DE1918605A1 - Schwellwert-Analysator fuer einen implantierten Herzschrittmacher - Google Patents

Description

Dr. rer. nat. Horst Schuler 6Frankfort/Main ι, den 11. Äprä 1969

PATHNTANWALT

1918605 Postscheck-Konto: 282420 Frankfurt/M.

Bank-Konto: 523/3168 Deutsche Bank AQ, Frankfurt/M.

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GSMERAl ELECTRIC COMPiUSY

1 River Road Schenectady, U.Y. / USA

Schwellwert-Analysator für einen implantierten Herzschrittmacher

Die Erfindung "bezieht sich auf einen verbesserten Analysator, um !sei einem lebenden Körper von außen den Betriebszustand eines elektrischen Herzschrittmaehersystems festzustellen, das den Bexzgenerator, die Verbin&ungsleitungen, die Blektrodenbef.esiigu.ng und die Schwellwertenergie der Stimulierung umfaßt.

Wenn ein" Herzschrittmacher neu implantiert wird, sind seine Batterien vollständig geladen und die Spannungs-, Strom- und Energiewerte der Stimulierungsimpulse überschreiten den minimalen, für die Anregung bzw, Stimulierung erforderlichen Wert· Schließlich entleeren sich aber die Batterien und es können physiologische Veränderungen auftreten, so daß die Pulsenergie immer schwächer wird und bis unter den Stimulierungssühwellwert des Herzens abfällt. Wenn die Reize von außen nicht genügend energiereich sind, fällt das Herz gewöhnlich auf eine niedrige idioventrikuläre Schlagzahl zurück, die bei an Hereblock leidenden Patienten 25 bis 35 Schläge pro Minute betra- | gen kann, Ber Patient muß dann durch eine Behandlung mit

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Arzneimitteln oder durch ein externes Schrittmachersystem unterstützt werden, bis die Energieversorgung des Stimulators ersetzt oder bis andere indizierte verbessernde Maßnahmen ergriffen worden sind.

Bei einer früheren Gelegenheit ist erkannt wordenj, daß es wünschenswert ist, die Energiereserve in einem implantierten Stimulator zu ermitteln, ohne den Körper zu verletzen. Eine Vorrichtung zur Erfüllung dieses Zweckes ist Gegenstand der deutschen Patentanmeldung P 15 64" 047. Die Vorrichtung enthält einen impulsgenerator, der Impulse mit relativ hoher Frequenz bei einer hohen Folgefrequenz auf eine elektromagnetische Spule gibt. Die Spule ist auf dem Körper über dem implantierten Stimulator angeordnet und übernimmt die Kontrolle dessen Grundrate der Schrittmacherimpulse. Dann wird eine Impulsfolge bei einer hohen Impulsfrequenz eingespeist, die 3 000 Impulse pro Minute betragen kann, und die Energiemenge _f die zur Stimulierung des Herzens zur Verfügung steht, wird entsprechend verringert. Wenn mehr Hochfrequenzimpulse zwischen den Schrittmacherimpulsen aufgedrückt werden, wird die Stimulationsenergie allmählich gerade bis unter den Grenzwert des Herzens vermindert· Dies wird dadurch festgestellt, daß man das Herz wenige Schläge aussetzen läßt, was auf einem Elektrokardiograph angezeigt wird, der die Herzschläge laufend verfolgt. Der Analysator ist so eingestellt, daß der den Grenzbzw. Schwellwart oder die minimale Energie für die Stimulation als Prozentangabe der Energie liest, die von dem xmplan·=» tierten Stimulator zur Verfügung steht.

Die bekannte, oben erläuterte Art eines Schwellwertanalysators t induzierte Impulse von relativ hoher IOlgefrequenz mit geringer Energie zur Veränderung der Energie auf einem Kopplungs» kondenaator» der den Stimulator mit dem Herzen verband, Diese kleinen Impulse zirkulierten während der SchwellwertanalYse auch duroh daa Herz, Sofort nach dem ohirurgischen Eingriff

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der Elektrodenimplantation ist jedoch das Herz reizbar, empfindlich und spricht auf Reize sehr geringer Energie an. In diesem Zustand versucht das Herz mit erhöhter Schlagzahl zu schlagen, die irgend ein Teil der hohen Frequenz der induzierten Impulse ist. Deshalb könnte die Grenzwertanalyse für einen Zeitraum von mindestens 5 bis 7 Tagen nicht durchgeführt werden, bis das Herz zu einem relativ normalen und stabilen Schwellwert zurückgekehrt ist, der nicht von den Hochfrequenzimpulsen abhängig ist. In vielen Fällen ist es jedoch wünschenswert, sofort nach dem chirurgischen Eingriff den Sicherheitsspielraum zwischen dem Reiz, der zur Stimulierung des Herzens erforderlich ist, und der Reizenergie zu erkennen, die von dem Stimulator zur Verfügung steht. Die vorliegende Erfindung gestattet, daß eine Schwellwertanalyse zu jeder Zeit durchgeführt wird.

Der erfindungsgemäße Schwellwertanalysator kann praktisch mit jedem Heqstimulator verwendet werden, der den Generator für die Reizimpulse über einen Kopplungskondensator mit dem Herz verbindet. Bei einer Gruppe von Stimulatoren lädt eine Batterie den Kopplungskondensator langsam über einen hohen Widerstand in einem Reihenkreis, zu dem auch das Herz gehört. Der Stromfluß während des Ladevorganges mit großer Zeitkonstante ist nicht ausreichend, um das Herz zu stimulieren. Der Kondensator wird dann periodisch über einen Transistorschalter über ein kurzes Intervall entladen, und dieser Entladestrom ist ausreichend, dem Herzen einen Reiz zu geben, der ein Schlagen des Herzens herbeiführt. Eine Zeitschaltung macht den Transistorschalter während des Ladezyklus nichtleitend und er bewirkt, daß der Transistor in einem Takt leitend wird, der der gewünschten Schlaggeschwindigkeit des Herzens entspricht, die gewöhnlich auf 70 Schläge pro Minute festgesetzt ist.

Bei einer anderen Stimulatorart, bei der der neue Schwellwertanalysator auch verwendet werden kann, macht eine Zeitschaltung einen Transistorschalter für einen Augenblick leitend, um

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den Kopplungskondensator über eine kleine Impedanz zur Stimulierung des Herzens schnell zu laden, und ein weiterer Transistorschalter wird geschlossen und sofort geöffnet, um den Kondensator zu entladen und den nächsten Reizimpuls auf das Herz zu geben. Die zwei Transistorschalter schließen und öffnen abwechselnd, damit das Herz stetig bei seiner gewünschten Grundgeschwindigkeit schlägt. Da die Lade- und Entladeströme beide von kurzer Dauer und großer Höhe sind, wird das Herz während der beiden Zyklen mit abwechselnd positiven und negativen Impulsen stimuliert, und der resultierende Stromfluß durch das Herz ist praktisch Null.

Beide oben erläuterten Stimulatorarten können für eine Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Schwellwertanalysator angepaßt werden. Dies wird in der Weise durchgeführt, daß ein kleiner Kondensator mit dem größeren Kopplungskondensator über einen elektronischen oder mechanischen Schalter parallelgeschaltet wird. Dieser Schalter ist in der dargestellten Ausführungsform einpoliger, magnetischer Zungenumschalter. Wäh rend der Schwellwertanalyse wird der Zungen«aschalter durch ein magnetisches Feld in Schwingung gesetzt, das von einem externen Magneten oder einem Elektromagneten induziert wird, und bei jeder vollständigen Schwingung werden kleine Ladungsmengen stufenförmig von den Kopplungskondensator auf den kleinen Kondensator übertragen. Der schwingende Zungenschalter verbindet den kleinen Kondensator in einem Entladekreis während des Teiles des Schwingvorganges, in dem der kleine Kondensator keine Ladung von dem Kopplungskondensator aufnimmt. Da die Ladung stufenförmig von dem Kopplungskondensator abgeführt wird, besitzt dieser nicht seine volle Ladung, wenn der Kopplungskondensator über das Herz entladen wird, Durch Erhöhung der Frequenz des Zungenschalter kann ein Spannungsoder ein Ladung.-jwert auf den Kondensator erhalten werden, der zur Stimulierung des Herzens nicht ausreichend ist. V/enn dies auftritt, ist der Herzschwellwert erreicht worden. Die Impulse

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von dem externen Magnetpulsgenerator, deren Frequenz der .Schwingwegefrequenz des Zungenschalters in dem Stimulator entspricht, werden gezählt und in eine analoge Spannung umgewandelt, die ein Maß für den prozentualen Teil der von dem Stimulator zur Verfügung stehenden Energie ist, die zur Stimulierung des Herzens erforderlich ist. Dies erlaubt einen Relativwert der Heragrenzenergie,, der durch den Operateur von der äußeren Umgebung des Körpers direkt abzulesen ist, ohne daß ein direkter Kontakt mit dem implantierten Stimulatorsystem besteht. Es ist interessant zu erwähnen, daß in dem Stimulator.— ■fcyPf der abwechselnde positive und negative Impulse an das Herz liefert, diese Energieverringerung nur für die negativen Impulse erfolgt, und die positiven Impulse immer volle Energie liefern können. Wenn also während der Analyse der Schwellwert erreicht ist, überspringt das Herz nur die abwechselnden Schläge einer Polarität, anstatt eine zusammenhängende Folge einiger Schläge zu verlieren. Das Herz schlägt also während der Schwellwertanalyse immer bei wenigstens der halben normalen Schrittmaoherfrequenz.

Es ist ersichtlich, daß die kleinen Ladungsstufen, die von dem Kopplungskondensator zu dem kleinen Kondensator übertragen werden, in einem Kreis auftreten, der von der Herzlast getrennt ist, so daß die mit der Ladungsübertragung auftretenden Impulse nicht an der Herzlast reflektiert werden. Somit weist das Herz nicht die Tendenz auf, der Schwingungsfrequenz des Zungenschalters zu folgen, noch wird die Schwellwertanzeige durch irgend ein Signal der Hochfrequenzsignale nachteilig beeinflußt.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß es eine Hauptaufgabe dieser Erfindung ist, einen Analysator zur Feststellung des Betriebszustandes eines implantierten Stimulators und zur Bestimmung der Schwellwertenergie der Herzstimulierung zu schaffen»

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Weiterhin beinhaltet die Erfindung einen Schwellwertanalysator, der bei einer Vielzahl verschiedener bestehender Stimu— latoren angewendet werden kann, ohne daß ein teurer Umbau erforderlich wird.

Es ist ferner Aufgabe dieser Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, bekannte Stimulatorentwicklungen für eine Grenzwertanalyse anzupassen, indem einige einfache Komponenten in den Stimulator eingefügt v/erden, die, falls sie versagen, ausfallsicher und ohne jede nachteilige Wirkung auf den Betrieb des Stimulators oder auf den Patienten sind.

Schließlich beinhaltet diese Erfindung einen Schwellwertanalysator, der sicher bei einem Stimulator verwendet v/erden kann, der erst kurze Zeit vorher implantiert v/orden ist und der die Anzahl der Herzschläge, die zur Bestimmung des Schwell- bzvr. Grenzwertes ausgelassen werden müssen, möglichst gering "macht·

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beschreibung eineα bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

1 ist ein schematisches Schaltbild einer Art eines" im— plantierbaren Stimulators, bei dem der verbesserte Schwellir/ertanalysator verwendet werden kann.

iig. 2 bis 6 sind graphische Darstellungen, die die Erklärung der Wirkungsweise der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung erleichtern.

Fig. 7 ist ein schematisches Schaltbild einer anderen Art eines Stimulators, der für ein Zusammenwirken mit dem neuen Schwellwertanalysator geeignet ist.

Fig. 8 bis 13 sind graphische Darstellungen, die im Zusammenhang mit der Beschreibung der Schaltung gem. Figl 7 verwendet werden,

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Pig. 14 ist eine schematische Darstellung des verbesserten Schwellwertanalysatorsystems in Verbindung mit einem in einen Körner implantierten Stimulator.

Fig. 1!> ist ein Kurvenbild und zeigt die Beziehung zwischen dem prozentualen Anteil der für die Stimulierung des Herzens zur Verfügung stehenden Energie über der Schwingfrequenz des Zungenschalter in einem Stimulator.

Pig. 16 ist eine vergrößerte graphische Darstellung und zeigt die stufenförmige Verminderung der stimulierenden Pulsspannung, die zwischen den Schrittmacherimpulsen während der Schwellwertanalyse auftritt.

Die in Fig. 1 gezeigten Bauelemente, die innerhalb des ge-, strichelt dargestellten Rechteckes 1 liegen, sind gewöhnlich in Kunstharz eingekapselt, das mit einer dünnen Schicht eines mit dem Körper verträglichen Laterials überzogen ist. Diese Einheit wird an einer vom Herzen entfernt liegenden Stelle in den Körper implantiert. Die Herslast wird durch eine kleine Kapazität C 3 parallel zu einem Y/iderstand R 3 stimuliert, der bei deix meisten latient.en einen Jert von etwa 300 Olim besitzt. Der Stimulator weist Verbindungsstücke 2 für die Ausgangspole auf, damit er mittels flexibler isolierter Leiter 3 mit der Herzlast zu verbinden ist.

Der Stimulator enthält eine Batterie E 1, die im neuen Zustand eine Klemmenspannung von 8 V besitzen kann. Durch die Batterie karji irgendeine Art einer wenig Energie verbrauchenden Zeitschaltung 4 gespeist werden. Die Zeitschaltung erzeugt Ausgangst i^nale, die gleich oder irgend ein Vielfaches der Folgefrequenz der Reize sind, die dem Herz zugeführt werden. In diesear. speziellen Beispiel sind die Aus gangs signale der Zeitschaltung gleich der gewünschten. CJrundschrittmacherfrequenz des Herzens.

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Die Zeitschaltung 4 ist zur Betätigung eines Halbleiterschalters S 1 bestimmt, der als ein üblicher Schalter schmatisiert dargestellt ist, und er kann irgendeine der allgemein verwendeten Formen aufweisen, die dem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Elektronik bekannt sind.

Der Stimulator enthält einen Kopplungskondensator G 1 , der typischerweise eine Kapazität von 3»3 Microfarad besitzen kann. Y/enn der Schalter S 1 während der Impulsperiode nichtleitend ist, wird der Kondensator G 1 von der Batterie E 1 über einen

^! hohen Widerstand R 1 und die Herzlast geladen. Der V/ert von " R 1 muß viel größer sein, als der Widerstandswert R 3 des Herzens von 300 Ohm. Der Kondensator G 1 lädt langsam, und in die-

; sem Falle ist der Stromfluß durch das Herz und die stimulierende, dem Herzen zugeführte Energie weit unterhalb des Herzschwellwertes.

Nachdem eine ausreichende Zeit zur Ladung des Kondensators C 1 vergangen ist, macht die Zeitschaltung 4 den Halbleiterschalter S 1 leitend, und jetzt entlädt sich der Kondensator G 1 sehr schnell über die Herzlast. Der Schalter S 1 wird in etwa 4 Millisekunden nichtleitend, obwohl nur etwa 2 Millisekunden zur Herbeiführung der Herzstimulierung ausgenutzt werden. Nach diesem kurzen Zeitraum ist der Schalter S 1 nichtleitend, und der Kondensator G 1 beginnt sich erneut zwischen den Schrittmacherimpulsen langsam über den 7/iderstand R 1 aufzuladen.

an

Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Spannung/ dem Kondensator C 1 und der Zeit während des normalen Stimulatorbetriebes. T 0 entspricht dem Zeitpunkt nach der Schließung und erneuten Öffnung des Schalters S 1 . Bei T 0 ist die Spannung an C 1 praktisch NuIl₀ Der Kondensator C 1 lädt dann langsam bis zur ^eit T 1, wo der Schalter S 1 für einen Augenblick schließt, um den Kondensator auf seine ursprüngliche niedrige Spannungshöhe zu entladen, vie es dargestellt ist. Dieser Prozeß wird

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von T 1 bis T 2 usw. wiederholt. Während der Schalter S 1 geschlossen ist, kann dadurch das Herz im gewünschten Ehytmus schlagen.

Fig. 3 'zeigt, daß in dieser speziellen Ausführung negative - Impulse an das Herz angelegt werden, wenn sich der Kondensator G 1 entlädt und daß die Zeit zwischen den Impulsen durch TP bezeichnet ist, die die. Schrittmachergrundzeit ist.

TJm den in !"ig. 1 gezeigten Stimulator für eine Verwendung in dem neuen Schwellwertanalysatorsystem anzupassen, ist der Stimulator mit einem magnetischen Zungenschalter S 2 versehen. Wenn dieser Schalter schwingt bzw. vibriert, schaltet er abwechselnd einen kleinen Widerstand R 2 sowie einen kleinen Kondensator G 2 parallel zum Kopplungskondensator G 1 und in Reihe mit einem Entladekreis, der mit 5 gekennzeichnet ist. Der Widerstand R 2 kann einen Wert von etwa 100 0hm haben und ist deshalb eingefügt, damit er den Strom während des ersten Augenblicks der Ladung und Entladung des Kondensators G 2 begrenzt.

Die Zunge 6 des magnetischen Zungenschalter S 2 kann elektromagnetisch mit einem elektromagnetischen Pulsgenerator in Schwingung gesetzt werden, der im folgenden noch näher beschrieben werden wird.

Während der Schwellwertanalyse wird der Zungenschalter in Schwingung versetzt, und der Kondensator G 2 wird veranlaßt, Ladungamengen stufenförmig von dem Kopplungskondensator C 1 zu übertragen und diese Ladungsteilmengen über den Entladekreis 5 zu entladen. Die Ladungsmenge, die während eines gegebenen Zeitraumes transportiert wird, hängt selbstverständlich von der Geschwindigkeit ab, mit der der Zungenschalter schwingt. Somit führt der Zungenschalter während des Ladezyklus des Kondensators G 1 mit Hilfe des Kondensators G 2

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ständig Ladung von dem Kondensator G 1 ab. Das Ergebnis ist, daß eine immer kleiner werdende Spannung an dem Kondensator 0 1 besteht, wenn die Zungenschalterfreq^uenz erhöht wird. Bei irgendeiner gegebenen Frequenz der Zungenschalterschwingung besteht eine bestimmte Endspannung an dem Kondensator C 1, so daß weniger Strom und weniger Energie zur Stimulierung des Herzens zur Verfügung steht, wenn der Schalter S 1 geschlossen ist. Dies ist in I¹Xg. 4 veranschaulicht, wobei angenommen ist, daß der Zungenschalter mit konstanter Frequenz schwingt. Die Pig. 4 zeigt ferner, daß die an dem Kondensator G 1 zur Zeit Tlauftretende Endspannung kleiner ist, als die zur entsprechenden Zeit in Fig. 2 bestehenden Spannung, wenn der Zungenschalter nicht in Schv/ingung versetzt ist. Fig. 5 ist zu entnehmen, daß entsprechend kleinere negative Stimu— lierimpulse dem Herz zugeführt werden, wenn der Halbleiterschalter S 1 leitend wird. Wenn während der Sehwellwertanaly— se von dem Kopplungskondensator C 1 stufenv/eise Ladung abgeführt wird, ist die Ladekurve zwischen T 0 und T 1 nicht glatt wie in Fig. 4. Tatsächlich ist die Ladekurve stufenförmig, wie es in der vergrößerten Ansicht in Fig. 6 gezeigt ist.

Während der Schwell wert analyse v/ird die Yibrationsfrequenz des Zungenschalters S 2 allmählich erhöht, bis die von dem Kopplungskondensator G 1 an das Herz gelieferte Energie zur Stimulierung des Herzens nicht mehr ausreichend ist. Dies führt zu ausgelassenen Schlägen, was auf einem 31ekts>kardiographen angezeigt wird. Nachdem es sicher ist, daß der Schwellwert erreicht worden ist, was durch wenige aufeinanderfolgende ausgelassene Schläge angezeigt wird, wird die Sehwellwertanalyse beendet.

1 zeigt weiterhin, daß in dem Stimulator eine Induktivität L 1 enthalten ist, die durch ein Paar entgegengesetzt geschalte-tar..Diolen D 1 und D 2 überbrückt ist, die als Spitzenbegrenzungen und Streufrequenzunterdrücker dienen. Die

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Induktivität L 1 ist weiterhin dazu bestimmt, Magnetimpulse von einem externen Pulsgenerator und einer Induktivität zu empfangen. Y/enn der Induktivität L 1 von außen Impulse mit einer Frequenz zugeführt werden, die höher ist als die Impulsfrequenz des Stimulators, überwiegt die höhere Frequenz und die Grundfrequenz steigt an. Somit kann die Grundfrequenz erhöht werden zum Zwecke der S chwellw'ert analyse, wie es später noch zu beschreiben ist, und wenn der Patient seine Herzfrequenz für eine gesteigerte körperliche Aktivität einzustellen wünscht. Die Ausgangsenergie wird leicht verringert, wenn die Frequenz von außen erhöht wird. Die Grundlagen zur Erhöhung der Impulsfrequenz eines entfernt angeordneten Stimulators ist ausführlicher in dem US Patent Nr. 3 185 940 beschrieben worden.

Fig. 7 zeigt eine andere Art eines Stimulators, mit dem das neue Schweilwertanalysiersystem verwendbar ist. Dieser Stimulator ist dazu bestimmt, Heize an das Herz zu geben, die abwechselnd positiv und negativ sind. Bei dieser Stimulatorart werden nur die negativen Impulse für das Herz während der Schwellwertanalyse verkleinert und nur die Schläge, die dem Auftreten negativer Impulse entsprechen, werden ausgelassen, wenn der Schwellwert erreicht ist. Diese Stimulatorart ist an anderer Stelle genauer beschrieben wordea.

In Fig. 7 sind denjenigen Bauelementen, die den Elementen in Fig. 1 entsprechen, die gleichen liezugosiffern gegeben worden. Der iitimul'itcr umfaßt eine Batterie E 1, die einen steuernden Pulsgenerator 7 speist. Der i-ulru"ⁱ---erat-or 7 ersuu,;t Ausgangoi:riT:ul'-?e xis der fLeichon frequenz wie die stimulierenden ImrulL-e, die den Herz zugeführt werden. Jeder Impuls von dem Generator uchultiit einen bistabilen Multivibrator 8. Die ausgang^Ftufe der I.lultivibratore weist· einen nicht gezeigten i'raneiGtor auf, der normalerweise im Sättigungsbereich arbeitet. Ini ulf?e ύοιι dem Generator 7 schalten den Transistor von eine::: _tresiitti_;-ton Zustand in einen nichtleitenden !!ustuu'i, unu in diesem F-.uIe tritt an seiner .lur^anraleitvmg IC ein im

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wesentlichen rechteckförmiges Ausgangssignal 9 auf. Jeder Anstieg oder Abfall der Rechteckwelle entspricht dem Auftreten eines stimulierenden Impulses an dem Herzen. Die Spannung auf der Leitung 10 schwingt bei jjlmpfang eine's Impulses von dem Generator 7 von einem hohen positiven Wert zu einem mehr negativen Wert und sie schwingt dann zu einem positiveren Wert zurück, wenn der nächste Impuls von dem Generator 7 empfangen wird. Wenn die Leitung 10 negativ ist, lädt sich ein Kondensator G 4 über die Emitter-Basis Verbindungen der in Kaskade geschalteten Schalttransistoren Q 1 und Q 2 und einen Widerstand Ά 4 auf. Der Impuls des jSmitterstrom.es durch Q 1 und Q 2 bewirkt einen entsprechenden Impuls des Kollektorstro- w mes durch die zwei Transistoren. Dies führt dazu, daß der Kopplungskondensator C 1 schnell aufgeladen und ein Stimulierungsimpuls an die Herzlast angelegt wird. Die Transistoren ^ 1 und Q 2 schalten dann ab. Es ist wesentlich, daß die Zeit- « konstante von R 4 und ü 4 groß genug ist, um die Transistoren Q 1 und Q 2 leitend zu halten, bis der Kopplungskondensator C 1 auf die volle Batteriespannung abzüglich des Spannungsabfalles an den Transistoren Q 1 und Q 2 und den anderen Leitern in dem den Kondensator G 1 aufladenden Kreis aufgeladen ist.

'.Venn die Leitung 10 auf einen positiven V/ert geschaltet ist, der Kopplungskondensator G 1 vollständig geladen ist und die ^ Transistoren 4 1 und Q 2 ausgeschaltet sind, dann entlädt sich der Kondensator G 4 während der Impulsperiode über eine Diode D 3o Während der gleichen Zeit lädt sich ein anderer Kondensator C 5 über die Basis-Emitterverbindungen der Transistoren Q 3 und <^ 4 und einen Widerstand R 5 auf. Wenn die Leitung 10 abrupt zu ihrem positiven rfert wechselt, induziert der Kondensator G 5 einen steilen otroiamouls durch die Basis und den Emitter der Transistoren ,,. 3 und ^ 4, wobei ihre Kollektorverbindungen für einen Augenblick leiten. Während dieser Zeit wird der Kopplungskondensator 0 1 entladen. Während des Entladezeitraumes von C 1 wird der Herzlast ein negativer Stimulisierungsimpuls zugeführt. Jenn die Leitung 10 auf ein ·

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Spannungspotential zurückschaltet, "beginnt sich der Kondensator C 5 über einen Widerstand R 5 und eine Diode D 4 zu entladen, was den "beschriebenen Vorgang wiederholt.

Der Stimulator in Fig. 7 ist ebenso wie der Stimulator in Figo 1 mit einem Zungenschalter S 2 versehen, der eine magnetisch in Schwingung versetzbare Zunge enthält, um eine Ladung stufenförmig von den Kopplungskondensator C 1 über einen kleinen Kondensator G 2 zu übertragen. Wenn in dieser Schaltung der Transistor Q 1 zur Ladung des Kopplungskondensators C 1 leitend wird, beginnt der Kondensator C 2 sofort wirksam zu werden, um Ladung von dem Kopplungskondensator C 1 zu übertragen. Wenn der andere Transistor Q 4 leitend gemacht ist, entlädt sich der Kopplungskondensator C 1 auf einen kleinen Spannungswert und liefert einen negativen Stimulationsimpuls an // das Herz.

Die Spannungsverhältnisse, die bestenen, wenn keine Schwellwertanalyse durchgeführt wird, sind in den Fig. 8 und 9 dargestellt. Aus Fig. 8 ist ersichtlich, daß axeiner Zeit T 0 der Kopplungskondensator G 1 geladen ist, einen stimulierenden Impuls an das Herz liefert und seine Ladung zwischen den Herzschlägen bis zur Zeit T 1 beibehält. Zu dieser Zeit entlädt der Kopplungskondensator seine gesamte Spannung und Energie über das Herz. Es besteht dann ein Zeitraum zwischen T 1 und T 2, in dem der Kopplungskondensator C 1 entladen bleibt. Dieser Vorgang wird bis T 3 wiederholt usw. Fig. 9 zeigt, daß ein positiver Stimulierungsimpuls auf das Herz übertragen wird, wenn sich der Kopplungskondensator C 1 bei T 0' auflädt. Wenn der Kondensator sich dann bei T 1 entlädt, wird zu einer Zeit ein negativer Impuls auf das Herz gegeben, die von dem ersten Impuls durch ein Interv?all getrennt ist, das mit TP bezeichnet ist. Dieses ist das Stimulierungsgrundintervall.

Die Fig. 10 und 11 zeigen die Verhältnisse, die während der Schwellwertanalyse bestehen. Wenn sich der Kondensator C 1

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zum Zeitpunkt T O in Pig. 10 auflädt, liegt die volle Spannung an dem Kondensator, wie es aus Fig. 10 hervorgeht. Da jedoch der Zungenschalter schwingt, fällt die Spannung an dem Kopplungskondens at or G 1 während des ImpulsIntervalls in Stufen auf einen kleineren Wert bei T 1 in Abhängigkeit von der Zungenschal terfrequenz ab. Wie aus Fig. 11 hervorgeht, wird somit zur Zeit T 0 ein voller positiver Stimulierungsimpuls an das Herz angelegt und zur Zeit ΐ 1 wird ein negativer Stimulierungsimpuls mit einem kleineren Wert zugeführt. Pig. 11 zeigt weiterhin, daß sich dieser Vorgang bei allen positiven Impulsen wiederholt, die ihren vollen Wert besitzen.. Die ^ ^ wechselnden negativen Impulse sind in^der Amplitude verringert Ψ und zwar in Abhängigkeit von der Frequenz, mit der der magnetische Zungenschalter S 2 schwingt. Wie in dem vorhergehenden Pail v/ird die periodische Frequenz des Zungenschalters während der Schwellwertanalyse erhöht, bis die durOh das Herz geleiteten negativen Impulse nicht mehr genügend energieäpeich sind, um das Herz zu stimulieren. In diesem Fall beginnt das Herz, jeden anderen Schlag entsprechend dem Auftreten negativer Impulse, auszulassen.

Es ist zu beobachten, daß während der Schwellwertanalyse im. Zusammenhang mit dem in Fig. 1 gezeigten Stimulator bei schwingendem Zungenschalter Ladungen stufenförmig mittels des Kondensators G 2 von dem Kopplungskondensator C 1 übertragen werden. Dies geschieht sowohl bei Ladung als auch bei Entladung des Kopplungskondensators. Die Ladung und Energie auf dem Kondensator 0 1 kann recht gut durch die in Fig. 6 gezeigte Ladekurve dargestellt werden. Diese Fig. ist eine vergrößerte Darstellung der Ladekurve zwischen T 0 und T 1 in Fig. 1 während

j der Schwellwert analyse. Wenn sich die Zunge 6 des Zungenschalters S 2 an dem Kontakt ''A" befindet, beginnt sich der Kopplungskondensator G 1 auf seiner eigenen Zeitkonstanten-Kurve R 1 ,C 1 aufzuladen. Wenn sich die Zunge an dem Kontakt "B" befindet, laden sich die Kondensatoren C 1 und C 2 zusammen auf. Wenn dann die Zunge zu dem Kontakt "A" zurückkehrt, ent-

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lädt sie Ladungsteilmengen, so daß, wenn sie zu dem Kontakt "B" zurückkehrt, an dem Kondensator 0 1 eine kleinere Spannung "besteht. Die-effektive Wirkung besteht darin, daß der Kondensator G 1 während der Periode zwischen den Schrittmacherimpulsen seinen normalen Ladungswert nieht erreicht.

Bei dem in Pig.-"7 gezeigten Stimul&tor brqclit man sich nicht für die- LadekurVe des Kopplungskondensators C 1 während der Schwellwertanalyse zu interessieren, da der Kopplungskondensator während einer Zeit lädt, die im Vergleich zu der Schwingperiode des Zungenschalters kurz ist. Während der Zeit zwischen den positiven und negativen Schrittmacherimpulsen, d.h. beispielsweise zwischen T O und T 1 in den Pig. 10 und 11, wird die Spannung an dem Kopplungskondensator CT in Stufen bis zu einem Wert verringert, den er aufweisen wird, wenn der Kopplungslcondensator G 1 infolge der Leitfähigkeit des Transistors Q 4- entladen wird. Die Entladekurve des Kondensators U 1 ist tatsächlich nicht glatt, wie es in Pig. 10 erscheint, sondern sie fällt in otufen ab, wie es aas. der vergrößerten Darstellung in Pig. 16 offenbar wird. In praktischen ^usführungsformen gemäß der Erfindung, in denen der Kopplungskondensator C t einen Wert von 3,3 luicrofarad hat, wie es bereits festgestellt wurde, besitzt der kleine Kondensator G 2 einen /i'ert von 0,33 üicrofarad. Der Zungenschalter, wird in der V/eise betätigt, daß die Zunge 6 für gleiche Zeiträume an den Kontakten "A" und "B" verweilt. Es sei erwähnt, daß die Zeit, v/äh- -rend der die Zunge 6 in der stellung "A" verbleibt, größer sein kann,- als die Zeit in der Stellung "B" und "B" kann grosser sein als "Λ.", we im angenommen, wird, daß G 1 größer ist als C 2, und 'J 2. sich in der Stellung "A" vollständig aufladen und in .eier stellung, "B" vollständig entladen kann. Die Vorrichtung sollte in der ,.eise ausgelegt sein, jxa.L der Zungenschalter nicht bei einer Frequenz z.u schwingen braucht, die weit höher j als 150 hElieict. -Diese Prequenz lie_:;t gut. unter .200 Hz, die.. bei gegenwärtig erhältlichen. Z.un^eiischaltern erlaubt sind. Um "■-■"'■■ ■■■■--■-"■■■■ ^:;--- "-■■■ ■■■■■ -■". .-,·;■ --: ■■ . - -.-„ ..- . --16-;.

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im voraus einen Stimulator mittels dieser Erfindung auf die Schwellwertanalyse anzupassen, kann man auf einen Computer zurückgreifen, um die Beziehungen zwischen der Schwingfrequenz des Zungenschalters und der Spannung sowie der Energie zu bestimmen, die während der bchwellwertanalyse auf dem" Kopplungskondensator 0 1 verbleibt« Es iot weiterhin einfach, diese Beziehungen durch Verbindung eines Y/iderstandes R 2, eines Kondensators C 2 und eines Zungenschalters mit einem existierenden Stimulator zu verwirklichen, während dieser mit einer simulierten Herzlast verbunden und während ein Magnetfeld mit variabler Impulsfrequenz an den Zungenschalter angelegt ist.

Es sollte bemerkt werden, daß,wenn der Zungenschalter S 2 bei einer Blockierung der Zunge 6 auf dem Kontakt "B" versagt, der Stimuli er impulf; für das Herz in sehr viel geringerem Hasse beeinflußt wird, da der kleine Kondensator G- 2 zu- der Kapazität des Kopplungskondensators G 1 addiert ist, solange nur C Λ größer ist als C 2. ',Ve.-Mi die Zunge 6 auf dem Kontakt "A" fest-, gehalten ist, besteht keine Wirkung auf den normalen Betrieb des Stimulators, da der Kondensator C 2 nicht laden würde, obwohl die S chv/ellv/ert analyse unmöglich sein würde. Infolge der Auslegung des einpoligen magnetischen Zungenumsehalters (doublethrow reed switch) ist es unwahrscheinlich, daß ein Fehlerzustand auftritt,wenn "^" nach "B" kurzgeschlossen ist. V/enn die Zunge 6 bei der Kontaittiierstellung mit einem der beiden Kontakte "a" oder "B" versagt, würden die normalen. Schrittmaclierreize nicht verändert, aber wiederum wäre die Schv/ellwert analyse unmöglich. In keinem Falle eines Fehlers ist .der Stimulator ' des Patienten nachteilig beeinflußt. - ' ■".-.."

Während der oeh'.ve^jv/ertajialyse wird, nachdem der Zungenschalter eine ge^eieM —iizahl von üchaitvorgängen vollendet hat, die Spannung an 'dei;; Kot ölun.-?sKondensator 0 1 abzüglich eines kleinen Spannun,^:_\3.^bfalls,' der an den lr;lbleiterschaltern auftritt, diejenige S^-. ^.i:nim_t- üein, aie y.r: ^:;^f/r Herzlast anliegt, wenn entweder der. .„ei±;-Lter S 1 in i-¹;.;·. * eier der ■ Transistor- '

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schalter Q 4 in -^ig. 7 leitend wird. Der Spannungsäbfall an dem Herz kann in Form der bekannten Gleichung für die Energie W = 1/2 G U ausgedrückt werden. Die ifbtspannung und die Energie kann auf die Anzahl der Schaltvorgänge des Zungenschalters rückbezogen werden. Die Anzahl der Perioden, die bei einer ge- j gebenen Einstellung des Magnetpulsgenerators des Schwellwert- ; analysators auftritt, kann durch die Grundperiqde der Stimulierungsimpulse und den Zungenschalter gesteuert werden. Die Anzahl der Perioden, die zwischen den Grundschrittmacherimpulsen auftritt, ist gleich dem Produkt der Zeit zwischen den Impulsen TB und der Schwingfrequenz des Zungenschalters.' Dieses Produkt muß für jede Einstellung der Energiesteuerung konstant bleiben. Die Variable, die höchst einfach extern von \ dem implantierten Stimulator regulierbar ist, ist die Schwingfrequenz des Zungenschalters. Mit anderen V/orten beeinflußt die ächrittmacherimpulsperiode TP die Periodenzahl des Zungenschalters und muß bei der Kalibrierung des externen Magnetpulsgenerabors in Form der Stimulierenergie berücksichtigt werden. Dies kann auch bei Betrachtung der 3?ig. 12 ersehen werden. Uenn bei T O bzw. T 1 positive und negative ochrittmacheriinpulse auftreten, kann die Zeit zwischen den üchrittmacherimpulsen durch TP 1 dargestellt werden. Wenn jede der Markierungen 15 eine vollständige Periode des Zungenschalters darstellen, so wird ersichtlich, daß eine gegebene Periodenzahl während des Intervalles TE 1 auftreten wird. 7/enn nun, wie in -li'ig. 13, die Impulsgrundperiode über das Intervall TP 2 ausgedehnt wird, treten bei TO' und T 1' Stimulierimpulse auf, die positiv bzw. negativ sein werden. Wenn der Zungenschalter bei der gleichen Frequenz betätigt würde wie in Pig. 12 würden etwa doppelt so viele Schwingperioden 15 des Zungenschalters j zwischen T O¹ und T 0 auftreten. Somit würde die Endspannung an dem Kopplungskondensator 0 1 verringert und die genau eingestellte Beziehung zwischen der Energie für das Herz und der ; Schwingfrequenz des Zungenschalters gestört. Wenn folglich die Impulsperiode TP 2 beispielsweise doppelt so lang ist wie

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TP 1, muß die Zahl der Zungensehaltertakte 15 halbiert werden, so daß das Produkt der Periode der Stimulierimpulse und die Anzahl der Zungenschaltertakte für ein gegebenes Energieausgangssignal konstant bleibt.

Es gibt eine Anzahl von Verfahren, um diese Konstanz aufrechtzuerhalten. Sin bevorzugtes Verfahren wird nun anhand von ' Pig. 14 beschrieben. In dieser Fig. stellt die strichpunktierte Linie. 16 die Oberfläche des Körpers eines Patienten dar. Unterhalb dieser Oberfläche ist ein Stimulatorpulsgenerator und eine Leistungsquelle implantiert. Durch ein flüssigkeitsdichtes Verbindungsstück 17 führen flexible isolierte leiter zu dem Herzen 18 und ihre blanken Enden sind mit einem Zwischenraum zwischen den Enden in dem Herzgewebe vernäht und bilden eine im wesentlichen ohmische Herzlast. Der magnetische Zungenschalter S 2 ist in gestrichelten Linien in dem Stimulator .1 gezeigt. Während der Schwellwertanalyse wird ein rotierender Magnet 19, der in eine nicht gezeigte Scheibe eingefügt sein kann, über die Implantationsstelle des Stimulators gehalten. Ein Motor 20 dreht die Scheibe und seine Drehzahlist durch einen Motordrehzahlregler 23 variabel einstellbar. Der Zungenschalter S 2 ist gezwungen, einen vollständigen Schaltzyklus durchzuführen, d.h. jedes Mal, wenn entweder ein Nord- oder Südpol des Magneten über den Zungenschalter S 2 hinwegläuft von dem.Kontakt "A" nach "B" und zurück nach "A". In dieser Weise betätigen die Magnetimpulse während der Schwellwertanalyse von außen den Zungenschalter S 2,- Ein pulsierendes elektromagnetisches Feld, das ausreichend stark ist, um die Zungenschalter S 2 und S 3 zu betätigen, kann den rotierenden Magneten, den Motor und die Drehzahlregelung ersetzen. Die Impulse für einen Elektromagneten, der in der Nähe des Zungenschalters angeordnet ist, werden bezüglich ihrer Impulsfrequenz durch eine elektronische Zeitschaltung gesteuert. Hohe Frequenzen werden von dem Betrieb dieses Elektromagneten parallel geschaltet, so daß sie die Schrittmacherfrequenz

des Stimulators beeinflussen. '-

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Auf einem nichtgezeigten Rahmen, der den Motor 20 trägt und den Magneten 19 bezüglich der Hautoberfläche des Patienten im Abstand hält,ist ein weiterer magnetischer Zungenschalter S 3 befestigt. Auch dieser Zungenschalter 8 3 öffnet und schließt jedes Mal, wenn ein Word- oder Südpol des Magneten unter ihm entlangführt. Somit arbeiten der Zungenschalter S in dem Stimulator und der Zungenschalter S 3 außerhalb des ^atienten in Synchronismus, wenn der Machet 19 gedreht wird.

Der Zungenschalter S 3 liegt in Reihe mit einer Batterie E 2 und einem Widerstand R 5. Deshalb ruft jede Schließung des Zungenschalters S 2 einen Spannungsimpuls an dem Widerstand R 5 hervor. Diese Impulse werden auf einem elektronischen Zähler 21 gezählt, der, bei der letzten Analyse, die Anzahl der Schalttakte zählt, die -von dem Zungenschalter 8 2 ausgeführt werden.

V/ie bereits vorstehend festgestellt wurde, muß das Produkt der Schrittinacherimpuli-periode und der Schwingfrequenz des Zungenschalters S 2 für jede Snergieeinstellung während der Schwellwertanalyse gleich einem konstanten Wert sein. Ein zweckmäßiger .veg hierfür besteht darin, auf die Verwendung eines externen Frequenzreglers 22 zurückzugreifen. Dieser ist, wie bereits c-stn erwähnt wurde, in dem UJ Patent 3 185 940 bescurieoen werden. De? externe Frequenzregler 22 kann so eingestellt wepfi'jn, dal; er elektrische Impulse "mit einer Frequenz erseu.;" , die größer ist als die Grundfrequenz der °timulierimpulue des implantierten Stimulators. Beispielsweise kann der externe "/ruauenzregeler so eingestellt sein, daß er luit ^G Impulsen iru Vii.ute pulsiert. Dieser Viert liegt über der übli.ohen li-muIü-G-r-aiafrequenz von 70 Impulsen pro Llinute für den utiinula"Cör 1 . Di-3se elektrischen Impulse werden einer Spule L 2 za^ef'.hrz, die während der, öehwellwertanalyse ebenfalls auf der Cverfläci.e 16 des Körpers des Patienten angeordnet ist. Die Isrulse von der Spule L 2 bewirken, daß in !.er Induktivität L 1 in de:.i Stimulator Impulse induziert .verdeu, urn 'iicF.e te" rr^-ii wiederas., dal; der Stimulator su einem

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früheren Zeitpunkt leitet. Dadurch wird die stimulierende Impulsfrequenz erhöht. Die Ausgangesignale von dem. externen Frequenzregler 22 werden weiterhin dem elektronischen Zähler 21 zugeführt, um diesen in Koinzidenz mit dem Auftreten des Vorzündungsimpulses der in der Induktivität L 1 induziert wird, zu steuern oder einzuschalten. Somit schaltet der elektronische Zähler 21 ein, wenn ein Stimulierimpuls auftritt, und er schaltet für den nächsten Stimulierimpuls ab und zählt deshalb die Anzahl der Schwingungen des Zungenschalters zwischen den Stimulierimpulsen. Bei dem nächsten Impuls beginnend wie-r derholt die Steuerungen diesen'Zyklus. Auf die Steuerung kann' verzichtet werden, wenn die G-rundfrequenz der Schrittmacherim-" pulse bestimmt ist und der Zähler 21 so eingestellt ist, daß !er nur während einer Periode zählt, die mit der Zeit zwischen den Sehrittmacherimpulsen übereinstimmt. Dann wird die Anzahl der Zungens ehalt erbe tätigungen pro Schrittmacherirnpulsperiode für eine gegebene Energie auf dem Kopplungskondensator konstant gehalten v/erden.

Die Anzahl der Takte des Zungenschalters S 2 pro Schrittmacherimpuls ist eine digitale Information, die durch die Ausgangsimpubsignale von dem elektronischen Zahler 21 dargestellt wird. Diese digitalen Signale können direkt als Äazeigen des Schwellwertes verwendet v/erden, oder die Signale können, wie in diesem Beispiel, einem digitalen-analogen Wandler 24 zugeführt werden, wo sie in eine analoge Spannung umgewandelt werden, deren Größe ein Maß für die gezählte Anzahl ist. Die analoge ^r Spannung betätigt ein Meßgerät 25, das in Prozentteilen der ; von dem Stimulator zur Verfügung stehenden Energie geeicht ist, die zur Stimulierung des Herzens erforderlich ist.

15 ist eine graphische Darstellung und zeigt die Beziehung zwischen der verfügbaren Energie in Prozent und der Zungenschaltertakte pro Schrittmacherimpuls. Da während der Schwellwertanalyse in der dargestellten ,'iusführungsförm gemäß

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der Erfindung, die Schrittmacherfrequenz des Herzens auf 80 Impulse pro Minute konstant gehalten wird, ist dies die einzige Zahl der Zungenschalterkontakte, die verändert wird. Folglich kann die Zahl der Zungenschalterkontakte pro Schrittmacherimpuls direkt zu der Höhe der Energie auf dem Kopplungskondensator G 1 in Beziehung gesetzt werden.

Zur Zusammenfassung sei gesagt, daß der Patient zur Bestimmung ! der Schwellwertenergie der'Herzstimulierung mit dem heuen Schwellwertanalysator an einen Elektrokardiographen anzuschlies- | sen ist, der nicht dargestellt ist. Die Spule Ii 2 ist auf ei- j nem nichtgezeigten Wickelkörper angebracht, der einen rotierenden Magneten 19 umgibt, und diese beiden Elemente wer den. über dem implantierten Stimulator 1 angeordnet. Der externe Frequenzregler 22 wird eingeschaltet und eingestellt,, bis der Elektrokardiograph anzeigt, daß der Patient Schrittimacheriin- . ! pulse mit 80 Impulsen pro Minute erhält, oder der Frequenz-. [ regler kann zur Anzeige der 80 Impulse pro Minute eine Skala j aufweisen. Der Motordrehzahlregler 23 wird so eingestellt, daß \ der Motor bei seiner kleinsten Drehzahl von beispielsweise j fünf Umdrehungen pro Sekunde rotiert, obwohl die Motordrehzahl. ; nicht bekannt zu sein braucht. Dies bewirkt, daß der Zungenschalter S 2 in dem Stimulator mit. der doppelten Drehzahl des Motors betätigt wird. Die Impulse von dem externen Frequenzregler 22 steuern dann den elektronischen Zähler 21, um die Anzahl der Schwingungen des Zungenschalters zwischen den Schrittmacherimpulsen zu zählen. Diese digitale Information wird in eine analoge Spannung umgewandelt, die auf einem Meß^- gerät 25 ausgelesen wird«,

Während des Verfahrens wird die Drehzahl des Motors; 20 allmählich erhöht, bis der -^iektrokardiograpii etwa drei ausgelassene Herzschläge .nacheinander anzeigt. Es sei fei er däräii Erinnert, daß bei dem in Fig. 7 gezeigten Stiäiulato|· nttr die abwechselnd aufeinanderfoigönden Schläge ausgelassen werdeii* Wenn dies auftritt, ist älig&zeigt, daß Äii deift Herz te Energie unterhalb des S'chw'ellwertes der Stimulation:.:

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Jails die für die Stimulierung erforderliche Energie einen ->"v hohen prozentualen Anteil der von dem Stimulator verfügbaren" Energie darstellt, können ein Batterieverbrauch, eine.-hohe;;-..-.-.:.. Impedanz in dem Stimulatorkreis oder physiologische (Jriinde'.:/ für ein Versagen des Herzens, auf die Stimulierung-anzuspre-*--.' chen, angezeigt werden* Diese Schwellwertanalyse ist die' Analyse des gesamten Stimulatorsystems einschließlich des Senerators, der Herzreaktion, der Verbindungsleitungen, der Herz·* ■befestigung usw. Ein tatsächlicher ode"r" zu erwartender Batterieverbrauch stellt in den meisten Mllen das Hauptproblem dar. Da die Energiequelle für den Stimulator subkutan an einer vom Herzen entfernten Stelle in das Gewebe implantiert und \ über leiter mit dem Herzen verbunden ist, kann derStimulator bei örtlicher Betäubung entfernt und ein anderer kann an die Leitung angeschlossen werden, um dem Patienten das normale ^ Schrittmachertempo nur mit geringer Verzögerung wiederzugeben,,

Der erfindungsgemäße Schwellwert analysator ist zwar nur anhand der Verwendung eines Stabmagneten zur Betätigung des implantierten Zungenschalters für die Übertragung einzelner Lädungsmengen während der Schwellwertanalyse besehrieben worden; es' sei jedoch darauf hingewiesen, daß anstelle de's Stabmagneten '. auch ein Magnetfeld von anderen Quellen eingesetzt werden kann.

In einem Doppeltaktstimulator, wie er in dem TJS Patent Sr. . _■ " 3 511 111 beschrieben ist, in dem ein weiterer Zungenschalter zur Veränd^irung des Taktes vorgesehen ist,kann einer der Zungenschalter'in polarisierter Weise betriebeh werden» Auf · diese Weise stellt das Magnetfeld eine Ausw'ahlmÖgliehkeit dar, welcher Zungen$ehalter während der' Schwel!wertanalyse arbeitet. Iffit allgemeinen ist es jedoch uherhebiich, daß der den Takt verändernde Zungehschstlter.w&Ki'eKd dter Schweil#fertäfiälyöe betätigt wird, "da dieser Zungenschalter gerade äie ZeiiMau stattte der Sch^ittmacherzeitschaitüiig äMf irgendSineh Wert zwischen den h§heri und. niedrigen SchrittniaeHertak-ten ve'rah-defh

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wird. Wenn jedoch einmal der GrundSchrittmachertakt erreicht und durch den externen Frequenzregler während der Bchwellwertanalyse erhöht ist, macht es keinen Unterschied, wenn der Doppeltakt-Zungenschalter bei einer kleineren Frequenz betrieben wird, da er in der Zeitschaltung liegt und keine Wirkung auf die Ladungs.·. oder -^ntladungszeit des Kopplungskondensators O 1 ausübt. Dies geht_tauch aus der vorstehenden Beschreibung hervor.

Es sei ferner erwähnt, daß ein Halbleiterschalter anstelle des Zungenschalters S 2 eingesetzt werden kann, um die stufenförmigen Ladungen über einen kleinen Kondensator 0 2 nacn oder von einem Kopplungskondensator G 1 zu transportieren. Die Verwendung eines Halbleiterschalters S 2 erfordert eine weitere lnduktionsvorrichtung, um ihn zu triggern. Diese Vorkehrungen können aber ohne erfinderische Schritte von einem Durchschnitt sf achmann auf dem Gebiet der Elektronik getroffen werden. Jüine Induktivität mit einem in Reihe geschalteten Gleichrichter und einem Kondensator zum Aufbau einer Spannung, um einen Transistorschalter vorzuspannen, stellt ein Beispiel für eine Lösung dar. In jedem Fall sollte Wert darauf gelegt werden, solche Steuerungen für die Schalter auszuwählen seien sie nun magnetisch oder elektromagnetisch - die eine Unabhängigkeit von anderen Steuerfunktionen gestatten, wenn das Erfordernis für die Unabhängigkeit nicht auf andere Weise beseitigt ist.

Der "^adung transportierende Kondensator C 2 kann in bestimmten Fällen nahezu so groß sein, wie der KopplünaSkondensator G 1. Beispielsweise kann er ein Drittel bis die Hälfte der Kapazität des Konaensators G 1 besitzen und in diesem·Falle könnte eine Schwellvvertanalyse bei kleiner Frequenz noch durchgeführt werden. Denn wenn das ^üerz eines Patienten versagt, auf die ünergie von dem Kopplungskondensator G 1 allein anzusprechen, was in einigen Fallen auftriit, dann könnte der -tatient einen Permanentmagneten über dem Zungenschalter anordnen und bewir-

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ken, daß der Kondensator C 2 parallel zu dem Kondensator G 1 bleibt. In diesem Falle würden Impulse höherer Energie an das Herz geliefert werden, um den Patienten zu unterstützen, bis . ein Stimulator höherer Energie eingesetzt ist.

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Claims (6)

- 25 - 1074-8DX-1220 Patentansprüche

1. Implantierbarer Herzschrittmacher, der zur Fernmessung der Schwellwertenergie für die Herzstimulierung geeignet ist, gekennzeichnet durch eine elektrische Energiequelle (E 1), einen Kopplungs kondensat or (O 1) über den ein zu stimulierendes Herz mit einem Reihenkreis verbindbar ist, der die Energiequelle (E t) enthält und eine Ladung des Kopplungskondensators (C 1) ermöglicht, einen Ladung transportierenden Kondensator (G 2), dessen Kapazität wesentlich kleiner ist als die des Kopplungskondensators (0 1) und von dem ein Pol in einen Schaltkreis mit einem Pol des Kopplungskondensators (C 1) geschaltet ist, einen Entladekreis (5) für den Ladung tranportierenden Kondensator (G 2), eine fernbedienbare Schaltervorrichtung (S 2) in dem Stimulator, so daß der Ladung transportierende Kondensator (G 2) dem Kopplungskondensator (0 1) zur Aufnahme von Ladung aus dem Kopplungskondensator parallelschaltbar-.'und andererseits mit dem Entladekreis (5) verbindbar ist, ein erster Halbleiterschalter. (S 1) mit dem Kopplungskondensator (G 1) und mit einem Kreis in Reihe geschaltet ist, der das Herz enthalten kann, und durch eine Zeitschaltung (4), durch die der erste Halbleiterschalter (S 1) periodische leitend gemacht ist, so daß der Kopplungskondensator (G 1) entladbar und das Herz mit Impulsen elektrischer Energie stimulierbar ist, deren Größe von der frequenz abhängig ist, mit der die fernbedienbare Schaltvorrichtung (S 2) betätigt ist, wobei die Energie auf dem Kopplungskondensator (G 1) verkleinerbar ist, bis die Schwellwertenergie der Herzstimulierung erreicht ist.

2. Herzstimulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Halbleiter-Schaltanordnung (m 4) mit der ersten Halbleiter-Schaltanordnung (Q 1) in Reihe geschaltet ist, und diese Reihenschaltung mit der Energiequelle (E 1) verbunden ist, ein Pol des Kopplungskondensators

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(C 1) mit einem Punkt zwischen der ersten und der zweiten -. Halbleiter-Schaltanordnung verbunden ist, die zweite Halbleiter-Schaltanordnung (Q 4) durch die Zeitschaltung in einen leitfähigen Zustand versetztbar ist, so daß der Kopplungskondensator (G 1) ladbar und dadurch ein damit verbundenes Herz periodisch mit einem Impuls bestimmter Polarität stimulierbar ist, während die erste Halbleiter-Schaltanordnung (Q 1) durch die Zeinschaltung nicht leitend gemacht ist.

3. Herzstimulator nach Anspruch 1 oder 2, -d a d u- r c h g. e kennze ichne t, daß die fernbedienbare Schaltvorrichtungfein einpoliger magnetischer Zungenumschalter ist,

4. Analysatorsystem zur Messung der Schwellwertenergie der Stimulierung eines Herzens von außen, das durch einen implantierten Stimulator angeregt ist, der mit einem fernbedienbaren Schalter versehen ist zur Übertragung von Ladungsteilmengen von einem mit dem Herzen gekoppelten Kondensator mittels eines relativ kleinen Kondensators und eines Sntladekreises, gekenn ze i ohne t durch einen variablen^bteuerimpulsgeber (19), der mit dem fernbedienbaren Schalter (S 2) zur Übertragung von Ladungsteilmengen koppelbar ist, eine-Schaltvorrichtung (S 3)> die außerhalb des Körpers liegt und ebenfalls durch den externen Steuerimpulsgeber (19) bedienbar ist, eine elektronische Zählvorrichtung (21) zur Erzeugung von ^USgangssignalen entsprechend dem Betrieb der externen Schaltvorrichtung (S 3), einen externen Frequenzregler (22), mit dessen Hilfe elektrische Impulse auswählbarer Frequenz erzeugbar sind, die der gewünschten Folgefrequenz der Stimulierimpulse für das Herz während der Schwellwertanalyse entspricht, eine externe Spule (L 2), die mit Impulsen von dem externen Frequenzregler (22) speisbar und zur Induzierung von Steuerimpulsen in dem Stimulator bestimmt ist, die die Reizfolgefrequenz festsetzen und der Zähler (21) weiterhin in Koinzidenz mit dem Auftreten eines Stimulierimpulses einschaltbar und bei Auftreten des nächsten Stimulierimpulses ausschaltbar ist, so

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daß die Zahl der Takte der fernbedienbaren Schaltvorrichtung (S 2) zwischen den Stimulierimpulsen durch die Zählvorrichtung (21) gezählt ist, wobei die Anzahl der Schalttakte zwischen den Stimulierimpulsen, wenn das Herz nicht auf die Reize anspricht, ein Maß für den Teil der für die Herzstimulierung erforderlichen Energie ist, der von dem Stimulator verfügbar ist.

5· Analysatorsystem nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen digitalen-analogen Wandler (24), der für einen Empfang der digitalen Ausgangesignale von der Zählvorrichtung (21) geschaltet ist und mit dessen Hilfe diese Signale in ein analoges Signal umwandelbar ist, das eine Funktion der Anzahl der Zählraten ist, und ein Meßgerät (25), auf dem der analoge Signalwert als Pro t.entangabe der verfügbaren Energie anzeigbaT ist, die zur Stimulierung des Herzens zu einer Zeit erforderlich ist, zu der der fernbedienbare Schalter-(S2) bei einer Frequenz betrieben ist, die die Energie der Schrittmacherimpulse durch den Kopplungskondensator (G 1) verkleinert, bis der Schwellwert der Kerzstimulierung erreicht ist. -

6. .Anälyäatorsystem nach Anspruch 4 und/oder 5, dadurch gekenn ze ichnet, daß die Zählvorrichtung (21) zum ■%pfang eines S-teuersigrtals von dem Frequenzregler (22) mit diesem verbunden ist, so daß die Zählvorrichtung (21) bei Auftreten der Stimulierimpulse ein- bzw. ausschaltbar ist.

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