ES2225133T3 - Desfibrilacion cardiaca. - Google Patents

Abstract

Aparato para desfibrilación cardiaca que comprende un circuito externo y un circuito implantable; incluyendo el circuito externo una bobina (3) transmisora de inducción y un medio (12) generador de señales para aplicar impulsos de radiofrecuencia de forma predeterminada a la bobina (3) transmisora; incluyendo el circuito implantable una bobina (4) receptora de inducción para recibir dichos impulsos cuando las dos bobinas están próximas y un circuito (5) de rectificación y conformación que tiene una entrada conectada a la bobina (4) receptora y una salida que estimula los electrodos (7) que pueden implantarse en el corazón (6); y en el que el circuito (4) de rectificación y conformación estimula los electrodos (7) directamente con impulsos de una forma que está determinada por el medio (12) generador de señales del circuito externo, caracterizado porque la potencia transmitida por impulso es menor que aproximadamente 5 J y la radiofrecuencia está en el intervalo de 3-30 MHz, preferiblementeaproximadamente 7 MHz.

Description

Desfibrilación cardiaca.

Esta invención se refiere a la desfibrilación cardiaca y en particular (pero no exclusivamente) a un aparato para suministrar una señal de desfibrilación eléctrica a un corazón humano en estado de fibrilación auricular (FA), usando transferencia de energía transdérmica a un dispositivo implantado pasivo.

La fibrilación auricular es una arritmia cardiaca frecuente cuya prevalencia aumenta con la edad, experimentando un episodio normalmente el 10% de las personas mayores de 70 años.

El proceso de cardioversión de la FA a ritmo sinusal (RS) normal se ha intentado tradicionalmente mediante medidas farmacológicas o descarga de corriente continua transtorácica. Lo primero se ha visto limitado por las tasas variables de cardioversión y el riesgo de efectos secundarios, en particular, proarritmia. Lo segundo requiere sedación o anestesia y descargas de alta energía y existe una tasa elevada de recidiva. Por estas razones, ha habido interés en una desfibrilación auricular transvenosa basada en catéter y su uso potencial en un desfibrilador auricular implantable. Sin embargo, los desfibriladores auriculares implantables son dispositivos complejos que requieren un reconocimiento del patrón incorporado con procedimientos de registro y seguimiento complejos. La necesidad de un sistema de circuitos de carga eléctrica que usa dispositivos activos se añade a la complejidad y al peso del implante.

El documento US 3.796.221 describe un aparato implantable para suministrar estimulación eléctrica de baja energía a un órgano del cuerpo por vía transdérmica. En particular, el aparato recibe una señal desde un dispositivo externo respecto a cuándo proporcionar una señal eléctrica al órgano del cuerpo de manera independiente de la fuerza de la señal recibida.

El documento US 5.411.537 describe un dispositivo biomédico que se alimenta con baterías recargables, tal como un desfibrilador cardioversor.

La batería puede cargarse por vía transdérmica y el dispositivo también puede proporcionar impulsos de alta energía desde la batería recargable.

La presente invención proporciona un aparato para desfibrilación cardiaca que comprende un circuito externo y un circuito implantable; incluyendo el circuito externo una bobina transmisora de inducción y un medio generador de señales para aplicar impulsos de radiofrecuencia de forma predeterminada a la bobina transmisora; incluyendo el circuito implantable una bobina receptora de inducción para recibir dichos impulsos cuando las dos bobinas están próximas y un circuito de rectificación que tiene una entrada conectada a la bobina receptora y una salida que estimula los electrodos que pueden implantarse en el corazón; y en el que el circuito de rectificación estimula los electrodos directamente con impulsos de una forma que está determinada por el medio generador de señales del circuito externo, en el que la potencia transmitida por impulso es menor que aproximadamente 5 J y la radiofrecuencia está en el intervalo de 3-30 MHz, preferiblemente aproximadamente 7
MHz.

Preferiblemente, el medio generador de señales comprende un generador de radiofrecuencia conectado o desconectado bajo el control de un medio que presenta generación de impulsos que, a su vez, es sensible a una señal de sincronización de ecg (electrocardiograma).

Preferiblemente, la señal de sincronización de ecg se suministra mediante un transmisor de telemetría implantado en el paciente.

Preferiblemente, el circuito externo incluye además una conexión telefónica mediante la cual el ecg puede transmitirse a, y/o el aparato controlarse desde, una localización remota.

Preferiblemente, los circuitos externo e implantable incluyen componentes de adaptación de impedancia para conseguir un alto grado de sintonización.

Preferiblemente, el acoplamiento inductivo se sintoniza en resonancia y más preferiblemente, el acoplamiento inductivo se sintoniza en resonancia usando resonancia en serie en el circuito externo y resonancia en paralelo en el circuito implantable.

Preferiblemente, el circuito implantable contiene sólo componentes pasivos.

Preferiblemente, el transmisor de telemetría se alimenta con energía suministrada por vía transdérmica bien usando una transferencia de baja potencia para poner en marcha el transmisor de telemetría o para cargar una batería incorporada.

Se conoce la transferencia de energía por vía transdérmica mediante inducción, pero sólo con finalidades derecargar baterías en dispositivos implantados tales como marcapasos o dispositivos implantados de funcionamiento continuo tales como bombas. Hasta la fecha no se ha propuesto usar tales técnicas para transferir formas de onda controladas para la estimulación fisiológica de alta energía.

Una realización de la invención se describirá ahora a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos en los que

la figura 1 muestra los elementos requeridos para el suministro transdérmico y controlado de energía a una carga cardiaca;

la figura 2 ilustra el circuito requerido externo al cuerpo;

la figura 3 representa el sistema interno de circuitos del cuerpo y

la figura 4 ilustra formas de onda en el aparato.

En el aparato (figura 1), se genera en primer lugar un impulso de disparo apropiadamente sincronizado, basado en el electrocardiograma (ecg) del sujeto. Este impulso, después de conformarse en un circuito 12 de conformación y generación de impulsos a una forma 1 de onda adecuada para la conversión de la FA, se usa para modular la amplitud de un generador 2 portador de radiofrecuencia (RF) a un nivel de potencia que concuerda con la transmisión de 1-5 J de energía a la carga interna, ésta con una resistencia nominal de 50 \Omega. La trayectoria de transmisión adopta la forma de un par de inductores 3 transmisor y 4 receptor alineados coaxialmente construidos en forma de un transformador de RF. Los diámetros de las bobinas 3 y 4 se fijan de manera que se optimice la transferencia de energía con un espacio físico no menor que el espesor de la pared 13 torácica. Ambos inductores están enrollados con hilo de cobre esmaltado. La bobina 3 transmisora está montada sobre una paleta aislada para facilitar el ajuste en su colocación sobre el cuerpo del sujeto. El sistema de circuitos implantado está montado sobre una placa de circuito impreso y consiste en la bobina 4 receptora conectada a los componentes 5 de adaptación de impedancia, de rectificación y de conformación de ondas. La señal final de desfibrilación está conectada al corazón (indicado como una carga 6 eléctrica) mediante catéteres 7, uno colocado en la aurícula derecha (AD) lateral y el otro en la gran vena cardiaca distal a través del seno coronario. Alternativamente, puede usarse cualquier sistema de aplicación de desfibrilación auricular convencional.

En un ejemplo, las bobinas 3 y 4 están diseñadas para suministrar acoplamiento inductivo óptimo con un espaciado de centro a centro de 20 mm. Para que pueda practicarse, dado un diámetro máximo de la bobina 4 receptora de 35 mm, la bobina 3 transmisora tiene un diámetro de 53 mm. Ambos inductores están enrollados con hilo de cobre esmaltado de 1,5 mm. La bobina 3 transmisora está dispuesta como una bobina solenoidal, espaciada en una vuelta. La bobina 4 receptora está enrollada en pilas para conservar el espacio en el implante final.

En el aparato, ambos inductores están sintonizados en resonancia a la frecuencia seleccionada de funcionamiento del sistema, normalmente en el intervalo de 3-30 MHz. Tal como se observa en la figura 2, el transmisor usa sintonización en serie mediante el condensador 9. La figura 2 también muestra una alimentación 15 de 50 ohm desde el generador 2 que suministra una Q de aproximadamente 5 de carga funcional. Con referencia a la figura 3, la bobina receptora está sintonizada en paralelo, con adaptación capacitiva a la carga 6 mediante condensadores C1 y C2. Una bobina 11 de choque para radiofrecuencias proporciona una trayectoria de CC (corriente continua) para corriente rectificadora.

La rectificación y la conformación se realizan en el circuito 16.

Opcionalmente, tal como se muestra en al figura 1, una conexión 8 de telemetría puede incorporarse para proporcionar una monitorización del ecg y sintonización automática, derivada de retroalimentación, del sistema de suministro de energía. Tal conexión también puede alimentarse a partir de energía suministrada por vía transdérmica, usando una transferencia de baja potencia para poner en marcha la conexión de telemetría o para cargar una batería incorporada. De manera alternativa, el ecg podría transmitirse a través de las bobinas de inducción usando una técnica de soporte suspendido.

Tal como también está indicado en la figura 1, el sistema de circuitos externo puede incluir una conexión 14 de comunicación remota, que puede ser a través de comunicación telefónica (red terrestre o GSM (sistema global de comunicaciones móviles)) o a través de una conexión de radio. Esto permitiría, por ejemplo, trasmitir el ecg del paciente a un hospital para monitorizarlo y para que fuera analizado por un médico. La desfibrilación podría activarse de manera remota y las instrucciones orales podrían transmitirse al paciente.

La desfibrilación auricular requiere actualmente una energía de impulso de aproximadamente 3 a 4 J. Usando un acoplamiento inductivo sintonizado tal como se ha descrito, normalmente a una frecuencia de aproximadamente 7 MHz, estos niveles de energía pueden transmitirse por vía transdérmica mientras se mantiene el control de la forma y el ritmo del impulso.

Se considera que perfeccionando la forma, la duración y el ritmo del impulso requeridos para conseguir la desfibrilación, la energía necesaria podría reducirse hasta 1 J o menos, lo que sería indoloro para el paciente y eliminaría cualquier necesidad de sedación.

La forma 1 del impulso mostrada en la figura 1 es un impulso bifásico, que es la forma que se prefiere actualmente. Sin embargo, también pueden usarse otras formas de impulso y por tanto, conformaciones de envolvente de RF, tales como monofásica y múltiple. La figura 4 ilustra formas de onda del aparato más detalladamente.

La figura 4a es una entrada de disparo habitual desde un ecg. La figura 4b muestra una envolvente de salida de RF habitual de la bobina 3 como un impulso único. La figura 4c muestra una envolvente de salida de RF alternativa como una ráfaga de dos o más impulsos. Todos los impulsos pueden controlarse en su anchura y el espacio entre los impulsos de la figura 4c es programable. Cada impulso de RF, después de transmisión y rectificación, da como resultado o bien una forma de onda de tensión monofásica o bien bifásica (banda base) adecuada para conducir la carga cardiaca. La figura 4d muestra un impulso 17 monofásico y un impulso 18 bifásico que puede producirse a partir del impulso único de la figura 4a.

Aunque se ha descrito anteriormente con referencia particular a la desfibrilación auricular, la invención podría usarse en la desfibrilación ventricular. Sin embargo, en este caso, los niveles de energía necesarios son mucho mayores (normalmente aproximadamente 15 J).

Se apreciará que uno de los beneficios de la realización descrita es que el equipo físico (hardware) implantado es completamente pasivo y no requiere ninguna fuente de alimentación implantada. Sin embargo, la invención no excluye la posibilidad de implantar algunos componentes activos, con una necesidad reducida de fuente de alimentación interna.

Claims (9)

1. Aparato para desfibrilación cardiaca que comprende un circuito externo y un circuito implantable; incluyendo el circuito externo una bobina (3) transmisora de inducción y un medio (12) generador de señales para aplicar impulsos de radiofrecuencia de forma predeterminada a la bobina (3) transmisora; incluyendo el circuito implantable una bobina (4) receptora de inducción para recibir dichos impulsos cuando las dos bobinas están próximas y un circuito (5) de rectificación y conformación que tiene una entrada conectada a la bobina (4) receptora y una salida que estimula los electrodos (7) que pueden implantarse en el corazón (6); y

en el que el circuito (4) de rectificación y conformación estimula los electrodos (7) directamente con impulsos de una forma que está determinada por el medio (12) generador de señales del circuito externo,

caracterizado porque la potencia transmitida por impulso es menor que aproximadamente 5 J y la radiofrecuencia está en el intervalo de 3-30 MHz, preferiblemente aproximadamente 7 MHz.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que el medio (12) generador de señales comprende un generador de radiofrecuencia conectado o desconectado bajo el control de un medio que presenta generación de un impulso que, a su vez, es sensible a una señal de sincronización de ecg.

3. Aparato según la reivindicación 2, en el que la señal de sincronización de ecg se suministra a través de un transmisor (8) de telemetría implantado en el paciente.

4. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el circuito externo incluye además una conexión (14) telefónica mediante la cual el ecg puede transmitirse a, y/o el aparato controlarse desde, una localización remota.

5. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los circuitos externo e implantable incluyen componentes adaptación de impedancia para conseguir una alto grado de sintonización.

6. Aparato según la reivindicación 5, en el que el acoplamiento inductivo se sintoniza en resonancia.

7. Aparato según la reivindicación 7, en el que el acoplamiento inductivo se sintoniza en resonancia usando resonancia en serie en el circuito externo y resonancia en paralelo en el circuito implantable.

8. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el circuito implantable contiene sólo componentes pasivos.

9. Aparato según la reivindicación 3, en el que el transmisor de telemetría se alimenta con energía suministrada por vía transdérmica o bien usando una transferencia de baja potencia para poner en marcha el transmisor de telemetría o para cargar una batería incorporada.