DE69315930T2

DE69315930T2 - Implantierbares Herz-Defibrillationsgerät

Info

Publication number: DE69315930T2
Application number: DE69315930T
Authority: DE
Inventors: Sven-Erik Hedberg
Original assignee: Pacesetter AB
Current assignee: Pacesetter AB
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 1993-08-27
Publication date: 1998-04-16
Anticipated expiration: 2013-08-28
Also published as: SE9202663D0; US5431682A; US5441521A; EP0588126B1; JPH06178816A; DE69315930D1; EP0588126A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen implantierbaren Defibrillator mit mindestens einer intrakardialen Defibrillationselektrode.
Ein Gerät zum Detektieren und Behandeln von Herzarrythmien mit sowohl Herzschrittmacherstimulation als auch Defibrillationsschocks ist bereits durch die US-A-4,940,054 und Paul J. Troup, "Impantable Cardioverters and Defibrillators, Current Problems in Cardiology", Year Book Medical Publishers, Inc., Chicago, volume XIV, no. 12, Dezember 1989, Seiten 699 folgende, bekannt.
Herzzellen werden durch den Defibrillationsschock nach einem Defibrillationsimpuls derart beeinflußt, daß die Zellen um die Stimulationselektrode nur schwer mit normalen Stimulationsimpulsen von einem Herzschrittmacher angeregt werden können. Ein Gerät zum Bereitstellen von Hochenergiestimulationsimpulsen nach Defibrillation ist aus der US-A-4,693,253 bekannt. Dieses Gerät benutzt einen Spannungsregulator zum Aufladen eines separaten Stimulationsspeicherkoridensators auf eine gewünschte Spannung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dieses Problem zu losen und einen implantierbaren Defibrillator zu erzeugen, der eine effektivere Stimulation des Herzens unmittelbar nachdem ein Defibrillationsimpuls abgegeben wurde, ermöglicht.
Das wird mit einem Herzdefibrillator der eingangs beschriebenen Art mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen erreicht.
In dem Defibrillator gemäß der Erfindung wird ein Stromregulator mit dem Defibrillatorkondensator in Reihe geschaltet, um den Ausgangsstrom zu begrenzen, wenn Stimulationsimpulse mit erhöhter Energie abgegeben werden. Eine Vorrichtung wie ein Schalttransistor, dessen Ausgangsleistung mit der über einem Reihenwiderstand gemessenen Spannung variiert, kann als stromregulierende Komponente verwendet werden. Die Spannung über dem Defibrillatorkondensator kann dann auf ein relativ hohes Niveau eingestellt werden, d.h. viele Male höher als die Amplitude der Stimulationsimpulse mit erhöhter Energie, wodurch der Kondensator eine große Energiemenge enthält, die die Abgabe einer Mehrzahl von Stimulationsimpulsen ermöglicht.
Daher kann der Mikroprozessor die Spannung der Kondensatoren überwachen und den nächsten Kondensator verbinden, wenn die Spannung des vorhergehenden Kondensators zu weit absinkt. Der gesamte Aufladevorgang und der Kondensatorauswahlprozeß kann vorprogrammiert sein.
Daher werden ein oder mehrere Herzstimulationsimpulse mit wesentlich erhöhter Energie in Relation zu der Energie in konventionellen Herzschrittmacherimpulsen von dem Defibrillator gemäß der Erfindung abgegeben. Eine große Anzahl von Herzzellen werden auf diese Weise erreicht. Eine Defibrillatorelektrode kann als die Stimulationselektrode eingesetzt werden. Das Defibrillatorgehäuse oder eine andere Defibrillatorelektrode kann als die indifferente Elektrode dienen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Defibrillators gemäß der Erfindung ist ein Posttherapiegerät vorgesehen, um eine Reihe von Stimulationsimpulsen mit erhöhter Energie für eine wählbare Zeit nach einem Defibrillationsimpuls abzugeben. Die verstreichende Zeitdauer zwischen der Abgabe eines Defibrillationsimpulses und der Abgabe des ersten Stimulationsimpulses und die Frequenz der Stimulationsimpulse ist ebenfalls wählbar.
Die Stimulationsimpulse mit erhöhter Energie können monophasisch oder biphasisch sein, z.B. biphasische Stimulationsimpulse.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des Defibrillators gemäß der Erfindung enthält das Posttherapiegerät mindestens einen Kondensator, der auf eine niedrigere Spannung aufgeladen ist als der Defibrillatorkondensator zur Abgabe der Stimulationsimpulse mit erhöhter Energie. Alternativ kann der Defibrillator gemäß der Erfindung so ausgebildet sein, daß der Defibrillationskondensator zur Abgabe der Stimulationsimpulse mit erhöhter Energie verwendet wird. Hierbei ist eine Schaltung zum Abfühlen der Spannung über dem Defibrillatorkondensator nach einem Defibrillationsimpuls und, wenn nötig, zum Begrenzen des Aufladens auf eine niedrigere Spannung als in dem Herzdefibrillator vorgesehen.
Das Posttherapiegerät enthält auch Vorrichtungen zum Verkürzen der Dauer der Stimulationsimpulse mit erhöhter Energie verglichen zu der Dauer der Defibrillationsimpulse.
Da der Defibrillator gemäß der Erfindung vorteilhafterweise auch eine Herzschrittmachereinheit enthalten kann, kann ein Mikroprozessor sowohl die Herzschrittmacher- als auch die Defibrillatorfunktionen in dem Defibrillator gemäß der Erfindung steuern, wodurch sowohl das Aufladen des Kondensators und die Stimulationsfrequenz durch den Mikroprozessor gesteuert werden. So werden in diesem Fall die Poststimulationsimpulse mit erhöhter Energie für die Nachfolgebehandlung zu der Defibrillatoreinheit anstelle zu der Herzschrittmachereinheit gesendet. Nach der Stimulation mit Impulsen mit erhöhter Energie kann wieder die normale Herzschrittmacheroperation mit Stimulation über konventionelle Herzschrittmacherelektroden aufgegriffen werden.
Wenn eine begrenzte Anzahl von Stimulationsimpulsen mit erhöhter Energie abgegeben werden soll, können die Impulse gemaß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des Defibrillators nach der Erfindung durch ein und denselben Kondensator abgegeben werden, wenn die Impulsdauer verkürzt wird. Wenn eine lange Serievon Stimulationsimpulsen mit erhöhter Energie gewünscht wird, kann die Aufladeschaltung zum Aufladen des Kondensators auch während der Nachbehandlung eingeschaltet werden. Nach Abgabe eines Defibrillationsimpulses kann der Defibrillatorkondensator noch genügend Energie enthalten, um die erforderlichen Stimulationsimpulse mit erhöhter Energie abzugeben. Für diesen Fall ist eine Schaltung vorgesehen, um Abzufühlen, ob der Defibrillatorkondensator genügend Energie aufweist. In anderen Fällen wird ein anderer Kondensator auf ein passendes Niveau aufgeladen und gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des Defibrillators nach der Erfindung entscheidet der Mikroprozessor gemäß einem Programm, wie verschiedene Kondensatoren Stimulationsimpulse mit erhöhter Energie abgeben sollten.
Eine beispielhafte Ausführungsform des Defibrillators nach der Erfindung wird nun detaillierter unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen FIG. 1 in einem vereinfachten Blockdiagramm eine Ausführungsform des Defibrillators gemäß der Erfindung zeigt, FIG. 2 einen Teil des Defibrillators in FIG. 1 in einem detaillierterem Blockdiagramm zeigt und FIG. 3 die Regelung des Ausgangsstroms von dem Kondensator, wenn Stimulationsimpulse mit erhöhter Energie abgegeben werden.
In FIG. 1 ist eine Ausführungsform des Defibrillators gemäß der Erfindung in einem vereinfachten Blockdiagramm dargestellt. Der Defibrillator 2 enthält eine Ausgangsstufe 4 und andere Defibrillatorschaltungen 6.
Die Ausgangsstufe 4 enthält die energiespeichernden Kondensatoren, die Aufladeschaltungen, Vorrichtungen zum Messen des Stromes zu den Defibrillationselektroden und der Kondensatorspannungen und Schalter zum Steuern sowohl der Defibrillationsschocks als auch der Stimulationsimpulse mit erhöhter Energie.
Die Einheit 6 enthält andere Teile des Defibrillators, u.a. einen Mikroprozessor zum Steuern des Defibrillators 2. Daher bestimmt der Mikroprozessor in der Einheit 6 welche(r) Kondensator(en) in der Ausgangsstufe zum Erzeugen der Stimulationsimpulse verwendet werden soll(en). Wenn die Energie in einem Kondensator zu niedrig wird, wird der nächste Kondensator angeschlossen u.s.w. Da der Verlauf der Posttherapiestimulation im Voraus bekannt ist, kann der Mikroprozessor programmiert werden, um zu berechnen, welcher Kondensator verwendet werden sollte. Hierbei kann der Startpunkt eine wahrscheinliche Ladung zwischen den Defibrillatorelektroden sein, oder der Widerstand kann aus der zwischen den Elektroden gemesse nen Impedanz berechnet werden. Sowohl der Aufladevorgang als auch die Wahl von Kondensatoren kann vorprogrammiert sein. Der Mikroprozessor in Einheit 6 überwacht die Spannung über den Kondensatoren in der Ausgangsstufe 4 und verbindet den nächsten Kondensator, wenn die Spannung des vorhergehenden Kondensators zu weit abfällt. Die Zeiten für die Impulsabgabe und die Impulsbreiten werden auch durch den Mikroprozessor in der Einheit 6 gesteuert.
Die Ausgangsstufe 4 enthält Aufladeschaltkreise 8 zum Aufladen des Kondensatoren C1, C2,...Cn auf durch die Defibrillatoreinheit 6 bestimmte Spannungen (vergl. FIG. 2). Es wird angenommen, daß der Kondensator C1 in der Ausgangsstufe (vergl. FIG. 2) den Defibrillatorkondensator darstellt und daß andere Kondensatoren C2,.... Cn andere Kondensatoren darstellen, speziell vorgesehenzur Abgabe von Stimulationsimpulsen mit erhöhter Energie.
Die Kondensatoren C1, C2,... Cn werden über die Schalt- und Steuereinheit 10 durch die Defibrillationselektroden entladen. Schalter in der Schalt- und Steuereinheit 10 werden durch die Einheit 6 gesteuert, so daß die gewünschten Stimulationsimpuls mit erhöhter Energie durch Entladen der Kondensatoren C1, C2, ... Cn erhalten werden.
In FIG. 3 wird die Steuerung des Entladens der Kondensatoren detaillierter dargestellt.
Die passendeAuswahl und Entladung der Kondensatoren erfolgt nach einem vorprogrammierten Vorgehen.
Die Auswahl der Kondensatoren C1, C2, ... Cn erfolgt über ein Zeitsteuersignal zu dem Vorspanungsblock 12, der dann den Transistor Tr öffnet, was einen Strom veranlaßt durch den Widerstand R zu fließen. Die Spannung über dem Widerstand R wird mit der Meßeinheit 14 gemessen und in dem Komparator 16 mit einem durch den Mikroprozessor in der Einheit 6 spezifizierten Refernzwert verglichen. Wenn die Spannung den Referenzwert erreicht, wird der Transistor über den Vorspannungsblock gerade soweit abgeschaltet, daß ein dem Referenzwert entsprechender Strom hindurchfließt. Auf diese Art werden Ausgangsimpulse mit der gewünschten Intensität erhalten.
Ein zusätzlicher Transistor kann ebenfalls mit den Kondensatoren verbunden werden. Die Aufgabe hier ist es, alle internen Verbindungen zwischen den anderen Kondensatoren und den Defibrillationelektroden zu unterbrechen. Das ist jedoch bereits bekannt und wird hier nicht beschrieben, siehe US-A- 4, 800, 883.

Claims

1. Ein implantierbarer Defibrillator mit mindestens einer in trakardialen Defibrillationselektrode, mit einem Posttherapiegerät (8, 10, C1, C2,... Cn) ausgebildet, um über die Defibrillationselektrode nach einem Defibrillationsimpuls mindestens einen Stimulationsimpuls mit erhöhter Energie, passend zur Anregung von Herzzellen nach einem Defibrillationsimpuls, abzugeben, wobei die Stimulationsimpulse mit erhöhter Energie durch Entladen des Defibrillatorkondensators (C1) abgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stromregulator (TR, R, 12, 14, 16) in Reihe mit dem Defibrillatorkondensator (C1) geschaltet ist, um den Ausgangsstrom bei der Abgabe von Stimulationsimpulsen mit erhöhter Energie zu begrenzen.

2. Der Defibrillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Posttherapiegerät (8, 10,C1, C2,... Cn) so ausgebildet ist, daß es eine Reihe von Stimulationsimpulsen mit erhöhter Energie für eine wählbare Zeitdauer nach dem Defibrillationsimpuls abgibt.

3. Der Defibrillator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Posttherapiegerät (8, 10, C1, C2,... Cn) so ausgebildet ist, daß es den ersten Stimulationsimpuls mit erhöhter Energie für eine wählbare Zeitdauer nach dem Defibrillationsimpuls abgibt.

4. Der Defibrillator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Posttherapiegerät (8, 10, C1, C2,... Cn) so ausgebildet ist, daß es Stimulationsimpulse mit erhöhter Energie bei einer wählbaren Frequenz abgibt.

5. Der Defibrillator nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Posttherapiegerät (8, 10, C1, C2,... Cn) mindestens einem Kondensator (C1, C2,...Cn) enthält, der vorgesehen ist, um auf eine niedrigere Spannung zur Abgabe von Stimulationsimpulsen mit erhöhter Energie als der Defibrillatorkondensator (C1) aufgeladen zu werden.

6. Der Defibrillator nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Posttherapiegerät (8, 10, C1, C2,... Cn) eine Schaltung (8) zum Abfühlen der Spannung über dem Defibrillatorkondensator (C1) nach einem Defibrillationsimpuls enthält und, wenn nötig, zum Begrenzen des Aufladens des Defibrillatorkondensators (C1) auf eine niedrigere Spannung als bei Herzdefibrillation zur Abgabe von Stimulationsimpulsen mit erhöhter, aber niedrigerer Energie als ein Defibrillationsimpuls durch Entladen des Defibrillatorkondensators.

7. Der Defibrillator nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Posttherapiegerät (8, 10, C1, C2,... Cn) Vorrichtungen (10) zum Verkürzen der Dauer von Stimulationsimpulsen mit erhöhter Energie verglichen zu der Dauer des Defibrillationsimpulses enthält.

8. Der Defibrillator nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Posttherapiegerät (8, 10, C1, C2, ...Cn) so ausgebildet ist, daß es ein und denselben Kondensator (C1, C2, ... Cn) in einer Vielzahl von Stimulationsimpulsen mit erhöhter Energie entläd.

9. Der Defibrillator nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromregulator einen Transistor (Tr) mit einem Reihenwiderstand ( R ) enthält, wobei der Transistor (Tr) in Abhängigkeit von einer über dem Reihenwiderstand gemessenen Spannung gesteuert wird.

10. Der Defibrillator nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinheit (14) vorgesehen ist, um die Spannung über dem Reihenwiderstand (R) zu messen, daß diese Spannung in einem Komparator (16) mit einer vorbestimmten Referenzspannung verglichen wird und daß ein Vorspannungsblock (12) das Meßsignal von der Meßeinheit (14) erhilt und den Transistor (Tr) steuert, um einen zu dieser Referenzspannung korrespondierenden Strom zu leiten.

11. Der Defibrillator nach einem der Ansprüche 1-9, der einen Mikroprozessor enthält und in dem eine Mehrzahl von Kondensatoren (C1, C2,... Cn) zur Abgabe von Stimulationsimpulsen mit erhöhter Energie entladbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor die Spannung an den Kondensatoren (C1, C2, ...Cn) abfühlt und gemäß einem Programm entscheidet, wie die Stimulationsimpulse mit erhöhter Energie von den Kondensatoren (C1, C2, ...Cn) gewonnen werden sollten.