DE19703737A1

DE19703737A1 - Implantierbares telemetrisches Reizsystem

Info

Publication number: DE19703737A1
Application number: DE1997103737
Authority: DE
Inventors: Michael R Dipl Phys Bedrich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-02-01
Filing date: 1997-02-01
Publication date: 1998-08-06

Description

Die Erfindung betrifft ein implantierbares telemetrisches Reizsystem wel ches keine eigene Energiequelle besitzt.

In der modernen Medizin sind implantierbare Systeme zur Unterstützung bzw. zur totalen Übernahme der Muskel- oder Nervenreizung nicht mehr wegzu denken. Klassische Vertreter dieser Geräte sind die Herzschrittmacher. Seit ei niger Zeit werden auch erfolgreich sogenannte Hirnschrittmacher implantiert. Diese Gerätefamilien zeichnen sich apparativ dadurch aus, daß die Energie quelle gemeinsam mit der Steuerelektronik in ein Streichholzschachtel großes Gefäß untergebracht ist, und der elektrische Reizimpuls über einen Katheter an den Ort des Wirken transportiert wird.

Die notwendig operativen Eingriffe zum Applizieren eines Schrittmachers sind heute Routinearbeit. Sie werden oft ambulant unter örtlicher Betäubung ausgeführt. Da jedoch die Energiequelle mit implantiert wird, macht sich je nach Batterietyp ein Austausch des gesamten Systems nach 5 bis 15 Jahren erforder lich. Der Patient selbst kann keinen Einfluß auf die Funktionen des Reizsystems nehmen. Die Elektronik wird i.d.R. so konstruiert, daß sie entweder nach einem festgelegten Reizmuster zeitliche Impulse abgibt, oder sie wertet zusätzlich be stimmte physiologische Potentiale, z. B. die Vorhofaktivität des Herzens aus, und errechnet so zu welchem Zeitpunkt Energie abgegeben werden soll.

Die zu beschreibende vorteilhafte Erfindung realisiert ebenfalls die oben erläuterten elektrische Reize. Sie verfügt jedoch über keine eigene Energiequel le, sondern lediglich über einen temporären Energiespeicher in der Funktion ei nes elektrischen Kondensators. Das implantierbare telemetrische Reizsystem besteht aus einem Telemetriesystem zum Übertragen von elektrischer Energie und Informationen. Der Transport von Informationen kann bidirektional erfolgen. Das ist in den fällen sinnvoll, wenn vor (oder nach) einer Impulsabgabe ein Po tential ausgewertet werden soll. Obgleich die notwendige elektrische Energie für die Stimulation von Muskelgewebe und Nervenfasern sehr gering ist, wird aus Gründen der Reduzierung von elektrischer Strahlung vorgeschlagen, vor der Abgabe eines Impulses die notwendige Energie in einer Kapazität zwi schenzuspeichern. Ein weiterer Grund dies zu tun, liegt in der geringen Energie dichte begründet, die je tiefer das System im Körper implantiert wird, eingebracht werden kann. Die Empfangs- und Sendespule wird zur Erzielung einer möglichst hohen Energieausbeute als Subminiaturspule ausgebildet und in die Vorrichtung eingebettet. Zur Steuerung des Telemetriesystems sowie der Funktionen zur Erzeugung und Abgabe des Reizimpulses dient eine mikroelektronische Schal tung. Sie ist äußerst klein, etwa mit den Abmessungen 5 × 2 mm². Der temporäre Energiespeicher wird durch eine elektrische Kapazität gebildet, die je nach An wendung diskret ausgebildet sein kann (Kondensator). Zur Abgabe des Reizim pulses und für die Messung körpereigener Potentiale sind ein oder mehrere leit fähige Elektroden ausgebildet, welche in ihrer form auch zur mechanischen Ar retierung im Gewebe dienen können.

Das außerhalb des Körpers befindliche handliche Gerät umschließt neben einer Energiequelle (z. B. ein Akku) eine elektronische Schaltung zur Steuerung der Energieabgabe an die Spule und zum Senden und Empfangen von Informa tionen zum bzw. vom implantierbaren telemetrischen Reizsystem.

Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß keine elektrischen Leitungen im Körper appliziert werden müssen. Dadurch kann es auch nicht zu den gefürchteten Leitungsbrüchen kommen, die regelmäßig ein hohes Risiko für den Patienten darstellen. Ebenso von Vorteil ist die Tatsache, daß keine Kontaktstellen für die Leitung(en) von Nöten sind. Bedingt durch die geringen Abmessungen des aktiven Implantates kann es mit Hilfe eines Appli kators z. B. durch ein Gefäß zum Ort des Wirkens verbracht werden, und dort einwachsen ohne die Funktionalität langfristig zu verlieren. Je nach medizini scher Indikation ist es vorstellbar, daß das implantierbare telemetrische Reizsy stem nur über eine gewisse Zeitdauer aktiv wird bzw. je nach individuellem Be darf. Der Patienten hat somit - im medizinischen sinnvollen Umfang - die Frei heit, selbst zu entscheiden, wann und in welcher Intensität eine Unterstützung seiner eigenen Körperfunktionen erfolgen soll.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nun anhand der Fig. näher be schrieben.

Fig. 1:
Hier werden die beiden Teilvorrichtungen dargestellt. Mit (1) und (2) wird das außerhalb des Körpers befindliche handliche Gerät skizziert, welches die Energiequelle, eine elektronische Schaltung und die Sende- und Empfangsspule (2) enthält. Das Gerät kann vorteilhaft handlich, etwa in der Größe einer Streichholzschachtel, ausgefertigt sein oder miniaturisiert derart, daß es mit Pflaster auf die Haut aufgeklebt werden kann. Der Be reich der Haut wird durch (3) dargestellt. Im inneren Bereich des Körpers befindet sich das implantierbare telemetrische Reizsystem. (4) zeigt die zugehörige Sende- und Empfangsspule, (5) die mikroelektronische Schaltung mit Kondensator und (6) die leitfähige(n) Elektrode(n) zur Ab gabe des Reizimpulses. Mit (7) wird das elektrisch empfindliche Körper gewebe (Herzmuskel, Nerven, . . .) angedeutet.

Fig. 2:
Hier wird eine mögliche Ausführung der Erfindung dargestellt. Das im plantierbare telemetrische Reizsystem ist in Form eines Katheters (8) ausgebildet. An den beiden Enden sind die Elektroden (6) mit Vorrichtun gen zum Arretieren angebracht. Gut erkennbar ist die Spule (4). Sie wur de als laminare Wickelspule ausgebildet. (9) und (10) zeigen die diskrete Kapazität sowie die elektronische Schaltung. Systeme diese Ausbil dungsform sind am ehesten als Herzschrittmacher einsetzbar.

Claims

1. Vorrichtung gemäß Fig. 1 und Fig. 2 bestehend aus einer extrakorporalen Teil vorrichtung (1) und (2) sowie aus einem implantierbaren telemetrischen Reizsy stem (ITRS) zur Anwendung als elektrischer Schrittmacher in der medizinischen Therapie und Diagnostik bei Mensch und Tier, dadurch gekennzeichnet, daß die implantierbare Teilvorrichtung über keine eigene Stromversorgung verfügt und die für die Reizimpulsabgabe notwendige Energie aus ei nem getriggerten hochfrequenten in den Körper eingestrahlten Wech selfeld über eine Spule entnommen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ener gie, welche für den Reizimpuls erforderlich ist, in einer elektrischen Ka pazität zwischengespeichert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionalität der Reizerzeugung und Abgabe durch die extrakorporale Teilvorrichtung (1) und (2) maßgebend gesteuert wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch (1) bis (3), dadurch gekennzeichnet, daß ohne Zusammenwirken der extrakorporalen Teilvorrichtung sowie des implantierbaren telemetrischen Reizsystems kein Reizimpuls abgege ben werden kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch (1) bis (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Teilvorrichtung (4) bis (6) so miniaturisiert ausgefertigt wird, daß sie nach dem Stand der medizinischen Forschung sehr lange am Applika tionsort verbleiben kann, ohne die Funktionalität zu verlieren.

6. Vorrichtung nach Anspruch (1) bis (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (6) neben der Abgabe des elektrischen Reizimpulses auch elektrische Potentiale des umgebenden Gewebes abnehmen, die in der mikroelektronischen Schaltung (5) ausgewertet werden, und über die Spule (4) an die extrakorporale Teilvorrichtung (1) und (2) übermittelt werden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch (1) bis (6), dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Ladung der Kapazität des implantierbaren telemetrischen Reizsystems mehrere Reizimpulse produzierbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch (1) bis (7), dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Elektroden (6) zur Abgabe des Reizimpulses bzw. zur Messung von Potentialen vorhanden sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch (1) bis (8), dadurch gekennzeichnet, daß an der Teilvorrichtung (8) Klammern, Schrauben oder ähnliche Ar retiervorrichtungen angebracht sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch (1) bis (9), dadurch gekennzeichnet, daß die extrakorporale Teilvorrichtung (1) und (2) so miniaturisiert ausgefertigt ist, daß sie auf die Haut aufgeklebt werden kann.

11. Vorrichtung nach Anspruch (1) bis (10), dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Baugruppen (4), (9) und (10) bevorzugt Ion gitudinal erfolgt.

12. Vorrichtung nach Anspruch (1) bis (11), dadurch gekennzeichnet, daß das implantierbare telemetrische Reizsystem durch eine ein eindeutige Adressierung gesteuert wird.