DE10119395A1 - Erfassung der Ischämie-Herzkrankheit - Google Patents

Abstract

Implantierbares medizinisches Vorrichtungssystem zur Erfassung von Herzzuständen, wie der langfristigen Ischämie-Herzkrankheit, ein Verschluß einer Koronararterie durch ein Blutgerinnsel oder ein drohender Muskelherzinfarkt. Das implantierbare medizinische Vorrichtungs-(IMD)-System umfaßt einen Sensor, der ein Blutfluß-Geschwindigkeitssignal ausgibt, das eine Geschwindigkeit des Blutflusses durch einen Koronarsinus eines Patientenherzens darstellt. Eine implatierbare medizinische Vorrichtung (IMD) umfaßt einen Mikrocomputerschaltkreis, der dafür konfiguriert ist, das Blutflußgeschwindigkeitssignal zu analysieren und einen Herzzustand in Abhängigkeit von dem Blutflußgeschwindigkeitssignal zu erfassen. Das System kann auch eine implantierbare Leitung umfassen, welche die elektrische Aktivität von dem Patientenherzen abtastet. Der Mikrocomputerschaltkreis überwacht ein ST-Segment des elektrischen Aktivitätssignals und erfaßt einen Herzzustand in Abhängigkeit des Blutflußgeschwindigkeitssignals in Verbindung mit dem elektrischen Aktivitätssignal.

Description

Bereich der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein den Bereich implantierbarer medizinischer Vorrichtungen und genauer betrifft sie implantierbare Herzkontrollvorrichtungen und Therapieeinsatzvorrichtungen.

Hintergrund

Eine große Vielfalt implantierbarer Herzkontrollvorrichtungen und Therapieeinsatzvorrichtungen sind entwickelt worden, welche Schrittmacher, Kardioverter/Defibrillatoren, Herzpumpen, Kardiomyostimulatoren, Ischämie- Behandlungsvorrichtungen und Arzneimittelabgabevorrichtungen umfassen. Die meisten dieser Herzsysteme umfassen Elektroden zum Abtasten und Abtastverstärker zum Aufzeichnen und/oder Ableiten von Abtastvorfallssignalen.

Diese Vorrichtungen benutzen typischerweise die Abtastvorfallssignale, um Probleme mit dem Herzsystem eines Patienten zu erfassen und die Therapie bereitzustellen. Es gibt mehrere Patentschriften des Standes der Technik, welche Verfahren vorschlagen, um Herzzustände zu erfassen, einschließlich:

Alle in der oben stehenden Tabelle 1 aufgelisteten Patente werden hiermit durch Bezugnahme in ihrer jeweiligen Gesamtheit mit einbezogen. Wie die Fachleute leicht beim Lesen der Zusammenfassung der Erfindung, der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungen und der unten dargelegten Ansprüche erkennen werden, können viele der in den Patenten der Tabelle 1 aufgelisteten Vorrichtungen und Verfahren vorteilhaft unter Verwendung der Lehren der vorliegenden Erfindung modifiziert werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung hat bestimmte Ziele und allgemein liefert sie Lösungen für im Stand der Technik bestehende Probleme bei der Erfassung des Auftretens eines Herzzustandes. Einer der gefährlichsten Herzzustände ist ein Herzmuskelinfarkt, bei dem ein Teil des Herzmuskels aufgrund eines Blutflußverlustes aus einer Koronararterie stirbt. Die meisten Herzmuskelinfarkte ereignen sich in dem linken Ventrikel und verursachen einen stechenden Schmerz in der Brust, der sich in die Arme und den Hals ausbreiten kann. Zusätzlich liefert die Erfindung Techniken zur Erfassung anderer Herzzustände, wie ein Verschluß einer Koronararterie durch ein Blutgerinsel oder die Ischämie- Herzkrankheit. Im Gegensatz zu anderen bekannten Techniken, werden gemäß der Erfindung Herzzustände durch die Überwachung des Blutflusses erfaßt, wenn er das Koronarsystem durch den Koronarsinus verläßt. Zusätzlich wird die elektrische Aktivität in dem Herzen auf irgendwelche Unregelmäßigkeiten abgetastet, wie ein erhöhtes ST- Segment des Herzschlags.

Die Eigenschaften der Erfindung können in eine Vielzahl von Ausführungen eingebunden werden. In einer Ausführung umfaßt ein System beispielsweise eine Leitung zur Implantation in den Koronarsinus eines Patientenherzens. Die Leitung umfaßt einen Sensor zur Messung der Geschwindigkeit des durch den Koronarsinus fließenden Blutes. Eine implantierbare medizinische Vorrichtung (IMD), die an die Leitung angeschlossen ist, überwacht ein Blutflußsignal von dem Sensor sowie die elektrische Aktivität im Herz. Das implantierbare medizinische Vorrichtungssystem umfaßt einen Mikrocomputerschaltkreis, um das Blutflußsignal und das elektrische Aktivitätsignal zu analysieren, um Herzzustände zu erfassen.

Gemäß einer Eigenschaft der Erfindung sendet die IMD einen Alarm an den Patienten oder beginnt mit dem Einsatz der Arzneimitteltherapie, vorzugsweise der Abgabe schnell wirkender Thrombuszerfallsmittel, in Abhängigkeit von der abgetasteten elektrischen Aktivität und dem Blutfluß durch den Koronarsinus. Beispielsweise kann die iMD einen hörbaren Alarm, einen Muskel stimulierenden Alarm oder beide auslösen. Zusätzlich kann die IMD eine Arzneimittelabgabepumpe für die Abgabe therapeutischer Arzneimittel oder einen Katheter für den Einsatz einer prophylaktischen Arhythmie-Therapie umfassen. Das System kann so gebaut sein, daß es die Behandlung, und insbesondere die Dosierung, gemäß der abgetasteten Erhöhung des ST-Segmentes und des Blutflusses verändert.

Verschiedene Ausführungen der Erfindung sind in den anliegenden Zeichnungen und der Beschreibung hiernach dargelegt. Andere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen hervorgehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Abb. 1 illustriert ein implantierbares medizinisches Vorrichtungssystem in Übereinstimmung mit einer Ausführung der Erfindung, das in einen menschlichen Körper implantiert ist.

Abb. 2 illustriert eine Ausführung eines implantierbaren Schrittmachervorrichtungssystems in Übereinstimmung mit einer Ausführung der Erfindung, das an ein menschliches Herz angeschlossen ist.

Abb. 3 ist ein Blockdiagramm, das die verschiedenen Komponenten einer Ausführung einer implantierbaren Schrittmachervorrichtung illustriert, die dafür konfiguriert ist, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zu arbeiten.

Abb. 4 illustriert eine Ausführung eines implantierbaren Schrittmacher- Kardioverter-Defibrillators in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, der an ein menschliches Herz angeschlossen ist.

Abb. 5 ist ein Blockdiagramm, das die verschiedenen Komponenten einer Ausführung eines implantierbaren Schrittmacher-Kardioverter-Defibrillators illustriert, der dafür konfiguriert ist, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zu arbeiten.

Abb. 6 ist ein Fließbild, das einen Betriebsmodus einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung illustriert, die erfindungsgemäß arbeitet.

Abb. 7 illustriert die durchschnittliche Blutflußgeschwindigkeit durch den Koronarsinus über einen ausgedehnten Zeitraum.

Abb. 8 illustriert die durchschnittliche Blutflußgeschwindigkeit durch den Koronarsinus über einen kurzen Zeitraum sowie die abgetastete elektrische Aktivität im Herz.

Detaillierte Beschreibung

Abb. 1 ist eine vereinfachte schematische Ansicht einer Ausführung einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung ("IMD") 10 der vorliegenden Erfindung, die in einen menschlichen Körper 6 implantiert ist. IMD 10 umfaßt eine hermetisch abgedichtete Kapsel 14 und ein Anschlußmodul 12 zum Anschließen der IMD an Schrittmacher- und Abtastleitungen 16 und 18, die in der Nähe des Herzens 8 implantiert sind. Die Schrittmacher- und Abtastleitungen 16 und 18 tasten elektrische Signale ab, die zur Depolarisation und Erregungsrückbildung des Herzens 8 beitragen, und liefern ferner Schrittmacherimpulse, um die Depolarisation des Herzgewebes in der Nähe ihrer entfernt liegenden Enden zu bewirken. Die Leitungen 16 und 18 können einpolige oder zweipolige Elektroden darauf angeordnet aufweisen, wie es in der Technik gut bekannt ist. Beispiele für IMD 10 umfassen implantierbare Herzschrittmacher, die in dem U.S.-Patent Nr. 5,158,078 von Bennett u. a., dem U.S.- Patent Nr. 5,312,453 von Shelton u. a., oder dem U.S.-Patent Nr. 5,144,949 von Olson dargelegt sind, welche hiermit unter Bezugnahme jeweils in ihrer Gesamtheit hierin eingefügt werden.

Abb. 2 zeigt das Anschlußmodul 12 und die hermetisch abgeschlossene Kapsel 14 der IMD 10, die innerhalb oder nahe des Herzens 8 eines Menschen oder Säugetiers angeordnet ist. Atrio- und Ventrikelschrittmacherleitungen 16 und 18 erstrecken sich von dem Anschlußverteilermodul 12 zu jeweils dem rechten Vorhof 30 und der rechten Herzkammer 32 des Herzens 8. Vorhofelektroden 20 und 21, die an dem entfernt liegenden Ende der Vorhofschrittmacherleitung 16 angeordnet sind, sind in dem rechten Vorhof 30 angeordnet. Ventrikelelektroden 28 und 29 an dem entfernt liegenden Ende der Ventrikelschrittmacherleitung 18 sind in dem rechten Ventrikel 32 angeordnet. Ein Flußsensor 22 ist auf der Leitung 18 zur Messung der Blutflußgeschwindigkeit in dem Herzen angeordnet.

Abb. 3 zeigt ein Blockdiagramm, welches die Hauptbestandteile der IMD 10 in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung illustriert, wobei die IMD 10 ein Schrittmacher mit einer auf einem Mikroprozessor basierenden Struktur ist. IMD 10 ist so dargestellt, daß sie einen Blutflußsensor 22 umfaßt, der vorzugsweise ein elektrochemischer oder Ultraschall-Doppler ist, der fest auf der Leitung x angeordnet ist. Der Blutflußsensor 22 liefert typischerweise (obwohl nicht unbedingt) ein Fließgeschwindigkeitssignal, welches die Geschwindigkeit des Blutflusses durch das Herz darstellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die IMD 10 in Abb. 3 nur mit der daran angeschlossenen Leitung 18 gezeigt; ähnliche Schaltkreise und Anschlüsse, die nicht ausdrücklich in Abb. 3 gezeigt sind, gelten für Leitung 16.

IMD 10 in Abb. 3 ist am bevorzugtesten mittels einer externen Programmiereinheit (nicht in den Abbildungen gezeigt) programmierbar. Einer solcher Programmierer ist der im Handel erhältliche Medtronic-Programmierer Modell 9790, der auf einem Mikroprozessor basiert und eine Reihe von codierten Signalen an die IMD 10 liefert, und zwar typischerweise durch einen Programmierkopf, der mit Radiofrequenz (RF) codierte Signale an die IMD 10 überträgt oder telemetrisch übermittelt. Solch ein Telemetriesystem ist in dem U.S.-Patent Nr. 5,312,453 von Wyborny u. a. beschrieben, das hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit einbezogen wird. Die Programmiermethodenlehre, die in dem Patent Nr. 5,312,453 von Wyborny u. a. dargelegt ist, wird hier nur zu illustrativen Zwecken identifiziert. Aus einer Anzahl von geeigneten Programmier- und Telemetriemethodenlehren, die in der Technik bekannt sind, kann irgendeine verwendet werden, solange die gewünschten Informationen an und von dem Schrittmacher übermittelt werden.

Wie in Abb. 3 gezeigt, ist Leitung 18 durch den Eingabekondensator 52 an den Knoten 50 in der IMD 10 angeschlossen. Der Blutflußsensor 22 ist an einen Flußsignal- Beschaffungsschaltkreis angeschlossen, der innerhalb der hermetisch abgeschlossenen Kapsel 14 der IMD 10 angeordnet ist. Das von dem Flußsensor 22 gelieferte Ausgabesignal ist an den Eingabe/Ausgabe-Schaltkreis 54 angeschlossen. Der Eingabe/Ausgabe-Schaltkreis 54 umfaßt analoge Schaltungen zur Schnittstellenbildung mit dem Herzen 8, dem Blutflußsensor 22, der Antenne 56 und Schaltungen zum Aussenden von Stimulationsimpulsen an das Herz 8. Die Herzgeschwindigkeit 8 wird von Softwareimplementierten Algorithmen gesteuert, die in dem Mikrocomputerschaltkreis 58 gespeichert sind.

Der Mikrocomputerschaltkreis 58 umfaßt vorzugsweise eine bordinterne Schaltung 60 und eine bordexterne Schaltung 62. Der Schaltkreis 58 kann einem Mikrocomputerschaltkreis entsprechen, der in dem U.S.-Patent Nr. 5,312,453 von Shelton u. a. dargelegt ist, welches hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit eingefügt wird. Die bordinterne Schaltung 60 umfaßt vorzugsweise den Mikroprozessor 64, die Systemtaktgeberschaltung 66 und den bordinternen RAM 68 und ROM 70. Die bordexterne Schaltung 62 umfaßt vorzugsweise eine RAM/ROM-Einheit. Die bordinterne Schaltung 60 und die bordexterne Schaltung 62 sind jeweils durch den Datenübertragungsbus 72 mit einer digitalen Regler/Zeitgeber-Schaltung 74 verbunden. Der Mikrocomputerschaltkreis 58 kann eine gewöhnliche integrierte Schaltkreisvorrichtung sein, die mit Standard-RAM/ROM-Komponenten aufgerüstet worden ist.

In Abb. 3 gezeigte elektrische Komponenten werden von einer geeigneten implantierbaren Batteriestromquelle 76 in Übereinstimmung mit der in der Technik üblichen Praxis mit Strom versorgt. Aus Klarheitsgründen ist die Verbindung der Batteriestromquelle mit den verschiedenen Komponenten der IMD 10 in den Abbildungen nicht gezeigt. Die Antenne 56 ist an den Eingabe/Ausgabeschaltkreis 54 angeschlossen, um eine Uplink/Downlink-Telemetrie durch einen RF-Transmitter und eine Telemetrieempfängereinheit 78 zu ermöglichen. Beispielhaft kann die Telemetrieeinheit 78 derjenigen entsprechen, die in dem U.S.-Patent Nr. 4,566,063 von Thompson u. a. dargelegt ist, welches hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit eingefügt wird, oder derjenigen, die in dem oben erwähnten Patent Nr. 5,312,453 von Wyborny u. a. dargelegt ist. Allgemein wird bevorzugt, daß das bestimmte, ausgewählte Programmier- und Telemetrieschema die Eingabe und Speicherung von Reaktionsparametern auf die Herzgeschwindigkeit ermöglicht. Die speziellen Ausführungen der Antenne 56, des Eingabe/Ausgabeschaltkreises 54 und der Telemetrieeinheit 78, die hier dargestellt sind, sind nur zu illustrativen Zwecken gezeigt, und sind nicht dazu bestimmt, den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu begrenzen.

Unter weiterer Bezugnahme auf Abb. 3, erzeugt die V_REF- und Vorspannungsschaltung 82 bevorzugt stabile Spannungsreferenz- und Vorspannungsströme für analoge Schaltungen, die in dem Eingabe/Ausgabeschaltkreis 54 enthalten sind. Die Analog/Digital-Umwandler- (ADC) und Multiplexereinheit 84 digitalisiert analoge Signale und Spannungen, um interkardiale Signale mit "Realzeit"- Telemetrie und Austauschfunktionen bei Batterieleerzustand (EOL) bereitzustellen. Betriebsbefehle zum Steuern der Zeiteinstellung der IMD 10 sind über den Datenbus 72 mit der digitalen Regler/Zeitgeber-Schaltung 74 verbunden, wobei digitale Zeitgeber und Zählwerke das Gesamtausstiegsintervall der IMD 10 sowie verschiedene refraktorische, Überlagerungs- und andere Zeitgeberfenster erstellen, um den Betrieb der innerhalb des Eingabe/Ausgabeschaltkreises 54 angeordneten Peripheriekomponenten zu steuern.

Die digitale Regler/Zeitgeber-Schaltung 74 ist vorzugsweise mit dem Abtastschaltkreis 91 verbunden, welcher den Abtastverstärker 88, die Spitzenabtast- und Schwellenwertmeßeinheit 90 und den Komparator/Schwellenwertdetektor 92 umfaßt. Die digitale Regler/Zeitgeber-Schaltung 74 ist ferner vorzugsweise an den Elektrogramm(EGM)-Verstärker 94 angeschlossen, um verstärkte und verarbeitete Signale zu empfangen, die von Leitung 18 abgetastet werden. Der Abtastverstärker 88 verstärkt abgetastete elektrische Herzsignale und liefert ein verstärktes Signal an den Spitzenabtast- und Schwellenwertmeßschaltkreis 90, der wiederum eine Anzeige für abgetastete Spitzenspannungen und gemessene Schwellenspannungen des Abtastverstärkers auf der Bündelleiter-Signalleitung 67 an die digitale Regler/Zeitgeberschaltung 74 überträgt. Ein verstärktes Signal des Abtastverstärkers wird dann an den Komparator/Schwellenwertdetektor 92 übermittelt. Beispielhaft kann der Abtastverstärker 88 demjenigen entsprechen, der in dem U.S.-Patent Nr. 4,379,459 von Stein dargelegt ist, welches hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit eingefügt wird.

Das von dem EGM-Verstärker 94 ausgesandte Elektrogramm-Signal wird eingesetzt, wenn die IMD 10 von einem externen Programmierer abgefragt wird, um eine Darstellung eines analogen Herzelektrogramms zu übertragen. Siehe beispielsweise U.S.-Patent 4,556,063 von Thompson u. a., weiches hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit eingefügt wird. Der Ausgabe-Impulsgenerator 96 liefert Schrittmacherstimulationen an das Patientenherz 8 durch den Koppelkondensator 98 in Reaktion auf ein Schrittmacher-Triggersignal, das von der digitalen Regler/Zeitgeber- Schaltung 74 jedesmal ausgesandt wird, wenn das Ausstiegsintervall ausläuft, ein extern übertragener Schrittmacherbefehl empfangen wird, oder in Reaktion auf andere gespeicherte Befehle, wie es in der Schrittmachertechnik gut bekannt ist. Beispielhaft kann der Ausgabeverstärker 96 allgemein einem Ausgabeverstärker entsprechen, der in dem U.S.-Patent Nr. 4,476,868 von Thompson dargelegt ist, welches hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit eingefügt wird.

Die speziellen Ausführungen des Eingabeverstärkers 88, des Ausgabeverstärkers 96 und des EGM-Verstärkers 94, die hier dargelegt werden, sind nur zu illustrativen Zwecken gegeben und sind nicht dazu beabsichtigt, den Rahmen der Erfindung zu begrenzen. Spezielle Ausführungen solcher Schaltkreise sind für die Durchführung einiger Ausführungen der vorliegenden Erfindung einsetzbar, solange sie Vorrichtungen bereitstellen zur Erzeugung eines Stimulationsimpulses, und solange sie in der Lage sind, Signale zu liefern, die indikativ für die natürlichen oder stimulierten Kontraktionen des Herzens 8 sind.

In einigen bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann die IMD 10 in verschiedenen nicht auf die Geschwindigkeit reagierenden Modi, einschließlich, aber nicht begrenzt auf DDD-, DDI-, VVI-, VOO und VVT-Modi arbeiten. In anderen bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann die IMD 10 in verschiedenen auf die Geschwindigkeit reagierenden Modi, einschließlich, aber nicht beschränkt auf DDDR-, DDIR-, VVIR-, VOOR- und VVTR-Modi arbeiten. Die Messung der Blutflußparameter kann beispielsweise zu einem auf die Geschwindigkeit reagierenden Schrittmachen führen. Einige Ausführungen der vorliegenden Erfindung sind in der Lage sowohl in nicht auf die Geschwindigkeit reagierenden Modi als auch in auf die Geschwindigkeit reagierenden Modi zu arbeiten. Außerdem kann die IMD 10 in verschiedenen Ausführungen der vorliegenden Erfindung programmierbar derart konfiguriert sein, daß sie so arbeitet, daß sie die Geschwindigkeit, mit welcher sie Stimulationsimpulse an das Herz 8 sendet, nur in Reaktion auf eine oder mehrere ausgewählte Sensorausgaben, die erzeugt werden, variiert. Zahlreiche, hier nicht ausdrücklich erwähnte Schrittmachereigenschaften und -funktionen können in die IMD 10 eingebaut werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den Rahmen eines Schrittmachers mit einem einzigen Sensor oder zwei Sensoren begrenzt, und sie ist nicht darauf beschränkt, daß die IMD nur Aktivitäts- oder Drucksensoren aufweist. Die vorliegende Erfindung ist in ihrem Rahmen auch nicht auf Einkammer-Schrittmacher, Einkammerleitungen für Schrittmacher oder Einsensor- oder Zweisensorleitungen für Schrittmacher beschränkt. Somit können verschiedene Ausführungen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit beispielsweise mehr als zwei Leitungen oder mit Mehrkammer-Schrittmachern durchgeführt werden. Wenigstens einige Ausführungen der vorliegenden Erfindung können genauso gut im Zusammenhang mit Ein-, Zwei-, Drei- oder Vierkammer- Schrittmachern oder anderen Arten von IMDs eingesetzt werden. Siehe beispielsweise U.S.-Patent Nr. 5,800,465 von Thompson u. a., welches hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit eingefügt wird, wie es der Fall bei allen hier genannten U.S.- Patenten ist.

IMD 10 kann auch ein Schrittmacher-Kardioverter-Defibrillator ("PCD") entsprechend irgendeinem der zahlreichen im Handel erhältlichen, implantierbaren PCDs sein. Verschiedene Ausführungen der vorliegenden Erfindung können in Verbindung mit PCDs eingesetzt werden, wie sie in U.S.-Patent Nr. 5,545,186 von Olson u. a., U.S.- Patent Nr. 5,354,316 von Keimel, U.S.-Patent-Nr. 5,314,430 von Bardy, U.S.-Patent Nr. 5,131,388 von Pless und U.S.-Patent Nr. 4,821,723 von Baker u. a. dargelegt sind, welche alle hiermit durch Bezugnahme in ihrer jeweiligen Gesamtheit mit eingefügt werden.

Die Abb. 4 und 5 illustrieren eine Ausführung, in welcher die IMD 10 ein Mehrstellen-Schrittmachersystem ist, das mehrfache Leitungen zum Aussenden von Schrittmacherimpulsen an den rechten Vorhof, den rechten Ventrikel und die Oberfläche des linken Ventrikels umfaßt. In Abb. 4 kann die rechte Ventrikelleitung 1 die Form der Leitungen aufweisen, die in den U.S.-Patenten Nr. 5,099,838 und 5,314,430 von Bardy dargelegt sind, und umfaßt einen langgestreckten isolierenden Leitungskörper 1, welcher drei konzentrisch aufgewickelte Leiter trägt, die durch röhrenförmige Isolierhüllen voneinander getrennt sind. Angrenzend an das entfernt liegende Ende der Leitung 1 sind die Ringelektrode 2, die ausziehbare Spiralelektrode 3, welche einziehbar in den isolierenden Elektrodenkopf 4 angebracht ist, und die langgestreckte Spulenelektrode 5 angeordnet. Jede der Elektroden ist an einen der aufgewickelten Leiter innerhalb der Leitung 1 angeschlossen. Die Elektroden 2 und 3 werden zum Herzschrittmachen und zum Abtasten der Ventrikeldepolarisationen eingesetzt. An dem naheliegenden Ende der Leitung ist das sich in Zweige aufteilende Verbindungsstück 6 angeordnet, welches drei elektrische Anschlüsse trägt, welche jeweils an einen der aufgewickelten Leiter angeschlossen sind. Die Defibrillationselektrode 5 kann aus Platin, Platinlegierung oder anderen bekannten Materialien hergestellt sein, welche für implantierbare Defibrillationselektroden verwendet werden können, und sie kann eine Länge von ungefähr 5 cm aufweisen.

Die in Abb. 4 gezeigte rechte Vorhofleitung 7 umfaßt einen langgestreckten isolierenden Körper, welcher drei konzentrisch aufgewickelte Leiter trägt, die durch röhrenförmige Isolierhüllen voneinander getrennt sind, entsprechend der Struktur der Ventrikelleitung. Angrenzend an das J-förmige entfernt liegende Ende der Leitung 7 sind die Ringelektrode 9 und die ausziehbare Spiralelektrode 13, welche einziehbar in einen isolierenden Elektrodenkopf 15 angebracht ist, angeordnet. Jede der Elektroden ist an einen der aufgewickelten Leiter innerhalb des Leitungskörpers angeschlossen. Die Elektroden 13 und 9 werden zum Vorhofschrittmachen und zum Abtasten der Atrio- Depolarisationen eingesetzt. Die langgestreckte Spulenelektrode 19 ist nahe der Elektrode 9 vorgesehen und an den dritten Leiter in dem Leitungskörper angeschlossen. Die Elektrode 19 weist vorzugsweise eine Länge von 10 cm oder länger auf und ist so konfiguriert, daß sie sich zu der Tricuspidklappe erstreckt. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung sind ungefähr 5 cm der rechten Vorhof- Elektrode in dem rechten Vorhofangeordnet, wobei die restlichen 5 cm in dem SVC angeordnet sind. An dem naheliegenden Ende der Leitung ist das sich in Zweige aufteilende Verbindungsstück 17 angeordnet, welches drei elektrische Anschlüsse trägt, welche jeweils an einen der aufgewickelten Leiter angeschlossen sind.

Die in Abb. 4 gezeigte linke Ventrikel-Schrittmacherleitung 41 ist in dem Koronarsinus und der großen Vene des Herzens 8 angeordnet und kann in einer Konfiguration Schrittmacherstimuli an eine Oberfläche des linken Ventrikels des Herzens 8 aussenden. Die linke Ventrikel-Schrittmacherleitung 41 ist derart eingeführt, daß ein Blutflußsensor 22 innerhalb der Schrittmacherelektrode 41 ein Signal erzeugt, das die Blutflußgeschwindigkeit durch den Koronarsinus darstellt. In einer Konfiguration ist die linke Ventrikel-Schrittmacherleitung 41 eine zweipolige Leitung, welche eine indifferente Elektrode 24 und eine aktive Elektrode 26 umfaßt, um Schrittmacherimpulse auszusenden. In einer anderen Konfiguration ist die linke Ventrikel-Schrittmacherleitung 41 eine einpolige Leitung mit einer einzigen Schrittmacherelektrode an dem entfernt liegenden Ende der Leitung. An dem naheliegenden Ende der Leitung ist der Anschlußstecker 23 angeordnet, der ein elektrisches Anschlußstück trägt, welches an den aufgewickelten Leiter angeschlossen ist.

Der implantierbare PCD 10 ist in Abb. 4 in Verbindung mit Leitungen 1, 7 und 41 und Leitungsanschlußanordnungen 23, 17 und 6, welche in einen Anschlußblock 12 eingesteckt sind, gezeigt. Wahlweise kann die Isolierung des nach außen gelegenen Bereiches des Gehäuses 14 des PCD 10 hergestellt werden, indem eine Kunststoffbeschichtung, wie aus Parylen oder Silikongummi, benutzt wird, wie sie in einigen einpoligen Herzschrittmachern eingesetzt wird. Der nach außen gelegene Bereich kann jedoch auch nicht-isoliert belassen werden, oder eine andere Trennung zwischen isolierten und nicht-isolierten Bereichen kann eingesetzt werden. Der nicht- isolierte Bereich des Gehäuses 14 dient als subkutane Defibrillationselektrode, um entweder die Vorhöfe oder die Herzkammern zu defibrillieren. Andere Leitungskonfigurationen als die in Abb. 4 gezeigten können in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung benutzt werden, wie diejenigen, die in U.S.-Patent Nr. 5,690,686 von Min u. a. gezeigt sind, welches hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit eingefügt wird.

Abb. 5 ist eine Funktionsprinzipskizze einer Ausführung eines implantierbaren PCD 10 der vorliegenden Erfindung. Die Skizze sollte als beispielhaft für die Art von Vorrichtung angesehen werden, in welcher verschiedene Ausführungen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, und nicht als begrenzend, da klar ist, daß die Erfindung in einer großen Vielfalt von Vorrichtungen eingesetzt werden kann, einschließlich Kardiovertern und Defibrillatoren, welche keine Anti-Tachykardia- Schrittmachertherapien liefern.

IMD 10 ist mit einem Elektrodensystem versehen. Wenn die Elektrodenkonfiguration der Abb. 4 verwendet wird, ist die Entsprechung der illustrierten Elektroden wie folgt. Elektrode 25 in Abb. 5 umfaßt den nicht-isolierten Bereich des Gehäuses des PCD 10. Die Elektroden 25, 15, 21 und 5 sind an den Hochspannungs- Ausgabeschaltkreis 27 angeschlossen, der Hochspannungsschalter umfaßt, welche über den Steuerbus 31 von einer CV/defib-Verknüpfungssteuerung 79 gesteuert werden. Innerhalb des Schaltkreises 27 angeordnete Schalter bestimmen, welche Elektroden eingesetzt werden, und welche Elektroden an die positiven und negativen Ausgänge der Kondensatorbatterie (welche die Kondensatoren 33 und 35 umfaßt) während des Aussendens von Defibrillationsimpulsen angeschlossen werden.

Die Elektroden 2 und 3 sind auf oder in dem Ventrikel angeordnet und an den R- Zacken-Verstärker 37 angeschlossen, der vorzugsweise die Form eines automatischen leistungsgesteuerten Verstärkers aufweist, der einen einstellbaren Abtastschwellenwert abhängig von der gemessenen R-Zackenstärke liefert. Ein Signal wird immer dann auf der R-Ausgangsleitung 39 erzeugt, wenn das zwischen den Elektroden 2 und 3 abgetastete Signal den vorliegenden Abtastschwellenwert überschreitet.

Die Elektroden 9 und 13 sind auf oder in dem Vorhofangeordnet und an den P-Zacken- Verstärker 43 angeschlossen, der auch vorzugsweise die Form eines automatischen leistungsgesteuerten Verstärkers aufweist, der einen einstellbaren Abtastschwellenwert abhängig von der gemessenen P-Zackenstärke liefert. Ein Signal wird immer dann auf der P-Ausgangsleitung 45 erzeugt, wenn das zwischen den Elektroden 9 und 13 abgetastete Signal den vorliegenden Abtastschwellenwert überschreitet. Die allgemeine Funktionsweise der R-Zacken- und P-Zackenverstärker 37 und 43 kann derjenigen entsprechen, die in dem U.S.-Patent Nr. 5,117,824 von Keimel u. a., veröffentlicht am 2. Juni 1992 unter dem Titel "An Apparatus for Monitoring Electrical Physiologic Signals" ("Vorrichtung zur Überwachung elektrischer physiologischer Signale"), dargelegt ist, welches hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit eingefügt wird.

Der Fluß-Beschaffungsschaltkreis 94 sorgt für ein Eingabesignal von dem Flußsensor 22, wie einem Ultraschall-Doppler-Transducer oder einem elektrochemischen Flußsensor, und liefert digitalisierte Flußdaten an den Mikroprozessor 51 für weitere Blutfluß-Berechnungen.

Die Schaltmatrix 47 wird eingesetzt, um auszuwählen, welche der verfügbaren Elektroden an den Breitbandverstärker 49 (0,5-200 Hz) zur Verwendung in der digitalen Signalanalyse angeschlossen werden. Die Auswahl der Elektroden wird von dem Mikroprozessor 51 über den Daten/Adress-Bus 53 gesteuert, wobei diese Auswahl nach Wunsch verändert werden kann. Signale von den Elektroden, die für den Anschluß an den Breitbandverstärker 49 ausgewählt wurden, werden an den Multiplexer 55 übertragen und danach von dem A/D-Umwandler 57 in digitale Signale mit mehreren Bits zur Speicherung in dem Arbeitsspeicher 59 unter Steuerung der Direktzugriffsspeicherschaltung 61 umgewandelt. Der Mikroprozessor 51 kann Techniken zur digitalen Signalanalyse einsetzen, um die in dem Arbeitsspeicher 59 gespeicherten digitalen Signale zu erkennen und den Herzrhythmus des Patienten zu klassifizieren, wobei irgendein der zahlreichen Signalverarbeitungsverfahren, die in der Technik bekannt sind, eingesetzt wird.

Der Rest des Schaltkreises ist für die Durchführung des Herzschrittmachens, und die Kardioversions- und Defibrillationstherapien bestimmt, und er kann zu Zwecken der vorliegenden Erfindung einem den Fachleuten bekannten Schaltkreis entsprechen. Die folgende beispielhafte Vorrichtung ist zur Durchführung von Schrittmacher-, Kardioversions- und Defibrillationsfunktionen dargelegt. Der Schrittmacherzeitgeber/Steuer-Schaltkreis 63 umfaßt vorzugsweise programmierbare digitale Zählwerke, welche die Basiszeitintervalle steuern, die mit den in der Technik gut bekannten DDD-, DVI-, VDD-, AAI- DDI- und anderen Modi des Ein- und Zweikammerschrittmachens verbunden sind. Der Schaltkreis 63 steuert vorzugsweise auch die Ausstiegsintervalle, die mit Anti-Tachyarhythmie-Schrittmachen sowohl im Atrium als auch im Ventrikel verbunden sind, wobei irgendwelche in der Technik bekannte Anti-Tachyarhythmie-Schrittmachertherapien eingesetzt werden.

Durch den Schrittmacherschaltkreis 63 definierte Intervalle umfassen Atrio- und Ventrikel-(AV)-Schrittmacher-Ausstiegsintervalle, die refraktorischen Zeiträume, während derer abgetastete P-Zacken und R-Zacken unwirksam sind, um ein Zeitgeben der Ausstiegsintervalle wieder zu beginnen, und die Impulsbreiten der Schrittmacherimpulse. Die Dauer dieser Intervalle wird von dem Mikroprozessor 51 in Reaktion auf in dem Speicher 59 gespeicherte Daten bestimmt und über den Adreßbus 53 an den Schrittmacherschaltkreis 63 übermittelt. Wie hiernach in Einzelheiten beschrieben, steuern der Mikroprozessor 51 und der Schrittmacherschaltkreis 63 die Schrittmacherintervalle als eine Funktion des von dem Flußsensor 24 der linken Ventrikel-Schrittmacherleitung 41 empfangenen Blutfluß-Geschwindigkeitssignals. Der Schrittmacherschaltkreis 63 bestimmt auch die Amplitude der Herzschrittmacherimpulse unter Steuerung des Mikroprozessors 51.

Während des Schrittmachens werden die Ausstiegsintervallzählwerke innerhalb des Schrittmacher-Zeitgeber/Steuer-Schaltkreises 63 auf Null gestellt, wenn R-Zacken und P-Zacken abgetastet werden, wie von Signalen auf den Leitungen 39 und 45 angezeigt, und in Übereinstimmung mit dem ausgewählten Schrittmachermodus bei der zeitlosen Trigger-Erzeugung von Schrittmacherimpulsen durch die Schrittmacherausgabe- Schaltkreise 65 und 67, welche an die Elektroden 9, 13, 2 und 3 angeschlossen sind. Die Ausstiegsintervallzählwerke werden auch auf Null gestellt bei der Erzeugung von Schrittmacherimpulsen und steuern dadurch das Basiszeitgeben der Herzschrittmacherfunktionen, einschließlich des Anti-Tachyarhythmen-Schrittmachens. Die von Ausstiegsintervallzeitgebern definierten Längen der Intervalle werden von dem Mikroprozessor 51 über den Daten/Adreßbus 53 bestimmt. Der Wert der in den Ausstiegsintervallzählwerken vorhandenen Zählung, wenn sie durch abgetastete R- Zacken und P-Zacken auf Null zurückgestellt werden, kann dazu verwendet werden, die Längen der R-R-Intervalle, P-P-Intervalle, P-R-Intervalle und R-P-Intervalle zu messen, wobei die Messungen in Speicher 59 gespeichert und dazu verwendet werden, das Auftreten von Tachyarrhytmen zu erfassen.

Wie hiernach in Einzelheiten erläutert, regelt die IMD 10 die an das Herz 8 ausgesandten Schrittmacherimpulse als eine Funktion der Geschwindigkeit des durch den Koronarsinus fließenden Blutes. Bei Zweikammer-Schrittmachersystemen mit einer Atrio-Schrittmacherleitung 16 und einer Ventrikel-Schrittmacherleitung 18, wie in den Abb. 2 und 3 illustriert, konfiguriert der Mikroprozessor 64 beispielsweise den Schrittmacherzeitsteuerungs-Schaltkreis 63, um die AV-Verzögerung zu steuern. Die AV-Verzögerung ist die Zeitdauer zwischen dem Aussenden eines Atrio- Schrittmacherimpulses durch Leitung 16 und dem Aussenden eines Ventrikel- Ausgabeimpulses durch Leitung 18. Die AV-Verzögerung liegt typischerweise in der Größenordnung von 100 Millisekunden, und liegt oft zwischen 120 und 150 Millisekunden, und ist auch als AV-Intervall bekannt. Bei Mehrstellen- Schrittmachersystemen, wie in den Abb. 4 und 5 illustriert, konfiguriert der Mikroprozessor 51 den Schrittmacher Zeit-/Steuer-Schaltkreis 63, um die interne Ventrikelverzögerung zu steuern. Die interne Ventrikelverzögerung ist die Zeitdauer zwischen dem Aussenden eines Schrittmacherimpulses an den rechten Ventrikel durch Leitung 1 und dem Aussenden eines Schrittmacherimpulses an den linken Ventrikel durch die linke Ventrikel-Schrittmacherleitung 41.

Der Mikroprozessor 51 arbeitet vorzugsweise als eine durch Unterbrechungen angetriebene Vorrichtung, und er reagiert auf Unterbrechungen von dem Schrittmacher- Zeitgeber/Steuer-Schaltkreis 63 entsprechend dem Auftreten abgetasteter P-Zacken und R-Zacken und entsprechend der Erzeugung von Herzschrittmacherimpulsen. Diese Unterbrechungen werden über den Daten/Adreßbus 53 übermittelt. Irgendwelche erforderlichen, von dem Mikroprozessor 51 durchzuführenden mathematischen Berechnungen und irgendwelche Aktualisierungen der Werte oder Intervalle, die von dem Schrittmacher-Zeitgeber/Steuer-Schaltkreis 63 gesteuert werden, finden nach solchen Unterbrechungen statt.

Das Erfassen von Atrio- oder Ventrikel-Tachyarhythmien, wie es in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, kann den in der Technik bekannten Tachyarhythmie- Erfassungsalgorithmen entsprechen. Beispielsweise kann das Vorliegen einer Atrio- oder Ventrikel-Tachyarhythmie bestätigt werden durch Erfassung einer fortlaufenden Reihe kurzer R-R- oder P-P-Intervalle mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit, die indikativ für Tachyarhythmien ist, oder einer ununterbrochenen Reihe kurzer R-R- oder P-P-Intervalle. Das plötzliche Auftreten der erfaßten hohen Geschwindigkeiten, die Stabilität der hohen Geschwindigkeiten und eine Anzahl weiterer in der Technik bekannter Faktoren können auch zu diesem Zeitpunkt gemessen werden. Geeignete Erfassungsmethoden für Ventrikel-Tachyarhythmien, die solche Faktoren messen, sind in dem U.S.-Patent Nr. 4,726,380 von Vollmann, dem U.S.-Patent Nr. 4,880,005 von Pless u. a. und dem U.S.-Patent Nr. 4,830,006 von Haluska u. a. beschrieben, die alle hiermit durch Bezugnahme in ihrer jeweiligen Gesamtheit mit einbezogen werden. Eine zusätzliche Gruppe von Methoden zur Erkennung von Tachykardie 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. Oktober 1986, IEEE Computer Society Press, Seiten 167-170 dargelegt, welcher hiermit auch durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit einbezogen wird.

Erfassungsmethoden für Atrio-Fibrillationen sind in der veröffentlichten PCT- Anmeldungs-Seriennr. US 92/02829, Veröffentlichungs-Nr. WO 92/18198, von Adams u. a. und in dem Artikel "Automatic Tachycardia Recognition" von Arzbaecher u. a., veröffentlicht in PACE, Mai-Juni 1984, Seiten 541-547, dargelegt, welche beide hiermit durch Bezugnahme in ihrer jeweiligen Gesamtheit mit einbezogen werden.

In dem Fall, wo eine Vorhof- oder Kammer-Tachyarhythmie erfaßt wird und ein Schrittmacherprogramm gegen Tachyarhythmie gewünscht wird, werden geeignete Zeitgeberintervalle zur Steuerung der Erzeugung von Anti-Tachyarhythmie- Schrittmachertherapien von dem Mikroprozessor 51 in den Schrittmacher-Zeitgeber- und Steuerschaltkreis 63 geladen, um den Betrieb der darin angeordneten Zählwerke für das Ausstiegsintervall zu steuern und die refraktorischen Zeiträume zu definieren, während derer die Erfassung der R-Zacken und P-Zacken unwirksam für den Neustart der Ausstiegsintervall-Zählwerke ist.

Alternativ kann ein Schaltkreis zur Steuerung des Zeitgebens und der Erzeugung von Schrittmacherimpulsen gegen Tachykardie eingesetzt werden, wie in dem U.S.-Patent Nr. 4,577,633 von Berkovitis u. a. vom 25. März 1986, dem U.S.-Patent Nr. 4,880,005 von Pless u. a. vom 14. November 1989, dem U.S.-Patent Nr. 4,726,380 von Vollmann u. a. vom 23. Februar 1988 und dem U.S.-Patent Nr. 4,587,970 von Holley u. a. vom 13. Mai 1986 beschrieben, welche alle hiermit durch Bezugnahme in ihrer jeweiligen Gesamtheit mit eingefügt werden.

In dem Fall, wo die Erzeugung eines Kardioversions- oder Defibrillationsimpulses erforderlich ist, kann der Mikroprozessor 51 ein Ausstiegsintervall-Zählwerk einsetzen, um das Zeitgeben solcher Kardioversions- und Defibrillationsimpulse sowie zugehörige refraktorische Zeiträume zu steuern. In Reaktion auf die Erfassung von Vorhof- oder Kammerflimmern oder -tachyarhythmie, welche einen Kardioversionsimpuls erfordert, aktiviert der Mikroprozessor 51 den Kardioversions-/Defibrillations-Steuerschaltkreis 79, welcher das Laden der Hochspannungskondensatoren 33 und 35 über die Ladeschaltung 69 unter der Steuerung der Steuerleitung 71 für das Hochspannungsfaden initiiert. Die Spannung auf den Hochspannungskondensatoren wird über die VCAP-Leitung 73 überwacht, welche durch den Multiplexer 51 läuft, und in Reaktion auf das Erreichen eines von dem Mikroprozessor 51 eingestellten vorbestimmten Wertes wird ein logisches Signal auf der "Cap-Full"(CF)-Leitung 77 erzeugt, um das Aufladen zu beenden. Danach wird das Zeitgeben für das Aussenden des Defibrillations- oder Kardioversionsimpulses durch den Schrittmacher- Zeitgeber/Steuer-Schaltkreis 63 gesteuert. Nach dem Aussenden der Fibrillations- oder Tachykardie-Therapie führt der Mikroprozessor 51 die Vorrichtung auf den q- Herzschrittmachermodus zurück und wartet auf die nächste nachfolgende Unterbrechung aufgrund des Schrittmachens oder des Auftretens einer abgetasteten Atrio- oder Ventrikeldepolarisation.

Mehrere Ausführungen geeigneter Systeme für das Aussenden und die Synchronisierung von Ventrikel-Kardioversions- und -defibrillationsimpulsen und zur Steuerung der mit ihnen verbundenen Zeitgeberfunktionen sind in dem U.S.-Patent Nr. 5,188,105 von Keimel, dem U.S.-Patent Nr. 5,269,298 von Adams u. a. und dem U.S.- Patent Nr. 4,316,472 von Mirowski u. a. dargelegt, welche alle hiermit durch Bezugnahme in ihrer jeweiligen Gesamtheit mit eingefügt werden. Irgendein bekannter Steuerschaltkreis für Kardioversions- oder Defibrillationsimpulse kann jedoch in Verbindung mit verschiedenen Ausführungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Beispielsweise kann auch ein Schaltkreis zur Steuerung des Zeitgebens und der Erzeugung von Kardioversions- und Defibrillationsimpulsen eingesetzt werden, wie derjenige, der in dem U.S.-Patent Nr. 4,384,585 von Zipes, dem U.S.-Patent Nr. 4,949,719 von Pless u. a., oder dem U.S.-Patent Nr. 4,375,817 von Engle u. a. dargelegt ist, welche alle hiermit durch Bezugnahme in ihrer jeweiligen Gesamtheit mit eingefügt werden.

Das Aussenden von Kardioversions- oder Defibrillationsimpulsen wird von der Ausgabeschaltung 27 unter der Steuerung des Steuerschaltkreises 79 über den Steuerbus 31 durchgeführt. Die Ausgabeschaltung 27 bestimmt, ob ein einphasiger oder zweiphasiger Impuls ausgesandt wird, sie bestimmt die Polarität der Elektroden und welche Elektroden bei dem Aussenden des Impulses mitwirken. Die Ausgabeschaltung 27 umfaßt auch Hochspannungsschalter, die steuern, ob Elektroden während des Aussendens miteinander verbunden werden. Alternativ können Elektroden, welche dafür bestimmt sind, während des Impulses miteinander verbunden zu sein, einfach dauerhaft miteinander entweder außen oder innen von dem Vorrichtungsgehäuse miteinander verbunden sein, und die Polarität kann einfach vorab festgelegt werden, wie bei üblichen implantierbaren Defibrillatoren. Ein Beispiel für einen Ausgabeschaltkreis zum Aussenden zweiphasiger Impulsmuster an Mehrelektrodensysteme ist in dem oben erwähnten Patent von Mehra und in dem U.S.- Patent Nr. 4,727,877 zu finden, welches hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit eingefügt wird.

Ein Beispiel für einen Schaltkreis, der verwendet werden kann, um das Aussenden einphasiger Impulse zu steuern, ist in dem U.S.-Patent Nr. 5,163,427 von Keimel dargelegt, welches hiermit auch durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit eingefügt wird. Ein Ausgabesteuerschaltkreis, der ähnlich demjenigen ist, der in dem U.S.-Patent Nr. 4,953,551 von Mehra u. a. oder dem U.S.-Patent Nr. 4,800,883 von Winstrom dargelegt ist, welche beide hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit mit eingefügt werden, kann auch in Verbindung mit verschiedenen Ausführungen der vorliegenden Erfindung benutzt werden, um zweiphasige Impulse zu liefern.

Alternativ kann IMD 10 ein implantierbarer Nervenstimulator oder Muskelstimulator sein, wie derjenige, der in dem U.S.-Patent Nr. 5,199,428 von Obel u. a., dem U.S.-Patent Nr. 5,207,218 von Carpentier u. a. oder dem U.S.-Patent Nr. 5,330,507 von Schwartz dargelegt ist, oder eine implantierbare Überwachungsvorrichtung, wie diejenige, die in dem U.S.-Patent Nr. 5,331,966 von Bennet u. a. dargelegt ist, welche alle hiermit durch Bezugnahme in ihrer jeweiligen Gesamtheit mit eingefügt werden. Die vorliegende Erfindung kann eine breite Anwendung für irgendeine Form einer implantierbaren elektrischen Vorrichtung zur Verwendung in Verbindung mit elektrischen Leitungen finden.

Abb. 6 ist ein Fließbild, das eine Ausführung eines Verfahrens 180 illustriert, bei welchem IMD 10 das potentielle Auftreten eines Herzzustandes, wie eines Herzmuskelinfarktes, erfaßt, indem sie den Blutfluß durch den Koronarsinus und die elektrische Aktivität in dem Herzen überwacht. Der Mikrocomputerschaltkreis 58 tastet ein von dem Flußsensor 22 der Schrittmacherleitung 41 erzeugtes Blutflußgeschwindigkeitssignal ab und zeichnet es auf (182). Das Blutflußgeschwindigkeitssignal stellt die Geschwindigkeit des durch den Koronarsinus des Herzens 8 fließenden Blutes dar. Da das Blutvolumen, das in das Arteriensystem fließt, außerdem gleich dem Volumen ist, das aus dem Venensystem herausfließt, kann die Fließgeschwindigkeit des Blutes, das aus dem Koronarsinus abfließt, als ein Indikator für die koronare Blutzufuhr verwendet werden. In einer Konfiguration berechnet der Mikrocomputerschaltkreis 58 ein Integral des Blutflußgeschwindigkeitssignals, um das Blutvolumen, das durch den Koronarsinus fließt, zu berechnen.

In einer Konfiguration überwacht die IMD 10 zusätzlich ein Signal, das die von dem Herzen 8 abgetastete elektrische Aktivität darstellt (184). Beispielsweise tastet der Mikrocomputerschaltkreis 58 die elektrische Aktivität während des ST-Segmentes des Herzschlags ab und zeichnet sie auf, d. h. am Ende der Ventrikel-Depolarisation (Ende der R-Zacke) und zu Beginn der Ventrikel-Erregungsrückbildung (T-Zacke).

Danach analysiert der Mikrocomputerschaltkreis 58 das aufgezeichnete Flußgeschwindigkeitssignal und das elektrische Aktivitätssignal, um einen Herzzustand zu erfassen (186). Die aufgezeichneten Daten, welche die Blutflußgeschwindigkeit durch den Koronarsinus sowie die elektrische Aktivität in dem Herzen darstellen, sind nützlich für die Erfassung eine Vielzahl von Herzzuständen. In einer Konfiguration analysiert der Mikrocomputerschaltkreis 58 beispielsweise die aufgezeichneten Daten, um eine langfristige Ischämie-Herzkrankheit zu überprüfen und zu erfassen. In dieser Konfiguration überprüft der Mikrocompuerschaltkreis 58 den Blutfluß über einen Zeitraum und bestimmt, ob der Blutfluß durch den Koronarsinus schrittweise abgenommen hat. Der Mikrocomputerschaltkreis 58 kann ferner das aufgezeichnete elektrische Aktivitätssignal überprüfen, um zu erfassen, ob ein Blutgerinnsel eine Koronararterie verschlossen hat, oder ob ein Herzmuskelinfarkt droht. Der Mikrocomputerschaltkreis 58 kann diese besonderen Herzzustände erfassen, indem er einen Abfall in dem Blutfluß durch den Koronarsinus abtastet, dem sehr bald eine Erhöhung in dem ST-Segment des Herzschlages folgt.

Um die oben beschriebenen Herzzustände zu erfassen, setzt der Mikrocomputerschaltkreis 58 eine Vielzahl von Techniken ein, um die aufgezeichneten Daten zu analysieren. Beispielsweise kann der Mikrocomputerschaltkreis 58 Steigungen für das Flußgeschwindigkeitssignal und das elektrische Aktivitätssignal berechnen, um starke Abweichungen zu erfassen. Zusätzlich kann der Mikrocomputerschaltkreis 58 die laufenden Werte des Flußgeschwindigkeitssignals und des elektrischen Aktivitätssignals mit vorbestimmten Triggerpunkten vergleichen. Der Mikrocompuerschaltkreis 58 kann auch eine Trendanalyse an den aufgezeichneten Daten durchführen, um zu bestimmen, ob sich das Flußgeschwindigkeitssignal und das elektrische Aktivitätssignal schrittweise über einen ausgedehnten Zeitraum verändert haben.

Wenn der Mikrocomputerschaltkreis 58 das Auftreten eines Herzzustandes erfaßt, sendet die IMD 10 einen Alarm an den Patienten aus (188). In einer Konfiguration sendet die IMD 10 einen hörbaren Alarm aus, um den Patienten zu warnen, daß ein Herzzustand erfaßt worden ist, wie ein drohender Herzmuskelinfarkt. In einer anderen Konfiguration sendet die IMD 10 eine Muskelstimulation an den Patienten aus.

Zusätzlich kann der Mikrocomputerschaltkreis 58 eine Arzneimitteltherapie beginnen, indem eine Arzneimittelpumpe (nicht gezeigt) angesteuert wird, um ein verschriebenes Arzneimittel, wie ein thrombolytisches Arzneimittel, abzugeben, das dafür bestimmt ist, irgendein Blutgerinnsel, das eine Koronararterie verstopfen kann, aufzulösen (189). Der Mikrocomputerschaltkreis 58 kann auch die Zählwerke in der digitalen Regler- /Zeitgeber-Schaltung 74 so konfigurieren, daß sie ein prophylaktisches Arhythmie- Schrittmachen des Herzens 8 initiieren.

Abb. 7 zeigt eine Trendkurve 194, welche graphisch die durchschnittliche, von dem Flußsensor 22 gelieferte Blutflußgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zeit illustriert. Die Kurve 190 illustriert einen schrittweisen Abfall in dem Blutfluß durch den Koronarsinus über einen ausgedehnten Zeitraum, der indikativ für ein langfristiges Fortschreiten entweder der Ischämieherzkrankheit oder einer Koronarsinus-Thrombose ist. Beim Kreuzen eines Triggerpunktes 190 aktiviert der Mikrocomputerschaltkreis 58 einen Alarm, welcher einen erfaßten Herzzustand anzeigt. Der Triggerpunkt 190 kann ein programmierbarer Flußgeschwindigkeits-Schwellenwert sein, der beispielsweise in Milliliter pro Minute gemessen wird. Alternativ kann der Triggerpunkt 190 ein programmierbarer Prozentsatzabfall, wie 25% von einem Maximum der durchschnittlichen Flußgeschwindigkeit durch den Koronarsinus, sein, wie er von dem Flußsensor 22 abgetastet wird.

Abb. 8 zeigt die Kurven 196 und 197, welche graphisch jeweils das durchschnittliche Blutfluß-Geschwindigkeitssignal von dem Flußsensor 22 und den von dem Herzen 8 abgetasteten ST-Erhöhungstrend illustrieren. Die Kurven 196 und 197 illustrieren einen starken Abfall in dem Blutfluß durch den Koronarsinus, dem schnell ein starker Anstieg in der Erhöhung des ST-Segmentes des Elektrokardiogramms folgt. Genauer fällt Kurve 196 unter den Triggerpunkt 200 zu einem Zeitpunkt T1 ab. Innerhalb eines kurzen Zeitraums T, wie 1 bis 3 Sekunden, steigt die Kurve 197 über den Triggerpunkt 201 zu dem Zeitpunkt T2. Der starke Abfall in dem durchschnittlichen Blutfluß durch den Koronarsinus, dem schnell eine Erhöhung in dem ST-Segment folgt, zeigt an, daß wahrscheinlich ein Blutgerinnsel eine Koronararterie verschlossen hat und wahrscheinlich ein Herzmuskelinfarkt droht.

Die vorausgehenden speziellen Ausführungen illustrieren die Umsetzung der Erfindung. Es ist daher klar, daß andere Ausführungen, die den Fachleuten bekannt sind, oder die hier dargelegt sind, eingesetzt werden können, ohne die Erfindung oder den Rahmen der anhängenden Ansprüche zu verlassen. Die vorliegende Erfindung ist auch nicht auf die Erfassung des Vorhandenseins eines Blutgerinnsels oder eines drohenden Herzmuskelinfarktes begrenzt, sondern kann auch zur Erfassung und Behandlung anderer Arten von Herzzuständen eingesetzt werden. Die vorliegende Erfindung umfaßt ferner in ihrem Rahmen Verfahren zur Herstellung und Verwendung der oben beschriebenen implantierbaren medizinischen Vorrichtung.

In den Ansprüchen sind Vorrichtungs-plus-Funktions-Klauseln dafür bestimmt, die hier beschriebenen Strukturen derart abzudecken, daß sie die genannte Funktion ausführen und nicht nur eine strukturelle Äquivalenz aufweisen, sondern auch äquivalente Strukturen sind. Obwohl ein Nagel und eine Schraube keine strukturelle Äquivalenz derart aufweisen, daß ein Nagel eine zylindrische Fläche einsetzt, um hölzerne Teile miteinander zu verbinden, wohingegen eine Schraube eine spiralförmig ausgebildete Fläche einsetzt, sind ein Nagel und eine Schraube in dem Bereich des Befestigens hölzerner Teile äquivalente Strukturen.

Diese Anmeldung ist dafür bestimmt, irgendeine Anpassung oder Veränderung der vorliegenden Erfindung mit abzudecken. Es ist beabsichtigt, daß diese Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente begrenzt wird.

Alle Druckschriften, Patentanmeldungen und Patente, auf die hier Bezug genommen wird, werden hier in ihrer jeweiligen Gesamtheit durch Bezugnahme mit eingefügt.

Claims (16)

1. Verfahren zum Schrittmachen eines Patientenherzens unter Verwendung einer implantierten medizinischen Vorrichtung mit folgenden Schritten:
Abtasten einer Geschwindigkeit des Blutflusses durch einen Koronarsinus eines Patientenherzens;
Erfassen eines Herzzustandes in Abhängigkeit von dem abgetasteten Blutfluß.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassen des Herzzustandes das Erfassen der Ischämie-Herzkrankheit umfaßt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassen des Herzzustandes das Erfassen eines Herzmuskelinfarktes umfaßt.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassen des Herzzustandes das Erfassen eines Blutgerinnsels umfaßt, das eine Koronararterie verschließt.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner ein Berechnen einer Veränderungsgeschwindigkeit für den Blutfluß umfaßt.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte:
Abtasten der elektrischen Aktivität von einem Patientenherzen; und
Erfassen des Herzzustandes in Abhängigkeit von dem abgetasteten Blutfluß durch den Koronarsinus und der abgetasteten elektrischen Aktivität.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner ein Berechnen einer Veränderungsgeschwindigkeit für die abgetastete elektrische Aktivität umfaßt.

8. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner ein Analysieren einer Erhöhung für ein ST-Segment der abgetasteten elektrischen Aktivität umfaßt.

9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner ein Abgeben eines therapeutischen Arzneimittels umfaßt, wenn der Herzzustand erfaßt wird.

10. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das therapeutische Arzneimittel ein thrombolytisches Mittel ist.

11. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner ein Auslösen eines Alarms umfaßt, wenn der Herzzustand erfaßt wird.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslösen eines Alarms die Aktivierung eines hörbaren Alarms umfaßt.

13. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslösen eines Alarms das Auslösen eines muskelstimulierenden Alarms umfaßt.

14. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner ein Aussenden von Schrittmacherimpulsen in Abhängigkeit von dem abgetasteten Blutflußgeschwindigkeitssignal und der abgetasteten elektrischen Aktivität umfaßt.

15. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte:
Protokollieren des abgetasteten Blutflußgeschwindigkeitssignal über einen Zeitraum; und
Analysieren des Protokolls, um den Herzzustand zu erfassen.

16. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner ein Berechnen des Integrals des abgetasteten Blutflusses umfaßt.