DE3904254A1 - Verfahren und vorrichtung zur behebung von rhythmusstoerungen des herzens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behebung von Rhythmusstörungen des Herzens durch Zufüh­ rung eines elektrischen Stromimpulses, insbesondere zur De­ fibrillation des Herzens.

Es ist bekannt, Rhythmusstörungen des Herzens, wie Flimmern der Kammern oder der Vorhöfe des Herzens, dadurch zu behe­ ben, daß über angelegte Elektroden ein kurzer elektrischer Stromstoß zur Erregung des Myokards durch das Herz ge­ schickt wird. Bei offenem Brustkorb während Operationen kann dies durch Anlegen von Elektroden (z. B. Löffelelek­ troden) am Herzen selbst geschehen. Im anderen Fall dage­ gen, beispielsweise nach einem Starkstromunfall, werden die Elektroden an der Außenseite des Körpers angelegt. Die technischen und physiologischen Grundlagen dieser seit vie­ len Jahren bekannten Methode sind in unzähligen Veröffent­ lichungen beschrieben; nur beispielshalber sei hingewiesen auf
Ullrich, G.: Elektrotechnik für die Therapie des Herzens, etz 102: 482 bis 485 (1981),
Antoni, H.: Auslösung und Beseitigung von Herzkammerflim­ mern durch den elektrischen Strom, Funkt. Biol. Med. 1: 39 bis 45 (1982),
Firmenschrift HELLIGE GMBH (Herausg.): Elektrotherapie des Herzens: Defibrillieren und passageres Schrittmachen, Frei­ burg i.Br. 1987.

Insbesondere in den Fällen, in denen der Strom von außen über auf der Haut angelegte Elektroden durch das Herz ge­ leitet wird, besteht der Nachteil, daß der elektrische Wi­ derstand der Haut überwunden werden muß und daß ein großer Teil des Stroms am Herzen vorbeifließt. Diese Umstände ha­ ben zur Folge, daß vor der Anwendung des Stromstoßes der Hautwiderstand, soweit als den Umständen, beispielsweise einer Notsituation entsprechend, durch leitfähige Paste herabgesetzt werden muß und daß hohe Spannungen von einigen 1000 V mit hohen Spitzenströmen von etwa 50 A und mehr an­ gewandt werden müssen. Solche Spannungen und Ströme führen zur Gefahr von Verbrennungen am Patienten (Probanden) selbst, aber auch zur Gefahr für den Anwender, wenn nicht alle Anwendungsregeln sorgfältig eingehalten werden. Die angegebene Literatur, insbesondere die an dritter Stelle genannte Literaturstelle, enthält für diese Vorbereitungs­ und Schutzmaßnahmen genaue Hinweise. Es bedarf keiner wei­ teren Erläuterung, daß die Einhaltung solcher Anwendungsre­ geln bei der extrakorporalen Defibrillation, insbesondere in Notfallsituationen, nur unter zusätzlich erschwerten Be­ dingungen eingehalten werden können, die fast regelmäßig zu einer Verzögerung führen, bis die notwendigen Vorbereitun­ gen getroffen sind und manchmal Sekunden verlorengehen, die über Tod oder Leben eines Unfallopfers entscheiden. Auch setzt der richtige Gebrauch von Defibrillatoren ge­ schultes Personal voraus, da eine falsche Anwendung das Ge­ genteil von dem erwünschten Zweck und außerdem den Anwender und Hilfspersonal in akute Gefahr bringen kann.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen sich Rhyth­ musstörungen des Herzens durch Zuführung von elektrischem Strom insbesondere die Defibrillation des Herzens gefahrlos und ohne größere Vorbereitung, insbesondere extrakorporal, durchführen läßt.

Die verfahrensmäßige erfindungsgemäße Lösung ist mit der Lehre des Patentanspruchs 1 definiert.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Beseitigung von Rhythmusstörungen des Herzens ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 5 gekennzeichnet. Vorteilhafte Weiterbil­ dungen des Erfindungsgedankens sind in jeweils abhängigen Patentansprüchen gekennzeichnet und werden in der nachfol­ genden Beschreibung weiter erläutert.

Um die aufgezeigten Gefahren bei Herzbehandlungen der ge­ nannten Art zu beseitigen, wird erfindungsgemäß vorgeschla­ gen, den für eine Defibrillation erforderlichen Strom nicht über Elektroden in den Körper einzuleiten, sondern mittels eines rasch veränderlichen starken Magnetfelds im Körper selbst durch elektromagnetische Induktion zu erzeugen.

Durch die elektromagnetische Induktion des rasch veränder­ lichen Magnetfelds eines auf den Thorax aufgesetzten Elek­ tromagneten läßt sich im Herzen selbst eine entsprechende Spannung erzeugen. Bereits an Tieren durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß sich auch mit dieser Art elektromagneti­ scher Induktion eine Defibrillation des Herzens erreichen läßt.

Für die praktische Anwendung und die Durchführung des Ver­ fahrens können prinzipiell zwei Wege beschritten werden:

• 1. Wie bei den bisher üblichen Defibrillatoren wird zu­ nächst ein Kondensator aufgeladen. Die Entladung erfolgt aber nicht direkt durch den Körper von Mensch oder Tier, sondern über eine über dem Herzen plazierte und auf die­ ses ausgerichtete Spule, die zur besseren Konzentration der magnetischen Feldlinien mit einem ferromagnetischen Kern versehen sein kann.
• 2. Ein gleichstromgespeister Elektromagnet mit Kern wird über das Herz gebracht und durch Abschalten des Stroms wird ein rascher Abfall des Magnetfelds mit einer ent­ sprechend hohen Strominduktion bewirkt.

Mögliche Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung kurz beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Induktionsdefibrillators;

Fig. 2 eine andere grundsätzliche Ausführungsform eines Induktionsdefibrillators gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemä­ ßen induktiven Defibrillators mit herzphasenge­ steuerter Erregung; und

Fig. 4 eine der Ausführungsform nach Fig. 3 entsprechende Vorrichtungsvariante zur anterioren-posterioren Anwendung eines auf das Herz gerichteten starken, rasch veränderlichen Magnetfelds.

Bei der ersten grundsätzlichen Ausführungsform eines induk­ tiven Defibrillators nach Fig. 1 wird wie bei herkömmlichen Defibrillatoren von einer Stromquelle 1 aus in der Lade­ stellung eines Umschalters 3 ein Kondensator 2 großer Kapa­ zität aufgeladen. Um einen das Myokard erregenden Stromstoß auf das Herz 7 auszulösen, wird, ganz entsprechend bisheri­ ger Technik, der Schalter 3 in die Entladeposition umgelegt und es fließt ein hoher Entladestromstoß vom Kondensator 2 über eine entsprechend dimensionierte Magnetspule 4, die zur Magnetfeldkonzentration mit einem ferromagnetischen Kern 5 versehen und im Bereich des Herzens 7 auf den Thorax 6 eines Patienten aufgesetzt ist.

Bei der zweiten grundsätzlichen Ausführungsform nach Fig. 2 fließt zunächst ein relativ hoher Gleichstrom von der Stromquelle 1 über die Magnetspule 4. Bei Aufreißen des Schalters 3 entsteht ein über einen Überspannungsableiter 8 auszugleichender hoher Spannungsstoß, dem ein entsprechend rasch veränderliches Magnetfeld entspricht, das den er­ wünschten Induktionsstromstoß im Herzen 7 auslöst.

Zur ökonomischeren Ausnutzung des Magnetfelds können beide Ausführungsarten der Erfindung nach Fig. 1 oder 2 auch, wie in Fig. 3 veranschaulicht, ergänzt werden durch ein magne­ tisch gut leitfähiges U-förmiges Joch 10, so daß der Thorax des Patienten zwischen die Pole der U-förmigen elektroma­ gnetischen Anordnung gebracht werden kann, wie die Fig. 3 schematisch zeigt.

Wie von Defibrillatoren zur direkten Zuführung eines Stroms über angelegte Elektroden her bekannt, kann auch bei der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Defibrillation die Erzeugung des hohen, rasch veränderlichen Magnetfelds herz­ phasengesteuert erfolgen, d. h. der Zeitpunkt des Defibril­ lationsimpulses wird durch ein vom Körper des Patienten ab­ geleitetes elektrokardiographisches Signal automatisch so gewählt und dementsprechend die Magnetfelderzeugung mittels einer Steuerung 9 so ausgelöst, daß der Impuls nicht in die sogenannte vulnerable Phase der Herzaktion fallen kann.

Bei der weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Defibrillators nach Fig. 4 werden zwei mit ferromagneti­ schem Kern versehene Spulen 4 a, 4 b benutzt, die auf der Brust (anterior) und am Rücken des Patienten (posterior) plaziert werden. Hierdurch kann eine gut gerichtete magne­ tische Durchflutung des Körpers in der Herzgegend erreicht werden.

Gegenüber der herkömmlichen Defibriallation mit direkter Stromeinspeisung ergeben sich mit der Erfindung unter ande­ rem folgende erhebliche Vorteile: Das angelegte hohe Magnetfeld ist für den Körper nicht oder weit weniger schädlich als die direkte Einspeisung hoher Ströme bei hohen Spannungen mit der steten Gefahr von par­ tiellen Verbrennungen und dergleichen.

Eine Narkotisierung des Patienten ist nicht erforderlich.

Der Patient braucht nicht sorgfältig gegenüber irgendwel­ chen leitenden Verbindungen zu irgendwelchen Geräten oder nach Masse isoliert zu werden; es genügt eine Ableitplatte, die eventuell gleichzeitig zur Übertragung des EKG-Signals verwendet werden kann.

Gefahren für das Bedienungspersonal sind weitgehend ausge­ schlossen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Behebung von Rhythmusstörungen des Herzens durch Zuführung eines elektrischen Stromimpulses, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromimpuls durch elektro­ magnetische Induktion mittels Anlegen eines rasch veränder­ lichen magnetischen Feldes im Herzen selbst erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Defibrillation ein auf den Ort des Herzens gerich­ tetes, rasch veränderliches Magnetfeld von außen angelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein zur Herzaktion synchronisiertes gepulstes Magnetfeld verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld über ferromagneti­ sche Elemente gebündelt anterior-posterior unter Anordnung des zu behandelnden Herzens im Zentrum des Luftspalts zwi­ schen den ferromagnetischen Elementen angelegt wird.

5. Vorrichtung zur Behebung von Rhythmusstörungen des Herzens mittels elektrischer Erregung des Myokards durch Zuführung eines elektrischen Stromimpulses, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (1 bis 5; 4, 9, 10) zur Erzeugung eines auf das Herz (7) ausrichtbaren, rasch veränderlichen Magnetfelds, durch das der Stromimpuls durch elektromagne­ tische Induktion im Herzen (7) selbst erregt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Magnetspule (4; 4 a, 4 b) mit ferromagnetischem Kern (5), die zur Stromimpulsinduktion unmittelbar auf eine herznahe Stelle der Körperoberfläche (6) aufsetzbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ferromagnetische Kern (5) als Joch (10) ausgebildet ist, in dessen Luftspalt der Proband mit Ausrichtung des Herzens (7) in den Bereich größter Magnetfeldstärke einzu­ bringen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch zwei vom gleichen Impulsstrom durchflossene Magnetspulen (4 a, 4 b), die als einzeln handhabbare Spulen zur Myokarder­ regung anterior bzw. posterior mit Lage des Herzens im Be­ reich größter Magnetfeldstärke angeordnet werden, oder im Falle von über ein gemeinsames Joch (10) verbundener ferro­ magnetischer Kerne mit gegenseitigem Abstand so ausreichen­ der Größe aufeinander ausgerichtet sind, daß ein Proband im Luftspalt mit Lage des Herzens im Bereich größter Luft­ spalt-Magnetfeldstärke angeordnet werden kann.