Advertisement

Medical and biological engineering

, Volume 10, Issue 2, pp 201–206 | Cite as

An electrode system with rounded edges for direct ventricular defibrillation

  • G. Koning
  • H. Schneider
  • R. S. Reneman
  • A. J. Hoelen
Article

Abstract

In this study it was assumed that the current density plays an important role in ventricular defibrillation. The best method for successful defibrillation is then with a homogeneous electrical field between the electrodes, so that the current density is the same in all parts of the ventricles. Electrodes have been compared with an without rounded edges and the same surface area inin vitro experiments, regarding their current density distribution and inin vivo experiments, regarding their total current strength, needed for successful defibrillation with a square current pulse. The electrodes with rounded edges needed 75 per cent of the current strength, required by the electrodes without rounded edges, resulting in a dissipated energy of 50–60 per cent. In addition, the local current density at the rims of the electrodes with rounded edges was lower than in the electrodes without rounded edges. It is therefore suggested that the electrodes with rounded edges may be less harmful to the myocardium and that the current density is an essential physical quantity involved in ventricular defibrillation.

Keywords

Current Strength Current Density Distribution Conventional Electrode Successful Defibrillation High Electric Current 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Sommaire

Dans cette étude on a assumé que la densité du courant joue un rôle important dans la défibrillation ventriculaire. Ainsi, la meilleure méthode pour une défibrillation réussie est celle avec un champ électrique homogène entre les électrodes, de sorte que la densité du courant soit la mème dans toutes les parts du ventricule. On a comparé des électrodes avec bords arrondis avec ceux sans bords arrondis, et la même région de la surface—dans des expériencesin vitro—concernant leur distribution de courant et—dans des expériencesin vivo —concernant la force totale du courant, nécessaire pour une défibrillation réussie avec un pouls correct du courant. Les électrodes avec les bords arrondis ont nécessité 75 pour cent de l'intensité du courant exigé par les électrodes sans bords arrondis, résultant dans une énergie dissipée de 50–60 pour cent. En plus, la densité locale du courant aux bords des électrodes avec marges arrondies était plus basse que dans les électrodes avec marges non-arrondies. Par conséquent, on suggère que les électrodes avec bords arrondis pourraient être moins nuisibles pour le mycarde et que la densité du courant est une quantité physique essentielle, impliquée dans la défibrillation ventriculaire.

Zusammenfassung

In dieser Untersuchung wurde angenommen, dass die Stromdichte eine wichtige Rolle in der Defibrillation der Kammer spielt. Das beste Verfahren erfolgreicher Defibrillation ist dann mit einem homogenen elektrischen Feld zwischen den Elektroden, sodass die Stromdichte in allen Teilen der Kammern die gleiche ist. Es sind Elektroden mit und ohne runde Kanten und der gleichen Oberfläche in Versuchsglasexperimenten in Bezug auf ihre Verteilung der Stromdichte und in Experimenten am lebenden Organismus, in Bezug auf ihre Gesamtstromstärke verglichen worden, welche für erfolgreiche Defibrillation mit einem rechteckigen Stromimpuls erforderlich ist. Die Elektroden mit runden Kanten benötigten 75 Prozent der Stromstärke, wie sie für Elektroden ohne runde Kanten benötigt wird, was einer verbrauchten Energie von 50–60 Prozent entspricht. Ausserdem war die örtdliche Stromdichte an den Rändern der Elektroden mit runden Kanten niedriger als bei den Elektroden ohne runde Kanten. Es wird daher vorgeschlagen, dass die Elektroden mit runden Kanten für den Herzmuskel weniger schädlich sind, und dass die Stromdichte eine wichtige körperliche Grösse bei Kammerdefibrillation darstellt.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. Ahberg, H. andCullhed, I. (1968) Direct current countershock complication.Acta med. scand.183, 415.CrossRefGoogle Scholar
  2. Geddes, L. A., Tacker, W. A., McFarlane, J. andBourland, J. (1970) Strength-duration curves for ventricular defibrillation in dogs.Circulation Res.27, 551.Google Scholar
  3. Killpatrick, D. G., Banta, E. D., Sunstein, D. E., Detweiler, D. K. andPatterson, D. F. (1961)Inst. Radio Engrs Int. Convention Record. Part 9; pp. 127–134.Google Scholar
  4. Koning, G. (1969) A double-pulse defibrillator for ventricular defibrillation.Report M50, Department of Biomedical Engineering, Delft University of Technology.Google Scholar
  5. McLean, L. D. andvan Tyn, R. A. (1961) Ventricular defibrillation: an experimental investigation of voltage requirements and effects of electrode size.J. Am. med. Ass.175, 147.Google Scholar
  6. Peleska, B. (1963) Cardiac arrhythmias following condenser discharges and their dependence upon strength of current and phase of cardiac cycle.Circulation Res.13, 21.Google Scholar
  7. Peleska, B. (1965) Cardiac arrhythmias following condenser discharges led through an inductance.Circulation Res.16, 11.Google Scholar
  8. Rivkin, L. M. (1963) The defibrillator and cardiac burns.J. Thorac. cardiovasc. Surg.46, 755.Google Scholar
  9. Schuder, J. C., Stoeckle, H. andDolan, A. M. (1964) Transthoracic ventricular defibrillation with square wave stimuli: one half cycle.Circulation Res.15, 258.Google Scholar
  10. Stoeckle, H., Nellis, S. H. andSchuder, J. C. (1968) Incidence of arrhythmias in the dog following transthoracic ventricular defibrillation with unidirectional rectangular stimuli.Circulation Res.23, 343.Google Scholar
  11. Tacker, W. A., Geddes, L. A. andHoff, H. E. (1968) Defibrillation without A-V-block using capacitor discharge with added inductance.Circulation Res.22, 633.Google Scholar
  12. Tacker, W. A., Geddes, L. A., McFarlane, J., Milnor, W., Gullett, J., Havens, W., Green, E. andMoore, J. (1969) Optimum current duration for capacitor discharge defibrillation of canine ventricles.J. appl. Phys.27, 480.Google Scholar
  13. Tedeschi, C. G. andWhite, C. W. (1954) A morphologic study of canine hearts subjected to fibrillation, electrical defibrillation and manual compression.Circulation9, 916.Google Scholar

Copyright information

© International Federation for Medical and Biological Engineering 1972

Authors and Affiliations

  • G. Koning
    • 1
  • H. Schneider
    • 1
  • R. S. Reneman
    • 1
  • A. J. Hoelen
    • 1
  1. 1.Department of Cardiovascular SurgeryUniversity HospitalUtrechtThe Netherlands

Personalised recommendations