DE19615844A1 - Implantable cardiac stimulation device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen implantierbaren Kardioverter-Defibrillator und/oder Herzschrittmacher zum Stimu lieren des Herzmuskels (Herz-Stimulationsvorrichtung) mit wenigstens einer mit dem Herzmuskel zu verbindenden Elektrode, einem programmierbaren elektrischen Schalt kreis zur Erzeugung von Stimulationsimpulsfolgen, mit denen die Elektrode beaufschlagbar ist, und mit einem mit dem genannten Schaltkreis verbundenen elektronischen Speicher, mit dem über mehrere Perioden des Herzschlags hinweg die herzschlagimmanenten elektrischen Vorgänge, insbesondere die Systolen und deren Eigenfrequenz fe, registrierbar und speicherbar sind, wobei der elektri sche Schaltkreis die gespeicherten elektrischen Vorgänge auswertet und entsprechende Folgen von antitachykardia len und antibradykardialen Stimulationsimpulsen abgibt.The invention relates to an implantable cardioverter defibrillator and / or pacemaker for stimulating the heart muscle (cardiac stimulation device) with at least one electrode to be connected to the heart muscle, a programmable electrical circuit for generating stimulation pulse sequences with which the electrode can be acted upon, and with an electronic memory connected to said circuit, with which the heartbeat-inherent electrical processes, in particular the systoles and their natural frequency f e , can be registered and stored over several periods of the heartbeat, the electrical circuit evaluating the stored electrical processes and corresponding consequences of antitachycardia and antibradycardial stimulation pulses.
Die beiden wesentlichen Typen von Herzstimulationsvor richtungen, nämlich Kardioverter-Defibrillatoren und sogenannte Herzschrittmacher (Pacer), arbeiten herkömml ich mit Stimulationsarten, die nach dem Auftreten von Tachyarrhythmien und Herzflattern, einsetzen.The two main types of cardiac stimulation directions, namely cardioverter defibrillators and so-called pacemakers, work conventionally I with stimulation types after the appearance of Use tachyarrhythmias and cardiac flutter.
Derartige Herz-Stimulationsvorrichtungen in der Form von Kardioverter-Defibrillatoren und/oder Pacern mit anti tachykardialen oder antibradykardialen Stimulationsmodi sind bekannt, z. B. gemäß US-PS 4 052 991 und US-PS 3 857 399. Die Stimulationsvorrichtungen gemäß dem vorgenann ten Stand der Technik geben jedoch Stimulationsimpulse ab, die bei der antitachykardialen Funktion nach dem Auftreten von Tachykardien mit einer Zeitverzögerung (delay) von ca. 1 s einsetzen.Such cardiac stimulation devices in the form of Cardioverter defibrillators and / or pacers with anti tachycardial or anti-bradycardial stimulation modes are known, e.g. B. according to U.S. Patent 4,052,991 and U.S. Patent 3,857 399. The stimulation devices according to the aforementioned However, the prior art gives stimulation impulses which, in the case of antitachycardial function after the Occurrence of tachycardia with a time delay Use (delay) of approx. 1 s.
Sie wirken übereinstimmend, d. h. die Periodendauer der Stimulationsimpulsfolge ist kürzer als die Periodendauer der Systolen in der Tachykardie. Diese verkürzte Impuls folge soll die bei der Tachykardie einsetzenden Extrasys tolen "abfangen". Bei Betrachtung der bei Tachykardien auftretenden Systolen-Frequenzen schließt sich demnach an die "delay"-Zeit eine kontinuierliche Stimulation mit einer gegenüber der Eigenfrequenz fe erhöhten Frequenz fs an. Diese Frequenz fs wird vorwiegend konstant gehal ten.They act in unison, ie the period of the stimulation pulse sequence is shorter than the period of the systoles in the tachycardia. This shortened pulse sequence is intended to "intercept" the extra systems used in tachycardia. In consideration of the tachycardias arising during systole frequencies continuous stimulation closes thus to the "delay" time with respect to the natural frequency f e increased frequency f s to. This frequency f s is mainly kept constant.
Es stellt sich die Aufgabe, eine Herz-Stimulationsvorrichtung anzugeben, die das Auftreten von Tachykardien im Vorfeld zu verhindern vermag.The task is to create a cardiac stimulation device indicate the occurrence of tachycardia can prevent in advance.
Diese Aufgabe wird durch eine Herz-Stimulationsvorrichtung, nämlich einen Kardioverter-Defibrillator oder einen Herzschrittmacher der eingangs genannten Art gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß mit dem elektrischen Schaltkreis bei Feststellung einer oder mehrerer aufeinanderfolgender, nicht der Eigenfrequenz fe gehorchenden Extrasystole(n) eine Folge von Stimula tionsimpulsen der Frequenz fs(t) erzeugbar ist, die nach dem Auftreten der Extrasystole(n) gegenüber der festge stellten vorherigen Eigenfrequenz fe mit einer höheren Frequenz fsi einsetzt und dann stetig retardiert, d. h. in der Frequenz fs stetig abfällt, bis die Frequenz fs(t) im wesentlichen der Eigenfrequenz fe entspricht, insbesondere, daß die Frequenz fs(t) bis unter die Eigenfrequenz fe auf eine Frequenz fsub fällt oder mit der Frequenz fe endet.This object is achieved by a cardiac stimulation device, namely a cardioverter defibrillator or a cardiac pacemaker of the type mentioned at the outset, which is characterized in that with the electrical circuit when one or more successive extrasystoles (s) which do not obey the natural frequency f e are ascertained. a sequence of stimulation pulses of frequency f s (t) can be generated, which, after the occurrence of the extrasystole (s), sets in at a higher frequency f si compared to the previous natural frequency f e and is then continuously retarded, ie in frequency f s decreases steadily until the frequency f s (t) essentially corresponds to the natural frequency f e , in particular that the frequency f s (t) falls below the natural frequency f e to a frequency f sub or ends at the frequency f e .
Diese Art der Erzeugung einer Folge von Stimulations impulsen wird ausgeführt in einer an sich bekannten Herz-Stimulationsvorrichtung wie im Oberbegriff des Anspruches 1 charakterisiert.This way of generating a sequence of stimulations impulse is carried out in a manner known per se Cardiac stimulation device as in the preamble of Claim 1 characterized.
Die erfindungsgemäße Herz-Stimulationsvorrichtung er zeugt eine im Anschluß an einen Extraschlag zunächst schnellere Folge von Stimulationsimpulsen mit einer höheren Frequenz fsi als die Frequenz fe (Eigen frequenz). Es erfolgt dann eine stetige Verlangsamung, bis die Frequenz fs(t) der Eigenfrequenz fe entspricht. Die Frequenz fs endet vorzugsweise bei Erreichen der Eigenfrequenz fe.The cardiac stimulation device according to the invention produces an initially faster sequence of stimulation pulses with a higher frequency f si than the frequency f e (natural frequency) following an extra blow. A slowdown then takes place until the frequency f s (t) corresponds to the natural frequency f e . The frequency f s preferably ends when the natural frequency f e is reached .
Die erfindungsgemäße Stimulationsvorrichtung kann daher neben den genannten und weiterhin verfügbaren Stimula tionsmodi einen weiteren Stimulationsmodus erzeugen, der nach jeder Extrasystole eingreift, auf die eine längere "kompensatorische" Pause folgt, ohne daß vorher eine Verzögerung für den ersten Stimulationsimpuls in einer Größenordnung von 1 s, wie beim Stand der Technik, ein setzt. So wird vorgeschlagen, daß das Zeitintervall ti zwischen der aufgetretenen Extrasystole und dem ersten Stimulationsimpuls mit der Frequenz fsi programmierbar ist, wobei vorzugsweise das Zeitintervall ti zwischen der aufgetretenen Extrasystole und dem ersten Stimula tionsimpuls zwischen beispielsweise 60 und 90% eines mittleren Zeitintervalls tmean zwischen zwei eigenfrequenten Systolen beträgt. Der Prozentsatz kann programmiert je nach der Vorzeitigkeit der Extrasystole variiert werden.The stimulation device according to the invention can therefore, in addition to the aforementioned and still available stimulation modes, generate a further stimulation mode which intervenes after each extrasystole, which is followed by a longer "compensatory" pause, without a delay for the first stimulation pulse of the order of 1 s, as in the prior art. It is proposed that the time interval t i between the occurred extrasystole and the first stimulation pulse be programmable with the frequency f si , preferably the time interval t i between the occurred extrasystole and the first stimulation pulse between, for example, 60 and 90% of an average time interval t mean between two natural frequency systoles. The percentage can be programmed according to the premature nature of the extrasystole.
Die Frequenz-Retardierung kann beispielsweise dahin gehend durchgeführt werden, daß der zeitliche Abstand der Stimulationsimpulse sich von Impuls zu Impuls um wenigstens 3% vergrößert, vorzugsweise 6-18%. Ein mittleres Zeitintervall tmean zwischen zwei eigen frequenten Systolen zur Bestimmung der Frequenz wird als gleitender Mittelwert über mehrere, beispielsweise 2-5 Herzschlag-Perioden bestimmt.The frequency retardation can be carried out, for example, in such a way that the time interval between the stimulation pulses increases from pulse to pulse by at least 3%, preferably 6-18%. An average time interval t mean between two natural frequency systoles for determining the frequency is determined as a moving average over several, for example 2-5 heartbeat periods.
Bei Auftreten zweier Extrasystolen ES in unterschiedli chem zeitlichem Abstand setzt die Frequenzbestimmung bei der letzten der Eigenfrequenz entsprechenden Systole an.When two extrasystoles ES occur in different The frequency determination is added at chemical intervals the last systole corresponding to the natural frequency.
Die Retardierung der zunächst höheren Frequenz kann linear erfolgen, beispielsweise nach der GleichungThe delay of the initially higher frequency can take place linearly, for example according to the equation
fs(t) = fsi [1 + t · (fe - fsi)/t₂]f s (t) = f si [1 + t · (f e - f si ) / t₂]
wobei t₂ der zeitliche Endpunkt der Stimulationsfolge ist.where t₂ is the end point of time Is stimulation sequence.
Die Retardierung der zunächst höheren Frequenz fs kann auch exponentiell, beispielsweise nach der GleichungThe delay in the initially higher frequency f s can also be exponential, for example according to the equation
fs(t) = fsi 3. e⁻α ·t)f s (t) = f si 3. e⁻ α · t )
erfolgen, wobei α = 1/t₂·ln(fe/fsi) ist.take place, where α = 1 / t₂ · ln (f e / f si ).
Eine weitere nützliche Eigenschaft der Herz-Stimulations vorrichtung ist, daß bei Detektion einer weiteren Extra systole die derzeit laufende Stimulationssequenz abbrechbar und nach der Extrasystole neu startbar ist.Another useful property of cardiac stimulation device is that upon detection of another extra systole is the current stimulation sequence can be canceled and restarted after the extrasystole.
Hierdurch wird darüberhinaus gewährleistet, daß eigene normale Systolen des Herzens nicht kontrastimuliert werden.This also ensures that your own normal heart systoles not contrast-stimulated will.
Die genannte Herz-Stimulationsvorrichtung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß mit ihr im Herz-Atrium oder im Herz-Ventrikel stimulierbar ist.The cardiac stimulation device mentioned is still characterized in that with her in the heart atrium or is stimulable in the heart ventricle.
Ein Anwendungsbeispiel wird anhand von zwei schema tischen Kardiogrammen erläutert. Die Figuren zeigen:An application example is based on two diagrams table cardiograms explained. The figures show:
Fig. 1 ein Elektrokardiogramm einer unbehandelten Tachykardie mit vorangehenden Extrasystolen; FIG. 1 shows an electrocardiogram of an untreated tachycardia preceding extrasystoles;
Fig. 2 eine Stimulationssequenz bei Auftreten von Extrasystolen zur Prophylaxe von Tachykardien. Fig. 2 is a stimulation sequence upon occurrence of extrasystoles for the prophylaxis of tachycardias.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung mit der Zeit t als X-Achse das Auftreten von Systolen S₁, S₂, S₃, S₄, S₅ im eigenfrequenten, normalen Abstand. Gestrichelt dargestellt ist der Zeitpunkt, zu dem eine weitere eigene "normale" Systole S₆ erwartet wird. In diesem Falle tritt jedoch eine Extrasystole ES auf. Dabei ist der Abstand zwischen S₅ und ES gegenüber dem normalen Abstand zweier Systolen verkürzt. Fig. 1 shows a schematic representation with the time t as the X axis, the occurrence of systoles S₁, S₂, S₃, S₄, S₅ at natural frequency, normal distance. The time at which another own "normal" systole S₆ is expected is shown in dashed lines. In this case, however, an extrasystole ES occurs. The distance between S₅ and ES is shorter than the normal distance between two systoles.
Zum erwarteten Zeitpunkt bei Zugrundelegung einer Eigen frequenz fe tritt eine weitere Systole S auf, die wiederum von einer Extrasystole ES gefolgt wird, die einen kürzeren zeitlichen Abstand von der Systole auf weist, als bei Einhalten einer normalen Frequenz (Eigen frequenz) zu erwarten wäre. Eine zu erwartende normale Systole S₉ fällt dagegen aus. Es entsteht die sogenannte kompensatorische Pause bis zum Auftreten einer weiteren Systole S₉, die in vielen Fällen von einer sogenannten Tachykardie (Steigerung der Herzfrequenz auf über 100 Schläge pro Minute) gefolgt wird. Eine solche Tachykar die besitzt eine "ungünstige Prognose" (vgl. PSCHYREM BEL, 255. Auflage, Artikel "Tachykardie").At the expected time when a natural frequency f e is used , a further systole S occurs, which in turn is followed by an extrasystole ES, which has a shorter time interval from the systole than would be expected if a normal frequency (natural frequency) were maintained . In contrast, an expected normal systole S₉ fails. The so-called compensatory pause arises until another systole S₉ occurs, which in many cases is followed by so-called tachycardia (increase in heart rate to over 100 beats per minute). Such a tachycar has an "unfavorable prognosis" (cf. PSCHYREM BEL, 255th edition, article "Tachycardia").
Fig. 2 zeigt die gleiche Anfangssituation. Die Systolen mit der normalen Frequenz fe S₁-S₅ treten in gleichem zeitlichen und normalen Abständen auf. Es tritt dann eine Extrasystole ES auf, und zwar in einem zeitlich kürzeren Abstand als es der Frequenz fe entspricht. Die Systole S₆ (gestrichelt) fällt aus. In der dann ein setzenden kompensatorischen Pause wird durch die Herz stimulationsvorrichtung gemäß Erfindung im Herz-Atrium oder im Herz-Ventrikel nach Auftreten der Extrasystole ES unter kürzerem Zeitabstand als der Abstand zwischen den beiden Normalsystolen S₁, S₂, . . . S₅ ein Stimulati onsimpuls SI₁ ausgelöst, dem ein zweiter Stimulationsim puls SI₂ und ein dritter SI₃ folgen. Fig. 2 shows the same initial situation. The systoles with the normal frequency f e S₁-S₅ occur at the same time and normal intervals. An extrasystole ES then occurs, namely at a shorter time interval than the frequency f e . The systole S₆ (dashed) fails. In the then a compensatory pause is set by the heart stimulation device according to the invention in the heart atrium or in the heart ventricle after the occurrence of the extrasystole ES at a shorter time interval than the distance between the two normal systoles S₁, S₂,. . . S₅ triggered a stimulation pulse SI₁, followed by a second stimulation pulse SI₂ and a third SI₃.
Die Abstände der Stimulationsimpulse sind in der Fig. 2 jeweils 10% größer als der vorhergehende gezwichnet. In Wirklichkeit beträgt die Vergrößerung nur etwa 3-5%. Es werden über einen so langen Zeitraum Stimulati onsimpulse abgegeben, bis wieder eine normale Eigensystole Se induziert ist.The intervals of the stimulation pulses are each 10% larger in FIG. 2 than the previous one. In reality, the magnification is only about 3-5%. Stimulation pulses are emitted over such a long period of time until normal self-systole S e is induced again.
Sollte keine eigene Systole Se auftreten, wird bei Unter schreiten der Eigenfrequenz fe durch die sich verlang samende Frequenz der Stimulationsimpulse SI₁, SI₂, . . . SI₅ eine Pause gemacht, um die Reaktion des Herzens abzuwarten. Nach dieser sogenannten Detektionsphase wird erneut eine Sequenz von Stimulationsimpulsen SI₁, SI₂, . . . ausgelöst. Letzteres wird auch dann angewandt, wenn erneut eine Extrasystole auftritt. Hierbei wird auch die derzeit laufende Stimulationsimpulssequenz abgebrochen und nach dem Auftreten der Extrasystole neu gestartet.If no own systole S e occur, if the natural frequency f e is undershot by the slowing frequency of the stimulation pulses SI 1, SI 2,. . . SI₅ paused to wait for the heart to respond. After this so-called detection phase, a sequence of stimulation pulses SI₁, SI₂,. . . triggered. The latter is also used if an extrasystole occurs again. The current stimulation pulse sequence is also aborted and restarted after the occurrence of the extrasystole.
Es zeigt sich, daß durch die durch die Herz-Stimulationsvorrichtung erzeugten Impulssequenzen eine Tachykardie offensichtlich in vielen Fällen verhindert werden kann.It turns out that through the cardiac stimulation device pulse sequences generated tachycardia can obviously be prevented in many cases.
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