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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Herzschrittmacherelektrode der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 angegebenen Art.
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Derartige Elektroden sind in verschiedener Ausführung - so beispielsweise
aus der US-PS 4 301 815 - bekannt.
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Nachteilig ist dabei jedoch, daß die Biegesteifigkeit der Befestigungselemente
über deren Länge nahezu konstant ist.
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Das führt dazu, daß die Befestigungselemente bei in Längsrichtung
(parallel zur Zuleitung) von ihrem proximalen Ende her einwirkenden Kräften ein
verhältnismäßig starres Verhalten zeigen, da sie sich (je nach Ausbildung des Fußpunkts)
wie ein an einem seiner Enden mehr oder weniger flexibel eingespannter Stab verhalten.
Bei Belastung durch Auslenkung über eine Querkomponente aufweisende Kräfte erfolgt
die Auslenkung infolge der Momentenverhältnisse vorzugsweise durch elastische Verformung
im Fußpunkt. Diese mechanische Charakteristik wird bei einem Befestigungselement
mit im wesentlichen runden Querschnitt am zutreffendsten mit der Bezeichnung ~Borste"
charakterisiert.
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Die betreffenden Schrittmacherelektroden dienen der elektrischen Verbindung
zwischen Herzmuskel und künstlichem Herzschrittmacher zur Signalübertragung in beiden
Richtungen. Der Elektrodenkopf soll sich dabei im Ventrikel oder auch im Atrium
festhalten, wobei im erstgenannten Teil ein Verhaken im Trabekelwerk erfolgen muß
und die Stimulationsfläche auch bei mit der Herzaktivität einhergehenden
auf
die Zuleitung wirkenden Zugkräften eine feste Verankerung gewährleisten muß.
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In Figur 1 ist in verschiedenen Schritten dargestellt, wie sich die
vorgenannten bekannten Elektroden verhalten, wenn sie unter Zugeinwirkung stehen
und zum "Verhaken" Gewebeteile zur Verfügung stehen, welche in Richtung der Zuleitung
unterschiedliche radiale und axiale Positionen haben.
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In den Figuren la bis e ist dabei insbesondere schematisch wiedergegeben,
wie sich eine bekannte ~Borsten" aufweisende Elektrode beim Zurückziehen verhält,
wenn Gewebeteile Widerstand bieten.
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In Figur la befindet sich die Elektrode 1 zwischen zwei Gewebeteilen
2 und 3, welche an verschiedenen Seiten der Elekrodenzuleitung und deren axialer
Richtung um eine Distanz versetzt angeordnet sind (2 und 3). Am Elektrodenkopf 4,
welcher die Stimulationsfläche enthält, sind Befestigungselemente 5 und 6 vorgesehen,
wobei das Befestigungselement 5 in Eingriff mit dem Gewebeteil 2 ist, während das
Befestigungselement 6 außer Eingriff ist. Die in Figur la wiedergegebenen räumlichen
Gewebeverhältnisse bewirken, daß bei auf die Elektrodenzuleitung ausgeübtem Zug
der Elektrodenkopf sich in der Zeichnung nach unten bewegt. Da bei über die Längserstreckung
des Befestigungselementes konstanter Biegesteifigkeit mit weicher Befestigung die
Auslenkung des Befestigungselementes im wesentlichen im Bereich seiner Wurzel erfolgt
und die zum Auslenken aufzubringende Kraft wegen der bestehenden Momentenverhältnisse
um so kleiner wird, je weiter das
Befestigungselement ausgelenkt
ist, verkleinert sich die Rückhaltewirkung der Borste 5, der Elektrodenkopf 4 wird
zusätzlich ausgelenkt und das Befestigungselement 6 kommt in Eingriff mit dem Gewebeteil
3 (-Figur lb).
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Während beim weiteren Zurückziehen der Elektrode das Befestigungselement
6 den größten Widerstand leistet, ist die Haltewirkung des Befestigungselementes
5 nahezu vollständig überwunden. Es klappt beim weiteren Zurückziehen der Elektrode
ohne wesentlichen Widerstand um nahezu 1800 herum und setzt dem weiteren Zurückziehen
damit keine Haltekraft mehr entgegen.
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Da nunmehr ausschließlich das Befestigungselement 6 mit dem Gewebeteil
3 in Eingriff ist, neigt sich beim weiteren Zurückziehen der Elektrodenkopf 4 in
der Zeichnung nach oben, wobei das Befestigungselement 6 ebenfalls ausgelenkt wird
und mit zunehmender Auslenkung eine verringerte Rückhaltekraft aufbringt (Figur
ld). Damit ist auch dieser Widerstand im wesentlichen überwunden, beide Befestigungselemente
5 und 6 sind nunmehr nach vorne umgeklappt und bieten keinen Halt mehr für den Elektrodenkopf.
Jegliche Haltewirkung der Elektrode ist verloren gegangen und diese läßt sich nahezu
widerstandslos herausziehen, wobei wegen der vorzugsweisen Beweglichkeit der Befestigungselemente
im Fußpunkt und das Auftreten weiterer durch Gewebe gebildeter Hindernisse die Befestigungselemente
5 und 6 nicht in ihrer Ausgangslage zurückgelangen können und damit der Weg zum
vollständigen Zurückziehen der Elektrode freigegeben ist.
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Der Erfindung, deren Lösungsmerkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs
1 angegeben sind, liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Elektrode der eingangs
genannten Gattung anzugeben, deren Befestigungselemente auch bei in Bezug auf die
Längsrichtung der Elektrodenzuleitung versetzten ein Herausziehen der Elektrode
behindernden Gewebehindernissen einen verbesserten Kraftschluß ermoglicht, wobei
insbesondere die Verteilung der auf die Zuleitung ausgeübten Zugkraft auf mehrere
Befestigungselemente stets gewährleistet sein soll.
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Besonders vorteilhaft bei der Erfindung ist, daß punktuelle Belastungen
vermieden sind und bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Elektrode die Auflageflächen
der Haltemittel in Bezug auf die Gewebehindernisse mit der auftretenden Belastung
zunehmen. Dabei ist die Rückhaltewirkung insbesondere bei einer "blättchenförmigen"
Gestaltung der Befestigungselemente verbessert, da dabei mit zunehmender Umbiegung
auch die Breite der anliegenden Blättchenteile vergrößert, so daß die Haltewirkung
bis zu den vorgesehen Grenzkräften ausgezeichnet ist.
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Die Erfindung beruht unter anderem auf der Erkenntnis, daß, wenn die
Biegesteifigkeit - bezogen auf differentielle Elemente der Befestigungselemente
in Elektrodenlängsrichtung - zur Wurzel derselben hin größer wird, die jeweils eine
zunehmende Umbiegung verursachenden größeren Kräfte in näher zum Wurzelpunkt der
Befestigungselemente - und damit als kleineres Moment - wirksam werden, so daß das
entsprechende den Elektrodenkopf aus der Längsrichtung der Leitung auslenkende Moment
weniger zunimmt als die aufzunehmenden Rückhaltekräfte-.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung weisen die
Befestigungselemente ein Profil zur Erhöhung der Längssteifigkeit auf, dessen Versteifungswirkung
bei Umbiegung der Befestigungselemente von den Endbereichen her nach und nach verringerbar
ist. Diese Ausgestaltung erfolgt günstig in der Weise, daß die blattförmig ausgestalteten
Befestigungselemente eine Wölbung um eine Achse aufweisen, die im wesentlichen parallel
zur Längsachse der Elektrodenzuleitung gerichtet ist, wobei diese Wölbung sich mit
dem Aufbiegen der Befestigungselemente einebnet und somit ihre versteifende Wirkung
verringert ist. Dabei beruht bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung die
differentielle Veränderung der Biegesteifig-' keit wesentlich mit in der Veränderung
der zur Einebnung der Wölbung notwendigen Kräfte, wenn nämlich diese Einebnung mit
einer elastischen Verformung der betreffenden Wandungsbereichen der Befestigungselemente
verbunden ist.
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Diese Kräfte werden um so größer, je größer die relative Dicke der
Befestigungselemente ist. Während bei geringer Materialstärke die Stabilität durch
Wölbung oder Faltung mit der eines entsprechend geformten Blattes Papier vergleichbar
ist, welches jede Stabilität verliert, wenn es eingebnet ist und diese Einebnung
nahezu kräftefrei möglich ist, werden bei größerer Materialstärke zur "Einebnung"
Kräfte notwendig, die mit zunehmender Breite des Befestigungselements - also zu
seiner Wurzel hin - ebenfalls größer werden.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet bzw. werden bei der nachstehenden Darstellung zusammen mit einer
bevorzugten Ausführung der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
Figur
2a ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 2b ein Detail des
Ausführungsbeispiels gemäß Figur 2a, sowie Figuren 3a und 3b zwei Positionen der
erfindungsgemäßen Elektrode bei auftretenden Haltekräften entsprechend der Darstellung
gemäß den Figuren la bis f.
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Bei dem in Figur 2 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße
Herzschrittmacherelektrode 10 in schematischer Darstellung dargestellt. Der eine
elektrisch leitende Kontaktfläche aufweisende Elektrodenkopf 11 bildet den vorderen
Abschluß einer Elektrodenzuleitung, welche mit Isolierstoff ummantelt ist. Das angeschnittene
Ende zeigt einen Teil der Zuleitungswendel 13, welche mit dem leitenden Elektrodenkopf
11 verbunden ist. Im Bereich des Elektrodenkopfes sind Haltemittel 14, 15, 16 s#owie
ein weiteres entsprechendes auf der Rückseite angeordnetes und deshalb nicht sichtbares
Element gleichmäßig auf dem Elektrodenumfang verteilt vorgesehen. Die Elektrode
10 wird in Richtung des Pfeils 17 durch die Vene in die rechte Herzkammer vorangeschoben,
um sich dort zu verhaken. Die Befestigungselemente 14 bis 16 weisen in eine Richtung,
die im wesentlichen entgegengesetzt zur Einführungsrichtung zeigt und bilden - ausgehend
vom Elektrodenkopf - einen Winkel von etwa 350 zur Achse der Elektrodenzuleitung.
Die Elemente haben in tangentialer Richtung eine größere Abmessung als in radialer
Richtung, so daß entsprechend die Biegesteifigkeit in Bezug auf tangential wirkende
Kräfte wesentlich heraufgesetzt ist.
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Die Biegesteifigkeit in Bezug auf Auslenkung durch Kräfte, welche
in Richtung des Pfeiles 17 auf die Befestigungselemente wirken, ist - bezogen auf
die Längsrichtung der Befestigungselemente - variabel.. Dabei ist die Biegesteifigkeit
zum Ende der blattförmigen Befestigungselemente am geringsten, so daß bei Krafteinwirkung
am äußersten Ende ein Auffalten erfolgt, wie es in der Detaildarstellung eines einzelnen
Befestigungselementes gemäß Figur 2b ersichtlich ist.
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Während bei den bekannten Befestigungselementen von Schrittmacherelektroden
sich bei Auslenkung vom Ende her der Bereich maximaler Biegung in einer vom Ende
entfernten Zone befindet, "rollt" sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung das blattförmige
Befestigungselement vom Ende her auf, so daß hier stets der einwirkenden Kraft ein
ausreichender Widerstand unabhängig von dem Maß der Auslenkung des Befestigungselementes
entgegengesetzt wird. Dieser Zusammenhang ist in den Figuren 3a und 3b verdeutlicht,
wo bei in Figur 3a sich eine Elektrode 10 mit Befestigungselementen 14 und 16 an
schematisch dargestellten Gewebehindernissen 2' und 3' gegen eine entgegengesetzte
Einführungsrichtung wirkenden Kraft abstützt.
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Da die Momenteinleitung durch beide Befestigungselemente 14 und 16
auf die längsgerichtete Zuleitung - im wesentlichen unabhängig von der Intensität
ihrer Verformung - erfolgt, bleibt die Richtung der Elektrodenlängsachse nahezu
konstant, so daß insoweit auch keine einseitige Verlagerung der aufzubringenden
Kräfte vorkommt. Dazu kommt, daß die Auflagebereiche nicht punktförmig sind, was
im Extremfall
zu einem Durchstechen von Gewebeteilen führen könnte,
sondern daß der Auflagebereich eine Fläche umfaßt, welche sich mit der aufzunehmenden
Kraft vergrößert, da sich damit das Halteelement zunehmend einrollt und die Abstützungsfläche
heraufgesetzt wird. Damit ist ein wirksamer Haltemechanismus gewährleistet.
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Erst wenn die Rückzugskraft'weiter vergrößert wird - was beim absichtlichen
Herausziehen der Elektrode der Fall sein kann - klappen die Befestigungselemente
14 und 16 vollständig nach vorne um, wie es in Figur 3b ersichtlich ist. Dieses
Umklappen erfolgt mit einem relativ kleinen Schwenkradius, so daß insoweit ebenfalls
nicht eine punktweise Belastung durch die spitz nach außen tretenden Borsten vorkommt,
wie es bei den Elektroden nach dem Stand der Technik der Fall ist. Die Haltewirkung
der Elektrode igt damit konstant sichergestellt bis zu einer konstruktiv vo~rzugebenden
Maximalkraft, bei der ein weiches Nachgeben erfolgt, ohne daß Kraftspitzlen auftreten
oder aber der Elektrodenkopf durch unerwünschte seitliche Aus lenkungen bei geringeren
Rückhaltekräften freikäme, wie es aus den Figuren la bis e ersichtlich ist.
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Der erfindungsgemäße Effekt wird noch dadurch unterstützt, daß die
Befestigungselemente eine die Quersteifigkeit vergrößernde Form aufweisen, welche
mit dem Auslenkungsvorgang so verändert wird, daß die Quersteifigkeit herabgesetzt
wird. Das ist in Figur 2b ersichtlich, wobei das dort dargestellte Befestigungselement
14 eine Krümmung oder Abwinklung im Querschnitt aufweist, welche sich im Bereich
vor dem aufgebogenen Ende einebnet, so daß die das
Befestigungselement
verformende Kraft nach und nach eine Herabsetzung der Quersteifigkeit des Befestigungselements
14 von seinem äußeren Ende her bewirkt.
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Dabei sind bei relativ größerer Dicke der blättchenförmigen Befestigungselemente
auch die zur ~Einebnung" erforderlichen elastischen Verformungskräfte zum Wurzelpunkt
hin zunehmend. Auf diese Weise ist zusätzlich sichergestellt, daß die infolge von
Belastungen auftretenden Kräfte eine Verformung erzeugen, welche zunächst auf den
äußeren Endbereich des Befestigungselementes konzentriert ist, so daß damit die
zuvor beschriebene vergleichmäßigende Wirkung beim Festhalten auftretenden Kräfte
und der auf die Zuleitung wirkenden Momente für die Gesamtzahl der Halteelemente
vergrößert ist.
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Die Ausgestaltung der Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt, sondern kann in einer Vielzahl von weiteren Ausformungen Verwendung
finden.