-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf biventrikuläre Herzschrittmachersysteme
zum Verbessern der Herzfunktion für Patienten mit Herzinsuffizienz,
wobei die Systeme im rechten und im linken Ventrikel des Herzens
stimulieren und erfassen sowie insbesondere im rechten und/oder
im linken Ventrikel nach einer AV-Verzögerung stimulieren, die anhand
eines vorhergehenden atrialen Erfassungs- oder atrialen Schrittmacherimpulses
bzw. -pulses getaktet wird, die als eine A-RVp-Verzögerung bzw. eine
A-LVp-Verzögerung gekennzeichnet
ist, die jeweils anhand der intrinsischen erfassten A-RVs-Verzögerung oder
der A-LVs-Verzögerung bestimmt werden,
um eine Fusion von abgegebenen linken ventrikulären Schrittmacherimpulsen mit
intrinsischen Depolarisationen des rechten Ventrikels zu bewirken.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Doppelkammer-Schrittmachersysteme,
die in den multi-programmierbaren VDD-, DDD- und DDDR-Schrittmacherbetriebsarten
arbeiten, sind in implantierbaren Doppelkammer-Schrittmachern und bestimmten implantierbaren
Kardiovertern/Defibrillatoren (ICDs) weithin eingeführt, um
auf Anforderung atriales und ventrikuläres synchronisiertes Schrittmachen
zu erzielen. Ein implantierbarer DDD-Schrittmacherimpulsgenerator (IPG) enthält einen
atrialen Erfassungsverstärker,
um atriale Depolarisationen oder P-Wellen im rechten Atrium (RA)
zu erfassen und ein Signal eines atrialen Erfassungsereignisses (A-EVENT)
zu erzeugen, einen ventrikulären
Erfassungsverstärker,
um ventrikuläre
Depolarisationen oder R-Wellen im rechten Ventrikel zu erfassen
(RV) und um ein Signal eines ventrikulären Erfassungsereignisses (V-EVENT)
zu erzeugen, sowie atriale und ventrikuläre Schrittmacherimpulsgeneratoren, die
atriale bzw. ventrikuläre
Schrittmacherimpulse (A-PACE bzw. V-PACE) erzeugen, und ein Betriebssystem,
das die Stimulierungs- und
die Erfassungsfunktion lenkt. Wenn die Atria innerhalb eines im
Voraus definierten Zeitintervalls spontan aufhören zu schlagen (atriales Ausfallintervall),
liefert der Schrittmacher über
ein geeignetes Leitungssystem einen A-PACE-Impuls an das RA. Der
IPG liefert bei der Unterbrechung (time-out) einer AV-Verzögerung,
die anhand eines vorhergehenden A-EVENT oder einer Erzeugung eines
A-PACE-Impulses getaktet wird, sofern kein nicht-refraktäres V-EVENT
in Reaktion auf eine R-Welle während
der AV-Verzögerung
erzeugt wird, über
ein geeignetes Leitungssystem an den RV einen V-PACE-Impuls. Derartige
AV-synchrone DDD-Schrittmacher haben die Fähigkeit, den natürlichen
Sinusrhythmus des Patienten zu verfolgen und den hämodynamischen
Beitrag der atrialen Kontraktion über einen weiten Bereich von
Herzraten zu bewahren.
-
Ein
AV-synchroner DDD-Schrittmacher kann in der VDD-Betriebsart arbeiten oder so programmiert
sein, dass er in ihr arbeitet, wenn die Atrien bzw. Atria in einem
normalen Sinusrhythmus zwischen einem programmierten unteren Ratengrenzwert
(LRL) und einem programmierten oberen Ratengrenzwert (URL) arbeiten.
Dadurch werden die Atrien in der VDD-Schrittmacherbetriebsart nicht
stimuliert.
-
Die
frequenz- bzw. ratenadaptive DDDR- und VDDR-Schrittmacherbetriebsart funktioniert
in der oben beschriebenen Weise, bietet jedoch zusätzlich eine
Ratenmodulation eines Schrittmacher-Ausfallintervalls zwischen den
programmierbaren LRL und URL in Abhängigkeit von einem physiologischen Signal
oder von einem Ratensteuerparameter (RCP), der von einem oder mehreren physiologischen
Sensoren erschlossen wird, und in Bezug auf die geforderte Herzausgangsleistung.
Der Verlass auf die intrinsische atriale Herzrate ist bevorzugt,
wenn diese angemessen zwischen dem URL und der programmierten unteren
Rate liegt. Zu Zeiten, in denen die intrinsische atriale Rate unangemessen
hoch ist, wurde eine Vielfalt von "Betriebsartumschaltungs"-Schemata vorgeschlagen,
um zwischen Verfolgungs-Betriebsarten und Nicht-Verfolgungs-Betriebsarten (sowie
einer Vielfalt von Übergangsbetriebsarten)
eine Umschaltung zu bewirken, die auf der Beziehung zwischen der
atrialen Rate und der vom Sensor abgeleiteten Schrittmacherrate
beruht, wie vom gemeinsam übertragenen
US-Patent Nr. 5.144.949 beispielhaft
erläutert
wird.
-
Die
VDD-, DDD- und DDDR-Schrittmacherbetriebsarten galten anfangs als
von größtem Nutzen für Herzpatienten,
deren Herzen einen intakten sinuatrialen (SA-)Knoten haben, der
die als P-Wellen erfassbaren atrialen Depolarisationen erzeugt,
jedoch außerdem
an einer defekten A-V-Leitung oder einem AV-Block leiden, wobei
die Ventrikel nicht synchron mit den Atria depolarisieren können. Der
RV wird in der DDD-Schrittmacherbetriebsart synchron mit den Atria
nach einer unterbrochenen AV-Verzögerung stimuliert und reicht
allgemein aus, um die Herzausgangsleistung bei sitzenden Patienten
wiederherzustellen. Aktive Patienten mit Sick-Sinus-Syndrom (SSS)
haben eine intrinsische atriale Rate, die zuweilen angemessen, zuweilen
zu schnell und zuweilen zu langsam sein kann. SSS-Patienten verschafft
die DDDR-Schrittmacherbetriebsart eine gewisse Erleichterung, indem
die Atria und die Ventrikel mit einer physiologischen Rate stimuliert
werden, die durch einen Algorithmus bestimmt wird, der auf den RCP
reagiert, der für
die metabolischen Bedürfnisse des
Patienten kennzeichnend ist.
-
Ein
Verlust der elektrischen und mechanischen A-V-Synchronität kann zu
Reihen von asynchronen atrialen und ventrikulären Depolarisationen mit unabhängigen Raten
führen,
die regelmäßig zu einer
atrialen Depolarisation führen,
die dicht auf eine ventrikuläre
Depolarisation folgt. Wenn dies auftritt, kontrahiert das linke
Atrium (LA) gegen eine geschlossene Mitralklappe, was wegen eines
erhöhten atrialen
Drucks zu einem behinderten venösen
Rücklauf
aus den Lungengefäßen und
möglicherweise
sogar zu einem rückläufigen Blutfluss
in den venösen Lungenkreislauf
führt.
Im Ergebnis steigen das Volumen und der Druck im venösen Lungenkreislauf
an. Erhöhte
Drücke
in der Lunge können
zu Lungenstauung und Dyspnoe führen.
Eine Erweiterung der Lungengefäße kann
mit einer peripheren Gefäßerweiterung
und einer Hypotonie verknüpft
sein. Außerdem ist
die begleitende atriale Erweiterung mit einer gesteigerten Produktion
von atrialem natriuretischem Faktor verknüpft und steigert die Anfälligkeit
für atriale
Arrhythmien und möglicherweise
einen Bruch der atrialen Wand. Schließlich erhöht eine Turbulenz und eine
Stauung von Blut im Atrium die Gefahr einer Thrombusbildung und
einer nachfolgenden Bildung einer Embolie in Arterien. Daher ist
die Aufrechterhaltung der mechanischen AV-Synchronität von großer Wichtigkeit,
wie im gemeinsam übertragenen
US-Patent Nr. 5.626.623 ausführlicher
dargelegt ist.
-
Obwohl
DDD- und DDDR-Schrittmachersysteme anfangs angeboten wurden, um,
wie oben beschrieben, Patientenherzen mit A-V-Leitungsstörungen zu
behandeln, wurde in der Literatur der Wert einer Doppelkammer-DDD-
oder -DDDR-Herzschrittmacher-Behandlung von Patienten erkannt, die
an HOCM (hypertropher obstruktiver Kardiomyopathie) leiden. Siehe
beispielsweise "Permanent
Pacing As Treatment For Hypertrophic Cardiomyopathy" von Kenneth M. McDonald
u. a., American Journal of Cardiology, Bd. 68, S. 108–110, Juli
1991. HOCM ist gekennzeichnet durch einen verengten linken ventrikulären Ausflusstrakt
(LVOT), der eine erhebliche Steigerung des systolischen Drucks im
linken ventrikulären
Ende bewirkt. Die Verengung des LVOT wird durch eine erhöhte Dicke
des interventrikulären
Septums verursacht, die den Blutfluss aus dem LV während der
Systole, der Zeitspanne des Auswurfs aus dem Herzen, behindert.
-
Studien
haben gezeigt, dass an HOCM leidende Patienten von einer bestimmten
Betriebsart des DDD-Schrittmachens profitieren können, bei der, in sorgfältig getakteter
AV-Synchronität mit dem
vorhergehend im RA erfassten A-EVENT oder dem vorhergehend im RA
abgegebenen A-PACE, an den RV-Apex oder die Septumwand ein V-FACE
abgegeben wird. Das Stimulieren des RV-Apex, bevor eine spontane
atrioventrikuläre
Leitung die Ventrikel aktiviert, ändert offensichtlich das Muster
der ventrikulären
Septumaktivierung. Da der RV veranlasst wird, sich zuerst zu kontrahieren,
zieht er das Septum zum RV hin, wodurch die LVOT-Obstruktion abgeschwächt wird.
-
Die
Verfahren nach dem Stand der Technik zum synchronen AV-Schrittmachen
bei HOCM Patienten, beispielsweise die im
US-Patent Nr. 5.340.361 oder im
US-Patent Nr. 5.902.324 offenbarten,
berücksichtigen
die Notwendigkeit, die Schrittmacher-AV-Verzögerung regelmäßig zu bewerten.
Die intrinsische AV-Verzögerung
des Patienten ändert sich
allgemein mit der Herzrate, d. h. zwischen Ruhe und körperlicher
Betätigung.
Außerdem
kann eine gleichzeitige Behandlung mit Wirkstoffen wie etwa Betablockern
ebenfalls die intrinsische AV-Verzögerung modifizieren und eine
erneute Bewertung der AV-Verzögerung
erforderlich machen. Die Wichtigkeit einer regelmäßigen genauen
Bestimmung der optimierten Schrittmacher-AV-Verzögerung wird dadurch bedeutsam.
Wenn die Schrittmacher- AV-Verzögerung auf
einen solchen Wert eingestellt ist, dass sie zu kurz ist, um eine
vollständige
ventrikuläre
Aufnahme sicherzustellen, kann der atriale Beitrag zur ventrikulären Füllung beeinträchtigt sein.
Doch wenn die Schrittmacher-AV-Verzögerung auf einen zu großen Wert
eingestellt ist, ist die ventrikuläre Aufnahme beeinträchtigt,
und es können
Episoden ohne ventrikuläres
Schrittmachen auftreten, oder das ventrikuläre Schrittmachen kann nicht
die bestmögliche
Abschwächung
der LVOT-Obstruktion
beitragen. Dementsprechend ist es bei dieser Therapie wichtig, dass die
Schrittmacher-AV-Verzögerung
kontinuierlich oder regelmäßig eingestellt
werden kann, um sie für die
HOCM-Therapie zu optimieren. Die gemeinsam übertragenen
US-Patente Nr. 5.534.506 ,
5.626.620 ,
5.626.623 ,
5.716.383 und
5.749.906 offenbaren Wege zum Optimieren
der Schrittmacher-AV-Verzögerung
für das
Schrittmachen bei Herzen, die eine HOCM aufweisen.
-
Es
wurde außerdem
vorgeschlagen, dass verschiedene Leitungsstörungen, die sowohl Bradykardie
als auch Tachykardie einer Herzkammer mit sich bringen, von Schrittmacherimpulsen
profitieren können,
die an mehreren Orten von Stimulations-/Erfassungselektroden, die
in oder bei einer einzelnen Herzkammer oder in der rechten und der
linken Herzkammer angebracht sind, synchron mit einer Depolarisation
zugeführt
werden, die an wenigstens einem der Orte der Stimulations-/Erfassungselektroden
erfasst wird. Es wird angenommen, dass die atriale und die linksventrikuläre Herzausgangsleistung
erheblich gesteigert werden können,
wenn die Synchronität von
linker und rechter Kammer widerhergestellt wird, insbesondere bei
Patienten, die an Erweiterungs-Kardiomyopathie (DCM) und Stauungs-Herzinsuffizienz
(CHF) leiden.
-
Die
CHF ist allgemein als das Unvermögen des
Herzens definiert, ausreichend viel Blut zu liefern, d. h. eine ausreichende
Herzausgangsleistung zu erzeugen, um die Stoffwechselanforderungen
der peripheren Gewebe zu erfüllen.
Häufig
offenbart sich die CHF durch eine linksventrikuläre Funktionsstörung (LVD),
kann jedoch eine Vielfalt von Quellen haben, darunter HOCM, unterschiedliche
Leitungsstörungen,
Kardiomyopathien usw. Das natürliche
elektrische Aktivierungssystem durch das Herz bringt sequentielle
Ereignisse mit sich, die mit dem sinuatrialen (SA-)Knoten beginnen
und sich durch die atrialen Leitungswege des Bachmann-Bündels und
die internodalen Trakte in der atrialen Ebene fortsetzen, gefolgt
vom atrioventrikulären
(AV-)Knoten, dem gemeinsamen His-Bündel, dem rechten und dem linken Bündelzweig
und schließlich
einer Verteilung in die distalen myokardialen Abschlüsse über das
Purkinje-Faser-Netz, wie in 1 gezeigt
ist.
-
1 ist
eine Veranschaulichung der Übertragung
der Herz-Depolarisationswellen durch das RA, das LA, den RV und
den LV des Herzens 10 in einer normalen elektrischen Aktivierungssequenz
bei einer normalen Herzrate, wobei die Leitungszeiten darin in Sekunden
angegeben sind. Der Herzzyklus beginnt gewöhnlich mit der Erzeugung des
Depolarisationsimpulses beim SA-Knoten in der rechten atrialen Wand
und seiner Übertragung
durch den atrialen Leitungsweg des Bachmann-Bündels und die internodalen
Trakte in der atrialen Ebene in das linke atriale Septum. Die RA-Depolarisationswelle
erreicht den AV-Knoten und das atriale Septum innerhalb von etwa
40 ms und erreicht die am weitesten entfernten Wände des RA und des LA innerhalb
von etwa 70 ms, und die Atria vervollständigen ihre Kontraktion infolge
der elektrischen Aktivierung. Die vereinigte RA- und LA-Depolarisationswelle
erscheint als die P-Welle des PQRST-Komplexes, wenn sie über externe ECG-Elektroden
erfasst und angezeigt wird. Die Komponente der atrialen Depolarisationswelle,
die zwischen einem Paar von unipolaren bzw. bipolaren Stimulations-/Erfassungselektroden
verläuft
und sich am bzw. nahe beim RA oder LA befindet, wird auch als eine
erfasste P-Welle bezeichnet. Obwohl die Position und der Abstand
der externen ECG-Elektroden oder von implantierten atrialen Stimulations-/Erfassungselektroden
einen gewissen Einfluss haben, überschreitet
die normale Breite der P-Welle eine Breite von 80 ms nicht, wenn
sie mithilfe eines Erfassungsverstärkers mit hoher Impedanz gemessen wird,
der mit derartigen Elektroden verbunden ist. Eine normale Nahfeld-P-Welle,
die zwischen eng beabstandeten bipolaren Stimulations-/Erfassungselektroden
erfasst wird und sich im oder nahe beim RA oder beim LA befindet,
hat eine Breite von nicht mehr als 60 ms, wenn sie mithilfe eines
Erfassungsverstärkers
mit hoher Impedanz gemessen wird.
-
Der
Depolarisationsimpuls, der den AV-Knoten erreicht, wird nach einer
Verzögerung
von etwa 120 ms inferior unter das His-Bündel im intraventrikulären Septum
verteilt. Die Depolarisationswelle erreicht den apikalen Bereich
des Herzens etwa 20 ms später
und breitet sich dann während
der restlichen 40 ms superior über
das Purkinje-Faser-Netz
aus. Die vereinigte RV- und LV-Depolarisationswelle und die nachfolgende
T-Welle, die die Neupolarisierung des depolarisierten Myokards begleiten,
werden als der QRST-Anteil des PQRST-Herzzyklus-Komplexes bezeichnet,
wenn sie über
externe ECG-Elektroden erfasst und angezeigt werden. Wenn die Amplitude der
ventrikulären
QRS-Depolarisationswelle, die zwischen einem im oder nahe dem RV
oder dem LV befindlichen bipolaren oder unipolaren Stimulations-/Erfassungselektrodenpaar
verläuft,
eine Schwellenwertamplitude überschreitet,
wird sie als eine erfasste R-Welle detektiert. Obwohl die Position
und der Abstand der externen ECG-Elektroden oder von implantierten
ventrikulären
Stimulations-/Erfassungselektroden einen gewissen Einfluss haben, überschreitet
die normale Breite der P-Welle eine Breite von 80 ms nicht, wenn
sie mithilfe eines Erfassungsverstärkers mit hoher Impedanz gemessen
wird. Eine normale Nahfeld-P-Welle, die zwischen eng beabstandeten
bipolaren Stimulations-/Erfassungselektroden erfasst wird und sich
im oder nahe beim RV oder beim LV befindet, hat eine Breite von
nicht mehr als 60 ms, wenn sie mithilfe eines Erfassungsverstärkers mit
hoher Impedanz gemessen wird. Die typischen normalen Leitungsbereiche
sequentieller Aktivierung sind auch im Artikel von Durrer u. a.
unter dem Titel "Total
Excitation of the Isolated Human Heart" in CIRCULATION (Bd. XLI, S. 899–912, Juni 1970)
beschrieben.
-
Diese
normale elektrische Aktivierungssequenz wird bei Patienten stark
gestört,
die an fortgeschrittener CHF leiden und eine intraatriale Leitungsstörung (IACD)
und/oder eine interventrikuläre
Leitungsstörung
(IVCD) zeigen. Eine häufige
Art von intraatrialer Leitungsstörung
wird als intraatrialer Block (IAB) bezeichnet, ein Zustand, bei
dem die atriale Aktivierung verzögert
wird, wenn sie vom RA zum LA gelangt. Im linken Bündelzweigblock
(LBBB) und im rechten Bündelzweigblock
(RBBB) werden die Aktivierungssignale nicht auf normale Weise entlang
des rechten bzw. des linken Bündelzweigs
geführt.
Dadurch wird die Aktivierung des RV und des LV bei einem Patienten
mit einem Bündelzweigblock
verlangsamt, und es wird eine Verbreiterung des QRS auf Grund der
verlängerten
Zeitspanne für
die Aktivierung zum Durchqueren des Leitungswegs beobachtet. Diese
Leitungsstörungen
weisen zwischen dem RV und dem LV eine starke Asynchronität auf, die
auf Leitungsstörungen
entlang des His-Bündels,
des rechten und des linken Bündelzweigs
oder an den weiter distal gelegenen Purkinje-Abschlüssen beruht. Eine
typische intraventrikuläre
Spitzenwert-Spitzenwert-Asynchronität kann zwischen 80 und 200
ms liegen oder größer sein.
Bei RBBB- und LBBB-Patienten ist der QRS-Komplex weit über den
normalen Bereich hinaus auf > 120
ms bis 250 ms verbreitert, wenn er am Oberflächen-ECG gemessen wird. Diese gesteigerte
QRS-Breite demonstriert das Fehlen der Synchronität der rechts-
und der linksventrikulären Depolarisationen
und Kontraktionen.
-
Ein
AV-synchronisiertes Schrittmachen von CHF-Herzen, die DCM zeigen
(CHF/DCM-Herzen), und ein Fehlen der ventrikulären Synchronität auf Grund
einer IVCD des BBB-Zustands profitieren nicht unbedingt unbedingt
von der typischerweise langen AV-Verzögerung, die für HOCM-Patienten
als optimal bestimmt wurde. Häufig
zeigen CHF/DCM-Herzen intrinsische A-V-Leitungsintervalle (alternativ
als P-Q-Leitungsintervalle
bezeichnet) oder Verzögerungen
zwischen 180 ms und 260 ms mit LBBB-Mustern oder IVCD sowie verbreiterte QRS-Komplexe > 120 ms und zeigen
außerdem A-V-Leitungsstörungen,
darunter einen 1°-AV-Block (AVB).
Zeitlich kann der 1°-AV-Block
zu einem 2°-AV-Block
oder einem 3°-AV-Block
degenerieren. Verbreiterte QRS-Komplexe (> 120 ms), die durch eine durch LBBB, IVCD
oder RV-Stimulation hervorgerufene Reaktion verursacht werden, stellen
eine erhebliche Verzögerung
in der elektrischen LV-Aktivierung und dadurch eine erhebliche Verzögerung in der
mechanischen LV-Aktivierung dar.
-
Eine
optimale AV-Verzögerungstaktung
wird erhalten, wenn das Einsetzen einer LV-Kontraktion unmittelbar
nach der Vervollständigung
des LA-Beitrags (des linken atrialen Rückstoßes) in später Diastole auftritt. In diesem
Moment ist die LV-Füllung (Vorlast)
maximal, und die Frank-Starling-Beziehung zwischen der LV-Ausdehnung
und der LV-Kontraktion ist am größten. Dies
führt zu
einem maximalen LV-Schlagvolumenausstoß, so dass ein maximaler Herzindex
bzw. eine maximale Herzausgangsleistung zu realisieren ist. Um diese
exakte sequenzielle A-V-Taktung zu reali sieren, muss die AV-Verzögerung vollständig optimiert
werden.
-
Eine
Verzögerung
zwischen der Vervollständigung
des atrialen Beitrags und dem Beginn der LV-Kontraktion kann zu
einem "präsystolischen" Mitral-Rückstrom
führen,
der zu einem Verlust an effizienter LV-Füllung und dadurch zu einem
Verlust an LV-Schlagvolumen und zu einer verminderten Herzausgangsleistung
führt.
Außerdem
vermindert eine zu lange AV-Verzögerung
die diastolische Zeit, die für eine
angemessene LVFT verfügbar
ist, wie es beim diastolischen transmitralen Zuflussmuster beobachtet
wird, was zu einer Fusion des transmitralen Zuflusses der schnellen
Füllungsphase
(E-Welle) und der aktiven Füllungsphase
(A-Welle) der Mitralfluss-Strömungsbeziehung
resultiert. Jedoch ermöglicht
eine kurze, optimierte AV-Verzögerung
eine maximale Defusion von E- und A-Wellen sowie die Realisierung
einer maximalen LVFT bei einer gegebenen Herzrate, was zu einer
erhöhten
Herzausgangsleistung beträgt.
-
Dadurch
werden Herzdepolarisationen, die in einer oberen oder unteren Herzkammer
natürlicherweise
auftreten, nicht mit einem angemessenem Zeitablauf entweder innerhalb
der Herzkammer oder zu der jeweils anderen oberen bzw. unteren Herzkammer
kranker Herzen durchgeführt,
die LVD und CHF zeigen. In solchen Fällen kontrahieren sich die rechten
und die linken Herzkammern nicht mit optimaler Synchronität miteinander,
und die Herzausgangsleistung wird auf Grund der Leitungsstörungen beeinträchtigt.
Außerdem
treten spontane Depolarisationen des LA oder des LV bei heterotropen
Foci in diesen linken Herzkammern auf, und die natürliche Aktivierungssequenz
wird stark gestört.
In solchen Fällen
verschlechtert sich die Herzausgangsleistung, da die Kontraktionen
der rechten und der linken Herzkammern nicht ausreichend synchronisiert
sind, um Blut auszustoßen.
Herzen, die CHF mit und ohne LVD zeigen, weisen eine verminderte
Ausstoßfraktion
aus dem LV auf, wodurch das Schlagvolumen vermindert wird und Lungenödeme gefördert werden, was
die Fähigkeit
der Patienten zu körperlicher
Betätigung
einschränkt,
wie in dem gemeinsam übertragenen
US-Patent Nr. 6.129.744 beschrieben
ist. Außerdem
können
erhebliche Leitungsstörungen
zwischen dem RA und dem LA zu einem Flattern oder Flimmern des linken
Atriums führen.
-
Es
wurde eine Anzahl von Vorschlägen
zum Schaffen von Schrittmachertherapien unterbreitet, um Herzinsuffizienzbeschwerden
zu mildern und eine synchrone Depolarisation und Kontraktion einer einzelnen
Herzkammer oder rechter und linker, oberer und unterer Herzkammern
wiederherzustellen, wie es in dem oben als Literaturhinweis erwähnten 744er-Patent
und in den gemeinsam übertragenen
US-Patenten Nr. 5.403.356 ,
5.797.970 und
5.902.324 sowie in den
US-Patenten Nr. 5.720.768 und
5.792.203 ausführlich beschrieben
ist. Die in den
US-Patenten Nr.
3.937.226 ,
4.088.140 ,
4.548.203 ,
4.458.677 ,
4.332.259 enthaltenen Vorschläge sind
in den
US-Patenten Nr. 4.928.688 und
5.674.259 zusammengefasst.
Die Vorteile, ein Erfassen an den in den rechten wie auch in den
linken Herzkammern angebrachten Stimulations-/Erfassungselektroden
vorzusehen, werden im 688er- und im 259er-Patent sowie in den
US-Patenten Nr. 4.354.497 ,
5.174.289 ,
5.267.560 ,
5.514.161 und
5.584.867 behandelt.
-
Die
medizinische Literatur offenbart auch eine Anzahl von Ansätzen zum
Schaffen eines biatrialen und/oder biventrikulären Schrittmachens, wie dargelegt
ist in: Daubert u. a., "Permanent
Dual Atrium Pacing in Major Intraatrial Conduction Blocks: A Four
Years Experience",
PACE (Bd. 16, Teil II, NASPE-Abstract 141, S. 885, April 1993);
Daubert u. a., "Permanent
Left Ventricular Pacing With Transvenous Leads Inserted Into The
Coronary Veins",
PACE (Bd. 21, Teil II, S. 239–245,
Jan. 1998); Cazeau u. a., "Four
Chamber Pacing in Dilated Cardiomyopathy", PACE (Bd. 17, Teil II, S. 1974–1979, November 1994);
und Daubert u. a., "Renewal
of Permanent Left Atrial Pacing via the Coronary Sinus", PACE (Bd. 15, Teil
II, NASPE-Abstract
255, S. 572, April 1992).
-
Üblicherweise
stimulieren die in der Literatur und den Patenten beschriebenen
biventrikulären Schrittmachersysteme
den RV und den LV gleichzeitig oder um eine programmierbare V-V-Stimulationsverzögerung getrennt,
die entweder eine RV-LV-Stimulationsverzögerung oder eine LV-RV Stimulationsverzögerung ist. Üblicherweise
wird nach dem Stand der Technik die AV-Verzögerung unterbrochen, und das
erste V-PACE wird entweder an den RV oder an den LV abgegeben, und
es wird die V-V-Stimulationsverzögerung
unterbrochen, und das zweite V-PACE wird an den jeweils anderen
des RV bzw. des LV abgegeben. Oder es werden eine A-RV-Verzögerung und
eine A-LV-Verzögerung
beim Ereignis der atrialen Stimulation oder der atrialen Erfassung
gestartet, und es werden der RV-PACE- und der LV-PACE-Impuls in der im
Voraus bestimmten Sequenz an den RV und an den LV abgegeben, wenn
sie unterbrechen. Alle diese Verzögerungen sind üblicherweise programmierbar
ausgeführt.
-
In
dem oben als Literaturhinweis erwähnten 324er-Patent ist ein
synchrones AV-Schrittmachersystem offenbart, das eim Schrittmachen
von drei oder vier Herzkammern durch Stimulations-/Erfassungselektroden
bereitstellt, die sich in dem oder nahe bei dem RA und/oder dem
LA sowie in dem oder nahe bei dem RV wie auch dem LV befinden. Eine
oder zwei stimulierte AV-(PAV-)Verzögerungen, die so definiert
sind, dass sie einem ausgewählten des
RA-PACE und des LA-PACE
oder diesen beiden folgen, sowie erfasste AV-(SAV-) Verzögerungen
werden entweder durch das RA-EVENT oder durch das LA-EVENT getaktet.
Ein nicht-refraktäres
RV-EVENT oder LV-EVENT, das an den entsprechenden RV- oder LV-Stimulations-/Erfassungselektroden
während
der Unterbrechung (time-out) der maßgebenden AV-Verzögerung oder
des V-A-Ausfallintervalls erfasst wird, startet einen Taktgeber
für das
Leitungszeitfenster (CDW). Ein LV-PACE oder ein RV-PACE wird bei
der Unterbrechung (time-out) des CDW an die jeweils andere der LV-
bzw. der RV-Stimulations-/Erfassungselektrode abgegeben, wenn an
diesem Ort kein LV-EVENT oder RV-EVENT erfasst wird, während das
CDW unterbricht. Das CDW kann auf null gesetzt werden, wodurch RV-PACE-
und LV-PACE-Impulse bei einer Unterbrechung (time-out) der maßgebenden
RV-Verzögerung
gleichzeitig an den RV und an den LV abgegeben werden.
-
Neuere
Forschungsergebnisse von Studien an solchen Herzen haben ergeben,
dass jedes CHF/DCM-Herz eine optimale kurze AV-Verzögerung hat,
die die höchste
Herzausgangsleistung erzeugt und die physiologischste Hämodynamik
liefert, wie sie mittels Echokardiographie gemessen wird. Siehe "Effect of pacing
chamber and atrioventricular delay an acute systolic function of
paced patients with congestive heart failure" von Auricchio A., Stellbrink C. u. a.,
CIRCULATION 1999, 15. Juni; 99 (23): 2993–3001.
-
Kurze
AV-Verzögerungen
im Bereich von 60 ms bis 140 ms werden üblicherweise für biventrikuläres Schrittmachen
empfohlen, um eine ventrikuläre Aufnahme
und eine angemessene linke ventrikuläre Füllung sicherzustellen. Die
relativ kurze AV-Verzögerung
wird am besten dadurch bestimmt, dass die hämodynamische Leistung des Herzens
bei unterschiedlichen AV-Verzögerungen überprüft wird.
-
Die
von diesen Drei-Kammer- und Vier-Kammer-Schrittmachersystemen gebotenen
Schrittmacherbereiche sind dazu bestimmt, eine Verkürzung des
anomal breiten, intrinsisch an den Tag gelegten QRS-Komplexes zu
erreichen, der eine Eigenschaft der meisten Herzen ist, die eine
CHF mit Bündelzweigblock
aufweisen, wie oben beschrieben wurde. Jedoch zeigen bestimmte Herzen,
die eine CHF aufweisen, keine anomal breiten QRS-Komplexe, und ihre
Herzausgangsleistung wird nicht unbedingt gesteigert, wenn biventrikuläres Schrittmachen
angewandt wird, wie oben beschrieben wurde. In der Tat kann das
biventrikuläre
Schrittmachen die resultierenden hervorgerufenen QRS-Komplexe übermäßig verbreitern.
-
Außerdem können die
relativ kurzen AV-Verzögerungen
eine hervorgerufene Kontraktion der Ventrikel verursachen, bevor
sich die Ventrikel mit Blut aus den Atria füllen.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Der
Erfinder hat festgestellt, dass bei bestimmten Herzen, die eine
CHF zeigen, die Herzausgangsleistung durch Takten der Abgabe eines LV-PACE-Impulses
dergestalt gesteigert wird, dass eine hervorgerufene Depolarisation
des LV in Fusion mit der intrinsischen Depolarisation des RV bewirkt wird.
Die Fusionsdepolarisation steigert die Herzausgangsleistung bei
solchen Herzen, bei denen der RV zuerst auf Grund einer intakten
A-V-Leitung einer vorhergehenden intrinsischen oder hervorgerufenen
atrialen Depolarisationswellenfront depolarisiert, jedoch die A-V-geleitete Depolarisation
des LV übermäßig verzögert ist.
-
Die
Erfindung schafft bei einem Aspekt ein Mehrfach-Ort- bzw. Multi-Site-Herzschrittmachersystem
zum Abgeben ventrikulärer
Schrittmacherimpulse an einen linken ventrikulären Ort des Herzens, die durch
ein vorhergehendes atriales Ereignis synchron getaktet werden und
zeitlich der Depolarisation des rechten Ventrikels folgen, mit:
einer
Erfassungseinrichtung für
den linken Ventrikel zum Erfassen von ventrikulären Depolarisationen des linken
Ventrikels als Erfassungsereignis (LVs-Ereignis) des linken Ventrikels;
einer
Einrichtung zum Messen der intrinsischen atrialen Verzögerung des
linken Ventrikels zwischen einem atrialen Ereignis und dem LVs-Ereignis
als eine intrinsische A-LVs-Verzögerung;
einer
Erfassungseinrichtung des rechten Ventrikels zum Erfassen ventrikulärer Depolarisationen
des rechten Ventrikels als ein Erfassungsereignis des rechten Ventrikels
(RVs-Ereignis);
einer Einrichtung zum Messen der intrinsischen
atrialen Verzögerung
des rechten Ventrikels zwischen einem atrialen Ereignis und dem
RVs-Ereignis als eine intrinsische A-RVs-Verzögerung;
einer Einrichtung
zum Bestimmen einer linken ventrikulären A-LVp-Verzögerung,
die kürzer
als die intrinsische A-LVs-Verzögerung
und länger
als die intrinsische RVs-Verzögerung
ist;
einer Einrichtung zum Unterbrechen (timing-out) der A-LVp-Verzögerung von
dem atrialen Ereignis; und
einer Einrichtung zum Abgeben eines
Schrittmacherimpulses für
den linken Ventrikel an den linken Ventrikel bei der Unterbrechung
(time-out) der A-LVp-Verzögerung,
um ein Fusionsschrittmachen des linken Ventrikels mit intrinsischer
Depolarisation des rechten Ventrikels zu bewirken.
-
Bei
einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein Herzschrittmachersystem
zum Liefern bzw. zur Abgabe ventrikulärer Schrittmacherimpulse zu dem
rechten und/oder dem linken Ventrikel (V1) des Herzens, die anhand
eines vorhergehenden atrialen Ereignisses getaktet werden und zeitlich
der Depolarisation des jeweils anderen des rechten bzw. linken Ventrikels
(V2) folgen, mit:
einer Einrichtung zum Schaffen einer artrioventrikulären Verzögerung (A-V1p)
aus einem atrialen Ereignis (A), um die Abgabe eines ventrikulären Schrittmacherimpulses
(V1p) an den Ventrikel V1 zu takten, indem:
ventrikuläre Depolarisationen
des Ventrikels V1 als ein Ereignis einer ventrikulären Erfassung
(V1s-Ereignis) erfasst werden;
die intrinsische artrioventrikuläre Verzögerung zwischen
einem atrialen Ereignis und dem V1s-Ereignis als eine intrinsische
A-V1s-Verzögerung
gemessen wird;
ventrikuläre
Depolarisationen des Ventrikels V2 als ein Ereignis einer ventrikulären Erfassung
(V2s-Ereignis) erfasst werden;
die intrinsische artrioventrikuläre Verzögerung zwischen
einem atrialen Ereignis und dem V2s-Ereignis als eine intrinsische
A-V2s-Verzögerung
gemessen wird; und
eine artrioventrikuläre A-V1p-Verzögerung bestimmt wird,
die kürzer
als die intrinsische A-V1s-Verzögerung
und länger
als die intrinsische A-V2-Verzögerung
ist;
einer Einrichtung zum Unterbrechen (timing-out) der A-V1p-Verzögerung von
jedem atrialen Ereignis; und
einer Einrichtung zum Abgeben
eines ventrikulären Schrittmacherimpulses
V1p an den Ventrikel V1 bei der Unterbrechung (time-out) der A-V1p-Verzögerung,
um ein Fusionsschrittmachen des Ventrikels V1 mit intrinsischer
Depolarisation des Ventrikels V2 zu bewirken.
-
Die
Fusionsdepolarisation des LV wird durch Takten der Abgabe des LV-PACE-Impulses
dergestalt erreicht, dass sie zeitlich der intrinsischen Depolarisation
des RV folgt, jedoch zeitlich der intrinsischen Depolarisation des
LV vorhergeht. Vorteilhaft wird ein RV-PACE-Impuls wegen der Hemmung
der RV-PACE nach dem RV-EVENT nicht abgegeben, wodurch eine natürliche Ausbreitung
der Wellenfront und eine Depolarisation des Septums ermöglicht wird,
während
ein LV-PACE-Impuls vorzeitig in Fusion mit der RV-Depolarisation
abgegeben wird.
-
Die
vorliegende Erfindung wird vorzugsweise in ein DDD/DDDR- oder VDD/VDDR-Schrittmachersystem
implementiert, das in der Lage ist, ein Stimulieren und/oder Erfassen
in wenigstens einer atrialen Herzkammer sowie ein Stimulieren und
Erfassen sowohl im RV als auch im LV durchzuführen. Bei einer bevorzugten
Betriebsart wird eine A-RVp-Verzögerung
zwischen einem atrialen Stimulationsereignis (A-PACE) oder Erfassungsereignis
(A-EVENT), vorzugsweise einem A-EVENT, und der Abgabe eines RV-PACE
eingerichtet, um sicherzustellen, dass es länger ist ale eine gemessene
intrinsische A-RVs-Leitungszeit. Dann tritt normalerweise ein nicht-refraktäres RV-EVENT
ein und beendet die A-RVp, bevor das RV-PACE abgegeben werden kann.
Eine A-LVp-Verzögerung
zwischen dem A-PACE oder dem A-EVENT und der Abgabe eines LV-PACE
wird eingerichtet, um sicherzustellen, dass sie um einen Δ-Wert kürzer als
eine gemessene intrinsische A-LVs-Leitungszeit ist, so dass der LV-PACE-Impuls
abgegeben wird, während
der RV spontan depolarisiert. Vorzugsweise wird die A-LVp-Verzögerung so
beschränkt,
dass sie stets länger
als die intrinsische A-RVs-Verzögerung
ist. Diese Form von Fusionsschrittmachen erzeugt vorteilhafterweise
die längste
Füllungszeit
des Bluts vom linken Atrium in den linken Ventrikel und ergibt dann
ein koordiniertes Pumpen des Bluts aus dem rechten und dem linken
Ventrikel, so dass die Herzfunktion optimiert wird.
-
Die
A-LVp-Verzögerung
wird vorzugsweise regelmäßig in Abhängigkeit
von einer Messung der intrinsischen A-LVs-Verzögerung
abgeleitet, die um den Δ-Wert
dekrementiert wird. Die intrinsische A-RVs-Verzögerung wird außerdem gemessen
und mit der abgeleiteten A-LVp-Verzögerung verglichen. Wenn die
abgeleitete A-LVp-Verzögerung
im Wesentlichen gleich der intrinsischen A-RVs-Verzögerung oder
kürzer
als diese wird, dann wird die A-RVp-Verzögerung dekrementiert, damit
sie kürzer als
die A-LVp-Verzögerung
wird. Dann wird ein biventrikuläres
Stimulieren des RV und des LV eingerichtet, das zeitlich eng auf
die intrinsische RV- und LV-Depolarisation abgestimmt ist. Dieses
biventrikuläre
Sicherungs-Schrittmachen maximiert vorteilhafterweise noch die A-RVp-
und die A-LVp-Verzögerung
und sichert eine optimale Herzfunktion.
-
Der
oben beschriebene Algorithmus ist insbesondere auf den Fall anzuwenden,
bei dem die linksventrikuläre
Aktivierung der Depolarisation des rechten Ventrikels nach einer
angemessenen Verzögerung
folgt. Selbstverständlich
kann der oben beschriebene Algorithmus in Situationen genutzt werden,
bei denen diese Beziehung umgekehrt ist (beispielsweise RBBB).
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
-
Diese
und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
anhand der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen (die lediglich
beispielhaft gegeben werden) leichter verstanden, wenn die Beschreibung
in Verbindung mit der Zeichnung betrachtet wird, in der gleiche
Bezugszeichen in den mehreren Ansichten durchgehend gleiche Strukturen
kennzeichnen und in der:
-
1 eine
Veranschaulichung der Übertragung
der Herz-Depolarisationswellen
durch das Herz bei einer normalen elektrischen Aktivierungssequenz ist;
-
2 eine
schematische Darstellung ist, die ein dreikanaliges, atriales und
biventrikuläres
Schrittmachersystem darstellt, in dem die vorliegende Erfindung
vorzugsweise implementiert wird;
-
3 ein
vereinfachter Blockschaltplan einer Ausführungsform der IPG-Schaltungsanordnung und
zugehöriger
Leitungen ist, die in dem System von 2 genutzt
werden, um drei Schrittmacherkanäle
zu schaffen, die in atrialen synchronen, linksventrikulären oder
biventrikulären
Schrittmacherbetriebsarten selektiv funktionieren;
-
4 ein
umfassender Ablaufplan ist, der eine bevorzugte VDD- oder DDD-Betriebsart
der IPG-Schaltungsanordnung von 3 veranschaulicht,
wobei ein biventrikuläres
Schrittmachen in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der Erfindung erzielt wird;
-
5 ein
Ablaufplan ist, der die Schritte im Schritt S104 von 4 veranschaulicht,
bei dem ein RV-PACE-Impuls
abgegeben wird, der dem Unterbrechen (time-out) einer A-RVp-Verzögerung folgt, sofern
kein RV-EVENT die A-RVp-Verzögerung
beendet;
-
6 ein
Ablaufplan ist, der die Schritte im Schritt S106 von 4 veranschaulicht,
bei dem ein LV-PACE-Impuls abgegeben wird, der dem Unterbrechen
(time-out) einer A-LVp-Verzögerung
folgt, sofern kein LV-EVENT die A-LVp-Verzögerung beendet; und
-
7 ein
Ablaufplan ist, der die Schritte im Schritt S100 von 4 veranschaulicht,
bei dem die A-RVp-Verzögerung
und die A-LVp-Verzögerung
regelmäßig in Abhängigkeit
von der gemessenen AVs-Verzögerung
abgeleitet werden.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
In
der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung wird Bezug auf veranschaulichende Ausführungsformen
zum Ausführen
der Erfindung genommen. Selbstverständlich können andere Ausführungsformen
verwendet werden, ohne dass vom Umfang bzw. Schutzbereich der Erfindung
abgewichen wird. Die Erfindung wird z. B. in 2 und 3 im Zusammenhang
mit einem AV-sequentiellen, biventrikulären Schrittmachersystem ausführlich offenbart, das
auf Anforderung arbeitet, wobei es Betriebsarten des atrialen Verfolgens
und des getriggerten Schrittmachens in Übereinstimmung mit 4 bis 7 ausführt, um
eine Synchronität
in Depolarisationen und eine Kontraktion des LV und des RV synchron mit
atrial stimulierten und/oder erfassten atrialen Ereignissen wiederherzustellen.
Diese Ausführungsform
der Erfindung ist so programmierbar, dass sie als ein Drei-Kammer-Schrittmachersystem
mit einer AV-synchronen
Betriebsart arbeiten kann, um eine Synchronisation von oberer und
unterer Herzkammer sowie eine Synchronität von rechter und linker atrialer
und/oder ventrikulärer
Kammerdepolarisation wiederherzustellen. Das System kann die Fähigkeiten entweder
des biventrikulären
DDD/DDDR- oder des biventrikulären
VDD/VDDR-Schrittmachersystems umfassen, arbeitet jedoch vorzugsweise
in der VDD-Betriebsart, wobei intrinsische atriale Ereignisse die
Taktung der A-LVp und der A-RVp-Verzögerung bestimmen. Selbstverständlich kann
die vorliegende Erfindung auch in einem einfacheren Drei-Kammer-VDD-Schrittmachersystem
verwirklicht werden, wobei bestimmte der Merkmale der hierin beschriebenen
bevorzugten Ausführungsform
ausgeschlossen sind.
-
Es
sei zu verstehen gegeben, dass die vorliegende Erfindung insbesondere
dazu verwendet werden kann, um Patienten zu behandeln, die an verschiedenen
Formen von Herzinsuffizienz, an einer ventrikulären Funktionsstörung oder
an Bradykardie leiden. Das Schrittmachersystem der vorliegenden Erfindung
kann auch in ein Anti-Tachyarrhythmie-System
integriert werden, das eine bestimmte Stimulation mit hoher Rate
sowie Kardioversionsschock-Therapien umfasst, um abgestufte Therapien zum
Behandeln einer diagnostizierten Tachyarrhythmie bereitzustellen.
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung geschaffen,
um die Depolarisationssequenz von 1 und die
Synchronität zwischen
dem RV, dem Septum und dem LV wiederherzustellen, die zu einer angemessenen
Herzausgangsleistung in Bezug auf die optimal getakteten Depolarisationen
des RV und des LV beitragen. Diese Wiederherstellung wird dadurch
bewirkt, dass dem LV und ggf. dem RV optimal getaktete Herzschrittmacherimpulse
geliefert werden, die die bestimmten Implantationsorte der Stimulations-/Erfassungselektroden
in Bezug auf jede der Herzkammern berücksichtigen.
-
2 ist
eine schematische Darstellung eines implantierten Drei-Kammer-Herzschrittmachers, der
einen Schrittmacher IPG 14 und zugehörige Leitungen 16, 32 und 52 umfasst
und in dem die vorliegende Erfindung realisiert werden kann. Der
Schrittmacher IPG 14 wird in einen Patientenkörper subkutan
zwischen der Haut und den Rippen implantiert. Die drei endokardialen
Leitungen 16, 32 und 52 verbinden den
IPG 14 mit dem RA, dem RV bzw. dem LV. Jede Leitung weist
wenigstens einen elektrischen Leiter und eine Stimulations-/Erfassungselektrode auf,
und eine entfernt gelegene neutrale Abschirmungselektrode 20 ist
als Teil der äußeren Oberfläche des
Gehäuses
des IPG 14 ausgebildet. Wie weiter unten beschrieben wird,
können
die Stimulations-/Erfassungselektroden und die entfernt gelegene neutrale
Abschirmungselektrode 20 (IND_CAN-Elektrode) selektiv genutzt werden,
um eine Anzahl von unipolaren und bipolaren Stimulations-/Erfassungselektroden-Kombinationen
für Stimulations-
und Erfassungsfunktionen bereitzustellen, insbesondere zum Erfassen
von Fernfeldsignalen, z. B. einer Fernfeld-R-Welle (FFRS). Die dargestellten
Positionen in den oder um die rechten und die linken Herzkammern
sind ebenfalls lediglich beispielhaft. Außerdem können anstelle der dargestellten
Leitungen und Stimulations-/Erfassungselektroden andere Leitungen und
Stimulations-/Erfassungselektroden verwendet werden, die so beschaffen
sind, dass sie an Elektrodenorten am oder im oder relativ zum RA,
LA, RV und LV platziert werden können.
-
Die
dargestellte bipolare endokardiale RA-Leitung 16 wird durch
eine Vene in die RA-Kammer des Herzens 10 geführt, und
das distale Ende der RA-Leitung 16 wird mittels eines Befestigungsmechanismus 17 an
der RA-Wand befestigt. Die bipolare endokardiale RA-Leitung 16 ist
mit einem In-line-Verbindungsstück 13 ausgebildet,
das in eine bipolare Bohrung des IPG-Verbindungsblocks 12 eingepasst
ist, der mit einem Paar elektrisch isolierter Leiter innerhalb des
Leitungskörpers 15 gekoppelt
ist sowie mit einer RA-Stimulations-/Erfassungselektrode 19 an
der distalen Spitze und mit einer RA-Stimulations-/Erfassungselektrode 21 am
proximalen Ring verbunden ist. Eine Abgabe atrialer Stimulationsimpulse
und eine Erfassung von Ereignissen atrialer Erfassung werden zwischen
der RA-Stimulations-/Erfassungselektrode 19 an
der distalen Spitze und der RA-Stimulations-/Erfassungselektrode 21 am
proximalen Ring bewirkt, wobei die RA-Stimulations-/Erfassungselektrode 21 am
proximalen Ring als eine neutrale Elektrode (IND_RA) fungiert. Alternativ
kann die dargestellte bipolare endokardiale RA-Leitung 16 durch
eine unipolare endokardiale RA-Leitung ersetzt und mit der IND_CAN-Elektrode 20 genutzt werden.
Oder es kann entweder die RA-Stimulations-/Erfassungselektrode 19 an
der distalen Spitze oder die RA-Stimulations-/Erfassungselektrode 21 am
proximalen Ring mit der IND_CAN-Elektrode 20 zum unipolaren
Stimulieren und/oder Erfassen genutzt werden.
-
Eine
bipolare, endokardiale RV-Leitung 32 wird durch die Vene
und die RA-Kammer des Herzens 10 und in den RV geführt, wobei
ihre RV-Stimulations-/Erfassungselektroden 38 und 40 am
distalen Ring bzw. an der Spitze durch einen herkömmlichen distalen
Befestigungsmechanismus 41 an der richtigen Stelle im Apex
befestigt werden. Die RV-Leitung 32 ist mit einem In-line-Verbindungsstück 34 ausgebildet,
das in eine bipolare Bohrung des IPG-Verbindungsblocks 12 eingepasst
ist, der mit einem Paar elektrisch isolierter Leiter innerhalb des
Leitungskörpers 36 gekoppelt
ist sowie mit einer RV-Stimulations-/Erfassungselektrode 40 an
der distalen Spitze und mit einer RV-Stimulations-/Erfassungselektrode 38 am
proximalen Ring verbunden ist, wobei die RV-Stimulations-/Erfassungselektrode 38 am
proximalen Ring als eine neutrale Elektrode (IND_RV) fungiert. Alternativ
kann die dargestellte bipolare endokardiale RV-Leitung 32 durch
eine unipolare endokardiale RV-Leitung ersetzt und mit der IND_CAN-Elektrode 20 genutzt
werden. Oder es kann entweder die RV-Stimulations-/Erfassungselektrode 40 an
der distalen Spitze oder die RV-Stimulations-/Erfassungselektrode 38 am
proximalen Ring mit der IND_CAN-Elektrode 20 zum unipolaren
Stimulieren und/oder Erfassen genutzt werden.
-
Bei
dieser dargestellten Ausführungsform wird
eine bipolare, endokardiale Koronarsinus-(CS-)Leitung 52 durch
eine Vene und die RA-Kammer des Herzens 10 in den Koronarsinus und
dann inferior in ein Verzweigungsgefäß geführt, damit sich die proximalen
und die distalen LV-CS- Stimulations-/Erfassungselektroden 48 und 50 entlang der
LV-Kammer erstrecken. Das distale Ende einer derartigen CS-Leitung
wird durch die obere Hohlvene, das rechte Atrium, das Ostium des
Koronarsinus, den Koronarsinus und in eine Koronarvene, die vom Koronarsinus
absteigt, wie etwa die laterale oder die posteriolaterale Vene,
vorgeschoben.
-
Bei
einer Vier-Kammer oder -Kanal-Ausführungsform kann die LV-CS-Leitung 52 proximale LA-CS-Stimulations-/Erfassungselektroden 28 und 30 tragen,
die entlang des CS-Leitungskörpers
angebracht sind, damit sie in dem CS mit größerem Durchmesser benachbart
zum LA liegen. Üblicherweise
nutzen LV-CS-Leitungen und LA-CS-Leitungen keinen Befestigungsmechanismus
und stützen sich
stattdessen auf den engen Einschluss in diese Gefäße, damit
die Stimulations-/Erfassungselektrode(n) an einer gewünschten
Stelle gehalten wird bzw. werden. Die LV-CS-Leitung 52 ist
mit einem Mehrfachleiter-Körper 56 ausgebildet,
der mit dem Verbindungsstück 54 am
proximalen Ende gekoppelt ist, der in eine Bohrung des IPG-Verbindungsblocks 12 eingepasst
ist. Es wird ein Leitungskörper 56 mit
geringem Durchmesser gewählt,
um die distale LV-CS-Stimulations-/Erfassungselektrode 50 tief
in einer Venenverzweigung unterhalb der Vena magna GV unterzubringen.
-
In
diesem Fall umschließt
der CS-Leitungskörper 56 vier
elektrisch isolierte Leitungsleiter, die sich proximal von der bzw.
den weiter proximal gelegenen LA-CS-Stimulations-/Erfassungselektrode(n) erstrecken
und in einem doppelten bipolaren Verbindungsstück 54 enden. Der LV-CS-Leitungskörper ist zwischen
den LA-CS-Stimulations-/Erfassungselektroden 28 und 30 sowie
zwischen den LV-CS-Stimulations-/Erfassungselektroden 48 und 50 kleiner. Selbstverständlich kann
die LV-CS-Leitung 52 eine einzige LA-CS-Stimulations-/Erfassungselektrode 28 und/oder
eine einzige LV-CS-Stimulations-/Erfassungselektrode 50 tragen,
die mit der IND_CAN-Elektrode 20 oder den Ringelektroden 21 bzw. 38 zum
Stimulieren bzw. Erfassen im LA bzw. im LV gepaart sind.
-
Im
Hinblick darauf veranschaulicht 3 die bipolare
RA-Leitung 16, die bipolare RV-Leitung 32 und
die bipolare LV-CS-Leitung 52 ohne die LA-CS-Stimulations-/Erfassungselektroden 28 und 30,
wobei sie mit einer IPG-Schaltung 300 gekoppelt sind,
die programmierbare Betriebsarten und Parameter eines biventrikulären DDDT-Typs
aufweist, wie es auf dem Gebiet der Schrittmacher bekannt ist. Die IPG-Schaltung 300 ist
in einem funktionellen Blockschaltplan veranschaulicht, der allgemein
in eine Mikrocomputerschaltung 302 und eine Schrittmacherschaltung 320 aufgeteilt
ist. Die Schrittmacherschaltung 320 umfasst die digitale
Steuereinheits-/Taktgeber-Schaltung 330, die Ausgangsverstärkerschaltung 340,
die Erfassungsverstärkerschaltung 360, den
RF-Telemetrie-Sender-Empfänger 322,
die Aktivitätssensorschaltung 322 sowie
eine Anzahl anderer, weiter unten beschriebener Schaltungen und Komponenten.
-
Die
Kristalloszillatorschaltung 338 stellt der Schrittmacherschaltung 320 den
Grundtakt für
die Taktung bereit, während
die Batterie 318 die Spannung bereitstellt. Die Einschaltrücksetzungsschaltung 336 reagiert
auf die anfängliche
Verbindung der Schaltung mit der Batterie, um einen anfänglichen Betriebszustand
zu definieren, und setzt ähnlich
in Reaktion auf eine Erfassung eines Leer-Batterie-Zustands den Betriebszustand
der Vorrichtung zurück. Die
Referenzbetriebsartschaltung 326 erzeugt eine stabile Spannungsreferenz
sowie Ströme
für die
analogen Schaltungen innerhalb der Schrittmacherschaltung 320,
während
der Analog-zu-digital-Umsetzer ADC und die Multiplexerschaltung 328 analoge
Signale und eine Spannung digitalisieren, um eine Echtzeit-Telemetrie
sicherzustellen, wenn Herzsignale von Erfassungsverstärkern 360 eintreffen,
damit eine Aufwärtsstreckenübertragung über die
RF-Sender-und-Empfänger-Schaltung 332 erfolgen
kann. Die Referenz- und Vorspannungs-Schaltung 326, der ADC
und Multiplexer 328 sowie die Einschaltrücksetzungsschaltung 336 und
die Kristalloszillatorschaltung 338 können irgendwelchen derartigen
Vorrichtungen entsprechen, wie sie derzeit in heutzutage vermarkteten
implantierbaren Herzschrittmachern verwendet werden.
-
Wenn
der IPG auf eine ratenabhängige
Betriebsart programmiert ist, werden die von einem oder mehreren
physiologischen Sensoren ausgegebenen Signale als ein Ratensteuerparameter
(RCP) genutzt, um ein physiologisches Ausfallintervall abzuleiten.
Das Ausfallintervall wird beispielsweise proportional zum Patientenaktivitäts-Niveau
eingestellt, das in der veranschaulichten, beispielhaften IPG-Schaltung
300 in
der Patientenaktivitäts-Sensor-(PAS-)Schaltung
322 ausgewertet
wird. Der Patientenaktivitäts-Sensor
316 ist
mit dem IPG-Gehäuse gekoppelt
und kann die Form eines piezoelektrischen Kristallumformers haben,
wie es auf dem Gebiet allgemein bekannt ist, und sein Ausgangssignal
wird verarbeitet und als der RCP verwendet. Der Sensor
316 erzeugt
in Reaktion auf eine erfasste körperliche Aktivität elektrische
Signale, die von der Aktivitätsschaltung
322 verarbeitet
und der digitalen Steuereinheits-/Taktgeber-Schaltung
330 zugeführt werden. Die
Aktivitätsschaltung
332 und
der zugehörige
Sensor
316 können
der Schaltungsanordnung entsprechen, die in den
US-Patenten Nr. 5.052.388 und
4.428.378 offenbart sind. Ähnlich kann
die vorliegende Erfindung in Verbindung mit alternativen Typen von
Sensoren, wie etwa Sauerstoffsättigungssensoren,
Drucksensoren, pH-Wert-Sensoren und Atmungssensoren realisiert werden,
die sämtlich
für die Verwendung
beim Schaffen ratenabhängiger
Schritt macherfähigkeiten
allgemein bekannt sind. Alternativ kann die QT-Zeit als der die
Rate angebende Parameter verwendet werden, wobei kein zusätzlicher Sensor
erforderlich ist. Ähnlich
kann die vorliegende Erfindung auch in nicht ratenabhängigen Schrittmachern
realisiert werden.
-
Die
Datenübertragung
zum und vom externen Programmierer wird mithilfe der Telemetrieantenne 334 und
eines zugehörigen
RF-Senders und -Empfängers 332 durchgeführt, die
dazu dienen, empfangene Abwärtsstrecken-Telemetrie
zu demodulieren wie auch Aufwärtsstrecken-Telemetrie
zu senden. Fähigkeiten
zur Aufwärtsstrecken-Telemetrie
umfassen üblicherweise
die Fähigkeit,
gespeicherte digitale Informationen zu übertragen, beispielsweise Betriebsarten
und Parameter, EGM-Histogramme und andere Ereignisse, wie auch Echtzeit-EGMs
von atrialer und/oder ventrikulärer
elektrischer Aktivität
und Markerkanalimpulse, die das Auftreten von erfassten und stimulierten
Depolarisationen im Atrium und im Ventrikel angeben, wie es auf den
Gebiet des Schrittmachens allgemein bekannt ist.
-
Der
Mikrocomputer 302 enthält
einen Mikroprozessor 304 und einen zugehörigen Systemtaktgeber 308 sowie
RAM- und ROM-Chips 310 bzw. 312 im Prozessor.
Außerdem
enthält
die Mikrocomputerschaltung 302 einen separaten RAM/ROM-Chip 314, um
zusätzliche
Speicherkapazität
bereitzustellen. Der Mikroprozessor 304 arbeitet gewöhnlich in
einer Betriebsart mit verringerter Leistungsaufnahme bzw. verringertem
Leistungsverbrauch und ist interruptgesteuert. Der Mikroprozessor 304 wird
in Reaktion auf definierte Interrupt-Ereignisse geweckt, die unter
anderem A-TRIG-, RV-TRIG- und LV-TRIG-Signale, die durch Taktgeber
in der digitalen Taktgeber-/Steuereinheits-Schaltung 330 erzeugt werden,
sowie A-EVENT, RV-EVENT und LV-EVENT-Signale umfassen können, die
durch die Erfassungsverstärkerschaltung 360 erzeugt
werden. Die bestimmten Werte der Intervalle und der Verzögerungen,
die durch die digitale Steuereinheits-/Taktgeber-Schaltung 330 unterbrochen
werden, werden durch die Mikrocomputerschaltung 302 mithilfe
des Daten- und Steuerbusses 306 anhand von einprogrammierten
Parameterwerten und Betriebsarten gesteuert. Außerdem kann, wenn der Schrittmacher
so programmiert ist, dass er ratenabhängig arbeitet, ein getakteter
Interrupt z. B. jeden Zyklus oder alle zwei Sekunden bereitgestellt
werden, um es dem Mikroprozessor zu ermöglichen, die Aktivitätssensordaten
zu analysieren und das grundlegende A-A-, V-A- oder V-V-Ausfallintervall
zu aktualisieren. Außerdem
kann der Mikroprozessor 304 dazu dienen, variable AV-Verzögerungen
und die biventrikulären
V-V-Stimulationsverzögerungen
anhand der Aktivitätssensordaten
zu definieren.
-
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung ist der Mikroprozessor 304 ein kundenspezifischer
Mikroprozessor, der so beschaffen ist, dass er Befehle abruft und
ausführt,
die in herkömmlicher
Weise in der RAM/ROM-Einheit 314 gespeichert sind. Es wird jedoch
davon ausgegangen, dass andere Implementierungen dazu geeignet sein
können,
die vorliegende Erfindung zu realisieren. Beispielsweise kann ein handelsüblicher
Standard-Mikroprozessor oder -Mikrocontroller oder eine für die Kundenanwendung spezifische
festverdrahtete Logik oder eine Schaltung vom Typ Zustandsmaschine
die Funktionen des Mikroprozessors 304 ausführen.
-
Die
digitale Steuereinheits-/Taktgeber-Schaltung 330 arbeitet
unter der allgemeinen Steuerung des Mikrocomputers 302,
um die Taktgebung und andere Funktionen innerhalb der Schrittmacherschaltung 320 zu
steuern, und enthält
einen Satz von Taktgebungs- und zugehörigen Logikschaltungen von
denen bestimmte, zu der vorliegenden Erfindung gehörende Schaltungen
dargestellt sind. Die dargestellten Taktgeberschaltungen enthalten
URI/LRI-Taktgeber 364, V-V-Verzögerungstaktgeber 366,
intrinsische Intervalltaktgeber 368 für die zeitliche Abstimmung
verstrichener V-EVENT- auf V-EVENT-Intervalle oder V-EVENT- auf
A-EVENT-Intervalle oder das V-V-Leitungsintervall, ferner Ausfallintervalltaktgeber 370 für die zeitliche
Abstimmung von A-A-, V-A- und/oder V-V-Stimulations-Ausfallintervallen,
einen AV-Verzögerungsintervalltaktgeber 372 für die zeitliche
Abstimmung der A-LVp-Verzögerung
und der A-RVp-Verzögerung
anhand eines vorhergehenden A-EVENT oder A-TRIG, einen postventrikulären Taktgeber 374 für die zeitliche
Abstimmung postventrikulärer
Zeitperioden und ein Daten-/Zeit-Taktgeber 376.
-
Bei
der vorliegenden Erfindung wird der AV-Verzögerungsintervalltaktgeber 372 mit
einer geeigneten A-RVp-Verzögerung
und einer A-LVp-Verzögerung
geladen, wie sie in 7 bestimmt werden, um beginnend
bei einem vorhergehenden A-PACE oder A-EVENT zu unterbrechen (time-out).
Es ist anzumerken, dass der V-V-Verzögerungstaktgeber 366 dazu
genutzt werden kann, eine gleichwertige V-V-Verzögerung zu unterbrechen, die
die Differenz zwischen der A-RVp-Verzögerung und der A-LVp-Verzögerung darstellt,
wie sie in 7 bestimmt wird. In diesem Fall
wird die Differenz zwischen der A-RVp-Verzögerung und der längeren A-LVp-Verzögerung nach
der Vervollständigung
der Schritte von 7 bestimmt. Der Intervalltaktgeber 372 unterbricht
die A-RVp-Verzögerung,
erzeugt jedoch üblicherweise
wegen eines die Taktgebung unterbrechenden RV-EVENT nicht das RV-TRIG,
und dann unterbricht der V-V-Verzögerungstaktgeber 366 die
Differenz und erzeugt das LV-TRIG-Signal.
-
Die
Nach-Ereignis-Taktgeber 374 unterbrechen die postventrikulären Zeitperioden,
die einem RV-EVENT oder LV-EVENT oder einem RV-TRIG oder LV-TRIG
folgen, und postatriale Zeitperioden, die einem A-EVENT oder A-TRIG
folgen. Die Dauern von Nach-Ereignis-Zeitperioden können auch
als programmierbare, im Mikrocomputer 302 gespeicherte
Parameter ausgewählt
werden. Die postventrikulären
Zeitperioden umfassen die PVARP, eine postatriale ventrikuläre Austastperiode
(PAVBP), eine ventrikuläre
Austastperiode (VBP) und eine ventrikuläre refraktäre Periode (VRP). Die postatrialen Zeitperioden
umfassen eine atriale refraktäre
Periode (ARP), während
der ein A-EVENT zum Zweck des Zurücksetzens einer AV-Verzögerung ignoriert
wird, und eine atriale Austastperiode (ABP), während der ein atriales Erfassen
gesperrt wird.
-
Es
ist anzumerken, dass das Starten der postatrialen Zeitperioden und
der AV-Verzögerungen im
Wesentlichen gleichzeitig mit dem Beginn oder dem Ende des A-EVENT
oder des A-TRIG gestartet werden kann, oder – im letztgenannten Fall – nach dem
Beginn des Endes des A-PACE, das dem A-TRIG folgen kann. Ähnlich kann
das Starten der postventrikulären
Zeitperioden und des V-A-Ausfallintervalls im Wesentlichen gleichzeitig
mit dem Beginn oder dem Ende des V-EVENT oder des V-TRIG gestartet
werden, oder – im
letztgenannten Fall – nach
dem Beginn des Endes des V-PACE, das dem V-TRIG folgen kann.
-
Der
Mikroprozessor 304 berechnet optional auch AV-Verzögerungen,
postventrikuläre
Zeitperioden und postatriale Zeitperioden, die mit dem sensor-basierten
Ausfallintervall, das in Reaktion auf den bzw. die RCP(s) eingerichtet
wird, und/oder mit der intrinsischen atrialen Rate variieren.
-
Die
Ausgangsverstärkerschaltung 340 enthält einen
RA-Stimulationsimpulsgenerator (und einen LA-Stimulationsimpulsgenerator,
wenn LA-Schrittmachen vorgesehen ist), einen RV-Stimulationsimpulsgenerator
und einen LV-Sti mulationsimpulsgenerator oder diesen entsprechende
Vorrichtungen, wie sie derzeit in handelsüblichen Herzschrittmachern
genutzt werden, die atriale und ventrikuläre Stimulation erzielen. Um
die Erzeugung eines RV-PACE- oder LV-PACE-Impulses zu triggern, erzeugt
die digitale Steuereinheits-/Taktgeber-Schaltung 330 das
RV-TRIG-Signal bei
der Unterbrechung (time-out) der A-RVp-Verzögerung
und das LV-TRIG bei der Unterbrechung (time-out) der A-LVp-Verzögerung, die vom AV-Verzögerungsintervalltaktgeber 372 (oder
vom V-V-Verzögerungstaktgeber 366)
erzeugt wird. Ähnlich
erzeugt die digitale Steuereinheits-/Taktgeber-Schaltung 330 am
Ende des V-A-Ausfallintervalls, das von Ausfallintervalltaktgebern 370 getaktet
wird, ein RA-TRIG-Signal, das die Ausgabe eines RA-PACE-Impulses
triggert (oder ein LA-TRIG-Signal, das die Ausgabe eines LA-PACE-Impulses
triggert, wenn er vorgesehen ist).
-
Die
Ausgangsverstärkerschaltung 340 umfasst
Umschaltungsschaltungen zur Kopplung von aus den Leitungsleitern
ausgewählten
Stimulationselektrodenpaaren und der IND_CAN-Elektrode 20 mit dem RA-Stimulationsimpulsgenerator
(und dem LA-Stimulationsimpulsgenerator, wenn er vorgesehen ist),
dem RV-Stimulationsimpulsgenerator und dem LV-Stimulationsimpulsgenerator.
Die Auswahl- und Steuerschaltung 350 für das Stimulations-/Erfassungselektrodenpaar
wählt Leitungsleiter
und zugehörige
Stimulationselektrodenpaare aus, die zum Ausführen des RA-, LA-, RV- und
LV-Schrittmachens mit
den atrialen und den ventrikulären
Ausgangsverstärkern
innerhalb der Ausgangsverstärkerschaltung 340 zu
koppeln sind.
-
Die
Erfassungsverstärkerschaltung 360 enthält Erfassungsverstärker, die
irgendeinem der derzeit in handelsüblichen Herzschrittmachern
für atriale und
ventrikuläre
Stimulation und Erfassung genutzten entsprechen. Wie in dem oben
als Literaturhinweis erwähnten,
gemeinsam übertragenen 324er-Patent
angemerkt ist, war es nach dem Stand der Technik üblich, P-Wellen-
und R-Wellen-Erfassungsverstärker
mit sehr hoher Impedanz zu verwenden, um das Spannungsdifferenzsignal
zu verstärken,
das über
den Erfassungselektrodenpaaren durch den Durchgang einer Herzdepolarisation
erzeugt wird. Die Erfassungsverstärker mit hoher Impedanz verwenden
einen hohen Verstärkungsfaktor, um
die Signale mit geringer Amplitude zu verstärken, und stützen sich
auf Passbandfilter, eine Zeitbereichsfilterung und einen Amplitudenschwellenwert-Vergleich,
um eine P-Welle oder R-Welle vom elektrischen Hintergrundrauschen
zu unterscheiden. Die digitale Steuereinheits-/Taktgeber-Schaltung 330 steuert
die Empfindlichkeitseinstellungen der atrialen und der ventrikulären Erfassungsverstärker 360.
-
Die
Erfassungsverstärker
sind von den Erfassungselektroden während der Austastperioden vor,
während
und nach der Abgabe eines Stimulationsimpulses an eine der Stimulationselektroden
des Schrittmachersystems entkoppelt, um eine Sättigung der Erfassungsverstärker zu
vermeiden. Die Erfassungsverstärkerschaltung 360 enthält Austastschaltungen
zum Entkoppeln der ausgewählten
Paare der Leitungsleiter und der IND_CAN-Elektrode 20 von den
Eingängen
des RA-Erfassungsverstärkers
(und des LA-Erfassungsverstärkers,
wenn er vorgesehen ist), des RV-Erfassungsverstärkers und des LV-Erfassungsverstärkers während der
ABP, der PVABP und der VBP. Die Erfassungsverstärkerschaltung 360 umfasst
außerdem
Umschaltungsschaltungen zum Koppeln ausgewählter Erfassungselektrodenleitungsleiter
und der IND_CAN-Elektrode 20 mit dem RA-Erfassungsverstärker (und
dem LA-Erfassungsverstärker,
wenn er vorgesehen ist), dem RV-Erfassungsverstärker und dem LV-Erfassungsverstärker. Wiederum
wählt die
Auswahl- und -Steuerschaltung 350 für die Erfassungselektroden
Leiter sowie zugehörige Erfassungselektrodenpaare
aus, die mit den atrialen und den ventrikulären Erfassungsverstärkern innerhalb
der Ausgangsverstärkerschaltung 340 und
der Erfassungsverstärkerschaltung 360 zu
koppeln sind, um das RA-, LA-, RV- und LV-Erfassen entlang gewünschter
unipolarer und bipolarer Erfassungsvektoren durchzuführen.
-
Rechte
atriale Depolarisationen oder P-Wellen im RA-SENSE-Signal, die vom
RA-Erfassungsverstärker
erfasst werden, führen
zu einem RA-EVENT-Signal, das an die digitale Steuereinheits-/Taktgeber-Schaltung 330 übermittelt
wird. Ähnlich
führen
linke atriale Depolarisationen oder P-Wellen im LA-SENSE-Signal,
die vom LA-Erfassungsverstärker
erfasst werden, wenn dieser vorgesehen ist, zu einem LA-EVENT-Signal,
das an die digitale Steuereinheits-/Taktgeber-Schaltung 330 übermittelt
wird. Ventrikuläre
Depolarisationen oder R-Wellen im RV-SENSE-Signal werden von einem ventrikulären Erfassungsverstärker erfasst
und führen
zu einem RV-EVENT-Signal, das an die digitale Steuereinheits-/Taktgeber-Schaltung 330 übermittelt wird. Ähnlich werden
ventrikuläre
Depolarisationen oder R-Wellen im LV-SENSE-Signal von einem ventrikulären Erfassungsverstärker erfasst
und führen
zu einem LV-EVENT-Signal, das an die digitale Steuereinheits-/Taktgeber-Schaltung 330 übermittelt
wird. Die RV-EVENT- und
LV-EVENT- sowie die RA-EVENT- und LA-SENSE-Signale können refraktär oder nicht-refraktär sein und
können
unabsichtlich durch elektrische Rauschsignale oder abweichend geleitete
Depolarisationswellen getriggert werden anstatt durch echte R-Wellen
oder P-Wellen.
-
Um
die Beschreibung von 4 bis 7 zu vereinfachen,
wird angenommen, dass die nachfolgenden Bezüge auf ein "A-EVENT" und ein "A-PACE" sich auf ein RA-EVENT bzw. ein RA-PACE beziehen,
wenn keine LA-Stimulation oder -Erfassung vorgesehen oder einprogrammiert
ist, oder dass sie sich entweder auf ein RA-EVENT oder ein LA-EVENT
bzw. auf ein RA-PACE oder ein LA-PACE beziehen, das jeweils einprogrammiert
ist.
-
Die
möglichen
Betriebsarten der IPG-Schaltung 300 sind in dem Ablaufplan
von 4–7 dargestellt
und werden nachfolgend beschrieben. Die bestimmte Betriebsart der
vorliegenden Erfindung ist eine programmierte oder festverdrahtete Teilmenge
der möglichen
Betriebsarten, wie ebenfalls weiter unten beschrieben wird. 4 veranschaulicht
die gesamten Operationen der IPG-Schaltung 300 während jedes
Schrittmacherzyklus und umfasst einen weiteren Schritt S100, der
regelmäßig aufgerufen
wird, um die A-RVp und die A-LVp-Verzögerung abzuleiten (veranschaulicht
in 7), die in den Schritten S104 (in 5 veranschaulicht)
und S106 (in 6 veranschaulicht) unterbrochen
werden.
-
Der
Einfachheit halber wird als ein Beispiel für die Operationen des Algorithmus
der Algorithmus von 4–7 im Zusammenhang
mit der Bestimmung der A-RVp und der A-LVp-Verzögerung beschrieben, um den
linken Ventrikel in Fusion mit einer zeitlich früheren Depolarisation des rechten
Ventrikels optimal zu stimulieren, der vorzugsweise nach einer intrinsischen
A-RVs-Verzögerung
spontan depolarisiert. Wie weiter unten angemerkt wird, kann der
Algorithmus dazu genutzt werden, die A-RVp und die A-LVp-Verzögerung zu
bestimmen, um den rechten Ventrikel in Fusion mit einer zeitlich
früheren
Depolarisation des linken Ventrikels optimal zu stimulieren, der
vorzugsweise nach einer intrinsischen A-LVs-Verzögerung spontan depolarisiert.
-
Wenn
die Schritte S104 und S106 beendet sind, wird erwartet, dass wenigstens
das LV-PACE abgegeben wurde und die Unterbrechung (time-out) des
Ausfallintervalls, z. B. eines V-A-Ausfallintervalls, sowie der
postventrikulären
Austast- und refraktären Perioden
im Schritt S108 gestartet wird. Die RV- und LV-Erfassungsverstärker sowie
der atriale Erfassungsverstärker
sind nach den Austastperioden in die Lage versetzt, R-Wellen und
P-Wellen zu erfassen und während
der Unterbrechung (time-out) des Ausfallintervalls im Schritt S110
ein RV-EVENT und ein LV-EVENT sowie im Schritt S112 ein A-EVENT
zu deklarieren. Die Unterbrechung (time-out) des Ausfallintervalls
wird beendet und nach der im Schritt S110 erfolgenden Deklaration
eines nicht-refraktären RV-EVENT
oder LV-EVENT neu gestartet. Die Unterbrechung (time-out) des Ausfallintervalls
wird nach der Deklaration eines A-EVENT im Schritt S112 beendet,
was bewirkt, dass die A-RVp-Verzögerung
im Schritt S104 neu gestartet wird und dass die A-LVp-Verzögerung im
Schritt S106 neu gestartet wird, es sei denn, dass der Schritt des
Bestimmens der optimalen A-RVp-Verzögerung und
der A-LVp-Verzögerung
im Schritt S100 vorzunehmen ist, wie unten mit Bezug auf 7 beschrieben
wird. Das Ausfallintervall kann in der VDD- und der DDD-Schrittmacherbetriebsart
als programmierter Wert festgelegt sein oder kann zwischen programmiertem
LPL und URL als eine Funktion des RCP-Algorithmus in der VDDR- und der DDDR-Schrittmacherbetriebsart
variieren.
-
Ein
A-PACE, der den RA-PACE- und/oder den LA-PACE-Impuls umfasst, wird
im Schritt S116 abgegeben, wenn das V-A-Ausfallintervall unterbricht (time-out),
wie im Schritt S114 bestimmt wird. In der Praxis wird erwartet,
dass das V-A-Ausfallintervall so programmiert wird, dass es bei
Patienten, deren atriale Funktion intakt ist und einen normalen
Sinusrhythmus liefert, größer als
die intrinsische Herzrate ist. Andernfalls kann das Schrittmachersystem
als ein VDD/VDDR-Schrittmachersystem vorgesehen sein, wobei ein
Erfassen von P-Wellen ausgeschlossen ist. Daher werden in solchen
Fällen
die Schritte S114 und S116 nicht ausgeführt.
-
Das
intrinsische A-EVENT, das entweder das RA-EVENT oder das LA-EVENT
enthält,
wird daher wahrscheinlicher im Schritt S112 deklariert. Der Schritt
S118 wird optional umgangen oder wird ausgeführt, um die A-RVp-Verzögerung und/oder
die A-LVp-Verzögerung
als eine Funktion des RCP-Algorithmus
oder des gemessenen, momentanen intrinsischen A-A-Intervalls einzustellen.
Dann werden im Schritt S120 die postatrialen Austast- und die refraktären Zeitperioden
unterbrochen, und die A-RVp-Verzögerung
wird im Schritt S104 (5) neu gestartet, und die A-LVp-Verzögerung wird
im Schritt S106 (6) neu gestartet, es sei denn,
der Schritt S100 des Bestimmens der optimalen A-RVp-Verzögerung und
A-LVp-Verzögerung
wird aufgerufen, wie unten mit Bezug auf 7 beschrieben
wird. Es wird erwartet, dass der Schritt S100 regelmäßig zu einer
programmierten Tageszeit, z. B. nachts, ausgeführt wird, wenn zu erwarten
ist, dass der Patient ruht und Herzraten- sowie Aktivitätskriterien
erfüllt
sind, wenn ein LV-EVENT während
der Unterbrechung (time-out) der A-LVp-Verzögerung
deklariert wird oder wenn der RCP darauf hindeutet, dass ein Aktivitätsniveau
des Patienten einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.
-
In 5 wird
die A-RVp-Verzögerung
im Schritt S202 gestartet und im Schritt S204 unterbrochen. Wie
oben angemerkt wurde, wird die A-RVp-Verzögerung gewöhnlich so eingestellt, dass sie
die intrinsische A-RVs-Leitungszeit der Depolarisationswellenfront
vom Atrium zum Ort der RV-Erfassungselektroden überschreitet,
so dass die Abgabe des RV-PACE im Schritt S206 gewöhnlich verhindert wird.
Jedoch gibt es Bedingungen, die weiter unten beschrieben werden,
unter denen die A-RVp-Verzögerung
im Schritt S100 verkürzt
wird, so dass das RV-PACE wahrscheinlicher ab gegeben wird. Wenn im
Schritt S208 ein nicht-refraktäres
RV-EVENT deklariert wird, geht der Algorithmus zum Schritt S108 über, sofern
kein optionales Merkmal einprogrammiert ist, wie im Schritt S210
bestimmt wird, um die A-RVp-Verzögerung
im Schritt S212 zu dekrementieren.
-
In 6 wird
die A-LVp-Verzögerung
im Schritt S302 gestartet und im Schritt S304 unterbrochen. Wie
oben angemerkt wurde, wird die A-LVp-Verzögerung gewöhnlich so eingestellt, dass sie
kürzer
ist als die intrinsische A-LVs-Leitungszeit der Depolarisationswellenfront
vom Atrium zum Ort der LV-Erfassungselektroden, so dass das LV-PACE üblicherweise
im Schritt S306 abgegeben wird. Jedoch gibt es Bedingungen, die
weiter unten beschrieben werden, unter denen das LV-EVENT deklariert werden
kann und die A-LVp-Verzögerung
im Schritt S100 verkürzt
wird, so dass das LV-PACE wahrscheinlicher abgegeben wird. Wenn
in diesem Fall im Schritt S308 ein nicht-refraktäres LV-EVENT deklariert wird,
geht der Algorithmus zum Schritt S108 über, sofern kein optionales
Merkmal einprogrammiert ist, wie im Schritt S310 bestimmt wird,
um die A-LVp-Verzögerung
im Schritt S312 zu dekrementieren.
-
Der
Einstellungen auf die A-RVp-Verzögerung
im Schritt S212 und auf die A-LVp-Verzögerung im Schritt S312 können einprogrammiert
werden, wenn festgestellt wird, dass die Einstellungen die maximale
Füllungszeit
beibehalten und die verbesserte Koordination von RV- und LV-Kontraktion
beibehalten werden, was dadurch bewirkt wird, dass RV-PACE und/oder
LV-PACE in Übereinstimmung
mit dem Algorithmus von 4–7 abgegeben
werden. Es ist vorgesehen, dass andere Ereignisse eine Einstellung
der A-RVp-Verzögerung und/oder
der A-LVp-Verzögerung
auslösen
können,
und zwar in Abhängigkeit
von Veränderungen
im intrinsischen Ausfallintervall, die sich durch ein gemessenes A-A-Intervall
zeigen, sowie von Veränderungen
in den physiologischen Anforderungen des Patienten, die sich durch
den RCP oder den Blutdruck oder andere Sensorsignale zeigen, die
auf eine Leitungsverzögerung
oder eine Aktivierungseinstellung hindeuten.
-
Der
Einstellungsschritt S100, der in 7 detaillierter
veranschaulicht ist, wird begonnen, wenn die Anfangskriterien im
Schritt S400 erfüllt
sind. Die Schritte S102 und S104 werden ausgesetzt, bis die Deklaration(en)
des nächsten
A-EVENT oder einer Anzahl von A-EVENTs gezählt ist bzw. sind. Ein A-RVs-Taktgeber
und ein A-LVs-Taktgeber werden im Schritt S404 gestartet, um eine
Bestimmung der intrinsischen A-RVs-Verzögerung in den Schritten S406
und S408 sowie der intrinsischen A-LVs-Verzögerung in den Schritten S410
und S412 zu ermöglichen.
Dann werden im Schritt S414 die intrinsische A-RVs-Verzögerung und
die intrinsische A-LVs-Verzögerung
verglichen, um sicherzustellen, dass im Schritt S416 die intrinsische
A-RVs-Verzögerung die intrinsische
A-LVs-Verzögerung überschreitet.
Es wird erwartet, dass der Schritt S416 ein positives Ergebnis liefert,
wenn die linksventrikuläre
Aktivierung im Vergleich zur rechtsventrikulären Aktivierung (z. B. LBBB)
verzögert
ist.
-
Im
Schritt S418 wird die A-LVp-Verzögerung so
eingestellt, dass sie die momentan gemessene intrinsische A-LVs-Verzögerung reflektiert,
wobei die Formel A-LVp = A-LVs – Δ ms gilt,
in der Δ ms
ein programmierter Wert, z. B. 10 ms, oder ein adaptiver Wert, wie
beispielsweise ein Prozentsatz, z. B. 10%, der gemessenen intrinsischen
A-LVs-Leitungsverzögerung
oder die A-LVs pro gemessener intrinsischer A-A-Zykluslänge ist.
-
Die
eingestellte A-LVp-Verzögerung
wird dann im Schritt S420 mit der A-RVs verglichen, um sicherzustellen,
dass die eingestellte A-LVp-Verzögerung
größer als
die intrin sische A-RVs-Verzögerung ist.
Wenn diese Bedingung erfüllt
ist, kann die A-RVp-Verzögerung
im Schritt S422 so eingestellt werden, dass sie länger als
die gemessene intrinsische A-RVs-Verzögerung ist, wobei die Formel A-RVp
= A-RVs + Δ ms
gilt, in der Δ ms
ein programmierter Wert, z. B. 10 ms, oder ein adaptiver Wert, wie
beispielsweise ein Prozentsatz, z. B. 10%, der gemessenen intrinsischen
A-LVs-Leitungsverzögerung
oder die A-LVs pro gemessener intrinsischer A-A-Zykluslänge ist
oder auf null programmiert ist.
-
Wenn
der Schritt S422 ausgeführt
wird, dann wird der RV nicht stimuliert, und der LV wird in Fusion mit
der intrinsischen Depolarisation des RVS stimuliert.
-
Wenn
die Bedingung von Schritt S420 nicht erfüllt ist, muss zum biventrikulären Schrittmachen zurückgekehrt
werden, wobei zuerst ein RV-PACE abgegeben wird und dann ein LV-PACE
abgegeben wird. Im Schritt S424 wird die A-RVp-Verzögerung so eingestellt,
dass sie die momentan gemessene intrinsische A-RVs-Verzögerung reflektiert,
wobei die Formel A-RVp = A-RVs – Δ ms gilt,
in der Δ ms
ein programmierter Wert, z. B. 10 ms, oder ein adaptiver Wert, wie
beispielsweise ein Prozentsatz, z. B. 10%, der gemessenen intrinsischen
A-LVs-Leitungsverzögerung
oder die A-LVs pro gemessener intrinsischer A-A-Zykluslänge ist.
-
Die
aktualisierten bestimmten A-RVp- und A-LVp-Verzögerungen werden dann im RAM-Speicher
gespeichert, um bei der Schrittmacherbetriebsart von 4 genutzt
zu werden, bis die Anfangskriterien von Schritt S400 wieder erfüllt sind
sowie die A-RVp und die A-LVp-Verzögerung wieder bestimmt werden.
-
Der
oben beschriebene Algorithmus gilt insbesondere für den Fall,
bei dem die linksventrikuläre Aktivierung
der Depolarisation des rechten Ventrikels nach einer unangemessenen
Verzögerung
folgt, z. B. bei einem Herz, das einen LBBB zeigt. Selbstverständlich kann
der oben beschriebene Algorithmus in Situationen genutzt werden,
bei denen diese Relation umgekehrt ist, z. B. bei einem Herz, das
einen RBBB zeigt. In diesem Fall können die Schritte des oben
beschriebenen Algorithmus ausgeführt
werden, wobei die Operationen, die sich auf den linken Ventrikel
beziehen, durch die ersetzt werden, die sich auf den rechten Ventrikel
beziehen.
-
Wie
verstanden werden wird, umfasst die vorliegende Erfindung ein Herzschrittmachersystem und
ein Verfahren zum Abgeben von ventrikulären Schrittmacherimpulsen an
den rechten und/oder den linken Ventrikel des Herzens (der als V1
bezeichnet werden kann), wobei die Abgabe des ventrikulären Schrittmacherimpulses
einem vorhergehenden atrialen Ereignis folgt und zeitlich der Depolarisation
des jeweils anderen des rechten bzw. linken Ventrikels (der als
V2 bezeichnet werden kann) folgt. In dem oben beschriebenen Beispiel
umfasst V1 den linken Ventrikel LV, und V2 umfasst den rechten Ventrikel RV.
Jedoch kann V1 den rechten Ventrikel V2 umfassen, und V1 kann den
linken Ventrikel umfassen. Daher können die Schritte des Algorithmus
von 4–7 auch
so ausgedrückt
werden, dass LV durch V1 und RV durch V2 ersetzt ist.
-
Eine
ventrikuläre
atrioventrikuläre
Verzögerung
(A-V1p) von einem atrialen Ereignis (A), um die Abgabe eines ventrikulären Schrittmacherimpulses (V1p)
an den Ventrikel V1 zu takten, wird daher erzeugt durch: (1) Erfassen
ventrikulärer
Depolarisationen des Ventrikels V1 als ein Ereignis einer ventrikulären Erfassung
(V1s-Ereignis); (2) Messen der intrinsischen atrioventrikulären Verzöge rung zwischen
einem atrialen Ereignis und dem V1s-Ereignis als eine intrinsische A-V1s-Verzögerung;
(3) Erfassen ventrikulärer
Depolarisationen des Ventrikels V2 als ein Ereignis einer ventrikulären Erfassung
(V2s-Ereignis); (4)
Messen der intrinsischen atrioventrikulären Verzögerung zwischen einem atrialen
Ereignis und dem V2s-Ereignis als eine intrinsische A-V2s-Verzögerung;
und (5) Bestimmen einer atrioventrikulären A-V1p-Verzögerung,
die kürzer
als die intrinsische A-V1s-Verzögerung
und länger
als die intrinsische A-V2s-Verzögerung
ist. Die A-V1p-Verzögerung
wird anhand jedes atrialen Ereignisses getaktet, und der ventrikuläre Schrittmacherimpuls
V1p wird an das Ventrikel V1 bei der Unterbrechung (time-out) der A-V1p-Verzögerung abgegeben,
um das Fusionsschrittmachen des Ventrikels V1 mit intrinsischer
Depolarisation des Ventrikels V2 zu bewirken.
-
Es
sei zu verstehen gegeben, dass bestimmte der oben beschriebenen
Strukturen, Funktionen und Operationen der Schrittmachersysteme
der bevorzugten Ausführungsformen
nicht notwendig sind, um die vorliegende Erfindung zu realisieren,
und in der Beschreibung einfach zur Vollständigkeit einer beispielhaften
Ausführungsform
oder von beispielhaften Ausführungsformen
enthalten sind. Außerdem kann
es zusätzlich
zum typischen Betrieb eines AV-synchronen Drei-Kammer- oder Vier-Kammer-Schrittmachers
unterstützende
Strukturen, Funktionen und Operationen geben, die nicht offenbart
sind und nicht notwendig sind, um die vorliegende Erfindung zu realisieren.