DE69824986T2

DE69824986T2 - Herzschrittmachersystem mit Nachführung von vorzeitigen Vorhofkontraktionen auf der Basis von QT-Daten

Info

Publication number: DE69824986T2
Application number: DE69824986T
Authority: DE
Inventors: Frits M. Van Krieken; Johannes S. Van Der Veen
Original assignee: Vitatron Medical BV
Current assignee: Vitatron Medical BV
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2018-03-20
Also published as: EP0867199A3; EP0867199A2; EP0867199B1; US5782887A; DE69824986D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf implantierbare Zweikammer-Herzschrittmacher mit der Fähigkeit, Ventrikel-Schrittimpulse abzugeben, die mit erfassten Atrio-Schlägen synchronisiert sind, und insbesondere auf Zweikammer-Schrittmacher, die das Auftreten einer vorzeitigen Atrio-Kontraktion erkennen und auf sie reagieren können.
Hintergrund der Erfindung
Ein Zweikammer-Schrittmacher, z.B. ein DDD-Schrittmacher, hat die vorteilhafte Eigenschaft, dass er atriale Herzschläge verfolgen kann, d.h. er kann einen Ventrikel-Schrittimpuls abgeben, der dem natürlichen Atrio-Schlag mit einem atrio-venktrikulären (AV) Intervall folgt, das die Verzögerung eines gesunden Herzens zwischen P-Zacke und der Ventrikel-Depolarisation simuliert. Ein solcher Atrio-Nachlauf ermöglicht die Herzsynchronität eines gesunden Herzens, was sich sehr zum Wohle des Patienten auswirkt. Während bei der Herstellung von Herzschrittmachern der Maximierung des Verfolgens von Atrio-Schlägen viel Aufmerksamkeit gewidmet wird, wird auch berücksichtigt, dass nicht alle Atrio-Erfassungen verfolgt werden sollen. Wenn Atrio-Erfassungen mit einer zu hohen Frequenz erfolgen oder anderweitig nicht physiologisch sind, dann kann es schädlich sein, sie zu verfolgen. Aus diesem Grunde haben die meisten Schrittmacher eine Frequenz-Obergrenze, oder Nachlaufgrenze, die die Frequenz steuert, mit der der Ventrikel getaktet werden kann.
Eine besonders besorgniserregende Situation ist das Auftreten einer vorzeitigen Atrio-Kontraktion oder PAC (premature atrial contraction). Eine PAC ist hier definiert als ein erster Atrio-Schlag, der nach einem Atrio-Intervall auftritt, das kürzer ist als ein Tachykardie-Intervall. Ist die Tachykardie als ein Rhythmus definiert, dessen Frequenz höher ist als 130 Schläge/Minute, dann ist ein Atrio-Schlag mit einem Intervall, das kleiner ist als das den 130 Schlägen/Minute entsprechende, eine PAC, wenn ihm kein anderer solcher Tachy-Schlag vorausgegangen ist. Beim Vorliegen einer echten Tachykardie sind Schritte erforderlich, die speziell für das Beenden eines Tachykardie-Zustands entwickelt wurden. Tritt jedoch eine einzelne PAC auf, dann ist es wichtig, auf diese auf die effektivste Art und Weise zu reagieren. Wenn ein Zweikammer-Schrittmacher auf eine PAC nicht richtig reagiert, dann besteht die Gefahr einer Schrittmachertachykardie (PMT, pacemaker mediated tachycardia). Aus diesem Grunde, aber auch ohne dieses Problem, ist es wünschenswert, die PAC nicht einfach zu ignorieren, sondern den Ventrikel, wenn möglich, in einer Nachlauf-Beziehung zu takten. Ist jedoch die PAC nahe genug zum letzten Ventrikel-Ereignis aufgetreten, dann könnte ein Ventrikel-Schrittimpuls, der nach der PAC zu einem Zeitpunkt abgegeben wird, der außerhalb der AV-Verzögerung liegt, in die empfindliche Herzphase fallen, was zu einem Flimmern führen kann. Um diese gefährliche Möglichkeit auszuschließen, haben viele Schrittmacher eine postventrikuläre atriale Refraktionszeit, oder PVARP, die lange genug ist, um zu verhindern, dass der Schrittmacher irgendwelche Atrio-Erfassungen, die nahe an der empfindlichen Ventrikel-Phase auftreten, erfasst und auf diese reagiert. Zum Beispiel hat ein aus der EP 0 360 668 bekannter Schrittmacher einen programmierbaren (aber konstanten) R-V Zeitgeber, der die Abgabe eines Ventrikel-Stimulationsimpulses verhindert, bis seit dem letzten erfassten Ventrikel-Ereignis 250 ms vergangen sind.
Das Problem dieser Lösung besteht darin, dass verhindert wird, dass der Schrittmacher bestimmte hochfrequente Atrio-Signale, die PACs sein können oder auch nicht, verfolgt, die gefahrlos verfolgt werden könnten.
In der EP 0 147 820 ist ein Schrittmacher offenbart, der eine Einrichtung für den Betrieb in einem von verschiedenen frequenzadaptiven Modi hat. Der Schrittmacher hat z.B. einen T_x-Modus, in dem die Schrittimpulsfrequenz durch ein erfasstes QT-Intervall gesteuert wird, und hierauf basierend der Atrio-Nachlauf aufrechterhalten oder aufgegeben wird. Es gibt jedoch keine expliziten Regeln dafür, wann dies geschehen soll.
In der Schrittmachertechnik besteht also nach wie vor Bedarf an einem Schrittmacher, der PACs immer dann verfolgt, wenn dies gefahrlos möglich ist. Die vorliegende Erfindung hat ein solches Merkmal und basiert auf der Beobachtung, dass das Ende der empfindlichen Phase der Erfassung der Ventrikel-Repolarisation oder der T-Zacke entspricht. Indem er die zeitliche Beziehung zwischen dem möglichen Ventrikel-Schrittimpuls, der die PAC verfolgen soll, und der erwarteten oder erfassten T-Zacke bestimmt, kann der Schrittmacher bestimmen, ob die Abgabe des Schrittimpulses sicher ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Schrittmachersystems, das PACs optimal verfolgt, wann immer dies gefahrlos möglich ist. Ein Ziel ist also die Bereitstellung eines implantierbaren Zweikammer-Schrittmachers, der das Auftreten einer PAC erkennen kann, der bestimmen kann, ob ein synchronisierter Ventrikel-Schrittimpuls zu einem sicheren Zeitpunkt nach der empfindlichen Ventrikel-Phase abgegeben werden kann, und der immer dann einen synchronisierten Ventrikel-Schrittimpuls abgibt, wenn die Abgabe dieses Impulses sicher nach einer solchen empfindlichen Phase erfolgen würde. Die Erfindung ist für alle Atrio-Nachlaufmodi geeignet, z.B. DDD, VDD, VAT.
Gemäß diesem Ziel stellt die Erfindung einen Zweikammer-Schrittmacher bereit, der P-Zacken vom Atrium des Patienten und QRS- und T-Zacken vom Ventrikel des Patienten erfasst. Der Schrittmacher identifiziert das Auftreten einer PAC und bestimmt, ob ein Ventrikel-Schrittimpuls, der nach der PAC zu einer Zeit außerhalb einer AV-Verzögerung abgegeben wurde, mit einem auf die T-Zacke folgenden vorherbestimmten Sicherheitsspielraum, und damit sicher nach der empfindlichen Phase, erfolgen würde. Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird der erwartete Zeitpunkt der T-Zacke für den Zyklus, in dem die PAC auftritt, bestimmt, indem die Werte des QT-Intervalls für einen oder mehrere vorangegangene Zyklen untersucht werden und ein V-V Sicherheitsintervall aus QT_int + SM berechnet wird, wobei SM (safety margin) ein Sicherheitsspielraum ist; der nachlaufende Ventrikel-Schrittimpuls kann abgegeben werden, aber nur dann, wenn er am oder nach dem Ende des Sicherheitsintervalls abgegeben werden kann. Das QT-Intervall ist hier entweder das Intervall zwischen einem abgegebenen Ventrikel-Stimulationsimpuls (VP) und der nachfolgenden T-Zacke, oder das Intervall zwischen einer V-Erfassung und einer T-Zacke. Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird, wenn eine PAC erkannt wird, vom Schrittmacher der Zeitpunkt der erfassten T-Zacke für den selben Zyklus bestimmt, und der Schrittmacher ermöglicht den verfolgten Ventrikel-Schrittimpuls nur dann, wenn dessen Abgabe nicht vor dem Ablauf eines Sicherheitsspielraum-Intervalls nach der T-Zacke erfolgen würde.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockschaltbild der Primärkomponenten eines erfindungsgemäßen Schrittmachers.
2A ist ein Zeitablaufdiagramm, das das Verfolgen von atrialen Herzsignalen anzeigt, wenn die dynamische Nachführgrenze auf eine vorherbestimmte Frequenz oberhalb der physiologischen Atrio-Frequenz des Patienten gesetzt ist; 2B ist ein Zeitablaufdiagramm, das zeigt, wie eine PAC verfolgt werden kann, indem ein Ventrikel-Impuls abgegeben wird, solange dieser in zumindest einem sicheren Intervall nach der letzten Ventrikel-Stimulation abgegeben werden kann; 2C ist ein Zeitablaufdiagramm, das dem in 2B ähnlich ist, jedoch die Situation zeigt, dass die PAC so früh ankommt, dass sie nicht sicher verfolgt werden kann, weil der Ventrikel-Impuls gemäß der vorliegenden Erfindung vor dem Ablauf des Ventrikel-Sicherheitsintervalls abgegeben werden würde.
3 ist ein Gesamt-Ablaufplan, der die primären Operationen zeigt, die in einem erfindungsgemäßen Schrittmacher in jedem Schrittmacherzyklus ausgeführt werden.
4A ist ein Ablaufplan, der die Bestimmung von Entscheidungsfrequenzen für die Anwendung in der Steuerung von Schrittmacherfunktionen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; 4B ist ein Ablaufplan, der die Berechnung des Sicherheitsintervalls oder "safe_VV_int" gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; 4C ist ein Ablaufplan, der die Bestimmung der dynamischen Nachführgrenze gemäß einer optionalen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Ablaufplan, der die primären Schritte bei der Handhabung einer Atrio-Erfassung (atrial sense, AS) zeigt, um eine entsprechende Schrittmacherreaktion zu bestimmen.
6 ist ein Ablaufplan, der die Verfolgung einer als physiologisch erkannten AS zeigt.
7 ist ein Ablaufplan, der die primären Schritte beim Verfolgen einer PAC gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
8 ist ein Ablaufplan, der das Prinzip oder die Logik einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt, bei der die Reaktion auf eine PAC von der Erfassung einer T-Zacke in dem Zyklus, in dem die PAC aufgetreten ist, abhängig gemacht wird.
9 ist ein Ablaufplan der primären Schritte bei der Handhabung einer Atrio-Erfassung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
10 ist ein Ablaufplan der primären Schritte beim Verfolgen einer als PAC identifizierten Atrio-Erfassung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
11 ist ein Ablaufplan, der die Handhabung einer T-Zacken-Erfassung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In 1 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild der Primärkomponenten eines im erfindungsgemäßen System verwendeten Schrittmachers gezeigt. Der dargestellte Zweikammer-Schrittmacher folgt der allgemeinen Logik und den Entscheidungsregeln, die im US-Patent Nr. 5,247,930 beschrieben sind. Mit Bezugszeichen 15 ist ein Ventrikel-Schrittimpulsgenerator gezeigt, der, von der Steuereinheit 20 gesteuert, Ventrikel-Schrittimpulse auf bekannte Weise erzeugt und abgibt. Die Ventrikel-Schrittimpulse werden an eine oder mehrere Ventrikel-Elektrode(n) 16 abgegeben. Ein ähnlicher Atrio-Schrittimpulsgenerator 18 erzeugt, von der Einheit 20 gesteuert, Atrio-Schrittimpulse und gibt diese an eine oder mehrere Atrio-Elektrode(n) 19 ab. Erfassungssignale von der/den Ventrikel-Elektrode(n) werden zum QRS-Leseverstärker 24 und zum T-Zacken-Leseverstärker 26 geleitet, deren Ausgaben zur Verarbeitung in die Steuereinheit 20 eingegeben werden. Es wird vorausgesetzt, dass ein Fachmann auf dem Gebiet der Herzschrittmachertechnik versteht, dass die Eingangsverstärker 24, 26 bezüglich Sensibilität und Taktung von der Steuereinheit 20 gesteuert werden, obwohl dies hier nicht gezeigt ist. Auf ähnliche Weise werden im Atrium von den Elektroden 19 erfasste Signale an den P-Zacken-Leseverstärker 25 geleitet, dessen Ausgabe zur Steuerung 20 durchgeschaltet wird.
Die Steuereinheit 20 enthält geeigneterweise einen Mikroprozessor mit entsprechender Software, wobei die Software wie in der Figur dargestellt, im Speicher 21 abgelegt ist. Der Speicher 21 kann einen RAM und einen ROM beinhalten, und die Zuordnung von Schrittmacherfunktionen kann auf beliebige Weise zwischen Hardware und Software aufgeteilt werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Algorithmen geeigneterweise von der Software gesteuert ausgeführt. Es können ein oder mehrere Sensoren 26 vorgesehen sein, die kontinuierlich frequenzanzeigende Parameter erfassen, wobei die Parametersignale in die Steuereinheit 20 eingegeben werden, um auf bekannte Weise eine frequenzadaptive Steuerung zu bewirken. Alternativ ist, wie bei der bevorzugten Ausführungsform, ein frequenzadaptiver Parameter das QT-Intervall, das von der Steuerung 20 durch Zeitsteuerung der Dauer zwischen einem abgegebenen Stimulationsimpuls (VP) und der nachfolgenden T-Zacke bestimmt wird. Somit kann im Kontext der vorliegenden Erfindung die frequenzadaptive Steuerung die Schrittimpulsfrequenz auf geeignete Weise zwischen einer Frequenzobergrenze (upper rate limit, URL) und einer Frequenzuntergrenze (lower rate limit, LRL) wie bekannt nach den im weiteren Text erläuterten Regeln variieren. Wie mit 27 dargestellt hat der Schrittmacher geeigneterweise einen Sender/Empfänger zum Empfangen von Programmierungs-Mitteilungen von einer externen Programmiereinrichtung und zum Rückübertragen von gesammelten Daten an einen Sender, was auf bekannte Weise geschieht.
In 2A ist ein Zeitablaufdiagramm für einen Zweikammer-Schrittmacher zu sehen, bei dem die Atrio-Erfassung (AS) verfolgt wird, indem in einem auf die AS folgenden AV-Intervall ein Ventrikel-Schrittimpuls (VP) abgegeben wird, solange die Frequenz des abgegebenen VP unterhalb der Nachführgrenze liegt. Die Ausdrücke "verfolgen" und "Nachlauf-" bzw. "Nachführ-" beziehen sich hier auf die Abgabe eines VP in einem synchronisiertem Verhältnis zu einer AS. Bei einem Schrittmacher, der gemäß dem oben genannten US Patent Nr. 5,247,930 funktioniert, wird ein laufender Mittelwert von physiologischen Atrio-Frequenzen als phys_Frequenz berechnet; die Nachführgrenze, oder die höchste Frequenz, mit der ein VP abgegeben werden kann, wird als die dynamische Nachlauffrequenz bezeichnet, die als die variierende physiologische Frequenz plus K bestimmt wird, wobei K geeigneterweise 15 Schläge/Minute ist, z.B. phys_Frequenz + 15 Schläge/Minute. Wie in 2A gezeigt folgt den ersten beiden AS-Ereignissen die Abgabe von nachlaufenden VPs. Das nächste Atrio-Ereignis ist eine PAC, die so dargestellt ist, dass sie zu ungefähr dem Zeitpunkt der T-Zacke, die auf den zweiten gezeigten VP folgt, und deutlich vor dem Ablauf des der dynamischen Nachführgrenze entsprechenden Intervalls auftritt. In dieser Situation wird die PAC nicht verfolgt.
In 2B ist ein Zeitablaufdiagramm gezeigt, in dem die dritte Atrio-Erfassung wieder eine PAC ist, in dem jedoch die PAC verfolgt wird, obwohl sie vor dem Ablauf des DTL-Intervalls eintritt. In dieser Situation, in der die PAC ungefähr zum Zeitpunkt der auf den letzten abgegebenen VP folgenden T-Zacke eintritt, kann der VP nach dem Ablauf des AV-Intervalls nach der PAC abgegeben werden, da die Abgabe des VP nach dem Ablauf eines vorherbestimmten auf die T-Zacke folgenden Sicherheitsspielraums erfolgt. Das AV-Escape-Intervall läuft hier nach einem auf den letzten VP folgenden Intervall ab, das als safe_VV_int = QT_int + SM definiert ist, so dass die Abgabe eines nachlaufenden VP sicher ist. Im Gegensatz dazu tritt in 2C die PAC ausreichend früher ein, so dass der Ablauf des AV-Escape-Intervalls vor dem Ablauf des Intervalls safe_VV_int erfolgt, wodurch die Abgabe eines nachlaufenden VP blockiert wird. Dies stellt das Hauptmerkmal der Erfindung dar, nämlich die Anwendung eines errechneten V-V-Intervalls, das sich durch die Erweiterung um einen Sicherheitsspielraum (safety margin, SM) sicher über die T-Zacke hinaus erstreckt, um als Zeitpunkt für die Bestimmung, ob eine PAC verfolgt werden kann, fungiert. Der Zeitpunkt des Auftretens der T-Zacke, der in den 2A bis 2C durch das Symbol "T" markiert ist, kann entweder ein errechneter Zeitpunkt sein, wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform, die in den 3 bis 7 dargestellt ist, oder es kann eine tatsächlich gemessene Zeit des Auftretens einer T-Zacke sein, wie bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform, die in den 8 bis 11 dargestellt ist. Es sei angemerkt, dass, obwohl das Zeitablaufdiagramm von 2B das vorangegangene Ventrikel-Ereignis als einen VP darstellt, es sich auch um eine VS handeln könnte.
In 3 ist ein Gesamt-Ablaufplan der primären in einem erfindungsgemäßen Schrittmacher ausgeführten Operationen dargestellt. Diese Darstellung ist so zu verstehen, dass die meisten der als Berechnungen ablaufenden Operationen geeigneterweise softwaregesteuert sind, wie oben unter Bezugnahme auf 1 erläutert. Die in 3 dargestellten Operationen werden zyklisch ausgeführt. Bei 31 führt der Schrittmacher Hilfsfunktionen aus, die nicht direkt mit dieser Erfindung zu tun haben, obwohl sie Bestandteil anderer Merkmale der Funktionsweise des Schrittmachers sein können. Bei Block 32 berechnet der Schrittmacher bestimmte Entscheidungsfrequenzen, die im zitierten US Patent Nr. 5,247,930 offenbart sind, und die im Folgenden unter Bezugnahme auf 4A erläutert werden. Bei Block 33 werden bei sowohl der ersten als auch der zweiten bevorzugten Ausführungsform vom Schrittmacher ein anfängliches Atrio-Escape-Intervall A_escape und ein anfängliches Ventrikel-Escape-Intervall V_escape berechnet. An diesem Punkt wird bei der zweiten Ausführungsform, wie in Block 33 mit B markiert, vom Schrittmacher auch ein Flag gesetzt, das mit Verfolge_PAC_nach_T = FALSCH benannt ist, und das den im Folgenden unter Bezugnahme auf die 8 bis 11 beschriebenen Zweck erfüllt. Daraufhin ist der Schrittmacher bereit für ein Ereignis und fährt fort mit 34. Das nächste Ereignis kann ein beliebiges der fünf dargestellten Ereignisse sein. Hat eine A_Erfassung eines natürlichen atrialen Schlages stattgefunden, dann geht der Schrittmacher über zu der bei 35 dargestellten AS-Handhabungsroutine, woraufhin er zurückkehrt zu Block 34 und auf ein Ventrikel-Ereignis wartet. Hat ein Ablauf des Intervalls A_Escape stattgefunden, dann geht der Schrittmacher über zu Routine 36, der AP-Handhabung, und kehrt nach der Abgabe eines Atrio-Schrittimpulses zurück zu Schritt 34. Hat eine T_Zacken Erfassung stattgefunden, dann geht der Schrittmacher über zur TS-Handhabungsroutine 37, woraufhin er zurückkehrt zu Block 34. Wenn und falls dann eine V_Erfassung stattfindet, dann geht der Schrittmacher über zur V_Erfassungs-Handhabungsroutine 39, nach der der Zyklus abgeschlossen ist und der Ablauf zu Block 31 zurückkehrt. Auf ähnliche Weise geht der Schrittmacher, wenn ein Ablauf des Intervalls V_Escape stattgefunden hat, über zur Routine 38 für die VP-Handhabung, die in der Abgabe eines Ventrikel-Schrittimpulses kulminiert, woraufhin die Routine zu Block 31 zurückkehrt.
In 4A ist ein Ablaufplan für die Berechnung von Entscheidungsfrequenzen dargestellt, die Block 32 aus 3 entspricht. Es wird Bezug genommen auf das US Patent Nr. 5,247,930, in dem die Entscheidungsfrequenzen und deren Verwendung bei der Steuerung von Schrittmacherfunktionen ausführlich erläutert sind. Bei 41 wird vom Schrittmacher phys_Frequenz berechnet, ein Maß für die durchschnittliche physiologische Sinusfrequenz. Dies kann beispielsweise ein laufender Mittelwert von Atrio-Frequenzen sein, die innerhalb eines definierten physiologischen Bereichs liegen. Bei Block 42 wird bei der mit A markierten ersten bevorzugten Ausführungsform vom Schrittmacher eine Frequenz safe_V_Frequenz berechnet, die die höchste sichere Ventrikel-Frequenz ist, die genutzt werden kann, und die, wie im Folgenden unter Bezugnahme auf 4B noch erläutet wird, auf dem QT-Intervall basiert. Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird, wie in den 8 bis 11 offenbart, die Frequenz safe_V_Frequenz zu diesem Zeitpunkt nicht berechnet. Daraufhin wird bei 43 die dynamische Nachführgrenze (DTL) berechnet, wie in der Erläuterung zu 4C dargestellt. Bei 44 wird eine dynamische Wenckebach-Grenze (DWL) berechnet. Schließlich berechnet der Schrittmacher bei 45 eine dynamische Schrittsteuerungsgrenze (DPL), die die Schrittimpulsfrequenz darstellt, mit der Schrittimpulse abgegeben werden, wenn keine natürlichen Herzschläge vorliegen.
In 4B wird bei Block 41B bestimmt. ob im vorangegangenen Zyklus das QT-Intervall, QT_int, erfasst wurde. Wenn ja, dann zweigt die Routine ab zu 42B und aktualisiert einen laufenden Mittelwert des QT-Intervalls, QT_AVG_int. Dann wird bei 43B das sichere Ventrikelintervall, safe_VV_int, gleich QT_int plus einem Faktor für den Sicherheitsspielraum, SM1, gesetzt. SM1 kann programmiert sein, oder es kann eine dynamische Variable sein, die z.B. von der Frequenz abhängig ist. Daraufhin wird bei 44B das Flag safe_VV_int auf WAHR gesetzt. Wiederum bei 41B geht, wenn im vorangegangenen Zyklus kein QT-Intervall erfasst wurde, die Routine über zu 45B und bestimmt, ob QT_AVG_int für den Gebrauch in diesem Zyklus zuverlässig ist. Eine Möglichkeit, diese Zuverlässigkeit zu bestimmen, ist das weitere Verfolgen der Abweichung von QT_AVG; liegt die Abweichung über die jüngsten n Zyklen innerhalb eines vorherbestimmten Bereichs, dann wird sie als zuverlässig erachtet. Ist die Antwort bei 45B Ja, dann geht die Routine über zu 46B und setzt safe_VV_int gleich QT_AVG_int + SM2. SM2 ist geeigneterweise etwas größer als SM1, basie rend auf der Annahme, dass QT_AVG_int kein ganz so guter Prädiktor dafür ist, auf welchen Punkt im gegenwärtigen Zyklus die T-Zacke fallen wird, wie es der Wert von QT_int für den letzten Zyklus ist. Wiederum bei 45B geht, wenn QT_AVG_int nicht zuverlässig ist, die Routine über zu 47B und bestimmt, ob die frequenzadaptiven Korrelationsdaten zuverlässig sind. Die Frequenz-Korrelationsdaten werden bei einem frequenzadaptiven Schrittmacher, der QT als einen Frequenzadaptions-Parameter verwendet, im Speicher abgelegt. Sind die Daten eine zuverlässige Option, dann zweigt die Routine ab zu 48B und setzt safe_VV_int gleich QT_RR_int + SM3, wobei QT_RR_int das QT-Intervall ist, das der aktuellen Frequenz entspricht, und SM3 geeigneterweise größer ist als SM2. Wird bei 47B bestimmt, dass die RR-Korrelationsdaten nicht zuverlässig sind, dann geht die Routine über zu Block 44 und setzt safe_VV_int so, dass es der physiologischen Frequenz plus 15 Schlägen/Minute entspricht. Dann wird bei 49B das Flag safe_VV_int auf FALSCH gesetzt, was anzeigt, dass kein brauchbarer Wert für safe_VV_int vorliegt.
In 4C ist ein Ablaufplan für das optionale Setzen von DTL auf Safe_V_Frequenz gezeigt. Dies ist so zu verstehen, dass dadurch der Unterschied zwischen PAC-Nachlauf und normalem Nachlauf effektiv beseitigt wird, d.h. die Kriterien für einen sicheren PAC-Nachlauf werden auf alle Nachlauf-Möglichkeiten angewandt. Bei 40C wird bestimmt, ob die Option programmiert ist. Wenn nicht, dann wird DTL auf die physiologische Frequenz plus 15 Schläge/Minute gesetzt, d.h. diese Grenze wird auf die übliche Weise gesetzt. Ist die Option jedoch programmiert, dann geht die Routine über zu Block 41C, wo bestimmt wird, ob das Flag safe_VV_int auf WAHR gesetzt ist. Wenn ja, dann wird bei 42C die dynamische Nachführgrenze gleich safe_V_Frequenz gesetzt, was bedeutet, dass safe_V_Frequenz als Nachführgrenze eingesetzt wird. Alternativ wird, wenn das Flag auf FALSCH gesetzt ist, bei 43C die dynamische Nachführgrenze als die physiologische Frequenz plus 15 Schläge/Minute berechnet.
In 5 ist ein Ablaufplan für die Handhabung von Atrio-Erfassungen gezeigt. Bei 51 werden die Atrio-Frequenz und das VA-Intervall bestimmt. Daraufhin bestimmt der Schrittmacher bei 52, wobei die Atrio-Frequenz bekannt ist, in welchen Bereich die Atrio-Frequenz fällt, basierend auf den vorher bestimmten Entscheidungsfrequenzen. Für eine ausführliche Erläuterung dieser Bestimmung wird auf das US-Patent Nr. 5,247,930 Bezug genommen. Die Atrio-Erfassung kann also innerhalb des physiologischen Bereichs bestimmt werden, oder innerhalb des Wenckebach-Bereichs, des Brady-Bereichs oder des Tachy-Bereichs. Liegt A_Erf. innerhalb des physiologischen Bereichs, dann geht die Routine über zu Block 53 und verfolgt die AS auf eine einer physiologischen Erfassung entsprechende Weise, bei der die maximale Ventrikel-Frequenz gleich der dynamischen Nachführgrenze ist. Ist ein Nachlauf nicht möglich, dann geht die Routine über zu Block 55, wo ein Atrio-Synchronisationsimpuls (atrial sync pulse, ASP) vorbereitet wird, wenn dies als möglich erachtet wird. Lag die AS im Wenckebach-Bereich, dann geht die Routine über zu Block 54 und verfolgt die Atrio-Erfassung nach Wenckebach-Regeln, wenn möglich. Lag die AS im Brady-Bereich, dann findet kein Nachlauf statt, und es wird ein ASP vorbereitet, wenn dies als möglich erachtet wird. Schließlich geht, wenn die AS im Tachy-Bereich liegt, die Routine über zu 56 und bestimmt, ob es sich um die erste AS im Tachy-Bereich handelt, d.h. ob es sich um eine PAC handelte. Wenn nein, dann zweigt die Routine ab zu Block 55; heißt die Antwort jedoch Ja, dann geht die Routine über zu Block 57 und verfolgt die PAC, wenn möglich, wobei safe_V_Frequenz als die maximale V-Frequenz verwendet wird.
In 6 ist ein Blockdiagramm für das Verfolgen einer physiologischen AS gezeigt. Bei Schritt 61 wird eine temporäre Variable gleich VA_int + SAV gesetzt, wobei SAV das auf eine Erfassung folgende AV-Intervall ist. Bei 67 wird diese temporäre Variable mit dem Intervall für die dynamische Nachführgrenze (DTL_int) verglichen. Ist sie größer, was bedeutet, dass die Frequenz niedriger ist als DTL, dann geht die Routine zu 63 und setzt V_escape mit der temporären Variablen gleich, und unterdrückt dann bei 66 A_escape, was bedeutet, dass der fällige A-Schrittimpuls unterdrückt wird. Ist jedoch bei 67 die Variable nicht größer als oder gleich DTL_int, dann geht die Routine zu 64 und vergleicht VA_int + MAX_phys_AV mit DTL_int, um zu sehen, ob ein Nachlauf unter Verwendung des maximal zulässigen AV-Intervalls vorgenommen werden kann. Wenn nicht, dann wird die Routine beendet, weil ein Nachlauf nicht möglich ist. Wenn ja, dann wird bei 65 Escape gleich DTL_int gesetzt, und bei 66 wird dann A_Escape unterdrückt. Bei einer physiologischen Atrio-Erfassung wird der Nachlauf also so lange ausgeführt, wie das resultierende Ventrikel-Intervall einer Frequenz entspricht, die nicht größer ist als die dynamische Nachführgrenze, wie in 2A dargestellt.
In 7 ist ein Blockdiagramm für den Vorgang des Verfolgens einer PAC gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung gezeigt. Es ist zu beachten, dass bei dieser Ausführungsform der Schrittmacher im aktuellen Zyklus nicht nach einer T-Zacke sucht, sondern stattdessen aus einem oder mehreren vorangegangene Zyklen verfügbare QT- Daten heranzieht. Bei 70 wird die temporäre Variable gleich AV_int + SAV gesetzt, und bei 71 wird diese Variable mit Safe_VV_int verglichen, das gemäß dem Ablaufplan in 4B gesetzt wurde. Ist die Variable größer, dann wird bei 72 V_Escape mit der temporären Variablen gleichgesetzt, und bei 75 wird A_Escape unterdrückt. Ist die Antwort bei 71 jedoch Nein, so bedeutet dies, dass die berechnete Zeit zu nahe bei der T-Zacke liegen würde, und damit nicht sicher wäre. Die Routine zweigt ab zu Block 73 und bestimmt, ob VA_int + MAX_PAC_AV größer ist als Safe_VV_int. Wenn ja, dann ist ein Nachlauf möglich, und bei 74 wird V_Escape mit Safe_VV_int gleichgesetzt; wenn nein, dann ist ein Nachlauf nicht möglich, und die Routine geht über zu Block 55 von 5.
Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung basiert die Entscheidung, ob eine PAC sicher verfolgt werden kann, auf dem Erfassen oder Nicht-Erfassen einer T-Zacke im aktuellen Zyklus. In 8 ist ein Ablaufplan einer zyklischen Operation zu sehen, der das Prinzip dieser Ausführungsform illustriert. Nachdem bei 80 andere Funktionen ausgeführt worden sind, wartet bei 81 der Schrittmacher auf ein Ereignis. Bei 82 wird bestimmt, ob eine PAC aufgetreten ist, d.h. ob es eine AS gegeben hat, die die erste solche Atrio-Erfassung im Tachy-Frequenzbereich ist. Wenn nein, dann geht die Routine über zu 87 und handhabt das Ereignis auf entsprechende Weise. Wenn ja, dann bestimmt der Schrittmacher bei 83, ob bisher eine T_Erfassung aufgetreten ist. Wenn ja, was bedeutet, dass die PAC nach der T_Erfassung aufgetreten ist, geht die Routine über zu 84 und bestimmt, ob die PAC mit einem ausreichenden Abstand zwischen T_Erfassung und dem Schrittimpuls verfolgt werden kann. Dieser Abstand, der vorstehend als Sicherheitsspielraum bezeichnet wurde, kann eine programmierte oder eine dynamische Variable sein. Ist die Antwort Nein, dann zweigt die Routine ab zu 86 und bestimmt, ob ein Atrio-Synchronisationsimpuls (ASP) abgegeben werden kann. Ist jedoch bei 84 die Antwort Ja, dann verfolgt die Routine die PAC, wie bei 85 angezeigt.
Wird bei 83 festgestellt, dass noch keine T_Erfassung aufgetreten ist, dann geht die Routine über zu 85 und wartet auf ein Ereignis, z.B. eine T_Erfassung oder eine Zeitauslösung des Ventrikel-Escape-Intervalls. Ist bei 89 das nächste Ereignis eine T_Erfassung, dann zweigt die Routine ab zu 84 und bestimmt, ob die PAC sicher verfolgt werden kann. Ist das nächste Ereignis jedoch keine T_Erfassung, so wird hieraus geschlossen, dass die PAC nicht verfolgt werden kann, und die Routine zweigt ab zu 87.
Bei dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform ist, wie im Zusammenhang mit der Erläuterung von 3, Block 33 bereits erwähnt, das Flag für Verfolge_PAC_nach_T auf falsch gesetzt, und in 4A, Block 42, wird keine Berechnung der Safe_V_Frequenz bei Beginn des Zyklus durchgeführt. Mit diesen Ausnahmen treffen die 3 und 4A wie oben erläutert auf diese zweite bevorzugte Ausführungsform zu. In 9 ist ein Ablaufplan zur Handhabung einer Atrio-Erfassung gezeigt. Bei Block 90 wird die Taktung der AS analysiert, um die Atrio-Frequenz und das VA-Intervall zu bestimmen, und das Flag Verfolge_PAC_nach_T wird auf FALSCH gesetzt. Bei 91 bestimmt der Schrittmacher, in welchen Bereich die Atrio-Frequenz fällt, basierend auf den Entscheidungsfrequenzen. Atrio-Frequenzen im physiologischen Bereich werden bei 92 wie oben erläutert gehandhabt; Atrio-Frequenzen im Wenckebach-Bereich werden wiederum bei Block 93 gehandhabt; und Atrio-Frequenzen im Brady-Bereich werden auf die gleiche Weise bei Block 94 gehandhabt. Atrio-Frequenzen im Tachy-Bereich veranlassen den Schrittmacher, zu der bei 95 angegebenen Operation überzugehen, um zu bestimmen, ob dies die erste AS im Tachy-Bereich ist, die damit als eine PAC identifiziert ist. Wenn ja, dann geht die Routine über zu 96 und versucht, die Atrio-Erfassung auf eine spezielle PAC-Weise zu verfolgen, wie es in 10 im Einzelnen gezeigt ist.
Bei Block 100 in 10 wird bestimmt, ob die T-Zacke bereits aufgetreten ist. Wenn nein, dann geht die Routine über zu Block 108 und setzt das Flag Verfolge_PAC_nach_T auf WAHR. Da ein Nachlauf jetzt nicht möglich ist, wird die Routine verlassen, und es wird das nächste Ereignis abgewartet. Wie bei der nachfolgenden Erörterung von 11 gezeigt kann, wenn das nächste Ereignis eine T-Zacke ist, der Schrittmacher versuchen, in einem sicheren Abstand nach der T-Zacke einen nachlaufenden Ventrikel-Schrittimpuls abzugeben.
Wird bei Schritt 100 festgestellt, dass die T-Zacke aufgetreten ist, dann wird bei 101 die temporäre Variable gleich VA_int + SAV gesetzt, und Safe_VV_int wird mit QT_int + Sicherheits_Spielraum gleichgesetzt. Bei 102 wird bestimmt, ob die temporäre Variable gleich oder größer als Safe_VV_int ist. Wenn ja, dann wird bei 103 das Ventrikel-Escape-Intervall mit der temporären Variablen gleichgesetzt. Dann wird bei 106 das Atrio-Escape-Intervall rückgesetzt, und die Routine wird verlassen, um auf das nächste Ereignis zu warten. Ist die Antwort bei 102 jedoch Nein, dann zweigt die Routine ab zu 104 und bestimmt, ob VA_int + MAX_PAC_AV gleich oder größer als Safe_VV_int ist. Wenn nein, dann ist ein Nachlauf nicht möglich, und die Routine wird verlassen. Wenn ja, dann wird V_Escape mit Sa fe_VV_int gleichgesetzt, es findet also ein Nachlauf mit dem für eine PAC maximal zulässigen AV-Intervall statt.
In 11 ist eine Routine für die Handhabung einer TS, also einer erfassten T_Zacke gezeigt. Wie in 3 gezeigt, wo diese Routine bei Block 37 angezeigt ist, beginnt sie nach einer T_Zacken_Erfassung. Bei 110 wird QT_int bestimmt. Bei 111 wird bestimmt, ob das Flag Verfolge_PAC_nach_T auf WAHR gesetzt ist. Wenn ja, dann geht die Routine über zu 115 und versucht wiederum, die AS auf eine PAC-Weise zu verfolgen, wie in 10 gezeigt, wobei die Antwort bei Block 100 jetzt Ja ist. Ist bei 111 das Flag auf FALSCH gesetzt, dann soll kein PAC-Nachlauf stattfinden, und die Routine wird nach der bei 112 angezeigten Ausführung anderweitiger Handhabungen von erfassten T-Zacken verlassen.
Im vorangegangenen Text wurde ein System dargestellt, mit dem bestimmt wird, wann eine PAC durch Abgabe eines mit der PAC synchronisierten Ventrikel-Schrittimpulses verfolgt werden kann. Diese Bestimmung wird auf Grundlage entweder des Zeitpunkts der T-Zacke im selben Herzzyklus wie die PAC, oder eines auf Grundlage der vorangegangenen Schläge vorhergesagten Zeitpunkts der T-Zacke vorgenommen, zusammen mit einem Intervall für einen Sicherheitsspielraum, das berechnet wird, um sicherzustellen, dass der synchronisierte Ventrikel-Schrittimpuls nur in einem sicheren zeitlichen Verhältnis zur empfindlichen Ventrikel-Phase abgegeben wird.

Claims

Implantierbares Zweikammer-Herzschrittmachersystem zur Schrittsteuerung des Herzens eines Patienten, mit einer Atrio-Erfassungseinrichtung (25) zum Erfassen von Atrio-Schlägen vom Herzen des Patienten, mit einer Ventrikel-Generatoreinrichtung (15) zum Erzeugen von Ventrikel-Schrittimpulsen und Abgeben derselben an den Patienten, mit Nachlaufeinrichtungen (53, 54, 57), die der Ventrikel-Generatoreinrichtung das Verfolgen erfasster Atrio-Schläge durch Abgabe von Ventrikel-Schrittimpulsen in zeitlicher Abhängigkeit von den erfassten Atrio-Schlägen ermöglichen, und mit QT-Intervall-Einrichtungen (24, 26, 20) zum Erhalten von Messwerten für das QT-Intervall zwischen abgegebenen Ventrikel-Schrittimpulsen und den entsprechenden nachfolgenden T-Zacken, gekennzeichnet durch: eine Sicherheitseinrichtung (42) zum Bestimmen eines Sicherheitsintervalls als Funktion einer oder mehrerer QT-Intervall-Messungen, wobei die Nachlaufeinrichtung eine Nachlaufbegrenzungs-Einrichtung (42C) hat, die die Nachlauffrequenz so begrenzt, dass sie dem Sicherheitsintervall entspricht.
System nach Anspruch 1 mit einer Zuverlässigkeits-Einrichtung (45B) zur Bestimmung, wann keine zuverlässigen QT-Intervall-Messungen vorliegen, und mit einer Vorgabeeinrichtung (44), die den Nachlauf auf einer Vorgabefrequenz begrenzt, wenn keine zuverlässigen QT-Intervall-Messungen vorliegen.
System nach Anspruch 2 mit einer DTL-Einrichtung, d.h. mit einer dynamischen Nachlaufbegrenzungseinrichtung (42C), zum Bestimmen der physiologischen Atrio-Frequenz des Patienten, und zum Setzen der Vorgabefrequenz als Funktion der physiologischen Frequenz.
System nach Anspruch 1, bei welchem die Sicherheitseinrichtung eine Einrichtung (42B) zum Bestimmen eines laufenden Mittelwerts des QT-Intervalls des Patienten und eine Einrichtung (46B) zum Setzen des Sicherheitsintervalls als den laufenden Mittelwert plus einem vorgegebenen Sicherheitsspielraum aufweist.
System nach Anspruch 1, bei welchem die Sicherheitseinrichtung eine Einrichtung (41B) zum Bestimmen des QT-Intervalls des letzten Herzzyklus des Patienten und eine Einrichtung (43B) zum Setzen des Sicherheitsintervalls als das letzte QT-Intervall plus einem vorgegebenen Sicherheitsspielraum aufweist.
System nach Anspruch 1, bei welchem die Sicherheitseinrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen eines sicheren QT-Intervalls als Funktion einer oder mehreren QT-Intervall-Messungen, eine Spielraumeinrichtung zum Bestimmen eines Sicherheitsspielraums, und eine Einrichtung zum Berechnen des Sicherheitsintervalls als die Summe aus dem sicheren QT-Intervall und dem Sicherheitsspielraum aufweist.
System nach Anspruch 1, bei welchem die Sicherheitseinrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen eines Sicherheitsspielraums als Funktion der Schrittfrequenz und eine Einrichtung zum Bestimmen des Sicherheitsintervalls als Funktion des Sicherheitsspielraums aufweist.
System nach Anspruch 1, welches weiterhin eine Ventrikel-Erfassungseinrichtung zum Erfassen von spontanen Ventrikel-Schlägen und die QT-Intervall-Einrichtung weiterhin eine Einrichtung zum Erhalten von Messwerten für das QT-Intervall zwischen erfassten spontanen Ventrikel-Schlägen und entsprechenden nachfolgenden T-Zacken aufweist.
System nach Anspruch 1, bei welchem die Nachlaufeinrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen eines AV-Intervalls und zum Abgeben eines Schrittimpulses zur Zeit außerhalb eines AV-Intervalls nach einem erfassten Atrio-Signal und weiterhin eine Einrichtung zum Verlängern des AV-Intervalls bis zu einem vorherbestimmten Maximalwert aufweist.
System nach Anspruch 1 mit einer PAC-Einrichtung, d.h. mit einer Einrichtung für vorzeitige Atrio-Kontraktionen (82), zum Bestimmen, wann ein erfasstes Atrio-Signal eine PAC darstellt, einer T-Zacken-Einrichtung (89) zum Bestimmen des Auftretens und der Taktung von T-Zacken, und mit der Sicherheitseinrichtung, die Präventionseinrichtungen (84, 86) hat, die die Abgabe eines eine PAC verfolgenden Schrittimpulses verhindert, wenn dieser nicht zumindest nach einem vorherbestimmten Sicherheitsintervall nach der T-Zacke abgegeben wird, die in dem Zyklus auftritt, in dem die PAC auftritt.
System nach Anspruch 1 mit einer Einrichtung zum Erfassen von QT-Intervallen in jedem Zyklus und mit einer Einrichtung zum Bestimmen der QT-Messung als Funktion einer oder mehrerer erfasster QT-Intervalle aus vorangegangenen Zyklen.
System nach Anspruch 1 mit einer Einrichtung zum Berechnen eines laufenden QT-Mittelwerts der erfassten QT-Intervalle und mit einer Einrichtung zum Bestimmen der QT-Messung als die Zeit des letzten Ventrikel-Ereignisses plus dem laufenden QT-Mittelwert.