Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des An¬ spruchs 1

Der Begriff der „Stimulation" wird in der vorliegenden Erfindung vom Begriff der „Defibrillation" unterschieden Bei der Stimulation werden reizbare Zellen punktuell an einer Stelle erregt, von der aus die an¬ schließende Ausbreitung der Erregung erfolgt Bei der Defibrillation erfolgt eine möglichst großflächige und gleichzeitige Beeinflussung von Zellen, um diese zu depolarisieren und um sie anschließend daran ihre naturliche Reizleitung in geordneter Weise wiederauf¬ nehmen zu lassen

Aus der DE 32 13 331 A1 ist entnehmbar, daß eine Schπttmacher- lektrode eine kleine geometrische Flache aufweisen soll, damit sich eine hohe Feldstarke ergibt und die für die Stimulation erwünschte punktuelle Erregung erzielt wird

Aus der DE 35 23 226 A1 ist entnehmbar, daß bei der Defibrillation eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Feldlinien über das Herz erwünscht ist

Gattungsgemaße Anordnungen sind in Form von Herzschrittma¬ chern mit den dazugehörigen Elektrodensonden bekannt Bei den bekannten Vorrichtungen werden zwei Elektroden verwendet, wobei ein vom Impulsgeber abgegebener Impuls zur Erzeugung eines elektrischen Feldes bzw eines Dipolfeides zwischen den beiden

Elektroden dient Diese bekannten Anordnungen dienen der Stimu¬ lation des Herzgewebes, d h sie sollen durch den Impuls eine ge¬ richtete Ausbreitung der Erregung von den Elektroden aus bewirken

Gattungsfremd sind beispielsweise aus der EP 559 933 A1 Anord¬ nungen zur Defibrillation bekannt, bei denen eine synchrone Entla¬ dung von Herzzellen bewirkt werden soll in der Hoffnung, daß dann die normale Erregungstatigkeit wieder aufgenommen werden kann oder daß von einem Herzschrittmacher stimuliert eine Erregung der Herzzellen ungestört erfolgen kann Bei derartigen Anordnungen zur

Defibrillation werden drei Elektroden verwenden, von denen zwei innerhalb oder außerhalb unmittelbar am Herz angeordnet werden, wahrend eine dritte Elektrode unter die Haut des Patienten implan¬ tiert wird

Demgegenüber sind bei der Stimulation, also bei der Anwendung von Herzschrittmachern die Elektroden als wandstandige Elektroden im Herzen angeordnet, d h sie haben direkten Kontakt mit den zu reizenden Zellen Je nach Anordnung der Elektroden können rechtsventπkulare Stimulationen oder auch atrio-ventπkulare Stimu¬ lationen erzielt werden

Grundsatzlich ist es bei der Entwicklung von Herzschrittmachern bzw von Elektrodenanordnung zur Stimulation wünschenswert, ei- ne möglichst niedrige Reizschwelle zu erzielen Zudem ist es wün¬ schenswert, den Patienten weitestgehend zu schonen, d h die An¬ zahl zu implantierender Elektroden so gering wie möglich zu halten

Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemaße Anordnung dahingehend weiter zu entwickeln, daß bei der Verwen-

dung von für die Stimulation herkömmlichen Impulsen der Einsatz wandstandiger oder flotierender Elektroden ermöglicht wird

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine An- Ordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelost

Die Erfindung schlagt mit anderen Worten vor, unter Verwendung der an sich bekannten Elektrodensonden die Verschaltung zwischen Impulsgeber und Sonde derart abzuändern, daß die mehreren an einer Sonde vorgesehenen Elektroden bei Abgabe eines einzelnen

Impulses durch den Impulsgeber überlappende Dipolfelder er¬ zeugen Auf diese Weise kann die Reizschwelle derart verringert werden, daß sowohl wandstandige als flotierende Elektroden Ver¬ wendung finden können Dabei werden durch Überlagerung der elektrischen Felder bzw der Dipolfelder ortliche Konzentrationen von Feldlinien bewirkt, wobei bekanntlich eine Erhöhung der Feld- linienanzahl eine verstärkte Reizung der Zellen bewirkt, so daß auch die wandfernen, namlich dotierenden Elektroden, eine ausrei¬ chende Reizung der Herzzellen zur Stimulation bewirken können

Dabei kann die Anwendung über den Einsatz bei Herzschritt¬ machern hinaus beispielsweise zur muskulären/neuronalen Stimu¬ lation, z B bei cardiomuoplastien cardiomy, zur Stimulation der Harnblase, zur Skelettmuskelstimulation oder zur zentralen oder auch peripheren Nervenstimulation eingesetzt werden

Bei der Anwendung im Bereich der Herzschrittmachertherapie kön¬ nen implantierbare Schrittmacher, externe temporare Schrittmacher oder auch implantierbare AICD sowohl bei der Verwendung von flo- tierenden Elektroden im Herzen als auch bei der Verwendung von wandstandigen Elektroden im Herzen erfindungsgemaß ausgestaltet werden

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteranspru- chen entnehmbar

Ausfuhrungsbeispiele einer erfindungsgemaßen Anordnung sind in den Zeichnungen Fig 1 bis 10 dargestellt

In Fig 1 ist mit H schematisch eine Herzsilhouette dargestellt, wo- bei unten rechts mit V der linke Ventrikel angedeutet ist, wahrend weiter oben mit A_ das Atrium, also der Vorhof schematisch ange¬ deutet ist

Innerhalb der Herzsilhouette H ist eine Sonde S_angedeutet, die drei Elektroden aufweist Die beiden flottierenden Elektroden 1 und

2 im Bereich des Vorhofes A sowie die wandstandige Elektrode 3 im Ventrikel V

Die Sonde S faßt Zuleitungen zu den einzelnen Elektroden 1 , 2 und 3 zusammen, wobei aus Fig 1 ersichtlich ist, daß sich diese Zu¬ leitungen verzweigen, wobei jede der jeweiligen Elektrode 1 , 2 und

3 zugeordnete Zuleitung mit der gleichen Ziffer bezeichnet ist wie die jeweilige Elektrode und wobei diese Zuleitungen mit den elek¬ trischen Kontakten 4a und 4v einer Energiequelle 5 verbunden sind, beispielsweise einer Batterie eine Herzschrittmachers Die elektrischen Kontakte 4a dienen zur Ansteuerung der Atrium- Elektroden 1 und 2, wahrend die Kontakte 4v der Ansteuerung der Ventrikelelektrode 3 dienen Die Ventrikelelektrode 3 dient in erster Linie als Befestigungsmittel für die Sonde S, sie kann jedoch dar- über hinaus zur an sich bekannten unipolaren Stimulation der Herz¬ zellen verwendet werden, wie aus der Verschaltung mit dem Minus¬ pol der Energiequelle 5 ersichtlich ist, wobei der Pluspol mit einer zusätzlichen Elektrode verbunden ist

Diese zusätzliche Elektrode ist mit „Ground" bezeichnet, wobei die¬ se Elektrode durch das Gehäuse des Herzschrittmachers gebildet sein kann oder auch durch eine dritte separate Elektrode auf der eigentlichen Schrittmachersonde S oder auf einer eigenständigen Sonde

Unterhalb dieser schematisch dargestellten Anordnung sind in Fig 1 vier unterschiedliche Verschaltungen der Elektroden mit den Gro߬ buchstaben A, B, C und D gekennzeichnet sowie darüber schema¬ tisch der Feldlmienverlauf der elektrischen Felder dargestellt Der Uberlappungsbereich zweier elektrischer Felder ist mit gestrichelten

Linien angedeutet In diesem Uberlappungsbereich befindet sich die Massierung von Feldlinien, die erfindungsgemaß die besonders niedrige Reizschwelle zur Stimulation des Herzgewebes bedingt

Dabei ergibt sich als Schaltungsmoghchkeit A die Masseelektrode negativ anzuschalten, die Elektrode 1 ebenfalls, die Elektrode 2 je¬ doch positiv Schaltungsschema B gibt den grundsätzlich gleichen Aufbau, jedoch mit genau umgekehrter elektrischer Anschaltung der einzelnen Elektroden wieder Die Elektrode "Ground" ist positiv an- geschaltet, die Elektrode 1 ebenfalls, die Elektrode 2 demgegenüber negativ Der Verlauf der elektrischen Feldlinien bleibt hierbei grund¬ sätzlich gleich, so daß sich derselbe Punkt einer Feldlinienkonzen- tπerung im Bereich der Elektrode 2 ergibt Es ändert sich jedoch die Polarität, die das Reizschwellen-Verhalten bekannterweise beein- flussen und mitbestimmen kann

Eine Überlappung der beiden elektrischen Felder über einen we¬ sentlich größeren Bereich ergibt sich durch die Verschaltung der Elektroden gemäß den Schaltschemata C und D Gemäß der Ver- schaltungsmoghchkeit C sind die beiden Elektroden 1 und 2 beide negativ angeschaltet, wahrend die Elektrode „Ground" positiv ange¬ schaltet ist Ein prinzipiell gleicher Feldlmienverlauf ergibt sich durch eine negierte Verschaltung der Elektroden, bei der die Elek¬ troden 1 und 2 positiv angeschaltet sind, die Elektrode „Ground" jedoch negativ, also durch einen Polaπsationswechsel Weiterhin ergibt sich ein gleicher Feldlmienverlauf, wenn - wie in Fig 1 unten rechts angedeutet, gegenüber der Elektrode 2 die Elektroden 1 und „Ground" umgekehrt als in den Schaltschemata C und D angege¬ ben geschaltet werden Auf diese Weise wechseln die Polaritäten der Elektroden, der grundsätzliche Feldlmienverlauf und damit der mit gestrichelten Linien eingezeichnete Bereich einer Massierung

von Feldlinien bleibt jedoch gleich, so daß in diesem Bereich eine besonders intensive Reizwirkung für das umgebende Gewebe er¬ zielbar ist und damit eine Absenkung der Reizschwelle bewirkt wird Auf diese Weise kann die Energiequelle 5 entweder eine längere Lebensdauer aufweisen oder baulich kleiner ausgebildet werden

Die in Fig 1 dargestellte Sonde S stellt eine handelsübliche Sonde dar, bei der die Elektroden 1 und 2 als Sensoren Verwendung fin¬ den, die einen Vorhofimpuls bei handelsüblichen Herzschπttma- cheranordnungen lediglich registrieren Daraufhin wird der vom

Herzschrittmacher ausgegebene Impuls mit Hilfe der Ventrikelelek¬ trode 3 erzeugt, wobei diese als unipolare Elektrode verschaltet ist, d h der Gegenpol zur Elektrode 3 befindet sich nicht im Herzen, sondern außerhalb, beispielsweise in Form der „Ground" Elektrode

Fig 2 ist grundsatzlich ähnlich aufgebaut wie Fig 1 und zeigt im oberen Bereich schematisch die erfindungsgemaße Anordnung, allerdings bei Verwendung wandstandiger Elektroden 1 und 2 unter Verzicht auf eine Ventrikelelektrode Dabei findet eine Energie- quelle mit lediglich zwei elektrischen Kontakten 4 Verwendung Die in Fig 2 dargestellte Sonde stellt eine handelsübliche wandstandige Vorhofsonde dar, die erfindungsgemaß nicht verändert, sondern le¬ diglich auf andere Weise mit dem eigentlichen Herzschrittmacher verschaltet werden muß, um die erfindungsgemaßen Vorteile zu er- zielen Die Ausgestaltung der Impulse hinsichtlich des Impulsverlau¬ fes, der Impulsdauer und Impulsintensitat kann unverändert bleiben, dennoch wird eine verbesserte Stimulation des Gewebes bewirkt Ggf können die Herzschrittmacher sogar einfacher als bislang aus¬ geführt werden Wahrend für manche Anwendungsfalle die Erho- hung der Spannung erforderlich war gegenüber der Spannung, die

Die Batterie des Herzschrittmachers liefert (mit Hilfe eines soge¬ nannten Spannungsdoppiers) kann bei einer erfindungsgemaßen Verschaltung der Elektroden in vielen Fällen auf eine derartige Spannungsanhebung verzichtet werden, so daß energiezehrende Schaltungsbestandteile der Stimulationsanordnung entfallen können

Fig 3 zeigt eine Anordnung ähnlich Fig 2, jedoch unter Verwen¬ dung flottierender Atriumelektroden Die Verwendung flotierender Elektroden schont den Patienten, da die flotierenden Elektroden nicht implantiert werden müssen Häufig ist es bei der Implantation von Elektroden erforderlich, den Implantationsort mehrfach neu zu wählen, um einen Ort mit möglichst niedriger Reizschwelle aufzu¬ suchen Allgemein beinhalten die Implantationen von Elektroden im Herzgewebe die Gefahr von Infektionen und Punktierungen, so daß grundsätzlich wünschenswert ist, die Zahl implantierter Elektroden so gering wie möglich zu halten Dabei war bislang der Einsatz flotierender Elektroden jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß diese viel Energie benotigen, um trotz des Abstandes zu den zu reizenden Zellen eine ausreichende Stimulation zu gewährleisten Hierbei konnte es zu Reizungen des Threnicus kommen, so daß die Stimu¬ lation gleichzeitig Zwergfellzuckungen auslosen konnte Bei der er¬ findungsgemaßen Verschaltung der Elektroden sind derartige Rei¬ zungen ausgeschlossen

Fig 4 zeigt eine Anordnung, bei der durch Verwendung einer gro߬ flächigen Atriumelektrode 2 auch bei den Schaltungsschemata_A und JB ein relativ breiter und nicht lediglich punktueller Bereich er- zielbar ist, in dem eine Massierung von Feldlinien erzielt wird

Fig 5 zeigt, daß die Masseelektrode "Ground" ersetzt werden kann, wenn eine zusätzliche Atriumelektrode 4 Verwendung findet Die gleiche in Fig 5 rechts dargestellte Anordnung ist in Fig 6 mitsamt dem Verlauf der damit erzielbaren elektrischen Felder und Dipolfel¬ der, und mitsamt den Schaltungsmoglichkeiten _A, B, C und D dar- gestellt, wobei ähnlich wie in Fig 1 auch in Fig 6 unten rechts an¬ gedeutet ist, daß gegenüber der zweiten Atriumelektrode 2 die bei¬ den anderen Elektroden, hier Die beiden anderen Atriumelektroden 1 und 4 jeweils umgekehrt geschaltet werden können, wobei ein prinzipiell gleicher Verlauf der elektrischen und der Dipolfeldlinien erzielbar ist

Fig 7 zeigt eine Anordnung ähnlich der von Fig 6 mit einer dem¬ gegenüber jedoch vergrößerten Atriumelektrode 2, so daß sich auch bei einer Verschaltung der Elektroden gemäß den Schaltschemata A und B ein vergleichsweise breiter und nicht nur schmaler oder punktueller Bereich der Feldlmienkonzentration ergibt

In Fig 8 ist eine Anordnung dargestellt, bei der die Ventrikelelektro¬ de 3 wie in den vorangehenden Beispielen wandstandig angeordnet ist, in deren Nahe jedoch die dritte Atriumelektrode 4 angeordnet ist Die sich daraus ergebenden Feldlinienverlaufe sind wie in den vor¬ angehenden Darstellungen dargestellt, wobei sich auch hier im Rahmen der gestrichelt dargestellten Linien der Bereich einer er¬ höhten Feldlmienkonzentration und damit einer verbesserten Reizwirkung für das benachbarte Korpergewebe ergibt

Auch bei der Anordnung gemäß Fig 8 wird eine handelsübliche Sonde nach dem Stand der Technik verwendet Dabei dienen bei der herkömmlichen Anwendungsweise dieser Sonde die Elektroden 1 und 2 als Sensoren, die Vorrufsignale aufnehmen, so daß zeitver- setzt dann über die Elektroden 3 und 4 die Stimulation erfolgen kann Durch die erfindungsgemaße Verschaltung der Elektroden können bei Verwendung preisgünstiger herkömmlicher Sonden so¬ wie preisgünstiger handelsüblicher Herzschrittmacher niedπgerere Reizschwellen erzielt werden

Fig 9 zeigt eine Gegenüberstellung von zwei unterschiedlichen er¬ findungsgemaßen Verschaltungsmoglichkeiteπ unter Einbeziehung einer dritten Elektrode bei der erfindungsgemaßen Stimulation Die mit „Bimos 1 " bezeichnete Darstellung zeigt zwei an einer gemem- samen Sonde befestigte Elektroden, die rechteckig angedeutet sind wahrend die oval angedeutete und erfindungsgemaß erforderliche dritte Elektrode durch das Schnttmachergehause gebildet wird, wie es bei einer konventionellen unipolaren Stimulationskonfiguration bekannt ist Der Elektrodenabstand zwischen der ersten und der zweiten Ringelektrode (E1 und E2) ist deutlich geringer als der

Elektrodenabstand zwischen der zweiten Ringelektrode E2 und der

dritten Ringelektrode E3, welche durch das Schnttmachergehause gebildet ist

Demgegenüber zeigt die Darstellung „Bimos 2" drei auf der ge- memsamen Sonde angeordnete Ringelektroden, wobei der Abstand zwischen der ersten und zweiten Ringelektrode E1 und E2 entwe¬ der identisch oder unterschiedlich zu dem Abstand zwischen der zweiten und dritten Ringelektrode E2 und E3 sein kann Die dritte Ringelektrode E3 ist stets intrakardial bzw im unteren Anteil der Vena karva Superio angeordnet

Fig 10 zeigt die beiden Schaltungsvaπanten „Bimos 1 " und „Bimos 2' , wobei in beiden Fallen eine Sonde mit drei Elektroden dargestellt ist, die als rechteckige Felder angedeutet sind Das Schπttmacher- gehäuse ist wie bei Fig 9 oval angedeutet

Bei der Konfiguration gemäß „Bimos 1" sind die drei erfindungsge¬ maß miteinander verschalteten Elektroden durch zwei der auf der Sonde angeordneten Elektroden und durch das Schπttmacherge- hause gebildet Demgegenüber ist das Schnttmachergehause bei der Elektrodenverschaltung gemäß „Bimos 2" nicht in die Elektro- denverschaltung einbezogen

Unterhalb der beiden Darstellung „Bimos 1" und „Bimos 2" sind die unterschiedlichen mit dem jeweiligen Schaltungskonzept möglichen

Polaπtatskonfigurationen dargestellt Die geschwärzten Felder zei¬ gen nicht mögliche Schaltungsmoghchkeiten an, bei der Konfigura¬ tion gemäß „Bimos 1" ist die hell dargestellte Elektrode auf der Sonde stets nicht an der Verschaltung beteiligt, so daß unterhalb dieser hell dargestellten Elektrode samtliche Felder geschwärzt sind Bei der Schaltungsanordnung gemäß „Bimos 2" ist die Schπttmacherelektrode bei erfindungsgemaßen und bei bipolaren Verschaltungen (A, B, C für die erfindungsgemaßen Verschalun¬ gen und bi 1 bis bi 6 für bipolare Verschaltungen nicht in die Schaltungsanordnung einbezogen Unipolare Schaltungsanordnun¬ gen sind bei einer Konfiguration gemäß „Bimos 2" jedoch unter

Einbeziehung des Schnttmachergehauses möglich, wie aus den Polaπsationsdarstellungen gemäß uni 1 bis uni 6 hervorgeht

Die bipolaren Schaltungsvananten 2, 3, 5 und 6 sowie die unipola¬ ren Schaltungsvananten 3 und 4 sind bei einer Elektrodenanord¬ nung gemäß „Bimos 1" nicht realisierbar, so daß unter der Darstel¬ lung „Bimos 1" die entsprechenden Schaltungsvananten ebenfalls geschwärzt sind