DE7209922U

DE7209922U - Vorrichtung zum ermitteln von muskelkontraktionen

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Publication number: DE7209922U
Application number: DE19727209922U
Authority: DE
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 1971-11-26
Filing date: 1972-03-15
Publication date: 1972-09-07
Also published as: JPS4863584A; CA981757A; US3815611A; BR7201496D0; FR2166812A5; NL7203411A; SE387840B; DE2212592A1

Description

Vorrichtung zum Ermitteln von Muske I koni· · ok t ionen

Die Überwachung bestimmte'' Ko^rpe^rpa^ramefe' wie Herzschlag. Blutdruck in verschiedenen ^Teilen des Körpers und Λ + em^f» eauenz wu^rde in den letzten jah'en zunehmend ve' ^fein?rt Jn rrodernen Herzbehandlungsstationen und I ntensivpfίegestationen von Krankenhäusern werden Pa^rametei" unte^r Verwendung von Meßwe·' tau^f nehme: η Ständig überwacht, die ou^f oder im Ke-"De^r ingeo^dnet sind Die von derartigen Meßwe^rtoo ^f nehme-n abgegebenen Signale we·den an Zentralstationen übermittelt In vielen Fallen wi^-j ein Alarm ausgelbst, wenn bei de' Überwachung eine^r lebenswichtigen Punktion ein F ehl ve'-ha 11 en festgestellt wi-d, so da6 so'o't Gegenmaßnahmen eingeleitet we'den können

Es wurden chirurgische Verfahren entwickelt, die es in Ve'bindung mit verbesserten MeSwer t au^f r ehme·' η ode^r Sen;o^r°n gestatten, Parameter zu überwachen, die ^fruhe- nicht ube'wocht we'den konnten. So ist es bekannt, Meßwe^r tau^f nenme'" wie Katheter , die Druckwandler· enthalten, in das He^r~2 einzuführen, um ^c enj f unk t ionen wie Flimmern, Herzstillstand. ^Tachykardie ode^r B^r ociykar-die festzustellen, Mittels des Ausgangssignals des Meßwe' tauf nehmers

kann eine geeignete Vo' ac^tung ausgelost we'd^n. teiSDielsweise ein elektronische^ Bedo^^fsdef:b';i1a⁺o· de^r in de^r al-

JÖT'OS

1 d

teren Pot ontannno 1 dyn^ U 2¹ 04 591 ^ besc η ' ι ebenen A- t. um *ü^r eine selbsttätige Def ib-~i 1 1 at ι on aes He-zens zu so-gen wenn Anzeichen für ein Flimme^rn vorliegen De":>-+ige Kathete- lossen sich fernem zum Auslösen emes Beda' ^f she' zsc ^h ■" 11 tmacho' =, verwenden, ^falls ein Herzschlag e^fo^de^lich α i· t . ode^r eines κο-dioverters, wenn fur emen Schock gesorgt we'den muß um einen arrhythmischen Herzzustand zu ko^rrigie^ren ode^r zu beseitigen

Bislang e:~^folgte die Überwachung im allgemeinen d^-ch Überwachung des Druckes ode^r de^r elektrischen Aktivität Die D'ucküberwachung eignet sich in besonderen Weise zu^r Ε''ηιι⁽ th,ng des Druckes in Flüssigkeiten ode- Gasen; sie wi-d infolgedessen am allgemeinen bei der Ermittlung des He: zsc^lag-?s eingesetzt, indem de' Druck innerhalb des Herzens selbst oöe^r de· D'-uck m den großen Gefäßen gemessen wird. Die Überwachung de· e 1 ek t · is ■' hen Aktivität eignet sicn fu^r viele Anwendungen, beispielsweise zu' externen und internen Aufnahme von Elekt^ka^diog'ommen

Ein Hauptnachteil der Ermittlung de' eJekt'isc^en Aktivität liegt in der großen Anfälligkeit gegen..jbe^r ouE3e^ren störungen Die elektrischen Strome sina so klein, daß die Messung leicht durch ein externes elektrisches ^Peld gestct ode- u^te-h· o'hen werden kann.

De' Drucksensor ist gegenüber Störungen wesentlich wenige·

empfindlich Ein Nachteil ist jedo.'h. daß e· bei 'ie^r nc malen Anwendung innerhalb des Blutstromes, entwede' ι m He· ζ en oder- in den großen Ge^faßen, leicht Anlaß zu d^m Au^fb;:u von ^fib")sem Gewebe gibt Ein solcher Au^fbau sucht deⁿ D^r ur kw.Tid ι e' me< hrmismus zu damp^fen ^u^r gewöhnlich wi^rd eine Memb' on ou ⁽ me: hin ι =,·■ hem Wege durch den Blutdruck bewegt, wo'au; schließlich ein elektrisches Signal abgeleitet wird Nach zwei oder o^rei Wochen kann jedoch häufig der Aufbau an fibrösem Gewebe einen solchen Umfang angenommen haben, daß das Ausgangssignal zu schwach wi^rd. um einwandfrei weit erverarbeitet wenden zu können

Ein weite^re^r Nachteil des Drucksensors ist da'in z_u ^ehen. daß fur den Betrieb des Wandlers ein verhältnismäßig hohe' Vorstrom erforde^rlich ist Dieser Strom liegt normalerweise im Bereich von 5OO/j Δ bis 1 mA. Wird ein derartige-" Wandler in eine Herzkammer eingeführt, besteht die Gefahr, daß der Patient du^rch einen Schock Schaden erleidet.

Mit der Erfindung sollen derartige Nachteile bekannter Anordnungen vermieden werden Es soll eine Vorrichtung zum Ermitteln von Muskelkontraktionen geschaffen werden, die gegenüber auße^ren elektrischen und magnetischen Feldern unempfindlich ist, Die Vorrichtung nach der Erfindung soll nu^r einen seh- geringen Vorst-om. beispielsweise m der Größenordnung von 6/üA. erfordern Ein derartig geringer St"~om ist in keiner Weise für den Patienten gefahr hch Der Aufbau von fibrösem Gewebe soll die Arbeitsweise der' Vorrichtung nicht störend beeinflussen, so daß bei Ausbildung

-A-

der Vorrichtung als Katheter eine sehr lange Betriebsdauer erwartet werden kann,

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung füh>~t eine Muskelkontraktion zu einem Biegen eines nahe dem Muskel angeordneten Elastomerkörpers, dessen Widerstand sich bei Biegen des Körpers ändert. Wird an den Elastomerkörper eine Vorspannung angelegt, kann jede Widerstandsänderung leicht ermittelt werden. Die Impedanzänderung kann zur Ausbildung eines sich rhythmisch wiederholenden elektrischen Signals führen, wenn der Elastomerkörper beispielsweise für die Überwachung der Herztätigkeit benutzt wird, Dieses elektrische Signal läßt sich für Auslöse- oder Steuerzwecke verwenden. Beispielsweise kann dieses Signal benutzt werden, um einen Impulserzeuger derart zu steuern, daß ein Kardiovertier- oder Schrittmacher impuls erst erzeugt wird, nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne nach der mittels des Elastomerkörpers ermittelten letzten Herztätigkeit verstrichen ist,

Die Vorrichtung zum Ermitteln von Muskelkontraktionen nach der Erfindung ist nicht auf das Einführen in das Herz oder die großen Gefäße beschränkt. Sie kann im Innern zahlreicher Körperorgane, beispielsweise des gesamten Verdauungstraktes,benutzt werden, um die Muskeltätigkeit zu überwachen.

Flexible Leiter sind zwar bekannt, wurden jedoch bislanj für völlig andere Zwecke eingesetzt. So wurde ein mit Kohlenstoff angereicherter Vinylwerkstoff (der einen flexiblen Leiter dar-

stellt) fur Hochfrequenzabschirmungen verwendet Beispielsweise wu'de ei- zu^r Abschirmung in Hohl 1 ei t er -Ve r In ndungs?. t uc '< en benutzt Bei solchen Anwendungsfa 1J en fuhrt jedoch oie du'rh De ^f cTTii e^r en des Werkstoffes bewirkte Wider s t ondsande^r ung zu Rauschen unc ist daher unerwünscht. Im Gegensatz dazu wrd bei der Vorrichtung nach der Erfindung die auf eine Deformation zurückzuführende Widerstandsänderung ausgenutzt .

Es wurde auch bereits versucht, zu Stromungsmessungen eingesetz te Druckwandler unter Verwendung dieses Werkstoffes zu bauen Dabei wi^rd der Werkstoff zwischen zwei Elektroden eingebracht und durch eine der Elektroden gequetscht, die auf G^rur>d des Flüssigkeits- oder Gasdruckes bewegt wird. Diese Anwendung ist in "The Review of Scientific Instruments", Band 4¹ N-. 5, Mai 1970, in einem Aufsatz mit dem Titel "Conductive Rubber Pressure Transducers for Fluids Research" beschrieben.

Em solcher Werkstoff wurde auch bei "Dehnungs" -Wandle -n benutzt. Ein mit einem im Impulsbetrieb arbeitenden Sende-. Empfangs- und Entschlüsselungssystem gekoppelter "Dehnungs"-Wandler ist in einem Aufsatz mit dem Titel "A Simple ^Ύr ar>sducer and Telemetry System for Motility and Distention Studies" in "Proceedings, Second Annual Rocky Mountain Bioengineering Symposium". 3. bis 4, Mai 1965, beschrieben,

Bei de^r Anwendung von flexiblen Leitern zur Erfassung der Muskel tatigkeit innerhalb des Korpers eines Lebewesens wird

οι»- Γ i g e ri = r; h η ^f 1 des ^f 1 e χ ι b 1 e η ._ e 11 ·:-' ■· Lei D e ^f ο' "■ j <-.· ■ f η ^ ^-; η ^ ι ■ W2CJf'^rs⁺ -md zu ande'n. ausgenutzt um e; ne'. ve·:·"!:;'¹] hr-n "l..^;; . ko^t¹ -JK t ; onsdet ek ic-r lange'" L ebenso jje^r ζ .. r^v'^i

Bei de: Vo'' ι'" htung noch de··' E'^fi^d'-ⁿa ho^dsi t ^s ν ; ·. ⁿ "j]=o oil gern ei" ijm eine Einrichtung ζ ^m E:mit *ejn od^ - ■ ^c-"- '»nr η -. ■"■ von MuS κ ρ l tot ι gk ei t Die Vo: r ;.? nt·., ng n_a-.h d-^a- E ' ι rau^g g?"' ■ t tet es. die Muske ltat igkeit innerhalb ei^es lebe^o<=-ⁿ > <o^rpe^ic z, bes t imnTien Sie laßt sich beispielsweise zw Übe ■■ war hung de-He· ztatiQkeit benutzen.

D τ e Erfindung be^foßt sic^h insbesonde· e m,t e inc?< η _b-, ^ ο · tig en Anwendung eines Elastome^ko r-pe^s . de' bei den im -" ο L gen i?f. o^ffeⁿbo'ten Aus f uh^r ungs f or men der E^r * ι "dung die Γοτη ein^s ^fle.<iblen Leite'5 hat und als flexible"" Leiter bezeichnet ist De- bei de^r Vorrichtung nach der E^{r +} indung verwendete ^f 1 e ■< ι D1 e Leite' wi ^r d dadurch e^r halten de 3 in ein Ei as tome. . be=-i sdi e is we", sp Vinyl, kleine leitende ^Teilchen. insbesondere feiⁿe Pußpctikei, eingebracht werden. Die Leitfähigkeit u^rO damit oe^r Wide·stond des "flexiblen Leiters ist infolgedessen eine funktion de' Dichte de^r Kohlenstoifteilchen. Wi "d de' flexible ιβ:·6' du''"h Biegen de^fo'iniert . ändert sich die Ausrichtung de' kohlenstoff*-··:] chen und kommt es infolgedessen zu eine' Änderung de: i.eit ^fa^rigkeit Solche Lei t fahigk eit sander jngen los:-f^r- si.^ o^^re weite-^ä feststellen. Wird beispielsweise on den fie-ioisr ..ei te-· ei"? konstante Spannung angelegt ist die Ande'u-nq aes a .· η jp'-^f iexitlen Leite' fließenden S t^r omes - ep r ase" t r> t ι *■■ ⁽ ^ ^r d .· e ■ ? ι * ·

- 7 fahigkeitsonde^rung,

De-- flexible Leiter wird in neuartiger Weise zum Ermitteln von Muskelkontraktionen in einem Lebewesen benutzt Wenn ae^ »1?> jb-Ie Leiter der Detektorvorrichtung benachbart einem Mjske; eines Lebewesens angeordnet wird_; führt ]ede Kontraktion α ι es es Muskels zu einem Biegen des flexiblen Leiter=, und dnmit z> «in«' Änderung der Leitfähigkeit und des Widerstandes des '.eitere· Diese Widerstandsänderung läßt sich ausnutzen, um ein elekt^risches Signal immer dann zu erzeugen, wenn der flexible Leite·· gebogen wird

Unte^r Verwendung dieses elektrischen Signales lassen sich Ube'-wachungs- oder Auslöse- und Kont rol 1 funktionen aus^fij*ven Beispielsweise läßt sich das Signal verwenden, um einen Impulserzeuger - im allgemeinen in Form eines Kardioverters oder eines Herzschrittmachers - so zu steuern, daß ein Ka^rruover11 er - oder Schrittmacherimpuls erzeugt wird, wenn seit der letzten Herztätigkeit, die von dem flexiblen Leiter erfaßt wu'de- eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist· Unter Kafdiove-tieren wird dabei ein Verfahren zur Korrektur oder Behebung einer Δ η ζ q η ι von ar--h, thma sehen Herzzuständen verstanden die sowohl letol als auch nicht letal sein können. Zu diesen ar ^r hythmise hen Herzzustanden gehoben Vo r hof tac hykardi e , Vo rhof f lat t e>"n , vo· ho^f ^f 1 imme · η Her ζ kammer taehykardie. Herzkammer flattern. He'■ zkamrne^{r f} 1 ι mm er η ₍ Ube^r gongs r hy t hmen und alle anderen ähnlichen, njrht fu^r die M^htige Schrittfolge sorgenden arrhythmisthen Zustande die kor ri-

giert ode^r beseitigt we^rden kennen, 3ndem dem He'ze° elektrische Scnocks zugeführt we^rden Der Ausd'u>'k ' De ^f 1 b· 1 1 1 ie ' en" fällt dementsprechend unter den Obe'begri^ff "Ko'diove^rtie'en" und bezieht sich auf ein Verfahren zum Aniegen vo° elektrischen Schocks an das Herz mit dem Zweck, einen ^f hmme'nde^ Vorhof oder eine flimmernde Herzkammer zu defib^r111 ie:en

Der flexible Leiter eignet sich für dos E^rfassen von Muskelkontraktionen besonders gut,- da er auf eine rhythmische Biegebeanspruchung, wie sie beispielsweise als Folge der Herztätigkeit auftritt, einwandfrei anspricht, Auf diese Weise kann jede Abweichung im Rhythmus oder in der Amplitude der Herzkontraktionen ermittelt werden. Die Fähigkeit des flexiblen Leiters, mit einem sehr geringen Vorstrom im Bereich von 6/jA zu arbeiten, ist ebenfalls von erheblichem Nutzen, weil es dadurch möglich wKd, den Muskelkontraktionsdetektor sicher in ein Lebewesen einzubringen. Die geringe Größe des flexiblen Leiters erlaubt es ferner, ihn innerhalb einer implantierbaren kathetera^rtigen elektrischen Leitung zu verwenden,,

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Aus führungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigt:

Figur 1 eine Ausfuhrungsform der E'^fmdung in Form einer dem Ermitteln von Muskelkontraktionen dienenden Leitung,

Figur 2

eine elektrische Schaltung, die in Ve^rbindung mit de>- Muskelkontrakt ionsdet ektc 1 ei tung nach Figur 1 verwendet werden kann,

Figur 3

eine Aufzeichnung der Herztätigkeit eines Lebewesens durch Erfassen der elektrischen Signale, des Druckes und der Muskelkontraktion,

Figur 4

eine Ausführungsform der Erfindung in Form einer zum Stimulieren und Ermitteln von Muskelkontraktionen verwendeten Leitung,

Figur 5

ein schematisches Schaltbild einer elektrischen Schaltung, die in Verbindung mit der Muskelkontraktionsstimulations- und Detektorleitung nach Figur 4 verwendet werden kann, und

Figur 6

eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung in Form einer Leitung zum Stimulieren und Ermitteln von Muskelkontraktionen.

Um den Überblick zu erleichtern, sind in den verschiedenen Figuren einander funktionsmäßig entsprechende Elemente mit den gleichen Zehner- und Einerziffern bezeichnet. Nu^r die Hunderterziffern unterscheiden sich voneinander,-

Die in Figur 1 veranschouJi' nte vo: ^ri.:f ^r.^rg r?;-.m cj_em Ermitteln von Muskelkontraktionen bei. L.ecewese" · Π. ^ . c-· - ι : r-ΐ .,ng ι Λ insbesondere so ausgelegt, doß si^j ι ^ Fo-nn 9,^r-- β. *?u. t mischen Leitung in das Herz eines Lebewesens eir·'.^ ^Ko- ..■'d :!.s impiantiertes Gerät zur Überwachung de- Her ztot : g* ·? ι χ vt. wenabo'- ist. Es versteht sich jedoch, daß die Vor: jchti^o ·-·■.::-■⁺ o>.f die Überwachung der Herztätigkeit beschrankt ί =· t , ·~ ο ~· a ■* · <-■ _z^m Ermittein und Überwachen der Tätigkeit anderer Mi-^Kfilo: t.fi verwendet werden kann.

Entsprechend Figur 1 weist die el ek t > ι s.. ^r^ :e; tjig eine flexible Hülle 23 auf, die in einen lebenden Kcpe·' ei'-'uT bor ist und die undurchlässig gegenüber Flüssigkeiten jnd Gewebe oes lebenden Körpers ist. Die Leitung kann inf öl gedes~P^ri : m l?e'eii.n eines Muskels innerhalb eines lebenden Körpers angeordnet werden. Die Hülle kann beispielsweise aus einem Si 1lKonkaotscro« g^^certigt sein, der gegenüber Körpermedien und Gewebe im wesentlichen inert ist. Innerhalb der Hülle 23 sitzt ein flexiole·- el eK+r-ischer Leiter 11, an den elektrische Leiter 14 u^d ?0 -jngesc h; ossen sind, die zu Anschlußstiften 21 bzw. 22 führen De·· Flexible ueiter 11 wird in der Weise gefertigt, duß ein Elo.s + om?· . hPi sp ι e i swe ι se Vinyl, mit feinen Rußteilchen angereiche- t w]"j- Die el eM - i sehe Leitfähigkeit des flexiblen Leiters 11 ist :"^fölgedes^ en eine Funktion der Dichte der Kohlenstoffteilchen,

Figur 2 zeigt den flexiblen Leiter 11 in eine: Schaltung 10, die S"*^h für das Feststellen einer Biegebewegu^g aes flexiblen Lei-

ters I¹ eignet. Die Schaltung ΊΟ stellt d:it»?i r,u^r ein B-M.;pie] ^fur zahlreiche Stromkreise dar, dio s i : h !u^r d·.)^ F ^r m ι t t e 1 η von Biegebewegungen des flexiblen Leiters ^Λ· ι hsr.iit?.f-n lassen. Wie aus Figur 2 hervorgeht, ist die eine Seite euf r Sp:r'n.jngF.a...fi 1 1 e 12 über einen Leiter 13 mit einem festen Vv > du- ■?. τ end 15 verbanden. Die andere Seite der Spannungsquelle 12 steht über aen Ansr-hl ußstift 21 und den Leiter 14 mit dem einen Ende des flexiblen Leiters 11 in Verbindung. Das andere Ende des flexiblen Leiters ist über den Leiter 2O und den Anschlußstι ft 22 an die andere Seite des festen Widerstandes 15 angeschlossen. Ein Leiter 17 ist an die Verbindungsstelle zwischen dem festen Widerstand 15 und dem flexiblen Leiter 11 angeschlossen. Der Leiter 17 ist übe^ einen Kondensator 16 wechselstrommäßig an einen Verstärker 18 angekoppelt. Der Kondensator 16 verhindert eine Verschiebung der Vorspannung des Verstärkers 18 auf Grund von Widerstandsanderungen, die im Laufe der Zeit eintreten. Es versteht sich, daß der Kondensator 16 weggelassen und der Verstärker 18 galvanisch angekoppelt werden kann, wenn aus der Vielzahl der zur Verfügung stehenden bekannten Verstärker ein geeigneter Verstärke·' 18 ausgewählt wird, Im vorliegenden Anwendungsfalle kann es sich bei dem Verstärker 18 beispielsweise um einen Operationsverstärker handeln,

Figur 3 stellt eine grafische Aufzeichnung da-~, die im oberen Teil den mittels eines Druckdetektorsensors aufgenommenen Arteriendruck zeigt. Bei der mittleren Kurve handelt es sich um ein normales Elektrokardiogramm (EKG). Die untere Kurve wurde mittels

der Vo: ' :'· Pt ung noch der Erfindung erhjit·^ wot·.= ; ·τ. ■·■■ .;^;- -■ ■ μι·· I ; i ϊ . ¹^ ρ .ei tung ausgebildete imp^artob] e A. j r *' · j ^r ■ .-^rg-*''. m _ar .-) ; -rer^t.e Herzkammer eingeführt wurde,

In Fici^r" '? stellen alle drei Kurven eiis'i no; mo 1 e^r H^ · ^ ■· ι j bjs z·. dftr ges t π ζ hei ten Linie 31 dar. wo Flimme''· <-■-<■■:< Z-ist z... erkennen; daß der Arteriendruck abfai.it cf u-< .Hi F^'v* - ··■-starke Störungen erkennen IaBt und daß tntspre'^=·"') ie' »< .. · ν-· ."Ht MoS^ e i ko^t ^raktionssensors die Herzbewegung de':irt we ι t gr-.t-end luf·- gefai'ien ist, daß es zu keiner Herzkont r ok t α ο" nnf >-.·■■ Kommt,

^rig-j' 4 zeigt eine zum Stimulieren und E'rru t t<?l η vo" M.^u^ikort-oUt.iO'-^n geeignete Aus f ührungsf orm in Form e]^^' ;tio: r^.^ti?'·· i...eitu^g 110 mit einem flexiblen elektrischen Leiter ι - ι ₉₁r,^-· _Vp· äe^r en Elektrode 132 und e^ner hintere^ Elektrode ': ':> 3 Die e:?-<^r'i sche verbindung mit einem Anschluß 126, de- om c■..C?e-er- uo-o-^^ Ende der i_eitung 110 befestigt ist, erfolgt übfrr eine R^i^e^ "ii tong aus einem Schraubenfederdraht 12/. dem f i e«;h:er -ei + ?' " ι und einem Leiter· 119_t die in einem Gehäuse ¹ 28 ^ ^ S ι 1 : ko"* j .> t schuk vollständig gekapselt sind, um sie gege^ Kc.^o^io" i""e·- na.lb aeü menschlichen Gefäßsystems ζυ sc^uven -...^^ aeg^i yr:o?-rmedien inert zu machen. Der Schrauben federd.-anf 1 2 ~! i^^r ~o α-^gebildet, daß ein Sondenführer hindurcngeschobe'-, we-de^ ^z-~·^. ^m die zeitung 110 besser in den menschlichen Körpe- ey^u^'ei·· ^r-η öort in die richtige Lage bringen zu kennen, Mitteis aes _e:ts-t 119 wi-d der flexible Leiter 111 elektrisch zwi s ···.-)-· en den S'.n-.j.jbenfeder-draht 127 und den Anschluß 126 gelegt. De' Arc.-^._US "26

steht ferner mit der vorderen Elektrode 1 3? ut-·· ei^pn ^_:t^- 129 in elektrischer Verbindung.

Die vordere Elekt rode 132 weist mehrere ι ⁿ Abst^-j wc ^ . - ?■- ~ ? · angeordnete leitende Metallringe 1 32 ^! , 132". 1 .?> : .. - P^i der veranschaulichten Ausführungsform sind a-e: so;c>-'R Ri^go vorgesehen. Die drei die vordere Elektrode '' 32 bildende?- M<? t α i i ringe können beispielsweise aus massivem Plat ι " ι r in . .,m gefertigt sein. Jeder Ring umfaßt das Gehäuse 128 eng und i=t d .:i d υ ~ : η gegen axiale Bewegung gesichert. Zwischen jeweils zwei mufe:nonderfolgenden Ringen befindet sich ein Zwischenraum ^Λ 34 um fu- da«= notwendige Flexibilität der Elektrode 132 zu sorgen. =0 d-j6 di?sp ohne übermäßige Beanspruchung und Mühe in dem Ge^foßsvir-.m eingestellt werden kann. Mehrere Ringe 132', 132" und 1.-2¹'" sind * udie Elektrode 132 vorgesehen,, damit ein ausreichende' Fi achskontakt mit dem Herzgewebe erhalten wird, so daß nach dem Implantieren für einen guten elektrischen Kon+akt gesorgt ist. Die Metallringe 132', 132" und 132''' der Elektrode " 32 smd mittels eines Leiters 114 elektrisch in Reihe geschaltet, De^f ..eite^r 1 ' 4 führt zu einem Anschlußstift 121, Die Metallringe 1 32' , ^Λ 32" und 1 32' ' ' der Elektrode 132 sind mit dem Leiter- 114 a^ Verbindungsstellen 137 elektrisch verbunden. Bei dem Leiter IM handelt es sich um einen niederohmigen Draht, beispielsweise e: ren Plotinlahndraht oder einen dreilagigen Kupfer lahndraht . eier in der US-PS 3 572 344 beschriebenen Art, Der Draht muß nus ^r ei elende Leitfähigkeit besitzen, um die beim Kardiovert i e^r »n ^d insbesondere beim Def i bri 11 ieren verwendeten Spannungen e 1 nword f >-ei

- 14 durchzulassen .

Di» hintere Elektrode 133 ist ähnlich a^sgebi Jae⁺ wi·? die vo-d?'·? Elektrode 132, mit der Ausnahme, daß dre Elektrode ¹ '.'3 eine·-· «.'·.-sätzlichen leitenden Ring aufweist. Die Range ^η 33' , "i 3 3' . ': ? V ' · und 133"" der Elektrode 133 sind mittels eines r. iyde^ro'¹tnige'-· Leiters 12Ο elektrisch in Reihe geschaltet, Der Le;, te' ''ZO f.jh-t ζ ., einem Anschlußstift 122. Zwischen aufeinanderfolgenden Ringen ist jeweils ein Zwischenraum 135 vorgesehen Die Ringe ^Λ 33 . 133'^;. 133"' und 133"" der Elektrode 133 sind mit dem Leite" Ί2Ο an Verbindungsstellen 138 elektrisch verbunden. Der Leit.··" 1 2O ist zweckmäßigerweise im wesentlichen genauso aufgebaut und ausgelegt wie aer Leiter 114.

Die Anzahl der leitenden R.inge der vorderen Elektrode 132 ebenso wie die Anzahl der leitenden Ringe der hinteren Elektrode 133 variiert werden. Auch die Länge jedes Ringes und die Zwischenräume 134 und 135 zwischen diesen Ringen lassen sich ändern. Wichtig ist, daß die Leitung 110 hinreichend flexibel ist. um innerhalb des Gefäßsystems leicht eingestellt werden zu können, und daß gleichzeitig jede Elektrode eine ausreichende Oberflache besitzt, um für einen guten elektrischen Kontakt mit dem Herzen zu sorgen, wenn die Leitung 110 in die geeignete Stellung gebracht ist, um Spannungen zuzuführen, die für ein Ka<"diover tieren oder Defibrillieren des Herzens ausreichen. Bei der in Figur 4 veranschaulichten Ausführungsform haben die Ringe der Elektrode 133 und der Elektrode 132 jeweils eine Länge von 6.35 mm, wahrend di«

Zwischenräume 134 und 135 jeweils 9,53 mm ]ong sind, Die Gesamtlänge der implantierbaren Leitung 110 kann beispielsweise ungefähr 6O bis 70 cm betragen. Eine weitere wesentliche Abmessung ist der in Figur 4 mit d. bezeichnete Abstand zwischen dem vordersten Ring 133"" der Elektrode 133 und dem hintersten Ring 132' der Elektrode 132. Es versteht sich, daß der erforderliche Abstand von Patient zu Patient geringfügig variiert. Im Mittel wird der Abstand d. zwischen 10 und 12 cm liegen.

Figur 6 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform einer implantablen Leitung 21O, bei der gut leitende Silikonkautschukelektroden benutzt werden und eine flexible Leitung 211 unmittelbar an die vordere Elektrode 232 angeschlossen ist. Die leitenden Silikonkautschukelektroden lassen sich herstellen, indem der Silikonkautschuk mit feinen Rußteilchen angereichert wird. Im übrigen ist die Ausführungsform nach Figur 6 derjenigen gemäß Figur 4 weitgehend ähnlich.

Die implantable Leitung 210 weist den flexiblen elektrischen Leiter 211, die vordere Elektrode 232; eine hintere Elektrode 233 und ein Gehäuse 228 aus Silikonkautschuk auf. Der flexible Leiter 211 ist an seinem hinteren Ende mit einem Schraubenfederdraht 227 elektrisch verbunden, der in dem Gehäuse 228 vollständig gekapselt ist. Das vordere Ende des flexiblen Leiters 211 ist über eine Verbindungsstelle 237 an die vordere Elektrode 232 angeschlossen. Der Schraubenfederdraht 227 führt zu einem Anschlußstift 223. Er ist so ausgebildet, daß ein Sondenführer

hindurchgeschoben werden kann, um die Leitung innerhalb des menschlichen Körpers leichter in die richtige Lage bringen zu können. Das Gehäuse 228 ist gegenüber Körperflüssigkeiten und Gewebe im wesentlichen inert und schützt die Leitung 210 innerhalb des menschlichen Gefäßsystems gegen Korrosion.

Die vordere Elektrode 232 ist aus einem Silikonkautschukwerkstoff gefertigt, der hinreichend flexibel ist, um innerhalb des Gefäßsystems eines Lebewesens leicht eingestellt werden zu können. Die Elektrode 232 steht mit einem Leiter 214 in elektrischer Verbindung, der zu einem Anschlußstift 221 führt. Bei dem Leiter 214 handelt es sich um einen niederohmigen Draht, beispielsweise einen Platinlahndraht oder einen dreilagigen Kupferlahndraht der in der US-PS 3 572 344 beschriebenen Art. Der Draht muß ausreichende Leitfähigkeit besitzen, um die für das Kardiovertieren und insbesondere das Defibrillieren verwendeten Spannungen einwandfrei weiterzuleiten.

Die hintere Elektrode 233 ist ebenfalls aus einem flexiblen Silikonkautschukwerkstoff gefertigt. Die Elektrode 233 ist an einer Verbindungsstelle 238 an einen Leiter 220 angeschlossen, der zu einem Anschlußstift 222 führt. Der Leiter 220 kann zweck mäßig in der gleichen Weise aufgebaut und ausgebildet sein wie der Leiter 214.

Bei der in Figur 6 veranschaulichten Ausführungsform hat die hintere Elektrode 233 eine Länge von 12,7 cm und die vordere

Elektrode 232 eine Länge von 5,1 cm. Die Länge der Elektroden 233 und 232 kann selbstverständlich variieren Wichtig ist, daß eine ausreichende Oberfläche für jede der Elektroden zur Verfügung steht, um für einen guten elektrischen Kontakt mit dem Herzen zu sorgen, wenn die Leitung 210 in die richtige Stellung innerhalb des vaskulären Systems gebracht ist. Die Gesamtlänge der implantablen Leitung 210 beträgt beispielsweise ungefähr 6O bis 70 cm. Der Abstand d_? liegt typischerweise bei 1O bis" 12 cm,

Figur 5 zeigt die implantable Leitung 110 nach Figur 4 in Verbindung mit einer Schaltung 3OO, mittels deren einem fehlerhaft arbeitenden Herzen Schrittmacherimpulse oder zum Kardiovertieren geeignete Schocks zugeführt werden können. Dabei bildet die Schaltung nach Figur 2 praktisch unverändert einen Bestandteil der Schaltung nach Figur 5. In beiden Figuren sind entsprechende Bauteile mit Bezugszeichen versehen, die die gleichen Zehner- und Einerziffern aufweisen. Eine Spannungsquelle ^Λ 12 ist mit der einen Seite eines festen Widerstandes 115 über einen Leiter 113 verbunden. Ein Leiter 117 ist an die Verbindungsstelle 123 zwischen dem flexiblen Loiter 111 und der anderen Seite des Widerstandes 115 angeschlossen. Über einen Kondensator 116 ist der Leiter 117 wechselspannungsmäßig an den Eingang eines Verstärkers 118 angekoppelt. Eine Ausgangsleitung 119 ist an den Ausgang des Verstärkers 118 angeschlossen. Das auf der Ausgangsleitung 119 erscheinende Signal wird über eine Steuerstufe 302 einem Impulsgenerator 301 zugeführt. Der Impulsgenerator 301 ist an die hintere Elektrode 133 und die vordere Elektrode 132 elektrisch angeschlossen. Er

kann zwischen die Elektroden einen Kardiovertier- und/oder Schrittmacherimpuls legen, Da die vordere Elektrode 132 üb^r den Leiter 129 mit dem Anscnluß 126 verbunden ist und oueh der flexible Leiter 111 über aie Leitung 119 mit dem Anschluß 126 in Verbindung steht, ist die vordere Elektrode 132 an den flexiblen Leiter 111 angeschlossen.

Die Schaltungsanordnung nach Figur 5 kann in einfacher Weise so modifiziert werden, daß sie in Verbindung mit der implantablen Leitung 210 nach Figur 6 verwendet werden kann. Zu diesem Zweck werden der Anschluß 126 und die Leiter 119 und 129 entfernt und wird entsprechend Figur 6 der flexible Leiter 211 unmittelbar mit der vorderen Elektrode 232 verbunden,

Die in Form einer elektrischen Leitung ausgebildete Vorrichtung nach Figur 1 zum Ermitteln von Muskelkontraktionen kann im Bereich eines Muskels eines Lebewesens angeordnet werden. Wenn sie in eine derartige Lage gebracht ist, kann sie Kontraktionen des Muskels feststellen. Die Ermittlung der Muskelkontraktionen erfolgt, indem an den Anschlußstiften 21 und 22 der Vorrichtung nach Figur 1 Leiter angebracht werden, die mit einer Schaltungsanordnung gemäß Figur 2 verbunden werden

Wie aus Figur 2 hervorgeht, liegt die Spannungsquelle 12 parallel zu dem festen Widerstand 15 und dem flexiblen Leiter 11. Wenn sich der Muskel zusammenzieht, wird die flexible Hülle 23 gebogen und kommt es zu einem Biegen des flexiblen Leiters 11 . Diese

Biegebewegung fuhrt zu einer Änderung der Ausrichtung der Koh-1 ens to t f t ei lchen , die in dem flexiblen Leiter '¹I enthalten sind. Der Leiter 11 ändert infolgedessen seinen Widerstand. Diese Widerstandsänderung kann leicht erfaßt werden. Die Widerstandsänderung bewirkt nämlich, daß sich der über den Leiter 11 und den Widerstand 15 fließende Strom ändert. Diese Stromänderung wird mittels des Kondensators 16 erfaßt und über den Kondensator 16 an den Verstärker 18 angekoppelt. Das betreffende Signal wird verstärkt, geformt und auf den Leiter 19 gegeben. Dieses in Form eines Impulses auftretende elektrische Ausgangssignal kann in beliebiger Weise auf elektronischem Wege weiterverarbeitet werden. Beispielsweise kann es zum Steuern eines Impulsgenerators einer Kardiovertier- oder Schrittmacheranordnung benutzt werden,

Die d°m Stimulieren und Ermitteln von Muskelkontraktionen dienende Anordnung nach Figur 4 wird in Form einer elektrischen Leitung 11O mit Hilfe üblicher chirurgischer Verfahren in das Herz eingeführt, und zwar im allgemeinen in die rechte Herzkammer. Die Leitung 11O wird durch eine periphere Vene, beispielsweise die rechte Jugularvene, mittels eines chirurgischen Eingriffes eingebracht, der sehr ähnlich dem bei der Implantation eines Schrittmacherkatheters verwendeten Eingriff ist. Die Leitung 110 ist so aufgebaut, daß die vordere Elektrode 132 in der rechten Herzkammer sitzt und der Anschluß 126 in der Spitze der rechten Herzkammer festgekeilt wird, während die hintere Elektrode 133 unmittelbar über dem rechten Vorhof oder gerade außerhalb der Herzsilhouette in dem (nicht veranschaulichten) Cavalsystem liegt. In dieser Stellung legt sich

der in der rechten Her zkommer sitzende flexible ,e\\^·: gegen die Kammerscheidewand zwischen de" .-"echten ^.d eier linken Herzkammer an, so daß er zu Siegebeweg.-ngen veranlaßt wird und auf diese Weise Kontraktionen des Herzens. <?.: faßt

Die elektrische Leitung 110 kann fü: ein Kardiover11 er en des Herzens und für Herzschrittmacherzwecke ben,jt?t w^-oien, Bei Verwendung im Schrittmacherbetrieb muß der an das Herz angelegte Schrittmacher impuls selbstverständlich einen wesentlich kleireren Energieinhalt aufweisen als ein typischer Kar di over ΐ ie ,-impuls ; im übrigen ist die Arbeitsweise seh^r ähnlich. Der Sehrittmncherimpuls wird ebenso wie ein Kardiovert ierimpu ] s dem Herzen zwischen der vorderen Elektrode 132 und der hinteren Elektrode 13.3 zugeführt. Wenn daher die Leitung 110 in der oben beschriebenen Weise in das Herz eingebracht ist, kann ein zwischen den Elektroden der Leitung ί O auftretender elektrischer Impuls benutzt werden, um je nach dem Energieinhalt des Impulses das Herz z.j kardi over t ieren oder ihm einen Schrittmacherimpuls zuzuführen.

Bei Einsatz in der Defibri Hat ions-Sc h: i t tmacner- Aus füh rungs for m, beispielsweise der in Figur 5 veranschaulichten Anordnung wird an den festen Widerstand 115 und de·"* flexiblen Leiter 1 ' ¹ eiⁿ-> Vorspannung von der Spannungsquelle 112 aus angelegt. Ein Herzschlag führt zu einer Biegebewegung des Leiters 11¹ Infolgedessen ändert sich die Ausrichtung der Kohlenstοfflei Irnen im Leiter und damit dessen Widerstand. Diese Widerstandsänderung ist leicht feststellbar. Die Widerstandsänderung bewirkt, daß sich der durch

den Leiter 111 fließende Strom und die am Leiter 111 anliegende Spannung andern. Der Kondensator 116 und der Verstärker 1¹8 sind derart mit dem flexiblen Leiter 111 verbunden, daß sie eine Änderung einer elektrischen Größe des Leiters 1¹I ermitteln und auf Grund dessen ein Ausgangssignal erzeugen können. Das elektrische Ausgangssignal kann über die Leitung 11Q übe^rtuttel t werden, um die Erzeugung eines Kardiovertier- und/oder Schrittmacherimpulses durch den Impulsgenerator 301 zu unterdrücken. Mittels des flexiblen Leiters 111 kann also der Impulsgenerator 3O1 derart gesteuert werden, daß ein Kardiovertier- und/oder Schrittmacherimpuls nur erzeugt wird, wenn eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, nachdem der flexible Leiter 111 die letzte Herztätigkeit ermittelt hat.

Da die Arbeitsweise der Ausführungsform der Leitung nach Figur derjenigen der Leitungsausführungsform gemäß Figur 4 entspricht, gilt die obige Beschreibung der Arbeitsweise der Leitung 110 nach Figur 4 auch für die Leitung 210 gemäß Figur 6, wenn diese in Verbindung mit der Schaltungsanordnung nach Figur 5 verwendet, wird.

Die Erfindung ist nicht auf die veranschaulichter speziellen Ausführungsformen beschränkt, Es können alle externen Bewegungen ebenso wie alle internen Bewegungen des lebenden Körpers überwacht werden= Durch eine zweckentsprechende Abwandlung der Leitung 11O - Verwendung eines zusätzlichen elektrischen Leiters - ist es möglich, den Kardiovertierstromkreis von dem Überwachungsstromkreis zu trennen. Bei diesem Beispiel wird eine Trennung erhalten,

weil das Uberwach>..ngsel ement , das heißt der flexible Leiter '¹H, nicht mit den Kardiovertiere 1 ektroden ^η 32 oder 133 elektrisch verbunden ist, sondern über Jen 3ch^rTuben federdraht 127 und den zusätzlichen Leiter elektrisch ange?rhlossen jnd vorgespannt wird. Wenn in diesem Falle der Anschluß 126 die Form einer leitenden Kappe erhält, ist es möglich, dem Herzen zwischen den innerhalb des Herzens befindlichen Elektroden Sehrittmacherimpulse zuzuführen. Für diesen Zweck werden der modifizierte Anschluß 126 als die eine Elektrode und die Elektrode 132 als die araere Schrittmacherelektrode benutzt,

Claims

- 2 3 Ansprüche

1. Vorricntung zum Ermitteln von Muskelkontraktionen, gekennzeichnet durc^ ;inen eingebettete leitfähige Teilchen aufweisenden Elastomerkörper (11, 111, 211), dessen elektrischer Widerstand sich bei Biegen ändert, der im Ber^ir.h eines Muskels eines Lebewesens derart anordenbar ist, daß eine Muskelkontraktion zu einem Biegen des Korpers und damit zu einer Widerstandsänderung führt, und der in einer gegenüber Körpermedien und Gewebe im wesentlichen ine-ten flexiblen Hülle (23, 128, 228) untergebracht ist, die in den Körper des Lebewesens einfuhrbar ist und mindestens einen Teil der Komponenten der Vorrichtung umschließt und dadurch gegen Körpermedien und Gewebe abschirmt, sowie durch eine mit dem Elastomerkörper in elektrischer Verbindung stehende Koppelanordnung (14, 20; 119, 127; 214, 227), die innerhalb der Hülle verläuft und an eine elektrische Energiequelle (12, 112) anschließbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerkörper (11, 111, 211) derart aufgebaut und in der Vorrichtung angeordnet ist, daß er auf in beliebiger Richtung wirkende Biegebeanspruchungen anspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder- 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelanordnung (14, 2O; 119, 127; 214. 227) innerhalb der Hülle (23, 128, 228) in deren Längsrichtung verläuft

-2A-

und zu Anschlußelementen (21, 22; 121, 122; 221. 223) fuhrt, die ihrerseits an dae elektrische Energiequelle (12, 112) anschließbar sind,

4, Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, doß die Vorrichtung ais implantable Einheit ausgebiIdet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerkörper (Ti, 111, 211) im Bereich des vorderen Endes der Hülle (23, 128, 228) angeordnet ist.

6, Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Elektrodenanordnung (126, 132; 133; 232, 233) zum Übermitteln eines Impulses an mindestens einen Muskel des Lebewesens zwecks Anregen von Muskeltätigkeit und eine weitere ebenfalls innerhalb der hülle (128. 228) untergebrachte Koppelanordnung (114, 120; 214. 22O) vorgesehen sind, die mit der Elektrodenanordnung in elektrischer Verbindung steht und an einen Impulsgenerator (301) anschließbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung mindestens zwei Elektroden (132, 133; 232, 233) aufweist, die einen derartigen gegenseitigen Abstand haben, daß bei Anordnen der einen Elektrode (132, 232) innerhalb

des Herzens die andere Elektrode (133, 233) außerhalb des Herzens liegt, und daß die Vorrichtung für Herzschrittmacherzwecke und/oder zum Kardiovertieren eines fehlerhaft arbeitenden Herzens einsetzbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Elektroden (132, 133) mindestens zwei metallische leitende Flächen aufweist, die in Abstand voneinander angeordnet sind.

9, Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (232, 233) aus einem flexiblen, leitenden, nichtmetallischen Werkstoff gefertigt sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (232, 233) aus einem Silikonkautschuk gefertigt sind, in den leitende Teilchen eingelagert sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Koppelanordnungen (114, 119, 120, 127; 214, 220, 227) derart miteinander gekoppelt sind, daß in Abhängigkeit von der Ermittlung von Muskelkontraktionen durch den Elastomerkörper (111 , 21 1 ) Impulse über die Elektrodenanordnung (126, 132, 133; 232, 233) an den Muskel übertragen werden.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, gekennzeichnet durch eine dritte Koppelanordnung (119, 129), die für eine elektrische ⁽'erbindrng zwischen dem Elastomerkörper (111, 211) und der Elektrodenanordnung (126, 132, 133; 232, 233) sorgt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, gekennzeichnet durch eine auf Widerstandsänderungen des Elastomerkörpers (111 ) ansprechende, ein Nutzsignal liefernde Einrichtung (118) und eine Steuereinrichtung (302), die in Abhängigkeit von dem Nutzsignal den Impulsgenerator (3O1) steuert.