DD247608A1

DD247608A1 - OESOPHAGUS ELECTRODE SENSOR FOR TEMPORARIAN TRANSOESOPHAGEAL ELECTROSTIMULATION OF THE HEART

Info

Publication number: DD247608A1
Application number: DD28876386A
Authority: DD
Inventors: Matthias Heinke; Hans-Juergen Volkmann
Original assignee: Univ Schiller Jena
Priority date: 1986-04-04
Filing date: 1986-04-04
Publication date: 1987-07-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Oesophaguselektrodensonde zur temporaeren transoesophagealen Elektrostimulation des Herzens und/oder oesophagealen EKG-Ableitung. Ziel der Erfindung ist es, durch den Einsatz einer Oesophaguselektrodensonde die stimulationsbedingte Schmerzbelaestigung im Rahmen der Diagnostik und Therapie von Herzrhythmusstoerungen wesentlich bei allen Patienten zu reduzieren. Erfindungsgemaess wird dies dadurch erreicht, dass zumindest auf der herznahen Seite eines aufblasbaren elastischen Teiles der Oesophaguselektrodensonde eine Elektrodenmatrix mit voneinander elektrisch isolierten Elektroden angeordnet ist, wobei die Anzahl der Elektroden in Sondenlaengsrichtung (Zeilen) groesser ist als in Sondenquerrichtung (Spalten).The invention relates to an esophageal electrode probe for temporary transoesophageal electrostimulation of the heart and / or oesophageal ECG lead. The aim of the invention is to substantially reduce the stimulation-related Schmerzbelaestigung in the diagnosis and therapy of cardiac arrhythmias in all patients by the use of an esophageal electrode probe. According to the invention, this is achieved by arranging an electrode matrix with electrodes insulated from each other at least on the near-side of an inflatable elastic part of the esophageal electrode probe, the number of electrodes in the probe longitudinal direction (rows) being greater than in the probe transverse direction (columns).

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine multipolare Osophaguselektrodensonde zur temporären transösophagealen Elektrostimulation des Herzens und/oder ösophagealen EKG-Ableitung für die Klärung diagnostischer und therapeutischer Fragestellungen auf dem Gebiet der Herzrhythmusstörungen.The invention relates to a multipolar Osophaguselektrodensonde for temporary transesophageal electrostimulation of the heart and / or esophageal ECG lead for the clarification of diagnostic and therapeutic issues in the field of cardiac arrhythmias.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die temporäre transösophageale Elektrostimulation des Herzens sowie die EKG-Ableitung über multipolare Ösophaguselektrodensonden, die zur Verringerung der Stimulationsenergieschwelle einen aufblasbaren elastischen Teil der Ösophagussonde nach WO81/03428 besitzen, ist bekannt. Auf der Oberfläche des elastischen Teiles der Ösophagussonde sind flächenhafte oder punktförmige Elektroden in gleichmäßigen Abständen ringförmig angebracht. Zur Plazierung der Elektroden für die Vorhof- und/oder Kammerstimulation befindet sich zusätzlich am aboralen Ende im entsprechenden Abstand ein aufblasbarer Magenballon.The transesophageal transient electrostimulation of the heart and the ECG lead via multipolar esophageal electrode probes, which have an inflatable elastic part of the esophageal probe according to WO81 / 03428 in order to reduce the stimulation energy threshold, are known. On the surface of the elastic part of the esophageal probe, planar or punctiform electrodes are annularly arranged at regular intervals. To place the electrodes for the atrial and / or ventricular stimulation, an inflatable gastric balloon is additionally located at the aboral end at the appropriate distance.

Alle bekannten Elektrodenanordnungen zur temporären Elektrostimulation des Vorhofes und/oder der Kammer haben jedoch den Nachteil, daß auf Grund individueller anatomischer Unterschiede die herznahen Stimulationselektroden nicht bei allen Patienten im kürzesten Abstand zum erregbaren Myokard plaziert werden können. Dadurch kann es trotz der Anwendung der Anordnung der Elektroden auf einem elastisch ausgeführten Teil der Ösophagussonde zu starker stimulationsbedingter Schmerzbelästigung der Patienten infolge Miterregung anderer reizbarer Strukturen kommen. Unter diesen Bedingungen kann eine diagnostische bzw. therapeutische transösophageale Vorhof- und/oder Kammerstimulation vor allem bei längerer Dauer nicht toleriert werden, wodurch eine breite Anwendung der an sich vorteilhaften (da nichtinvasiven) transösophagealen Elektrostimulation zur Diagnostik und Therapie bradykarder bzw. tachykarder Rhythmusstörungen verhindert wird.However, all known electrode arrangements for temporary electrical stimulation of the atrium and / or the chamber have the disadvantage that due to individual anatomical differences, the near-heart stimulation electrodes can not be placed in all patients in the shortest distance to the excitable myocardium. Thus, in spite of the application of the arrangement of the electrodes on an elastic part of the esophageal probe, there may be severe stimulation-related pain in the patient due to co-excitation of other irritable structures. Under these conditions, a diagnostic or therapeutic transesophageal atrial and / or ventricular stimulation can not be tolerated, especially with a longer duration, whereby a broad application of the per se advantageous (because noninvasive) transoesophageal electrostimulation for the diagnosis and treatment of bradycardiac or tachycardiac arrhythmias is prevented ,

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, beim Einsatz einer Osophaguselektrodensonde die stimulationsbedingte Schmerzbelästigung der Patienten im Rahmen der Diagnostik und Therapie von Herzrhythmusstörungen wesentlich zu reduzieren.'The aim of the invention is to significantly reduce the stimulation-related pain nuisance of the patients in the context of the diagnosis and therapy of cardiac arrhythmias when using an esophageal electrode probe.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Osophaguselektrodensonde zurtemporären transösophagealen Elektrostimulation des Herzens und/oder zur EKG-Ableitung zu entwickeln, deren differente Elektrode unabhängig von individuellen anatomischen Unterschieden den geringsten Abstand zum erregbaren Vorhof- und/oder Kammermyokard besitzt.The invention has for its object to develop a Osophaguselektrodensonde for transesophageal transesophageal electrostimulation of the heart and / or for ECG derivation, the different electrode has independent of individual anatomical differences the smallest distance to the excitable atrial and / or chamber myocardium.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Elektroden für die an sich bekannte Vorhof- und/oder Kammerstimulation sowie EKG-Ableitung zumindest auf der herznahen Seite eines aufblasbaren elastisch ausgeführten Teiles der Ösophagussonde als Elektrodenmatrix angeordnet sind, wobei die Anzahl der Elektrodenzeilen in Sondenlängsrichtung größer ist als die Anzahl der Elektrodenspalten in Sonderquerrichtung. Die Elektroden der Elektrodenmatrix sind erfindungsgemäß voneinander elektrisch isoliert, liegen aber in unmittelbarer Nähe der benachbarten Elektroden. Mittels geeigneter Mittel erfolgt über die EKG-Ableitung von jeder Elektrode die Auswahl der vorhof- und/oder kammernächsten differenten Stimulationselektrode.According to the invention, this object is achieved in that the electrodes for the known atrial and / or ventricular stimulation and ECG lead are arranged at least on the near-side of an inflatable elastic running part of the esophageal probe as an electrode matrix, wherein the number of electrode lines in the probe longitudinal direction greater is the number of electrode gaps in the special transverse direction. The electrodes of the electrode matrix according to the invention are electrically insulated from each other, but are in the immediate vicinity of the adjacent electrodes. By means of suitable means, the ECG lead of each electrode is used to select the atrial and / or ventrally adjacent different stimulation electrodes.

Die stets herzseitige Ausrichtung der Elektrodenmatrix wird erfindungsgemäß dadurch gewährleistet, daß die Ösophagussonde aus leicht vorgebogenem rotationsstabilem Kathetermaterial besteht und die Elektroden auf der konkaven Seite positioniert sind. Das Auftreten der durch peristaltische Bewegungen der Ösophaguswand verursachten Schmerzen nach Aufblasen des elastischen Teiles der Ösophagussonde wird erfindungsgemäß durch Verwendung eines länglichen, zylinderförmigen sowie leicht verformbaren elastischen Teiles vermieden.The always heart-side alignment of the electrode matrix is ensured according to the invention in that the esophageal probe consists of slightly pre-bent, rotationally stable catheter material and the electrodes are positioned on the concave side. The occurrence of the pain caused by peristaltic movements of the esophageal wall after inflation of the elastic part of the esophageal probe is avoided according to the invention by using an elongate, cylindrical and easily deformable elastic part.

Für eine transösophageale Vorhof- bzw. Kammerstimulation und/oder EKG-Ableitung wird der elastische Teil der Ösophagussonde mit der angebrachten Elektrodenmatrix entsprechend einer äußeren Sondenmarkierung vorhof- bzw. kammernah plaziert und so weit aufgeblasen, daß kein Druckschmerz durch den elastischen Teil im Ösophagus entsteht. Durch mehrkanalige parallele und serielle EKG-Ableitung über die Elektrodenmatrix wird die Elektrode mit der größten EKG-Amplitude als differente Stimulationselektrode bestimmt. Diese Vorhof- und/oder Kammerstimulationselektrode mit der höchsten EKG-Amplitude besitzt den kürzesten Abstand zum Myokard, was bei entsprechender Elektrodendimensionierung zu einer erheblichen Reduzierung der stimulationsbedingten Schmerzbelästigung führt.For a transesophageal atrial or ventricular stimulation and / or ECG-derivation of the elastic part of the esophageal probe with the attached electrode matrix according to an external probe mark atrial and chamber close placed and inflated so far that no pressure pain caused by the elastic part in the esophagus. Multi-channel parallel and serial ECG conduction via the electrode matrix determines the electrode with the largest ECG amplitude as a different stimulation electrode. This atrial and / or ventricular stimulation electrode with the highest ECG amplitude has the shortest distance to the myocardium, which leads to a considerable reduction of stimulation-related pain nuisance with appropriate electrode dimensioning.

So kann bei Vorhofstimulation die stimulationsbedingte Schmerzschwelle weit unterschritten und bei Kammerstimulation die Schmerzbelästigung wesentlich verringert werden.In the case of atrial stimulation, for example, the stimulation-related pain threshold can be far underrun and, in the case of ventricular stimulation, pain nuisance can be substantially reduced.

Erfindungsgemäß weist die Elektrodenmatrix eine ungeradzahlige Anzahl von Elektrodenspalten größer 1 auf, um bei geringer Verdrehung der an sich rotationsstabilen Ösophaguselektrodensonde zwischen mehreren Stimulationselektroden innerhalb einer Zeile die herznächste Stimulationselektrode entsprechend der EKG-Amplituden zu bestimmen. Die Anzahl der Elektrodenzeilen werden in Abhängigkeit von der Spaltenmenge durch die Anzahl der Elektrodendrähte bei vorgegebenem Sondeninnendurchmesser sowie dem Drahtdurchmesser bestimmt. Durch eine nach außen gewölbte (konvexe) Elektrodenform kann der Verlauf und die Stärke des elektrischen Feldes durch das Myokard für eine effektive Stimulation verbessert werden. Für eine simultane Vorhof- und Kammerstimulation ist die Länge des elastischen Teiles der Ösophagussonde gegenüber alleiniger Vorhof- oder Kammerstimulation mindestens zu verdoppeln, sowie die Zeilenzahl der Elektrodenmatrix zu vergrößern. Erfindungsgemäß ist die Sonde zur transösophagealen Vorhof- und/oder Kammerstimulation sowie zur EKG-Ableitung anwendbar. Das Interface verbindet die Elektroden der Sondenmatrix elektrisch mit dem Stimulator und der Registriereinrichtung. Dadurch ist das Selektieren der herznächsten Elektroden mittels EKG-Amplituden auf der Registriereinrichtung möglich. Während der Aufzeichnung der unipolar abgeleiteten EKG's von jeder Elektrode regelt die Steuereinrichtung die Analogschalter auf und sperrt den Multiplexer.According to the invention, the electrode matrix has an odd number of electrode gaps greater than 1 in order to determine the heart-nearest stimulation electrode corresponding to the ECG amplitudes with little rotation of the per se rotation-stable esophageal electrode probe between several stimulation electrodes within a row. The number of electrode lines are determined as a function of the amount of gaps by the number of electrode wires for a given probe inner diameter and the wire diameter. An outwardly curved (convex) electrode shape can enhance the course and strength of the electric field through the myocardium for effective stimulation. For simultaneous atrial and ventricular pacing, the length of the elastic part of the esophageal probe must be at least doubled compared to the sole atrial or ventricular stimulation, and the number of rows of the electrode matrix must be increased. According to the invention, the probe for transesophageal atrial and / or ventricular stimulation and for ECG derivation is applicable. The interface electrically connects the electrodes of the probe matrix to the stimulator and the registration device. This makes it possible to select the cardinal electrodes by means of ECG amplitudes on the registration device. During recording of the unipolar-derived ECGs from each electrode, the controller controls the analog switches and disables the multiplexer.

Über einen Schalter wird dem Interface die herznächste Elektrode (höchste EKG-Amplitude) mitgeteilt, wodurch die Steuereinrichtung den Analogschalter sperrt und den Multiplexer zur Übertragung der Stimulationsimpulse zur selektierten differenten Elektrode durchschaltet. In den Stimulationspausen kann der Amplitudenvergleich zur Bestimmung der herznächsten Elektrode wiederholt werden.Via a switch, the interface is informed of the heart-nearest electrode (highest ECG amplitude), whereby the control device blocks the analog switch and switches through the multiplexer for transmitting the stimulation pulses to the selected different electrode. In pacing pauses, the amplitude comparison can be repeated to determine the closest electrode to the heart.

Ausführungsbeispielembodiment

In einem Ausführungsbeispiel soll nachstehend eine zweckmäßige Realisierung der Erfindung beschrieben werden.In one embodiment, an expedient realization of the invention will be described below.

Es zeigen: Figur 1: die erfindungsgemäße Ösophaguselektrodensonde zur temporären transösophagealen Elektrostimulation des HerzensFIG. 1 shows the esophageal electrode probe according to the invention for the temporary transesophageal electrostimulation of the heart

Figur 2: Interface zur Steuerung der erfindungsgemäßen Ösophaguselektrodensonde.FIG. 2: Interface for controlling the esophageal electrode probe according to the invention.

Die erfindungsgemäße Ösophaguselektrodensonde besteht aus einer rotationsstabilen, leicht gebogenen Ösophagussonde 1 aus isolierendem Kathetermaterial, in der die Drähte 2 von den Elektroden 3 durch den luftdichten Durchgang 4 zum Stecker 5 verlaufen. Der Stecker 5 ermöglicht die weitere elektrisch getrennte Verbindung jeder Elektrode 3 mit dem externen Stimulator 17 bzw. Registriereinrichtung 18.The esophageal electrode probe according to the invention consists of a rotation-stable, slightly curved esophageal probe 1 made of insulating catheter material, in which the wires 2 extend from the electrodes 3 through the airtight passage 4 to the plug 5. The plug 5 allows the further electrically separate connection of each electrode 3 with the external stimulator 17 or registration device 18.

Die Entfernung des Ballons 7 vom aboralen Sondenende beträgt ca. 6-7cm.The distance of the balloon 7 from the aboral probe end is about 6-7cm.

Im Inneren des Ballons 7 befindet sich der Luftdurchgang 6, wodurch der Ballon 7 bis auf 2-3cm Durchmesser aufgeblasen wird.Inside the balloon 7 is the air passage 6, whereby the balloon 7 is inflated to 2-3 cm in diameter.

Über die Öffnung 8 und den Einwegehahn 9 wird die notwendige Lufmenge geregelt. Auf der konkaven Sondenseite ist die Elektroden matrix 10 mit 3 Spalten und 8 Zeilen angeordnet. Mit der Markierung 11 wird die vorhof- oder kammernahe Plazierung der Elektrodenmatrix 10 vorgenommen. Die auf dem Ballon 7 verlaufenden Drähte 2 werden durch den darüberliegenden Ballon 12 verdeckt, bei dem die Fläche der Elekrodenmatrix ausgespart ist.About the opening 8 and the inlet valve 9, the necessary amount of air is regulated. On the concave probe side, the electrode matrix 10 is arranged with 3 columns and 8 rows. With the marker 11, the atrial or near-chamber placement of the electrode matrix 10 is made. The wires 2 running on the balloon 7 are covered by the overlying balloon 12, in which the surface of the electrode matrix is recessed.

Das Interface 16 verbindet getrennt jede Elektrode 3 der Elektrodenmatrix 10 mit dem Analogschalter 13, der jedes abgeleitete EKG-Signal der Registriereinrichtung 18 zuführt. Die durch den Stimulator 17 abgegebenen Stimulationsimpulse gelangen mittels Multiplexer 14zurselektiertenvorhof-oder kammernahen differenten Elektrode 3. Mittels Steuereinrichtung 15wird eine transösophageale Elektrostimulation und/oder EKG-Ableitung durch eine entsprechende Ansteuerung des Mulitplexers 14 und des Analogschalters 13 erreicht.The interface 16 separately connects each electrode 3 of the electrode matrix 10 to the analog switch 13, which supplies each derived ECG signal to the registration device 18. The stimulation pulses delivered by the stimulator 17 arrive at the selected atrial or near-the-cell different electrode 3 by means of multiplexers 14. A transesophageal electrostimulation and / or ECG derivation is achieved by a corresponding control of the multiplexer 14 and the analog switch 13.

Claims

- 1 - Z4/ OUÖ- 1 - Z4 / OUÖ

Erfindungsanspruch:Invention claim:

1. Osophaguselektrodensonde zur temporären transösophagealen Elektrostimulation des Herzens und/oder EKG-Ableitung, wobei die Elektroden auf einem elastisch ausgeführten Teil der Ösophagussonde angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden zumindest auf der herznahen Seite des elastisch ausgeführten Teiles der Osophaguselektrodensonde als Elektrodenmatrix angeordnet sind, wobei die Anzahl der Elektrodenzeilen in Sondenlängsrichtung größer ist als die Anzahl der Elekrodenspalten in Sondenquerrichtung, die Elektroden der Elektrodenmatrix voneinander elektrisch isoliert sind und in unmittelbarer Nähe der benachbarten Elektroden liegen, und daß mittels geeigneter Mittel die Auswahl der vorhof- und/oder kammernächsten differenten Stimulationselektrode über die EKG-Ableitung von jeder Elektrode der Elekrodenmatrix erfolgt.1. Osophaguselektrodensonde for temporary transesophageal electrostimulation of the heart and / or ECG lead, wherein the electrodes are mounted on an elastically executed part of the esophageal probe, characterized in that the electrodes are arranged at least on the near-side of the elastic running part of the Osophaguselektrodensonde as an electrode matrix in which the number of electrode lines in the probe longitudinal direction is greater than the number of electrode gaps in the transverse direction of the probe, the electrodes of the electrode matrix are electrically insulated from one another and are in the immediate vicinity of the adjacent electrodes, and the selection of the atrial and / or chamber-dependent different by means of suitable means Stimulation electrode via the ECG lead from each electrode of the electrode matrix takes place.

2. Osophaguselektrodensonde nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Osophaguselektrodensonde aus halbstarrem, rotationsstabilem sowie leicht gebogenem Sondenmaterial besteht.2. Osophaguselektrodensonde according to item 1, characterized in that the Osophaguselektrodensonde consists of semi-rigid, rotation-stable and slightly curved probe material.

3. Osophaguselektrodensonde nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Elektrodenmatrix auf einem länglichen, zylinderförmigen sowie leicht verformbaren elastischen Teil der Osophaguselektrodensonde befindet.3. Osophaguselektrodensonde according to item 1, characterized in that the electrode matrix is located on an elongated, cylindrical and easily deformable elastic part of the Osophaguselektrodensonde.

4. Osophaguselektrodensonde nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elekrodenmatrix eine ungeradzahlige Anzahl von Elektrodenspalten größer 1 aufweist.4. Osophaguselektrodensonde according to item 1, characterized in that the Elekrodenmatrix has an odd number of electrode gaps greater than 1. Descrição traduzido de Alemão

5. Osophaguselektrodensonde nach Punkt 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenmatrix vorzugsweise aus 3 Elektrodenspalten besteht.5. Osophaguselektrodensonde according to item 1 and 4, characterized in that the electrode matrix preferably consists of 3 electrode gaps.

6. Osophaguselektrodensonde nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden vorzugsweise eine kreisförmige konvexe Oberfläche aufweisen.6. Osophaguselektrodensonde according to item 1, characterized in that the electrodes preferably have a circular convex surface.

7. Osophaguselektrodensonde nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei simultaner Vorhof- und Kammerstimulation die Länge des elastischen Teiles der Osophaguselektrodensonde und die Anzahl der Zeilen der Elektrodenmatrix vorzugsweise verdoppelt.7. Osophaguselektrodensonde according to item 1, characterized in that preferably doubled in simultaneous atrial and ventricular stimulation, the length of the elastic part of the Osophaguselektrodensonde and the number of rows of the electrode matrix.

8. Osophaguselektrodensonde nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Interface die erforderlichen elektronischen Verbindung zwischen der Elektrodenmatrix und dem Stimulator sowie der Registriereinrichtung herstellt.8. Osophaguselektrodensonde according to item 1, characterized in that an interface produces the required electronic connection between the electrode matrix and the stimulator and the registration device.