DE68923555T2

DE68923555T2 - Transvenös einführbare elektrodenleitung für die herzdefibrillation.

Info

Publication number: DE68923555T2
Application number: DE68923555T
Authority: DE
Inventors: Knut Olof Edhag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-01-07
Filing date: 1989-01-09
Publication date: 1996-03-14
Anticipated expiration: 2009-01-10
Also published as: EP0424379A1; WO1989006148A1; EP0424379B1; DE68923555D1; JP2896179B2; US5010894A; JPH02502792A; SE8800019D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine intravaskulare Elektrodenleitung, die zur Herzdefibrillation verwendbar ist, und zwar eine Leitung der Bauart, die einen langgestreckten, elektrisch isolierten Leitungskörper und eine von diesem Leitungskörper getragene Elektrodenanordnung umfaßt, die in einen Vorhof oder einen Ventrikel einführbar ist, wobei die Elektrodenanordnung eine Anzahl von langgestreckten flexiblen Elektroden umfaßt, die mit in Umfangsrichtung im Abstand voneinander liegenden Bereichen der umgebenden Wand des Raumes in federnden Kontakt bringbar sind.
Eine Elektrodenleitung dieser Bauart ist bereits durch die US-Patentbeschreibung Nr. 4,641,656 bekannt, die eine Elektrodenleitung aufzeigt, welche eine Elektrodenanordnung hat, die in einen Ventrikel einführbar ist und die zwei langgestreckte Defibrillationselektroden hat, die miteinander mittels eines gebogenen Verbindungsabschnittes verbunden sind. Jede der beiden Defibrillationselektroden wird durch einen elektrisch leitfähigen Draht gebildet, der auf einen Abschnitt des Leitungskörpers gewickelt ist. Dieser Aufbau der Elektrodenanordnung hat verschiedene Nachteile. Zunächst haben als Folge der Tatsache, daß der Leitungskörper als ein Trägerkern für die Elektroden verwendet wird, die Elektroden eine vergleichsweise hohe Steifigkeit, die in mehrfacher Hinsicht nachteilig ist. Zweitens ist es bedingt durch die spezielle Form der Elektrodenanordnung schwierig, diese Anordnung in der gewünschten Position in dem Ventrikel zu plazieren, ohne daß man Gefahr läuft, Beschädigungen des umgebenden Gewebes zu verursachen. Ferner ist es in der Praxis nicht möglich, eine größere Anzahl von Defibrillationselektroden als zwei in der Elektrodenanordnung zu wählen. Schließlich kann die Elektrodenanordnung nur in einem Ventrikel plaziert werden, während sie nicht geeignet ist, in einem Vorhof plaziert zu werden, da der gebogene Verbindungsabschnitt dann die Herzklappen beschädigen und stören könnte.
Zweck der Erfindung ist es, eine verbesserte Elektrodenleitung der eingangs näher beschriebenen Art zu schaffen, die die vorstehenden genannten Nachteile der oben beschriebenen bekannten Leitung beseitigt.
Gemäß der Erfindung wird für den vorstehend genannten Zweck eine Elektrodenleitung vorgeschlagen, hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung zwei oder mehr langgestreckte flexible Elektroden umfaßt, die an ihren einen Enden nahe beieinander an dem Leitungskörper verankert sind, wogegen sie im übrigen Teil gegenüber dem Leitungskörper derart bewegbar sind, daß sie sich unter der Wirkung von Federkräften aus seitwärts zurückgezogenen Stellungen, in denen sie sich über ihre gesamte Länge eng nebeneinander erstrecken und in denen sie ein unbehindertes Einführen der Elektrodenanordnung in den Vorhof oder den Ventrikel ermöglichen, in seitwärts gespreizte Positionen bewegen können, in welchen sie an der umgebenden Wand des Vorhofs oder des Ventrikels federnd anliegen können.
Der vorstehend beschriebene Aufbau der Elektrodenanordnung der Elektrodenleitung erlaubt es, die langgestreckten flexiblen Elektroden bedeutend weniger steif auszuführen, als es bei der vorstehend beschriebenen bekannten Leitung möglich ist. Darüber hinaus kann die Elektrodenanordnung in die gewünschte Position in einem Vorhof oder Ventrikel ohne Schwierigkeiten und ohne daß man Gefahr läuft, eine Beschädigung des umgebenden Gewebes zu verursachen, eingeführt werden. Zusätzlich kann die Anzahl der langgestreckten flexiblen Elektroden in der Elektrodenanordnung bedeutend größer als zwei gewählt werden. So kann die Elektrodenanordnung beispielsweise zwischen vier und acht derartige Elektroden enthalten.
Ein spezieller Vorteil, der aus der Möglichkeit zur Erhöhung der Anzahl von Elektroden in der Elektrodenanordnung folgt, welche durch die Erfindung geboten ist, liegt darin, daß die Gesamtkontaktfläche zwischen den langgestreckten Elektroden und der umgebenden Wand des Vorhofs oder des Ventrikels, in welchem die Elektrodenanordnung plaziert ist, auf einfache Weise beträchtlich erhöht werden kann. Das bedeutet, daß man ermöglichen kann, daß die mittels der Elektroden zugeführten Stromimpulse eine hohe Amplitude haben, ohne daß man Gefahr läuft, zu verursachen, daß die Stromdichte in dem in Kontakt mit den Elektroden stehenden Gewebe hoch genug wird, um eine ernstliche Beschädigung des Gewebes zu verursachen. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß die erforderlichen Energieinhalte der Defibrillationsiinpulse gewöhnlich ein Mehrfaches von 10 Joule ausmachen.
Die Elektrodenleitung, die gemäß der Erfindung vorgeschlagen wird, ist gut zur Verwendung in Kombination mit einer oder mehreren epikardialen Defibrillationselektroden sowie zur intrakardialen Defibrillation geeignet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die langgestreckten flexiblen Elektroden, die in der Elektrodenanordnung enthalten sind, an ihren anderen Enden nahe beieinander an einem gemeinsamen Verbindungsteil verankert sein, welches begrenzt bewegbar in Längsrichtung der Elektrodenanordnung angeordnet ist. Dieses Verbindungsteil kann vorteilhafterweise so angeordnet sein, daß es während des Einführens der Elektrodenanordnung in den Raum lösbar in einer Position gehalten wird, in welcher es wiederum die Elektroden in ihren seitwärts zurückgezogenen Positionen halten kann, und aus welcher es unter der Wirkung von Federkräften bei einem Einführen der Elektrodenanordnung in den Raum und Freigeben der Anordnung in einer Richtung zu den einen Enden der Elektroden bewegt werden kann, um dadurch eine seitliche Spreizung der Elektroden entlang ihren inneren Abschnitten zu erlauben. Zum lösbaren Halten des Verbindungsteiles in dieser Position während des Einführens der Elektrodenanordnung kann man beispielsweise einen Sondendraht verwenden, der durch einen langgestreckten mittleren Hohlraum in den Leitungskörper einführbar ist.
Die erforderliche Federkraft, um die Bewegung des Verbindungsteiles und die seitliche Spreizung der Elektroden zu verursachen, kann durch die Elektroden selbst durch die Wirkung einer in jeder Elektrode gespeicherten Federvorspannung erzeugt werden. Um den Bedarf zur Speicherung einer höheren Federvorspannung in den Elektroden zu vermeiden und anstelle dessen es zu ermöglichen, die Elektroden hochflexibel zu machen, um diese in die Lage zu versetzen, sich selbst problemlos an die Form des umgebenden Gewebes anzupassen, die während der Herzoperation kontinuierlich variiert, kann die Federkraft oder wenigstens ein wesentlicher Teil derselben jedoch in geeigneter Weise mittels einer Verlängerung des Leitungskörpers erzeugt werden, die als ein elastisch dehnbares Teil ausgebildet ist, das mit dem Verbindungsteil verbunden ist.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung können die Elektroden an ihren anderen Enden frei in seitlicher Richtung relativ zueinander beweglich sein. Die Elektroden können dann in geeigneter Weise eine höhere Steifigkeit gegen Biegung in Umfangsrichtung der Elektrodenanordnung als in Querrichtung der Anordnung haben. Ferner kann die Elektrodenleitung eine Einrichtung zum lösbaren Halten der freien Enden der Elektroden in Positionen nahe beieinander umfassen, um dadurch ein Einführen der Elektrodenanordnung in den Atriumoder Ventrikelraum und eine mögliche Entfernung der Anordnung aus dem Raum zu erleichtern. Beispielsweise ist eine für diesen Zweck verwendbare mögliche Einrichtung ein Katheter, der so eingerichtet ist, daß er über den Leitungskörper und die Elektrodenanordnung geschoben werden kann.
Alle Elektroden der Elektrodenanordnung können elektrisch miteinander verbunden sein. Ein derartiger Aufbau der Elektrodenanordnung macht es möglich, alle Elektroden mit einem gemeinsamen elektrischen Leiter zu verbinden, der in den Leitungskörper eingebettet ist.
Als Alternative können jedoch eine oder mehrere Elektroden der Elektrodenanordnung elektrisch von den übrigen Elektroden der Anordnung isoliert sein. Dies erfordert jedoch eine entsprechende Erhöhung der Anzahl der in dem Leitungskörper angeordneten Leiter.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen weiter beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer intravaskularen Elektrodenleitung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die als Beispiel ausgewählt ist und eine Elektrodenanordnung der Leitung darstellt, die durch eine Anzahl von langgestreckten, flexiblen, nebeneinander liegenden Elektroden gebildet ist, in einem Zustand, in welchem diese ungehindert in einen Vorhof- oder Ventrikelraum eingeführt werden kann;
Fig. 2 zeigt eine Teilseitenansicht der Elektrodenleitung gemäß Fig. 1, die die Elektrodenanordnung in einem Zustand darstellt, in welchem ihre Elektroden so angeordnet sind, daß sie federnd an der umgebenden Wand des Raumes anliegen;
Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer vier Elektroden umfassenden Elektrodenanordnung;
Fig. 4 ist eine Ausschnittsansicht, die einen Teil des Leitungskörpers im Längsschnitt zeigt; und
Fig. 5 ist eine Fig. 2 entsprechende Teilseitenansicht einer Elektrodenleitung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Die in Fig. 1 gezeigt Elektrodenleitung 10 umfaßt einen langgestreckten, elektrisch isolierten Leitungskörper 11, der an seinem einen Ende eine Elektrodenanordnung trägt, die allgemein mit 12 bezeichnet ist, die in einen Vorhof- oder Ventrikelherzraum eingeführt werden soll. Die Elektrodenanordnung besteht aus einer Anzahl von langgestreckten federnd flexiblen Elektroden 13, die in einander überlappendem Zustand entlang der Längsausdehnung der Elektrodenanordnung 12 verlaufen und die in beabstandeten Positionen entlang dem Umfang der Anordnung angeordnet sind. Aus Gründen der Klarheit sind in Fig. 1 nur zwei diametral entgegengesetzte Elektroden 13 dargestellt. Die Anzahl dieser Elektroden kann jedoch beträchtlich höher gewählt werden. Beispielsweise kann die Anordnung 12 zwischen vier und acht Elektroden 13 umfassen, die gleichmäßig oder ungleichmäßig um den Umfang der Anordnung verteilt sein können. In Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht einer Elektrodenanordnung dargestellt, die vier ungleichmäßig verteilte Elektroden 13 umfaßt.
An ihren gemäß Fig. 1 oberen Enden sind die Elektroden 13 mechanisch an dem Leitungskörper 11 verankert und mit einem oder mehreren elektrischen Leitern, die in den Körper eingebettet sind, in der Figur jedoch nicht dargestellt sind, verbunden. Mittels der Leiter sind die Elektroden mit einer entsprechenden Anzahl von Anschlüssen 14 verbunden, die am anderen Ende der Leitung vorgesehen sind, um die Elektroden mit externen elektrischen Schaltungen zu verbinden. An ihren unteren Enden sind die Elektroden 13 nahe beieinander an einem gemeinsamen Verbindungsteil 15 verankert.
In Fig. 1 sind die Elektroden 13 in seitlich zurückgezogenen Positionen dargestellt, in welchen sie entlang ihrer gesamten Länge in einem sehr kurzen Abstand voneinander angeordnet sind und in welchen sie ein unbehindertes Einführen der Elektrodenanordnung 12 in einen Vorhof oder Ventrikel erlauben. In Fig. 1 ist der Abstand zwischen Elektroden 13 übertrieben dargestellt. Somit kann der tatsächliche Abstand wesentlich kürzer sein als in der Figur dargestellt. Um es zu ermöglichen, Elektroden 13 während des Einführens der Elektrodenanordnung 12 in ihren seitlich zurückgezogenen Positionen zu halten, ist die Leitung 10 mit einem Sondendraht 16 versehen, der durch einen zentralen langgestreckten Hohlraum im Körper 11 verläuft und durch welchen der Verbindungsteil 15 lösbar in der in Fig. 1 dargestellten Position gehalten werden kann, in welcher er in einem maximalen Abstand vom Körper 11 angeordnet ist.
Wenn die Elektrodenanordnung 12 in den fraglichen Raum eingeführt wurde, kann der Sondendraht 16 entfernt werden. Bedingt durch eine in jeder Elektrode 13 gespeicherte Federvorspannung können sich die Elektroden dann aus ihren seitlich zurückgezogenen Positionen, die in Fig. 1 gezeigt sind, in ihre seitwärts gespreizten Positionen, die in Fig. 2 dargestellt sind, bewegen&sub1; in welchen sie an der umgebenden Wand des Raumes mindestens entlang einem beträchtlichen Abschnittes ihrer Länge federnd anliegen können. In Fig. 2 ist das Herzgewebe 22, das diese Wand bildet, in strichpunktierten Linien dargestellt. Wenn die Elektroden hochflexibel sind, kann die zur Bewegung der Elektroden in ihre in Fig. 2 dargestellten Positionen erforderliche Federkraft alternativ, wenigstens in einem großen Ausmaß, mittels einer Verlängerung 21 des Leitungskörpers erzeugt werden, die in Fig. 1 in strichpunktierten Linien dargestellt ist und als ein elastisch dehnbares Element ausgebildet ist, das sich zu dem Verbindungsteil 15 erstreckt und mit diesem verbunden ist.
Wie in strichpunktierten Linien in Fig. 1 dargestellt, kann die Elektrodenleitung 10 zusätzlich zu den Elektroden 13, die in der Anordnung 12 enthalten sind, eine Anzahl von zusätzlichen Elektrodeneinrichtungen haben. So kann die Elektrodenleitung beispielsweise mit einer Spitzenelektrode 18 versehen sein, die von einer zusätzlichen Verlängerung 17 getragen ist, die von dem Verbindungsteil 15 vorragt. Wenn die Elektrodenanordnung 12 im rechten Ventrikel angeordnet wird, kann die Spitzenelektrode mit dem Apex in Kontakt gebracht werden. Die Verlängerung 17 kann auch mit einer geeigneten Verankerungseinrichtung 19 versehen sein, wie schematisch dargestellt. Darüber hinaus kann die Elektrodenleitung 10 auch mit einer Elektrode 20 versehen sein, die über der Elektrodenanordnung 12 angeordnet ist und außen am Körper 11 angebracht ist. Diese Elektrode kann so positioniert sein, daß sie innerhalb der oberen Vena Cava zu liegen kommt, wenn die Elektrodenanordnung 12 in den rechten Ventrikel eingeführt wird. Natürlich müssen die Elektroden 18 und 20 auch mit geeigneten Anschlüssen ähnlich den Anschlüssen 14 verbunden sein, durch welche sie mit externen elektrischen Schaltungen verbunden werden können.
Fig. 4 stellt dar, wie in an sich bekannter Weise der Leitungskörper 11 aus einer Anzahl von konzentrischen Schichten aufgebaut werden kann, die flexible Leiter 23, die durch in Schraubenlinie gewickelten Metalldraht gebildet sind, und flexible Schläuche 24, die aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen und die Leiter umgeben, umfassen. Wenn der innere Leiter 23 mit der Apexelektrode 18 verbunden ist, kann das elastisch dehnbare Element 21 durch den Leiter und das benachbarte umgebende flexible Rohr 24 gebildet werden, welches beispielsweise aus Silikongummi bestehen kann.
Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 darin, daß die Elektroden 13', die in der Elektrodenanordnung 12' enthalten sind, in Bezug zueinander an ihren einen Enden frei bewegbar sind. Dieser Aufbau der Elektrodenanordnung 12' führt dazu, daß die Elektroden 13' leichter mit dem umgebenden Herzgewebe 22, das in strichpunktierten Linien dargestellt ist, über beinahe ihre gesamte Länge in Kontakt gebracht werden können. Ferner sind die Elektroden 13' am Körper 11' an ihren unteren Enden anstatt an ihren oberen Enden verankert.
Um das Risiko eines unbeabsichtigten Kontaktes zwischen Elektroden 13' in Folge einer Biegung der Elektroden in Umfangsrichtung der Elektrodenanordnung 12' zu verringern, können die Elektroden in geeigneter Weise so ausgebildet sein, daß sie eine höhere Steifigkeit gegen die Biegung in Umfangsrichtung der Elektrodenanordnung als in Querrichtung der Anordnung haben. Eine derartige höhere Steifigkeit gegen Biegung in Umfangsrichtung kann beispielsweise durch Ausbilden der Elektroden als allgemein bandartige Elemente erzielt werden. Durch Formen der Elektroden in dieser Weise ist es auch möglich, ihre Kontaktfläche mit dem umgebenden Herzgewebe zu erhöhen.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 5 kann die Elektrodenleitung auch beispielsweise mit einem Katheter 25 oder einer anderen Einrichtung versehen sein, durch welche Elektroden 13' in Positionen nahe aneinander gehalten werden können, um ein Einführen der Elektrodenanordnung 12' in den vorgesehenen Herzraum zu erleichtern.
In beiden Ausführungsformen können Elektroden 13 bzw. 13' vorzugsweise aus einem Kern aus einem elektrisch isolierenden Material und einer auf dem Kern vorgesehenen leitfähigen Abdeckung gebildet sein, die beispielsweise aus einem um den Kern gewickelten Metalldraht besteht. Die Elektroden können auch vollständig oder teilweise aus einem Gedächtniseffekt- Metall bestehen, das eine in geeigneter Weise gewählte Übergangstemperatur hat, um sicherzustellen, daß eine in den Elektroden gespeicherte Federvorspannung nur dann freigesetzt wird, wenn die Elektroden in den vorgesehenen Herzraum eingeführt wurden. Alternativ können die Elektroden auf einem Kern von Gedächtniseffekt-Kunststoffmaterial aufgebaut sein.
Die Elektroden 13 bzw. 13' sollten eine möglichst große Länge haben, um dadurch große Elektrodenoberf lächen zu bilden. Vorzugsweise sollte die Elektrodenlänge wenigstens etwa 20 bis 30 mm betragen. Es kann jedoch auch eine noch größere Elektrodenlänge an sich erwünscht sein. Der Außendurchmesser oder die Querabmessung der Elektroden kann beispielsweise in der Größenordnung von etwa 2 mm liegen. Wenn die Elektrodenanordnung 12 oder 12' vier Elektroden enthält, resultieren die vorstehend genannten Dimensionen der Elektroden darin, daß die Gesamtelektrodenf läche der Elektrodenanordnung insgesamt etwa 5 bis 7 cm² hat.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Anstelle dessen sind viele alternative Ausführungsformen innerhalb des Schutzbereiches der Erfindung ausführbar. Als Beispiel könnte erwähnt werden, daß insbesondere in dem Fall, in dem die langgestreckten flexiblen Elektroden, die in der Elektrodenanordnung enthalten sind, in Bezug zueinander an ihren einen Enden frei bewegbar sind, es möglich ist, Elektroden von wechselweise unterschiedlichen Längen zu verwenden und die Elektroden in wechselweise unterschiedliche Formen vorzuspannen. Ferner ist es auch möglich, eine Elektrodenleitung mit zwei Elektrodenanordnungen der vorstehend beschriebenen Bauart an zwei verschiedenen Stellen entlang der Länge der Leitung vorzusehen, in welchem Fall die beiden Elektrodenanordnungen in solchen Positionen relativ zueinander angeordnet sein können, daß es ermöglicht wird, eine derselben in einem Vorhof und die andere in dem entsprechenden Ventrikel zu plazieren.

Claims

1. Intravaskulare Elektrodenleitung zur Herz-Defibrillation, wobei die Leitung einen langgestreckten, elektrisch isolierten Leitungskörper (11; 11') und eine von diesem Leitungskörper getragene Elektrodenanordnung (12; 12') umfaßt, die in einen Vorhof oder einen Ventrikel eines Herzens einführbar ist, wobei diese Elektrodenanordnung eine Anzahl langgestreckter flexibler Elektroden (13; 13') umfaßt, die mit in Umfangsrichtung im Abstand voneinander liegenden Bereichen der umgebenden Wand des Vorhofs oder des Ventrikels in federnde Berührung bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung (12; 12') zwei oder mehr langgestreckte flexible Elektroden (13; 13') umfaßt, die an ihren einen Enden nahe beieinander an dem Leitungskörper (11; 11') verankert sind, wogegen sie im übrigen Teil gegenüber dem Leitungskörper derart bewegbar sind, daß sie sich unter der Wirkung von Federkräften aus seitwärts zurückgezogenen Stellungen, in denen sie sich über ihre gesamte Länge eng nebeneinander erstrecken und in denen sie ein unbehindertes Einführen der Elektrodenanordnung (12; 12') in den Vorhof oder den Herzkammer (richtig: Ventrikel) ermöglichen, in seitwärts gespreizte Stellungen bewegen können, in denen sie an der umgebenden Wand (22; 22') des Vorhofs oder des Ventrikels federnd anliegen können.

2. Elektrodenleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Elektroden (13) an ihren anderen Enden nahe beieinander an einem gemeinsamen Verbindungsteil (15) verankert sind, das in Längsrichtung der Elektrodenanordnung (12) begrenzt bewegbar ist.

3. Elektrodenleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Verbindungsteil (15) während des Einführens der Elektrodenanordnung (12) in den Vorhof oder den Ventrikel lösbar in einer Stellung gehalten werden kann, in der es seinerseits die Elektroden (13) in deren seitwärts zurückgezogenen Stellungen hält, und aus der es nach einem Einführen der Elektrodenanordnung (12) in den Vorhof oder den Ventrikel und einer Freigabe dieser Anordnung unter der Wirkung von Federkräften in einer Richtung zu den besagten einen Enden der Elektroden (13) hin bewegbar ist, um eine seitliche Spreizung der Elektroden entlang ihren inneren Bereichen zu ermöglichen.

4. Elektrodenanordhung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Verlängerung (21) des Leitungskörpers (11) umfaßt, die als ein elastisch dehnbares Teil ausgebildet ist, das mit dem Verbindungsteil (15) verbunden ist.

5. Elektrodenleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (13') an ihren einen Enden in Bezug zueinander frei bewegbar sind.

6. Elektrodenleitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel umfaßt, um die freien Enden der Elektroden (13') lösbar in eng benachbarten Stellungen zu halten.

7. Elektrodenleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (13; 13') (sich) unter der Wirkung einer in diesen gespeicherten Federvorspannung aus ihren seitwärts zurückgezogenen Stellungen in ihre seitwärts gespreizten Stellungen bewegbar sind.