DE2233778A1

DE2233778A1 - Herzstimulator

Info

Publication number: DE2233778A1
Application number: DE2233778A
Authority: DE
Inventors: Guy Dr Med Fontaine; Alain Dr Med Ribot
Original assignee: ASS DE RECH ET D ENTRAIDE CARD
Current assignee: ASS DE RECH ET D ENTRAIDE CARD
Priority date: 1971-07-09
Filing date: 1972-07-08
Publication date: 1973-01-18
Also published as: FR2145769A5; SE384449B; GB1376047A; NL7209413A; JPS4928192A

Description

PATE NTAN WALTE

Dipl.-Ing. EIDENEIER Dlpl.-Chem. Dr. RUFF Dipl.-Ing. J. BEIER

' . . 7 STUTTGART 1

Neckarstraße 5O Telefon 22 7O51

7. Juli 1972- JB/Fi

Anmelder: Association de recherche et d'entraide cardiologiques et angeiologiques

HSpital de la Salpetriere
47, boulevard de l'hopital

Paris I3e/FRANKREICH

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A 14 337

Herzstimulator

Die Erfindung betrifft einen Herzstimulator (Schrittmacher). Es sind bereits Herzstimulatoren bekannt, die aus einer elektrischen Energiequelle, wie beispielsweise einer Quecksilberzelle, einer isotopischen, biogalvanischen oder anderen Quelle und aus einem Stromkreis bestehen, der Impulse erzeugt, die auf den zu stimulierenden Muskel mit Hilfe von mindestens einer auf oder im Herz implantierten Elektrode und mindestens einem Leitungsdraht, der den Stromkreis mit den. Elektroden verbindet, geführt werden· —

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Poeteoheokkonto Stuttgart 4203O · Dresdner Bank Stuttgart Konto 12 βίβ · Patent Code

Die bekannten Vorrichtungen haben jedoch schwerwiegende Nachteile, die insbesondere darauf zurückzuführen sind, daß kein Mittel vorgesehen ist, einen mechanischen Leitungsbruch zu bekämpfen, wobei die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs mit dem Alter- der implantierten Vorrichtung zunimmt und den plötzlichen Tod des Kranken zur Folge haben kann.

Die gleichen Nachteile können sich auch aus verschiedenen anderen Gründen ergeben, z.B. durch Verschiebung von mindestens einer "Elektrode oder dadurch, daß die elektrische Energiequelle erschöft ist·

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu überwinden. Der Herzstimulator umfaßt zu diesem Zweck ein Leitungssystem, das mit dem zu stimulierenden Muskel in Verbindung steht und an eine elektrische Impulsquelle angeschlossen ist und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Impulsquelle Mittel zum Erzeugen eines ersten Impulssignals aufweist, dessen Frequenz halb so groß ist wie die Frequenz des zu stimulierenden Herzrhythmus und zum Erzeugen eines zweiten Impulssignals, dessen Frequenz gleich groß ist wie die des ersten, aber um einen halben Takt verschoben ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.

In der Zeichnung zeigen

Fig, 1 ein .Schema eines einpoligen Herzstimulator; Fig. 2 ein Schema einer anderen Ausführungsform des Stimulators;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 4 ein Diagramm einer Impulsart gemäß der Erfindung.

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Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen Herzstimulator zu schaffen, bei dem sich eine Panne des Impulsgenerators nur insofern auswirkt als der normale Herzrhythmus um die Hälfte vertitxiiäfci t wird, um das mangelhafte Funktionnieren des Generators aufzuzeigen, ohne das Leben des Patienten zu gefährden.

In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Stimulator gezeigt, der hier nach Art eines einpoligen Stimulators gebaut ist und durch eine Leitung 1 mit einer Elektrode 2 verbunden ist, die auf oder im zu stimulierenden Herzmuskel angeordnet ist.

Der Impulsgenerator umfaßt gemäß der Erfindung zwei Generatorenelemente 3 und 4, die aus Multivibratoren bestehen, wobei die Endklemmen der Generatoren durch Leitungen 5 und 6 an eine Zwischenschaltung bzw. einen Leitungswähler 7 angeschlossen sind, von der auf'der gleichen.Leitung 1 die Stimulationsimpulse ausgehen. -

Der Multivibrator 3 stellt den Hauptoszillator dar und ist über eine Leitung 8 an eine selbsttätige Verzögerungsleitung 9 und/über- die Leitung 10 an den Multivibrator 4 angeschlossen, der den zweiten Generator darstellt.

Jeder 4er Generatoren 3 und 4 besitzt eine unabhängige Versorgungsquelle 11 und 12 und arbeitet auf einer Frequenz, die halb so groß ist wie der normale Stimulationsrhythmus des Herzens. Bei dieser Bauart werden die vom Generator 4 erzeugten Impulse jedoch vom Generator 3 mit Hilfe der Verzögerungsleitung 9 ausgelöst, so daß die Verschiebung einer Halbperiode des Stiniülationsrhythmus des Herzens entspricht. Man stellt also fest, daß erstmals gemäß dieser Bauart die Herzstimulierung zweigeteilt ist, so daß der Patient bei Ausfall einer der Generatoren vorgewarnt ist, ohne daß dies seihen Tod bedeutet.

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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist ein Stimulator gezeigt, dessen Ausgangsleitungen 5 und 6 beispielsweise an zwei Elektroden angeschlossen sind. Auch hier umfaßt der Stimulator zwei Generatoren 3 und 4, die aus Multivibratoren bestehen, und der Multivibrator 3 steuert den Multivibrator 4 mit Hilfe der aus einer Kippschaltung bestehenden Verzögerungsleitung.

Bei dieser Bauart sind die Versorgungszellen an elektrischer Energie 11 und 12 an die Kippschaltung" 9 über Dioden 13 und angeschlossen, wodurch die Versorgung der Kippschaltung 9 selbst bei Versagen der Zelle 11 oder 12 sichergestellt ist.

Man wird außerdem bemerken, daß bei Vorhandensein nur einer Elektrode in der Vorrichtung, es möglich ist, eine Verminderung der aus den Energiequellen verfügbaren Leistungskraft aufzuspüren, indem man den von den beiden Generatoren erzeugten Impulsen verschiedene Amplituden, verschiedene Zeitdauer oder auch verschiedene Formen gibt, so daß bei Erreichen einer Energiehöhe der am wenigstens wirksamen Impulse unter die Reizschwelle der Herzmuskel trotzdem mit der halben Frequenz durch die anderen Impulse stimuliert werden kann und der Patient so durch die Erschöpfung einer der Energiequellen oder durch die anomale Erhöhung der Reizschwelle gewarnt wird.

Die Erfindung stellt sich auch die Aufgabe, einen Herzstimulator zu schaffen, mit dem man eine bestimmte Anzahl möglicher Pannen dadurch unter Kontrolle bringen kann, daß er in einem solchen Fall ein leicht vom Objekt selbst wahrnehmbares Alarmsignal abgibt, ohne die Stimulierung zu unterbrechen·

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Der Stimulator hat also allgemein die Aufgabe, die Sicherheit des elektrischen Antriebs des Herzen eines Kranken zu erhöhen.

^s Der Stimulator nach Figur 3 umfaßt eine Einheit 15 aus der elektrischen Energiequelle 16 und einem Stromkreis 17, der elektrische Impulse erzeugt. Die Einheit umfaßt erfindungsgemäß außerdem ein Mittel 18, mit dem man die vom Stromkreis 17 erzeugten Impulse abwechselnd jeder der Elektroden 19 und 20, die durch Leitungen 21 und 22 am Mittel 18 angeschlossen sind, zuführen kann.

.'; Der Stromkreis 17 erzeugt elektrische Impulse von einer Dauer, im Bereich von 1 bis 2 Millisekunden mit einer Amplitude von 3 bis 10 Volt und einer Frequenz von 40 bis 120 Schlagen pro Minute je nach gewünschtem Stimulxerungstakt.

₍ ^! Auch ist das Mittel 18, das die wechselseitige Belieferung der Elektroden 21 und 22 mit Impulsen sicherstellt, beliebig hergestellt, beispielsweise mit Hilfe einer elektronischen Transistor-Kippschaltung.

Der Stromkreis der abwechselnd in die Elektroden 21 und 22 geschickten Impulse wird durch einen Massenkreis geschlossen, der beispielsweise vom Metallgehäuse der Einheit 15 oder von einer sogenannten "indifferenten" im Gewebe eingelassenen > Elektrode gebildet wird.

Wenn einer der beiden Drähte 21 oder 22 bricht oder eine der beiden Elektroden sich verschiebt und so die Reizschwelle erhöht, so bleibt bei dieser Vorrichtung immer noch eine Elektrode bestehen, die dem Muskel Stimulierungsimpulse in einem Takt zuführt, der halb so groß ist wie der normale Takt, wodurch das Leben erhalten werden kann. Der Patient bemerkt

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also das schadhafte Funktionnieren der Vorrichtung, sei es durch Pulsfühlen oder Fühlen der Veränderung im Rhythmus oder auch nach Konsultation des Arztes.

Gemäß der Erfindung ist im Stromkreis einer der Elektroden auch ein Mittel vorgesehen, das einen Unterschied in der Art der Impulse, die auf die beiden Elektroden geführt werden, herstellt. Das Mittel besteht für den Fall eines Amplitudenunterschieds, beispielsweise aus einem elektrischen Widerstand 23, der in Serie mit der Elektrode 19 und der Leitung 21 angeordnet ist, so daß der von der Elektrode 19 ausgehende Impuls 24 (siehe Figur 4) eine geringere Amplitude hat als der andererseits von der Elektrode 20 ausgehende Impuls 25, wobei die beiden Impulse jedoch eine größere Amplitude haben als die Reizschwelle 26 des zu stimulierenden Herzmuskels.

Tatsächlich wird das Herz vom Herzschrittmacher im Rhythmus der Stimulierimpulse angetrieben, wenn die Impulse eine Amplitude haben, die über der Reizschwelle liegt.

Hieraus ergibt sich, daß dann, wenn sich eine der Elektroden verschiebt oder die Stabilität des Kontaktes zwischen Elektrode und Myocard nachläßt, die Amplitude des Stimulierimpulses, der durch die Elek-trode geführt wird, schwächer wird als die Reizschwelle, was, wie schon erwähnt, einen um die Hälfte verminderten Herzrhythmus zur Folge hat.

Im Beispiel nach Figur 4 definieren die vom Stimulator hergestellten Unterschiede 27 und 28 zwischen der Reizschwelle 26 und der Amplitude der Impulse 24 und 25 den Sicherheitsspielraum des Antriebs. In diesem Beispiel ist man davon ausgegangen, daß die Reizschwelle die gleiche für die beiden

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Elektroden ist, aber in Wirklichkeit ist das selten der Fall.

Wenn die Amplitude der Impulse 24 und 25 unterschiedlich ist, ist der Sicherheitsspielraum 27 und 28 der Stimulierung ebenfalls unterschiedlich. .

Wenn aus irgendeinem Grund, beispielsweise durch Verminderung der aus der Batterie verfügbaren Leistungskraft, die Amplitude der Impulse 24 und'25 geringer wird, wird der Stimulierungsrhythmus halb so groß wie der normale Herzrhythmus, sobald die Amplitude des schwächsten Impulses 24 unter der Reizschwelle 26 liegt.

Bei der Vorrichtung gibt es also zum einen einen Antrieb des Herzmuskels während zum anderen die Amplituden der beiden Impulse des Stimulators im Verlauf der Erschöpfung der Energiequelle zunehmend geringer werden und die Amplituden der Impulse schließlich auf. beiden Seiten der Reizschwelle 26 -liegen.

Wie im vorherigen Fall bemerkt der Patient also das anomale Funktionnieren des Stimulators und kann sofort handeln, um Abhilfe zu schaffen. ,

Anstelle der Verwendung von Stimulierimpulsen mit verschiedenen Amplituden kann man jedoch in bestimmten Fällen den Unterschied zwischen den Reizschwellen entsprechend jeder der Elektroden verwenden. Tatsächlich können die Impulse in diesem Fall gleiche Amplituden haben, wobei dem Patienten automatisch , Alarm gegeben wird, sobald die Amplitude der Impulse unter die oberste Reizschwelle der beiden Elektroden kommt.

Die Erfindung beschränkt sich natürlich nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel, sondern es sind weitere Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung möglich.

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Claims

Ansprüche

ί 1.^Herzstimulator mit einem Leitungssystem, das mit dem zu stimulierenden Muskel in Kontakt steht und an eine elektrische Impulsquelle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsquelle (3,4,17) Mittel zur Erzeugung eines ersten Impulssignals aufweist, dessen Frequenz halb so groß ist wie der zu stimulierende Herzrhythmus und eines zweiten Impulssignals mit der gleichen Frequenz wie das erste, aber um eine halbe Periode verschobe.n.
2. Herzstimulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem zu stimulierenden Muskel in Kontakt befindliche Leitungssystem (5,6) zwei Elektroden aufweist und die Impulsquelle zwei Impulsgeneratoren (3,4) umfaßt, die jeweils an eine Elektrode angeschlossen und um eine halbe Periode verschoben sind.
3. Herzstimulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem zu stimulierenden Muskel in Kontakt befindliche Leitungssystem (1,5,6) eine Elektrode (2) aufweist und die Impulsquelle zwei Impulsgeneratoren (3,4) umfaßt, die an die Elektrode (2) angeschlossen und um eine halbe Periode verschoben sind.
4. Stimulator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch'gekennzeichnet, daß die Impulsgeneratoren (3,4) untereinander durch eine Verzögerungsleitung (9) verbunden sind.
5. Stimulator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Impulsgenerator (3,4) von einer selbständigen elektrischen Energiequelle (11,12) gespeist wird.

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6. Stimulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in Kontakt mit dem Muskel befindliche Leitungssystem (21,22) zwei Elektroden (19,20) aufweist und die elektrische Impulsquelle (15) einen Impulsgenerator (17) mit der gleichen Frequenz wie der zu stimulierende Herzrhythmus aufweist, wobei der Impulsgenerator (17) an Elektroden über eine elektrische Kippschaltung (18) angeschlossen ist, die die Impulse abwechselnd in jede Elektrode (19,20) schickt.
7. Stimulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Impulssignale unterschiedlicher Natur sind.
8. Stimulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulssignale verschiedene Amplituden haben.
9. Stimulator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulssignale verschiedene Formen haben.
10. Stimulator nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulssignale von verschieden langer Dauer sind.