DE69317246T2

DE69317246T2 - Physiologisch angepasster frequenzadaptiver Zweikammer-Herzschrittmacher

Info

Publication number: DE69317246T2
Application number: DE69317246T
Authority: DE
Inventors: Peter A Crosby; John R Hamilton; Anthony J Ujhazy
Original assignee: Telectronics NV
Current assignee: Telectronics NV
Priority date: 1993-01-04
Filing date: 1993-12-10
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2013-12-11
Also published as: DE69317246D1; EP0605970A1; US5292340A; EP0605970B1

Description

FACHGEBIET

Die Erfindung betrifft Zweikammer-Stoffwechselbedarfsschrittmacher oder frequenzadaptive Zweikammer-Schrittmacher (mitunter auch als Zweikammer-Schrittmacher mit Frequenzanpassung bezeichnet). Insbesondere betrifft die Erfindung einen Zweikammer-Stoffwechselbedarfsschrittmacher, der die Korrelation zwischen einem Stoffwechselbedarfsmeßergebnis und einer geeigneten Stoffwechsel bedarfsstimul ationsfrequenz automatisch kalibriert.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Ein frequenzadaptiver Schrittmacher ändert seine Stimulationsfrequenz entsprechend dem Wert eines gemessenen Parameters, der als Frequenzsteuerparameter (RCP) bezeichnet wird. Der RCP ändert sich mit den Stoffwechselbedürfnissen des Körpers, und der Wert der RCP-Messung hängt davon ab, ob ein Patient unter Belastung steht, sich körperlich betätigt oder im Ruhezustand ist. Ein frequenzadaptiver Schrittmacher bezieht im allgemeinen einen bestimmten Parameter ein, der sich auf die gewünschte Stimulationsfrequenz als Funktion des RCP bezieht. Dieser Parameter ist ein Frequenzverlaufsfaktor (RRF), auch als "Anstieg" bezeichnet, der so programmiert wird, daß derjenige Grad der Änderung der Stimulationsfrequenz gewählt wird, der bei einer gegebenen Veränderung eines erfaßten Stoffwechselbedarfsparameters (z.B. Minutenvolumen) auftritt. Um den RRF zu programmieren, programmiert der Arzt die obere und die unteren Stimulationsgrenzfrequenz, läßt dann einen Patienten eine körperliche Übung durchführen, um den RRF richtig festzulegen.
In einem Beispiel eines auf dem Minutenvolumen basierenden frequenzadaptiven Schrittmachers (z.B. des Schrittmachers, der im US-Patent Nr. 4901725 mit dem Titel "Minute Volume Rate-Responsive Pacemaker", offenbart ist und am 20. Februar 1990 an T.A. Nappholz et al. erteilt worden ist) ist der Schrittmacher implantiert und so programmiert worden, daß er in einem adaptiven Modus ist, in dem das Minutenvolumen erfaßt und berechnet wird, die Stimulationsfrequenz jedoch nicht auf Änderungen des Minutenvolumens reagiert. Der Patient wird angewiesen, für mindestens eine Stunde vor der körperlichen Übung zu ruhen. Während dieser Zeit paßt sich die frequenzadaptive Erfassungsschaltung an die individuelle Atmungswiderstandscharakteristik des Patienten an. Nach der Ruheperiode führt der Patient, während der Schrittmacher im adaptiven Modus verbleibt, eine einer Höchstleistung nahekommende körperliche Übung durch. Der Schrittmacher berechnet Minutenvolumenmeßergebnisse für den Ruhezustand und den Spitzenbelastungszustand, und der Schrittmacher und die Programmiereinrichtung bestimmen unter Berücksichtigung der programmierten maximalen und minimalen Stimulationsherzfrequenz einen vorgeschlagenen optimalen RRF-Wert, der von der Programmiereinrichtung angezeigt wird. Dies ist ein empfohlener RRF-Wert, den der Arzt in den Schrittmacher einprogrammieren kann. Auf ähnliche Weise bestimmen andere frequenzadaptive Schrittmacher, wie etwa solche, deren Frequenzadaption auf Aktivitäts-, QT- Intervall-, Atemfrequenz-, zentralvenösen Temperatur-, rechten Herzkammerdruck- und anderen Sensormessungen beruht, eine Stimulationsfrequenz, die von einem programmierbaren Anstieg abhängt, der das erfaßte Meßergebnis mit einer Stimulationsfrequenz in Beziehung setzt.
Einer der Nachteile dieser frequenzadaptiven Schrittmacher, die eine programmierbare RRF-Funktion verwenden, besteht darin, daß die gewünschte Beziehung zwischen dem gemessenen Frequenzsteuerparameter und der Stimulationsfrequenz für die Lebensdauer eines Schrittmachers oder selbst von einer Programmierung zur nächsten nicht konstant bleibt. Bei bestimmten frequenzadaptiven Schrittmachern wird der RCP-Sensor an einer Schrittmacherleitung befestigt, oder das RCP-Meßergebnis wird aus einem Elektrokardiogrammsignal abgeleitet, das aus der Leitung oder den Leitungen aufgenommen wird. In beiden Fällen kann eine Änderung der Leitungsposition eine Aufwärts- oder Abwärtsverschiebung der gemessenen RCP-Werte bewirken, was zu chronisch erhöhten oder verringerten Stimulationsfrequenzen führt. Ferner ändern sich erfaßte RCP-Werte bei Veränderungen der Sensorempfindlichkeit oder bei Verabreichung von Medikamenten.
Ein weiterer Nachteil von Schrittmachern mit programmierbaren RRF- Funktionen besteht darin, daß RRF-Anfangswertsetz- und Programmiervorgänge in den meisten Fällen komplex und uneffizient sind.
Das US-Patent Nr. 4856522 mit dem Titel "Rate-Responsive, Distributed-Rate Pacemaker", erteilt am 15. August 1989 an J.C. Hansen, beschreibt einen frequenzadaptiven Herzschrittmacher, der einen Frequenzverlaufsfaktor über die Zeit modifiziert, indem er gemessene RCP- Werte in einer Perzentil-Rangfolge anordnet und sie in einer Perzentil- Rangfolge einer gewünschten Frequenzverteilung abbildet. Indem er die RCP- Werte über ein verlängertes Zeitintervall überwacht und eine entsprechenden Perzentil-Rangfolge entwickelt, paßt sich der Schrittmacher automatisch an Langzeitänderungen der RCP-Meßergebnisse an und stellt sicher, daß die gewünschte Frequenzverteilung erreicht wird. Ein Nachteil des Schrittmachers von Hansen besteht darin, daß der Bereich der Stimulationsfrequenzen durch Programmierung bestimmt wird, so daß die Beziehung zwischen einem bestimmten RCP-Meßergebnis und einer Stimulationsfrequenz auf einer Vorhersage dessen beruht, was eine richtige Beziehung sein könnte, und nicht auf den Stoffwechselbedürfnissen eines Patienten. Ein zweiter Nachteil des Schrittmachers von Hansen besteht darin, daß er annimmt, daß ein Patient Aktivitäten durchführt, die einen gesamten Bereich von RCP-Werten darstellen und nahezu täglich einen gesamten Bereich von Herzfrequenzen erfordern. Ferner reagiert der Schrittmacher von Hansen nicht schnell auf plötzliche Änderungen der RCP- Empfindlichkeit, z.B. auf solche, die aus einer Änderung der Leitungsposition herrühren. Außerdem erfordert der Schrittmacher von Hansen einen für eine implantierbare Vorrichtung relativ großen Datenspeicherplatz. Dieser Nachteil wird mit der sich entwickelnden Schaltkreistechnologie zunehmend unkritischer.
Das US-Patent Nr. 5085215 mit dem Titel "Metabolic Demand Driven Rate-Responsive Pacemaker", das am 4. Februar 1992 an T.A. Nappholz et al. erteilt worden ist, beschreibt einen frequenzadaptiven Zweikammer- Schrittmacher, der zwei Stoffwechselbedarfsindikatoren, die natürliche Sinusfrequenz und das Minutenvolumen erfaßt. Dieser Schrittmacher analysiert diese beiden erfaßten Parameter kontinuierlich, um zu bestimmen, ob zu einer gegebenen Zeit ein DDD- oder VVI-Stimulationsmodus am geeignetsten ist, mit welcher Frequenz eine Stimulation durchgeführt werden sollte und, wenn ein DDD-Modus am geeignetsten ist, was für eine Zeitverzögerung zwischen einem Vorhof-Herzschlag und einer Herzkammerstimulation eingestellt werden sollte.
Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Analyse der natürlichen Sinus-(Vorhof-)Frequenz und des Minutenvolumens zu ermöglichen, um eine bisher nicht ausgeführte Funktion auszuführen, und zwar um auf der Grundlage der tatsächlichen Stoffwechselbedürfnisse des Körpers einen geeigneten Frequenzverlaufsfaktor zu bestimmen, wie von der natürlichen Vorhof-Frequenz angezeigt wird, allerdings nur unter solchen Umständen, wo die natürliche Vorhof-Frequenz zuverlässig funktioniert.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Glättung der Stimulationsfrequenz zu ermöglichen, wenn der Schrittmacher seinen Betrieb von einem Modus in einen anderen umschaltet.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Verlaufe der nachstehenden Beschreibung deutlich.
Das oben erwähnte US-Patent 5085215 entspricht EP 0448193 A und bezieht sich auf einen frequenzadaptiven Zweikammer-Schrittmacher, wie er im Oberbegriff von Anspruch 1 unten definiert ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein frequenzadaptiver Zweikammer-Schrittmacher bereitgestellt, wie er im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 unten definiert ist. Das Ausgangssignal des elektrischen Herzsignalsensors wird an einen Analysator übergeben, z.B. an einen Zähler oder Mittelwertbestimmer, der eine Vorhof-Eigenfrequenz bestimmt. Der Stoffwechselindikatorsensor kann irgendeinen der physiologischen Parameter messen, die dem Fachmann für Herzstimulation bekannt sind. Spezifische Beispiele für Stoffwechselindikatorsensoren, die von dem erfindungsgemäßen Schrittmacher verwendet werden, sind Minutenvolumen-, stimulierte Depolarisationsintegral-, QT-Intervall- und Sauerstoffsättigungssensoren sowie jede Kombination dieser Sensoren in einem Mehrfachsensorsystem. Der Schrittmacher weist ferner eine Einrichtung zum Bestimmen von Stoffwechselindikatorfrequenzen als Funktion der gemessenen Stoffwechselindikatorsensorwerte und eines vorbestimmten Frequenzverlaufsfaktors (RRF) auf. Der Schrittmacher weist eine Logikeinrichtung zum Feststellen auf, ob ermittelte Vorhof-Herzschläge mit Frequenzen auftreten, die entweder pathologisch oder nichtpathologisch sind, und zwar in Abhängigkeit von den relativen Werten der Vorhof-Eigenfrequenz und der gegenwärtigen Stoffwechselindikatorfrequenz. Ob eine Vorhof-Frequenz als pathologisch oder nichtpathologisch bestimmt wird, hängt von der über einen Bereich von Frequenzen vorhandenen Differenz zwischen der erfaßten Vorhof-Frequenz und der Stoffwechselindikatorfrequenz ab, die von den gemessenen Stoffwechselindikatorsensorwerten abgeleitet ist. Beispielsweise entscheidet ein Arzt darüber, welcher Frequenzbereich eines Eigenrhythmus nichtpathologisch ist, und programmiert den Schrittmacher dementsprechend.
Im Kontext der Beschreibung der vorliegenden Erfindung bedeutet das Wort "pathologisch" eine zu hohe Vorhof-Eigenfrequenz, wie sie unter Bedingungen eines Vorhof-Flimmerns oder Vorhof-Flatterns auftritt. In anderen Kontexten wird eine zu niedrige Vorhof-Frequenz ebenfalls als pathologisch betrachtet. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung soll die Bedeutung der Wortes "pathologisch" zu niedrige Vorhof-Frequenzen nicht einschließen.
Während die Logikeinrichtung zur Feststellung der Vorhof- Frequenzpathologie bestimmt, daß die Frequenz der Vorhof-Herzschläge nichtpathologisch ist, speichert ein Speicher mindestens einen Vorhof-Eigenfrequenzwert und mindestens einen zugeordneten Stoffwechselindikatorwert, der während des gleichen Herzzyklus bestimmt wird. Der Schrittmacher kann einen Vorhof-Eigenfrequenzwert speichern, der der maximalen ermittelten Vorhof-Frequenz (dem kürzesten Vorhof-Intervall) entspricht, oder er kann die letzte Vorhof-Frequenz vor der Erfassung des Auftretens eines pathologischen Rhythmus speichern. Als Alternative kann der Schrittmacher eine Vielzahl von verschiedenen Vorhof-Eigenfrequenzprobewerten und deren herzzyklusbezogenen Stoffwechselindikatorwerten speichern und beim Umschalten vom ersten in den zweiten Modus einen Kurvenanpassungs- oder Kurvenangleichungsvorgang ausführen, um einen Frequenzverlaufsfaktor zu bestimmen.
Der Schrittmacher weist ferner einen Controller auf, um die Betriebsabläufe des Impulsgenerators und des elektrischen Herzsignalsensors zu steuern. Der Controller bewirkt, daß der Schrittmacher normalerweise in einem DDDR-(frequenzadaptiven DDD-)Modus arbeitet, in dem Herzkammerstimulationsimpulse in zeitlicher Übereinstimmung mit Vorhof-Herzschlägen erzeugt werden, jedoch in einen VVIR-(frequenzadaptiven VVI-)Modus umschaltet, in dem Herzkammerstimulationsimpulse mit einer Frequenz, die eine Funktion der Stoffwechselindikatorfrequenz ist, erzeugt werden und in dem der Zeitablauf der Impulse von den Vorhof-Herzschlägen unabhängig ist, wenn die Frequenzen der Vorhof-Herzschläge schneller sind als die Stoffwechselindikatorfrequenz und somit als pathologisch angesehen werden. Dieser Controller aktualisiert beim Umschalten vom DDDR-Modus in den VVIR- Modus gleichzeitig den Frequenzverlaufsfaktor als Funktion der gespeicherten Vorhof-Eigenfrequenzen und der Stoffwechselindikatorwerte. Danach aktualisiert der Controller, während der Schrittmacher im VVIR-Modus arbeitet, kontinuierlich die Stoffwechselindikatorfrequenz und somit die Stimulationsfrequenz als Funktion des aktualisierten Frequenzverlaufsfaktors und der fortlaufenden Stoffwechselindikatormeßwerte. Wenn die Vorhof-Eigenfrequenz langsamer ist als die Stoffwechselindikatorfrequenz, steuert der Controller dann den Schrittmacher derartig, daß er im DDDR- Modus arbeitet.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein frequenzadaptiver Zweikammer-Schrittmacher bereitgestellt, der aufweist: einen Impulsgenerator zum Erzeugen von Vorhof- und Herzkammer- Stimulationsimpulsen, einen elektrischen Herzsignalsensor, um Vorhof- und Herzkammer-Herzschläge zu erfassen, und einen Stoffwechselindikatorsensor zum Messen von Stoffwechselindikatorwerten. Der Schrittmacher bestimmt eine Vorhof-Eigenfrequenz unter Verwendung des Ausgangssignals des Signal sensors und leitet eine Stoffwechselindikatorfrequenz als Funktion der Stoffwechselindikatorwerte und eines vorbestimmten und sich ständig aktualisierenden Frequenzverlaufsfaktors (RRF) ab. Der Schrittmacher vergleicht die Vorhof-Eigenfrequenz mit der Stoffwechselindikatorfrequenz, um zu bestimmen, ob der natürliche Vorhof-Rhythmus pathologisch oder nichtpathologisch ist. Wenn der natürliche Rhythmus nichtpathologisch ist, arbeitet der Schrittmacher in einem atrioventrikulären Synchronstimulations-(DDDR-)Modus, während dessen er Vorhof-Eigenfrequenz und Stoffwechselindikatorprobewerte mißt, die während des gleichen Herzzyklus erfaßt werden. Wenn der Vorhof-Rhythmus pathologisch wird, verwendet der Schrittmacher die gespeicherte Vorhof-Frequenz- und Stoffwechselindikatorinformation, um den Frequenzverlaufsfaktor abzuleiten und zu aktualisieren. Danach beginnt der Schrittmacher in einem nichtsynchronen VVIR-Modus zu arbeiten, in dem die Stimulationsfrequenz vom Stoffwechselindikatorwert bestimmt wird, und zwar im Zusammenhang mit dem neu aktualisierten Frequenzverlaufsfaktor.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Obwohl die Anmeldung mit Ansprüchen schließt, die den Gegenstand der Erfindung im einzelnen darlegen und als solchen eindeutig geltend machen, wird davon ausgegangen, daß die vorliegende Erfindung anhand der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich ist. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines frequenzadaptiven Zweikammer- Schrittmachersystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Stimulations/Erfassungsschaltung, die im System gemäß Fig. 1 verwendet wird;
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Mikroprozessors, der im System gemäß Fig. 1 verwendet wird;
Fig. 4 ein Zeitdiagramm eines Herzzyklus und seiner zugeordneten, zeitlich festgelegten Intervalle, die die Antwort des Schrittmacher auf Herzereignisse zeigen, die in verschiedenen, zeitlich festgelegten Intervallen auftreten;
Fig. 5A und 5B Diagramme, die die Frequenz der natürlichen Vorhof- Erfassung mit dem Stoffwechselindikatorfrequenzparameter, nämlich mit der Herzzykluszeit bzw. mit der Frequenz in Beziehung setzen, um anzuzeigen, wie der Schrittmacher auf eine natürliche Vorhof-Depolarisation als Funktion einer Stoffwechselindikatorfrequenz reagiert;
Fig. 6 ein Flußdiagramm, das den zeitlichen Ablauf, die Herzpolarisationsereignisermittlung und Vorgänge darstellt, die in der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ablaufen;
Fig. 7 ein Diagramm, das mehrere Frequenzverlaufsfaktoren (RRF) mit einem einzigen Anstieg für einen Minutenvolumen-Stoffwechselindikatorsensor darstellt, die die Beziehung zwischen dem Minutenvolumen und der Stimulationsfrequenz festlegen;
Fig. 8 ein Diagramm, das mehrere Frequenzverlaufsfaktoren (RRF) mit zweierlei Anstiegen für einen Minutenvolumen-Stoffwechselindikatorsensor darstellt, die die Beziehung zwischen Minutenvolumen und Stimulationsfrequenz festlegen und eine Erhöhung der Stimulationsfrequenz ermöglichen, wenn sich ein Patient auf niedrigerem Niveau körperlich betätigt;
Fig. 9 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der automatischen Frequenzverlaufsfaktorfunktion darstellt, die vom Schrittmacher gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird; und
Fig. 10 ein Flußdiagramm, das den Betrieb einer Frequenzglättungsfunktion darstellt, die dem Modusumschaltvorgang zugeordnet ist, der vom Schrittmacher gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Schrittmachers 1 dargestellt. Der Schrittmacher 1 ist so ausgeführt, daß er in einen Patienten implantierbar ist, und weist ein Impulsmodul 10 und geeignete Leitungen zum Verbinden des Moduls 10 mit einem Herzen eines Patienten 11 auf. Insbesondere weist der Schrittmacher 1 im allgemeinen auf: eine Vorhof- Herzleitung 12, die sich zum Vorhof des Herzen des Patienten erstreckt, zum Erfassen von Vorhof-Signalen und zur Verabreichung einer Stimulationstherapie an den Vorhof und eine Herzkammer-Herzleitung 13, die sich zur Herzkammer des Herzen des Patienten erstreckt, zum Erfassen von Herzkammer- Signalen und zur Verabreichung einer Stimulationstherapie an die Herzkammer. Der Schrittmacher 1 weist außerdem auf: eine Stimulations/Erfassungsschaltung 17 zur Ermittlung von Analogsignalen, die die elektrische Herzaktivität darstellen und zur Abgabe von Stimulationsimpulsen an das Herz; einen Mikroprozessor 19, der als Antwort auf zahlreiche Eingangssignale, die von der Stimulations/Erfassungsschaltung 17 empfangen werden, Vorgänge ausführt, um verschiedene Steuer- und Datenausgangssignale für die Stimulations/Erfassungsschaltung 17 zu erzeugen; und eine Stromversorgung 18 zur Lieferung eines zuverlässigen Spannungspegels über geeignete elektrische Leiter (nicht dargestellt) an die Stimulations/Erfassungsschaltung 17 und den Mikroprozessor 19.
Der Mikroprozessor 19 ist über einen Adreß- und Datenbus 122 mit einer Direktzugriffsspeicher/Festwertspeicher-(RAM/ROM-)Einheit 121 verbunden. Eine Lebensdauerende-(EOL-)Signal leitung 124 wird verwendet, um an den Mikroprozessor 19 ein Logiksignal zu liefern, das anzeigt, daß die Batterie in der Stromversorgung 18 sich ihrem Ende nähert. Wie unten ausführlicher beschrieben wird, sind der Mikroprozessor 19 und die Stimulations/Erfassungsschaltung 17 über einen Kommunikationsbus 42, eine Vorhof-Erfassungsleitung 45, eine Vorhof-Stimulationssteuerleitung 46, einen Vorhof-Empfindlichkeitssteuerbus 43, einen Vorhof-Stimulationsenergiesteuerbus 44, eine Herzkammer-Erfassungsleitung 49, eine Vorhof- Stimulationssteuerleitung 50, einen Herzkammer-Empfindlichkeitssteuerbus 47 und einen Herzkammer-Stimulationsenergiesteuerbus 48 verbunden.
Gemäß Fig. 2 weist die Stimulations/Erfassungsschaltung 17 auf: Schaltungen zur Vorhof-Stimulation 24, zur Herzkammer-Stimulation 34, zur Vorhof-Erfassung 25, zur Herzkammer-Erfassung 35 und zur Telemetrie bzw. Fernübertragung 30. Außerdem weist die Stimulations/Erfassungsschaltung 17 einen Steuerblock 39 auf, der eine Schnittstelle zum Mikroprozessor 19 aufweist.
Im Betrieb ermitteln die Erfassungsschaltungen 25 und 35 jeweils Vorhof- und Herzkammer-Analogsignale 23 und 33 vom Herzen 11 und wandeln die ermittelten Signale in Digitalsignale um. Außerdem empfangen die Erfassungsschaltungen 25 und 35 ein Vorhof-Erfassungssteuereingangssignal 27 bzw. Herzkammer-Erfassungssteuereingangssignal 27 vom Steuerblock 39, der die Empfindlichkeit bestimmt, die in der Ermittlungsschaltung angewendet wird. Wie weiter unten ausführlicher beschrieben, beeinflußt eine Änderung dieser Empfindlichkeit den Spannungsunterschied, der an der Erfassungselektrode erforderlich ist, damit ein Meßwert aufgezeichnet werden kann.
Die Vorhof-Stimulationsschaltung 24 empfängt vom Steuerblock 39 über einen Vorhof-Stimulationssteuerbus 28 ein Vorhof-Stimulationssteuereingangssignal und ein Vorhof-Stimulationsenergiesteuereingangssignal. Ebenso empfängt die Herzkammer-Stimulationsschaltung 34 vom Steuerblock 39 über einen Herzkammer-Stimulationssteuerbus 38 ein Herzkammer-Stimulationssteuereingangssignal und ein Herzkammer-Stimulationsenergiesteuereingangssignal. Das Vorhof-Stimulationsenergiesteuereingangssignal und das Herzkammer-Stimulationssteuereingangssignal bestimmen jeweils, welche Vorhof- bzw. Herzkammerstimulationsarten auftreten sollen, während die Herzvorhof- und Herzkammer-Stimulationsenergiesteuereingangssignale jeweils die Größen der Impulsenergie bestimmen.
Die Telemetrieschaltung 30 stellt eine bidirektionale Verbindung zwischen dem Steuerblock 39, der Stimulations/Erfassungsschaltung 17 und einer externen Vorrichtung, z.B. einer Programmiervorrichtung, bereit. Sie ermöglicht es, daß Daten, wie etwa die Betriebsparameter, aus dem implantierten Modul 10 gelesen oder in diesem geändert werden.
Gemäß Fig. 3 weist der Mikroprozessor 19 zwei 16-Bit-Zeitgeber 51 und 52, eine CPU 53, einen Vektorinterrupt-Block 54, einen ROM 55, einen RAM 56, einen externen Speicher 57, einen Anschlußblock 41 und einen internen Kommunikationsbus 40 auf. Der RAM 56 fungiert als Notizblock und aktiver Speicher während der Ausführung der Programme, die im ROM 55 gespeichert sind und vom Mikroprozessor 19 verwendet werden. Diese Programme sind u.a. Systemüberwachungsprogramme, Ermittlungsalgorithmen zur Ermittlung und Bestätigung von Arrhythmien und Programme zur Implementierung der Logikflußdiagramme gemäß Fig. 6, 9 und 10 sowie Speicherprogramme zum Speichern, im externen Speicher 57, von Daten, die das Funktionieren des Moduls 10 betreffen, und des Elektrogramms, das von der Herzkammer Herzleitung 13 (Fig. 1) bereitgestellt wird. Die Zeitgeber 51 und 52 und die dazugehörige Steuersoftware implementieren bestimmte Zeitsteuerfunktionen, die vom Mikroprozessor 19 angefordert werden, ohne vollkommen auf die Software zu beruhen, wodurch sich die Belastung der CPU 53 mit Rechenleistung und der Leistungsverbrauch durch die CPU 53 verringern.
Signale, die von der Telemetrieschaltung 30 (Fig. 2) empfangen werden, ermöglichen es, daß die externe Programmiervorrichtung (nicht dargestellt) die Betriebsparameter der Stimulations/Erfassungsschaltung 17 ändert, indem entsprechende Signale an den Steuerblock 39 übergeben werden. Der Kommunikationsbus 42 dient dazu, Signale, die eine solche Steuerung darstellen, an den Mikroprozessor 19 zu übergeben.
Geeignete Telemetriebefehle können bewirken, daß die Telemetrieschaltung 30 Daten an die externe Programmiervorrichtung überträgt. Gespeicherte Daten werden mittels Mikroprozessor 19 auf dem Kommunikationsbus 42 über den Steuerblock 39 in der Stimulations/Erfassungsschaltung 17 und an die Telemetrieschaltung 30 übergeben, und zwar zur Übertragung an die externe Programmiervorrichtung mittels eines Senders in der Telemetrieschaltung 30.
Der Mikroprozessor 19 empfängt verschiedene Status- und/oder Steuereingangssignale von der Stimulations/Erfassungsschaltung 17, z.B. die Erfassungssignale auf den Erfassungsleitungen 45 und 49. Er führt Betriebsvorgänge, einschließlich Arrhythmieermittlung, aus und erzeugt Ausgangssignale, wie etwa die Vorhof-Stimulationssteuerung auf der Leitung 46 und die Herzkammer-Stimulationssteuerung auf der Leitung 50, die die Art der Stimulation bestimmen, die stattzufinden hat. Andere Steuerausgangssignale, die vom Mikroprozessor 19 erzeugt werden, sind die Vorhof- und Herzkammer-Stimulationsenergiesteuersignale auf den Bussen 44 bzw. 48, die die Größe der Impulsenergie bestimmen, und die Vorhof- und Herzkammer- Empfindlichkeitssteuersignale auf den Bussen 43 bzw. 47, die die Empfindlichkeitseinstellungen der Erfassungsschaltungen bestimmen.
Ein Stoffwechselsensorsystem, das für die vorliegende Erfindung geeignet ist, kann aus einem oder mehreren bekannten Sensoren bestehen, entweder allein oder in Kombination mit anderen Sensoren, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Minutenvolumen, Depolarisationsgradient, QT- Intervall, Sauerstoffsättigung, pH-Wert, zentral venöse Bluttemperatur, rechter Herzkammer-Druck, Schlagvolumen, systolische Zeitintervalle, Atemfrequenz und Ultraschall- oder Drucküberwachung des Herzminuten volumens. Der Schrittmacher 1 gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet unter Verwendung jedes Stoffwechselindikatorsystems einwandfrei, solange dieses System den erfaßten Parameter zuverlässig mit der Stoffwechselbedarfsstimulationsfrequenz in Beziehung setzen kann.
Das an F.J. Callaghan erteilte US-Patent Nr. 4766901 vom 30. August 1988 mit dem Titel "Rate Responsive Pacing System Using the Integrated Evoked Potential" betrifft den Betrieb eines frequenzadaptiven Stimulationssystems unter Verwendung eines integrierten evozierten Potentials für einen Stoffwechsel bedarfsstimulationsfrequenzindikator. Das an T.J. Nappholz et al. erteilte US-Patent Nr. 4702253 vom 27. Oktober 1987 mit dem Titel "Metabolic-Demand Pacemaker and Method of Using the Same to Determine Minute Volume" offenbart einen frequenzadaptiven Schrittmacher, der einen zweiten Stoffwechselbedarfsstimulationsfrequenzindikator, das Atemminutenvolumen, als Frequenzsteuerparameter beschreibt. Das an R.H. Whigham erteilte US-Patent Nr. 4692719 vom 8. September 1987 mit dem Titel "Combined Pacemaker Delta Modulator and Bandpass Filter" beschreibt elektronische Schaltungen, die in der Lage sind, Elektrokardiogrammerfassung zum Analysieren von Herzsignalen eines natürlichen und evozierten Potentials durchzuführen. Verbesserte Schrittmacher sind in der Anmeldung von F.J. Calaghan et al., Aktenzeichen 613466, mit dem Titel "Rate- Responsive Pacemaker with Closed-Loop Control", angemeldet am 7. November 1990, und in dem oben erwähnten US-Patent Nr. 4901725 von T.J. Nappholz et al. offenbart.
Der Schrittmacher gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch einen QT-Intervallsensor aufweisen, wie etwa den, der von A.F. Rickards im US- Patent Nr. 4228803 mit dem Titel "Physiologically Adaptive Cardiac Pacemaker", erteilt am 21. Oktober 1980, offenbart ist. In einer weiteren Ausführungsform kann der Schrittmacher gemäß der vorliegenden Erfindung auch einen Sauerstoffsättigungssensor aufweisen, wie etwa den, der von A.A. Moore et al. im US-Patent Nr. 4903701 mit dem Titel "Oxygen Sensing Pacemaker", erteilt am 27. Februar 1990, offenbart ist.
Das Zeitdiagramm in Fig. 4 und die Diagramme in Fig. 5A und 5B zeigen die Arbeitsweise der Erfindung (Fig. 5B ist von Fig. 5A abgeleitet, und zwar einfach durch Umwandeln von Zeitintervallwerten in die entsprechenden Frequenzen). In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestimmt der Schrittmacher 1 zunächst die Stoffwechselindikatorfrequenz, indem er sie durch Messungen des Atemminutenvolumens (MIRmv) feststellt, so wie in dem US-Patent Nr. 4901725 von T.J. Nappholz et al. beschrieben. Andere Ausführungsformen des Schrittmachers 1 können eine Stoffwechselindikatorfrequenz von einem anderen Parameter ableiten, wie etwa von einem integrierten evozierten Potential (MIRep), wie in dem oben erwähnten Patent Nr. 4766901 von F.J. Callaghan beschrieben. Wieder andere Ausführungsformen des Schrittmachers 1 können zwei oder mehr Stoffwechselindikatorfrequenzen, wie etwa MIRmv und MIRep, ableiten.
Wenn zwei Stoffwechselindikatorfrequenzen abgeleitet werden, kann der Schrittmacher 1 MIRep und MIRmv auf vorbestimmte maximale Werte begrenzen, wobei MIRep auf eine niedrigere Frequenz als MIRmv begrenzt ist. Der Schrittmacher 1 vergleicht dann den MIRmv-Wert mit dem MIRep-Wert und stellt die gewählte Stoffwechselindikatorfrequenz (MIR) für jeden Herzzyklus auf das Maximum der beiden ein und leitet Arbeitsfrequenzen oder -intervalle von dieser gewählten MIR ab. Im allgemeinen ist es erwünscht, daß mehrere MIR-Sensoren verwendet werden und daß sie unabhängig voneinander arbeiten, wobei ein MIR-Sensor schnell und ein zweiter MIR- Sensor langsamer und stabiler auf Erhöhungen des Stoffwechselbedarfs anspricht. MIRep ist der Parameter des schnellen Reagierens und MIRmv bietet Stabilität.
Bei einer gegebenen Implementierung kann das Stoffwechselindikatorsensor- und Frequenzbestimmungssystem den Schrittmacher 1 entweder mit der Stoffwechselindikatorfrequenz (MIR) oder mit dessen Reziprokwert, dem Stoffwechselindikatorfrequenzintervall (MIRI), versorgen. Aus einem dieser MIR-Parameterwerte bestimmt der Schrittmacher die notwendigen Frequenzen oder Intervalle. Der Schrittmacher verwendet den MIR-Parameter, um die minimale Herzstimulationsfrequenz, die maximale Vorhof-Nachführungsfrequenz und eine AV-Verzögerung zum Aufrechterhalten der Synchronität in der Herzkammern zu bestimmen.
Die minimale Herzstimulationsfrequenz (minimale Frequenz in Fig. 5B) ist die Gesamt-DDDR-Stimulationsfrequenz, die untere Grenze der Herzfrequenz, wenn die Vorhof-Aktivität zu langsam oder nicht vorhanden ist. In dem dargestellten Beispiel der Erfindung setzt der Schrittmacher die minimale Herzstimulationsfrequenz gleich der Stoffwechselindikatorfrequenz MIRmv oder MIRep.
Die maximale Vorhof-Nachführungsfrequenz (maximale Frequenz in Fig. 5B) ist die höchste Vorhof-Eigenfrequenz, bei der die Herzkammer in Synchronität mit der natürlichen Vorhof-Aktivität stimuliert wird. Der Schrittmacher stellt die maximale Vorhof-Nachführungsfrequenz auf eine Frequenz proportional zur MIR ein, jedoch höher als diese, um während einer körperlichen Betätigung oder sonstigen Belastung eine Sinusknotennachführung zu ermöglichen. Das Verhältnis zum Bestimmen der maximalen Vorhof-Nachführungsfrequenz aus der Stoffwechselindikatorfrequenz beruht auf einer klinischen Bewertung des bestimmten Stoffwechselindikatorverfahrens und darauf, wie sich die abgeleitete MIR bei einem sich körperlich betätigenden Patienten zur oberen Grenze der Stimulationsfrequenz verhält. Wenn man der maximalen Vorhof- Nachführungsfrequenz die MIR zugrunde liegt, nimmt die Stoffwechselindikatorfrequenz zu, wenn sich der Patient körperlich betätigt, und dadurch erhöht sich die maximale Vorhof-Nachführungsfrequenz. Wenn die Sinusfrequenz mit körperlicher Betätigung zunimmt, ist es auch weniger wahrscheinlich, daß die maximale Vorhof-Nachführungsfrequenz überschritten wird, und der Schrittmacher 1 kann im AV-synchronen Modus verbleiben.
Der Schrittmacher 1 verwendet also die Stoffwechselindikatorfrequenz, um eine maximale Vorhof-Nachführungsfrequenz festzulegen, nämlich die höchste Vorhof-Eigenfrequenz, bei der der Schrittmacher 1 die Herzkammer in Synchronität mit dem Vorhof stimuliert. Wenn die Vorhof-Eigenfrequenz langsamer als die maximale Vorhof-Nachführungsfrequenz, jedoch schneller als die minimale Herzstimulationsfrequenz (minimale Frequenz in Fig. 5B) ist, fallen die erfaßten P-Wellen (natürliche oder Vorhof-Eigenherzschläge) in das Vorhof-Alarmintervall (Fig. 4 und 5A), und die effektive Stimulationsfrequenz befindet sich unter der Steuerung des Sinusknotens des Herzens. Vorhof-Stimulationsimpulse A sind gesperrt, und Herzkammer- Stimulationsimpulse V erfolgen nur dann, wenn die AV-Überleitung des Herzens nicht richtig funktioniert, und zwar nach der Verzögerung eines vorbestimmten AV-Verzögerungsintervalls. Während der Schrittmacher 1 auf diese Weise arbeitet, löst ein Vorhof-Herzschlag P einen AV- Verzögerungsintervallzeitgeber aus, wie bei der Standard-DDD-Stimulation, wobei jedoch die Stoffwechselindikatorfrequenz automatisch und kontinuierlich sowohl die Dauer der AV-Verzögerung als auch die Herzzykluslänge bestimmt (siehe US-Patent Nr. 5085215, um ein vollständiges Verständnis dieses Vorgangs zu erlangen). Eine Stimulation unter diesen Umständen kann als DDDR-Vorhof-Inhibierungsmodus bezeichnet werden, da die Stimulation AV-synchron ist, wobei die rechtzeitige Erfassung einer R-Welle (natürlicher Herzkammer-Herzschlag) eine Herzkammer-Stimulation inhibiert. Lediglich die minimale Gesamt-Stimulationsfrequenz wird vom Stoffwechselsensor bestimmt. Jede Vorhof-Eigenfrequenz, die höher als die Stoffwechselindikatorfrequenz, jedoch niedriger als die maximale Vorhof- Nachführungsfrequenz ist, wird vom Sinusknoten des Herzens festgelegt. Diese Art des Betriebs ist im Bereich III in Fig. 4, 5A und 5B dargestellt.
Die Stoffwechselindikatorfrequenz übernimmt nur dann die Steuerung, wenn die Vorhof-Eigenfrequenz zu niedrig oder zu hoch ist. Wenn die Vorhof- Eigenfrequenz zu niedrig ist, was eine Zeitüberschreitung eines Vorhof- Frequenzzeitgebers, das in Fig. 4 dargestellte Vorhof-Alarmintervall, bewirkt, stimuliert der Schrittmacher 1 nach einem AV-Verzögerungsintervall den Vorhof mit einem Stimulationsimpuls A mit einer Stoffwechselindikatorfrequenz und die Herzkammer mit einem Herzkammer- Stimulationsimpuls V, wenn die natürliche Herzkammer-Aktivität die Stimulation nicht inhibiert (siehe Bereich IV in Fig. 4, 5A und 5B).
Wenn die Vorhof-Eigenfrequenz schneller ist als die maximale Vorhof- Nachführungsfrequenz, ist die Sinusfrequenz zu hoch, und der Schrittmacher erfaßt eine P-Welle während einer postventrikulären Vorhof- Refraktärperiode (PVARP), wie im Bereich II in Fig. 4 dargestellt. Der Schrittmacher 1 reagiert darauf, indem er die P-Welle ignoriert, und zwar zwecks Auslösung einer Herzkammer-Impulserzeugung V. Der Schrittmacher 1 schaltet den Stimulationsmodus von DDDR in VVIR um. Der VVIR- Stimulationsmodus ist ein Standard-VVI-Stimulationsmodus, hat jedoch eine Stimulationsfrequenz, die durch Messungen eines Stoffwechselsensors bestimmt wird. Wenn der Schrittmacher 1 im Bereich 1, während der AV- Verzögerung, eine P-Welle erfaßt, ignoriert er die P-Welle zwecks jeglicher Steuerung. Der Schrittmacher 1 schaltet seinen Betrieb vom DDDR-Modus in den VVIR-Modus um, wenn die Vorhof-Eigenfrequenz schneller ist als die maximale Vorhof-Nachführungsfrequenz. In dem dargestellten Beispiel der Erfindung schaltet der Schrittmacher 1 in den VVIR-Modus um, wenn die P- Wellen für eine vorbestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Herzzyklen in das PVARP-Intervall fallen.
Während der Schrittmacher entweder im VVIR- oder DDDR-Modus arbeitet, mißt er die Stoffwechselindikatorfrequenz und aktualisiert dementsprechend eine Gesamt-Vorhof-Refraktärperiode (TARP), das Zeitintervall, das in einem reziproken Verhältnis zur maximalen Vorhof-Nachführungsfrequenz steht. Außerdem überwacht der Schrittmacher 1 in jedem Betriebsmodus die Vorhof- Aktivität, um eine Vorhof-Frequenzverlangsamung zu ermitteln und zu bestimmen, wann der Modus von DDDR- in VVIR-Modus oder zurück in den DDDR- Modus umgeschaltet wird. Während der Schrittmacher 1 im DDDR-Modus arbeitet, erfaßt er P-Wellen, um eine Herzkammer-Stimulation auszulösen und um zu bestimmen, ob die Eigenfrequenz zu schnell ist, woraufhin der Stimulationsmodus in den VVIR-Modus umgeschaltet wird. Im VVIR-Modus erfaßt der Schrittmacher 1 weiterhin P-Wellen, um zu bestimmen, ob die Vorhof- Eigenfrequenz weiterhin schneller ist als die maximale Vorhof- Nachführungsfrequenz. Der Schrittmacher 1 erfaßt P-Wellen und bestimmt, ob das PP-Intervall länger oder kürzer ist als die TARP. In diesem Modus erfaßt der Schrittmacher 1 P-Wellen lediglich deshalb, um zu bestimmen, ob er in den DDDR-Modus zurückschalten kann.
Ein Vorhof-Frequenzmonitor führt eine Analyse des P-Wellenzeitablaufs durch, um zu bestimmen, ob die Vorhof-Eigenfrequenz ausreichend schnell oder zu langsam ist, um eine Umschaltung der Betriebsmodi sicherzustellen. Der Vorhof-Frequenzmonitor zählt die Anzahl der Herzzyklen, um die P-Wellen zusammenzuzählen, die in jüngsten Zyklen innerhalb und außerhalb der TARP aufgetreten sind. Wenn ein vorbestimmter Anteil der Herzzyklen P-Wellen hat, die in die TARP fallen, wird die Vorhof-Eigenfrequenz als zu schnell erachtet, und ein Umschalten vom DDDR-Modus in den VVIR-Modus ist angemessen. Wenn dagegen ein anderer vorbestimmter Anteil der Herzzyklen P-Wellen hat, die außerhalb der TARP liegen, wird die Vorhof-Eigenfrequenz als zu langsam erachtet, und ein Umschalten vom VVIR- in den DDDR-Modus wird sichergestellt. Beispielsweise kann der Vorhof-Frequenzmonitor einen Zähler aufweisen, der immer dann bis zum Maximalwert drei inkrementiert, wenn ein PP-Intervall kürzer ist als die TARP, und der bis zum Minimalwert null dekrementiert, wenn ein PP-Intervall länger ist als die TARP.
Der Schrittmacher 1 löst den VVIR-Modus aus, wenn er im DDDR-Modus arbeitet, nachdem er eine vorher festgelegte Anzahl von aufeinanderfolgenden Herzzyklen erfaßt hat, in denen P-Wellen innerhalb der TARP auftreten. Der Schrittmacher 1 inkrementiert den Zähler des Vorhof- Frequenzmonitors nach der ersten erfaßten P-Welle während der TARP von null auf eins und inkrementiert den Monitor bei jeder nachfolgenden P-Welle, die während der TARP erfaßt wird. Wenn der Schrittmacher 1 in der TARP für die vorher festgelegte Anzahl von aufeinanderfolgenden Herzzyklen P-Wellen erfaßt, schaltet er in den VVIR-Stimulationsmodus um und arbeitet so lange im VVIR-Modus, bis der Zählwert größer ist als null. Wenn beispielsweise zwei Herzzyklen mit vorzeitigen P-Wellen erforderlich sind, um zu bewirken, daß der Schrittmacher 1 im VVIR-Modus arbeitet, und zwei aufeinanderfolgende vorzeitige P-Wellen von zwei P-Wellen gefolgt werden, die durch Intervalle getrennt sind, die länger sind als die TARP, dekrementiert der Schrittmacher 1 den Zähler des Vorhof-Frequenzmonitors wieder auf null und kehrt im folgenden Herzzyklus in den DDDR-Modus zurück. Wenn jedoch mehr P-Wellen in Intervallen auftreten, die kürzer sind als die TARP oder, genauer gesagt, wenn kürzere PP-Intervalle als die TARP in größerer Zahl als längere PP-Intervalle auftreten, inkrementiert der Schrittmacher 1 den Zähler des Vorhof-Frequenzmonitors auf den Maximalwert drei. Dies erfordert einen Ablauf, bei dem drei PP-Intervalle, die länger sind als die TARP, mehr auftreten als PP-Intervalle, die kürzer sind als die TARP, bevor der Schrittmacher 1 den Zähler wieder auf null dekrementiert und in den DDDR-Modus zurückschaltet.
Auf diese Weise unterscheidet der Schrittmacher 1 zwischen isolierten vorzeitigen Vorhof-Depolarisationen und einer Vorhof-Tachykardie. Bei einer isolierten vorzeitigen P-Welle arbeitet der Schrittmacher 1 ohne Unterbrechung im DDDR-Modus weiter. Selten auftretende aufeinanderfolgende vorzeitige P-Wellen bewirken, daß die Herzkammer für nur wenige Zyklen asynchron in bezug auf den Vorhof arbeitet. Im Falle einer Vorhof- Tachykardie behält der Schrittmacher 1 die VVIR-Stimulation bei, wobei vor dem Zurückschalten in den ODDR-Betriebsmodus eine größere Garantie für eine Beendigung der Tachykardieepisode abgefordert wird.
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das Steuervorgänge darstellt, die der Mikroprozessor 19 im Schrittmacher 1 (gemäß Fig. 1) ausführt, während die Zeit innerhalb eines einzelnen Herzzyklus abläuft. Der Mikroprozessor 19 wiederholt den Zyklus kontinuierlich. Der erste Block 110 stellt den Vorhof-Alarm-Wartezustand dar, der im Zeitdiagramm in Fig. 4 und 5A dargestellt ist. Hier wartet der Mikroprozessor 19 entweder auf ein ATRIAL SENSE- bzw. Vorhof-Erfassungssignal oder auf die Zeitüberschreitung des Vorhof-Zeitgebers (einer der Zeitgeber TIMER 1 51 oder TIMER 2 52 gemäß Fig. 3), was das Ende eines Herzzyklus und den Anfang des nächsten bildet. Wenn der Schrittmacher 1 im DDDR-Modus arbeitet, wird er gesteuert von einer Vorhof-Frequenzmonitor-(ARM-)Routine (nicht dargestellt), die vom Mikroprozessor 19 gemäß Fig. 1 ausgeführt wird, und von einem Zähler aufeinanderfolgender P-Wellen, die während der PVARP erfaßt werden (keiner dieser Vorgänge ist dargestellt, doch beide Vorgänge werden vom Mikroprozessor 19 gemäß Fig. 1 ausgeführt und sind anschließend an die Beschreibung des Blocks 145 ausführlich beschrieben). Während dieser DDDR- Modus läuft, erzeugt der Mikroprozessor 19 bei Zeitüberschreitung des Vorhof-Zeitgebers einen Vorhof-Reiz imvorhof-Ereigniserwartungs-Block 110. Während das System in diesem Block ist, steuert der Mikroprozessor 19 den VVIR- oder DDDR-Betrieb an, indem bestimmt wird, ob ein Vorhof-Reiz erzeugt werden soll oder nicht.
Der dargestellte Mikroprozessor 19 verwendet einen Vorhof- Ereigniszeitablauf als Grundlage für den Zeitablauf anderer Ereignisse im Herzzyklus. Der vorhofbezogene Zeitablauf ermöglicht eine Implementierung der automatischen AV-Verzögerung auf einfachere Weise als eine Implementierung, die die Frequenz entsprechend dem herzkammerbezogenen Zeitablauf beibehält (obwohl das letztere nicht ausgeschlossen ist). Die meisten anderen Zweikammer-Schrittmacher verwenden die Methode eines konstanten Herzkammer-Vorhof-(VA-)Intervalls. Der Mikroprozessor 19 legt die Herzfrequenz entsprechend dem Vorhof-Vorhof-(AA-)Intervall fest. Der Mikroprozessor 19 kehrt zu einer vom VA-Intervall bestimmten Frequenz erst nach einer vorzeitigen Herzkammer-Kontraktion (PVC) zurück, die bewirkt, daß eine Herzkammer-R-Wellenerfassung erfolgt, bevor eine Stimulation oder eine Erfassung im Vorhof innerhalb des Herzzyklus erfolgt. Der Grund für die Rückkehr zu einer vom VA-Intervall bestimmten Frequenz besteht darin, daß die Beibehaltung eines AA-Intervallzeitablaufs unter dieser Bedingung eine zu schnelle Herzkammer-Stimulationsfrequenz bewirken würde. Im andern Fall ändert der Mikroprozessor 19 die AV-Verzögerung, und das VA-Intervall folgt demzufolge, um ein P-Wellen-Vorhof-Stimulations-(PA-) oder AA- Intervall, das mit der Stoffwechselindikatorfrequenz in Wechselbeziehung steht, ungeachtet der Änderungen des Vorhof-Herzkammer-Ereigniszeitablaufs beizubehalten.
Nach einem Vorhof-Ereignis (Erfassung oder Stimulation) aktualisiert der Mikroprozessor 19 im Herzzyklusparameteraktualisierungs-Block 115 Herzzyklussteuerparameter, gibt Zeitgeber und Erfassung, wo es angebracht ist, im Vorhof oder in der Herzkammer frei und verarbeitet den Vorhof- Frequenzmonitor (ARM) und den retrograden Monitor. Wie der Mikroprozessor 19 die Herzzyklusparameter steuert, hängt davon ab, ob das Ereignis, das den Herzzyklus beendet, ATRIAL SENSE bzw. Vorhof-Erfassung oder Vorhof- Zeitgeberzeitüberschreitung war und, wenn eines dieser beiden Ereignisse zutrifft, ob der Schrittmacher 1 im Zweikammer-AV-Synchronbetrieb oder vorübergehend im VVIR-Modus arbeitet, und zwar als Antwort auf eine Vorhof- Tachykardie oder eine retrograde Überleitung. Außerdem führt der Mikroprozessor 19 Zeitsteuer-, Erfassungs-, Datenaufzeichnungs-, Vorhof- Frequenzmonitor- und retrograde Monitorvorgänge aus. Während des Herzzyklusparameteraktualisierungs-Blocks 115 führt der Mikroprozessor 19 außerdem eine automatische Frequenzverlaufsfaktor-(RRF-)Funktion gemäß der vorliegenden Erfindung, die nachstehend in Verbindung mit Fig. 9 erläutert wird, und einen Frequenzglättvorgang aus, der mit Bezug auf Fig. 10 untersucht wird.
Im Herzzyklusparameteraktualisierungs-Block 115 aktualisiert der Mikroprozessor 19 zunächst die Herzzyklusintervalldatenaufzeichnung, indem er das gegenwärtige von P-Welle zu P-Wellen reichenden (PP-) Intervallprotokoll auf eines von beiden festlegt: (1) auf die Zeit, die zur Zeit der Vorhof-Ereignissen im vorherigen Herzzyklus in den Vorhof- Zeitgeber geladen wird, wenn das gegenwärtige Vorhof-Ereignis eine Zeitüberschreitung des Vorhof-Zeitgebers ist, oder (2) im Falle von ATRIAL SENSE auf die Zeit in (1), die um die Zeit verkürzt ist, die im Vorhof- Zeitgeber verbleibt.
Der Mikroprozessor 19 bedient nunmehr im Herzzyklusparameteraktualisierungs-Block 115 mit dem Vorhof-Frequenzmonitor (ARM, nicht dargestellt). Der ARM überwacht der Zeitablauf und die jüngste Anamnese der Herzzyklen in Abhängigkeit davon, ob die Vorhof-Eigenfrequenz für einen Zyklus schneller oder langsamer ist als die maximale Vorhof- Nachführungsfrequenz. Wenn der Schrittmacher 1 als Antwort auf eine Vorhof- Frequenz, die schneller ist als die maximale Vorhof-Nachführungsfrequenz, vorübergehend im VVIR-Modus arbeitet und die Vorhof-Frequenz beginnt, unter diese Frequenz abzusinken, verzögert der ARM durch entsprechende Steuerung die Freigabe der Vorhof-Stimulation und Erfassung und Synchronisation der Herzkammern, um im DDDR-Modus zu stimulieren. Der Verzögerungsbetrag hängt davon ab, wie lange die zu hohe Vorhof-Frequenz vorgeherrscht hat. ARM- Informationsparameter können Kombinationen aus einer oder mehreren der folgenden Einrichtungen sein: Zähler für zu hohe Vorhof-Frequenzen und Anamnesepuffer, die ausdrücken, welche der letzten Herzzyklen zu hohe und zu niedrige Frequenzen hatten. Lineare und nichtlineare Steuerverfahren können die Informationsparameter verwenden, um die Erholung von den zu hohen Vorhof-Frequenzen zeitlich festzulegen. Die dargestellte Ausführungsform der Erfindung verwendet einen einzigen Zähler, den ARM- Zähler (nicht dargestellt), den der Mikroprozessor 19 bei Vorhof- Tachykardiefrequenzen inkrementiert und bei langsameren Vorhof-Frequenzen dekrementiert. An diesem Punkt des Steuerungsablaufs dekrementiert der Mikroprozessor 19 den ARM-Zähler um eins (wenn er nicht bereits auf dem Minimalwert null ist). Der Grund dafür ist, daß die Verzweigung zum Block 110, der dem Block 115 vorangeht, von einem Logikblock 155 kommt, in dem der Mikroprozessor 19 bestimmt, daß das PP-Intervall länger ist als die TARP. Wenn der ARM-Zähler dem Minimalwert null erreicht, ändert der Mikroprozessor 19 den Modus von vorübergehendem VVIR in DDDR, dies erfolgt allerdings in einem Vorgang im späteren Verlauf des Herzzyklus. Der Mikroprozessor 19 inkrementiert oder dekrementiert den ARM-Zähler bei jeder erfaßten P-Welle und Vorhof-Stimulation unabhängig vom gegenwärtigen Betriebsmodus des Schrittmachers 1.
Der Mikroprozessor 19 beginnt damit, das nächste AA-Intervall ablaufen zu lassen, indem er den Vorhof-Zeitgeber auf das durch die Stoffwechselindikatorfrequenz (MIR) festgelegte Intervall einstellt. Dieses Intervall beträgt in Millisekunden 60 000 geteilt durch die MIR (in Herzschlägen pro Minute). Im allgemeinen stellt der Mikroprozessor 19 den AA-Intervallzeitgeber auf das durch die MIR festgelegte Intervall ein. Unter den Umständen, unter denen der Mikroprozessor 19 den Betrieb zwischen VVIR- und DDDR-Modus ändert, kann es jedoch angebracht sein, daß der Mikroprozessor 19 einen AA-Intervallwert einstellt, der sich von dem unterscheidet, der der MIR entspricht. Wenn beispielsweise bei der MIR vom DDDR-Modus, bei dem die Frequenz durch eine zu hohe Vorhof-Eigenfrequenz angetrieben wird, auf einen VVIR-Modus umgeschaltet wird, besteht die Möglichkeit, daß die Frequenz allmählich von der Vorhof-Eigenfrequenz auf die MIR abgesenkt wird. Ebenso kann der Mikroprozessor 19, wenn eine Umschaltung vom VVIR- in den DDDR-Modus erfolgt, das AA-Intervall allmählich von dem durch die MIR festgelegten auf ein Intervall herabsetzen, das der erfaßten Vorhof-Eigenfrequenz entspricht.
Wenn der Schrittmacher 1 im DDDR-Modus arbeitet, erzeugt er einen Stimulationsimpuls (APACE). Außerdem teilt der Mikroprozessor 19 nach einer Zeitüberschreitung des Vorhof-Zeitgebers das AV-Verzögerungsintervall in zwei Teilintervalle, die von einem Teilintervallzeitgeber zeitlich festgelegt werden, was entweder von TIMER 1 51 oder TIMER 2 52 gemäß Fig. 3 ausgeführt wird. Im ersten Austastintervall, normalerweise 80 Millisekunden, sperrt der Mikroprozessor 19 ATRIAL SENSE und VSENSE bzw. Herzkammer-Erfassung für eine ausreichend lange Zeit, um eine Erfassung des Vorhof-Stimulationsimpulses, seines Reizartefakts und jedes evozierten Potentials zu verhindern. Nach der Zeitüberschreitung des Teilintervallzeitgebers legt der Mikroprozessor 19 den Teilintervallzeitgeber wieder auf ein Intervall fest, das, wenn es zum ersten Austastintervall addiert wird, das automatische AV- Verzögerungsintervall einstellt. Der Mikroprozessor 19 gibt VSENSE zu dieser Zeit frei, damit die natürlichen Herzkammer-R-Wellen VPACE inhibieren können, während ATRIAL SENSE während des gesamten AV- Verzögerungsintervalls gesperrt bleibt.
Wenn das Ereignis, das den Herzzyklus beendet, ATRIAL SENSE war und der Schrittmacher 1 im DDDR-Modus arbeitet, stellt er den AV- Verzögerungsintervallzeitgeber ein, der um einem Latenzfaktor abweicht. Der AV-Verzögerungswert beruht bei einer normalen atrioventrikulären Überleitung des Patienten auf der Zeit zwischen APACE und VSENSE. Der Mikroprozessor 19 modifiziert die AV-Verzögerung um einen Latenzfaktor, wie dem Fachmann bekannt ist, um Überleitungszeitdifferenzen zwischen stimulierter Vorhof-Aktivität (ATRIAL PACE) und Vorhof-Eigenaktivität (ATRIAL SENSE) zu berücksichtigen. Der Wert des Latenzfaktors kann sich in Abhängigkeit von solchen Bedingungen wie Lage der Leitungen, Vorhof- Erfassungsschwellwert und Vorhof-Empfindlichkeit ändern. Bei der nachfolgenden AV-Verzögerungszeitüberschreitung stimuliert der Schrittmacher 1 die Herzkammer (VPACE), wenn die Stimulation nicht durch VSENSE inhibiert wird.
Ein retrograder Monitor (nicht dargestellt) arbeitet, indem er aufeinanderfolgende Herzzyklen zählt, in denen erfaßte Vorhof-Ereignisse während des PVARP-Intervalls auftreten, während ein laufender Durchschnitt (über etwa vier Zyklen) der PP-Intervallaufzeichnung einer Frequenz entspricht, die langsamer ist als die maximale Vorhof-Nachführungsfrequenz. Eine ATRIAL SENSE, die nach dem PVARP-Intervall auftritt, oder eine Vorhof- Zykluszeitüberschreitung unterbricht jegliche Kette von aufeinanderfolgenden retrograden Zyklen. An diesem Punkt im Steuerungsablauf setzt der Mikroprozessor 19 den retrograden Monitor auf null zurück, da die aufeinanderfolgende Zählung unterbrochen worden ist.
Der Herzkammer-Ereigniserwartungs-Block 120 stellt den Herzkammer- Alarmwartezustand dar. Hier wartet der Mikroprozessor 19 entweder auf VSENSE oder auf die Zeitüberschreitung des AV-Verzögerungsintervalls. Bei beiden Ereignissen sperrt der Schrittmacher im Austaststeuerbetrieb des Vorhof- und Herzkammer-Kanalaustast-Blocks 125 die ATRIAL SENSE und VSENSE und läßt ein Austastintervall ablaufen, das der absoluten Vorhof- Refraktärperiode (AARP) entspricht. In der AARP können physiologisch bedingt keine natürlichen P-Wellen auftreten, so daß der Schrittmacher austastet, um eine Vorhof-Erfassung solcher äußeren Ereignisse wie Vorhof- Stimulation, Reizartefakt und evoziertes Potential zu vermeiden. Wenn das Herzkammer-Ereignis durch Zeitüberschreitung des AV-Verzögerungszeitgebers und nicht durch VSENSE beendet wurde, dann erzeugt der Schrittmacher 1 einen Stimulationsimpuls (VPACE).
Wenn das Stoffwechselindikatorsystem des Mikroprozessors 19 die Erfassung eines evozierten Potentials durchführt, wie im Logikblock 130 bestimmt wird, der nach der Freigabe der MIR des evozierten Potentials fragt, führt der Mikroprozessor 19 im Block 135 eine Messung der MIR des evozierten Potentials und eine Frequenzbestimmung durch. (Die dargestellte Ausführungsform der Erfindung weist einen Mechanismus zum individuellen Freigeben oder Sperren jedes Stoffwechselsensors innerhalb des MIR-Systems unter Verwendung der Telemetrie auf.)
Der Mikroprozessor 19 wartet im Block 140 auf das Ende der Austastung. Im Block zur Errechnung der Frequenz und der Intervalle aus MIR 145 wird die MIR verwendet, um die neuen AV-Verzögerungs- und PVARP-Werte sowie die neue Zykluslänge (AA-Intervall) zu berechnen. Außerdem beginnt der PVARP-Zeitabl auf. Da der Mikroprozessor während jedes Herzzyklus diesen Ablaufweg durchläuft, werden in der dargestellten Ausführungsform der Erfindung wichtige Frequenz- und Intervallsteuervorgänge während der Frequenz- und Intervallberechnungen des Blocks 145 durchgeführt.
Der nächste Vorgang, der im Frequenz- und Intervallberechnungs-Block 145 gemäß Fig. 6 durchgeführt wird, ist die Bestimmung der maximalen Vorhof-Nachführungsfrequenz aus der AV-Verzögerung und der PVARP. Die maximale Vorhof-Nachführungsfrequenz ist der Kehrwert der Gesamt-Vorhof- Refraktärperiode TARP, die die Summe der AV-Verzögerung und der PVARP ist.
Da der Mikroprozessor 19 sowohl die AV-Verzögerung als auch die PVARP automatisch als Funktionen der Stoffwechselindikatorfrequenz bestimmt, ist die maximale Vorhof-Nachführungsfrequenz ebenfalls eine Funktion der MIR. Die maximale Vorhof-Nachführungsfrequenz bestimmt in der dargestellten Ausführungsform der Erfindung die Grenze zwischen DDDR- und VVIR- Stimulation.
Wenn der Mikroprozessor 19 für zwei aufeinanderfolgende Herzzyklen während der PVARP P-Wellen erfassen muß, während er im DDDR-Modus arbeitet, um die Umschaltung in den VVIR-Modus auszulösen, behält der Mikroprozessor 19 als Antwort auf eine einzelne vorzeitige Vorhof-Kontraktion eine AV- synchrone Stimulation bei. Wenn der Schrittmacher 1 aufgrund von zwei vorzeitigen Vorhof-Kontraktionen beginnt, vorübergehend im VVIR-Modus zu stimulieren, muß der Zähler des Vorhof-Frequenzmonitors ARM im Block 115 lediglich von zwei auf eins dekrementieren, bevor im folgenden Herzzyklus der Betrieb im DDDR-Modus wiederaufgenommen wird. Wenn der Schrittmacher 1 aufgrund einer Vorhof-Tachykardie im VVIR-Modus arbeitet, inkrementiert der ARM-Zähler (im Block 170, der nachstehend beschrieben wird) auf einen maximalen Wert drei. Der ARM-Zähler muß für mindestens drei Zyklen dekrementieren, nachdem die Tachykardie beendet ist, bevor der Mikroprozessor 19 die Vorhofstimulation wiederaufnehmen kann. Es ist jedoch ein zusätzlicher Mechanismus zum Rücksetzen des ARM-Zählers auf null vorhanden, um die Vorhof-Stimulation schnell wiederaufzunehmen. Im Block 145 bestimmt ein Zwei-Sekunden-Zeitgeber, ob für zwei Sekunden keine Vorhof-Erfassung stattgefunden hat. Wenn keine Vorhof-Erfassung stattgefunden hat, liegt keine Tachykardie und somit keine Notwendigkeit vor, die Vorhof-Stimulation zu inhibieren. Folglich setzt der Mikroprozessor 19 den ARM-Zähler auf null zurück.
Im letzten Vorgang innerhalb des Frequenz- und Intervallberechnungs- Blocks 145 bereitet sich der Mikroprozessor 19 auf Vorhof- und Herzkammer- Refraktärvorgänge vor. Was den Vorhof betrifft, so gibt der Mikroprozessor 19 ARIAL SENSE zur Erfassung während des neu bestimmten PVARP-Intervalls frei. Der Mikroprozessor 19 verzögert die Herzkammer-Austastperiode (70 Millisekunden, was unter der 80-ms-Vorhof-Austastperiode liegt), da VSENSE während der absoluten Herzkammer-Refraktärperiode kein wichtiges Ereignis in bezug auf die Herzphysiologie ist (jedes erfaßte Signal muß Rauschen sein).
Der Mikroprozessor 19 wartet nunmehr während des PVARP- Ereigniserwartungs-Blocks 150 auf ATRIAL SENSE, VSENSE und PVARP- Zeitgeberereignisse. Die Logikblöcke 155 und 160 bestimmen den Steuerungsablauf nach einem der drei Ereignisse. Eine Zeitüberschreitung des PVARP-Zeitgebers beendet die PVARP, woraufhin der Logikblock 155 eine Verzweigung zum Vorhof-Ereigniserwartungs-Block 110 durchführt; die ATRIAL ALERT- bzw. Vorhof-Alarm-Periode folgt immer auf eine Zeitüberschreitung der PVARP.
Wenn das PVARP-Ereignis eine Herzkammer-Erfassung ist, dann führt der Mikroprozessor 19 im Logikblock 160 eine Prüfung durch, um zu bestimmen, ob ein Herzkammer-Refraktärzeitgeber läuft. Wie oben beschrieben, läßt der Mikroprozessor 19 zunächst ein absolutes Refraktärintervall von 70 Millisekunden ablaufen. Der Mikroprozessor 19 ignoriert alle Herzkammer- Erfassungsereignisse, die während dieses Intervalls auftreten. Nach diesem absoluten Refraktärintervall läßt der Mikroprozessor 19 ein relatives Refraktärintervall von 150 Millisekunden ablaufen. Eine R-Welle, die während des relativen Refraktärintervalls erfaßt wird, startet den 150-ms- Zeitgeber neu, hat jedoch andernfalls keine Auswirkung (die R-Welle wird als Rauschen behandelt und ignoriert). Wenn der Steuerungsablauf für den Mikroprozessor 19 innerhalb der ersten 70 Millisekunden des Zeitablaufs des Herzkammer-Refraktärzeitgebers den Herzkammer- Refraktärparameteraktualisierungs-Block 165 erreicht, ignoriert der Mikroprozessor 19 das Herzkammer-Erfassungsereignis und kehrt zum Block 150 zurück, wo das System wiederum auf ein PVARP-Ereignis wartet. Wenn der Mikroprozessor 19 nach einer Zeitüberschreitung der absoluten Refraktärperiode, jedoch vor einer Zeitüberschreitung des relativen Herzkammer-Refraktärzeitgebers (d.h. innerhalb des Zeitablaufs von 220 Millisekunden nach Beginn des PVARP-Intervalls) den Block 165 erreicht, wird der Zeitgeber erneut gestartet, und das System stellt fest, daß es sich in einem relativen Refraktärzeitablauf befindet. Bei nachfolgenden Fällen des Eintretens in den Block 165 erfolgt das gleiche; in jedem Fall gibt der Mikroprozessor 19 die Steuerung an den Block 150 zurück. Wenn ein Herzkammer-Erfassungsereignis auftritt, wenn der Zeitgeber in einem relativen Refraktärintervall 150 Mill isekunden überschritten hat, und zwar entweder in einem ursprünglichen relativen Refraktärintervall oder in einem neu begonnen Intervall, ist dies ein Anzeichen dafür, daß eine frühzeitige Herzkammer-Kontraktion erfolgt ist, d.h. ein Herzkammer-Herzschlag während der PVARP, aber nach der absoluten und der relativen Herzkammer- Refraktärperiode.
Der Mikroprozessor 19 reagiert im Herzkammer-Erfassungsparameteraktualisierungs-Block 175 auf eine solche vorzeitige Herzkammer- Kontraktionserfassung und führt eine Verzweigung zum Austastende- Erwartungs-Block 140 durch. Vorhof-Ereignisse sollten Herzkammer- Ereignissen immer vorausgehen. Das Auftreten eines vorzeitigen Herzkammer- Ereignisses, eines Ereignisses, das dem Vorhof-Ereignis für diesen Herzzyklus vorausgeht, bedeutet das Ende des Herzzyklus. Der Mikroprozessor 19 geht zum nächsten Herzzyklus über, indem er im Block 175 ATRIAL SENSE und VSENSE sperrt und dann eine Verzweigung zum Block 140 durchführt, da ein Herzkammer-Ereignis gerade aufgetreten ist. Es liegt jedoch eine Modifikation gegenüber dem normalen Ablauf vor, die erforderlich ist. Es läuft ein Zeitgeber, der das AA-Intervall zeitlich festlegt. Anstatt einen vollen Zyklus ab der letzten P-Welle oder APACE ablaufen zu lassen, ist es erforderlich, das VA-Intervall ab der gerade erfaßten R-Welle ablaufen zu lassen. Der Mikroprozessor 19 subtrahiert die AV-Verzögerung von der Gesamt-AA-Zykluslänge (die Zeit, die im Block 115 in den AA-Zeitgeber geladen wird) und verwendet das resultierende VA-Intervall, um den Zeitgeber einzustellen, der das Zeitüberschreitungsereignis bestimmt, das den Block 110 beendet.
Im PVARP-Vorhof-Erfassungsparameteraktualisierungs-Block 170 bedient der Mikroprozessor 19 ATRIAL SENSE-Ereignisse, die in das PVARP-Intervall fallen. Als erstes mißt der Mikroprozessor 19 das unmittelbare P-Wellen-P- Wellen-(PP-)Intervall, indem das zuletzt in den Vorhof-Zeitgeber geladene Zeitgeberintervall um die im Vorhof-Zeitgeber verbliebene Zeit verkürzt wird. Der gegenwärtige Vorhof-Zeitgebermomentanwert hält die im Vorhof- Zyklus verbliebene Zeit, da dieser Zeitgeber ein Rückwärtszähler ist. Der Mikroprozessor 19 verwendet den neuesten PP-Intervallwert, um den laufenden PP-Intervalldurchschnitt zu aktualisieren, der für eine retrograde Monitorverarbeitung erforderlich ist. Der Mikroprozessor 19 bedient den Vorhof-Frequenzmonitor (ARM), indem der ARM-Zähler auf den Maximalwert drei inkrementiert wird, da in diesem Fall das PP-Intervall kürzer ist als die TARP. Außerdem stellt der Mikroprozessor 19 den AA-Intervallzeitgeber, die AV-Verzögerung und das Austastintervall ein, ebenso wie sie im Block 115 eingestellt werden.
Der Mikroprozessor 19 verarbeitet im PVARP-Vorhof-Erfassungsparameteraktualisierungs-Block 170 den retrograden Monitor. Der Vorgang der vorübergehenden Änderung des Betriebsmodus von DDDR in VVIR ruft das Problem hervor, und zwar eine neue Form einer schrittmachervermittelten Tachykardie (PMT), eine schrittmachervermittelte VVIR (PMVVIR). Dieses Phänomen tritt auf, wenn die retrograde Überleitung während des VVIR-Modus bewirkt, daß eine P-Welle beständig in die PVARP fällt.
Der retrograde Monitor ermittelt und begrenzt die retrograde (VA-)Überleitung. Der erste Schritt zur Ermittlung der PMVVIR ist es, daß sie innerhalb des Kontextes der vorliegenden Erfindung definiert wird. Die Charakterisierung der PMVVIR innerhalb eines Herzzyklus ist folgende: (a) eine P-Welle, die innerhalb der PVARP auftritt, wenn (b) der laufende Durchschnitt des PP-Intervalls größer ist als das maximale Vorhof- Nachführungsfrequenzintervall. Der retrograde Monitor ermittelt im PVARP- Vorhof-Erfassungsparameteraktualisierungs-Block 170 die PMVVIR, indem er solche Ereignisse zählt, während der Schrittmacher als Antwort auf pathologische Vorhof-Tachykardien im VVIR-Modus arbeitet. Wenn eine vorher festgelegte Anzahl (fünf in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung) von aufeinanderfolgenden retrograden Zyklen auftritt, klassifiziert der retrograde Monitor das Phänomen als PAVVIR und beginnt mit seiner Umkehrreaktion.
Der retrograde Monitor beendet den retrograden PMVVIR-Überleitungszustand unter Verwendung eines Stimulationszyklusverlängerungsvorgangs, bei dem der Mikroprozessor 19 einen Herzzyklus (AA-Intervall, vom Vorhof- Zeitgeber zeitlich festgelegt) um einen vorbestimmten Betrag (z.B. 240 ms) verlängert. Dabei wird der PMVVIR-Zustand durch Wiederherstellung der AV- Synchronität beendet. Der Mikroprozessor 19 führt eine Verzweigung zum Block 120 durch, um auf ein Herzkammer-Ereignis zu warten; die eigentliche AA-Zyklusverlängerung erfolgt in der nächsten Schleife, wobei Block 110 verlängert wird. Um sicherzustellen, daß der Mikroprozessor 19 Block 110 erreicht, ist während des nächsten Zyklus eine Verzweigung vom Block 155 zum Block 110 erforderlich. Um diese Verzweigung sicherzustellen, weist die retrograde Monitorverarbeitung im Block 170 folgendes auf: Setzen eines Flags, das bewirkt, daß sowohl Vorhof- als auch Herzkammer-Erfassungsereignisse während des nächsten Zyklus im Block 155 ignoriert werden. Die retrograde Monitorverarbeitung weist außerdem den folgenden Schritt auf: Setzen des ARM-Zählers auf null, so daß der DDDR-Betriebsmodus beim nächsten Eintritt in den Block 110 wiederaufgenommen werden kann.
Eine Stoffwechselfrequenzanpassungsfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung einer Telemetrieprogrammierung freigegeben oder gesperrt. Vor der Freigabe einer Frequenzanpassungsfunktion muß der Frequenzverlaufsfaktor (RRF) auf seinen Anfangswert gesetzt werden. Der RRF bestimmt den Grad der Änderung der Stimulationsfrequenz, die bei einer bestimmten Änderung des Stoffwechselindikatormeßergebnisses auftritt. Fig. 7 und 8 stellen graphisch zwei Arten von RRF-Beziehungen zu einem Minutenvolumen-Stoffwechselindikatorparameter dar. Fig. 7 stellt verschiedene RRF-Beziehungen eines RRF mit linearem Anstieg dar, bei dem sich Änderungen der Stimulationsfrequenz linear entsprechend den Änderungen des Minutenvolumens ändern. Vier verschiedene RRF-Beziehungen bzw. -Korrelationen sind dargestellt, nämlich ein hoher RRF, ein niedriger RRF und zwei mittlere RRF. Fig. 8 stellt verschiedene RRF-Beziehungen eines RRF mit zweierlei linearen Anstiegen dar, bei denen sich Änderungen der Stimulationsfrequenz linear entsprechend Änderungen des Minutenvolumens in zwei Bereichen der Stimulationsfrequenz ändern, mit einer anderen linearen Steigung, wobei die Beziehung zwischen Frequenz und Minutenvolumen in jedem Bereich einen anderen linearen Anstieg hat. In Fig. 8 sind, ebenso wie in Fig. 7, vier RRF-Beziehungen dargestellt.
Der RRF kann mit einer von zwei Verfahrensweisen auf seinen Anfangswert gesetzt werden. Erstens kann ein Arzt den RRF für einen Patienten schätzen und diesen Wert in den Schrittmacher 1 gemäß Fig. 1 einprogrammieren. In einer zweiten Verfahrensweise kann ein Arzt eine maximale und eine minimale Stimulationsfrequenz festlegen und die Stoffwechsel frequenzanpassungsfunktion in einem Anpassungsmodus freigeben, in dem das Minutenvolumen gemessen wird, die Stimulationsfrequenz sich jedoch nicht ändert, und der Patient sich einer körperlichen Spitzenbelastung durch körperliche Betätigung bis zu einem Wert maximaler Sicherheit unterziehen kann. An diesem Punkt des maximalen Minutenvolumens liest eine externe Programmiervorrichtung das Minutenvolumenmeßergebnis über Telemetriekommunikation ab. Die externe Programmiervorrichtung teilt die maximale Stimulationsfrequenz durch den Minutenvolumenmeßwert, so daß sich der RRF ergibt.
Fig. 9 ist ein Flußdiagramm, das die Schritte eines automatischen Frequenzverlaufsfaktor-(ARRF-)Betriebs darstellt, den der Mikroprozessor 19 im Schrittmacher 1 gemäß Fig. 1 durchführt. Alle Vorgänge erfolgen in einer ARRF-Subroutine, die während des Herzzyklusparameteraktualisierungs- Blocks 115 des Herzzyklus-Flußdiagramms gemäß Fig. 6 arbeitet. Der um die ARRF-Subroutine aufzurufen und die Funktion im Automatik-RRF-Start- Block 70 gemäß Fig. 9 auszulösen.
Der durchzuführende ARRF-Betrieb hängt vom jeweils gegenwärtigen, automatisch eingestellten Stimulationsmodus ab, der vom Stimulationsmodusart-Frage-Block 72 gesteuert wird. Bei niedrigen Vorhof- Eigenfrequenzen arbeitet der Schrittmacher 1 normalerweise im AV-synchronen (DDDR-)Stimulationsmodus, bei dem die Frequenz allein von der Vorhof- Eigenfrequenz abhängt. In diesem Modus ist die Stimulationsfrequenz nicht auf die Stoffwechselindikatorsensorfrequenz eingestellt, sondern die Stimulationsfrequenz wird durch die Vorhof-Eigenfrequenz eingestellt. Der Stoffwechselindikatorsensor führt jedoch aus zwei Gründen weiterhin Stoffwechselindikatormessungen durch. Erstens verwendet der Vorhof- Frequenzmonitor, der in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben worden ist, diese Meßergebnisse, um vorauszusagen, ob die Vorhof-Eigenfrequenz eine geeignete Herzfrequenz für die Stufe der körperlichen Betätigung des Patienten ist. Außerdem verwendet der automatische Frequenzverlaufsfaktor-Betrieb die Stoffwechselindikatormeßergebnisse, um den Frequenzverlaufsfaktor (RRF) automatisch festzulegen. Während der Schrittmacher 1 im DDDR-Modus arbeitet, bestimmt er also momentane Vorhof-Eigenfrequenzen und Stoffwechselindikatormeßergebnisse für jeden Herzzyklus, um dabei eine zuverlässige Wechselbeziehung zwischen den beiden Parametern zu ermitteln. Die ARRF-Routine überwacht die Vorhof-Frequenz im Vorhof-Eigenfrequenznachführungs-Block 75. Der Block 75 kann die Vorhof-Frequenz auf verschiedene Weise überwachen. Beispielsweise kann der Mikroprozessor 19 im Schrittmacher 1 die höchste Vorhof-Eigenfrequenz RAVmax (das kürzeste Herzersatzrhythmusintervall), bei deren kontinuierlichem Auftreten der Schrittmacher 1 in einer AV-Synchronität verbleiben würde, bestimmen und speichern. Der Mikroprozessor 19 kann den RAVmax-Probewert speichern und im Stoffwechselindikatorlese/speicher-Block 76 den Stoffwechselindikatormeßwert speichern, der während des RAVmax-Herzzyklus auftritt. Ein einfaches Verfahren zum Speichern eines Parameters, der sich auf die Vorhof-Frequenz für einen einzelnen Herzzyklus bezieht, ist es, einen Code zu speichern, der das Ersatzrhythmusintervall des Zyklus festlegt.
Im ersten DDDR-Herzzyklus nach Ausführung einer Abfolge von VVIR- Zyklen setzt der Schrittmacher die Vorhof-Eigenfrequenz und die Stoffwechselindikatormeßaufzeichnungen unter Steuerung eines Logikblocks 73, der nach dem ersten DDDR-Zyklus fragt, auf ihre Anfangswerte. Im Block zur Anfangswertsetzung der Vorhof-Frequenznachführung und Stoffwechselindikators 74 setzt der Mikroprozessor 19 den RAVmax und den Stoffwechselindikatormeßwert auf den Anfangswert null, wenn der Stimulationsmodus vom DDDR- in den VVIR-Betrieb zurückgeschaltet wird, wenn eine hohe Vorhof-Eigenfrequenz zu einer gemäßigten Frequenz zurückkehrt.
Oben ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt worden, die im Vorhof-Eigenfrequenznachführungs-Block 75 die maximale Vorhof- Eigenfrequenz RAVmax verwendet, um den RRF einzustellen. In einem weiteren Beispiel kann der Mikroprozessor 19 die Eigenfrequenz RAVsync (das kürzeste Herzersatzrhythmusintervall), die unmittelbar vor dem Auftreten der Modusumschaltung von DDDR- in VVIR-Stimulation auftritt, bestimmen und speichern. Der Mikroprozessor 19 kann den RAVsync-Probewert und den Stoffwechselindikatormeßwert, der während des RAVmax-Herzzyklus auftritt, kontinuierlich speichern, während er im DDDR-Modus arbeitet. Jeder Probewert ersetzt den letzten Probewert, bis eine Modusumschaltung erfogt, wobei der letzte gespeicherte RAVsync und Stoffwechselindikatormeßwert verwendet werden, um die Stimulationsfrequenz in einem VVIR-Modus einzustellen.
Ferner können andere Verfahren zum Vergleichen der Vorhof- Eigenfrequenz und der Stoffwechselindikatormeßergebnisse im Vorhof- Eigenfrequenznachführungs-Block 75 angewendet werden. Beispielsweise kann der Schrittmacher 1, während er im DDDR-Modus arbeitet, die Vorhof- Eigenfrequenzen und die Stoffwechselindikatormeßwerte, die während des gleichen Herzzyklus erfaßt werden, bestimmen und speichern. Diese paarigen Datenelemente können gespeichert werden, und die Elemente können bei Auftreten einer schnellen Vorhof-Eigenfrequenz, die eine Modusumschaltung in den VVIR-Betrieb bewirkt, unter Verwendung einer Kurvenanpassung analysiert werden, um einen RRF-Anstieg zu bestimmen.
Im Stoffwechselindikatorlese/speicher-Block 76 kann der Mikroprozessor 19 das neueste Stoffwechselindikatormeßergebnis einfach aus dem RAM-Speicher 56 gemäß Fig. 3 lesen. Wenn beispielsweise der Stoffwechselindikatorsensor das Minutenvolumen mißt, wird der betreffende Stoffwechselparameter als Delta-Minutenvolumenz-MV, die Differenz zwischen einem kurzzeitdurchschnittlichen und einem langzeitdurchschnittlichen Minutenvolumen, bezeichnet (siehe US-Patent Nr. 4901725). Der Mikroprozessor 19 kann die ΔMV-Speicherstelle zu jeder Zeit lesen, und diese enthält ein relevantes Meßergebnis für diesen Herzzyklus.
Nach Ausführung des Stoffwechselindikatorlese/speicher-Blocks 76 kehrt der Mikroprozessor 19 zum Herzzyklusparameteraktualisierungs-Block 115 gemäß Fig. 6 zurück und verwendet das Stoffwechselindikatormeßergebnis, um vorauszusagen, ob die Vorhof-Eigenfrequenz eine geeignete Herzfrequenz für das Niveau der körperlichen Betätigung des Patienten ist, wie im Block zum Einstellen der Frequenz zur Modusumschaltsteuerung 78 dargestellt.
Wenn der Mikroprozessor 19 auf eine schnelle Vorhof-Eigenfrequenz reagiert, indem er unter Steuerung des Logikblocks 80, der nach dem ersten VVIR-Zyklus fragt, vom AV-synchronen Modus in den VVIR-Modus umschaltet, setzt er im RRF-Aktualisierungs-Block 82 automatisch den RRF gleich der Differenz zwischen RAVmax und der programmierten Durchschnittsstimulationsfrequenz Ravg, wobei diese Differenz geteilt wird durch das Stoffwechselindikatormeßergbenis, z.B. ΔMV, das während des Herzzyklus ermittelt wird, nachdem RAVmax auftrat. Beim Umschaltstimulationszyklus und bei den nachfolgenden Stimulationszyklen verwendet der Mikroprozessor 19 in einem entsprechenden der Blöcke zum Einstellen der Frequenz für VVIR-Stimulation 84 und 86 diesen RRF, um die Stimulationsfrequenz entsprechend der nachstehenden Gleichung (1) zu bestimmen, solange die Vorhof-Eigenfrequenz hoch bleibt, so daß der Stimulationsmodus weiterhin VVIR ist:
R = RRF ΔMV (1)
Wenn die Vorhof-Eigenfrequenz wiederhergestellt wird und der Schrittmacher in den DDDR-Betrieb zurückkehrt, wird der gleiche RRF verwendet, um die Stoffwechselindikatorfrequenz und ebenso die maximale Vorhof-Nachführungsfrequenz einzustellen, die der Mikroprozessor 19 verwendet, um die Vorhof-Eigenfrequenz zu analysieren, um zu bestimmen, ob die Modusumschaltung angebracht ist.
Wenn der Schrittmacher 1 so programmiert ist, daß die RRF-Funktion in Form von zweierlei linearen Anstiegen (siehe Fig. 8) verläuft, bestimmt der Mikroprozessor 19 zunächst, ob die höchste Eigenfrequenz bei AV- Synchronität RAVmax schneller oder langsamer ist als ein vorbestimmter und programmierter Stimulationsfrequenz-Knickpunkt Rbp. Zu der Zeit, wo der Schrittmacher 1 den Beriebsmodus vom AV-synchronen DDDR-Modus in den VVIR- Modus umschaltet, setzt der Mikroprozessor 19, wenn RAVmax langsamer ist als also einen RRF&sub1; mit einem ersten Anstieg gleich der Differenz zwischen RAVmax und der programmierten durchschnittlichen Stimulationsfrequenz, wobei diese Differenz und zwar nach Gleichung (2) durch das einem Herzzyklus zugeordnete Stoffwechselindikatormeßergebnis geteilt wird, wobei wiederum ΔMV als Beispiel dient:
RRF&sub1; = (RAVmax - Ravg/ΔMV) (2)
Während der Mikroprozessor 19 im VVIR-Modus arbeitet, verwendet er dann RRF&sub1;, um die VVIR-Stimulationsfrequenz auf den Stimulationsfrequenz- Knickpunkt Rbp einzustellen. Somit wird die Stimulationsfrequenz durch Multiplizieren von ΔMV und RRF&sub1; für alle ΔMV-Werte auf den Deltaminutenvolumen-Knickpunktwert ΔMVbp eingestellt, wobei ΔMVbp durch Gleichung (3) gegeben ist:
ΔMVbp = ((RbP - Ravg) ΔMV)/(RAVmax - Ravg) (3)
Wenn ein gemessener ΔMV-Wert größer ist als ΔMVbp, dann wird die Stimulationsfrequenz unter Verwendung des RRF&sub2; mit dem zweiten Anstieg bestimmt, der zur Zeit des Umschaltens der Stimulation vom DDDR-Modus in den VVIR-Modus nach der Gleichung (4) bestimmt wird:
RRF&sub2; = (Rmax - Rbp)/(ΔMVmax - ΔMVbp) (4)
Dabei ist Rmax ei ne programmierte maximale Stoffwechselindikatorfrequenz und ΔMVmax ein programmiertes maximales Delta-Minutenvolumen- Stoffwechselindikatormeßergebnis. Während der Schrittmacher 1 später im VVIR-Modus arbeitet, wird im Block zum Einstellen der Frequenz für VVIR- Stimulation 86 die Stimulationsfrequenz unter Verwendung des RRF&sub2; mit einem zweiten Anstieg nach Gleichung (5) bestimmt:
R = ((ΔMV - ΔMVbp) RRF&sub2;) + Rbp (5)
Wenn RAVmax schneller ist als Rbp und der RRF in Form von zweierlei linearen Anstiegen verläuft, kann der Mikroprozessor 19 zur Vereinfachung Rbp gleich RAVmax setzen und den RRF&sub1; mit dem ersten Anstieg gleich der Differenz zwischen RAVmax und der programmierten durchschnittlichen Stimulationsfrequenz setzen, wobei diese Differenz durch das dem Herzzyklus zugeordnete Stoffwechselindikatormeßergebnis geteilt wird. Während ΔMV wiederum als Beispiel dient, führt der Mikroprozessor 19 während des Umschaltens vom DDDR- in den VVIR-Modus die oben angegebene Gleichung (2) aus. Wenn man annimmt, daß zwischen RAVmax und Rbp Gleichheit besteht, ist ΔMVbp gleich dem ΔMV, das während der DDDR-Stimulation ermittelt wurde, und RRF&sub2; wird auf gleiche Weise nach Gleichung 5 bestimmt.
Nachdem der RRF-Aktualisierungs-Block 82 im ersten VVIR-Zyklus ausgeführt oder in nachfolgenden VVIR-Herzzyklen der Logikblock 80, der nach dem ersten VVIR-Zyklus fragt, ausgeführt worden ist, kehrt der Mikroprozessor 19 also zurück zum Herzzyklusparameteraktualisierungs-Block 115 und verwendet, wie in den Blöcken zum Einstellen der Frequenz für VVIR- Stimulation 84 und 86 angezeigt ist, das Stoffwechselindikatormeßergebnis, um die Stimulationsfrequenz zu bestimmen, wenn die Vorhof-Eigenfrequenz für einen AV-synchronen Betrieb zu schnell ist und der Schrittmacher 1 in den VVIR-Betriebsmodus umgeschaltet hat.
Wenn der Patient zu einem normalen Vorhof-Eigenrhythmus zurückkehrt, kann sich die Vorhof-Eigenfrequenz von der Stoffwechselindikatorfrequenz, mit der der Schrittmacher 1 die Stimulation während des letzten Herzzyklus mit VVIR-Stimulation durchgeführt hat, unterscheiden. Ein Frequenzglättungsvorgang ist im Flußdiagramm gemäß Fig. 10 dargestellt, der eine geeignete Stimulationsfrequenz einstellt, wenn die beiden Frequenzbestimmungseinrichtungen voneinander abweichen. Der Frequenzglättungsvorgang wird vom Mikroprozessor 19 im Schrittmacher 1 gemäß Fig. 1 ausgeführt. Alle Frequenzglättungsvorgänge werden in einer Frequenzglättungssubroutine ausgeführt, beginnend mit dem Block zum Starten der Modusumschaltfrequenzglättung 90, der während des Herzzyklusparameteraktualisierungs-Blocks 115 des Herzzyklusflußdiagramms gemäß Fig. 6 auftritt. Der Block zum Vergleichen von Vorhof-Eigenfrequenz mit Stoffwechselindikatorfrequenz 91 vergleicht die beiden entsprechenden Stimulationsfrequenzanzeigen. Wenn die Vorhof-Eigenfrequenz schneller ist als die Stoffwechselindikatorfrequenz, wie vom Logikblock 92 bestimmt wird, der fragt, ob IAR oder MIR schneller ist, dann sollte sie die Stimulationsfrequenz steuern. Dies tritt von selbst ein, wenn der Schrittmacher 1 zur AV-synchronen Stimulation (VDD, DDD oder DDDR) zurückkehrt, wie im Block 93 dargestellt, der die Stimulationsfrequenz mit der Vorhof-Eigenfrequenz gleichsetzt. Wenn jedoch die Stoffwechselindikatorfrequenz schneller ist als die Vorhof-Eigenfrequenz, führt der Mikroprozessor 19 als Antwort auf den Logikblock 92, der fragt, ob IAR oder MIR schneller ist, den Frequenzglättungs-Block 95 aus, um die Stimulationsfrequenz von der Stoffwechselindikatorfrequenz allmählich auf die Vorhof-Eigenfrequenz herabzusetzen.
Der Mikroprozessor 19 kann so programmiert werden, daß er im Block zum Vergleichen der Eigenfrequenz mit der Stoffwechselindikatorfrequenz 91 in einem alternativen Modus arbeitet. Anstatt die Vorhof-Eigenfrequenz mit einer automatisch bestimmten Stoffwechselindikatorfrequenz zu vergleichen, kann der Mikroprozessor 19 die Vorhof-Eigenfrequenz mit einem programmierten Stoffwechselindikatorfrequenzwert vergleichen. Sowohl der Steuercode, der den Betriebsmodus im Block 91 bestimmt, als auch der programmierte Stoffwechselindikatorfrequenzwert werden über Telemetrie- Programmierung eingestellt.
Der Mikroprozessor 19 stellt die Frequenzglättungsparameter im Block zur Bestimmung der Anfangs-, End- und Delta-Stimulationsfrequenz 96 auf ihre Anfangswerte. In einem Verfahren zur Frequenzglättung teilt der Mikroprozessor 19 die Differenz zwischen der Stoffwechselindikatorfrequenz und der Vorhof-Eigenfrequenz durch eine vorbestimmte Anzahl von Glättungsherzzyklen. Diese Anzahl von Glättungsherzzyklen sollte so festgelegt werden, daß dabei berücksichtigt ist, wie oft gelegentliche Herzschlagaussetzer zu erwarten sind. Beispielsweise treten Aussetzer nach Erholung von einem Vorhof-Flimmern relativ häufig auf. Das Ergebnis ist eine Glättungsfrequenz Delta, ΔRs. Im ersten darauffolgenden DDDR- Stimulationszyklus wird die Anfangsstimulationsfrequenz auf die Stoffwechselindikatorfrequenz eingestellt. Für jeden nachfolgenden Herzzyklus wird die Stimulationsfrequenz auf die Frequenz des vorherigen Zyklus minus ΔRs eingestellt, bis die Stimulationsfrequenz langsamer ist als die Vorhof-Eigenfrequenz.
Als Alternative kann die Frequenzglättung nach einer Verfahrensweise erfolgen, die die Wahrscheinlichkeit von Aussetzern unter bestimmten Stimulationsbedingungen nicht berücksichtigt, jedoch einfacher durchzuführen ist. Beispielsweise kann die Anfangsstimulationsfrequenz mit der Stoffwechselindikatorfrequenz beginnen und um einen vorbestimmten und vorprogrammierten ΔRs für jeden nachfolgenden Herzzyklus herabgesetzt werden, bis die Stimulationsfrequenz langsamer wird als die Endstimulationsfrequenz, die Vorhof-Eigenfrequenz. Der Wert ΔRs sollte so eingestellt werden, daß er die Wahrscheinlichkeit von gelegentlichen Herzschlagaussetzern unter den meisten Stimulationsbedingungen berücksichtigt.
Bei beiden Methoden der Frequenzglättung findet der herzzyklusweise Glättungsvorgang beginnend mit dem Block zum Starten der Herzzyklusfrequenzglättung 97 statt. Zu einer vorbestimmten Zeit in einem Herzzyklus (vorzugsweise zu der Zeit des Herzzyklusparameteraktualisierungsblocks 115 gemäß Fig. 6), der durch den Vorgang im Block zum Warten auf den nächsten Herzzyklus 98 festgelegt wird, aktualisiert der Mikroprozessor 19 die geglättete Stimulationsfrequenz im Block zum Dekrementieren der Stimulationsfrequenz um die Delta-Frequenz 99 und vergleicht die aktualisierte Stimulationsfrequenz mit der Endstimulationsfrequenz (der Vorhof-Eigenfrequenz) in einem Block zum Vergleichen der neuen Stimulationsfrequenz mit der Endfrequenz 100. Die Frequenzglättung wird beendet, wenn die Stimulationsfrequenz die Endfrequenz erreicht, wie im Logikblock 101 dargestellt, der fragt, ob die Stimulationsfrequenz größer ist als die Endfrequenz, wobei dann der Ende-Block 102 erreicht ist.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht also hervor, daß die vorliegende Erfindung zuverlässig, automatisch und kontinuierlich einen Frequenzverlaufsfaktor bestimmt, der eine echte physiologische Wechselbeziehung und nicht nur eine rein geschätzte Wechselbeziehung zwischen dem erfaßten Stoffwechselindikatorparameter und einer Stoffwechsel bedarfsstimul ationsfrequenz darstellt. Erfindungsgemäßwird ein geeigneter Frequenzverlaufsfaktor auf der Grundlage von echten Stoffwechselbedürfnissen des Körpers bestimmt, wie sie durch die natürliche Vorhof-Frequenz angezeigt werden, allerdings nur unter solchen Umständen, wo die natürliche Vorhof-Frequenz zuverlässig funktioniert.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine bestimmte Ausführungsform beschrieben worden ist, versteht es sich, daß diese Ausführungsform lediglich die Anwendung der Prinzipien der Erfindung veranschaulichen soll. Somit sind zahlreiche Modifikationen und andere Anordnungen möglich, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise weist die beschriebene Ausführungsform einen als Mikroprozessor beschriebenen Steuermechanismus auf, der durch jede Steuerschaltung ersetzt werden kann, die in der Lage ist, die gleichen Funktionen und Vorgänge auszuführen.

Claims

1. Frequenzadaptiver Zweikammer-Schrittmacher (1) mit:

einer Einrichtung (34) zum Erzeugen von Herzkammer-Stimulationsimpulsen;

einer Einrichtung zum Messen von Stoffwechselindikatorwerten;

einer Einrichtung (19) zum Bestimmen von Stoffwechselindikatorfrequenzen als Funktion der Stoffwechselindikatorwerte;

einer Einrichtung (25) zum Erfassen von Vorhof-Herzschlägen;

einer Einrichtung (19), die auf die Vorhof-Herzschlagerfassungseinrichtung anspricht, zum Bestimmen von Vorhof-Eigenfrequenzwerten;

einer Einrichtung (19) zum Feststellen, ob erfaßte Vorhof-Herzschläge mit Frequenzen auftreten, die einerseits pathologisch und andererseits nichtpathologisch sind;

einer Einrichtung (56) zum Speichern mindestens eines Vorhof- Eigenfrequenzwertes und mindestens eines Stoffwechselindikatorwertes, wenn die Feststellungsseinrichtung bestimmt hat, daß die Frequenz von Vorhof- Herzschlägen nichtpathologisch ist; und

eine Einrichtung (19, 39) zum derartigen Steuern der Erzeugungs- und der Erfassungseinrichtung, daß diese normalerweise in einem ersten Modus arbeiten, in dem Herzkammer-Stimulierungsimpulse in zeitlicher Übereinstimmung mit von der Erfassungseinrichtung erfaßten Vorhof- Herzschlägen erzeugt werden, jedoch in einen zweiten Modus umschalten, in dem Herzkammer-Stimulierungsimpulse mit einer Frequenz erzeugt werden, die eine Funktion der Stoffwechselindikatorfrequenzen ist, wobei der zeitliche Ablauf von den von der Erfassungseinrichtung erfaßten Vorhof-Herzschlägen unabhängig ist, wenn die Feststellungseinrichtung bestimmt hat, daß die Frequenzen der Vorhof-Herzschläge pathologisch sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffwechselindikatorfrequenzen als Funktion der Stoffwechselindikatorwerte und eines vorbestimmten Frequenzverlaufsfaktors bestimmt werden, wobei die Steuereinrichtung nach Umschalten von dem ersten Modus in den zweiten Modus so arbeitet, daß der Frequenzverlaufsfaktor als Funktion des gespeicherten, mindestens einen Vorhof-Eigenfrequenzwertes und des gespeicherten, mindestens einen Stoffwechselindikatorwertes aktualisiert wird, und die Steuereinrichtung, die danach in dem zweiten Modus funktioniert, so arbeitet, daß die Stoffwechselindikatorfrequenzen als Funktion des aktualisierten Frequenzverlaufsfaktors und der gespeicherten Stoffwechselindikatorwerte aktualisiert werden.

2. Schrittmacher nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Messen von Stoffwechselindikatorwerten mindestens einen Stoffwechselindikatorparameter mißt, der aus einer Gruppe gewählt ist, die Atemminutenvolumen, Atemfrequenz, QT-Intervall, Sauerstoffsättigung, evoziertes Potential, stimuliertes Depolarisationsintegral und Körperkerntemperatur aufweist.

3. Schrittmacher nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (19, 39) den Betriebsmodus von dem zweiten Modus zurück in den ersten Modus umschaltet, wenn die Feststellungseinrichtung bestimmt hat, daß die Frequenzen von Vorhofherzschlägen wiederum nichtpathologisch sind, wobei der Schrittmacher (1) ferner aufweist:

eine Einrichtung (19), die tätig wird, wenn die Steuereinrichtung den Betriebsmodus von dem zweiten Modus in den ersten Modus umschaltet, zum Vergleichen der Vorhof-Eigenfrequenzwerte mit den Stoffwechselindikatorfrequenzen; und

eine Einrichtung (19), die auf die Vergleichseinrichtung anspricht und wirksam wird, wenn die Stoffwechselindikatorfrequenzen schneller sind als die Vorhof-Eigenfrequenzwerte, zum Steuern der Frequenz der Stimulationsimpulserzeugungseinrichtung, um allmählich über eine Vielzahl von Herzzyklen die Frequenz von den Stoffwechselindikatorfrequenzen auf die Vorhof-Eigenfrequenzen herabzusetzen.

4. Schrittmacher nach Anspruch 1, wobei die Speichereinrichtung (56) einen maximalen Vorhof-Eigenfrequenzwert speichert und einen zugeordneten Stoffwechselindikatorwert speichert, der während des Herzzyklus des maximalen Vorhof-Eigenfrequenzwertes gemessen wird, wenn die Feststellungseinrichtung bestimmt hat, daß die Frequenz der Vorhof-Herzschläge nichtpathologisch ist, und wobei die Steuereinrichtung den Frequenzverlaufsfaktor als Funktion des gespeicherten maximalen Vorhof- Eigenfrequenzwertes und des zugeordneten Stoffwechselindikatorwertes aktualisiert.

5. Schrittmacher nach Anspruch 1, wobei die Speichereinrichtung (56) einen Vorhof-Eigenfrequenzwert während eines Herzzyklus speichert, der dem Herzzyklus unmittelbar vorausgeht, in dem die Steuereinrichtung den Betriebsmodus von dem ersten Modus in den zweiten Modus umschaltet, und einen zugeordneten Stoffwechselindikatorwert speichert, der während des Herzzyklus gemessen wird, in dem der Vorhof-Eigenfrequenzwert gespeichert wird, und wobei die Steuereinrichtung den Frequenzverlaufsfaktor als Funktion des gespeicherten Vorhof-Eigenfrequenzwertes und des zugeordneten Stoffwechselindikatorwertes aktualisiert.

6. Schrittmacher nach Anspruch 1, wobei die Speichereinrichtung (56) eine Vielzahl von Vorhof-Eigenfrequenzwerten und eine Vielzahl von zugeordneten Stoffwechselindikatorwerten speichert, die während der Herzzyklen der Vielzahl von Vorhof-Eigenfrequenzwerten gemessen werden, wenn die Feststellungseinrichtung bestimmt hat, daß die Frequenz der Vorhof-Herzschläge nichtpathologisch ist, und wobei die Steuereinrichtung den Frequenzverlaufsfaktor als Funktion der Vielzahl von gespeicherten Vorhof-Eigenfrequenzwerten und der Vielzahl von zugeordneten Stoffwechselindikatorwerten aktualisiert.

7. Schrittmacher nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (19, 39) den Betriebsmodus von dem zweiten Modus zurück in den ersten Modus umschaltet, wenn die Feststellungseinrichtung bestimmt hat, daß die Frequenzen der Vorhof-Herzschläge wiederum nichtpathologisch sind und die Vorhof-Eigenfrequenzwerte schneller sind als die Stoffwechselindikatorfrequenzen, und wobei die Steuereinrichtung die Betriebsmodi von dem zweiten Modus in einen dritten Modus umschaltet, wenn die Feststellungseinrichtung bestimmt hat, daß die Frequenzen der Vorhof-Herzschläge wiederum nichtpathologisch sind und die Stoffwechselindikatorfrequenzen schneller sind als die Vorhof-Eigenfrequenzwerte, wobei der dritte Modus ein Modus ist, in dem Herzkammer-Stimulationsimpulse mit einer Frequenz erzeugt werden, die allmählich herzzyklusweise von den Stoffwechselindikatorfrequenzen auf die Vorhof-Eigenfrequenzwerte herabgesetzt wird.

8. Schrittmacher nach Anspruch 1, wobei die Feststellungseinrichtung (19) pathologische Vorhof-Frequenzen von nichtpathologischen Vorhof- Frequenzen auf der Grundlage des Wertes der gegenwärtigen Stoffwechselindikatorfrequenz unterscheidet.

9. Schrittmacher nach Anspruch 1, wobei die Feststellungseinrichtung (19) pathologische Vorhof-Frequenzen von nichtpathologischen Vorhof- Frequenzen auf der Grundlage eines programmierten Vorhof-Frequenzgrenzwertes unterscheidet.

10. Schrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schrittmacher ferner aufweist:

eine Einrichtung (24) zum Erzeugen von Vorhof-Stimulationsimpulsen; und

eine Einrichtung (35) zum Erfassen von Herzkammer-Herzschlägen.

11. Schrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schrittmacher ferner aufweist:

eine Einrichtung (19) zum Vergleichen der Stoffwechselindikatorfrequenz mit der Vorhof-Eigenfrequenz, um zu bestimmen, ob die Vorhof- Eigenfrequenz pathologisch ist; und

eine Einrichtung, die tätig wird, wenn die Steuereinrichtung den Betriebsmodus von dem ersten Modus in den zweiten Modus umschaltet, zum Korrelieren der Stoffwechselindikatorwerte, die von der Meßeinrichtung gemessen werden, und der Vorhof-Eigenfrequenz, die von der Vorhof- Eigenfrequenzbestimmungseinrichtung bestimmt werden, während der Schrittmacher in dem ersten Modus arbeitet; und

eine Einrichtung, die auf die Korreliereinrichtung anspricht, zum kontinuierlichen Aktualisieren des Frequenzverlaufsfaktors.