DE4032153C2 - - Google Patents
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
- A61N1/02—Details
- A61N1/04—Electrodes
- A61N1/05—Electrodes for implantation or insertion into the body, e.g. heart electrode
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine
Elektrodenanordnung zur Defibrillation und Kardioversion
des menschlichen Herzens gemäß Anspruch des Patentanspruchs 1.
Aus einer reduzierten Herzfunktion, z. B. nach einem oder
mehreren überstandenen Herzinfarkten, resultieren häufig
Extrasystolsen und ventrikuläre Tachykardien, die im Extrem
fall zum plötzlichen Herztod bei Kammerflimmern führen
können. Therapeutische Maßnahmen mittels Medikamenten sind
weitgehend ineffektiv, wie in mehreren großen Studien,
inklusive einer gerade beendeten Herzstudie gezeigt wurde.
In den letzten 10 Jahren kamen daher vermehrt Defibrilla
toren zum Einsatz, die im Falle von Kammerflimmern das
Herz wieder geraderichten.
Aus der GB 21 57 178 A ist eine Elektrodenanordnung zur
Defibrillation und Kardioversion des Herzens bekannt, die
aus einer ersten flächigen subkutan angeordneten ersten
Elektrode aus Kohlenstoffasern und einer zweiten trans
venös im Herz implantierten metallischen Katheterelektrode
besteht. Mit dieser Elektrodenanordnung können im Herzen
nur relativ geringe Felder erzeugt werden, da die Entfernung
der beiden Elektroden relativ groß und die Impedanz des
dazwischen liegenden Gewebes hoch ist. Um ausreichende
Stimulationseffekte für die Defibrillation zu erzielen,
müssen sehr hohe Spannungen angelegt werden.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE 39 14 662 A1 des An
melders ist eine flächige Elektrode, eine sogenannte Patch-
Elektrode, aus Polymerfasern bzw. Polymerfasersträngen,
z. B. Strängen aus Kohlenstoffasern, bekannt, die auch zur
Defibrillation des Herzens geeignet ist. Derartige elektrisch
isotrop leitende Fasern weisen nur geringe Polarisation
auf, so daß die Energieübertragung zwischen der Faser direkt
zum Gewebe bzw. zu diesem über den Ionenleiter Blut äußerst
effizient ist.
Bei der Defibrillation des Herzens wird angestrebt, die
zwischen den beiden Elektroden vorhandenen Feldlinien im
Herz zu konzentrieren und durch entsprechende Elektrodenan
ordnungen so zu gestalten, daß ein möglichst hoher Anteil
des Herzens im Bereich der Feldlinien liegt. Hierzu ist
es aus der DE 26 43 956 A1 bekannt, eine erste gitterförmige
Elektrode vorzusehen, die das Herz im Bereich der Herzspitze
umfaßt, und eine zweite Elektrode im Bereich der Herzbasis
anzuordnen, wobei diese zweite Elektrode entweder ebenfalls
eine flächige Elektrode auf der Außenseite des Herzens
oder eine in die Hohlvene implantierte Stiftelektrode ist.
Mit dieser Elektrodenanordnung können die Feldlinien bereits
gut auf den Bereich des gesamten Herzens konzentriert werden.
In der US-PS 46 41 656 ist eine Elektrodenanordnung bekannt,
die aus einer ersten, die Herzspitze zumindest teilweise
umfassenden Elektrode und einer intravenös im Herzen implan
tierten Katheterelektrode besteht. Mit einer solchen Elek
trodenanordnung läßt sich zumindest im Kammerbereich eine
gute Konzentration der Feldlinien erreichen. In dieser
Patentschrift sind auch ausführlich die Kriterien aufgeführt,
die bei einer Defibrillation erfüllt sein sollten. Voraus
setzung für eine erfolgreiche Defibrillation ist z. B. ein
gleichmäßig durch das Herz hindurchgehender Spannungsgra
dient von 4 bis 6 Volt pro Zentimeter. Hierdurch sind bereits
Rahmenbedingungen für die Konstruktion der Elektrodenanord
nungen gegeben. Jedoch ist nicht nur eine über die gesamte
Fläche gleichzeitig verlaufende, sondern auch eine homogen
gleichmäßige Verteilung des Spannungsgradienten für eine
erfolgreiche Defibrillation wesentlich. Diese Forderung
kann mit herkömmlichen Elektrodenanordnungen nur unvoll
kommen erreicht werden. Wichtig ist die Einhaltung der
Kriterien insbesondere bei schwer Erkrankten, um den Patien
ten nicht noch zusätzlich zu belasten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektroden
anordnung zur Defibrillation des Herzens anzugeben, mit
der eine gleichmäßige Energieverteilung durch das Herz
bei der Defibrillation möglich ist.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeich
nenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale
gelöst.
Damit wird das Herz nicht nur durch eine Netzelektrode
im wesentlichen vollständig umgeben; es werden zusätzlich
auch die Netzöffnungen noch unterschiedlich groß gestaltet,
um einen gleichmäßigen Spannungsgradienten durch alle Anteile
des Herzens zu erzielen. Je näher die Netzelektrode an
der Gegenelektrode liegt, desto größer können die Netzöff
nungen sein.
Als Material für die Netzelektrode werden nicht metallische,
im wesentlichen isotrop elektrisch leitende Fasern, z. B.
Kohlefasern verwendet, wohingegen die Gegenelektrode aus
Metall, z. B. eine Wendelelektrode aus Titan ist. Diese
Materialkombination erlaubt eine sehr gute Effizienz der
Energieübertragung.
Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der
Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar
Fig. 1 eine Elektrodenanordnung gemäß der Erfindung mit
einer das Herz netzartig umhüllenden ersten Elektrode
und einer zweiten im Herzen implantierten Elektrode;
Fig. 2 eine Darstellung der implantierten Elektrode.
In Fig. 1 ist die Oberfläche eines Herzens 1 mit einem
Geflecht aus sich kreuzenden elektrisch isotrop leitenden
Kohlenstoff-Fasersträngen 2 belegt, die zusammengefaßt
und zumindest mit einem Anschluß 3 versehen sind. Die Faser
stränge 2 sind aus einzelnen Fasern mit Durchmesser von
z. B. 20 µ bis 30 µ gebildet. Sie weisen Leitfähigkeiten
bis zu Werten von 100 000 Siemens/cm auf. Auf diese Weise
ergibt sich eine praktisch das gesamte Herz netzartig ein
hüllende Elektrode 4, bei der die Faserstränge 2 im Gitter
voneinander einen Abstand zwischen 1 Zentimeter und 4 Zenti
meter haben.
Als Gegenelektrode wird eine in den Blutstrom des Herzens
implantierte Wendelelektrode 5 verwendet, die aus einem
flexiblen elektrisch isolierenden Strang 6 aus Kunststoff
besteht, in den am vorderen Ende der Elektrode über eine
Länge von etwa 6 Zentimetern ein gewendelter Draht 7 aus
Titan eingelegt ist, der dann in einer Anschlußleiter 8
mündet, der mittig in dem Strang 6 verläuft.
Die Anschlüsse 3 und 8 der Elektroden 4 bzw. 5 sind mit
einem Defibrillator verbunden.
Durch eine solche Elektrodenanordnung ergibt sich ein sehr
gleichmäßiger und gleichzeitiger Spannungsgradient durch
alle Anteile des Herzens zum Zeitpunkt der Defibrillation.
Die Größe der Netzöffnungen 9, d. h. die Größe des Abstandes
der einzelnen Faserstränge voneinander in dem Netz der
das Herz einhüllenden Elektrode 4 ist eine Funktion des
Gesamtspannungsgradienten.
Bei der Elektrodenanordnung sollte die aus Fasern gebildete
Netzelektrode einen niedrigeren ohmschen galvanischen Wider
stand aufweisen als die metallische Gegenelektrode, um
den Stromfluß bei konstanter Leistung zugunsten eines hohen
Spannungsgradienten zu begrenzen, eine im wesentlichen
verlustfreie Energieübertragung auf das zu defibrillierende
Herz zu ermöglichen sowie den Abschlußwiderstand in den
Blutstrom zu legen. Als Material für die Faserstränge können
auch andere elektrisch im wesentlichen isotrop leitende
Polymere verwendet werden; Kohlenstoffasern haben jedoch
günstige Werte hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit
und auch eine geringe Polarisation, so daß keine Polarisa
tionsverluste auftreten.
Claims (4)
1. Elektrodenanordnung zur Defibrillation und Kardioversion
des menschlichen Herzens, bestehend aus zwei Elektroden,
wobei die erste Elektrode eine flächige Elektrode aus
nicht metallischen, elektrisch leitenden Fasern und
die zweite Elektrode aus Metall ist und in dem Blutstrom
des Herzens implantiert ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Elektrode (4) das Herz (1) im wesentlichen
an seiner gesamten Außenseite netzartig umhüllt und
zur Erzielung eines gleichmäßigen Spannungsgradienten
durch alle Anteile des Herzens die Netzöffnungen (9)
unterschiedlich groß sind.
2. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die erste Elektrode (4) aus Kohlenstoffasern
bzw. Fasersträngen (2) gebildet ist.
3. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (5) aus Metall
eine Wendelelektrode mit einer Titanwendel (7) ist.
4. Elektrodenanordnung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode
(4) einen niedrigeren elektrischen Widerstand aufweist
als die zweite Gegenelektrode (5).
Priority Applications (1)
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DE19904032153 DE4032153A1 (de) | 1990-10-10 | 1990-10-10 | Elektrodenanordnung zur defibrillation des menschlichen herzens und kondensatoranordnung, insbesondere fuer defibrillatoren |
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DE19904032153 DE4032153A1 (de) | 1990-10-10 | 1990-10-10 | Elektrodenanordnung zur defibrillation des menschlichen herzens und kondensatoranordnung, insbesondere fuer defibrillatoren |
Publications (2)
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DE4032153C2 true DE4032153C2 (de) | 1993-01-14 |
Family
ID=6416017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19904032153 Granted DE4032153A1 (de) | 1990-10-10 | 1990-10-10 | Elektrodenanordnung zur defibrillation des menschlichen herzens und kondensatoranordnung, insbesondere fuer defibrillatoren |
Country Status (1)
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1990
- 1990-10-10 DE DE19904032153 patent/DE4032153A1/de active Granted
Also Published As
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