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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf implantierbare medizinische
Geräte,
wie Schrittmacher oder implantierbare Kardioverter-Defibrillatoren
(ICD), und besonders auf Verfahren zur Analyse elektrischer Ereignisse,
die im Herzen unter Verwendung eines implantierbaren medizinischen
Gerätes
ermittelt werden.
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Ein
Schrittmacher ist ein typischerweise einem Patienten implantiertes
medizinisches Gerät,
das verschiedene Dysrhythmien, wie eine anormal langsame Herzfrequenz
(Bradykardie) oder eine anormal hohe Herzfrequenz (Tachykardie),
erkennt und dem Herzen elektrische Stimulierungsimpulse mit dem
Ziel gibt, die Rhythmusstörung
zu beheben. Ein implantierbarer Kardioverter-Defibrillator (ICD)
ist ebenfalls ein dem Patienten implantierbares Gerät, das zudem
ein atriales Flimmern (AF) oder ein ventrikuläres Flimmern erkennt und Stromstöße abgibt,
um das Flimmern zu beenden.
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Schrittmacher
und ICD überwachen
sorgfältig
Kennwerte des Herzens wie die Herzfrequenz, um Dysrhythmien zu erkennen,
zwischen verschiedenen Arten von Dysrhythmien zu unterscheiden,
eine geeignete Therapie zu bestimmen und den Zeitpunkt für die Therapie
festzulegen. Beispielsweise wird die Herzfrequenz durch Prüfen der
elektrischen Signale überwacht,
die offenkundig gleichzeitig mit der Depolarisation oder Kontraktion
des Herzmuskelgewebes auftreten. Die elektrischen Signale werden
intern durch im Herzen angebrachte Sensorleitungen erfasst und als
internes Elektrokardiogramm (IEKG) bezeichnet. Die normale Kontraktion
des Vorhofmuskelgewebes erscheint im IEKG als P-Welle. Eine Sequenz
aufeinander folgender P-Wellen
bestimmt die Vorhoffrequenz. Die normale Kontraktion des Kammermuskelgewebes
erscheint im IEKG als R-Welle (manchmal auch als "QRS-Komplex" bezeichnet). Eine
Sequenz aufeinander folgender R-Wellen bestimmt die Kammerfrequenz.
Bei Herzflattern oder -flimmern können die P- und R-Wellen im
IEKG typischerweise nicht erkannt werden. Daher ist der Schrittmacher
oder ICD auf andere Kennwerte des IEKG angewiesen, um zwischen verschiedenen
Arten von Herzflattern und -flimmern zu unterscheiden und um die optimale
Therapie und den Zeitpunkt der Verabreichung der Therapie zu bestimmen.
Einige Schrittmacher und ICD des neuesten technischen Stands sind
in der Lage, elektrische Signale in den Vorhöfen und in den Kammern unabhängig voneinander
aufzunehmen. Damit werden ein atriales IEKG und ein separates ventrikuläres IEKG
erfasst. Die Vorhoffrequenz wird basierend auf den im atrialen IEKG
erfassten P-Wellen bestimmt. Die Kammerfrequenz wird basierend auf
den im ventrikulären
IEKG erfassten R-Wellen bestimmt.
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Auf
diese Weise wird durch Schrittmacher und ICD dem Herzen eine Therapie
verordnet, die teilweise auf der Erfassung elektrischer Kennwerte
des Herzens, wie P-Wellen, R-Wellen, Vorhoffrequenz, Kammerfrequenz
und anderen basieren. Falls, um ein spezielles Beispiel zu nennen,
sowohl die Vorhoffrequenz als auch die Kammerfrequenz unterhalb
eines minimal akzeptablen Schwellenwerts der Herzfrequenz liegen
oder falls lange Zwischenräume
im IEKG erscheinen, in denen keine P- und R-Wellen erfasst werden,
schließt
das Herzschrittmachergerät
daraus, dass der Patient an Bradykardie leidet und verordnet Schrittmacherimpulse,
um die Herzfrequenz zu erhöhen
oder um lange Zwischenräume
ohne Herzschläge
zu vermeiden. Falls, als weiteres spezielles Beispiel, Vorhof- und
Kammerfrequenz weit über
einer maximal erwarteten Herzfrequenz liegen, schließt das Herzschrittmachergerät daraus,
dass der Patient an einer Tachyarrhythmie leidet und verordnet geeignete
Therapie, zum Beispiel Schrittsteuerung durch schnelle Vorhofstimulation „Overdrive-Pacing", um die Herzfrequenz
auf einen akzeptablen Bereich abzusenken. Falls die Vorhoffrequenz
als äußerst hoch
festgestellt wird, die Kammerfrequenz jedoch relativ normal ist,
schließt
das Gerät
darauf, dass der Patient an Vorhofflattern oder Vorhofflimmern leidet
und gibt einen Defibrillationsimpuls an die Atrien ab. Falls die
Kammerfrequenz extrem hoch und chaotisch ist, schließt der Herzschrittmacher
daraus, dass der Patient an Kammerflimmern leidet und verordnet
einen Defibrillationsimpuls direkt an die Ventrikel. Einzelheiten
zu Verfahren zur Unterscheidung zwischen atrialen und ventrikulären Dysrhythmien
oder Arrhythmien sind im U. S. Patent Nr. 5.620.471 zu Duncan unter
dem Titel "System
and Method for Discriminating Between Atrial and Ventricular Arrhythmias
and for Applying Cardiac Therapy Therefor", Ausgabe 15. April 1997, dargelegt.
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Das
zuverlässige
Funktionieren eines Schrittmachers oder ICD erfordert daher, dass
das Gerät
in der Lage ist, P- und R-Wellen oder andere im Herzen entstehende
elektrische Ereignisse zu erfassen. Was jedoch die P-Wellen betrifft,
so breiten sich die vorgenannten R-Wellen, obwohl sie ursprünglich in
den Kammern erzeugt wurden, in die Vorhöfe hinein aus und werden dort
möglicherweise
als Teil des atrialen IEKG-Signals erfasst. Das Gerät könnte daher
beim Erfassen eines elektrischen Impulses im Vorhof einer Fernfeld-R-Welle fälschlicherweise
als P-Welle identifizieren.
Folglich könnten
Funktionen des Schrittmachers, die eine genaue Bestimmung von P-Wellen
erfordern, nicht intentionsgerecht funktionieren. Beispielsweise
könnten
vorzeitige Kammerkontraktionen (PVC) als P-R-Ereignisse eingeordnet
werden, so dass die errechnete Vorhoffrequenz höher als die tatsächliche
Vorhoffrequenz ist und das Gerät
möglicherweise
zu dem falschen Schluss veranlasst wird, dass die Vorhöfe einer
Rhythmusstörung
unterliegen, die tatsächlich
nicht besteht, oder dass eine ventrikuläre Tachykardie als atriale
Tachykardie eingeordnet wird. Alternativ kann die überschätzte Vorhoffrequenz
das Gerät
ver anlassen, eine vorhandene Bradykardie nicht zu erfassen. Das
kann zur Folge haben, dass eine ungeeignete Therapie angeordnet
wird. Bei einem ICD kann die irrtümliche Bestimmung einer hohen Vorhoffrequenz
das ICD dazu veranlassen, fälschlicherweise
zu schlussfolgern, dass im Herzen Vorhofflimmern auftritt, und infolgedessen
dem Vorhof einen potentiell schmerzhaften Kardioversionsimpuls verordnen.
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Deshalb
ist es notwendig, P-Wellen oder andere elektrische Ereignisse, die
ihren Ursprung in den Vorhöfen
haben, genau von Fernfeld-R-Wellen oder anderen elektrischen Ereignissen,
die ihren Ursprung in den Kammern haben, zu unterscheiden. Entsprechend
ignorieren die meisten Schrittmacher des neuesten Standes der Technik
Ereignisse, die in den Vorhöfen
während
eines vorgegebenen Zeitraums im Anschluss an die Erfassung einer
R-Welle in den Kammern erfasst werden. Dieser Zeitraum wird als
postventrikuläres
atriales Unterdrückungsintervall
(PVAB) oder postventrikuläre
atriale Refraktärperiode
(PVARP) bezeichnet. Kurz gesagt ignoriert der Schrittmacher bei
der Erfassung einer R-Welle von einer in den Kammern positionierten
Sensorelektrode danach jedes Ereignis, das von einer Sensorleitung
im Vorhof erfasst wird, für
einen bestimmten Zeitraum (z.B. 225 ms) unter der Annahme, dass
jedes in diesem Zeitraum erfasste Ereignis tatsächlich eine Fernfeld-R-Welle
ist.
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Die
Nutzung des PVAB Intervalls setzt voraus, dass die R-Welle in den
Kammern erfasst wird, bevor sie als Fernfeld-R-Welle in den Vorhöfen erscheint.
Das ist nicht immer der Fall. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung
haben festgestellt, dass Umstände
auftreten können,
bei denen eine Fernfeld-R-Welle innerhalb der Vorhöfe ermittelt
wird, bevor sie in den Kammern ermittelt wird. Das kann beispielsweise
geschehen, wenn eine atriale Sensorleitung näher am Ursprung einer R-Welle
positioniert ist als die ventrikulären Sensorleitungen. Ein anderer
Umstand, bei dem eine R-Welle innerhalb der Vorhöfe ohne vorausgehende Ermittlung
einer R-Welle in den Kammern erfasst werden kann, tritt auf, wenn
der Schwellwert für
die R-Wellen-Ermittlung in den Kammern zu hoch angesetzt wurde,
so dass einige R-Wellen in den Kammern nicht erfasst werden können. Jedenfalls
ist, falls in den Atrien die Fernfeld-R-Welle erfasst wird, ohne
dass ihr eine Erfassung der R-Welle in den Kammern unmittelbar vorausgeht,
die vorerwähnte
PVAB-Intervall untauglich, um die Fernfeld-R-Welle aus dem IEKG
zu filtern. Infolgedessen werden Fernfeld-R-Wellen irrtümlicherweise
als P-Wellen eingeordnet, worauf die Vorhoffrequenz oder andere
kritische Parameter inkorrekt bestimmt werden, was eine möglicherweise
falsche Therapierung durch den Schrittmacher zur Folge hat. Obwohl
diese Probleme in erster Linie im Hinblick auf die Abgrenzung von
P-Wellen gegenüber
Fernfeld-R-Wellen beschrieben worden sind, treten ähnliche
Probleme sogar in Situationen auf, bei denen im IEKG P-Wellen nicht
von R-Wellen unterschieden werden können, wie z.B. während Herzflattern
oder -flimmern.
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Es
wäre daher
sehr wünschenswert,
ein verbessertes Verfahren zu haben, um P-Wellen oder andere elektrischen
Ereignisse mit Ursprung in den Vorhöfen von Fernfeld-R-Wellen oder
anderen elektrischen Ereignissen, die ihren Ursprung in den Kammern
haben, zu unterscheiden. Aspekte der vorliegenden Erfindung sind vorrangig
auf dieses Ziel gerichtet.
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Entsprechend
einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren geliefert, um zwischen
elektrischen Ereignissen, die in den Vorhöfen entstehen, und elektrischen
Ereignissen, die in den Kammern ihren Ursprung haben, zu unterscheiden,
wobei ein implantierbares medizinisches Gerät benutzt wird, das mit einer pre-VAB-Intervall
arbeitet. Gemäß diesem
Verfahren wird bestimmt, ob ein elektrisches Ereignis in einer der Kammern
innerhalb eines vorherbestimmten pre-VAB-Intervalls nach Erfassung
eines elektrischen Ereignisses innerhalb einer der Vorkammern erfasst
wurde. Falls ja, so wird das elektrische Ereignis der Vorhöfe als ventrikuläres elektrisches
Fernfeld-Ereignis oder anderes nicht-atriales elektrisches Ereignis
abgewiesen.
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Bei
einer beispielhaften Ausführungsform
ist das elektrische Ereignis der Vorkammern eine P-Welle, und das
elektrische Ereignis der Kammer ist eine R-Welle. Das implantierbare
medizinische Gerät
bestimmt, ob die R-Welle innerhalb eines vorherbestimmten pre-VAB-Intervalls, das der
Erfassung der P-Welle folgt, erfasst wurde. Falls ja, wird die P-Welle
als Fernfeld-R-Welle abgewiesen. Das implantierbare medizinische
Gerät wird
auch konfiguriert um zu bestimmen, ob die P-Welle innerhalb eines
vorherbestimmten PVAB-Intervalls erfasst wurde, die der Erfassung
einer R-Welle in den Kammern folgt, und falls ja, wird die P-Welle
ebenso als Fernfeld-R-Welle abgewiesen. Auf diese Weise wird eine
Fernfeld-R-Welle innerhalb der Vorhöfe korrekt abgewiesen, ohne
Rücksicht
darauf, ob sie vor oder nach der R-Welle der Kammer erfasst wurde.
Damit werden die mit einer falschen Zuordnung von Fernfeld-R-Wellen
verbundenen Probleme reduziert oder völlig vermieden. In anderen
Ausführungsformen
stellen die elektrischen Ereignisse innerhalb der atrialen und ventrikulären IEKG-Signale
andere erfassbare Ereignisse neben den P-Wellen oder R-Wellen dar,
wie Ereignisse, die während
des Flatterns oder Flimmerns erfassbar sind. Daher ist das Verfahren
nicht darauf beschränkt,
atriale und ventrikuläre
IEKG-Signale zu verarbeiten, in denen P-Wellen und R-Wellen erkannt
werden können,
sondern auch auf andere Situationen anwendbar.
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Entsprechend
einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren geliefert,
um kritische elektrische Ereignisse, die in den Atrien ihren Ursprung
haben, von anderen elektrischen Ereignissen mittels Mustervergleich
zu unterscheiden. Nach diesem Verfahren wird ein innerhalb des Vorhofs
erfasstes elektrisches Ereignis mit einem Muster verglichen, das
für ein
echtes Vorhofereignis repräsentativ
ist. Wenn das erfasste Ereignis im wesentlichen zu dem Muster passt,
wird das Ereignis als echtes Vorhofereignis angesehen; andernfalls
wird das Ereignis als Fernfeld-Kammerereignis oder ein anderes anomales
elektrisches Ereignis verworfen. In einer beispielhaften Ausführungsform
ist das Muster für
die Amplitudenform einer P-Welle typisch, und das Verfahren unterscheidet
daher echte P-Wellen von Fernfeld-R-Wellen. In anderen Ausführungsformen ist
das Muster für
andere Merkmale einer P-Welle wie ihre Frequenzmerkmale statt ihrer
Amplitudenmerkmale typisch. In noch anderen Ausführungsformen ist das Muster
für andere
elektrisch erfassbare Ereignisse, wie während des Flatterns oder Flimmerns
stattfindende Ereignisse, typisch.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der gegenwärtigen
Erfindung sind durch Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung
in Verbindung mit den angeschlossenen Zeichnungen leichter verständlich;
darin sind:
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1 ein
Diagramm eines an das Herz eines Patienten angeschlossenen ICD;
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2 ein
Flussdiagramm, das ein Verfahren erläutert, das durch das ICD von 1 genutzt
wird, um elektrische Ereignisse, die in den Vorhöfen ihren Ursprung haben, wie
P-Wellen, von elektrischen Ereignissen zu unterscheiden, die nicht
in den Vorhöfen
entstehen, wie Fernfeld-R-Wellen, wobei sowohl präventrikuläre als auch
postventrikuläre
atriale Unterdrückungsintervalle
verwendet werden;
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3 ein
Diagramm, das atriale und ventrikuläre IEKG-Signale veranschaulicht,
die durch das Verfahren von 2 verarbeitet
werden und das insbesondere echte und unechte P-Wellen illustriert;
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4 ist
ein Flussdiagramm und illustriert ein Verfahren, das vom ICD der 1 genutzt
wird, um elektrische Ereignisse, die innerhalb der Atrien entstehen,
wie P-Wellen, von elektrischen Ereignissen zu unterscheiden, die
nicht in den Kammern entstehen, wie Fernfeld-R-Wellen, wobei Muster verwendet werden,
die echte Vorhofereignisse repräsentieren;
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5 ist
ein Diagramm, das ein Vorhofereignis und ein Muster darstellt, die
für eine
durch das Verfahren 4 verarbeitete echte P-Welle
typisch sind; und
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6 ein
funktionelles Blockdiagramm eines implantierbaren Zweikammer-Stimulationsgeräts, das konfiguriert
werden kann, um die Verfahren gemäß 2–5 auszuführen.
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Unter
Bezugnahme auf die Figuren werden nun bevorzugte und beispielhafte
Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben. Die Ausführungsformen werden in erster
Linie in Bezug auf einen ICD beschrieben, der imstande ist, separate
atriale und ventrikuläre
IEKG-Signale zu erfassen, und der konfiguriert ist, um zwischen
im IEKG erscheinenden Ereignissen, die innerhalb der Atrien entstanden
sind, und im IEKG erscheinenden Ereignissen, die woanders ihren
Ursprung haben, zu unterscheiden. Die folgende Beschreibung ist
daher nicht in einem ein schränkenden
Sinne aufzufassen, sondern dient lediglich dem Zweck, die allgemeinen
Prinzipien der Erfindung zu beschreiben. Der Umfang der Erfindung
ist unter Bezugnahme auf die erteilten Ansprüche zu ermitteln. Die folgende
Beschreibung schließt
den besten Modus ein, der derzeit für die praktische Anwendung
der Erfindung erwogen wird. In der nachfolgenden Beschreibung der
Erfindung werden Zahlen oder Bezugszeichen und dergleichen verwendet,
um durchgängig
auf Teile oder Elemente und dergleichen Bezug zu nehmen.
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1 erläutert ein
implantierbares Mehrkammer-Stimulationsgerät 10, das imstande
ist, sowohl schnelle als auch langsame Arrhythmien mittels Stimulierungstherapie
einschließlich
Kardioversion, Defibrillation und Schrittmacherstimulierung zu behandeln.
Wenn ein Multikammergerät
gezeigt wird, so geschieht dies nur zu Illustrationszwecken, und
ein Fachmann, auf dem Gebiet, kann leicht die entsprechenden Schaltkreise entfernen
oder sperren, um ein Einkammer- oder Zweikammer-Stimulationsgerät zu schaffen,
das in der Lage ist, eine oder zwei Kammern mit Kardioversion, Defibrillation
und Schrittmacher-Stimulation, zu behandeln.
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Um
richtige atriale Kammer-Schrittmacherstimulation und -Erfassung
zu schaffen, ist das Stimulationsgerät 10 in elektrischer
Verbindung mit einem Patientenherzen 12 über eine
implantierbare Vorhofleitung 16 gezeigt, die eine Vorhof-Punktelektrode 22 und
(gegebenenfalls) eine Vorhof-Ringelektrode (nicht gezeigt) aufweist,
die typischerweise in den Vorhofanhang des Patienten implantiert
ist.
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Das
Stimulationsgerät 10 ist
auch in elektrischer Verbindung mit dem Patientenherzen 12 über eine implantierbare
Kammerleitung 14 gezeigt, die in dieser Erfindung eine
Kammer-Punktelektrode 24,
eine Kammer-Ringelektrode 25, eine rechtsventrikuläre (RV)
Spiralelektrode 18 und eine SVC-Spiraleelektrode 20 aufweist.
Typischerweise wird die ventrikuläre Leitung 14 transvenös in das
Herz 12 so eingeführt,
dass die RV-Elektrode 18 in den rechtsventrikulären Apex
und die SVC-Spiralelektrode 20 in die obere Hohlvene eingesetzt
wird. Dementsprechend ist die Kammerleitung 14 in der Lage,
Herzsignale zu empfangen und Stimulation in Form von Schrittmacher-
und Schocktherapie an die rechte Herzkammer zu liefern.
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Um
Herzsignale der linken Vorkammer und Kammer aufzunehmen und Schrittmachertherapie
der linken Kammer zu bewirken, ist das Stimulationsgerät 10 an
die „Koronarsinusleitung" 17 gekoppelt,
die für
das Einsetzen im „Bereich
des Koronarsinus" über den
Koronarsinus oder für
das Einsetzen einer distalen Elektrode neben der linken Kammer und/oder
zusätzlichen
Elektrode(n) neben der linken Vorkammer bestimmt ist. Der hier gebrauchte
Ausdruck "Bereich
des Koronarsinus" bezieht
sich auf die Gefäßanordnung
der linken Kammer einschließlich
jeglicher Teile des Koronarsinus, der großen Herzvene, der linken Marginalvene,
der linken hinteren ventrikulären
Vene, der mittleren Herzvene und/oder kleinen Herzvene oder sonstiger
Herzve nen, die über
den Koronarsinus zugänglich
sind. Eine vollständige
Beschreibung einer Koronarsinusleitung ist U.S. Patent Nr. 5.466.254, "Coronary Sinus Lead
with Atrial Sensing Capability" (Helland)
zu entnehmen.
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Wie
gezeigt, sind die Sensor-/Schrittmacherstellen der rechte Vorhof
(hohes Vorhofseptum), der linke Vorhof (distaler Koronarsinus),
die rechte Herzkammerspitze und die linke Herzkammer (über eine
Herzvene). In der beispielhaften Ausführungsform fasst der ICD Signale,
die von den Sensorstellen im Vorhof empfangen werden, zu einem einzigen
atrialen IEKG-Signal zusammen und kombiniert Signale, die von den
Sensorstellen in der Herzkammer empfangen werden, zu einem einzigen
ventrikulären
IEKG-Signal. In anderen, nachstehend beschriebenen Ausführungsformen
verarbeitet der ICD die linken und rechten IEKG-Signale getrennt.
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Neben
anderen Funktionen analysiert der ICD die atrialen und die ventrikulären IEKG-Signale um festzustellen,
ob eine atriale oder ventrikuläre
Tachyarrhythmie auftritt und ob Kardioversion/Defibrillationstherapie erforderlich
ist. Therapie mit niedriger Energie (z.B. Antitachykardie-Schrittmacher)
kann dann über
die Sensor-/Schrittmacherleitungen an die entsprechende(n) Stelle(n)
geliefert werden. Kardioversions-/Defibrillationsimpulse hoher Energie
können
an die Vorhöfe über die
atrialen Schockspulen 19 und 20 oder an die Kammern über die
ventrikuläre
Schockspule 18 mit mehreren Schockvektoren geliefert werden,
wobei es möglich ist,
die Schockspulen und das ICD-Gehäuse
in verschiedenen Konfigurationen zu verwenden. Der ICD erfasst zahlreiche
andere Arten von Dysrhythmien im Herzen und bietet auch entsprechende
Therapie. Beispiele für andere
durch den ICD erfasste Dysrhythmien schließen Bradycardie, supraventriculäre Tachycardie
(SVT) und dergleichen ein.
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Viele
der vom ICD der 1 ausgeführten Funktionen erfordern
genaue Erfassung von P-Wellen im atrialen IEKG-Signal. 2 und 3 erläutern ein
erstes Verfahren für
die Unterscheidung der P-Wellen (oder anderer elektrischer Ereignisse,
die in den Vorhöfen
entstehen) von R-Wellen (oder anderen elektrischen Ereignissen,
die nicht in den Vorhöfen
entstehen), so dass Funktionen, die vom ICD in 1 geleistet
werden und die von der richtigen Erfassung von Vorhofereignissen
abhängen,
wirksamer ablaufen.
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In 2 empfängt und
analysiert der ICD bei Stufe 100 atriale IEKG-Signale,
um darin dargestellte elektrische Ereignisse zu erfassen. Falls
in den Vorhöfe
gegenwärtig
weder Flattern noch Flimmern auftritt, können die erfassten Ereignisse
P-Wellen sein. Falls in den Vorhöfen
Flattern oder Flimmern auftritt, können organisierte P-Wellen
nicht leicht erkannt werden, und die erfassten Ereignisse Überschreitungen
der elektrischen Schwellenspannung oder andere erfassbare elektrische
Ereignisse sein. Hier wird ein mittels eines atrialen IEKG erfasstes
elektrisch erfassbares Ereignis als FA-Welle
bezeichnet. Daher ist eine P-Welle eine Art FA-Welle.
Bei Stu fe 102 empfängt
und analysiert der ICD ventrikuläre
IEKG-Signale, um darin dargestellte elektrische Ereignisse, wie
R-Wellen zu erfassen. Falls in den Kammern nicht gegenwärtig Flattern
oder Flimmern auftritt, können
die erfassten Ereignisse R-Wellen sein. Falls in den Kammern Flattern
oder Flimmern auftritt, so dass organisierte R-Wellen nicht leicht
erkannt werden können,
können
die erfassten Ereignisse Überschreitungen
der elektrischen Schwellenspannung oder dergleichen sein. Hier wird
ein in einem ventrikulären IEKG-Signal
erfasstes erfassbares elektrisches Ereignis als FV-Welle
bezeichnet. Daher ist eine R-Welle eine Art FV-Welle.
Die Schritte 100 und 102 werden typischerweise
gleichzeitig ausgeführt.
Bei Stufe 104 bestimmt der ICD für jedes Vorhofereignis, das
innerhalb des atrialen IEKG-Signals erfasst worden ist, ob ein entsprechendes
Kammerereignis im ventrikulären
IEKG-Signal innerhalb einer auf die Erfassung des Vorhofereignisses
folgenden pre-VAB-Intervalls erfasst wurde. Mit anderen Worten beginnt
der ICD bei Erfassung einer P-Welle, ein pre-VAB-Intervall zu verfolgen,
und zu bestimmen, ob eine R-Welle innerhalb des pre-VAB-Intervalls
erfasst wurde.
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Das
pre-VAB-Intervall ist in 3 dargestellt. Kurz gesagt stellt 3 ein
atriales IEKG-Signal 106 und ein ventrikuläres IEKG-Signal 108 dar.
Das atriale IEKG-Signal schließt
verschiedene dort erfasste Ereignisse ein. Beginnend bei jedem im
atrialen IEKG erfassten Ereignis verfolgt der ICD ein pre-VAB-Intervall 110 und
bestimmt, ob ein Kammerereignis im ventrikulären IEKG innerhalb dieser Zeitspanne
erfasst worden ist. Falls ein Kammerereignis innerhalb des pre-VAB-Intervalls
erfasst ist, so wird das Vorhofereignis als Fernfeld-Kammerereignis abgewiesen.
In 3 ist eines der Kammerereignisse (112)
innerhalb des pre-VAB-Intervalls
eines vorausgegangenen Vorhofereignisses (113) erfasst.
Dementsprechend wird das Vorhofereignis 113 als Fernfeld-Kammerereignis
abgewiesen. Es ist zu beachten, dass das Fernfeld-Kammerereignis
tatsächlich
im atrialen IEKG-Signal erfasst wird, bevor das Ereignis im ventrikulären IEKG-Signal
erfasst wird. Wie oben ausgeführt
wurde, kann dies geschehen, wenn die Vorhof-Sensorleitung näher an dem
Teil der Kammer, wo die R-Welle entsteht, als an der Kammer-Sensorleitung
ist. Die Dauer des pre-VAB-Intervalls ist vorzugsweise eine programmierbare
Eigenschaft des ICD. In einem Beispiel ist das pre-VAB-Intervall
innerhalb des Bereichs von 0 – 60
Millisekunden programmierbar.
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Wieder
auf 2 bezogen, wird, wenn ein Kammerereignis innerhalb
des pre-VAB-Intervalls,
Schritt 114, erfasst wird, das Vorhofereignis als Fernfeld-Kammerereignis,
Schritt 118, abgewiesen. Dann bestimmt der ICD bei Schritt 118 für jedes
Kammerereignis, ob ein Vorhofereignis innerhalb einer der Erfassung
des Kammerereignisses folgenden pre-VAB-Intervalls erfasst wird.
Dies ist auch in 3 dargestellt, wobei ein pre-VAB-Intervall 120 bei
der Erfassung jedes im ventrikulären
IEKG-Signals erfassten Kammerereignisses beginnt. Eines der Vor hofereignisse
(124) wird innerhalb des pre-VAB-Intervalls eines vorangegangenen
Kammerereignisses (125) erfasst. Dementsprechend wird das
Vorhofereignis 124 als Fernfeld-Kammerereignis verworfen. Erneut auf 2 bezogen,
wird, wenn das Vorhofereignis innerhalb des pre-VAB-Intervalls bei Schritt 126 erfasst
wird, das Vorhofereignis bei Schritt 128 als Fernfeld-Kammerereignis
abgewiesen. Die Dauer des pre-VAB-Intervalls ist ebenfalls vorzugsweise
ein programmierbarer Parameter des ICD. In einem Beispiel ist das
pre-VAB-Intervall innerhalb des Bereichs von 10 – 250 Millisekunden programmierbar.
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Bei
Schritt 130 analysiert der ICD alle Kammerereignisse und
jegliche verbleibenden Vorhofereignisse, um gegebenenfalls im Herzens
auftretende Dysrhythmien zu erfassen und entsprechende Therapie
zu verabreichen. Wie oben festgestellt, können Dysrhythmien zum Beispiel
Bradycardie, Tachycardie, Vorhofflattern oder andere Dysrhythmien
sein. Die geeignete, vom ICD verabreichte Therapie hängt von
der Art der Dysrhythmie ab und kann zum Beispiel antibradykardiales
Schrittmachen, antitachykardiales Schrittmachen oder die Verabreichung
von atrialen oder ventrikulären
Kardioversionsimpulsen einschließen. Einige beispielhafte Verfahren
für die
Therapierung werden im oben genannten Patent Nr. 5.620.471, Duncan,
geliefert. Es ist auch zu beachten, dass innerhalb von Schritt 130 alle
anderen vom ICD ausgeführte
Funktionen, die die zuverlässige
Erfassung von Vorhofereignissen erfordern, dadurch genauer durch
richtiges Entfernen aller Fernfeld-R-Wellen oder anderer Fernfeld-Kammerereignisse
aus dem atrialen IEKG-Signal erbracht werden. Auf diese Weise arbeiten
zum Beispiel ICD-Funktionen, die bradykarde Funktionen an der oberen
Herzfrequenzgrenze, wie 2:1 Blockantwortmodus oder Wenkebach-Modus
einschließen,
wirksamer. Einzelheiten zum 2:1 Blockantwortmodus werden im US-Patent
Nr. 5.601.613, Florio et al., „Method
and Apparatus for Providing Enhanced 2:1 Block Response with Rate-Responsive
AV Delay in a Pacemaker" ausgegeben
11. Februar 1997, geliefert. Details zum Wenkebach-Modus werden
im US-Patent Nr. 5.788.717, Mann et al., "Atrial Rate Determination und Atrial
Tachycardia Detection in a Dual-Chamber Implantable Pacemaker" ausgegeben 4. August 1998
angegeben. Andere Funktionen, für
die die richtige Unterscheidung echter Vorhofereignisse von anderen im
atrialen IEKG-Signal erfassten Ereignissen günstig ist, schließen Modusumschaltfunktionen
und dergleichen ein. Details zu Modusumschaltfunktionen sind im
US-Patent Nr. 5.342.405, Duncan, "System and Method for Selecting a Mode
of Operation of a Dual-Chamber Pacemaker" ausgegeben 30. August 1994, angegeben. Der
ICD kann auch innerhalb von Schritt 130 die Erfassung jedes
elektrischen Ereignisses im atrialen IEKG-Signal zusammen mit einem
Hinweis darauf aufzeichnen, ob das Ereignis als Fernfeldereignis
der Kammer abgewiesen wurde. Der ICD kann ferner einen Hinweis aufzeichnen,
ob das abgewiesene Ereignis als innerhalb des pre-VAB-Intervalls
oder innerhalb des post- VAB-Intervalls
aufgetretenes Ereignis abgewiesen wurde.
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Mit
Bezug auf 4 und 5 wird nun
ein zweites Verfahren zum Unterscheiden echter Vorhofereignisse
von anderen Ereignissen beschrieben. Beginnend bei Schritt 200 in 4 empfängt und
analysiert der ICD atriale IEKG-Signale, um darin enthaltene elektrische
Ereignisse zu erfassen. Wenn in den Vorhöfen kein Flimmern oder Flattern
auftritt, können
die Vorhofereignisse P-Wellen sein. Andernfalls können die
Vorhofereignisse andere Arten von FA-Wellen
sein. In einigen Situationen, selbst wenn in den Vorhöfen kein
Flattern oder Flimmern auftritt, kann es angebracht sein, außer P-Wellen
auch andere Arten von FA-Wellen zu erfassen.
In jedem Fall empfängt
und analysiert der ICD bei Schritt 202 ventrikuläre IEKG-Signale,
um darin elektrische Ereignisse wie R-Wellen zu erfassen. Danach
vergleicht der ICD für
jedes Vorhofereignis bei Schritt 204 das Vorhofereignis
mit einem zuvor festgelegten repräsentativen Muster für echte
Vorhofereignisse um zu bestimmen, ob das erfasste Vorhofereignis
dem Muster entspricht. Dies ist in 5 dargestellt.
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Kurz
gesagt sieht 5 ein atriales IEKG-Signal 206 vor,
in dem zahlreiche erfasste Ereignisse dargestellt werden. 5 zeigt
ebenfalls ein Muster 208, das für eine echte P-Welle repräsentativ
ist. In Schritt 204 der 4 vergleicht
der ICD jedes im atrialen IEKG erfasste Ereignis mit dem Muster
um zu bestimmen, ob es eine wesentliche Ähnlichkeit gibt. Vorhofereignisse
wie die Ereignisse 210 und 212 stimmen wesentlich mit
dem P-Wellen-Muster überein
und werden somit als echte P-Wellen betrachtet. Die Ereignisse 214 und 216 stimmen
jedoch nicht wesentlich mit dem P-Wellen-Muster überein und werden deshalb als
nicht echte P-Wellen verworfen. Tatsächlich sind die Ereignisse 214 und 216,
wie aus 5 ersichtlich ist, Fernfeld-R-Wellen. Erneut auf 4 bezogen
wird das Vorhofereignis bei Schritt 220, falls das Vorhofereignis
mit dem Muster bei Schritt 218 nicht übereinstimmt, als Fernfeld-Kammerereignis
oder als sonstiges nicht-atriales Ereignis abgewiesen. Anderenfalls
wird das Ereignis nicht abgewiesen. In beiden Fällen analysiert der ICD bei Stufe 222 die
Kammerereignisse und jegliche übrigen
Vorhofereignisse, um Dysrhythmien des Herzens, sofern vorhanden,
zu erfassen und eine geeignete Therapie anzuordnen oder eine andere
Funktion auszuführen,
die eine genaue Bestimmung von Vorhofereignissen erfordert.
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Die
in 5 dargestellten P-Wellen und Fernfeld-R-Wellen
werden als stilisierte Ereignisse dargestellt, um das Konzept der
Erfindung deutlich darzustellen. In praktischen Anwendungen unterliegt
das atriale IEKG-Signal beträchtlichem
Rauschen. Dementsprechend könnte
das atriale IEKG-Signal bei einigen Umsetzungen vorher zum Vergleich
mit dem Muster gefiltert werden, um verhindern zu helfen, dass das
Rauschen das Vergleichen stört.
Außerdem
ist beim Vergleichen zwischen den erfassten Ereignissen und den
Mustern keine absolute Überein stimmung
erforderlich. Es genügt
vielmehr, dass das erfasste Vorhofereignis dem Muster innerhalb
eines vorher festgelegten Variationsschwellenwertes entspricht.
Der genaue Schwellenwert hängt
von den vom Muster dargestellten besonderen Charakteristika und
von der Stärke
des Rauschens im atrialen IEKG-Signal ab. Der entsprechende Schwellenwert
kann bei jeder Umsetzung beispielsweise dadurch bestimmt werden,
dass Routineversuche unter Verwendung von atrialen Test-IEKG-Signalen
im Vergleich zu gespeicherten Prüfmustern
durchgeführt
werden.
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Weiters
können
bezüglich 5,
obwohl das dort dargestellte Beispiel ein für die Form einer echten P-Welle
repräsentatives
P-Wellen-Muster liefert, alternative Muster verwendet werden, die
andere erfassbare Charakteristika eines echten Vorhofereignisses
darstellen. Beispielsweise kann das Muster nur den Frequenzinhalt
echter Vorhofereignisse darstellen. Ist dies der Fall, so werden
die im atrialen IEKG-Signal erfassten Ereignisse verarbeitet, um
die darin enthaltenen Frequenzkomponenten herauszulösen, z.B.
mit Hilfe eines konventionellen Verfahrens zur Frequenzextraktion
wie der schnellen Fourier-Transformation (FFT). Die aus dem atrialen
IEKG extrahierten Frequenzkomponenten werden dann mit den im Muster
gespeicherten Frequenzkomponenten verglichen. Wenn die Frequenzkomponenten
des Vorhof-IEKGs wesentlich mit denen des Musters übereinstimmen,
kann daraus gefolgert werden, dass es sich bei dem Vorhofereignis
um ein echtes Vorhofereignis handelt. Zahlreiche andere für echte
Vorhofereignisse repräsentative
Merkmale können
alternativ in einem Muster für
den Vergleich mit entsprechenden Merkmalen des Vorhof-IEKGs dargestellt
werden. In einigen Umsetzungen werden zwei oder mehrere repräsentative
Muster verschiedener Merkmale verwendet, um zuverlässigere
Abweisungen nicht-atrialer Ereignisse zu schaffen. Zum Beispiel
stellt ein Muster die Amplitudenkomponenten eines echten Vorhofereignisses
dar, während
ein anderes Muster die Frequenzkomponenten eines echten Vorhofereignisses
darstellt.
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Das
verwendete spezifische Muster kann auch vom aktuellen Status des
ICD sowie von einer gegebenenfalls im Herzen erfassten Dysrhythmie
abhängen.
So kann beispielsweise ein Muster verwendet werden, das für eine atriale
Wellenform repräsentativ
ist, deren Auftreten während
des Flatterns zu erwarten ist, falls der ICD bereits Herzflattern
festgestellt hat. Andererseits kann, falls der ICD festgestellt
hat, dass die Vorhöfe einer
Tachykardie unterliegen, eine Wellenform verwendet werden, die für eine tachykarde
P-Welle repräsentativ
ist. Die Form des Musters kann auch auf der Grundlage der aktuell
erfassten Vorhoffrequenz moduliert werden. Es ist erkennbar, dass
zahlreiche Modifikationen zu den hier beschriebenen Beispielen in Übereinstimmung
mit dem generellen Konzept der Erfindung geschaffen werden können.
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Schließlich zeigen
die sowohl in 3 als auch in 5 dargestellten
IEKG-Signale P-Wellen
und R-Wellen. Alternativ können
auch andere elektrische Ereignisse erfasst werden. Die Beispiele
schließen
eine vorbestimmte Anzahl aufeinander folgender Nullspannungs-Schnittpunkte oder
dergleichen ein.
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Obwohl
im Hinblick auf Beispiele beschrieben, bei denen Vorhofsignale vom
linken und vom rechten Vorhof kombiniert werden, um ein einziges
atriales IEKG-Signal zu ergeben und bei denen Kammersignale vom
linken und rechten Vorhof kombiniert werden, um ein einziges ventrikuläres IEKG-Signal
zu ergeben, ist die Erfindung auch zur Unterscheidung atrialer Ereignisse
von nicht-atrialen Ereignissen anwendbar, indem die separaten linken
und rechten atrialen und ventrikulären IEKG-Signale verwendet
werden. In einem Beispiel wird das linke Vorhof-IEKG nur mit dem linken Kammer-IEKG
unter Nutzung des pre-VAB-Intervalls verglichen. Ebenso wird das
rechte Vorhof-IEKG nur mit dem rechten Kammer-IEKG unter Nutzung
des pre-VAB-Intervalls verglichen. Eine P-Welle wird abgewiesen,
wenn entweder der linke oder der rechte IEKG-Vergleich die P-Welle
als eine Fernfeld-R-Welle identifiziert. In anderen Umsetzungen
wird die P-Welle nur abgewiesen, falls sowohl der linke als auch
der rechte IEKG-Vergleich
die P-Welle als Fernfeld-R-Welle identifizieren. In anderen Umsetzungen
wird die P-Welle
nur dann abgewiesen, wenn sowohl die linken als auch die rechten
IEKG-Vergleiche die P-Welle als eine Fernfeld-R-Welle identifizieren.
In Umsetzungen, bei denen mit Mustern verglichen wird und mehrfache
atriale IEKG-Signale verarbeitet werden, wird eine P-Welle als Fernfeld-R-Welle
abgewiesen, wenn die P-Welle innerhalb eines atrialen IEGM-Signals
nicht zum Muster passt. In anderen Umsetzungen wird die P-Welle
nur dann abgewiesen, wenn keine der Darstellungen der P-Welle in
allen atrialen IEKG-Signalen dem Muster entspricht. Es ist erkennbar,
dass zahlreiche Variationen mit dem allgemeinen Umfang der Erfindung übereinstimmen.
Aspekte der Erfindung, sofern sie die Unterscheidung atrialer Ereignisse von
ventrikulären
Ereignissen betreffen, sind auch für Verfahren zur Bestimmung
von elektrischen Kohärenzzeiten
im Herzen für
Zwecke wie beispielsweise die Verabreichung von Kardioversionsimpulsen
in Kohärenzzeiten
anwendbar. Detaillierter beschrieben finden sich diese Verfahren
in der gleichzeitig anhängigen
Provisional US-Patentapplication, serial Nr. 60/173,341, eingereicht
am 28.12.99, „Method
and Apparatus for Detecting Natural Electrical Coherence Within
the Heart and for Administering Therapy Based Thereon", die an den Zessionar
der vorliegenden Erfindung übertragen
wurde.
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6 stellt
interne Komponenten eines ICDs dar, das zur Ausführung des oben in Verbindung
mit 2–5 beschriebenen
Verfahrens konfiguriert wurde.
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Das
Gehäuse 340 für das Stimulationsgerät 10,
das schematisch in 6 gezeigt ist, wird oft als "can" (Büchse), "case" (Behältnis) oder "case electrode" (Hüllenelektrode)
bezeichnet und kann programmierbar gewählt werden, um als Rückelektrode
für alle "unipolaren" Modi zu wir ken.
Das Gehäuse 340 kann
ferner als Rückelektrode
allein oder in Kombination mit einer oder mehreren der Spulenelektroden, 18, 19 oder 20 für Schockzwecke
verwendet werden. Das Gehäuse 340 enthält ferner
einen (nicht gezeigten) Anschlussstecker, der eine Vielzahl von
Anschlüssen – 342, 344, 346, 348, 352, 354, 356 und 358 – hat (schematisch
gezeigt; aus Gründen
der Übersichtlichkeit
werden die Namen der Elektroden, an die sie angeschlossen sind,
neben den Anschlüssen
angezeigt). Um solchermaßen
Erfassen und Schrittmachen am rechten Vorhof zu erreichen, enthält der Anschluss
wenigstens einen Spitzenkontakt am rechten Vorhof (ARTIP) 342,
der für
den Anschluss an die Vorhof-Spitzenelektrode 22 angepasst
ist.
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Um
an der linken Kammer Signalerfassung, Schrittmachen und Schockabgabe
zu erreichen, gehören zum
Anschlussstecker mindestens ein Spitzenkontakt an der linken Kammer
(VL TIP) 344, ein Ringkontakt am linken
Vorhof (AL RING) 46, und ein Schockabgabekontakt
am linken Vorhof (AL COIL) 346,
die zum Anschluss an die Ringelektrode 25 an der linken
Kammer, an die Elektrode 26 am linken Vorhof beziehungsweise
an die Spulenelektrode 19 am linken Vorhof angepasst sind.
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Um
Signalerfassung, Schrittmachen und Schockabgabe an der rechten Kammer
zu bewirken, gehören
zum Anschluss ein Spitzenkontakt an der rechten Kammer (VR TIP) 352, ein Ringkontakt an der
rechten Kammer (VR RING) 354, ein
Schockabgabekontakt an der rechten Kammer (RV COIL) 356,
and ein SVC-Shockabgabekontakt (SVC COIL) 358, die zum
Anschluss an die Spitzenelektrode 24 der rechten Kammer,
an die Ringelektrode 25 der rechten Kammer, an die RV COIL-Elektrode 18 beziehungsweise
an die SVC COIL-Elektrode 20 angepasst sind.
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Im
Kern des Stimulationsgeräts 10 gibt
es einen programmierbaren Mikrocontroller 360, der die
verschiedenen Arten der Stimulierungstherapie steuert und in Verbindung
mit anderen Einheiten des ICD die oben in Verbindung mit 2–5 beschriebenen
Verfahren ausführt.
Wie in Fachkreisen gut bekannt ist, schließt der Mikrocontroller 360 einen
Mikroprozessor oder äquivalente
Kontrollschaltkreise ein, die speziell zur Kontrolle der Lieferung
der Stimulierungstherapie bestimmt sind und kann weiterhin RAM-
oder ROM-Speicher, Logik- und Zeitschaltkreise, Ablaufsteuereinheit-Schaltkreise
und I/O-Schaltkreise enthalten. Typischerweise weist der Mikrocontroller 360 die
Fähigkeit
auf, Eingangssignale (-daten) zu verarbeiten oder zu überwachen, die
von einem in einem bezeichneten Speicherblock gespeicherten Programmcode
kontrolliert werden. Die Details der Ausführung und des Betriebs des
Mikrocontrollers 360 sind für die gegenwärtige Erfindung
unkritisch. Vielmehr kann jeder geeignete Mikrocontroller 360 verwendet
werden, der die hierin beschriebenen Funktionen ausführt. Die
Verwendung von mikroprozessorbasierten Steuerschaltkreisen für das Ausführen von
Zeitsteuerungs- und Datena nalysefunktionen ist in Fachkreisen gut
bekannt. Wie in 6 gezeigt, generieren ein Vorhofimpulsgeber 370 und
ein Kammerimpulsgeber 372 Schrittmacherstimulationsimpulse
zur Abgabe durch die Vorhofleitung 18 und die Kammerleitung 14 beziehungsweise über eine
Schalterbank 374. Die Impulsgeber 370 und 372 werden
vom Mikrocontroller 360 über entsprechende Steuersignale 376 beziehungsweise 378 gesteuert,
um die Stimulationsimpulse auszulösen oder zu hemmen. Der Mikrocontroller 360 beinhaltet
ferner Zeitsteuerungsschaltkreise, die die Funktion der in Fachkreisen
gut bekannten Stimulationsgerätezeitsteuerung
solcher Stimulationsimpulse kontrollieren.
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Die
Schalterbank 374 schließt eine Vielzahl von Schaltern
für die
schaltbare Verbindung der gewünschten
Elektroden mit den entsprechenden I/O-Schaltungen ein, wobei sie
völlige
Elektrodenprogrammierbarkeit schafft. Dementsprechend bestimmt die
Schalterbank 374 als Antwort auf ein Steuersignal 380 vom Mikrocontroller 360 die
Polarität
der Stimulationsimpulse (z.B., unipolar oder bipolar) durch selektives
Schließen
der entsprechenden Kombination von (nicht gezeigten) Schaltern,
wie in Fachkreisen bekannt ist.
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Ein
Vorhofsignal-Leseverstärker 382 und
ein Kammersignal-Leseverstärker 384 sind
auch an die Vorhof- und Kammerleitungen 16 und 14 beziehungsweise über die
Schalterbank 374 gekoppelt, um das Vorhandensein von Herzaktivität festzustellen.
Die Schalterbank 374 bestimmt die "Polarität der Signalwahrnehmung" des Herzsignals
durch selektives Schließen
der entsprechenden Schalter, wie ebenfalls in Fachkreisen bekannt
ist. Auf diese Weise kann der Kliniker die von der Stimulationspolarität unabhängige Polarität der Signalwahrnehmung
programmieren.
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Jeder
der Signalverstärker 382 und 384 verwendet
vorzugsweise einen Präzisionsverstärker niedriger Leistung
mit programmierbarer Verstärkung
und/oder automatischer Verstärkungsregelung,
Bandpassfiltern und einem in Fachkreisen bekannten Schwellenerfassungsschaltkreis,
um das interessierende Herzsignal selektiv wahrzunehmen. Die automatische
Verstärkungsregelung
ermöglicht
es dem Gerät 10,
das schwierige Problem der Wahrnehmung der durch niedrige Frequenz
und niedrige Amplituden gekennzeichneten Signale des Kammerflimmerns
wirksam anzugehen. Die Ausgänge
der atrialen und ventrikulären
Signalverstärker 382 und 384 sind
mit dem Mikrocontroller 360 verbunden, der seinerseits
den Vorhofimpulsgenerator 370 beziehungsweise den Kammerimpulsgeber 372 bedarfsabhängig hemmt,
sobald Herzaktivität
in den betreffenden Vorhöfen
oder Kammern wahrgenommen wird.
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Die
Arrhythmieerfassung erfolgt normalerweise durch den Mikrocontroller 360 in
Verbindung mit den Vorhof- und Kammersignalverstärkern 382 und 384 zur
Wahrnehmung von Herzsignalen und Bestimmung, ob ein Rhythmus physiologisch
oder pathologisch ist. Der hier gebrauchte Begriff "Signalwahrnehmung" ist für die Feststellung
einer elektrischen Depolarisation reserviert, während "Erfassung" die Verarbeitung dieser wahrgenommenen
Depolarisationssignale und Feststellung des Vorhandenseins einer
Arrhythmie ist. Die Zeitsteuerungsintervalle zwischen wahrgenommenen
Ereignissen (z.B. die P-P- und R-R-Intervalle) werden dann durch
den Mikrocontroller 360 klassifiziert, indem sie mit einem
vordefinierten Frequenzzonenlimit (d.h. Bradykardie, normal, Kammertachykardie
niedriger Frequenz, Kammertachykardie hoher Frequenz und Flimmerfrequenzzonen)
und verschiedenen anderen Merkmalen (z.B. plötzlichem Beginn, Stabilität, physiologischen Sensoren
und Morphologie usw.) verglichen werden, um die Art der erforderlichen
Heiltherapie zu bestimmen (z.B. Bradykardie-Schrittmachung, Antitachykardie-Schrittmachung,
Kardioversionschocks oder Defibrillationsschocks, auch bekannt als "Stufentherapie").
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Herzsignale
werden auch auf die Eingänge
eines Analog-Digital- (A/D) Datenerfassungssystems 390 angewandt.
Das Datenerfassungssystem 390 wird konfiguriert, um intrakardiale
Elektrogrammsignale zu erfassen, die unverarbeiteten Analogdaten
in ein Digitalsignal umzuwandeln und die Digitalsignale für spätere Verarbeitung
und/oder telemetrischen Übertragung
in einem externen Gerät 402 zu
speichern. Das Datenerfassungssystem 390 ist an atriale
und ventrikuläre
Leitungen 16 und 14 über die Schalterbank 374 gekoppelt, um
Herzsignale über
ein beliebiges Paar gewünschter
Elektroden abzunehmen.
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Der
Mikrocontroller 360 ist ferner an einen Speicher 394 über einen
geeigneten Daten-Adressbus 396 gekoppelt,
wobei die vom Mikrocontroller 360 verwendeten programmierbaren
Betriebsparameter nach Erfordernis gespeichert und modifiziert werden,
um den Betrieb des Stimulationsgeräts 10 an die Bedürfnisse
eines bestimmten Patienten anzupassen. Solche Betriebsparameter
definieren zum Beispiel die Schrittmacherimpulsamplitude, die Impulsdauer,
die Elektrodenpolarität,
die Frequenz, Empfindlichkeit, Automatikcharakteristika, Arrhythmieerfassungskriterien
und die Amplitude, Wellenform und Vektor jedes Schockimpulses, der
an das Patientenherz 328 innerhalb jeder betreffenden Therapiestufe
abgegeben wird.
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Vorteilhafterweise
können
die Betriebsparameter des implantierbaren Geräts 10 nichtinvasiv
in den Speicher 394 über
eine Telemetrieschaltung 400 in Telemetriekommunikation
mit einem externen Gerät 402, wie
einem Programmierer, transtelephonischen Sendeempfänger oder
einem diagnostischen Systemanalysator programmiert werden. Die Telemetrieschaltung 400 wird
vom Mikrocontroller durch ein Steuersignal 406 aktiviert.
Die Telemetrieschaltung 400 ermöglicht vorteilhaft, intrakardiale
Elektrogramme und Statusinformationen bezüglich der Bedienung des Geräts 10 (wie
im Mikrocontroller 360 oder im Speicher 394 enthalten)
an das externe Gerät 402 über den
hergestellten Datenübertragungskanal 404 zu
senden. In der bevorzugten Ausführungsform
enthält
das Stimulationsgerät 10 ferner
einen physiologischen Sensor 410. Solche Sensoren werden
normalerweise frequenzabhängige
Sensoren genannt. Der physiologische Sensor 410 wird benutzt, um
den Belastungszustand des Patienten zu erfassen, auf den der Mikrocontroller 360 durch
Anpassung der Frequenz und AV-Verzögerung reagiert, bei der die
Vorhof- und Kammerimpulsgeneratoren 370 und 372 Stimulationsimpulse
generieren. Die Art des benutzten Sensors ist für die vorliegende Erfindung
unkritisch und wird nur der Vollständigkeit wegen gezeigt.
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Das
Stimulationsgerät
enthält
zusätzlich
eine Batterie 414, die für alle in 6 gezeigten
Schaltkreise die Betriebsleistung liefert. Für das Stimulationsgerät 10,
das Schocktherapie verwendet, muss die Batterie in der Lage sein,
bei niedrigem Entladestrom lange Zeit zu laufen, um dann in der
Lage zu sein, starke Stromimpulse (für die Kondensatoraufladung)
zu liefern, wenn der Patient einen Schockimpuls benötigt. Die
Batterie 414 muss auch eine voraussagbare Entladecharakteristik
haben, so dass die elektive Auswechselzeit erfasst werden kann.
Dementsprechend verwendet die vorliegende Erfindung ebenso wie die
meisten (wenn nicht alle) solcher Geräte heutzutage Lithium-/Silber-Vanadiumoxidbatterien.
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Wie
weiter in 6 gezeigt, kann der ICD der
Erfindung einen Impedanzmessschaltkreis 420 aufweisen,
der durch den Mikrocontroller 360 über ein Steuersignal 422 freigegeben
wird. Der Impedanzmessschaltkreis 420 ist für die vorliegende
Erfindung nicht kritisch und wird nur der Vollständigkeit wegen gezeigt.
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Der
ICD erfasst das Auftreten einer Arrhythmie und legt automatisch
eine entsprechende elektrische Schocktherapie am Herzen an, die
darauf gerichtet ist, die erfasste Arrhythmie zu beenden. Zu diesem
Zweck steuert der Mikrocontroller 360 weiter einen Schockschaltkreis 430 über ein
Steuersignal 432. Der Schockschaltkreis 430 generiert
Schockimpulse niedrige (bis zu 0,5 Joule), mittlerer (0,5 – 10 Joule)
oder hoher Energie (11 – 40
Joule), wie vom Mikrocontroller 360 gesteuert. Solche Schockimpulse
werden an das Herz des Patienten über mindestens zwei Schockelektroden
und, wie in dieser Ausführungsform
gezeigt, mit Hilfe der RV- und SVC-Spulenelektroden 18 beziehungsweise 20 abgegeben.
In alternativen Ausführungsformen
kann das Gehäuse 340 als
eine aktive Elektrode in Verbindung mit der RV-Elektrode 18 allein
oder als Teil eines geteilten elektrischen Vektors wirken, der die
SVC-Spulenelektrode 20 (d.h. unter Nutzung der RV-Elektrode gemeinsam)
verwendet.
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Bei
Kardioversionsschocks wird im Allgemeinen bedacht, dass sie von
niedrigem bis mittleren Energieniveau sind (um den vom Patienten
empfundenen Schmerz zu minimieren) und/oder mit einer R-Welle synchronisiert
sind und/oder zur Behandlung einer Tachykardie gehören. Defibrillationsschocks
sind im Allgemeinen von mittlerem bis hohem Energieniveau (d. h.
entsprechend Schwellen im Bereich von 5 – 40 Joule), sie werden asynchron
geliefert (da es sein kann, dass R-Wellen zu desorganisiert sind)
und gehören
ausschließlich
zur Behandlung von Flimmern. Dementsprechend ist der Mikrocontroller 360 in
der Lage, die synchrone oder asynchrone Abgabe der Schockimpulse
zu steuern.
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Aspekte
der Erfindung können
innerhalb der Software ausgeführt
werden, die in einem programmierbaren Prozessor im Gerät läuft oder
als fest verdrahtete Logik innerhalb einer anwendungsspezifischen
integrierten Schaltung (ASIC) oder dergleichen realisiert werden.
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Dementsprechend
und für
den Fachmann einsehbar kann die vorliegende Erfindung mit dem in 6 beschriebenen
Mikrocontrollersystem verwendet werden. Beschrieben wurden verschiedene
Verfahren zur Unterscheidung echter atrialer Ereignisse von nichtatrialen
Ereignissen und, darauf basierend, zum Einstellen oder Verabreichen
der Therapie. Aspekte der Erfindung sind auch zur Unterscheidung
echter ventrikulärer
Ereignisse, wie R-Wellen, von nichtventrikulären Ereignissen, wie P-Wellen,
anwendbar.
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Übersetzung
der Zeichnungsbeschriftungen Fig.
2
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