Schrittmachertechnik

Elektroden

Anforderungen:

• hohe Leitfähigkeit (Elektrodenmaterial)
• E-Oberfläche klein (damit Widerstand gering)
• gutes Sensing
• gute Verankerung im Myokard (sonst Exit-Block (kein Kontakt, keine Stimulation))
• Biokompatibilität
• hohe Flexibilität der Zuleitungen
• leichtes Handling

Hohe Flexibilität und leichtes Handling durch Mandarin. (Fixierung mit Führungsdraht). Weiterer Konflikt zwischen Kleiner Oberfläche und gutem Sensing: Lösung: poröse Oberfläche, welche im Myokard anwächst (hat das Problem einer sich beim Einwachsprozess ändernden Reizschwelle (siehe Programmierung)). Isolierung mit Silikongummi oder Polyurethan. Fixierung entweder atraumatisch (ohne Verletzung) oder traumatisch mittels Schrauben oder Haken. Stimulation biphasisch, um elektrolytische Vorgänge zu vermeiden.
Es gibt unipolare und biplare Herzreizing (bei unipolarer wirkt SM-Gehäuse als (indifferente) Elektrode). Unipolar benötigt geringere Reizschwelle und sorgt für geringere Flimmerneigung des Ventrikels. Bipolar Vorteil geringerer Störsignale bei Detektion (z.B. Muskelaktionsspannungen). Ausserdem Positionskontrolle über intrakardial abgeleitetes EKG.

Gehäuse

Zuerst Epoxidharz: Herausdiffusion von Gas möglich (Zinkoxidbatterien neigten zur internen Gasentwicklung), gute Biokompatibilität aber wegen hoher Wandstärken zu schwer und nichtleitend (also kein unipolarer Einsatz möglich).
Forderungen an Gehäuse:

• hermetischer Abschluss
• gute Biokompatibilität
• absolute Korrosionsfestigkeit
• hohe mechanische Festigkeit
• Abschirmung gegen elektromagnetische Störfelder
• gute Leitfähigkeit (für unipolar)
• keine scharfen Kanten (für unipolar) (führt zu zu hohen Stromdichten (damit zu Nekrosen))

Gute Eigenschaften haben Titan, Austenit etc. Lasergeschweisst und mit Helium dichtegeprüft. In Nähe großer Muskeln können Myopotentiale missinterpretiert werden (als Herzsignale) $\rightarrow$ Inhibition. Kann bei multiprogrammierbaren durch Umprogrammierung der Empfindlichkeit behoben werden.

Energieversorgung

Entwicklungsziele für Energieträger:

• Langlebigkeit und Zuverlässigkeit
• gute Spannungskonstanz
• einfache Überprüfbarkeit des Ladezustandes
• hohe Energiedichte
• geringe Selbstentladung
• hohe Spannung
• geringer Innenwiderstand

Heute Lithium Batterie (Anode, Kathode meist aus Jod). Biogalvanische Schrittmacher (Energie aus Bewegung des Körpers) konnten bis heute nicht realisiert werden.

Elektronik

Anforderungen:

• Schaltungsverhalten immer vorhersehbar
• Standardprogramme als Fehlerabsicherung
• Fehler leicht erkennbar und behebbar
• absolute Wartungsfreiheit
• hohe Zuverlässigkeit
• sehr kleiner Betriebsstrom (energiesparend)
• kleines Volumen
• lange Betriebszeit

Man unterscheidet zwischen Hardwareschrittmachern(kleiner und energiesparender) und Softwareschrittmachern (programmierbar). Ein Schrittmacher besteht aus drei Baugruppen: analoge Eingangs- und Ausgangsverstärker und Telemetrie, Steuerwerk und dem Ereigniszähler und EKG-Speicher. SM-Gehäuse besteht aus Titankapsel. Elektrodenanschluss ist ein angegossener Epoxidharzkopf. Wegen Zuverlässigeit kommen nur mehrmals geprüfte Halbleiter zum Einsatz (theoretisch auf $10^7$-Stunden nur ein Störfall. Durchschnittliche Implantationszeit: 8 Jahre.