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Diese Erfindung betrifft allgemein
implantierte medizinische Vorrichtungen und insbesondere eine Vorrichtung
zum Unterscheiden der Morphologie physiologischer Wellenformen zur
Verwendung beim Identifizieren von Herzarrhythmien und beim dementsprechenden
Einstellen des Betriebs der medizinischen Vorrichtung.
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Frühe automatische Tachykardie-Erfassungssysteme
für automatische
implantierbare Kardioverter/Defibrillatoren beruhten auf dem Vorhandensein
oder dem Nichtvorhandensein einer elektrischen und mechanischen
Herzaktivität
(etwa des Intramyokardialdrucks, des Blutdrucks, der Impedanz, des
Herzschlagvolumens oder der Herzbewegung) und/oder der Frequenz
des Elektrokardiogramms. Beispielsweise ist in der Veröffentlichung "Traitement D'Urgence des Differents
Types de Syncopes Cardiaques du Syndrome de Morgangni-Adams-Stokes" (National Library
of Medicine), von Dr. Fred Zacouto, Paris, Frankreich, 1961 ein
automatischer Schrittmacher und Defibrillator beschrieben, der auf
das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein des Blutdrucks eines
Patienten in Zusammenhang mit der Frequenz bzw. Rate des Elektrokardiogramms
des Patienten anspricht. Spätere
Erfassungsalgorithmen, die von Satinsky "Heart Monitor Automatically Activates
Defibrillator",
Medical Tribune, 9, Nr. 9I: 3, 11. November 1968 und von Schuder
u. a. "Experimental Ventricular
Defibrillation with an Automatic and Completely Implanted System", Transactions American Society
for Artificial Internal Organs, 16: 207, 1970 vorgeschlagen wurden,
haben eine Defibrillation automatisch erfaßt und ausgelöst, wenn
die Amplitude der R-Zacke des Elektrokardiogramms über einen vorbestimmten
Zeitraum unter einen vorbestimmten Schwellenwert abgesunken ist.
Das von Mirowski u. a. im US-Patent Re 27 757 vorgeschlagene ursprüngliche
System, das in ähnlicher
Weise auf der Verringerung der Amplitude eines pulsierenden Drucksignals
im rechten Ventrikel unter einen Schwellenwert über einen vorbestimmten Zeitraum beruhte,
wurde von Mirowski u. a. zugunsten der Frequenz- und/oder Wahrscheinlichkeitsdichtefunktions-Morphologieunterscheidung
aufgegeben, wie bei Mower u. a. "Automatic
Implantable Cardioverter-Defibrillator Structural Characteristics", PACE, Band 7, November – Dezember
1984, Teil 11, S. 1331–1334
beschrieben ist. Andere haben die Verwendung einer hohen Frequenz
zuzüglich
einer Beschleunigung der Frequenz oder eines "Einsetzens" (US-A-4 384 585) bei einer anhaltend
hohen Frequenz und einer Frequenzstabilität (US-A-4 523 595) vorgeschlagen.
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Sehr allgemein sind die Systeme,
die von den erwähnten
Kriterien abhängen,
in der Lage, eine Tachyarrhythmie in höherem oder geringerem Maße von einem
normalen Herzrhythmus zu unterscheiden, sie haben jedoch Schwierigkeiten,
Sinus-Tachykardien oder andere supraventrikuläre Tachykardien von bösartigen,
pathologischen ventrikulären
Tachykardien zu unterscheiden, was zur Abgabe unangemessener elektrischer
Herzstimulationstherapien führt.
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Wie im Artikel "Automatic Tachycardia Recognition" von R. Arzbaecher
u. a. (PACE, Mai – Juni 1984,
S. 541–547)
ausgesagt wurde, haben Antitachykardie-Schrittmacher, die vor der
Veröffentlichung dieses
Artikels klinischen Untersuchungen unterzogen wurden, eine Tachykardie
durch Er fassen einer hohen Frequenz in der zu stimulierenden Kammer
erfaßt.
Die spezifischen Kriterien, die zu erfüllen waren, bevor eine Stimulationsbeendigung
zu versuchen war, umfaßten
einen Vergleich der erfaßten
Frequenz bis zu einem vorgegebenen Schwellenwert, beispielsweise
150 Schläge
je Minute (400-Millisekunden-Zykluslänge) für eine vorgewählte Anzahl von
Schlägen.
Wie vorstehend erwähnt
wurde, haben andere Forscher vorgeschlagen, die Änderungsrate der Frequenz oder
die Plötzlichkeit
des Einsetzens, die Frequenzstabilität und eine anhaltend hohe Frequenz
als zusätzliche
Kriterien zu verwenden, um Sinustachykardien von bösartigen
Tachykardien zu unterscheiden. Arzbaecher u. a. haben in ihrem Artikel
einen in einer Mikroprozessorbasierten implantierbaren Vorrichtung
implementierten Algorithmus vorgeschlagen, bei dem sowohl eine atrielle
als auch eine ventrikuläre
Frequenzerfassung über
getrennte bipolare Leitungen verwendet werden, um die AA- und VA- oder VV- und AV-Intervalle
(oder "Zykluslängen") in Abhängigkeit
von Schwellenwertintervallen zu erfassen, um zwischen durch Stimulation
beendbaren und nicht durch Stimulation beendbaren Tachykardien zu
unterscheiden. Arzbaecher u. a. haben das Konzept der Verwendung
eines einzigen zusätzlichen
atriellen Stimulationsimpulses zum Unterscheiden einer Sinustachykardie
von einer paroxysmalen 1 : 1-Tachykardie eingeführt, um zu bestimmen, ob eine
ventrikuläre
Antwort hervorgerufen wird. Ein atrieller zusätzlicher Stimulationsimpuls wurde
bei einer späten
Diastole (um 80 Millisekunden verfrüht) abgegeben, und die ventrikuläre Antwort gab
an, falls sie auch früh
auftrat, daß sich
der Patient in einem Sinusrhythmus befand. Bei durch eine Stimulation
beendbaren Tachykardien, wie einer AV-Wiedereintritts-Tachykardie
und einer ventrikulären
Tachykardie mit einer VA-Leitung, tritt die ventrikuläre Antwort
jedoch nicht früh
auf (was darauf hinweist, daß der
atrielle Rhythmus und der ventrikuläre Rhythmus disassoziiert waren),
und der ventrikuläre Rhythmus
bleibt ungestört.
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Andere Vorschläge für die Verwendung einer atriellen
bzw. atrialen und ventrikulären
Erfassung und eines Intervallvergleichs sind in "The Third Decade of Cardiac Pacing:
Advances in Technology in Clinical Applications", Teil III, Kapitel 1, "Necessity of Signal
Processing in Tachycardia Detection" von Furman u. a. (herausgegeben von
S. Barold und J. Mugica, Future Publications, 1982, S. 265 –274) und
in US-A-4 860 749 von Lehmann dargelegt. Auch in diesen Fällen werden
atrielle und ventrikuläre
Frequenzen oder Intervalle miteinander verglichen, um zwischen Sinus-Tachykardien und
pathologischen Tachykardien zu unterscheiden.
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Ein anderer Ansatz für die Erfassung
von und die Unterscheidung zwischen pathologischen Tachykardien
und Sinus-Tachykardien oder normalen Tachykardien beinhaltet den
Vergleich aktueller Elektrogrammorphologien mit einer gespeicherten Bibliothek
von Morphologien in der beispielsweise in US-A-4 523 595 dargestellten
Weise. Bei diesen Systemen werden die verdächtigen Elektrogramme fortlaufend
digitalisiert und mit den digitalisierten Referenzelektrogrammen
verglichen, um die beste Anpassung zu finden und den verdächtigen
Rhythmus zu diagnostizieren.
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Im Dokument EP-A-0 623 364 ist ein
implantierbarer Kardioverter/Defibrillator offenbart, der dafür ausgelegt
ist, den Tachykardietyp und den entsprechenden Therapietyp durch
Analyse von Elektrogrammwerten während
eines ersten Zeit raums zu bestimmen. Zur Bestätigung der bestimmten Tachykardie
werden andere Elektrogrammwerte entweder während eines zweiten Zeitraums
(in dem Fall, daß ein
erster Tachykardietyp bestimmt wurde) oder während eines dritten Zeitraums
(in dem Fall, daß ein zweiter
Tachykardietyp bestimmt wurde) analysiert.
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Die vorstehende Erörterung
reflektiert die Entwicklung auf dem Gebiet der Erfassung von und der
Unterscheidung zwischen spontan auftretenden atriellen und ventrikulären Tachykardien.
Wie jedoch trotz der vielen verschiedenen ausprobierten Verfahren
ersichtlich ist, bleibt noch ein Bedarf an einer zuverlässigen Vorrichtung
zum Identifizieren von Herzarrhythmien und zum Bereitstellen einer
geeigneten elektrischen Stimulationstherapie bestehen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, Herzarrhythmien zu identifizieren.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Identifizieren von
Herzarrhythmien und zum Bereitstellen geeigneter Therapien für deren
Behandlung bereitzustellen.
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Diese und andere Aufgaben werden
durch die vorliegende Erfindung gelöst, wodurch ein implantierbares
System zum Bereitstellen einer elektrischen Stimulation für ein Körperorgan
bereitgestellt wird, welches aufweist:
Mittel zum Wahrnehmen
von Signalen in einer ersten Herzkammer eines Patienten,
eine
erste Erfassungsvorrichtung, welche Mittel zum Aufnehmen diskreter
Werte der in der ersten Herzkammer des Patienten wahrgenommenen
Signale, wobei die Mittel zum Aufnehmen diskreter Werte des gemessenen
Signals Mittel zum Erfassen von Rauschen aufweisen, Mittel zum Definieren
eines ersten Fensters, innerhalb dessen die aufgenommenen Werte
abgeschnitten und positioniert werden, Mittel zum Messen der abgeschnittenen
und positionierten Werte, wobei die Mittel zum Messen entweder einen ersten
Parameter oder einen zweiten Parameter angeben, Mittel zum Definieren
eines zweiten Fensters, innerhalb dessen die ersten Fensterwerte
weiter abgeschnitten und positioniert werden, falls ein erster Parameter
angegeben wird, Mittel zum Definieren eines dritten Fensters, innerhalb
dessen die ersten Fensterwerte weiter abgeschnitten und positioniert werden,
falls ein zweiter Parameter angegeben wird, Mittel zum Runden entweder
der zweiten oder der dritten Fensterwerte und Mittel zum Summieren
der gerundeten zweiten oder dritten Fensterwerte zum Erzeugen eines
Indexwerts, aufweist,
Mittel zum Speichern eines vordefinierten
Bereichs von Indexwerten,
Mittel zum Vergleichen des erzeugten
Indexwerts mit dem gespeicherten Bereich von Indexwerten, wobei die
Mittel zum Vergleichen eine Therapieverabreichungsanweisung oder
eine weitere Erfassungsanweisung erzeugen, und
Mittel zum Erzeugen
elektrischer Stimulationsimpulssignale zur Abgabe an eine zweite
Herzkammer eines Patienten entsprechend einem programmierten Protokoll,
eine
zweite Erfassungsvorrichtung, die auf die weitere Erfassungsanweisung
anspricht, wobei die zweite Erfassungsvorrichtung Mittel zum Speichern
mehrerer verschiedener vorbestimmter Muster, wobei jedes der jeweiligen
Muster einen Satz vorbestimmter Parameter enthält, die einen jeweiligen Herzrhythmus repräsentieren,
Mittel zum Vergleichen der wahrgenommenen Signale mit den mehreren
gespeicherten, verschiedenen, vorbestimmten Mustern und Mittel zum
Angeben eines diagnostizierten Rhythmus auf der Grundlage der Mittel
zum Vergleichen aufweist, und
Mittel zum Erzeugen elektrischer
Stimulationsimpulssignale zur Abgabe an die zweite Herzkammer eines Patienten
ansprechend auf die Therapieverabreichungsanweisung oder die weitere
Erfassungsanweisung.
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Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird
die Erfindung in einem implantierbaren Impulsgenerator verwirklicht.
Der IPG weist ein System zum Analysieren der wahrgenommenen EGKs
auf. Das System verwendet einen Algorithmus, der in der Lage ist,
den wahrgenommenen Herzrhythmus fortlaufend zu quantifizieren. Der
Algorithmus weist im wesentlichen zwei Teile auf, nämlich ein
Vordiagnoseprogramm ("PDP"), das in der Lage
ist, bis zu 95% aller wahrgenommenen Rhythmen zu unterscheiden, und
ein Diagnoseprogramm ("DP"), das in der Lage ist,
die restlichen wahrgenommenen Rhythmen zu unterscheiden. Das Vordiagnoseprogramm
ist schneller und verbraucht weniger Energie als das Diagnoseprogramm.
Das Vordiagnoseprogramm arbeitet durch regelmäßiges Messen der dv/dt-Werte
des wahrgenommenen EKGs. Diese Werte werden dann in einen Indexwert
umgewandelt, um dadurch den wahrgenommenen Herzrhythmus zu quantifizieren. Nachdem
jegliches Rauschen unterdrückt
wurde, ermöglicht
der Algorithmus eine automatische Unterscheidung eines normalen Sinusrhythmus
von einer atriellen Fibrillation, einem atriellen Flattern, einer ventrikulären Tachykardie,
einer ventrikulären
Fibrillation und einem ventrikulären
Flattern. In Fällen,
in denen andere Rhythmen wahrgenommen werden, verwendet der Algorithmus
das Diagnoseprogramm. Das Diagnoseprogramm vergleicht eine Reihe
wahrgenommener Werte von dem wahrgenommenen EKG mit einer Reihe
von Referenzwerten. Durch die verschiedenen untersuchten Werte wird
eine Unterscheidung zwischen verschiedenen Arrhythmien erreicht.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die vorliegende Erfindung kann beim
Lesen einer detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung, die nur als Beispiel dienen, in Zusammenhang mit
der anliegenden Zeichnung besser verstanden werden, wobei
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1 eine
Ansicht einer in einen Patienten implantierten Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist,
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2 ein
schematisches Funktionsdiagramm eines im System gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendeten Impulsgenerators ist,
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3 ein
vereinfachtes Flußdiagramm
ist, in dem der funktionelle Betrieb der in Zusammenhang mit einer
in 2 dargestellten Vorrichtung
verwirklichten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt ist,
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4 ein
vereinfachtes Flußdiagramm
ist, in dem der funktionelle Betrieb des Vordiagnoseprogramms gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt ist,
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5 ein
vereinfachtes Flußdiagramm
ist, in dem der funktionelle Betrieb des Datenaufnahmeschritts innerhalb
des in 4 dargestellten
Vordiagnoseprogramms dargestellt ist,
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6 ein
vereinfachtes Flußdiagramm
ist, in dem der funktionelle Betrieb des Fensterdefinierschritts
und des Fensterabstimmschritts innerhalb des in 4 dargestellten Vordiagnoseprogramms dargestellt
ist,
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7 ein
vereinfachtes Flußdiagramm
ist, in dem der funktionelle Betrieb des Signalrundungsschritts
innerhalb des in 4 dargestellten
Vordiagnoseprogramms dargestellt ist,
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8 ein
Beispiel für
das Einwirken des Vordiagnoseprogramms auf ein wahrgenommenes EKG bei
Verwendung einer hohen rechten atriellen Elektrode ist,
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9 ein
zweites Beispiel des Einwirkens des Vordiagnoseprogramms auf ein
wahrgenommenes EKG bei Verwendung einer hohen rechten atriellen
Elektrode ist,
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10 einen
Satz von dv/dt-Indexwerten zeigt, die bestimmten Tachyarrhythmietypen
entsprechen, und
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11 eine
Darstellung der Matrix im Diagnoseprogramm verwendeter Werte ist.
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Es sei bemerkt, daß die Zeichnungsteile nicht
notwendiger weise maßstabsgerecht
sind.
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Das Verständnis der Betriebsmodi der
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird durch eine kurze Erörterung
der Physiologie des Herzens und der theoretischen Mechanismen kardialer Tachyarrhythmien
erleichtert.
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Die normale Pumptätigkeit des Herzens ergibt
sich aus einer hochorganisierten elektrischen Aktivität im Herzgewebe.
Jeder natürliche
spontane Herzschlag beginnt mit einer elektrischen Entladung vom
Sinusknoten (S-A-Knoten), der sich im rechten Atrium des Herzens
befindet. Dieser elektrische Impuls wird durch Gewebe geleitet,
was zur zunehmenden Depolarisation des atriellen Gewebes führt, wodurch
bewirkt wird, daß es
sich zusammenzieht. Die Kontraktion drängt Blut durch die Herzklappen
vom Atrium in die Ventrikel. Der elektrische Impuls vom Atrium wird über den
Atrioventrikularknoten (A-V-Knoten), der sich an der die rechte
und die linke Herzkammer trennende Scheidewand befindet, zu den
Ventrikeln übertragen.
Das elektrische Signal wird in diesem Leitungsmodus um etwa 0,15
Sekunden verzögert
und dann durch das Hissche Bündel und
seine Zweige zu den Purkinje-Fasern übertragen, welche den ventrikulären Muskel
entladen, wodurch bewirkt wird, daß sich die Ventrikel in organisierter
Weise zusammenziehen und Blut durch den Körper pumpen. Im gesunden Herzen
kann dieser normale Sinusrhythmus zwischen 60 und 120 Mal je Minute
wiederholt werden. Im kranken Herzen kann jedoch eine Anzahl von
Arrhythmien auftreten, welche diese normale Aktivität stört. Die
Arrhythmietypen lassen sich in zwei Gruppen einteilen, nämlich Arrhythmien,
welche im allgemeinen durch Herzfrequenzen gekennzeichnet sind,
die höher
als die normalen sind, und Bradyarrhythmien, welche durch Herzfrequenzen
gekennzeichnet sind, die niedriger als die normalen sind.
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Die Charakterisierung und der Ursprung
einer Tachyarrhythmie sind von praktischer Bedeutung, weil der Erfolg
der Medikamentenbehandlung solcher Störungen in hohem Maße von der
genauen Bestimmung ihres Ursprungs und ihrer Ursache abhängt. Wenn
dagegen eine Kardioversion ausgewählt wird, um diese Störungen zu
behandeln, sind die Charakterisierung und der Ursprung der Arrhythmie
weniger bedeutsam. Es wurde beispielsweise gezeigt, daß transthorakale
elektrische Gleichspannungsschocks viele verschiedene Typen von
Arrhythmien erfolgreich beenden können. Es sei beispielsweise
auf Cardioversion, B. Lown, Med. Ann. D. C., 38: 543, 1969 verwiesen.
Bei einer implantierbaren Vorrichtung, bei der sowohl die Energie
der Leistungsquelle als auch die Toleranz des Patienten für wiederholte
Kardioversions-/Defibrillationsschocks
begrenzt sind, ist es jedoch erforderlich, feine Unterscheidungen
zwischen Tachyarrhythmietypen vorzunehmen und die erfaßten Tachyarrhythmien
mit der niedrigsten Energie, der am wenigsten schmerzhaften elektrischen
Stimulation und den möglicherweise
wirksamsten Therapien zu behandeln. Es ist dementsprechend erwünscht, Tachyarrhythmien
wenn immer möglich
durch niederenergetische schmerzlose Stimulationsimpulse zu beenden und,
falls erforderlich, die Aggressivität der Therapie zu erhöhen, falls
die Arrhythmie nicht durch Stimulation beendet werden kann oder
sich zu einer durch Stimulation nicht zu beendenden Arrhythmie beschleunigt.
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Umgekehrt ist es erwünscht, sofort
zwischen der nicht durch Stimulation zu beendenden und lebensbedrohlichen
ventrikulären
Fibrillation und einer instabilen ventrikulären Tachykardie zu unterscheiden
und diese Arrhythmien sofort durch Kardioversions-/Defibrillations-Schocktherapien
zu behandeln.
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Tachyarrhythmien können weiterhin
durch ihren Ursprungsort gekennzeichnet werden. Beispielsweise befindet
sich der Ursprung supraventrikulärer Tachyarrhythmien
in den Atrien, und an ihrer Aufrechterhaltung sind die Atrien und
manchmal die Ventrikel beteiligt. Ventrikuläre Tachyarrhythmien gehen von
den Ventrikeln aus und werden darin manchmal aufrechterhalten, und
sie werden manchmal durch einen retrograden Leitungsweg zu den Atrien geleitet.
Eine getrennte Gruppe von Tachyarrhythmien wird als Flattern oder
Fibrillation bezeichnet. Das Flattern ist im allgemeinen durch eine
schnelle, organisierte Herzaktivität und, wenn die Ventrikel beteiligt sind,
eine niedrige Herzleistung gekennzeichnet. Die Fibrillation ist
durch eine in hohem Maße
desorganisierte elektrische Aktivität gekennzeichnet, bei der sich
im wesentlichen keine Herzleistung ergibt, wenn die Ventrikel beteiligt
sind. Bei manchen Patienten kann ein Fortschreiten von einer organisierten
Tachykardie zu einer Fibrillation auftreten, die zum Tode führt, falls
sich die Fibrillationsstelle in den Ventrikeln befindet. Bei manchen
Patienten geht eine ventrikuläre
Tachykardie dem Einsetzen der ventrikulären Fibrillation vorher, und
falls die erstgenannte beendet werden kann, im allgemeinen mit geringen
Energiemengen, kann die letztgenannte verhindert werden. Manche
Patienten weisen ein chronisches atrielles Flattern oder eine chronische
atrielle Fibrillation auf, welche entkräftend sein kann, jedoch nicht
zum Tode führt,
und andere Patienten weisen gelegentliche oder paroxysmale Attacken
ventrikulärer
Tachykardien auf, welche eine Kardioversion erfordern. Es sei beispielsweise
auf "Cardiac Arrhythmias" in Current Diagnosis,
W. B. Saunders Co., 1977, S. 377– 396 von Douglas P. Zipes,
M. D. verwiesen.
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Ventrikuläre Tachykardien können durch
das Anwenden von Kardioversionsschocks oder einer Stimulation mit
elektrischer Energie einschließlich
einer frequenzadaptierenden oder orthorhythmischen Stimulation,
wie zuerst in Zacouto, US-A-3 857 399 beschrieben ist, durch eine Überansteuerungs-Stimulation,
ein Burst-Überansteuerungsstimulation-Ratenscannen
oder beliebige der anderen bekannten Stimulationstherapien, die
beispielsweise in Fisher u. a. "Implantable
Pacers for Tachycardia Termination: Stimulation Techniques and Long-Term
Efficacy", PACE,
Band 9, November – Dezember
1986, Teil II, S. 1325–1333
beschrieben sind, in einen Sinusrhythmus umgewandelt werden. Als
ein allgemeiner Vorschlag ist es bevorzugt, ventrikuläre Tachykardien,
falls möglich,
durch Anwenden einer niederenergetischen Stimulation in einen Sinusrhythmus
umzuwandeln, um die Energie der Leistungsquellen der implantierbaren
Vorrichtung zu bewahren und die Annehmlichkeit für den Patienten zu erhalten. Viele
Patienten können
die bei Kardioversions- oder Defibrillations-Schocktherapien auftretenden Schmerzen
nicht ertragen, was dazu führt,
daß sie den
implantierten Kardioverter-/Defibrillator
fürchten. Demgemäß ist es
erwünscht,
weiter zwischen durch Stimulation beendbaren ventrikulären Tachykardien und
nicht durch Stimulation beendbaren ventrikulären Tachykardien zu unterscheiden
und die implantierte Vorrichtung zu programmieren, zuerst zu versuchen,
den Sinusrhythmus durch das Anwenden program mierter Stimulationsenergietherapien
von einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Typen wiederherzustellen.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung der in einen Patienten 2 implantierten
Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Wie dargestellt ist, weist die Vorrichtung 1 einen
implantierbaren Impulsgenerator 28 und eine Leitung 25 auf.
Die Leitung 25 weist eine bipolare Stimulationselektrode 26 auf,
die an ihrem distalen Ende angeordnet ist. Wenngleich eine bipolare
Stimulationselektrode 26 bevorzugt ist, kann auch eine
unipolare Stimulationselektrode verwendet werden, wie auf dem Fachgebiet
wohlbekannt ist. Die Leitung ist im rechten Ventrikel angeordnet,
um einen guten Kontakt mit der Herzwand zu erzielen, und die Leitung
kann Zinken oder andere Verankerungsmittel aufweisen, um die Stimulationsleitung
in Position zu halten. Die Leitung 25 weist weiterhin eine
Defibrillationselektrode 27 auf.
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Wie dargestellt ist, wird ein proximaler
Abschnitt der Leitung im Atrium 20 angeordnet, wenn der
distale Abschnitt der Leitung im Ventrikel 21 angeordnet
wird. Das proximale Ende der Leitung weist ein Verbindungsstück (nicht
dargestellt) zur Verbindung mit dem implantierbaren Impulsgenerator 28 auf.
Wie auf dem Fachgebiet üblich
ist, erstreckt sich ein Leiterdraht oder Leiterdrähte über die
Länge der Leitung,
um die distale Elektrode oder die distalen Elektroden elektrisch
mit dem Verbindungsstück
zu verbinden, wodurch Stimulationsimpulse zum distalen Ende weitergeleitet
werden können
und im Ventrikel wahrgenommene Signale zum Schrittmacher oder einem
anderen Empfangsinstrument zurückübertragen
werden können.
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Gemäß der dargestellten Erfindung
weist der treibende Abschnitt der Leitung, der durch das Atrium läuft, ein
Paar von Bipolelektroden 30, 31 auf. Der Begriff "Bipol" bezeichnet hier
ein Elektrodenpaar. In diesem Fall treibt die Leitung 25 im
atriellen Bereich, d. h. sie wird nicht gegen die atrielle Wand
gedrückt, es
sei denn, durch Zufall, so daß die
Bipole 30, 31 in bezug auf die Kammerwände treiben.
Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
sind die Bipolelektroden 30, 31 nach den Lehren
aus US-A-5 172 694 von Flammang u. a. ausgelegt.
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Der Bipol 30 befindet sich
im unteren Abschnitt des Atriums in der Nähe der Trikuspidalklappe (zwischen
dem Atrium und dem Ventrikel), während sich
der Bipol 31 im oberen Abschnitt des Atriums befindet.
Jeder Bipol 30, 31 ist vorzugsweise eine Ganzringelektrode.
Der Ganzring-Bipol ist geeigneterweise eine herkömmliche Anordnung von Elektrodenringen,
welche den äußeren Umfang
der im wesentlichen zylindrischen Leitung 25 umkreisen.
Typischerweise beträgt
die Oberfläche
jedes Rings des Ganzring-Bipols 30 etwa 10 Quadratmillimeter,
sie ist jedoch vorzugsweise größer als
5 Quadratmillimeter. Es wurde herausgefunden, daß es auch wichtig ist, daß die Flächen der
jeweiligen Elektroden ausgeglichen, d. h. in etwa gleich sind. Wenngleich
der Begriff "Ganzring" im allgemeinen Ringe
betrifft, die die gesamten 360° des
Leitungsumfangs einschließen,
bezeichnet der Begriff "Ganzring", so wie er in den
diese Erfindung definierenden Ansprüchen verwendet wird, einen
beliebigen Ring, der wenigstens 75% des Umfangs einkreist. Wie in 1 dargestellt ist, ist der Ganzring-Bipol
schwebend, d. h. es gibt keinen Mechanismus zum Verankern des Bipols
an der atriellen Wand. Wenngleich jede Elektrode 30, 31 vorzugsweise
ein Ganzring ist, kann jede von ihnen auch in einer anderen geeigneten
Konfiguration, beispielsweise als ein geteilter Ring, ausgelegt
sein, wie im vorstehend erwähnten
US-Patent von Flammang u. a. ersichtlich ist. Jeder Bipol weist
ein Paar von Drähten
(nicht dargestellt) auf, die mit dem IPG 28 verbunden sind.
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In der Praxis ordnet ein Arzt die
Leitung so an, daß die
distale Elektrode 26 im Interesse einer guten ventrikulären Stimulation
im Ventrikel angeordnet wird. Der Bipol 30 wird ausreichend
proximal, also in einer Entfernung von etwa 90–110 cm von der distalen Spitze
angeordnet, so daß er
innerhalb des Atriums liegt, wenngleich er innerhalb des unteren
Atriums in der Nähe
der Trikuspidalklappe liegt.
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In der Praxis wird der Abstand D
zwischen dem oberen atriellen Bipol und dem unteren atriellen Bipol
so festgelegt, daß die
Wahrnehmung des Zeitpunkts und der Richtung der P-Zacke optimiert
werden. Eine spezielle Anwendung der atriellen Leitung gemäß dieser
Erfindung besteht darin, getrennte Wahrnehmungen von P-Zacken an
verschiedenen Orten zu erhalten, um die Leitungszeit und die Richtung
einer atriellen Depolarisation zu bestimmen, also um zu bestimmen,
ob die P-Zacke antegrad oder retrograd ist. Zu diesem Zweck liegt
der Bipolabstand D1 geeigneterweise im Bereich von etwa 15 bis 60 mm.
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In 2 ist
ein schematisches Funktionsdiagramm eines implantierbaren Impulsgenerators
dargestellt, in dem die vorliegende Erfindung nutzbringend angewendet
werden kann. Dieses Diagramm sollte als beispielhaft für den Vorrichtungstyp
verwendet bzw. betrachtet werden, in dem die Erfindung verwirklicht
werden kann, und nicht als einschränkend angesehen werden, weil
angenommen wird, daß die Erfindung
nutzbringend in einer großen
Vielzahl von Vorrichtungsimplementationen, einschließlich Vorrichtungen mit
einer Funktionsorganisation, die beliebigen der implantierbaren
Schrittmacher/Defibrillatoren/Kardiovertern ähneln, die gegenwärtig zur
klinischen Beurteilung in den Vereinigten Staaten implantiert werden,
angewendet werden kann. Es wird auch angenommen, daß die Erfindung
in Zusammenhang mit implantierbaren Schrittmachern/Kardiovertern/Defibrillatoren
angewendet werden kann, wie in den früheren US-Patenten US-A-4 548 209, das Wielders
u. a. am 22. Oktober 1985 erteilt wurde, US-A-4 693 253, das Adams
u. a. am 15. September 1987 erteilt wurde, US-A-4 830 006, das Haluska
u. a. am 6. Mai 1989 erteilt wurde, und US-A-4 949 730, das Pless
u. a. am 21. August 1990 erteilt wurde, offenbart ist.
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Wie dargestellt ist, ist der IPG 28 in
einem hermetischen Gehäuse 9 eingeschlossen,
um die Komponenten vor Körperflüssigkeiten
zu schützen, wie
auf dem Fachgebiet wohlbekannt ist. Die Vorrichtung ist, wie dargestellt,
mit acht Elektroden versehen, nämlich 496, 497; 498, 499; 500, 502, 504, 506, 508 und 510.
Die Elektroden 496 und 497 sind ein Paar von Ringelektroden,
welche die Bipolelektrode 30 bilden, die sich vorzugsweise
im unteren Atrium befindet. Die Elektroden 498 und 499 sind
ein Paar von Ringelektroden, welche die Bipolelektrode 31 bilden,
die sich vorzugsweise im oberen Atrium befindet. Die Elektroden 500 und 502 können ein
Paar endokardialer Elektroden sein, die sich im Ventrikel befinden
und an einer transvenösen
Leitung angebracht sind. Die Elektrode 504 kann einer fernen
Blindelektrode entsprechen, die sich am Gehäuse des implantierbaren Schrittmachers/Kardioverters/-Defibrillators befindet.
Die Elektroden 506, 508 und 510 können den
Defibrillationselektroden mit großer Oberfläche entsprechen, die sich an
ventrikulären Leitungen, Koronarsinusleitungen,
Leitungen der oberen Hohlvene oder subkutanen Leitungen befinden
und zu Elektroden, die sich am Vorrichtungsgehäuse oder einem Teil davon befinden
oder zu epikardialen Defibrillationselektroden verlaufen.
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Die Elektroden 500 und 502 sind
wie dargestellt mit der R-Zacken-Detektorschaltung
festverdrahtet, welche eine Bandpaß-Filterschaltung 514, eine
automatische Schwellenwertschaltung 516 zum Bereitstellen
einer einstellbaren Wahrnehmungsschwelle als Funktion der gemessenen
R-Zacken-Amplitude
und einen Vergleicher 518 aufweist. Ein Signal wird immer
dann auf der R-Ausgangsleitung 564 erzeugt, wenn das zwischen
den Elektroden 500 und 502 wahrgenommene Signal
die von der automatischen Schwellenwertschaltung 516 definierte gegenwärtige Wahrnehmungsschwelle übersteigt. Wie
dargestellt ist, ist die Verstärkung
am Bandpaßverstärker 514 auch
durch ein Signal von der Schrittmacher-Zeitablauf- und Steuerschaltungsanordnung 520 auf
der Verstärkungseinstelleitung 566 einstellbar.
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Die Arbeitsweise dieser R-Zacken-Erfassungsschaltungsanordnung
kann derjenigen entsprechen, die im Keimel erteilten auf den Erwerber der
vorliegenden Erfindung übertragenen
US-Patent US-A-5 118 824 offenbart ist. Alternative R-Zacken-Erfassungsschaltungsanordnungen,
wie jene, die im Menken am 11. April 1989 erteilten US-Patent US-A-4
819 643 und im Baker u. a. am 14. November 1989 erteilten US-Patent
US-A-4 880 004 offenbart sind, können
auch nutzbringend eingesetzt werden, um die vorliegende Erfindung
zu verwirklichen.
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Die Schwellenwert-Einstellschaltung 516 setzt
einen Schwellenwert, der einem vorbestimmten Prozentsatz der Amplitude
einer wahrgenommenen R-Zacke entspricht, wobei dieser Schwellenwert, ähnlich der
im Artikel "Reliable
R-Wave Detection from Ambulatory Subjects" von Thakor u. a., veröffentlicht
in Biomedical Science Instrumentation, Band 4, S. 67–72, 1978
erläuterten
automatischen Wahrnehmungsschwellen-Schaltungsanordnung über einen
Zeitraum von weniger als drei Sekunden danach auf ein minimales
Schwellenwertniveau abnimmt.
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Es ist bevorzugt, daß das Schwellenwertniveau
nicht ansprechend bzw. in Reaktion auf stimulierte R-Zacken eingestellt
wird, sondern vielmehr weiterhin dem minimalen Schwellenwertniveau
nach stimulierten R-Zacken angenähert
wird, um das Wahrnehmen auf einem niedrigen Niveau liegender spontaner
R-Zacken, die Tachyarrhythmien zugeordnet sind, zu verbessern. Die
Zeitkonstante der Schwellenwertschaltung ist auch vorzugsweise kurz genug,
damit die minimale Wahrnehmungsschwelle innerhalb von 1–3 Sekunden
nach dem Einstellen der Wahrnehmungsschwelle auf 70–80% der
Amplitude der erfaßten
spontanen R-Zacke erreicht werden kann. Die Erfindung kann auch
in Zusammenhang mit traditionelleren R-Zacken-Sensoren des Typs verwirklicht
werden, der einen Bandpaßverstärker und
eine Vergleicherschaltung aufweist, um zu bestimmen, wann das durch
den Bandpaß geführte Signal
eine vorbestimmte, feste Wahrnehmungsschwelle übersteigt.
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Eine Schaltmatrix 512 wird
verwendet, um auszuwählen,
welche der verfügbaren
Elektroden mit dem Bandpaßverstärker 534 gekoppelt
werden. Die Auswahl, welche zwei Elektroden auf diese Weise gekoppelt
werden, wird über
den Daten-/Adreßbus 540 vom
Mikroprozessor 524 gesteuert. Signale von den ausgewählten Elektroden
werden durch den Bandpaß verstärker 534 und
in den Multiplexer 532 geführt, wo sie vom A/D-Wandler 530 in
digitale Mehrbitsignale umgewandelt werden, um sie, von der Direktspeicheradressenschaltung 528 gesteuert, im
Direktzugriffsspeicher 526 zu speichern. Der Mikroprozessor 524 analysiert
das im Direktzugriffsspeicher 526 gespeicherte digitalisierte
EGM-Signal, um die Breite der gespeicherten R-Zacke zu bestimmen,
oder in Verbindung mit der nachstehend erörterten Tachykardie/Fibrillations-Unterscheidungsfunktion.
-
Der Verstärker 534 kann ein
breiter Bandpaßverstärker mit
einem Bandpaß sein,
das sich von etwa 0,5 bis 200 Hertz erstreckt. Das gefilterte EGM-Signal
vom Verstärker 534 wird
durch den Multiplexer 532 geführt und in der A/D-Wandlerschaltungsanordnung 530 digitalisiert.
Die digitalisierten EGM-Daten werden von der Direktspeicheradressen-Schaltungsanordnung 528 gesteuert
im Direktzugriffsspeicher 526 gespeichert. Vorzugsweise
ist ein Teil des Direktzugriffsspeichers 526 als ein Schleifen-
oder Pufferspeicher konfiguriert, der wenigstens die vorhergehenden
mehreren Sekunden des EGM-Signals speichert.
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Die im Pufferspeicher gespeicherten
Daten können
wahlweise verwendet werden, um R-Zacken-Breitenmessungen auszuführen, wie
in WO-A-93/20888 von Mader u. a. offenbart ist, und/oder die Funktion
zur Unterscheidung zwischen einer ventrikulären Fibrillation und einer
ventrikulären Tachykardie
auszuführen,
wie in der am 27. August 1991 von Bardy u. a. eingereichten US-Patentanmeldung
US-A-5 193 535 offenbart ist. Die vorliegende Erfindung kann jedoch
auch leicht in Vorrichtungen verwirklicht werden, die diese Funktionen
nicht aufweisen.
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Das Auftreten eines R-Zacken-Erfassungssignals
auf der Leitung 564 wird dem Mikroprozessor 524 über den
Daten-/Adreßbus 540 mitgeteilt,
und der Mikroprozessor 524 hält die Zeit seines Auftretens
fest. Falls die Breitenmeßfunktion
aktiviert ist, wartet der Mikroprozessor 524 100 Millisekunden oder
ein anderes vom Arzt ausgewähltes
Intervall nach dem Auftreten des R-Zacken-Erfassungssignals und überträgt danach
die letzten 200 Millisekunden oder ein anderes vom Arzt ausgewähltes Intervall
des digitalisierten EGMs, das im Schleifen- oder Pufferspeicherabschnitt
der Direktzugriffs-Speicherschaltung 526 gespeichert ist,
zu einem zweiten Speicherort, wo der Inhalt digital analysiert werden kann,
um die Breite der gespeicherten R-Zacke zu bestimmen. Die übertragenen
200 Millisekunden des gespeicherten EGMs entsprechen einem Zeitfenster, das
sich über
100 Millisekunden auf jeder Seite des R-Zacken-Erfassungssignals
erstreckt. Die Fenstergrößen sollten
in jedem Fall ausreichend sein, um eine Messung der Breite erfaßter R-Zacken zu ermöglichen.
Vorzugsweise sollte das Fenster während der Austastperiode nach
der R-Zacken-Erfassung auslaufen. Für die Zwecke der vorliegenden
Erfindung sollte eine Abtastrate von 256 Hz mit einem Bandpaß von 1,5– 100 Hz
ausreichen. Wie nachstehend erörtert
wird, soll die Breitenmeßfunktion
zwischen Sinusrhythmen hoher Frequenz und ventrikulären Tachykardien
unterscheiden, und sie wird vorzugsweise nur auf R-Zacken angewendet,
die den Endpunkt eines R-R-Intervalls innerhalb des eine Tachykardie
angebenden Intervallbereichs definieren. Entweder als ein Kriterium
für eine
provisorische Erfassung einer Tachykardie oder nach einer bestätigten Erfassung
einer (langsamen) Tachykardie bestimmt die Vorrichtung, ob eine
vorbestimmte Anzahl oder ein vorbestimmter Anteil einer Reihe vorhergehender
R-Zacken, deren Breiten gemessen wurden, größer ist als ein vorbestimmter
Schwellenwert (beispielsweise wenigstens 8 der vorhergehenden 12
gemessenen R-Zacken). Falls das Breitenkriterium erfüllt ist,
können
wahlweise eine provisorische Erfassung einer Tachykardie oder eine
bestätigte
Erfassung einer langsamen ventrikulären Tachykardie auftreten.
Falls das Breitenkriterium nicht erfüllt ist, wird der Rhythmus
als ein schneller Sinusrhythmus diagnostiziert, und es wird keine
Therapie ausgeführt.
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Ähnlich
der Breitenmeßfunktion
wartet der Mikroprozessor 524, falls die Diskriminatorfunktion aktiviert
ist, 100 Millisekunden oder ein anderes vom Arzt ausgewähltes Intervall
nach dem Auftreten des R-Zacken-Erfassungssignals und überträgt danach die
letzten 200 Millisekunden oder ein anderes vom Arzt ausgewähltes Intervall
des im Schleifen- oder Pufferspeicherabschnitt
der Direktzugriffs-Speicherschaltung 526 gespeicherten
digitalisierten EGMs zu einem zweiten Speicherort, wo der Inhalt
digital analysiert werden kann. Der Mikroprozessor 524 identifiziert
die Zeitpunkte, zu denen das R-Zacken-Erfassungssignal auftritt,
und den Zeitpunkt, zu dem die 200 ms des gespeicherten EKGs ein
vorbestimmtes Kriterium (beispielsweise eine Spitzensteigung) erfüllen. Diese
zwei gespeicherten Zeiten werden nachstehend als erster und zweiter "Bezugspunkt" bezeichnet. Die
kumulative Veränderlichkeit
der das Auftreten des ersten und des zweiten Bezugspunkts trennenden
Zeitintervalle über
eine Reihe von Schlägen
wird verwendet, um eine Fibrillation von einer ventrikulären Tachykardie
hoher Frequenz zu unterscheiden.
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Das Zeitintervall d, das die zwei
Bezugspunkte trennt, die einer einzigen erfaßten Depolarisationswellenfront
zu geordnet sind, wird gemessen und gespeichert, falls die erfaßte Depolarisation
am Ende eines R-R-Intervalls innerhalb des der Fibrillation zugeordneten
Intervallbereichs auftritt. In Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung wird nach der Erfassung eines Rhythmus, der ansonsten
als eine schnelle VT erfaßt
werden würde,
die kumulative Veränderlichkeit
des Werts von d über
eine Reihe einer vorbestimmten Anzahl (beispielsweise 8) solcher
erfaßter
Depolarisationen mit einem vom Arzt auf der Grundlage einer Beurteilung
des Patienten festgelegten Schwellenwert verglichen. Falls die kumulative Veränderlichkeit
den Schwellenwert übersteigt,
wird eine Fibrillation erfaßt.
Andernfalls wird die Erfassung einer schnellen ventrikulären Tachykardie
bestätigt.
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Der Mikroprozessor aktualisiert auch
Zählwerte,
die sich auf die zuvor wahrgenommenen bzw. gemessenen bzw. sensierten
R-R-Intervalle beziehen. Die Zählwerte
VFEC und VTEC werden beim Auftreten eines gemessenen R-R-Intervalls
inkrementiert, das in den Fibrillationsbereich bzw. den Bereich
einer ventrikulären
Tachykardie fällt,
wie vorstehend erörtert
wurde. Diese Frequenzbereiche können
durch die im RAM 526 gespeicherte Programmierung definiert
werden.
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Diese Zählwerte werden zusammen mit
anderen gespeicherten Informationen, die die vorhergehende Reihe
von R-R-Intervallen widerspiegeln, wie Informationen hinsichtlich
der Schnelligkeit des Einsetzens der erfaßten kurzen R-R-Intervalle, der Stabilität der erfaßten R-R-Intervalle,
der Dauer der fortgesetzten Erfassung kurzer R-R-Intervalle, der durchschnittlichen
R-R-Intervalldauer, und von der Analyse gespeicherter EGM-Segmente
abgeleiteten Informa tionen verwendet, um festzustellen, ob Tachyarrhythmien
vorhanden sind, und um zwischen verschiedenen Tachyarrhythmietypen
zu unterscheiden, wie vorstehend in Zusammenhang mit 1 erörtert wurde. Andere solche
Erfassungsalgorithmen zum Erkennen von Tachykardien sind in den
vorstehend erwähnten
US-Patenten US-A-4 726 380, das Vollmann erteilt wurde, US-A-4 880
005, das Pless u. a. erteilt wurde, und US-A-4 830 006, das Haluska
u. a. erteilt wurde, beschrieben. Ein zusätzlicher Satz von Tachykardieerfassungsverfahren
ist in dem Artikel "Onset
and Stability for Ventricular Tachyarrhythmia Detection in an Implantable
Pacer-Cardioverter-Defibrillator" von
Olson u. a., veröffentlicht
in Computers in Cardiology, 7.–10.
Oktober 1986, IEEE Computer Society Press, S. 167–170 offenbart.
Es können
jedoch auch andere Kriterien gemessen und in Zusammenhang mit der
vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
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Es ist vorgesehen, daß Einsetz-
und Stabilitätsanforderungen
bei einer die vorliegende Erfindung verwendenden Vorrichtung optional
sind und vorzugsweise als programmierbare Optionen verfügbar gemacht
werden, welche durch einen externen Befehl vom Programmierer gelöscht werden
können. Falls
sie aufgenommen sind, wird es als bevorzugt angesehen, daß die Einsetzkriterien
erfüllt
werden müssen,
bevor das Zählen
von VTEC eingeleitet wird, und daß das Kriterium, sobald es
erfüllt
ist, erfüllt
bleibt, bis eine Tachykardiebeendigung erfaßt wird. Demgemäß ist nicht
vorgesehen, daß das
Einsetzen ein Erfassungskriterium ist, das für eine erneute Erfassung einer
Tachykardie nach einer anfänglichen
Erfassung erforderlich ist. Es ist zu verstehen, daß das Breitenkriterium,
falls es verwendet wird, vorzugsweise nur bei der anfänglichen
Erfassung einer Tachykardie verwendet wird. Dies reflektiert eine
Annahme, daß nach
der anfänglichen
Erfassung einer ventrikulären
Tachykardie ohne eine erwiesene Rückkehr zu einem normalen Herzrhythmus (Beendigungserfassung)
nachfolgende höhere
ventrikuläre
Frequenzen als ventrikulären
Ursprungs angenommen werden sollten. Es wird andererseits angenommen,
daß das
Stabilitätskriterium
sowohl für eine
Verwendung bei einer anfänglichen
Erfassung einer Tachykardie als auch bei einer erneuten Erfassung
einer Tachykardie geeignet ist.
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Der Rest der Schaltungsanordnung
ist dem Bereitstellen von Herzstimulations-, Kardioversions- und
Defibrillationstherapien gewidmet. Die Schrittmacher-Zeitgeber-/Steuerschaltungsanordnung 520 weist
programmierbare digitale Zähler
auf, welche die grundlegenden Zeitintervalle, die der Herzstimulation
im VVI-Modus zugeordnet sind, einschließlich der Stimulations-Escapeintervalle,
der Refraktärperioden,
während
derer wahrgenommene R-Zacken unwirksam sind, die Zeitsteuerung der
Escapeintervalle wieder einzuleiten, und der Impulsbreite der Stimulationsimpulse,
steuern. Die Dauern dieser Intervalle werden vom Mikroprozessor 524 bestimmt
und über den
Adressen-/Datenbus 540 zur Stimulationsschaltungsanordnung 520 übertragen.
Die Schrittmacher-Zeitgeber-/Steuerschaltungsanordnung, vom Mikroprozessor 524 gesteuert,
bestimmt auch die Amplitude der Herzstimulationsimpulse und die
Verstärkung
des Bandpaßverstärkers.
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Während
der Stimulation im VVI-Modus wird der Escapeintervallzähler innerhalb
der Schrittmacher-Zeitgeber-/Steuerschaltungsanordnung 520 beim
Erfassen einer durch ein Signal auf der Leitung 564 angegebenen
R-Zacke und bei einer Zeitablauf-Auslöseerzeugung eines Stimulationsimpulses durch
die Schrittmacher-Ausgangsschaltungsanordnung 522, die
mit den Elektroden 500 und 502 gekoppelt ist,
zurückgesetzt.
Der Escapeintervallzähler wird
auch beim Erzeugen eines Stimulationsimpulses zurückgesetzt
und steuert dadurch die grundlegenden Zeitgeber- und Herzstimulationsfunktionen einschließlich der
Antitachykardiestimulation. Die vom Escapeintervall-Zeitgeber definierte
Dauer des Intervalls wird über
den Daten-/Adreßbus 540 vom Mikroprozessor 524 festgelegt.
Der im Escapeintervallzähler
vorhandene Zählwert
kann, wenn er durch wahrgenommene R-Zacken zurückgesetzt wird, verwendet werden,
um die Dauer von R-R-Intervallen zu messen, das Vorhandensein einer
Tachykardie zu erfassen und zu bestimmen, ob die minimalen Ratenkriterien
für das
Aktivieren der Breitenmeßfunktion erfüllt sind.
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Der Mikroprozessor 524 arbeitet
als eine unterbrechungsgesteuerte Vorrichtung und reagiert auf Unterbrechungen
von der Schrittmacher-Zeitgeber-/Steuerschaltungsanordnung 520 entsprechend dem
Auftreten wahrgenommener R-Zacken und entsprechend der Erzeugung
von Herzstimulationsimpulsen. Diese Unterbrechungen werden über den Daten-/Adreßbus 540 bereitgestellt.
Alle erforderlichen mathematischen Berechnungen, die vom Mikroprozessor 524 auszuführen sind,
und jede Aktualisierung der Werte oder Intervalle, die von der Schrittmacher-Zeitgeber-/Steuerschaltungsanordnung 520 gesteuert
werden, finden nach solchen Unterbrechungen statt.
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Falls eine Tachyarrhythmie erfaßt wird
und eine Antitachyarrhythmie-Stimulationsbehandlung erwünscht ist,
werden geeignete Zeitintervalle zum Steuern der Erzeugung von Antitachykardie-Stimulationstherapien
vom Mikroprozessor 524 in die Schrittmacher-Zeitgeber-
und Steuerschaltungsanordnung 520 geladen, um die Arbeitsweise
des Escapeintervallzählers
zu steuern und Refraktärperioden
zu definieren, während
derer die Erfassung einer R-Zacke durch die R-Zacken-Erfassungsschaltungsanordnung
unwirksam ist, den Escapeintervallzähler neu zu starten. Falls
in ähnlicher
Weise die Erzeugung eines Kardioversions- oder Defibrillationsimpulses
erforderlich ist, verwendet der Mikroprozessor 524 die Zähler in
der Zeitgeber- und Steuerschaltungsanordnung 520, um den
Zeitablauf dieser Kardioversions- und Defibrillationsimpulse sowie
den Zeitablauf zugeordneter Refraktärperioden, während derer
wahrgenommene R-Zacken unwirksam sind, die Zeitgeberschaltungsanordnung
zurückzusetzen,
zu steuern.
-
Ansprechend auf die Erfassung einer
Fibrillation oder einer Tachykardie, die einen Kardioversionsimpuls
benötigt,
aktiviert der Mikroprozessor 524 die Kardioversions/Defibrillations-Steuerschaltungsanordnung 554,
welche das Laden der Hochspannungskondensatoren 556, 558, 560 und 562,
von der Hochspannungs-Ladeleitung 552 gesteuert, über die Ladeschaltung 550 einleitet.
Die Spannung an den Hochspannungskondensatoren wird über die VCAP-Leitung 538 überwacht,
welche über
den Multiplexer 532 geführt
wird, und sie führt
ansprechend auf das Erreichen eines vom Mikroprozessor 524 festgelegten
vorbestimmten Werts zur Erzeugung eines Logiksignals auf der Kondensator-Voll-Leitung 542,
wodurch das Laden beendet wird. Danach wird die Übertragung der Zeit des Defibrillations-
oder Kardioversionsimpulses durch die Schrittmacher-Zeitgeber-/Steuerschaltungsanordnung 520 gesteuert.
Es wird angenommen, daß jede
bekannte Kardioversions- oder Defibrillations-Impulserzeugungs-Schaltungsanordnung
in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendbar ist. Ein
Beispiel ist die Schaltungsanordnung, die den Zeitablauf und die
Erzeugung von Kardioversions- und Defibrillationsimpulsen steuert,
wie im Zipes am 24. Mai 1983 erteilten US-Patent US-A-4 384 585,
im vorstehend erwähnten
Pless u. a. erteilten US-Patent US-A-4 949 719 und im Engle u. a.
erteilten US-Patent US-A-4 375 817 offenbart ist. In ähnlicher
Weise kann auch die bekannte Schaltungsanordnung zum Steuern des
Zeitablaufs und der Erzeugung von Antitachykardie-Stimulationsimpulsen
verwendet werden, wie im Berkovits u. a. am 25. März 1986
erteilten US-Patent US-A-4 577 633, im Pless u. a. am 14. November
1989 erteilten US-Patent US-A-4 880 005, im Vollmann u. a. am 23.
Februar 1988 erteilten US-Patent US-A-7 726 380 und im Holley u.
a. am 13. Mai 1986 erteilten US-Patent US-A-4 587 970 beschrieben
ist.
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Bei modernen Schrittmachern/Kardiovertern/Defibrillatoren
werden die jeweiligen Antitachykardie- und Defibrillationstherapien
vorab vom Arzt in die Vorrichtung einprogrammiert, und es ist typischerweise
ein Therapiemenü bereitgestellt.
Beispielsweise kann bei einer anfänglichen Erfassung einer Tachykardie
eine Antitachykardie-Stimulationstherapie
ausgewählt
werden. Bei einer erneuten Erfassung einer Tachykardie kann eine
aggressivere Antitachykardie-Stimulationstherapie geplant werden.
Falls wiederholte Versuche von Antitachykardie-Stimulationstherapien
fehlschlagen, kann danach eine Kardioversions-Impulstherapie einer höheren Ebene
ausgewählt
werden. Patente aus dem Stand der Technik, die solche vorab festgelegten
Therapiemenüs
von Antitachyarrhythmietherapien erläutern, umfassen die vorstehend
erwähnten
US-Patente US- A-4
830 006, das Haluska u. a. erteilt wurde, US-A-4 727 380, das Vollmann
u. a. erteilt wurde, und US-A-4 587 970, das Holley u. a. erteilt
wurde. Es wird angenommen, daß die
vorliegende Erfindung in Zusammenhang mit allen bekannten Antitachykardie-Stimulations-
und Kardioversionstherapien anwendbar ist, und es wird als sehr
wahrscheinlich angenommen, daß die
Erfindung der vorliegenden Anmeldung in Zusammenhang mit einer Vorrichtung verwirklicht
werden kann, bei der die Auswahl und die Reihenfolge der verabreichten
Therapien vom Arzt programmierbar ist, wie es bei heutigen implantierbaren
Schrittmachern/Kardiovertern/Defibrillatoren der Fall ist.
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Zusätzlich zum Variieren der verabreichten Therapie
nach einem fehlgeschlagenen Versuch, eine Tachyarrhythmie zu beenden,
ist es auch bekannt, daß die
Einstellung von Erfassungskriterien angemessen sein kann. Beispielsweise
kann das Einstellen das Verringern der Anzahl der Intervalle einschließen, die
erforderlich sind, um eine Tachyarrhythmie zu erfassen, um eine
schnellere erneute Erfassung zu ermöglichen, oder durch Ändern der
Intervallbereiche zum Verschieben einer Detektion zu einer Detektion
einer ventrikulären
Fibrillation erfolgen, wie beispielsweise im Pless u. a. erteilten
US-Patent US-A-4 971 058 offenbart ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird die Auswahl der jeweiligen Elektrodenkonfiguration für die Abgabe
der Kardioversions- oder Defibrillationsimpulse über die Ausgangsschaltung 548,
von der Kardioversions/Defibrillations-Steuerschaltungsanordnung 554 über den
Steuerbus 546 gesteuert, vorgenommen. Die Ausgangsschaltung 548 bestimmt, welche
der Hochspannungselektroden 506, 508 und 510 beim
Abgeben der Defibrillations- oder Kardioversions-Impulsbehandlung
verwendet wird, und sie kann auch zum Spezifizieren einer gleichzeitigen Mehrelektroden-Impulsbehandlung
oder einer sequentiellen Mehrelektroden-Impulsbehandlung verwendet werden. Es
können
monophasige oder biphasige Impulse erzeugt werden. Ein Beispiel
einer Schaltungsanordnung, die zum Ausführen dieser Funktion verwendet
werden kann, ist im Keimel erteilten US-Patent US-A-5 163 427 dargelegt.
Es können jedoch
auch die im Mehra u. a. am 4. September 1990 erteilten US-Patent
US-A-4 953 551 oder die im Winstrom am 31. Januar 1989 erteilten
US-Patent US-A-4 800 883 offenbarte Ausgangs-Steuerschaltungsanordnung
in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Alternativ können
auch einzelne monophasige Impulsbehandlungen, bei denen nur ein
einziges Elektrodenpaar eingesetzt wird, gemäß beliebigen der vorstehend
zitierten Entgegenhaltungen, in denen implantierbare Kardioverter
oder Defibrillatoren offenbart sind, verwendet werden.
-
In 3 ist
ein vereinfachtes Flußdiagramm dargestellt,
das den funktionellen Betrieb der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang mit einer in 2 dargestellten Vorrichtung
zeigt. Wie dargestellt ist, kann der funktionelle Betrieb der vorliegenden
Erfindung durch im wesentlichen zwei Teile gekennzeichnet werden.
Generell haben die Vordiagnose-Programmproben alle EKGs wahrgenommen.
Das Vordiagnoseprogramm erfaßt
in Proben-EKGs, ob ein normaler Sinusrhythmus, eine atrielle Fibrillation,
ein atrielles Flattern, eine ventrikuläre Tachykardie, ein ventrikuläres Flattern
oder eine ventrikuläre
Fibrillation vorhanden sind. Falls solche Rhythmen erfaßt werden,
gibt die Vorrichtung die geeignete Therapie ab. Natürlich ist der
normale Sinusrhythmus der üblichste
Rhythmustyp für
jedes Herz. Eine atrielle Fibrillation, ein atrielles Flattern,
eine ventrikuläre
Tachykardie, ein ventrikuläres
Flattern oder eine ventrikuläre
Fibrillation sind die anderen üblicheren
Bedingungen des Herzrhythmus. Demgemäß ist das Vordiagnoseprogramm darin
erfolgreich, in über
95% der Zeit eine Diagnose des Herzrhythmus zu erreichen, und das
erfindungsgemäße System
befindet sich in einem Zustand, in dem es die geeignete Therapie
in über
95% der Zeit abgibt, ohne das Diagnoseprogramm durchlaufen zu müssen. Ein
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das Vordiagnoseprogramm
so ausgelegt ist, daß es
einen verhältnismäßig niedrigen
Energiebedarf hat. Demgemäß ist das Vordiagnoseprogramm
in der Lage, bei einer minimalen Batterieentnahme zu arbeiten und
zwischen den verschiedenen wahrgenommenen Arrhythmien zu unterscheiden.
Weitere Einzelheiten hinsichtlich des Betriebs des Vordiagnoseprogramms
werden nachstehend und insbesondere mit Bezug auf 4 in näheren Einzelheiten erörtert.
-
Unter weiterem Bezug auf 3 sei jedoch bemerkt, daß die Vorrichtung
das Diagnoseprogramm verwendet, falls vom Vordiagnoseprogramm ein
normaler Sinusrhythmus, eine atrielle Fibrillation, ein atrielles
Flattern, eine ventrikuläre
Tachykardie, ein ventrikuläres
Flattern oder eine ventrikuläre
Fibrillation nicht definitiv erfaßt wird. Wie nachstehend und insbesondere
mit Bezug auf 6 in näheren Einzelheiten
erörtert
wird, ist das Diagnoseprogramm in der Lage, zwischen beliebigen
der möglichen
Herzarrhythmien zu unterscheiden. Weil das Vordiagnoseprogramm jedoch
in über
95% der gesamten Zeit in der Lage ist, eine Diagnose zu stellen,
wird das Diagnoseprogramm nur sehr selten verwendet. Sobald das
Diagnoseprogramm eingesetzt wird, bestimmt die Vorrichtung dann,
ob eine Diagnose erreicht wurde. Falls eine Diagnose erfolgreich
erreicht wurde, verabreicht die Vorrichtung die geeignete Therapie. Falls
nach einem zyklischen Durchlaufen des Diagnoseprogramms keine Diagnose
erreicht wurde, setzt die Vorrichtung das zyklische Durchlaufen
fort und tritt mit dem aktualisierten Proben-EKG wieder in das Diagnoseprogramm
ein.
-
In 4 ist
ein vereinfachtes Flußdiagramm dargestellt,
in dem der funktionelle Betrieb des Vordiagnoseprogramms gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt ist. Wie dargestellt ist, arbeitet das Vordiagnoseprogramm
durch Abtasten der Amplituden des erfaßten EKGs an einer Elektrode
in diskreten Intervallen. Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
wird dieses Abtasten an der hohen rechten atriellen Elektrode ausgeführt. Natürlich können alternativ
oder gleichzeitig, abhängig
vom zu erfassenden Arrhythmietyp, auch andere Elektroden verwendet
werden. Falls ventrikuläre
Arrhythmien zu erfassen sind, sollte eine ventrikuläre Elektrode
verwendet werden. Weiterhin können
sowohl eine atrielle Elektrode in der Art der hohen rechten atriellen Elektrode
als auch die ventrikuläre
Elektrode zusammen verwendet werden, um sowohl ein atrielles Flattern
als auch eine atrielle Fibrillation sowie eine ventrikuläre Tachykardie,
ein ventrikuläres
Flattern und eine ventrikuläre
Fibrillation zu erfassen. Die Abtastung erfolgt vorzugsweise bei
einer Frequenz von 250 Hz oder alle 4 Millisekunden über 1 Sekunde. Demgemäß werden
250 Abtastwerte in einem Puffer gespeichert. Als nächstes wird
dv/dt anhand der im Puffer gespeicherten Abtastwerte berechnet.
Demgemäß werden
125 dv/dt-Werte berechnet. Diese dv/dt-Werte werden dann als Absolutwerte
an der geeigneten Speicherstelle des IPGs gespeichert. Sobald sie
gespeichert wurden, wird ein Test ausgeführt, um zu bestimmen, ob das
Signal, das wahrgenommen worden ist, Rauschen ist. Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
wird das Testen ausgeführt,
indem bestimmt wird, ob der Maximalwert kleiner als eine Konstante
ist. Falls dies der Fall ist, wird Rauschen erfaßt, und es wird dann keine
Analyse vorgenommen. Es ist ersichtlich, daß die Datensammlung fortgesetzt
wird, falls Rauschen erfaßt wird,
und Schritt eins wird dann wiederholt. Falls kein Rauschen erfaßt wird,
fährt die
Vorrichtung jedoch mit dem nächsten
Schritt fort. Sobald der Rauschtest ausgeführt wurde, wird der absolute
Maximalwert für die
gespeicherten dv/dt-Werte gebildet und durch 12 und durch 14 geteilt.
Die durch 12 geteilten dv/dt-Signale werden als ein Zählwert von
Eins verschoben, während
die durch 14 geteilten dv/dt-Werte zu einem Zählwert von Null verschoben
werden. Es ist ersichtlich, daß als
nächstes
die Berechnung des Mittelwerts und die Berechnung der Anzahl der
Werte von einem von den ersten abgeschnittenen dv/dt-Werten ausgeführt werden.
Sobald diese Berechnungen erfolgt sind, wird ein Test vorgenommen.
Insbesondere gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
wird der Mittelwert getestet, um zu bestimmen, ob er kleiner als
0,2 ist oder ob ein abgeschnittener Zählwert kleiner als 25 ist.
Wie ersichtlich ist, wird nach dieser Operation eine Wahr/Falsch-Funktion
ausgeführt, der
eine Signalmodifikation folgt. Schließlich wird der im modifizierten
Signal gefundene Gesamtwert bestimmt.
-
In 5 wird
ein Wert bestimmt, sobald das Vordiagnoseprogramm abgeschlossen
ist. Wie vorstehend erörtert
wurde, besteht das Ziel des vorliegenden Algorithmus und der vorliegenden
Vorrichtung darin, den Herzrhythmus kontinuierlich zu qualifizieren
und eine geeignete Diagnose beliebiger Tachyarrhythmien bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung liefert dies durch das Bereitstellen sowohl des
Vordiagnoseprogramms als auch des Diagnoseprogramms. Im wesentlichen
mißt das
Vordiagnoseprogramm kontinuierlich die an einer Elektrode wahrgenommene
Spannung. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform
wird die hohe rechte atrielle Elektrode verwendet, wenngleich auch
andere Elektrodentypen in der Art der ventrikulären oder der niedrigen rechten
atriellen Elektrode verwendet werden können. Als nächstes wird das dv/dt der erfaßten Spannung
durch Aufnehmen von Daten in diskreten Intervallen, gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
alle 8 Millisekunden, gebildet, wenngleich auch andere Abtastraten
verwendet werden können.
Als nächstes
werden die Daten durch verschiedene Prozesse manipuliert, um einen
Indexwert zu erzeugen, der einen bestimmten Herzrhythmus angibt.
Wie vorstehend erörtert
wurde, beschleunigt und automatisiert das Vordiagnoseprogramm die
Diagnoseverarbeitung, weil es bis zu 95% der Zeit eine Diagnose des
aktuellen Herzrhythmus bereitstellt. Nur in etwa während der
restlichen 5% ist es erforderlich, daß die wahrgenommenen Herzsignale
durch das Diagnoseprogramm geführt
werden.
-
4 offenbart
die wesentlichen Schritte des Vordiagnoseprogramms. Wie ersichtlich
ist, beginnt das Vordiagnoseprogramm mit dem Datenaufnahmeschritt 401.
Weitere Einzelheiten hinsichtlich der Datenaufnahme während des
Schritts 401 werden in 5 bereitgestellt,
wie nachstehend erörtert wird.
Als nächstes
wird ein Fensterdefinierschritt 403 ausgeführt. Der
Fensterdefinierschritt 403 stellt die aufgenommenen Daten
zwischen zwei Bruchwerte des wahrgenommenen maximalen dv/dt-Signals.
Ein Beispiel hierfür
ist in den 8 und 9 dargestellt und wird nachstehend
erörtert.
Der Fensterdefinierschritt 403 wird nachstehend weiter
in bezug auf 6 erörtert. Wiederum
mit Bezug auf 4 sei
bemerkt, daß sobald
der Fensterdefinierschritt 403 ausgeführt wird, mit dem Fensterabstimmschritt 405 begonnen wird.
Einzelheiten des Fensterabstimmschritts 405 sind in 6 dargestellt, wie nachstehend
erörtert wird.
Sobald der Fensterabstimmschritt 405 ausgeführt wird,
wird der Signalrundungsschritt 407 ausgeführt, wie
nachstehend in Einzelheiten mit Bezug auf 7 erörtert
wird.
-
Wiederum mit Bezug auf 4 sei bemerkt, daß sobald
der Signalrundungsschritt 407 ausgeführt wird, der Summenwertschritt 409 ausgeführt wird. Der
Summenwertschritt 409 erzeugt einen Indexwert. Wie vorstehend
erörtert
wurde, gibt der Indexwert den Tachyarrhythmietyp an. Spezielle Werte
des Index, die der geeigneten Diagnose entsprechen, sind in 10 dargestellt, wie nachstehend
erörtert wird.
-
In 5 ist
der Datenaufnahmeschritt 401 detailliert ausgeführt. Wie
ersichtlich ist, beginnt dieser Datenaufnahmeschritt 401 mit
dem kontinuierlichen Aufnehmen von Daten bei einer Abtastrate, gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
250 Hz. Sobald die Abtastung vorgenommen wurde, werden die Daten
in einen Puffer gelesen, gefiltert, und falls die Anzahl der aufgenommenen
Abtastungen 250 beträgt,
werden diese Werte zwischengespeichert, so daß die Berechnung der dv/dt-Werte
von 125 Datenpunkten vorgenommen werden kann. Als nächstes werden
die 125 dv/dt-Werte getestet, um festzustellen, ob sie Rauschen
darstellen. Es kann jeder Typ eines geeigneten Tests auf Rauschen
verwendet werden. Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform besteht
der verwendete Test aus dem Bestimmen, ob das Maximum von dv/dt
kleiner ist als ein vorgegebener Betrag oder ob die maximale Amplitude
des erfaßten
EKGs kleiner als ein zweiter vorgegebener Betrag ist, woraufhin
sich der Datenaufnahmeschritt 401 selbst zurücksetzt
und wieder mit dem Aufnehmen von Daten beginnt. Falls dies nicht
der Fall ist, wird der Datenaufnahmeschritt 401 abgeschlossen und
der Fensterdefinierschritt 403 eingeleitet. Der Fensterdefinierschritt 403 und
der Fensterabstimmschritt 405 sind in 6 dargestellt.
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Wie in 6 dargestellt
ist, beinhaltet der Fensterdefinierschritt 403 im wesentlichen
das Abschneiden und Umskalieren der Signale zwischen zwei Brüchen des
maximalen wahrgenommenen dv/dt-Werts. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform
wird das Abschneiden zwischen dv/dt max/12 (wodurch der Wert zu
1 geschoben wird) und dv/dt max/14 (zum 0-Wert geschoben) ausgeführt. Sobald ein
solches Fenster definiert wurde, wird es zu den genauen erforderlichen
Parametern abgestimmt. Der Fensterabstimmschritt 405 weist
im wesentlichen drei Teilschritte auf. Im ersten Teilschritt wird
die Berechnung des Mittelwerts und der Zahl von einem von den ersten
abgeschnittenen dv/dt-Werten ausgeführt. Sobald dies erfolgt ist,
wird ein Test vorgenommen. Falls insbesondere der Mittelwert kleiner
als 0,2 ist oder ein Zählwert
kleiner als 25 ist, wird entweder ein normaler Sinusrhythmus oder
ein Flattern angegeben, und es wird ein zweiter Abschneideschritt 601 ausgeführt. Wie
ersichtlich ist, liefert der Schritt 601 eine zweite dv/dt-Abschneidung zwischen
dem Maximum von dv/dt geteilt durch 4 (was zu 1 geschoben wird)
und dem Maximum von dv/dt geteilt durch 5 (was zu 0 geschoben wird).
Falls der Testmittelwert jedoch größer als 0, 2 ist oder ein Zählwert größer als 25
ist, wird eine Fibrillation angegeben und ein anderer Typ eines
Abschneideschritts ausgeführt.
Wie ersichtlich ist, liefert der zweite Abschneideschritt 603 ein
zweites dv/dt-Abschneiden
zwischen dem Maximum von dv/dt geteilt durch 25 (was zu 1 geschoben wird)
und dem Maximum von dv/dt geteilt durch 30 (was zu 0 geschoben wird).
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Durch diese zweiten Abschneideschritte
wird das Analysefenster, abhängig
davon, ob der Testzählwert
einen normalen Sinusrhythmus oder ein Flattern oder eine Fibrillation
angibt, auf den geeigneten Rhythmus abgestimmt und für den jeweiligen
Typ des wahrgenommenen Rhythmus angepaßt. Sobald eine solche Fensterabstimmung
ausgeführt
wurde, geht die Vorrichtung zum nächsten Schritt, dem Signalrundungsschritt 407, über, wie
am besten in 7 ersichtlich
ist.
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Wie in 7 dargestellt
ist, rundet der Signalrundungsschritt alle Werte des definierten
Fensters, die größer als
0,8 sind, auf den Wert 1 auf. Die folgenden 10 Werte werden auch
als gleich 1 definiert, und der dv/dt-Zähler wird durch 10 indexiert. Falls
der Wert kleiner als 0,1 ist, wird er auf den Wert 0 abgerundet,
und der Index wird nur durch den Wert 1 inkrementiert.
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Sobald der Signalrundungsschritt 407 ausgeführt wird,
wird der Summenwertschritt 409 ausgeführt. Insbesondere nimmt der
Summenwertschritt 409 die Werte innerhalb der Abtastperiode
und summiert sie und liefert anhand der Summation einen dv/dt-Indexwert.
Sobald der Summenwertschritt 409 ausgeführt wurde, wird der dv/dt-Indexwert
verwendet, um zu bestimmen, ob eine Arrhythmie vorhanden ist. Wiederum
mit Bezug auf 3 sei
insbesondere bemerkt, daß eine
geeignete Therapie verabreicht wird, falls entweder ein normaler
Sinusrhythmus, ein atrielles Flattern oder eine atrielle Fibrillation oder
eine ventrikuläre
Tachykardie, ein ventrikuläres Flattern
oder eine ventrikuläre
Fibrillation vorhanden ist. Zusätzlich
wird gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
die erfaßte
Arrhythmie für
ein künftiges Herunterladen
im RAM-Speicher gespeichert. Andernfalls wird dann das Diagnoseprogramm
verwendet.
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Zwei Beispiele der Arbeitsweise des
Vordiagnoseprogramms sind in den 8 und 9 dargestellt. Wie in 8 dargestellt ist, werden
die hohen rechten atriellen Signale wahrgenommen bzw. gemessen,
insbesondere die Spannung über
die Zeit. Als nächstes
werden die dv/dt-Werte mit derselben Periode wie die wahrgenommenen
hohen rechten atriellen Signale bestimmt . Falls nicht herausgefunden wird,
daß die
wahrgenommenen Signale Rauschen sind, wird der Datenaufnahmeschritt
abgeschlossen, und es werden der Fensterdefinierschritt und der Fensterabstimmschritt
eingeleitet. Wie in 8 ersichtlich
ist, wird das Signal zuerst einem Abschneiden unterzogen, so daß dv/dt
max geteilt durch 12 zu 1 geschoben wird und daß dv/dt max geteilt durch 14 zu
0 geschoben wird. Sobald dies erfolgt ist, werden mehrere andere
Berechnungen, wie sie in bezug auf 6 erörtert wurden,
ausgeführt,
und es wird dann ein zweites dv/dt-Abschneiden ausgeführt. Sobald dieses
zweite dv/dt-Abschneiden ausgeführt
wurde, wird ein Signalrundungsschritt ausgeführt, und es wird dann ein Summationswertschritt
ausgeführt,
so daß ein
dv/dt-Index erzeugt wird. Wie in 8 dargestellt
ist, ist der erzeugte dv/dt-Index auf der Grundlage des zweiten
dv/dt-Abschneidens
gleich 4. Wie in 10 detailliert dargestellt
ist, gibt ein solcher dv/dt-Index an, daß das wahrgenommene hohe rechte
atrielle Signal eine Tachyarrhythmie aufwies, die ein atrielles
Flattern war.
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9 zeigt
ein zweites wahrgenommenes hohes rechtes atrielles Signal und die
folgenden Schritte, die verwendet werden, um den Typ der wahrgenommenen
Tachyarrhythmie zu bestimmen. Wie ersichtlich ist, weist das zweite
dv/dt-Abschneiden
aus 9 viel mehr hohe
Punkte auf als dasjenige aus 8.
Insbesondere wird der dv/dt-Index als 11 wahrgenommen. Wie in 10 dargestellt ist, gibt
dieser Wert 11 an, daß eine
atrielle Fibrillation auftritt.
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Wie vorstehend erörtert wurde, zeigt 10 die Werte des dv/dt-Index,
welche einen bestimmten Tachyarrhythmietyp angeben. Wie dargestellt
ist, hängen
die Werte davon ab, ob das analysierte wahrgenommene Signal von
der hohen rechten atriellen Elektrode oder der ventrikulären Elektrode
stammt. Falls die hohe rechte atrielle Elektrode verwendet wird,
sind die dv/dt-Indexwerte, welche eine Tachyarrhythmie angeben,
ein Wertesatz, während
ein anderer Wertesatz verwendet wird, falls der ventrikuläre Kanal
verwendet wird.
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Wenngleich gemäß der bevorzugten Ausführungsform
nur eine Signalelektrode während
des Vordiagnoseprogramms verwendet wird, wird daran gedacht, daß beide
Elektroden verwendet werden könnten
und daß die
zwei Elektroden und vorbestimmte Indexwerte verwendet werden können, um eine
verfeinerte Diagnose bereitzustellen. Tatsächlich könnten die zwei Elektroden unabhängig voneinander
verwendet werden, so daß nur
eine atrielle Tachyarrhythmie bei Verwendung der hohen rechten atriellen
Elektrode diagnostiziert wird, während eine ventrikuläre Arrhythmie
bei Verwendung nur der ventrikulären
Elektrode diagnostiziert wird.
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Wie vorstehend erörtert wurde, ist 11 eine Auftragung der im
Diagnoseprogramm verwendeten Werte. Im wesentlichen weist das Diagnoseprogramm
eine Matrix gegen die angegebene Diagnose aufgetragener wahrgenommener
EKG-Werte auf. Wie vorstehend erörtert
wurde, werden 13 Parameter des EKGs untersucht. Durch Untersuchen
von jedem der 13 Parameter kann eine spezifische Diagnose erreicht
werden. Die 13 wahrgenommenen Parameter sind die Richtung, die Laufzeit
(oder Leitungszeit), die Analyse von Intervallen (PR gegenüber RP),
die ventrikuläre
Rate gegenüber
der programmierten oberen Ratengrenze, die atrielle Rate gegenüber der
programmierten oberen Ratengrenze, die ventrikuläre Rate gegenüber der
programmierten unteren Rate, die atrielle Rate gegenüber der
programmierten unteren Rate, der P-Zählwert
gegenüber
dem R-Zählwert,
der ventrikuläre
Rhythmus, der atrielle Rhythmus, das Einsetzen einer Tachykardie, eine
Prematuritätsstelle
und eine AV-Leitung. Wie in dieser 11 dargestellt
ist, können
55 getrennte Diagnosen von Arrhythmien erreicht werden. Demgemäß können alle
Arrhythmien, die unter Verwendung des Vordiagnoseprogramms nicht
diagnostiziert werden können,
unter Verwendung des Diagnoseprogramms diagnostiziert werden. Sobald
das Diagnoseprogramm abgeschlossen ist und eine Diagnose erreicht
wurde, wird die Abgabe einer Therapie eingeleitet und die erfaßte Arrhythmie
für ein
künftiges Herunterladen
im RAM-Speicher gespeichert. Falls keine Diagnose erreicht wird,
wird beim folgenden QRS-Komplex wieder in das Diagnoseprogramm eingetreten.
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Wenngleich eine spezifische Ausführungsform
der Erfindung offenbart wurde, erfolgte dies zu Erläuterungszwecken
und soll den Schutzumfang der Erfindung nicht einschränken. Es
ist vorgesehen, daß verschiedene
Substitutionen, Abänderungen und/oder
Modifikationen an der offenbarten Ausführungsform vorgenommen werden
können,
ohne vom Schutzumfang der anliegenden Ansprüche abzuweichen. Es ist beispielsweise
vorgesehen, daß das PDP
und das DP nutzbringend auch in Zusammenhang mit einer passiven
implantierbaren Überwachungseinrichtung
in der Art einer Holter-Überwachungseinrichtung
verwendet werden können.
Auf diese Weise kann die vorliegende Erfindung verwendet werden,
um kontinuierlich zu überwachen
und eine Diagnose wahrgenommener Herzereignisse bereitzustellen.
Ein solches System kann unter Verwendung einer beliebigen Elektrodenkonfiguration
in der Art von Ganzring-Bipolen sowie Tripolen oder sogar Quadrupolen
implementiert werden. Ein solches System kann auch implementiert
werden, um eine oder mehrere der Elektroden, beispielsweise der
atriellen oder der ventrikulären
Elektroden, zum Wahrnehmen zu verwenden.