DE2309173A1 - Ueberwachungsgeraet fuer herzschrittmacher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Ueberwachung dor Funktion von Herzschrittmachern.

Patienten mit Herzschrittmachern können, besonders in der akuten Phase ihrer Krankheit und unmittelbar nach der Inplantierung des Schrittmachers, dadurch Schwierigkeiten bekommen, dass der Schrittmacher den Herzschlag nicht richtig steuert. Dies kann eine Folge von Fehlern in der Elektronik, im Katheter oder bei der Plazierung des Katheters im Hyocard sein. Besondere Gefahr besteht dann, wenn die Stimulationsimpulse des Pacemakers nicht aufgenommen werden.

Um wirksame Stimmulation zu sichern, müssen mit Schrittmachern versehene Patienten überwacht werden, um festzustellen, ob der Schrittmacher richtig arbeitet und ob er den Patienten wirksam unterstützt. Besonders wichtig ist es zu wissen, wie oft

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und warum der Schrittmacher eingeschaltet wird, ob er sich zum richtigen Zeitpunkt einschaltet, ob seine Stimulationsimpulse vom Herzen aufgenommen werden und einen QRS-Folgeimpuls erzeugen oder ob er möglicherweise Schaden hervorruft. Häufige oder dauernde Benutzung eines synchronen Schrittmachers kann die Notwendigkeit für einen andern Schrittmachertyp anzeigen, z.B. für einen externen oder inplantierten asynchronen Typ. Fehlerhafte Impulsabgabe kann mechanisch wirkungslose Herzschläge zur Folge haben und unter bestimmten Umständen zu Kammerflimmern führen. Wenn kein QRS-FoIgeimpuls erzeugt wird (Nichtaufnähme), so heisst das, dass der Katheter falsch angeordnet wurde, sich von seiner ursprünglichen Position verschoben hat, nicht genügend Energie liefert oder einen mechanischen Fehler aufweist. In jedem Fall kann der Patient dadurch in grosse Gefahr gebracht werden.

Bei der künstlichen Stimulation des Herzens mit elektronischen Schrittmachern unterscheidet man folgende Funktionsarten: Die asychrone ventrikuläre Stimulation ist die einfachste Form der Stimulation mit einer fest vorgegebenen Impulsrate. Dabei ist die Stimulation von der elektrischen Aktivität des Herzens unabhängig und kann eine Konkurrenz zwischen den Schrittmacherimpulsen und den eigenen AktionsSignalen des Patienten zur Folge haben. Im Gegensatz dazu wird bei einer Form der synchronen Stimulation, nämlich bei der ventrikularinhibierten Stimulation, nur dann ein Stimulationsimpuls abgegeben, wenn die eigene ventrikuläre Impulsrate des Patienten unter die fest vorgegebene Rate dea Schrittmachers fällt. Wenn die Herzfrequenz oberhalb dieser Schwelle liegt, wird der Ausgang des Schrittmachers unterdrückt und es tritt kein Stimulationsimpuls auf. Dementsprechend wechselt das Patientenherz je nach Bedarf zwischen Aufnahme (d.h. ein QRS-Folgeimpuls innerhalb bestimmter Zeit nach dem Stimulationsimpuls) und Nichtaufnähme. Eine zweite Form des ventrikulären synchronen

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Schrittmachers schaltet wirkungslos in die QRS-Gruppe hinein, wenn die natürliche Impulsrate ausreicht und stimuliert das Herz wenn die natürliche Rate zu niedrig ist.

Bei der atrioventrikulären asychronen Stimulation muss bei anomalem Vorhof rhythmus mit einem Hersblock zwischen Atrioventrikular-Knöten und HIS-Bündel der Vorhofstimulationsimpuls den Vorhcf und nach einem festen Zeitintervall der Ventrikular-Stimulationsimpuls die Kammer stimulieren. Bei der atrioventrikulären synchronen Stimulation hingegen wird der Schrittmacher durch die ventrikuläre Depolarisation gesteuert und dadurch seine Stimulationsfrequenz automatisch an die natürliche Rate des Patienten angepasst. Die synchrone Stimulation erleichtert die natürliche Depolarisationsfolge im Herzen ohne die spontanen elektrischen Aktionsreize zu behindern. Der Patient wechselt je nach Bedarf zwischen natürlicher und künstlicher Stimulation.

Bei der asynchronen Vorhofstimulation muss der Schrittmacher den Vorhof anregen, während die Kammer normal depolarisiert. In diesem Fall, beim Vorliegen von Bradycardie und normaler atrioventrikulärer Ueberleitung wird der Vorhof stimuliert, während der ventrikuläre Schrittmacherimpuls unterdrückt oder nicht erzeugt wird. Bei der synchronen Vorhofstimulation schaltet sich der Schrittmacher wie bei den anderen öynchronen Stimulationsarten nur dann ein, wenn die natürliche Herzfrequenz unter einen fest vorgegebenen Wert sinkt.

Bisher ist keine Ueberwachsungseinrichtung für Herzschrittmacher verfügbar und zwar weder für inplantierte noch für externe Formen. Bei der normalen EKG-Aufzeichnung können zwar die Schrittmacherimpulse, die als sogenannte Schrittmacher-Störimpulse in EKG erscheinen,gezählt und ihre Frequenz bestimmt werden. Dies erlaubt jedoch keine Rückschlüsse auf die Wirksamkeit und Zuverlässigkeit der Stimulation, auf möglicher-

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weise sehr gefährliche Störeffekte, und auf die Häufigkeit der Schrittmacherbenutzung während einer bestimmten Zeitspanne (zur Beurteilung, wann ein temporäres System entfernt werden soll). Bisher verlässt man sich auf häufige Beobachtungen des EKG, was bestenfalls eine notdürftig brauchbare Methode ist. Ein Ueberwachungsgerät für die Schrittmacherfunktion, das die obige Information liefern kann und, falls nötig, einen Alarm abgibt, wäre in der Klinik von grossein Nutzen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die vorstehend genannten Probleme zu beseitigen, indem eine Einrichtung zur automatischen Signalanalyse der üblichen Schrittmacherformen und zur Alarmabgabe bei Nichtaufnahme zur Verfugung zu stellen.

Erfindungsgemäss wird dies erreicht durch ein Gerät der eingangs angegebenen Art, das Mittel zur Ableitung eines Elektrokardiogramms vom Patienten und zur Gewinnung eines QRS-Impulses aus dem Elektrokardiogramm und eine logische Verknüpfungsschaltung zur Abgabe eines Ausgangsimpulses, wenn der QRS-Impuls in einem bestimmten Abstand von dem im Elektrokardiogramm enthaltenen Schrittmacherimpuls erscheint, enthält.

Nachfolgend ist anhand der beiliegenden Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 ein Blockschaltbild eines Ueberwaehungsgerätes für Herzschrittmacher,

Figur 2 ein Schaltbild der QRS-Zeitgeberschaltung und des Detektors für spontane Herzschläge,

Figur 3 eine Anzahl von Impulsdiagrammen, die die gegenseitige Beziehung zwischen den von der Zeitgeberschaltung ge-

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lieferten Impulsen zeigen,

Figur 4 ein Blockschaltbild des Schrittmachcrdetektors,

Figur 5 ein Schaltbild der, Folgefrequenz-Dinkriminatora im Schrittmacherdetektor,

Figur 6 eine Anzahl von Iiiipulsdiagrammen zur Erläuterung der Funktion des Folgefrequenzdiskriminators,

Figur 7 eine Anzahl von Iinpulsdiagramnen zur Erläuterung der Funktion des Schrittmacherdetektors,

Figur 8 eine Tabelle der Schalterverbindungen für die verschiedenen Stimulationsarten,

Figur 9 ein detailliertes Schaltbild des Ventrikular-Stimulations-Teils,

Figur 10 Impulsdiagramne zur Erläuterung der Funktion des Ventrikular-Stimulations- und des Atrioventrikular-Stimulations-Teils mit einem bestimmten Schrittmacher und QRS-Signalen, wie sie bei der synchronen atrioventrikulären Stimulation auftreten,

Figur 11 ein detailliertes Schaltbild des Atrioventri-· kular-Stimulations-Teils,

Figur 12 ein detailliertes Schaltbild des Vorhof-Stimulations-Teils ,

Figur 13 eine Anzahl von Impulsdiagrammen zur Erläuterung der Funktion des Vorhof-Stimulations-Teils mit angenommenen QRS- und Schrittmacher-Signalen,

Figur 14 ein detailliertes Schaltbild der Alarmeinrichtung,

Figur 15 eine Anzahl von Impulsdiagramnen zur Erläuterung der Funktion der Alarmeinrichtung.

Wie in Figur 1 gezeigt, sind an einem Patienten 21 Elektroden 11 angebracht, die mit einem QRS-Detektor 23 verbunden sind, der die QRS-Gruppe ana3.ysiert und ein QRS-Triggersignal liefert, welches die vom Patienten erzeugte QRS-Gruppe angibt.

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Der Ausgang des QRS-Detektors ist mit einer QRS-Zeit^oberlogik 24 verbunden, die QRS-Zeitgebersignale liefert, deren Bedeutung im Folgenden ersichtlich wird. Ein mit der QR3-Z:.it~ geberlogik 24 verbundener Spontanimpulsdetektor 25 dient dazu, die QRS-Signale beim Fehlen eines Schrittmacherimpulses oder wenn sie später als eine bestimmte Zeitspanne nach dem Schrittroacherinipuls auftreten, zu erfassen, mit denen ein QRS-Indikator angesteuert wird. QRS-Signale, die bei Vorhof-, ventrikulärer- oder atrioventrikulärer Stimulation infolge einer Stimulation ο--impulsaufnähme auftreten, werden mit Hilfe der Signale A und G gesperrt, die ebenfalls dem Spontanimpusdetektor 2^lj zugeführt werden.

Die vom Patienten 21 abgeleiteten Signale werden ausserdem einem Schrittmacherdetektor 27 zugeführt, der bei Schrittmacherpatienten den Stimulationsimpuls im EKG erfasst.

Der Ausgang des Schrittmacherdetektors 27 liefert einen digitalen Ausgangsimpuls mit einer vorgegebenen Länge von etwa 10-20 ms. Der Schrittmacherdetektor 27 ist mit einer nachstehend als Vorhof-Kammer- oder AV-Schalter bezeichneten bistabilen Kippschaltung 28 verbunden, deren Stell- und Rückstelleingänge mit den Anschlüssen (a) in Verbindung stehen. Zwei Schalter S, und S„,die mit Erde verbunden sind, können an diese Anschlüsse (a) oder wahlweise an Anschlüsse (b) gelegt werden. Der Rückstelleingang der Kippschaltung 28 ist ausserdem mit der QRS-Zeitgeberlogik verbunden, um von dort einen QRS-Rückstellimpuls D, zu erhalten. Detektor 27 ist ausserdem mit zwei NAND-Toren 29 und 31 verbunden, von denen jedes mit den 0- und 1-Ausgängen des Flip-Flops oder AV-Schalters 28 verbunden sind. Der AV-Schalter dient im wesentlichen dazu, die vom Schrittmacherdetektor 27 kommenden Impulse einzuweisen. Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform der Patient einen Kammerschrittmacher besitzt, laufen die Schritt-

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macherinpulse über das NAND-Tor 29. V/enn der Patient andererseits eine Vorhof-Stimulation aufweist, so werden die Schrittmacherimpulse über das NAND-Tor 31 geführt. Wenn eine Atriovontrikular-Stimulation angewendet wird, dann werden die ersten Schrittmacherinipulse, die normalerweise Vorhof impulse sind, über das HAND-Tor 31 geleitet und der Schalter umgeschaltet, sodass die nachfolgenden Schrittmacherimpulse, welche normalerweise Kammer-Stimulationsimpulno, über das NAIID-Tor geführt werden.

Wie nachfolgend noch im einzeln gezeigt wird, hängt die Schaltungsweise des AV-Schalters von der Stimulationsart ab, die wiederum durch den vom Patienten getragenen Schrittmacher bestimmt wird. Entsprechend werden die Schalter S.. und S wahlweise mit den Kontakten (a) oder (b) gemäss den in der Tabelle der Figur 8 gezeigten Möglichkeiten verbunden.

Den NAND-Toren 29 und 31 sind zwei Folgefrequenz-Diskriminatoren 32 und 33 nachgeschaltet. Jeder dieser beiden Diskriminatoren besitzt einen Schalter S_ zur Verbindung mit den Anschlüssen (a) oder (b) wobei diese Verbindung wiederum von der jeweiligen Stimulationsmethode abhängt. Der Diskriminator 32 ist mit einem Kammer-Stimulations-Teil 34 verbunden, zu dem auch je eine Verbindung von der QRS-Zeitgeberlogik 24, einem noch zu beschreibenden Vorhof/Kammerstimulations-Teil 35 und einem Vorhofstimulations-Teil 36 verbunden ist. Der Kammerstimulations-Teil ist mit dem Vorhof/Kamme r-Stimulations-Teil 35» dem Spontanimpulsdetektor 25, einem noch zu beschreibenden Nichtaufnahme-Indikator 37, einem Aufnahme-Indikator 38 und über eine Alarmlogik 41 mit einem Nichtaufnahme-Alarm 39 verbunden. Der Folgefrequenzdiskriminator 33 ist über den Schalter S₁-, wenn dieser am Pol (a) anliegt, mit dem Vorhof/Kammer-Stimulations-Teil 35 und über den Schalter ö._t wenn dieser am Pol (a) anliegt, mit dem Vorhofstimulations-Teil verbunden. Der Vorhof/Kammer-Stimulations-Teil 35 ist

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ausserdem rait der QRS-Zeitgeberlogik 24 und dem Kammerstiinulations-Teil verbunden. Sein Ausgang ist mit dem Nichtaufnahme-Indikator 37 und über die Alarmlogik 41 mit dem Nichtaufnahme-Alarm 39 verbunden. Der Vorhofstirnulations-Teil 36 ist mit der QRS-Zeitgeberlogik 24 und dem Vorhof/Kammer-Stimulations-Teil 35 verbunden* Sein Ausgang führt zum Spontanimpusdetektor 25, zum Aufnahme-Indikator 30, zum Nichtaufnähme-Indikator 37 und über die Alarmlogik 41 zum Nichtaufnahme-Alarm 39.

Jeder der Indikatoren 26, 37 und 38 sowie der Alarm 39 kann ein sichtbares und/oder hörbares Signal abgeben. Beispielsweise können sichtbare Indikatoren mit Codefarben verwendet werden, deren Beleutung durch einen 200 ms Univibratorimpuls angesteuert wird. Ausserdem sind bei der vorliegenden Ausführungsform Zähler vorgesehen, mit denen die einzelnen Ereignisse wie Aufnahme, Nichtaufnähme, Spontanimpulse und Nichtaufnahme-Alarm gezählt werden.

Wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt, arbeitet die QRS-Zeitgeberlogik im wesentlichen mit verschiedenen Taktsignalen, die vom Ausgang des QRS-Detektors 23 abgeleitet werden, indem dieser einen Univibrator 51 ansteuert, welcher den in Figur 3 mit D- bezeichneten 300 ms Impuls liefert. Der Univibrator 51 steuert wiederum einen weiteren Univibrator 52 an, der einen mit Dp bezeichneten 155 ms Impuls liefert. Die Anstiegsflanke des 300 ms Impulses D₁ steuert noch einen dritten Univibrator an, der einen mit P bezeichneten Taktimpuls von 20 ms Dauer liefert. Ein mit C bezeichneten 10 ms Taktimpuls wird durch einen weiteren Univibrator 55 erzeugt, der von der abfallenden Flanke des 300 ms Impulses D₁ über einen Inverter 54 angesteuert wird.

In Figur 2 ist gezeigt, dass der Spontanimpulsdetektor ein NAND-Tor 56 enthält, welches dem Univibrator 55 nachge-

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schaltet ist und ausserdem mit dem vom Kammerstimulations-Teil 34 und vom Vorhofstimulations-Teil 36 kommenden Sperrsignalen A und G versorgt wird. Durch einen spontanen Herzschlag wird daher bei Vorhandensein einer QRS-Gruppe der QRS-Indikator aktiviert, es sei denn, dass die QRS-Gruppe während der Karaner- oder Vorhof-Aufnahme erscheint.

Ein Blockschaltbild des Schrittmacherdetektors ist in Figur 4 gezeigt. Die am Patienten 21 befestigten Elektroden liefern ein Herzaktionssignal über ein Verbindungskabel zu einem EKG-Eingangverstärker 13, dem ein Regelverstärker 14 nachgeschaltet ist, um die Schwankungen des Patientensignals auszugleichen. Es ist zu beachten, dass übliche Regelverstärker nicht schnell genug sind, um verschiedentlich auftretende plötzliche EKG-Schwankungen auszugleichen.

Der Ausgang des Regelverstärkers 14 ist mit einem Schmalbandfilter 15 zur Eliminierung von QRS-Gruppen und 60 Hz-Störungen verbunden. Der Filter 15 hat bei 3db eine Bandbreite von etwa 100-500 Hz mit einer Dämpfung von mindestens 18db/ Oktave. Diese Bandbreite reicht aus, um die Schrittmacherimpulsfrequenzen, die normalerweise in einem Frequenzbereich von 80-500 Hz liegen, so erfassen. Dem Filter 15 ist eine Gleichrichtereinheit 16 nachgeschaltet.

Die Einheit 16 ist getrennt über zwei Wege mit einem Vergleicher 30 verbunden und über eine 10-Diode 17 geerdet. Der erste der beiden V/ege enthält einen Regelverstärker 18. Der zweite Weg enthält eine hochaperrende Diode 19, die alt einem Integrator 12 verbunden ist, der die positiven Signale integriert. An die Diode 19 ist ein Regelverstärker 22 angeschlossen, dessen Ausgang zum Vergleicher 30 führt. Die Leitung zwischen Verstärker 22 und Vergleicher 30 hängt über einen Wiederstand 20 an einer Gleichspannungsquelle B+.

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Der Integrator 12 hat eine relativ kurze Anstiegszeit von beispielsweise 22 ms und eine relativ lange Abfallzeit von beispielsweise 1,5 Sekunden, eine Anstiegsimpedanz von beispielsweise 4,7 K, eine Kapazität von beispielsweise 4,7 Mikrofarad und eine Abfallimpedanz von ca. 320K. Selbstverständlich sind auch andere Wertekombinationen, beispielsweise ein Verhältnis von Anstiegs- zur Abfallzeit von 2:1 denkbar.

Der Ausgang des Vergleichers 30 ist mit einem Impulsbreit en-Diskriminat or 40 verbunden, der lediglich Impulse mit einer Breite von 0,5 bis 5 ms passieren lässt und kürzere oder längere Impulse sperrt, weil Schrittmacherimpulse eine Dauer von 1,0 bis 4,0 ms haben. Der Ausgangs-Univibrator 42 des Impulr-äbreiten-Diskriminators erzeugt einen normierten 20 ms Impuls.

Dem Univibrator 42 ist ein in Figur 5 gezeigter Folgefrequenzdiskriminator 43 nachgeschaltet. Dieser enthält einen mehrfach triggerbaren Univibrator 46 mit einer Impuls datier von 500 ms, der mit einem weiteren mehrfachen triggerbaren Univibrator 47 mit einer Impulsdauer von 750 ms verbunden ist. Dem negativen Ausgang des Univibrators 46 ist ein I\^TAND-Tor nachgeschaltet, dessen andere Eingänge von den Univibratoren 47 und 42 kommen. Die Verbindung zwischen Univibrator 47 und NAND-Tor 48 ist durch einen Schalter 49 unterbrochen, der über ein Relais 50 durch einen manuell betätigten Schalter 57 gesteuert wird.

Die Stellung d·· Schalten· 57 hängt tavon eb, #b asynchrone oder synchrone Schrittmacher überwacht werden sollen. In der Position für asynchrone Stimulation wird der Schalter für das Relais 50 geschlossen, so dass der Ausgangsimpuls vom Univibrator 47 zum NA^TjD-Tor 48 gelangen kann. Wenn der Schalter 57 in der Stellung für synchrone Stimulation steht, ist aj

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das Relais 50 ausgeschaltet und der Schalter 49 geöffnet, während ein anderes Relais 58 aktiviert wird, um über einen weiteren in diesem Zustand geschlossenen Schalter 59 eine feste Spannung an diesen Eingang des NAND-Tors 48 zu legen, Der Ausgang des ITAND-Tors 48 liefert das normalisierte 20 ms Schrittmachertriggersignal vom Univibrator 42.

Die Funktion des Folgefrequenz-Diskriminators ist am besten aus Figur 6 ersichtlich, in der gezeigt wird, dass die Schrittmacherimpulse ρ und Störimpulse η durch die Abfallflanke dee 200 ms Impulses des Univibrators 42 getriggert werden. Die ersten drei Impulsdiagramme entsprechen einem Betrieb, bei dem der Schalter 57 in der Stellung für synchrone Stimulation ist und in dem der Schrittmacher eine Folgefrequenz von 750 ms hat. Die nächsten vier Impulsdiagramme entsprechen einem Betrieb, bei dem der Schalter 57 in der Stellung für asynchrone Stimulation ist und bei dem der Schrittmacher eine Folgefrequenz von ungefähr 1 Sekunde hat. Es ist ersichtlich, dass der mehrfach ansteuerbare Univibrator 46 durch die Impulse ρ und η angesteuert, sein inventierter Ausgang dem NAND-Tor 48 zugeführt und die Anstiegflanke seines nicht i'nventierten Ausgangs zum Ansteuern des mehrfach ansteuerbaren Univibrators 47 mit einer Impulsdauer von 750 ms benützt wird.

Die Impulsdauer von 500 ms des Univibrators 46 entspricht einer Folgefrequenz von ungefähr 120 Schlagen pro Minute und dient dazu, Impulse mit einer höheren Folgefrequenz zu eliminieren. Eine untere Grenze wird durch die Kombinationen der Univibratoren 46 und 47 gebildet, deren kombinierte Periode etwa 48 Schläge pro Minute entspricht, sodass niedrigere Folgefrequenzen gesperrt werden. Dies ergibt ein Fenster von 48 bis 120 Schlagen pro Minute, das die Schrittmacherimpulse durchlässt. Schrittmacherimpulse haben normalerweise eine Folgefrequenz die innerhalb dieses Bereiches liegt. Erwünschtenfalls

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kann aber auch ein Programmschalter vorgesehen werden, mit dessen Hilfe die Breite des Fensters verändert werden kann.

Im Synchronbetrieb werden die Störimpulse n, wie in Figur 6 gezeigt, am Ausgang des NAND-Tors 48 durch den 500 ms-Univibrator eliminiert, wenn diese Störimpulse die Folgefrequenz auf mehr als 120 Schläge pro Minute erhöhen. Im Synchronbetrieb wird keine untere Grenze vorgegeben, da dies zur Folge hätte, dass ein erster Impuls ρ und/oder ein Impuls p, der unmittelbar nach einem fehlenden Schrittmacherimpuls folgt, verloren ginge, was im Synchronbetrieb unzulässig wäre. Beim asynchronen Betrieb werden Störimpulse η ausserhalb des 48-120 Schläge pro Minute/Fensters gesperrt. Die Verwendung eines Tors zur Sperrung der Impulse unterhalb der Untergrenze ist beim asynchronen Betrieb nicht problematisch, da bei diesem Betriebszustand ein fehlender Schrittmacherimpuls normalerweise bereits einen Alarm auslöst.

Zurückkommend auf Figur 4 kann es erwünscht sein, das Schrittmacher-Triggersignal bei der Erfassung eines Störsignals mit einem Störsignaldetektor 41 und einem NAND-Tor auszulöschen und zu sperren.

Die Funktion des Schrittmacherdetektors ist am besten aus den Figuren 4 und 7 ersichtlich, in denen gezeigt wird, dass die von den am Patienten 21 befestigten Elektroden 11 kommenden Signale durch den EKG-Vorverstärker 13» den Regelverstärker 14, den Bandpassfilter 15 und den Gleichrichter 16 bearbeitet werden, um das in Figur 7a gezeigte gefilterte, absolute EKG-Signal liefern. Durch den Bandpassfilter sind die QRS-Gruppen und 60 Hz-Störungen ausgeschaltet. In Figur 7b ist das Ausgangssignal des Regelverstärkers 18 durch die Kurve 60 und das durch Integration erhaltene verstärkte Schwellensignal vom Ausgang des Regelverstärkers 22 durch die Kurve 70 gezeigt.

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Das integrierte Schwellensignal 70 hat eine relativ kurze Anstiegszeit und eine relativ lange Abfallzeit weshalb es von früheren Schrittmacherimpulsen abhängt und sich damit an die effektive Schrittmacheramplitude genau anpasst und praktisch eine direkte Echtzeit-Schwelle für die Schrittmachersignale 60 liefert. Die relativ lange Abfallzeit des Integrators 12 ist lang genug, um eine brauchbare Schwelle oberhalb der meisten Stör- oder Rausch-Signale zu bilden und auf diese Weise eine fehlerhafte Ansteuerung durch Störungen zu verhindern. Andererseits ist die Abfallzeit kurz genug, um auf einen plötzlichen Schrittraacherausfall (beispielsweise 2 oder aufeinanderfolgende fehlende Impulse) zu reagieren und einen Alarmzustand anzuzeigen. Der Vergleicher 30 wird über den Viederstand 20 mit einer durch die Kurve 80 dargestellte Gleichspannung von ungefähr 0,5 Volt beaufschlagt, um eine minimale feste Schwelle zu errichten, bis zu der die variable Schwelle 70 absinkt und die ein weiteres Absinken der variablen Schwelle auf 0 verhindert, da in diesem Fall ein Ansprechen bereits auf geringe Störsignale erfolgen würde. Die Signale und 70 werden im Vergleicher 30 verglichen, wobei der Vergleicher 30 jedesmal dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn das Signal 60 das Signal 70 überschreitet..

Der Impulsbreiten-Diskriminator 40 dient dazu Impulse, die kurzer ale 0,5 und langer als 5 ms dauern, zu sperren. Wie früher bereits erwähnt wurde dieses Fenster von 0,5 bis 5 ms gewählt, da es die Impulsbreiten aller von der Industrie gelieferten Schrittmacher umfasst. In Figur 7c ist ein Schrittmacherimpuls 69* gezeigt, dessen Dauer ausserhalb des gewählten Fensters liegt und der deshalb in Figur 7d, die den Ausgang des Impulsbreiten-Diskriminators zeigt, nicht mehr erscheint.

Der Folgefrequenzdiskriminator 43 hingegen analysiert die Impulsrate oder Folgefrequenz des Ausgangssignal des Uni-

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vibrators 42 impulsweise, um festzustellen, welche der innerhalb der Schrittmacherfrequenz liegenden Impulse andere Effekte wie beispielsweise Muskeltremor angeben, die ausserhalb der Schrittmacherrate liegen und daher eliminiert werden können. Wie bereits erwähnt hat das hierfür verantwortliche Fenster eine Untergrenze von 48 und einer Obergrenze von 120 Schlagen pro Minute, die durch die Univibratoren 46 und 47 bestimmt sind.

Zurückkommend auf Figur 1 ist ersichtlich, dass die Ausgangsimpulse des AV-Schalters bezüglich ihrer Folgefrequenz diskriminiert werden, um für die Ueberwachung einen zuverlässigen Schrittmachertriggerimpuls zu liefern. Die Schalter S_ dienen zur Anpassung der Folge frequenzdiskriminatoren 32 und 33 an asynchrone oder synchrone Schrittmacher. Die Diskriminatoren 32 und 33 sind genau gleich aufgebaut und haben die gleiche Funktion wie der Folgefrequenzdiskriminator 43 des Schrittmacherdetektors 27.

Je nach der Stimulationsart, die überwacht werden soll, ist eine andere Kombination von Schalterstellungen der Schalter S- bis Sp und der noch zu beschreibenden Schalter Sg bis S₁₂ vorgeschrieben. Diese Kombinationen der Schaltstellungen sind in Figur 8 gezeigt, in der die folgenden Abkürzungen für die Stimulationsarten gewählt wurden: Asynchrone Kammerstimulation Vf, synchrone Kammerstimulation Vd, asynchrone Vorhof/Kammer-Stimulation A-Vf, synchrone Vorhof/Kammer-Stimulation A-Vd, asynchrone Vorhofstimulation Af und synchrone Vorhofstimulation Ad. Es iet zu beachten, dass im Falle der Ueberwachung einer bestimmten Stimulationsform, beispielsweise Vorhof/Kammer-Stimulation, die Signale der anderen Stimulations-Teile beispielsweise des Vorhof- und des Kammer-Stimulations-Teils, ebenfalls verwendet werden können, wie aus dem Folgenden ersichtlich ist. Wie aus dem Folgenden auch ersichtlich wird, ist den für die verschiedenen Stimulationsarten zuständigen

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Teilen 34, 35 und 36 gemeinsam, dass ein Bereich von bestimmten oberen und unteren Zeitgrenzen für die Zeitspanne von einem Stimulationsimpuls bis zum Auftreten der Impulsaufnahme besteht, die die richtige Wirkung des Schrittmachers anzeigt.

Bei der synchronen Vorhof/Kammerstimulation wird der Betrieb deB Kammerstimulation-Teils durch die in Figur 8 gezeigte Kombination der Schaltstellungen bestimmt. Der Kammerstimulations-Teil dient der Erfassung einer ventrikulären Aufnahme, die als ein Ansprechen auf die Stimulation durch Erzeugung eines QRS-Triggers innerhalb einer Zeitspanne von 300 ms nach dem Schrittmacherimpuls definiert werden kann. Bei der vorliegenden Ausführung wird dies dadurch erreicht, dass der QRS-Trigger ein 300 ms Fenster erzeugt, mit dessen Hilfe eine später aus 300 ms nach dem Schrittmacherimpuls auftretende QRS-Gruppe als nicht Aufnahme definiert wird.

Bei der synchronen Vorhof/Kammerstimulation sind die Schalter S_ in den Folgefrequenzdiskriminatoren 32 und 33 geöffnet, um die Rausch-Sperrung dieser Diskriminatoren zu verringern. Dies ist notwendig, weil sonst beim Auftreten eines Spontanimpulses der Vorhof- und/oder der Kammer-Stimulationsimpuls verloren gehen würde.

Wie in Figur 9 gezeigt, steuert bei der synchronen Vorhof/Kammer-Stimulation ein Impuls vom Folgefrequenzdiskriminator 32 einen 300 ms Univibrator 71, der den oberen Aufnahmebereich angibt und dessen Ausgangsimpuls mit seiner Abfallflanke einen Univibrator 73 ansteuert, der einen mit Verzögerung den Vorhof-Stimulationsimpuls angebenden 20 ms Impuls liefert, dessen Abfallflanke wiederum einen weiteren 20 ms Univibrator 74 triggert. Die Anstiegsflanke des 300 ms Impulses des Univibrators 71 triggert ausserdem einen Univibrator 72, der einen mit M bezeichneten 130 ms Impuls abgibt. Der 20 ms Impuls vom

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Univibrator 73 schaltet ein NAND-Tor 75 auf, falls er innerhalb des von der QRS-Gruppe abgeleiteten, mit D, bezeichneten 300 ms Impuses ankommt. Wenn am NAND-Tor 75 gleichzeitig Signale anliegen, wird ein die ventrikuläre Aufnahme anzeigender Impuls erzeugt. Dieser Impuls triggert einen mit einem NAND-Tor 77 verbundenen Univibrators 76, der einen 300 ms Impuls abgibt, welcher beim Auftreten einer ventrikulären Aufnahme als Sperrimpuls dient. Der 200 ms Impuls vom Univibrator 74, der dem NAND-Tor 77 zugeführt wird, wird somit gesperrt, wenn der 300 ms Impuls vom Univibrator 76 gleichzeitig anliegt. Das NAND-Tor ist dann nicht aufgeschaltet und somit ist auch das mit ihm verbundenen NOR-Tor 78 und das mit diesem verbundenen NOR-Tor 79 gesperrt. Wenn jedoch die Eingangssignale am NAND-Tor 75 nicht gleichzeitig anliegen, dann wird der Univibrator 76 nicht geschaltet und das NAND-Tor 77 ist aufgeschaltet, um die 20 ms Impulse vom Univibrator 74 über die NOR-Tore 78 und 79 der Alarmlogik 41 und dem Nichtaufnähmeindikator 37 zuzuführen.

Das NAND-Tor 75 ist ausserdem über einen Inverter 81 und ein NAND-Tor 82 mit einem NOR-Tor 83 verbunden. Das NAND-Tor 82, dessen zweiter Eingang mit dem Auegang eines NAND-Tors verbunden ist, ist aufgeschaltet, wenn der Ausgang des NAND-Tors 84 auf L liegt» Bin mit einem Eingang des NAND-Tors 84 verbundener Flip-Flop 85 wird an seinem Stelleingang durch den früher erwähnten Impuls C und an seinem Rückstelleingang durch einen die Vorhof/Kammer-Aufnahme angebenden Impuls B getriggert, wobei das letztere Signal von dem noch zu beschreibenden Vorhof/Kammer-3timulations-Teil kommt. Auf diese Weise wird das normalerweise positive Ausgangseignal des Flip-Flop 85 bei Anwesenheit des Impulses B auf 0 geschaltet. In diesem Fall schaltet der Ausgang des NAND-Tors 84 auf L um das NAND-Tor 82 aufzuschalten.

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Ein Ausgangsimpuls des NAND-Tors 82 wird über das HOR-Tor 83 dem Aufnahmeindikator 38 zugeführt. Das Signal des O-Ausgangs des Flip-Flop 85 wird über einen Inverter 86 einem NAND-Tor zugeführt. Dieses invertierte Eingangssignal des NAND-Tors 88 ist identisch mit dem L-Ausgang des Flip-Flop 85. Bei Anwesenheit des Impulses B ist das mit dem NOR-Tor 29 verbundene NAND-Tor 88 nicht aufgesehaltet. Ein NAND-Tor 87 wird gemäss Figur 8 nur im Asynchronbetrieb verwendet, wenn der Schalter Sq mit dem Anschlusspunkt (a) verbunden ist.

Wie in Figur 10 gezeigt, ist bei der Vorhof/Kammer-Stimulation bei einem Patientensignal mit Vorhof- und Kammer-Stimulationsimpulsen am Ausgang des NAND-Tors 75 ein die Kammer-Aufnahme anzeigender Impuls vorhanden, da der verzögerte Kammer-Stimulationsimpuls vom Univibrator 73 in das durch den QRS-Impuls D definierte 300 ms Fenster fällt. Deshalb wird bei der synchronen Vorhof/Kammer-Stimulation in diesem Fall ein Aufnahmeimpuls B auftreten, was nachfolgend aus der Beschreibung des Vorhof/Kammer-Stimulations-Teils ersichtlich wird. Somit wird vor dem Eintreffen des die Kammeraufnahme angebenden Impulses der L-Ausgang des Flip-Flop 85 auf 0 geschaltet, um den Ausgang des NAND-Tors 84 auf L zu schalten und das NAND-Tor 82 mit einem Ausgangsimpuls des Inverters 81 aufzuschalten, wodurch über das NOR-Tor 83 der Aufnahmeindikator 38 angesteuert wird.

Bei Anwesenheit eines Vorhcfstimulationsimpulses im Abstand von 120 ms vom QRS-Trigger und bei Abwesenheit eines Kammer-Stimulationsimpulses wird der Univibrator 71 wegen des Fehlens des Kammer-Stimulationsimpulses nicht angesteuert, da der erste Impuls (der VorhofStimulationsimpuls) über dem AV-Schalter 28 dem Vorhof/Kammer- und dem Vorhof-Stimulations-Teil zugeführt wurde. Es wird jedoch durch den Kammerstimulations-Teil keine Nichtaufnähme festgestellt, weil der QRS-Trigger,

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der bei der synchronen Vorhof/Kammer-Stimulation spontan ansprechen kann, den Kammer-Stimulationsimpuls sperren kann. Deshalb wird, wie nachstehend bei der Diskussion des Vorhofstimulations-Teils gezeigt werden wird, solange Vorhofannahme stattfindet und ein QRS-Trigger anliegt, keine Nichtaufnahrne angezeigt. Wenn bei der Vorhof/Kammer-Stimulation überhaupt kein Stimulationsimpuls oder nur ein Kamme r-Stiuiulat ions impuls vorliegt, dann wird der gegebenenfalls vorhandene erste Stimulationsimpuls den Vorhof/Kammer- und den Vorhof-Stimulations-Teilen zugeführt und der Kammerstimulations-Teil kann keine Anzeige liefern, weil der Univibrator 71 nicht getriggert wird.

Wie wiederum aus Figur 1 ersichtlich ist, wird bei der synchronen Vorhof/Kammer-Stimulation der Ausgang des Folgefrequenzdiskriminators 33 über den Schalter S- und den Anschluss (a) dem Vorhof/Kammer-Stimulations-Teil zugeführt, der sich in der in Figur 8 gezeigten Schaltkombination befindet. Der Vorhof/Kammer-Stimulations-Teil dient zur Erfassung einer Vorhof/Kammer-Aufnähme, die als Ansprechen eines Kammer-Stimulationsimpulses innerhalb einer Zeitspanne von 120 ms bis 250 ms nach dem Vorhof-Stimulationsimpuls definiert werden kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird dies erreicht, indem der Kammerstimulationsimpuls ein 130 ms dauerndes Fenster erzeugt, das für Kammerstimulationsimpulse die vor oder nach diesem Fenster erscheinen, einen Nichtaufnahmefall definiert.

Der in Figur 11 gezeigte Vorhof/Kammer-Stimulations-Teil, nachfolgend kurz mit AV-Kanal bezeichnet, weist als Eingang einen Univibrator 91 mit einer Impulsdauer von 250 ms auf, die die Obergrenze des Aufnahmebereichs angibt. Der Univibrator ist mit einem weiteren Univibrator 92 verbunden, den er mit seiner Abfallflanke triggert und der einen 10 oder 20 ms dauernden Impuls liefert, welcher den verzögerten Vorhof-

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Stimulationsimpuls angibt. Der Univibrator 92 steuert mit seiner Abfallflanke einen weiteren 20 ms Univibrator 93 an, der mit einem Eingang eines NAND-Tors 94 verbunden ist. Der 20 ms Ausgangsimpuls des Univibrators 92 wird einem Eingang eines NAND-Tors95 zugeführt, dessen zweiter Eingang mit dem 130 ms dauernden Impuls M beaufschlagt wird, der vom Univibrator 72 des Kammerstimulations-Teils kommt. Die Bedingungen für eine Vorhof/Kammer-Aufnähme werden durch die Periode des Univibrators 91 und diejenige des Univibrators 72 festgelegt, die sich wiederum aus der minimalen und der maximalen Zeitspanne bestimmen, die zwischen dem Vorhof- und dem Kamraer-Stimulationsimpuls bestehen kann. Diese Bedingung besteht im NAND-Tor 95, das einen Ausgang B besitzt und dessen Aufschaltung eine Vorhof/ Kammer-Aufnahme anzeigt. Das Signal B wird, wie bereits früher im Zusammenhang mit der Figur 11 gezeigt, dem NOR-Tor 88 und über diese dem Aufnahmeindikator 38 zugeführt.

Das NAND-Tor 95 ist mit einem Univibrator 96 mit einer Impulsdauer von 300 ms verbunden, dessen Ausgangs impuls mit J bezeichnet ist. Mit dem Ausgang des Univibrators 96 sind je ein Eingang der NAND-Tore 94 und 97 verbunden. Schliesslich ist je ein weiterer Eingang der Tore 94 und 97 mit dem Anschluss (a) dee Schalters S₁₀ verbunden, der im geschlossenen Zustand die entsprechenden Eingänge der NAND-Tore auf 0 legt und im Synchronbetrieb ihre Aufschaltung verhindert.

Wie bereits erwähnt wird bei der synchronen Vorhof/ Kammer-Stimulation dem !Patienten nur bei Bedarf ein Stimulationsimpuls zugeführt. Daher kann in vielen Fällen, in denen ein Kammer-Stimulationsimpuls fehlt der Schrittmacher richtig arbeiten und der Nichtaufnahmeindikator oder die Alarmlogik dürfen nicht aktiviert werden. Bei der synchronen Vorhof/ Kammer-Stimulation hindert der Schalter S₁₀ die NAND-Tore 94 und 97 am Aufschalten. Ss ist zu beachten, dass beim Fehlen

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der QRS-Gruppe im richtigen Intervall durch die Grenzwerte des üblichen QRS-Folgefrequenz-Messgerätes ein Alarm ausgelöst wird. Das NAND-Tor 97 wird ausserdem mit einem Impuls ρ von der QRS-Zeitgeberlogik "beaufschlagt. Der Ausgang des NAND-Tors 94 ist mit einem NOR-Tor 98 verbunden, dessen zweiter Eingang über einen Schalter S₁₁ mit dem Ausgang des NAND-Tors 97 verbunden ist. Der Ausgang des NOR-Tors 98 ist mit dem NOR-Tor 79 des Kamnerstimulations-Teils verbunden, dessen Ausgang zur Alarmlogik führt.

Mit der in Figur 10 angenommenen Folge der Vorhof- und Kammer-Stimulationsimpulse und des QRS-Triggers wird durch das Auftreten eines Kammer-Stimulationsimpulses innerhalb von 120-250 ms nach dem Vorhof-Stimulationsimpuls das NAND-Tor aufgesehaltet, wodurch der Aufnahmeindikator 37 eine Vorhof/ Kammer-Aufnähme anzeigt. Die NAND-Tore 94 und 97 bleiben während des Auftretens von Ausgangsimpulsen des Univibrators 93 und des Impulses P gesperrt, weil einer ihrer Eingänge über den Schalter S₁₀ geerdet ist.

Bei einem anderen Patientensignal, das beispielsweise nur einen Vorhof-Stimulationsimpuls, überhaupt keinen Impuls oder nur einen Kammer-Stimulationsimpuls aufweist, ist es klar, dass am Ausgang des NAND-Tors 95 kein Aufnahmeimpuls erscheint. Deshalb tritt am Ausgang des Univibrators 96 kein Sperrimpuls auf. In diesem Fall könnte lediglich am QRS-Indikator 26 einen Impuls auftreten, der einen Spontanimpuls anzeigt. Ist das nicht der Fall, so erfasst das übliche Herzfrequenzmessgerät die Unregelmässigkeit und liefert einen Alarm. Jedoch sind beim Synchronbetrieb die Vorhof- und/oder Kammer-Stimulationsimpulse nur bei Bedarf anwesend, sodass ihr Fehlen belanglos ist, solange das Herzfrequenzmessgerät keine niedrigere Herzfrequenz anzeigt.

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Wie in Figur 1 angezeigt, wird bei der synchronen Vorhof/ Kammer-Stimulation der erste Stimulationsimpuls jeder vom Patienten abgeleiteten Impulsfolge auch noch über den AV-Schalter 28 dem Folgefrequenzdiskriminator 33 und über den in Stellung (a) stehenden S. dem Vorhofstimulations-Teil zugeführt. Der Vorhofstimulations-Teil dient der Erfassung einer Aufnahme, die als Erzeugung eines QRS-Triggers innerhalb einer Periode von etwa 120 ms bis 250 ms nach dem Vorhof-Stimulationsimpuls definiert ist.

Wie in Figur 12 gezeigt, besteht der Eingang des Vorhofstimulations-Teils, nachfolgend kurz Α-Kanal, aus einem Univibrator 101, der einen 250 ms Impuls erzeugt, dessen Abfallflanke einen weiteren Univibrator 102 ansteuert, welch letzterer einen den verzögerten Vorhof-Stimulationsimpuls angebenden 20 ms Impuls erzeugt. Der Univibrator 102 ist mit einem Eingang eines NAND-Tors 103 und mit einem weiteren Univibrator 104 verbunden, der mit der Abfallflanke des einkommenden 20 ms Impulses einen v/eiteren 20 ms Impuls erzeugt. Dem zweiten Eingang des NAND-Tors 102 ist ein als D₂ bezeichneter 155 ms Impuls zugeführt, der als Vorhof-Aufnahme-Fenster definiert werden kann und dessen Anstiegsflanke mit dem QRS-'Trigger koinzident ist. Die durch das NAND-Tor 103 verkörperte Bedingung ist, dass die Verzögerung zwischen den Vorhof-Stimulationsimpuls und dem QRS-Trigger nicht kürzer als 120 ms und nicht höher als 275 ms ist, wodurch eine Vorhof-Aufnahme definiert wird.. Beim Best.ehen einer Vorhof-Aufnahme wird ein NAND-Tor 105 aufgeschaltet, dessen Ausgangsimpuls dem Aufnahmeindikator zugeführt wird. Wenn jedoch gleichzeitig am NAND-Tor 105 ein Impuls J anliegt, ist dieses Tor gesperrt, was bedeutet, dass im Falle einer Vorhof/Kammer-Auf nähme bei der synchronen Vorhof/Kammer-Stimulation eine Vorhof-Aufnahme bedeutungslos ist.

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Wenn das NAND-Tor 103 aufgeschaltet ist, wird ein Univibrator 106 getriggert, um einen 300 ms Impuls abzugeben, der als Vorhof-Aufnahme-Sperrimpuls G bezeichnet werden kann. Der Univibrator 106 ist mit 2 NAND-Toren 107 und 108 verbunden. Ein weiterer Eingang des NAND-Tors 107 ist mit dem Ausgang des Univibrators 104 verbunden und der dritte Eingang des NAND-Tors 107 wird mit dem Signal J vom Univibrator 96 des AV-Kanals beaufschlagt. Das NAND-Tor 108 wird über seinen zweiten Eingang mit einem von der QRS-Zeitgeberlogik kommenden Impuls P beaufschlagt. Das NAND-Tor 107 ist direkt und das NAND-Tor 108 über einen Schalter S₁~ und dessen Pol (a) mit einem NOR-Tor 109 verbunden. Das NOR-Tor 109 wiederum ist mit einem Eingang eines NAND-Tors 111 verbunden, dessen zweiter Eingang ebenfalls mit dem vom Univibrator 96 kommenden Impuls J beaufsichtigt wird. Der Ausgang des NAND-Tors 111 ist über das NOR-Tor 79 mit der Alarmlogik 41 verbunden.

Wie in Figur 13 gezeigt, wird unter der Annahme einer synchronen Vorhof/Kammer-Stimulation durch das Auftreten eines QRS-Triggers innerhalb der vorgeschriebenen Zeitspanne nach dem Vorhofstemulationsimpuls das NAND-Tor 103 aufgeschaltet, da der verzögerte Vorhofstimulationsimpuls vom Univibrator 102 mit 20 ms Dauer in das für die Vorhof-Aufnähme definierte 155 ms dauernde Fenster fällt. Der Aufnahme-Indikator 38 wird jedoch nur beim Fehlen einer Vorhof/Kammer-Aufnähme angesteuert, da das vom Univibrator 96 kommende Signal J andernfalls das NAND-Tor 105 sperren würde. Damit das NAND-Tor 107 aufge schaltet werden kann,müssen Vorhof-Aufnahme und Vorhof/Kammer- Aufnahme gleichzeitig fehlen, wobei in diesem Fall die Alarmlogik 41 und der Nichtaufnahme-Indikator 37 aktiviert werden.

Falls bei der synchronen Vorhof/Kammer-Stimulation ein Vorhof-Stimulationsimpuls fehlt, wird über den AV-Schalter der Kammer-Stimulationsimpuls dem Α-Kanal zugeführt. Falls

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beide Stimulationsimpulse fehlen, wird der Univibrator 101 nicht angesteuert, sodass der Α-Kanal nicht arbeitet, was aber im Synchronbetrieb bedeutungslos ist, vorausgesetzt, die Herzfrequenz ist nicht abgesunken. Im Fall eines fehlenden QRS-Triggers bei vorhandenem Vorhof-Stimulationsimpuls schaltet wie vorstehend erwähnt das NAND-Tor 107 durch und aktiviert die Alarmlogik und den Nichtaufnahme-Indikator 37.

Die Alarmlogik 41 ist in Figur 14 und ihre Funktion in Figur 15 gezeigt. Ihre Aufgabe besteht darin, ein Alarmsignal zu liefern, wenn innerhalb eines laufend nachgeführten Intervalls von 6 Sekunden Dauer, drei einzelne Schrittmacherimpulse ohne nachfolgende Aufnahme gezählt werden. Die Ausgangssignale des NOR-Tors 79 des Kammer-Stimulations-Teils, die in Figur 13 mit 121 bezeichnet sind, werden einem Steuer-Flip-Flop 122 zugeführt. Gezählt werden müssen die Impulse 121, bei denen in einem der drei Kanäle eine Nichtaufnahme stattgefunden hat.

Die ersten Impulse 121 triggern den Steuer-Flip-Flop mit ihrer Anstiegsflanke, sodass dieser ein Ausgangssignal liefert, das einen Univibrator 123 mit einer Impulsdauer von 6 Sekunden ansteuert. Der Ausgang des Univibrators 123 liegt am einem Eingang des NAND-Tors 124, das die ersten zu zählenden Impulse 121 einem Dreierzähler 125 zuführt. Der zweite Impuls 121 schaltet den Steuer-Flip-Flop 122 um, sodass dieser einen weiteren Univibrator 126 für eine weitere Dauer von 6 Sekunden ansteuert, worauf dieser einen Impuls an ein NAND-Tor 127 abgibt, das den zweiten zu zählenden Impuls 121 einem Dreierzähler 128 zuführt. Der zweite Impuls 121 wird ausserdem im Zähler 125 gezählt, da der 6 Sekunden dauernde Impuls des Univibrators 123 das NAND-Tor 124 noch offen hält.

Am Ende seines Ausgangsimpulses schaltet der Univibrator 123 den Zähler 125 über ein NOR-Tor 129 auf 0 zurück. Der dritte Impuls 121 stellt nun den Zähler 125 wieder auf 1 und den

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Zähler 128 auf 2. Der Vierte der Impulse 121 stellt den Zähler 125 auf 2 und den Zähler 128 auf 3, da am NAND-Tor 127 noch der Ausgangsimpuls des Univibrators 126 anliegt. Wenn der Zähler 128 innerhalb von 6 Sekunden drei Impulse gezählt hat, gibt er einen Ausgangsimpuls an einen Univibrator 131 ab, dessen Ausgangsimpuls über ein NOR-Tor 132 den Nichtaufnahmealarm ansteuert. Ausserdem schaltet der Univibrator 131 den Zähler 128 über ein NOR-Tor 133 zurück. In entsprechender Weise schaltet ein Univibrator 134 nach einer Ansteuerung über das NOR-Tor 129 den Zähler 125 zurück. Auf diese Weise werden die Zähler 125 und 128 entweder am Ende der 6 Sekunden dauernden Zeitspanne der vorgeschalteten Univibratoren oder durch die Ansteuerung der ihnen nachgeschalteten Univibratoren zurückgestellt.

Wie aus den Figuren 14 und 15 ersichtlich, wird das 6 Sekunden dauernde Fenster kontinuierlich nachgeführt. Zusätzlich kann beispielsweise durch eine Dauer des Nichtaufnahmealarms von 10 Sekunden sichergestellt werden, dass keine einzelnen Impulse in dieser Zählperiode verloren ging.

Bis hierher wurde die Funktion der drei Kanäle anhand einer synchronen Vorhof/Kammer-Stimulation erklärt. Im Folgenden soll kurz erläutert werden, wie die drei Kanäle bei anderen Stimulationsarten arbeiten. Hierzu wird erneut auf Figur 8 verwiesen, in der die Schaltkombinationen für die drei Kanäle und die verschiedenen Stimulationsarten angegeben sind. Vor der Beschreibung der Funktion bei anderen Stimulationsarten ist darauf hinzuweisen, dass die Erfassung eines Fehlers im Schrittmacher selbst auf verschiedene Weise möglich ist. Bei spielsweise ist bei asynchronem Betrieb das Fehlen eines Stimulationsimpulses ein Hinweis auf einen Fehler des Schrittmachers. Bei den synchronen Stimulationsarten ist das gleich zeitige Auftreten einer unter einer bestimmten Grenze liegenden

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. QRS-Frequenz und dos Fehlens von Stimulationsimpulsen ein Fehlerindiz. Selbstverständlich kehrt bei totalen Schrittmacherausfall der Patient zu seinem meist langsamen Eigenrythmus zurück, was durch die normale Herzfrequenzübervrachung in den üblichen Ueberwachungssysteinen erfasst wird.

Bei der asynchronen Kammerstimulation, der einfachsten Stimulationsart, ist die Stimulation unabhängig von der elektrischen Aktivität des Herzens und die Folge einer Kombination aus den stimulierten Herzschlägen und der Eigenaktivität des Patienten. Bei dieser Methode bleibt der AV-Schalter 20 mit Hilfe des Schalters S, abgeschaltet. Der vom Schrittmacherdetektor 27 kommende Schrittmacherimpuls gelangt über den Folgefrequenzdiskriminator 32 in den Kammerstimulations-Teil wobei der Folgefrequenzdiskriminator Schrittmacherimpulse unterhalb 48 pro Minute und oberhalb 180 pro Minute eliminiert.

Der Kamme rs t imulati ons impuls wird daraufhin im Kammerstimulations-Teil durch den 300 ms Univibrator 71 verzögert, seine Abfallflanke steuert einen 20 ms Univibrator 73 an, der wiederum das NAND-Tor 75 aufschaltet, wodurch während des 300 ms dauernden Fensters D₁ von der QRS-Zeitgeberlogik 24 eine Kammer-Aufnahme angezeigt wird. Das NAND-Tor 82 wird aufgeschaltet, um den Aufnahmeindikator 38 anzusteuern. Das NAND-Tor 75 erzeugt über den Univibrator 76 einen 300 ms dauernden Impuls, um den weiterverzögerten Impuls des Univibrators 74 daran zu hindern, das NAND-Tor 77 zu passieren, weshalb der Nichtaufnahmeindikator 37 oder die Alarmlogik 41 nicht angesteuert wird.

Wenn der 20 ms dauernde Impuls des Univibrators 73 nicht in das 200 ms dauernde Fenster D₁ fällt, dann scheint der QRS-Trigger entweder zu fehlen oder später als 300 ms nach der Kammerstimulation aufzutreten, wobei in diesem Fall keine

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Kammeraufnahme stattfinden würde und das NAND-Tor 75 nicht aufgeschaltet würde. In diesem Fall schaltet der verzögerte Ausgangsimpuls des Univibrators 74 das NAND-Tor 77 auf, wodurch die Alarmlogik und der Nichtaufnahmeindikator 37 angesteuert werden. Nach dem Auftreten dreier solcher Nichtaufnahme-Ereignisse innerhalb von 6 Sekunden wird der Nichtaufnahmealarm betätigt.

Wenn infolge eines defekten Schrittmachers ein Kammerstimulationsimpuls fehlt, tritt ebenfalls keine Kammer-Aufnähme ein und das NAND-Tor 75 wird nicht auf ge se haltet. V/enn in diesem Falle der QRS-Trigger aufgetreten ist, schaltet der Spontanimpulsdetektor 25, den QRS-Indikator 26 ein, jedoch ist der Aufnahme-Indikator 38 nicht eingeschaltet. Gleichzeitig passiert der Impuls C das NAND-Tor 87, den geschlossenen Schalter S„, die NOR-Tore 78 und 79 und steuert die Alarmlogik 41 und den Nichtaufnahme-Indikator 37 an. Falls auch der QRS-Trigger fehlt, wird dies durch eine normale verminderte Herzfrequenz angezeigt.

Bei der synchronen Kammer-Stimulation wird ähnlich wie bei der asynchronen der AV-Schalter 28 nicht geschaltet, und der Kammer-Stimulationsimpuls vom Schrittmacherdetektor 27 passiert durch den Folgefrequenzdiskriminator 32 zum Kammerstimulations-Teil 34. Ein Unterschied zum asynchronen Betrieb besteht darin, dass im Synchronbetrieb die Sperrfunktion durch Folgefrequenzdiskriminator 32 für Störsignale wegen der Eliminierung der Untergrenze mittels Schalter S_ reduziert ist, um den ersten Impuls nach einem spontanen Herzschlag nicht zu verlieren. Im.übrigen arbeitet die Logik entsprechend wie beim Asynchronbetrieb, die Schalter S₆, S_ und S₈ sind mit den gleichen Polen verbunden. Der Schalter Sq jedoch ist durch Verbindung mit dem Pol (b) geöffnet, um einen Nichtaufnahme- Alarm durch den Impuls C von der QRS-Zeitgeberlogik zu verhindern.

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Bei der asynchronen Vorhof/Kammer-Stimulation werden wie bereits erwähnt zwei aufeinanderfolgende Stimulationsimpulse eingeprägt, zuerst der Vorhofimpuls zur Stimulation des Vorhofes und dann nach einem bestimmten Intervall der Kammerimpuls zur Stimulation der Kammer. Bei der vorliegenden Ausführungsform liegt die festgelegte Periode für die Vorhof/ Kammer-Aufnahme ungefähr zwischen 120 und 250 ms nach dem VorhofStimulationsimpuls. Ausserdem muss die Kammer-Aufnahme innerhalb von 300 ms nach dem KammerStimulationsimpuls auftreten.

Wie in Figur 1 gezeigt, wird der Vorhof-Stimulationsimpuls von dem Kammerimpuls im AV-Schalter durch Rückstellung des Flip-Flops mit der Anstiegsflanke des QRS-Impulses D getrennt, wobei das NAND-Tor 31 so geschaltet ist, dass es durch den ersten vom Detektor 27 kommenden Schrittmacherimpuls aufgeschaltet wird. Dementsprechend wird der erste ankommende Impuls durch das NAND-Tor 31 und den Folgefrequenzdiskriminator 33 geleitet und dem AV-Kanal sowie dem Α-Kanal zugeführt.

Wie in Figur 11 gezeigt, schaltet der 10 ms dauernde Impuls des Univibrators 92 der durch die Abfallflanke des 250 ms dauernden Impulses des Univibrators 91 erzeugt wird, das NAND-Tor 95 auf, wenn er mit dem 130 ms dauernden Fenster M, das vom Kammerstimulations-Teil abgeleitet ist und eine Vorhof/Kammer-Aufnähme angibt, wodurch ein diese Aufnahme anzeigendes Signal B erzeugt wird. Der beim Auftreten einer Vorhof/Kammer-Aufnähme durch den Univibrator 96 erzeugte Sperrimpuls sperrt das NAND-Tor 94. Unmittelbar nach der Vorhof/ Kammer-Aufnahme wird eine Aufnahme auch im Kammerstimulations-Kanal festgestellt, falls sie in die für die Kammer-Aufnahme vorgegebene Periode von 0 bis 300 ms nach dem Kammerstimulationsimpuls fällt. Bei gleichzeitigem Auftreten des 20 ms Impulses vom Univibrator 73 und des die Kammer-Aufnähme angebenen Fensters,

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das vom QRS-Impuls D-, abgeleitet ist, schaltet das NAND-Tor auf, um eine Kammer-Aufnahme anzuzeigen. Das Ausgangssignal des NAND-Tors 75 wird dem Aufnahme-Indikator 38 zugeführt. Gleichzeitig hindert der Ausgangsimpuls des Univibrators 76 den Univibrator 74 daran, das NAND-Tor 77 aufzuschalten und dadurch die Aktivierung der Alarmlogik oder des Nichtaufnahmeindikators zu verhindern. Wie in Figur 2 gezeigt, hindert der durch eine Kammer-Aufnähme hervorgerufene Impuls G den Spontanimpulsdetektor 25 daran, den QRS-Indikator 26 zu aktivieren.

Falls ein Vorhofstimulationsimpuls fehlt, ist am NAND-Tor 95 des AV-Kanals nicht die eine Vorhof/Kammer-Aufnähme angebende Impulskombination vorhanden. Da der Schalter S₁₀ geöffnet ist, ist das NAND-Tor 94 aufgeschaltet, um den 20 ms Impuls des Univibrators 93 über die NOR-Tore 98 und 79 zu leiten und die Alarmlogik 41 und den Nichtaufnähme-Indikator zu aktivieren.

Wenn ein Kammer-Stimulationsimpuls fehlt, findet weder eine Vorhof/Kammer-Aufnähme noch eine Kammer-Aufnahme statt. Da wiederum am NAND-Tor 94 kein Sperrimpuls anliegt, wird dieses durch den Ausgangsimpuls des Univibrators 93 aufgeschaltet und steuert die Alarmlogik 41 und den Aufnahme-Indikator 37 an. Wenn kein die Kammer-Aufnähme anzeigendes Sperrsignal G im Kammer-Stimulations-Teil auftritt,,steuert ein etwaiger Spontanimpuls über den Spontanimpulsdetektor 25 den QRS-Indikator 26 an. Wenn weder Vorhof- noch Kammer-Stimulationsimpulse vorhanden sind, schalten die Impulse C und P über die NAND-Tore 87 und 97, die Alarmlogik 41 und den Nichtaufnahme-Indikator 37 an.

Falls nur das QRS-Folgesignal fehlt, wird eine Vorhof/ Kammer-Aufnähme angezeigt, weil das NAND-Tor 95 aufgeschaltet wird und ein Ausgangssignal D zum Aufnahme-Indikator 38 leitet.

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Im Kammerstimulations-Teil wird keine Kammer-Aufnähme erfasst und das NAND-Tor 77 nicht aufgeschaltet, sodass die Alarmlogik 41 und der Nichtaufnahme-Indikator 37 nicht angesteuert werden. Infolge des Fehlens eines QRS-Impulses wird der Spontanimpulsdetektor 25 nicht angesteuert.

Bei der asynchronen Vorhof-Stimulation stimuliert der Schrittmacher den Vorhof und die Kammer depolarisiert normal. Die vorgegebene Zeitspanne für Kammer-Aufnahme liegt zwischen 120 ms und 275 ms vom Beginn des Impulses C bis zum QRS-Trigger. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt wird, spricht der Nichtauf nähme -Alarm an. Bei dieser Stimulationsart ist der AV-Schalter 28 so gesetzt, dass der erste oder Vorhof-Impuls über das NAND-Tor 31» den Folgefrequenzdiskriminator 32 und den Schalter S. dem in Figur 12 gezeigten A-Kanal 36 zugeführt wird. Der Schalter S₅ für den AV-Kanal ist geöffnet.

Falls in der richtigen Zeitspanne ein QRS-Signal auftritt, fällt der verzögerte Vorhofimpuls des Univibrators 102 in das durch den QRS-Impuls D₂ definierte, eine Vorhof-Aufnahme anzeigende Fenster und schaltet das NAND-Tor 103 durch, um über das NAND-Tor 105 den Aufnahme-Indikator 38 anzusteuern. Der als Folge einer Vorhof-Aufnähme vom Univibrator 106 erzeugte Sperrimpuls sperrt das NAND-Tor 107_f um eine Ansteuerung der Alarmlogik 41 oder des Nichtaufnahme-Indikators 37 zu verhindern .

Falls ein Vorhof-Stimulationsimpuls fehlt und ein QRS-Trigger auftritt, findet keine Aufnahme statt. Jedoch wird das über den Schalter S₁₂ mit dem NOR-Tor 109 verbundene NAND-Tor 108 durch den von der QRS-Zeitgeberlogik 24 kommenden Impuls P aufgeschaltet und steuert die Alarmlogik 41 und den Nichtaufnahmelndikator 37 an. Gleichzeitig schaltet der Spontanimpulsdetektor den QRS-Indikator 26 ein. In einem solchen Fall zeigen

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der QRS-Indikator 26 und/oder der Nichtaufnahme-Indikator 37 eine Störung im Schrittmacher an.

Palis ein QRS-Folgesignal fehlt, findet keine Vorhof- Aufnahme statt. Der Vorhofstimulations-Impuls vom Univibrator 104 schaltet über das NAND-Tor 107 die Alarmlogik 41 und den Nichtaufnahme-Indikator 37 ein.

Wenn der zeitliche Abstand zwischen dem Vorhof-S tiniula- tiorisimpuls und dem QRS-Trigger ausserhalb der festgelegten Periode von 120-275 ms liegt, findet ebenfalls keine Vorhof- Aufnahme statt. Wie im vorstehenden Fall wird wiederum das NAND-Tor 107 durchgeschaltet und die Alarmlogik 41 und der Nichtaufnahme-Indikator 37 eingeschaltet. Ausserdem schaltet der Spantanimpulsdetektor 25 den QRS-Indikator 26 ein.

Bei der synchronen Vorhof-Stimulation ist die Kombination der Schalterstellungen wie in Figur 8 gezeigt ähnlich wie beim asynchronen Betrieb mit der Ausnahme, dass der Schalter S, des Folgefrequenzdiskriminator aus dem gleichen Grund wie bei anderen synchronen Betriebsarten geöffnet ist. Wenn bei dieser Stimulationsart ein QRS-Trigger fehlt oder der QRS-Trigger mehr als zulässig verzögert ist, tritt der gleiche Effekt ein, wie er im Zusammenhang mit der asynchronen Vorhofstimulation be schrieben wurde. Im Falle von fehlenden QRS-Triggern wird ein Alarm von den üblichen Herzfrequenzmessgeräten gegeben.

Eine Ausnahme bildet der Fall eines fehlenden Vorhof- Stimulati ons impulses. Da der Schalter Sp nun geöffnet ist, kann das NAND-Tor 108 beim Fehlen eines Vorhof-Stimulations- impulsee nicht durchgeschaltet werden, sodass dieser Fall einem spontanen Herzschlag entspricht.

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Selbstverständlich sind auch andere logische Kombinationen als die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendeten denkbar. Beispielsweise kann ein alternatives Verfahren darin bestehen, dass die "Fenster" für die Vorhof/Kammer-Aufnähme, die Kammer-Aufnähme und die Vorhof-Aufnahme durch Univibratoren gebildet werden, die durch die Vorhof- und Kammer-Schrittmacherimpulse angesteuert werden und ein QRS-Impuls von nur 10 oder 20 ms Dauer in diese Fenster fällt.

Es sei noch bemerkt, dass in den drei Kanälen die Aufnahme-Fenster um etwa + 20 ms verlängert werden. Dies dient dazu, die dem QRS-Trigger eigene langsame Anstiegszeit bei Vorhof- und Kammer-Aufnähme infolge der Differenzierung der Vorhof- und Kammer-Stimulationsimpulse im Schrittmacherdetektor 27 zu beheben.

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Claims (22)

1. Patentansprüche

   (IJGerät zur Ue berwachung der Funktion von Hor^cchritticachern, gekennzeichnet durch Mittel zur Ableitung eines Elektrokardiogramms vom Patienten und zur Gewinnung der Schrittmacher- und der QRS-Impulse aus dera Elektrokardiograf: und eine Zeitgeberschaltung zur Abgabe eines Ausgangsimpulses, wenn der QRS-Impuls in einem bestimmten Abstand von dem im Elektrokardiogramm enthaltenen Schrittmacherimpuls erscheint.
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Gewinnimg der Schrittmacher-Impulse einen Integrator zur Integration des Elektrokardiogrammsignals und eine Vergleichsschaltung zum Vergleich des Elektrokardiografπ-signals mit dem integrierten Signal, einen Impulsbreiten-Diskriminator und einen Folgefrequenzdiskriminator enthält.
3. 3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Anstiegszeit zur Abfallzeit des Integrators mindestens 1:2 ist.
4. 4. Gerät nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Ableitung eines Schrittmacher-Impulses einen Bandpassfilter mit einer Bandbreite von 100-500 Hz enthalten.
5. 5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfallzeit des Integrators das integrierte Signal in maximal 4 Sekunden auf 0 absinken lässt.
6. 6. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsbreiten-Diskriminator eine Impulsbreite von 0,5-5 ms zulässt.

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7. 7. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Folgefrequensdiskriminator eine Icipulsrate von 48-120 Impulse pro Minute zulässt.
8. 8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Folgefrequenzdiükriminator eine Einrichtung zur Abschaltung des unteren Grenzwertes besitzt.
9. 9. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Folgefrequenzdiskriminator eine erste mehrfach triggerbare monostabile Kippschaltung mit einer den oberen Grenzwert der Folgefrequenz definierenden Impulsdauer, eine zweite, mit der ersten verbundene mehrfach triggerbare monostabile Kippschaltung mit einer den unteren Grenzwert der Folgefrequenz definierenden Impulsdauer und eine eingangsseitig mit der Einrichtung zur Gewinnung der Schrittmacherimpulse und den Ausgängen der beiden mehrfach triggerbaren Kippschaltungen verbundene Koinzidenzschaltung enthält.
10. 10. Gerät nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass der Folgefrequenzdiskriminator ausserdem eine Einrichtung zur Sperrung des Ausgangsimpulses der zweiten mehrfach triggerbaren Kippschaltung enthält.
11. 11. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitgeberschaltung eine Einrichtung zur Erfassung des Fehlens eines QRS-Impulses enthält.
12. 12. Gerät nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen mit der genannten Einrichtung verbundenen Alarmgeber.
13. 13. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitgeberschaltung einen ersten Koinzidenzkreis zur Erfassung des QRS-Impulses innerhalb einer bestimmten Zeitspanne

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    nach dem Kammer-Stimulationsimpuls, einen zweiten Koinzidenz- kreis zur Erfassung des Kammer-Stimulationsimpulsos innerhalb einer bestimmten Zeitspanne nach dem Vorhof-Stimilationsinpuls und einen dritten Koinzidenzkreis zur Erfassung des QRS-Inpuj.sos innerhalb einer bestimmten Zeitspanne nach den Yorhoi^Stiraula-tionsimpuls enthält.
14. 14. Gerät nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine

    Schalteranordnung zur Zuführung des jeweils ersten Schritt- <«

    macherimpulses zu der genannten zweiten und dritten Koinzidenzschaltung und zur Zuführung des jeweils zweiten Schrittmacherimpulses zu der genannten ersten und zweiten Koinzidenzschaltung.
15. 15. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitgeberschaltung eine Verzögerungsschaltung zur Erzeugung eines verzögerten Schrittmacherimpulses und die Einrichtung zur Anzeige eines fehlenden QRS-Impulses eine durch den verzögerten Schrittmacherimpuls aufgesteuerte Torschaltung enthält.
16. 16. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitgeberschaltung einen ersten auf die Schrittmacher-Signale ansprechenden Impulsgeber, einen zweiten auf die QRS-Signale ansprechenden Impulsgeber und eine auf die Ausgangssignale der beiden Impulsgeber ansprechende Koinzidenzschaltung enthält.
17. 17. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,,dass die Zeitgeberschaltung eine erste auf den jeweils ersten Schrittmacherimpuls in einem Herzzyklus ansprechende Impulsgebersehaltung, eine zweite auf einen weiteren Schrittmacherimpuls im Herzzyklus ansprechende Impulsgeberschaltung und eine auf die Ausgangsimpulse der beiden Impulsgeberschaltungen ansprechende Koinzidenzschaltung enthält.

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18. 18. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Abstand zwischen O und 300 ms liegt.
19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Abstand zwischen 120 und 250 ins liegt,
20. 20. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Alarmgeber einen Zähler zur Bestimmung der Anzahl Pohler innerhalb einea bestimmten ZeitIntervalls enthält.
21. 21. Verfahren zur Ueberwachung der Punktion von Herzschrittmachern mit einem Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vom Patienten ein Elokt.rokardiogramm abgeleitet wird, welches Schrittmacherimpulse und QRS-Gruppen enthält, eine Zeitspanne in einem bestimmten Abstand von dem jeweiligen Schrittmacherimpuls vorgegeben wird, innerhalb der die QRS-Gruppe auftreten muss und angezeigt wird, wenn die QRS-Gruppe in dieser Zeitspanne auftritt.
22. 22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Nichtauftreten einer QRS-Gruppe innerhalb der genannten Zeitspanne angezeigt wird.

    23· Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Nichtauftreten von QRS-Gruppen in der vorgebenden Zeitspanne zahlenmässig festgehalten und bei Üeberschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes zur Auflösung eines Alarms benutzt wird.

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