ES2241960T3 - Sistema inalambrico de estimulacion cardiaca con electrodos vasculares. - Google Patents
Sistema inalambrico de estimulacion cardiaca con electrodos vasculares.Info
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Abstract
Un aparato para estimular eléctricamente un tejido de un animal, el cual incluye un generador (20) que produce una señal de estimulación que tiene pulsos que ocurren a una velocidad que corresponde a la velocidad a la cual se desea la estimulación, un transmisor (22) conectado al generador y que emite una señal de radio frecuencia (16) en respuesta a la señal de estimulación, y que se caracteriza por: un primer electrodo en espiral (30) para implantación dentro de una vena (14) del animal y que por recibo de la señal de radiofrecuencia (16), aplica una corriente eléctrica a través del tejido del animal.
Description
Sistema inalámbrico de estimulación cardiaca con
electrodos vasculares en espiral.
La presente invención se relaciona con
dispositivos médicos implantables que suministran energía al tejido
cardíaco con el propósito de mantener un ritmo cardíaco regular. Se
hace referencia a tales dispositivos como a dispositivos de
estimulación cardiaca.
Una solución para las personas con latidos
cardíacos naturales lentos o irregulares consiste en implantar en el
paciente un dispositivo de estimulación cardiaca. Un dispositivo de
estimulación cardiaca es un pequeño aparato electrónico que estimula
al corazón a latir a una velocidad regular. Consiste de un generador
de pulsos, implantado en el pecho en el pecho del paciente, que
produce pulsos eléctricos que estimulan las contracciones del
corazón. Los alambres eléctricos de conexión se extienden desde el
generador de pulsos hasta el electrodo ubicado en forma adyacente a
los músculos específicos del corazón que cuando son eléctricamente
estimulados, producen la contracción de las cámaras cardiacas
adyacentes.
Los dispositivos modernos de estimulación
cardiaca adaptan la velocidad de sus pulsos para ajustar los latidos
del corazón al nivel de actividad del paciente, imitando por lo
tanto los latidos naturales del corazón. El generador de pulsos
modifica esa velocidad localizando la actividad en el nódulo sinusal
del corazón o como respuesta a otros sensores que monitorean el
movimiento del cuerpo y la velocidad de la respiración.
Las diferentes necesidades de estimulación se
satisfacen ajustando la programación del generador de pulsos, y por
medio de la ubicación de los electrodos. Es muy común que los
alambres de conexión se extiendan a través de las venas que entran
al corazón de tal manera que los electrodos pueden ser ubicados en
el músculo de la cámara cardiaca que requiere de estimulación. Esto
requiere que los alambres de conexión se extiendan una cierta
distancia a través de las venas, y se puede necesitar también que
los alambres de conexión pasen a través de una o dos válvulas
cardiacas. En otros pacientes, se colocan electrodos en forma de
parche sobre la superficie exterior del corazón, con alambres que se
extienden a través del tejido hasta el dispositivo de estimulación.
Con cualquier tipo de ubicación de los alambres de conexión, es
importante que los electrodos sean ubicados en las posiciones
correctas sobre el corazón, para estimular los músculos y producir
contracciones. Por lo tanto es deseable colocar adecuadamente los
electrodos para lograr una máxima estimulación cardiaca con un
impacto adverso mínimo sobre otras funciones fisiológicas tales como
la circulación sanguínea. La
WO-A-98/26840 describe un aparato de
acuerdo con el preámbulo de la reivindicación uno.
Un aparato, para estimular eléctricamente el
tejido de un animal, que comprende un generador que produce una
señal de estimulación que tiene pulsos que suceden a una velocidad
que corresponde a la velocidad a la cual se desea la estimulación.
En donde la estimulación controla la velocidad cardiaca del animal,
el pulso de la señal de estimulación sucede a la velocidad del
corazón que se desea para el animal. La señal de estimulación es
alimentada a un trasmisor que emite una señal de
radiofrecuencia.
Se implanta un electrodo en espiral dentro de una
vena del animal en el lugar donde se desea la estimulación, tal
como una vena en un músculo del corazón. Al recibo de la señal de
radio frecuencia, el electrodo en espiral aplica una corriente
eléctrica a través del tejido del animal. En una modalidad
preferida, el electrodo en espiral incluye una antena para recibir
la señal de radiofrecuencia, y un detector sintonizado a la
frecuencia de la señal de radiofrecuencia. Cuando se recibe la señal
de radiofrecuencia, el detector produce una corriente eléctrica que
se aplica a los electrodos que a su vez están en contacto con el
tejido que va a ser estimulado.
El uso de una señal de radiofrecuencia elimina la
necesidad de una conexión por cable entre la fuente de la señal de
estimulación y los electrodos de estimulación. Por lo tanto, no se
requiere la inserción permanente de un cable a través del sistema
vascular del animal.
La Figura 1 es una vista diagramática de la
presente invención implantada en un paciente;
La Figura 2 es un diagrama esquemático de bloques
del dispositivo de estimulación de la Figura 1;
La Figura 3 en una vista isométrica en corte de
una vena cardiaca con un electrodo vascular en espiral de acuerdo
con la presente invención; y
La Figura 4 es un diagrama esquemático en bloques
de un circuito eléctrico sobre el electrodo vascular en espiral.
Inicialmente con referencia a la Figura 1, un
aparato para aplicar una estimulación eléctrica para estimular un
corazón 10 comprende un dispositivo de estimulación 12, y uno o más
electrodos vasculares en espiral localizados en venas 14 que
suministran sangre al músculo cardiaco. Como se describirá con más
detalle, el dispositivo de estimulación 12 emite una señal de
radiofrecuencia 16 que produce una señal eléctrica en el electrodo
vascular en espiral implantado, estimulando así el músculo
cardiaco.
Con referencia a la Figura 2, el dispositivo de
estimulación 12, comprende un generador de señal de estimulación
convencional 20 similar al utilizado en marcapasos cardiacos
anteriores, que utilizan electrodos conectados a alambres de
conexión. Los circuitos internos y la operación del generador de
señal de estimulación son similares a aquellos de los marcapasos
cardiacos anteriores. Sin embargo, en vez de las señales de
estimulación de salida que se aplican a los electrodos a través de
los alambres de conexión, las señales de estimulación se aplican a
la entrada de un trasmisor de radiofrecuencia (RF) 22. Tanto el
generador de señal de estimulación como el trasmisor de RF 22 son
alimentados por medio de una batería (no mostrada). En respuesta a
la señal de estimulación (también conocida como señal de
estimulación) del generador 20, el trasmisor de radiofrecuencia 22
genera un pulso de longitud correspondiente a la señal de
radiofrecuencia 16 que se trasmite a través de la cavidad pectoral
por medio de una antena 24. Preferiblemente, la antena 24 está
ubicada, ya sea relativamente cercana al corazón, o es del tipo que
enfoca la señal de radiofrecuencia hacia el corazón.
La Figura 3 ilustra un electrodo en espiral 30
que se ubica en la vena 14 del corazón 10. El cuerpo 33 del
electrodo en espiral 30 tiene un diseño similar al de las bien
conocidas espirales vasculares expandibles que se emplean para
ensanchar una vena o una arteria restringidas. Tales espirales
vasculares tienen un diseño generalmente tubular que inicialmente se
colapsa hasta un diámetro relativamente pequeño para permitirles el
paso libre a través de una arteria o vena de un paciente.
El procedimiento para implantar el electrodo en
espiral 30 es similar al utilizado por las espirales vasculares
convencionales. Por ejemplo, el balón al extremo de un catéter
estándar se inserta dentro del electrodo en espiral 30 en una
configuración colapsada, o de diámetro reducido. Ese montaje se
inserta entonces a través de una incisión en una vena o arteria
cercana a la piel de un paciente y se inserta a través del sistema
vascular en la ubicación apropiada adyacente al corazón 10.
Específicamente, el electrodo en espiral 30 se posiciona finalmente
en una vena cardiaca 14 adyacente a una sección del músculo cardiaco
donde se deberá aplicar la estimulación. El balón del catéter se
infla entonces para expandir el electrodo vascular en espiral 30
cuya expansión también ensancha ligeramente la vena 14, como se
observa en la Figura 3 que encaja el electrodo en espiral 30 en la
pared de la vena. Este ligero ensanchamiento de la vena, y el diseño
tubular del electrodo en espiral le permiten a la sangre fluir en
una forma relativamente no impedida a través del dispositivo. Se
desinfla el balón, se remueve el catéter del paciente y se cierra la
incisión. El electrodo en espiral 30 permanece en la vena sin ningún
alambre que conecte el electrodo al dispositivo de estimulación
12.
Con referencia a las Figuras 3 y 4, el electrodo
vascular en espiral 30 tiene un cuerpo 33 sobre el cual se monta un
circuito receptor de señal 32. El circuito receptor de señal 32
incluye, por ejemplo, una antena 34, un detector de señal de
radiofrecuencia 36, y un estimulador, que se forma por un primer y
un segundo electrodos 38 y 40. La antena 34 se conecta a una entrada
del detector de señal de radiofrecuencia 36. Ese detector se
sintoniza a la frecuencia de la señal de RF 16 que es emitida por el
dispositivo de estimulación 12. Para la detección de la señal de
radiofrecuencia 16, el detector 36 convierte la energía de esa señal
en una corriente eléctrica que se aplica al primer y al segundo
electrodos 38 y 40. Esos electrodos forman un circuito eléctrico con
el tejido cardiaco del paciente, permitiendo la estimulación de ese
tejido. Así, cada vez que el dispositivo de estimulación 12 emite
una señal de radiofrecuencia 16, se produce un pulso de corriente
eléctrica en la vecindad del electrodo en espiral 30, estimulando
por lo tanto el músculo cardiaco adyacente a ese electrodo.
Así, en vez de acoplar el dispositivo de
estimulación a los electrodos por medio de alambres eléctricos que
se extienden a través del sistema vascular y aún del mismo corazón,
la presente invención emplea señales de radiofrecuencia que permiten
tal acoplamiento. Esto elimina la necesidad de alambres eléctricos
que se extiendan a través de las venas y que pueden romperse
deshabilitando así la estimulación cardiaca. Además, los presentes
electrodos en espiral 30 y 31, pueden ubicarse en las venas
cardiacas 14, en puntos que están directamente asociados con loas
músculos específicos que requieren de estimulación.
Con referencia a la Figura 1, pueden ubicarse una
variedad de electrodos vasculares en espiral 30 y 31 que se
sintonizan a la misma radiofrecuencia en venas cardiacas en
diferentes posiciones en el corazón, para permitir una estimulación
simultánea de las regiones de tejido adyacentes.
Alternativamente, la variedad de electrodos en
espiral 30 y 31, implantados en diferentes venas del músculo
cardiaco, pueden sintonizarse a diferentes radiofrecuencias. En esta
modalidad, el trasmisor de radiofrecuencia 22 también puede
sintonizarse para producir señales de salida a varias
radiofrecuencias diferentes, en respuesta a una señal eléctrica de
control del generador de señal de estimulación 20. El generador de
señal de estimulación 20 especifica ahora la duración y la
frecuencia de la señal de RF 16 con miras a seleccionar un electrodo
en espiral específico para estimular el músculo cardíaco en una
ubicación particular. En consecuencia, diferentes porciones del
músculo cardiaco pueden ser estimuladas en forma independiente y
secuencial, variando la radiofrecuencia de la señal emitida 16 que
corresponde a la frecuencia a la cual se sintoniza el electrodo en
espiral 30 en una ubicación dada. Además, la variedad de electrodos
en espiral 30 puede activarse en una secuencia dada produciendo una
serie de señales de estimulación a diferentes radiofrecuencias. Esto
permite al dispositivo de estimulación 12 producir una contracción
secuencial de las cámaras del corazón para incrementar la eficiencia
cardiaca.
La descripción anterior estaba dirigida
principalmente a la modalidad preferida de la invención. Aunque se
prestó alguna atención a las diferentes alternativas dentro del
alcance de la invención, se anticipa que una persona entrenada en la
técnica probablemente llevará a cabo alternativas adicionales que
ahora son evidentes a partir de la descripción de las modalidades de
la invención. Por ejemplo, aunque la invención ha sido descrita en
el contexto de un dispositivo de estimulación cardiaca, el concepto
inventivo puede ser aplicado a dispositivos para la estimulación
eléctrica de otros órganos del cuerpo, tales como el cerebro para el
control de un ataque. Por lo tanto el alcance de la invención deberá
determinarse a partir de las siguientes reivindicaciones y no está
limitado por la descripción anterior.
Claims (7)
1. Un aparato para estimular eléctricamente un
tejido de un animal, el cual incluye un generador (20) que produce
una señal de estimulación que tiene pulsos que ocurren a una
velocidad que corresponde a la velocidad a la cual se desea la
estimulación, un transmisor (22) conectado al generador y que emite
una señal de radio frecuencia (16) en respuesta a la señal de
estimulación, y que se caracteriza por:
- un primer electrodo en espiral (30) para implantación dentro de una vena (14) del animal y que por recibo de la señal de radiofrecuencia (16), aplica una corriente eléctrica a través del tejido del animal.
2. El aparato como se reivindicó en la
reivindicación 1 en donde el primer electrodo en espiral (30)
comprende:
- una antena (34) para el recibo de la señal de radiofrecuencia (16);
- un detector (36) sintonizado con la frecuencia de la señal de radiofrecuencia y que produce la corriente eléctrica en respuesta al recibo de la señal de radiofrecuencia (16); y
- una variedad de electrodos (38, 40) para hacer contacto con el tejido del animal, y conectados al detector (36) para recibir la corriente eléctrica.
3. El aparato como se reivindicó en la
reivindicación 2 en donde el primer electrodo en espiral (30) tiene
un cuerpo (33) en donde se montan la antena (34), el detector (36),
y la variedad de electrodos (38, 40).
4. El aparato como se reivindicó en la
reivindicación 1 en donde el primer electrodo en espiral (30) tiene
una forma que es expandible dentro de la vena (14) a partir de un
primer diámetro de sección transversal hasta un segundo diámetro de
sección transversal.
5. El aparato como se reivindicó en la
reivindicación 1 que comprende además un segundo electrodo en
espiral (30) para implantación dentro de una vena (14) del animal y
que por recepción de una señal de radiofrecuencia (16), aplica una
corriente eléctrica a través del tejido de un animal.
6. El aparato como se reivindicó en la
reivindicación 5 en donde el primer electrodo en espiral (30) y en
segundo electrodo en espiral (31) se sintonizan a una
radiofrecuencia común.
7. El aparato como se reivindicó en la
reivindicación 5 en donde el primer electrodo en espiral (30) y en
segundo electrodo en espiral (31) se sintonizan a diferentes
radiofrecuencias; y en donde el trasmisor (22) emite señales en las
diferentes radiofrecuencias.
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