DE2417800A1 - Schwellwert-abtastanlage fuer die stimulation eines physiologischen systems - Google Patents

Description

Verschiedene Arten von Schrittmachern stehen zur Zeit zur Verfügung und sind dazu vorgesehen, die normale Tätigkeit eines menschlichen physiologischen Systems auszuführen oder zu ergänzen. Im allgemeinen ist ein solcher Schrittmacher oder Stimulator, wie er zur Zeit bekannt ist, eine elektronische Vorrichtung mit Elektroden, die entweder chirurgisch in das Herz einer die Stimulation erfordernden Person implantiert bzw. eingesetzt oder in die Nähe des Herzens eingegeben werden. Zu den heutzutage erhältlichen Schrittmachern gehören jene mit einer festen Geschwindigkeit, die Bedarfsschrittmacher und die mit Vorkammerauslösung (atrial-

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triggered), Wie durch seinen Namen gekennzeichnet, ist der ora- bzw. Randsynchronisierschrittmacher mit der festen Geschwindigkeit so angeordnet, daß er kontinuierliche Impulse einer vorbestimmten Geschwindigkeit oder Rate emittiert und deshalb kontinuierlich das Herzsystem mit einer festen Rate ohne Veränderung im Rhythmus oder dem Steuereinfluß von dem physiologischen Sy-

durch

stem TSchrittmachen führt. Ein Bedarfsschrittmacher oder ein solcher mit Ventrikelhemmung vermag Impulse nur dann zu emittieren, wenn die physiologische Rate des Herzsystems unter einen vorbestimmten Wert fällt, wodurch der Schrittmacher betätigt wird, um die notwendigen, vorher eingestellten Stimulierimpulse abzugeben. Ein Schrittmacher mit Vorkammerauslösung soll einen Impuls synchron zu den Kontraktionen des Atriums oder Auriculums eines Herzens erzeugen, um zu versuchen, das normale Herzleitersystem zwischen dem Atrium und .den Ventrikeln zu simulieren, und durch seine Komplexität ist seine Verwendung in beachtlicher Weise beschränkt.

Zur Zeit gibt es eine Anzahl unterschiedlicher Verfahren, die zum Testen der Schwellwertstiumlation verwendet werden, von denen die meisten gewöhnlich einen Versuch aufweisen, der entweder während der ursprünglichen Implantation oder während des nachfolgenden Generatoraustauschs durchgeführt wird, wobei die Herzleiter freigelegt werden mit dem sich ergebenden Anschluss solcher Leiter an einen extern angebrachten Teststimulator. In jedem Falle ist das Versuchsverfahren zur Messung von Stimulationsschwellwerten identisch gewesen und weist eine Einstellung von Hand der

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Stimulusintensität auf ein Niveau auf, bei welchem das Herz aufhört, eine feste oder starre Depolarisationsanwort hervorzurufen. Infolge der Handversuche, wie sie kurz beschrieben wurden, entstand die Praxis, einen Stimulationsschwellwert als die Minimalintensität zu bilden, die zur Erzeugung einer festen Herzantwort notwendig ist.

Es gibt zur Zeit auch einige Schrittmachersysteme, die eine Handeinrichtung für die Stimulationsschwellwertversuche und Einstellungen nach der Implantation vorsehen -von jenen Anordnungen, die ähnlich eine entfernt angeordnete Einrichtung aufweisen, welche direkt durch eine Nadel nach der Implantation angeschlossen sind, um eine Einstellung zu bewirken, oder mittelbar mit einer magnetischen Einstelleinrichtung verbunden sind. In allen Fällen wurden jedoch sowohl der Schwellwertversuch als auch die Einstellungen von Hand durchgeführt, und sie gaben nicht genau das Schwellwertniveau wieder.

Erfindungsgemä^ ist ein vollständig neuer Schrittmacher vorge- ■ sehen mit einem Abtast- bzw. Gleichlaufsystem für das Stimulationsschwellwertniveau, welches geeignet ist, abgestufte, sich wiederhol-ende Versuche mit Zeitabständen durchzuführen, um das niedrigste Schwellwertniveau festzustellen, welches geeignet ist, sukzessive im Abstand befindliche Herzstimuli oder -antworten her-_ vorzurufen, um die Kontinuierlichkeit der Herzschläge sicherzustellen. Einrichtungen sind vorgesehen, um den ausgewählten erzeugten Impuls in einer solchen Weise wieder einzustellen, daß eine fortlaufende physiologische Stimulation des Herzens bei nie-

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drigstmöglichem Schwellwertniveau sichergestellt ist, und zwar ohne eine verlängerte Herzantwort oder einen im wesentlichen sich ändernden Stimulus oder eine Rate, und es sind keine äußere oder ausgeführte HerzStimulationen über dem erzeugten Normimpuls , der dann ausgewählt ist, erforderlich. Um dies zu erreichen, wird,abgesehen von der dann als für den Systembetrieb geeignet ausgewählten erzeugten Impulsrate, ein zugeordneter Unterstützungsimpuls bestimmter, bezüglich dem ausgewählten, erzeugten Impuls erhöhter Kraft bzw. Energie für die Hilfsanwendung erhältlich gemacht. Für den Fall, daß das physiologische System tatsächlich keinen Impuls innerhalb des bestehenden ausgewählten erzeugten Impulsniveaus hat, ist eine Einrichtung in ähnlicher Weise vorgesehen, um unmittelbar einen zugeordneten Unterstützungsimpuls anzuschliessen und einen Ergänzungsstimulus erhöhten Schwellwertniveaus vorzusehen und eine kontinuierliche und wirksame Herzantwort sicherzustellen.

So knapp wie möglich gesagt kann das physiologische Schwellwertniveau kurz beschrieben werden als die Übergangsstelle oder dasjenige Niveau, bei welchem ein Organ, z,B. das menschliche Herz, auf einen aufgebrachten Stimulus anspricht oder nicht anspricht. Nachdem einmal eine solche Bestimmung genau durchgeführt worden ist, wie z,B, erfindungsgemäß bei einer natürlichen Person, werden die nächsten erzeugten Impulse voreingestellt, um beim niedrigstraöglichen Schwellwertniveau zu erfolgen, in Übereinstimmung mit der fortgesetzten Empfänglichkeit des physiologischen Systems auf zur Verfügung stehende Stimuli in dem ausgewählten Niveau. Gleichzeitig damit werden jedoch Unterstützungsimpulse

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schrittweise erhöhten Intensitätsniveaus über das ausgewählte
Schwellwertniveau dann erhältlich gemacht wie erläutert, um eine wirksame Depolarisationsantwort in dem physiologischen System beginnen zu lassen.

Um eine maximale Flexibilität im Betrieb zu bewirken, ist die
vorliegende Schwellwertabtastanlage betrieblich voreinstellbar, um wirklich sich wiederholende Prüfmustersysteme in einem einer

auszulösen

Vielzahl unterschiedlicher, einzelner Abtastverfahren/,sowie unterschiedlicher Kombinationen jener Systeme beginnen zu lassen. Zum Beispiel kann das Schwellwertabtastsystem gemäß der Erfindung für die kontinuierliche Abtastung des Schwellwertniveaus
voreingestellt werden. Ebenso kann das System für die Abtastung des Schwellwertniveaus bei vorbestimmtem Zeitintervall seit dem letzten Versuch programmiert werden. Ferner kann ein Versuch begonnen werden, um nach dem Aufbringen einer vorbestimmten Anzahl von Stimulusimpulsen auf ein Körperorgan zu erfolgen. Außerdem
können diese Abtastsysteme selbstverständlich in den vorteilhaftesten Gruppierungen kombiniert werden, insbesondere,um für die bestehenden Betriebsbedingungen geeignet zu sein.

Diese speziellen, unabhängigen, erfinderischen und neuen Merkmale v/eisen folgendes auf:

Ein auf ein Körperorgan aufgebrachter Ausgangsstimulus wird programmiert, um bei einem beliebigen ausgewählten Niveau über dem Schwellwert ßchwellwertniveauveränderungen abzutasten.

Die Schwel.lv/ertabtastfolge geschieht, entweder »if exi -r ifontinuier-

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lichen Rückführbasis, einer programmierten Folge, die von einem bestimmten Zeitintervall eingestellt ist,oder nachdem eine bestimmte, ausgewählte Anzahl von Stimulusimpulsen erfolgt ist.

Eine durch Stimulus hervorgerufene Antwort wird sehr schnell (innerhalb 2O bis 30 Ms) nach der Aufbringung des Stimulus abgetastet. Wenn die hervorgerufene Antwort nicht innerhalb dieser Zeit erfolgt, wird ein zweiter oder Hilfsstimulus innerhalb 40 bis 5O Ms seit dem letzten aufgebrachten Stimulus begonnen.

Der zweite oder Hilfsstimulus kann sowohl bei dem erhöhten Ausgang als auch bei erhöhter Impulsbreite aufgebracht werden, um eine wirksame hervorgerufene Antwort sicherzustellen.

Nureine gegebene Anzahl zweiter oder Unterstützungsstimuli wird in einer gegebenen Ratenzeit aufgebracht, um eine überschüssige Anzahl von Stimulusimpulsen zu verhindern, die zu einem Stimulus führen könnten, der während eines unerwünschtenZeitintervalls in dem physiologischen Antwortzyklus aufgebracht würde.

Ein Hochraten- bzw. Hochtakt- oder Ratenfortlaufschtzschaltkreis ist in dem System eingeschlossen, um das physiologische System davor zu schützen, daß ein schneller Stimulustakt (bzw, Rate) über eine physiologische Taktgrenze zurückläuft, was durch einen Fehler in dem Impulsregeneratorabschnitt hervorgerufen werden kann.

Ferner ist eine Einrichtung zur schnellen Stabilisierung des Stiiüilatorausgangsschaltkreises sowie der Elektrodengrenzfläche vor-

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gesehen, wodurch das System darauf vorbereitet wird, einen schnellen Unterstützungsstimulus für den Fall zu liefern, daß dieser erforderlich ist.

Eine logische Folge für das System wird durch einen zweiten logischen Zeitgeber gesteuert und ist so angeordnet, daß sie vollständig vom Taktgenerator-Hauptzeitgeber unabhängig ist. Diese zweite logische Schaltung soll die logischen Signale für die Stimulusaustastung, die Ausgangsstabilisation, die Polarisationskompensation und den zweiten oder ünterstützungsstimulierimpuls zuführen.

Die dem Vestärker folgende Niveaudetektorstufe und der Filter sind geeignet, entweder positive oder negative Eingangssignale bei einem bestimmten Abtastamplitudenniveau und einer Zeitbasisbeziehung abzutasten.

Die Impulsbreite des Niveaudetektorausgangs ist eine Funktion des Eingangssignalniveaus und kann für die überwachung relativer Signalniveaus verwendet werden, die von dem physiologischen System empfangen werden. Diese überwachungseinrichtung ist nützlich bei der Feststellung, ob das erfaßte Signal ein Randwert in der Signal- bzw. Lautstärke ist und als Folge möglicherweise eine fehlerhafte Abtastung hervorrufen kann.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die abtast- und stimuliersic! «sre Schaltung, welche ein neues Merkmal des Zurückweisens von Interferenzsignalen während eines ausgewählten

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Teils des refraktären Intervalles, insbesondere Wiederholungsraten oder -takte vorsieht, wie ζ. B. die Leistungswerkzeugen zugeordnete Störung, Selbstzündung usw., und auch die Kraftleitungs-Frequenzstörung zurückweist.

Bei Gegenwart der Störung vermag das Stimulussystem zu einem festen Stimulustakt zurückzukommen, so daß der Stimulusausgang eine erhöhte Intensität hat, um beliebige schwache Veränderungen des Schwellwertniveaus zu kompensieren, welche während der Störzeit auftieten können. Auch im Fall der kontinuierlichen Störung sind alle Schwellwertversuche begrenzt, wodurch jeder Abfall im Stimulusausgang verhindert wird, der eine intermittierende Stimulation hervorrufen kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.

Es zeigen;

Fig.IA ein Blockdiagramm unter Darstellung der Einrichtung zum Abtasten und Erfassen der Gegenwart von HerzSignalen und eines einstellbaren Taktgenerators und einer logischen Folgeschaltung, die voreinstellbar ist, um ausgewählte Generatorimpulse und zugeordnete Unterstützungsimpulse vorzusehen, welche betrieblich wahlweise jene Impulse dadurch ausführen, daß direkt erfindungsgemäß Herzimpulse vorgesehen werden,

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Fig. l B ein Blockdiagramm unter Darstellung des gesteuerten ■ Teils der Erfindung, welches auf die Generator- und ünterstützungsimpulse anspricht, unter Darstellung der unterschiedlchen Wiederholungs-Versuchsmuster, die für das zyklische Testen des Schwellwertniveaus zur Verfügung stehen, um das minimale Schwellwertniveau zu bestimmen, welches dann erforderlich ist, um das physiologische System unter Ansprechen auf die bestehenden, voreinstellten Normimpulse zu erregen, welche einen Sicherheitsgrenzwert für die normale Herzstimulation gewährleisten;

Fig. 2 eine Detektorschaltung für das positive und negative Signalniveau;

Fig. 3A und 3B eine Detektorwellenformfolge mit positivem und negativem Signalniveau;

Fig« 4A eine Wellenform unter normaler Herζstimulation oder QRS-Erfassung;

Fig. 4B ein Flußdiagramm unter Darstellung der Signalwe-llenformen während der Störung;

Fig. 5 den Impulsgeneratorabschnitt für die Gewährleistung der Raten- bzw. Takt- und Impulsbreite für den während jedes Zyklus zur Verfügung stehenden Generatorimpulses;

Fig. 6 das Schaltdiagramm für die Steuerung des Ausgangskreises unter Darstellung der logischen Stimulusschalter, der logischen

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Ausgangssteuerung und einer Nachstimulus-Stabilisationsschaltung; Fig. 7 ein Digital-zu-Analog-Umwandlungscode; Fig. 8 eine Serie Flußkarten;
Fig. 9A bis 9F sechs physiologische Diagramme;

Fig. 1OA eine Reihe von Flußkarten unter Darstellung des Zeitverhältnisses zwischen den verschiedenen verbundenen Teilen der Gesamtschaltung, Immer dann, wenn das System sich im Betrieb ÜBER DEM STIMULATIONSSCHWELLWERT befindet;

Fig. 10 eine Reihe von Flußkarten unter Darstellung des zeitlichen Verhältnisses zwischen verschiedenen verbundenen Teilen der Schaltung, wenn das System dynamisch im Betrieb UNTER DEM STIMULATIONSSCHWELLWERT arbeitet;

Fig. HA und HB die Schwellwertprüfung mit dem kontinuierlichen Modus bzw. dem zeitweiligen oder programmierten Modus und

Fig. 12A bzw, 12B andere Flußdiagramme.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Fig, IA und IB zeigen zwei Blockdiagramme, um als Einführung einen Ausblick auf die vielen neuen, untereinander zusammenhängenden Merkmale dieser Erfindung darzulegen. Um diese

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Figuren lesen zu können, sind nur sieben Leitungen dazwischen verbunden gezeigt. Obwohl jedes dieser Blockdiagramme mit einer anderen Anzahl neuer Merkmale versehen ist, die beide vollständig unabhängig sind, und noch koordiniert je nach dem bestehenden Betriebsmodus untereinander zusammenhängen, weist jeder von ihnen ähnlich einzelne Hauptmerkmale auf.

Während der normalen fortlaufenden Stimulation des Herzens, d.h. während des Betriebes des obigen Stimulationsschwellwertes, verdeutlichen die Flußkarten in Fig. 1OA grafisch und dynamisch die Zeitbeziehung und den Abstandsunterschied zwischen den Impulsen. Um das Lesen der unterschiedlichen Impulse mit dem jeweiligen Signal zu ermöglichen, ist ein alphabetischer Buchstabencode vorgesehen, der gegen ein später noch zu beschreibendes, darstellendes Glossar bzw. Spezialwörterbruch gelesen werden kann.

Die gestrichelte Linie TH in Fig. 1OA verdeutlicht grafisch den Betrieb über dem Stimulationsschwellwertpunkt. Mit anderen Worten ist der eingestellte Stromimpuls CP grafisch als über dem Stiaulationsschwellwert arbeitend gezeigt, und weder ein in Fig. 1OA mit 58 bezeichneter Vor-UnterStützungsimpuls noch ein dort mit 56 bezeichneter Unterstützungsimpuls sind zu jener Zeit erforder-Bch oder vorgesehen, um dann den Normimpuls CP auszuführen bzw. zu erfüllen, dessen Intensität durch das bestehende automatische Einsetzen des Taktimpulsgenerators 30bestimmt wird, und das sich ergebende Einsetzen des UP/DN ZÄHLERS 125, Fig. IB_f schafft sofort den synchron erhältlichen Unterstützungsimpuls BU erhöhter Intensität, wie in Fig. 1OB qezeiqt ist, unter Darstellung des Betrie-

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bes unter Stimulationsschwellwert. Vorwiegend zur Verbindung bzw. dem Anschluss des ersten erhältlichen Unterstützungsimpulses BU zur tatsächlichen Erregung der Schrittmacherleitung 141 und der Erregung der Elektrode T in dem Herz 1 mit einem Ergänzungsstimulus wird ein zugeordneter Vor-Unterstutzungsimpuls PB, der auch in Fig. 1OB gezeigt ist, zur Bestimmung des Systems vorgesehen.

Beide zugeordnete Ergänzungsimpulse PB und BU in den Leitungen 11, 12 und 14 sind angeschlossen, um einen vergrößerten Ergänzungsstimulus zur Herzelektrode T bei Nr. 3 im Herz 1 vorzusehen, sobald der bestehende Normstromimpuls CP für unzureichend erachtet wird, um die Herzelektrode T im Herz zu stimulieren... d. h., ein Fehlen einer hervorgerufenen Antwort, das sofort einen Unterstützungs(BU)-Impuls, wie beschrieben, auslöst. In dem Fall, venn mehr als ein Unterstützungsimpuls BU erforderlich ist, wird eine Schrittschaltersteuerung 60 in Fig. IA vorgesehen, um eine allmähliche oder schrittweise Erhöhung der Gesamtzahl dieser zugeführten Impulse zu bewirken, bis eine hervorgerufene Antwort erscheint.

Im Gegensatz zu Fig. 1OA zeigt die gestrichelte Linie TH in Fig. 1OB den Betrieb unter dem Stimulationsschwellwert. Somit ist der Normalstromimpuls CP ungeeignet, einen ausreichenden Strom zum Herz vorzusehen. Folglich hört das nächste normalerweise hervorgerufene Signal oder der nächste Impuls von der Elektrode S des Herzens 1 auf, die endokardiale Elektrode 2 zu erregen und Leitung 6 abzutasten, sondern stattdessen erregt der Un-

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-13-terstützungsimpuls BU den Schrittmacherleiter 141 nach etwa 50 MS,

Deshalb wird der Betrieb des gesamten Systems entweder über oder unter dem Stimulationsschwellwert durchgeführt, wobei das überwechseln automatisch und nur auf Bedarf stattfindet.

Wie schon erwähnt, sind sowohl die separaten Paare codierter Buchstaben als auch die einzelnen Bezugszahlen vorgesehen, um beide unterschiedliche,separate. Einzelteile zu identifizieren, welche das gesamte System aufweisen sowie unterschiedliche Funktionen, die tatsächlich in zeitlicher Beziehung in dem System während des normalen Betriebes auftreten.

Um Merkmale und Vorteile gemäß der Erfindung anschaulicher darzustellen, sei bemerkt, daß die in den Fig. J.A und IB gezeigten integrierten Blockdiagramme, welche das vorliegende Schwellwertabtastsystem aufweisen, mit dem physiologischen oder Herzsystem des Herzens 1 verbunden sind, welches abgebrochen in Fig. 1 gezeigt ist.

Für diese Verbindung erstreckt sich ein bipolarer, endokardialer Katheter oder eine Elektrode 2, die vorzugsweise rohrförmig ist, wie in Fig. IB gezeigt ist, in das Herz 1 hinein und ist eo angeordnet, um die Stimulusstromimpulse zwischen Elektroden T und Bezugsplattenelektrode RE zu übertragen, die in einem gewissen Abstand vom Herz angeordnet ist. Die endokardiale Elektrode 2 mit ihrer distalan oder Endelektrode T, die auch als Element 3 bezeichnet ist, ist am Scheitel des rechten Ventrikulums im Herz

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angeordnet. Ebenso ist die Abtastelektrode S im Herz 1 im Abstand nach vorn entlang der rohrförmigen Leitungselektrode 2 an einer mit 4 bezeichneten Stelle angeordnet, um klar diese Stellungen zu unterscheiden.

Rückleitungen von den Elektroden T und S im Herz 1 können durch den Kath-eter 2 geschlossen werden, der an seinem äußeren Ende in getrennt verzweigte, beabstandete Leiter geteilt ist, die jeweils als eine Stimulusschrittmacherleitung 141 und eine Abtastleitung 6 bezeichnet sind, welche für die Informationsübertragung an ihrem äußeren Ende in Fig. 1 zu einem Stimulusaustastungsblock 9 angeschlossen ist.

Das vordere äußere Ende dieser, von dem Herz kommenden Leitung 6, ist an einen Eingangsanschluss des Stimulusaustastblockes 9 gemäß Fig. IA angeschlossen, der einen weiteren im Abstand angeordneten Eingangsanschluss aufweist, welcher mit einem in Fig. IA gezeigten Leiter 8 und mit Leitern 143 und 144 gemäß Fig. IB an der Bezugsplattenelektrode RE angeschlosseijdst.

Deshalb ist tatsächlich eine Herzeingangs-Abtaststeuerschaltung vom Herz 1 durch die rohrförmige oder endokardiale Elektrode 2 zur Stimulusaustaststeuerung 9 und dann über die anderen Leiter 8, 143 und 144 zu der Bezugselektrode RE bei gewissem Abstand von dem Herzen geschlossen.

Kurz gesagt an dieser Stelle sei angenommen, daß die Anlage jetzt dynamisch mit einem gewissen Sicherheitsfaktor über dem Stimula-

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tionsschwellwertniveau arbeitet, d.h. das bestehende zugehörige Stromstimulusniveau zu diesem besonderen Herz ist mehr als geeignet, um eine Herzantwort hervorzurufen und damit das notwendige Signal entlang der Abtastleitung 6 zum Block 9 vorzusehen. Zusätzlich zu dem hervorgerufenen Herzantworteignal, welches einem aufgebrachten Simulus folgt, werden andere Signale entlang der Abtastleitung 6 tibertragen. Immer wenn das Herz 1 normal und mit einem schnelleren Takt schlägt als der Stimulustakt des Impulsgenerators 30, wird die Schlagantwort vom Herz 1 entlang der Abtastleitung 6 zum Austastblock 9 übertragen. Auch unerwünschte äußere Signale werden entlang der Leitung 6 übertragen, wie z.B. künstliche Stimulusstromerzeugnisse, sowie Störsignale, die von Zeit zu Zeit außerhalb des Herzens 1 entstehen.

Der Stimulusaustastblock 9 soll verhindern, daß die künstlich er-

in zeugten Stimulusstromsignale durchlaufen, und eine der im Abstand angeordneten vorn liegenden ersten und zweiten Verstärkerfilterstuf en 13 oder 18 eintreten. Der Stimulusaustastblock 9 soll wahlweise diese künstlich erzeugten Stimulussignale am Eintritt in die Verstärkerfilterstufen hindern bzw. sie zurückweisen.

Vom Block 9 wird das Signal von den Leitern 11 und 12 zum ersten Verstärker und Filter 13 übertragen. Das Signal läuft dann weiter vom ersten Verstärker 13 durch einen Leiter 15 zu einem zweiten Stimulusaustastblock 16, der verwendet wird, um die künstlich erzeugten Stimulussignale zurückzuwerfen, die von dem Stimulusaustastblock 9 verpaßt worden sind, und läuft von dort über Leitung 17 zur zweiten Verstärker- und Filterstufe 18.

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Nach dem Durchgang durch den zweiten Verstärker 18 läuft das Signal über einen Verstärkerausgangsleiter AO und tritt in einen

ein positiven und negativen Signalniveaudetektor 22/ Dieser führt zwei wichtige Funktionen relativ zum Gesamtsystem aus einschließlieh dem Abtasten eines Signals auf Polarität der von dem Herz herrührenden Signale, und auf das Schaffen einer Anzeige bezüglich der Impulsbreite des Signals, welches dann dort hindurch übermittelt wird. Das Signal wird in geeigneter Weise erfaßt und nach seiner Ankunft im Detektor 22 identifiziert, selbst wenn es ein umgekehrtes Signal im Herz ist. Wenn somit ein 3gnal im Herz 1 umgekehrt worden ist, kann es in geeigneter Weise sowohl in einem Polaritätsniveau als auch einer anderen Polarität nach darauffolgender Ankunft im Detektor 22 in Fig. IA erfaßt werden.

Der Ausgang vom Detektor 22 wird durch Leiter DO in einen RÜCKSETZ-VERZÖGERER 23 'und von dort in einen REFRAKTÄR- und STÖRINTERVALLBLOCK 24 durch den unabhängigen Leiter 2 8 geführt. Der REFRAKTOR-BLOCK 24 hat eine unabhängige Steuerungs- oder Behinderungsleistung über andere logische Blöcke oder Funktionen in dem System. Der Leiter DO ist auch an ein Störgatter 26 gebunden, um den Leiter 25 in einem Störfensterintervall IW zu betätigen. Wenn Störsignale auf der Leitung DO vorhanden sind, wird der Leiter 25 betätigt und setzt dauernd den Intervallblock 24 zurück, wodurch das Refraktärintervall RI an der Betätigung anderer logischer Elemente gehindert wi τΊ.

Der Leiter RI überträgt vom Kontrollblock 24 ein Steuersignal nach links und dann nach vorn zum Schwellwerttestbehinderungs-

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tor 109, sofort nach vorn zu dem Impulsgenerator-BEHINDERUNGS-TOR 29; nach rechts zu einer STIMÜLUSIMPÜLSBREITENSTEUEP.UNG 41 und weiter nach rechts zu einem UNTERSTÜTZUNGSIMPULSTOR 61 und einen VORUtlTERSTÜTZüNGSIMPULSTOR 67. Im Fall der Störung z. B. wird die Impulsbreite veranlaßt, automtisch von 1,0 ms, wie grafisch bei 51 gezeigt, zu der bei 68 gezeigten breiteren gestrichelten Linienbreite anzusteigen, wie auch rechts vom Leiter GP in Fig. IA gezeigt. Dieser Impulsbreitenanstieg bei der Gegenwart der Störung wird mit einem niedrigen RI-Signal bewirkt, welches in den BLOCK 41 eintritt, in Kombination mit einem erhöhten Impulsbreitensignal, welches auf der Leitung 54 von der logischen Folgeschaltung 52 zum FORMBLOCK 41 diaper block). erscheint.

Wenn das REFRAKTÄRINTERVALL 24 wegen einer fehlenden hervorgerufenen Herzantwort hochbleibt, wenn ein besonderer UNTERSTÜTZUNGSIMPULS durch das TOR 61 gebracht wird, dann geht der Unterstützungsimpuls durch die logische Steuerfolgeschaltung 52 in Fig. IA und wird durch das Tor 61 und von dort durch das gesamte System geführt. Mit anderen Worten ist das wahlweise Durchläu fen eines Unterstützungsimpulses, wie beschrieben, eines der Hauptvorteile dieser Anlage. Tatsächlich schafft die selektive Unterstützungsimpulsmaximalsteuerung 60 eine Einrichtung zur Begrenzung der Anzahl der zu dem Herz in einem beliebigen Zyklus züge führten Unterstützungsimpulse. Der Grund für die Begrenzung der Anzahl der Unterstützungsimpulse ist die Verhinderung eines aufeinanderfolgenden oder zusammenhängenden Laufes steigender Stromstimulusimpulse, die rhythmische Ilerzantworten erzeugen

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oder in einen unerwünschten Abschnitt des Herzkreislaufs hineinfallen können, was insbesondere der Fall ist, wenn die hervorgerufenen Herzsignale nicht in geeigneter Weise abgetastet werden.

Um den Impulstakt, der in dem gesamten System zur Verfügung steht, voreinzustellen, ist ein Impulstaktgenerator 30 vorgesehen, der voreingestellt werden kann, um einen Normimpuls ausgewählter Impulsbreite vorzusehen, der hergestellt wird, um kontinuierlich Impulse jenes Maßes durch das Gesamtsystem für besondere Betriebszyklen zuzuführen. Eine solche Taktvoreinstellung kann entweder von Hand oder mit einer Takteinstellsteuerung 32 durchgeführt werden.

Beim Fehlen anderer Veränderungen im System und unter der Annahme einer normalen Kontinuität der Herzschläge über die Abtastleitung 6 vom Herzen führt Generator 30 weiterhin ein positives Signal über die vertikale Leitung GT zum Tor 70 zu. Das Zählwerk 125 ist mit einem Digital-zu-Analog-ümwandlungscode versehen, welcher im Betrieb eine binär codierte Zahl durch Einstellen der ausgewählten vier-Bitzahl einstellen soll, um einen äquivalenten analogen Strom oder einen Intensitätswert vorzusehen. Die Analogcodebeziehung der vier Leiter A, B, C und D wird anhand der Fig. 6 und 7 mehr im einzelnen erläutert werden.

Wegen der Neuheit der koordinierten Auswahl getrennt zugeordneter Impulsstimuli unterschiedlichen Wertes sei nochmals betont, daß zwei getrennte Hauptimpulse vom oberen Teil des Schaltkreises, wie in Fig. IA gezeigt, zum Vorschein gekommen bzw. aufgetre.-*

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ten sind. Zunächst befindet sich da ein normaler Impuls mit einer Dauer von 1,0 MS, mit 51 bezeichnet, der das Leiterelement GP herunterkommend gezeigt ist. Ferner ist da der mit 69 bezeichnete Unterstützungsimpuls mit einem Intervall von 2,0 MS, der das Leiterelement BU herunterkommt. Nach dem Eintreten beider Impulse GP und BU in das System treten beide in ein OR-Schaltelement 70 ein, dessen resultierender Ausgang am Leiter 71 nun zur Erregung der Ausgangsschaltung 72 angeschlossen ist. Das geeignete Intensitätsniveau des sich dann ergebenden Ausgangsimpulses wird von dem logischen Impulsblock 72 über die beabstandeten Leiter 141 und 142 zugeführt, um das Herz 1 zu erregen. Nach der Zuführung der beschriebenen ausgeführten Simulusimpulse GP und BU gibt es eine Ausgangsnachstabilisationsperiode, während der die an der Elektrode erscheinende Restspannung stabilisiert werden könnte. Dies geschieht an der Erregungs- oder Spitzenelektrode T des Elementes 3 in dem Herz 1 und erfolgt normalerweise in etwa 19 MS. Am Ende jener Zeit wäre das Herz 1 fertig, einen Unterstützungsimpuls oder einen anderen Unterstützungsimpuls im System aufzunehmen, wenn das System nach solchen Unterstützungsimpulsen ruft. Vor dem nächsten Impuls verstreicht ein Zeitintervall, welches seinerseits durch den Takt- oder Impulsgeneiator abschnitt 30 gemäß Fig. IA und 5 bestimmt wird.

Der Stimulationsschwellwert wird als der Minimalstrom oder die Minimalintensität definiert, die zum Hervorrufen einer Herzantwort erforderlich ist. Mit anderen Worten, ist dies der riinimalstrom, der erforderlich ist, um eine Muskeldepolarisation in dem Herzen hervorzurufen. In dem Fall jedoch, wenn tatsächlich ein

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Zustand über dem Stimulations- oder Erregungsschwellwert besteht, besteht derzeit kein bekannter Weg zur Bestimmung des tatsächlichen Ausmaßes oder des Grades, wieweit sich die Erregung über dem Schwellwert befindet. Wenn eine solche Bestimmung derzeit mit erhältlichen bekannten Verfahren feststellbar wäre, dann wäre weder das vorliegende, neue Schwellwertabtast- bzw. Gleichtiufsystem noch die neue und zugeordnete automatische Veränderung bei der Steuerung der dynamisch hervorgerufenen Ventrikularantwort erforderlich.

Es sei wiederholt, daß wenn man mit einem angemessenen oder adäquaten Strom mit bekannten Systemen stimuliert, das Impulsniveau nicht bestimmt werden kann. Es ist also mit anderen Worten nicht möglich,das Niveau des Sicherheitsfaktors über dem Erregungsschwellwert zu messen. Deshalb kann das System 5%, 101, 25% oder sogar 100% über den Erfordernissen bei den bestehenden bekannten Systemen ohne derzeit bekannten Weg sein, eine solche Bestimmung vorzunehmen. Mit dem vorliegenden Wiederholungstestsystem kann jedoch eine Bestimmung vorgenommen werden hinsichtlich des genauen Ausmaßes über dem Erregungsschwellwert, wobei eine Stimulation durchgeführt werden kann, die ohne Übertreibung geeignet ist. Mit anderen Worten wird eine Erregung ohne überbeanspruchung oder Stimulieren des Herzsystems zugeführt. Auch die Elektrode und die Herzgrenzfläche ist nicht überbeansprucht, und jegliche S^jten- bzw. Nebeneffekte von Überhetzen dieser Grenzfläche sind reduziert.

Wie im folgenden noch beschrieben wird, läßt das Fehlen eines hn-

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vorgerufenen Signals vom Herz 1 einen Unterstützungsimpuls beginnen, der vom Oder-Tor 70 der Verbindung 71 und dem Ausgangsschaltkreis 72 zugeführt wird, um ein getaktetes Eingangssignal vorzusehen und direkt die Schrittmacherleitung 141 zu erregen. Der sich ergebende induzierte Unterstützungsimpuls erzeugt in der Tat eine Schrittsteigerung in der analogen Schaltung, welcher jetzt entlang der Schrittmacherleitung 141 zugeführt wird, bis der Strom entlang dieser Leitung ausreicht, um tatsächlich eine Herzantwort hervorzurufen.

Vorzugsweise wird das System in einer solchen Weise mit dem Steuerblock 60 voreingestellt, daß drei der beschriebenen Unterstutzungsimpulse im Analogsteuerstrom entlang der Schrittmacherleitung 141 ausreichen, um das Herz zu erregen oder zu stimulieren. Man erkennt, daß die neuen Merkmale dieser Anlage ebenso leicht in anderen Arten von physiologischen Systemen eingeschlossen sein können, wie auch in anderen Größen physiologischer Systeme derselben Art. Beispielsweise dürfte sich das Herzsystem eines 2 m großen Mannes (7 Fuß groß) von dem eines 90 cm (3 Fuß) großen Kindes unterscheiden. Ebenso kann sich das Herzsystem des einen speziellen Menschen von dem des anderen erheblich unterscheiden. Ein weiterer wichtiger Vorteil des Erregens mit dem niedrigsten Niveau bei wirksamer Durchführung ist eine Gesamtenergieersparnis im Stimulatorsystem, wodurch auch die Betriebslebensdauer des Stimulators verlängerbar ist.

Unter nochmaltiger Bezugnahme auf die Fig. IB sei bemerkt, daß ein normaler, dem Einstellen des Generators 30 enfeprechender Im-

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puls für die Erregungszählwerkmemoryvorrichtung 125 vorgesehen ist. Tatsächlich besteht das Erregungsstrommemory 125 aus einem Auf/Ab-Zählwerk, Das beschriebene Zählwerk ist wegen der Einfachheit seiner Benutzung bevorzugt, obwohl nicht wesentlich. Mit anderen Worten kann die Zählrichtung selektiv geändert werden, d. h. das nach oban und nach unten Zählen, wie vom Leitereingang UP von einem Auf/Ab-Steuerungs-logischen Block 122 erforderlich ist. Ein Auf-Zählen entspricht einer Erregungsstromzunahme, während ein Ab-Zählen einen Erregungsniveauabfall erzeugt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die vier, sich vom Zählwerk 125 nach vorn erstreckenden Ausgangsleiter 131, 132, 133 und 134, die auch mit A, B, C und D bezeichnet sind, selektiv im Binärcode voreinstellbar, wie in den Fig. IB und 6 gezeigt ist.

Um dies zu erreichen, muß das Erregungsstrommemory 125 Weisungen entweder zum Auf- oder zum Abzählen von einer logischen Auf/Ab-Steuerschaltung 122 empfangen. Im Augenblick sei angenommen, daß der bestehende Betriebszustand dynamisch ist, ohne daß ein Prüfen auf Schwellwert stattfindet, und es sei auch angenommen, daß das bestehende Impulsniveau zum Herzen entsprechend einem bestehenden, voeLngestälten Zustand arbeitet, der vollständig mit allen derzeitigen, voreingestellten Zuständen verträglich ist.

Wie oben erwähnt, bedeutet dies, daß das bestehende Impulsniveau zum Herzen ausreicht, um aufeinanderfolgende Herzantworten hervorzurufen. Mit anderen Worten ist jeder Erregei?geeignet, wobei jedoch kein Anzeichen für die tatsächliche Messung jedes Sicherheitsfaktors über einem entsprechenden Sicherheitsniveau besteht.

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Unter diesen Umständen wird die Auf/Ab-logische Steuerung 122 gemäß Fig". IB automatisch in die untere Position entsprechend den bestehenden voreingestellten Dynamiken oder Kräftespielen des Systems voreingestellt. Dies wird getan, um sicherzustellen, daß der Beginn eines Schwellwerttestes immer mit einem Abfall des zur Verfügung stehenden Stromes oder der Intensität zum Herz 1 beginnt, oder bis das Herz einen Impuls nicht bekommt, wodurch ein Vorunterstützungsimpuls PB mit der Wellenform 19 hervorgerufen wird, der am Schalter der logischen Auf/Ab-Steuerschaltung 122 zur Auf-Stellung unter Erzeugung eines Zustandes angeschlossen ist, wo der nächste Zähleingangsimpuls CI den Strom steigert. Der beschriebene, infolge der Bewegung zur Auf-Stellung als Antwort auf den Impuls PB erhöhte Wert erzeugt einen erhöhten Stromwert für jeden folgenden Unterstützungsimpuls BU, jedoch bezogen auf den letzten, nicht antwortenden Generatorimpuls GP. Dieser Stromanstieg bei jedem Unterstützungsimpuls hält an, bis einer der zwei Zustände erreicht ist. Zunächst tritt eine hervorgerufene Antwort am Herzen auf, die von Leitung 6 abgetastet und vom Detektor 22 erfaßt wird und das Refraktärintervall 24 zurücksetzt, wodurch weitere Unterstützungsimpulse gehindert v/erden; oder zweitens, die Maximalzahl der Unterstützungsimpulse, die von der Unterstützungsimpulssteuerung 60 gesetzt worden sind, ist erreicht wordemund die logische Folgeschaltung 52 wird zurückgesetzt und beendet einen Unterstützungsimpulszyklus. Das Ausbleiben einer hervorgerufenen Antwort vom Herz 1, sobald die logische Ab-Steuerung das Ab-Zählwerk 125 betätigt, um langsam verminderten Strom oder verminderte Intensitätsimpulse zum Herzen zuzuführen, zeigt an, daß der r.rregungsschwellwert in die Richtung nach unten vor-

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beigelaufen ist. Weiterhin sind die Dynamiken und die Neuheit des vorliegenden Systems so, daß das Aufhören, eine einem Stromstimulus zum Herzen folgende, hervorgerufene Antwort zu erfassen, während das System sich betrieblich, wie be-schrieben, in der verminderten Stromrichtung befindet, eine Umkehr des Betriebes bewirkt, der von dem Vorunterεtutzungsimpuls PB auf der logischen Auf/Ab-Steuerschaltung 122 begonnen wurde, wobei letztere sich sofort ändert von dem Zustand, wo sie einen Stromstimulationsabfall vorsieht, zu dem Zustand, wo sie tatsächlich einen Stimulusstromanstieg für jeden Unterstützungsimpuls und den erforderlichen Stromanstieg vorsieht, um einen Erregungsstromsicherheitsfaktor zu schaffen, der von der in Fig. IB gezeigten Stromsicherheitsrandsteuerschaltung 100 gesetzt ist.

Auf andere Weise ausgedrückt zeigt die beschriebene, unterlassene Antwort vom Herzen an, daß das Erregungsstromniveau, welches dann empfangen wird, unzureichend ist, um f ortlauf ende" Herzantworten hervorzurufen. Die sich ergebende Umkehr der Steuerung 122 in ihrer Auf/logischen Stellung schafft einen sofortigen Wechsel im Memory 125, welches dann wiederum zur Schaffung eines Stufenanstiegs im Stromstimulusniveau zum Herzen 1 für jeden erzeugten und Unterstutzungsimpuls arbeitet. Zu dieser Zeit sieht

jedoch die notwendige Anzahl von Unterstützungsimpulsen vom Oder-Tor 70 wieder ein erhöhtes StrOTiiveau vor, um eine hervorgerufene Antwort zu schaffen. Wenn es erforderlich ist, wird ein Maximum von drei Unterstützungsimpulsen während dieses Unterstützungs-Zyklus vorgesehen.

Um den alphabetisierten- CocU bebseK verstehen zu können, sind

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die verschiedenen, den Code aufweisenden Buchstaben mit einer Beschreibung oder einer Art Glossar angeordnet, welches zu ihrer Benutzung wie folgt erläutert ist:

T Erregungsspitzenalektrode

S Abtastelektrode

Sl Abtasteingang

BP Austastimpuls

AO Verstärkerausgang

DO Detektorausgang

RI Refraktärintervall

IW Interferenzfenster, Störfenster

MC Hauptzeitgeber

GP Generatorimpuls

LC logisches Zeitwerk

SP Stabilisationsimpuls

BU Unterstützungsimpuls

PB Voruntarstützungsimpuls

TT Schwällwartprüfung

UD Auf/Ab-Steuerung

CI Zählwerkeingang

CP Stromimpuls

OP Ausgangsimpuls

RE Bezugselektrode

Obwohl die vorliegende Umkehrung während des laufenden Zyklus in digitaler Form erfolgt, ist die Digitalumkehrung betrieblich angeschlossen, um die parallele Analogsteuerung für eine wieder-

buböuy/UD / ι

holte Zuführung des zunehmenden Stromes direkt zum Herzen umzukehren.

Um das Verständnis des Betriebes der verschiedenen Teile und der zugeordneten, auftretenden Funktionen zu ermöglichen, ist der alphabetisch gefaßte Code in Kombination mit folgend angeordneten Bazugszahlen versehen. Ferner führt der alphabetisch gefaßte Code die verschiedenen Teile und in Beziehung stehenden Funktionen im System in der Reihenfolge ihrer Darstellung ein, beginnend mit dem physiologischen oder Herzsystem, welches in fragmentarischer Form oben in Fig. IB gezeigt ist und welches die Erregungsspitzenelektrode "T" und die Abtastelektrode "S" im Herz 1 zeigt. Vom Herzsystem erstrecken sich die Hauptleiter 6 und 8 nach oben aus Fig. IB heraus, um sich mit denselben Leitern am oberen rechten Ende der Fig. IA zu verbinden, und sie trqten in den Erregungsaustastblock 9 ein.

Vom Block 9 gemäß Fig. IA fährt die Hauptrichtung des Flusses in einer Abwärts-, Gegen-Uhrzeigerrichtung fort und von dort über 11, 13, 15, 16, 17, 18, AO, 22, DO, 23, 28 und tritt in den Refraktärintervallblock RI ein, der gemäß Beschreibung eine Hemmoder Zeitgebersteuerung über andere Blocks in dem System hat. Wie durch die Richtungsleiter angezeigt, laufen die Hauptleitungen des Flusses weiter nach oben, im allgemeinen im Gegenuhrzeigersinn, in der Richtung in Fig. IA, kehren um über den Impulsgenerator 30 und über die logische Folgeechaltung 52 und das logische Zeitwerk 53, u.m die untergeordnete Steuerschaltung für die Voreinstellung des Vorunterstützungsimpulses PB und des Unterstüt-

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-27-zungsimpulses BU zu begründen.

Um weiterhin eine Gesamteinführung der zwei Blockdiagramme IA und IE zu fördern, treten die fünf Parallelsignale nach rechts von Fig. IA aus, um sich mit fünf ähnlich angeordneten Signalleitern zu verbinden, die entlang der linken Kante der Fig. IB im Abstand angeordnet sind. Man erkennt, daß die Signalbefehle, welche in die linke Kante der Fig. IB eintreten, wieder weiterlaufen in Gegenuhrzeigerrichtung, wie durch die Richtungs-leiter angezeigt. Das Steuertor 70 ist so ausgerichtet, daß es die Schaltung für den Rücklauf des Unterstützungs-Befehlsimpulses BU vervollständigt und einen komplementären Unterstützungs-Impuls direkt zum Herzen 1 durch die Leiter 141 und 142, wenn erforderlich, vorsieht.

Der Impulsgenerator 30 gemäß Fig. 5 begründet die Wiederholungsrate bzw. den Wiederholungstakt für den künstlich erzeugten Erregungsimpuls. Der Generator 30 kann durch das Herzsystem zurückgesetzt oder gehemmt werden, d, h. Herζantworteignale,die an der Rücksetzleitung 31 erscheinen. Zwei Arten von erfaßten Herzsignalen setzen den Generator zurück: 1) Eine einem künstlich erzeugten Erreger folgende, hervorgerufene Antwort oder 2) ein Herzsignal, welches in dem eigenen physiologischen System des Herzens entsteht. Der Impulsgenerator kann gehemmt werden, d.h. es werden irgendwelche erzeugte Impulse CP daran gehindert, am Generatorausgang zu erscheinen, und zwar für längere Zeiten, wenn das vom physiologischen System begonnene, erfaßte Herzsignal im Wiederholungstakt größer ist als der gesetzte Takt des Impulsgenerators.

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Diese Betriebsbedingung in Begriffen von Impulstakthemmung kann verglichen werden mit einem ventrikular gehemmten Schrittmacher. Z. B. hemmt ein idioventrikularer (Herz) Takt, der größer ist als der gesetzte Generatortakt von 75 PPM (parts per million), den Generatorabschnitt. Mit anderen Worten ist das erfaßte Signalintervall, das Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Herzsignalen, kürzer als das 800 ms-(75 PPM-Intervallperiode)-Intervall, welches durch den Impulsgenerator 30 erreicht ist. Die neuen Merkmale des Impulsgenerators 30 sind folgende:

1. Der Impulsgeneratorabschnitt sieht ein einheitliches Digitalzählsystem vor;

2. die Impulsbreite des erzeugten Impulses GP ist dieselbe Impulsbreite wie ein Hauptzeitwerkimpuls. Das Merkmal hier besteht darin, daß das Hauptzeitwerk sowohl den Takt als auch die Impulsbreite für den ausgangs-erzeugten Impuls GP setzt; und

3. Hochtaktschutz ist für den Impulsgeneratorabschnitt für den Zweck vorgesehen, den erzeugten Impuls GP daran zu hindern, eine vorgesetzte obere Taktgrenze (140 PPM) zu überschreiten. Der Detektor 22 für positives und negatives Sianalniveau erfaßt beim Herz erzeugte Eignale, wobei diese Signale dirch die vorhergehenden Stufen verstärkt und gefiltert sind. Wenn ein entweder positives oder negatives Signal am Eingangs ans chluß AO des Detektorr; erscheint, und,diener eine ausreichend hohe Amplitude hat, un über das Detektor?chwellwertniveau hinaunzuqehen, erscheint ein Impuls am Detektorausgang DO. Die Breite des Ausgangsdetektorimpulses ist eine Funktion der Signalamplii ucle, die am Detektor <-ingang erscheint, urrl dieses ,Signal ist eint- verstärkt«= und gefil-

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terte Ausführung des am Herzen entstehenden Signals. Deshalb geban die Impulsbreitenverändarungen des Detektorausgangssignals DO direkt die Amplitudenänderungen des abgetasteten Herzantwortsignals wieder und ermöglichen es, die Signalstärke der hervorgerufenen Herzantwort zu überwachen.

Wie weiterhin in Fig. 2 gezeigt ist, wird der in Fig. IA gezeigte Detektorblock 22 ausführlich in Fig. 2 beschrieben. Tatsächlich ist der Zweck dieses Signalniveaudetektors 22, ein analoges Signal umzuwandeln, welches durch vorhergehende Verstärker- und Filterstufen 18 und 13 in rechteckige Impulse verarbeitet worden ist. Fig. 3 zeigt die Eingangs-(AO)- und Ausgangs-(DO)-Wellenformen für den Signalniveaudetektor unter Darstellung sowohl negativer (Fig. 3A) als auch positiver (Fig. 3B) Eingangssignale.

Der Detektor hat ein Minimumniveau oder einen Abtastschwellwert sowohl für positive als auch negative Eingangssignale. Wenn dieses Detektorniveau einmal überschritten ist, erscheint ein Impuls am Detektorausgang. Die Breite des Ausgangsimpulses ist eine Funktion des Eingangssignalniveaus, und die überwachung der Ausgangsimpulsbreite zeigt die Signalstärke des abgetasteten oder Elngangssignales an. Wenn die Verstärkung der Verstärkerstufen (18 und 13) vorbestimmt ist und konstant bleibt, sind die Detektoraus-gangs-(DO) ImpulsbreitenVeränderungen eine direkte Funktion der SignainiViauänderungen, die am Verstärkereingang (SI) abgetastet sind, und geben Signalniveauveränderungen wieder, welche vom Herz erfaßt oder festgestellt werden.

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Hler wird die Detektortätigkeit bezüglich der schematisch in Fig. 2 gezeigten Schaltung im einzelnen beschrieben. Das Detektoreingangssignal AO erscheint auf Einseiten-Kondensatoren Cl und C2. In Abhängigkeit von der Signalamplitude entweder in positiver oder negativer Richtung läßt der eine oder der andere der Kondensatoren AC (Wechselstrom) das Signal an einen der Transistoren Ql oder Q2 koppeln. Beispielsweise wird ein negatives Signal (AO) ähnlich dem in Fig. 3A über den Kondensator Cl und den Widerstand R2 gekoppelt, wobei Transistor Ql zum Leiten gebracht wird. Das Leiten des Transistors Ql tritt nur dann auf, wenn das Eingangssignal hinsichtlich der Amplitude ausreicht,· um die Emitterbasis-Durchlaßgrenzspannung, gewöhnlich 0,5 Volt, für den Transistor zu überschreiten. Wenn der Transistor Ql leitend gemacht ist, erscheint ein positiver Impuls 167 am Ql-Kollektor und über dem Widerstand R5, Der Impuls 167 wird am Ausgangs des Inverters 165 umgekehrt, bevor er im logischen Element 166 geODERt wird, Das logische Element 166 ist ein NAND-Tor mit zwei Eingängen, wenn es aber in einer negativen Logik betrieben wird, was bedeutet, daß die Eingangsimpulse negativ sind, wird das Nand-Tor in der positiven Logik ein NOR-Tor in negativer Logik. Deshalb wird ein negativer Impuls am Ausgang des Inverters oder Stromrichters 165 geODERt und durch das logische Element 166 umgekehrt und erscheint am Detektorausgang (DO) als positiver Impuls. Fig. 3A stellt diesen positiven Impuls DO dar, welcher dem negativen Eingangssignal AO zugeordnet ist. Es ist wichtig, den Beginn und das Ende des Detektorausgangs (DO)-Impulses 174 zu kennen, wie er dem Eingangsimpuls AO zugeordnet ist, wenn er das Detektorschwellwertniveau 173 oder die Emitter-zu-Basis-Verbin-

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dungsspannung von Ql, gewöhnlich 0,5 Volt, überschreitet. Wenn der Eingangsimpuls AO dieses DetektorSpannungsniveau 173 überschreitet, erscheint ein positiver Impuls 174 und bleibt am Detektorausgang DO. Für Langdauer-Eingangssignale muß die RC-Zeitkonstante des Kondensators Cl und des Widerslandes R2 lang genug sein, um die Ausgangsimpulsdauer.174 dem Eingangssignal AO zugeordnet zu haben.

Dieselbe allgemeine Verarbeitung bzw. Tätigkeit des Eingangssignals erfolgt für ein in Fig. 3B gezeigtes positives Signal. Ein positives Signal 169, welches am Detektoreingang erscheint, wird über den Kondensator C2 und den Widerstand R3 gekoppelt, macht den Transistor Ql leitend und erzeugt am Kollektor von Q2 und auch über dem Widerstand R6 einen negativen Impuls 168. Wieder wird das Eingangssignal, sei es bezüglich der Amplitude positiv oder negativ, nur am Ausgang (DO) erfaßt, wenn das Signalniveau ein bestimmtes Erfassungsschwellwertniveau überschreitet, und bei diesem Detektorsystem wird das Detektorniveau durch die Emitterbasis-Durchlaßübergangsspannung (Emitter-zu-Basis-Vorwärtsverbindungsspannung) für Q2 oder der Basisemitterdurchlaßübergangsspannung von Q2, gewöhnlich O,5 Volt, erreicht. In diesem Falle wird bei einem positiven Eingangssignal AO das Transistornetzwerk Ql wegen der über dem Basis- und Eraitterübergang angelegten Umkehrspannung nicht leitend gemacht. Das Umgekehrte ist der Fall, wenn ein negatives Eingangssignal vorhanden ist, welches deshalb den Transistor Q2 nichtansprechend macht.

Ein am Kollektor von Q2 erscheinender negativer Impuls 168 wird durch Tor 16G umgekehrt und erscheint als positiver Imnuls, der

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dem Impuls 171 in Flg. 3B gleicht. Das Tor 166 ist ein logisches NAND-Element mit zwei Eingängen, aber mit negativen Eingangsimpulsen arbeitet das logische Element als ein NOR-Tor. Die Widerstandselemente Rl und R4 verbinden die Basen der Transistoren Ql und Q2 zu den Quellenanschlüssen und verhindern die Transistorleitung wegen des Schaltungsleckstromes und sehen auch einen Pfad vor, um die Ladung auf den Kondensatoren Cl und C2 wieder herzustellen.

Ein neues Merkmal dieses Signalniveaudetektor-Netzwerks 22 ist die Ausgangsimpuls (DO)-breite, die als Funktion des Eingangssignal (AO)-niveaus moduliert wird. Fig. 3B zeigt, wie das Eingangssignalniveau die Breite des Detektorausgangsimpulses bestimmt. Das Eingangssignal 169 ist bezüglich der Amplitude größer als das Signal 170 , und entsprechend sind die Ausgangsimpulse mit der Breite 171 breiter als Impuls 172. Diese Impulsbreitenmodulation wird dadurch gewährleistet, daß man das Eingangssignal das Detektorniveau 175 überschreiten läßt, und der Betrag des Signalniveaus über dem Schwellwertniveau 175 gibt einenModulations· grad zum Ausgangsimpuls DO. Impulsbreitenveränderungen als Funktion des Eingangssignals sind äußerst empfindlich, wenn das Signal etwas über dem Detektorniveau 175 liegt. Dieses Mittel der Impulsbreitenmodulation ist äußerst wirksam, wenn das Eingangssignal sich dem Detektorniveau nähert, und eine solche Empfindlichkeit kann gut bei einem Herzschrittmachersystem verwendet werden, wenn es wichtig ist, zu wissen, wie gut das System Herzantworten erfaßt. Ein schwaches Herzsignal, welches eine kleine Signalamplitude gibt, erzeugt einen schmalen Detektorausgangs-

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impuls DO und zeigt eine mögliche Schwierigkeit beim Abtasten an, wenn es eine weitere Schwäche in der Herzantwort gibt.

Bei einer praktischen Anlage kann beispielsweise ein Detektorausgangsimpuls (DO) mit einer Impulsbreite von 20 MS ein starkes oder großes Eingangssignal zur Anlage zeigen und könnte dem Arzt oder der die Schrittmacheranlage prüfenden Person gezeigt werden mit der Anzeige, daß die abgetastete Antwort gut ist und alle Herzsignale erfassen wird. Eine Impulsbreite von 10 MS bei DO kann verwendet werden, um anzuzeigen, daß das abgetastete Signal ziemlich stark ist, aber am Rand liegt, wenn sich die Herzantwort infolge widriger oder ungünstiger physiologischer Zustände ändert. Die Gegenwart einer 5 MS Impulsbreite zeigt wirklich ein potentielles Abtastproblem an, und es sollte sofort etwas getan werden, um zu verhindern, daß das Schrittmachersystem nicht eine wirksame Herzantwort abtastet.

Die in Fig. IA gezeigte logische Folgeschaltung 52 sieht betrieblich die notwendige logische Folgetätigkeit (das Einreihen) zu dem System vor, welches mit jedem Generatorimpuls GP aktiviert ist. Die Folgezeitbasis wird durch das unabhängige logische Zeitwerk 53 geschaffen. Die folgenden logischen Funktionen oder Impulse werden von den logischen Folgeschaltungen oder Sequenzen vorgesehen. Die Fig. 1OA und 1OB sollen eine Vielzahl von Flußdiagramnen zeigen, welche das Zeit- und Steuerverhältnis für jede Funktion und entsprechend den Betrieb über und unter dem Erreguntjsschw3llwert zeigen.

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1. Der Erregungsaustastimpuls wird bei jedem Erregungsimpuls, sei es GP oder BU, begonnen, und der Impuls BP wird auf die Erregungsaustastblöcke 9 und 16 aufgebracht. Zweck dieses Austastimpulses ist das Austasten und die Verhinderung jedes künstlich erzeugten Erregungsimpulses, der auf Leitung 6 vorhanden ist, damit er nicht in den Verstärker und die Filterabschnitte 13 und 18 eintritt und vom Detektorblock 22 erfaßt wird. Auch die BP-Impulsdauer ist ausreichend lang, um die Elektrodeneffekteund die Polarisationsstabilisation auszutasten, die jedem Stimulusimpuls zum Herzen folgt.

2. Der Stabilisierungsimpuls SP-am Ende jedes Erregungsimpulses gibt es eine Stabilisierungsperiode, die erforderlich ist, um die Elektrodengrenzfläche zu stabilisieren- stellt wieder die Ladung auf der Ausgangsschaltung zur Kupplung des Kondensatorblocks 74 her (s. Ladung auf Spannungsstabilisation auf Ausgangsimpuls OP in Fig, 8, Bezugszahl 281), und sorgt für eine Polarisations Spannungskompensation beim Stimulusaustastblock 9 und Verstärkerblock 13. Diese Polarisationsspannungskompensation ist wichtig, wenn dieses System auf die in den Fig. 9B und 9C gegebene Elektrodenkonfiguration angewendet wird.

3. Vor-Unterstützungssignal 58 -in jeder logischen Folge gibt es ein auf der Leitung 58 vorhandenes Vorunterstutζungssignal. Der Impuls 5 8 geht nicht durch das Tor 67 hindurch, es sei denn, dort ist ein hohes RI-Signal vorhanden, um mit einem Impuls 58 zusammenzufallen. Nachdem ein Impuls 58 am Ausgang des Tores erscheint, wird er zu einem PB-Impuls, der zu anderen Steuer -

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blöcken im System übertragen wird. Die Gegenwart eines Vorunterstützungsimpulses PB zeigt an, daß der letzte, erzeugte Impuls GP, der beim Herzen angewendet wurde, bezüglich Strom oder Intensität nicht ausreicht, um eine Herzantwort hervorzurufen.

4. Unterstützungssignal 56 - Ähnlich der Erzeugung eines Vorunterstützungssignals 58 wird das Unterstützungssignal 56 für jede logische Folgeschaltung bzw, Sequenz vorhanden sein, die durch den erzeugten Impuls GP begonnen wird. Das Tor 61 wird nur das Signal 56 durchlassen und weiterhin dieses Signal durchlassen, bis eine hervorgerufene Herzantwort auftritt,oder die Grenze der Unterstützungsimpulse BU die von der Unterstützungsimpulssteuerung 60 gesetzte Zahl erreicht haben,

5. Rücksetzleitung 57 -Die logische Sequenz 52 wird kontinuierlich entlang Leitung 57 beim Auftreten jedes Unterstützungsimpulses BU zurückgesetzt, bis die Unterstützungsimpulse verschwinden oder die Maximalzahl der durch die Steuerung 60 gesetzten bzw. eingestellten Unterstützungsimpulse erreicht worden ist.

6. Ausgangsleitung 54 -der einzige erste logische Zeitwerkimpuls, der auf der Ausgangsleitung LC vom logischen Zeitwerk-Block 53 erscheint, wird zum Erregungsimpulsformer 41 übertragen. Wenn die Signalstörung zugegen ist und von dem Störintervall-Block 24 erfaßt ist, wobei ein Signal mit niedrigem Niveau RI erzeugt wird, sorgen das niedrig RI-Signal in Kombination mit dem Impulssignal auf Leitung 54 für eine größere Impulsbreite für den erzeugten Impuls GP, wie durch eine erhöhte GP-Impulsbreite 68 gezeigt.

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Das ErregungsStrommemory 125 setzt das Erregungsstrom- oder Intensitätsniveau für alle zum Herzen geführten Erregungsimpulse, welche sowohl den erzeugten Impuls GP als auch den Unterstützungsimpuls BU aufweisen. Es sei angenommen, daß das Memory 125 von dem Vorwählstromniveau-Block 126 nach Betätigung des Schalters (Steuerschalters) voreingestellt wird. Der vorausgewählte Wert wird durch die Stromeinstellsteuerung 116 bestimmt, welche diesen Stromwert über Leitung 114 zum Block 126 überträgt. Die Tätgkeit des Einschalters 128 ist nur nach der anfänglichen Anwendung der Energie auf den Schaltkreis erforderlich, der den vorgewählten Stromwert oder Digitalcode zum Memory begründet, und auch während Zeitintervallen, wenn das Stromeinstellen von Hand gegen den automatischen Modus der Schwellwertabtastung bzw. des Schwellwertgleichlaufs bevorzugt ist. Eine Anwendung für die Stromeinstellung von Hand ist während des anfänglichen Einführens der endokardialen Elektrode 2 in das Herz hinein. Wenn die anfängliche Stromeinstellung als Erregungsstromwert hoch genug ist, gibt es eine hervorgerufene Herzantwort für jeden angewendeten GP-Erregungsimpuls. Soweit es das Memory betrifft, funktioniert alles gut, und es ist keine Nowendigkeit vorhanden, den logischen Code oder den Stromwert zu verändern. Es gibt nur zwei Fälle, welche den Memorycode verändern (neben der Handtätigkeit des Vorwählstromniveaublocks 126); 1) der Herzerregungsschwellwert steigt an, und der GP-Impuls unterbricht seine Tätigkeit, eine Herzantwort hervorzurufen, deshalb erscheint am Tor 70 und am Tor 114 ein Unterstützungsimpuls. Zwei Dinge erfolgen an dieser Stelle, der Unterstützungsimpuls BU läuft durch das Tor 114 und bringt auf das Memory einen Eingangszählimpuls auf, der ein wirklicher

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Auf/Ab-Zähler i'st, welcher in der Auf (UP)-Stellung durch einen vorhergehenden Vorunterstützungsimpuls PB gesetzt ist, wobei eine Strom- oder Intensitätsstufe zum Memorycode hinzugefügt wird.

Zur gleichen Zeit betätigt der durch das Gatter 70 hindurchgehende BU-Impuls die Impulslogik, um den neuen hochtransformierten Stromwert zum Herz für die Dauer oder die Impulsbreite des Unterstützungsimpulses anzuwenden. Es wird deshalb das Memory verwendet, um den Strom- oder Intensitätswert sowohl für die erzeugten Impulse GP als auch für die .Unterstützungsimpulse BU zu setzen. Wie im logischen Sequenzabschnitt erwähnt, fährt jeder Unterstützungsimpuls BU fort, bis eine hervorgerufene Herzantwort auftritt; oder die Haximalzahl der BU-Impulse erhöht den Ausgangsdigitalcode des Memory 125, der bei einer Zählung auf den Leitungen 131 bis 134 erscheint. In Fig. 7 ist eine Digital-Analog- oder Erregungsstromumwandlungstabelle gegeben. Wenn beispielsweise der erzeugte Impuls GP aufhört, eine Herzantwort hervorzurufen, und ein Stromniveau von 1,0 MA hätte, welches in der 0,5 HA pro Stufeneinstellung (1/2 T) betrieben wird, wird der erste Unterstützungsimpuls 1,5 MA, der nächste 2,0 MA und so weiter haben, bis die oben festgestellten Zustände auftreten, liachdem die Unterstützungsimpulsfolge beendet ist, entweder durch eine hervorgerufene Antwort oder durch Erreichen der Maximalzahl der BU-Impulse, fährt das Memory oder das Auf/Ab-Zählwerk 125 fort, Zähleingangsimpulse CI zu befördern oder zu empfangen, aber diesesmal sind die Impulse GP-Impulse, welche durch die Tore 109, 111 und 114gehen, und sie bringen das Memory um eine Zählung pro GP-Er.puls weiterhin vor, bis der von dem Block 100 gesetzte

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Sicherheitsrandgrenzwert erreicht worden ist, wodurch dieses Zählen und die Steigerung des Stromzyklus beendet werden. Man beachte, daß der Vor-ünterstützungsimpuls die Auf/Ab-Steuerung 122 in die Auf-Stellung setzt, den Stromsicherheitsrandblock 100 zurücksetzt und den logischen Testblock 97 bezüglich Ausgang TT in den hohen Zustand bringt, wodurch Tor 111 betätigt wird. Der zweite Fall, welcher das Memory 125 ändert, tritt auf, wenn ein Schwellwerttestverfahren begonnen wird. Wenn dies geschieht, wird die Ausgangsleitung TT des Blocks 97 hoch, und jeder erzeugte Impuls GP geht durch das Tor 11 und das Tor 114 hindurch und erzeugt einen Zähleingangsimpuls CI bei dem Memory 125. Der Auf/-Ab-logische Steuerblock 122 befindet sich jetzt in der Ab-Stellung und war in diese Stellung gesetzt worden, nachdem das letzte Stromsicherheitsrandniveau auf Leitung 106 war, unddie folgenden GP-Impulse vermindern das aufgebrachte Strom- oder Intensitätsniveau zum Herzen um eine Stufe pro GP, bis das GP-Erregungsstromniveau unter dem Stimulatiansschwellwert ist« Das Fehlen einer einem GP-lmpuls folgenden hervorgerufenenAntwort beginnt bzw. zündet einen Unterstützungsimpuls in einem kurzen Zeitintervall, annäherungsweise 40 bis 50 MS, welches dem GP-Impuls folgt. Wie oben beschrieben, setzt derVorunterunterstützungsimpuls PB die logische Auf/Ab-Steuerung 122 in die Auf-Steuerung, und jetzt wird jeder Unterstützungsimpuls BU hinsichtlich Strom oder Intensität durch eine Stromstufe erhöht. Die Fig. HA und HB zeigen diese Prüfsequenz, insbesondere die Zählbeziehung des Memory oder des Auf/Ab-Zählwerks und Ausgangserregungsstromimpuls CP-Niveaus, welches bei dem Herzen angewendet ist.

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Insgesamt setzt das Memory 125 betrieblich das Erregungsstromniveau sowohl für die GP- als auch für die BU-Impulse. Die Memoryergänzungs- oder -Veränderungssequenz kann entweder durch das Fehlen einer von dem Herzen hervorgerufenen Antwort oder das Schwellwertprüfverfahren ausgelöst werden. In jedem Falle schließt die letztliche Memory-Einstellung oder die Einstellung des Stromniveaus den Stromsicherheitsrandwert ein, der von dem betrieblichen Sicherheitsrand-Block 100 begründet ist. Es sei bemerkt, daß der Grenzschalter im Block 135 benutzt wird, um die Auf/Ab-Steuerlogik umzukehren, wenn der Ausgangscode A, B , C, D entweder den Extremwert erreicht, wie z, B. eine 1111-Zählung oder OOOO-Zählung, wodurch Erregungsstromextreme von niedrig nach hoch oder von hoch nach niedrig verhindert v/erden.

Wie oben bemerkt, ist es Hauptgegenstand der Erfindung, die Reiz-, Erreger- bzw. Stimulationsschwellwerttestverfahren während des Betriebes bei wahlweise beabstandeten Intervallen zu beginnen bzw. auszulösen. Hauptmerkmal ist es, so genau wie möglich das Bestehen des Erregerschwellwertniveaus festzustellen. Die Tätigkeit des logischen Schwellwerttestblockes 97 ist es, das Schwellwertniveau durch eine Vielzahl unterschiedlicher Steuerungen zu bestimmen, einschließlich Schalter 93, 94, 77 oder 87, wie noch beschrieben wird.

Wenn eine künstlich erzeugte, bei dem Herzen angewendete Erregung ausreicht, eine Herzantwort hervorzurufen, ist die einzige sofort erhältliche Information die, daß der wirklich die Antwort hervorrufende Reiz sich über dem Reizschwellwert befindet. Um

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zu wissen, wieweit dieser Erregerimpuls hinsichtlich Strom oder Intensität über dem Erregerschwellwert liegt, muß ein Schwellwerttest-verfahren begonnen werden. Dieses kann auf verschiedene Weisen geschehen, wie z.B. von Hand, kontinuierlichem Durchlauf oder in einer Programmsequenz.

Der Beginn oder die Auslösung von Hand erfolgt, wenn der Schalter 9 3 gedrückt wird, wodurch der logische Schwellwerttestblock 97 betätigt wird und bei TT, welches am Gatter 111 angeschlossen ist, ein hoher Logikniveauausgang erzeugt wird. Das hohe Logikniveau bei TT bleibt für die Testdauer erhalten. Unter dieser Bedingung mit einem hohen Logik-TT-Wert gehen die GP-Impulse durch das Tor 111 und das Tor 114 und bringen Zähleingangsimpulse CI an das Memory oder Auf/Ab-Zählwerk 125. Wie schon erwähnt,weist die Vervollständigung eines Memory-Ergänzungszyklus immer die Zugabe des Stromsicherheitsrandwertes auf, der durch den Sicherheitsrandblock 100 gesetzt ist; und wenn der näherungsweise Rand gesetzt worden ist, geht der logische Testblockausgang TT nach unten, und die Auf/Ab-Steuerlogik wird in die untere Stellung gesetzt.

Deshalb erzeugen diese bei CI, dem Eingang zum Memory, erscheinenden Impulse GP eine Ab-Zählung oder eine Verminderung der auf das Herz aufgebrachten Stromerregung, Dieser Zyklus der Verringerung der GP-Impulse hält an, bis die zugeordnete Herzantwort mit dem GP-Impuls unterbleibt oder entfällt, wobei die logische Auf-Ab-Steuerung 122 des Memory in die Auf-Stellung geschaltet wird, was durch die Tätigkeit des Vorunterstützungsimpulses PB ausge-

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löst wird. Der folgende Unterstützungsimpuls oder die Impulse BU werden pro gagebene Stufe erhöht, welche durch den logischen Schalter-Stromblock 136 und den zugeordneten Steuerschalter 139 begründet werden, s. Digitalcode zum Erregerstromwert in Fig. 7.

Wiederum erfolgt die Beendigung des Testes, wenn der Stromsicherheitsrandwfcrt zu dem erzeugten Impuls GP hinzugefügt worden ist. Dias geschieht wenn einer oder eine Vielzahl von GP-Impulsen dem letzten Unterstützungsimpuls folgen. Zum Beispiel kann ein Stromsicherheitsrandwert, dar von dem dem Block 100 zugeordneten Schalter 1Ο4 ausgewählt ist, ein Stromschritt oder ein JZähleingangsimpuls CI zum tlemory sein, welcher dem letzten Unterstützungsimpuls folgt. In diesem Falle fügt der erste dem letzten BU-Impuls folgende GP-Impuls die eine Zählung oder Stromstufe hinzu, welche erforderlich ist, um die Sicherheitsranderfordernisse zu erfüllen. Das Setzen eines Dreistufensicherheitsrandes des Schalters 104 erfordert ein Dr^Qistufensicherheitsrandeinstellen des Schalters 104 und erfordert das Aufteten von drei GP-Impulsen, bevor ci~r Test beend&t werden kann. Das Zählen der GP-Inipulse für dia Bestimmung der Sicherheitsrandzählung, wie sie im Block 100 und durch den Schalter 104 gesetzt ist, wird durch die Verwendung der GP-Impulse gewährleistet, die auf Leitung 110 auftreten, in dan Block 100 tintrutsn und gezählt werden.

Dia kontinuierlicher Schwellwertprüf-Betriebsart bzw. der Betriebsmodus, wie in Fig. HA mit der TJe Ilen formkarte dargestellt, zeigt, daß das logische Signal TT lnmer loch bleibt, wodurch das Testverfahren in silier kontinuierlichen "yklussequenz wiederholt wLrd.

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Der in die geschlossene Stellung gebrachte Schalter 94 hält den logischen Schwellwerttestblock 97 in einer kontinuierlichen Betriebsart, Die in Fig. HA dargestellten Wellenformen zeigen ein Schwellwerttesten mit einer drei-GP-Impulszyklusfolge. In diesem Falle befindet sich die Sicherheitsrandeinstellung eine Stromstufe oder Memoryzählung über der letzten Unterstützungsimpuls-Strom- oder intensitätseinstellung. Wenn die Sicherheitsrandforderung auf eine Nullschritterhöhung reduziert ist, erzeugt die kontinuierliche Testbetriebsart einen Unterstützungsimpuls, der jedem GP-Impuls folgt, da das Erregerstromniveau zwischen einem GP-Impuls-Stromniveau unter dem Erregerschwellwert und einem Unterstützungsimpuls BU über dem Erregerschwellwert wechselt.

Als ein zusätzliches Sicherheitsmerkmal, um das Hervorrufen einer Herzantwort durch den BU-Impuls oder die Impulse sicherzustellen, ist die BU-Impulsbreite größer als die GP-Impulsbreite. Deshalb prüft die Nullsicherheitsrandeinstellung auf Erregerschwellwert für jede Herzantwort, Das Gegenteil ist der Fall, wenn der Sicherheitsrand auf zwei Schritte erhöht ist, wobei in diesem Falle die kontinuierliche Prüfart einen fünf-GP-Impulszyklus aufweist. Auf einfache Weise mit einer Gleichung angegeben, ist die Anzahl der GP-Impulse in einem Testzyklus gleich dem zweifachen des Sicherheitsrandstromstufenfaktors plus 1. Mit anderenUorten, GP-Impulse= ( 2 χ Randstufe) + 1,

Die programmierte Prüfsequenz, wie sie in Fig, HB gezeigt ist, tritt bei verschiedenen Zeitintervallen auf. Diese Intervalle könnten auf einer Zeitfolge sein, wie durch einen Zeitgeberblock 37 eingestellt, oder nachdem eine gewisse Anzahl Reize auf den

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Herzblock 77 aufgebracht worden ist. Ein Zyklus wird gewöhnlich jeder Testauslösung zugeordnet.

Bei einigen Anwendungen erfordert das Schwellwertabtastsystem ein visuelles Auslesen des aufgebrachten Erregerstromwertes. Dies ist insbesondere bei stationären.Behandlungen, d. h. im Krankenhaus der Fall, wo der Arzt eine laufende Darstellung des auf einen Patienten aufgebrachten Stromes wünscht, wobei dieser ausgelesene Strom zur Systemleistungsüberwachung verwendet wird, wie z.B. die Elektrodenstabilität und Langzeitschwellwertverlaufe.

In Fig. IB ist die äußere Darstellung bei dem unteren rechten, als Element 148 bezeichneten Abschnitt im Block gezeigt, und in diesem Abschnitt befindet sich ein Decodierblock 149, der zur Digitaldecodierung des auf den Leitungen A, B, C und D erscheinenden Binärcodes in einen dezimalen Ausgangscode verwendet wird, der auf Leitung 146 kommt. Die Leitung 150 könnte zum Ausschalten des Decodierers bei verschiedenen Zeitintervallen oder Zyklussequenzen im Schwellwertabtastsystem verwendet werden, und deshalb könnte die zu den Dezimallinien 146 angeschlossene Darstellung 147 ausgewählte Stromauslesungen für den·Generatorimpuls GP, Unterstützungsimpuls BU über Erregerschwellwert, unter Schwellwert, ürregersicherheitsrand und Mittelschwellwertauslesung geben. Der Schalteraufbau 153 und die Anschlüsse 151 und 152 werden für die Auswahl des gegebenen Strombereiches verwendet, wie z,B, 1/2 I oder I (ma); wobei der Strom I als die Stromergänzung (Auffrischung) im Ausgangsschaltkreis gegeben ist. Die Darstellung 147 gibt den Stromwert in einem Dezimalleseformat, wie z.B. 1,5 ma_f

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wieder. Der Ausgangsanschluss 155 könnte an einen Verlaufsschraiber für eine zeitliche Langzeitaufzeichnung angeschlossen worden.

Es sei nochmals wiederholt, daß die Erfindung eine Vielzahl unabhängiger neuer Betriebsmerkmale aufweist, die betrieblich untereinander verbunden sind, um nebengeordnet als ein vollständig integriertes Schwellwertabtaststeuerungssystern zu wirken. Um genau das bestehende Stimulationsschwellwertniveau festzustellen, sind neue Mittel vorgesehen, um Prüfverfahren bei wahlweisen, durch Schalter 77, 87, 93 oder 94, wie beschrieben gesteuerte, beabstandete Intervalle zu beginnen bzw. auszulösen. Es sei auch

als

betont/ daß sowohl die Vor-Unterstutzungs-/auch Unterstützungsimpulse unabhängig neue Steuermittel aufweisen, die insbesondere geeignet sind, um eine Einrichtung zum Erreichen der Ergänzungssteuerung der veränderlichen Intensität vorzusehen. Obwohl der Begriff "Unterstützung" besonders hinsichtlich der zusätzlichen und veränderlichen Kraft bzw, Leistung erhalten wird, sei ebenfalls betont, daß die allgemeinen, eingeschlossenen Prinzipien bei anderen Anwendungen verwendet werden können, wobei entweder die Unter such ung"~auf eine variable und wähl/eise über trägung zusätzlichen Intensitätsniveaus bei beabstandeten Intervallen oder die Zuführung bzw. Beschickung vorgesehen ist. Mit anderen Worten soll der Begriff "Unterstützungs-" keineswegs für beschränkend erachtet werden, und andere einheitliche Begriffe, wie z.B. verändern oder modifizieren, ergänzend und Impulseinrichtungen, sind ebenfalls geeignet.

Aus der vorstehenden und ausführlichen Beschreibung der darge-

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stellten Ausführungsform zur beispielhaften Verdeutlichung der Erfindung ergibt sich klar, daß eine vollständig neue und verbesserte Schwellwertabtast- bzw. -abgleich- oder -gleichlaufsteueranlage geschaffen ist.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   / 1 ./Vorrichtung zum Abtasten und Erregen von Herzantworten (Herzschläge) im Herzen eines Ilenschen, mit einer einen Stimulus bzw. einen Reiz erzeugenden Einrichtung zur Erzeugung periodischer Reizsignale, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwellwertprufeinrichtung für die Bestimmung des Reizschwellwertes zum Hervorrufen eines Herzschlages mit einem erzeugten Reizsignal vorgesehen ist, die Sohwellwertprüfeinrichtung ein Programmgerät aufweist zum Programmieren von Niveauänderungen der Reizsignale und Abtasten des Schwellwertes durch Bestimmung des Reizniveaus, welches zuerst einen Herzschlag hervorzurufen aufhört, daß eine Unterstützungsein richtung zur Erzeugung mindestens eines Unterstützungsreizsignals eines Niveaus vorgesehen 1st, welches größer ist als das erste Niveau und einem solchen ersten Reiz in einem Zeitintervall folgt, so daß kein Kerzschlag unterbleibt, daß eine Memory-Einrichtung für die

   -—7 Erinnerung des Niveaus des_letzten erzeugten Reizsignals und eine-tn Kombination mit der Memory-Einrichtung zusammenwirkende Einrichtung für das Setzen des nächstfolgenden periodischen Reizsignals vorgesehen ist, welches der Schwellv/erterfassung bai einem Niveau innerhalb eines bestimmten Sicherheitsbereiches über dam erfaßten Schwellwert folgt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstützungseinrichtung zur betrieblichen Kombination mit der Programmeinrichtung derart vorgesehen ist, daß mch irgendeiner

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   Steigerung des Schwellwerts des Patienten der nächstfolgende I^r _;?rzschlag, der normalerweise im Patienten erfolgt, durch ein Unterstützungsreizsignal hervorgerufen wird, wodurch kein Herzschlag unterbleibt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtasteinrichtung für Herzantworten und eine Reizsignalzuführeinrichtung zum Herzen des Menschen vorgesehen ist, wobei die Abtasteinrichtung die Gegenwart oder Abwesenheit einer hervorgerufenen Antwort auf ein zugeführtes Reizsignal in einer Zeitperiode von 20 bis 50 ms erfaßt, welche der Übersendung des Reizes folgt,
4. 4. Verfahren zum Abtasten und Erregen einer physiologischen Tätigkeit eines körperlichen Organs, welches als Teil eines physiologischen Systems eingeschlossen ist, gekennzeichnet durch Abtasten zur Bestimmung des Stattfindens der physiologischen Tätigkeit, Erzeugung eines Erregerimpulses bei bestimmter Wiederholungsrate, (bzw. Takt) und Verbinden ^les-selben mit dem Körper organ, wenn die ^physiologlsche^Tatigkeit, welche de bindung folgt, unterbleibt und.eine bestimmte Zeitlang abgetastet wird, welche durch den Wiederholungstakt bestimmt JSb, Erzeugung einer bestimmten Reihe von Unterstützungsimpulsen innerhalb einer bestimmten Zeit, die kleiner als das Zeitintervall ist, welches jedem solchen Erregerimpuls folgt, welcher an das Körperorgan angeschlossen ist, und Anschliessen der Impulse der Reihe in Serie zu dem Körperorgan, wenn sie erzeugt werden, bis ein Auftreten der physiologischen Tätigkeit abgetastet wird, und danach Einhalt gebieten der Verbindung

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   der bleibenden Impulse der Reihe mit dem Körperorgan.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste der Reihe von ünterstützungsimpulsen in einer Zeit von etwa 50 ms erzeugt wird, welche jedem derartigen Erregerimpuls folgt, und daß jeder nachfolgende Unterstützungsimpuls erzeugt und mit dem Körperorgan innerhalb etwa 50 ms verbunden wird, eine Zeit, die dem vorhergehenden Ünterstützungsimpuls folgt.

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   5 .

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