DE2217400A1

DE2217400A1 - Herzschrittmacher

Info

Publication number: DE2217400A1
Application number: DE2217400A
Authority: DE
Inventors: Bengt Svensson; Gunnar Wallin
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-04-11
Filing date: 1972-04-11
Publication date: 1973-10-25
Also published as: US3865119A; NL7217209A; FR2179861A1; JPS499885A

Description

Siemens Aktiengesellschaft Erlangen, 6. April 1972

Henkestraße 127

VPA 72/5050 6id /«L'

Herzschrittmacher

Die Erfindung bezieht sich auf einen Herzschrittmacher, insbesondere einen implantier bar en Herzschrittmacher, mit Mitteln zum selbsttätigen Absenken der Amplituden der vom Schrittmacher abgegebenen Reizimpulse. Schrittmacher dieser Art dienen dem Zweck, die Reizschwelle des Herzens mittels des Schrittmachers bestimmen zu können. Zu diesem Zweck wird, beispielsweise bei einem implantierten Schrittmacher, durch Einwirken eines Magnetfeldes auf einen im Schrittmacher vorgesehenen magnetfeldempfindlichen Schalter der Schrittmacher derart beeinflußt, daß er mit einer festen Frequenz arbeitet und sich die Amplitude der abgegebenen Reizimpulse fortlaufend erniedrigt. Aus der Anzahl der abgegebenen wirksamen Impulse des Herzschrittmachers, gerechnet von der Umschaltung des magnetfeldabhängigen Schalters bis zum Ausbleiben einer Antwort des gereizten Herzens, gibt dann ein Maß für die Berechnung der Reizschwelle des Herzens. Die Absenkung der Amplitude der Reizimpulse kann dadurch erzielt

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werden, daß der !Ladezustand eines über einen Widerstand aufzuladenden Kondensators dazu benutzt wird, den Ladestrom desjeni-^. gen Kondensators zu steuern, der zur Abgabe eines Reizimpulses über das Herz entladen wird. Diese Art der Steuerung der Amplitudenabsenkung ergibt jedoch nur eine schlecht definierbare Abstufung der Amplituden und auch die Reproduzierbarkeit der Abstufung ist nicht mit ausreichender Genauigkeit bei vertretbarem Aufwand zu realisieren.

Ausgehen4 davon ist es Aufgabe der Erfindung, bei einem Herzschrittmacher der eingangs genannten Art dafür zu sorgen, daß die Amplitudenabsenkung der Reizimpulse in genau definierbaren Stufen erfolgt. Die Reproduzierbarkeit der Abstufung soll mit einfachen und billigen Mitteln möglich sein. Darüber hinaus soll mit möglichst wenigen und wenig Platz benötigenden Bauelementen die gestellte Aufgabe zu lösen sein.

Erfindungsgemäß ist dies durch ein im Rhythmus der Reizimpulse gesteuertes Schrittschaltwerk zur Einschaltung von die Amplitude der Reizimpulse beeinflussender Schaltungselemente erreicht, die derart dimensioniert sind, daß die Absenkung der Amplituden in vorbestimmten, vorzugsweise gleich großen, Schritten erfolgt.

In Weiterbildung der Erfindung wird als Schrittschaltwerk ein Digitalzähler benutzt, der vorzugsweise in integrierter Bauweise ausgeführt ist. Auf diese Weise ist eine platzsparende und billige Schaltungsanordnung realisierbar. Als Schaltungselemente, die die Amplitude der Reizschwelle beeinflussen, werden vorzugsweise Pestwiderstände benutzt, die klein und billig sind und deren Werte sehr genau festgelegt werden können.

Bei bekannten Herzschrittmacherschaltungen wird die Höhe der Amplitude eines Heizimpulses durch den Ladezustand eines zur Reizimpulsabgabe zu entladenden Kondensators bestimmt und im

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Rahmen der Erfindung werden bei einer solchen Schaltung die Pestwiderstände mittels des Schrittsohaltwerkes in den Ladekreis des Kondensators eingeschaltet.

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Damit mit möglichst wenigen Widerständen auszukommen ist, sind diese in Weiterbildung der Erfindung in ihrer Größe gemäß einer geometrischen Reihe gestuft und einzeln miteinander kombinier- ■ bar. Durch die verschiedenen möglichen Kombinationen können bei \ Verwendung eines η-stufigen Binärzählers als Schrittschaltwerk mit n-Pestwiderständen 2ⁿ - 1 Kombinationen von Widerständen realisiert werden, deren Werte sich derart ergeben, daß die Amplituden in gleich großen Schritten bis auf Null abgesenkt werden können.

Nachfolgend wird anhand von drei Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen

Pig. 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Ausgangspunktes der Erfindung,

Pig. 2 ein Diagramm, aus welchem die gewünschte Abstufung der Impulsamplitude über der Zeit dargestellt ist,

Pig. 3 ein Schaltbild, aus dem die wesentlichsten funktionellen Bestandteile der Schaltung für die Absenkung der Schrittmacherimpulse ersichtlich ist.

In Pig. 1 ist mit 1 ein Verstärker, mit 2 ein magnetfeldabhängiger Schalter, mit 3 ein Triggerkreis, mit 4 ein astabiler Multivibrator, mit 5 ein monostabiler Multivibrator, mit 6 ein sogenannter Dosierungskreis und mit 7 der Ausgangsschalter eines Herzschrittmachers bezeichnet. Die Ausgangsimpulse des Herzschrittmachers gelangen über die Ausgangsklemme 8 an das Herz des Patienten. Über dieselbe leitung 8 werden auch

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EKG-Signale des Herzens abgenommen und zum Verstärker zurückgeleitet. Beim Fehlen natürlicher Herzaktionen wird im astabilen Multivibrator 4 entsprechend der Schaltzeit dieses Multivibrators eine Impulsfolge erzeugt, die über die monostabile Kipp* stufe den Schalter 7 beim Auftreten eines Impulses kurzzeitig schließt und dafür sorgt, daß dadurch ein Reizimpuls an das Herz abgegeben wird. Beim Vorhandensein natürlicher Herzaktionen werden diese über den Verstärker 1 und den Triggerkreis 3 an den astabilen Multivibrator 4 in dem Sinne gegeben, daß dieser jeweils auf seine Ausgangsstellung zurückgestellt wird. Auf diese Weise ist erreicht, daß nur beim Ausbleiben einer natürlichen Herzaktion vom Herzschrittmacher ein Reizimpuls an das Herz abgegeben wird. Durch Anlegen eines Magneten auf die Haut des Körpers über dem eingepflanzten Herzschrittmacher kann erreicht werden, daß der magnetfeldabhängige Schalter 2 schließt und den Triggerkreis abschaltet. Auf diese Weise wird erreicht, daß natürliche Herzaktionen keinen Einfluß mehr auf die Abgabe von Reizimpulsen haben. Demzufolge läuft der Schrittmacher mit der vom astabilen Multivibrator vorgegebenen Schrittmacherfrequenz. Gleichzeitig mit der Einschaltung des magnetfeldabhängigen Schalters wird der Dosierungskre^s 6 in später noch erläuterter Weise beeinflußt. Er dient dazu, daß nach dem Einschalten des magnetfeldabhängigen Schalters die Amplitude der Ausgangsimpulse des Herzschrittmachers stufenweise in gleich großen Schritten verringert werden. Den gewünschten Amplitudenverlauf

. zeigt Fig. 2, wobei die Amplitude A der vom Schrittmacher abgegebenen Impulse über der Zeit t aufgetragen ist. Die gestrichelte horizontale Linie gibt die Reizschwelle des Herzens an und die beiden vertikalen gestrichelten linien begrenzen den Zeitraum, in welchem der magnetfeldabhängige Schalter durch Anlegen eines Magneten aktiviert wurde. Der Pfeil 9 markiert

' den ersten Impuls der Impulsfolge, dessen Amplitude kleiner ist als die Reizschwelle des Herzens und der demzufolge nicht mehr zur Stimulation dee Herzens auereicht.

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Aus Fig. 3 ist die Schaltung des Dosierungskreises sowie die Ausbildung des Schalters 7 ersichtlich. Der Schalter 7 ist durch einen Transistor T realisiert, über welchen der Kondensator C entladen werden kann. Normalerweise ist der Transistor,gesperrt, so daß sich der Kondensator C'über den Widerstand R1 aufladen kann. Sobald jedoch vom monostabilen Multivibrator 5 ein Impuls über den Spannungsteiler R5, Rß an die Basis des Transistors gelangt, wird dieser leitend und gestattet die Entladung des Kondensators über das Herz des Patienten, wobei in der Fig. 3 der Ersatzwiderstand des Herzens mit R_T bezeichnet ist. Durch

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Aktivieren des Elementes 2 wird der aus den Schaltelementen I bis IV bestehende■Binärzähler eingeschaltet und dadurch erreicht, daß im Rhythmus der Schrittmacher impulse Widerstandskombinationen aus R1, R2, R3 und R4 eingeschaltet werden, welche durch Spannungsteilung die Spannung bestimmen, auf welche der. Kond.ensator zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen des monostabilen Multivibrators 5 aufgeladen werden kann. Die Widerstände sind- in ihren Werten geometrisch gestuft und gestatten daher bei ihrer Zusammenschaltung die Nachbildung einer linearen Widerstandsreihe . Die Schaltelemente I bis IV sind in digitaler Bauweise ausgeführt. Sie schalten in Abhängigkeit von den vom monostabilen Multivibrator 5 gelieferten Impulsen die Widerstände nacheinander in der Weise ein oder aus, daß alle Möglichkeiten der Zusammenschaltung der Widerstände R1 bis R4 ausgeschöpft werden. Die Schaltelemente I bis IV sind mit den üblichen Anschlußbezeichnungen versehen, so daß sich eine weitere Erläuterung erübrigt.

Die quantitative Bestimmung der maximalen Amplitude erfolgt mit Hilfe eines Frequenzmessers, welcher die Frequenz der Impulsfolge des monostabilen Multivibrators genau bestimmt. Da ein fester Zusammenhang zwischen dieser Frequenz und der Spannung der Batterien besteht, kann die Maximal amplitude anhand der gemessenen Frequenz - die ja der Stimulationsfrequenz entspricht - leicht abgelesen, werden. ..'.-.,-

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Die Erfindung-gestattet es, mit einfachen, billigen und wenig Platz benötigenden Bauteilen in stets reproduzierbarer Weise die Reizschwelle des Herzens genau und mit Sicherheit zu bestimmen, so daß auch die Möglichkeit gegeben ist, die zu erwartende Lebensdauer des Herzschrittmachers bezüglich der durch die Reizschwelle gegebenen erforderlichen Amplitudenhöhe zu
bestimmen.

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Claims

Patentansprüche

M ΛHerz Schrittmacher, insbesondere implantierbarer Herzschrittmacher, mit Mitteln zum selbsttätigen Absenken der Amplitude der vom Schrittmacher abgegebenen Reizimpulse, gekennzeichnet durch im Rhythmus der Reizimpulse gesteuertes Schrittschaltwerk (I bis IV) zur Einschaltung von die Amplitude der Reizimpulse beeinflussender Schaltungselemente· (R1 bis R4)j die derart dimensioniert sind, daß die Absenkung der Amplituden in vorbestimmten, vorzugsweise gleich großen, Schritten erfolgt.
2. Herzschrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schrittschaltwerk ein Digitalzähler benutzt ist.
5. Herzschrittmacher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungselemente durch Eestwiderstände realisiert sind.
4. Herzschrittmacher nach Anspruch 3» bei welchem die Höhe der Amplitude eines Reizimpulses durch den Ladezustand eines zur Reizimpulsabgabe zu entladenden Kondensators bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Pestwiderstände mittels des SchrittSchaltwerkes in den Ladekreis des Kondensators (C) einschaltbar sind.

■ 5. Herzschrittmacher nach Anspruch 4₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Werte der !Pestwiderstände gemäß einer geometrischen Reihe gestuft und einzeln miteinander kombinierbar sind.

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