Die Erfindung betrifft eine implantierbare Vorrichtung, über welche die Herzfrequenz und Herzpumpkraft reversibel durch eine lokale Abkühlung und/oder Erwärmung des Reizbildungs- und Reizleitungsgewebe des Herzens oder von autonomen Nervenfasern gesteigert oder vermindert werden kann.The invention relates to an implantable device,through which the heart rate and heart pumping power are reversibleby local cooling and / or heating of theTissue formation and conduction tissue of the heart orautonomic nerve fibers are increased or decreasedcan.
Unerwünschte Sinustachykardien oder tachykardes Vorhofflimmern stellen insbesondere bei Patienten mit einer eingeschränkten ventrikulären Pumpkraft ein bedeutendes klinisches Problem dar. Im Rahmen der Tachykardie kommt es zu einer verminderten diastolischen Füllungszeit des linken Ventrikels und konsekutiv zu einer Verminderung des Herzzeitvolumens. Der Herzmuskel wird überwiegend diastolisch über die Herzkranzgefäße mit Sauerstoff versorgt. Im Rahmen von Tachykardien verkürzt sich die Diastolenzeit, und somit die effektive Oxygenierung des Herzmuskels bei gleichzeitiger Erhöhung der myokardialen Sauerstoffnachfrage durch die schnelle Ventrikelkontraktion. Auch supraventrikuläre Tachykardien im Rahmen akuter, kardialer Ischämien stellen bei Patienten mit einer eingeschränkten ventrikulären Pumpfunktion eine therapeutische Herausforderung dar. Herkömmlich verwandte Medikamente zur Behandlung derartiger supraventrikuläre Tachykardien sind Digitalisglykoside, Beta-Rezeptoren-Blocker und Kalziumantagonisten. Viele der Herzinsuffizienzpatienten werden aber bereits mit Digitalisglykosiden behandelt, so daß zur Senkung der Herzfrequenz bei supraventrikuläre Tachykardien in erster Linie β-Blocker und Kalziumantagonisten zur Verfügung stehen. Diese Substanzen weisen jedoch in Dosen, die die Herzfrequenz senken, eine ausgesprochen negativ inotrope Wirkung auf, was zu einer weiteren Schwächung der Pumpleistung des Herzens und zu einem kritischen Abfall des arteriellen Blutdrucks führen kann.Unwanted sinus tachycardia or tachycardiaAtrial fibrillation is particularly common in patientsreduced ventricular pumping forcesignificant clinical problemTachycardia results in decreased diastolicLeft ventricular filling time and consecutive tooa decrease in cardiac output. The heart muscleis predominantly diastolic with the coronary arteriesOxygen supply. Shortened as part of tachycardiathe diastolic time, and thus the effectiveOxygenation of the heart muscle with simultaneous increasethe myocardial oxygen demand through the fastVentricular contraction. Also supraventricular tachycardiain the context of acute cardiac ischemiaPatients with a restricted ventricularPump function is a therapeutic challenge.Commonly used medication for treatmentof such supraventricular tachycardias Digitalis glycosides, beta-receptor blockers andCalcium channel blockers. Many of the heart failure patientsare already treated with digitalis glycosides, sothat to lower heart rate at supraventricularTachycardia primarily β-blockers andCalcium antagonists are available. ThisHowever, substances show in doses that affect the heart ratelower, a very negative inotropic effect,which further weakens the pumping capacity of theHeart and a critical drop in arterialBlood pressure.
Die biologische Aktivität von Körpergeweben ist wesentlich von der Gewebetemperatur abhängig. Die normale menschliche Gewebetemperatur beträgt 36°C bis 37°C. Eine Abkühlung des menschlichen Körpers führt zu einer verminderten Stoffwechselaktivität aber auch zu einem verminderten Sauerstoffverbrauch des Herzmuskels. Therapeutisch wird eine Unterkühlung des Körpers zur Reduktion des Sauerstoffbedarfs bei Herzoperationen eingesetzt. Hierbei wird die Herzpumpfunktion und Oxygenierung des Blutes zum Teil oder vollständig durch eine Herz-Lungenmaschine übernommen. Um die Organschäden eines dabei reduzierten Herzeitvolumens zu reduzieren, wird dabei das gesamte Blutvolumen und dadurch indirekt der menschliche Körper auf ca. 28-30°C abgekühlt.The biological activity of body tissues isdepends essentially on the tissue temperature. The normal onehuman tissue temperature is 36 ° C to 37 ° C.A cooling down of the human body leads to onereduced metabolic activity but also to onedecreased oxygen consumption of the heart muscle.Therapeutically, hypothermia in the body becomesReduction of the oxygen requirement for heart operationsused. Here the heart pump function andPartial or complete oxygenation of the blooda heart-lung machine. About organ damageto reduce a reduced heart volume,the total blood volume and thereby indirectthe human body cooled to approx. 28-30 ° C.
Das Herz ist durch eine spontane diastolische Depolarisation vorwiegend des Sinusknotens zur spontanen Impulsbildung fähig. Der im Sinusknoten generierte elektrische Impuls wird dann über die Herzvorhöfe zur atrioventrikulären Grenze geleitet. Diese Grenze ist durch die 2 atrioventrikulären Klappen gekennzeichnet, die in einem bindegewebigen Aufhängeapparat, dem sogenannten Klappenring verankert sind. Mehr als 98% des atrioventrikuläen Grenze besteht aus derartigem elektrisch nicht leitfähigem bindegewebigen Gewebe. Lediglich an einer Stelle, dem sogenannten atrioventrikulären Knoten (AV-Knoten), der in das His-Bündel übergeht, erfolgt eine Überleitung der elektrischen Erregung von den Vorhöfen auf die Herzkammern. Nachdem die Herzkammern, die für die Erzeugung einer arteriellen Pulswelle verantwortlich sind, über den AV-Knoten und das His-Bündel elektrisch erregt worden sind, kommt es dann über eine zelluläre elektromechanische Kopplung zur eigentlichen Herzmuskelkontraktion.The heart is through a spontaneous diastolicDepolarization predominantly from the sinus node to spontaneousCapable of generating impulses. The one generated in the sinus nodeelectrical impulse then becomes via the auriclesatrioventricular border. That limit ischaracterized by the 2 atrioventricular valves,which in a connective tissue hanging device, the so-called flap ring are anchored. More than 98% of theAtrioventricular border consists of suchelectrically non-conductive connective tissue.Only at one point, the so-calledatrioventricular node (AV node) that enters the His-Bundle passes over, theelectrical excitation from the atria to theVentricles. After the ventricles that are for theGeneration of an arterial pulse wave responsibleare electrical via the AV node and the His bundlehave been excited, it then comes across a cellularelectromechanical coupling to the actualHeart muscle contraction.
Eine Abkühlung des spezifischen Reizbildungs- und Reizleitungsgewebes des Herzens bewirkt eine verlangsamte myokardiale elektrische Reizbildung, was sich klinisch bei unterkühlten Patienten in einer Verlangsamung der Sinusknotenfrequenz bemerkbar macht. Darüber hinaus führt eine Abkühlung des Vorhof- und Herzkammergewebes zu einer verzögerten atrialen und ventrikulären elektrischen Erregungsausbreitung, was zum Teil an breiten QRS-Komplexen im Oberflächen-EKG zu erkennen ist. Eine Unterkühlung des Körpers führt aber auch zu einer Abkühlung des atrioventrikulären Knotens sowie des nachgeschalteten His-Bündels, was sich klinisch in einer verlangsamten atrioventrikulären Überleitung bis hin zur AV-Blockierung äußern kann.A cooling of the specific stimulus andHeart conduction tissue causes a slowed downmyocardial electrical stimulus, which is clinicalin hypothermic patients in a slowdown of theMakes the sine node frequency noticeable. In addition leadsa cooling of the atrial and ventricular tissue to onedelayed atrial and ventricular electricalSpread of excitation, which is partly due to broad QRSComplexes can be seen in the surface ECG. AHypothermia of the body also leads to oneCooling of the atrioventricular node and thedownstream His bundle, which is clinically in aslowed atrioventricular conduction up toAV blocking can express.
Eine Temperaturerhöhung hingegen führt zu einer Beschleunigung von Stoffwechselprozessen im menschlichen Körper. So kommt es z. B. im Rahmen einer Sepsis unter anderem auch durch die Temperaturerhöhung auf bis zu 40 °C bis 41°C regelhaft zu einer Herzfrequenzbeschleunigung (Sinustachykardie) bzw. supraventrikulären Tachykardien sowie zu einer Beschleunigung der atrioventrikulären Überleitung über den AV-Knoten und das His-Bündel.However, an increase in temperature leads to aAcceleration of metabolic processes in humanBody. So it happens z. B. under sepsisalso by increasing the temperature up to 40° C to 41 ° C regularly to one Heart rate acceleration (sinus tachycardia) orsupraventricular tachycardia as well as oneAcceleration of atrioventricular conduction viathe AV node and the His bundle.
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine transvaskulär im atrioventrikulären (AV-)Knoten, Sinusknoten bzw. myokardialen Reizleitungssystem oder im autonomen Nervensystem chronisch implantierbare Thermoregulationselektrode, über die eine lokale Kühlung oder Erwärmung dieser Gewebe erzielt werden kann.The present invention is atransvascular in the atrioventricular (AV) node,Sinus node or myocardial conduction system or inautonomic nervous system chronically implantableThermoregulation electrode over which local coolingor heating of these tissues can be achieved.
Zur lokalen Abkühlung/Erwärmung des AV-Knotens wird die Thermoregulationselektrode im AV-Knoten oder seinen atrialen Inputs (sogenannter "slow und fast pathway") oder im unmittelbar an den AV-Knoten angrenzenden atrialen Myokard fixiert. Die Plazierung wird unter Röntgendurchleuchtung oder anderen bildgebenden Verfahren wie z. B. Magnetresonanztomographie oder Ultraschall durchgeführt. Die Plazierung im AV-Knoten kann anatomisch orientiert erfolgen. Hierbei wird die Sonde zwischen der Mündung des Koronarvenensinus und dem His-Bündel im septalen atrialen Myokard fixiert. Alternativ kann der AV-Knoten anhand von monophasischen Aktionspotentialen oder bipolaren AV-Knoten Elektrogrammen, die von der Spitze der Thermoregulationselektrode oder einer zweiten Hilfselektrode abgeleitet werden, identifiziert werden. Eine alternative Plazierungstechnik einer Verweilelektrode ist die Plazierung im His-Bündel. Eine lokale Abkühlung des AV-Knoten oder His-Bündel Gewebes auf eine Temperatur von ca. 20°C bis 35°C führt zu einer verlangsamten atrioventrikulären Überleitung und löst dadurch eine Senkung der Kammerfrequenz bei supraventrikulären Tachykardien bzw. tachykardem Vorhofflimmern aus.For local cooling / heating of the AV node, theThermoregulation electrode in the AV node or itsatrial inputs (so-called "slow and fast pathway")or in the area immediately adjacent to the AV nodefixed atrial myocardium. The placement is underX-rays or other imaging techniquessuch as B. magnetic resonance imaging or ultrasoundcarried out. The placement in the AV node can be anatomicaloriented. Here, the probe is between theMouth of the coronary vein sinus and the His bundle in theseptal atrial myocardium fixed. Alternatively, theAV nodes based on monophasic action potentialsor bipolar AV node electrograms that are from theTip of the thermoregulation electrode or a second oneAuxiliary electrode are derived, identified.An alternative placement technique oneThe indwelling electrode is the placement in the His bundle. Alocal cooling of the AV node or His bundle of tissuesto a temperature of about 20 ° C to 35 ° Cslowed atrioventricular conduction andthereby resolves a lowering of the chamber frequency supraventricular tachycardia or tachycardiaAtrial fibrillation.
Eine selektive lokale Kühlung des AV-Knotens kann die Kammerfrequenz bei supraventrikulären Tachykardien senken, ohne daß es zu einer Reduktion der Pumpkraft der Herzkammern kommt.A selective local cooling of the AV node canChamber rate in supraventricular tachycardialower without reducing the pumping force of theVentricles coming.
Umgekehrt bewirkt eine lokale Erwärmung des AV-Knotens auf ca. 39°C bis 41°C eine Beschleunigung der atrioventrikulären Überleitung.Conversely, local warming of the AV node causesto an acceleration of approx. 39 ° C to 41 ° Catrioventricular conduction.
Zur lokalen Abkühlung/Erwärmung des Sinusknotens wird die Thermoregulationselektrode im Sinusknoten oder im unmittelbar an den Sinusknoten angrenzenden atrialen Myokard fixiert. Die Plazierung wird unter Röntgendurchleuchtung oder anderen bildgebenden Verfahren wie z. B. Magnetresonanztomographie oder Ultraschall durchgeführt. Die Plazierung im Sinusknoten kann elektrophysiologisch erfolgen. Da die Herzerregung vom Sinusknoten ihren Ursprung nimmt, wird über die Ableitung eines bipolaren Elektrogramms von der Spitze der thernoregulationselektrode oder eines zweiten steuerbaren Hilfskatheters der Ort der frühesten atrialen Erregung aufgesucht (Mapping) und die Elektrode alsdann an diesem Ort implantiert. Eine lokale Abkühlung des Sinusknoten auf eine Temperatur von ca. 20°C bis 35°C führt zu einer verlangsamten spontanen diastolischen Depolarisation des Sinusknoten und konsekutiv zu einer Verringerung der Sinusknotenfrequenz.For local cooling / heating of the sinus node, theThermoregulation electrode in the sinus node or indirectly adjacent to the sinus nodeMyocardium fixed. The placement is underX-rays or other imaging techniquessuch as B. magnetic resonance imaging or ultrasoundcarried out. The placement in the sinus node canelectrophysiologically. Since the heart excitement fromSinus node originates from the derivationof a bipolar electrogram from the top of thethermoregulation electrode or a second controllableAuxiliary catheters the site of the earliest atrial arousalsought (mapping) and then the electrode on thisImplanted in place. Local cooling of the sinus nodeto a temperature of about 20 ° C to 35 ° Ca slowed spontaneous diastolicDepolarization of the sinus node and consecutive to oneReduction of the sinus node frequency.
Umgekehrt löst eine lokale Erwärmung des Sinusknotens auf ca. 39°C bis 41°C eine Beschleunigung der Sinusknotenfrequenz aus.Conversely, local warming of the sinus node dissolvesan acceleration of approx. 39 ° C to 41 ° CSine node frequency.
Zur lokalen Abkühlung/Erwärmung von parasympathischen Herznerven, die den atrioventrikulären Knoten innervieren, wird die Thermoregulationselektrode entweder in der rechten oder linken Vena jugularis, der oberen Hohlvene, im proximalen Koronarvenensinus bzw. am posterioren Rand der Mündung des Koronarvenensinus oder in der rechten oder linken Pulmonalarterie implantiert.For local cooling / heating of parasympatheticCardiac nerves that make up the atrioventricular nodeinnervate, the thermoregulation electrode will eitherin the right or left jugular vein, the upper oneVena cava, in the proximal coronary vein sinus or onposterior margin of the mouth of the coronary artery sinus orimplanted in the right or left pulmonary artery.
Zur lokalen Abkühlung/Erwärmung von parasympathischen Herznerven, die den Sinusknoten innervieren, wird die Thermoregulationselektrode entweder in der rechten oder linken Vena jugularis, der oberen Hohlvene oder der rechten oder linken Pulmonalarterie implantiert.For local cooling / heating of parasympatheticCardiac nerves that innervate the sinus node become theThermoregulation electrode in either the right orleft jugular vein, the superior vena cava or theright or left pulmonary artery implanted.
Zur lokalen Abkühlung/Erwärmung von parasympathischen Herznerven, welche die Vorhöfe oder Ventrikel innervieren, wird die Thermoregulationselektrode entweder in der rechten oder linken Vena jugularis, der oberen Hohlvene, im distalen Koronarvenensinus oder der rechten oder linken Pulmonalarterie implantiert.For local cooling / heating of parasympatheticCardiac nerves, which are the atria or ventricleinnervate, the thermoregulation electrode will eitherin the right or left jugular vein, the upper oneVena cava, in the distal coronary sinus or the rightor left pulmonary artery implanted.
Zur lokalen Abkühlung/Erwärmung von sympathischen Herznerven, die den Sinusknoten, den AV-Knoten, die Vorhöfe oder Ventrikel innervieren, wird die Thermoregulationselektrode in der rechten oder linken Arteria oder Vena subclavia implantiert. Zur lokalen Abkühlung/Erwärmung von sympathischen Herznerven, die die Herzkammern innervieren wird die Thermoregulationselektrode im posterioren und lateralen Koronarvenensinus (Nervus ventrolateralis) implantiert.For local cooling / warming of sympatheticCardiac nerves, the sinus node, the AV node, theInnervate atria or ventricles, theThermoregulation electrode in the right or leftArtery or subclavian vein implanted. To the localCooling / warming of sympathetic cardiac nerves that affect theThe heart will innervate theThermoregulation electrode in the posterior and lateralCoronary vein sinus (ventrolateral nerve) implanted.
Eine lokale Abkühlung des parasympathischen Nervengewebes auf eine Temperatur von 20°C bis 35°C oder eine lokale Erwärmung von sympathischen Herznerven auf ca. 39°C bis 41°C führt zu einer Beschleunigung der Sinusknotenfrequenz, der atrioventrikulären Überleitung sowie zu einer Steigerung der atrialen und ventrikulären Pumpkraft sowie zu einer Verkürzung der atrialen und ventrikulären Repolarisationszeiten.A local cooling of the parasympathetic nerve tissueto a temperature of 20 ° C to 35 ° C or a local oneWarming of sympathetic cardiac nerves to approx. 39 ° C up to 41 ° C accelerates theSinus node rate, the atrioventricular conductionas well as an increase in the atrial and ventricularPumping force as well as a shortening of the atrial andventricular repolarization times.
Eine lokale Erwärmung parasympathischen Herznerven auf eine Temperatur von 39°C bis 41°C oder eine lokale Abkühlung von sympathischen Herznerven auf ca. 20°C bis 35°C bewirkt eine Verlangsamung der Sinusknotenfrequenz, eine Verlängerung der atrioventrikulären Überleitung sowie eine Verminderung der atrialen und ventrikulären Pumpkraft. Eine Kühlung parasympathischer und sympathischer Herznerven kann die atriale Refraktärzeit verlängern und damit protektiv gegen Vorhofflimmern wirken, während eine Erwärmung parasympathischer oder Kühlung sympathischer Nerven, die die Herzhauptkammern innervieren, zu einer Verlängerung der ventrikulären Refraktärzeit führen kann, wodurch das Auftreten von ventrikulären tachykarden Rhythmusstörungen verhindert werden kann.Local warming up parasympathetic nervesa temperature of 39 ° C to 41 ° C or a localCooling of sympathetic cardiac nerves to approx. 20 ° C to35 ° C slows down the sinus node frequency,an extension of the atrioventricular conductionas well as a decrease in atrial and ventricularPumping power. A cooling parasympathetic andsympathetic cardiac nerves can be the atrial refractory periodlengthen and thus protect against atrial fibrillationact while heating or parasympatheticCooling sympathetic nerves affecting the main chambers of the heartinnervate to an extension of the ventricularRefractory period can lead to the occurrence ofventricular tachycardia arrhythmia preventedcan be.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des Thermoregulationsgerätes und der Thermoregulationssonde wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:An advantageous embodiment of theThermoregulation device and the thermoregulation probewill be closer to the drawingsdescribed. Show it:
Fig. 1 eine schematische Übersicht über das Thermoregulationsgerät und eine Thermoregulationselektrode,Fig. 1 is a schematic overview of the thermoregulation device and a thermoregulation electrode,
Fig. 2 eine schematische Darstellung typischer Implantationsorte der ThermoregulationselektrodeFig. 2 is a schematic representation of typical implantation sites of the thermoregulation electrode
Fig. 1 gibt eine vorteilhafte Ausführung eines Thermoregulationsgerätes und einer Thermoregulationselektrode wieder. Typischerweise besteht das Thermoregulationseinheit1 aus einer Kälteerzeugungseinheit3 sowie einer Wärmeerzeugungseinheit4, die subkutan oder submuskulär im Bereich der rechtsseitigen oder linksseitigen Pektoralmuskulatur implantiert wird. In einzelnen Fällen kann auch eine abdominelle Implantation in/auf der Rektusscheide notwendig sein.Fig. 1 shows an advantageous embodiment of a thermoregulation device and a thermoregulation electrode again. Typically, the thermoregulation unit1 consists of a cold generation unit3 and a heat generation unit4 , which is implanted subcutaneously or submuscularly in the region of the right-hand or left-hand pectoral muscles. In some cases, an abdominal implantation in / on the rectus sheath may be necessary.
In einer typischen Variante weist die Kälteerzeugungseinheit einen Kompressor auf, der ein Kühlgas unter Druck setzen kann. Auf der Außenseite bzw. in der Außenhülle des Thermoregulationsgerätes1 verlaufen Kondensationsspulen, in denen das durch den Kompressor komprimierte Gas (z. B. CCl2F2) abkühlt, bevor es durch eine Ventilklappe in eine im Aggregat inkorporierte Evaporationsspule gelangt. Die Evaporationsspule ist von einer Kühlflüssigkeit umflossen (typischerweise H2O), die durch eine in der Zirkulationseinheit7 befindliche Pumpe in die Thermoregulationselektrode2 befördert wird. In typischer Ausführung besteht die Wärmeerzeugungseinheit4 aus einer Stromerzeugungseinheit, die mittels elektromagnetischer Wellen über 2 Elektroden in der Zirkulationseinheit7 eine Erwärmung der Kühlflüssigkeit bewirkt.In a typical variant, the refrigeration unit has a compressor that can pressurize a cooling gas. Condensation coils run on the outside or in the outer shell of the thermoregulation device1 , in which the gas compressed by the compressor (e.g. CCl2 F2 ) cools before it reaches a evaporation coil incorporated in the unit through a valve flap. The evaporation coil is surrounded by a cooling liquid (typically H2 O), which is conveyed into the thermoregulation electrode2 by a pump located in the circulation unit7 . In a typical embodiment, the heat generation unit4 consists of a power generation unit which heats the cooling liquid by means of electromagnetic waves via 2 electrodes in the circulation unit7 .
Die Thermoregulationselektrode2 weist ein Doppellumen9 zur Zirkulation und Rezirkulation (Kreislauf) der Kühlflüssigkeit auf. In einer Modifikation der Thermoregulationselektrode kann die Thermoregulationselektrode anstelle einer zirkulierenden Kühlflüssigkeit jeden beliebigen Wärme-/Kälteleiter beinhalten, der die von der Wärme/Kälteerzeugungseinheit gelieferte Wärme/Kälte in das biologische Gewebe überträgt.The thermoregulation electrode2 has a double lumen9 for the circulation and recirculation (circulation) of the cooling liquid. In a modification of the thermoregulation electrode, instead of a circulating cooling liquid, the thermoregulation electrode can include any heat / cold conductor that transfers the heat / cold supplied by the heat / cold generation unit into the biological tissue.
Um eine Wärmeaufnahme entlang der Sonde im Gefäßverlauf zu vermeiden, ist die Sonde entlang ihrer Achse mit einer Isolierung13 versehen. Lediglich an der Spitze der Sonde ist eine nicht isolierte Fläche vorhanden, an der der Wärme-/Kälteleiter aus der Thermoregulationselektrode austritt und in eine Verankerungsvorrichtung8 übergeht. Der Wärme-/Kälteleiter kann beim Austritt aus der Thermoregulationselektrode zunächst in Form einer flächenhaften Kühl-/Erwärmungsplatte10 ausgebildet sein (z. B. doppellumenhaltige Röhrenschnecke), die einen freien Wärme-/Kälteaustausch bei Kontakt mit dem Zielgewebe ermöglicht. Zusätzlich oder ausschließlich besteht aber die Verankerungsvorrichtung8 selbst aus einem Kälte-/ Wärmeleiter, der im biologischen Zielgewebe fixiert wird und so eine unmittelbare Abkühlung/Erwärmung des Zielgewebes gewährleistet. An der Spitze der Thermoregulationselektrode ist weiterhin ein Temperatursensor15 angebracht, der die lokale Gewebstemperatur mißt und diese Information an die Meß- und Vergleichseinheit6 weiterleitet.In order to avoid heat absorption along the probe in the course of the vessel, the probe is provided with insulation13 along its axis. Only at the tip of the probe is there a non-insulated surface on which the heat / cold conductor emerges from the thermoregulation electrode and merges into an anchoring device8 . When exiting the thermoregulation electrode, the heat / cold conductor can first be designed in the form of a flat cooling / heating plate10 (e.g. double-lumen tubular screw), which enables free heat / cold exchange on contact with the target tissue. In addition or exclusively, however, the anchoring device8 itself consists of a cold / heat conductor, which is fixed in the biological target tissue and thus ensures immediate cooling / heating of the target tissue. At the tip of the thermoregulation electrode there is also a temperature sensor15 which measures the local tissue temperature and forwards this information to the measuring and comparison unit6 .
Die hier dargestellte Methode der Kühlung/Erwärmung ist nur exemplarisch zu betrachten. Grundsätzlich kann jede nach dem jeweiligen Stand der jeweiligen Technik geeignete Kühlungs-/Erwärmungsmethode, die ausreichend miniaturisierbar ist, in dem implantierbaren Thermoregulationsgerät angewandt werden.The cooling / heating method shown here isto consider only as an example. Basically everyone canaccording to the respective state of the artappropriate cooling / heating method that is sufficientis miniaturizable in the implantableThermoregulation device can be applied.
Insbesondere kann in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auch ein elektrisches Thermoelement zum Kühlen oder Erwärmen eingesetzt werden, das bei Zufuhr von elektrischer Energie Kälte oder Wärme erzeugt, beispielsweise durch Nutzung des Peltier-Effekts. Derartige Elemente haben den Vorzug, bei extrem kleinen Bauformen auf engem Raum konzentriert Kälte und/oder Wärme abgeben zu können. Sie können daher an der Spitze der Thermoregulationselektrode2 montiert werden, an der sie dann mit dem Verankerungselement8 in wärmeleitendem Kontakt stehen. Da wegen der nur geringen Energieaufnahme gleichzeitig die für die Versorgung des Thermoelements mit elektrischer Energie erforderlichen Leitungen nur einen geringen Querschnitt besitzen müssen, läßt sich bei Verwendung derartiger elektrischer Thermoelemente die Baugröße der Thermoregulationselektrode ebenfalls auf ein Minimum reduzieren.In particular, an electrical thermocouple for cooling or heating can be used in a device according to the invention, which generates cold or heat when electrical energy is supplied, for example by using the Peltier effect. Such elements have the advantage of being able to emit cold and / or heat concentrated in extremely small designs in a confined space. They can therefore be mounted on the tip of the thermoregulation electrode2 , where they are then in heat-conducting contact with the anchoring element8 . Since the lines required for supplying the thermocouple with electrical energy only have to have a small cross section due to the low energy consumption, the size of the thermoregulation electrode can also be reduced to a minimum when using such electrical thermocouples.
Neben der Vorrichtung für eine Wärme-/Kälteerzeugung weist das Thermoregultationsgerät Meßsensoren auf, die biologische Meßparameter wie Herzfrequenz, Blutdruck, Herz-/Thoraximpedanz, Sauerstoffsättigung und die Gewebstemperatur registrieren und an die Meß- und Vergleichseinheit6 weiterleiten. Die Meßsensoren sind über eine Konnektionseinheit11 mit der Meß- und Vergleichseinheit6 verbunden. Die erfaßten Meßwerte werden durch die Vergleichseinheit mit den programmierten Soll- und Grenzwerten verglichen. Bei Abweichungen von den Soll- und Grenzwerten wird durch die Steuerungseinheit5 im Sinne einer Rückkopplung die Meßgröße durch entsprechende Erwärmung/Abkühlung des biologischen Gewebes automatisch an die Sollwerte angepaßt.In addition to the device for heat / cold generation, the thermoregulation device has measurement sensors which register biological measurement parameters such as heart rate, blood pressure, cardiac / thoracic impedance, oxygen saturation and the tissue temperature and pass them on to the measurement and comparison unit6 . The measurement sensors are connected to the measurement and comparison unit6 via a connection unit11 . The measured values are compared by the comparison unit with the programmed target and limit values. In the event of deviations from the target and limit values, the control unit5 automatically adjusts the measured variable to the target values by means of appropriate heating / cooling of the biological tissue.
Das Thermoregulationsgerät beinhaltet ferner eine Impulserzeugungseinheit14, die elektrische Impulse über eine Konnektionseinheit12 an myokardiale Stimulationselektroden abgeben kann. Typischerweise liegen die Stimulationsspannungen zwischen 0,5 und 10 V bei einer Impulsdauer von 0,5 bis 10 ms und einer Stimulationsfrequenz von 30 bis 300 Schlägen/min. Die Pulserzeugungseinheit ermöglicht die myokardiale antibradykarde Stimulation (atriale oder ventrikuläres "Pacing") zur Vermeidung hämodynamischer bedeutsamer Bradykardien während einer Abkühlung des Myokardgewebes bzw. einer Erwärmung parasympathischer oder Kühlung sympathischer Nervenfasern.The thermoregulation device further includes a pulse generation unit14 , which can emit electrical pulses via a connector unit12 to myocardial stimulation electrodes. The stimulation voltages are typically between 0.5 and 10 V with a pulse duration of 0.5 to 10 ms and a stimulation frequency of 30 to 300 beats / min. The pulse generation unit enables myocardial anti-bradycardia stimulation (atrial or ventricular "pacing") to avoid hemodynamically important bradycardia during cooling of the myocardial tissue or heating of parasympathetic or cooling of sympathetic nerve fibers.
Bevorzugte Implantationsorte der Thermoregulationselektrode sind inFig. 2 exemplarisch dargestellt:
Preferred implantation locations of the thermoregulation electrode are shown by way of example inFIG. 2:
Die in den Abbildungen dargestellten Implantationsorte sind beispielhaft beschrieben. Es liegt im Wesen der Erfindung, daß eine Thermoregulationssonde grundsätzlich an jedem intravaskulären/intrakardialen Ort zur Kühlung/Erwärmung von Nerven- oder Muskelgewebe implantiert werden kann.The implantation locations shown in the picturesare described as examples. It is in the nature ofInvention that a thermoregulation probe basicallyat any intravascular / intracardiac locationCooling / warming of nerve or muscle tissuecan be implanted.
Die Fixation der Thermoregulationssonde an allen genannten Implantationsorten kann durch bekannte aktive Fixationsmechanismen wie Schraub- oder Anker-Elektroden erfolgen. Für die Besonderheit der Implantation der Thermoregulationssonden in Gefäße sieht die Erfindung sogenannte Stent- oder Spulenelektroden vor, die durch aktive oder passive Expansion im Gefäß verankert werden, und deren Oberfläche als Wärme-/Kälteaustauschfläche dient.The fixation of the thermoregulation probe to allmentioned implantation sites can be by known activeFixation mechanisms such as screw or anchor electrodesrespectively. For the peculiarity of the implantation of theThe invention provides thermoregulation probes in vesselsso-called stent or coil electrodes, which byactive or passive expansion are anchored in the vessel,and their surface as a heat / cold exchange surfaceserves.
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| DE2001103289DE10103289A1 (en) | 2001-01-25 | 2001-01-25 | Device for the reversible cooling and heating of biological tissues |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2001103289DE10103289A1 (en) | 2001-01-25 | 2001-01-25 | Device for the reversible cooling and heating of biological tissues |
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