DE102018107120A1 - Selektive Aktivierung von parasympathischem Nerv in einer Vagusnervstimulationsvorrichtung - Google Patents

Selektive Aktivierung von parasympathischem Nerv in einer Vagusnervstimulationsvorrichtung Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewertung der Wirksamkeit von Vagusnervstimulation (VNS), das die folgenden Schritte aufweist: Messen des sympathischen Tonus eines Patienten als Reaktion auf eine Vagusnervstimulation, Messen des parasympathischen Tonus eines Patienten als Reaktion auf die genannte Vagusnervstimulation und Ableiten eines Maßes der Wirksamkeit der genannten Vagusnervstimulation unter Verwendung des genannten gemessenen sympathischen und parasympathischen Tonus. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung von VNS.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewertung der Wirksamkeit von Vagusnervstimulation (VNS) sowie ein System für die Vagusnervstimulation.
  • Zwar glaubt man, dass die therapeutische Wirkung von VNS bei der Behandlung vieler Krankheiten (z.B. Epilepsie, Herzversagen usw.) hauptsächlich durch eine Erhöhung des parasympathischen Tonus und Unterdrücken des sympathischen Tonus verursacht wird, es sprechen aber nicht alle Patienten auf VNS an. Ein eigentlicher Grund ist, dass der menschliche Vagusnerv auch sympathische Fasern mit individuellen Verteilungsmustern von catecholaminergen Fasern enthält. Von einem physiologischen Standpunkt gesehen, heißt das, dass der Vagusnerv nicht nur den parasympathischen Teil des vegetativen Nervensystems repräsentiert, sondern auch sympathische Teile beinhaltet. Daher kann VNS tatsächlich den sympathischen Nerv aktivieren, wenn die Stimulationsparameter nicht ordnungsgemäß konfiguriert sind, was zu einem verringerten therapeutischen Wirkungsgrad von VNMS führt.
  • Verschiedene VNS-Konfigurationen können zu verschiedenen therapeutischen Wirkungen führen. Die VNS-Konfiguration kann durch Modifizieren mehrerer Parameter geändert werden, zu denen unter anderem die Stimulationselektroden, die Stimulationsfrequenz, die Stimulationspulsform, die Stimulationspulsbreite, das zeitliche Muster von Stimulationspulsen (z.B. Rampe, Burst usw.), der Stimulationstastgrad usw. zählen.
  • Konventionell wird die VNS-Konfiguration während der Vorrichtungsimplantation oder der Patientennachuntersuchung durch Ändern von Stimulationsparametern eingestellt, während physiologische Ansprechverhalten beobachtet werden. Die VNS gilt als effektiv, wenn sie zu (einem) Zeichen parasympathischer Aktivierung führt, wie etwa dem Abfall der Herzfrequenz, während keine offensichtliche Nebenwirkung beobachtet wird. Die entsprechende VNS-Konfiguration gilt dann als akzeptabel. Folglich können die VNS-Parameter auf Basis der akzeptierten Konfiguration in das Gerät einprogrammiert werden.
  • Das konventionelle Verfahren zum Einstellen der VNS-Konfiguration hat zwei größere Nachteile. Erstens schließt das bzw. schließen die Zeichen parasympathischer Aktivierung die Möglichkeit einer sympathischen Aktivierung nicht aus. Der Abfall der Herzfrequenz kann zwar als Surrogat parasympathischer Aktivierung dienen, es ist aber tatsächlich möglich, dass VNS simultan sowohl sympathische als auch parasympathische Fasern im Vagus aktivieren kann und die resultierende Herzfrequenzänderung nur ein Nettoergebnis reflektiert.
  • Daher ist das von der vorliegenden Erfindung zu lösende Problem auf Basis des Obigen die Bereitstellung eines Verfahrens und einer entsprechenden Vorrichtung zur Bewertung der Wirksamkeit der Vagusnervstimulation.
  • Dieses Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch ein System mit den Merkmalen von Anspruch 16 gelöst. Ausführungsformen dieser Aspekte der vorliegenden Erfindung sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben und werden unten beschrieben.
  • Gemäß Anspruch 1 ist ein Verfahren zur Bewertung der Wirksamkeit von Vagusnervstimulation (VNS) offenbart, das die folgenden Schritte aufweist:
    • - Messen des sympathischen Tonus eines Patienten als Reaktion auf eine Vagusnervstimulation,
    • - Messen des parasympathischen Tonus eines Patienten als Reaktion auf die genannte Vagusnervstimulation und
    • - Schätzen eines Maßes der Wirksamkeit der genannten Vagusnervstimulation unter Verwendung des genannten gemessenen sympathischen und parasympathischen Tonus.
  • So kann unter Verwendung der vorliegenden Erfindung aufgrund der Möglichkeit der selektiven Aktivierung nur des parasympathischen Zweigs, aber bei geringer oder keiner Aktivierung des sympathischen Zweigs des vegetativen Nervensystems eine effektivere VNS erzielt werden. Ferner bleiben die VNS-Parameter, wenn sie einmal in die Vorrichtung einprogrammiert worden sind, gewöhnlich bis zur nächsten Nachuntersuchung statisch. Die festen VNS-Parameter sind für einen ambulanten Patienten eventuell nicht optimal. Verschiedene Bedingungen, wie Körperbewegung, Änderung der Körperhaltung, Änderung der medikamentösen Behandlung usw. können die therapeutische Wirkung von VNS beeinflussen. Eine früher optimale VNS-Konfiguration kann bei ambulanten Bedingungen suboptimal sein. Die vorliegende Erfindung bietet aber eine Lösung, die die VNS-Konfiguration in einem ambulanten Patienten dynamisch optimieren kann, so dass die VNS speziell den Parasympathikus aktiviert.
  • Speziell kann die/das VNS-Vorrichtung/Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung in gewissen Ausführungsformen, wie sie unten noch ausführlicher beschrieben werden, die dynamische Änderung des vegetativen Tonus eines Patienten als Reaktion auf die VNS, verglichen mit der Grundlinie (d.h. ohne VNS), beurteilen. Speziell kann die Modulation des sympathischen Tonus des Patienten durch VNS durch Messen relativer Änderungen der subkutanen Nervenaktiviät des Thorax, verglichen mit der entsprechenden Grundlinienmessung, beurteilt werden. Unabhängig davon kann die Modulation des parasympathischen Tonus eines Patienten als Reaktion auf VNS durch Messen der relativen Änderungen der Hochfrequenzkomponente (HF) der Herzfrequenzvariabilität (HFV), verglichen mit der entsprechenden Grundlinienmessung, beurteilt werden. Das Nettoergebnis von VNS kann durch Vergleichen der obigen zwei Messungen bewertet werden. Die optimale VNS-Konfiguration kann durch Analysieren des Nettoergebnisses von VNS bestimmt werden, um die Verstärkung des parasympathischen Tonus zu vergrößern oder zu maximieren, während die Verstärkung des sympathischen Tonus beschränkt oder minimiert wird.
  • Speziell weist gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung der Schritt des Messens des genannten sympathischen Tonus den Schritt des Messens subkutaner Nervenaktiviät des Thorax des Patienten als Reaktion auf die genannte Vagusnervstimulation auf.
  • Jüngere Studien haben gezeigt, dass die subkutane Nervenaktivität des Thorax, die mit bipolaren subkutanen Elektroden aufgezeichnet wurde, mit der Nervenaktivität des Ganglion stellatum korreliert und zum Schätzen des sympathischen Tonus verwendet werden kann (Robinson et al. J Cardiovasc Electrophysiol. 2015; 26: 70-78).
  • Speziell weist gemäß einer Ausführungsform das Messen der genannten subkutanen Nervenaktivität des Thorax das Erfassen eines Signals auf, das die genannte Nervenaktivität unter Verwendung von Elektroden, speziell bipolaren Elektroden, erkennen lässt.
  • Gemäß einer Ausführungsform weisen die genannten Elektroden eine Beabstandung auf, die speziell größer als 3 cm, speziell größer als 5 cm ist. Ferner wird in einer Ausführungsform die Daten-/Signalerfassung mit einer hohen Frequenz durchgeführt (z.B. einer Abtastrate bei 512 Hz oder 1 kHz).
  • Ferner wird gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zum Messen der genannten subkutanen Nervenaktivität das erfasste Signal mit einer vordefinierten Eckfrequenz hochpassgefiltert (z.B. durch ein Schnelle-FourierTransformation- oder Wavelet-Filter), um Komponenten niedrigerer Frequenz, die mit Herz- oder Muskelaktivitäten verwandt sind, zu entfernen. Speziell liegt die Eckfrequenz innerhalb des Bereichs von 100 Hz bis 200 Hz und beträgt speziell 150 Hz.
  • Ferner wird gemäß einer Ausführungsform das Leistungsspektrum oberhalb von 150 Hz des genannten erfassten Signals analysiert. Speziell wird der Bereich unterhalb des genannten Spektrums zwischen der Eckfrequenz und einer oberen Grenzfrequenz als ein Maß des sympathischen Tonus berechnet. Speziell liegt die genannte obere Grenzfrequenz innerhalb des Bereichs von 200 Hz bis 300 Hz und beträgt speziell 250 Hz. Der genannte Bereich ist ein geeignetes Surrogat für Nervenaktivitäten des Sympathikus.
  • Ferner weist gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung der Schritt des Messens des genannten parasympathischen Tonus das Messen der Hochfrequenzkomponente (HF) der Herzfrequenzvariabilität (HFV) des Patienten auf. Die HFV ist die Schwankung des Zeitintervalls zwischen Herzschlägen (d.h. Schwankung des RR-Intervalls).
  • Wie im Fach bekannt, können subkutane Elektroden zum Aufzeichnen des subkutanen EKG-Signals verwendet werden, anhand dessen die Intervalle zwischen Herzschlägen (RR-Intervalle) gemessen und zur Berechnung der HFV verwendet werden können. Auf diesem Gebiet ist es gut bekannt, dass frequenzspezifische Schwankungen der Herzfrequenz mit einer Leistungsspektrumsanalyse der HFV nichtinvasiv beurteilt werden können. Speziell ist die Hochfrequenzkomponente (HF: 0,15 Hz bis 0,4 Hz) der HFV ein vagale Kontrolle reflektierendes hochspezifisches Surrogat, während die Niedrigfrequenzkomponente (LF: 0,04 Hz bis 0,15 Hz) sowohl von vagalen als auch sympathischen Zweigen des vegetativen Nervensystems beeinflusst wird.
  • Ferner wird gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung die genannte Vagusnervstimulation intermittierend angewendet, wobei die Vagusnervstimulation abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird. Dies ermöglicht die Einsparung von Batterieleistung und die Verhütung eines Gewöhnungseffekts.
  • Ferner wird gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung der sympathische Grundlinien-Tonus Sbase des Patienten gemessen, wenn die Vagusnervstimulation ausgeschaltet ist (z.B. über das Messen subkutaner Nervenaktivitäten, siehe auch oben). Ferner wird in einer Ausführungsform der parasympathischen Grundlinien-Tonus Pbase des Patienten gemessen, wenn die Vagusnervstimulation ausgeschaltet ist (z.B. über das Messen der HF-Komponente der HFV, ebenfalls siehe oben).
  • Speziell bewertet die VNS-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kontinuierlich den sympathischen Grundlinien-Tonus Sbase des Patienten (z.B. über das Messen subkutaner Nervenaktivitäten) und den parasympathischen Grundlinien-Tonus Pbase (z.B. über das Messen der HF-Komponente der HFV) zu jeder beliebigen Zeit, wenn die VNS ausgeschaltet ist. Die Messung wird gewöhnlich in einem überlappenden oder nichtüberlappenden Fenster durchgeführt, wobei die Fensterdauer gewöhnlich in einem Bereich zwischen 1 und 5 Minuten liegt.
  • Ferner werden gemäß einer Ausführungsform auch der entsprechende sympathische Tonus SVNS und parasympathische Tonus PVNS des Patienten gemessen, wenn die VNS eingeschaltet ist. Desgleichen wird die Messung speziell in einem Zeitfenster mit derselben Dauer wie bei der Grundlinienmessung durchgeführt.
  • Ferner entspricht gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung das Messen des sympathischen Tonus des Patienten dem Messen der relativen Änderung des sympathischen Tonus des Patienten (z.B. der subkutanen Nervenaktivität des Thorax) als Reaktion auf die genannte Vagusnervstimulation, verglichen mit dem entsprechenden sympathischen Grundlinien-Tonus.
  • Ferner wird in einer Ausführungsform ein erstes Verhältnis RS, als RS = (SVNS - Sbase)/Sbase definiert, als ein Maß der genannten relative Änderung des sympathischen Tonus des Patienten berechnet, wobei SVNS den sympathischen Tonus des genannten Patienten als Reaktion auf Vagusnervstimulation repräsentiert, und Sbase ist der gemessene sympathische Grundlinien-Tonus, der unmittelbar vor der VNS-Aktivierung gemessen werden kann oder dem Durchschnitt des in einer Periode vor der VNS-Aktivierung gemessenen sympathischen Tonus entsprechen kann.
  • Ferner entspricht gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung das Messen des parasympathischen Tonus des genannten Patienten dem Messen der relativen Änderung des parasympathischen Tonus des Patienten (z.B. der HF-Komponente der HFV), verglichen mit dem entsprechenden parasympathischen Grundlinien-Tonus.
  • Ferner wird in einer Ausführungsform ein zweites Verhältnis RP, als RP = (PVNS - Pbase)/Pbase definiert, als ein Maß der genannten relativen Änderung des parasympathischen Tonus des Patienten berechnet, wobei PVNS den parasympathischen Tonus des genannten Patienten als Reaktion auf Vagusnervstimulation repräsentiert und Pbase der gemessene parasympathische Grundlinien-Tonus ist, der möglicherweise unmittelbar vor der VNS-Aktivierung gemessen wird oder der dem Durchschnitt des in einer Periode vor der VNS-Aktivierung gemessenen parasympathischen Tonus entsprechen kann.
  • Speziell wird gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung die Vagusnervstimulation so verändert, dass der parasympathische Tonus des genannten Patienten vergrößert oder maximiert wird, während der sympathische Tonus des genannten Patienten eines der Folgenden wird: beschränkt, verkleinert oder minimiert.
  • Ferner wird gemäß einer Ausführungsform die Vagusnervstimulation so verändert, dass das genannte erste Verhältnis RP vergrößert oder maximiert wird, während das genannte zweite Verhältnis RS eines der Folgenden wird: beschränkt, verkleinert oder minimiert. Zum Beispiel wird eine VNS-Konfiguration bevorzugt, wenn sie zu einer größeren Differenz (RP-RS) zwischen RP und RS führt.
  • Speziell kann die VNS-Konfiguration durch Verändern von einem der Folgenden verändert werden: Stimulationselektroden, einer Stimulationsfrequenz, einer Stimulationspulsform, einer Stimulationspulsbreite, einem zeitlichen Muster von Stimulationspulsen (z.B. Rampe, Burst usw.), einem Stimulationstastgrad usw.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Vagusnervstimulation offenbart, wobei die Vorrichtung einen Neurostimulator, der zum Durchführen von Vagusnervstimulation konfiguriert ist, und eine Messeinheit, die zum Messen des sympathischen Tonus eines Patienten sowie des parasympathischen Tonus eines Patienten als Reaktion auf eine durch den Neurostimulator durchgeführte Vagusnervstimulation konfiguriert ist, und eine Analyseeinheit, die zum Schätzen eines Maßes der Wirksamkeit der von durch den Neurostimulator durchgeführten Vagusnervstimulation unter Verwendung des genannten gemessenen sympathischen und parasympathischen Tonus konfiguriert ist, umfasst.
  • Speziell ist gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Messeinheit zum Messen des genannten sympathischen Tonus durch Messen subkutaner Nervenaktivität des Thorax des Patienten als Reaktion auf die genannte Vagusnervstimulation konfiguriert.
  • Ferner ist gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Messeinheit zum Messen der genannten subkutanen Nervenaktivität des Thorax durch Erfassen eines Signals, das die genannte Nervenaktivität erkennen lässt, unter Verwendung von bipolaren Elektroden, welche die Messeinheit umfasst, konfiguriert.
  • Ferner ist gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Analyseeinheit zum Hochpassfiltern des genannten erfassten Signals mit einer vordefinierten Eckfrequenz zum Messen der genannten subkutanen Nervenaktivität konfiguriert.
  • Ferner ist gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Analyseeinheit zum Berechnen eines Bereichs unterhalb eines Leistungsspektrums des erfassten Signals zwischen der Eckfrequenz und einer oberen Grenzfrequenz als ein Maß des sympathischen Tonus konfiguriert.
  • Ferner ist gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Messeinheit zum Messen des genannten parasympathischen Tonus durch Messen der Herzfrequenzvariabilität (HFV) des Patienten konfiguriert.
  • Ferner ist gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Vorrichtung zum intermittierenden Anwenden der genannten Vagusnervstimulation konfiguriert, wobei die Vagusnervstimulation abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird.
  • Ferner ist gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Messeinheit zum Messen des sympathischen Grundlinien-Tonus Sbase eines Patienten, wenn die Vagusnervstimulation ausgeschaltet ist (z.B. durch Messen subkutaner Nervenaktivitäten), konfiguriert. Ferner ist in einer Ausführungsform der Vorrichtung die Messeinheit zum Messen des parasympathischen Grundlinien-Tonus Pbase eines Patienten, wenn die Vagusnervstimulation ausgeschaltet ist (z.B. durch Messen der HF-Komponente der HFV), konfiguriert.
  • Ferner ist gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Vorrichtung zum Messen des sympathischen Tonus und/oder des parasympathischen Tonus des genannten Patienten, wenn die Vagusnervstimulation eingeschaltet ist, konfiguriert.
  • Ferner ist gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Messeinheit zum Messen des sympathischen Tonus des Patienten durch Messen der relativen Änderung des sympathischen Tonus des Patienten (z.B. von subkutaner Nervenaktivität des Thorax des Patienten) als Reaktion auf die genannte Vagusnervstimulation, verglichen mit dem entsprechenden sympathischen Grundlinien-Tonus, konfiguriert.
  • Ferner ist gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Analyseeinheit zum Berechnen eines ersten Verhältnisses (RS), als RS = (SVNS - Sbase)/Sbase definiert, als ein Maß der genannten relativen Änderung des sympathischen Tonus des Patienten konfiguriert, wobei SVNS den sympathischen Tonus des genannten Patienten als Reaktion auf Vagusnervstimulation repräsentiert und Sbase der gemessene sympathische Grundlinien-Tonus ist.
  • Ferner ist gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Messeinheit zum Messen des parasympathischen Tonus des genannten Patienten durch Messen der relativen Änderung des parasympathischen Tonus des Patienten (der HF-Komponente der HFV), verglichen mit dem entsprechenden parasympathischen Grundlinien-Tonus, konfiguriert.
  • Ferner ist gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Analyseeinheit zum Berechnen eines zweiten Verhältnisses RP, als RP = (PVNS - Pbase)/Pbase definiert, als ein Maß der genannten relativen Änderung des parasympathischen Tonus des Patienten konfiguriert, wobei PVNS den parasympathischen Tonus des genannten Patienten als Reaktion auf Vagusnervstimulation repräsentiert und Pbase der gemessene parasympathische Grundlinien-Tonus ist.
  • Ferner ist gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Vorrichtung (speziell der Neurostimulator) zum Verändern der Vagusnervstimulation konfiguriert, so dass der parasympathische Tonus des genannten Patienten vergrößert oder maximiert wird, während der sympathische Tonus des genannten Patienten eines der Folgenden wird: beschränkt, verkleinert oder minimiert.
  • Ferner ist gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Vorrichtung (speziell der Neurostimulator) zum Verändern der Vagusnervstimulation konfiguriert, so dass das genannte erste Verhältnis RP vergrößert oder maximiert wird, während das genannte zweite Verhältnis RS eines der Folgenden wird: beschränkt, verkleinert oder minimiert (Methoden zur Veränderung der VNS-Konfiguration werden oben beschrieben).
  • Speziell bietet die vorliegende Erfindung einen neuen Ansatz für die quantitative Beurteilung sowohl des sympathischen Tonus als auch des parasympathischen Tonus eines Patienten. Des Weiteren bietet die vorliegende Erfindung eine Lösung zum unabhängigen Messen der Wirkungen von VNS zum Modulieren sympathischer und parasympathischer Aktivitäten eines Patienten und zum Verwenden derartiger Informationen zur automatischen Optimierung der VNS-Konfiguration für einen ambulanten Patienten.
  • Weitere Merkmale sowie Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unten mit Bezug auf die Figuren beschrieben, wobei
    • 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Vagusnervstimulation (VNS) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Neurostimulator 2, der zum Durchführen von (z.B. über geeignete Elektrodenleitung 20, die mehrere Stimulationselektroden hat) konfiguriert ist, und eine Messeinheit 3, die zum Messen des sympathischen Tonus eines Patienten sowie des parasympathischen Tonus eines Patienten als Reaktion auf eine durch den Neurostimulator durchgeführte Vagusnervstimulation konfiguriert ist, und eine Analyseeinheit 4, die zum Ableiten eines Maßes der Wirksamkeit der durch den Neurostimulator 2 durchgeführten Vagusnervstimulation unter Verwendung des genannten gemessenen sympathischen und parasympathischen Tonus konfiguriert ist.
  • Die Vorrichtung gemäß 1 kann zum Durchführen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, das unten ausführlicher beschrieben wird.
  • Wie im Fach bekannt ist, können verschiedene VNS-Konfigurationen im Körper eines Patienten zu verschiedenen Wirkungen führen. Die VNS-Konfiguration kann durch Modifizieren mehrerer Parameter geändert werden, zu denen unter anderem Parameter geändert werden, zu denen unter anderem die Stimulationselektroden der Stimulationsleitung 20, die Stimulationsfrequenz, die Stimulationspulsform, die Stimulationspulsbreite, das zeitliche Muster von Stimulationspulsen (z.B. Rampe, Burst usw.), der Stimulationstastgrad usw. zählen.
  • Zur Einsparung von Batterieleistung und zum Verhindern eines Gewöhnungseffekts wird die VNS gewöhnlich nur intermittierend aktiviert. Speziell wird der vegetative Grundlinien-Tonus gemessen, wenn die VNS ausgeschaltet ist, und die Veränderung des vegetativen Tonus des Patienten als Reaktion auf VNS wird gemessen, wenn die VNS eingeschaltet ist.
  • Ferner wird gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung der sympathische Tonus des Patienten durch Messen der subkutanen Nervenaktivitäten des Patienten beurteilt. Hierfür werden in einem Beispiel bipolare Elektroden mit großer Beabstandung (gewöhnlich größer als 3 cm, vorzugsweise größer als 5 cm) mit Hochfrequenz-Datenerfassung (z.B. einer Abtastrate bei 512 Hz oder 1 kHz) verwendet. Zum Messen der subkutanen Nervenaktivitäten wird das erfasste Signal speziell mit einer Eckfrequenz von beispielsweise etwa 150 Hz hochpassgefiltert (z.B. durch ein Schnelle-Fourier-Transformation- oder Wavelet-Filter), um Komponenten niedrigerer Frequenz, die mit Herz- oder Muskelaktivitäten verwandt sind, zu entfernen. Das Leistungsspektrum über 150 Hz wird als ein Surrogat sympathischer Nervenaktivitäten analysiert (z.B. durch Berechnen des Bereichs unter dem Spektrum zwischen z.B. 150 Hz und 250 Hz).
  • Ferner wird gemäß einer Ausführungsform der parasympathische Tonus des Patienten durch Messen der Hochfrequenz- (HF) -komponente der HFV beurteilt. Wie im Fach bekannt ist, können subkutane Elektroden zum Aufzeichnen des subkutanen EKG-Signals verwendet werden, anhand dessen die Intervalle zwischen Herzschlägen (RR-Intervalle) gemessen und zur Berechnung der HFV verwendet werden können. Auf diesem Gebiet ist es gut bekannt, dass frequenzspezifische Schwankungen der Herzfrequenz mit einer Leistungsspektrumsanalyse der HFV nichtinvasiv beurteilt werden können. Speziell ist die Hochfrequenzkomponente (HF: 0,15 Hz bis 0,4 Hz) der HFV eine vagale Kontrolle reflektierendes hochspezifisches Surrogat, während die Niedrigfrequenzkomponente (LF: 0,04 Hz bis 0,15 Hz) sowohl von vagalen als auch sympathischen Zweigen des vegetativen Nervensystems beeinflusst wird.
  • Ferner bewertet gemäß einer Ausführungsform die VNS-Vorrichtung 1/das Verfahren kontinuierlich den sympathischen Grundlinien-Tonus Sbase des Patienten (z.B. über das Messen subkutaner Nervenaktivitäten) und den parasympathischen Grundlinien-Tonus Pbase (z.B. über das Messen der HF-Komponente der HFV) zu jeder beliebigen Zeit, wenn die VNS ausgeschaltet ist. Das Messen wird gewöhnlich in einem überlappenden oder nicht-überlappenden Fenster durchgeführt, wobei die Fensterdauer gewöhnlich in einem Bereich zwischen 1 und 5 Minuten liegt. Wenn die VNS eingeschaltet ist, werden auch der entsprechende sympathische Tonus SVNS und parasympathische Tonus PVNS gemessen. Desgleichen wird die Messung in einem Zeitfenster mit derselben Dauer wie bei der Grundlinienmessung durchgeführt.
  • Ferner wird in einer Ausführungsform die Modulation des sympathischen Tonus des Patienten durch VNS durch Messen der relativen Änderung subkutaner Nervenaktiviät des Thorax, verglichen mit der entsprechenden Grundlinienmessung, beurteilt. In einer Ausführungsform kann diese durch das Verhältnis RS = (SVNS - Sbase)/Sbase repräsentiert werden, wobei SVNS den sympathischen Tonus des Patienten als Reaktion auf VNS repräsentiert und Sbase der gemessene sympathische Tonus unmittelbar vor VNS-Aktivierung oder der Durchschnitt des in der Periode vor der VNS-Aktivierung gemessenen sympathischen Tonus ist.
  • Desgleichen kann die Modulation des parasympathischen Tonus eines Patienten durch VNS durch das Messen der relativen Änderung der HF-Komponente des HFV, verglichen mit der entsprechenden Grundlinienmessung, beurteilt werden. In einer Ausführungsform kann dies durch das Verhältnis RP = (PVNS - Pbase)/Pbase repräsentiert werden, wobei PVNS den parasympathischen Tonus des Patienten als Reaktion auf VNS repräsentiert und Pbase der gemessene parasympathische Tonus unmittelbar vor VNS-Aktivierung oder der in der Periode vor der VNS-Aktivierung gemessene Durchschnitt des parasympathischen Tonus ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die optimale VNS-Konfiguration speziell durch Variieren der VNS-Parameter (z.B. wie hierin beschrieben) und Beurteilen des entsprechenden Nettoergebnisses der VNS bestimmt. Das Nettoergebnis der VNS für eine Konfiguration wird durch Vergleichen ihrer Modulation des sympathischen Tonus und des parasympathischen Tonus des Patienten gemeinsam beurteilt. Die optimale VNS-Konfiguration wird durch Analysieren des Nettoergebnisses der VNS bestimmt, um die Verstärkung des parasympathischen Tonus (RP) zu vergrößern oder zu maximieren, während die Verstärkung des sympathischen Tonus (RS) beschränkt oder minimiert wird. Zum Beispiel wird eine VNS-Konfiguration bevorzugt, wenn sie zu einer größeren Differenz zwischen RP und RS, d.h. RP - RS, führt.
  • Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass in Anbetracht der obigen Lehre zahlreiche Modifikationen und Variationen der beschriebenen Beispiele und Ausführungsformen möglich sind. Die offenbarten Beispiele und Ausführungsformen werden nur zu Veranschaulichungszwecken präsentiert. Andere alternative Ausführungsformen können einige oder alle der hierin offenbarten Merkmale enthalten. Es ist daher vorgesehen, alle derartigen Modifikationen und alternativen Ausführungsformen abzudecken, die innerhalb den wahren Umfang dieser Erfindung fallen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Robinson et al. J Cardiovasc Electrophysiol. 2015; 26: 70-78 [0012]

Claims (16)

  1. Verfahren zur Bewertung der Wirksamkeit von Vagusnervstimulation (VNS), das die folgenden Schritte aufweist: - Messen des sympathischen Tonus eines Patienten als Reaktion auf eine Vagusnervstimulation, - Messen des parasympathischen Tonus eines Patienten als Reaktion auf die genannte Vagusnervstimulation und - Ableiten eines Maßes der Wirksamkeit der genannten Vagusnervstimulation unter Verwendung des genannten gemessenen sympathischen und parasympathischen Tonus.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Messens des genannten sympathischen Tonus den Schritt des Messens subkutaner Nervenaktivität des Thorax des Patienten als Reaktion auf die genannte Vagusnervstimulation aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Messen der genannten subkutanen Nervenaktivität des Thorax das Erfassen eines Signals aufweist, das die genannte Nervenaktivität unter Verwendung von bipolaren Elektroden erkennen lässt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das erfasste Signal zum Messen der genannten subkutanen Nervenaktivität mit einer vordefinierten Eckfrequenz hochpassgefiltert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Bereich unterhalb eines Leistungsspektrums des gefilterten Signals zwischen der Eckfrequenz und einer oberen Grenzfrequenz als ein Maß des sympathischen Tonus berechnet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Messens des genannten parasympathischen Tonus das Messen der Hochfrequenzkomponente (HF) der Herzfrequenzvariabilität (HFV) des Patienten aufweist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die genannte Vagusnervstimulation intermittierend angewendet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der sympathische Grundlinien-Tonus (Sbase) des Patienten gemessen wird, wenn die Vagusnervstimulation ausgeschaltet ist, und/oder wobei der parasympathische Grundlinien-Tonus (Phase) des Patienten gemessen wird, wenn die Vagusnervstimulation ausgeschaltet ist (z.B. über das Messen der HF-Komponente der HFV).
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei der sympathische Tonus und/oder parasympathische Tonus des genannten Patienten gemessen wird, wenn die Vagusnervstimulation eingeschaltet ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Messen des sympathischen Tonus des genannten Patienten dem Messen der relativen Änderung des sympathischen Tonus des Patienten als Reaktion auf die genannte Vagusnervstimulation, verglichen mit dem entsprechenden sympathischen Grundlinien-Tonus, entspricht.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei ein erstes Verhältnis (RS), als RS = (SVNS - Sbase)/Sbase definiert, als ein Maß der genannten relativen Änderung des sympathischen Tonus des Patienten berechnet wird, wobei SVNS den sympathischen Tonus des genannten Patienten als Reaktion auf Vagusnervstimulation repräsentiert und Sbase der gemessene sympathische Grundlinien-Tonus ist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Messen des parasympathischen Tonus des genannten Patienten der relativen Änderung des parasympathischen Tonus des Patienten, verglichen mit dem entsprechenden parasympathischen Grundlinien-Tonus, entspricht.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei ein zweites Verhältnis (RP), als RP = (PVNS - Pbase)/Pbase definiert, als ein Maß der genannten relativen Änderung des parasympathischen Tonus des Patienten berechnet wird, wobei PVNS den parasympathischen Tonus des genannten Patienten als Reaktion auf Vagusnervstimulation repräsentiert und Pbase der gemessene parasympathische Grundlinien-Tonus ist.
  14. Verfahren nach, wobei die Vagusnervstimulation so verändert wird, dass der parasympathische Tonus (RP) des genannten Patienten vergrößert oder maximiert wird, während der sympathische Tonus (RS) des genannten Patienten eines der Folgenden wird: beschränkt, verkleinert oder minimiert.
  15. Verfahren nach, wobei die Vagusnervstimulation so verändert wird, dass das genannte erste Verhältnis (RP) vergrößert oder maximiert wird, während das genannte zweite Verhältnis (RS) eines der Folgenden wird: beschränkt, verkleinert oder minimiert.
  16. Vorrichtung (1) zur Vagusnervstimulation, die einen Neurostimulator (2), der zum Durchführen von Vagusnervstimulation konfiguriert ist, und eine Messeinheit (3), die zum Messen des sympathischen Tonus eines Patienten sowie des parasympathischen Tonus eines Patienten als Reaktion auf eine durch den Neurostimulator (2) durchgeführte Vagusnervstimulation konfiguriert ist, und eine Analyseeinheit (4), die zum Ableiten eines Maßes der Wirksamkeit der von durch den Neurostimulator (2) durchgeführten Vagusnervstimulation unter Verwendung des genannten gemessenen sympathischen und parasympathischen Tonus konfiguriert ist, umfasst.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111921089A (zh) * 2020-09-15 2020-11-13 西安八水健康科技股份有限公司 一种基于hrv参数反馈的自适应调节迷走神经刺激系统
CN114265380A (zh) * 2022-03-02 2022-04-01 合肥工业大学 基于vns的高端装备制造鲁棒性调度方法和装置

Non-Patent Citations (1)

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Robinson et al. J Cardiovasc Electrophysiol. 2015; 26: 70-78

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