DD221372A1 - Verfahren und vorrichtung zur optimierung der stimulation des herzens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stimulation des Herzens bei Extrasystolen und Tachyarrhythmien sowie Vorrichtungen zur Realisierung des Verfahrens. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, durch das Extrasystolen der Herzkammern und tachykarde Kammeraktionen erkannt und daraufhin geeignete Stimulationsimpulse generiert werden, so dass die Entstehung von Tachyarrhythmien verhindert werden und die Bekaempfung unmittelbar bei deren Entstehung einsetzt. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass bei der Wahrnehmung von Kammeraktionen der Vorhof zeitgleich zu dieser Wahrnehmung stimuliert wird, wenn die Wahrnehmung ausserhalb der Vorhof- und Kammerrefraktaerphase auftritt. Zur Durchfuehrung des Verfahrens wird eine elektronische Schaltung angegeben, die in implantierbaren und externen Herzschrittmachern angewendet werden kann.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist die Optimierung der Elektjostimulation des Herzens mit Herzschrittmachern. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stimulation des Herzens bei Extrasystolen undTachyarrhythmien sowie Vorrichtungen zur Realisierung des Verfahrens. Sie wird in elektronischen Schaltungen von implantierbareri und externen Herzschrittmachern angewendet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Herzschrittmacher sind elektronische Geräte, die bei bestimmten Herzrhythmusstörungen alsTherapeutikum verwendet werden.

Implantierbare Herzschrittmacher werden für längere Zeit (mehrere Jahre) in den Körper eingepflanzt. Externe Schrittmacher.

verbleiben außerhalb des Körpers und dienen zur Unterstützung der Herztätigkeit in akuten Krankheitsphasen.

Während in den ersten Jahren der Herzschrittmachertherapie vorrangig Herzschrittmacher zum Einsatz kamen, die über eine einzige Elektrode die Herzkammern stimulierten, gewinnen in letzter Zeit Schrittmacher an Bedeutung, die über getrennte Elektroden mit den Vorhöfen und den Kammern verbunden sind. Die höchstentwickelte Form dieser physiologischen Herzschrittmacher sind zweikammergesteuerte Zweikammerschrittmacher, die die Aktionspotentiale der Vorhöfe und der Kammern wahrnehmen und die Vorhöfe und Kammern stimulieren können.

Ein besonderes Problem stellt die Reaktion physiologischer Herzschrittmacher auf Extrasystolen, d.h. Herzaktionen, die zwischen den Schlagen des normalen Herzrhythmus eingefügt sind, und Tachyarrhythmien, d. h. Herzaktionen mit schneller Schlagfolge, dar. Extrasystolen werden vom Patienten als „Herzstolpern" empfunden und sind häufig auslösender Faktorfür Tachyarrhythmien. Tachyarrhythmien führen aufgrund der ungenügenden Kammerfüllung zur drastischen Verringerung der Pumpleistung des Herzens und können lebensbedrohliche Situationen hervorrufen. Die Herzschrittmachertherapie muß deshalb unter anderem darauf gerichtet sein, die Entstehung von Tachyarrhythmien zu verhindern bzw. Tachyarrhythmien möglichst schnell zu terminieren. Die der Erfindung am naheliegendste Lösung ist ein spezieller Tachykardieschrittmacher, der den mit der Tachyarrhythmie verbundenen Anstieg der Herzfrequenz erkennen und daraufhin bestimmte Stimulationsimpulsfolgen zur Terminierung der Tachyarrhythmie abgeben. Die Wirkung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wahrnehmung der Tachyarrhythmie und die Abgabe von Stimulationsimpulsen über die gleiche Elektrode erfolgt.

Nachteilig ist weiterhin, daß die Tachyarrhythmiebekämpfung erst mit einer gewissen Verzögerung nach Ausbildung der Tachyarrhythmie einsetzt, da zur Erkennung des Frequenzanstieges eine bestimmte Zeit erforderlich ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und die Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, womit eine optimale Stimulation des Herzens möglich ist und das unter Beachtung der Energie- und Konfektionierungsverhältnisse in einem implantierbaren Herzschrittmacher realisiert werden kann, ohne daß eine weitere externe Beeinflussung der Stimulation notwendig wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es besteht die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, durch das Extrasystolen der Herzkammer und tachykarde Kammeraktionen erkannt und daraufhin geeignete Stimulationsimpulse generiert werden, so daß die Entstehung von Tachyarrhythmien als Folge von Extrasystolen verhindert werden und die Bekämpfung von Tachyarrhythmien unmittelbar bei deren Entstehung einsetzt. Die Aufgabe wird mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gelöst, daß jede wahrgenommene Kammerkontraktion daraufhin geprüft wird, ob ihr eine Vorhofaktion unmittelbar vorangegangen ist. Im Fall des Fehlens dieser Vorhofaktion wird gemäß der Erfindung zeitgleich zur Wahrnehmung der Kammeraktiqn ein Stimulationsimpuls an den Vorhof abgegeben. Diese zeitgleiche Vorhofstimulation verhindert mit hoher Wahrscheinlichkeit die Ausbildung von kreisenden Erregungen im Herzen und damit die Entstehung einer Tachyarrhythmie. Erfindungsgemäß wird beim Vorliegen ungünstiger Verhältnisse, bei denen im Erregungsleistungssystem des Herzens die Abgabe eines einzelnen Vorhofstimulationsimpulses nicht ausreichend ist, die zeitgleiche Vorhofstimulation bei den nachfolgenden Kammerkontraktionen wiederholt, solange bis die Extrasystolen bzw. die Tachyarrhythmie nicht mehr auftreten. Dabei werden für die Erkennung der Extrasystolen der Herzkammer und dertachykarden Kammerkontraktionen die Vorhof- und Kammerrefraktärphasen des Herzschrittmachers ausgenutzt. Jede Vorhofstimulation und -kontraktion löst die Vorhofrefraktärphase und jede Kammerstimulation und kontraktion die Kammerrefraktärphase des Herzschrittmachers aus. Bei einer physiologischen Herztätigkeit beginnt die Kammerrefraktärphase vor Ablauf der Vorhofrefraktärphase. Dagegen sind Extrasystolen der Herzkammer und tachykarde Kammerkontraktionen dadurch gekennzeichnet, daß sie nach Ablauf der Vorhofrefraktärphase auftreten. Die Wahrnehmung

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Die zum erfindungsgemäßen Verfahren gehörende elektronische Schaltung enthält ein erstes Tor, das für die Dauer der Kammerrefraktärphase gesperrt ist, und ein zweites Tor, das für die Dauer der Vorhofrefraktärphase gesperrt ist. Erfindungsgemäß ist der Eingang des ersten Tores mit dem Ausgang des Wahrnehmungsverstärkers für Kammeraktionen, der Ausgang dieses Tores mit einem Eingang des zweiten Tores verbunden. Weitere Eingänge der Tore werden durch Flip-Flops angesteuert, die jeweils die Tore für die Dauer der Vorhof- bzw. Kammerrefraktärzeit sperren. Entsprechend der Erfindung steuert der Ausgang des zweiten Tores einen Verstärker zur Bildung von Vorhofstimulationsimpulsen an. Über die beiden Tore werden außerhalb der Vorhof- und Kammerrefraktärphase Impulse vom Wahrnehmungsverstärker für Kammersignale an den Verstärker zur Bildung von Vorhofstimulationsimpulsen geleitet. Dadurch, daß die Tore nur außerhalb der Refraktärphase geöffnet sind, wird die erfindungsgemäße zeitgleiche Vorhofstimulation gewährleistet, während bei einer normalen Herztätigkeit mindestens eines der Tore gesperrt ist.

Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung soll anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert werden. Die dazugehörigen Figuren zeigen:

Fig.1: Stimulationsimpulse, Refraktärphasen und EKG eines Herzschrittmacherpatienten Fig.2: Blockschaltbild des Herzschrittmachers

Die erste Herzaktion in Fig. 1 ist eine normale Aktion, bestehend aus einer stimulierten Vorhofaktion (P-WeIIe) und einer darauffolgenden stimulierten Kammeraktion (QRS-Komplex). Die Stimulationen lösen die Vorhof- und Kammerrefraktärphasen aus. Die darauffolgende spontane Kammeraktion ist eine Extrasystole. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird diese Kammeraktion als Extrasystole erkannt, da sie außerhalb der Refraktärphasen auftritt. Diese Extrasystole löst nun eine zeitgleiche Vorhofstimulation aus. Durch die Extrasystole und die zeitgleiche Vorhofstimulation werden ebenfalls Refraktärphasen ausgelöst. Die daran anschließende Herzaktion ist wiederum eine normale Aktion. Fig.2 zeigt das Blockschaltbild der zugehörigen Schaltungsanordnung. Dabei zeigt die Fig.2 im Falle des Weglassens der Baugruppen 11 und 12 einen Herzschrittmacher herkömmlicher Art, bei dem die von der Vorhofelektrode 1 aufgenommenen Aktionspotentiale im Vorhofeingangsverstärker 3 verstärkt werden und ein im Vorhofrefraktärglied 5 enthaltenes Flip-Flop so ansteuern, daß eine Vorhofrefraktärphase ausgelöst wird. Ebenso werden von der Kammerelektrode 2 aufgenommene Aktionspotentiale im Kammerverstärker 4 verstärkt. Sie lösen im Kammerrefraktärglied 6 über das darin enthaltene Flip-Flop die Kammerrefraktärphase aus. Wenn keine Vorhofspontanaktionen auftreten, löst der Taktgeber 7 nach Ablauf eines Erwartungsintervalls die Vorhofrefraktärphase aus und gibt über den Ausgangsverstärker 8 einen Stimulationsimpuls an den Vorhof ab. Vorhofspontanaktionen und Vorhofstimulationsimpulse lösen weiterhin im AB-Überleitungsglied 9 einen Überleitungsvorgang aus, an dessen Ende die Kammer stimuliert und die Kammerrefraktärphase ausgelöst wird, so fern nicht in der Überleitungsphase eine Kammerspontanaktion auftritt. Die Kammerstimulationsimpulse werden im Ausgangsverstärker 10 gebildet.

Das eingefügte Tor 11 ist mit dem Ausgang des Wahrnehmungsverstärkers für Kammeraktionen 4 und dem Flip-Flop des Kammerrefraktärgliedes 6 verbunden, ein weiteres Tor 12 mit dem Ausgang des ersten und dem Flip-Flop des Vorhofrefraktärgliedes 5. Der Ausgang des Tores 12 ist mit einem der gleichberechtigten Eingänge des Ausgangsverstärkers verbunden. Die Tore 11,12 werden durch die Flip-Flops der Refraktärglieder 5,6 so angesteuert, daß sie nur außerhalb der Refraktärzeiten geöffnet sind. Außerhalb der Refraktärzeiten werden verstärkte Kammeraktionspotentiale über die Tore zur Ausgangsstufe 8 geleitet und lösen zeitgleich zur Wahrnehmung der Kammeraktion Stimulationsimpulse an der Vorhofelektrode 1 aus. Die Tore 11,12 werden zweckmäßig durch elektronische Logikelemente wie NAND-oder NOR-Gatter gebildet.

Claims (3)

1. -ι- 255 873

   Erfindungsansprüche:

   1. Verfahren zur Optimierung der Stimulation des Herzens bei Extrasystolen und Tachykardien mit Kammererregungen, die der Vorhoferregung vorangehen, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wahrnehmung von Kammeraktionen der Vorhof zeitgleich zu dieser Wahrnehmung stimuliert wird, wenn die Wahrnehmung außerhalb der Vorhof- und Kammerrefraktärphase auftritt.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, bestehend aus Verstärkern zur Wahrnehmung von Vorhof-und Kammeraktionen, einem Vorhofrefraktärglied, einem Kammerrefraktärglied, einem AV-Verzögerungsglied, einem Taktgeber und Ausgangsverstärkern zur Bildung von Vorhof- und Kammerstimulationsimpulsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zwei Tore enthält, wobei ein Eingang des ersten Tores (11) mit dem Ausgang des Wahrnehmungsverstärkers für Kammeraktionen (4) und ein weiterer Eingang des erstes Tores mit dem Kammerrefraktärglied (6), ein Eingang des zweiten Tores (12) mit dem Ausgang des ersten Tores (11) und ein weiterer Eingang des zweiten Tores (12) mit dem Vorhofrefraktärglied (5) und der Ausgang des zweiten Tores mit einem Eingang des Ausgangsverstärkers verbunden ist.
3. 3. Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tore (11,12) durch elektronische Logikelemente, z.B. NAND- oder NOR-Gatter, gebildet werden.

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