DD154801A1

DD154801A1 - ELECTRODE ARRANGEMENT FOR THE TEMPORARM ELECTROSTIMULATION OF THE HEART

Info

Publication number: DD154801A1
Application number: DD22550880A
Authority: DD
Inventors: Kurt-Bernd Otte; Roland Paliege; Hans Volkmann
Original assignee: Otte Kurt Bernd; Roland Paliege; Hans Volkmann
Priority date: 1980-11-27
Filing date: 1980-11-27
Publication date: 1982-04-21
Also published as: DD154801B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung fuer die temporaere Elektrostimulation des Herzens unter Verwendung eines bipolaren Elektrodenkatheters. Es ist Aufgabe der Erfidung, eine entsprechende Elektrodenanordnung zu schaffen, deren Einsatz eine sichere und einfache Applikation der Katheter bei sicherer Elektrodenlage mit gleichzeitig entscheidend verminderter Gefahr von Ventrikelperforationen ermoeglicht. Gemaess der Erfindung wird diese Aufgabe mit Hilfe einer Elektrodenanordnung geloest, bei der die Steifigkeit des Gesamtkatheters bei gleichbleibend homogenem Kathetermaterial durch Verwendung unterschiedlich harter elektrischer Zuleitungen an den Katheterelektroden in Richtung zur Katheterspritze stufenweise vermindert wird. Dabei wird die in der Herzkammer angeordnete Kathode in einen Kathodenkopf und einen Kathodenring zweigeteilt und fuer die Zuleitung zum Kathodenkopf ein relativ elastisches, weiches Material verwendet, waehrend die Zuleitung zum Kathodenring eine entsprechend hoehere Steifigkeit aufweist. Weiterhin wird die Steifigkeit der Zuleitung zu der ebenfalls als Elektrodenrind ausgebildeten Anode, die in einem definierten Abstand zum Kathodenkopf angeordnet ist, durch entsprechende Wahl des Zuleitungsmaterials weiter erhoeht.The invention relates to an electrode assembly for the temporary electrical stimulation of the heart using a bipolar electrode catheter. It is an object of the invention to provide a corresponding electrode arrangement, the use of which enables reliable and simple application of the catheter in the case of a secure electrode layer with at the same time decisively reduced risk of ventricular perforations. According to the invention, this object is achieved with the aid of an electrode arrangement in which the rigidity of the entire catheter is reduced stepwise while the catheter material remains homogeneous by using different hard electrical leads to the catheter electrodes in the direction of the catheter syringe. In this case, the cathode arranged in the heart chamber is divided into two parts into a cathode head and a cathode ring and a relatively elastic, soft material is used for the supply line to the cathode head, while the supply line to the cathode ring has a correspondingly higher rigidity. Furthermore, the rigidity of the feed line to the anode, which is likewise designed as an electrode cattle and which is arranged at a defined distance from the cathode head, is further increased by appropriate selection of the feed material.

Description

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Titel der ErfindungTitle of the invention

Elektrodenanordnung für die temporäre Elektrostimulation des Herzens Electrode arrangement for the temporary electrical stimulation of the heart

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung für die temporäre Elektrostimulation des Herzens.The invention relates to an electrode arrangement for the temporary electrical stimulation of the heart.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Zur temporären Elektrostimulation des Herzens werden sogenannte Elektrodenkatheter eingesetzt, die im Bedarfsfall, bspw. bei akuten Notfallsituationeri "blind", d. h. , ohne Röntgensichtkontrolle über eine Vene in das Herz vorgeschoben werden. In Abhängigkeit von der jeweiligen Kreislaufsituation des zu behandelnden Patienten werden dazu Elektrodenkatheter unterschiedlicher Steifigkeit eingesetzt, Bei noch vorhandener Kreislauffunktion werden vorzugsweise weiche Katheter verwendet, die mit dem Blutstrom in das . Herz eingeschwemmt werden.For temporary electrostimulation of the heart so-called electrode catheters are used, which in case of need, for example, in acute emergency situations "blind", d. H. be advanced into the heart via a vein without X-ray inspection. Depending on the particular circulatory situation of the patient to be treated, electrode catheters of different stiffness are used for this purpose. If the circulation function is still present, it is preferable to use soft catheters which are connected to the blood stream in the blood vessel. Heart be washed in.

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Bei der Verwendung weicher Katheter ist die Gefahr einer Gefäßverletzung oder einer Perforation des Herzmuskels gering. Nachteilig ist bei diesen Elektroden, daß sie aufgrund ihrer geringen mechanischen Steifigkeit zum "Flottieren", d. h. zum periodischen Unterbrechen des Kontaktes zwischen den Elektroden und dem Endocard des Herzens infolge des Blutflusses im Herzen neigen. Dieser Nachteil wird mit dem Einsatz sogenannter halbflexibler bzw. starrer Elektrodenkatheter vermieden, die vorzugsweise bei Kreislaufstillstand eingesetzt werden müssen. Der beständigeren Elektrodenlage dieser Katheter mit höherer Steifigkeit steht jedoch eine wesentlich erhöhte Gefahr der Perforation des Herzmuskels nachteilig gegenüber. Als Folge dieser Wechselwirkung zwischen Steifigkeit und Elektrodenlage einerseits und Perforationsgefahr andererseits muß in jedem konkreten Fall eine Entscheidung zur Steifigkeit der einzusetzenden Elektrode getroffen werden.' Neben der Gefahr einer Fehlentscheidung, wenn z. B. bei einem Patienten, der später über einen relativ langen Zeitraum stimuliert werden muß, ein weicher Einschwemmkatheter verwendet wurde, erfordert diese Arbeitsweise die ständige Bereit- bzw. Lagerhaltung mehrerer Kathetertypen mit abgestimmter Steifigkeit,When using soft catheters, the risk of vascular injury or perforation of the heart muscle is low. A disadvantage of these electrodes is that they due to their low mechanical rigidity for "floating", d. H. to periodically interrupt the contact between the electrodes and the endocardium of the heart as a result of the blood flow in the heart. This disadvantage is avoided with the use of so-called semi-flexible or rigid electrode catheters, which preferably have to be used in cardiac arrest. However, the more stable electrode layer of these higher stiffness catheters is detrimental to a significantly increased risk of myocardial perforation. As a result of this interaction between rigidity and electrode position on the one hand and risk of perforation on the other hand, a decision must be made in each specific case on the stiffness of the electrode to be used. In addition to the risk of a wrong decision, if z. For example, in a patient who later needs to be stimulated over a relatively long period of time, a soft flow-in catheter has been used, this procedure requires the constant standby or storage of several catheter types with matched stiffness,

Die verschiedenartige Steifigkeit der Elektrodenkatheter wird technisch über das Material und/oder die Wandstärke und damit über den Durchmesser des Kathetermaterials eingestellt, .Die als, elektrische Zuleitung zu den Elektroden eingesetzten Kupferdrähte bzw. Stahllitzen leisten dabei keinen nennenswerten Beitrag zur Steifigkeit des Elektrodenkatheters. Praktisch bewirkt diese Art der Steifigkeitseinstellung, die durch die Materialauswahl wegen der notwendigen physiologischen Unbedenklichkeit weiterhin stark eingeschränkt ist, daß die Katheter mit zunehmender Steifigkeit einen entsprechend zunehmenden Durchmesser aufweisen, was sich wiederum nachteilig auf die Applikation der Elektrpd.enkatheter auswirkt (großlumige Punktionskanülen). The different stiffness of the electrode catheter is technically adjusted via the material and / or the wall thickness and thus across the diameter of the catheter material. The copper wires or steel strands used as the electrical supply line to the electrodes do not make any significant contribution to the rigidity of the electrode catheter. In practice, this type of rigidity adjustment, which is further severely limited by the choice of materials due to the necessary physiological safety, causes the catheters to have a correspondingly increasing diameter with increasing rigidity, which in turn has a detrimental effect on the application of the catheters (large-lumen puncture cannulas).

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Unabhängig von ihrer Steifigkeit sind Elektrodenkatheter unipolar bzw. bipolar mit Elektroden ausgestattet. Die unipolare Elektrodenanordnung hat den Vorteil, daß sie die anodale Stimulation mit der Gefahr eines durch die Elektrostimulation ausgelösten Kammerflimmerns mit Sicherheit vermeidet, das infolge der anodal niedrigeren FlimmerschwelIe auftreten kann, wenn die Elektrode als Kathode und die als indifferente Elektrode dienende, extracorporal angebrächte Nadel- bzw* Plattenelektrode als Anode geschaltet wird. Nachteilig ist bei der unipolaren Elektrodenanordnung jedoch andererseits die Notwendigkeit einer zusätzlichen indifferenten Elektrode, die auf die Haut bzw. subkutan appliziert werden muß. Diesen Nachteil vermeidet die bipolare Elektrodenanordnung, da sich beide Elektroden im Herzen befinden» Bei den dabei üblichen Abständen zwischen den Elektroden besteht jedoch die bereits angeführte Gefahr der anodalen Stimulation insbesondere dann, wenn die Anode reizphysiologisch günstiger liegt als die Kathode.Regardless of their stiffness, electrode catheters are unipolar or bipolar equipped with electrodes. The unipolar electrode arrangement has the advantage that it avoids the anodal stimulation with the risk of electrostimulation-triggered ventricular fibrillation with certainty, which can occur as a result of the anodically lower FlimmerschwelIe when the electrode as the cathode and serving as an indifferent electrode, extracorporal angebrächte needle or * plate electrode is switched as an anode. A disadvantage of the unipolar electrode arrangement, however, on the other hand, the need for an additional indifferent electrode, which must be applied to the skin or subcutaneously. This disadvantage avoids the bipolar electrode arrangement, since both electrodes are in the heart. However, with the usual distances between the electrodes, there is the already mentioned risk of anodal stimulation, especially if the anode is more favorable in terms of stimulus physiology than the cathode.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist Ziel der Erfindung, eine Elektrodenanordnung für die temporäre Elektrostimulation zu schaffen, mit deren Einsatz die vorbeschriebenen Nachteile vermieden werden, wobei insbesondere die Applikation der Elektrodenkatheter wesentlich erleichtert und wobei weiterhin die Entscheidung, welches Katheter bei" welcher Kreislaufsituation am zweckmäßigsten einzusetzen ist, entscheidend vereinfacht werden soll.It is an object of the invention to provide an electrode assembly for temporary electrostimulation, the use of the above-described disadvantages are avoided, in particular, the application of the electrode catheter significantly easier and further deciding which catheter is most appropriate to use at "which circulatory situation, crucial should be simplified.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrodenanordnung für die temporäre Elektrostimulation des Herzens zu 'schaffen, deren Einsatz eine sichere und einfache Applikation der Katheter ermöglicht, die weiter eine sichereThe invention has for its object to 'create an electrode assembly for the temporary electrical stimulation of the heart, the use of which enables a safe and easy application of the catheter, which continues to provide a secure

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Elektrodenlage bei gleichzeitig entscheidend verminderter Gefahr von Ventrikelperforationen garantiert und die schließlich auch die Möglichkeit von anodalen Stimulationen mit hoher Sicherheit ausschließt.Ensures electrode position at the same time significantly reduced risk of ventricular perforation and finally excludes the possibility of anodal stimulation with high security.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit Hilfe einer Elektrodenanordnung für die temporäre Elektrostimulation des Herzens gelöst, indem die Steifigkeit des Gesamtkatheters bei gleichbleibend homogenem Kathetermaterial durch Verwendung unterschiedlich harter bzw. elastischer elektrischer Zuleitungen zu den Katheterelektroden in Richtung zur Katheterspitze stufenweise vermindert wird. Dabei wird gemäß der Erfindung die in der Herzkammer angeordnete, als Kathode dienende Elektrode in einen, Kathodenkopf und einen Kathodenring zweigeteilt und für die Zuleitung zum Kathodenkopf ein relativ elastisches, weiches Material verwendet, um insbesondere Ventrikelperforationen sicher zu vermeiden, während die Zuleitung zum Kathodenring zur Sicherung einer stabilen Elektrodenlage eine entsprechend höhere Steifigkeit aufweist. Weiterhin wird die Steifigkeit der Zuleitung zu der ebenfalls als Elektrodenring ausgebildeten, vorzugsweise in einem Abstand von 14 cm zum Kathodenkopf angeordneten Anode weiter erhöht. Dies ergibt sich einmal durch die höhere Anzahl an Zuleitungsdrähten und zum anderen durch die Wahl eines Zuleitungsmaterials für den Anodenring mit entsprechend weiter gesteigerter Steifigkeit. Gemäß der Erfindung wird weiterhin die Oberfläche der- ringförmig ausgebildeten Anode der Gesamtoberfläche der zweigeteilten Kathode so angepaßt, 'daß Feldverschiebungen bei der Stimulation vermieden und die Möglichkeit unerwünschter anodaler Stimulationen weitgehend ausgeschlossen wird.According to the invention, this object is achieved by means of an electrode arrangement for the temporary electrical stimulation of the heart, by the stiffness of the entire catheter is reduced stepwise in a uniform homogeneous catheter material by using different hard or elastic electrical leads to the catheter electrodes in the direction of the catheter tip. In this case, according to the invention arranged in the heart chamber, serving as a cathode electrode in two, a cathode head and a cathode ring and used for the lead to the cathode head, a relatively elastic, soft material, in particular to avoid ventricular perforations safely, while the lead to the cathode ring for Securing a stable electrode layer has a correspondingly higher rigidity. Furthermore, the rigidity of the supply line is further increased to the anode, which is likewise designed as an electrode ring and is preferably arranged at a distance of 14 cm from the cathode head. This results once by the higher number of lead wires and on the other by the choice of a lead material for the anode ring with a correspondingly increased stiffness. According to the invention, furthermore, the surface of the ring-shaped anode of the total surface of the two-part cathode is adapted so that field shifts in the stimulation are avoided and the possibility of undesired anodal stimulation is largely excluded.

In einer bevorzugten Ausführungsform 'der Erfindung wird unter Verwendung weicher Elektrodenkatheter - dünnes, relativ weiches Kathetermaterial mit ebenfalls relativ weichen Kupferdrähten als Elektrodenzuleitungen -In a preferred embodiment of the invention, using soft electrode catheters - thin, relatively soft catheter material with also relatively soft copper wires as electrode leads -

die geforderte Kathetersteife durch Einführung zusätz- : licher Versteifungsdrähte eingestellt. Dazu können bspw« isolierte Stahldrähte entsprechender Härte bzw« Elastizität verwendet werden«, Die Länge dieser Versteifungsdrähte wird dabei vorzugsweise so gewählt, daß sie unter einem der beiden Elektrodenringe'für die Anode bzw, Kathode enden. Darüber hinaus kann jedoch durch Variation der Anzahl, der Elastizität (Härte) und der Lange der zusätzlichen Versteifungsdrähte die Steifigkeit des Gesamtkatheters in Richtung zur Katheterspitze in beliebig wählbaren Abschnitten bzw. Stufen vermindert und damit nahezu unbegrenzt an die jeweils geforderte Eigenschaft hinsichtlich der Steifigkeit des Katheters angepaßt werden« Um Perforationen des Kathetermaterials zu vermeiden, sind die Spitzen der zusätzlichen Versteifungsdrähte in geeigneter Form abgerundet, bspw. durch mittels Lichtbogen erzeugte Schmelzperlen.set the required catheter stiffness by introducing additional stiffening wires. For this purpose, for example, "insulated steel wires of appropriate hardness or" elasticity can be used. "The length of these stiffening wires is preferably selected such that they end under one of the two electrode rings for the anode or cathode. In addition, however, by varying the number, the elasticity (hardness) and the length of the additional stiffening wires reduces the stiffness of the entire catheter towards the catheter tip in arbitrarily selectable sections or steps and thus almost unlimited to the respective required property with regard to the rigidity of the catheter In order to avoid perforations of the catheter material, the tips of the additional stiffening wires are rounded off in a suitable form, for example by means of molten beads produced by means of an arc.

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Ausf'ührungsbei spielExecution game

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert v/erden.The invention will be explained below using an exemplary embodiment v / ground.

In der zugehörigen Zeichnung zeigtIn the accompanying drawing shows

Pig. ..1 - die Elektrodenanordnung gemäß der Erfindung im implantierten Zustand.Pig. .. 1 - the electrode assembly according to the invention in the implanted state.

Für die Elektrodenanordnung gemäß der Erfindung wird dünnes, relativ weiches Kathetermaterial verwendete Die in der Herzkammer angeordnete Kathode ist gemäß der Erfindung in einen Kathodenkopf 1 und einen Kathodenring 1' zweigeteilt, wobei der Katheterabschnitt zwischen Kathodenkopf 1 und Kathodenring 1 * bspw. durch Verwendung von Kupferdraht als elektrische Zuleitung zum Kathodenkopf 1 eine nur geringe Steifigkeit aufweist. Demgegenüber wird durch Verwendung von entsprechend steiferem Zuleitungsmaterial, bspw* isolierter Stahldraht, zum Kathodenring 1* für den Abschnitt 3 eine mittlere Steifigkeit hergestellt, die durch entsprechende Wahl des Zuleitungsmaterials zum Anodenring 4 im Abschnitt 5 im Bedarfsfall noch weiter gesteigert werden kann.'Neben der direkten Verwendung von Zuleitungsmaterial hoher Steifigkeit zu den Elektrodenringen der Anode 4 bzw. der Kathode 1' ist es in einer bevorzugten Ausführungsform der .Erfindung auch möglich, für die Zuleitungen zu den genannten Elektroden in an sich bekannter Weise relativ weiches Material, wie z. B. Kupfer, zu verwenden und die geforderte Steifigkeit mit Hilfe zusätzlicher Versteifungsdrähte, bspw. entsprechend isolierter Stahldrähte, einzustellen, die vorzugsweise ebenfalls bis zu den Elektrodenringen der Anode 4 bzw» der Kathode 1 * geführt werden«For the electrode arrangement according to the invention, thin, relatively soft catheter material is used. The cathode arranged in the ventricle is bisected according to the invention into a cathode head 1 and a cathode ring 1 ', the catheter section between cathode head 1 and cathode ring 1 *, for example, by using copper wire as electrical supply to the cathode head 1 has a low rigidity. In contrast, an average stiffness is produced for the section 3 by the use of correspondingly stiffer feed material, for example * insulated steel wire, for the cathode ring 1 *, which can be increased even further by appropriate selection of the feed material to the anode ring 4 in the section 5. If necessary direct use of lead material high rigidity to the electrode rings of the anode 4 and the cathode 1 'is in a preferred embodiment of .Erfindung also possible for the leads to said electrodes in a conventional manner relatively soft material such. B. copper, and the required stiffness by means of additional stiffening wires, eg. According to insulated steel wires to adjust, which are preferably also up to the electrode rings of the anode 4 or "the cathode 1 * are guided«

Durch Variation der Länge, der Härte und der Anzahl der verwendeten Versteifungsdrähte ist es jedoch auch möglich, die irt Richtung zur Katheterspitze hin abnehmende Steifigkeit des Gesamtkatheters in beliebigen Abschnitten bzw. Stufen zu variieren und damit praktisch unbegrenzt an die jeweiligen Forderungen anzupassen. Um Perforationen des Kathetermaterials zu vermeiden» sind die Spitzen der dazu verwendeten Versteifungsdrähte in geeigneter Form, bspw. durch Erzeugung einer Schmelz-'perle mittels Lichtbogen, abgerundeteBy varying the length, the hardness and the number of stiffening wires used, however, it is also possible to vary the direction of the catheter tip towards decreasing stiffness of the total catheter in any sections or stages and thus practically unlimited adapt to the particular requirements. In order to avoid perforations of the catheter material, the tips of the stiffening wires used for this purpose are rounded off in a suitable form, for example by the production of an enamel pearl by means of an arc

Claims

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invention claim

1. Electrode arrangement for the temporary electrostimulation of the heart using a bipolar electrode catheter, characterized in that the stiffness of the entire catheter is gradually reduced while using uniformly homogeneous catheter material by using different hard or elastic electrical leads to the catheter electrodes in the direction of the catheter tip, by first dividing the cathode arranged in the heart chamber into a cathode head (1) and a cathode ring (1V), wherein a relatively elastic, soft material for avoiding or reducing ventricular perforations is used for the lead to the cathode head (1) the supply line to the cathode ring (1 *) for securing a stable electrode layer in the heart chamber has a correspondingly higher hardness or rigidity; and by further comprising the supply line to the anode (4), which is likewise designed as an electrode ring and is preferably arranged at a distance of 14 cm from the cathode head (1), the surface of which, in order to avoid field shifts, stimulates the total surface area of the two-part cathode (1; ) is adapted, the rigidity of the catheter with respect to a complication-free application even by the now present number of three parallel lead wires and on the other by using Zuleitungsmäfcerial for the Anodenzuleitung with even further increased stiffness is additionally increased, with the solution according to the invention by the selected arrangement of the electrodes on the one hand and the avoidance of Peldverschiebungen the other hand, the possibility of unwanted anodal stimulation with high security is excluded.

2. Electrode arrangement for the temporary electrical stimulation.,. "Of the heart according to item 1, characterized in that using soft catheter electrodes - thin, relatively soft Katheterfnaterial with copper wires as electrode leads - the required catheter stiffness by introducing additional stiffening wires, for example, from insulated steel wire corresponding hardness, is set, whose length is preferably selected so that • each under one of the two electrode rings (1 ', 4) ends, wherein moreover by varying the number, hardness or elasticity and also the length of the additional Stiffening wires, the rigidity of the entire catheter in the direction of the catheter tip in any selectable sections or steps can be reduced.

3. Electrode arrangement for the temporary electrostimulation of the heart according to item 2, characterized in that the tips of the stiffening wires are, for example. Rounded by a Schmeüzperle generated by means of arc so that perforations of the catheter material are excluded.

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