DE69404672T2

DE69404672T2 - Verfahren zur einfangsbestätigung des herzens in einem herzschrittmacher und herzschrittmacher

Info

Publication number: DE69404672T2
Application number: DE69404672T
Authority: DE
Inventors: Edward A. Lake Jackson Tx 77566 Schroeppel
Original assignee: Intermedics Inc; Sulzer Intermedics Inc
Current assignee: Intermedics Inc
Priority date: 1993-12-10
Filing date: 1994-12-08
Publication date: 1998-02-26
Anticipated expiration: 2014-12-09
Also published as: DE69404672D1; EP0732961B1; EP0732961A1; WO1995015785A1; CA2178485A1; ES2105882T3; JPH09508819A; US5431693A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Herzschrittmacher unter Verwendung eines implantierbaren Kardiostimulators und insbesondere eine Bestätigung der Aufnahme des Herzens nach Aufbringen eines elektrischen Stimulationsimpulses durch den Kardiostimulator.

Hintergrundinformation

Ein Kardiostimulator oder Schrittmacher "fängt" das Herz durch Abgeben eines elektrischen Impulses an das Myokard einer ausgewählten Kammer während eines Intervalls des Herzzyklus, in dein das Herzgewebe erregbar ist. Der elektrische Impuls bewirkt eine Depolarisierung der Herzzellen und eine nachfolgende Kontraktion der Kammer, vorausgesetzt, daß die Energie des Schrittmacherimpulses, der an das Myokard abgegeben wird, einen Schwellenwert übersteigt.
Es ist wünschenswert, den Schrittmacher so einzustellen, daß die durch den elektrischen Impuls an das Myokard abgegebene Energie auf der niedrigsten Höhe ist, die zuverlässig das Herz auffängt. Eine solche Höhe sorgt für eine therapeutische Wirksamkeit, während die Lebensdauer der Schrittinacherbatte ne maximiert ist. Weil die Schwelle für die Übernahme von einer Implantation zur anderen schwankt und sich im Laufe der Zeit verändern kann, ist es auch wünschenswert, daß die vom Schrittmacher an das Myokard abgegebene Impulsenergie bei und nach der Implantation einstellbar ist. Das Einstellen kann von Zeit zu Zeit von Hand durch Verwendung eines externen Programmiergeräts, das mit dem implantierten Schrittmacher kommuniziert, vorgenommen werden. Es wäre jedoch noch wünschenswerter, einen Schrittmacher zur Verfügung zu stellen, der die Impulsenergie selbst automatisch und dynamisch als Reaktion auf Veränderungen im Aufnahmeschwellenwert einstellt.
Veränderungen im Aufnahmeschwellenwert können durch Überwachen der Wirksamkeit von Stimulationsimpulsen auf einer gegebenen Energiehöhe nachgewiesen werden. Wenn die Übernahme nicht bei einer bestimmten Stimulationsenergiehöhe auftritt, die zuvor angemessen zum Erzielen der Übernahme war, dann kann vermutet werden, daß die Übernahmeschwelle sich erhöht hat und daß die Stimulationsenergiehöhe erhöht werden sollte. Wenn hingegen die Aufnahme beständig bei einer bestimmten Stimulationshöhe über eine relativ große Zahl von aufeinanderfolgenden Stimulationszyklen erfolgt, ist es möglich, daß die Stimulationsschwelle abgenommen hat und daß die Schrittmacherenergie in einer höheren Energie abgegeben wird als es nötig ist. Dies kann durch Senken der Stimulationsenergiehöhe und Überwachen auf Verlust der Übernahme beim neuen Energiewert überprüft werden.
Damit das automatische und dynamische Einstellen der Stimulationsenergiehöhe erfolgreich ist, ist es nötig, daß der implantierbare Kardiostimulator in der Lage ist, zu überprüfen, ob eine Übernahme stattgefunden hat. Übernahmeüberprüfung wird allgemein durch Nachweis eines elektrischen Potentials im Herz, das durch den Stimulationsimpuls hervorgerufen ist, durchgeführt. Wenn keine Übernahme stattgefunden hat, ist kein erzeugtes Potential nachzuweisen. Es folgt, daß jedes Mal, wenn ein Stimulationsimpuls an das Herz abgegeben wurde, das Herz über eine angemessene Zeit danach überwacht wird, um das Vorhandensein des erzeugten Potentials nachzuweisen, und dadurch eine Übernahme zu überprüfen. In der Praxis ist der zuverlässige Nachweis des erzeugten Potentials jedoch keine einfache Sache, insbesondere wo es gewünscht ist, das erzeug te Potential mit derselben Elektrode zu messen, die den Stimulationsimpuls abgibt. Dies liegt daran, daß das erzeugte Potential klein ist im Vergleich zur verbliebenen Polarisationsladung auf der Elektrode, die vom Stimulationsimpuls resultiert. Die verbliebene Ladung nimmt exponentiell ab, neigt aber dazu, das erzeugte Potential einige hundert Millisekunden danach zu dominieren. Einige Techniken zur Verringerung der Auswirkungen der Restladung sind im Stand der Technik offenbart.
US-Patent Nr. 4,858,610, veröffentlicht am 22. August 1989 für Callaghan et al. lehrt die Verwendung von Ladungsabfall nach Abgabe des Stimulationsimpulses zur Verringerung der Leitungspolarisation und auch die Verwendung von separaten Schrittmacher- und Meßelektroden, um das Polarisationsproblem der Meßelektrode zu eliminieren. US-Patent Nr. 4,686,988, veröffentlicht am 18. August 1987 für Sholder lehrt die Verwendung einer separaten Meßelektrode, die mit einem Detektor zum Nachweis von P-Wellen in Gegenwart von Atriumstimulationsimpulsen verbunden ist, worin der P-Wellendetektor eine Inputbandpasscharakteristik aufweist, die so ausgewählt ist, daß Frequenzen passieren, die P-Wellen zugeordnet sind. US- Patent Nr. 4,373,531 lehrt die Verwendung von Aufladungsimpulsen vor und nach der Stimulation zum Neutralisieren der Polarisation der Leitung. US-Patent Nr. 4,537,201 lehrt eine Linearisierung des exponentiell abklingenden gemessenen Signals durch Aufbringen des gemessenen Signals durch einen antilogarithinischen Verstärker, um eine verbleibende nicht- lineare Komponente nachzuweisen, die nicht von dem erzeugten Potential herrührt. US-Patent Nr. 4,674,509 veröffentlicht am 23. Juni 1987 für Decote, Jr. lehrt die Erzeugung von gepaarten Schrittmacherimpulsen, die in einem solchen Abstand vorliegen, daß höchstens ein Impuls von jedem Paar eine Übernahme induzieren kann. Die durch die Schrittinacherleitung nach dem Erzeugen von jedem der Impulspaare gemessenen Wellenformen werden elektronisch subtrahiert, so daß sich ein Differenzsignal ergibt, das die hervorgerufene Reaktion des Herzens angibt.
Es wäre wünschenswert, ein Signalverarbeitungsverfahren zur Verwendung in einem implantierbaren Kardiostimulator zur Verfügung zu stellen, das es ermöglicht, die im Herzen erzeugten Potentiale in Gegenwart einer Restladung von einem vorherge henden Stimulationsimpuls nachzuweisen, um Übernahme des Herzens zu überprüfen, und das die Verwendung derselben Elektrode zum Messen der erzeugten Reaktion ermöglicht, die zum Abgeben des Stimulationsimpulses verwendet wurde. Dieses und weitere wünschenswerte Ziele wurden durch die vorliegende Erfindung erreicht.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Schrittmacher zum Unterscheiden zwischen Übernahme- und Nichtübernahmesignalmorphologien, die nach Abgabe des Outputimpulses eines Schrittmachers gemessen werden. Durch die Beobachtung, daß das Nichtübernahmepotential eine exponentielle Form aufweist und das erzeugte Übernahmepotential, während es allgemein eine exponentielle Form aufweist, eine oder mehrere Störungen mit kleiner Amplitude zeigt, die die exponentielle Wellenform überlagern, sucht die Erfindung, diese Störungen zum leichteren Nachweis zu verstärken. Die Störungen umfassen relativ abrupte Änderungen der Neigung, die durch Verarbeitung des Wellenformsignals durch Differenzierung verstärkt werden, um die zweite Ableitung der erzeugten Reaktion zu erhalten. Abrupte Neigungsänderungen in der zweiten Ableitung werden verwendet, um morphologische Merkmale nachzuweisen, die eine Übernahme anzeigen, die ansonsten oft schwer zu unterscheiden sind. Um den Nachweis abrupter Neigungsänderungen durch Rauschen zu eliminieren, verwendet die bevorzugte Ausführungsform vor der Differenzierung einen Tiefpaßfilter
Gemäß der Erfindung umfassen das Verfahren zum Bestätigen der Übernahme des Herzens und der Schrittmacher Messen eines Herzsignals, das als Reaktion auf einen Herzstimulationsimpuls erzeugt wurde, mit einer Elektrode. Das gemessene Signal wird gefiltert, um Rauschen zu entfernen. Das gefilterte Signal wird verarbeitet, um ein Wellenformsignal zu erhalten, das die zweite Ableitung des gefilterten Signals darstellt. Wenn die minimalen und maximalen Amplitudenausschläge des Signals der zweiten Ableitung nach dem Herzstimulationsimpuls in einem ausgewählten Zeitfenster auftreten, und wenn die Amplitudendifferenz zwischen Minimum und Maximum einen Bezugswert übersteigt, dann wird bestimmt, daß eine Übernahme erfolgt ist.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und einen Schrittmacher zum Unterscheiden der Wellenformmorphologien von Nichtübernahme und Übernahme, die durch eine Elektrode im Herzen nach Abgabe eines Herzstimulationsimpulses gemessen wurden, zur Verfügung zu stellen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und einen Schrittmacher zum Unterscheiden der Übernahmewellenformmorphologien von intrinsischen Kontraktionswellenformmorphologien, die durch eine Elektrode im Herzen nach Abgabe eines Herzstimulationsimpulses gemessen wurden, zur Verfügung zu stellen.
Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug zu den Zeichnungen ersichtlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 stellt ein Blockdiagramm der bevorzugten Ausführungsform eines Herzstimulators gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
Fig. 2 stellt ein Blockdiagramm des Übernahmemeßblocks von Fig. 1 dar, das ausführlicher eine analoge Signalverarbeitungsschaltung zur Übernahmemessung zeigt.
Die Fig. 3, 4 und 5 stellen eine Reihe von Wellenformen dar, die relevante Eigenschaften der ersten und zweiten Ableitung von gemessenen Wellenformen zeigen.
Die Fig. 6 und 7 stellen eine Reihe von Wellenformen dar, die die Nützlichkeit der zweiten Ableitung zur Unterscheidung zwischen gemessenen Wellenformen von Übernahme und Nichtübernahme zeigen.
Fig. 8 stellt eine zweite Ableitung einer gemessenen Wellenform in Bezug auf bestimmte Zeitfenster und Amplitudenschwellenwerte dar, die in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nützlich sind.
Fig. 9 ist ein Fließbild des Verfahrens zum Analysieren der zweiten Ableitung einer gemessenen Wellenform, um eine Übernahme des Herzens gemäß der vorliegenden Erfindung nachzuweisen.

Beste Art zur Ausführung der Erfindung

Insbesondere in Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Schrittmachers 10 dargestellt, der das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt. Ein Mikroprozessor und ein Regelschaltkreis 20 sorgen bevorzugt für eine Schrittmacherregelung und Mittel zum Verarbeiten digitaler Signale. Der Mikroprozessor 20 besitzt Input-/Outputanschlüsse, die in herkömmlicher Weise über einen in zwei Richtungen aktiven Bus 22 mit Speicher 24 verbunden sind. Der Speicher 24 enthält bevorzugt sowohl ROM wie RAM. Die Schrittmacherbetriebsroutine ist im ROM gespeichert. Der RAM speichert verschiedene programmierbare Parameter und Variablen.
Der Mikroprozessor 20 besitzt bevorzugt auch einen Input- /Outputanschluß, der durch Leitung 28 mit einer Telemetrie schnittstelle 26 verbunden ist. Wenn der Schrittmacher implantiert ist, ist er auf diese Weise in der Lage, Schrittmacherregelparameter und -variablen von einem Transmitter aus einem externen Programmiergerät zu empfangen und Daten zu einem Empfänger des externen Programmiergeräts zu senden, wenn dies gewünscht ist. Telemetriekommunikation wird bevorzugt durch Übertragung und Empfang von elektromagnetischer Strahlung, die gemäß der zu übermittelnden Daten moduliert ist, über eine Antenne 30 erreicht.
Der Mikroprozessor 20 besitzt auch Outputanschlüsse, die mit Inputs eines Atriumstimulationsimpulsgenerators 32 und eines Ventrikelstimulationsimpulsgenerators 34 durch Steuerleitungen 36 bzw. 38 verbunden sind. Der Mikroprozessor 20 sendet Impulsparameterdaten, wie Amplitude und Breite, sowie Codes über Bereitschaft/Nichtbereitschaft und Impulsauslösung an die Generatoren 32 und 34 auf den entsprechenden Steuerleitungen 36 und 38.
Der Mikroprozessor 20 besitzt auch Inputanschlüsse, die mit Outputs eines Atriummeßverstärkers 40 und eines Ventrikelmeßverstärkers 42 durch Leitungen 44 bzw. 46 verbunden sind.
Die Atrium- und Ventrikelmeßverstärker 40 und 42 weisen auftretende P-Wellen bzw. R-Wellen nach. Der Atriummeßverstärker 40 gibt ein Signal auf die Leitung 44 an den Mikroprozessor 20 aus, wenn eine P-Welle nachgewiesen ist. Der Ventrikelmeßverstärker 42 gibt ein Signal auf die Leitung 46 an den Mikroprozessor 20 aus, wenn eine R-Welle nachgewiesen ist.
Der Input des Atriummeßverstärkers 40 und der Output des Atriumstimulationsimpulsgenerators 32 sind mit einem ersten Leiter 48 verbunden, der über eine herkömmliche Atriumleitung mit einer Schrittmacher-/Meßelektrode 50 verbunden ist, die bevorzugt in der rechten Vorhofkammer des Herzens 52 angeordnet ist.
Der Input des Ventrikelmeßverstärkers 42 und der Output des Ventrikelstimulationsimpulsgenerators 34 sind mit einem zweiten Leiter 54 verbunden, der über eine herkömmliche Ventrikelleitung mit einer Schrittmacher-/Meßelektrode 56 verbunden ist, die bevorzugt in der rechten Herzkammer des Herzens 52 angeordnet ist.
Die Leiter 48 und 54 leiten die durch die Atrium- und Ventrikelstimulationsimpulsgeneratoren 32 bzw. 34 erzeugten Stimulationsimpulse zu den Schrittmacher-/Meßelektroden 50 und 56. Die Schrittmacher-/Meßelektroden 50 und 56 und die entsprechenden Leiter 48 und 54 leiten auch gemessene elektrische Herzsignale vom rechten Atrium und dem rechten Ventrikel zu den Atrium- und Ventrikelmeßverstärkern 40 bzw. 42.
Ein Übernahmemeßsignalprozessor 58 besitzt einen Input, der mit dem Leiter 54 verbunden ist, und einen Output, der über eine Leitung 60 mit einem Inputanschluß des Mikroprozessors 20 verbunden ist. Ein im Ventrikel von der Elektrode 56 gemessenes Signal wird über den Leiter 54 zum Übernahmemeßsignalprozessor 58 geleitet, wo das gemessene Signal auf eine nachfolgend beschriebene Weise verarbeitet wird. Das verarbeitete Signal aus dem Übernahmemeßsignalprozessor 58 wird über die Leitung 60 zum Mikroprozessor 20 geleitet, wo das Signal einer weiteren Verarbeitung und Analyse gemäß dem unten beschriebenen Verfahren unterzogen wird.
Die vorliegende Erfindung sieht vor, die Übernahme des Herzens durch Messen eines als Reaktion auf einen Stimulationsimpuls erzeugten elektrischen Potentials über eine im Herzen plazierte Elektrode nachzuweisen. Ein deutlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß dieselbe Elektrode, die zur Abgabe des Stimulationsimpulses verwendet wird, auch zum Nachweis der Übernahme verwendet werden kann. Dies erlaubt die Anwendung einer unipolaren Schrittmacherwirkung zwischen der Leitungsspitze und dem Schrittmacherbehälter, ohne daß eine separate Ringelektrode zum Übernahmenachweis erforderlich ist. Alternativ kann eine bipolare Schrittmacherwirkung zwischen der Leitungspitze und einer Ringelektrode verwendet werden, ohne daß eine dritte Elektrode erforderlich ist. Außerdem kann, wenn bipolare Schrittmacherwirkung angewendet wird, die Spitzenelektrode als Übernahmenachweiselektrode verwendet werden. Ein weiterer Vorteil ist, daß Nichtübernahme innerhalb von 70 ms nach Abgabe des Schrittmacherimpulses nachgewiesen werden kann, was früh genug ist, um zu ermöglichen, daß sofort ein Nachfolgeschrittmacherimpuls abgegeben wird, wenn es gewünscht ist.
In Fig. 2 ist der Übernahmemeßsignalprozessor 58 von Fig. 1 ausführlicher dargestellt. In der bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Signalprozessor 58 einen Vorverstärker 62 mit einem Input, an den gemessene elektrische Aktivitätssignale vom Herz aufgegeben werden. Der Input des Vorverstärkers 62 ist über den Leiter 54 einer endokardialen Leitung mit der Spitzenelektrode 56 verbunden, die im rechten Ventrikel des Herzens angeordnet ist. Das Signal von der Spitzenelektrode 56 wird in Bezug auf eine zweite Elektrode gemessen, bevorzugt eine externe leitende Oberfläche des Schrittmachergehäuses oder "Behälters", in einer unipolaren Schrittmacherkonfiguration. Trotzdem ist es so zu verstehen, daß der Input zum Vorverstärker 62 auch mit einer Ringelektrode verbunden sein kann. Alternativ kann der Input zum Vorverstärker 62 mit der Spitzenelektrode 56 verbunden sein, wobei das Signal in Bezug auf eine Ringelektrode in einer bipolaren Schrittmacherkonfiguration gemessen wird. Schließlich ist zu erkennen, daß der Übernahmemeßsignalprozessor 58, der mit einer Elektrode in einem Ventrikel verbunden gezeigt ist, statt dessen mit einer Elektrode in einem Atrium des Herzens verbunden sein kann.
Das verstärkte Outputsignal des Vorverstärkers 62 wird auf den Input einer folgenden Tiefpaßfiltersstufe 64 mit einer Trennfrequenz von ungefähr 50 Hz aufgegeben. Die Tiefpaßfilterstufe 64 wird verwendet, um Hochfrequenzrauschen zu entfernen, das keine Angaben zur Übernahme macht, aber einen falschen Übernahmenachweis bewirken könnte.
Der gefilterte Output der Filterstufe 64 wird auf den Input einer folgenden analog zu digital Konverterstufe 66 aufgegeben, in der das verstärkte und gefilterte analoge Signal zur weiteren Verarbeitung durch den Mikroprozessor 20 digitalisiert wird, gemäß den nachfolgend beschriebenen Übernahmenachweisverfahren.
Die Fig. 3, 4 und 5 erläutern einige allgemeine Eigenschaften der Ableitungen von Morphologien der erzeugten Reaktionen. Insbesondere zeigen die Fig. 3(a), 4(a) und 5(a) hypothetische erzeugte Reaktionsmorphologien. Die Fig. 3(b), 4(b) und 5(b) zeigen die ersten Ableitungen der Morphologien der Fig. 3(a), 4(a) bzw. 5(a). Die Fig. 3(c)&sub1; 4(c) und 5(c) zeigen die zweiten Ableitungen der Morphologien der Fig. 3(a), 4(a) bzw. 5(a). Eine exponentielle oder nahezu exponentielle Wellenform 68 weist eine erste Ableitung 70 und eine zweite Ableitung 72 auf, die glatt und exponentiell sind oder nahezu exponentiell. Die exponentielle Wellenformen 74 und 76 mit Störungen weisen erste Ableitungen 78 bzw. 80 auf, die die Störungen verdeutlichen. Die Wellenformen der ersten Ableitung können den Ursprung durchqueren oder nicht, wie es in den Wellenformen 78 bzw. 80 dargestellt ist. Die Wellenformen 82 und 84 der zweiten Ableitungen betonen die Störungen und durchqueren den Ursprung, wenn die Neigung der ersten Ableitung einen Wendepunkt erreicht.
Die Fig. 6 und 7 stellen die Leistung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zur Unterscheidung einer erzeugten Reaktionswellenform, die eine Übernahme angibt, von einer Wellenform der Nichtübernahme dar. Die Fig. 6(a) und 7(a) zeigen gemessene Wellenformen, die Nichtübernahme- bzw. Übernahmevorgänge darstellen. Die Fig. 6(b) und 7(b) zeigen die gemessenen Wellenformen, nachdem sie zur Entfernung des Rauschens eine Tiefpaßfilterung erfuhren. Die Fig. 6(c) und 7(c) zeigen die zweiten Ableitungen der gefilterten Wellenformen.
Ein breiter unipolarer Impuls von vier Volt, 1 Millisekunde wurde zwischen einer Spitzenelektrode einer Leitung und dem Schrittinachergehäuse an das Herz abgegeben. Die resultierende Wellenform wurde zwischen der Spitze und dem Gehäuse gemessen. Aufgabe ist, die Nichtübernahmemorphologie 86 von der Übernahmemorphologie 88 zu unterscheiden. Die Wellenformen 86 und 88 entsprechen typischen Inputwellenformen an den Übernahmemeßsignalprozessor 58 von Fig. 1. Die Outputwellenformen 90, 92 des Tiefpaßfilters 64 wie sie in den Fig. 6(b) und 7(b) gezeigt sind, sind schwer zu unterscheiden. Die zweiten Ableitungen 94, 96, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wurden, entwickeln deutlich Störungen in der Übernahmemorphologie, während die Nichtübernahmemorphologie relativ merkmalsfrei bleibt.
In den Fig. 8 und 9 ist das erfindungsgemäße Verfahren erläutert. Es ist anzumerken, daß das gefilterte und digitalisierte Signal vom Übernahmemeßsignalprozessor 58 vom Mikroprozessor 20 gemäß der in Fig. 9 erläuterten Vorgehensweise analysiert wird, die den ersten Schritt zur Differenzierung der digitalisierten gemessenen Wellenform umfaßt, um die zweite Ableitung zu erhalten. Fig. 8 zeigt einen Teil der Wellenform der zweiten Ableitung mit einer schwankenden Amplitude A wie sie in einem ersten Zeitfenster von ungefähr 40 msec bis ungefähr 70 msec nach Abgabe des Stimulationsimpulses zu sehen ist. Wenn weder ein Minimumpeak A1 noch ein Maximumpeak A2 bis zum Ende des 40 bis 70 msec Zeitfensters gefunden werden, wird der Stimulationsimpuls als vom Herzen nicht übernommen eingeordnet, vorausgesetzt, daß der Absolutwert der Amplitude A nicht den Absolutwert eines empirisch bestimmten Schwellenwertes Ref&sub2;, wie 0,00005 V/sec², oder -Ref&sub2;, wie -0,00005 V/sec², in diesem ersten Zeitfenster übersteigt. Wenn mindestens ein Minimumpeak A1 und ein Maximumpeak A2 (die in beliebiger Reihenfolge auftreten können) innerhalb des 40 bis 70 msec Zeitfensters gefunden werden, aber die Peak-zu-Peak- Amplitudendifferenz zwischen A1 und A2 weniger als ein empirisch bestimmter Schwellenwert Ref 1 beträgt, wie beispielsweise 0,00001 V/sec², wird der Stimulationsimpuls auch als nicht vom Herzen übernommen eingeordnet, vorausgesetzt, daß der Absolutwert der Amplitude den Absolutwert des Schwellenwerts Ref&sub2; nicht überschritten hat. Wenn die Peak-zu-Peak- Amplitudendifferenz zwischen A1 und A2 gleich oder größer ist als der Schwellenwert Ref&sub1;, wird versuchsweise bestimmt, daß eine Übernahme erfolgt ist, obwohl es möglich ist, daß die Peak-zu-Peak-Auslenkung den ersten Schwellenwert Ref&sub1; übersteigt, nicht bedingt durch eine hervorgerufene Reaktion, die eine Übernahme anzeigt, sondern bedingt durch das Auftreten einer intrinsischen Kontraktion, die sich innerhalb des ersten Zeitfensters manifestiert. Von intrinsischen Kontraktionen erzeugte Signale neigen dazu, daß sie deutlich größer sind als die hervorgerufenen Reaktionen, die eine Übernahme anzeigen. Das Verfahren mißt die Amplitude A der zweiten Ableitung über ein erweitertes Zeitfenster, d. h. von ungefähr 40 ms bis ungefähr 100 ms nach Abgabe des Stimulationsimpulses, um intrinsische Kontraktionen zu identifizieren. Wenn der Absolutwert der Amplitude A den Absolutwert des zweiten Schwellenwerts Ref 2 im erweiterten Zeitfenster übersteigt wird bestimmt, daß eine intrinsische Kontraktion erfolgt ist.
Wenn der Absolutwert der Amplitude A den Absolutwert des zweiten Schwellenwerts Ref 2 zu keiner Zeit im erweiterten Zeitfenster von ungefähr 40 ms bis ungefähr 100 ms übersteigt, und wenn die Peak-zu-Peak-Amplitudendifferenz den ersten Schwellenwert Ref&sub1; im ersten Zeitfenster von ungefähr 40 ms bis ungefähr 70 ms übersteigt, wird bestimmt, daß Übernahme erfolgt ist.
Insbesondere ist in Fig. 9 das erfindungsgemäße Verfahren ausführlicher in Hinblick auf die Analyse der zweiten Ableitung der gemessenen Wellenform beschrieben, die vom Mikroprozessor 20 durchgeführt wird, wobei die zweite Ableitung auch vom Mikroprozessor 20 erhalten wird. Ausgehend von einer gewählten Verzögerung von ungefähr 40 ms nach Abgabe des Stimulationsimpulses vergleicht das Verfahren den Absolutwert der Wellenformamplitude A mit dem Absolutwert eines Referenzwerts Ref&sub2;, wie es in der Entscheidungsbox 100 angegeben ist. Wenn der Absolutwert der Amplitude A den Absolutwert von Ref&sub2; übersteigt, wird bestimmt, daß eine intrinsische Kontraktion aufgetreten ist, wie es in Box 102 angegeben ist. Wenn der Absolutwert der Amplitude A den Absolutwert von Ref&sub2; nicht übersteigt, wird der Vergleich wiederholt, bis entweder der Absolutwert der Amplitude A Ref&sub2; übersteigt, oder die Zeit t = 70 ms erreicht ist, wie es in der Entscheidungsbox 104 angegeben ist. Alternativ können positive und negative Amplitudenpeaks A&sub2; und A&sub1; mit entsprechenden positiven und negativen Referenzwerten Ref&sub2; und -Ref&sub2; verglichen werden, anstatt den Absolutwert der Amplitude A mit dem Absolutwert von Ref 2 zu vergleichen.
Zum Zeitpunkt t = 70, wenn die Wellenform nicht zuvor als eine intrinsische Kontraktion eingeordnet wurde, bestimmt das Verfahren, ob ein Amplitudenmaximum und -minimum im Intervall von t = 40 bis t = 70 gefunden wurde, wie es in der Entscheidungsbox 106 angegeben ist. Wenn weder Maximum- noch Minimumpeaks gefunden wurden, wird bestimmt, daß keine Übernahme erfolgt ist, wie in der Box 108 angegeben ist. Wenn sowohl Maximum- wie Minimumamplitudenpeaks gefunden wurden, bestimmt das Verfahren, ob der Absolutwert der Amplitudendifferenz zwischen den Maximum- und Minimumamplitudenpeaks weniger beträgt als ein Referenzwert Ref&sub1;, wie in der Entscheidungsbox 110 angegeben. Wenn die Amplitudendifferenz weniger als Ref&sub1; beträgt, dann wird bestimmt, daß eine Übernahme nicht erfolgt ist, wie in der Box 108 angegeben. Wenn die Amplitudendiffe renz gleich oder größer ist als Ref&sub1;, bestimmt das Verfahren, ob der Absolutwert der Wellenformamplitude A den Absolutwert Ref 2 übersteigt, wie in der Entscheidungsbox 112 angegeben. Wenn der Absolutwert von Ref&sub2; überschritten ist, wird bestimmt, daß die Wellenform das Ergebnis einer intrinsischen Kontraktion ist, anstatt einer Übernahme wie in Box 114 angegeben ist. Wenn der Absolutwert der Wellenformamplitude A gleich oder geringer ist als der Absolutwert von Ref&sub2;, dann fährt das Verfahren fort, den Absolutwert der Amplitude mit dem Absolutwert von Ref 2 zu vergleichen, bis entweder der Absolutwert von Ref&sub2; überschritten wird oder t = 100 ms ist, wie in der Entscheidungsbox 116 angegeben ist. Wenn t = 100 ms, ohne daß der Absolutwert von Ref 2 im Zeitintervall von t = 70 bis t = 100 überschritten wurde, dann wird bestimmt, daß eine Übernahme erfolgt ist, wie in Box 118 angegeben.
In dem Fall, daß die Anwendung des oben beschriebenen und in Fig. 9 erläuterten Verfahrens zu einer Bestimmung einer Nichtübernahme am Ende des Zeitfensters bei t = 70 ergibt, wie in Box 108 angegeben, kann es trotzdem nützlich sein, fortzufahren und nach intrinsischen Kontraktionen zu schauen, die sich im Bereich des erweiterten Zeitfensters von t = 70 bis t = 100 ms manifestieren. Dies kann erreicht werden durch Vergleichen des Absolutwertes der Wellenformamplitude A mit dem Absolutwert von Ref&sub2; von t = 70 bis t = 100. Wenn der Absolutwert von Ref&sub2; innerhalb dieses Zeitraums überschritten wird, wird bestimmt, daß eine Nichtübernahme von einer intrinsischen Kontraktion gefolgt wurde.
Während die vorliegende Erfindung insbesondere anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert und beschrieben wurde, versteht es sich, daß keine Einschränkung des Bereichs der Erfindung hierdurch beabsichtigt ist. Der Bereich der Erfindung ist nur durch die hieran anschließenden Ansprüche definiert. Es ist ferner anzumerken, daß während das Verfahren und der Schrittmacher gemäß der vorliegenden Erfindung so offenbart sind, daß sie mit einem Mikroprozessor versehen sind, ist es auch möglich, das Verfahren und den Schrittmacher unter Verwendung einer Kombination von analogen Schaltkreisen und verdrahteter digitaler Logik auszuführen.

Claims

1. Ein implantierbarer Herzschrittmacher, der so beschaffen ist, daß er durch Erfassen eines Herzsignals mittels einer Elektrode (56) nach Abgabe eines Herzreizimpulses Übernahme des Herzens nachweist, umfassend:

ein Mittel zum Empfangen eines an der besagten Elektrode nach Abgabe des besagten Herzreizimpulses abgefühlten Wellenformsignals; und

ein zum Filtern (64) des besagten Wellenformsignals konstruiertes Mittel, um für ein hervorgerufenes Herzübernahmesignal charakteristische Frequenzen durchzulassen; dadurch gekennzeichnet, daß der besagte implantierbare Herzschrittmacher des weiteren folgende Mittel umfaßt:

a) ein zum Verarbeiten des besagten gefilterten Wellenformsignals konstruiertes Mittel, um ein zweites deriviertes Wellenformsignal zu liefern, das der zweiten Derivierten des besagten gefilterten Signals entspricht;

b) ein zum Verarbeiten und Analysieren (106) des besagten zweiten derivierten Wellenformsignals konstruiertes Mittel, um während eines ausgewählten Zeitfensters einen Mindestwert (A&sub1;) und einen Höchstwert (A&sub2;) einer Amplitudenauslenkung nachzuweisen, wobei das besagte Zeitfenster nach einem ausgewählten Verzug nach Abgabe des besagten Herzreiziinpulses anläuft;

c) ein zum Messen der Amplitudendifferenz ( A&sub2;-A&sub1; ) zwischen dem besagten Mindestwert und dem besagten Höchstwert konstruiertes Mittel;

d) ein zum Vergleichen der besagten Amplitudendifferenz mit einem Bezugswert (Ref&sub1;) konstruiertes Mittel; und

e) ein Mittel zum Durchführen eines der folgenden Schritte:

1) Erzeugen eines Nichtübernahmenachweissignals (108), wenn die besagte Amplitudendifferenz den besagten Bezugswert nicht überschreitet;

2) Erzeugen eines Übernahmenachweissignals (118), wenn die besagte Amplitudendifferenz den besagten Bezugswert überschreitet.

2. Der implantierbare Herzschrittmacher nach Anspruch 1, des weiteren umfassend:

f) ein zum Messen der Amplitude (tal) des besagten zweiten derivierten Wellenformsignals während eines zweiten ausgewählten Zeitfensters, wobei das besagte Zeitfenster nach einem ausgewählten Verzug nach Abgabe des besagten Herzreizimpulses anläuft;

g) ein zum Vergleichen (112) der besagten Amplitude mit einem zweiten Referenzwert (Ref&sub2;) konstruiertes Mittel; und

h) ein zum Erzeugen eines Nachweissignals organeigener Kontraktion (114), nur wenn die besagte Amplitude während des besagten zweiten ausgewählten Zeitfensters den besagten zweiten Bezugswert überschreitet, konstruiertes Mittel.

3. Der implantierbare Herzschrittmacher nach Anspruch 2, bei dem das besagte zweite Zeitfenster zu einem späteren Zeitpunkt endet als das besagte erste Zeitfenster.

4. Der implantierbare Herzschrittmacher nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei dem das zum Erzeugen eines Nichtübernahmenachweissignals (108) bzw. eines Übernahmenachweissignals (118) konstruierte Mittel so beschaffen ist, daß es nur dann ein Signal erzeugt, wenn kein Nachweissignal organeigener Kontraktion erzeugt wird.

5. Der implantierbare Herzschrittmacher nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem der besagte zweite Bezugswert höher ist als der besagte erste Bezugswert.

6. Ein Verfahren zum Nachweisen der Ubernahme des Herzens durch Erfassen eines Herzsignals mittels einer Elektrode (56) nach Abgabe eines Herzreizimpulses, umfassend die folgenden Schritte:

Erfassen eines Wellenformsignals an der besagten Elektrode nach Abgabe des besagten Herzreizimpulses; und Filtern (64) des besagten Wellenformsignals, um für ein hervorgerufenes Herzübernahmesignal charakteristische Frequenzen durchzulassen;

gekennzeichnet durch:

a) Verarbeiten des besagten gefilterten Wellenformsignals, um ein zweites deriviertes Wellenformsignal zu liefern, das der zweiten Derivierten des besagten gefilterten Signals entspricht;

b) Verarbeiten und Analysieren (106) des besagten zweiten derivierten Wellenformsignals, um während eines ausgewählten Zeitfensters einen Mindestwert (A&sub1;) und einen Höchstwert (A&sub2;) einer Amplitudenauslenkung nachzuweisen, wobei das besagte Zeitfenster nach einem ausgewählten Verzug nach Abgabe des besagten Herzreizimpulses anläuft;

c) Messen der Amplitudendifferenz ( A&sub2;-A&sub1; ) zwischen dem besagten Mindestwert und dem besagten Höchstwert;

d) Vergleichen der besagten Amplitudendifferenz mit einem Bezugswert (Ref&sub1;); und

e) Durchführen eines der folgenden Schritte:

7. Das Verfahren nach Anspruch 6, des weiteren die folgenden Schritte umfassend:

f) Messen der Amplitude ( A ) des besagten zweiten derivierten Wellenformsignals während eines zweiten ausgewählten Zeitfensters, wobei das besagte Zeitfenster nach einem ausgewählten Verzug nach Abgabe des besagten Herzreizimpulses anläuft;

g) Vergleichen (112) der besagten Amplitude mit einem zweiten Referenzwert (Ref&sub2;); und

h) Erzeugen eines Nachweissignals organeigener Kontraktion (114), nur wenn die besagte Amplitude während des besagten zweiten ausgewählten Zeitfensters den besagten zweiten Bezugswert überschreitet.

8. Das Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das zweite Zeitfenster zu einem späteren Zeitpunkt endet als das besagte erste Zeitfenster.

9. Das Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, bei dem der Schritt e) nur dann ausgeführt wird, wenn im Anschluß an den Schritt h) kein Nachweissignal organeigener Kontraktion erzeugt wird.

10. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem der besagte zweite Bezugswert höher ist als der besagte erste Bezugswert.