DE3919498A1 - Defibrillator zur therapeutischen behandlung des herzens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochlei­ stungsdefibrillator, der eine innerhalb und mehrere außerhalb des Herzens liegende Elektroden aufweist.

Verschiedene Funktionsanomalien des Herzens führen zu einem unregelmäßigen Herzschlag und in extremen Fällen zu einem Stillstand der Blutförderung infolge Herz­ muskelflimmerns, was den Tod zur Folge hat.

Ein Defibrillator hat die Aufgabe, dank eines geeigne­ ten elektrischen Schocks von genügender Stärke, aus der raschen Entladung eines Kondensators, die Zellen der größtmöglichen Herzmuskelmasse gleichzeitig anzu­ regen und zu depolarisieren, das Flimmern zu reduzie­ ren und schließlich die Wiederaufnahme der rhythmi­ schen Kontraktionen eines normal funktionierenden Her­ zens zu bewirken.

Bei einem unteren Bedenklichkeitsgrad wird diese Art Störung als Herzkammer-Tachykardie bezeichnet. Diese Störung kann ebenfalls mit einem elektrischen Schock behandelt werden. Die Behandlung bezeichnet man als Kardioversion und das Gerät, welches diese Funktion hat als Kardioverter.

Im Nachstehenden schließen die Bezeichnungen Defibril­ lation und Defibrillator die Funktion der Kardiover­ sion und das Gerät mit dem man sie ausführt, mit ein.

Ein automatischer Defibrillator gibt automatisch die­ sen elektrischen Schock ab, sobald er eine Rhythmus­ störung oder einen Stillstand wie oben angegeben, feststellt.

Die Suche nach Miniaturisierung ist ein ständiges Be­ mühen bei der Konzeption von Geräten, die in den menschlichen Körper zu implantieren sind. Diese Forde­ rung zählt noch mehr im Rahmen eines komplexen und automatischen Systems, wie es ein automatischer Defi­ brillator ist.

In der Tat erfordert die Funktion der Defibrillation und, wechselweise, die Funktion der Kardioversion min­ destens zwei Elektroden, zwischen denen die Entladung stattfindet, und vorzugsweise mindestens eine Zusatz­ elektrode zur Erfassung der Rhythmusstörung und zur Steuerung der Entladung. Sie erfordert auch geeignete und untereinander verbundene Schaltungen.

Außerdem bedeutet die Steuerung der automatischen Funktion das Vorhandensein von abgestimmten Schaltun­ gen, welche die Abmessungen der einzigen, die gesamten Schaltungen für die Versorgung, die Überwachung und der Steuerung aufnehmenden Kapsel vergrößern.

Darüberhinaus nimmt der Kondensator aufgrund seiner hohen Kapazität einen relativ großen Platz ein.

Da man die Schaltungen und die Batterie nach dem gegenwärtigen Stand der Technologie nicht weiter miniaturisieren kann, müssen sich die Bemühungen auf den Kondensator richten.

Beträchtliche technische Fortschritte und vom Anmelder durchgeführte Einstellungen haben es ermöglicht, die Abmessungen von Kondensatoren durch Verwendung neuer Werkstoffe, einer passenden Wicklung und mit umfang­ reichen Erfahrungen bei gleicher Kapazität wesentlich zu reduzieren.

Eine der Möglichkeiten zur Herabsetzung der Kondensa­ torkapazität und damit seiner Abmessungen wäre die Er­ höhung der Ladespannung. Da aber hohe Potentiale und daraus resultierende Ströme sich auf den menschlichen Körper, wie man beobachtet hat, schädlich auswirken, kann man diese Lösung nicht in Betracht ziehen.

Eine andere kürzlich bekannt gewordene Methode, be­ treffen implantierbare Defibrillatoren besteht darin, ein Implantationsverfahren anzustreben, bei welchem keine Öffnung der Brusthöhle erforderlich ist.

Die vorliegende Erfindung stellt sich als allgemeine Aufgabe, gleichzeitig die zwei obigen Erfordernisse zu erfüllen, welche aus folgendem Grunde sich zu wider­ sprechen scheinen.

Die bis heute bekannten Implantationsverfahren, die keine Öffnung der Brusthöhle erfordern, haben unwei­ gerlich einen Energieverlust zur Folge, welcher durch bessere Leistungen des Gerätes, das technologisch ohnehin schon in Gewicht und in der Größe begrenzt ist, ausgeglichen werden muß.

Diese besseren Leistungen ergeben sich aus den Verbes­ serungen durch Gewinn an Gewicht und Abmessungen und durch eine Gestaltung oder eine geeignete Allgemein­ strukturierung, die es ermöglicht, die wirksame Ener­ gie für die Defibrillation und folglich für die Kardioversion beträchtlich zu vermindern.

In dem Bewußtsein, an einer technologischen Grenze an­ gekommen zu sein, haben sich die Forscher der Anmelde­ rin den Möglichkeiten zugewendet, die entsprechend ei­ nem gegebenen Wirkungsgrad zu einer Verminderung der Energieschwelle für die Entladung führen.

Man weiß, daß die Entladung bei einem gegebenen Wir­ kungsgrad eine Mindestenergieschwelle überschreiten muß, um die Defibrillation auszulösen.

Wenn auch der Wert dieser Schwelle von physischen Kennwerten der Person abhängt, so hängt er auch von anderen Parametern ab und in einem höheren Maße von einer begrenzten Anzahl von hervorzuhebenden Faktoren, welche sich beträchtlich und direkt auf die Wirksam­ keit des Systems von Elektroden auswirkt, bei der Er­ langung eines besseren statistischen Ergebnisses der Defibrillation.

Es handelt sich um folgende zwei wichtige Faktoren:

• -der energetische Wirkungsgrad der Defibrillation gekennzeichnet durch das Verhältnis zwischen der an den Herzmuskel gebrachten Energie und der vom Kondensator abgegebenen Gesamtenergie;
• -die Homogenität der Stromdichte durch den Herzmuskel.

Diese zwei Faktoren hängen selbst von zahlreichen Parametern ab und sind direkt an die Größe des Konden­ sators gebunden, der selbst proportional der Energie ist, die er speichern kann.

In diesem Geiste und im Lichte der, von an Tieren durchgeführten Experimenten gewonnenen Ergebnisse, müssen diese Faktoren deutlich verbesserbar sein.

Diese Experimente haben auch erlaubt, die Zahl der Parameter abzuschätzen, von denen diese Faktoren ab­ hängen, und die relative Wichtigkeit einiger davon, beim Endergebnis der statistischen Wirksamkeit der Defibrillation.

Die gegenwärtig leistungsfähigsten implantierbaren automatischen Defibrillatoren gestatten es, die Ener­ gieschwelle einer Entladung für Defibrillation auf ei­ nen Betrag um 25 Joules zu senken, unter einer Span­ nung zwischen 1500 und 2500 Volt, mit einem Wirkungs­ grad von 95%.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, diese Lei­ stungen deutlich zu verbessern, zum einen durch Er­ höhen des Wirkungsgrades für die o.a. Energieschwelle und zum anderen durch deutliche Absenkung der Energie­ schwelle bei gegebenem Wirkungsgrad.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe die notwen­ digen Mittel zu liefern, um ein optimales Defibrilla­ tions-Ergebnis zu erreichen, unter Berücksichtigung verschiedener Zwangsvorschriften, die von der Umgebung und den verschiedenen chirurgischen Implantationstech­ niken abhängen, so daß man eine energetische Aussage über die bestmögliche Defibrillation erhält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Hoch­ leistungs-Defibrillator gelöst, der dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß er mindestens eine Entladungselek­ trode im Herzinnern aufweist, plaziert in der rechten Herzkammer und diverse, in verschiedenen Richtungen außerhalb des Herzens liegende Außenelektroden, wobei die Außenelektroden elektrisch untereinander verbunden sind und die Gesamtheit der Elektroden an die entspre­ chende Schaltung einer Kapsel zur Stromversorgung und Steuerung angeschlossen ist, und wobei die Außenelek­ troden so angebracht sind, daß die Stromdichte durch den Herzkammermuskel sich homogen über eine Vielzahl von Stromlinien verteilt, die vorzugsweise die dick­ sten Zonen des Herzmuskels, die den Hauptanteil der Herzmuskelmasse darstellen, durchdringen, um eine Aus­ löseschwelle für die Defibrillation und/oder der minimalen Kardioversion zu erzielen.

Ein zusätzliches Merkmal betrifft die Lage der Ent­ ladungselektrode in der rechten Herzkammer mit einem gewissen Abstand zur Innenwand.

Ein erfindungsgemäßes zusätzliches Merkmal betrifft seine besondere Eignung für eine Funktion bei Stark­ strom, was sich aus den höheren Ladungsspannungen er­ gibt, ohne daß sich geringste Zeichen feststellbarer Schädlichkeit zeigen und zwar dank der Vielzahl, der Entfernung und der Größe der Elektroden, die eine vielfache Verteilung der wirksamen Stromlinien durch den Herzmuskel ermöglichen und die Güte der Homogeni­ tät der Stromverteilung über das Herz zum Ausdruck bringen.

Ein weiteres zusätzliches Merkmal betrifft die Messung des Stromes und eine Möglichkeit ihn in jeder elektri­ schen Verbindung zwischen der Kapsel und den außerhalb des Herzens implantierten Elektroden zu regulieren.

Ein letztes zusätzliches Merkmal betrifft die Berech­ nung der Leistungen des Elektrodensystems und seiner optimalen Gestaltung an einer gegebenen Person, durch Anwendung der Stimulationstechnik.

Nachfolgend ist anhand von beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung prinzipmäßig mit seinen Vorteilen beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1: Kombinierte Gesamtansicht von vorne in Perspektive und im Schnitt, wobei trans­ parent das erfinderische Grundprinzip ohne Darstellung der elektrischen Verbindungen ersichtlich ist.

Fig. 2: Kombinierte Frontalansicht, transparent und geschnitten in einer Querebene durch das Herz mit Darstellung der Lage der Außenelektroden gemäß der in Fig. 1 dargestellten Variante;

Fig. 3: Analoge Ansicht mit Darstellung einer anderen Variante für die Lage der Elektroden;

Fig. 4: Kombinierte Frontalansicht, transparent und geschnitten, gemäß einer durch die Elektrode in der Herzkammer verlaufenden Ebene mit Darstellung der Lage der Außenelektroden gemäß einer anderen Variante;

Fig. 5: Kombinierte Ansicht analog derjenigen in Fig. 4, die eine weitere Variante der Lage der Außenelektroden zeigt;

Fig. 6: Ansicht analog derjenigen in Fig. 5, die eine zusätzliche Variante zeigt;

Fig. 7: Elektrisches Schema der Schaltungen der Verbindung zwischen den Elektro­ den in der Versorgungs- und Steuerungs­ kapsel;

Fig. 8: Elektrisches Schema einer Variante mit außerhalb des Körpers liegender Kapsel und Außenelektroden in Kontakt mit der Haut.

Die erfinderische Grundidee besteht darin, einen Defi­ brillator zu schaffen, der mehrere Elektroden auf­ weist, eine Stromversorgungs- und Steuerungskapsel, außerhalb des Herzens implantierbare oder in Kontakt mit der Haut stehende Elektroden, die in unterschied­ lichen Richtungen angeordnet sind, um eine gleich­ mäßige Verteilung der in abgewogener Stärke in umfas­ senden und elementaren Richtungen verteilten Strom­ linien zu ermöglichen, die vorzugsweise auf die Zonen und Wände mit größter Dicke oder der größten Muskel­ masse im Bereich des Herzmuskels gerichtet sind für die Wirksamkeit der Ausbreitung und der individuellen Elementarerregung der Muskelzellen und -fasern, wobei diese Stromlinien und -richtungen wirksam an der Defi­ brillation beteiligt sind.

Eines der Merkmale der erfinderischen Grundidee be­ steht also darin, wirksame Stromlinien von größter Stärke in den Regionen des Herzmuskels zu schaffen, welche die größte Dicke aufweisen.

Somit ist die vorliegende Erfindung total unabhängig von der Art des verwendeten Defibrillators oder des Defibrillator-Kardioverters. Sie läßt sich ebenso bei herkömmlichen oder Multifunktionsgeräten insbesondere bei Defibrillatoren mit Entladungselektrode anwenden, wo die Elektrode durch geeignete Mittel von den Wunden ferngehalten wird, insbesondere wenn sie zentral in der rechten Herzkammer liegt.

In der folgenden Beschreibung umfassen die Bezeichnun­ gen Defibrillation und Defibrillator die Funktion der Kardioversion und das Gerät zu dessen Durchführung; und die Behandlung betrifft ebenso die Herzmuskelfi­ brillation als auch die erhöhte Herzmuskelfrequenz.

Somit deckt der Ausdruck Fibrillation auch die Schwie­ rigkeiten mit erhöhter Herzfrequenz.

Die Erfindung läßt sich auch bei Kapseln zur Versor­ gung und Steuerung außerhalb des Körpers anwenden, ebenso bei Kapseln zur Stromversorgung und Steuerung außerhalb des Körpers unter Verwendung mehrerer Außen­ elektroden am Körper, d.h. in Hautkontakt wie in Fig. 8 dargestellt.

Der erfindungsgemäße Defibrillator läßt sich bei einem Herzen 1 anwenden, welches einen rechten Herzvorhof 2 und eine rechte Herzkammer 3 aufweist, sowie einen linken Herzvorhof 4 und eine linke Herzkammer 5, die in einem Herzmuskel ausgeformt sind. Die Herzkammern sind durch eine Wand 6, genannt Septum, getrennt. Der Herzmuskel wird in rhythmischen Bewegungen von Zusam­ menziehen und Entlasten gesteuert, die bei gewissen Patienten die Gefahr eines Anfalls von Herzkammerflim­ mern mit sich bringen können.

Dieser Flimmerzustand kann durch einen Elektroschock reduziert werden, der durch die rasche automatische Entladung eines Kondensators über den Herzmuskel aus­ gelöst wird.

Der erfindungsgemäße Defibrillator erstrebt die Aus­ lösung eines einzelnen starken Schocks zur Defibrilla­ tion von schwacher Energie aus der Entladung eines Kondensators C.

Eine elektronische Kapsel 7 zur Stromversorgung, Steuerung und Überwachung ist an eine Einheit 8 von im Herz liegenden Elektroden angeschlossen, die von einem in das Herz in die obere Hohlader eingeführten Kathe­ ter 9 getragen werden. Dieser Katheter trägt minde­ stens eine in der rechten Herzkammer 3 liegende Entla­ dungselektrode 10, z.B. in Form eines Ringes, und, ggf. eine distale Elektrode 11 sowie eine dritte Elek­ trode 12, die im rechten Herzvorhof 2 an der Mündung der Hohlader liegt.

Die inneren Elektroden sind wie nachstehend beschrie­ ben einzeln an die Schaltung der Kapsel 7 zur Strom­ versorgung, Steuerung und Überwachung angeschlossen.

Die elektronische Kapsel 7 des erfindungsgemäßen Defi­ brillators ist ebenfalls an eine Gruppe 13 von mehre­ ren außerhalb des Herzens liegenden Elektroden ange­ schlossen.

Diese außerhalb des Herzens liegenden Elektroden sind vorzugsweise im Bereich der Muskel- oder Fettgewebe unter der Haut und um den Brustkorb herum implantiert, können aber ebensogut außerhalb des Körpers in Kontakt mit der Haut liegen, unter Verwendung eines elektri­ schen leitenden Gels.

Die elektrische Verbindung der Außenelektroden mit dem Herzen kann auf verschiedene Weise geschehen.

Zunächst sind alle Elektroden einzeln mit der entspre­ chenden Schaltung der elektronischen Kapsel 7 verbun­ den. Gemäß einer Variante sind die Elektroden elek­ trisch miteinander verbunden, nur eine davon ist mit der Kapsel verbunden.

Eine andere Variante besteht darin, die Elektroden untereinander mittels Entlader, wie etwa 14, zu ver­ binden, was ebensoviele Kurzschlüsse für hohe Spannun­ gen ergibt, jedoch für Niederspannung isoliert, wobei die Entlader Klemmen aufweisen, an denen man ein elektrophysiologisches Signal abnehmen kann.

Die außerhalb des Herzens liegenden Elektroden, welche die Gruppe 13 bilden, weisen die Besonderheit auf, daß sie vom Herzen entfernt liegen, d.h. ausreichend ent­ fernt und flächig in verschiedenen Richtungen liegen, um eine vorteilhafte Verteilung der wirksamen Strom­ linien in vielen Richtungen zu erzeugen, beiderseits einer direkten Verbindungslinie zwischen der Entla­ dungselektrode und der betreffenden Außenelektrode.

Die wirksamen Stromlinien bilden so einen soliden Winkel, dessen Spitze die Entladungselektrode bildet und dessen Öffnung je nach der Entfernung und der Fläche der betreffenden Außenelektroden variiert.

Nachstehend werden die bevorzugten Zonen für die An­ bringung der außerhalb des Herzens liegenden Elektro­ den beschrieben.

Vorzugsweise sind die Elektroden in einer Querebene angeordnet, welche den Brustkorb in Höhe der Herzkam­ mern und/oder in einer durch die linke Achsellinie definierten Zone schneidet.

Gemäß einer Variante weist die elektronische Kapsel 7 ein elektrisch leitend gemachtes Gehäuse 15 auf, wel­ ches als außerhalb des Herzens liegende Elektrode benutzt wird. In diesem Falle ist es vorzugsweise im Bauchraum oder unter dem Schlüsselbein positioniert.

Nun sind nachstehend die grundsätzlichen Positionen in den oben definierten Zonen zu beschreiben, welche un­ ter Bezugnahme auf Fig. 1-6 die außerhalb des Herzens liegenden Elektroden einnehmen können.

Man unterscheidet so Anordnungen mit 3 Elektroden und Anordnungen mit nur zwei Elektroden. Sie teilen sich in zwei Gruppen: einerseits Achselelektroden wie 16 oder 17 oder 16 und 17 in einer optimalen Anzahl von zwei Elektroden, die vorzugsweise in einer Zone an oder auf der linken Achsellinie angeordnet sind und andererseits auf dem Rücken befindliche Elektroden 18 oder 19 oder 18 und 19, die um den Brustkorb herum außerhalb der Achselzone angeordnet sind.

Vorzugsweise liegen die am Rücken befindlichen Elek­ troden in einer Querebene, welche das Herz in Höhe der in der rechten Herzkammer liegenden Entladungselektro­ de 10 schneidet.

Nun sind unter Bezugnahme auf einzelne Figuren einige besondere Fälle für Anordnungen von außerhalb des Her­ zens liegenden Elektroden zu untersuchen, welche zu bemerkenswerten Ergebnissen geführt haben.

Eine der charakteristischen Anordnungen betrifft außerhalb des Herzens liegende Elektroden, in der Querebene, die durch die mit 10 bezeichnete Entla­ dungselektrode verläuft, wobei die eine in der Zone an oder auf der linken Achsellinie liegt und die andere im Rücken unter einem der Schulterblätter (Fig. 3).

Eine abgeleitete Variante betrifft dieselbe Art allge­ meiner Anordnung mit zwei Achselelektroden in der Zone an oder auf der linken Achsellinie, die beiderseits der betreffenden Querebene liegen (Fig. 1 und 2).

Eine vereinfachte Variante der Obigen enthält nur 2 Achselelektroden, die in der Zone an oder auf der lin­ ken Achsellinie liegen (Fig. 4).

Eine weitere Variante zeigt eine einzige Achselelek­ trode in der durch die Entladungselektrode 10 verlau­ fenden Querebene und eine oder zwei Rückenelektroden, die in dieser Querebene liegen (Fig. 5).

Eine der mit 20 bezeichneten Elektroden mit kleinerer Fläche ist im Schnitt der betreffenden Querebene und der Zone an oder auf der rechten Achsellinie angeord­ net. Es handelt sich um den besonderen in Fig. 6 dar­ gestellten Fall.

Sie weisen auch die Besonderheit auf, daß sie beider­ seits des Herzens angeordnet sind und sich in die seitlichen Achsel - Außenelektroden und Rückenelektro­ den teilen, um eine bevorzugte Verteilung der Strom­ linien von der Entladungselektrode über das Sektum und die linke Herzkammer einerseits und über die Außenwand der rechten Herzkammer andererseits zu erreichen.

Aus chirurgischen Gründen muß die Anzahl der implan­ tierbaren Elektroden beschränkt sein. Eine Anzahl über sechs wird hier bereits als übertrieben angesehen.

Somit liegen die Außenelektroden, entsprechend den be­ vorzugten Varianten, zahlenmäßig zwischen zwei und vier, und zwar seitlich des Herzens in der Höhe der Herzkammern zu beiden Seiten des Septums.

Es ist verständlich, daß die Aufteilung der Strom­ stärke in mehrere Richtungen es wie oben angegeben er­ möglicht, die Stromstärke zu erhöhen, oder in einem höheren Bereich zu arbeiten, ohne irgendwie eine Schädlichkeit befürchten zu müssen, die mit der Erhö­ hung der die Gewebe durchdringenden Stromdichte ver­ bunden ist.

Wie angegeben unterscheidet man zwei Gruppen von Elek­ troden, die ersten sogenannten seitlichen in der Achsellinie und die zweiten, sogenannten rückenseiti­ gen und insbesondere die seitlich rückenseitigen, die in einer Querebene liegen, die durch die Herzkammern im Bereich der Muskelwand der rechten Herzkammer ver­ läuft.

Die außerhalb des Herzens liegenden Elektroden er­ strecken sich je nach ihrer Lage und ihrer Funktion auf Flächen in der Größenordnung von einigen cm² bis zu einigen 10 cm², so daß sich große Verteilungswinkel für die wirksamen Stromlinien, ausgehend von der Ent­ ladungselektrode durch das Septum und den neben der rechten oder linken Herzkammer liegenden Herzmuskel ergeben.

Die Elektrode(n) am Rücken ist (sind) so angeordnet, daß sich wirksame Stromlinien entwickeln, die seitlich gegen die Herzrückwand, durch große Massen des Herz­ muskels verlaufen.

Bei Betrachtung der Fig. 1 kann man eindeutig die Vervielfältigung und die Streuung der wirksamen Strom­ linien über eine große Fläche des Herzmuskels der lin­ ken Herzkammer feststellen.

In diesem Bereich ist der Herzmuskel dicker und es be­ steht Veranlassung, die wirksamen Stromlinien zu ver­ vielfachen, in jedem ausgeprägten Winkel, der von der Entladungselektrode aus zu jeder der seitlichen Achselelektroden verläuft.

Man strebt an, indem man sich der Parameter bedient, eine möglichst große Masse des Herzkammermuskels zu erreichen und insbesondere durch höhere Stromstärken, die Bereiche größerer Dicke des Herzmuskels: linke Herzkammer, Septum, Herzspitze.

Die Verteilungen der wirksamen Stromlinien sind von der Lage und der Fläche der Elektroden abhängig. Man könnte also die Anzahl der die linke Herzkammer durch­ dringenden Stromlinien wesentlich vervielfachen, durch geeignete Vergrößerung der Fläche der betreffenden Elektrode(n).

Die wirksamen Stromlinien in Richtung rechte Herzseite müssen anscheinend weniger dicht sein, wahrscheinlich aufgrund der geringeren Dicke an der rechten Herz­ kammer.

Nach verschiedenen Feststellungen kann man die o.g. Wirkungen sowohl mit unter der Haut liegenden Elek­ troden als auch mit auf der Haut liegenden Elektroden und mit einer außerhalb des Körpers liegenden Kapsel 7 erzielen.

Die elektronische Kapsel 7 umschließt die verschiede­ nen Schaltungen für Kontrolle, Überwachung und Steue­ rung der Ladung und Entladung, sowie die Batterie(n) P und den Kondensator C für die Defibrillation.

Wie genannt und gemäß einem der Hauptvorteile der Er­ findung, ist die Größe des Kondensators reduziert, wegen des guten energetischen Wirkungsgrades, der mit diesem Defibrillatortyp verbundenen Defibrillierung.

Genauer gesagt, aber nicht einschränkend, umschließt die elektronische Kapsel eine Schaltung 21, zur Erfas­ sung und überwachung der Herzschläge, ausgehend von einem entnommenen elektrophysiologischen Signal, z.B. zwischen der distalen Elektrode und der Entladungs­ elektrode oder zwischen anderen Elektroden.

Sie enthält auch eine Schaltung 22 für die Ladung und Entladung des Kondensators C, die hauptsächlich aus einem von der Batterie gespeisten Hochspannungskon­ verter besteht und über eine Verzweigungsschaltung gesteuert ist, die eine Verriegelungsschleife auf­ weist, welche automatisch nach einer ersten Entladung eine zweite Ladung verhindert, indem sie auf den Unterbrecher für die Versorgung der Ladungsschaltung einwirkt.

Wie angegeben, lassen sich die oben beschriebenen Ein­ richtungen gemäß einer der bevorzugten Varianten bei Defibrillatoren des Typs mit Entladungselektrode, die in der rechten Herzkammer liegt, anwenden, oder bei denen, mit Einrichtung zum Fernhalten der Elektrode von den Wänden.

Dieses Fernhalten bringt eine deutliche Verbesserung der Defibrillations-Wirkung bei einem gegebenen Ener­ gieaufwand.

Der erfindungsgemäße Defibrillator weist einen erhöh­ ten Wirkungsgrad auf. Eine einzige Entladung kann die Defibrillierung erreichen. Somit arbeitet er mit einem einzigen Schock und nicht mit einer Schockfolge wie andere, weniger leistungsfähige Defibrillatoren.

Dazu weist die Ladungsschaltung, wie oben angegeben, eine Verriegelungsschleife auf, die nach einer ersten Entladung jedes automatische Wiederladen des Konden­ sators verhindert.

Die elektrischen Verbindungen der Außenelektroden mit der entsprechenden Schaltung der Kapsel 7 weisen je­ weils einen Detektor für die Stromspitze auf, wie etwa 23, der dazu dient, den Aufbau der Elektroden und ih­ rer entsprechenden Flächen zu optimieren.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Testen und Berechnen der Wirksamkeit des Defibril­ lators, der mehrere elektrisch miteinander verbundene Außenelektroden aufweist, nach welchem man im Augen­ blick des Schocks die Messung der Spitzenströme in den verschiedenen Verbindungen durchführt, welche die Außenelektroden an die Entladungsschaltung der Kapsel zur Stromversorgung und Steuerung anschließen, mit Hilfe von Elementen zum Messen und Regeln, Detektoren oder anderen Mitteln, die in die Verbindungen einge­ baut sind, sowie zum Vergleichen dieser Ströme unter­ einander, um die Elektroden oder die Stromstärken in jeder der einzelnen elektrischen Verbindungen der außerhalb der Kapsel liegenden Verbindungen zu kontrollieren und abzuändern.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Testen und Berechnen der Wirksamkeit eines Defibrillators, der mehrere Außenelektroden aufweist, nach welchem man Stimulationsstöße ausführt, zwischen der im Inneren der Herzkammer liegenden, als Entladungselektrode die­ nenden Elektrode und den elektrisch miteinander ver­ bundenen Außenelektroden, und nach welchen man die Positionen dieser Elektroden oder die an die außerhalb des Herzens liegenden Elektroden gebrachten Stromstär­ ken überprüft oder abändert, bis man eine höchstmög­ liche oder über einem vorbestimmten Wert liegende Stimulationsschwelle erhält.

Die Erfindung ist oben im Detail beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, daß verschiedene einfache Abänderungen, Hinzufügungen, direkte Varianten, Ersatz durch äquivalente Einrichtungen in den Rahmen des vor­ liegenden Schutzes eingeht.

Claims (17)

1. Defibrillator für Patienten, die unter schweren Herzrhythmusstörungen leiden, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens eine Entladungselektrode (10) im Herzin­ neren aufweist, plaziert in der rechten Herzkammer und diverse in verschiedenen Richtungen außerhalb des Her­ zens liegende Außenelektroden (16-20), wobei die Aus­ senelektroden elektrisch untereinander verbunden sind, und eine Einheit (13) bilden, die elektrisch mit der entsprechenden Schaltung einer elektrischen Kapsel (7) zur Stromversorgung und Steuerung verbunden ist, und wobei die Außenelektroden so angebracht sind, daß die Stromdichte durch den Herzkammermuskel sich homogen über eine Vielzahl von Stromlinien verteilt, die vor­ zugsweise die dicksten Zonen des Herzmuskels, die den Hauptanteil der Herzmuskelmasse darstellen, durchdrin­ gen, um eine Auslöseschwelle für die Defibrillation und/oder deren minimale Kardioversion zu erzielen.

2. Defibrillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Defibrillationsstoß einmalig und mit Starkstrom durchgeführt ist, wobei sich der Strom in mehrere Richtungen teilt.

3. Defibrillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der außerhalb des Herzens implantierbaren Elektroden zwischen zwei und sechs liegt.

4. Defibrillator nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß jede einzelne elektrische Verbindung der Außenelek­ troden mit der Schaltung der elektronischen Versor­ gungs- und Steuerungskapsel (7) Detektoren (23) auf­ weist, die es erlauben, den diese Verbindung passie­ renden Spitzenstrom zu messen.

5. Defibrillator nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb des Herzens implantierbaren Elektroden unter der Haut, im Bereich der Muskel- oder Fettgewebe rings um den Brustkorb angeordnet sind.

6. Defibrillator nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenelektroden in einer Querebene angeordnet sind, die den Brustkorb in Höhe der Herzkammern schneidet.

7. Defibrillator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querebene den Brustkorb in Höhe der Entladungs­ elektrode (10) schneidet.

8. Defibrillator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenelektroden (16, 19) in der Zone an oder auf der Linie der linken Achsel angeordnet sind und die Elektrode(n) am Rücken gegenüber der rechten Herz­ kammer.

9. Defibrillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Kapsel (7) ein metallisiertes im­ plantierbares Gehäuse (15) aufweist, das im Bauchraum oder unter dem Schlüsselbein plaziert ist und als eine der Elektroden außerhalb des Herzens verwendbar ist.

10. Defibrillator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei Außenelektroden (18,19) aufweist, die in der Zone an oder auf der Linie der linken Achsel plaziert sind und zwar beiderseits einer Querebene, die in Höhe der in der rechten Herzkammer befindlichen Entladungs­ elektrode (10) verläuft.

11. Defibrillator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Elektrode im Rücken plaziert ist.

12. Defibrillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei Außenelektroden (16, 17) aufweist, die in der Querebene plaziert sind, welche in Höhe der in der rechten Herzkammer befindlichen Elektrode (10) ver­ läuft, die eine vorgesehen im Schnittpunkt dieser Ebene mit der linken Achsellinie und die andere im Rücken unter einem der Schulterblätter.

13. Defibrillator nach den Ansprüchen 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Außenelektroden flächig sind, mit Abmessungen, die so angepaßt sind, daß sie auf den wirksamen Stromlinien bezüglich Richtung und Stärke wirken können, um eine Mindestschwelle für die Defi­ brillation zu erreichen.

14. Defibrillator nach den Ansprüchen 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die in der rechten Herzkammer befindliche Entladungs­ elektrode (10) mit Einrichtungen versehen ist, um sie von den Wänden fernzuhalten.

15. Defibrillator nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die außerhalb des Herzens liegenden Elektroden außerhalb des Körpers befinden.

16. Verfahren zum Testen und Berechnen eines Defibrillators, dadurch gekennzeichnet, daß man die Spitzenströme in den verschiedenen Verbindun­ gen, welche die Außenelektroden an die Schaltungen der Versorgungs- und Steuerungskapsel anschließen, im Augenblick des Stromstoßes mittels Detektoren (24) mißt und sie untereinander vergleicht, um die Flächen und Positionen der Elektroden zu kontrollieren und ab­ zuändern, um eine Mindestschwelle für die Defibrilla­ tion zu erreichen.

17. Verfahren zum Testen und Berechnen eines Defibrillators, dadurch gekennzeichnet, daß man Stimulationsstöße anwendet, zwischen der im Inne­ ren der Herzkammer liegenden Elektrode und den elek­ trisch untereinander verbundenen Außenelektroden und daß man die Lage dieser außerhalb des Herzens liegen­ den Elektroden bestätigt oder verändert, bis man die höchstmögliche oder über einem vorbestimmten Wert lie­ gende Stimulationsschwelle erhält.