DE2843096A1

DE2843096A1 - Herzschrittmacherelektrode fuer transvenoese anwendung

Info

Publication number: DE2843096A1
Application number: DE19782843096
Authority: DE
Inventors: Dieter E Dipl Phys Karr; Scott B Shanks
Original assignee: Biotronik Mess und Therapiegeraete GmbH and Co
Current assignee: Biotronik SE and Co KG
Priority date: 1978-09-30
Filing date: 1978-09-30
Publication date: 1980-04-10
Also published as: JPS5554964A; EP0009619B1; EP0009619A1; US4280512A; DE2962707D1; ATE946T1

Description

Dipl.-Ing. Henning Christiansen

Baseler Straße 172 D 1OOO Berlin 43 Telefon 03O-817 37 94

B 78/9 30. September 1978

BIOTRONIK

Meß- und Therapiegeräte GmbH & Co

Ingenieurbüro Berlin

1000 Berlin

Herzschrittmacherelektrode für transvenöse Anwendung

8 Patentansprüche
12 Seiten Beschreibung
1 Blatt Zeichnungen

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Herzschrittmacherelektrode für transvenöse Anwendung mit einer gewendelten Zuleitung und einer mit dieser in elektrischem Kontakt stehenden Drahtfederanordnung mit zur Befestigung im Herzen dienenden Drahtenden/ die während des Einführungsvorgangs von einem Hohlzylinder aufgenommen werden, wobei die Drahtfederanordnung mit einem Kolben verbunden ist, der derart verschiebbar gelagert ist, daß durch den Druck eines innerhalb der Zuleitung geführten Mandrins auf den Kolben die Drahtenden aus dem Hohlzylinder austreten und sich aufspreizen.

Eine derartige Herzschrittmacherelektrode ist aus der DE-OS 21 33 304 bekannt. Bei dieser Anordnung besteht der Nachteil, daß eine sichere Kontaktgabe zwischen der gewendelten Zuleitung und der die eigentliche Stimulation des Herzgewebes verursachenden, mit dem Kolben verbundenen Drahtenden im implantierten Zustand nicht sicher gewährleistet ist. Kurzzeitige Unterbrechungen der Kontaktgabe können die Funktion des Herzschrittmachers beeinträchtigen und erhöhte Übergangswiderstände innerhalb der Elektrodenanordnung setzen die Spannung der Stimulationsimpulse herab, so daß deren Wirkung vermindert und eine ordnungsgemäße Stimulation des Herzens nicht mehr gesichert ist.

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Bei einigen Typen von Schrittmachern kann ein derartiger erhöhter übergangswiderstand durch eine Heraufsetzung der Ausgangsimpulsamplituden ausgeglichen werden. Eine Folge davon ist jedoch ein erhöhter Energieverbrauch und damit eine verkürzte Lebensdauer der Energiequellen des Schrittmachers, so daß eine vorzeitige Neuimplantation erforderlich werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Herz-Schrittmacherelektrode der obengenannten Gattung anzugeben, bei der für eine sichere Stimulation über die in das Gewebe eingreifenden Drahtenden eine sichere Kontaktgabe innerhalb der Anordnung während der gesamten Betriebsdauer des Schrittmachers gewährleistet ist. 15

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels der im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.

Besonders vorteilhaft dabei ist, daß diese Kontaktgabe auch sichergestellt ist, wenn die Passung des Kolbens in dem Zylinder eine gewisse Toleranz beinhaltet, so daß die gesamte aus Federanordnung, Kolben und federnd anliegendem Element bestehende Anordnung leichter verschieblich ist als eine solche bei der die elektrische Kontaktgabe zwischen Drahtenden und Hohlzylinder direkt über eine entsprechend stramm eingepaßte Kolbenwandung hergestellt werden muß. Eine derartige Herabsetzung der Reibkraft beim Ausfahren der in das Herzgewebe eingreifenden Drahtenden ist deshalb von Bedeutung, weil die gewendelte Zuleitung aus besonders weichem Material hergestellt sein muß, damit die erforderliche Bruchsicherheit bei der großen Zahl von im Betriebszustand aufgrund der Herztätigkeit und der Arm-

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bewegungen des Schrittmacherträgers zu ertragenden Biegebeanspruchungen gewährleistet ist. Bei einem zu großen zum Ausfahren der Drahtenden durch den Mandrin aufzubringenden Druck würde sich die weiche Zuleitungswendel in ihrer Lage verändern, so daß dadurch das Elektrodenende in einem anderen Bereich der Herzkammer bzw. des Vorhofs zu liegen kommen kann und damit die zuvor bei noch eingefahrenen Drahtenden durchgeführte Schwellenmessung zur Lokalisation der Elektrode möglicherweise keine Gültigkeit mehr hat.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bilden das federnd anliegende Element und die Drahtfederanordnung eine Einheit, so daß durch die damit verbundene vereinfachte Herstellung eine Kostenersparnis erzielt werden kann. Günstig ist dabei auch, daß die federnden Längen der Anordnung zusammenhängend und in Längsrichtung durchgehend ausgebildet sein können, so daß sich für die Federelemente bessere Dimensionierungsmöglichkeiten ergeben.

Die Einheit von Drahtfederanordnung und federnd anliegendem Element läßt sich besonders einfach an dem verschiebbaren Kolben befestigen, wenn sie durch eine entsprechende öffnung in dessen Stirnwand hindurchgeführt und der Öffnungsbereich zwecks Dichtung mit einer geeigneten elastisehen Füllmasse, wie beispielsweise Silikonkautschuk verschlossen wird. Die im Silikonkautschuk verlaufende Länge der Drahtenden bzw. der Drahtfederanordnung steht damit trotzdem als federnder Bereich zur Verfügung.

Wenn das federnd anliegende Element im rückwärtigen, d.h. dem den Drahtenden gegenüberliegenden Bereich, eine Öse bildet, die mittels eines an seinem Ende einen Haken aufweisenden Mandrins ergriffen und zurückgezogen werden

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kann, ist der besondere Vorteil gegeben, daß - falls ein erster Befestigungsort der Elektrode im Herzen keine befriedigenden Stimulationsergebnisse liefert - ein Wiedereinfahren der Drahtenden in den Hohlzylinder zum unbehinderten Bewegen für eine Neulokalisation der Elektrode möglich ist. Wird nämlich die Elektrode mit ausgefahrenen Drahtenden durch die Vene zurückgezogen, so besteht die Gefahr der Beschädigung von Vene und Herzklappen.

Das Ergreifen der öse mit dem Haken des Mandrins wird erleichtert, wenn das Ende des Mandrins im Bereich des Hakens einen unrunden, beispielsweise abgeflachten oder nasenförmigen, Querschnitt aufweist, so daß der behandelnde Arzt, nachdem er den Mandrin bis zum Anschlag innerhalb der Zuleitung vorangeschoben hat, durch Drehung des Mandrins und Erfühlen des Widerstandes, den dieser der Drehung entgegensetzt, die Position des Hakens in Bezug auf die Öse feststellen kann. Der Haken des Mandrins kann damit förmlich in die Öse einrasten und der Mandrin dann zum Einfahren der Drahtenden nur noch so weit zurückbewegt zu werden bis das rückwärtige Ende der Öse das Ende der Zuleitung erreicht hat und dem weiteren Zurückziehen einen Widerstand entgegensetzt. Es können auch solche Führungsmittel vorhanden sein, die selbsttätig eine definierte Stellung des Mandrins in bezug auf die Öse beim Voranschieben oder Zurückziehen desselben gewährleisten, wie beispielsweise Führungen für Mandrin und Kolben, die sich zum sicheren Einführen gegebenenfalls trichterförmig erweitern können.

Wenn der Kolben sich in Richtung auf die Frontfläche der Elektrode verjüngend ausgebildet ist und ein Bereich der Innenfläche des Zylinders, der im ausgefahrenen Zustand

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der Drahtenden mit der Fläche des Kolbens in Kontakt kommt/ entsprechend angepaßt ist, so bildet der Kolben bei ausgefahrenen Drahtenden im Betriebszustand der Elektrode eine Art Stopfen mit konischer Dichtfläche, so daß das Innere der Elektrode gegen eindringende Körperflüssigkeit geschützt ist. Das Verhindern des Eindringens von Blut in den dem Herzen nahegelegenen Teil der wendeiförmigen Zuleitung ist deshalb von besonderer Bedeutung, weil ein Koagulieren des Blutes in diesem Bereich zu einem Versteifen der Elektrodenzuleitung führen würde. Ein Versteifen würde aber eine Erhöhung des Kraftaufwandes zum Durchbiegen der Zuleitung bei jedem Herzschlag in dem Bereich der Zuleitung bedeuten, der am meisten von derartigen Verformungen betroffen ist.. Der für die Biegung erforderliche vergrößerte Kraftaufwand überträgt sich als Zugwirkung auf die Befestigung der Elektrode im Herzen, die damit unverhältnismäßig stark beansprucht wird, so daß eine Dislokation die Folge sein kann. Besonders günstig ist dabei, daß die Art der verwendeten Dichtung nicht zur Erhöhung der Reibung beim Ausfahren der Drahtenden beiträgt, bei der Endstellung aber in äußerst zuverlässiger Weise eine Abdichtung gewährleistet.

Eine Vereinfachung und Verkürzung der Bauform der Elektrode läßt sich erreichen, wenn das federnde Element direkt die Innenseite der wendeiförmigen Zuleitung - bei entsprechend gewähltem Durchmesser derselben - kontaktiert.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 die Ausführungsform der erfindungsgemäßen

Herzschrittmacherelektrode in der Position zum Einführen durch die Vene

Fig. 2 die selbe Herzschrittmacherelektrode mit

den Drahtenden in ausgefahrenem Zustand und

Fign. 3 und 4 verschiedene Querschnitte durch einen im Zusammenhang mit dieser Herzschrttmacherelektrode zu benutzenden Mandrin.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrode ist auf die zum Herzschrittmacher führenden und die elektrische Verbindung zu diesem herstellende gewendelte Zuleitung 1, die nur in ihrem dem Herzen nahegelegenen Bereich dargestellt ist, mit einer Hülse 2 versehen, die auf die Zuleitung aufgeschoben und gegebenenfalls durch Quetschen, Verschweißen oder dergleichen mit dieser verbunden ist. Auf die Hülse 2 ist ein Hohlzylinder 3 aufgeschoben und dort entsprechend befestigt, wobei dieser Hohlzylinder 3 wie die Hülse 2 aus leitendem Material besteht, so daß seine Frontfläche 4 geeignet ist, elektrische Stimulationsimpulse zum Herzgewebe zu übertragen. Der Hohlzylinder 3 umschließt einen in Richtung zum herzseitigen Ende der Elektrodenanordnung offenen Hohlraum, in den eine Drahtfederanordnung 5 eingefügt ist. Diese ist ihrerseits mit einem Kolben 6 verbunden, der in dem Hohlzylinder 3, in Längsrichtung verschiebbar angeordnet ist.

Die Drahtfederanordnung 5 besteht weiterhin aus einem an der dem herzseitigen Ende abgewandten Seite des Kolbens 6 befindlichen ösenförmigen Teil 7, welcher an der Innensei-

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te des Hohlzylinders 3 federnd anliegende Elemente 8 und bildende Bereiche umfaßt.

Am herzseitigen Ende der Drahtfederanordnung 5 sind zwei Drahtenden 10 und 11 vorgesehen, welche im fixierten Zustand der Elektrode in das Herzgewebe eingreifen. Eine Füllung 12 aus Silikonkautschuk füllt eine im Innern des Kolbens 6 gebildeten Hohlraum aus und läßt einerseits eine elastische Bewegung der Drahtenden 10 und 11 zu, wirkt aber andererseits dichtend, so daß Körperflüssigkeit nicht durch die für die Drahtfederanordnung 5 im Kolben 6 vorgesehene Öffnungen hindurchtreten kann.

Die Elektrodenanordnung ist bis auf den Bereich der Frontfläche 4, die mindestens zeitweise ebenfalls stimulierend wirken kann, mit einer Isolierung umgeben, die im Bereich der gewendelten Zuleitung 1 als Isoliermantel 12 und im übrigen die Hülse 2 und den Hohlzylinder 3 umgebenden Bereich als überzug 13 aus Silikonkautschuk ausgebildet ist. Als Werkstoff für die Metallteile kommen die bekannten körperverträglichen Materialien in Betracht, wie beispielsweise die unter den Bezeichnungen Elgiloy und Protasul bekannten Legierungen. Für die Auswahl des Werkstoffs für die Drahtfederanordnung 5 sind die für die im Folgenden beschriebenen Funktionen notwendigen Elastizitätseigenschaften zu berücksichtigen.

Ein beim Einführen der Elektrode durch die Vene zur Versteifung der Elektrodenzuleitung dienender Mandrin 14 dient bei der dargestellten Ausführungsform gleichzeitig zum Aus- und Einfahren der Drahtenden 10 und 11 wie es ebenfalls nachfolgend im einzelnen beschrieben ist.

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Während des Einführungsvorgangs befindet sich die Drahtfederanordnung 5 mitsamt den Drahtenden 10 und 11 in ihrer in den Hohlzylinder 3 zurückgeschobenen Stellung, so daß die Drahtenden 10 und 11 nicht vorzeitig mit dem Gewebe in Eingriff kommen könne. Wenn nach Ausführung einer Reizschwellenmessung über die Frontfläche 4 eine günstige Position zur Befestigung der Elektrode in Vorhof oder Ventrikel gefunden wurde, wird vom entgegengesetzten Ende der Elektrodenzuleitung her Druck auf den Mandrin 14 ausgeübt.

Dieser bewegt sich an dem ösenförmigen Teil 7 vorbei und übt in bekannter Weise auf die rückwärtige Fläche des Kolbens 6 eine Kraft aus, so daß bei festgehaltener Zuleitung 1 die Drahtfederanordnung 5 mitsamt dem Kolben 6 in Richtung auf das Herzgewebe verschiebbar ist. Sobald die Drahtenden 10 und 11 durch die Öffnung im Hohlzylinder 3 über die Frontfläche 4 hinausgelangen, haben sie das Bestreben, sich aufgrund ihrer Federvorspannung aufzuspreizen und eine Position einzunehmen, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist.

In Fig. 2 ist die Drahtfederanordnung 5 in vollständig ausgefahrenem Zustand wiedergegeben. Wichtig ist dabei, daß der Kolben 6 soweit voranschiebbar ist bis seine konische Außenfläche 15 (Fig. 1) an der angepaßten Innenfläche des sich verjüngenden Bereiches 16 des Hohlzylinders anliegt. Infolge der sich ergebenden Dichtwirkung kann keine Körperflüssigkeit in den hinter dem Kolben 6 befindlichen Raum und in den von der gewendelten Zuleitung 1 umschlossenen Bereich eindringen. Die seitlichen, die federnd anliegenden Elemente 8 und 9 bildenden Bereiche der Drahtfederanordnung 5 liegen fest an der Innenwandung des HohlZylinders 3 an, so daß eine sichere Kontaktgabe gewährleistet ist.

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Die Federwirkung trägt auch dazu bei, daß der Kolben 6 nicht zu leichtgängig verschiebbar ist, wobei die Fixierung in der Endlage allerdings im wesentlichen durch die aufeinanderliegenden, die Dichtung bildenden und sich verjungenden Bereiche, sowie die - nachdem die Drahtenden 10 und 11 sich im Herzgewebe verfangen haben - auf diese ausgeübte Zugkraft bewirkt wird.

Eine aus Silikonkautschuk bestehende Füllung 18 des KoI-bens 6 verschließt einerseits die öffnungen in der Stirnseite, durch die die Drahtfederanordnung 5 hindurchtritt, gegen eindringende Körperflüssigkeit und sorgt andererseits für eine festen Sitz derselben, ohne die Biegsamkeit der Drahtenden einzuschränken.

Falls die erste Fixierung der Elektrode nicht zufriedenstellend erfolgt ist, kann eine Befestigung an anderer Stelle im Herzen vorgenommen werden, ohne daß es erforderlich ist, die Elektrode vollständig aus der Vene herauszuziehen, damit der Kolben in seine Ausgangslage gebracht werden und so die Drahtenden in den Hohlzylinder 3 zurückgezogen werden können. Ein derartiges Zurückziehen der Elektrode mit zum Verhaken ausgefahrenen Drahtenden würde zudem eine Gefährdung von Herzklappen und Veneninnerem bedeuten.

Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Mandrin 14 (der in Fig. 2 gegenüber Fig. 1 um 90° gedreht dargestellt ist) einen hakenförmigen Teil 17 aufweist, besteht die Möglichkeit, letzteren in den ösenförmigen Teil 7 einzuhaken und durch Zurückziehen des Mandrins bei festgehaltener Zuleitung die Drahtfederanordnung 5 mit dem Kolben 6 in den Hohlzylinder 3 zurückzuziehen, so daß sich

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wieder der in Fig. 1 dargestellte Zustand ergibt. Damit ist es möglich, die Elektrode in der Vene ohne Gefährdung von Organen vor- und zurückzuschieben. Eine Erleichterung für das Einhaken des Mandrins 14 in den ösenförmigen Teil 7 zum Zurückziehen der Drahtfederanordnung 5 ergibt sich, wenn der hakenförmige Teil 17 des Mandrins als Abflachung 19 oder Nase 20 ausgebildet ist, d.h. einen unrunden Querschnitt aufweist, wie es in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist.

Damit wird einer Drehung des Mandrins innerhalb der Zuleitung ein unterschiedlicher Widerstand entgegengesetzt, wenn der hakenförmige Teil sich im Bereich der Öse befindet und an dieser seitlich anliegt. Auf diese Weise ist ■ für den Arzt eine wirksame Möglichkeit gegeben, die Position des hakenförmigen Teils in Bezug auf die Öse schnell und zuverlässig zu ertasten, um die beabsichtigten Manipulationen der Elektrode ohne große Verzögerung ausführen zu können. Liegt die Nase 20 an der öse an, so ist die Richtung des Hakens durch einen erhöhten Widerstand beim Drehen des Mandrins 14 kenntlich. Das Ergreifen der öse durch den hakenförmigen Teil 17 wird auch dadurch erleichtert, daß der Mandrin zum Ergreifen der Öse zunächst bis zu dem durch die rückwärtige Fläche des Kolbens 6 gebildeten Anschlag geführt werden kann. In diesem Fall liegt der Bereich mit der Abflachung 19 an der öse an und macht die Richtung des Hakens durch eine gewisse Rastwirkung beim Drehen des Mandrins 14 deutlich. Durch die nach dem Zurückziehen aus dieser Position auftretenden Kraftverhältnisse ist es dem Arzt ohne weiteres möglich, zu beurteilen, ob der Haken in den ösenförmigen Teil eingegriffen hat. (Um die Bedienung nicht leicht verständlich zu machen, wird zweckmäßigerweise nur entweder die Nase 19 oder

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die Abflachung 20 vorgesehen werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Möglichkeiten lediglich zur Vereinfachung der Darstellung gemeinsam wiedergegeben.)

Das Einhaken des Mandrins in den ösenförmigen Teil kann innerhalb des Umfangs der Erfindung eine Reihe von vorteilhaften Weiterbildungen erfahren, die das Einhaken zusätzlich erleichtern, aber bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform nicht wiedergegeben sind. So kann beispielsweise der Abstand der beiden in die Drahtenden und 12 übergehenden Bereiche der Drahtfederanordnung beim Eintritt in den Hohlzylinder 3 vom ösenförmigen Teil 7 her so gewählt sein, daß er der kleineren Abmessung des Querschnitts des hakenförmigen Teils 17 des Mandrins 14 entspricht. Durch Vorschieben bis zum Anschlag - wie zuvor erwähnt - wird der Mandrin dann zwangsläufig in eine Position gedreht in der beim Zurüchziehen ein Einhaken erfolgt, da er in einer anderen Position zwischen den Drähten keinen Platz findet.

Eine entsprechende Wirkung kann auch durch andere Führungen, wie beispielsweise eine an die Position des hakenförmigen Teils 17 zum Ergreifen der Öse 7 angepaßte Ausnehmung erreicht werden, die in der rückwärtigen Fläche des Kolben 6 vorgesehen ist und die gegebenenfalls trichterförmig aufgeweitet sein kann.

Auch für die Gestaltung der federnd anliegenden Elemente sind im Rahmen des Umfangs der Erfindung vielfältige Gestaltungs- und Ausführungsmöglichkeiten denkbar. So könnte der ösenförmige Teil bei einem entsprechenden Durchmesser der gewendelten Zuleitung auch innerhalb dieser gleiten, so daß der Hohlzylinder 3 wesentlich verkürzt bzw. gege-

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benenfalls ganz .auf diesen verzichtet werden kann.

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Patentansprüche

Herzschrittmacherelektrode für transvenöse Anwendung mit einer gewendelten Zuleitung und einer mit dieser in elektrischem Kontakt stehenden Drahtfederanordnung mit zur Befestigung im Herzen dienenden Drahtenden, die während des Einführungsvorgangs von einem Hohl zylinder aufgenommen werden, wobei die Drahtfederanordnung mit einem Kolben verbunden ist, der derart verschiebbar gelagert ist, daß durch den Druck eines innerhalb der Zuleitung geführten Mandrins auf den Kolben die Drahtenden aus dem Hohlzylinder austreten und sich aufspreizen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein mit der Drahtfederanordnung (5) elektrisch leitend verbundenes Element (8 und 9) mindestens im ausgefahrenen Zustand der Drahtenden (10 und 11) an einem mit der Zuleitung (1) fest elektrisch leitend verbundenen Bereich mit im wesentlichen punkt- oder linienförmiger Kontaktgabe federnd anliegt.
2. Herzschrittmacherelektrode nach Anspruch 1, d a durch gekennzeichnet, daß der Bereich, an dem das Element (8 und 9) federnd anliegt, die Innenseite des elektrisch leitenden Hohlzylinders (3) und/oder der gewendelten Zuleitung (1) bildet.

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ORfGlNAL IiMSPECTED
3. Herzschrittmacherelektrode nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das federnd anliegende Element (8 und 9) einen Teil der Drahtfederanordnung (7) bildet.
4. Herzschrittmacherelektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtfederanordnung (5) durch den mindestens eine entsprechende Öffnung aufweisenden Kolben (6) hindurchgeführt und der Öffnungsbereich mit einer Füllung (18) aus elastischem Material verschlossen ist.
5. Herzschrittmacherelektrode nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Kolbens (6) sich in Richtung auf seine den Drahtenden zugewandte Stirnfläche verjüngt (konische Außenfläche 15), so daß er im ausgefahrenen Zustand der Drahtenden (10 und 11) an einer entsprechend ausgebildeten Innenfläche (Bereich 16) des Hohlzylinders (3) gegen Körperflüssigkeit dichtend anliegt.
6. Herzschrittmacherelektrode nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtfederanordnung (5) in ihrem den Drahtenden (10 und 11) abgewandten Bereich eine ösenförmigen Teil (7) bildet, die mit einem hakenförmigen Teil (17!

eines Mandrins (14) in Eingriff gebracht werden kann.

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7. Herzschrittmacherelektrode nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichn e t, daß Führungsmittel zum Erleichtern des Ergreifens des ösenförmigen Teils (7) mit dem hakenfömigen Teil (17) des Mandrins (14) vorgesehen sind.
8. Mandrin für eine Herzschrittmacherelektrode nach Anspruch 7, dadurch .gekennzeichnet, TO daß er im Bereich seines hakenförmigen Teils (17) einen unrunden Querschnitt (Abflachung 19, Nase 20) aufweist, wobei die Unregelmäßigkeit eine definierte Lage in bezug auf den hakenförmigen Teil (17) einnimmt.

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