DE2559134A1

DE2559134A1 - Kontaktvorrichtung zur muskelstimulation

Info

Publication number: DE2559134A1
Application number: DE19752559134
Authority: DE
Inventors: Stanley R Hess
Original assignee: Cordis Corp
Current assignee: Cordis Corp
Priority date: 1975-01-14
Filing date: 1975-12-30
Publication date: 1976-07-15
Also published as: FR2297641B1; NL7514818A; FR2297641A1; SE7600250L; CA1061415A; SE412849B; GB1475479A; SE7906665L; JPS51116075A

Description

OP. ·"*· DIPL-INQ M. %C DIPC -PHY». DR. Dli»L.-PHVS.

HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWmLTC .N JltTTGARl

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22. Dezember 1975

Cordis Corporation 3901 Biscayne Blvd. Miami, Florida, 33137 USA

Kontaktvorrichtung zur Muskelstimulation

Die Erfindung betrifft eine Kontaktvorrichtung zur 'Muskelstimulation, insbesondere zur Stimulation des Herzmuskels. Genauer gesagt befasst sich die Erfindung mit dem Anlegen stimulierender Impulse an das Muskelgewebe des Herzens zur Erzielung einer künstlichen Schrittsteuerung des Herzens bzw.

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in Verbindung mit einem sogenannten Herzschrittmacher.

Bei Herzschrittmachersystemen werden elektrische Impulse dem Herzen über Elektroden zugeführt, die entweder innen im Herzen oder aussen an demselben vorgesehen sind. Die sogenannten inneren Elektroden werden intravenös eingeführt und berühren das Herz im Bereich einer Vorkammer oder einer Hauptkammer, und zwar in Abhängigkeit vom Typ der gewünschten Stimulierung. Aussere Elektroden werden mit der Aussenseite des Herzmuskels verbunden, indem sie üblicherweise entweder mit dem Herzen vernäht werden oder indem sogenannte selbsthaltende Elektrodenleitungen verwendet v/erden, die wie ein Korkenzieher ausgebildet sind und in den Herzmuskel hineingeschraubt werden. Bei Elektroden, welche durch Annähen befestigt werden, ist es normalerweise erforderlich, den Brustkorb operativ zu öffnen, um das Herz freizulegen, so dass die Elektrode daran festgenäht werden kann. Eine derartige Operation ist bei den selbsthaltenden Elektroden nicht notwendigerweise erforderlich, so dass diese in dieser Beziehung leichter und sicherer anzubringen sind. Andererseits ist es ein Nachteil der selbsthaltenden Elektroden, dass sich fasriges Gewebe entwickelt (Fibrosis), welches die Tendenz hat, den elektrischen Kontakt zu beeinträchtigen und die Wirksamkeit der Elektrode zu verschlechtern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktvorrichtung bzw. eine Elektrodenanordnung vorzuschlagen, mit der die Nachteile der bisher verwendeten äusseren Elektroden überwunden werden und welche von aussen am Herzmuskel anbringbar ist, ohne dass der Brustkorb geöffnet v/erden müsste, wobei gleichzeitig die Bildung von fibrösem Gewebe zumindest weitgehend unterdrückt ist. Diese Aufgabe ist durch

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die Kontaktvorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, welche gemäsG der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass ein relativ flacher Grundkörper aus Isolationsmaterial vorgesehen ist, dass eine nachgiebige Elektrode zum Anlegen an das Muskelgewebe vorgesehen ist, welche über eine Hauptfläche des Grundkörpers vorsteht und dass mindestens ein Paar von relativ steifen, dornförmigen Befestigungselementen vorgesehen ist, die im Abstand von den Elektroden über die Hauptfläche des Grundkörpers vorstehen und mit deren Hilfe die Kontaktvorrichtung an dem Muskelgewebe festlegbar ist.

Für eine Kontaktvorrichtung gemäss der Erfindung ist es typisch, dass sie einen im wesentlichen flachen Grundkörper aus einem Isolationsmaterial, wie z.B. Silikongummi besitzt, über eine Ilauptfläche dieses Grundkörpers steht eine nachgiebige, d.h. nicht fest im Gewebe verankerte Elektrode vor, die beispielsweise als eine flexible, wendeiförmige Spule ausgebildet sein kann und die geeignet ist, einen elektrischen Kontakt mit dem zu stimulierenden Muskel herzustellen, beispielsweise im Bereich einer Stichwunde. Ein oder mehrere Paare von relativ steifen, dornartigen Befestigungselementen stehen von dem Grundkörper in einem beträchtlichen Abstand von der nachgiebigen Elektrode ab. Die dornartigen Befestigungselemente und nicht die Elektrode dienen dazu, die Kontaktvorrichtung an dem Muskel, insbesondere dem Herzmuskel, festzuhalten, so dass sich eine Gewebeverhärtung, hauptsächlich im Bereich der Befestigungselemente, ergibt, während im Bereich der nachgiebigen Elektrode die Kontakt- und Stimulationsschwelle für einen relativ langen Zeitraum aufrechterhalten bleibt.

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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand der Schutzansprüche. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Kontaktvorrichtung gemäss der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Kontaktvorrichtung gemäss Fig. 1;

Fig. 3 eine Unteransicht der Kontaktvorrichtung gemäss Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine Seitenansicht bzw. eine Stirnansicht eines abgewandelten Ausführungsbeispiels einer Kontaktvorrichtung gemäss der Erfindung;

Fig. 5 eine Unteransicht der Kontaktvorrichtung gemäss Fig. 4;

Fig. 6 eine Seitenansicht der Kontaktvorrichtung gemäss Fig. 4 und 5 in verformten! Zustand zwischen den Schenkeln eines zangenförmigen Instruments und

Fig. 7 eine Seiten- bzw. Stirnansicht einer weiteren abgewandelten Ausführungsform einer Kontaktvorrichtung gemäss der Erfindung.

In den einzelnen Figuren der Zeichnung sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

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Die Fig. 1 bis 3 der Zeichnung zeigen eine Kontaktvorrichtung gemäss der Erfindung, welche von aussen an dem Herzmuskel festlegbar ist, indem man sie verdreht, und zwar um etwa eine Viertelumdrehung. Die Kontaktvorrichtung besitzt einen im wesentlichen flachen Grundkörper 11 aus einem Isolationsmaterial. Vorzugsweise ist das Material für den Grundkörper ein relativ flexibler, medizinischer Silikongummi. Der Grundkörper 11 ist auf seiner im Gebrauch dem Herzen abgewandten Oberseite mit einem Ansatz 13 versehen, an dem man den Grundkörper beim Anbringen am Herzen bzxv. einem anderen Muskel bequem mit einer Zange oder dergleichen festhalten kann.

Von dem Ansatz 13 des Grundkörpers 11 geht eine Zuleitung 15 aus, über die die Kontaktvorrichtung mit einer elektrischen Stimulationsschaltung, beispielsweise einem Herzschrittmacher, verbunden ist. Der Herzschrittmacher ist dabei üblicherweise in einiger Entfernung vom Herzen an einer leichter zugänglichen Stelle des Körpers implantiert. Die Zuleitung 15 besteht vorzugsweise aus einem wendelförmig gewickelten Drahtleiter 17, der von einem Silikongummi-Schlauch 19 umschlossen ist. Diese Konstruktion hat sich für Herzschrittmacher bewährt.

Längs des Umfangs des Grundkörpers 11 sind im Abstand von der Elektrode 21 zwei relativ steife Befestigungselemente 25 und 27 vorgesehen, welche nadel- oder dornförmig ausgebildet sind. Vorzugsweise werden die beiden Befestigungselemente 25 und 27 durch die Enden eines einzigen relativ steifen Drahtstücks gebildet, dessen Mittelteil in das Isolationsmaterial des Grundkörpers 11 eingebettet, insbesondere bei der Herstellung desselben eingegossen ist. Wie aus Fig. 2 und 3 deutlich wird,

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sind die Befestigungselemente 25 und 27 so ausgebildet, dass sie das Anbringen der Kontaktvorrichtung am Herzmuskel mittels einer Art Schraubbewegung ermöglichen, in deren Verlauf die Befestigungselemente in den Herzmuskel eindringen. Die Spitzen der Befestigungselemente können dabei mit Widerhaken 31 bzw. 33 versehen sein, die verhindern, dass die Befestigungselemente 25 und 27 sich wieder aus dem Herzmuskel lösen.

Es besteht die Möglichkeit, eine wendelförmig gewickelte Elektrode 21 im Bereich einer zuvor erzeugten Stichwunde unmittelbar am Herzmuskel anzusetzen, um die Stimulationsimpulse von dem Herzschrittmacher (nicht dargestellt) in den Herzmuskel zu übertragen. Günstiger ist es jedoch, eine mehrere Facetten aufweisende und sehr scharfe Kanten besitzende Schneidspitze 37 vorzusehen. Wenn die Elektrode 21 mit einer derartigen Schneidspitze 37 versehen ist, kann der Arzt die Kontaktvorrichtung, die er mittels eines zangenförmigen Instruments hält, zunächst gegen das Herz drücken, wobei die Schneidspitze 37 in den Herzmuskel eindringt_; und dann um etwa 90° drehen, so dass die Befestigungselemente 25 und 27 in den Herzmuskel eindringen und die Kontaktvorrichtung in einer im · wesentlichen festen Lage bezüglich des Herzmuskels festlegen.

Da die Befestigungselemente 2 5 und 27 von der Elektrode 21 getrennt sind und von dieser einen Abstand aufweisen, führt die Bildung von fibrösem Gewebe im Bereich der Befestigungselemente nicht zu einer Beeinträchtigung der Stimulationsschwelle im Bereich der Elektrode 21. Da die Elektrode 21 selbst so aufgebaut ist, dass sie relativ flexibel ist, und den natürlichen Bewegungen des Herzmuskels nicht entgegenwirkt, ist die Bildung von fibrösem Gewebe im Bereich der Elektrode 21 auf

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ein Minimum reduziert, und die Stimulationsschwelle, welche beim Anbringen der Kontaktvorrichtung ermittelt wird, bleibt somit relativ stabil. Eine "nachgiebige" Elektrode im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist also eine Elektrode, die so ausgebildet und angeordnet ist, dass sich in dem an die Elektrode angrenzenden Muskelgewebe keine Reize ergeben, die zu einer verstärkten Faserbildung führen.

Bei dem in den Fig. 4 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier seitlich abstehende bzw. in radialer Richtung verlaufende Befestigungselemente 41 bis 44 vorgesehen, wobei jeweils ein Paar von Befestigungselementen durch die beiden Enden eines steifen Federdrahtstückes gebildet wird, dessen Mittelteil in das Isolationsmaterial des Grundkörpers 45 eingebettet ist. Der Grundkörper 45 ist dem Grundkörper 11 des Ausführungsbeispiels gemäss Fig. 1 bis 3 im wesentlichen ähnlich. Die Befestigungselemente 41 bis 44 sind wieder relativ steif und nadel- bzw. dornförmig zugespitzt, so dass sie geeignet sind, in das Muskelgewebe einzudringen und die Kontaktvorrichtung daran festzulegen. Obwohl die Befestigungselemente im Vergleich zu der nachgiebigen Elektrode 21 relativ steif sind, sind sie doch genügend elastisch, um ein Biegen oder Falten des Grundkörpers 45 mit Hilfe eines zangenförmigen Instruments 51 zuzulassen, wie dies Fig. 6 zeigt. Ausgehend von der in Fig. 6 gezeigten Stellung können die dornförmigen Befestigungselemente 41 bis 44 gegen die ausgewählte Stelle des Muskels gedrückt werden. Wenn man dann die Zange langsam loslässt, so dass sich der Grundkörper 45 und die Befestigungselemente 41 bis 44 wieder auseinanderspreizen, dann dringen die Befestigungselemente in das Gewebe ein und legen die Kontaktvorrichtung an demselben fest. Gleichzeitig erzeugt die

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Elektrode 21 bzw. die mit ihr verbundene Schneidspitze 37 in dem Gewebe eine Stichwunde, wie sie für eine gute Übertragung der Stimulationsimpulse erforderlich ist. Da die Elektrode 21 im Vergleich zu den Befestigungselementen 41 bis 44 wieder relativ flexibel und nachgiebig ist, beschränkt sich die Bildung von fibrösem Gewebe hauptsächlich auf die von den Befestigungselementen 41 bis 4 4 durchdrungenen Muskelteile und erfolgt nicht im Bereich der Elektrode selbst.

Es versteht sich, dass man, ausgehend von dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 bis 6, die Befestigungselemente auch so ausbilden kann, dass sie in das Muskelgewebe eindringen, nachdem man den Grundkörper zunächst nach hinten umgebogen hat und nicht nach vorn, wie bei dem zuvor betrachteten Ausführungsbeispiel. Ein solches Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 7. Ferner besteht die Möglichkeit, anstelle einer relativ nachgiebigen Elektrode, die im Bereich einer Stichwunde auf das zu stimulierende Gewebe einwirkt, andere Typen von nachgiebigen Elektroden vorzusehen, solange diese Elektroden keine starre Verbindung mit dem Muskelgewebe aufweisen. Bei dem Ausführungsbeispiel geinäss Fig. 7 ist beispielsweise eine Elektrode 53 vorgesehen, die durch die über die Unterseite des isolierenden Grundkörpers vorstehenden Hälften der Windungen eines spiralförmig gewickelten Leiters gebildet wird. In einigen Fällen kann auch eine kleine Elektrode in Form einer flachen Scheibe, welche an dem zu stimulierenden Gewebe anliegt, völlig ausreichend sein.

Abschliessend sei darauf hingewiesen, dass dem Fachmann zahlreiche Möglichkeiten zu Gebote stehen, von den konstruktiven

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Einzelheiten der gezeigten Ausführungsbeispiele abzuweichen, ohne dass er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müsste.

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Claims

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Patentansprüche :

Λ. J Kontaktvorrichtung zur Muskelstimulation, insbesondere ~ zur Stimulation des Herzmuskels, dadurch gekennzeichnet, dass ein relativ flacher Grundkörper (11,45) aus Isolationsmaterial vorgesehen ist, dass eine nachgiebige Elektrode (21) zum Anlegen an das Muskelgewebe vorgesehen ist, welche über eine Hauptfläche des Grundkörpers (11,45) vorsteht und dass mindestens ein Paar von relativ steifen, dornförmigen Befestigungselementen (25,27;41-44) vorgesehen ist, die im Abstand von der Elektrode (21) über die Hauptfläche des Grundkörpers (11,45) vorstehen und mit deren Hilfe die Kontaktvorrichtung an dem Muskelgewebe festlegbar ist.
2. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (11,45) elastisch verformbar ist.
3. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (21,53) durch einen wendelförmig gewickelten Draht gebildet ist.
4. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht relativ dünn ist.
5. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (53) durch über die Hauptfläche des Grundkörpers (45) vorstehende Teile der einzelnen Windungen des wendelförmig gewickelten Drahts gebildet ist.

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6. Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (21,53) länglich ausgebildet ist.
7. Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (21) mit einer Schneidspitze (37) versehen ist.
8. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidspitze (37) pyramidenförmig ausgebildet ist.
9. Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (25,27) die Elektrode (21) bogenförmig umgeben und durch eine Drehbewegung von weniger als 360 , vorzugsweise von 90 , in dem Muskelgewebe festlegbar sind.
10. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (25,27) schraubengangförmig gekrümmt sind.
11. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den freien Enden der Befestigungselemente (25,27) Widerhaken (31,33) vorgesehen sind.
12. Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (41-44) bezüglich der Elektrode (21) an dem Grundkörper (45) radial ausgerichtet sind, dass die Befestigungselemente (41-44) durch Verbiegen des Grundkörpers

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(45) in eine erste Stellung (Fig. 6) bewegbar sind, in der ihre Spitzen einander näher benachbart sind und dass die Befestigungselemente (41-44) ausgehend von der ersten Stellung (Fig.6) beim Freigeben des Grundkörpers (45) in eine zweite Stellung {Fig.4) bewegbar sind, in der ihre Spitzen weiter voneinander entfernt sind, wobei die Spitzen sich auf ihrem Weg von der ersten in die zweite Stellung derart bewegen, dass sie zum Festlegen der Kontaktvorrichtung in das Muskelgewebe hineinbewegbar sind.
13. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei einander diametral gegenüberliegende Paare von Befestigungselementen (41-44) vorgesehen sind.
14. Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper an dem Muskelgewebe in verformtem Zustand festlegbar ist.
15. Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (11,45) an dem Muskelgewebe in einer relativ festen Lage festlegbar ist.

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ORIGINAL INSPECTED