DE69416557T2

DE69416557T2 - Elektrodenvorrichtung

Info

Publication number: DE69416557T2
Application number: DE69416557T
Authority: DE
Inventors: Kurt S-137 38 Vaesterhaninge Hoegnelid; Martin S-182 33 Danderyd Obel; Hans F-77760 Recloses Thornander
Original assignee: Pacesetter AB
Current assignee: Pacesetter AB
Priority date: 1993-09-24
Filing date: 1994-08-17
Publication date: 1999-07-15
Anticipated expiration: 2014-08-18
Also published as: US5480420A; JPH07265441A; SE9303120D0; DE69416557D1; EP0646388A1; EP0646388B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrodenvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, zumindest teilweise in lebendes Gewebe implantiert zu werden, mit einer elektrisch isolierenden Hülle, einem in der isolierenden Hülle angeordneten elektrischen Leiter zum Überführen elektrischer Signale zwischen dem lebenden Gewebe und dem elektrischen Leiter und einem am proximalen Ende der isolierenden Hülle angeordneten Kontakt zum Überführen elektrischer Signale zwischen dem elektrischen Leiter und einem medizinischen Gerät.
Eine derartige Elektrodenvorrichtung ist in der US-A- 3,915,174 beschrieben. Die bekannte Elektrodenvorrichtung kann entweder zeitweilig oder permanent in ein Herz implantiert werden, um das Herz zu stimulieren und elektrische Herzsignale abzufühlen. Die Elektrodenvorrichtung kann entweder mit einem extrakorporalen Gerät oder einem implantierbaren Gerät wie z. B. einem Herzschrittmacher verbunden sein.
Die Verwendung einer zeitweiligen Elektrodenvorrichtung zum Abfühlen elektrischer Signale in Körpergewebe ist in Verbindung z. B. mit der Diagnose von Krankheiten und der Bestimmung der für einen Patienten besten Behandlung sehr nützlich. Eine derartige Bestimmung könnte z. B. eine Untersuchung erfordern, ob der Patient mit einem implantierbaren Defibrillator versehen werden sollte.
Zum Erhalt brauchbarer Werte bei der Überwachung elektrischer Signale in lebendem Gewebe muß die Elektrodenvorrichtung auf zuverlässige Art mit dem Gewebe verbunden sein. Es gibt verschiedene bekannte Wege, um eine Elektrodenvorrichtung an Gewebe zu befestigen. Hauptsächlich wird ein aktives Mittel oder ein passives Mittel verwendet. Wenn die Elektrodenvorrichtung mit dem Gewebe verbunden ist, wird sie bereits nach einer relativ kurzen Zeit in dem Gewebe eingebettet werden.
Als ein Ergebnis kann die Elektrodenvorrichtung nicht einfach entfernt werden, wenn die Untersuchung abgeschlossen worden ist. Da die Elektrodenvorrichtung fest in dem Gewebe eingebettet ist, könnte das Gewebe beschädigt werden, wenn die Elektrodenvorrichtung entfernt wird. Das Explantieren einer zeitweiligen Elektrodenvorrichtung erfordert in der Regel auch eine Operation, was das Risiko für den Patienten erhöht. Ein üblicher Ausweg zur Minimierung von Trauma des Gewebes und Risiko für den Patienten besteht einfach darin, die Elektrodenvorrichtung im Patienten zu belassen. Jedoch ist diese Lösung auch nicht ohne Risiko, da die Elektrodenvorrichtung, wenn sie im Körper zurückgelassen wird, anderes Gewebe irritieren oder sogar beschädigen könnte.
Im Falle reiner mechanischer Implantate, die nur zeitweilig im Körper des Patienten benötigt werden, werden nunmehr zu einem großen Teil resorbierbare Materialien verwendet. Das resorbierbare Material löst sich allmählich im Körper auf und verschwindet schließlich vollständig und wird üblicherweise durch lebendes Gewebe ersetzt. Aber der elektrische Leiter stellt ein Problem dar, wenn elektrische Signale abgefühlt werden müssen. Es sind gegenwärtig keine resorbierbaren elektrischen Leiter bekannt.
In einer früher eingereichten europäischen Patentanmeldung, Nummer 94103706.1, am 26.10.94 als EP-A-0621054 veröffentlicht, wird eine Elektrodenvorrichtung beschrieben, bei der metallische Leiter durch nichttoxische, flüssige Leiter ersetzt werden, um das Risiko von Leiterfrakturen und Kurzschlüssen zwischen Leitern zu reduzieren. Wenn elektrische Signale von Gewebe abgefühlt werden sollen, kann der flüssige Leiter aus einem Elektrolyten gebildet werden. Im Prinzip kann der Elektrolyt aus Natriumchlorid und Wasser bestehen, was ihn vollständig ungefährlich für das Gewebe macht.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Elektrodenvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zu schaffen, die als eine zeitweilig in lebendes Gewebe implantierbare Elektrodenvorrichtung geeignet ist und die obengenannten Probleme löst.
Eine derartige Elektrodenvorrichtung wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, daß die isolierende Hülle aus einem resorbierbaren Material hergestellt wird und daß der elektrische Leiter aus einem nichttoxischen, flüssigen Leiter, vorzugsweise einem Elektrolyten besteht.
Dementsprechend wird sich die isolierende Hülle schließlich komplett auflösen und der flüssige Leiter wird sich mit Körperflüssigkeit vermischen, ohne irgend einen Schaden anzurichten. Der einzige Teil, der im Körper verbleiben wird, ist die Elektrode selbst.
Wenn die Elektrode mit einer kleinen Kontaktfläche zum Gewebe ausgebildet ist, z. B. einem oder wenigen mm², muß sie nicht in das Gewebe eingebettet sein und es kann ihr gestattet sein, dem Blutstrom zu folgen, wenn sich die Hülle auflöst.
Die Elektrode ist vorteilhafterweise am distalen Ende der isolierenden Hülle angeordnet, da das den Implantationsvorgang vereinfacht. Sie kann in diesem Fall während der Implantation in das Gewebe eingebettet werden und verursacht daher kein Risiko für das Gewebe.
Es ist auch vorteilhaft, wenn die Elektrode als eine aus einem Ionen transportierenden Material bestehende Membran ausgebildet ist.
Kein metallisches Material würde dann im Körper zurückbleiben, nur eine dünne, in das Gewebe eingebettete Membran. Jedoch mag es in einigen Fällen noch von Vorteil sein, aus bio kompatiblem Metall oder kohlenstoffbasiertem Material bestehende Elektroden einzusetzen.
Eine Verbesserung der Elektrodenvorrichtung gemäß der Erfindung wird dadurch erzielt, daß mindestens ein weiterer elektrischer Leiter in der isolierenden Hülle angeordnet ist, elektrisch isoliert von dem ersten elektrischen Leiter, wobei der weitere elektrische Leiter aus einem nichttoxischen, flüssigen Leiter, vorzugsweise einem Elektrolyten besteht, und daß zumindest eine weitere Elektrode auf der isolierenden Hülle angeordnet ist, um elektrische Signale zwischen dem lebenden Gewebe und dem weiteren elektrischen Leiter zu übertragen.
Durch Vergrößern der Anzahl der flüssigen Leiter und Elektroden könnte ein und dieselbe Elektrodenvorrichtung eine Mehrzahl von Gewebeteilen gleichzeitig abfühlen. Zum Beispiel könnte eine Mehrzahl von Meßpunkten um das Herz herum oder im Herzen gleichzeitig abgefühlt werden. Ebenso können verschiedene Orte längs eines Muskels oder einer Nervenbahn auf elektrische Signale abgefühlt werden.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die weitere Elektrode als eine aus einem Ionen transportierenden Material bestehende Membran ausgebildet ist. Hinsichtlich der Elektrode kann es Fälle geben, bei denen es vorzuziehen ist, daß die weitere Elektrode aus einem nichttoxischen, biokompatiblen Metall oder kohlenstoffbasierten Material besteht.
Gleichermaßen muß die weitere Elektrode, wenn sie mit einer kleinen Fläche, z. B. einem oder wenige mm² ausgebildet ist, nicht an dem Gewebe fixiert sein, sondern kann der Blutzirkulation folgen, wenn sich die Hülle auflöst.
Eine Verbesserung der Elektrodenvorrichtung wird nach der Erfindung dadurch erzielt, daß auch das Ionen transportierende Material resorbierbar ist.
Bezugnehmend auf die Figuren werden im folgenden drei Ausführungsbeispiele der Elektrodenvorrichtung gemäß der Erfindung detaillierter beschrieben, wobei:
Fig. 1 eine erste Verwendung der Elektrodenvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Elektrodenvorrichtung zeigt;
Fig. 3 eine zweite Verwendung der Elektrodenvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Elektrodenvorrichtung zeigt und
Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel der Elektrodenvorrichtung zeigt.
Die Elektrodenvorrichtung 2 in Fig. 1 ist intravenös in das Herz 4 eingeführt worden und über den Elektrodenkopf 6 mit dem Herzen 4 verbunden worden, um elektrische Signale des Herzens 4 abzufühlen. An ihrem anderen Ende ist die Elektrodenvorrichtung 2 mit einem Monitor 8 verbunden, der die abgefühlten Herzsignale empfängt und speichert. Der Monitor 8 kann entweder extrakorporal oder implantierbar sein.
In Fig. 2 wird der vordere Teil der Elektrodenvorrichtung 2 im Querschnitt gezeigt, um den Aufbau der Elektrodenvorrichtung 2 zu illustrieren. Der Elektrodenkopf 6 besteht aus einer dünnen Membran aus einem Ionen transportierenden Material zum Detektieren von Signalen von Herzgewebe. Eine isolierende Hülle 10 umschließt den elektrischen Leiter 12, der aus einem Elektrolyten besteht. Um den Elektrodenkopf 6 an Herzgewebe befestigen zu können, wurde die isolierende Hülle 10 mit einem Paar hakenförmiger Vorsprünge 13 versehen, die bei der Implantation mit dem Herzgewebe verbunden werden. Die isolierende Hülle 10 und die Vorsprünge 13 werden sich nach einer gewissen Zeit auflösen und der Elektrolyt wird sich mit anderen Körperflüssigkeiten vermischen. Wenn das Ionen transportierende Material auch aus einem reorbierbaren Material besteht, wird keines der implantierten Materialien nach einer Zeit in dem Körper verbleiben.
In Fig. 3 wird eine andere Elektrodenvorrichtung 14 gezeigt, die mit dem Äußeren eines Herzens 16 über eine erste Elektrode 18 und eine zweite Elektrode 20 zum Abfühlen elektrischer Signale in dem Herzen 16 verbunden ist. Die Elektrodenvorrichtung 14 ist mit einem Monitor 22 verbunden, der die abgefühlten elektrischen Signale in der gleichen Weise wie der Monitor 8 in Fig. 1 detektiert und speichert.
Eine erste Version der Elektrodenvorrichtung 14 wird in Fig. 4 gezeigt. Eine isolierende Hülle 24 unterteilt die Elektrodenvorrichtung 14 in einen ersten Kanal 26 und einen zweiten Kanal 28. Der erste Kanal 26 ist mit einem ersten Elektrolyten 30 gefüllt und der zweite Kanal 28 ist mit einem zweiten Elektrolyten 32 gefüllt.
Die erste Elektrode 18 kann wie die Elektrode 6 in Fig. 2 geformt sein, d. h. eine dünne Membran aus einem Ionen transportierenden Material haben, die mit dem ersten Elektrolyten 30 in dem ersten Kanal 26 verbunden ist. Die zweite Elektrode 20 ist auch als eine aus einem Ionen transportierenden Material hergestellte dünne Membran ausgebildet, die mit dem zweiten Kanal 28 und dementsprechend mit dem zweiten Elektrolyten 32 verbunden ist, um Signale vom Herzgewebe zu detektieren und diese zu dem Monitor 22 zu überführen.
Eine andere Version der Elektrodenvorrichtung 14 wird in Fig. 5 gezeigt, bei der eine isolierende Hülle 34 eine isolierende Röhre 36 umschließt. Das erzeugt einen Raum 38 zwischen der isolierenden Hülle 34 und der isolierenden Röhre 36. Die isolierende Röhre 36 weist einen Durchgangskanal 40 auf. Der Kanal 40 wird mit einem ersten Elektrolyten 42 gefüllt und der Raum 38 zwischen der isolierenden Hülle 34 und der isolierenden Röhre 36 wird mit einem zweiten Elektrolyten 44 gefüllt.
In diesem Fall ist die zweite Elektrode 20 als eine dünne ringförmige, aus einem Ionen transportierenden Material hergestellte Membran ausgebildet, die mit dem zweiten Elektrolyten 44 in Kontakt steht, um elektrische Signale von dem Herzen 16 zu dem Monitor 22 zu übertragen. Wenn die Membrane so ausgebildet ist, daß sie nur eine sehr kleine Fläche, wenige mm², hat, braucht sie nicht einmal resorbierbar zu sein.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann zum Beispiel eine wählbare Anzahl von Elektrolytleitern zum Abfühlen an verschiedenen Gewebestellen in einem Körper enthalten. Kombinationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele sind möglich.
Der Elektrolyt kann durch einen nichttoxischen flüssigen Leiter ersetzt werden. Die Elektroden können auch aus nichttoxischem, biokompatiblem Metall oder kohlenstoffbasierten Materialien bestehen.
Ob der Monitor implantierbar ist oder nicht, er kann eine Vielzahl von Meßfunktionen enthalten, die Information über den Gesundheitszustand des Patienten beitragen. Zum Beispiel Blutdruck und pH-Wert sind nützliche Parameter in Verbindung mit der Aufzeichnung der elektrischen Signale des Herzens und verbessern die Fähigkeiten des Arztes, eine korrekte Diagnose zu stellen. Im Prinzip kann der Monitor zum Messen aller für den Arzt interessanter Variabler und Parameter ausgestattet sein. Die mit Gewebe verbundenen Aufzeichnungssensoren und Signalübertrager können passenderweise aus resobierbarem Material hergestellt sein, wohingegen diejenigen, die nicht mit Gewebe verbunden sind und die leicht und ohne Risiko für den Patienten entfernt werden können, als konventionelle Meßsensoren ausgebildet sein können.
Obwohl die offenbarten Ausführungsbeispiele sich nur auf das Messen elektrischer Herzsignale beziehen, können gleiche oder ähnliche Elektrodenvorrichtungen zum Abfühlen elektrischer Signale von anderem lebenden Gewebe wie Muskeln und Nerven verwendet werden.
Die Elektrodenvorrichtung kann auch für die zeitweilige elektrische Stimulation von lebendem Gewebe wie Muskeln, Herz oder Nerven eingesetzt werden. In diesem Fall ersetzt oder ergänzt ein Stimulationsimpulsgenerator den Monitor.

Claims

1. Elektrodenvorrichtung (2; 14), die dazu vorgesehen ist, zumindest teilweise in lebendes Gewebe implantiert zu werden, mit einer elektrisch isolierenden Hülle (10; 24; 34), einem in der isolierenden Hülle (10; 24; 34) angeordneten elektrischen Leiter (12; 30, 32; 42, 44), einer auf der isolierenden Hülle (10; 24; 34) angeordneten Elektrode (6; 18, 20) zum Überführen elektrischer Signale zwischen dem lebenden Gewebe und dem elektrischen Leiter (12; 30, 32; 42, 44) und einem am proximalen Ende der isolierenden Hülle (10; 24; 34) angeordneten Kontakt zum Überführen elektrischer Signale zwischen dem elektrischen Leiter (12; 30, 32; 42, 44) und einem medizinischen Gerät (8; 22), dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Hülle (10; 24; 34) aus einem resorbierbaren Material gebildet wird und daß der elektrischen Leiter (12; 30, 32; 42, 44) aus einem nichttoxischen, flüssigen Leiter, vorzugsweise einem Elektrolyten besteht.

2. Elektrodenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (6; 18, 20) zum Gewebe eine Kontaktfläche hat, die einen oder einige mm² groß ist.

3. Elektrodenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (6; 18) am distalen Ende der isolierenden Hülle (10; 24; 34) angeordnet ist.

4. Elektrodenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (6; 18, 20) als eine aus einem Ionen transportierenden Material bestehende Membran ausgebildet ist.

5. Elektrodenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (6; 18) aus einem nichttoxischen, biokompatiblen Metall oder kohlenstoffbasierten Material besteht.

6. Elektrodenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer elektrischer Leiter (32; 44) in der isolierenden Hülle (24; 34) angeordnet ist, isoliert von dem ersten elektrischen Leiter (30; 42), wobei der weitere elektrische Leiter (32; 44) aus einem nichttoxischen, flüssigen Leiter, vorzugsweise einem Elektrolyten besteht, und daß zumindest eine weitere Elektrode (20) auf der isolierenden Hülle (24; 34) angeordnet ist, um elektrische Signale zwischen dem lebenden Gewebe und dem weiteren elektrischen Leiter (32; 44) zu übertragen.

7. Elektrodenvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Elektrode (20) als eine aus einem Ionen transportierenden Material bestehende Membran ausgebildet ist.

8. Elektrodenvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Elektrode (20) aus einem nichttoxischen, biokompatiblen Metall oder kohlenstoffbasierten Material besteht.

9. Elektrodenvorrichtung nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ionen transportierende Material auch resorbierbar ist.