DE2840307A1 - Herzschrittmacher - Google Patents

Herzschrittmacher

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DE2840307A1 DE19782840307 DE2840307A DE2840307A1 DE 2840307 A1 DE2840307 A1 DE 2840307A1 DE 19782840307 DE19782840307 DE 19782840307 DE 2840307 A DE2840307 A DE 2840307A DE 2840307 A1 DE2840307 A1 DE 2840307A1
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Wilson Greatbatch
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Description

Herzschrittmacher
Die Erfindung "bezieht sich, auf das Gebiet elektronischer Herzschrittmacher, insbesondere auf einen neuen und verbesserten elektronischen Herzschrittmacher der implantierten Art.
In der frühen Entwicklung der elektronischen Herzschrittmacher befanden sich die Schrittmacherelektroden in Form von spiralförmigen lederwindungen aus Platin-Iridium-Metall, welche chirurgisch in das Herzgewebe bzw. Myocardium des Patienten eingesetzt wurden, nachdem man sein Herz unter allgemeiner Anästhesie durch volles öffnen des Brustkastens (Thoracotomie) freigelegt hat. Dies war für die Patienten ein großer chirurgischer Schock, insbesondere bei solchen in gealtertem und krankem Zustand, und führte zu einer Prühmortalitätsrate von rund 10%. Die nachfolgende Entwicklung durch Dr0 William M. Chardack des implantablen, transvenösen endocardialen bipolaren Katheters schaltete die hohe Frühmortalität im wesentlichen aus und gegenwärtig werden etwa 30% aller chirurgischen Schrittmacherarbeiten In dieser Weise vollzogen=
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Eine kürzliche Entwicklung auf dem Gebiet der chirurgischen Schrittmacherarbeiten beinhaltet eine begrenzte Thoracotomie, bei welcher eine schraubenartige Elektrode an das eine Ende eines langen Kunststoffstabes gebracht und durch einen kleinen Einschnürt;'hindurch in den Patienten eingesetzt wird. Der Stab wird gedreht, um die Elektrode im Myokardium des Patienten einzurichten bzw. einzuschrauben, wonach man den Stab von der eingerichteten Elektrode entfernt und vom Patienten abzieht.
Es wäre daher sehr erwünscht, einen elektronischen Herzschrittmacher des implantierbaren Typs zu schaffen, welcher sehr klein und mit einer mit diesem ein Ganzes bildenden Elektrode ausgestattet ist, wodurch der gesamte Schrittmacher im Patienten eingerichtet wird durch einfaches Drehen bzw. Schrauben des Schrittmachers mit seiner, integralen Elektrode in das Herzgewebe -des Patienten, verbunden mit einer begrenzten Thoracotomie.
Erfindungsgemäß soll daher ein neuer und verbesserter elektronischer Herzschrittmacher der implantierbaren Art geschaffen werden. Ferner soll erfindungsgemäß ein solcher Schrittmacher geschaffen werden, welcher im Patienten mittels einer begrenzten Thoracotomie chirurgisch eingerichtet werden kann. Erfindungsgemäß soll ferner ein solcher Schrittmacher geschaffen werden, wobei der gesamte Schrittmacher in Form eines einzigen epikardialen Aufbaues vorliegt, welcher hinreichend klein ist, um es zu ermöglichen, daß er mittels einer begrenzten Thoracotomie in das Myokardium des Patienten eingeschraubt wird· Des weiteren soll erfindungsgemäß ein solcher elektronischer Schrittmacher geschaffen werden, welcher in seinem Aufbau relativ einfach ist.
Die Erfindung schafft einen Herzschrittmacher, gekennzeichnet durch einen Impulsgenerator, welcher an seinem Ausgang elektrische Impulse schafft, die zur kardialen Stimulation geeignet sind; eine elektrische Energiequelle, welche mit dem Impulsgenerator in Verbindung steht; und ein Gehäuse, welches den Impulsgenerator und die Quelle vollständig einhüllt. Eine
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Elektrode steht in arbeitsmäßiger Verbindung mit dem Ausgang des Impulsgenerators und besitzt einen schraubenförmigen Teil, welcher sich vom Gehäuse aus in feststehender Beziehung zu diesem nach auswärts erstreckt. Das Gehäuse besitzt hinreichend kleine Abmessungen, um es dem Schrittmacher zu gestatten, im Patienten durch Drehen des Gehäuses implantiert zu werden zwecks drehungsmäßigen Einsetzender Elektrode in das Herzgewebe des Patienten. Dies hat zum Ergebnis, daß ein vollständiger Schrittmacher, bestehend aus elektrischer Stromquelle, Schaltkreis und Elektrode, in einem einzigen epikardialen Aufbau geschaffen wird, welcher hinreichend klein ist, um im Zusammenhang mit einer begrenzten Thoracotomie, in das Myokardium des Patienten eingeschraubt zu werden.
Die Erfindung beinhaltet einen Herzschrittmacher mit einem Impulsgenerator und einer elektrischen Stromquelle wie etwa einer Batterie, welche in ein Gehäuse geringer Abmessung vollständig eingehüllt sind. Eine Elektrode, welche arbeitsmäßig mit dem Impulsgenerator verbunden ist, besitzt einen schraubenförmigen Teil, iirelcher sich vom Gehäuse aus, in feststehender Beziehung zu diesem, nach auswärts erstreckt. Das Gehäuse ist hinreichend klein in seiner Abmessung, so daß der Schrittmacher im Zusammenhang mit einer begrenzten Thoracotomie bz*/. Thoraxeröffming, durch Drehen des Gehäuses implantiert werden kann zwecks drehungsmäßigen Einsetzens der Elektrode in das Herzgewebe, d.h. in das Myokardium des Patienten. Das Gehäuse kann aus elektrisch leitfähigem Material bestehen, welches von der Elektrode isoliert ist, und ein Teil des Gehäuses kann als eine indifferente Elektrode dienen.
Vorstehende und zusätzliche Vorteile und kennzeichnende Merkmale der Erfindung, ergeben sich aus der nachfolgenden eingehenden Beschreibung im Zusammenhang mit der anliegenden Zeichnung.
Pig. 1 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Herzschrittmachers ;
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Pig. 2 ist eine Draufsicht auf den Herzschrittmacher von Pig. 1;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht mit Schnitt auf Linie 3-3 von Pig. 1;
Pig. 4 ist eine Draufsicht auf einen Herzschrittmacher gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung; und
Pig. 5 ,ist; eine Draufsicht auf einen Herzschrittmacher gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
Wie Fig. 1 zeigt, weist der erfindungsgemäße künstliche Herzschrittmacher ein Gehäuse auf, welches allgemein mit 10 bezeichnet ist und welches einen ersten Oberflächenteil 12 und einen zweiten Oberflächenteil 14 besitzt, wobei die beiden Oberflächenteile einander gegenüberliegend gerichtet sind und durch einen TJmfangsOberflächenteil 16 verbunden sind. Das Gehäuse 10 besteht aus Metall wie etwa rostfreiem Stahl oder Titan, und die Oberflächenteile 12, 14· sind vorzugsweise eben und besitzen im allgemeinen eine kreisförmige Außenlinie bzw. Gestalt. Der Umfangsoberflächenteil 16 ist fortlaufend und trifft die Oberflächenteile 12, 14· an glatten Verbindungsstellen, wodurch die gesamte äußere Oberfläche des Gehäuses 10 allgemein glatt ist. Die Oberflächenteile 12, 14- befinden sich in im wesentlichen parallelen Ebenen, welche wiederum senkrecht zu einer zentralen Längsachse des Gehäuses 10 stehen. Das Gehäuse 10 kann aus zwei im allgemeinen napfförmigen Hälften bestehen, welche an ihren Kanten beispielsweise durch Verschweißen miteinander verbunden sind und eine gemeinsame Verbindung bzw. Nahtstelle 18 bilden, welche in einer Ebene im wesentlichen parallel zu den Ebenen der Oberflächenteile 12, 14- liegt. Der Umfangsoberflächenteil 16 ist bei dem gezeigten Aufbau ringförmig und besitzt leicht konvexe, nach auswärts gekrümmte.Gestalt.
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Der erfindungsgemäße Herzschrittmacher weist ferner eine Elektrode 20 mit einem schraubenförmigen Teil auf, welche sich vom Gehäuse 10 aus in feststehender Beziehung·zum Gehäuse nach auswärts erstreckt. Das äußere Ende der Elektrode 20, welches dem Gehäuse 10 am fernsten liegt, endet in einem relativ scharfen Ende "bzw. einer Spitze 22. Die Elektrode 20 besitzt eine Längsachse, d.h. die Achse, um welche herum die Schraubenform gebildet ist, und die Elektrode 20 ist so angeordnet, daß diese Achse mit einer Drohachse des Gehäuses 10 im wesentlichen zusammenfällt. Insbesondere fällt die Längsachse der schraubenförmigen Elektrode 20 im wesentlichen mit der zentralen LängsaclBä des Gehäuses 10 zusammen, welche senkrecht zu den Oberflächenteilen 12, 14 verläuft. Bei dem gezeigten Herzschrittmacher erstreckt sich die Elektrode 20 vom Oberflächenteil 12 des Gehäuses aus und ist im allgemeinen in der Mitte des Gehäuseteiles 12 gelagert und so angeordnet, daß deren Längsachse im wesentlichen senkrecht zur Ebene des Gehäuseteiles steht. Das Ende der Elektrode 20, welches dem äußeren Ende 22 entgegengesetzt ist, erstreckt sich vorzugsweise durch die Wandung des Gehäuseteiles 12 hindurch in das Innere des Gehäuses 10 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit dem ' Schaltkreis des Schrittmachers in einer noch zu beschreibenden Weise. Diesbezüglich ist der Teil der Elektrode 20, welcher sich durch die Wandung des Gehäuseteiles 12 hindurch erstreckt, darin abgedichtet und vom Gehäuse isoliert durch eine elektrische Isolation 26, welche sich zwischen der Elektrode 20 und dem Gehäuseoberflächenteil 12 befindet· Insbesondere kann der Gehäuseteil 12 mit einer öffnung bzw» einem Loch zur Aufnahme des Teils der Elektrode 20 versehen sein, wobei die öffnung mit Glas oder einem gleichwertigen Material angefüllt ist9' welches sowohl dem Isolieren der Elektrode 20 vom Gehäuse 10 dient als auch der Schaffung einer hermetischen Abdichtung zwischen der Elektrode 20 und dem Gehäuse 10. Außerdem schafft die isolierende Abdichtung 26 eine mechanische Verbindung der Elektrode 20 mit dem Gehäuse 10 einer hinreichenden Festigkeit, so daß
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die Elektrode 20 am Gehäuse 10 "befestigt ist. Auch, ist bei dem gezeigten Herzschrittmacher der Gehäuseoberflächenteil 12 mit einem Überzug bzw. einer Schicht 28 aus elektrisch isolierendem Material versehen, welches ein Epoxydmaterial oder ein Epoxyd-Silikon-Material sein kann, wobei der Zweck noch beschrieben werden soll.
Der erfindungsgemäße Hersschrittmacher weist ferner einen Impulsgenerator auf, welcher schematisch mit 32 in Fig. 3 bezeichnet ist, wobei der Impulsgenerator einen Eingang und einen Ausgang besitzt und Ausgangsimpulse liefert, welche für die Herζstimulation geeignet sind. Eine elektrische Stromquelle ist mit dem Eingang des Impulsgenerators 32 verbunden. Me Stromquelle liegt in Form zweier Batteriezellen vor, welche in Fig.3 mit 34-a und 3^b bezeichnet sind. Der Impulsgenerator und die elektrische Stromquelle· sind im Gehäuse 10 vollständig eingehüllt. Der Impulsgenerator 32 kann die einschlägig bekannten verschiedenen Formen aufiireisen, so daß eine eingehende Beschreibung als nicht erforderlich erachtet wird. Es reicht aus zu sagen, daß der Impulsgenerator 32 elektrische Energie von den Zellen 34-a> 3zl-b ableitet und Ausgangsimpulse liefert, welche hinsichtlich Amplitude, Impulsbreite und Frequenz genau gesteuert sind und zur Herzstimulation angemessen sind. Eingehende Beschreibungen verschiedener Typen von Impulsgeneratoren für Herzschrittmacher- findet man in den USA-Patentschriften 3 870 050, 3 618 615 und 3 508 167, um einige zu erwähnen. Die .Batteriezellen 34-a und 3z(-b können Lithium-Jod-Zellen sein, wie sie von Wilson Greatbatch Ltd., Clarence, New York im Handel erhältlich sind. Bei dem gezeigten Schrittmacher besitzen die Batteriezellen 34-a, 34-b im allgemeinen halbkreisförmige Gestalt, so daß sie sich innerhalb entsprechender, im wesentlichen halbkreisförmiger Teile des Inneren des Gehäuses 10 dicht anpassen. Der Impulsgenerator 32 in Form eines elektronischen Moduls, befindet sich zwischen den Batteriezellen 34-a> 34-b und die positiven und negativen Anschlüsse 36 und 38->der entsprechenden Zellen sind mit dem Impulsgenerator 32 in passender Weise
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verbunden. Die Anschlüsse 36, 38» welche relativ starr sind, können auch eine gewisse mechanische Halterung und Abstandhaltung für das elektronische Modul 32 schaffen. Bei dem gezeigten Herzschrittmacher sind die Ausgangsimpulse vom Impulsgenerator 32 elektrisch mit der schraubenförmigen Elektrode 20 verbunden, wobei die Verbindung in geeigneter Weise geschaffen wird wie etwa durch eine kurze (nicht gezeigte) Leitung vom Modul 32, Vielehe mit dem innersten Ende der Elektrode 20 verschweißt ist. Der Ausgang des Impulsgenerators 32 ist auch mit dem Gehäuse 10 elektrisch verbunden, beispielsweise durch einen Leiter 4-0, wobei das Gehäuse aus elektrisch leitfähigem Material besteht und dadurch als Elektrode dienen kann. Insbesondere dient der Teil des Gehäuses 10, welcher nicht durch die Isolierschicht 28 bedeckt ist und mit dem Körper des Patienten in Kontakt steht, als indifferente Elektrode.
Die Gesamtgröße des Gehäuses 10 muß hinreichend klein sein, so daß es in das Hersgewebe 0es Patienten während des chirurgischen Eingriffes mittels einer begrenzten Thoracotomie von Hand eingeschraubt werden kann. In diesem Zusammenhang sollte die Gesamtabmessung bzxir. der Durchmesser des Gehäuses 10 geringer sein als etwa 25 mm, und die Dicke, d.h. der Abstand zwischen den Gehäuseoberflächenteilen 12 und 14 sollte geringer sein als etwa 10 mm. Die Abmessung der Elektrode 20 könnte beispielsweise Draht von etwa 0,254 mm D sein, wobei die Spirale einen überwiegenden Durchmesser von vielleicht 4,44-5 mm besitzt und sich vielleicht 3»175 21m von der Oberfläche 28 aus erstreckt,
Fig. 4 veranschaulicht einen Herzschrittmacher mit einem Gehäuse 10' gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Das Gehäuse 10' besitzt im allgemeinen die gleiche Gesamtgröße und Gestalt wie das Gehäuse 10 bei der Ausführungsform der Figuren 1 bis 35 jedoch sind bei dieser Ausführungsform die beiden Gehäuseteile miteinander verbunden wie etwa durch Verschweißen längs der Kanten, welche eine Naht 44 definieren, die sich in einer Ebene senkrecht zu den Ebenen der gegenüberliegend
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gerichteten flachen Oberflächendes Gehäuses befindet und Vielehe im allgemeinen mit der Längsachse der schraubenförmigen Elektrode 20' zusammenfällt. Wie bei der Ausführungsform der Figuren 1 bis 3, ist das innere Ende der schraubenförmigen Elektrode 20' in einer Isolierung 26f befestigt, welche eine hermetische Abdichtung zwischen der Elektrode 20' und dem Gehäuse 1O1 bildet. Bei der vorliegenden Ausfulirungsform befindet sich die Abdichtung 26' in Nachbarschaft eines Teiles der Uaht 44.
Die Fig. 5 zeigt einen Herzschrittmacher mit einem Gehäuse 10" gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Beim Schrittmacher der Fig. 5 wird das Gehäuse 10" durch die beiden Hüllen eines Paares an Batteriezellen 48aund 48b gebildet. Die Batteriezellen 48 können identisch sein mit den Batteriezellen 34a und 34b in den Ausführungsformen der Figuren 1 bis 3» d.h. Lithium-Jod-Zellen, und bei dieser besonderen Anordnung können die Hüllen sich in die Region der Deckel erstrecken, um Raum für die Unterbringung der elektronischen Module zu schaffen. Anders ausgedrückt, würde sich jede Hülle über den Deckel hinaus nach außen erstrecken und eine ausgesparte Region definieren, und wenn die beiden Batterien in Endstellung zueinander gebracht werden, so ist innerhalb der ausgedehnten Hüllenteile und zwischen den Deckeln eine hohle Innenregion gebildet. Durch diese Anordnung besteht nur eine einzige Dicke der Hülle, d.h. nur die Hülle der Batteriezelle, und nicht zwei Dicken, d.h. die eine für die Batteriezelle und die andere für das Gehäuse 10 wie bei der Ausführungsform der Figuren 1 bis 4. Die beiden Batteriezellen 48a und 48b sind mit ihren Enden aneinander verbunden, wie etwa durch Verschweißen an deren Deckelenden, wodurch eine Umfangsnaht 50 gebildet wird. Die schraubenförmige Elektrode 20" erstreckt sich von dort aus in solcher V/eise, daß die Längsachse der Elektrode 20" senkrecht zu den gegenüberliegenden flachen Oberflächen des sich ergebenden Gehäuses steht wie bei der Ausführungsform der Fig. 4. Das innere Ende der Elektrode 20* ist in Isoliermaterial 26" abgedichtet, welches
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sich in der Nachbarschaft eines Teiles der Naht 50 befindet.
Der erfindungsgemäße Herζsehrittmpeher wird chirurgisch im Patienten mittels einer begrenzten iffbracotomie eingerichtet. Der Schrittmacher wird in die Nähe des freigelegten Herzgewebes gebracht und um die Achse des Gehäuses 10 gedreht, um die Elektrode 20 durch Drehung in die Herzwandung des Patienten, d.h. in das Myokardium, einzusetzen. Die Abdichtung 26 besitzt hinreichende Festigkeit, um die Elektrode 20 in festgelegter Beziehung zum Gehäuse 10 zu halten. Die Elektrode 20, welche die negative Elektrode des Schrittmachers ist, wird so im Herzgewebe des Patienten angeschlossen und der Teil des Gehäuses 10 mit der Isolierschicht 28 befindet sich in Nachbarschaft bzw. in Berührung mit dem Hersgewebe. Der verbleibende Teil des Gehäuses, insbesondere die Oberfläche 14, steht in Kontakt mit dem benachbarten Gewebe und dient als indifferente bzw. positive Elektrode. Die Umgebung, welcher dieser Teil des Gehäuses ausgesetzt ist, ist salziges Fließmittel bzw. Gewebe, welches mit salzigem Fließmittel gesättigt ist, wodurch mehr als angemessene elektrische Leitung geschaffen wird. Die gesamte Schrittmacherkonstruktion wird an ihrer Stelle gehalten durch die Kombination der in das Herzgewebe eingesetzten Elektrode 20 und das benachbarte Gewebe, ^reiches der Halterung der Konstruktion dient. Wenn der Schrittmacher einmal eingerichtet ist, so liefert er elektrische Impulse vom Impulsgenerator 32 durch die Elektrode 20 zum Herzen des Patienten, wobei die stimulierenden Impulse in bekannter Weise hinsichtlich Breite, Intervall und Frequenz gesteuert werden.
Somit ist ersichtlich,-.daß die vorliegende Erfindung die beabsichtigten Ziele erreicht.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beispielsweise wiedergegebenen Ausführungsformen allein abgestellt. Im Rahmen der Erfindung sind dem Fachmann vielmehr mannigfaltige Abänderungen ohne weiteres gegeben.
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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Herzschrittmacher, gekennzeichnet durch:
    a) einen Impulsgenerator (32) mit einem Ausgang, wobei der Generator elektrische Ausgangsimpulse liefert, welche zur Herzstimulation geeignet sind; .b) eine elektrische Energiequelle (34-a) (34-b), welche mit dem Impulsgenerator in Verbindung steht;
    c) ein Gehäuse (10) welches den Impulsgenerator und die Quelle vollständig umhüllt, wobei das Gehäuse zumindest eine Achse aufweist, um welche herum es drehbar ist;
    d) eine Elektrode (20), Vielehe arbeitsmäßig mit dem Impuls generator aus gang verbunden ist und einen schraubenförmigen Teil aufweist, welcher sich, vom Gehäuse aus in feststehender Beziehung zu diesem nach auswärts und in im wesentlichen der Richtung der Gehäuseachse erstreckt; wobei
    e) das Gehäuse hinreichend kleine Abmessung besitzt, damit der Schrittmacher im Patienten implantiert werden kann durch Drehen des Gehäuses zum drehungsmäßigen Einsetzen der Elektrode in das Herzgewebe des Patienten.
    2. Schrittmacher nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß die Elektrode (20) eine Drehachse besitzt, welche im wesentlichen mit der Gehäuseachse zusammenfällt.
    3. Schrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse einen ersten Oberflächenteil (12) und einen zweiten Oberflächenteil (14-) aufweist, welche
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    im allgemeinen gegenüberliegend ausgerichtet sind und durch einen TJmfangsoberf lächenteil (16) miteinander verbunden sind, wobei die Elektrode (20) sich von der einen der gegenüberliegend gerichteten Oberflächenteile, im allgemeinen von dessen Mitte aus, erstreckt.
    LV. Schrittmacher nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß erster und zweiter Oberflächenteil beide allgemein kreisförmige Gestalt besitzen.
    5. Schrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse aus Metall besteht und einen ersten und einen zweiten Oberflächenteil besitzt, welche im allgemeinen gegenüberliegend zueinander gerichtet sind, wobei die Elektrode sich von einer der Oberflächenteile aus erstreckt und ferner eine elektrische Isolierung (26) zwischen der Elektrode und dem einen Oberflächenteil vorhanden ist.
    6. Schrittmacher nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß der Impulsgenerator elektrisch an das Gehäuse gekoppelt ist, wodurch der Teil des Gehäuses, welcher mit dem Körper des Patienten in Berührung steht, als indifferente Elektrode dient.
    7. Schrittmacher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Isolierung (26) sich zusammen mit dem einen Oberflächenteil (12) erstreckt, und daß der Impulsgenerator elektrisch an das Gehäuse gekoppelt ist, wodurch der andere Oberflächenteil (14) des Gehäuses als indifferente Elektrode dient.
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    8. Schrittmacher nach Anspruch 2, dadurch Gekennzeichnet , daß die Abmessung des Gehäuses, gemessen im wesentlichen parallel zur Drehachse, kleiner ist als die Abmessung des Gehäuses, gemessen im wesentlichen senkrecht zu dieser Drehachse.
    9· Schrittmacher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß diese Abmessung, gemessen im wesentlichen parallel zu dieser Achse, geringer ist als die Hälfte der Dimension, gemessen im wesentlichen senkrecht zu dieser Achse.
    10. Schrittmacher nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß erster und zweiter Gehäuseoberflächenteil im wesentliehen gegenüberliegend gerichtet sind und jeder dieser Oberflächenteile im wesentlichen glatt und fortlaufend ist.
    11. Schrittmacher nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß er ferner eine elektrische Isolierung aufweist, welche arbeitsmäßig mit dem ersten Gehäuseoberflächenteil verbunden ist, sowie elektrische Leitungselemente aufweist, welche arbeitsmäßig mit dem zweiten Gehäuseoberflächenteil verbunden sind und arbeitsmäßig mit dem Impulsgenerator in Verbindung stehen, wodurch der zweite Gehäuseoberflächenteil als indifferente Elektrode dient.
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