DE2721775A1

DE2721775A1 - Heart pacemaker electrode - has ball head of larger dia. than adjacent lead insulating sleeve

Info

Publication number: DE2721775A1
Application number: DE19772721775
Authority: DE
Inventors: Michael S Dipl Ing Lampadius
Original assignee: Lampadius michael S dipl-Ing
Current assignee: Lampadius michael S dipl-Ing
Priority date: 1977-05-13
Filing date: 1977-05-13
Publication date: 1978-11-23

Abstract

The heart pacemaker electrode has a flexible lead enclosed in an insulating sleeve and particularly in spiral form, with a plain ball-shaped contact head at the end to be inserted in the heart. The insulating sleeve (3) extends as far as the head ball (5), and the external diameter of the latter is greater than that of the portion of the sleeve immediately adjacent to it. Typically the sleeve can taper towards the ball, and the portion immediately adjacent can be of ceramic, glass or synthetic resin. The ball can be secured to a stem of the head, whose diameter is less than that of the lead, and which can have at the end furthest from the ball a fixing cap in which the lead engages.

Description

Herzschrittmacherelektrode Pacemaker lead

Die Erfindung betrifft eine Herzschrittmacherelektrode mit einer insbesondere als Spirale ausgebildeten, flexiblen und von einem Isoliermantel umgebenen Zuleitung, an deren in das Herz einzuführenden Ende ein im wesentlichen kugelförmiger, blanker Kontaktkopf angebracht ist.The invention relates to a pacemaker electrode with a particular flexible supply line designed as a spiral and surrounded by an insulating jacket, at its end to be inserted into the heart a substantially spherical, bare one Contact head is attached.

Im Interesse der Lebensdauer der Batterien eines Herzschrittmachers soll die Stromstärke der Stimulationsimpulse möglichst gering sein. Stimulationsi.l.pulse geringer Stromstärke haben darüberhinaus den Vorteil, daß das Muskelzucken an der indifferenten Elektrode des Herzschrittmachers, d.h. an seiner nicht in das Herz eingefdhrtm Elektrode leichter vermieden werden kann. Die Stromstärke der Stimulationsimpulse wird im wesentlichen durch den Gewebewiderstand zwischen dem in das Herz eingeführten Kontaktkopf und der indifferenten Elektrode bestimmt. Dieser Widerstand soll unter dem Gesichtspunkt geringer Stromstärke der Stimulationsimpulse möglichst groß sein und kann durch Verringerung der Kontaktfläche des Kontaktkopfs, d.h. durch Erhöhung des Übergangswiderstands zwischen Kontaktkopf und Herzmuskelgewebe erhöht werden.In the interests of the lifespan of a pacemaker's batteries the current strength of the stimulation pulses should be as low as possible. Stimulation i.l.pulse low amperage also have the advantage that the muscle twitching at the indifferent electrode of the pacemaker, i.e. not on his in The electrode inserted into the heart can be avoided more easily. The amperage of the Stimulation impulses are essentially determined by the tissue resistance between the The contact head inserted into the heart and the indifferent electrode are determined. This Resistance should be from the point of view of the low current strength of the stimulation pulses be as large as possible and by reducing the contact area of the contact head, i.e. by increasing the transition resistance between the contact head and myocardial tissue increase.

Es wurden eine Vielzahl Versuche mit unterschiedlichen Elektrodenformen durchgeführt. Unter anderem ist eine Schrittmacherelektrode bekanntgeworden, deren Zuleitungsspirale unisoliert axial über das Ende des Isoliermantels hinausragt und am stirnseitigen Ende eine Kugel trägt. Die Kugel bildet zusammen mit dem unisolierten Abschnitt der Zuleitungsspirale den Kontaktkopf. Trotz geringer Kontaktfläche des Kontaktkopfs ergaben sich jedoch nicht ausreichend hohe Ubergangswiderstände zwischen Kontaktkopf und Herzmuskelgewebe.A large number of experiments were carried out with different electrode shapes carried out. Among other things, a pacemaker electrode has become known, whose Uninsulated supply spiral protrudes axially beyond the end of the insulating jacket and carries a ball at the front end. The sphere forms together with the uninsulated Section of the supply spiral the contact head. Despite the small contact area of the However, the contact head did not result in sufficiently high contact resistances between Contact head and heart muscle tissue.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg zu zeigen, wie maximale Ubergangswiderstände zwischen dem Kontaktkopf einer Herzschrittmacherelektrode und dem Herzmuskelgewebe erzielt werden können.The object of the invention is to show a way of achieving maximum contact resistances between the contact head of a pacemaker electrode and the heart muscle tissue can be achieved.

Ausgehend von der eingangs näher erläuterten Herzschrittmacherelektrode wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Isoliermantel bis an die Kugel des Kontaktkopfs heranreicht und daß der Außendurchmesser der Kugel größer ist als der Außendurchmesser der an die Kugel unmittelbar anschließenden Bereiche des Isoliermantels. Auf diese Weise wird dem Polarisationswiderstand des Herzmuskelgewebes optimal Rechnung getragen. Die Gewebsfltissigkeit kann als Elektrolyt angesehen werden, in welchem die Stimulationsströme aufgrund von Dissotiationsvorgängen fließen. Dev Übergangswiderstand des Kontaktkopfs zum Herzmuskelgewebeist somit nicht nur eine Funktion der Kontaktfläche, sondern auch der Feldverteilung in der Umgebung des Kontaktkopfs. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß der Übergangswiderstand zwischen Kontaktkopf und Herzmuskelgewebe umso größer wird, je besser die gesamte Kontaktfläche der Form einer vollständigen Kugel angenähert wird und andersgeformte Kontaktflächenbereiche, insbesondere zylindrische Kontaktflächenbereiche vermieden werden.Based on the cardiac pacemaker electrode explained in more detail at the beginning this object is achieved according to the invention in that the insulating jacket up to the ball of the contact head reaches and that the outer diameter of the ball is larger is than the outer diameter of the areas immediately adjoining the sphere of the insulating jacket. In this way the polarization resistance of the heart muscle tissue becomes optimally taken into account. The tissue fluid can be viewed as an electrolyte in which the stimulation currents flow due to dissotiation processes. Dev contact resistance of the contact head to the heart muscle tissue thus not only a function of the contact area, but also of the field distribution in the vicinity of the contact head. Surprisingly, it has been found that the transition resistance between the contact head and the heart muscle tissue increases, the closer the total contact area approximates the shape of a complete sphere and differently shaped contact surface areas, in particular cylindrical contact surface areas be avoided.

Bezogen auf die Größe der Kontaktfläche wird der Übergangswiderstand umso größer, je kleiner die zur Befestigung der Kugel benötigte Kugelfläche ist. Als günstig hat es sich deshalb erwiesen, wenn sich der Durchmesser der unmittelbar an die Kugel anschließenden Bereiche des Isoliermantels zur Kugel hin verjüngt.The contact resistance is related to the size of the contact area the larger, the smaller the spherical surface required for fastening the sphere. It has therefore proven to be beneficial if the diameter of the directly areas of the insulating jacket adjoining the ball tapers towards the ball.

Üblicherweise besteht der Isoliermantel im Bereich der Zuleitung aus elastischem Silikonkautschuk oder dergleichen mit relativ großer Schichtdicke. Die Schichtdicke des Isoliermantels kann in den unmittelbar an die Kugel anschließenden Bereichen beträchtlich verringert werden, wenn der Isoliermantel in diesem Bereich aus Keramik, Glas oder Kunstharz besteht.The insulating jacket usually consists of in the area of the supply line elastic silicone rubber or the like with a relatively large layer thickness. the The layer thickness of the insulating jacket can be in the range directly adjacent to the sphere Areas can be reduced considerably if the insulating jacket is in this area made of ceramic, glass or synthetic resin.

Sofern der Durchmesser der Zuleitung relativ groß ist, wie es beispielsweise bei als Spirale ausgebildeten Zuleitungen der Fall ist, kann die Kugel an einem Stiel des Kontaktkopfs gehalten sein, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Zuleitung. Der Stiel ist ebenfalls isoliert und verringert aufgrund seines kleineren Durchmessers die Befestigungsfläche der Kugel. Das der Kugel axial abgewandte Ende des Stiels kann eine Befestigungskappe tragen, in die die Zuleitung eingreift.If the diameter of the supply line is relatively large, as it is for example is the case with supply lines designed as a spiral, the ball can be attached to a Be held the stem of the contact head, the diameter of which is smaller than the diameter the supply line. The stem is also isolated and reduced due to its smaller size Diameter is the mounting surface of the ball. The end facing away from the ball axially of the stem can carry a fastening cap into which the supply line engages.

Sofern die Zuleitung als Spirale ausgebildet ist, kann das der Kugel axial abgewandte Ende des Stiels aber auch lediglich in den Innenraum der Spirale eingesteckt sein.If the supply line is designed as a spiral, the ball can do that axially facing away end of the stem but also only in the interior of the spiral be plugged in.

Der Durchmesser der Kugel ist relativ gering. Um einer Perforation der Herzwand vorzubeugen, bildet der Isoliermantel im Abstand von der Kugel vorzugsweise eine radial nach außen sich erstreckende Ringschulter, die die Eindringtiefe der Kugel in die Herzwand begrenzt.The diameter of the sphere is relatively small. To a perforation To prevent the wall of the heart, the insulating jacket is preferably formed at a distance from the sphere a radially outwardly extending annular shoulder that defines the depth of penetration of the Sphere bounded in the heart wall.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Die Fig. 1 bis 3 zeigen jeweils schematische Längsschnitte durch verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Herzschrittmacherelektroden.In the following, the invention will be explained in more detail with reference to drawings will. FIGS. 1 to 3 each show schematic longitudinal sections through different ones Embodiments of pacemaker electrodes according to the invention.

Fig. 1 zeigt eine Herzschrittmacherelektrode mit einer flexiblen Zuleitung 1, beispielsweise einer Spirale, die von einem beispielsweise aus Silikonkautschuk bestehenden Isoliermantel 3 urrthüllt ist. An dem in das Herz einzuführenden Ende der Zuleitung 1 ist eine nicht isolierte, d.h. blanke Metall-Kugel 5 als Kontaktkopf der Schrittmacherelektrode befestigt.Fig. 1 shows a pacemaker electrode with a flexible lead 1, for example a spiral, which is made of a silicone rubber, for example existing insulating jacket 3 is original. At the end to be inserted into the heart of the supply line 1 is an uninsulated, i.e. bare metal ball 5 as a contact head attached to the pacemaker lead.

Der Durchmesser des Isoliermantels 3 verjüngt sich in dem unmittelbar an die Kugel 5 anschließenden Bereichen zur Kugel 5 hin, womit die Befestigungsfläche der Kugel 5 im wesentlichen gleich der Querscnnittsfläche der Zuleitung 1 ist.The diameter of the insulating jacket 3 tapers in that immediately areas adjoining the ball 5 towards the ball 5, with which the fastening surface of the ball 5 is essentially equal to the cross-sectional area of the supply line 1.

Während bei der Ausführungsform nach Fig. 1 der Durchmesser der Zuleitung relativ gering ist, zeigt Fig. 2 eine Ausführungsform mit relativ großem Durchmesser einer beispielsweise als Spirale ausgebildeten flexiblen Zuleitung 7. Die Zuleitung 7 ist wiederum von einem etwa aus Silikonkautschuk bestehenden Isoliermantel 9 umgeben. Am Ende der Zuleitung 7 ist eine nicht isolierte Metall-Kugel 11 eines Kontaktkopfs angebracht.While in the embodiment of FIG. 1, the diameter of the supply line is relatively small, Fig. 2 shows an embodiment with a relatively large diameter a flexible supply line 7 designed, for example, as a spiral. The supply line 7 is in turn surrounded by an insulating jacket 9 made for example of silicone rubber. At the end of the supply line 7 is a non-insulated metal ball 11 of a contact head appropriate.

Die Kugel 11 ist an einem Stiel 13 gehalten, der an seinem der Kugel 11 abgekehrten Ende eine Kappe 15 trägt, in welcher das Ende der Zuleitung 7 befestigt ist. Der Stiel 13 als auch die Kappe 15 bestehen aus Metall. Zur Verringerung der Befestigungsfläche der Kugel 11 istder Durchmesser des Stiels 13 kleiner gewählt als der Durchmessez der Zuleitung 7. Der Isoliermantel 9 erstreckt sich sowohl über die Kappe 15 als auch über den Stiel 13 hinweg bis zur Kugel 11. Gegebenenfalls kann die Isolierung des Stiels 13 aus einem anderen Material, beispielsweise Keramik, Glas, Kunstharz oder dergleichen bestehen, wodurch die Schichtdicke der Isolierung und damit die verdeckte Fläche der Kugel 11 weiter verringert werden kann. Die Isolierung 9 bildet mit axialem Abstand von der Kugel 11 eine zur Kugel 11 hinweisende, radial nach außen sich erstreckende Ringschulter17, die die Eindringtiefe der Kugel 11 begrenzt und damit Perforationen der Herzwand verhindert. An die Ringschulter17 schließt sich ein Widerhakenbereich 19 des Isoliermantels 9 an, dessen Querschnittserweiterung das Herausziehen bzw. Herausrutschen der Herzschrittmacherelektrode erschweren soll.The ball 11 is held on a stem 13, which is the ball on his 11 facing away from the end carries a cap 15 in which the end of the supply line 7 is attached is. The stem 13 and the cap 15 are made of metal. To reduce the Mounting surface of the ball 11, the diameter of the stem 13 is selected to be smaller than the diameter of the supply line 7. The insulating jacket 9 extends extends over both the cap 15 and the stem 13 to the ball 11. If necessary, the insulation of the stem 13 can be made of a different material, for example Ceramic, glass, synthetic resin or the like are made, whereby the layer thickness of the Isolation and thus the hidden area of the ball 11 can be further reduced can. The insulation 9 forms an axial distance from the ball 11 to the ball 11 indicative, radially outwardly extending annular shoulder17, which determines the depth of penetration of the ball 11 and thus prevents perforations in the heart wall. On the ring shoulder 17 adjoins a barb area 19 of the insulating jacket 9, its cross-sectional expansion to make it more difficult to pull out or slip out the pacemaker electrode.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform einer Herzschrittmacherelektrode, die sich von der Elektrode nach Fig. 2 im wesentlichen nur durch die Befestigung ihrer als Kontaktkopf dienenden Kugel 21 unterscheidet. Die Kugel 21 ist an einem Stiel 23 gehalten, dessen der Kugel 21 abgekehrtes Ende in den Innenraum einer als Spirale ausgebildeten Zuleitung 25 eingreift und dort befestigt ist.Fig. 3 shows an embodiment of a cardiac pacemaker electrode, which differs from the electrode according to FIG. 2 essentially only by the fastening their serving as a contact head ball 21 differs. The ball 21 is on one Stalk 23 held, the end of which facing away from the ball 21 into the interior of a as Spiral formed supply line 25 engages and is fixed there.

Der Stiel 23 und die Zuleitung 25 sind entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 2 bemessen und isoliert.The stem 23 and the supply line 25 are according to the embodiment dimensioned according to Fig. 2 and insulated.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims 1. Cardiac pacemaker electrode with a particular flexible supply line designed as a spiral and surrounded by an insulating jacket, at its end to be inserted into the heart a substantially spherical, bare one Contact head is attached, thereby g e k e nn z e i c h n e t that the insulating jacket (3; 9) up to the ball (5; 11; 21) of the contact head and that the outer diameter the ball (5; 11; 21) is larger than the outer diameter of the ball (5; 11; 21) immediately adjacent areas of the insulating jacket (3; 9).

2. pacemaker electrode according to claim 1, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the diameter of the directly adjoining the ball (5) Areas of the insulating jacket (3) tapers towards the ball (5).

3. pacemaker electrode according to claim 1, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the areas directly adjoining the ball (5; 11; 21) the insulating jacket (3; 9) made of ceramic, glass or synthetic resin.

4. pacemaker electrode according to claim 1, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the ball (11; 21) on a stem (13; 23) of the contact head is held, the diameter of which is smaller than the diameter of the supply line (7; 25).

5. pacemaker electrode according to claim 4, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the end of the stem (13) facing away axially from the ball (11) Carrying fastening cap (15), in which the supply line (7) engages.

6. pacemaker electrode according to claim 4, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the end of the stem (23) facing away axially from the ball (23) in engages the interior of the supply line (25) designed as a spiral.

7. pacemaker electrode according to one of the preceding claims, thereby g e k e n n n z e i c h n e t that the insulating jacket (9) at a distance from the Ball (11; 21) forms an annular shoulder (17) extending radially outward.