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Herzschrittmacher-Ausgangsstufe Die Erfindung betrifft eine Herzschrittmacher-Ausgangsstufe
zur Beseitigung der Polarisationsspannung an der Herzschrittmacher-Reizelektrode,
mit einem Impulsgeber, dessen Ausgang am Eingang eines Ausgangsverstärkers angeschlossen
ist.
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Die zur Zeit benutzten Ausgangs stufen von Herzschrittmachern ermöglichen
die Entladung eines Kondensators in das Gewebe des Patientenkörpers. Das Aufladen
und Entladen dieses Kondensators wird durch einen Transistorschalter, der Ausgangsverstärker
genannt ist, gesteuert. Der Ausgangsverstärker wird seinerseits durch einen Impulsgeber
gesteuert.
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Eine derartige Herzschrittmacher-Ausgangsstufe ist gut geeignet, ihren
gegebenen Zweck zu erfüllen, sofern bei einer unipolaren Herzmuskelreiz-Anordnung
nicht die Möglichkeit einer augenblicklichen Abtastung der Reizimpulswiedergabe
gefordert wird. Nach der Entladung des Kondensators entsteht nämlich an der Grenzschicht
zwischen der Elektrode und dem Gewebe ein beträchtliches Potential von ca. 1 V,
das exponentiell bis auf Null während einer Zeit von ca. 300 ms absinkt. Erst nach
dem völligen Verschwinden der Polarisationsspannung ist es möglich, mit derselben
Reizelektrode das intrakavitäre EKG-Signal von einigen Millivolt abzutasten. Dies
bedeutet, daß so lange die Polarisationsspannung oder ihre zeitlich veränderliche
Größe die Spannung des intrakavitären EKG-Signals größenordnungsmäßig überschreitet,
ist der Eingang des Verstärkers Ubersteuert, so daß das Abtasten des Herzaktionspotentials
ausgeschlossen ist. Die Zeit, während der der Eingang des Verstärkers für das intrakavitäre
EKG-Signal blockiert wird, wird die refraktäre Zeit des Herzschrittmachers genannt.
Bei komplizierten Bauarten gesteuerter Herzschrittmacher und/oder Herzschrittmachern,
die sich dem augenblicklichen Wert der Myokardreizschwelle anpassen, ist die Möglichkeit
des augenblicklichen Abtastens des Herzaktionssignals sofort nach dem Ende des Reiz
impulses unbedingt notwendig. Wegen der zu hohen Reizelektroden-Polarisationsspannung
ist jedoch diese Möglichkeit bis heute völlig ausgeschlossen. Aus diesen Gründen
sind die bestehenden Herzschrittmacher-Ausgangsstufen für den gegebenen Zweck ungeeignet
und unvorteilhaft.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten
Nachteile
zu beseitigen.
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Diese Aufgabe wird bei einer Herzschrittmacher-Ausgangsstufe zur
Beseitigung der Polarisationsspannung an der herzschrittmacher-Reizelektrode mit
einem Impulsgeber, dessen Ausgang am Eingang eines Ausgangsverstärkers angeschlossen
ist, erfindungsgernäß dadurch gelöst, daß der Ausgang des Impulsgebers auch am Eingang
von Steuerkreisen angeschlossen ist, deren Ausgang am Eingang einer Kompensationsspeisequelle
angeschlossen ist, deren Ausgang mit dem Ausgang des Ausgangsverstärkers gekoppelt
ist, der an der Herzschrittmacher-Reizelektrode angeschlossen ist.
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Die Kompensationsspeisequelle kann entweder eine Kompensationsstromquelle
oder eine Kompensationsspannungsquelle sein.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Herzschrittmacher-Ausgangsstufe
bestehen hauptsächlich darin, daß die durch die Polarisationsspannung an der Reizelektrode
des Herzschrittmachers hervorgerufene Ubergangserscheinung wesentlich verkürzt wird,
was ermöglicht, während einer sehr kurzen Zeit nach dem Ende des Reizimpulses die
spontanen Herzaktionsströme bzw. Herzaktionsspannungen abzutasten.
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Die erfindungsgemäße Herzschrittmacher-Ausgangsstufe wird nachfolgend
anhand der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig.
1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemSßen Herzschrittmacher
-Ausgangsstufe
zur Beseitigung der Polarisationsspannung an der Herzschrittmacher-Reizelektrode,
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels der Herzschrittmacher-Ausgangsstufe,
in der ein Konstantstromausgang vorhanden ist; Fig. 3 ein Blockschaltbild eines
anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels der Herzschrittmacher-AusgangsstuSe,
in der ein Konstantspannungsausgang vorhanden ist; Fig. 4 einen Kurvenverlauf des
Reizimpulses: a) vor der Kompensation - in Vollinie, b) nach der Kompensation -
in Strichlinie.
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Die erfindungsgemäße Herzschrittmacher-Ausgaflgsstufe zur Beseitigung
der Polarisationsspannung an der Herzschrittmacher-Reizelektrode, siehe Fig. 1,
besteht aus einem Impulsgeber 1, dessen Ausgang einerseits am Eingang eines Ausgangsverstärkers
2 und andererseits am Eingang von Steuerkreisen 3 angeschlossen ist. Der Ausgang
der Steuerkreise 3 ist am Eingang einer Kompensationsspeisequelle 4 angeschlossen,
deren Ausgang am Ausgang des Ausgangsverstärkers 2 angeschlossen ist, wobei der
Ausgang des Ausgangs verstärkers 2 mit einer Reizelektrode AE gekoppelt ist.
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Das in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel der
Herzschrittmacher-Ausgangsstufe zur Beseitigung der Polarisationsspannung an der
Herzschrittmacher-Reizelektrode hat denselben Schaltungsaufbau wie in Fig. 1 bis
auf die einzige Ausnahme, daß die Kompensationsspeisequelle 4 durch eine Kompensationsstromquelle
5 ersetzt ist.
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Das in Fig. 3 dargestellte andere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel
der Herzschrittmacher-Ausgangsstufe zur Beseitigung der Polarisationsspannung an
der Herzschrittmacher-Reizelektrode hat ebenfalls den Schaltungsaufbau wie in Fig.
1, aber in diesem Fall ist die Kompensationsspeisequelle 4 durch eine Kompensationsspannungsquelle
6 ersetzt.
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Die Funktion der erfindungsgemäßen Herzschrittmacher-Ausgangsstufe
zur Beseitigung der Polarisationsspannung an der Herzschrittmacher-Reizelektrode
AE, siehe Fig. 1 bis 3, ist sehr einfach. Durch die Impulse des Impulsgebers 1 werden
einerseits der Ausgangsverstärker 2 und andererseits die Steuerkreise 3 gesteuert.
In den Steuerkreisen 3 werden die erforderlichen Steuersignale für die Steuerung
der Kompensationsspeisequelle 4 bzw. der Kompensationsstromquelle 5 und/oder der
Kompensationsspannungsquelle 6 in einer Zeitfolge entsprechend der Zeitfolge der
Reizimpulse des Impulsgebers 1 gebildet. Sofort nach dem Abklingen des Reizimpulses
sichern die Steuerkreise 3 die Bildung entweder eines Kompensationsstromimpulses
oder eines Kompensationsspannungsimpulses.
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Physikalisch gesehen ist also hier die Kondensatorentladungscharakteristik
entweder entlang der Strom- oder der Spannungsachse verschoben.
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Die Wirkung der erfindungsgemäßen Ausgangsstufe ist in Fig. 4 dargestellt.
Die in Vollinie gezeichnete Kurve zeigt den Reizimpulsverlauf vor der Kompensation
der Polarisationsspannung, während die in Strichlinie gezeichnete Kurve den Reizimpulsverlauf
nach der Polarisationsspannungskompensation darstellt.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Ausgangs stufe bestehen hauptsächlich
darin, daß durch die Verkürzung der Übergangserscheinungsdauer eine wesentlich höhere
Wirkung und die Möglichkeit einer augenblicklichen Abtastung der spontanen Herztätigkeit
oder der Reizimpulswiedergabe erzielt werden. Mit Rücksicht darauf, daß die Übergangserscheinungsdauer
auf ein Zeitintervall von ca. 1 ms herabgesetzt wird, was im Vergleich zur Dauer
des R-R Intervalls von 800 ms vernachlässigbar ist, kann man nach einer sehr kurzen
Zeit während einer optimalen anpassenden Energieregelung der Reizimpulse mehrere
Korrekturen vornehmen.