-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf implantierbare
medizinische Vorrichtungen, wobei sich die vorliegende Erfindung
insbesondere auf eine implantierbare medizinische Vorrichtung bezieht,
die Variationen einer Basis-Herzfrequenz bereitstellt, um die Aktivitäten des
täglichen Lebens
und die zirkadiane Variation bei Patienten widerzuspiegeln, die
sitzen bzw. sedentär
sind, um die Stärke
und das Arbeiten des Herzens zu verbessern.
-
Während der
letzten Jahre sind mehrere Fortschritte im Schrittmacherbetrieb
eingetreten, indem verbesserte Verfahren beim Erfassen der natürlichen
Schrittmacherrhythmen geschaffen worden sind. Bei Demand- bzw. Erfordernis-Schrittmachervorrichtungen
ist es z. B. das Ziel, stimulierende Impulse beim Fehlen des natürlichen
Herzschlags bereitzustellen. Das heißt, der Schrittmacher oder
der Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillator ist so konstruiert,
dass er einen Impuls mit einer festen Rate bzw. Frequenz abgibt,
solange wie kein natürlicher Herzschlag
erfasst wird. Die Erfassung der natürlichen Frequenz der Herzschläge kann
ausgeführt werden,
um die Änderungen
der natürlichen
Schrittmacherfrequenz aufzunehmen, wie z. B. während natürlicher Rhythmen des Schlafs
oder der Übung.
-
Es
sind vor kurzem Vorteile identifiziert worden, die darauf gerichtet
sind, das Einführen
einer zirkadianen Variation in die Basisrate bzw. -frequenz frequenzadaptiver
Schrittmacher einzuführen,
d. h., die Basis-Herzfrequenz
während
des Schlafs oder während
längerer
Zeiten der Inaktivität
zu verringern. Gegenwärtig
sind mehrere Schrittmacher oder Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillatoren
verfügbar, die
zwei Basalraten besitzen, um den täglichen oder zirkadianen Variationen
der Herzfrequenz genauer zu entsprechen (durch das Programmieren
von zwei Ruheraten).
US-Patent
Nr. 3.921.642 an Preston u. a. erörtert die Vorteile des Schaffens
eines Schrittmachers, der nach dem Auftreten natürlicher Ruhe-Basalherzfrequenzen
in einem vorgegebenen Bereich suchen und das Auftreten natürlicher
Ruhe-Basalherzfrequenzen
in einem vorgegebenen Bereich erfassen kann.
US-Patent Nr. 3.593.718 und die
europäische Patentanmeldung Nr. 0
089 014 beschreiben Schrittmacher, die auf Änderungen
der Atmungsrate, z. B. während
einer Übung,
ansprechen. Alternative Mittel zum Erfassen der körperlichen
Aktivität
und zum entsprechenden Nachstellen der Schrittmacherrate sind im
US-Patent Nr. 4.776.338 beschrieben.
-
Es
sind klinische Anzeichen bzw. Beweise verfügbar, die darauf gerichtet
sind, zu zeigen, dass Patienten mit einer verringerten Herzfrequenzvariabliltät früher als
jene mit einer normalen Variabilität sterben, wobei sie ein Prädiktor des
arrhythmischen Herztodes, des Myokardinfarkts, des schnellen Fortschreitens
der Atherosklerose und des Todes aufgrund der Herzinsuffizienz sind.
Es ist eine mögliche Korrelation
zwischen sitzendem Lebensstil und dem Risiko ventrikulärer Arrhythmien
anhand eines Vergleichs des Auftretens ventrikulärer Arrhythmien bei gesundheitsfördernd aktiven
Männern
mit sitzenden Männern
und Männern
mit vorausgehendem Myokardinfarkt identifiziert worden. Demgemäß wurden die
größte Anzahl
und die höchsten
Grade ventrikulärer
Arrhythmien während
einer Übung
bei gesunden sitzenden Männern
gefunden.
-
Es
ist außerdem
wohlbekannt, dass das Herz von Natur aus verschiedene Basalfrequenzen durchläuft. Während normaler
Schlafmuster ändert sich
die Herzfrequenz in Abhängigkeit
vom Schlafzustand (z. B. REM-Schlaf usw.). Das heißt, normalerweise
ist die Herzfrequenz während
des Schlafs nicht bei einer speziellen Frequenz fest.
-
Es
gibt eine wachsende Population von Patienten, die implantierbare
Schrittmacher- oder Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillator-Vorrichtungen
besitzen und die größtenteils
sitzen und bei denen es deshalb wahrscheinlich ist, dass bei ihnen
während des
Großteils
des Tages der Schrittmacherbetrieb bei ihrer Basalfrequenz ausgeführt wird,
weil sie allein keinen messbaren Betrag der Übung bzw. körperlichen Aktivität ausführen können. Weil
aktuelle Schrittmacher oder Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillatoren
mit adaptiver Rate konstruiert sind, um einen Bereich der natürlichen
Rhythmen zu finden, die beim Patienten auftreten, entweder um sie
während des
Schlafs zu verlangsamen oder die Frequenz während körperlicher Aktivität zu vergrößern, mit dem
Ziel, in einem gesteuerten Bereich vorher vorhandener Raten eine
Schrittmacherrate zu erfassen und herzustellen, sprechen die gegenwärtig verfügbaren Schrittmacher
oder Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillatoren den Vorteil nicht
an, Perioden erhöhten
Schrittmacherbetriebs zu haben, die im Schrittmacher geplant sind,
insbesondere wenn kein natürlicher
Rhythmus für
die erhöhte
Schrittmacherrate festgelegt worden ist.
-
Die
vorliegende Erfindung ist auf eine implantierbare medizinische Vorrichtung
nach Anspruch 1 gerichtet.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
eine implantierbare medizinische Vorrichtung Mittel zum Stimulieren
von Herzgewebe und zum Erfassen von Herzsignalen, Mittel zum Steuern
der Taktung der Stimulation von Herzgewebe und zum Messen von Intervallen
zwischen den erfassten Herzsignalen, Mittel zum Bestimmen einer
Herzfrequenz-Variabilität
in Reaktion auf die gespeicherten Intervalle, Mittel zum Vergleichen
der bestimmten Herzfrequenz-Variabilität mit einem vorgegebenen Soll-Frequenzprofil,
Mittel zum Nachstellen bzw. Einstellen des Parameters von einer
ersten Einstellung zu einer von der ersten Einstellung verschiedenen
zweiten Einstellung in Reaktion auf den Vergleich der bestimmten
Herzfrequenz-Variabilität mit
dem vorgegebenen Soll-Frequenzprofil
und zum Nachstellen des Parameters von der zweiten Einstellung zu
einer Abschlusseinstellung in Reaktion auf den Ablauf einer ersten
vorgegebenen Zeitdauer und Mittel zum Auswählen eines ersten Übungszeitprofils aus
gespeicherten Übungszeitprofilen
in Reaktion auf den Vergleich der bestimmten Herzfrequenz-Variabilität mit dem
vorgegebenen Soll-Frequenzprofil. Jedes der gespeicherten Übungszeitprofile
enthält einen
Beschleunigungsabschnitt, der eine zweite Zeitdauer und eine erste
Form enthält,
die der Nachstellung des Parameters von der ersten Einstellung zu
der zweiten Einstel lung entspricht, einen stationären Abschnitt,
der einen ersten Wert, der der zweiten Einstellung entspricht, und
einen zweiten Wert, der der ersten vorgegebenen Zeitdauer entspricht,
enthält,
und einen Verzögerungsabschnitt,
der eine dritte Zeitdauer und eine zweite Form enthält, die
der Nachstellung des Parameters von der zweiten Einstellung zu der
Abschlusseinstellung entspricht. Die Nachstellmittel stellen den
Parameter von der zweiten Einstellung zu der Abschlusseinstellung
vor der ersten vorgegebenen Zeitdauer in Reaktion auf die Erfassung
einer Programmierungssitzung, eines Magneten, einer Herzarrhythmie,
einer spontanen Frequenz, die höher
als die zweite Einstellung ist, oder einer Frequenzantwort, die
größer als
die zweite Einstellung ist, nach.
-
Weitere
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden leicht erkannt,
da dieselbe unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche
Beschreibung (bevorzugter Ausführungsformen,
die lediglich beispielhaft gegeben wird) besser verstanden wird,
wenn sie in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung betrachtet wird,
in der gleiche Bezugszeichen überall
in ihren Figuren gleiche bzw. gleichartige Teile bezeichnen und
worin:
-
1 eine
schematische graphische Darstellung eines Schrittmachers/Kardioverters/Defibrillators
und eines Leitungssatzes eines Typs ist, in dem die vorliegende
Erfindung nützlich
praktiziert werden kann;
-
2 eine
schematische graphische Darstellung eines Herzschrittmachers eines
Typs, der für die
Verwendung beim Praktizieren der vorliegenden Erfindung geeignet
ist, im Zusammenhang mit seinem zugeordneten Leitungssystem ist,
der im Verhältnis
zum Herz eines Patienten veranschaulicht ist;
-
3 eine
funktionale schematische graphische Darstellung eines implantierbaren
Schrittmachers/Kardioverters/Defibrillators des in 1 veranschaulichten
Typs ist, in dem die vorliegende Erfindung nützlich praktiziert werden kann;
-
4 eine
funktionale schematische graphische Darstellung des in 2 veranschaulichten Schrittmachers 120 ist;
-
5 ein
Grundriss eines externen Programmierers einer Art ist, die für die Verwendung
im Zusammenhang mit der Praxis der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang
mit irgendeiner der Vorrichtungen nach den 1 und 2 geeignet
ist;
-
6 ein
Funktionsschema eines Programmierers ist, wie er in 5 veranschaulicht
ist, der für die
Verwendung im Zusammenhang mit der Erfindung geeignet ist;
-
7 eine
schematische graphische Darstellung eines Patientenaktivators des
Typs ist, der mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
-
8 ein
funktionaler Blockschaltplan eines Patientenaktivators des Typs
für die
Verwendung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist;
-
9 ein
Ablaufplan eines Verfahrens zum Variieren einer Schrittmacherrate
in einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
-
10A eine graphische Darstellung eines Beispiels
eines gemäß der vorliegenden
Erfindung erzeugten Histogramms ist;
-
10B eine graphische Darstellung eines beispielhaften
Soll-Frequenzprofils ist, das in einer implantierbaren medizinischen
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung gespeichert ist;
-
11A–11F graphische Darstellungen beispielhafter Übungszeitprofile
gemäß der vorliegenden
Erfindung sind; und
-
12 ein
Ablaufplan eines Verfahrens zum Variieren einer Schrittmacherrate
in einer im plantierbaren medizinischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist.
-
1 ist
eine schematische graphische Darstellung eines Schrittmachers/Kardioverters/Defibrillators
und eines Leitungssatzes eines Typs, in dem die vorliegende Erfindung
nützlich
praktiziert werden kann. Die ventrikuläre Leitung enthält einen
verlängerten
isolierten Leitungskörper 16,
der drei gegenseitig isolierte Leiter trägt. Dem distalen Ende der Leitung
benachbart sind eine Ringelektrode 24, eine ausziehbare
Spiralelektrode 26, die in einem isolierenden Elektrodenkopf 28 einziehbar
angebracht ist, und eine verlängerte
Spulenelektrode 20 angeordnet. Jede der Elektroden ist
an einen der Leiter im Leiterkörper 16 gekoppelt.
Die Elektroden 24 und 26 werden für den Herzschrittmacherbetrieb
und das Erfassen ventrikulärer
Depolarisationen verwendet. Am proximalen Ende der Leitung befindet
sich ein gegabelter Verbinder 14, der drei elektrische
Verbinder trägt,
von denen jeder mit einem der gewundenen Leiter verbunden ist.
-
Die
atriale Leitung/SVC-Leitung enthält
einen verlängerten
isolierenden Leiterkörper 15,
der ebenfalls drei gegenseitig isolierte Leiter trägt. Dem J-förmigen distalen
Ende des Leiters benachbart sind eine Ringelektrode 21 und
eine ausziehbare Spiralelektrode 17 angeordnet, die in
einem isolierenden Elektrodenkopf 19 einziehbar angebracht
sind. Jede der Elektroden ist an einen der Leiter im Leiterkörper 15 gekoppelt.
Die Elektroden 17 und 21 werden für den atrialen
Schrittmacherbetrieb und für
das Erfassen axialer Depolarisationen verwendet. Eine verlängerte Spulenelektrode 23 ist
proximal zur Elektrode 21 und an den dritten Leiter im
Leiterkörper 15 gekoppelt
vorgesehen. Am proximalen Ende der Leitung befindet sich ein gegabelter
Verbinder 13, der drei elektrische Verbinder trägt, von
denen jeder mit einem der gewundenen Leiter verbunden ist.
-
Die
Leitung des Sinus coronarius enthält einen verlängerten
isolierenden Leiterkörper 6,
der einen Leiter trägt,
der an eine verlängerte
gewundene Defibrillationselektrode 8 gekoppelt ist. Die
Elektrode 8, die in einem gestrichelten Umriss veranschaulicht ist,
befindet sich innerhalb des Sinus coronarius und der Vena magna
des Herzens. Am proximalen Ende der Leitung befindet sich ein Anschlussstecker 4,
der einen elektrischen Verbinder trägt und der an den gewundenen
Leiter gekoppelt ist.
-
Der
Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillator 10 enthält ein hermetisches
Gehäuse 11,
das die zum Erzeugen der Herzschrittmacherimpulse für die Abgabe
von Kardioversions- und Defibrillationsschocks und zum Überwachen
des Herzrhythmus des Patienten verwendete elektronische Schaltungsanordnung
enthält.
Der Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillator 10 ist mit
den Leitungsverbinder-Baugruppen 4, 13 und 14 gezeigt,
die in den Verbinderblock 12 eingefügt sind, der als eine Aufnahme
und ein elektrischer Verbinder zum Aufnehmen der Verbinder 4, 13 und 14 und
zum Verbinden der Leitungen mit der Schaltungsanordnung im Gehäuse 11 dient.
Ein Sensor 30 ist schematisch durch einen gestrichelten
Umriss veranschaulicht, wobei er einen Aktivitätssensor und/oder einen Atmungssensor
(potentiell aufgrund der Impedanz) und/oder einen beschleunigungsmessergestützten Haltungsdetektor und/oder
einen Herzfrequenz-Detektor und/oder einen Ischämie-Detektor und/oder einen
anderen verfügbaren
physiologischen Sensor, der im Stand der Technik für das Messen
der Herz-Hämodynamik
bekannt ist, enthalten kann und der ein piezoelektrischer Wandler
sein kann, wie er im Stand der Technik bekannt ist. Der Sensor 30 kann
für die
Regelung der Schrittmacherrate basierend auf der Erfordernis für ein Herzzeitvolumen
verwendet werden, wobei er verwendet wird, um die Variationen einer
Basis-Herzfrequenz
bereitzustellen, um die Aktivitäten
des täglichen
Lebens und der zirkadianen Variation bei Patienten widerzuspiegeln,
die sitzen und nicht üben können, um
die Stärke
und das Arbeiten des Herzens zu verbessern, wie im Folgenden beschrieben
wird.
-
optional
kann die Isolierung des nach außen gerichteten
Abschnitts des Gehäuses 11 des
Schrittmachers/Kardioverters/Defibrillators 10 vorgesehen sein
oder kann der nach außen
gerichtete Abschnitt statt dessen unisoliert gelassen sein oder
es kann irgendeine andere Einteilung zwischen isolierten und unisolierten
Abschnitten verwendet werden. Der unisolierte Abschnitt des Gehäuses 11 dient
optional als eine subkutane Defibrillationselektrode, die verwendet
wird, um entweder die Atrien oder die Ventrikel zu defibrillieren.
Selbstverständlich
kann der veranschaulichte Leitungssatz durch andere Konfigurationen
und Elektrodenorte ersetzt sein. Es könnten z. B. atriale Defibrillations-
und Erfassungselektroden entweder zur Leitung des Sinus coronarius
oder zur Leitung des rechten Ventrikels hinzugefügt sein, anstatt dass sie sich
an einer separaten atrialen Leitung befinden, was ein Zweileitungssystem
erlaubt.
-
2 ist
eine schematische graphische Darstellung eines Herzschrittmachers
eines Typs, der für die
Verwendung beim Praktizieren der vorliegenden Erfindung geeignet
ist, im Zusammenhang mit seinem zugeordneten Leitungssystem, der
im Verhältnis zum
Herz eines Patienten veranschaulicht ist. Der Schrittmacher 120 enthält ein hermetisches
Gehäuse 124,
das die zum Erzeugen der Herzschrittmacherimpulse und zum Überwachen
des Herzrhythmus des Patienten verwendete elektronische Schaltungsanordnung
enthält.
Ein Aktivitätssensor 126 ist
schematisch durch einen gestrichelten Umriss veranschaulicht, wobei
er einen Aktivitätssensor
und/oder einen Atmungssensor (potentiell aufgrund der Impedanz)
und/oder einen beschleunigungsmessergestützten Haltungsdetektor und/oder
einen Herzfrequenz-Detektor und/oder einen Ischämie-Detektor und/oder einen anderen verfügbaren physiologischen
Sensor, der im Stand der Technik für das Messen der Herz-Hämodynamik
bekannt ist, enthalten kann und der ein piezoelektrischer Wandler
sein kann, wie er im Stand der Technik bekannt ist, wie oben im
Zusammenhang mit 1 erörtert worden ist. Am Gehäuse 124 ist
ein Kopf 122 angebracht, der als eine Aufnahme und ein
elektrischer Verbinder zum Aufnehmen der Verbinder 132 und 134 der Schrittmacherleitungen 128 und 130 und
zum Verbinden der Leitung mit der Schaltungsanordnung im Gehäuse 124 dient.
Die Leitung 128 ist eine ventrikuläre Leitung, die mit den Elektroden 140 und 142 zum Überwachen
der rechten ventrikulären
Herzsignale versehen ist. An der Leitung 128 ist außerdem ein physiologischer
Sensor 144 veranschaulicht, der optional zusätzlich zu
oder als eine Alternative zum Sensor 126 enthalten sein
kann und der die Form eines Aktivitätssensors, eines Atmungssensors
(potentiell aufgrund der Impedanz), eines beschleunigungsmessergestützten Haltungsdetektors,
eines Herzfrequenz-Detektors, eines Ischämie-Detektors und eines anderen
verfügbaren
physiologischen Sensors, der im Stand der Technik für das Messen
der Herz-Hämodynamik
bekannt ist, annehmen kann und der ein piezoelektrischer Wandler
sein kann, wie er im Stand der Technik bekannt ist, wie oben im
Zusammenhang mit 1 erörtert worden ist. Einer oder
beide der Sensoren 126 und 144 kann allein oder
können
in Kombination für
den auf die Frequenz ansprechenden Schrittmacherbetrieb und zum
Bereitstellen der Variationen einer Basis-Herzfrequenz verwendet
werden, um die Aktivitäten
des täglichen Lebens
und der zirkadianen Variation bei Patienten widerzuspiegeln, die
sitzen und nicht üben
können, um
die Stärke
und das Arbeiten des Herzens zu verbessern, wie im Folgenden beschrieben
wird. Die atriale Leitung 130 trägt die Elektroden 133 und 138, wobei
sie für
die Erfassung und den Schrittmacherbetrieb des Atriums des Patienten
verwendet wird.
-
3 ist
eine funktionale schematische graphische Darstellung eines implantierbaren
Schrittmachers/Kardioverters/Defibrillators des in 1 veranschaulichten
Typs, in dem die vorliegende Erfindung nützlich praktiziert werden kann.
Diese graphische Darstellung sollte als für einen Typ der Anti-Tachyarrhythmie-Vorrichtung,
in dem die Erfindung verkörpert
sein kann, beispielhaft und nicht als einschränkend genommen werden, da angenommen
wird, dass die Erfindung in einer umfassenden Vielfalt von Vorrichtungsimplemen tierungen
nützlich
praktiziert werden kann, einschließlich von Vorrichtungen, die Therapien
zum Behandeln atrialer Arrhythmien anstelle von oder zusätzlich zu
ventrikulären
Arrhythmien bereitstellen, Kardiovertern und Defibrillatoren, die
keine Anti-Tachykardie-Schrittmachertherapien bereitstellen,
Anti-Tachykardie-Schrittmacher,
die keine Kardioversion oder Defibrillation bereitstellen, und Vorrichtungen,
die andere Formen von Anti-Arrhythmie-Therapien, wie z. B. Nervenstimulation
oder Verabreichung von Medikamenten, abgeben.
-
Die
Vorrichtung ist mit einem Leitungssystem einschließlich Elektroden
versehen, das so sein kann, wie in 1 veranschaulicht
ist. Selbstverständlich
können
alternative Leitungssysteme ersetzt werden. Falls die Elektrodenkonfiguration
nach 1 verwendet wird, ist die Übereinstimmung mit den veranschaulichten
Elektroden wie folgt. Die Elektrode 311 entspricht einer
Elektrode, die längs
eines unisolierten Abschnitts des Gehäuses des implantierbaren Schrittmachers/Kardioverters/Defibrillators ausgebildet
ist. Die Elektrode 320 entspricht der Elektrode 20,
wobei sie eine Defibrillationselektrode ist, die sich im rechten
Ventrikel befindet. Die Elektrode 310 entspricht der Elektrode 8,
wobei sie eine Defibrillationselektrode ist, die sich im Sinus coronarius befindet.
Die Elektrode 318 entspricht der Elektrode 28,
wobei sie eine Defibrillationselektrode ist, die sich in der Vena
cava superior befindet. Die Elektroden 324 und 326 entsprechen
den Elektroden 24 und 26, wobei sie für die Erfassung
und den Schrittmacherbetrieb im Ventrikel verwendet werden. Die
Elektroden 317 und 321 entsprechen den Elektroden 19 und 21,
wobei sie für
den Schritt macherbetrieb und die Erfassung im Atrium verwendet werden.
-
Die
Elektroden 310, 311, 318 und 320 sind an
eine Hochspannungs-Ausgangschaltung 234 gekoppelt. Die
Elektroden 324 und 326 sind an den R-Wellen-Verstärker 200 gekoppelt,
der vorzugsweise die Form eines Verstärkers mit automatischer Verstärkungsregelung
annimmt, der einen einstellbaren Erfassungs-Schwellenwert als eine
Funktion der gemessenen Amplitude der R-Welle bereitstellt. Auf
einer R-out-Leitung 202 wird ein Signal erzeugt, wann immer
das zwischen den Elektroden 324 und 326 erfasste
Signal den momentanen Erfassungs-Schwellenwert übersteigt.
-
Die
Elektroden
317 und
321 sind an den P-Wellen-Verstärker
204 gekoppelt,
der vorzugsweise ebenfalls die Form eines Verstärkers mit automatischer Verstärkungsregelung
annimmt, der einen einstellbaren Erfassungs-Schwellenwert als eine Funktion der
gemessenen Amplitude der R-Welle bereitstellt. Auf einer P-out-Leitung
206 wird
ein Signal erzeugt, wann immer das zwischen den Elektroden
317 und
321 erfasste
Signal den momentanen Erfassungs-Schwellenwert übersteigt. Der allgemeine Betrieb
der R-Wellen- und P-Wellen-Verstärker
200 und
204 kann
jenem entsprechen, der im
US-Patent
Nr. 5.117.824 an Keimel u. a., erteilt am 2. Juni 1992,
für eine
Vorrichtung zum Überwachen
elektrischer physiologischer Signale (Apparatus for Monitoring Electical
Physiologic Signals) offenbart ist. Es kann jedoch irgendeiner der
zahlreichen Erfassungsverstärker des
Standes der Technik, die in implantierbaren Herzschrittmachern,
Defibrillatoren und Monitoren verwendet werden, im Zusammenhang
mit der vorliegenden Erfindung nützlich
verwendet werden.
-
Die
Schaltmatrix 208 wird verwendet, um auszuwählen, welche
der verfügbaren
Elektroden mit dem Breitbandverstarker 210 für die Verwendung
bei der digitalen Signalanalyse gekoppelt werden. Die Auswahl der
Elektroden wird durch den Mikroprozessor 224 über den
Daten-/Adressenbus 218 gesteuert, wobei die Auswahl auf
Wunsch geändert
werden kann. Die Signale von den für die Kopplung mit dem Bandpassverstärker 210 ausgewählten Elektroden werden
dem Multiplexer 220 bereitgestellt und danach durch den
A/D-Umsetzer 222 in
digitale Mehrbit-Signale für
die Speicherung im Schreib-Lese-Speicher 226 unter Steuerung
der Direktspeicherzugriffsschaltung 228 umgesetzt. Der
Mikroprozessor 224 kann Techniken der digitalen Signalanalyse verwenden,
um die im Schreib-Lese-Speicher 226 gespeicherten digitalen
Signale zu charakterisieren, um unter Verwendung irgendeiner der
zahlreichen im Stand der Technik bekannten Signalverarbeitungsmethodologien
den Herzrhythmus des Patienten zu erkennen und zu klassifizieren.
-
Die
Telemetrieschaltung
330 empfängt die Abwärtsstreckentelemetrie vom Patientenaktivator und
sendet die Aufwärtsstreckentelemetrie
zum Patientenaktivator mittels der Antenne
332. Die zum
Aktivator auf der Aufwärtsstrecke
zu übertragenden
Signale und die Steuersignale für
die Telemetrieschaltung werden über
den Adressen-/Datenbus
218 durch den Mikroprozessor
224 bereitgestellt.
Die empfangene Telemetrie wird dem Mikroprozessor
224 über den
Multiplexer
220 bereitgestellt. Die atrialen und ventrikulären Erfassungsverstärkerschaltungen
200,
204 erzeugen
atriale und ventrikuläre EGM-Signale,
die bei Empfang eines geeigneten Abfragebefehls außerdem digitalisiert
und über
die Aufwärtsstreckentelemetrie
zu einem zugeordneten Programmierer übertragen werden können. Die
Vorrichtung kann außerdem
sogenannte Markierungscodes erzeugen können, die die verschiedenen
Herzereignisse angeben, die sie erfasst. Ein Schrittmacher mit der
Markierungskanal-Fähigkeit
ist z. B. im
US-Patent Nr. 4.374.382 an
Markowitz beschrieben. Das spezielle verwendete Telemetriesystem
ist nicht entscheidend, um die Erfindung zu praktizieren, wobei irgendeiner
der zahlreichen bekannten Typen von Telemetriesystemen für die Verwendung
in implantierbaren Vorrichtungen verwendet werden kann. Insbesondere
sind die Telemetriesysteme, wie sie im
US-Patent Nr. 5.292.343 , erteilt an
Blanchette u. a., im
US-Patent
Nr. 5.314.450 , erteilt an Thompson, im
US-Patent Nr. 5.354.319 , erteilt an
Wyborny u. a., im
US-Patent Nr.
5.383.909 , erteilt an Keimel, im
US-Patent Nr. 5.168.871 , erteilt an
Grevious, im
US-Patent Nr. 5.107.833 ,
erteilt an Barsness, oder im
US-Patent
Nr. 5.324.315 , erteilt an Grevious, offenbart sind, für die Verwendung
im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung geeignet. Die in
den verschiedenen anderen hierin zitierten Patenten offenbarten
Telemetriesysteme, die auf programmierbare implantierte Vorrichtungen
gerichtet sind, oder ähnliche
Systeme können
jedoch außerdem
ersetzt werden. Die Telemetrieschaltung
330 wird selbstverständlich außerdem für die Kommunikation
zu dem und von dem externen Programmierer verwendet, wie es in implantierbaren
Anti-Arrhythmie-Vorrichtungen üblich
ist.
-
Die
Vorrichtung nach
3 enthält einen Aktivitätssensor
344,
der auf der Innenfläche
des Vorrichtungsgehäuses
oder an der Hybridschaltung im Vorrichtungsgehäuse angebracht ist, wobei er
dem Sensor
30 nach
1 entspricht.
Der Sensor
344 und der in der Schaltungsanordnung
342 vorhandene
Sensor können
in der herkömmlichen
Weise verwendet werden, die im
US-Patent
Nr. 4.428.378 , erteilt an Anderson u. a., beschrieben ist,
um die zugrundeliegende Schrittmacherrate der Vorrichtung in auf
die Frequenz ansprechenden Schrittmacherbetriebsarten zu regeln.
Außerdem
werden der Sensor und die Schaltungsanordnung
342 verwendet,
um die Variationen einer Basis-Herzfrequenz
bereitzustellen, um die Aktivitäten
des täglichen
Lebens und der zirkadianen Variation bei Patienten widerzuspiegeln,
die sitzen und nicht üben
können,
um die Stärke und
das Arbeiten des Herzens zu verbessern, wie im Folgenden beschrieben
wird.
-
Der
Rest der Schaltungsanordnung ist für die Bereitstellung der Herzschrittmacher-,
Kardioversions- und Defibrillationstherapien dediziert bzw. ausgebildet,
wobei er für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung einer im Stand der Technik
bekannten Schaltungsanordnung entsprechen kann. Eine beispielhafte
Vorrichtung wird wie folgt für
das Ausführen
der Schrittmacher-, Kardioversions- und Defibrillationsfunktionen
offenbart. Die Schrittmacher-Taktsteuerungs-/Steuerschaltungsanordnung 212 enthält programmierbare
digitale Zähler,
die die grundlegenden Zeitintervalle steuern, die der DDD, VVI,
DVI, VDD, AAI, DDI, DDDR, WIR, DVIR, VDDR, AAIR, DDIR und anderen
Betriebsarten des Einzel- und Doppelkammer-Schrittmacherbetriebs zugeordnet sind,
die im Stand der Technik wohlbekannt sind. Die Schaltungsanordnung 212 steuert
außerdem
die dem Anti-Tachyarrhythmie-Schrittmacherbetrieb
sowohl im Atrium als auch im Ventrikel zugeordneten Ersatzintervalle
unter Verwendung irgendwelcher im Stand der Technik bekannten Anti-Tachyarrhythmie-Schrittmachertherapien.
-
Die
durch die Schrittmacher-Schaltungsanordnung 212 definierten
Intervalle enthalten die atrialen und ventrikulären Schrittmacher-Ersatzintervalle, die
Refraktärperioden,
während
denen die erfassten P-Wellen und R-Wellen wirkungslos sind, um die
Taktung der Ersatzintervalle neu zu starten, und die Impulsbreiten
der Schrittmacherimpulse. Die Dauern dieser Intervalle werden durch
den Mikroprozessor 224 in Reaktion auf die im Speicher 226 gespeicherten
Daten bestimmt und über
den Adressen-/Datenbus 218 zur Schrittmacher-Schaltungsanordnung 212 übertragen.
Die Schrittmacher-Schaltungsanordnung 212 bestimmt außerdem unter
der Steuerung des Mikroprozessors 224 die Amplitude der
Herzschrittmacherimpulse.
-
Während des
Schrittmacherbetriebs bzw. der Stimulation werden bei der Erfassung
der R-Wellen und der P-Wellen, wie sie durch die Signale auf den
Leitungen 202 und 206 angegeben werden, und in Übereinstimmung
mit der ausgewählten
Schrittmacher-Betriebsart bei der Zeitablaufauslöser-Erzeugung der Schrittmacherimpulse
durch die Schrittmacher-Ausgangsschaltungen 214 und 216,
die an die Elektroden 317, 321, 324 und 326 gekoppelt
sind, die Ersatzintervall-Zähler
in der Schrittmacher-Taktungs-/Steuerschaltungsanordnung 212 zurückgesetzt.
Die Ersatzintervall-Zähler
werden außerdem bei
der Erzeugung der Schrittmacherimpulse zurückgesetzt, wobei dadurch die
grundlegende Taktung der Herzschrittmacherfunktionen einschließlich des Anti-Tachyarrhythmie-Schrittmacherbetriebs
gesteuert wird.
-
Die
Dauern der durch die Ersatzintervall-Zeitgeber definierten Intervalle
werden durch den Mikroprozessor 224 über den Daten-/Adressenbus 218 bestimmt.
Der Wert des Zählerstands,
der in den Ersatzintervall-Zählern
vorhanden ist, wenn sie durch die erfassten R-Wellen und P-Wellen zurückgesetzt
werden, kann verwendet werden, um die Dauern der R-R-Intervalle,
der P-P-Intervalle, der PR-Intervalle und der R-P-Intervalle zu
messen, wobei diese Messungen im Speicher 226 gespeichert werden
und im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, um die Herzfrequenz-Variabilität zu messen,
und im Zusammenhang mit den Tachyarrhythmie-Erfassungsfunktionen
verwendet werden.
-
Der
Mikroprozessor 224 arbeitet als eine unterbrechungsgesteuerte
Vorrichtung, wobei er auf die Unterbrechungen von der Schrittmacher-Taktungs-/Steuerschaltungsanordnung 212 anspricht bzw.
reagiert, die dem Auftreten der erfassten P-Wellen und R-Wellen
entsprechen und die der Erzeugung der Herzschrittmacherimpulse entsprechen. Diese
Unterbrechungen werden über
den Daten-/Adressenbus 218 bereitgestellt. Alle notwendigen
mathematischen Berechnungen, die durch den Mikroprozessor 224 auszuführen sind,
und jede Aktualisierung der Werte oder Intervalle, die durch die Schrittmacher-Taktungs-/Steuerschaltungsanordnung 212 gesteuert
werden, finden nach derartigen Unterbrechungen statt. Der Mikroprozessor 224 enthält einen
zugeordneten ROM, in dem das gespeicherte Programm, das seinen Betrieb
steuert, wie im Folgenden beschrieben wird, steht. Ein Abschnitt
des Speichers 226 kann als mehrere Umlaufpuffer konfiguriert
sein, die Folgen von gemessenen Intervallen enthalten können, die
in Reaktion auf das Auftreten einer Schrittmacher- oder Erfassungsunterbrechung analysiert
werden können,
um zu bestimmen, ob das Herz des Patienten gegenwärtig eine
atriale oder eine ventrikuläre
Tachyarrhythmie zeigt.
-
Das
Arrhythmetrie-Erfassungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann
irgendeinen der zahlreichen verfügbaren
Tachyarrhythmie-Erfassungsalgorithmen des Standes der Technik enthalten.
Eine bevorzugte Ausführungsform
kann alle oder eine Teilmenge der auf Regeln beruhenden Erfassungsverfahren
verwenden, die im
US-Patent Nr.
5.545.186 , erteilt an Olsen u. a., oder im
US-Patent Nr. 5.755.736 , erteilt an
Gillberg u. a., beschrieben sind. Es könnte jedoch außerdem irgendeine
der verschiedenen im Stand der Technik bekannten Arrhythmie-Erfassungsmethodologien
in alternativen Ausführungsformen
der Erfindung nützlich
verwendet werden.
-
Falls
eine atriale oder ventrikuläre
Tachyarrhythmie erfasst wird und ein Anti-Tachyarrhythmie-Schrittmacherregime
erwünscht
ist, werden die Taktungsintervalle zum Steuern der Erzeugung der Anti-Tachyarrhythmie-Schrittmachertherapien
vom Mikroprozessor 224 in die Schrittmacher-Taktungs- und
Steuerschaltungsanordnung 212 geladen, um den Betrieb der
Ersatzintervall-Zähler
darin zu steuern und um die Refraktärperioden zu definieren, während denen
die Erfassung der R-Wellen und der P-Wellen wirkungslos ist, um
die Ersatzintervall-Zähler
neu zu starten.
-
Falls
die Erzeugung eines Kardioversions- oder Defibrillationsimpulses
erforderlich ist, verwendet der Mikroprozessor 224 den
Ersatzintervall-Zähler,
um sowohl die Taktung derartiger Kardioversions- und Defibrillationsimpulse
als auch die zugeordneten Refraktärperioden zu steuern. In Reaktion
auf die Erfassung eines atrialen oder ventrikulären Flimmerns oder einer atrialen
oder ventrikulären
Tachyarrhythmie, die einen Kardioversionsimpuls erfordern, aktiviert
der Mikroprozessor 224 die Kardiversions-/Defibrillations-Steuerschaltungsanordnung 230,
die das Laden der Hochspannungskondensatoren 246, 248 über die
Ladeschaltung 236 unter der Steuerung der Hochspannungs-Ladesteuerleitung 240 initiiert.
Die Spannung an den Hochspannungskondensatoren wird über die
VCAP-Leitung 244 überwacht,
wobei sie durch den Multiplexer 220 geleitet wird und in
Reaktion auf das Erreichen eines durch den Mikroprozessor 224 festgelegten
vorgegebenen Wertes zur Erzeugung eines logischen Signals auf der Cap-Full-Leitung
(CF-Leitung) 254 führt,
was das Laden beendet. Danach wird die Taktung der Abgabe des Defibrillations-
oder Kardiversionsimpulses durch die Schrittmacher-Taktungs-/Steuerschaltungsanordnung 212 gesteuert.
Nach der Abgabe der Flimmer- oder Tachykardietherapie führt dann der
Mikroprozessor die Vorrichtung zurück zum Herzschrittmacherbetrieb
und erwartet die nächste
folgende Unterbrechung aufgrund des Schrittmacherbetriebs oder des
Auftretens einer erfassten atrialen oder ventrikulären Depolarisation.
In der veranschau lichten Vorrichtung wird die Abgabe der Kardioversions- oder Defibrillationsimpulse
durch die Ausgangschaltung 234 unter der Steuerung der
Steuerschaltungsanordnung 230 über den Steuerbus 238 ausgeführt. Die
Ausgangschaltung 234 bestimmt, ob ein monophasischer oder
biphasischer Impuls abgegeben wird, ob das Gehäuse 311 als Katode
oder Anode dient und welche Elektroden bei der Abgabe des Impulses
beteiligt sind.
-
4 ist
eine funktionale schematische graphische Darstellung des in 2 veranschaulichten Schrittmachers 120.
Der Schrittmacher nach den 2 und 4 ist
im wesentlichen eine Menge der Teilkomponenten des in den 1 und 3 veranschaulichten
implantierbaren Schrittmachers/Kardioverters/Defibrillators. Wie
die Vorrichtung nach 3 ist der Schrittmacher eine
mikroprozessorgesteuerte Vorrichtung mit dem Mikroprozessor 189,
der unter der Steuerung einer im Festwertspeicher (ROM) 191 gespeicherten
Programmierung arbeitet. In der Vorrichtung, wie sie veranschaulicht
ist, sind die Elektroden 136 und 138, die für die Anordnung
im Atrium des Herzens des Patienten vorgesehen sind, an einen atrialen
Verstärker 181 gekoppelt,
der dem atrialen Verstärker 204 in 3 entsprechen
kann. Ähnlich
sind die ventrikulären
Elektroden 140 und 142 an den ventrikulären Verstärker 182 gekoppelt,
der dem ventrikulären
Verstärker 200 in 3 entsprechen kann.
Die Ausgaben der atrialen und ventrikulären Verstärker 181 und 182 werden
in die Taktungs- und Steuerschaltungsanordnung 183 eingegeben,
die im Allgemeinen der Schrittmacher-Taktungs- und Steuerschaltungsanordnung 212 nach 3 entspricht und
die die Intervalle zwischen den erfassten Depolarisationen misst
und sowohl die Intervalle zwischen den abgegebenen Schrittmacherimpulsen
als auch die Erzeugung von Unterbrechungen über die Daten/Adressen 192 steuert,
um den Mikroprozessor 189 in Reaktion auf die Abgabe eines
Schrittmacherimpulses oder die Erfassung einer Herzdepolarisation
zu wecken. Die Intervalle zwischen den durch die Taktungs-Steuerschaltungsanordnung 183 gemessenen
Depolarisationen werden in einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 190 gespeichert,
bis sie durch den Mikroprozessor 189 verarbeitet werden,
um die durchschnittlichen Herzfrequenzwerte abzuleiten. Die entsprechend
einer oder mehrerer der Standard-Schrittmacherbetriebsarten, die
im Zusammenhang mit 3 beschrieben sind, abgegebenen
atrialen und ventrikulären
Schrittmacherimpulse werden durch die Generatorschaltungen 184 und 185 für atriale
und ventrikuläre
Impulse erzeugt, die den Impulsgeneratorschaltungen 214 und 216 in 3 entsprechen
können.
Außerdem
enthält
die Taktungs- und Steuerschaltungsanordnung 183 einen Takt 180, der
verwendet wird, um zu bestimmen, wann eine Ersatzfrequenz-Variationssitzung
gemäß der vorliegenden
Erfindung auszuführen
ist, wie im Folgenden beschrieben wird.
-
Der
in 4 veranschaulichte Sensor kann entweder einem
Aktivitätssensor 126,
wie er im Zusammenhang mit 2 oben beschrieben
worden ist, oder einem hämodynamischen
Sensor, wie er im Zusammenhang mit 2 beschrieben
worden ist, entsprechen. Falls der Sensor ein Aktivitätssensor ist,
dann kann die Sensorverarbeitungsschaltungsanordnung 186 der
im Zusammenhang mit 3 erörterten Sensorverarbeitungsschaltungsanordnung 342 entsprechen.
Falls jedoch der Sensor ein hämodynamischer
Sensor ist, würde
die Sensorverarbeitungsschaltungsanordnung der Art der Verarbeitungsschaltungsanordnung
entsprechen, die typischerweise hämodynamischen Sensoren zugeordnet
ist. Die Telemetrieschaltungsanordnung 187 im Zusammenhang
mit der Antenne 188 dient dazu, Informationen zu einem
externen Programmierer zu senden und Informationen von einem externen
Programmierer zu empfangen, wie oben im Zusammenhang mit der Vorrichtung
nach 3 beschrieben worden ist, einschließlich von
Informationen bezüglich
der gespeicherten Median-Intervallwerte und der Herzfrequenz-Variabilitätsmessungen
im RAM 190, wie sie durch den Mikroprozessor 189 berechnet werden.
-
5 ist
ein Grundriss bzw. eine Draufsicht eines externen Programmierers
einer Art, die für
die Verwendung im Zusammenhang mit der Praxis der vorliegenden Erfindung
im Zusammenhang mit irgendeiner der Vorrichtungen nach den 1 und 2 geeignet
ist. Der Programmierer 420 ist eine mikroprozessorgesteuerte
Vorrichtung, die mit einem Programmierungskopf 422 für die Kommunikation mit
einer implantierten Vorrichtung, einer Menge von Oberflächen-Elektrogrammelektroden 459 für die Überwachung
des Elektrogramms eines Patienten, einer Anzeige 455, die
vorzugsweise eine berührungsempfindliche
Anzeige ist, Steuertasten oder Tasten 465 und einer Schreibspitze 456 für die Verwendung
im Zusammenhang mit dem berührungsempfindlichen
Schirm 455 versehen ist. Mittels der Steuertasten 465 und
des berührungsempfindlichen Schirms 455 und
der Schreibspitze 456 kann der Arzt Befehle für die Übertragung
zu der implantierbaren Vorrichtung formatieren. Mittels des Schirmes 455 kann
der Arzt die von der implantierbaren Vorrichtung durch Telemetrie übertragenen Informationen
beobachten, einschließlich
diagnostischer Informationen, wie z. B. Sitzungen, die initiiert
worden sind, der Zeitpunkt, zu dem sie initiiert worden sind, und
ob sie bei einem normalen Abschluss der Sitzung oder vor dem Abschluss
der Sitzung in Reaktion auf ein Abschlussereignis abgeschlossen
worden sind, wie im Folgenden beschrieben wird.
-
Der
Programmierer ist ferner mit einem Drucker 463 versehen,
der Druckkopie-Aufzeichnungen der Anzeigen der von der implantierten
Vorrichtung empfangenen Signale, wie z. B. der Elektrogramme, der
gespeicherten Parameter, der programmierten Parameter und der Informationen
bezüglich
der Herzfrequenz-Variabilität
und der Herzfrequenz-Tendenzen
und der anderen diagnostischen Informationen, erlaubt. Während dies
in dieser Ansicht nicht sichtbar ist, kann die Vorrichtung außerdem mit
einem Disketten- oder
CD-ROM-Laufwerk und/oder einem Port zum Einfügen von Erweiterungskarten,
wie z. B. P-ROM-Kassetten, versehen sein, um Software-Erweiterungen
und Modifikationen für
den Programmierer 420 zu erlauben.
-
Im
Kontext der vorliegenden Erfindung kann der Programmierer 420 einfach
als eine Eingabevorrichtung und eine Anzeigevorrichtung, die Informationen
bezüglich
der Herzfrequenz-Variabilität,
wie sie durch die implantierte Vorrichtung berechnet wird, anzeigt,
dienen, oder er kann statt dessen die in der Aufwärtsstrecke übertragenen
Rohdaten bezüglich der
Herzintervalle empfangen und kann die Werte der Herzfrequenz-Tendenzen
und der Herzfrequenz-Variabilität
gemäß der vorliegenden
Erfindung berechnen. Es wird angenommen, dass es bevorzugt ist, dass
die implantierte Vorrichtung die Masse der Berechnungen ausführt, die
notwendig sind, um die Erfindung zu praktizieren, und dass es insbesondere bevorzugt
ist, dass die implantierte Vorrichtung wenigstens die Median-Frequenzwerte berechnet,
um die Speicheranforderungen in der implantierten Vorrichtung zu
verringern. Die Zuordnung der Funktionen zwischen der implantierten
Vorrichtung und dem Programmierer kann sich jedoch zwischen den
bevorzugten Ausführungsformen
unterscheiden und dennoch zu einem betriebsfähigen System führen.
-
6 ist
ein Funktionsschema eines Programmierers, wie er in 5 veranschaulicht
ist, der für
die Verwendung im Zusammenhang mit der Erfindung geeignet ist. Der
Programmierer 420 ist eine mikroprozessorgestützte Vorrichtung
des Personal-Computer-Typs, die eine Zentraleinheit 450 enthält, die
z. B. ein Intel 80386 oder 80486 oder Pentium-Mikroprozessor oder
dergleichen sein kann. Ein Systembus 451 verbindet die
CPU 450 mit einem Festplattenlaufwerk 452, das
die Betriebsprogramme und -daten speichert, und mit einer Graphikschaltung 453 und
einem Schnittstellen-Controller-Modul 454. An den Bus 451 sind
außerdem
ein Diskettenlaufwerk 466 oder ein CD-ROM-Laufwerk gekoppelt,
wobei sie über
einen Platteneinfügeschlitz
im Gehäuse des
Programmierers 420 zugänglich
sind. Der Programmierer 420 enthält ferner ein Schnittstellenmodul 457,
das eine digitale Schaltung 458, eine nicht isolierte analoge
Schaltung 459 und eine isolierte analoge Schaltung 460 enthält. Die
digitale Schaltung 448 ermöglicht dem Schnittstellenmodul 457, mit
dem Schnittstellen-Controller-Modul 454 zu kommunizieren.
-
Damit
der Arzt oder ein anderer Pfleger oder Anwender mit dem Programmierer 420 kommuniziert,
sind die Steuertasten 465 oder optional eine an die CPU 50 gekoppelte
Tastatur vorgesehen. Die primäre
Kommunikationsbetriebsart erfolgt jedoch über den Graphikanzeigeschirm 455 des
wohlbekannten "berührungsempfindlichen" Typs, der durch
die Graphikschaltung 453 gesteuert wird. Ein Anwender des Programmierers 420 kann
mit ihm durch die Verwendung einer Schreibspitze 456 in
Wechselwirkung treten, die außerdem
an die Graphikeinheit 453 gekoppelt ist und die verwendet
wird, um auf verschiedene Orte auf dem Schirm 455 zu zeigen,
die Menü-Auswahlmöglichkeiten
für die
Auswahl durch den Anwender oder eine alphanumerische Tastatur zum Eingeben
von Text oder Zahlen und anderen Symbolen anzeigen.
-
Die
Graphikanzeige 455 zeigt außerdem verschiedene Schirme
der durch Telemetrie nach außen übertragenen
Daten oder Echtzeitdaten, die Messungen der Herzfrequenz-Variabilität und der
Herzfrequenz-Tendenzen enthalten, gemäß der vorliegenden Erfindung
an. Der Programmierer 420 ist außerdem mit einem Bandschreiber-Drucker 463 oder
dergleichen versehen, der an das Schnittstellen-Controller-Modul 454 gekoppelt
ist, damit eine Druckkopie eines EKG oder EGM eines Patienten, eines
Markierungskanals oder der auf der Anzeige 455 angezeigten
Graphik erzeugt werden kann.
-
Wie
für die
Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet klar ist, ist es oft erwünscht, Mittel
für den
Programmierer 420 vorzusehen, um seine Betriebsart in Abhängigkeit
vom Typ oder der Generation der implantierten medizinischen Vorrichtung,
die zu programmieren ist, anzupassen. Demgemäß kann es erwünscht sein,
eine Erweiterungskassette zu besitzen, die EPROMs oder dergleichen
zum Speichern von Software-Programmen enthält, um den Programmierer 420 zu
steuern, damit er in einer besonderen Weise arbeitet, die einem
gegebenen Typ oder einer gegebenen Generation der implantierbaren
medizinischen Vorrichtung entspricht. Außerdem ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung erwünscht,
die Fähigkeit
durch die Erweiterungskassette oder durch das Diskettenlaufwerk 66 oder
das CD-ROM-Laufwerk
zu schaffen.
-
Die
nicht isolierte analoge Schaltung 459 des Schnittstellenmoduls 457 ist
an einen Programmierungskopf 422 gekoppelt, der verwendet
wird, um die Aufwärtsstrecken- und Abwärtsstrecken-Telemetrieverbindungen
zwischen dem Schrittmacher 410 und dem Programmierer 420 aufzubauen,
wie oben beschrieben worden ist. Die über die Aufwärtsstrecken-Telemetrie übertragenen
EGM-Signale werden im Programmierungskopf 422 empfangen
und der nicht isolierten analogen Schaltung 459 bereitgestellt.
Die nicht isolierte analoge Schaltung 459 setzt wiederum
die digitalisierten EGM-Signale in analoge EGM-Signale um und präsentiert
diese Signale auf den Ausgangsleitungen A EGM OUT und V EGM OUT.
Diese Ausgangsleitungen können
dann an einen Bandschreiber-Recorder 463 angelegt werden, um
einen Ausdruck einer Druckkopie des A EGM oder des V EGM für die Betrachtung
durch den Arzt zu schaffen. Ähnlich
werden die durch den Programmierungskopf 422 empfangenen
Markierungen auf der MARKER CHANNEL-Ausgangsleitung von der nicht
isolierten analogen Schaltung 459 präsentiert.
-
Die
isolierte analoge Schaltung 460 im Schnittstellenmodul 547 ist
vorgesehen, um externe EKG- und elektrophysiologische(EP-)Stimulationsimpulssignale
zu empfangen. Insbesondere empfängt die
analoge Schaltung 460 EKG-Signale von den Hautelektroden 459 des
Patienten und verarbeitet diese Signale, bevor sie sie dem Rest
des Programmierersystems in einer im Stand der Technik wohlbekannten
Weise bereitstellt. Die Schaltung 460 arbeitet ferner,
um die EP-Stimulationsimpulse von einem externen EP-Simulator für die Zwecke
nichtinvasiver EP-Studien zu empfangen, wie außerdem im Stand der Technik
bekannt ist.
-
Um
eine richtige Positionierung des Programmiererkopfes 422 über der
Antenne der zugeordneten implantierten Vorrichtung sicherzustellen, wird
eine Rückkopplung
für den
Arzt bereitgestellt, dass sich der Programmierungskopf 422 in
einer zufriedenstellenden Kommunikation mit ihr befindet und ausreichend
starke HF-Signale empfängt.
Diese Rückkopplung
kann z. B. mittels eines Kopfpositionsanzeigers, z. B. einer Leuchtdiode
(LED) oder dergleichen, bereitgestellt werden, die leuchtet, um
einen stabilen Telemetriekanal anzugeben.
-
7 ist
eine schematische graphische Darstellung eines Patientenaktivators
des Typs, der mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Der
Aktivator
300, der zu dem im
US-Patent
Nr. 5.836.975 an DeGroot beschriebenen Patientenaktivator ähnlich ist,
nimmt im Allgemeinen die Form eines Kunststoffgehäuses an,
das mit einer Drucktaste
302 versehen ist, durch die der
Patient die Abgabe einer im Voraus definierten durch den Patienten
initiierten Therapie anfordern kann, einschließlich der Ersatzfrequenz-Variationstherapie
der vorliegenden Erfindung, die im Folgenden ausführlich beschrieben wird.
Die Vorrichtung ist batteriebetrieben, wobei Batterien verwendet
werden, die mittels der Batterieabdeckung
304 zugänglich sind.
Auf der Rückseite
der Vorrichtung befinden sich nicht sichtbar zwei Anzeigeleuchten,
eine grün,
eine gelb bzw. bernsteinfarben, die verwendet werden, um dem Patienten
Informationen bezüglich
des Zustands und des Betriebs der vom Patienten initiierten Therapie
bereitzustellen.
-
8 ist
ein funktionaler Blockschaltplan eines Patientenaktivators des Typs
für die
Verwendung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung. Diese
Vorrichtung entspricht im Allgemeinen den gegenwärtig kommerziell verfügbaren Patientenaktivatoren
für die
Verwendung im Zusammenhang mit implantierten Medtronic-Schrittmachern,
wobei sie insbesondere im Allgemeinen dem Medtronic-Patientenaktivator,
Modell 9462, entspricht, der sich gegenwärtig in der kommerziellen Verteilung
für die
Verwendung im Zusammenhang mit implantierten Bradykardie-Schrittmachern befindet.
Die Steuerfunktionen werden durch den Mikroprozessor 308 basierend
auf der in seinem zugeordneten Festwertspeicher, der sich darin
befindet, gespeicherten Programmierung bereitgestellt. Der Mikroprozessor 308 stellt die
Ausgangssignale zum Erzeugen hörbarer
Patientenalarmsignale mittels des Treibers 310 und des Lautsprechers 312 bereit.
Der Mikroprozessor 308 stellt außerdem Steuersignale für den LED-Treiber 314 bereit,
um die zugeordneten bernsteinfarbigen und grünen LEDs 316 zu speisen,
auf die oben Bezug genommen worden ist. Die Vorrichtung wird durch
eine Batterie 318 ge speist, die mittels einer Leistungs-/Umschalt-/Batterieüberwachungs-Schaltungsanordnung 320 an
den Mikroprozessor 308 gekoppelt ist, die außerdem den
Mikroprozessor mit einer Anzeige versieht, dass die Drucktaste 322 gedrückt worden
ist.
-
Die
Kommunikation mit dem Mikroprozessor 308 wird mittels der
Antennen-Treiber-/Umschaltschaltung 324, dem Empfänger-Demodulator 326 und
der RF- bzw. HF-Antenne 328 ausgeführt. Die Übertragungen von der implantierten
Vorrichtung werden durch die Antenne 328 empfangen und
werden durch den Empfänger-Demodulator 326 demoduliert,
um über
die Antenne 188 dem Mikroprozessor 189 (4)
bereitgestellt zu werden. In Reaktion auf die empfangenen Übertragungen
von der implantierten Vorrichtung steuert der Mikroprozessor den Betrieb
der Audio- und Lichttreiber 310 und 314, um die
Art der empfangenen Kommunikation anzugeben. Die Übertragungen
zur implantierten Vorrichtung, z. B. in Reaktion auf die Aktivierung
der Drucktaste 302, werden durch den Mikroprozessor 308 der Antennen-Ansteuer-/Umschaltschaltung
bereitgestellt, die dann mittels der Antenne 328 mit der
implantierten Vorrichtung kommuniziert.
-
9 ist
ein Ablaufplan eines Verfahrens zum Variieren eines Parameters in
einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung. Obwohl das Verfahren zum Variieren eines Parameters in
einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung, das in 9 veranschaulicht ist,
als im Herzschrittmacher 120 verwendet beschrieben wird,
ist es selbstverständlich,
dass nicht vorgesehen ist, dass das Verfahren zum Variieren eines Parameters
der vorliegenden Erfindung auf die Verwendung im Schrittmacher 120 eingeschränkt ist, wobei
es ähnlich
in anderen implantierbaren medizinischen Vorrichtungen, wie z. B.
dem Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillator 10, verwendet
werden könnte.
-
Wie
in den 4 und 9 veranschaulicht ist, werden
zu irgendeinem Punkt nach der Implantierung der implantierbaren
medizinischen Vorrichtung 120 Informationen bezüglich des
Patienten, wie z. B. der Zustand der koronaren Herzkrankheit, der
Zustand der Herzinsuffizienz, das Geburtsdatum, das Geschlecht,
das Alter, die Tageszeit, um die Ersatzfrequenz-Variation zu initiieren,
und ob das Frequenzvariationsmerkmal der vorliegenden Erfindung EIN- oder AUS-zuschalten
ist, zusätzlich
zu den im Folgenden beschriebenen anderen programmierbaren Merkmalen über den
Programmierer 420 durch einen Arzt oder Kliniker eingegeben,
Schritt 500. Sobald die Patienteninformationen initiiert
sind und das Frequenzvariationsmerkmal EINgeschaltet ist, bestimmt
der Mikroprozessor 189, ob eine programmierbare vorgegebene
Zeitdauer abgelaufen ist, seit die letzte Erzeugung eines Histogramms
ausgeführt worden
ist, Schritt 502.
-
Die
im Schritt 502 verwendete programmierbare Zeitdauer entspricht
der Zeitdauer zwischen den erzeugten Histogrammen und sollte basierend auf
der gewünschten
Tageszeit und der gewünschten Anzahl,
wie oft die Initiierung des Frequenzvariationsmerkmals vorgesehen
ist, gewählt
werden. Sobald die vorgegebene Zeitdauer seit dem letzten erzeugten
Histogramm abgelaufen ist, erzeugt der Mikroprozessor 189 ein
Histogramm der Herzfrequenz des Patien ten, Schritt 504,
das im Folgenden unter Bezugnahme auf die 10A und 10B beschrieben wird, wobei er die vorgegebene
Zeitdauer, die im Schritt 502 verwendet wird, neu startet
und bestimmt, ob eine Einleitungsverzögerung abgelaufen ist, Schritt 506.
Während
der Einleitungsverzögerung ist
die Anwendung des Parametervariationsmerkmals der vorliegenden Erfindung
um eine vorgegebene Zeitdauer verzögert, die der Programmierung
der Vorrichtung im Schritt 500 folgt, damit die Vorrichtung die
Herzfrequenzdaten während
der vorgegebenen Zeitdauer akkumuliert und die Konsistenz der akkumulierten
Herzfrequenzdaten während
der Zeitdauer herstellt.
-
Sobald
die Einleitungsverzögerung
des Frequenzvariationsmerkmals abgelaufen ist, bestimmt der Mikroprozessor 189 in
Reaktion auf eine Patientenaktivierungsaufforderung, die vom Patientenaktivator 300 (7)
empfangen wird, oder eine Angabe von der Uhr 180, dass
es die programmierte Tageszeit für
das Initiieren der Parametervariation der vorliegenden Erfindung
ist, dass es Zeit ist, eine Sitzung der Ersatzfrequenz-Variation
der vorliegenden Erfindung zu initiieren, Schritt 508.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die spezifische Anzahl und die spezifischen Tageszeiten,
wie oft bzw. zu denen die Ersatzfrequenz-Variationstherapie zu verwenden
ist, programmierbar, wobei sie deshalb auf irgendeinen gewünschten
Wert gesetzt werden können,
wie z. B. zwei- oder
dreimal am Tag, einschließlich
z. B. einer Morgen-, Nachmittags- und Abendsitzung.
-
Sobald
bestimmt wird, dass es Zeit ist, eine Sitzung der Ersatzfrequenz-Variation
der vorliegenden Erfindung zu initiieren, vergleicht der Mikroprozessor 189 das
zuletzt erzeugte Histogramm mit einem im ROM 191 gespeicherten
vorgegebenen Soll-Frequenzprofil, Schritt 510.
-
Ein
Histogramm stellt die Herzaktivitätsdaten dar, die durch die
erfassten QRS-Komplexe repräsentiert
werden, die während
einer Zeitdauer in einer kompakten Weise erhalten werden, worin
aufeinanderfolgende Intervalle zwischen den R-Wellen berechnet und
als eine dem Intervall zugeordnete Herzfrequenz klassifiziert werden. 10A ist eine graphische Darstellung eines Beispiels
eines gemäß der vorliegenden
Erfindung erzeugten Histogramms. 10B ist
eine graphische Darstellung eines entsprechenden beispielhaften
Soll-Frequenzprofils, das in einer implantierbaren medizinischen
Vorrichtung gespeichert ist, für
den Vergleich mit der graphischen Darstellung nach 10A gemäß der vorliegenden
Erfindung. Wie in den 10A und 10B veranschaulicht ist, ist die x-Achse der graphischen Anzeige
in die Behälter 600, 602 unterteilt,
die einem Bereich von Schlägen
pro Minute (BPM) für
die R-R-Intervalle entsprechen, während die y-Achse den prozentualen
Zeitanteil bereitstellt, in dem sich die Herzfrequenz des Patienten
in jedem Behälter befindet.
Da jeder EKG-Komplex während
einer vorgegebenen Zeitdauer erfasst wird, wird die Frequenz in
Schlägen
pro Minute bestimmt, wobei der prozentuale Zeitanteil im geeigneten
Behälter 600 aktualisiert
wird.
-
Es
ist selbstverständlich,
dass nicht vorgesehen ist, dass die vorliegende Erfindung auf das
Erzeugen eines Histogramms basierend auf dem prozentualen Zeitanteil,
in dem sich die Herzfrequenz des Patienten in einem gegebe nen Behälter befindet, eingeschränkt ist,
sondern dass statt dessen vorgesehen ist, das Anzeigen der Herzfrequenz
des Patienten in Form von Größen, die
vom prozentualen Zeitanteil verschieden sind, einzuschließen. Ein
Frequenzprofil kann z. B. unter Verwendung der Anzahl der Schläge, die
in jedem Behälter
auftreten, anstelle des prozentualen Zeitanteils, in dem sich die
Herzfrequenz in jedem Bereich (Behälter) befindet, bestimmt werden.
-
Weil
Patienten, die eine implantierbare medizinische Vorrichtung besitzen,
die die Ersatzfrequenz-Variation der vorliegenden Erfindung verwendet,
typischerweise sitzen, wie z. B. Patienten, die älter sind, die an den Rollstuhl
gebunden sind, die bettlägerig
sind oder die wahrscheinlich das meiste des Tages so verbringen,
dass durch die implantierbare Vorrichtung der Schrittmacherbetrieb
bei der in der Vorrichtung programmierten niedrigeren oder Basalrate
erfolgt, besteht die Tendenz, dass das anfänglich erzeugte Histogramm
bei derartigen Patienten so aussieht, wie in 10A gezeigt
ist, wobei sich die Herzfrequenz des Patienten während eines großen prozentualen
Zeitanteils sehr nahe bei der programmierten niedrigeren Schrittmacherrate
befindet, d. h. zwischen etwa 60–70 Schlägen pro Minute. Derartige Patienten
erfahren typischerweise keine Änderung oder
eine minimale Änderung
ihrer Herzfrequenz während
einer ausgedehnten Zeitdauer. Außerdem besteht die Tendenz,
dass die zirkadianen Variationen bei derartigen Patienten weit kleiner
im Vergleich zu normalen oder nicht sitzenden Patienten sind.
-
Andererseits
ist, wie in 10B veranschaulicht ist, die
Herzfrequenz des Patienten im Idealfall gleichmäßiger über den Bereich der Herzfrequenzen des
Soll-Frequenzprofils
verteilt, wobei der prozentuale Zeitanteil, in dem sich die Herzfrequenz
im Bereich von 60–70
Schlägen
pro Minute befindet, z. B. etwa 30 Prozent beträgt. Es ist selbstverständlich, dass
die Werte des Prozentsatzes der Herzfrequenz, die dem im ROM 191 gespeicherten
Soll-Frequenzprofil entsprechen, programmierbar sind und zusätzlich zur
durch das Beispiel in 10B veranschaulichten
spezifischen Verteilung auf jede gewünschte Verteilung gesetzt sein
können.
Demgemäß ist nicht vorgesehen,
dass das Ersatzfrequenz-Variationsmerkmal
der vorliegenden Erfindung spezifisch auf das Soll-Frequenzprofil
eingeschränkt
ist, wie es in 10B veranschaulicht ist, sondern
dass es stattdessen jedes gewünschte
Soll-Frequenzprofil enthält.
-
In
den 4 und 9 bestimmt der Mikroprozessor 189 basierend
auf dem Vergleich des erzeugten Histogramms mit dem vorgegebenen Soll-Frequenzprofil
(10B), das im ROM 191 gespeichert ist,
Schritt 510, ob eine Sitzung des Frequenzvariationsmerkmals
geeignet sein würde, Schritt 512.
Falls die Sitzung nicht geeignet sein würde, kehrt der Prozess zum
Schritt 502 zurück,
wobei der Mikroprozessor 189 nach dem Warten der vorgegebenen
Zeitdauer ein aktualisiertes Histogramm erzeugt und den Vergleich
des aktualisierten Histogramms mit dem Soll-Frequenzprofil wiederholt,
die Schritte 502–512.
Wie z. B. in den 10A und 10B veranschaulicht
ist, würde
eine Sitzung des Frequenzvariationsmerkmals der vorliegenden Erfindung
in Reaktion darauf, dass der Wert des angegebenen prozen tualen Zeitanteils,
in dem sich die Herzfrequenz des Patienten in einem oder mehreren
oder allen der Herzfrequenz-Behälter 600 des
erzeugten Histogramms befindet, etwa gleich den entsprechenden Herzfrequenz-Behältern 602 des
Histogramms der Soll-Profilfrequenz ist, im Schritt 512 als
ungeeignet bestimmt werden. Andererseits würde eine Sitzung des Frequenzvariationsmerkmals
der vorliegenden Erfindung in Reaktion darauf, dass der Wert des
angegebenen prozentualen Zeitanteils, in dem sich die Herzfrequenz
des Patienten in einem oder mehreren oder allen der Herzfrequenz-Behälter 600 des
erzeugten Histogramms befindet, kleiner als die entsprechenden Herzfrequenz-Behälter 602 des
Histogramms der Soll-Profilfrequenz
ist, im Schritt 512 als geeignet bestimmt werden.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann der Schritt des Bestimmens, ob eine Sitzung des Frequenzvariationsmerkmals
geeignet sein würde,
der Schritt 512, ein Bestimmen enthalten, ob es eine konstante
Herzfrequenz oder eine minimale Änderung der
Herzfrequenz-Variationen während
einer Zeitdauer, wie z. B. vier Stunden, gibt. Es ist nicht vorgesehen,
dass die für
das Bestimmen der konstanten Herzfrequenz oder der minimalen Änderung
der Herzfrequenz-Variation verwendete Zeitdauer auf vier Stunden
eingeschränkt
ist, sondern sie ist programmierbar und kann jede gewünschte Zeitdauer enthalten,
die für
den spezifischen Patienten oder den spezifischen Zustand am geeignetsten
ist. In dieser Weise wird die Sitzung initiiert, wenn die Herzfrequenz
eine konstante Frequenz ist oder kleiner als ein vorgegebener Wert
ist, um die Variabilität
in der Herzfrequenz einzuführen.
-
In
den 4 und 9 wählt der Mikroprozessor 189,
sobald bestimmt worden ist, dass eine Sitzung des Ersatzfrequenz-Variationsmerkmals
der vorliegenden Erfindung geeignet sein würde, ein Übungszeitprofil aus den im
ROM 191 gespeicherten Übungszeitprofilen
aus, Schritt 514. Die 11A und 11B sind graphische Darstellungen beispielhafter Übungszeitprofile
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält
der Übungszeitprofil-Abschnitt
des ROM 191 Informationen, die spezifischen Zeitbereichs-Frequenzprofilen entsprechen,
die sich auf Variationen der Schrittmacherrate beziehen, um z. B.
zahlreiche Übungen
zu simulieren, und die für
spezifische Patienten basierend auf Faktoren, wie z. B. dem Geschlecht
und dem Alter des Patienten, geeignet sind. Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält der Übungsfrequenzprofil-Abschnitt
zusätzlich
zu einer Anzahl von altersentsprechenden programmierbaren Zeitprofilen,
die die Schrittmacherrate der Vorrichtung während einer vorgegebenen Zeitdauer
bei einem Versuch variieren, eine lebhaftere Übung zu simulieren, eine Anzahl
von altersentsprechenden programmierbaren Zeitprofilen, die die
Schrittmacherrate der Vorrichtung während einer vorgegebenen Zeitdauer
bei einem Versuch variieren, die Aktivitäten des täglichen Lebens (ADL) zu simulieren, wie
z. B. Wandern. Für
jedes verfügbare
gespeicherte Übungsfrequenzprofil
vergrößert der
Mikroprozessor 189, sobald das Übungsfrequenzprofil ausgewählt ist,
die niedrigere Schrittmacherrate der Vorrichtung von der programmierten
niedrigeren Schrittmacherrate während
einer vorgegebenen Zeitdauer zu einer entsprechenden Übungssimulationsrate,
die durch das Zeitprofil für
dieses Übungsfrequenzprofil angegeben
wird, um die Wirkungen der Übungsaktivität auf das
Herz des Patienten zu simulieren.
-
Wie
z. B. in 11A veranschaulicht ist, vergrößert der
Mikroprozessor 189, um die Aktivität des Zeitprofils des täglichen
Lebens (ADL) zu simulieren, die programmierte niedrigere Schrittmacherrate
LR zu einer ADL-Übungssimulationsrate
bzw. Rate einer körperlichen
oder sportlichen Betätigung,
wie z. B. 85 Schläge
pro Minute, während
einer vorgegebenen Zeitdauer, nach der die Rate zurück zur ursprünglichen
niedrigeren Rate LR verringert wird. In der gleichen Weise vergrößert der
Mikroprozessor 189, wie in 11B veranschaulicht
ist, um ein lebhafteres Übungszeitprofil
bzw. Profil einer körperlichen
Betätigung
zu simulieren, die niedrigere Schrittmacherrate LR zu einer lebhafteren Übungssimulationsrate,
wie z. B. 120 Schläge
pro Minute, während
einer vorgegebenen Zeitdauer, nach der die Rate zur ursprünglichen
niedrigeren Rate LR verringert wird.
-
Wie
in den 11A und 11B veranschaulicht
ist, enthält
jedes Übungszeitprofil
einen Ratenbeschleunigungsabschnitt 604, der einer Zeitdauer
T1 und einer Form S1 entspricht, die der Rate entspricht, mit der
die Schrittmacherrate von der niedrigeren Rate LR zu einer Übungssimulationsrate 610 vergrößert wird,
einen stationären
Abschnitt 606, der einer Zeitdauer T2 entspricht, bei der
die Übungssimulationsrate 610 aufrechterhalten
wird, und einen Ratenverzögerungsabschnitt 608,
der einer Zeitdauer T3 und einer Form S2 entspricht, die der Rate
entspricht, mit der die Schrittmacherrate von der Übungssimulations rate 610 zu
einer Übungszeitprofil-Abschlußeinstellung,
wie z. B. einer spontan Rate, einer Frequenzantwortrate oder der
niedrigeren Rate LR, verringert wird. Während die Form S1 und die Form
S2 in den 11A und 11B als
linear gezeigt sind, könnten
die Form S1 und die Form S2 außerdem
eine konvexe, konkave, sigmoidale, Sägezahn- oder Treppenstufen-Form besitzen.
-
Die
Werte der Aktivitäts-
bzw. Übungssimulationsrate 610,
des Ratenbeschleunigungsabschnitts 604, des stationären Abschnitts 606 und
des Ratenverzögerungsabschnitts 608 sind
patientenabhängig und
werden durch den Kliniker oder den Arzt einschließlich derartiger
Faktoren wie das Alter und das Geschlecht des Patienten anfangs
in die Vorrichtung programmiert, wobei sie andere Faktoren, wie
z. B. die erzeugten Histogramme und die Zeitdauer, während der
das Frequenzvariationsmerkmal ausgeführt worden ist, enthalten können, wie
im Folgenden beschrieben wird. Wie z. B. in dem in 11A veranschaulichten beispielhaften Zeitprofil
veranschaulicht ist, betragen die Zeiten T1, T2 und T3 anfangs 5
Minuten, wobei die Formen S1 und S2 linear sind, wie angegeben ist.
-
In
den 4 und 9 bestimmt der Mikroprozessor 189,
sobald das Übungszeitprofil
ausgewählt
worden ist, ob die Soll-Profilfrequenz überschritten werden würde, falls
das ausgewählte Übungszeitprofil
durch die Vorrichtung initiiert wird, Schritt 516, indem
er bestimmt, ob einer oder mehrere oder alle Behälter 600 des erzeugten
Histogramms den entsprechenden einen oder die entsprechenden mehreren
oder alle Behälter 602 des
Soll-Frequenzprofils überschreiten
würden.
Falls die Soll-Profilfrequenz über schritten
werden würde,
bestimmt der Mikroprozessor 189, ob alle verfügbaren gespeicherten Übungszeitprofile
ausgeschöpft
worden sind, Schritt 518, wobei er, falls nicht, ein weiteres Übungszeitprofil
auswählt,
Schritt 514, und die Bestimmung des Schrittes 516 für dieses Übungszeitprofil
wiederholt. Falls andererseits die Soll-Profilfrequenz nicht überschritten
werden würde,
aktiviert der Mikroprozessor 189 das ausgewählte Übungszeitprofil,
Schritt 520. Sobald das ausgewählte Übungszeitprofil aktiviert worden
ist, fährt
der Mikroprozessor 189 damit wird, den Patienten zu überwachen,
um zu bestimmen, ob ein Abschlussereignis, das den Abschluss der
Frequenzvariationsfunktion der vorliegenden Erfindung notwendig
machen würde,
wie z. B. ein über
die Schrittmacherrate vergrößerter Sinusrhythmus
oder ein atriales oder ventrikuläres
Tachykardie-Ereignis, während
der Sitzung erfasst wird, Schritt 522. Falls während der
Sitzung ein Abschlussereignis erfasst wird, wird die Sitzung beendet,
Schritt 524. Gemäß der vorliegenden
Erfindung enthalten die Bedingungen für die Beendigung im Schritt 522 vor
dem Abschluss der Sitzung die Erfassung einer Programmierungssitzung,
eines Magneten, einer Herzarrhythmie oder der spontanen Frequenz
oder der Frequenzantwortrate, die zunehmen, so dass sie größer als
die Übungssimulationsrate 610 sind.
-
Sobald
die Sitzung abgeschlossen ist, ja im Schritt 524, oder
beendet wird, Schritt 526, wird die Schrittmacherrate von
der Übungssimulationsrate 610 zurück zu einer
Abschlusseinstellung geführt,
die dem Verzögerungsabschnitt 608 entspricht,
der z. B. entweder die spontane Rate, falls sie größer als
die niedrigere Schrittmacher rate LR ist, die Frequenzantwortrate,
falls sie größer als
die niedrigere Schrittmacherrate LR ist, oder die ursprüngliche
niedrigere Schrittmacherrate LR erreicht, wobei der Prozess zum
Schritt 502 zurückkehrt
und der Mikroprozessor 189 nach dem Warten der vorgegebenen
Zeitdauer ein aktualisiertes Histogramm erzeugt und den Vergleich
des aktualisierten Histogramms mit dem Soll-Frequenzprofil wiederholt, die Schritte 502–512. Es
wird im Schritt 524 bestimmt, dass die Sitzung abgeschlossen
ist, falls z. B. die Gesamtheit der Zeitperioden T1, T2 und T3 abgelaufen
ist.
-
Die
Informationen, die dem entsprechen, wann eine Sitzung beendet worden
ist, Schritt 526, abgeschlossen worden ist, Schritt 524,
oder wenn die Profile ausgeschöpft
worden sind, Schritt 518, werden für die spätere Wiedergewinnung als diagnostische
Informationen gespeichert. In dieser Weise kann ein Arzt diagnostische
Informationen bezüglich dessen
wiedergewinnen, welche Übungssitzungen durch
die Vorrichtung initiiert worden ist, wann jede der initiierten
Sitzungen begonnen worden ist, wann die Sitzungen beendet worden
sind und ob die Sitzungen aufgrund normaler Bedingungen, d. h. der Verzögerungsabschnitt 608 erreicht
entweder die spontane Rate, die Frequenzantwortrate oder die ursprüngliche
niedrigere Schrittmacherrate LR (Schritt 524), oder aufgrund
der Erfassung eines Abschlussereignisses, wie z. B. der Erfassung
einer Programmierungssitzung, eines Magneten, einer Herzarrhythmie
oder der spontanen Frequenz oder der Frequenzantwortrate, die zunehmen,
so dass sie größer als
die Übungssimulationsrate 610 sind,
beendet worden sind (die Schritte 522 und 526).
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung vergleicht der Mikroprozessor 189 beim
Bestimmen anhand des Vergleichs des erzeugten Histogramms mit dem
Soll-Frequenzprofil
(Schritt 512 nach 9), ob die Übung geeignet
ist, den angegebenen prozentualen Zeitanteil, in dem sich die Herzfrequenz
des Patienten im erzeugten Histogramm nach 10A innerhalb
der Behälter 600 für 70–80 Schläge pro Minute
und für
80–90
Schläge
pro Minute befindet, mit dem angegebenen prozentualen Zeitanteil
für die
entsprechenden Behälter 602 für 70–80 und
80–90
Schläge
pro Minute des Soll-Frequenzprofils nach 10B.
Falls irgendeiner der Behälter 600 größer als
die oder etwa gleich den Behältern 602 ist,
bestimmt der Mikroprozessor 189 im Schritt 512,
dass die Übung
nicht geeignet sein würde,
wobei er nach dem Warten der vorgegebenen Zeitdauer ein aktualisiertes
Histogramm erzeugt und den Vergleich des aktualisierten Histogramms
mit dem Soll-Frequenzprofil wiederholt, die Schritte 502–512.
Falls jedoch der Mikroprozessor 189 bestimmt, dass die
Behälter 600 kleiner
als die Behälter 602 sind,
wird bestimmt, dass die Übung
geeignet ist.
-
Gemäß einer
alternativen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, in der das Histogramm anstatt als ein Vergleich
der prozentualen Zeitanteile als ein Vergleich einer Anzahl von
Schlägen
erzeugt wird, stellt die y-Achse
in den 10A und 10B die
Anzahl der Schläge
dar. In dieser Ausführungsform
vergleicht der Mikroprozessor 189, wenn er anhand des Vergleichs
des erzeugten Histogramms mit dem Soll-Frequenzprofil (Schritt 512 nach 9)
bestimmt, ob die Übung
geeignet ist, die angege bene Anzahl von Schlägen im erzeugten Histogramm
nach 10A in den Behältern 600 für 70–80 Schläge pro Minute
und für
80–90
Schläge
pro Minute mit der angegebenen Anzahl von Schlägen in den entsprechenden Behältern 602 für 70–80 und
80–90
Schläge pro
Minute des Soll-Frequenzprofils
nach 10B. Falls irgendeiner der Behälter 600 größer als
die oder etwa gleich den Behältern 602 ist,
bestimmt der Mikroprozessor 189 im Schritt 512,
dass die Übung nicht
geeignet sein würde,
wobei er nach dem Warten der vorgegebenen Zeitdauer ein aktualisiertes
Histogramm erzeugt und den Vergleich des aktualisierten Histogramms
mit dem Soll-Frequenzprofil wiederholt, die Schritte 502–512.
Falls jedoch der Mikroprozessor 189 bestimmt, dass die
Behälter 600 kleiner
als die Behälter 602 sind,
wird bestimmt, dass die Übung geeignet
ist.
-
12 ist
ein Ablaufplan eines Verfahrens zum Variieren einer Schrittmacherrate
in einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Schritte 500–512 in 12 sind
zu den oben beschriebenen Schritten 500–512 nach 9 ähnlich,
wobei sie deshalb um der Kürze
willen nicht wiederholt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung
kann die Frequenzvariationstherapie durch die implantierbare medizinische
Vorrichtung allmählich
eingeleitet und initiiert werden. Wie z. B. in 12 gezeigt
ist, bestimmt der Mikroprozessor 189 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, sobald im Schritt 512 bestimmt
worden ist, dass die Sitzung der Herzfrequenzvariation der vorliegenden
Erfindung geeignet ist, ob das momentan erzeugte Histogramm mit
einer vorgegebenen Anzahl N früher
erzeug ter Histogramme konsistent ist, Schritt 530. Die
vorgegebene Anzahl N kann auf irgendeinen gewünschten Wert, wie z. B. 5,
gesetzt sein, wobei sie es der Vorrichtung ermöglicht, zu verifizieren, dass
die Herzfrequenz des Patienten konsistent bei etwa der gleichen
Frequenz unter der Soll-Profilfrequenz verbleibt.
-
Falls
das momentan erzeugte Histogramm mit der vorgegebenen Anzahl N der
früher
erzeugten Histogramme nicht konsistent ist, nein im Schritt 530, setzt
der Mikroprozessor 189 die Einleitungsverzögerung zurück, Schritt 532,
die dem Schritt 506 zugeordnet ist, so dass die implantierbare
Vorrichtung die Anwendung des Ersatzfrequenz-Variationsmerkmals der
vorliegenden Erfindung um eine vorgegebene Zeitdauer, wie z. B.
fünf Tage,
wie oben beschrieben worden ist, verzögert, nach der der Schritt 530 wiederholt
wird. Falls bestimmt wird, dass die Herzfrequenz des Patienten für die vorgegebene
Anzahl N der früher
erzeugten Histogramme konsistent bei etwa der gleichen Frequenz
unter der Soll-Profilfrequenz verbleibt, ja im Schritt 530,
wird eine Bestimmung bezüglich
dessen ausgeführt,
ob ein projiziertes Histogramm, das eine Sitzung des momentan ausgewählten Übungszeitprofils
enthält,
dazu führen würde, dass
einer oder mehrere der Behälter
des Soll-Frequenzprofils überschritten
werden, Schritt 533. Falls projiziert wird, dass einer
oder mehrere Behälter überschritten
werden würden,
wird das ausgewählte Übungszeitprofil
durch das Ändern
der Übungssimulationsrate 610 (was
effektiv den spezifischen Behälter
oder die spezifischen Behälter ändert, die
mit dem Soll-Frequenzprofil verglichen werden) und/oder der Zeiten
T1–T3
und/oder der Formen S1 und S2 aktualisiert, Schritt 535.
Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kehrt der Prozess sofort nach dem Aktualisieren
des Übungszeitprofils
im Schritt 535 zum Schritt 502 zurück, wobei
der Mikroprozessor 189 nach dem Warten der vorgegebenen
Zeitdauer ein aktualisiertes Histogramm erzeugt, den Vergleich des
aktualisierten Histogramms mit dem Soll-Frequenzprofil wiederholt,
die Schritte 502–512,
und die nachfolgende Herzfrequenz-Variationssitzung unter Verwendung des
aktualisierten Übungszeitprofils
ausführt,
die Schritte 530–548.
In einer weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird, sobald im Schritt 512 das Übungszeitprofil
aktualisiert worden ist, abermals eine Bestimmung bezüglich dessen
ausgeführt,
ob ein projiziertes Histogramm, das eine Sitzung des momentan ausgewählten Übungszeitprofils enthält, dazu
führen
würde,
dass einer oder mehrere Behälter
des Soll-Frequenzprofils überschritten
werden, Schritt 533. In dieser Ausführungsform könnte die
Anzahl, wie oft das Übungszeitprofil
aktualisiert wird, auf eine vorgegebene Anzahl von Aktualisierungen
eingeschränkt
sein, so dass, sobald die vorgegebene Anzahl der Aktualisierungen
ausgeführt
worden ist, ohne dass es dazu führt,
dass der entsprechende Behälter
oder die entsprechenden Behälter
des Soll-Frequenzprofils nicht überschritten
werden, d. h. ohne die Bestimmung von nein im Schritt 533,
der Prozess zum Schritt 502 zurückkehrt und der Mikroprozessor 189 nach
dem Warten der vorgegebenen Zeitdauer ein aktualisiertes Histogramm
erzeugt, den Vergleich des aktualisierten Histogramms mit dem Soll-Frequenzprofil
wiederholt, die Schritte 502–512, und die nachfolgende
Herzfrequenz-Variationssitzung unter Verwendung entweder des ursprünglichen
Aktivitäts-
bzw. Übungszeitprofils oder
eines alternativen Übungszeitprofils
ausführt,
die Schritte 530–548.
-
Falls
jedoch gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der Erfindung projiziert wird, dass einer oder mehrere der Behälter bzw.
Bereiche überschritten
werden würden,
ja im Schritt 533, kehrt der Prozess zum Schritt 502 zurück, ohne
Aktualisierungen an dem Übungszeitprofil
vorzunehmen, wobei der Mikroprozessor 189 nach dem Warten
der vorgegebenen Zeitdauer ein aktualisiertes Histogramm erzeugt,
den Vergleich des aktualisierten Histogramms mit dem Soll-Frequenzprofil
wiederholt, die Schritte 502–512, und die nachfolgende
Herzfrequenz-Variationssitzung unter Verwendung des gleichen Übungszeitprofils
ausführt,
die Schritte 530–548.
Mit anderen Worten, in der alternativen Ausführungsform wird der Aktualisierungsschritt 535 weggelassen.
-
Falls
das projizierte Histogramm angibt, dass einer oder mehrere Behälter nicht überschritten
werden würden,
nein im Schritt 533, aktiviert der Mikroprozessor 189 das
patientenspezifische ADL-Übungszeitprofil,
Schritt 534, so dass die implantierte Vorrichtung den Schrittmacherbetrieb
mit der entsprechenden Übungssimulationsrate 610 (11A) unter Verwendung der vorgegebenen Zeitdauern
T1–T3
und Formen S1 und S2 beginnt.
-
Sobald
das ausgewählte Übungszeitprofil aktiviert
worden ist, fährt
der Mikroprozessor 189 damit fort, den Patienten zu überwachen,
um zu bestimmen, ob ein Abschlussereignis, das die Beendigung der
Frequenzvariationsfunktion notwendig machen würde, wie z. B. ein vergrößerter Sinus rhythmus
oder ein atriales oder ventrikuläres
Tachykardie-Ereignis, während
der Sitzung erfasst wird, Schritt 536. Falls während der
Sitzung ein Abschlussereignis erfasst wird, wird die Sitzung beendet,
Schritt 538. Wie oben unter Bezugnahme auf 9 beschrieben
worden ist, enthalten die Bedingungen für die Beendigung im Schritt 536 vor
dem Abschluss der Sitzung die Erfassung einer Programmierungssitzung,
eines Magneten, einer Herzarrhythmie oder der spontanen Frequenz
oder der Frequenzantwortrate, die zunehmen, so dass sie größer als
die Übungssimulationsrate 610 sind.
-
Sobald
die Frequenzvariationssitzung abgeschlossen ist, ja im Schritt 540,
erzeugt der Mikroprozessor 189 ein aktualisiertes Histogramm,
Schritt 542, und bestimmt, ob das Soll-Frequenzprofil erreicht
worden ist, Schritt 544, indem er den Behälter 600,
der der Übungssimulationsrate 610 des
ausgewählten Übungszeitprofils,
d. h. 85 Schläge
pro Minute, entspricht, mit demselben Behälter 602 des Soll-Frequenzprofils
(10B) vergleicht. Wie oben unter Bezugnahme auf 9 beschrieben
worden ist, wird im Schritt 540 bestimmt, dass die Sitzung
abgeschlossen ist, z. B. sobald die Gesamtheit der Zeitperioden
T1, T2 und T3 abgelaufen ist.
-
Falls
das Soll-Frequenzprofil im Ergebnis des aktivierten Übungszeitprofils
nicht erreicht wird, nein im Schritt 544, wird das Übungszeitprofil
wiederholt, Schritt 534, wobei die Bestimmung bezüglich dessen,
ob die Soll-Frequenz
erreicht worden ist, Schritt 544, anhand des aktualisierten
Histogramms wiederholt wird, das erzeugt wird, nachdem die wiederholte
Sitzung ohne das Auftreten eines Abschlussereignisses abgeschlossen
wird, die Schritte 536–542.
Falls andererseits das Soll-Frequenzprofil im
Ergebnis des aktivierten Übungszeitprofils
erreicht wird, ja im Schritt 544, bestimmt der Mikroprozessor 189,
ob das Soll-Frequenzprofil in einer vorgegebenen Anzahl N erreicht
worden ist, Schritt 546.
-
Die
vorgegebene Anzahl N, in der dem Soll-Frequenzprofil entsprochen
werden muss, die programmierbar ist und auf irgendeinen gewünschten
Wert gesetzt sein könnte,
ermöglicht,
dass die Schrittmacherrate vor dem Nachstellen des Übungszeitprofils,
Schritt 548, in der vorgegebenen Anzahl N auf die ausgewählte Übungssimulationsrate 610 vergrößert wird,
wobei dadurch ermöglicht
wird, dass das Herzfrequenz-Variationsmerkmal der vorliegenden Erfindung ähnlich zu
normalen empfohlenen Übungsregimen
das ausgewählte Übungszeitprofil allmählich ändert und
vergrößert, wie
der Patient immer mehr Sitzungen erlebt. Insbesondere wird, sobald
das Soll-Frequenzprofil in einer vorgegebenen Anzahl N erreicht
worden ist, das ausgewählte Übungszeitprofil
aktualisiert, Schritt 548, indem irgendeine oder mehrere
der Variable des Übungszeitprofils,
wie z. B. die Übungssimulationsrate 610,
die Zeitdauern T1–T3
und die Formen S1 und S2, geändert
werden.
-
Sobald
das Übungszeitprofil
aktualisiert worden ist, wird die Schrittmacherrate von der Übungssimulationsrate 610 zurück zu einer
Abschlusseinstellung geführt,
die dem Verzögerungsabschnitt 608 entspricht,
der z. B. entweder die spontane Rate, falls sie größer als
die niedrigere Schrittmacherrate LR ist, die Frequenzantwortrate,
falls sie größer als
die niedrigere Schrittmacherrate LR ist, oder die niedrigere Schrittmacherrate
LR erreicht, wobei der Prozess zum Schritt 502 zurückkehrt
und der Mikroprozessor 189 nach dem Warten der vorgegebenen
Zeitdauer ein aktualisiertes Histogramm erzeugt, den Vergleich des
aktualisierten Histogramms mit dem Soll-Frequenzprofil wiederholt,
die Schritte 502–512,
und die nachfolgende Herzfrequenz-Variationssitzung unter Verwendung
des aktualisierten Übungszeitprofils ausführt, die
Schritte 530–548.
-
Die
Informationen, die dem entsprechen, wann die Sitzungen beendet worden
sind, Schritt 538, wann sie abgeschlossen worden sind,
Schritt 540, wann dem Soll-Frequenzprofil nicht N-mal entsprochen
worden ist, Schritt 546, oder wann die Übungszeitprofile aktualisiert
oder ausgeschöpft
worden sind, die Schritte 535 und 548, werden
für die spätere Wiedergewinnung
als diagnostische Informationen gespeichert. In dieser Weise kann
ein Arzt diagnostische Informationen bezüglich dessen wiedergewinnen,
welche Aktivitäts-
bzw. Übungssitzungen
durch die Vorrichtung initiiert worden sind, wann jede der initiierten
Sitzungen begonnen worden ist, wann die Sitzungen beendet worden
sind und ob die Sitzungen aufgrund normaler Bedingungen, d. h. der Verzögerungsabschnitt 608 erreicht
entweder die spontane Rate, die Frequenzantwortrate oder die ursprüngliche
niedrigere Schrittmacherrate LR, oder aufgrund der Erfassung eines
Abschlussereignisses, wie z. B. der Erfassung einer Programmierungssitzung,
eines Magneten, einer Herzarrhythmie oder der spontanen Frequenz
oder der Frequenzantwortrate, die zunehmen, so dass sie größer als
die Übungssimulationsrate 610 sind,
beendet worden sind.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung könnte
anstatt des Ausführens
einer einzigen Iteration des ausgewählten Übungszeitprofils während einer
gegebenen Sitzung das ausgewählte Übungszeitprofil,
wie es z. B. in den 11A oder 11B gezeigt
ist, in irgendeiner Anzahl wiederholt werden oder könnte das
ausgewählte Übungszeitprofil
mehrere Sitzungen mit verschiedenen Übungssimulationsraten 610 enthalten.
Eine einzige Sitzung könnte
z. B. enthalten, dass das Übungszeitprofil
nach 11A dreimal hintereinander aktiviert
wird, oder sie könnte
mehrere variierte Sitzungen enthalten, wobei eine Sitzung eine Übungssimulationsrate,
wie z. B. 85 Schläge
pro Minute (11A), besitzt, während eine
zweite Sitzung eine andere Übungssimulationsrate,
wie z. B. 100 Schläge
pro Minute (11B), besitzt usw. Zusätzlich zur Übungssimulationsrate 610 könnten Variationen
in einer oder mehreren der Zeitdauern T1–T3 und Formen S1 und S2 in
der Aktualisierungsprozedur enthalten sein. Die 11C–11F stellen alternative Übungszeitprofile dar, wobei 11C abgestufte Herzfrequenzvariationen bis zu
einem Spitzenpegel veranschaulicht, die dann in Stufen hinab z. B.
zu einer niedrigeren Rate zurückgehen. 11D veranschaulicht die gleiche abgestufte Zunahme
der Schrittmacherrate, wobei jedoch zwischen jeder Stufe eine Periode
mit der niedrigeren Rate liegt. 11E veranschaulicht
eine abgestufte Rate zu einer Spitzenrate, die dann während einer
längeren Zeit
aufrechterhalten wird, bevor zur niedrigeren Rate zurückgekehrt
wird. 11F veranschaulicht abgestufte
Zunahmen zur Übungssimulationsrate, die
dann zur niedrigeren Rate zurückkehrt.
Die veranschaulichten Variationen der Schrittmacherrate sind zusammen
mit jenen, die in den 11A und 11B veranschaulicht sind, nicht als einschränkend gemeint,
wobei sie nur einige der zahlreichen möglichen Verfahren veranschaulichen,
die verwendet werden könnten,
um die Herzfrequenz zu ändern. Es
wird ein geeignetes Übungszeitprofil
ausgewählt, um
die Herzfrequenz zu einer Soll-Frequenz außerhalb der Basalvariation
des Patienten während
einer vorgeschriebenen Dauer entsprechend dem ausgewählten Übungszeitprofil
zu ändern.
-
Einige
der oben beschriebenen Techniken können in einem computerlesbaren
Medium verkörpert
sein, das Befehle für
einen programmierbaren Prozessor, wie z. B. den Mikroprozessor 189,
oder die Schrittmacher-Taktungs-/Steuerschaltungsanordnung 183,
die in 4 gezeigt sind, umfasst. Der programmierbare Prozessor
kann einen oder mehrere einzelne Prozessoren enthalten, die unabhängig oder
in Übereinstimmung
wirken können.
Ein "computerlesbares
Medium" enthält irgendeinen
Typ eines Computerspeichers, wie z. B. Disketten, herkömmliche
Festplatten, CD-ROMs, Flash-ROMS, nichtflüchtige ROMS, RAM und ein magnetisches
oder optisches Speichermedium, ist aber nicht darauf eingeschränkt. Das
Medium kann Befehle enthalten, um einen Prozessor zu veranlassen,
irgendeines der obenbeschriebenen Merkmale auszuführen, um
eine Sitzung der Herzfrequenzvariation gemäß der vorliegenden Erfindung
zu initiieren.
-
Es
ist selbstverständlich,
dass, während
die obige Beschreibung die Verwendung von Histogramm-Behältern enthält, um die
Herzfrequenz-Variabilität
unter Verwendung eines Zeitbereichs zu bestimmen, es nicht vorgesehen
ist, dass die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf die Verwendung von
Histogrammen und auf die Verwendung eines Zeitbereichs eingeschränkt ist.
Statt dessen ist vorgesehen, dass die vorliegende Erfindung weitere Verfahren
zum Bestimmen der Herzfrequenz-Variabilität, wie z. B. die Standardabweichung,
und weitere Bereiche, die vom Zeitbereich verschieden sind, wie z.
B. den Frequenzbereich, umfasst.