieder an den beiden Schaltanordnungen a und b für die Größe teir und zci,, wird ein Multiplikationswerklt betätigt, das die oben angegebenen Kontrollwerte für die drei verschiedenen Erregungsfälle anzeigt. By the adjusting members on the two switching arrangements a and b for the quantities teir and zci ,, a multiplication mechanism is operated which corresponds to the above indicated control values for the three different cases of excitation.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt, vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und andere Ausführungen möglich. So kann allgemein die beschriebene Klassenzugehörigkeit auch durch Vergleich anderer Reizimpulsformen festgestellt werden, die sich in ihrer Reizwirkung nennenswert voneinander unterscheiden, indem für den einen Impuls die Steilheit und für den anderen die Zeitdauer in erster Linie bestimmend ist für die erzielte Reizwirkung. So z. B. kann der Vergleich zwischen Impulsen mit exponentiell abfallender und exponentiell ansteigender Spannung oder zwischen Wechselspannungen hoher und tiefer Frequenz durchgeführt werden. The invention is not limited to the example shown, on the contrary, various modifications and other designs are still possible. So can generally the described class affiliation also by comparing other stimulus pulse forms can be determined, which differ significantly in their irritant effect, in that for one impulse the steepness and for the other the duration in the first place Line is decisive for the stimulus effect achieved. So z. B. the comparison between Pulses with exponentially decreasing and exponentially increasing voltage or between alternating voltages of high and low frequency.

Im letzteren Falle kann man einen einzigen Impulserzeuger für in weiten Grenzen veränderliche Frequenz vorsehen. Hierbei ist für tiefe Frequenzen nicht die Impulsdauer, sondern wie bei der Kondensatoraufladung die Steilheit der Einsatzflanke für die Reizwirkung entscheidend, für hohe Frequenzen dagegen wie bei den Rechteckimpulsen die Impulsdauer. Bei Auftragung der minimalen Reizspannung V in Abhängigkeit von der Frequenz erhält man eine Schwellwertkurve der in Abb. 3 gezeigten Form. Bei der Messung kann man sinngemäß so vorgehen, daß man zunächst die Frequenz f0 feststellt, für die die Reizspannung V ein Minimum VO wird, entsprechend der Rheobasenspannung und sodann bei der doppelten Spannung 2 V0 die zugehörige Frequenz f1 und f2 in den bei höheren und bei tieferen Frequenzen liegenden Bereichen der Kurve mißt, bei denen minimale Erregung auftritt. Dabei wird man zur Erleichterung des Vergleichs wiederum ständig von der höheren auf die tiefere Frequenz umschalten, bis beide Impulse die gleiche Reizwirkung ergeben. Mit der Einstellung von f1 und f kann dann sinngemäß ein Rechenwerk zur Anzeige eines Kontrollwertes betätigt werden. In the latter case, a single pulse generator can be used for in provide variable frequency within wide limits. Here is for low frequencies not the pulse duration, but, as with capacitor charging, the steepness of the The starting edge is decisive for the stimulus effect, but for high frequencies how the pulse duration for square-wave pulses. When applying the minimum stimulus voltage V as a function of the frequency, a threshold value curve is obtained as shown in Fig. 3 shape shown. When measuring, you can proceed in such a way that you first determines the frequency f0 for which the stimulus voltage V becomes a minimum VO, accordingly the rheobase voltage and then the associated voltage at twice the voltage 2 V0 Frequency f1 and f2 in the areas at higher and lower frequencies of the curve at which minimal excitation occurs. In doing so, it becomes a relief the comparison, in turn, constantly switch from the higher to the lower frequency, until both impulses produce the same stimulus effect. With the setting of f1 and f an arithmetic logic unit can then be operated to display a control value.

Mit dem Multiplikationswerk b könnte auch noch ein Rechenwerk bzw. Kurvenschreiber zur Anzeige des Zeitfaktors d gekoppelt sein. With the multiplication unit b, an arithmetic unit or Be coupled to a curve recorder to display the time factor d.

PATENTANSPROCHE: 1. Vorrichtung zur Funktionsprüfung von Nerven und Muskeln mittels elektrischer Reizimpulse, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impulserzeuger für Impulse mit vorwiegend hochfrequentem Stromanteil der Impulseinsatzflanke und veränderlicher Zeitdauer der Impulse mit einem Impulserzeuger für Impulse mit vorwiegend niederfrequenten Stromanteilen der Einsatzflanke und veränderlicher Steilheit der Einsatzflanke derart kombiniert ist, daß die beiden Impulserzeuger, vorzugsweise zwangsläufig, abwechselnd mit dem Behandlungskreis verbunden werden und dabei durch Veränderung der Steilheit bzw. Impulsdauer auf gleiche oder vergleichbare Reizwirkung, vorzugsweise auf Minimalerregung einstellbar sind. PATENT CLAIM: 1. Device for functional testing of nerves and Muscles by means of electrical stimulation pulses, characterized in that a pulse generator for pulses with a predominantly high-frequency current component of the pulse starting edge and variable duration of the pulses with a pulse generator for pulses with predominantly low-frequency current components of the starting edge and variable steepness of the Insert edge is combined in such a way that the two pulse generators, preferably inevitably, alternately to be connected to the treatment group and thereby through Change in slope or pulse duration for the same or comparable stimulus effect, are preferably adjustable to minimum excitation.

Claims (1)

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Impulserzeuger für Rechteckimpulse veränderlicher Impulsdauer, der andere Impulserzeuger für exponentiell ansteigende Impulse veränderlicher Flankensteilheit eingerichtet ist. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the one Pulse generator for square-wave pulses of variable pulse duration, the other pulse generator set up for exponentially increasing pulses of variable slope is. 3. Vorrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wechselschalter vorgesehen ist, durch den selbsttätig in regelmäßiger Folge wechselweise der eine und andere Impulserzeuger mit dem Behandlungskreis verbunden wird. 3. Apparatus according to claim I and 2, characterized in that a changeover switch is provided through which it operates automatically in a regular sequence alternately one and the other impulse generator connected to the treatment circle will. 4. Vorrichtung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Multiplikationswerk zur Anzeige eines Kontrollwertes aus den eingestellten Werten der Flankensteilheit und der Impulsdauer vorgesehen ist. 4. Apparatus according to claim I to 3, characterized in that a multiplication unit for displaying a control value from the set values the edge steepness and the pulse duration is provided. 5. Abänderung der Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Impulserzeugers für Wechselstromimpulse veränderlicher Frequenz eine periodisch wirkende Umschaltvorrichtung zwischen hohen und niedrigen Frequenzwerten vorgesehen ist. 5. Modification of the device according to claim I, characterized in that that when using a pulse generator for alternating current pulses more variable Frequency a periodic switching device between high and low Frequency values is provided. Angezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 223 65r. Attached publications: Swiss patent specification No. 223 65r.