ES2241960T3 - Sistema inalambrico de estimulacion cardiaca con electrodos vasculares. - Google Patents

Sistema inalambrico de estimulacion cardiaca con electrodos vasculares.

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ES2241960T3 ES02250256T ES02250256T ES2241960T3 ES 2241960 T3 ES2241960 T3 ES 2241960T3 ES 02250256 T ES02250256 T ES 02250256T ES 02250256 T ES02250256 T ES 02250256T ES 2241960 T3 ES2241960 T3 ES 2241960T3
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Abstract

Un aparato para estimular eléctricamente un tejido de un animal, el cual incluye un generador (20) que produce una señal de estimulación que tiene pulsos que ocurren a una velocidad que corresponde a la velocidad a la cual se desea la estimulación, un transmisor (22) conectado al generador y que emite una señal de radio frecuencia (16) en respuesta a la señal de estimulación, y que se caracteriza por: un primer electrodo en espiral (30) para implantación dentro de una vena (14) del animal y que por recibo de la señal de radiofrecuencia (16), aplica una corriente eléctrica a través del tejido del animal.

Description

Sistema inalámbrico de estimulación cardiaca con electrodos vasculares en espiral.
Antecedentes de la invención
La presente invención se relaciona con dispositivos médicos implantables que suministran energía al tejido cardíaco con el propósito de mantener un ritmo cardíaco regular. Se hace referencia a tales dispositivos como a dispositivos de estimulación cardiaca.
Una solución para las personas con latidos cardíacos naturales lentos o irregulares consiste en implantar en el paciente un dispositivo de estimulación cardiaca. Un dispositivo de estimulación cardiaca es un pequeño aparato electrónico que estimula al corazón a latir a una velocidad regular. Consiste de un generador de pulsos, implantado en el pecho en el pecho del paciente, que produce pulsos eléctricos que estimulan las contracciones del corazón. Los alambres eléctricos de conexión se extienden desde el generador de pulsos hasta el electrodo ubicado en forma adyacente a los músculos específicos del corazón que cuando son eléctricamente estimulados, producen la contracción de las cámaras cardiacas adyacentes.
Los dispositivos modernos de estimulación cardiaca adaptan la velocidad de sus pulsos para ajustar los latidos del corazón al nivel de actividad del paciente, imitando por lo tanto los latidos naturales del corazón. El generador de pulsos modifica esa velocidad localizando la actividad en el nódulo sinusal del corazón o como respuesta a otros sensores que monitorean el movimiento del cuerpo y la velocidad de la respiración.
Las diferentes necesidades de estimulación se satisfacen ajustando la programación del generador de pulsos, y por medio de la ubicación de los electrodos. Es muy común que los alambres de conexión se extiendan a través de las venas que entran al corazón de tal manera que los electrodos pueden ser ubicados en el músculo de la cámara cardiaca que requiere de estimulación. Esto requiere que los alambres de conexión se extiendan una cierta distancia a través de las venas, y se puede necesitar también que los alambres de conexión pasen a través de una o dos válvulas cardiacas. En otros pacientes, se colocan electrodos en forma de parche sobre la superficie exterior del corazón, con alambres que se extienden a través del tejido hasta el dispositivo de estimulación. Con cualquier tipo de ubicación de los alambres de conexión, es importante que los electrodos sean ubicados en las posiciones correctas sobre el corazón, para estimular los músculos y producir contracciones. Por lo tanto es deseable colocar adecuadamente los electrodos para lograr una máxima estimulación cardiaca con un impacto adverso mínimo sobre otras funciones fisiológicas tales como la circulación sanguínea. La WO-A-98/26840 describe un aparato de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación uno.
Resumen de la invención
Un aparato, para estimular eléctricamente el tejido de un animal, que comprende un generador que produce una señal de estimulación que tiene pulsos que suceden a una velocidad que corresponde a la velocidad a la cual se desea la estimulación. En donde la estimulación controla la velocidad cardiaca del animal, el pulso de la señal de estimulación sucede a la velocidad del corazón que se desea para el animal. La señal de estimulación es alimentada a un trasmisor que emite una señal de radiofrecuencia.
Se implanta un electrodo en espiral dentro de una vena del animal en el lugar donde se desea la estimulación, tal como una vena en un músculo del corazón. Al recibo de la señal de radio frecuencia, el electrodo en espiral aplica una corriente eléctrica a través del tejido del animal. En una modalidad preferida, el electrodo en espiral incluye una antena para recibir la señal de radiofrecuencia, y un detector sintonizado a la frecuencia de la señal de radiofrecuencia. Cuando se recibe la señal de radiofrecuencia, el detector produce una corriente eléctrica que se aplica a los electrodos que a su vez están en contacto con el tejido que va a ser estimulado.
El uso de una señal de radiofrecuencia elimina la necesidad de una conexión por cable entre la fuente de la señal de estimulación y los electrodos de estimulación. Por lo tanto, no se requiere la inserción permanente de un cable a través del sistema vascular del animal.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es una vista diagramática de la presente invención implantada en un paciente;
La Figura 2 es un diagrama esquemático de bloques del dispositivo de estimulación de la Figura 1;
La Figura 3 en una vista isométrica en corte de una vena cardiaca con un electrodo vascular en espiral de acuerdo con la presente invención; y
La Figura 4 es un diagrama esquemático en bloques de un circuito eléctrico sobre el electrodo vascular en espiral.
Descripción detallada de la invención
Inicialmente con referencia a la Figura 1, un aparato para aplicar una estimulación eléctrica para estimular un corazón 10 comprende un dispositivo de estimulación 12, y uno o más electrodos vasculares en espiral localizados en venas 14 que suministran sangre al músculo cardiaco. Como se describirá con más detalle, el dispositivo de estimulación 12 emite una señal de radiofrecuencia 16 que produce una señal eléctrica en el electrodo vascular en espiral implantado, estimulando así el músculo cardiaco.
Con referencia a la Figura 2, el dispositivo de estimulación 12, comprende un generador de señal de estimulación convencional 20 similar al utilizado en marcapasos cardiacos anteriores, que utilizan electrodos conectados a alambres de conexión. Los circuitos internos y la operación del generador de señal de estimulación son similares a aquellos de los marcapasos cardiacos anteriores. Sin embargo, en vez de las señales de estimulación de salida que se aplican a los electrodos a través de los alambres de conexión, las señales de estimulación se aplican a la entrada de un trasmisor de radiofrecuencia (RF) 22. Tanto el generador de señal de estimulación como el trasmisor de RF 22 son alimentados por medio de una batería (no mostrada). En respuesta a la señal de estimulación (también conocida como señal de estimulación) del generador 20, el trasmisor de radiofrecuencia 22 genera un pulso de longitud correspondiente a la señal de radiofrecuencia 16 que se trasmite a través de la cavidad pectoral por medio de una antena 24. Preferiblemente, la antena 24 está ubicada, ya sea relativamente cercana al corazón, o es del tipo que enfoca la señal de radiofrecuencia hacia el corazón.
La Figura 3 ilustra un electrodo en espiral 30 que se ubica en la vena 14 del corazón 10. El cuerpo 33 del electrodo en espiral 30 tiene un diseño similar al de las bien conocidas espirales vasculares expandibles que se emplean para ensanchar una vena o una arteria restringidas. Tales espirales vasculares tienen un diseño generalmente tubular que inicialmente se colapsa hasta un diámetro relativamente pequeño para permitirles el paso libre a través de una arteria o vena de un paciente.
El procedimiento para implantar el electrodo en espiral 30 es similar al utilizado por las espirales vasculares convencionales. Por ejemplo, el balón al extremo de un catéter estándar se inserta dentro del electrodo en espiral 30 en una configuración colapsada, o de diámetro reducido. Ese montaje se inserta entonces a través de una incisión en una vena o arteria cercana a la piel de un paciente y se inserta a través del sistema vascular en la ubicación apropiada adyacente al corazón 10. Específicamente, el electrodo en espiral 30 se posiciona finalmente en una vena cardiaca 14 adyacente a una sección del músculo cardiaco donde se deberá aplicar la estimulación. El balón del catéter se infla entonces para expandir el electrodo vascular en espiral 30 cuya expansión también ensancha ligeramente la vena 14, como se observa en la Figura 3 que encaja el electrodo en espiral 30 en la pared de la vena. Este ligero ensanchamiento de la vena, y el diseño tubular del electrodo en espiral le permiten a la sangre fluir en una forma relativamente no impedida a través del dispositivo. Se desinfla el balón, se remueve el catéter del paciente y se cierra la incisión. El electrodo en espiral 30 permanece en la vena sin ningún alambre que conecte el electrodo al dispositivo de estimulación 12.
Con referencia a las Figuras 3 y 4, el electrodo vascular en espiral 30 tiene un cuerpo 33 sobre el cual se monta un circuito receptor de señal 32. El circuito receptor de señal 32 incluye, por ejemplo, una antena 34, un detector de señal de radiofrecuencia 36, y un estimulador, que se forma por un primer y un segundo electrodos 38 y 40. La antena 34 se conecta a una entrada del detector de señal de radiofrecuencia 36. Ese detector se sintoniza a la frecuencia de la señal de RF 16 que es emitida por el dispositivo de estimulación 12. Para la detección de la señal de radiofrecuencia 16, el detector 36 convierte la energía de esa señal en una corriente eléctrica que se aplica al primer y al segundo electrodos 38 y 40. Esos electrodos forman un circuito eléctrico con el tejido cardiaco del paciente, permitiendo la estimulación de ese tejido. Así, cada vez que el dispositivo de estimulación 12 emite una señal de radiofrecuencia 16, se produce un pulso de corriente eléctrica en la vecindad del electrodo en espiral 30, estimulando por lo tanto el músculo cardiaco adyacente a ese electrodo.
Así, en vez de acoplar el dispositivo de estimulación a los electrodos por medio de alambres eléctricos que se extienden a través del sistema vascular y aún del mismo corazón, la presente invención emplea señales de radiofrecuencia que permiten tal acoplamiento. Esto elimina la necesidad de alambres eléctricos que se extiendan a través de las venas y que pueden romperse deshabilitando así la estimulación cardiaca. Además, los presentes electrodos en espiral 30 y 31, pueden ubicarse en las venas cardiacas 14, en puntos que están directamente asociados con loas músculos específicos que requieren de estimulación.
Con referencia a la Figura 1, pueden ubicarse una variedad de electrodos vasculares en espiral 30 y 31 que se sintonizan a la misma radiofrecuencia en venas cardiacas en diferentes posiciones en el corazón, para permitir una estimulación simultánea de las regiones de tejido adyacentes.
Alternativamente, la variedad de electrodos en espiral 30 y 31, implantados en diferentes venas del músculo cardiaco, pueden sintonizarse a diferentes radiofrecuencias. En esta modalidad, el trasmisor de radiofrecuencia 22 también puede sintonizarse para producir señales de salida a varias radiofrecuencias diferentes, en respuesta a una señal eléctrica de control del generador de señal de estimulación 20. El generador de señal de estimulación 20 especifica ahora la duración y la frecuencia de la señal de RF 16 con miras a seleccionar un electrodo en espiral específico para estimular el músculo cardíaco en una ubicación particular. En consecuencia, diferentes porciones del músculo cardiaco pueden ser estimuladas en forma independiente y secuencial, variando la radiofrecuencia de la señal emitida 16 que corresponde a la frecuencia a la cual se sintoniza el electrodo en espiral 30 en una ubicación dada. Además, la variedad de electrodos en espiral 30 puede activarse en una secuencia dada produciendo una serie de señales de estimulación a diferentes radiofrecuencias. Esto permite al dispositivo de estimulación 12 producir una contracción secuencial de las cámaras del corazón para incrementar la eficiencia cardiaca.
La descripción anterior estaba dirigida principalmente a la modalidad preferida de la invención. Aunque se prestó alguna atención a las diferentes alternativas dentro del alcance de la invención, se anticipa que una persona entrenada en la técnica probablemente llevará a cabo alternativas adicionales que ahora son evidentes a partir de la descripción de las modalidades de la invención. Por ejemplo, aunque la invención ha sido descrita en el contexto de un dispositivo de estimulación cardiaca, el concepto inventivo puede ser aplicado a dispositivos para la estimulación eléctrica de otros órganos del cuerpo, tales como el cerebro para el control de un ataque. Por lo tanto el alcance de la invención deberá determinarse a partir de las siguientes reivindicaciones y no está limitado por la descripción anterior.

Claims (7)

1. Un aparato para estimular eléctricamente un tejido de un animal, el cual incluye un generador (20) que produce una señal de estimulación que tiene pulsos que ocurren a una velocidad que corresponde a la velocidad a la cual se desea la estimulación, un transmisor (22) conectado al generador y que emite una señal de radio frecuencia (16) en respuesta a la señal de estimulación, y que se caracteriza por:
un primer electrodo en espiral (30) para implantación dentro de una vena (14) del animal y que por recibo de la señal de radiofrecuencia (16), aplica una corriente eléctrica a través del tejido del animal.
2. El aparato como se reivindicó en la reivindicación 1 en donde el primer electrodo en espiral (30) comprende:
una antena (34) para el recibo de la señal de radiofrecuencia (16);
un detector (36) sintonizado con la frecuencia de la señal de radiofrecuencia y que produce la corriente eléctrica en respuesta al recibo de la señal de radiofrecuencia (16); y
una variedad de electrodos (38, 40) para hacer contacto con el tejido del animal, y conectados al detector (36) para recibir la corriente eléctrica.
3. El aparato como se reivindicó en la reivindicación 2 en donde el primer electrodo en espiral (30) tiene un cuerpo (33) en donde se montan la antena (34), el detector (36), y la variedad de electrodos (38, 40).
4. El aparato como se reivindicó en la reivindicación 1 en donde el primer electrodo en espiral (30) tiene una forma que es expandible dentro de la vena (14) a partir de un primer diámetro de sección transversal hasta un segundo diámetro de sección transversal.
5. El aparato como se reivindicó en la reivindicación 1 que comprende además un segundo electrodo en espiral (30) para implantación dentro de una vena (14) del animal y que por recepción de una señal de radiofrecuencia (16), aplica una corriente eléctrica a través del tejido de un animal.
6. El aparato como se reivindicó en la reivindicación 5 en donde el primer electrodo en espiral (30) y en segundo electrodo en espiral (31) se sintonizan a una radiofrecuencia común.
7. El aparato como se reivindicó en la reivindicación 5 en donde el primer electrodo en espiral (30) y en segundo electrodo en espiral (31) se sintonizan a diferentes radiofrecuencias; y en donde el trasmisor (22) emite señales en las diferentes radiofrecuencias.
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