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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf Herzschrittmachersysteme,
insbesondere auf Zweikammer-Herzschrittmachersysteme, bei denen
das AV-Intervall derart eingestellt wird, dass die Synchronisation
des Ventrikel-Reizimpulses mit einem vorausgehenden Atrio-Ereignis
optimiert wird.
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Hintergrund der Erfindung
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Der Wert des Zweikammer-Herzschrittmachens
und -Behandlung ist in der Literatur anerkannt. Moderne, in Mehrfach-Moden
arbeitende Zweikammer-Herzschrittmacher sind so ausgelegt, dass
bei beschädigten
und kranken Herzen, die dies von selbst nicht können, AV-Synchronität aufrechterhalten wird. Z.
B. hat ein DDD-Schrittmachersystem Leitungsverbindungen sowohl zum
Atrium als auch zum Ventrikel. In beiden Kammern des Herzens des
Patienten werden elektrische Signale erfasst, und es werden Atrio-Reizimpulse
in Abwesenheit von Signalen abgegeben, die natürliche Atrio-Kontraktionen anzeigen.
Es werden Ventrikel-Reizimpulse bei Abwesenheit von Signalen abgegeben,
die natürliche Ventrikel-Kontraktionen anzeigen.
Ein solcher Zweikammer-Schrittmacher hält die AV-Synchronisation des
Herzens aufrecht, indem Ventrikel-Reizimpulse bei einem kontrollierten
AV-Intervall folgend auf jedes Atrio-Ereignis abgegeben werden.
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Ein wichtiges Merkmal des Zweikammer-Schrittmachers
ist es, das AV-Intervall oder das Escape-Intervall zwischen entweder
einer Atrio-Erfassung (AS) oder einer Atrio-Reizung (AP) oder die zeitliche
Abfolge eines nachfolgenden Ventrikel-Reizimpulses (VP) zu optimieren.
Bei Patienten mit intermittierender AV-Leitung oder gelegentlichem AV-Block
soll die AV-Verzögerung
so eingestellt werden, dass sie etwas größer ist als das natürliche Leitungsintervall,
so dass spontane Schläge
zugelassen werden. Bei Patienten jedoch mit langsamer Leitung ist
es wünschenswert,
einen VP beim Ausbleiben eines AV-Intervalls abzugeben, was das
gesunde Leitungsintervall annähert,
oder auch geringfügig
früher, um
eine volle Capture beim VP sicherzustellen. Eine andere Anwendung,
bei der eine optimale Einstellung des AV-Intervalls wichtig ist,
ist die Reizung von Patienten, die an hypertropher obstruktiver
Cardiomyopathie (HOCM) leiden. Studien zeigen, dass HOCM-Patienten
von einem spezifischen Modus der Zweikammer-Reizung profitieren
können,
bei der ein Ventrikel-Reizimpuls zeitlich synchron mit der erfassten
oder gereizten Atrio-Depolarisation abgegeben wird. Die Reizung
des rechten Ventrikel-Apex unmittelbar vor einer spontanen Artrio-Ventrikel-Leitung aktiviert
den linken Ventrikel und dürfte
das Ventrikel-Septal-Aktivationsmuster ändern. Dies vermindert die
nach links gerichtete Bewegung des Septum, wodurch die LVOT-Obstruktion
und der Subaorta-Druckgradient vermindert werden. Demnach ist es für HOCM-Patienten
wünschenswert,
das längste AV-Intervall
zu verwenden, das eine volle Capture hervorruft und eine Ventrikel-Fusion
vermeidet.
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Für
eine weitere Patientengruppe mit einem Verzweigungsblock des rechten
Bündels
ist es wünschenswert,
das AV-Intervall einzustellen und den Ventrikel-Fusionswert anzunähern, d.
h. das Ziel für Ventrikel-Fusionsschläge. Es besteht
also ein Bedürfnis
nach einer Vielfalt von Anwendungen zur Erzielung eines Maßes der
für den
Patienten eigentümlichen
AV-Leitungszeit (AVC) und zum entsprechenden Einstellen des AV-Intervalls
des Schrittmachers. Eine allgemeine Technik, dies zu erreichen,
ist die Bestimmung des AV-Intervalls, das der Ventrikel-Fusion entspricht,
oder den Punkt, an dem ein abgegebener Reizimpuls mit einem eigentümlichen
Ventrikelschlag zeitlich im Wesentlichen übereinstimmt. Z. B. ist aus
dem U.S. Patent 5 534 016, das die Präambel des Anspruchs 1 bildet,
ein Schrittmachersystem zum Erfassen der Ventrikel-Fusion als Technik
zum Einstellen der AV-Verzögerung
als Therapie für
die HOCM bekannt. Nach diesem Patent wird unter Veränderung
des AV-Intervalls
die Amplitude der T-Welle überwacht,
um das AV-Intervall zu bestimmen, das einer Ventrikel-Fusion entspricht.
Aus der Schrittmacherliteratur sind andere Beispiele der Veränderung des
AV-Intervalls bekannt, um ein Intervall zu finden, das Capture erreicht.
Studien zeigen aber, dass Ventrikel-Fusion nicht als genauer Punkt
erfasst wird, sondern sich als Zone von AV-Intervallen darstellt, die
von kürzeren
Werten der AV-Verzögerung,
wo eine mäßig gute
Capture erreicht wird, zu längeren Werten
reicht, wo wegen des dazwischen kommenden eigentümlichen Herzschlags keine Capture
stattfindet, wobei die Zwischenzone durch Änderungen der QRS- und der
T-Welle gekennzeichnet wird. Tatsächlich wird es innerhalb der
Ventrikel-Fusionszone schwierig, wenn nicht unmöglich, die T-Welle zu erfassen.
Was somit angezeigt wird, ist die Fähigkeit, die Grenzen der Ventrikel-Fusionszone
zu bestimmen, insbesondere das längste
AV-Intervall, bei dem volle Capture erreicht wird, und das AV-Intervall
für jede
Anwendung als Funktion der Grenzen der Ventrikel-Fusionszone anzupassen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Erfindung stellt ein Schrittmachersystem bereit,
das durch Überwachung Änderungen
des AV-Intervalls entsprechenden Änderungen des T-Intervalls
die effektive Ventrikel-Fusionszone bestimmt. Für Patienten mit einem gewissen
Maß an
AV-Leitung werden mit dem erfindungsgemäßen Schrittmacher die Ventrikel-Fusionszone
und die Grenze der vollen Ventrikel-Capture bestimmt, und zwar durch Überwachung
der Beziehung zwischen QT-Intervall und AV-Verzögerung. Als QT wird hier das
Zeitintervall zwischen einem abgegebenen Ventrikelreiz und der resultierenden
T-Welle bezeichnet. Mit dem erfindungsgemä ßen Schrittmacher wird die
AV-Verzögerung
durch einen Testbereich zur Bestimmung der Beziehung zwischen QT-Intervall
und Ventrikel-Fusionszone eingestellt. Der Testbereich hat eine
obere oder hohe AV-Grenze oberhalb der Ventrikel-Fusionszone, wo
die eigentümlichen
QRS-Signale vor Abgabe eines Reizimpulses auftreten, und eine untere
Grenze unterhalb der Zone, wo eine vollständige Ventrikel-Capture auf
die Abgabe eines VP folgt. Die Veränderung des AV durch diesen
Testbereich wird begleitet von einer Bestimmung des entsprechenden QT-Intervalls
für jeden
Wert der AV-Verzögerung. Durch
Verkürzung
des AV-Intervalls von einem Wert größer als die Ventrikel-Fusionszone
zu einem Wert kleiner als die Ventrikel-Fusionszone erhöht sich
QT bis zu einem Punkt der vollen Capture beim oberen Wert oder Knick
der Ventrikel-Fusionszone. Ferner zeigt sich unter Reizung durch
die Ventrikel-Fusionszone, dass die Amplitude der T-Welle absinkt,
so dass sie nicht stets identifizierbar ist, wodurch die Ventrikel-Fusionszone
weiter definiert wird. Mit der so erhaltenen QT-Information kann
AV entsprechend der gewünschten
Anwendung genau eingestellt werden, d. h. größer als die Ventrikel-Fusionszone,
kleiner als die Ventrikel-Fusionszone oder im Wesentlichen innerhalb
der Ventrikel-Fusionszone.
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Insbesondere wird ein Erfassungsschema für die Ventrikel-Fusion
bereitgestellt, wonach der Schrittmacher die AV- und QT-Beziehung
bei zwei AV-Werten überwacht,
d. h. den laufenden oder gegenwärtigen
Wert (AV1) und einen inkrementell längeren Wert (AV2). Dieser Test
ermöglicht
die Feststellung, ob der laufende AV-Wert in der Nähe des Ventrikel-Fusionszonenknicks
oder in der Ventrikel-Fusionszone liegt. Nachfolgend auf diese Feststellung
kann der Schrittmacher auf die gewählte Anwendung reagieren. Wenn
also volle Capture gewünscht
wird, setzt der Schrittmacher das AV auf volle Capture und führt einen
Ventrikel-Fusions-Erfassungstest zur genauen Bestimmung des AV-QT-Knicks
durch, so dass die maximale AV-Grenze für volle Capture bekannt ist.
Für eine
HOCM-Anwendung wird AV auf den längsten
Wert gesetzt, der gerade kurz vor der Ventrikel-Fusionszone liegt.
Bei einer anderen Anwendung tastet der Schrittmacher die AV-Werte
ab, um eine geeignete AV-Hystereseeinstellung
zu bestimmen, die für
nachfolgende VS-Ereignisse verwendet wird, wodurch die natürlichen Ventrikelschläge bei Patienten
mit intermittierendem AV-Block optimiert werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Schrittmachersystems
mit einem mit dem Herzen eines Patienten verbundenen implantierbaren
Schrittmacher;
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2 zeigt
das Blockschaltbild der primären funktionellen
Komponenten des erfindungsgemäßen Schrittmachersystems;
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3A zeigt
im Diagramm die Änderung
von QT in Abhängigkeit
von AV für
einen Patienten mit einer gewissen Form der AV-Leitung mit einem
implantierten Zweikammer-Schrittmacher;
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3B zeigt
ein Flussdiagramm mit der Darstellung des Verfahrens zur Ausführung eines
Ventrikel-Fusionserfassungstests und der anschließenden Ausführung einer
Routine entsprechend einer gewählten
Anwendung;
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4 zeigt
ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Ventrikel-Fusionserfassungstests;
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5 zeigt
ein Flussdiagramm einer Routine zur Ausführung eines Capture-Erfassungstests auf der
Grundlage eines Ventrikel-Fusionserfassungstests;
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6 zeigt
ein Flussdiagramm zum Einstellen der AV für eine HOCM-Anwendung auf der Grundlage
eines Funktionserfassungstests;
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7 ist
ein Flussdiagramm zum Einstellen des AV-Hysteresewerts des Schrittmachers
auf der Grundlage eines Ventrikel-Fusionserfassungstests.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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1 zeigt
den äußeren Aufbau
eines Zweikammer-Schrittmachers 6, der mit einem hermetisch verschlossenen
Gehäuse 8,
typischerweise aus einem biologisch verträglichen Metall wie Titan, versehen
ist. An der Oberseite des Gehäuses 8 befindet sich
ein Anschlussblock 12, der die elektrischen Stecker am
proximalen Ende von Leitungen 14 und 16 aufnimmt.
Die Leitung 16 ist eine Atrio-Reizleitung mit zwei Elektroden 20 und 21.
Beide Elektroden 20 und 21 werden sowohl zur Erfassung
von Atrio-Depolarisationen als auch zur Abgabe von Atrio-Reizimpulsen
verwendet. Atrio-Reizimpulse können
zwischen Elektrode 20 und Elektrode 21 oder zwischen Elektrode 21 und
dem Gehäuse 8 des
Schrittmachers 6 abgegeben werden. Atrio-Depolarisationen lassen
sich zwischen Elektrode 20 und Elektrode 21 oder
zwischen einer der Elektroden 20 und 21 und dem
Gehäuse 8 des
Schrittmachers 6 erfassen.
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Ähnlich
stellt Leitung 14 einen bipolaren Ventrikel-Reizleiter
mit zwei Elektroden 28 und 29 dar. Wie oben anhand
der Atrio-Leitung 16 erläutert, werden die Elektroden 28 und 29 zur
Erfassung und zum Reizen des Ventrikel verwendet. Ventrikel-Reizung kann
zwischen den Elektroden 29 und 28 oder zwischen
Elektrode 29 und leitfähigem
Gehäuse 8 des Schrittmachers 6 erfolgen.
Die Erfassung von Ventrikel-Signalen einschließlich Depolarisationen (QRS-Wellen)
und Repolarisationen (T-Wellen) können zwischen den Elektroden 29 und 28 oder
zwischen einer der Elektroden 29 und 28 und dem
Gehäuse 8 des
Schrittmachers 6 erfolgen.
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Die bevorzugten Ausführungsformen
des Schrittmachers 6 arbeiten im DDD- oder DDDR-Modus,
wobei Reizimpulse zum Atrium und zum Ventrikel abgegeben werden
und wobei sowohl Atrio- als auch Ventrikel-Depolarisationen die
Abgabe des nächstvorgesehenen
Reizimpulses in der Kammer wirksam verhindern, in der sie erfasst
werden. DDDR kann indiziert sein für Patienten mit arznei-induzierter chronotropischer
Inkompetenz. Zwar dürfte
die vorliegende Erfindung bei einem DD- oder DDDR-Schrittmacher
optimal anwendbar sein, bei manchen Patienten kann es auch günstig sein,
das Gerät
im DDI-, VDD- oder
DVI-Modus zu betreiben. Hierdurch werden Ventrikel-Reizimpulse bereitgestellt,
die nur mit erfassten Atrio-Depolarisationen oder nur mit abgegebenen
Atrio-Reizimpulsen synchronisiert sind, je nach dem spezifischen
vorliegenden Herzzustand des Patienten. Es ist jedoch zu erwarten,
dass der DDD- oder DDDR-Modus bei der Anwendung der Erfindung am
breitesten verwendet werden.
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2 zeigt
das Funktions-Blockschaltbild des an ein menschliches Herz 10 angeschlossenen Schrittmachers
der 1. Die gezeigte
Schaltung befindet sich sämtlich
im leitfähigen
Gehäuse
oder Behälter 8 des
Schrittmachers der 1;
die bipolaren Leiter 14 und 16 sind in der schematischen
Darstellung direkt mit der Schaltung verbunden. Beim Gerät selbst
sind sie mittels abnehmbarer elektrischer Stecker verbunden, die
gemäß 1 in den Anschlussblock 12 eingesteckt
sind.
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Der Schrittmacher ist in eine Mikrocomputerschaltung 302 und
eine Schrittmacherschaltung 320 unterteilt. Ein Impulsgenerator 340 enthält einen
Ventrikel-Impulsgenerator, der über
die Elektroden 29 und 28 der Leitung 14 mit
dem Herzen 10 verbunden ist, sowie einen Atrio-Impulsgenerator,
der mittels der Atrio-Elektroden 20 und 21 des
Leiters 16 mit dem Herzen 10 verbunden ist. Ähnlich enthält die Reizschaltung 320 in
einer Erfassungs-Verstärkungsschaltung 360 Atrio-
und Ventrikel-Erfassungsverstärker,
die ebenfalls mittels der Leiter 14 und 16 mit Atrium
und Ventrikel verbunden sind. Der Ventrikel-Erfassungsverstärker ermöglicht in bekannter Weise eine
getrennte Erfassung und Identifikation des QRS- und T-Wellensignals.
Die Ausgangsschaltung 340 und die Erfassungs-Verstärkerschaltung 360 können Impulsgeneratoren
und Erfassungsverstärker
enthalten, entsprechend den derzeit verwendeten und kommerziell
erhaltenen Herzschrittmachern. Die Steuerung der zeitlichen Abläufe und
anderer Funktionen im Schrittmacher erfolgt durch eine digitale
Kontroller- und Zeitgeberschaltung 300 (richtig: 330, Anm.
des Übers.),
die eine Reihe von Zeitgebern und zugehörige Logik enthält. Der
digitale Kontroller und Zeitgeber 330 bestimmt das Basis-Reizintervall
des Geräts,
das die Form eines A-A-Escape-Intervalls haben kann, das bei Atrio-Erfassung
oder -Reizung initiiert werden kann und an dessen Ende eine Atrio-Reizung
triggert, oder es kann die Form eines V-V-Escape-Intervalls haben, das
bei Ventrikel-Erfassung oder -Reizung initiiert wird und die Ventrikel-Impulsreizung
an dessen Ende triggert. Der digitale Kontroller/Zeitgeber 330 definiert in ähnlicher
Weise das A-V-Escape-Intervall
AVesc, wie im Folgenden erläutert. Die
spezifischen Werte der definierten Intervalle werden vom Mikrocomputer 302 über einen
Daten- und Steuerbus 306 gesteuert.
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Erfasste Atrio-Depolarisationen werden
dem digitalen Kontroller/Zeitgeber 330 über eine A-Ereignis-Leitung 352 zugeführt. Ventrikel-Depolarisationen
(QRS-Wellen) werden dem digitalen Kontroller/Zeitgeber 330 auf
einer V-Ereignis-Leitung zugeführt,
und Ventrikel-Repolarisationen
(T-Wellen) werden der Schaltung 330 auf einer T-Wellen-Leitung 353 zugeführt. Um
die Erzeugung eines Ventrikel-Reizimpulses zu triggern, erzeugt
der Kontroller/Zeitgeber 330 auf einer V-Triggerleitung 342 ein Triggersignal. Ähnlich erzeugt
zur Triggerung eines Atrio-Reizimpulses der digitale Kontroller/Zeitgeber 330 auf
einer Triggerleitung 344 einen Triggerimpuls.
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Der digitale Kontroller/Zeitgeber 330 definiert auch
die Zeitintervalle zur Steuerung der Erfassungsverstärker in
der Erfassung-Verstärkerschaltung 360. Typischerweise
definiert der Kontroller/Zeitgeber 330 ein Atrio-Austastintervall
nach der Abgabe eines Atrio-Reizimpulses,
während
dessen die Atrio-Erfassung ausgeschaltet bleibt, sowie Ventrikel-Austastintervalle
nach der Abgabe des Atrio- und Ventrikel-Reizimpulses, während dessen
die Ventrikel-Erfassung ausgeschaltet ist. Der Kontroller/Zeitgeber 330 definiert
ferner eine Atrio-Refraktions-Periode, während der die Atrio-Erfassung
ausgeschaltet bleibt. Diese Refraktions-Periode reicht vom Beginn des
A-V-Escape Intervalls nach einer erfassten oder erzwungenen Atrio-Depolarisation
bis zu einer vorbestimmten Zeit nach der Erfassung einer Ventrikel-Depolarisation
oder Abgabe eines Ventrikel-Reizimpulses. Der digitale Kontroller/Zeitgeber 330 definiert gleichfalls
eine Ventrikel-Refraktions-Periode nach einer Ventrikel-Erfassung oder Abgabe
eines Ventrikel-Reizimpulses; diese ist typischerweise kürzer als der
Teil der Atrio-Refraktions-Periode nach der Ventrikel-Erfassung
oder -Reizung. Der digitale Kontroller/Zeitgeber 330 steuert
ferner die Empfindlichkeitseinstellungen der Erfassungsverstärker 360 mit
Hilfe eines Empfindlichkeitssteuerung 350. Diese Empfindlichkeitssteuerung
wird verwendet, um die QRS- und die T-Wellen zu unterscheiden (siehe
U.S. Patent 4 665 919).
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Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist der Schrittmacher
mit einem piezoelektrischen Sensor 316 versehen, der die
Aktivität
des Patienten überwachen
soll, um eine aktivitätsbezogene
Reizung zu ermöglichen,
so dass die definierte Reizfrequenz (A-A-Escape-Intervall oder V-V-Escape-Intervall)
mit erhöhtem
Sauerstoffbedarf ansteigt. Der Sensor 316 erzeugt entsprechend
der erfassten physikalischen Aktivität elektrische Signale, die
von einer Aktivitätsschaltung 322 verarbeitet
und dem digitalen Kontroller/Zeitgeber 330 zugeführt werden.
Die Aktivitätsschaltung 332 und
der zugehörige
Sensor 316 können
der im U.S. Patent 5 052 388 von Betzold et al. und U.S. Patent
4 428 378 von Anderson et al. bekannten Schaltung entsprechen. Die
vorliegende Erfindung lässt
sich ebenso zusammen mit anderen Sensortypen ausführen, z.
B. Sauerstoffsensoren, Drucksensoren, pH- und Atmungssensoren, die
frequenzadaptive Reizmöglichkeiten
bieten. Alternativ kann die QT-Zeit
als frequenzanzeigender Parameter genutzt werden, wobei kein Sensor
erforderlich ist. Ebenso lässt
sich die Erfindung bei nicht-frequenzadaptiven Schrittmachern anwenden.
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Die Übertragung zu und vom externen
Programmgeber 9 der 2 erfolgt
mittels einer Antenne 334 und eines hieran angeschlossenen
HF-Senders und -Empfängers 322;
dieser dient zur Demodulation empfangener eingehender und zur Übertragung
ausgehender telemetrischer Daten. Ein Kristalloszillator 338 liefert
den Basistakt für
die Schaltung, eine Batterie 318 liefert die nötige Energie.
Eine Einschalt-Resetschaltung 336 reagiert auf den anfänglichen
Anschluss der Schaltung an die Batterie und definiert einen anfänglichen
Arbeitszustand und setzt ebenfalls den Arbeitszustand des Geräts nach
Erfassung eines niedrigen Ladezustands der Batterie zurück. Eine
Referenz-Modusschaltung 326 erzeugt eine stabile Referenzspannung
und Ströme
für die Analogschaltungen
in der Schrittmacherschaltung 320, während eine Analog/Digital-Wandler-
(ADC) und Multiplexerschaltung 328 analoge Signale und Spannungen
digitalisiert, um eine Realzeit-Telemetrie der Herzsignale von den
Erfassungsverstärkern 360 für die abgehende Übertragung über den HF-Sender/Empfänger 332 zu
ermöglichen.
Die Referenzspannungs- und Vorspannschaltung 326, der ADC
und Multiplexer 323, die Einschalt- und Resetschaltung 336 und
der Kristalloszillator 338 können Bausteinen entsprechen,
wie sie derzeit bei implantierbaren Herzschrittmachern verwendet
werden.
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Der Mikrocomputer 302 steuert
die Arbeitsfunktionen des digitalen Kontrollers/Zeitgebers 330: er
spezifiziert die verwendeten Zeitintervalle und steuert die Länge der
verschiedenen Zeitintervalle über
den Daten- und Steuerbus 306. Der Mikrocomputer 302 enthält einen
Mikroprozessor 304 und einen zugehörigen Systemtakt 308 sowie
Prozessor-RAM-Schaltungen 310 bzw. 312.
Zusätzlich
enthält
der Mikrocomputer 302 einen separaten RAM/ROM-Chip 314.
Der Mikkoprozessor 304 wird im Interrupt-Betrieb betrieben,
d. h. er arbeitet normalerweise mit reduzierter Leistung und wird
bei bestimmten Interrupt-Ereignissen
aktiviert, z. B. bei Abgabe von Atrio- und Ventrikel-Reizimpulsen
sowie bei erfassten Atrio- und Ventrikel-Depolarisationen. Arbeitet
das Gerät
als frequenzadaptiver Schrittmacher, kann ein zeitlich gesteuerter
Interrupt bereitgestellt werden, z. B. bei jedem Zyklus oder alle
zwei Sekunden, damit der Mikroprozessor die Sensordaten analysieren
kann und das Basis-Frequenzintervall (A-A oder V-V) des Geräts aktualisieren
kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann der Mikroprozessor 304 zusätzlich auch
dazu dienen, variable A-V-Escape-Intervalle und Atrio- und Ventrikel-Refraktions-Perioden zu definieren,
die auch mit Abnahme der Dauer des Basis-Frequenzintervalls in ihrer
Länge abnehmen
können.
Insbesondere wird der Mikroprozessor verwendet, um die in den 4 bis 7 gezeigten Routinen auszuführen.
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Die Schaltung der 2 ist nur beispielhaft und entspricht
der allgemeinen funktionellen Organisation der meisten derzeit im
Handel erhältlichen
mikroprozessor-gesteuerten Herzschrittmacher. Die Erfindung dürfte zusammen
mit einem solchen Gerät am
leichtesten umsetzbar sein. Die Erfindung lässt sich daher leicht unter
Benutzung der Basis-Hardware vorhandener geregelter Zweikammer-Schrittmacher
verwirklichen, wobei die Erfindung hauptsächlich mit Hilfe von Modifikationen
der im ROM 312 des Mikroprozessors 302 gespeicherten
Software implementiert werden kann. Die Erfindung lässt sich aber
auch mittels speziell ausgebildeter integrierter Schaltungen oder
Kombinationen von Hard- und Software ausführen.
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3A zeigt
ein Datenblatt, wie es von einem bei einem Patienten mit gewisser
eigentümlicher
AV-Leitung implantierten Zweikammer-Schrittmacher erhalten wurde.
Bei geringen AV-Werten, ausgehend bei AV-Intervallen zwischen etwa
130 und 140 ms, liegt wegen der abgegebenen VP eine beständige Capture
vor, während
QT bei etwa 330 ms im Wesentlichen konstant ist. Mit schrittweiser
Erhöhung
des V-Intervalls vermindert sich QT leicht, d. h. QT liegt bei AV-Intervallen
bis zu 200 ms im Bereich von 320 bis 330 ms. Für AV im Bereich von etwa 200 bis
215 kann die T-Welle nicht gemessen werden, was ein weiteres Anzeichen
für eine
Ventrikel-Fusion ist. Wird AV von 220 auf etwa 230 erhöht, lassen
sich nur einige wenige T-Wellen messen, diese zeigen aber einen
wesentlichen Abfall im QT-Intervall.
Bei einem AV-Intervall von etwa 230 wird QT mit etwa 220 ms gemessen.
Bei AV bei 240 ms resultieren einige Ventrikelschläge von Reizimpulsen,
einige sind spontan. Nach einem VP ist das QT-Intervall auf etwa 210
ms gefallen. Für
höhere
AV-Werte gibt es keine Reizung und alle Ventrikel-Herzschläge sind
natürlich.
Diese Daten lassen erkennen, dass eine Ventrikel-Fusionszone für AV-Werte
vorliegt, die bei etwa 150 ms beginnt, deren Zentrum im Bereich
von etwa 200 bis 215 ms liegt, und wobei der Knick für eine effektiv
vollständige
Capture infolge eines abgegebenen Reizimpulses bei etwa 140 bis
150 ms liegt. Der Begriff "Knick" bezieht sich hier
auf die AV-Verzögerung,
bei der in etwa QT mit steigender AV abzusinken beginnt.
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Mit der in 3A dargestellten Information kann der
erfindungsgemäße Schrittmacher
das AV-Intervall entsprechend der Situation des Patienten einstellen. 3B zeigt ein vereinfachtes
Diagramm zur Anwendung der Ergebnisse eines Ventrikel-Fusions-Erfassungstests bei
Block 32. Der Test kann ein vollständiger Test sein, um die in 3A gezeigten Daten zu gewinnen,
oder ein kompakterer Test, um von den AV-QT-Daten festzustellen,
wo sich das gegenwärtige
AV-Intervall im Hinblick auf den AV-QT-Knick befindet. Nach dem
Test wählt
der Schrittmacher bei 33 eine Anwendungsroutine. Diese Auswahl
erfolgt vorzugsweise auf einen für
den Patienten programmierten Befehl, z. B. Einstellung von AV auf
volle Capture, auf Erfassen, auf HOCM usw. Auf der Grundlage dieser
Wahl wird die Routine bei 34 ausgeführt. Beispielhafte Routinen
werden anhand der 5 bis 7 erläutert.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm der in einer Routine "Fusionserfassung" durchgeführten Schritte zur Bestimmung,
wo das AV Intervall bei voller Capture oder Fusion geringer ist.
Die grundlegende Technik besteht darin, QT-Intervalle mit unterschiedlichen AV-Intervallen
zu vergleichen, die durch ein vorbestimmtes Inkrement ΔAV getrennt
sind. Natürlich
ist Voraussetzung, dass die T-Wellenerfassung zuverlässig ist,
d. h. die Empfindlichkeit des T-Wellenverstärkers muss
richtig eingestellt sein. Im Allgemeinen ist bei einer T-Wellen-Empfindlichkeit von
0,5 mV die T-Wellenerfassung zuverlässig. Natürlich ist bei den meisten Patienten,
wie oben erläutert,
zu erwarten, dass die T-Wellenerfassung bei Ventrikel-Fusion verschwindet.
Die Abwesenheit der T-Wellenerfassung wird erfindungs-gemäß dazu genutzt,
die Ventrikel-Fusionszone zu lokalisieren.
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Bei Schritt 41 der 4 wird der gegenwärtige Wert
der AV-Verzögerung,
AV1, für
N1 Schläge verwendet,
während
dessen das QT-Intervall bei N1 Schlägen aufgezeichnet und gemittelt
wird. Auch wird während
N1 Schlägen
die Anzahl der Schläge gezählt, für die keine
T-Welle erfasst wird. Bei Schritt 42 wird festgestellt,
ob für
mehr als N2 Schläge
eine V-Erfassung vorlag, wobei N2 ein vorbestimmter Bruchteil von
N1 ist. Falls ja, verzweigt die Routine nach 36 und stellt
eine V-Erfassung fest. Bei Schritt 43 wird festgestellt,
ob für
AV1 für
eine Anzahl von mehr als N3 Schlägen
die T-Wellenerfassung ausblieb, mit N3 gleich einem weiteren vorbestimmten Bruchteil
von N1. Falls ja, ist dies ein starkes Anzeichen dafür, dass
AV1 innerhalb der Ventrikel-Fusionszone liegt, und die Routine verzweigt
zu Block 35 und zeichnet Daten auf, die die Ventrikel-Fusion
bei AV1 anzeigen. Ist die Antwort bei 43 nein, so geht
die Routine nach Block 44 und setzt einen neuen Wert von
AV, nämlich
AV2 = AV1 + Δ.
Der Wert von Δ wird verhältnismäßig klein
gewählt,
so dass für
AV1 in der Nähe
des Fusionsknicks AV2 etwa beim Knick liegt oder in die Fusionszone
reicht. Der Schrittmacher arbeitet wieder für N1 Schläge bei einer AV-Verzögerung von
AV2. Es wird das AV2 entsprechende Mittel QT2 von QT bestimmt, und
es wird die Anzahl der Ereignisse gezählt, bei denen keine T-Wellenerfassung vorlag.
Bei 45 wird wieder festgestellt, ob für mehr als N2 Schläge eine
V-Erfassung vorlag. Falls nein, wird bei 46 festgestellt,
ob bei AV2 für
mehr als N3 Schläge
eine T-Wellenerfassung ausblieb. Falls ja, verzweigt die Routine
nach Block 48 und zeichnet ein Anzeichen dafür auf, dass
bei AV2 eine Ventrikel-Fusion festgestellt wurde. Ist die Antwort
bei 46 nein, geht die Routine nach Block 47 und
stellt fest, ob das Mittel von QT1 das Mittel von QT2 um > ΔQT übersteigt. Falls ja, zeigt
dies an, dass AV2 unter der AV/QT-Neigung vom Knick liegt, was eine
Ventrikel-Fusion anzeigt. Bei Block 48 wird Ventrikel-Fusion
bei AV2 festgestellt. Ist aber der Vergleich bei 47 nein,
bestätigt
dies, dass AV2 noch kürzer
ist als die Kante der Ventrikel-Fusionszone. Bei 49 wird
festgestellt, dass bei AV1 eine vollständige Capture vorliegt.
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5 zeigt
das Flussdiagramm einer Routine zur Anpassung der AV-Verzögerung zur
Erzielung einer vollen Capture bei Anwendungen, bei denen eine eigentümliche oder immanente
Leitung und Reizung so stark wie möglich unterdrückt werden
sollen. Bei 50 wird festgestellt, wann es Zeit ist für einen Capture-Erfassungstest,
d. h. eines Tests zur automatischen Bestimmung der Reizschwelle
nach einem bekannten Testverfahren. Z. B. kann dieser Test täglich oder
in einem beliebigen anderen vorbestimmten Zeitintervall ausgeführt werden.
Wenn die Zeit heran ist, geht der Schrittmacher nach Schritt 54 und
führt den
anhand 4 beschriebenen
Fusions-Erfassungstest durch. Nach dem Fusions-Erfassungstest wird
festgestellt, ob bei AV1 vollständige Capture
festgestellt wurde. Falls ja, geht die Routine nach 55 und
führt einen
Capture-Erfassungstest durch. Wird am Block 54 bei V1 keine
volle Capture festgestellt, bedeutet dies entweder eine V-Erfassung,
Fusion bei AV1 oder Fusion bei AV2. In all diesen Fällen ist
es erwünscht,
AV zu vermindern, um festzustellen, ob eine Capture erzielt wurde.
Nach dem Vergleich von AV1 mit einem vorbestimmten AVmin bei 56 wird
bei 58 AV1 auf das Dekrement AV1 – AV oder auf AVmin gesetzt,
je nachdem, welcher Wert größer ist,
und die Routine kehrt zurück,
um die Fusionserfassung zu wiederholen. Auf diese Weise wird AV1
dekrementiert entweder (1), wenn Capture vorliegt, und bei 55 wird
ein Capture-Test ausgeführt oder
(2), wenn AV1 auf AVmin weniger dekrementiert wurde,
wie an Block 56 festgestellt. In diesem zweiten Fall wird
der Capture-Erfassungstest abgebrochen, da bereits festgestellt
wurde, dass AV nicht tief genug eingestellt werden kann, um eine
vollständige Capture
zu erreichen.
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6 zeigt
ein vereinfachtes Blockschaltbild (richtig: Flussdiagramm, Anm.
d. Übers.)
zur Einstellung der AV-Verzögerung
zur Erzielung einer optimalen vollen Capture für HOCM-Patienten. Wie oben erläutert, soll
bei der HOCM-Anwendung synchron mit dem längstmöglichen AV-Intervall gereizt
werden, kurz vor der Ventrikel-Fusionszone. Bei Block 60 wartet
der Schrittmacher auf eine vorbestimmte Anzahl von Herzschlägen, um
eine stabile Situation vorzugeben. Danach wird bei 62 der
Fusions-Erfassungstest ausgeführt,
siehe 4. Dieser Test
bestimmt, ob bei der gegenwärtigen
AV-Verzögerung,
AV1, eine vollständige
Capture stattfand. Falls ja, geht die Routine nach 66 und
bestimmt den Wert von AV1 + AV Inkrement. AV1 wird dann auf das
Minimum des inkrementierten Werts oder AVmax gesetzt.
Wurde am Block 62 bei AV1 eine volle Capture festgestellt,
dann ist es wünschenswert,
die AV-Verzögerung zu
verkürzen. Die
Routine verzweigt nach Block 68 und bestimmt den Wert von
AV1 – AV
Dekrement. AV1 wird dann auf das Maximum dieses Werts oder AVmin gesetzt.
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7 zeigt
ein Blockschaltbild (richtig: Flussdiagramm) einer vereinfachten
Routine zur Einstellung des AV-Hysteresewerts für einen Schrittmacher, bei
dem die AV-Hysterese angewandt wird. Wie auf dem Gebiet der Schrittmacher
bekannt, ist die AV-Hysterese ein längerer Wert von AV, der nach
einem VS angewandt wird, wobei der reguläre kürzere Wert nach einem vorausgehenden
VP verwendet wird. Wie bei 70 dargestellt, startet die
Routine mit AV = AV1, dem gegenwärtigen
Wert. Bei 71 wird festgestellt, ob es Zeit ist, eine Hysterese-Abtastung
auszuführen,
d. h. nach einem richtigen AV-Hysteresewert (AV3) zu suchen.
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Falls ja, wird bei 52 die
Fusionserfassung durchgeführt.
Liegt eine vollständige
Capture vor, kehrt die Routine nach 70 zurück und verwendet
zur Reizung weiterhin AV1. Wird bei 72 eine V-Erfassung festgestellt,
geht die Routine nach 73 und setzt AV = AV3, den Hysteresewert.
Solange bei 74 eine V-Erfassung festgestellt wird, wird
der Wert AV3 verwendet. Wird aber ein VP festgestellt, kehrt die
Routine nach 70 zurück
und verwendet AV1. Zurück
zu Block 72: zum Auffinden der Ventrikel-Fusion bei AV1
oder AV2 wird der Hysteresewert AV3 bei 75 als der größere von
(AV1 + AV Inkrement) oder AVmax. Bei 76 wird
für eine
vorbestimmte Anzahl Q von Schlägen AV3
verwendet, worauf bei 77 festgestellt wird, ob für wenigstens
einen Bruchteil R von Q Schlägen
eine V-Erfassung vorlag. Falls ja, geht die Routine nach 73,
und es wird AV3 verwendet, solange eine V-Erfassung vorliegt. Falls
nein, wird bei 78 festgestellt, ob AV3 + AVmax.
Falls nein, wird bei 79 AV3 auf einen kleineren Wert als
(AV3 und AV Inkrement) oder AVmax gesetzt
und die Routine kehrt zurück
nach 76. Falls ja, läuft
die Routine aus.