DE3515984C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen intravaskulären Elektrodenkatheter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Derartige Katheter dienen dazu, den Zustand des Herzens zu er­ fassen und auf das Herz einzuwirken, um krankhafte Herzzustände zu erkennen und zu behandeln. Es wird angenommen, daß der plötz­ liche Herztod in den meisten Fällen auf die als Tachyarrhythmie bezeichnete Beschleunigung der elektrischen Herzfunktion zurück­ zuführen ist. Die lebensgefährlichen Tachyarrhythmiezustände des Herzens sind die Herzkammer-Tachycardie, das Herzkammerflattern und das Herzkammerflimmern. Die Vorhof-Tachyarrhythmien, bei­ spielsweise die Vorhof-Tachykardie und das Vorhofflimmern, sind nur lebensgefährlich, wenn sie zur Beschleunigung der Herzkammer­ funktion führen.

Nur in einer Minderheit der Fälle ist der Herzrhythmus verlang­ samt; man spricht dann von einer Bradyarrhythmie. Bradyarrhyth­ miezustände werden gefährlich, wenn in der Impulserzeugung oder in dem Leitungssystem des Herzens ein Defekt vorhanden ist und kein normaler Ersatzschlagrhythmus auftritt.

Aus neueren Erfahrungen unter Krankenhausbedingungen geht her­ vor, daß Tachyarrhythmiezustände häufig reversibel sind und durch Anlegen von relativ hochenergetischen elektrischen Schocks an das Herz korrigiert werden können. Bradyarrhythmiezustände, die nicht so oft lebensgefährlich sind, können häufig durch sehr energiearme Schrittmacherimpulse korrigiert werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Korrektur von Herzrhythmus­ störungen durch Anlegen von hochenergetischen elektrischen Schocks an das Herz als Kardioversion bezeichnet.

Ein intravaskulärer Elektrodenkatheter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE-PS 22 60 563 bekannt. Er besitzt eine distale Elektrode am distalen Ende des Katheterkörpers, eine proximale Elektrode in einem vorherbestimmten Abstand proximal von der distalen Elektrode und eine Zwischenelektrode, die zwi­ schen der distalen und der proximalen Elektrode angeordnet ist. Über die distale Elektrode und die proximale Elektrode kann im Bedarfsfall eine Kardioversion des Herzens durchgeführt werden. Zur Abgabe von Schrittmacherimpulsen dienen die distale Elek­ trode und die Zwischenelektrode. Hierdurch ist die vorbekannte Einrichtung nicht geeignet, über einen einzigen Katheter eine hochenergetische Entladung vorzunehmen und auch unmittelbar danach mittels desselben Katheters die elektrische Herzfunktion einwandfrei zu überwachen. Nach einer Kardioversion hat das Gewebe in nächster Nähe der Entladungselektroden infolge der diesem Bereich soeben zugeführten, großen elektrischen Energie­ menge mindestens vorübergehend nur eine beträchtlich geringere Fähigkeit zum Fortleiten von elektrischen Impulsen. In den meisten Fällen findet zwar eine vollständige Erholung statt, doch ist die elektrische Leitfähigkeit während einer gewissen Zeit stark herabgesetzt. Bei der vorbekannten Einrichtung erfaßt der von der Kardioversion beeinflußte Bereich zwischen der di­ stalen und der proximalen Elektrode auch den für die Messung und die Abgabe von Schrittmacherimpulsen verwendeten Bereich zwi­ schen der distalen Elektrode und der Zwischenelektrode, so daß dieser letztgenannte Bereich durch die vorhergehende Kardio­ version noch beeinträchtigt ist. Es wird also die Überwachungs­ funktion gerade in einem Zeitpunkt beträchtlich beeinträchtigt, in dem eine Kontrolle äußerst wichtig ist.

Aus der DE-GM 72 09 921 ist eine Vorrichtung zum Kardiovertieren eines anomal arbeitenden Herzens bekannt, bei der ein Defibrillationsimpuls über die proximale Elektrode und die Zwischenelektrode abgegeben werden kann. Ein Schrittmacherimpuls kann über die distale Elektrode und die Zwischenelektrode abge­ geben werden. Der Schrittmacherimpuls dient dabei jedoch ledig­ lich dazu, die richtige Lage des Katheters im Herz zu kontrol­ lieren. Die Überwachung der Herztätigkeit erfolgt demgegenüber nicht über die Elektroden, sondern über einen Druckaufnehmer, der mit einem Anschlußkasten verbunden ist.

Die DE-OS 33 14 488 zeigt einen implantierbaren Herzdefibrilla­ tor zur automatischen Defibrillation des Herzens eines Patien­ ten. Zum Erfassen der R-Zacke des Herzrhythmus ist eine ledig­ lich bipolare Elektrode vorgesehen.

Aus der DE-OS 23 19 499 ist eine implantable, bipolare Leitungsanordnung bekannt, bei der die Elektroden aus einer flexiblen Drahtwendel bestehen, damit die Anordnung gegenüber Dauerbeanspruchungen unempfindlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen intravaskulären Elektrodenkatheter der eingangs angegebenen Art zu schaffen, der zur einwandfreien Überwachung des Herzens auch unmittelbar nach einer Kardioversion geeignet ist und bei dem dazu die distale Elektrode und die Zwischenelektrode als Schrittmacher- und erstes Überwachungs-Elektrodenpaar verwendet werden und bei dem die Zwischenelektrode und die proximale Elektrode als Kardioversions- und zweites Überwachungs-Elektrodenpaar verwendet werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des einzigen Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst. Der Bereich zwischen der proximalen Elektrode und der Zwischenelektrode, der zur Kardioversion verwendet wird, überdeckt gerade nicht den zur Messung und zur Abgabe von Schrittmacherimpulsen herangezogenen Bereich zwischen der distalen Elektrode und der Zwischenelek­ trode. Auch nach einer Kardioversion kann also die Herzfrequenz fortlaufend genau überwacht werden, weil zur Kardioversion und zur Überwachung der Herzfrequenz verschiedene Elektroden heran­ gezogen werden, so daß zur Frequenzüberwachung einer­ seits und zur Kardioversion andererseits unterschiedliche Gewebe­ teile des Herzens herangezogen werden. Der erfindungsgemäße Katheter ist an diesen Zweck in der im kennzeichnenden Teil des einzigen Anspruchs angegebenen Weise optimal angepaßt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 in Draufsicht einen gemäß der Erfindung ausge­ bildeten intravaskulären Mehrelektrodenkathe­ ter zum Überwachen der Herzfunktion und für eine Schrittmacherfunktion und die Kardioversion,

Fig. 1a vergrößert im Längsschnitt den zwischen der distalen Spitze und der Linie 1a-1a in Fig. 1 angeordneten Teil des Katheters,

Fig. 1b vergrößert im Längsschnitt den zwischen den Linien 1a-1a und 1b-1b in Fig. 1 angeordneten Teil des Katheters,

Fig. 1c vergrößert im Längsschnitt den zwischen den Leitungen 1b-1b und 1c-1c in Fig. 1 angeord­ neten Teil des Katheters,

Fig. 1d vergrößert im Längsschnitt den zwischen den Linien 1c-1c und 1d-1d Fig. 1 angeordneten Teil des Katheters,

Fig. 1e vergrößert im Längsschnitt den die Elemente 80, 86 und 86 a umfassenden Teil des Katheters gemäß der Fig. 1,

Fig. 1f vergrößert im Längsschnitt den das Element 102 umfassenden Teil des Katheters gemäß der Fig. 1,

Fig. 1g vergrößert im Längsschnitt den das Element 102 umfassenden Teil des Katheters gemäß der Fig. 1,

Fig. 1h vergrößert im Längsschnitt den das Element 91 umfassenden Teil des Katheters gemäß der Fig. 1.

Fig. 1i vergrößert im Längsschnitt den das Element 90 umfassenden Teil des Katheters gemäß der Fig. 1,

Fig. 2 im Längsschnitt den im Herzen angeordneten Katheter gemäß der Erfindung.

In der nachstehenden Beschreibung werden die Fig. 1 und 1a bis 1i unter der Bezeichnung "Fig. 1" zusammen­ gefaßt. In der Fig. 1 ist in Draufsicht ein Mehrelektroden­ katheter dargestellt, der zum Überwachen der Herzfunktion und zum Durchführen von Schrittmacher- und Kardioversions­ funktionen heranziehbar ist. Dieser Katheter besitzt eine distale Elektrode 10, eine Zwischenelektrode 18 und eine proximale Elektrode 48. Die distale Elektrode 10 besitzt eine distale Spitze 12 und eine Zuleitung 14, die die distale Spitze 12 über eine Drahtwendel 98 elek­ trisch leitend mit einem Steckerstift 96 verbindet. Die distale Spitze hat einen Durchmesser im Bereich von 2,0 bis 2,8 mm, eine Länge im Bereich von 0,5 bis 2,0 mm und eine Oberfläche im Bereich von etwa 10 bis 20 mm². Die distale Spitze besteht gewöhnlich aus einer Platin-Iridium- Legierung mit einem Iridiumgehalt von etwa10%. Die distale Elektrode 10 wird zusammen mit der Zwischenelektrode 18 zu Überwachungs- und zu einer Schrittmacherfunktion heran­ gezogen.

Die Drahtwendel 98 der Zuleitung 14 ist von einem Mantel aus Isoliermaterial, beispielsweise aus Silastic, umgeben. Dieser Isoliermantel hat beispielsweise einen Außendurch­ messer von 1,07 mm und einen Innendurchmesser von 0,81 mm. Die Drahtwendel 98 ist mit dem Steckerstift 96 verbunden, der in ein nicht gezeigtes, implantierbares Gerät einsteck­ bar ist.

Zwischen der distalen Elektrode 10 und der Zwischen­ elektrode 18 ist ein Rohrstück 16 vorgesehen, das die Aufgabe hat, die distale Elektrode 10 festzulegen, die im Innern des Rohrstückes angeordneten Teile des Kathe­ ters gegenüber den Körperflüssigkeiten abzuschirmen, zwischen der distalen Elektrode 10 und der Zwischen­ elektrode 18 den richtigen Abstand aufrechtzuerhalten und die distale Elektrode 10 und die Zwischenelektrode 18 elektrisch voneinander zu isolieren. Zweckmäßig be­ steht das Rohrstück 16 aus einem geeigneten Isolier­ material, wie Silastic, und hat es einen Außendurch­ messer im Bereich von 1,8 bis 2,8 mm und einen Innen­ durchmesser im Bereich von 1,8 bis 2,0 mm. Ein wichtiges Merkmal des Katheters gemäß der Erfindung betrifft den Abstand zwischen der distalen Elektrode 10 und der Zwischenelektrode 18. Dieser Abstand beträgt optimal 4 mm.

Die Zwischenelektrode 18 besitzt Kupplungsstücke 20 und 22, eine Feder 23, die eine von einer elektrisch leitenden Drahtwendel gebildete Oberfläche besitzt, zwei elektrisch leitende, parallelgeschaltete Rohrstücke 28 und 30, DBS-Drähte 40, 92 und 100 und Steckerstifte 94 und 104. Die Kupplungsstücke 20 und 22 und die Draht­ feder 23 bestehen aus einem elektrisch leitenden Werk­ stoff, der gegenüber den Körperflüssigkeiten inert ist. Für diesen Zweck wird technisches reines Titan oder platinüberzogenes, technisch reines Titan bevorzugt. Das Kupplungsstück 20 stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der elektrisch leitenden Fläche 23 und dem elektrisch leitenden Rohrstück 28 dar. Das Kupplungs­ stück 22 stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwi­ schen der elektrisch leitenden Fläche 23 und dem elektrisch leitenden Rohrstück 30 dar. Die Feder 23 hat einen Durchmesser im Bereich von etwa 3,0 bis 4,0 mm. Diese Feder besitzt satt aneinanderliegende Windungen, vorzugsweise etwa 8 Windungen pro cm. Die satt aneinanderliegenden Windungen der Feder 23 bilden eine ununterbrochene elektrisch lei­ tende Fläche, die einerseits flexibel ist und andererseits gewährleistet, daß die Elektrode eine niedrige Impedanz besitzt, so daß sie einen starken Strom leiten kann. Die Zwischenelektrode 18 hat gewöhnlich eine Oberfläche im Bereich von etwa 30 bis 50 mm², vorzugsweise von etwa 43 mm². Ein weiteres wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft die Länge der Zwischenelektrode 18 zwischen den äußeren Enden der Kupplungsstücke 20 und 22. Diese Länge beträgt optimal etwa 38 mm. Das gewöhnlich aus Silastic bestehende Isolierrohrstück 36 hat einen Außendurchmesser von etwa 2,8 mm und einen Innendurch­ messer von etwa 2,4 mm und dient zum Isolieren der leiten­ den Kupplungsstücke 20 und 22 voneinander und zum Abschir­ men der im Innern des Rohrstückes 36 angeordneten Teile des Katheters von den Körperflüssigkeiten. Die elektrisch leitenden Rohrstücke 28 und 30 bestehen aus einem elek­ trisch leitenden Material, gewöhnlich aus nichtrostendem Stahl, und stellen eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem DBS-Draht 40 und den Kupplungsstücken 20 und 22 her. Als DBS-Draht 40 wird eine Litze aus gezogenem, hartgelötetem Draht bezeichnet, der gewöhnlich aus einem Gemisch aus nichtrostendem Stahl und Silber besteht und zum elektrischen Anschluß der Zwischenelektrode 18 dient. Über die Feder 23 kann die Zwischenelektrode 18 daher für Überwachungs-, Schrittmacher- und Kardioversionsfunktionen herangezogen werden, wobei sie bei der einen Überwachungs- und der Schrittmacherfunktion mit der distalen Elektrode 10 und bei einer anderen Überwachungs- und der Kardioversions­ funktion mit der proximalen Elektrode 48 zusammenwirken kann.

Das Rohrstück 46 besteht gewöhnlich aus Isoliermaterial, wie Silastic, und hat beispielsweise einen Außendurch­ messer von 3,2 mm und einen Innendurchmesser von 2,0 mm. Es dient zum elektrischen Isolieren der Zwischenelektrode 18 und der proximalen Elektrode 48 voneinander, zum Ab­ schirmen der im Innern des Rohrstückes 46 angeordneten Teile des Katheters von den Körperflüssigkeiten, und zum Gewährleisten einer genügenden Flexibilität des Kathe­ ters, so daß dieser einwandfrei in das Herz einführbar ist, ohne dieses zu perforieren. Das Rohrstück 46 hält ferner zwischen der Zwischenelektrode 18 und der proximalen Elektrode 48 den erforderlichen Abstand aufrecht, der optimal etwa 11 cm beträgt.

Die proximale Elektrode 48 (Fig. 1c) umfaßt die Kupp­ lungsstücke 50 und 52 und die Feder 53, die eine von einer Drahtwendel gebildete, elektrisch leitende Fläche besitzt. Die proximale Elektrode 48 besitzt ferner elektrisch leitende Rohrstücke 58 und 60, ein Rohrstück 66, einen DBS-Draht 68, einen DBS-Draht 70 und den Stecker­ stift 108. Die Kupplungsstücke 50 und 52 und die Feder 53 bestehen aus elektrisch leitenden Werkstoffen, die gegen­ über den Körperflüssigkeiten inert sind, insbesondere aus technisch reinem Titan oder aus Platin, Iridium oder platinüberzogenem Titan. Die elektrisch leitenden Rohr­ stücke 58 und 60 bestehen gewöhnlich aus nichtrostendem Stahl und sind mittels des DBS-Drahtes 68 parallelge­ schaltet. Die zwischen den äußeren Enden der Kupplungs­ stücke 50 und 52 gemeseene Länge der proximalen Elektrode 48 beträgt optimal etwa 7,5 cm. Der Durchmesser der proximalen Elektrode 48 soll im Bereich von etwa 3,0 bis 4,0 mm liegen. Die mit der Feder 53 und dem Stecker­ stift 108 kombinierte, proximale Elektrode 48 kann im Zusammenwirken mit der Zwischenelektrode 18 zu einer Kardioversionsfunktion und einer WDF-Überwachungs­ funktion herangezogen werden. Die DBS-Drähte 68 und 70 werden von je einer Litze aus gezogenem, hartgelötetem Draht gebildet, der gewöhnlich aus einem Gemisch aus nicht­ rostendem Stahl und Silber besteht und zum elektrischen Anschluß der Feder 53 an den Steckerstift 108 dient, der in ein implantierbares elektrisches Gerät zur Durchfüh­ rung von Überwachungs-, Schrittmacher- und Kardioversions­ funktionen einsteckbar ist.

Die Elemente 80, 86 und 86 a sind Verstärkungselemente. Das Element 82 ist ein Verbinder zwischen dem DBS-Draht 92 und dem DBS-Draht 100, die zusammen den DBS-Draht 40 bilden. Die Elemente 84 a und 84 b bestehen gewöhnlich aus Isolierrohrstücken, beispielsweise aus Silastic, und haben beispielsweise einen Außendurchmesser von etwa 3 mm und einen Innendurchmesser von etwa 2 mm. Die Elemente 88 a, 88 b, 88 c und 88 d bestehen gewöhnlich aus Isolierrohr­ stücken, beispielsweise aus Silastic, und haben bei­ spielsweise einen Außendurchmesser von etwa 1,95 mm und einen Innendurchmesser von etwa 1,25 mm. Jedes dieser Rohrstücke bewirkt eine elektrische Isolierung der zuge­ ordneten Zuleitung und eine Abschirmung derselben gegen­ über den Körperflüssigkeiten. Die Elemente 90, 91, 101 und 102 sind proximale Schutzstulpen, die beim Einstecken der Steckerstifte 94, 96, 104 und 108 in das implantier­ bare elektrische Gerät entsprechend verformbar sind und die Steckerstifte dicht abschließen. Ähnliche Einrichtungen sind in der am 21. April 1981 ausgegebenen US-PS 42 62 673 angegeben. Einer der Steckerstifte 94, 96, 104 und 108 ist in an sich bekannter Weise hohl und ermöglicht daher das Einführen eines Mandrins, der das Führen des Kathe­ ters bei dessen Einführen in das Herz erleichtert.

Der Dreielektrodenkatheter gemäß der Erfindung stellt gegenüber den bekannten Kathetern einen beträchtlichen technischen Fortschritt dar. Die Überwachung der Herz­ frequenz und die Schrittmacherfunktion werden von der distalen Elektrode im Zusammenwirken mit der Zwischen­ elektrode durchgeführt. Dagegen wird die eine höhere Energie erfordernde Kardioversion von der Zwischen­ elektrode im Zusammenwirken mit der proximalen Elektrode durchgeführt. Infolgedessen ist der vorliegende Katheter auch unmittelbar nach einer Kardioversion zum Überwachen der Herzfrequenz geeignet und ferner zum Durchführen der Schrittmacherfunktion, wenn die Herzfrequenz einen unteren Grenzwert unterschreitet. Die durch die mit hoher Spannung durchgeführte Kardioversion mindestens zeitweise herbeigeführte Depolarisation tritt daher in einem Herzgewebebereich auf, der zum Überwachen der Herzfrequenz und zur Schrittmacherfunktion nicht heran­ gezogen wird. Infolgedessen kann mittels des Katheters die Überwachung der Herzfrequenz und bei zu niedriger Herzfrequenz die Schrittmacherfunktion an einem unge­ schädigten Bereich des Herzgewebes vorgenommen werden.

Die Fig. 2 zeigt eine mögliche Anordnung des Elektroden­ katheters gemäß der Erfindung in einem Herzen, in dem der Katheter zur Herzkammer-Defibrillation verwendet wird. Die die distale Spitze 12 aufweisende, distale Elektrode 10 und die Zwischenelektrode 18 sind an der Spitze der rechten Herzkammer eingekeilt. Die proximale Elektrode 48 ist im rechten Vorhof und in der oberen Hohlvene angeordnet und überbrückt den Übergang zwischen ihnen.

Zum Gebrauch des Katheters wird dieser bei anästhesiertem Patienten intravaskulär in dessen Herz beispielsweise in die in Fig. 2 gezeigte Stellung eingeführt. Dann wird ein Herzflimmern herbei­ geführt, um die Funktion des Systems zu überprüfen und Informationen über die erforderlichen Mindestenergien zu erhalten.

Claims (1)

1. Intravaskulärer Elektrodenkatheter, bestehend aus
   einem langgestreckten, elektrisch isolierten Katheterkörper,
   einer distalen Elektrode am distalen Ende des Katheter­ körpers,
   einer proximalen Elektrode, die in einem vorbe­ stimmten Abstand proximal von der distalen Elektrode ange­ ordnet ist und
   einer Zwischenelektrode zwischen der distalen und der proximalen Elektrode,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die Zwischenelektrode (18) und die proximale Elektrode (48) eine von je einer flexiblen Drahtwendel (23; 53) gebildete, leitende Oberfläche geringer Impedanz besitzen,
   daß die Zwischenelektrode (18) eine Länge von etwa 38 mm und die proximale Elektrode (48) eine Länge von etwa 75 mm aufweisen,
   daß der Abstand der Zwischenelektrode (18) zur distalen Elektrode (10) etwa 4 mm und zur proximalen Elektrode (48) etwa 110 mm beträgt, und
   daß die distale Elektrode (10) einen Durchmesser von 2,0-2,8 mm und eine Länge im Bereich von 0,5-2,0 mm besitzt.