DE2142983A1

DE2142983A1 - Elektrode für atriales Herzschrittmachen

Info

Publication number: DE2142983A1
Application number: DE19712142983
Authority: DE
Inventors: Barouh Vojtech New Highlands Mass. Berkovits (V.StA.)
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: American Optical Corp
Priority date: 1970-12-28
Filing date: 1971-08-23
Publication date: 1972-07-20
Also published as: GB1337670A; NL169822C; NL169822B; NL7114035A; US3729008A; JPS558180B1

Description

Patentanwalt ^ I 4^9 83 _D.i berlin 33 ²³·August 1971

MANFRED MIEHE τ££™ηηΙ*

Diplom-Chemiker Telegramme: PATOCHEM BERLIN

AO-2096 US/02/1152

AMERICAN OPTICAL CORPORATION Southbridge, Mass. 01550, USA

Elektrode für atriales Herzschrittmacher!

Es wird eine gekrümmte Elektrode geschaffen, die durch die sich bewegende Atriumwand des Herzens eines Patienten gebogen und getragen werden kann. Die Elektrode weist wenigstens einen langen, dünnen, flexiblen, elektrischen Leiter auf, der durch ein-e elektrisch isolierende, flexible Katheterhülle eingekapselt ist. Die Elektrode besitzt eine ausreichende Elastizität, um die Krümmung in einer Ebene aufrechtzuerhalten, trotzdem jedoch ein lineares Biegen der Krümmung für ein Einführen durch ein Blutgefäß eines Patienten zu ermöglichen.

Der ERfindungsgegenstand liegt allgemein auf dem Gebiet der medizinischen Elektronik der elektrischen Anregung des Herzens eines Patienten. Die Erfindung betrifft insbsondere eine verbesserte Anordnung für die Oberführung einer elektrischen Anregung ausgehend von einer entsprechenden Vorrichtung zu dem Atrium des Herzens.

Auf dem Gebiet der medizinischen Elektronik sind elektronische Vorrichtungen für das Anregen von Herzen entwickelt worden. Diese elektronischen Vorrichtungen werden allgemein "Herzschrittmacher" oder "Schrittmacher" bezeichnet. Ein Beispiel für einen Bedarfsschrittmacher findet sich in der US-PS 3 528 428.

Weitere einschlägige Schrittmacher sind beschrieben in den US-PSn (US-Patentanmeldungen 810 519 und 884 825). In diesen letzteren Offenbarungen sind das Herz anregende Vorrichtungen beschrieben, die sowohl ein Atrium als auch einen Ventrikel des Herzens anregen. Diese Schrittmacher erfordern zwei Elektrodensätze. Der ERfindungsgegenstand kann zusammen mit den meisten Schrittmachern

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Anwendung finden und insbesondere für die Anwendung bei der letzteren Art an Schrittmacher geeignet.

Die normalerweise im Zusammenhang mit diesen Vorrichtungen angewandten Elektroden sind lange, dünne, flexible Leiter, die durch einen flexiblen Katheter eingeschlossen sind. An einem Ende des Katheters liegt der Leiter frei,um mit dem Herzen in Berührung zu kommen.

Bei einigen Elektrodenkonfigurationen - sogenannte bipolare Elektroden - liegen im Inneren eines Katheters zwei Leiter vor, wodurch sich für das elektrische Anregen des Herzens ein elektrischer Hinleiter und ein Rückleiter ergibt. Bei dieser Elektrodenartliegen zwei Leiter frei, und jeder Leiter führt zu einer Berührung mit dem Herzen.

Eine bipolare Elektrodenanordnung, die im Zusammenhang mit der ventrikularen Anregung des Herzens angewandt wird, weist allgemein eine lineare und flexible Formauf. Die zwei Leiter ligen an einem Ende des Katheters angenähert 2,5 cm voneinander frei vor. Die Elektrodenanordnung wird in ein Blutgefäß eingeführt und in den Ventrikel eingeschoben. Normalerweise ruht dieselbe in dem Ventrikelhohlraum ohne Herauszufallen. Der Ventrikel ist so ausgebildet, daß die Elektrode normalerweise ohne Schwierigkeit in diesem Gebiet eingeschlossen ist.

Im Vergleich hierzu liegt jedoch bezüglich der für das Anregen eines Atriums angewandten Elektrode eine Schwierigkeit darin, daß dieselbe ihre Lage im Inneren des atrialen Hohlraums beibehält. Das Atrium besitzt glatte Wände, die leicht zu einem Herausgleiten einer herkömmlichen linearen Elektrode hieraus führen können.

Ein mit den Elektroden nach dem Stand der Technik verbundenes Problem besteht somit darin, daß eine derartige Elektrode nicht gut für das Anwenden an dem Atrium geeignet ist. Erfindungsgemäß wird nun eine verbesserte Elektrodenanordnung geschaffen, die in normaler Weise in ein zu dem Atrium führendes Körpergefäß eingeführt wird und automatisch zu einem Ergreifen der Atriumwand und Tragen bzw. Abstützen durch dieselbe führt. Erfindungsgemäß wird das im Zusammenhang mit der atrialen Schrittmacherfunktion verbundene Problem des Kontaktes zwischen Elektrode und Herz gelöst.

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Der Erfindungsgegenstand betrifft allgemein eine Elektrodenanordnung für das Anwenden zusammen mit das Herz anregenden Vorrichtungen. Die Erfindung betrifft insbesondere eine gekrümmte Elektrodenanordnung und Katheter, die insbesondere für das Anwenden bei dem Anregen eines Herzatriums eines Patientens geeignet sind. Dem Katheter wird eine spezielle Elastizität vermittelt dergestalt, daß sich eine spezielle Form ergibt, die für ein Tragen durch die Atriumwand geeignet ist. Di.e dem Katheter vermittelte Elastizität dient einem doppelten Zweck, und zwar kann hierdurch erstens ein axiales Drehmoment erzeugt werden, daß eine Verwindungsfunktion bedingen kann, wodurch eine Neigung besteht die Krümmung in einer Ebene zu halten und zweitens liegt eine Flexibilität unter Ausbilden einer angenähert linearen Form für das richtige Einführen in ein Blutgefäß vor.

Ein erfindungsgemäß erzielter Vorteil besteht darin, daß eine verläßliche atriale Anregung ermöglicht wird. Die erfindungsgemäße Elektrode gleitet nicht aus dem Atrium heraus und wird auch nicht locker und somit zu einer schlechten elektrischen Berührung oder Kenfcäkt mit dem Atrium führen.

Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, eine verbesserte Elektrodenanordnung für das Anwenden bei das Herz anregenden Vorrichtungen zu schaffen.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Elektrode für das Anregen des Herzatriums zu schaffen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 zwei Elektroden, von denen eine erfindungsgemäß gekrümmt ist, und beide Elektroden liegen in Arbeitsverbindungmit einer Herzanregungs-Vorrichtung vor;

Fig. 2 ist eine Ansicht im Schnitt des Katheters nach Figur 1 nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 3 eine Ansicht im Schnitt einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 4 eine Ansicht im Schnitt einer dritten erfindungsgemäßen

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Fig. 5 eine schematische Darstellung des erfindungsemäß vorgesehenen axialen oder verwindenden Drehmomentes;

Fig. 6 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen gekrümmten Elektrode .

Unter Bezugnahme auf die Figur 1 ist die Herzanregungsvorrichtung

10 mit dem Katheter 12 verbunden, der die Leiter 13 und 23 einschließt. Diese Leiter sind gegeneinander isoliert. Der eine Leiter stellt einen Hinweg für ein Signal oder Anregungsimpuls und der andere einen Rückweg dar. Diese Katheterelektrodenanordnung entspricht dem Stand der Technik. Dieselbe wird in den Ventrikel des Herzens eingeführt, um eine elektriche Anregung zu vermitteln.

Im Vergleich hierzu ist der Katheter 11 ebenfalls mit dem Schritfc- ^ macher oder Herzanregungsvorrichtung 10 verbunden und weist in ^w ähnlicher Weise eingeschlossen die Leiter 14 und 24 auf. Dieser Katheter ist jedoch benachbart zu dem mit dem Herzen in Berührung kommenden Ende gekrümmt ausgeführt. Der Querschnitt des Katheters

11 an der Stelle 15 ist dicker als der Querschnitt des Katheters

an einer Stelle eng benachbart zu dem Schrittmacher. Dies ist deutlich in der Figur 6 gezeigt.

Nach der Figur 6 ist das gekrümmte Gebiet 30 dicker im Querschnitt als der Katheterquerschnitt an der Stelle 40. Der Grund für diesen unterschiedlichen Querschnitt besteht in einer zusätzlichen federnden Isolation in dem Gebiet 30.

Der Katheter kann aus verschiedenen elektrischen nichtleitenden »

k Materialien, wie Polyvinylchlorid, Kunststoffen allgemein, PoIyäthylen, Polyurethan und weiteren mit dem Körper verträglichen elastischen Materialien hergestellt sein. Erfindungsgemäß wird der Katheter aus einem.medizinisch hochwertigen federnden bzw. elastischen Gummi gefertigt. Die zusätzliche Gummimenge an der Krümmungsstelle wird an daH in üblicher iteise flexiblen Katheter z.B. vermittels Vulkanisation oder Spritzguß angefügt. Der zusätzliche Gummi zwingt den Katheter eine unnatürliche Form anzunehmen, wobei es sich jedoch um eine Form handelt, die ein Minimum an potentieller Energie besitzt.

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Mach der Figur 6 ist der Katheter so gezeigt, daß derselbe zeitweilig linear ist, siehe die gestrichelte Darstellung 32. Dies stellt die Form und den Zustand mit der potentiellen Energie des Katheters dar, sobald derselbe in ein Blutgefäße - nicht gezeigt eingeführt wird, zwecks Drücken zu dem Atrium - ebenfalls nicht gezeigt -.

Bei Eintritt in das Atrium springt der Katheter zurück, wiel durch den Pfeil 31 gezeigt, und zwar in die voll ausgezogen wiedergegebene gekrümmte Form. Diese gekrümmte oder Kurvenform besitzt die richtigen Abmessungen, um an das Atrium angepaßt zu sein und um in geeigneter Weise die sich bewegende Atriumwand zu ergreifen. Das Atrium besitzt eine glatte Wand, die ein leichtes Gleiten einer herkömmlichen Elektrode ermöglicht. Die in der Figur 1 und in der Figur 6 gezeigte gekrümmte Elektrode wird jedoch nicht aus dem Atrium herausgleiten, da dieselbe über die Atriumwand gekrümmt ist. Im eingeführten Zustand in dem Harzen über der Atriumwand - nicht gezeigt - führt die arteigene Zugspannung oder Elastizität die versucht das Katheterende wieder in den entsprechenden Zustand zu bringen dazu, daß der Katheter über-einstimmend mit dem sich bewegenden Atrium bei dem Herzschlag eine Spannung beaufschlagt. Hierdurch wird eine gute elektrische Berührung oder Kontakt aufrechterhalten .

Die gekrümmte Elektrode paßt in das Atrium und wird nicht aus demselben herausfallen und in den Ventrikel - nicht gezeigt - gleiten aufgrund dieser gekrümmten Form. Jedoch kann die Elektrode durch Beaufschlagen einer distalen Kraft wieder herausgezogen werden. Sobald die Elektrode aus dem Atrium durch Beaufschlagen der distalen Kraft entfernt wird, ergibt sich eine Form des gekrümmten Katheters entsprechend der gestrichelt gezeigten Konfiguration 32.

Die Figur 2 ist ein Querschnitt der gekrümmten Elektrode längs des gekrümmtenGebietes 15 des Katheters 11. Die vorspringenden Ränder 16 führen dazu, daß die Elektrode ihre gekrümmte Form aufrechterhält. Die vorspringenden Ränder 16 liegen an der Innenseite der Krümmung. Dieselben könnten auch an der Außenseite der Krümmung liegen, und die sich ergebende Elastizität würde ähnlich sein.

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Die Figur 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform in Form eines Schnittes längs eines gekrümmten Gebietes 15 des Katheters 11. Der vorspringende Rand 17 weist hier unterschiedliche Form gegenüber den vorspringenden Rändern 16 auf, führt jedoch im wesentlichen zu der gleichen Wirkung wie die Ränder

Die Figur 4 zeigt im Schnitt eine dritte erfindungsgemäße Ausführunsform längs des gekrümmten Gebietes 15 des Katheters 11 und gibt eine Kombination der vorspringenden Ränder 16 und 17 wieder. Nach der Figur 4 liegt der vorspringende Rand 17 an der Innenseite der Krümmung und die vorspringenden Ränder 16 an der Außenseite der Krümmung vor. Bei dieser Konfiguration ergibt sich eine Kombination der Vorteile der federnden Anordnung nach " den Fig. 2 und 3.

Der Zweck dieser hervorspringenden Ränder ist ein zweifacher. Erstens muß eine Federnde Rückstellkraft ausgebildet werden, um die Elektrode in Richtung 31, siehe Fig. 6, zurückspringen zu lassen. Zweitens dient der vorspringende Rand dazu, ein Verwinden hintenanzuhalten - es handelt sich hierbei um axiale Drehmomente, die dazu neigen das gekrümmte Teil der Elektrode aus einer Ebene herauszuverschieben - wodurch sich eine Neigung zu einer planen Anordnung des gekrümmten Teils ergibt. Wenn man es zuläßt, daß die gekrümmte Elektrode übermäßig verwunden wird, während dieselbe in Arbeitsverbindung mit dem Atrium steht, würde dieselbe aus dem Hohlraum des Atriums herausfallen.

In der Figur 5 zeigen die Pfeile 18 die Richtungen an, in denen durch die hervorspringenden Ränder 16 und 17 die einen Widerstand leistenden, axialen Drehmomente beaufschlagt werden. Nach der Figur 6 wird das Beaufschlagen einer derartigen dem Drehmoment einen Widerstand entgegensetzenden Kraftmomentes dazu führen, daß die Krümmung der Elektrode in der Papierebene verbleibt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Krümmung einen Radius von etwa 2,5 cm und liegt allgemein in Form eines Halbkreises vor. Es liegt angenähert ein Abstand von 1,5 bis 2 cm zwischen den freiliegenden Leitern des gleichen Katheters vor. Die freiliegenden Leiter können aus Platin hergestellt sein.

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Erfindungsgemäß können auch andere Querschnittsflächen aus Gummi oder anderem für die Ausbildung dieser Drehmomente geeigneten Materialien in Anwendung kommen. Weiterhin können an der Innenseite der Krümmung des Katheters zwecks noch besserem Ergreifen der Atriumwand Ausnehmungen oder Erhöhungen vorgesehen sein.

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Claims

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Pat en tansprüche

Γ !./Elektrodenanordnung für das Anwenden im Zusammenhang mit Vorrichtungen für das elektrische Anregen des Herzens eines Patienten, die wenigstens einen langen, dünnen, flexiblen, elektrischen Leiter und einen denselben einschließenden, elektrisch isolierten, flexiblen Katheter aufweist und so aegeordnet ist, daß eine elektrische Berührung oder Kontakt zwischen dem Herzen und dem Leiter benachbart zu einem Ende desselben möglich wird, dadurch gekennzeichnet , daß benachbart zu dem Ende des Katheters (11) eine eine Krümmung aufrechterhaltende Anordnung (16,17,30) vorgesehen ist dergesalt, daß die Krümmung durch eine Atriumwand, die sich aufgrund des Herzschlages bewegt, gehalten werden kann und w

das Aufrechterhalten eines guten elektrischen Kontaktes zwischen dem Atrium und den elektrischen Leitern (14,24) bedingt.
2. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1/ dadurch gekennzeichnet , daß die die Krümmung aufrechterhaltende Anordnung (16,17,30) des Katheters (11) weiterhin so vorgesehen ist, daß ein Flachmachen der Krümmung in eine angenähert lineare Form (32) zwecks Einführen des Katheters (11) in ein zu dem Herzen des Patienten führenden Blutgefäßes und Entfernen des Katheters (11) aus demselben ermöglicht wird.
3. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die die Krümmung aufrechterhaltende Anordnung

fc (16,17,30) weiterhin so ausgeführt ist, daß ein Drehmoment ausgebildet wird zwecks Aufrechterhalten eines axialen, zu einer Zurückstellung führenden Drehmomentes an dem Ende des Katheters (11) zwecks Halten der gekrümmten Form in einem planen Zustand.
4. Elektrodenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die die Krümmung aufrechterhaltende Anordnung (16,17,30) des Katheters (11) weiterhin so ausgeführtist, daß die angenähert lineare Form (32) in die gekrümmte Form am oberen Ende der Atriumwand nach Einführen in das Herz überführt wird.

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5. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die die Krümmung aufrechterhaltende Anordnung (16,17,30) des Katheters (11) aus einem mit dem Körper verträglichen elastischen Material aus der Gruppe bestehend aus Gummi, Polyvinylchlorid, Polyäthylen und Polyurethan ausgewählt ist.
6. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß dieselbe zwei elektrische Leiter (14,24) aufweist.
7. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die die Krümmung aufrechterhaltende Anordnung (16,17,30) des Katheters (11) zwecks verbessertem Ergreifen der Atriumwand noch zusätzliche Erhöhungen aufweist.

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