EP0806973A1 - Anordnung zur stimulation reizbaren körpergewebes - Google Patents

Anordnung zur stimulation reizbaren körpergewebes

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Publication number
EP0806973A1
EP0806973A1 EP96946169A EP96946169A EP0806973A1 EP 0806973 A1 EP0806973 A1 EP 0806973A1 EP 96946169 A EP96946169 A EP 96946169A EP 96946169 A EP96946169 A EP 96946169A EP 0806973 A1 EP0806973 A1 EP 0806973A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrodes
electrode
probe
arrangement according
stimulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP96946169A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dagmar Hartung
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cardiac Pacemakers Inc
Original Assignee
Cardiac Pacemakers Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cardiac Pacemakers Inc filed Critical Cardiac Pacemakers Inc
Publication of EP0806973A1 publication Critical patent/EP0806973A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/38—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for producing shock effects
    • A61N1/39—Heart defibrillators
    • A61N1/3918—Heart defibrillators characterised by shock pathway, e.g. by electrode configuration
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • 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
    • A61N1/056—Transvascular endocardial electrode systems

Definitions

  • the invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1
  • stimulation is distinguished from the term “defibrillation”.
  • irritable cells are selectively excited at a point from which the subsequent spread of excitation takes place.
  • defibrillation the largest possible and simultaneous area takes place Influencing cells in order to depolarize them and then to let them resume their natural stimulus conduction in an orderly manner
  • an antistatic electrode should have a small geometric area, so that a high field strength results and the selective excitation desired for the stimulation is achieved
  • Electrodes serve to stimulate the heart tissue, that is, they are intended to cause a directed spread of the excitation from the electrodes by the pulse
  • Non-generic are known for example from EP 559 933 A1 arrangements for defibrillation, in which a synchronous discharge of cardiac cells is to be effected in the hope that normal activity of excitation can then be resumed or that excitation of the pacemaker is stimulated by a pacemaker Cardiac cells can take place undisturbed
  • Defibrillation will use three electrodes, two of which are arranged inside or outside the heart, while a third electrode is implanted under the patient's skin
  • the electrodes are arranged in the heart as wall-mounted electrodes, that is to say they have direct contact with the cells to be stimulated
  • the invention has for its object to further develop a generic arrangement in such a way that when used using conventional impulses for stimulation, the use of wall-standing or floating electrodes is made possible
  • the invention proposes, using the electrode probes known per se, to change the connection between the pulse generator and the probe in such a way that the plurality of electrodes provided on one probe when a single one is dispensed
  • the stimulus threshold can be reduced in such a way that both wall-standing and floating electrodes can be used.
  • Local concentrations of field lines are brought about by superimposing the electric fields or the dipole fields, with an increase, as is known
  • the number of fields causes an increased irritation of the cells, so that even the electrodes which are remote from the wall, namely floating, can cause sufficient stimulation of the heart cells for stimulation
  • the application can be used, for example, for muscular / neuronal stimulation, for example for cardiomuoplasties cardiomy, for stimulating the urinary bladder, for skeletal muscle stimulation or for central or peripheral nerve stimulation
  • implantable pacemakers When used in the field of cardiac pacemaker therapy, implantable pacemakers, external temporary pacemakers or implantable AICD can be designed according to the invention both when using floating electrodes in the heart and when using wall-mounted electrodes in the heart
  • FIG. 1 schematically shows a heart silhouette with H, the left ventricle being indicated at the bottom right by V, while the atrium, ie the atrium, is indicated schematically further above by A_
  • a probe S_ is indicated within the heart silhouette H, which has three electrodes. The two floating electrodes 1 and
  • the probe S combines supply lines to the individual electrodes 1, 2 and 3, it being apparent from FIG. 1 that these supply lines branch out, each of the respective electrodes 1, 2 and
  • the 3 assigned supply line is designated with the same number as the respective electrode and these supply lines are connected to the electrical contacts 4a and 4v of an energy source 5, for example a battery of a pacemaker.
  • the electrical contacts 4a serve to control the atrium electrodes 1 and 2, while the contacts 4v serve to control the ventricular electrode 3.
  • the ventricular electrode 3 serves primarily as a fastening means for the probe S, however, it can also be used for unipolar stimulation of the heart cells, as is known from the circuitry with the minus pole of the energy source 5 can be seen, the plus pole being connected to an additional electrode
  • This additional electrode is referred to as "ground”, wherein this electrode can be formed by the housing of the pacemaker or also by a third separate electrode on the actual pacemaker probe S or on an independent probe
  • ground This additional electrode is referred to as "ground”, wherein this electrode can be formed by the housing of the pacemaker or also by a third separate electrode on the actual pacemaker probe S or on an independent probe
  • four different interconnections of the electrodes are identified with the capital letters A, B, C and P_ in FIG. 1, and the field line course of the electrical fields is shown schematically above them. The overlap region of two electrical fields is shown with dashed lines
  • Circuit diagram B shows the fundamentally the same structure, but with an exactly opposite electrical view of the individual electrodes.
  • the electrode "Ground” is positive. switched, the electrode 1 likewise, the electrode 2 negative in contrast.
  • the course of the electrical field lines remains basically the same, so that the same point of a field concentration in the region of the electrode 2 results.
  • the polarity changes, which the stimulus threshold Is known to influence and be able to influence behavior
  • connection option C the two electrodes 1 and 2 are both connected negatively, while the electrode “Ground” is positive
  • a fundamentally identical field line profile results from a negated connection of the electrodes, in which electrodes 1 and 2 are switched on positively, but the electrode “Ground” is negative, that is, through a change in polarity.
  • the same field line profile results if - As indicated in the bottom right in FIG. 1, the electrodes 1 and “ground” are switched in the opposite direction to the electrode 2 than indicated in the circuit diagrams C and D.
  • the energy source 5 can either have a longer lifespan or be structurally smaller
  • the probe S shown in FIG. 1 represents a commercially available probe in which the electrodes 1 and 2 are used as sensors which merely register an atrial impulse in the case of commercially available cardiac stimulator arrangements
  • the cardiac pacemaker generates the output pulse with the help of the ventricle electrode 3, which is connected as a unipolar electrode, ie the opposite pole to the electrode 3 is not in the heart but outside, for example in the form of the “ground” electrode
  • FIG. 2 is fundamentally similar to FIG. 1 and shows schematically the arrangement according to the invention in the upper region, but when using electrodes 1 and 2 with a wall, without a ventricular electrode, an energy source with only two electrical contacts 4 is used.
  • the one shown in FIG The probe is a commercially available wall-mounted atrial probe that does not have to be modified according to the invention, but only has to be connected to the actual pacemaker in another way in order to achieve the advantages according to the invention.
  • the configuration of the pulses with regard to pulse duration, pulse duration and pulse intensity can remain unchanged, nevertheless an improved stimulation of the tissue is effected. If necessary, the pacemakers can even be carried out more easily than hitherto. While for some applications the increase in tension was required compared to the tension that
  • the battery of the pacemaker supplies (with the aid of a so-called voltage doubler), in many cases, such an increase in voltage is dispensed with when the electrodes are connected according to the invention, so that energy-consuming circuit components of the stimulation arrangement can be dispensed with 3 shows an arrangement similar to FIG. 2, but using floating atrium electrodes.
  • the use of floating electrodes is gentle on the patient, since the noting electrodes do not have to be implanted.
  • the implantation of electrodes in the heart tissue contains the risk of infection and puncturing, so that it is fundamentally desirable to keep the number of implanted electrodes as low as possible Disadvantageous that they require a lot of energy in order to ensure adequate stimulation despite the distance to the cells to be stimulated. This could lead to irritation of the threnic nerve, so that the stimulation could at the same time trigger dwarf jerks in the case of the invention External connections of the electrodes are excluded
  • FIG. 5 shows that the ground electrode can be replaced if an additional atrium electrode 4 is used.
  • FIG. 6 shows that the ground electrode can be replaced if an additional atrium electrode 4 is used.
  • FIG. 6 shows that the ground electrode can be replaced if an additional atrium electrode 4 is used.
  • FIG. 6 shows that the ground electrode can be replaced if an additional atrium electrode 4 is used.
  • FIG. 6 shows that the same arrangement shown on the right in FIG. 5 is shown in FIG. 6 together with the course of the electric fields and dipole fields that can be achieved with it, and with the circuitry possibilities A B, C and D are shown, similar to that in FIG. 1 also indicated at the bottom right in FIG. 6 that the two other electrodes, here the other two atrium electrodes 1 and 4, are each reversed relative to the second atrium electrode 2 can be switched, whereby in principle the same course of the electrical and the dipole fields can be achieved
  • FIG. 7 shows an arrangement similar to that of FIG. 6 with an atomic electrode 2 which is enlarged in comparison therewith, so that even
  • FIG. 8 shows an arrangement in which the ventricular electrode 3 is arranged in a wall-like manner as in the preceding examples, but in the vicinity of which the third atom electrode 4 is arranged.
  • the resultant field rhinoceros are as shown in the previous illustrations, wherein here, too, the area of an increased field line concentration and thus an improved irritating effect for the adjacent body tissue results within the framework of the lines shown in broken lines
  • a commercially available probe according to the prior art is also used in the arrangement according to FIG. 8.
  • the electrodes 1 and 2 serve as sensors which record the paging signals, so that the electrodes 3 and 4 then move the electrodes with a time delay Stimulation can take place.
  • FIG. 9 shows a comparison of two different connection possibilities according to the invention, including a third electrode in the stimulation according to the invention.
  • the illustration labeled “Bimos 1” shows two electrodes attached to a common probe, which are indicated in a rectangular manner, while those indicated oval and according to the invention required third electrode is formed by the circuit maker housing, as is known in a conventional unipolar stimulation configuration.
  • the electrode spacing between the first and the second ring electrode (E1 and E2) is significantly smaller than that
  • the representation "Bimos 2" shows three ring electrodes arranged on the common probe, the distance between the first and second ring electrodes E1 and E2 being either identical or different to the distance between the second and third ring electrodes E2 and E3
  • the third ring electrode E3 is always arranged intracardially or in the lower part of the vena karva supe ⁇ o
  • FIG. 10 shows the two circuit vanants “Bimos 1” and “Bimos 2”, a probe with three electrodes being shown in both cases, which are indicated as rectangular fields.
  • the circuit breaker housing is oval
  • the three electrodes interconnected according to the invention are formed by two of the electrodes arranged on the probe and by the circuit breaker housing.
  • the circuit breaker housing in the electrode connection according to“ Bimos 2 ” is not in the electrode circuit involved
  • bipolar circuit variants 2, 3, 5 and 6 and the unipolar circuit variants 3 and 4 cannot be implemented in an electrode arrangement according to "Bimos 1", so that the corresponding circuit variants are also blackened under the representation "Bimos 1"

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Stimulation reizbaren Körpergewebes, mit einer elektrischen Energiequelle, sowie mit einem Umpulsgenerator, sowie mit Elektroden, welche elektrisch leitend mit der Energiequelle verbunden sind, wobei die Elektroden zur Erzielung elektrischer Felder verschaltet sind, wobei die Elektroden zur Erzielung zweier sich überlappender elektrischer Felder mittels ein- und desselben vom Impulsgeber abgegebenen Impulses verschaltet sind.

Description

"Anordnung zur Stimulation reizbaren Korpergewebes"
Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des An¬ spruchs 1
Der Begriff der „Stimulation" wird in der vorliegenden Erfindung vom Begriff der „Defibrillation" unterschieden Bei der Stimulation werden reizbare Zellen punktuell an einer Stelle erregt, von der aus die an¬ schließende Ausbreitung der Erregung erfolgt Bei der Defibrillation erfolgt eine möglichst großflächige und gleichzeitige Beeinflussung von Zellen, um diese zu depolaπsieren und um sie anschließend daran ihre naturliche Reizleitung in geordneter Weise wiederauf¬ nehmen zu lassen
Aus der DE 32 13 331 A1 ist entnehmbar, daß eine Schnttmacher- lektrode eine kleine geometrische Flache aufweisen soll, damit sich eine hohe Feldstarke ergibt und die für die Stimulation erwünschte punktuelle Erregung erzielt wird
Aus der DE 35 23 226 A1 ist entnehmbar, daß bei der Defibrillation eine möglichst gleichmaßige Verteilung der Feldlinien über das Herz erwünscht ist Gattungsgemaße Anordnungen sind in Form von Herzschrittma¬ chern mit den dazugehörigen Elektrodensonden bekannt Bei den bekannten Vorrichtungen werden zwei Elektroden verwendet, wobei ein vom Impulsgeber abgegebener Impuls zur Erzeugung eines elektrischen Feldes bzw eines Dipolfeides zwischen den beiden
Elektroden dient. Diese bekannten Anordnungen dienen der Stimu¬ lation des Herzgewebes, d h sie sollen durch den Impuls eine ge¬ richtete Ausbreitung der Erregung von den Elektroden aus bewirken
Gattungsfremd sind beispielsweise aus der EP 559 933 A1 Anord¬ nungen zur Defibrillation bekannt, bei denen eine synchrone Entla¬ dung von Herzzellen bewirkt werden soll in der Hoffnung, daß dann die normale Erregungstatigkeit wieder aufgenommen werden kann oder daß von einem Herzschrittmacher stimuliert eine Erregung der Herzzellen ungestört erfolgen kann Bei derartigen Anordnungen zur
Defibrillation werden drei Elektroden verwenden, von denen zwei innerhalb oder außerhalb unmittelbar am Herz angeordnet werden, wahrend eine dritte Elektrode unter die Haut des Patienten implan¬ tiert wird
Demgegenüber sind bei der Stimulation, also bei der Anwendung von Herzschrittmachern die Elektroden als wandstandige Elektroden im Herzen angeordnet, d h sie haben direkten Kontakt mit den zu reizenden Zellen Je nach Anordnung der Elektroden können rechtsventrikulare Stimulationen oder auch atπo-ventπkuiare Stimu¬ lationen erzielt werden
Grundsätzlich ist es bei der Entwicklung von Herzschrittmachern bzw von Elektrodenanordnung zur Stimulation wünschenswert, ei- ne möglichst niedrige Reizschwelle zu erzielen Zudem ist es wün¬ schenswert, den Patienten weitestgehend zu schonen, d h die An¬ zahl zu implantierender Elektroden so gering wie möglich zu halten
Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemaße Anordnung dahingehend weiter zu entwickeln, daß bei der Verwen- dung von für die Stimulation herkömmlichen Impulsen der Einsatz wandstandiger oder flotierender Elektroden ermöglicht wird
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine An- Ordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelost
Die Erfindung schlagt mit anderen Worten vor, unter Verwendung der an sich bekannten Elektrodensonden die Verschaltung zwischen Impulsgeber und Sonde derart abzuändern, daß die mehreren an einer Sonde vorgesehenen Elektroden bei Abgabe eines einzelnen
Impulses durch den Impulsgeber überlappende Dipolfelder er¬ zeugen Auf diese Weise kann die Reizschwelle derart verringert werden, daß sowohl wandstandige als flotierende Elektroden Ver¬ wendung finden können Dabei werden durch Überlagerung der elektrischen Felder bzw der Dipolfelder örtliche Konzentrationen von Feldlinien bewirkt, wobei bekanntlich eine Erhöhung der Feld- hnienanzahl eine verstärkte Reizung der Zellen bewirkt, so daß auch die wandfernen, namlich flotierenden Elektroden, eine ausrei¬ chende Reizung der Herzzellen zur Stimulation bewirken können
Dabei kann die Anwendung über den Einsatz bei Herzschritt¬ machern hinaus beispielsweise zur muskulären/neuronalen Stimu¬ lation, z B bei cardiomuoplastien cardiomy, zur Stimulation der Harnblase, zur Skelettmuskelstimulation oder zur zentralen oder auch peripheren Nervenstimulation eingesetzt werden
Bei der Anwendung im Bereich der Herzschrittmachertherapie kön¬ nen implantierbare Schrittmacher, externe temporare Schrittmacher oder auch implantierbare AICD sowohl bei der Verwendung von flo- tierenden Elektroden im Herzen als auch bei der Verwendung von wandstandigen Elektroden im Herzen erfindungsgemaß ausgestaltet werden
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteranspru- chen entnehmbar Ausfuhrungsbeispiele einer erfindungsgemaßen Anordnung sind in den Zeichnungen Fig 1 bis 10 dargestellt
in Fig 1 ist mit H schematisch eine Herzsilhouette dargestellt, wo- bei unten rechts mit V der linke Ventrikel angedeutet ist, wahrend weiter oben mit A_ das Atrium, also der Vorhof schematisch ange¬ deutet ist
Innerhalb der Herzsilhouette H ist eine Sonde S_angedeutet, die drei Elektroden aufweist Die beiden flottierenden Elektroden 1 und
2 im Bereich des Vorhofes A sowie die wandstandige Elektrode 3 im Ventrikel V
Die Sonde S faßt Zuleitungen zu den einzelnen Elektroden 1 , 2 und 3 zusammen, wobei aus Fig 1 ersichtlich ist, daß sich diese Zu¬ leitungen verzweigen, wobei jede der jeweiligen Elektrode 1 , 2 und
3 zugeordnete Zuleitung mit der gleichen Ziffer bezeichnet ist wie die jeweilige Elektrode und wobei diese Zuleitungen mit den elek¬ trischen Kontakten 4a und 4v einer Energiequelle 5 verbunden sind, beispielsweise einer Batterie eine Herzschrittmachers Die elektrischen Kontakte 4a dienen zur Ansteuerung der Atrium- Elektroden 1 und 2, wahrend die Kontakte 4v der Ansteuerung der Ventrikelelektrode 3 dienen Die Ventrikelelektrode 3 dient in erster Linie als Befestigungsmittel für die Sonde S, sie kann jedoch dar- über hinaus zur an sich bekannten unipolaren Stimulation der Herz¬ zellen verwendet werden, wie aus der Verschaltung mit dem Minus¬ pol der Energiequelle 5 ersichtlich ist, wobei der Pluspol mit einer zusätzlichen Elektrode verbunden ist
Diese zusätzliche Elektrode ist mit „Ground" bezeichnet wobei die¬ se Elektrode durch das Gehäuse des Herzschrittmachers gebildet sein kann oder auch durch eine dritte separate Elektrode auf der eigentlichen Schrittmachersonde S oder auf einer eigenständigen Sonde Unterhalb dieser schematisch dargestellten Anordnung sind in Fig 1 vier unterschiedliche Verschaltungen der Elektroden mit den Gro߬ buchstaben A, B, C und P_ gekennzeichnet sowie darüber schema¬ tisch der Feldlinienverlauf der elektrischen Felder dargestellt Der Uberlappungsbereich zweier elektrischer Felder ist mit gestrichelten
Linien angedeutet In diesem Uberlappungsbereich befindet sich die Massierung von Feldlinien, die erfindungsgemaß die besonders niedrige Reizschwelle zur Stimulation des Herzgewebes bedingt
Dabei ergibt sich als Schaltungsmoghchkeit A die Masseelektrode negativ anzuschalten, die Elektrode 1 ebenfalls, die Elektrode 2 je¬ doch positiv Schaltungsschema B gibt den grundsätzlich gleichen Aufbau, jedoch mit genau umgekehrter elektrischer Anschauung der einzelnen Elektroden wieder Die Elektrode "Ground" ist positiv an- geschaltet, die Elektrode 1 ebenfalls, die Elektrode 2 demgegenüber negativ Der Verlauf der elektrischen Feldlinien bleibt hierbei grund¬ sätzlich gleich, so daß sich derselbe Punkt einer Feldhmenkonzen- tπerung im Bereich der Elektrode 2 ergibt Es ändert sich jedoch die Polarität, die das Reizschwellen-Verhalten bekannterweise beein- flussen und mitbestimmen kann
Eine Überlappung der beiden elektrischen Felder über einen we¬ sentlich größeren Bereich ergibt sich durch die Verschaltung der Elektroden gemäß den Schaltschemata C und D Gemäß der Ver- schaltungsmoghchkeit C sind die beiden Elektroden 1 und 2 beide negativ angeschaltet, wahrend die Elektrode „Ground" positiv ange¬ schaltet ist Ein prinzipiell gleicher Feldlinienverlauf ergibt sich durch eine negierte Verschaltung der Elektroden, bei der die Elek¬ troden 1 und 2 positiv angeschaltet sind, die Elektrode „Ground" jedoch negativ, also durch einen Polaπsationswechsel Weiterhin ergibt sich ein gleicher Feldlinienverlauf, wenn - wie in Fig 1 unten rechts angedeutet, gegenüber der Elektrode 2 die Elektroden 1 und „Ground" umgekehrt als in den Schaltschemata C und D angege¬ ben geschaltet werden Auf diese Weise wechseln die Polaritäten der Elektroden, der grundsätzliche Feldlinienverlauf und damit der mit gestrichelten Linien eingezeichnete Bereich einer Massierung von Feldlinien bleibt jedoch gleich, so daß in diesem Bereich eine besonders intensive Reizwirkung für das umgebende Gewebe er- zielbar ist und damit eine Absenkung der Reizschwelle bewirkt wird Auf diese Weise kann die Energiequelle 5 entweder eine längere Lebensdauer aufweisen oder baulich kleiner ausgebildet werden
Die in Fig. 1 dargestellte Sonde S stellt eine handelsübliche Sonde dar, bei der die Elektroden 1 und 2 als Sensoren Verwendung fin¬ den, die einen Vorhofimpuls bei handelsüblichen Herzschπttma- cheranordnungen lediglich registrieren Daraufhin wird der vom
Herzschrittmacher ausgegebene Impuls mit Hilfe der Ventrikelelek¬ trode 3 erzeugt, wobei diese als unipolare Elektrode verschaltet ist, d h der Gegenpol zur Elektrode 3 befindet sich nicht im Herzen, sondern außerhalb, beispielsweise in Form der „Ground" Elektrode
Fig 2 ist grundsätzlich ähnlich aufgebaut wie Fig 1 und zeigt im oberen Bereich schematisch die erfindungsgemaße Anordnung, allerdings bei Verwendung wandstandiger Elektroden 1 und 2 unter Verzicht auf eine Ventrikelelektrode Dabei findet eine Energie- quelle mit lediglich zwei elektrischen Kontakten 4 Verwendung Die in Fig 2 dargestellte Sonde stellt eine handelsübliche wandstandige Vorhofsonde dar, die erfindungsgemaß nicht verändert, sondern le¬ diglich auf andere Weise mit dem eigentlichen Herzschrittmacher verschaltet werden muß, um die erfindungsgemaßen Vorteile zu er- zielen Die Ausgestaltung der Impulse hinsichtlich des Impulsverlau¬ fes, der Impulsdauer und Impulsintensitat kann unverändert bleiben, dennoch wird eine verbesserte Stimulation des Gewebes bewirkt Ggf können die Herzschrittmacher sogar einfacher als bislang aus¬ geführt werden Wahrend für manche Anwendungsfalle die Erho- hung der Spannung erforderlich war gegenüber der Spannung, die
Die Batterie des Herzschrittmachers liefert (mit Hilfe eines soge¬ nannten Spannungsdoppiers) kann bei einer erfindungsgemäßen Verschaltung der Elektroden in vielen Fallen auf eine derartige Spannungsanhebung verzichtet werden, so daß energiezehrende Schaltungsbestandteile der Stimulationsanordnung entfallen können Fig 3 zeigt eine Anordnung ahnlich Fig 2, jedoch unter Verwen¬ dung flottierender Atriumelektroden Die Verwendung flotierender Elektroden schont den Patienten, da die notierenden Elektroden nicht implantiert werden müssen Häufig ist es bei der Implantation von Elektroden erforderlich, den Implantationsort mehrfach neu zu wählen, um einen Ort mit möglichst niedriger Reizschwelle aufzu¬ suchen Allgemein beinhalten die Implantationen von Elektroden im Herzgewebe die Gefahr von Infektionen und Punktierungen, so daß grundsätzlich wünschenswert ist, die Zahl implantierter Elektroden so gering wie möglich zu halten Dabei war bislang der Einsatz flotierender Elektroden jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß diese viel Energie benotigen, um trotz des Abstandes zu den zu reizenden Zellen eine ausreichende Stimulation zu gewährleisten Hierbei konnte es zu Reizungen des Threnicus kommen, so daß die Stimu¬ lation gleichzeitig Zwergfellzuckungen auslosen konnte Bei der er¬ findungsgemaßen Verschaltung der Elektroden sind derartige Rei¬ zungen ausgeschlossen
Fig 4 zeigt eine Anordnung, bei der durch Verwendung einer groß- flachigen Atriumelektrode 2 auch bei den Schaltungsschemata_A und B ein relativ breiter und nicht lediglich punktueller Bereich er¬ zielbar ist, in dem eine Massierung von Feldlinien erzielt wird
Fig 5 zeigt, daß die Masseelektrode "Ground" ersetzt werden kann, wenn eine zusätzliche Atriumelektrode 4 Verwendung findet Die gleiche in Fig 5 rechts dargestellte Anordnung ist in Fig 6 mitsamt dem Verlauf der damit erzielbaren elektrischen Felder und Dipolfel¬ der, und mitsamt den Schaltungsmoghchkeiten _A B, C und D dar- gestellt, wobei ähnlich wie in Fig 1 auch in Fig 6 unten rechts an¬ gedeutet ist, daß gegenüber der zweiten Atriumelektrode 2 die bei¬ den anderen Elektroden, hier Die beiden anderen Atriumelektroden 1 und 4 jeweils umgekehrt geschaltet werden können, wobei ein prinzipiell gleicher Verlauf der elektrischen und der Dipolfeldhnien erzielbar ist Fig 7 zeigt eine Anordnung ähnlich der von Fig 6 mit einer dem¬ gegenüber jedoch vergrößerten Atnumelektrode 2, so daß sich auch bei einer Verschaltung der Elektroden gemäß den Schaltschemata A und B ein vergleichsweise breiter und nicht nur schmaler oder punktueller Bereich der Feldhnienkonzentration ergibt
In Fig 8 ist eine Anordnung dargestellt, bei der die Ventrikelelektro¬ de 3 wie in den vorangehenden Beispielen wandstandig angeordnet ist, in deren Nahe jedoch die dritte Atnumelektrode 4 angeordnet ist Die sich daraus ergebenden Feldhnienverlaufe sind wie in den vor¬ angehenden Darstellungen dargestellt, wobei sich auch hier im Rahmen der gestrichelt dargestellten Linien der Bereich einer er¬ höhten Feldlinienkonzentration und damit einer verbesserten Reizwirkung für das benachbarte Korpergewebe ergibt
Auch bei der Anordnung gemäß Fig 8 wird eine handelsübliche Sonde nach dem Stand der Technik verwendet Dabei dienen bei der herkömmlichen Anwendungsweise dieser Sonde die Elektroden 1 und 2 als Sensoren, die Vorrufsignale aufnehmen, so daß zeitver- setzt dann über die Elektroden 3 und 4 die Stimulation erfolgen kann Durch die erfindungsgemaße Verschaltung der Elektroden können bei Verwendung preisgünstiger herkömmlicher Sonden so¬ wie preisgünstiger handelsüblicher Herzschrittmacher niedπgerere Reizschwellen erzielt werden
Fig 9 zeigt eine Gegenüberstellung von zwei unterschiedlichen er¬ findungsgemaßen Verschaltungsmoghchkeiten unter Einbeziehung einer dritten Elektrode bei der erfindungsgemaßen Stimulation Die mit „Bimos 1 " bezeichnete Darstellung zeigt zwei an einer gemein- samen Sonde befestigte Elektroden, die rechteckig angedeutet sind wahrend die oval angedeutete und erfindungsgemaß erforderliche dritte Elektrode durch das Schπttmachergehause gebildet wird, wie es bei einer konventionellen unipolaren Stimulationskonfiguration bekannt ist Der Elektrodenabstand zwischen der ersten und der zweiten Ringelektrode (E1 und E2) ist deutlich geringer als der
Elektrodenabstand zwischen der zweiten Ringelektrode E2 und der dritten Ringelektrode E3, welche durch das Schπttmachergehause gebildet ist
Demgegenüber zeigt die Darstellung „Bimos 2" drei auf der ge- meinsamen Sonde angeordnete Ringelektroden, wobei der Abstand zwischen der ersten und zweiten Ringelektrode E1 und E2 entwe¬ der identisch oder unterschiedlich zu dem Abstand zwischen der zweiten und dritten Ringelektrode E2 und E3 sein kann Die dritte Ringelektrode E3 ist stets intrakardial bzw im unteren Anteil der Vena karva Supeπo angeordnet
Fig 10 zeigt die beiden Schaltungsvananten „Bimos 1 " und „Bimos 2", wobei in beiden Fallen eine Sonde mit drei Elektroden dargestellt ist, die als rechteckige Felder angedeutet sind Das Schπttmacher- gehause ist wie bei Fig 9 oval angedeutet
Bei der Konfiguration gemäß „Bimos 1 ' sind die drei erfindungsge¬ maß miteinander verschalteten Elektroden durch zwei der auf der Sonde angeordneten Elektroden und durch das Schπttmacherge- hause gebildet Demgegenüber ist das Schπttmachergehause bei der Elektrodenverschaltung gemäß „Bimos 2" nicht in die Elektro- denverschaltung einbezogen
Unterhalb der beiden Darstellung „Bimos 1" und „Bimos 2" sind die unterschiedlichen mit dem jeweiligen Schaltungskonzept möglichen
Polaπtatskonfigurationen dargestellt Die geschwärzten Felder zei¬ gen nicht mögliche Schaltungsmoghchketten an, bei der Konfigura¬ tion gemäß „Bimos 1 " ist die hell dargestellte Elektrode auf der Sonde stets nicht an der Verschaltung beteiligt, so daß unterhalb dieser hell dargestellten Elektrode sämtliche Felder geschwärzt sind Bei der Schaltungsanordnung gemäß „Bimos 2" ist die Schrittmacherelektrode bei erfindungsgemaßen und bei bipolaren Verschaltungen (A, B, C für die erfindungsgemaßen VerSchaltun¬ gen und bi 1 bis bi 6 für bipolare Verschaltungen nicht in die Schaltungsanordnung einbezogen Unipolare Schaltungsanordnun¬ gen sind bei einer Konfiguration gemäß „Bimos 2" jedoch unter Einbeziehung des Schπttmachergehauses möglich, wie aus den Polarisationsdarstellungen gemäß uni 1 bis uni 6 hervorgeht
Die bipolaren Schaltungsvarianten 2, 3, 5 und 6 sowie die unipola¬ ren Schaltungsvarianten 3 und 4 sind bei einer Elektrodenanord¬ nung gemäß „Bimos 1 " nicht realisierbar, so daß unter der Darstel¬ lung „Bimos 1" die entsprechenden Schaltungsvarianten ebenfalls geschwärzt sind

Claims

Patentansprüche
1 Anordnung zur Stimulation reizbaren Korpergewebes,
5 mit einer elektrischen Energiequelle,
sowie mit einem Impulsgenerator,
10 sowie mit Elektroden, welche elektrisch leitend mit der
Energiequelle verbunden sind,
wobei die Elektroden zur Erzielung elektrischer Felder verschaltet sind,
15 dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektroden zur Erzielung zweier sich überlappen¬ der elektrischer Felder mittels ein- und desselben vom 20 Impulsgeber abgegebenen Impulses verschaltet sind
2 Anordnung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch drei
Elektroden
25 3 Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß eine Elektrode als wandstandige Elektrode ausgebildet ist
4 Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 30 dadurch gekennzeichnet, daß zwei Elektroden als flottie- rende Elektroden ausgebildet sind
5 Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (Fig 4 und
35 Fig 7 Nr 2) als Flachenelektrode ausgebildet ist 6 Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Elektroden auf einer einzigen Sonde angeordnet sind
7 Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch auf einer Sonde angeordnete Elektroden, wobei die Sonde Befestigungsmittel zur Festlegung am Körpergewebe umfaßt
8 Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel als Elektrode ausgebildet
EP96946169A 1995-12-04 1996-12-02 Anordnung zur stimulation reizbaren körpergewebes Withdrawn EP0806973A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

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DE19545090 1995-12-04
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