JPH11501852A - 興奮性の身体組織のスティミュレーションのための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、電気的なエネルギー源を有し、並びにインパルスジェネレーターを有し、並びに電気的に伝導性に前記エネルギー源と接続されている電極を有する、興奮性の身体組織のスティミュレーションのための装置に関する。前記電極が電場の発生のために結線されており、その際前記電極が、前記インパルス供給装置から発せられる一つの且つ同一のインパルスを用いてのオーバーラップする二つの電場の発生のために結線されている。

Description

【発明の詳細な説明】 興奮性の身体組織のスティミュレーションのための装置 本発明は請求項１の上位概念に記載の装置に関する。 「スティミュレーション（起奮、Ｓtimulation）」の概念は、本発明では、「デ フィブリレーション（細動除去、Ｄefibrillation）」の概念と区別される。ス ティミュレーションの場合には、興奮性の（刺激に対して敏感な）細胞が一つの 部位で点で(punktuell)刺激され、そこから、刺激の引き続いての伝播が生じる 。デフィブリレーションの場合には、細胞を消極する(depolarisieren)ために且 つそれに引き続いてその細胞に自然の刺激伝導を秩序正しく続行させるために、 当該細胞に可能な限り大きな面で且つ同時に影響を及ぼすことが行われる。 ドイツ特許出願公開第３２１３３３１号公報から以下のことがわかる。すなわ ち、ペースメーカー電極が小さな幾何学的な面を有する必要があり、それによっ て高い場の強度が生じ、且つスティミュレーションのために好都合な点での刺激 が獲得される。 ドイツ特許公開第３５２３２２６号公報から、デフィブリレーションの場合に は心臓全体にわたっての電束線の可能な限り均等な分散が望ましいことがわかる 。 類似の装置は、付属の電極プローブ(Ｅlektrodensonden)を有する心臓ペース メーカー（心拍調整器）の形で知られている。当該公知の装置の場合には、二つ の電極が用いられる。その際、インパルス供給装置(Ｉmpulsgeber)によって発せ られるインパルス（パルス）は両方の電極の 間での電場または双極子場(Ｄipolfeld)の発生のために用いられる。これらの公 知の装置は、心臓組織のスティミュレーションに用いられる。すなわち、それら は、インパルスによって電極からの刺激の指向性の伝播を生じさせる。 これとは別に(Ｇattungsfremd)、例えばヨーロッパ特許公開第５５９９３３号 公報からデフィブリレーションのための装置が知られている。当該装置の場合に は、同期式の放電(synchrone Ｅntladung)が心臓細胞から ことあるいは心臓ペースメーカーからスティミュレーションをうけて心臓細胞の 刺激（興奮）が妨げられずに行われ得ることが期待される。デフィブリレーショ ンのためのこのような装置の場合には、三つの電極が用いられる。それらの二つ は心臓にすぐ内側にあるいは外側に配置される。一方、第三の電極は、患者の皮 下に埋め込まれる。 それに対して、スティミュレーションの場合には、従って心臓ペー して心臓に配置されている。すなわち、それらは、刺激を与えられる スティミュレーションあるいは房室のスティミュレーションも達成される。 原理的に、心臓ペースメーカーまたはスティミュレーションのための電極装置 の開発の際には、可能な限り低い刺激閾（最小刺激、Ｒeizschwelle）を達成す ることが好ましい。それに加えて、患者を十分に保護すること、すなわち埋め込 まれるべき電極の数を可能な限り少なくすることが望ましい。 本発明の課題は、初めに述べた種類の装置をさらに発展させて、スティミュレ ーションのための従来どおりのインパルスの利用の際に壁部に常設のあるいは浮 動する電極の使用を可能にすることである。 本発明の前記課題は、請求項１の特徴的構成を有する装置によって解決される 。 本発明は、換言すれば以下のことを提案する。すなわち、それ自体周知の電極 プローブの利用のもとで、一つのプローブに設けられる複数の電極がインパルス 供給装置による個々のインパルスの放出の際にオーバーラップする（部分的に重 なり合う）双極子場を発生させるように、インパルス供給装置とプローブとの間 の結線を変更することである。このようにして、刺激閾が、壁部に常設の電極も 浮動する電極も用いられ得るように低下させられ得る。その際、電場または双極 子 らされる。その際、周知のごとく電束線数の増大は、細胞を強く刺激することを もたらす。その結果、壁部から離れた、すなわち浮動する電極も、スティミュレ ーションのために心臓細胞を十分に刺激することをもたらし得る。 その際、心臓ペースメーカーでの使用を越えて、例えば心筋症の心 ミュレーションのための、膀胱(Ｈamblase)のスティミュレーションのための、 骨格筋スティミュレーション(Ｓkelettmuskelstimulation)のための、あるいは 中枢神経スティミュレーションまたは末梢神経スティミュレーションのための使 用が可能である。 心臓ペースメーカー療法(Ｈerzschrittmachertherapie)の分野での使用の場 合には、埋め込み可能なペースメーカー、外部の暫定的なペースメーカー、ある いはまた埋め込み可能なＡＩＣＤが、心臓における浮動する電極の利用の際にも 心臓における壁部に常設の電極の利用の際にも本発明により構成され得る。 本発明の有利な態様は請求の範囲の従属項からわかる。 本発明に係る装置の実施例が図１から図１０に示されている。 図１にはＨとして図式的に心臓シルエットが描かれている。その際、右下にはＶ として左心室が暗示されている。一方もっと上の方にはＡとしてアトリウム( Ａtrium)、つまり心房が図式的に暗示されている。 心臓シルエットＨの内部にはプローブ（ゾンデ）Ｓが示されている。当該プロ ーブは、三つの電極を有する。両方の浮動する電極１及び２は、心房Ａの領域に あり、並びに壁部に常設された電極３は心室Ｖにある。 プローブＳは、各電極１、２及び３への導線を統合する。その際、図１から、 この導線が枝分かれしていることがわかる。その際、それぞれの電極１、２及び ３に付設されたそれぞれの導線は、それぞれの電極と同一の符号を付されており 、また、これらの導線はエネルギー源５、例えば心臓ペースメーカーのバッテリ ーの電気的な接点４ａ及び４ｖと接続されている。電気的な接点４ａは、心房電 極１及び２のトリガー(Ａnsteuerung)のために用いられる。一方、接点４ｖは心 室電極３のトリガーに用いられる。心室電極３は、まず第一にプローブＳのため の固定手段として用いられる。しかし、エネルギー源５の負極との結線からわか るように、当該心室電極はさらに心臓細胞のそれ自体周知の単極性のスティミュ レーションのために利用され得る。その際、 正極は付加的な電極と接続されている。 この付加的な電極は、“Ｇround”（接地）と表示されている。その際、この 電極は心臓ペースメーカーのケーシングによって形成されていることが可能であ り、あるいは本来のペースメーカープローブＳあるいは独自のプローブに設けた 第三の独立な電極によっても形成可能である。 図１において、この図式的に示された装置の下方には、電極の四つの異なる結 線状態(Ｖerschaltungen)が大文字Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤによって符号をつけられ ており、並びに、その上方に電場の電束線推移(Ｆeldlinienverlauf)が図式的に 示されている。二つの電場のオーバーラップ領域は破線で暗示されている。この オーバーラップ領域には、本発明により心臓組織のスティミュレーションのため の特に低い刺激閾を引き起こす電束線の集中(Ｍassierung)がある。 を陰極に接続し、電極１を同様に陰極に接続し、電極２は陽極に接続することが わかる。回路図Ｂは、基本的には同一であるが各電極が全く逆の電気的な接続を 有する構造を示す。電極“Ｇround”は陽極に接続されており、電極１は同様に 陽極に接続されており、それに対して電極２は陰極に接続されている。この場合 、電束線の推移は、基本的に等しい。その結果、電束線集中の同一の点が電極２ の領域に生じる。しかし、刺激閾挙動に周知のように影響を及ぼし且つ決定に参 与ることができる極性は変化する。 はるかに大きい領域にわたっての両方の電場のオーバーラップが、回路図Ｃ及 びＤに示す電極の結線によって生じる。可能性のある回路Ｃ により、両方の電極１及び２は両方とも陰極に接続されており、一方、電極“ Ｇround”は陽極に接続されている。原理的に等しい電束線推移が当該電極の否 定結線(negierte Ｖerschaltung)によって生じる。その場合は、電極１及び２が 陽極に接続されており、電極“Ｇround”が陰極に接続されており、分極交代(Ｐ olarisationswechsel)によって生じる。さらに、図１において右下に示されてい るように電極２に対して電極１及び電極“Ｇround”が逆に回路図Ｃ及びＤにお けるものと逆に与えられて接続されると、同一の電束線推移が生じる。このよう にして、電極の極性は交代するが、しかし、基本的な電束線推移、従って破線で 描かれた、電束線の集中の領域は、同一のままである。その結果、この領域では 、特に集中的な刺激作用が周囲組織のために達成可能であり、それによって、刺 激閾の低下がもたらされる。このようにして、エネルギー源５が比較的長い寿命 を有するかあるいは構造上小さく形成されることが可能である。 図１に示されたプローブＳは商慣習上のプローブであり、その場合には、電極 １及び２がセンサーとして用いられる。これらの電極は、商慣習上の心臓ペース メーカー装置の場合には心房インパルス(Ｖorhofimpuls)を単に記録する。その 結果として、心臓ペースメーカーによって出力されるインパルスが心室電極３を 使って発生させられる。その際、これは単極性の電極として結線されている。す なわち、電極３に対する反対極は心臓内にはなく、外部に、例えば“Ｇround” 電極の形で存在する。 図２は、基本的に図１と類似に構成されており、上部の領域に図式的に本発明 に係る装置が示されている。ただし、心室電極を設けずに 壁部に常設の電極１及び２を使用する場合の装置である。その際、二つの電気的 な接点４だけを有するエネルギー源が用いられる。図２に示されたプローブは、 商慣習上の壁部に常設の心房プローブである。当該心房プローブは本発明により 変えられず、本発明による利点を達成するために、別の方法で本来の心臓ペース メーカーと結線されねばならないだけである。インパルス推移、インパルス継続 時間、及びインパルス強度に関してのインパルスの形態は変更のないままである ことが可能である。それにもかかわらず、組織の改善されたスティミュレーショ ンがもたらされる。そのうえさらに、場合によっては、心臓ペースメーカーがこ れまでより簡単に作り上げられ得る。多数の使用例について、心臓ペースメーカ ーのバッテリーが（いわゆる電圧ドップラー(Ｓpannungsdoppler)によって）供 給する電圧に比較して電圧の増大が必要であったが、電極の本発明による結線の 場合には、多数の場合に、このような電圧上昇をなくすことができる。その結果 、スティミュレーション装置のエネルギー消耗させる回路構成要素が無くなり得 る。 図３は、図２に類似の、しかし浮動する心房電極を使用する装置を示す。浮動 する電極の使用は患者を傷つけない。なぜならば、浮動する電極は埋め込まれる 必要がないからである。しばしば、電極の埋め込みの際には、可能な限り低い刺 激閾を有する位置を捜し出すために、埋め込み位置を何回か新しく選ぶことが必 要である。一般的に心臓組織における電極の埋め込みは感染及び穿刺(Ｐunktier ungen)の危険を含む。その結果、埋め込まれる電極の数を可能な限り少なくする ことが基本的に好ましい。しかしその際、これまでは、浮動する電極の使用には 、 これらが、刺激されるべき細胞への間隔にもかかわらず十分なスティミュレーシ ョンを保証するために多くのエネルギーを必要とするという不都合があった。そ の際、横隔神経の刺激という事態になる可能性があった。その結果、スティミュ レーションが同時に横隔膜の痙攣を引き起こす可能性があった。電極の本発明に よる結線の場合には、このような刺激が排除されている。 図４は、以下のような装置の図である。すなわち、当該装置の場合には、大き な面をもつ心房電極２の利用により回路図Ａ及びＢの場合にも、電束線の集中が 達成される比較的幅の広い且つ単なる点ではない領域が獲得可能である。 図５は、付加的な心房電極４を用いるときに、接地電極“Ｇｒｏｕｎｄ”が代 用され得ることを示す。図５において右側に描かれた同様の装置は、図６におい て、それによって獲得可能な電場及び双極子場の推移とともに、また可能性のあ る回路Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤとともに図示されている。その際、図１においてと類 似に図６においても、第二の心房電極２に対して両方の別の電極、ここでは両方 の別の心房電極１及び４がそれぞれ逆に接続され得ることが、下方右側に示され ている。その際、電束線及び双極子電束線(Ｄipolfeldlinien)の原則的に同一の 推移が獲得可能である。 図７は、図６に示す装置に類似している、しかしそれに比べてより大きくされ た心房電極２を有する装置の図である。その結果、回路図Ａ及びＢに示す電極の 結線の場合も電束線集中の比較的幅の広い且つ幅の狭いあるいは点だけでない領 域が生じる。 図８には以下のような装置が図示されている。当該装置の場合には、 心室電極３が前の例においてと同様に壁部に常設に配置されている。しかし、当 該心室電極の近くに第三の心房電極４が配置されている。その結果として生じる 電束線推移は、前の図においてのように示されている。その際、この場合も破線 で示された線の枠内に高められた電束線集中の領域、従って隣接する身体組織の ための改善された刺激作用が生じる。 図８に示す装置の場合にも、従来技術に従う商慣習上のプローブが利用される 。その際、このプローブの従来どおりの使用方法では、電極１及び２がセンサー として用いられる。当該センサーは、事前呼出信号(Ｖorrufsignale)を受ける。 その結果、それから、時間をずらして電極３及び４によってスティミュレーショ ンが行なわれ得る。電極の本発明による結線により、価格の安い従来どおりのプ ローブ並びに価格の安い商慣習上の心臓ペースメーカーの使用の場合に比較的低 い刺激閾が達成され得る。 図９は、本発明に係るスティミュレーションの場合の第三の電極を含んだ状態 での本発明に係る二つの異なる可能性のある結線状態の対比を示す。“Ｂimos 1 ”として示された図は、共通のプローブに固定された二つの電極を示す。当該電 極は矩形で示されている。一方、長円形で示された、本発明により必要な第三の 電極は、従来の単極性のスティミュレーション配置(Ｓtimulationskonfiguratio n)の場合に知られているように、ペースメーカーケーシングによって形成される 。第一と第二のリング電極（Ｅ１及びＥ２）の間の電極間隔は、明らかに、第二 のリング電極Ｅ２と第三のリング電極Ｅ３との間の電極間隔よりも小さい。当該 第三のリング電極は、ペースメーカーケーシングによって 形成されている。 それに対して図の“Ｂimos 2”は共通のプローブに配置された三つのリング電 極を示す。その際、第一と第二のリング電極Ｅ１及びＥ２の間の間隔は、第二と 第三のリング電極Ｅ２とＥ３の間の間隔に対して同一か異なっているかであり得 る。第三のリング電極Ｅ３は、常に心臓内にまたは上大静脈の下方部分に配置さ れている。 図１０は、両方の回路変形例“Ｂimos 1”と““Ｂimos 2”を示す。その際、 両方の場合に三つの電極を有するプローブが図示されている。それらの電極は矩 形の領域で示されている。ペースメーカーケーシングは、図９の場合のように長 円形で示されている。 “Ｂimos 1”に示す配置の場合には、本発明に係る互いに結線された三つの電 極は、プローブに配置された電極の二つによって及びペースメーカーケーシング によって形成されている。それに対して、ペースメーカーケーシングは、“Ｂim os 2”に示す電極結線状態の場合には電極結線に含まれていない。 両方の図“Ｂimos 1”と“Ｂimos 2”の下方には、それぞれの回路 れている。黒くされたます目は、不可能な回路を示す。“Ｂimos 1”に示す配置 の場合にはプローブ上の白く示された電極は常に結線に関与していない。その結 果、この白く示された電極の下方は、すべてのます目が黒くされている。“Ｂim os 2”に示す回路配置では、ペースメーカー電極が、本発明に係る結線及び双極 性の結線（本発明に係る結線についてのＡ、Ｂ、Ｃ、…及び双極性の結線につい てのbi.1〜bi.6）の場合には、回路配置に含められていない。しかし、単極性の 回路配置は、“Ｂimos 2”に示す配置の場合には、uni.1〜uni.6に示す分極図( Ｐolarisationsdarstellungen)からわかるように、ペースメーカーケーシングを 含めた状態で可能である。 双極性の回路変形例２、３、５、及び６並びに単極性の回路変形例３及び４は 、“Ｂimos 1”に示す電極配置の場合には実現不可能である。その結果、図“Ｂ imos 1”の下方では、対応する回路変形例が同様に黒くされている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電気的なエネルギー源を有し、 並びにインパルスジェネレーターを有し、 並びに電気的に伝導性に前記エネルギー源と接続されている電極を有する、 興奮性の身体組織のスティミュレーションのための装置にして、 前記電極が電場の獲得のために結線されている装置において、 前記電極が、前記インパルス供給装置から発せられる一つの且つ同一のイン パルスによるオーバーラップする二つの電場の獲得のために結線されていること を特徴とする装置。 ２．三つの電極を設けることを特徴とする、請求項１に記載の装置。 ３．一つの電極が壁部に常設の電極として形成されていることを特徴とする、請 求項１あるいは２に記載の装置。 ４．二つの電極が浮動する電極として構成されていることを特徴とする、上記請 求項のいずれか一項に記載の装置。 ５．電極（図４及び図７：符号２）が面電極として構成されていることを特徴と する、上記請求項のいずれか一項に記載の装置。 ６．すべての電極が唯一つのプローブに配置されていることを特徴とする、上記 請求項のいずれか一項に記載の装置。 ７．一つのプローブに電極が配置されており、当該プローブが身体組織への固定 のための固定手段を含むことを特徴とする、上記請求項のいずれか一項に記載の 装置。 ８．前記固定手段が、電極として構成されていることを特徴とする、 請求項７に記載の装置。