DE3510821A1

DE3510821A1 - Vorrichtung und elektrode zur behandlung von herzrhythmusstoerungen

Info

Publication number: DE3510821A1
Application number: DE19853510821
Authority: DE
Inventors: Albert Wissembourg Cansell
Original assignee: Atesys SA
Current assignee: Atesys SA
Priority date: 1984-03-27
Filing date: 1985-03-26
Publication date: 1985-10-10
Also published as: GB2157178B; CH667395A5; SE8501500D0; AU4036785A; FR2561929A1; GB2157178A; US4825871A; IT8520110A0; NL8500874A; AU581648B2; IT1208521B; SE8501500L; GB8507985D0; FR2561929B1

Description

zur Behandlung von Herzrhythmusstörungen

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen, die dazu bestimmt sind, vollständig oder teilweise in den Körper eines menschlichen oder tierischen Patienten eingepflanzt zu werden, um einen Elektroschock an das Herz des Patienten jedes Mal dann abzugeben, wenn dieser ein Kammerflimmern oder eine Kammertachykardie erleidet, oder allgemeiner ausgedrückt, um die Behandlung von Herzrhythmusstörungen auf elektrischem Wege zu bewirken.

Man weiß, daß die Vorrichtungen, die zur Heilung von Aurikulo-Ventrikular-Blocks bestimmt sind, Herzstimulatoren sind, die den Herzkammern die Impulse senden, die aufgrund eines Leitungsfehlers des His'schen Bündels nicht mehr zu ihnen gelangen können. Diese Impulse sind Ströme von einigen Volt und etwa einem Milliampere, die mit der normalen Schlagfrequenz des Herzens über eine Sonde geschickt werden, die im Inneren der rechten Herzkammer von der Hohlvene aus angeordnet ist. Die von dieser Sonde gelieferte Energie ist außerordentlich

schwach, denn es reicht aus, einige Zellen der rechten Herzkammer zu reizen, damit die Reizung sich in dem Herzmuskel fortpflanzt und seine Kontraktion hervorruft. Dagegen ist das im Fall des Kammerf1immerns zu lösende Problem anderer Natur, und die zu liefernden Energien sind viel beachtlicher.

Das Kammerflimmern ist in der Tat eine regellose Erregung des größten Teiles der Zellen der Herzkammern. In bestimmten Fällen bildet sich in dem Gewebe der Kammern eine Vielzahl von Erregungszentren, so daß der Übergang der Zellen in den erregten Zustand sich nicht auf geordnete Art durchführt und sich die Kontraktion der Herzkammern nicht mehr mit der notwendigen Amplitude erzeugen kann. Bei anderen Fällen bildet sich eine Vielzahl von ringförmigen Kontraktionsbändern, die Wiedereintrittskreise genannt werden. Wenn man annimmt, daß in einer Zone der Herzkammern eine anormale, extrasystole Erregung auftritt, so überträgt sich diese Erregung nach und nach über einen geschlossenen ringförmigen Weg, und das Phänomen unterhält sich selbst, wenn die Länge der Kurve, die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Erregung längs der Kurve und die Aberregungszeit der Zellen derart sind, daß die Erregungsfront immer vor sich Zellen antrifft, die bereits in den aberregten Zustand übergegangen sind. Dieser Zustand des Flimmerns tritt üblicherweise dann auf, wenn bei einem kranken Herzen sich eine Extrasystole während einer verletzbaren Phase des Elektrokardiogramms erzeugt, oder wenn ein äußerer Schock, beispielsweise aufgrund eines Stromstoßes, ebenfalls im Verlauf dieser Phase eintrifft. Das Ergebnis dieses Zustandes des Flimmerns ist, daß die Herzkammern nicht mehr rhythmischen geregelten Kontraktionen unterworfen sind, sondern nur kleine Vibrationen und Zittern der Herzwand erfahren, so daß es kein Pumpen des Blutes mehr gibt und der sich daraus ergebende praktisch augenblickliche Druckabfall zu einem fast vollständigen Fehlen des Kreislaufes des betroffenen Patienten führt. Der Patient fällt fast

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augenblicklich in einen komatösen Zustand und der Tod tritt am Ende weniger Minuten ein, wenn es im Verlauf der sehr kurzen Zeit nicht möglich ist, das Herz zu defibri11ieren .

Es ist bekannt, daß man zum Erreichen einer Defibri11 ation extern einwirken kann, indem man auf der Haut des Patienten auf beiden Seiten des Herzens metallische Scheiben anlegt, über die man eine elektrische Entladung von mehreren hundert Joules schickt. Diese Entladung läßt mit einem Schlag alle Herzzellen in den erregten Zustand übergehen, so daß die Fortpflanzung der Erregungsfronten längs der Wiedereintrittskreise augenblicklich gestoppt wird, da diese Fronten Zellen antreffen, die im erregten Zustand und nicht im aberregten Zustand sind. So gelingt es, den sich selbst unterhaltenden Charakter des Zustandes des Flimmerns verschwinden zu lassen, so daß der Herzmuskel sich wieder daran machen kann, entsprechend dem normalen Prozeß ausgehend von Impulsen zu schlagen, die ihm von dem natürlichen Stimulator des Herzens geschickt werden, der im rechten Herzohr angeordnet ist. Da der Zustand des Flimmerns auf einen Vorfall folgt, ist es nicht möglich, ihn vorauszusehen, und der Patient kann daher nur durch äußere Anwendung von Elektroden gerettet werden, jedoch auch nur dann, wenn diese Anwendung ausreichend schnell durchgeführt werden kann. Wenn jedoch das Flimmern das Ergebnis eines pathologischen Zustandes ist, der von dem Kardiologen bestimmt wird und es ermöglicht, vorauszusehen, daß ein derartiger Patient statistisch ein großes Flimmerrisiko darstellt, wird es notwendig, über eine automatische Vorrichtung zu verfügen, die es ermöglicht, automatisch dem Herz des Patienten den nötigen Defibri 11 ationsschock in dem Moment zu verabreichen, in dem das Flimmern auftritt.

Eine erste Art von Vorrichtung, die unter dem Namen des Defibrillators nach Mirowski bekannt ist, schlägt das Prinzip

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vor, zwei Elektroden zu verwenden, von denen die erste in die rechte Herzkammer auf einem Katheter eingeführt ist und eine zweite, epikardische Elektrode, die von einem schmiegsamen Metall geflecht gebildet ist, auf der Spitze des Herzens angeordnet wird. Diese beiden Elektroden werden mit einer Schaltung verbunden, die in der Lage ist, eine elektrische Entladung abzugeben, wenn sie ein Steuersignal erhält. Das Steuersignal wird eine Detektorschaltung ausgelöst, die mit einem Meßwertaufnehmer verbunden ist, wobei die Detektorschaltung die elektrischen, von dem Schlagen des Herzens gelieferten Signale analysiert. Diese Anordnung ermöglicht es, wirksam einen Patienten mit Kammerflimmern zu defibri 11 ieren, weist jedoch eine bestimmte Anzahl von wichtigen Nachteilen auf. Der erste Nachteil stammt von der Tatsache, daß die Anbringung der Elektrode auf der Spitze des Herzens eine sehr große chirurgische Operation benötigt, im allgemeinen mit einer Thorakotomie. Der zweite Nachteil liegt darin, daß der defibri11ierende Schock eine relativ hohe Energie fordert, obwohl er bereits einen Fortschritt gegenüber den früheren Systemen des bipolaren Typs darstellt, da bei diesen Systemen die elektrische Entladung zwischen zwei Elektroden durchgeführt wurde, die von dem gleichen in die Hohlvene, das rechte Herzohr und die rechte Herzkammer eingeführten Katheter getragen wurden, wobei eine der Elektroden auf dem Boden der rechten Herzkammer war, während die andere sich in der Hohlvene befand. Mit einem derartigen System war die von der Entladung betroffene Herzzone vorzugsweise die rechte Zone, so daß, um die gesamte Herzmasse anzusprechen, es erforderlich war, die Entladungsenergie beträchtlich zu erhöhen. Dieses frühere System erforderte Entladungsenergien von mindestens 50 Joules. Nichtsdestoweniger erfordert das System Mirowski noch eine relativ hohe Energie, so daß die Energiespeicherung auf etwa einhundert Entladungen beschränkt ist und das Volumen des Behälters, in dem die Versorgungsbatterien und die Gesamtheit der notwendigen Schaltungen

untergebracht sind, relativ groß ist, in der Größenordnung von etwa 150 cm³.

Ein dritter Typ von Vorrichtung, den man als unipolar bezeichnen könnte, unterscheidet sich von dem vorhergehenden durch die Tatsache, daß die zweite Elektrode, anstelle an der Spitze des Herzens angeordnet zu werden, an das äußere des Thorax angepaßt ist und im allgemeinen unter der Haut angeordnet wird. Diese Elektrode wird aus diesem Grunde als indifferente Elektrode betrachtet, im Gegensatz zu der ersten in der rechten Herzkammer angeordneten, die die aktive Entladungselektrode ist.

Jedoch sind bei praktischen Realisierungen der letztbeschriebenen Vorrichtung, wie im übrigen auch bei den vorhergehenden Vorrichtungen, die beiden Aufnehmerelektroden in der rechten Herzkammer angeordnet. Man hat jedoch festgestellt, daß nach Durchführung der Entladung die der endokavitaren Elektrode benachbarten Herzzellen während einer nicht vernachlässigbaren Zeit der Größenordnung von einer Stunde wie "vom Blitz getroffen" sind. Die entsprechende Veränderung des Elektrokardiogramms wird Verletzungswelle genannt. Dies impliziert, daß die nach einer Entladung zwischen den beiden Elektroden des Aufnehmers aufgenommenen Signale gegenüber den einem normalen Funktionieren des Herzens entsprechenden Signalen vollständig deformiert werden, so daß die Detektorschaltungen nicht mehr in der Lage sind, richtig einen neuen Flimmerzustand anzuzeigen, und zwar während der gesamten Zeitdauer, während der die den beiden endokavitaren Elektroden benachbarten Zellen in einem anormalen Zustand bleiben. Entsprechend den Charakteristika der Detektorschaltung ist es nicht einmal ausgeschlossen, daß es eine Auslösung einer Entladung gibt, während der Herzmuskel überhaupt nicht in einem Flimmerzustand ist.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses letztgenannte System dahingehend zu verbessern, daß auch unmittelbar nach einer Elektrodenentladung der Zustand des Herzens korrekt erkannt und behandelt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die indifferente Elektrode eines der Elemente des Aufnehmers bildet, dessen anderes Element selbst von der in der Höhlung einsetzenden Entladeelektrode unterschiedlich ist. Damit spielt die Entladeelektrode der rechten Herzkammer keinerlei Rolle bei der Aufnahme des Signales, das das Funktionieren des Herzens kennzeichnet.

Dadurch lassen die zwischen den beiden Elementen des Aufnehmers aufgenommenen elektrischen Signale Zellen intervenieren, die nicht durch die Entladung verändert worden sind. Man gewährleistet so eine vollständige Betriebssicherheit der Vorrichtung, da das das Arbeiten des Herzens kennzeichnende Signal nicht mehr deformiert ist, selbst nicht unmittelbar nach der Entladung. Darüber hinaus ermöglicht es die Vorrichtung nach der Erfindung, indem sie eine unipolare Defibri1lation durchführt, d.h. mit einer einzigen, im Herzen sitzenden Elektrode, durch die Entladung die Gesamtheit der Herzmasse anzusprechen, da die indifferente Elektrode ausreichend weit von dem Herzen entfernt ist, damit es keine Vorzugsrichtung der Stromlinien der Entladung gibt. Da das Blut ein guter Leiter ist, ist der der innerhalb des Herzens sitzenden Elektrode entsprechende Entladungspol über die gesamte Innenwand des Herzmuskels verteilt, während der andere Pol mit dem Herzgewebe über das Gewebe des zwischen der indifferenten Elektrode und dem Herz angeordneten menschlichen oder tierischen Körpers verbunden ist. Es ist selbstverständlich möglich, für die Vorrichtung nach der Erfindung eine Vielzahl von indifferenten Elektroden zu verwenden, um die Aufteilung der Stromlinien der Entladung zu verbessern, damit die gesamte Herzmasse angesprochen wird.

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Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird der innerhalb des Herzens sitzenden Entladeelektrode ein schmiegsames Abstandselement zugeordnet, das in der Lage ist, bei Einführung des Katheters sich zurückzuziehen, und das diese Elektrode von der Wand des Herzmuskels isolieren soll, um einen bevorzugten Durchgang der Entladung in Richtung auf eine einzelne Wand zu vermeiden und eine gute Verteilung in Richtung auf alle Wände aufgrund der guten Leitfähigkeit des Blutes zu gewährleisten. Die Vorteile, die sich aus diesem Prinzip ergeben, sind eine beachtliche Verringerung der sowohl zur Defibri11 ation als auch zur Kardioversion erforderlichen Energie, ob nun der Strom im bipolaren Modus gegenüber einer zweiten identischen Elektrode oder gegenüber einer oder mehreren indifferenten Elektroden angewandt wird, die auf oder unter der Haut angeordnet sind.

Die Erfindung schlägt daher im wesentlichen eine Elektrode vor, die einem aus isolierendem elastischen Material bestehenden Organ zugeordnet ist, das sich im Augenblick der Einführung der Elektrode in das Herz oder bei dem Herausziehen aus dem Herz zusammenziehen kann und sich nach der Einführung ausbreiten kann, so daß es die Beabstandung und/oder die Isolierung des leitenden Teiles der Elektrode gegenüber der Innenwand des Herzens gewährleistet. Nach einer ersten Variante ist dieses Organ von der Elektrode selbst verschieden und wird von einem Kranz radialer, mit dem Katheter verbundener Petale oberhalb und/oder unterhalb des Rings gebildet, die gegenüber der Achse des Katheters entsprechend einem Winkel orientiert sind, der ausreicht, um den gewünschten Abstand im entfalteten Zustand zu gewährleisten und sich gleichzeitig elastisch gegen die Achse zusammenlegen zu können, um die Einführung oder das Entnehmen des Katheters zu ermöglichen.

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Nach einer zweiten Variante bildet es die eigentliche Halterung der Elektrode, die in einer Metallisierung dieser Halterung auf einer der Wand des Herzens entgegengesetzten Fläche besteht, wie es später noch im einzelnen beschrieben werden wird.

Es ist zu beachten, daß die Vorrichtung nach der Erfindung im Hinblick auf die Kardioversion angepaßt werden kann, d.h. im Hinblick auf die Behandlung der Kammertachykardie. Man weiß, daß diese Herzerkrankung der gleichen Art ist wie das Flimmern, jedoch einen Charakter geringerer Schwere hat. In einem solchen Fall stellt man auf dem Herzen das Vorhandensein von ringförmigen Bändern anormaler Kontraktion fest, aber diese Wiedereintrittskreise sind weniger zahlreich, so daß die Herzkammern sich noch kontrahieren können, obwohl sie dies in ungenügendem Ausmaß tun. Mit anderen Worten, im Fall der Kammertachykardie betrifft die Störung im allgemeinen nur eine verringerte Masse der Kammern, so daß die Defibrillationsenergie, die angewendet werden muß, um die Funktionsanomalie aufhören zu lassen, niedriger sein kann, beispielsweise zwischen einem Zehntel und einem Tausendstel der zu einer Kammerdefibri11ation erforderlichen Energie. Der Kardioversionsschock ist im allgemeinen auf dem Kammerkomplex synchronisiert. Die Form der im Fall der Kammertachykardie erhaltenen Elektrokardiogrammsignale ist stark von der unterschiedlich, die einem Kammerflimmern entspricht, und dementsprechend kann die dem Aufnehmer der Vorrichtung nach der Erfindung zugeordnete Detektorschaltung leicht eine Unterscheidung zwischen den beiden Signalen durchführen. Im Fall des Kammerf1immerns ist der Patient im Koma und es ist daher nicht hinderlich, eine Entladung zu schicken, die die Skelettmuskeln anspricht, wie es der Fall zwischen einer indifferenten Elektrode und einer in dem Herzen sitzenden Elektrode-ist. Demgegenüber ist im Fall einer Kammertachy-

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kardie der Kranke bei Bewußtsein und man zieht es vor, einen die Skelettmuskeln ansprechenden Schock zu vermeiden. In diesem Fall genügt es, auf dem Katheter der Vorrichtung nach der Erfindung eine spezielle Elektrode vorzusehen und die Entladung zwischen dieser dritten Elektrode und der in der rechten Herzkammer angeordneten Elektrode hindurchgehen zu lassen, die einen der Entladungspole für den Fall des Kammerflimmerns bildet. Auf diese Weise erlaubt es die Vorrichtung nach der Erfindung, im Fall einer Kammertachykardie zu intervenieren, indem eine Entladung zwischen zwei innerhalb des Herzens sitzenden Elektroden abgegeben wird und indem infolgedessen jeder Schock auf die Skelettmuskeln vermieden wird. Unter Berücksichtigung der Anordnung der beiden Elektroden auf demselben Katheter ist es offensichtlich, wie bereits angedeutet, daß die Stromlinien der Entladung vorzugsweise den rechten Teil des Herzens ansprechen. Um die Gesamtheit der Herzmasse anzusprechen, ist es daher nötig, die Energie der Entladung im Vergleich zu der zu erhöhen, die notwendig wäre, wenn diese Entladung unter Verwendung einer von dem Herzen entfernten indifferenten Elektrode durchgeführt würde. Aber diese Erhöhung der Energie ist nicht zu hinderlich, wenn man die geringe Höhe der Energie berücksichtigt, die erforderlich ist, um eine Kammertachykardie zu heilen. Unter Berücksichtigung dieses geringen Energieniveaus ist es klar, daß die Zellen, die sich dieser dritten speziellen Elektrode der Kammertachykardie gegenüberliegend finden, im Augenblick der Entladung nicht unempfindlich gemacht werden, so daß diese zusätzliche Elektrode als Aufnehmerelement verwendet werden kann.

Die vorliegende Erfindung hat daher zunächst als Ziel ein neues Industrieprodukt, das einen Herzdefibrillator des Typs gebildet, der zunächst einen Aufnehmer von Herzsignalen mit mindestens zwei Elementen, wobei der Aufnehmer mit einer

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Detektorschaltung verbunden ist, zweitens eine erste Entladeelektrode, die mit einem der Pole einer elektrischen Entladeschaltung verbunden ist, die von der genannten Detektorschaltung gesteuert wird, wobei die erste Entladeelektrode von einem in die rechte Kammer des Herzens eingeführten Katheter getragen wird, sowie an dritter Stelle mindestens eine zweite, indifferent genannte Entladeelektrode, die mit einem anderen Pol der Entladeschaltung verbunden ist und außerhalb des Herzens sitzt, aufweist, wobei die Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die zweite Entladeelektrode bzw. die zweiten Entladeelektroden gleichzeitig das erste Element des Aufnehmers bilden, dessen zweites Element von der ersten Entladeelektrode unterschiedlich ist.

Nach einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung ist die erste Entladeelektrode in Form eines leitenden Elementes wie beispielsweise eines metallischen Ringes, Hülse o.dgl. ausgebildet, das von dem innerhalb des Herzens sitzenden Katheter getragen wird, und einem Abstandselement aus einem Material zugeordnet ist, das seinen mechanischen Kontakt und/oder seinen elektrischen Kontakt mit der Herzwand verhindert.

Nach einer weiteren AusfUhrungsform wird dieses Abstandsorgan mit Hilfe einer Vielzahl von um den Katheter angeordneten Kunststoff 1amellen gebildet, die etwa senkrecht zu der Achse des Katheters verlaufen und den Abstand der ersten Entladeelektrode gegenüber der Innenwand des Herzmuskels gewährleisten. Eine derartige Anordnung kann oberhalb oder unterhalb der Entladeelektrode angeordnet werden, oder gleichzeitig oberhalb und unterhalb.

Nach einer zweiten Variante wird dieses Organ von einem rechteckigen Kunststoffband gebildet, beispielsweise Polyäthylenterephtalat wie es beispielsweise unter der Handelsbezeichnung

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MYLAR verkauft wird, das an dem Katheter längs seiner Stirnseite befestigt ist und um diesen spiralartig herumgewickelt wird, so daß nach der Einführung die Windungen sich elastisch öffnen und ihr äußerer Abschnitt in Kontakt mit der Herzwand gelangen kann.

Bei dieser zweiten Variante ist es wichtig zu bemerken, daß das Abstandsorgan die Besonderheit aufweist, eine Kontaktoberfläche mit dem Blut und/oder den Herzgeweben zu besitzen, die größer als die abgewickelte Oberfläche des leitenden Metallringes ist, was eine gute elektrische und mechanische Isolierung der Wand mit sich bringt.

Im Fall einer Metallisierung dieses Abstandselementes kann diese Metallisierung nur die zentrale Zone der genannten inneren Oberfläche betreffen, um zu vermeiden, daß die Kante des Bandes leitend wird. Diese Realisierung ermöglicht es, die Elektrode bei einer klassischen Defibri11ationsbehandlung zu verwenden.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 schematisch die hauptsächlichen Organe eines Defibri11ators nach der Erfindung, wobei der Katheter in einem schematisch dargestellten Herz eingesetzt ist;

Fig. la in größerem Maßstab die Abstandsorgane;

Fig. 2 ein elastisches Isolierorgan nach der Erfindung vor dem Aufrollen;

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Fig. 2a die Anordnung in Fig. 2 von oben nach dem Aufrollen;

Fig. 3 perspektivisch eine mit dem elastischen Organ der Fig. 2 gebildete Elektrode in spiralförmig entfaltetem Zustand.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und la enthält der Defibrillator nach der Erfindung einen Katheter 1, beispielsweise aus Silikon, den man in das Herz 2 durch die obere Hohlvene einführt. Die schematische Darstellung der Fig. 1 läßt in strichpunktierten Linien die Trennung der Herzohren und der Herzkammern erscheinen. Der Katheter 1 ist durch die Hohlvene 3 in das rechte Herzohr eingeführt, und dann von dort aus in die rechte Herzkammer. Das Ende des Katheters trägt ein "zweites" Aufnehmerelement 4, das in dem dargestellten Beispiel ein abgerundetes metallisches Ansatzstück ist, das das Ende des Katheters schließt. Das Aufnehmerelement 4 ist auf dem Boden der rechten Herzkammer angeordnet, d.h. im Bereich der Herzspitze. Etwa in Höhe der Mitte der rechten Herzkammer trägt der Katheter 1 einen metallischen Ring 5, der die erste Elektrode der Vorrichtung bildet. Etwa in Höhe der Mündung der Hohlvene in das rechte Herzohr trägt der Katheter 1 einen Ring 6, der die dritte Elektrode der Vorrichtung bildet. Unterhalb der Elektrode 5 trägt der Katheter 1 eine Krone aus Kunststoff1amel1 en 8, deren Gesamtheit eine Formanalogie mit einem Blütenkranz einer Margerite darstellt.

Die aus der Herstellung des Katheters entstandenen Lamellen bzw. Petale sind natürlich im wesentlichen senkrecht zu der Achse des Katheters. Wenn man den Katheter 1 in das Herz einführt, werden die Lamellen elastisch gegen den Katheter gefaltet..Wenn sie eingeführt sind, entfalten sie sich, indem sie ihre natürliche Orientierung wieder einnehmen und gewähr-

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leisten so den Abstand der Elektrode 5 gegenüber der Wand

des Herzens. Beim Entnehmen des Katheters falten sich die

Lamellen ebenfalls gegen den Katheter, jedoch in umgekehrter Richtung.

Wie man es in Fig. la sieht, können die Petaie 8 oberhalb und/oder unterhalb der Elektrode 5 angeordnet sein. Ebenso können die Petale 8¹ mit dem gleichen Zweck oberhalb und/ oder unterhalb der Elektrode 6 angeordnet sein.

Die Petale können beweglich auf einem fest aufgesteckten Kunststoffring 7 oder an dem Katheter 1 befestigt sein.

Der Patient trägt unter seiner Haut 9 implantiert eine metallische Platte 10, die von einem Geflecht aus Metallfaden gebildet ist. Die Platte 10 bildet die zweite Elektrode der Vorrichtung und gleichzeitig das erste Aufnehmerelement. Der Aufnehmer der Vorrichtung wird daher durch die beiden Elemente 4 und 10 gebildet. Diese beiden Elemente sind mit einer Detektorschaltung 11 verbunden, die das Signal des Eiektrokardiogrammes analysiert. Die Entladeelektroden 5, und 10 sind mit einer Entladeschaltung 12 verbunden. Der erste Entladungspol ist mit der Elektrode 10 und der andere Pol einerseits mit der ersten Elektrode 5 und andererseits mit der dritten Elektrode 6 verbunden. Die Schaltungen und 12 werden durch eine Batterie 13 versorgt.

Der Aufnehmer, der das dem Funktionieren des Herzens entsprechende Signal kennzeichnet, wird von den Elementen 4 und 10 gebildet. Ausgehend von den von diesen beiden Elementen gelieferten Informationen, wenn die Detektorschaltung 11 definiert, daß das Herz 2 im Zustand des Kammerf1immerns ist, sendet sie ein Kommandosignal an die Entladeschaltung 12, und diese Schaltung 12 sendet eine Entladung von etwa 25 Joules zwischen den Elektroden 5 und 10 unter einer Span-

nung von zwischen 1000 und 3000 Volt. Diese Entladung ist ausreichend, um die Defibri11ation zu erreichen. Wenn dagegen die Schaltung 11 definiert, daß das Herz 2 im Zustand der Kammertachykardie ist, sendet sie an die Schaltung 12 ein Steuersignal, das die Schaltung 12 dazu bringt, eine Entladung von etwa 1 Joule zwischen der Elektrode 5 und der Elektrode 6 unter einer Spannung von etwa 400 Volt abzusenden. Diese Entladung, die vorzugsweise synchronisiert ist, reicht normalerweise aus, um den Zustand der Kammertachykardie aufhören zu lassen. Wenn sie dagegen nicht ausreicht, oder wenn die Tachykardie sich in ein Kammerflimmern umwandelt, liefert die Vorrichtung automatisch einen Schock von 25 Joules zwischen den Elektroden 5 und 10.

Da das innere Element 4 des Aufnehmers von den Zellen entfernt ist, die sich an der Stelle der Entladeelektrode 5 befinden, entsprechen die von dem Aufnehmer gelieferten Informationen immer vollständig dem tatsächlichen Arbeiten des Herzens 2.

Die Verteilung des Stromlinien während der Defibri11ationsentladung spricht die gesamte Herzmasse an, da die zweite Elektrode 10, die sogenannte indifferente Elektrode, ausreichend weit vom Herzen entfernt ist, so daß es keine Vorzugsrichtung gibt, und da darüber hinaus die Elektrode 5 in der Mitte der rechten Herzkammer ohne Kontakt mit den Wänden aufgrund des Organes 8 gehalten wird. Die Entladung zwischen den Elektroden 5 und 6, im Falle einer Kammertachykardie, ist ausreichend stark, um die gesamte Herzmasse anzusprechen, trotz der bevorzugten Aufteilung der Stromlinien zwischen den Elektroden 5 und 6 in der rechten Zone des Herzens.

Es versteht sich von selbst, daß die oben beschriebene Verwirklichungsart nicht beschränkend ist, sondern alle wünschens-

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werten Modifikationen umfassen kann, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Insbesondere kann die Elektrode 10 durch den Metallbehälter ersetzt werden, der die.Schaltungen 11, 12 und die Batterie 13 enthält, wobei dieser Behälter im Inneren des Körpers des Patienten implantiert wird, beispielsweise in der Bauchhöhle.

Der metallische Behälter kann mit einem Kunststoff o.dgl. umgeben, insbesondere ummantelt sein, der mit elektrischen Leitern durchsetzt ist, beispielsweise mit Silikon, das mit Metallpartikeln durchsetzt ist.

Ebenso kann die schmiegsame Metallplatte, die die zweite indifferente Entladeelektrode bildet, von einem Kunststoff oder einem ähnlichen Material umgeben, insbesondere ummantelt sein, das elektrisch leitend durchsetzt ist.

Das Kunststoffmaterial befindet sich in beiden Fällen in Kontakt mit der metallischen Oberfläche des Behälters und überträgt die elektrischen Ladungen an diesen Behälter. Die elektrischen Ladungen können leicht auf der metallischen Oberfläche des Behälters zirkulieren, der in diesem Fall eine Rolle als Sammler elektrischer Ladungen spielt.

Eine andere Möglichkeit der Verwirklichung der indifferenten Elektrode besteht darin, direkt diese Elektrode in dem lebenden Gewebe zu realisieren. Zu diesem Zweck injiziert man in eine Zone des lebenden Gewebes eine kolloidale Lösung, die aus einer physiologischen Lösung zusammengesetzt ist, die in kolloidaler Suspension ein Puder eines bioverträglichen Metalles hält, beispielsweise Gold oder Titan. Diese Lösung diffundiert in das lebenden Gewebe und ruft die Ablage rung des metallischen Pulvers in einer bestimmten Zone dieses Geweb£S hervor. Diese Zone wird in hohem Maße elektrisch leitend aufgrund der Metal 1partikel , die in dieser Zone blei-

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ben, während die Traglösung evakuiert wird. Die Verbindung mit dieser Zone lebenden Gewebes geschieht durch einen kleinen Schaft oder eine Platte oder ein metallisches Blatt, das in dieser Gewebezone implantiert wird, oder durch eine in ein Gefäß eingeführte Elektrode, das diese Zone lebenden Gewebes befeuchtet.

Die zweite indifferente Entladeelektrode kann von einem Film aus Papier oder Kunststoff, insbesondere Polyester, gebildet werden, der mindestens auf einer seiner Flächen metallisiert ist.

Nach einer weiteren Möglichkeit kann eine zweite indifferente Entladeelektrode von Karbonfibern gebildet werden.

Es ist darüber hinaus zu beachten, daß das zweite Element 4 des Aufnehmers, das am Ende des Katheters 1 angeordnet ist, zum Stimulieren des Herzens verwendet werden kann. Dies ist vorteilhaft, denn die benachbarten Gewebe unterliegen keiner Anhebung der Stimulierungsschwelle, wie es der Fall für die Gewebe in Höhe der Entladeelektrode 5 ist. Die Stimulation kann jeder beliebigen Art sein, antibradykardisch oder antitachykardi sch.

Es ist zu verstehen, daß die gesamte Anordnung eine vollständig implantierte und automatische Anlage bildet, aber daß die beschriebenen Prinzipien ganz oder teilweise bei Vorrichtungen Anwendung finden können, die nicht vollständig implantiert sind und/oder die nicht automatisch sind. Insbesondere und beispielsweise kann das beschriebene Elektrodensystem auf Intensivstationen verwendet werden, wobei der Katheter in das Herz eingeführt ist, während sein anderes Ende die Haut durchquert, um mit einem äußeren Apparat verbunden zu werden, d-er die Schocks oder Impulse liefert. In diesem Fall

kann die indifferente Elektrode oder können die indifferenten Elektroden anstelle ihrer Anordnung unter der Haut auf der Haut in Form von Metal 1platten angeordnet werden, ohne daß die Vorteile nach der Erfindung sich ändern.

Ebenso kann man ein der Vorrichtung nach der Erfindung ähnliches System ins Auge fassen, das jedoch nicht automatisch die Schocks oder bestimmte Arten von Schocks unter denen auslöst, die es abgeben kann. Die Vorrichtung kann derart realisiert werden, daß sie telemetrisch durch die Haut ferngesteuert werden kann durch einen Arzt, dem die Entscheidung zufällt, einen derartigen Schock abzugeben und der dessen Konsequenzen verfolgen kann.

Eine andere besondere Realisierung betrifft die Detektorschaltungen, die dazu bestimmt sind, die Entscheidung für jede der vorgesehenen Behandlungen zu treffen. Diese Methode besteht darin, die in der Kammer an der Elektrode 4 und in dem Herzohr an der Elektrode 6 entnommenen Signale getrennt zu entnehmen und zu analysieren und das zeitliche Auftreten der entsprechenden Aktivitäten zu vergleichen. Je nach der Frequenz jedes Signals und dem Vorhandensein oder Fehlen eines Synchronismus zwischen den beiden, kann die Vorrichtung die Unterscheidung zwischen den unterschiedlichen Arten vorgesehener Störungen machen und die entsprechenden anzuwendenden Behandlungen entscheiden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 2a ist dort dargestellt, am Katheter 1 befestigt, ein elastisches Organ 100, das die Rolle eines der ringförmigen Elektrode 5 zugeordneten Abstands organes spielt, wie das vorerwähnte Abstandsorgan 8. Dieses Organ 100 hat die Form eines langgestreckten rechteckigen Bandes, das an einer seiner kurzen Seiten am Katheter 1 befestigt ist. Die Oberfläche dieses Organes ist wesentlich

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größer als die seitliche Oberfläche des Ringes 5. Nach der Erfindung wird das Band um sich selbst spiralartig aufgewikkelt und besteht aus einem halbelastischen vorgeformten Kunststoff, so daß die in der rechten Herzkammer freigesetzten Windungen sich teilweise entfalten, so daß sie von der gedrängten Position 100a in die entfaltete Position 100b übergehen, in der sie in Kontakt mit der Herzwand P gelangen. Die Elektrode in Form eines Ringes 5 wird daher wirksam von der Wand P entfernt gehalten, was bei der oben beschriebenen Defibri1latorvorrichtung wesentlich ist.

Nach einer interessanten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 3 in entfalteter Position dargestellt ist, erfüllt dasselbe Organ 100' gleichzeitig die beiden Funktionen der Elektrode und des Abstandselementes. Zu diesem Zweck ist auf der inneren Fläche des Spiralbandes 100' eine Metallschicht 101 aufgebracht. Vorzugsweise erstreckt sich diese Schicht nicht bis zum Rand des Bandes 100', sondern läßt auf seinen drei freien Rändern 102, 103 und 104 eine nicht leitende Zone stehen. Nach einer Variante kann diese nichtleitende Zone dadurch erhalten werden, indem man den Streifen des Bandes 100' mit einem feinen Isolierband abdeckt, das gefaltet ist und auf jeder Seite festgeklebt ist.

Wenn diese Anordnung in die rechte Herzkammer eingeführt wird, wird das Spiralband 100' durch ein entfernbares Rohr gegen den Katheter gepreßt gehalten. Wenn die Anordnung an Ort und Stelle ist, zieht man dieses Rohr zurück und die Spirale entfaltet sich, wobei die äußere Fläche des Bandes, die nicht metallisiert ist, die Rolle des Abstandsorganes spielt und die mechanische und elektrische Isolierung des Systemes gewährleistet. Zum Entfernen der Anordnung kann man entweder auf die Elastizität des Materials mit der zur Herstellung des Bandes verwendeten Dicke zählen, oder dem

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Band eine Längsseite geben, die leicht abgeschrägt ist, um sein Einrollen durch Drehung des Katheters zu ermöglichen.

Diese neue Art von Elektrode bringt eine große Anzahl von vorteilhaften Besonderheiten, die seine einfache Herstellung und einfache Verwendung ergänzen.

Durch seine Konzeption selbst ermöglicht dieser neue Elektrodentyp, über eine beachtliche Elektrodenoberfläche zu verfügen, die auf Wunsch veränderbar ist, sowohl im Hinblick auf die Größe als auch auf die Verteilung. So kann ebenfalls die Metallisierung eine mehr oder weniger große Oberfläche des Bandes betreffen, und/oder sie kann an der Stelle ihrer elektrischen Verbindung mit dem Katheter verstärkt werden, oder auch in der Mitte, um sich als Ladungskollektor zu verhalten, oder sie kann an den Rändern abgeschwächt sein.

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Claims

ANSPRÜCHE

Von einem in das Herz eingesetzten Katheter getragene Elektrode, die als Entlade- oder Feststellungselektrode verwendet werden kann, für die Behandlung von Herzrhythmusstörungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrode ein Organ aus isolierendem elastischem Material zugeordnet ist, das in der Lage ist, sich im Augenblick des Einführens oder des Herausnehmens in das bzw. aus dem Herz zusammenzuziehen und sich nach der Einführung zu entfalten indem es den Abstand und/oder die Isolierung des leitenden Teils der Elektrode gegenüber der Innenwand des Herzens gewährleistet.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihr leitender Teil ein metallischer Ring (5, 6) ist und das Abstandsorgan von einem Kranz von radialen, mit dem Katheter vorzugsweise einstückig verbundenen Petalen

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oberhalb und/oder unterhalb des Ringes gebildet ist, die gegenüber der Katheterachse in einem Winkel orientiert sind, der ausreicht, die gewünschte Beabstandung im entfalteten Zustand zu gewährleisten und die elastische Anlage in Richtung auf die Achse zu ermöglichen, um die Einführung oder das Herausnehmen des Katheters zu erlauben.
3. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsorgan die Form eines langgestreckten rechteckigen Bandes aufweist, das an einer Stirnseite an dem Katheter befestigt und elastisch spiralförmig um den Katheter herum eingerollt ist, so daß es bei seiner Entfaltung in Kontakt mit der Herzwand gelangt.
4. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Spirale metallisiert ist und das Organ gleichzeitig die Funktion der Elektrode und des Organs zur Beabstandung und Isolierung der Wand übernimmt.
5. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine nicht metallisierte Zone an dem Rand der genannten Innenfläche reserviert ist.
6. Elektrode nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß verstärkte Metallisierungszonen in Höhe der elektrischen Verbindung der Metallisierung und in der mittleren Zone in Längsrichtung des rechteckigen Bandes vorgesehen sind.
7. Vorrichtung zur Behandlung von Herzrhythmusstörungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem unipolaren Typ die aktive Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Behandlung der Kardioversion bestimmt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem bipolaren Typ die beiden aktiven Elektroden nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet sind.
11. Herzdefibri11ator mit mindestens einem mit einer Detektorschaltung (11) verbundenen Aufnehmer für Herzsignale mit mindestens zwei Elementen, einer ersten Entladeelektrode (5), die mit einem der Pole einer elektrischen Entladeschaltung (12) verbunden ist, die von der Detektorschaltung (11) gesteuert ist, wobei die erste Entladeelektrode (5) von einem in die rechte Herzkammer durch die Hohlvene eingeführten Katheter (1) getragen ist, sowie mit mindestens einer zweiten Entladeelektrode (10), genannt indifferente Elektrode, die mit dem anderen Pol der Entladungsschaltung (12) verbunden und außerhalb des Herzens angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Entladeelektrode (10) bzw. die zweiten Entladeelektroden gleichzeitig das erste Element des Aufnehmers bilden, dessen zweites Element (4) von der ersten Entladeelektrode (5) unterschieden ist.
12. Defibrillator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Entladeelektrode (5) in Form eines einzigen leitenden Ringes ausgebildet ist, der von dem innerhalb des Herzens angeordneten Katheter (1) getragen ist.
13. Defibrillator nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Aufnehmerelement an dem innerhalb des Herzens angeordneten Katheter (1) in einer relativ weit von der ersten Entladeelektrode (5) entfernten Zpne angeordnet ist.

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14. Defibrillator nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (10) des Aufnehmers von mindestens einer indifferenten Entladeelektrode außerhalb des Herzens gebildet ist und der Defibrillator mindestens zwei derartige außerhalb des Herzens angeordnete indifferente Elektroden aufweist, wobei die beiden Elektroden eines Paares von indifferenten Elektroden untereinander durch eine Entladestrecke verbunden si nd.
15. Defibrillator nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß er eine einzige zweite Entladeelektrode (10) aufweist.
16. Defibrillator nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß er mehrere zweite indifferente Entladeelektroden außerhalb des Herzens aufweist.
17. Defibrillator nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder die zweite Entladeelektrode von dem dem Katheter (1) zugeordneten und in dem Patienten implantierten Metallgehäuse gebildet ist, das einerseits die Entlade- und Detektorschaltungen und andererseits die Batterie enthält.
18. Defibrillator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgehäuse von einem Kunststoff oder einem ähnlichen Stoff umgeben ist, der elektrisch leitend durchsetzt ist.
19. Defibrillator nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite indifferente Entladeelektrode (10) von einer schmiegsamen metallischen Platte gebildet ist, die in Form eines Blattes und/oder in Form eines metallischen Geflechtes ausgebildet ist und zur Implantation auf oder unter der Haut (9) oder an einer

sonstigen Stelle des Körpers des Patienten außerhalb des Herzens bestimmt ist.
20. Defibrillator nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die schmiegsame metallische Platte von einem Kunststoff o.dgl. umgeben ist, der elektrisch leitend durchsetzt i st.
21. Defibrillator nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite indifferente Entladeelektrode von einem Film aus Papier oder Kunststoff, insbesondere Polyester, gebildet ist, der mindestens auf einer seiner Flächen metallisiert ist.
22. Defibrillator nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite indifferente Elektrode von Karbonfibern gebildet ist.
23. Defibrillator nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite indifferente Entladeelektrode von einer Ablagerung metallischer Partikel in einer Zone lebenden Gewebes gebildet ist und die Verbindung zu dieser Gewebezone durch eine in dieser Zone implantierte kleine Stange, Platte oder ein metallisches Blatt und/oder durch eine in ein diese Zone benetzendes Gefäß eingeführte Elektrode gebildet ist.
24. Defibrillator nach einem der Ansprüche 11 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der ersten Entladeelektrode (5) auf dem endokavitaren Katheter (1) derart ist, daß bei in der rechten Herzkammer eingesetztem Katheter (1) die erste Elektrode (5) sich etwa in der mittleren Zone der rechten Herzkammer befindet.

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25. Defibrillator, dadurch gekennzeichnet, daß der innerhalb des Herzens angeordnete Katheter (1) eine dritte Entladeelektrode (6) aufweist, die derart angeordnet ist, daß bei in der rechten Herzkammer eingesetztem Katheter (1) die dritte Elektrode (6) sich im rechten Herzohr oder der Hohlvene (3) befindet, wobei die dritte Elektrode

(6) mit einer Entladeschaltung (12) verbunden ist, die zur Behandlung der Kammertachykardie bestimmt ist und die Entladung zwischen der ersten Elektrode (5) und der dritten Elektrode (6) hindurchgehen läßt.
26. Defibrillator nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Element (4) des Aufnehmers auf dem Katheter (1) derart angeordnet ist, daß es sich in der rechten Herzkammer befindet, wenn der Katheter

(1) ei ngesetzt ist.
27. Defibrillator nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Element (4) des Aufnehmers am Ende des Katheters (1) angeordnet ist.
28. Defibrillator nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Element (4) des Aufnehmers zur Stimulierung des Herzens verwendbar ist.
29. Defibrillator nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Element des Aufnehmers auf dem Katheter derart angeordnet ist, daß es sich bei eingesetztem Katheter in der oberen Hohlvene befindet.
30. Defibrillator nach Anspruch 25 und 29, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Element des Aufnehmers von der dritten Entladeelektrode (6) gebildet ist.
31. Defibrillator nach einem der Ansprüche 11 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei Signal aufnehmer aufweist, deren jeweils eines Element beiden gemeinsam und deren beide zweiten Elemente in der rechten Herzkammer bzw. dem rechten Herzohr oder der oberen Hohlvene angeordnet sind, wobei der zeitliche Vergleich der von den beiden Aufnehmern gelieferten Signale zur Feststellung von Herzstörungen verwendet wird bzw. verwendbar ist.