DE3046681A1 - Synchroner herzschrittmacher - Google Patents

Synchroner herzschrittmacher

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    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
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Description

Ger. P-442
MEDTRONIC, INC.
3055 Old Highway Eight, Minneapolis, Minn.55440 V.St. A.
Synchroner Herzschrittmacher
Die Erfindung betrifft einen synchronen Herzschrittmacher, der als externes oder implantierbares Gerät ausgebildet werden kann und einen Vorhofimpulsgenerator aufweist, dessen Reizfrequenz dadurch gesteuert wird, daß die Kammeraktivität erfaßt wird.
Es ist bekannt (US-PS 3,057,356), für eine ungefährliche, schmerzlose Langzeitanregung des Herzens bei niedrigen Leistungspegeln dadurch zu sorgen, daß ein kleiner, vollständig implantierter, transistorisierter, batteriebetriebener Impulsgenerator verwendet
wird, der über eine flexible Leitung angeschlossen
wird, die eine mit Herzgewebe unmittelbar in Kontakt
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stehende Elektrode trögt. Die meisten Schrittmacher weisen eine Reizstromimpulsschaltung und eine Meßschaltung auf, die beide aus der Batterie Strom entnehmen. Bei Vorhandensein eines vollständigen Herzblocks kann ein asynchroner Herzschrittmacher vorgesehen werden, der nur eine Reizstromimpulsschaltung hat. In den meisten Fällen werden jedoch mit der Meßschaltung ausgestattete getriggerte oder gesperrte Impulsgeneratoren verwendet, die mit dem natürlichen Herzschlag nicht in Konkurrenz treten. Diese Schrittmacher beherrschen den einschlägigen Markt. Die synchronen oder getriggerten Bedarfsschrittmacher eignen sich insbesondere für Patienten, bei denen es zu spontaner Herzaktivität kommt, weil sie in der Lage sind, den Herzeigenrhythmus (je nach der Art des Schrittmachers und der Elektrodenposition den Vorhof- oder den Kammerrhythmus) zu erfassen und das Schrittmacherausgangssignal dementsprechend zu beeinflussen. Derartige Schrittmacher sind als P-wellensynchrone Schrittmacher (US-PS 3,253,596) und als kammergesperrte Schrittmacher (US-PS 3,478,746) bekannt. In jüngster Zeit wurde den physiologischen Aspekten der Herzschrittmachertherapie und insbesondere Schrittmachersystemen mehr Beachtung geschenkt, die eine synchrone Vorhof- und
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Kammerdepolarisation des Herzens aufrechterhalten. Bei frühen vorhofsynchronisierten (oder A-V-synchronen) Schrittmachern wird eine Vorhofdepolarisation mittels einer Elektrode erfaßt. Nach einer zweckentsprechenden Zeitverzögerung wird die Kammer über eine andere Elektrode angeregt. Auf diese Weise wird die normale Abfolge von Vorhof- und Kammerkontraktion wiederhergestellt; der Schrittmacher kann auf physiologische Bedürfnisse ansprechen, indem er seine Rate erhöht. Unterhalb einer vorbestimmten minimalen Vorhofrate kehrt der Schrittmacher jedoch auf seine Kammerschrittmacher-Grundrate zurück. Bei vorhofsynchronen, kammergesperrten Schrittmachern (US-PSn 4,059,116 und 3,648,707) werden auch die Kammerdepolarisationen erfaßt; aufgrund solcher Depolarisationen wird der die Kammer reizende Impulsgenerator gesperrt bzw. dessen Zeitglied zurückgestellt.
Für eine komplexere Wiederherstellung des Synchronismus sorgen Schrittmacher (US-PS 3,595,242), die Vorhof- und Kammerimpulsgeneratoren sowie zugeordnete Elektroden und eine Kammermeßschaltung aufweisen. Im Vorhof-Kammer-Folgeschrittmacherbetrieb werden der Vorhof und die Kammern in geeigneter Reihenfolge angeregt, wobei die Zeitglieder von Vorhof- und Kammerim-
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pulsgenerator zurückgestellt werden, wenn eine spontane Kammeraktivität ermittelt wird.
Schließlich ist ein Schrittmacher bekannt (DE-OS 27 01 104), der, falls erforderlich, bedarfsweise den Vorhof und/oder die Kammer stimulieren kann und der in der Lage ist, den Synchronismus aufrechtzuerhalten, wenn die erfaßte Vorhofrate ansteigt. Ein Schrittmacher dieser Art ist in der Lage, zwischen Bradykardie und normaler Herzfunktion zu unterscheiden sowie für eine Vorhof- und/oder Kammerreizung in den folgenden Betriebsarten zu sorgen: gesperrt, falls der Vorhof und die Kammer mit ausreichender Rate schlagen; Vorhofsbedarfsbetrieb, wenn der Vorhof mit einer unzureichenden Rate schlägt und stimuliert werden muß, während die Kammer ordnungsgemäß nachfolgt; vorhofsynchroner Betrieb, wenn der Vorhof Depolarisationen mit ausreichender Rate erfährt, die Kammer aber nicht innerhalb eines vorbestimmten A-V-Intervalls folgt; Doppeltbedarfsbetrieb, wenn es weder im Vorhof noch in der Kammer zu spontanen Depolarisationen mit der gewünschten Rate kommt.
Bei allen oben erläuterten Schrittmachertypen, bei denen eine Vorhofreizung vorgesehen ist, weist der Vorhofimpulsgenerator eine Zeitstufe mit einem vorbestimmten Auslöseintervall auf. Die Zeitstufe kann in gewissen Fällen
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dadurch zurückgestellt werden, daß eine Kammer- und/ oder Vorhofdepolarisation ermittelt wird, bevor das Auslöseintervall abgelaufen ist. Bei jüngsten Versionen kann das Vorhof- (und gegebenenfalls das Kammer-) Auslöseintervall fernprogrammiert werden, um für eine Anzahl von Grundschrittmacherraten zu sorgen, die zwischen einer möglichen Mindestrate und einer möglichen Höchstrate liegen. Wenn daher die natürliche Vorhofrate über dem Grundintervall der Zeitstufe des Vorhofimpulsgenerators liegt, wird der Vorhofimpulsgenerator gesperrt. In ähnlicher Weise erfolgt eine Sperrung wenn die erfaßten Kammerdepolarisationen mit einer Rate auftreten, welche die Grundrate der Zeitstufe des Vorhofimpulsgenerators übertrifft. Im ersten Falle kommt es zu keinen schädlichen physiologischen Auswirkungen, weil das Herz mit einer Rate schlägt, die zwischen der maximalen und der minimalen Sollrate liegt. Wenn jedoch im letztgenannten Fall die Kammer des Herzens mit einer Rate schlägt, die größer als die Vorhof- und Kammelauslöseintervalle ist, wird der Vorhof nicht in Synchronismus mit der Kammer depolarisiert; der hämodynamisch erwünschte Synchronismus geht verloren. Das Herzminutenvolumen des Patienten kann dann zu einem Zeitpunkt abfallen, wenn der Patient physiologisch Bedarf an einem erhöhten Herzminutenvolumen hat. Das heißt,
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wenn die Kammer mit einer Rate kontrahiert, die größer als diejenige des Vorhofes ist, ist dies ein Anzeichen dafür, daß der Patient einem Streß oder einer Belastung ausgesetzt ist, die nach einem erhöhten Herzminutenvolumen verlangen.
Wenn beispielsweise ein Patient eine absolute Sinusbradykardie hat (d.h., ein zugrundeliegender Vorhofherzrhythmus fehlt), kann bei steigender Belastung des Herzens des Patienten die Herzrate der Kammer auf einen Wert ansteigen, der die voreingestellte Rate des Zeitgliedes des Vorhofimpulsgenerators übertrifft, wodurch eine Vorhofstimulation gesperrt wird, Der Vorhof pumpt nicht länger in Synchronismus mit der Kammer; bei dem Patienten geht der Beitrag des Vorhofs zum Herzminutenvolumen verloren. Der Patient kann im Bedarfsfall an Herzinsuffizienz leiden.
Bei anderen Patienten kann der Sinusrhythmus unregelmäßig werden, wenn die Belastung des Herzens durch körperliche Bewegung erhöht wird; wiederum wird der Vorhof/Kammer-Synchronismus gestört. In solchen Fällen wäre es erwünscht, den Vorhof/Kammer-Synchronismus bei Raten aufrechtzuerhalten, die über den voreingestellten Vorhof- und Kammerraten des Schrittmachers liegen.
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In ähnlicher Weise wäre es erwünscht, den Synchronismus von Vorhof und Kammer in Fällen wiederherzustellen, in denen sich ventrikuläre Extrasystolen in unregelmäßigen Intervallen manifestieren. Bei bekannten Schrittmachern wird die Extrasystole erfaßt; sie sperrt sowohl den Vorhof- als auch den Kammerimpulsgenerator, bis ein neu eingeleitetes Auslöseintervall abläuft. In solchen Fällen geht der Vorhof- und Kammer synchronismus verloren; der Herzschlag ist erratisch. Es wäre erwünscht, das Herz derart anzuregen, daß das normale Herzminutenvolumen beim Auftreten einer Extrasystole so rasch wie möglich wiederhergestellt wird.
Außerdem wäre es erwünscht, Tachykardie zu erkennen und zu behandeln. Bei bekannten auf eine Tachykardieerkennung ausgelegten Herzschrittmachern wird Tachykardie festgestellt, indem die Kammerrate aufgenommen und, unabhängig davon, ob es sich um eine physiologische oder eine pathologische Tachykardie handelt, der feste Grenzwert von beispielsweise 150 Schlägen/min Unterbrechungsmaßnahmen des die Tachykardie unterbrechenden Schrittmachers provoziert. Bei einem bestimmten Patienten läßt die hohe Herzrate jedoch nicht unbedingt erkennen, ob eine pathologische Tachykardie vorliegt; es kann sich genausogut um eine normale Fre-
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quenz als Antwort auf eine entsprechende Belastung handeln. Konventionelle Tachykardie unterbrechende Schrittmacher würden infolgedessen versuchen, diesen raschen Sinusrhythmus zu unterbrechen. Dies wäre auf jeden Fall gefährlich, da eine normale Sinustachykardie nicht unterbrochen werden kann; es käme jedoch in erheblichem Umfang zu zusätzlicher Herzaktivität. Bei dem gleichen Patienten könnte eine Frequenz von 120 eine pathologische Tachykardie bedeuten, die sich unterbrechen läßt, während es sich bei einer Frequenz von 150 Schlägen/min bei dem selben Patienten um eine physiologische Tachykardie handeln kann. Das bedeutet, daß die Istfrequenz des Herzens ein schlechter Indikator für eine zu unterbrechende Tachykardie ist.
Konventionelle Behandlung verlangt nach einer Erfassung von solchen Arrhythmieraten in der Kammer und nach einer Anregung der Kammer mit höheren (Übersteuerung), niedrigeren (Untersteuerung) oder variablen Schrittmacherraten fUr eine gewisse Zeitspanne.
Solche Schrittmacher können unter Umständen nicht in der Lage sein, eine einzige vorzeitige Kammerkontraktion von dem ersten Tachyanhythmieschlag zu unterscheiden; sie können unnötigerweise auf den Tachykardiebe-
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handlungsbetrieb übergehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Herzschrittmacher zu schaffen, der in der Lage ist, einen Synchronismus zwischen Vorhof und Kammer auch unter erschwerten Bedingungen wiederherzustellen, insbesondere unter gewissen Bedingungen, bei denen unregelmäßige Herzschläge auftreten. ,
Diese Aufgabe wird durch die Maßnahmen des Anspruchs gelöst.
Der Herzschrittmacher nach der Erfindung bewirkt in Abhängigkeit von einer elektrischen Kammeraktivität oder -depolarisation, die nicht von einer natürlich auftretenden, vorhergehenden elektrischen Vorhofaktivität oder -depolarisation begleitet ist, daß das Vorhofauslöseintervall der Zeitschaltung des Vorhofimpulsgenerators um ein vorbestimmtes Intervall herabgesetzt wird, wodurch die Schrittmacherrate erhöht wird. Das heißt, beim Erfassen einer derartigen Kammerdepolarisation wird das Auslöseintervall der Vorhof zeitsfufe um einen vorbestimmten Betrag verkürzt, um zu1 bewirken, daß Vorhofreizimpulse mit einer Rate angeliefert werden, welche die zuvor vorhandene Rate
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um einen vorbestimmten Wert übertrifft. Wenn eine Kammerdepolarisation wiederum ermittelt wird, bevor ein Vorhofreizimpuls vorliegt, wird das Vorhofauslöseintervall erneut um einen vorbestimmten Betrag verkürzt, bis schließlich das Vorhofauslöseintervall kürzer als das natürliche ventrikuläre Auslöseintervall ist und Vorhofimpulse den Kammerdepolarisationen vorausgehen, was eine Wiederherstellung des Synchronismus von Vorhof und Kammer zur Folge hat.
Anders ausgedrückt, bei dem Herzschrittmacher nach der Erfindung werden Vorhofreizimpulse erzeugt, die dem Vorhof mit einer Vorhofschrittmacherrate zuführbar sind; Kammerdepolarisationen werden erfaßt; die Vorhofanregungsrate wird eingestellt, wenn die Kammerdepolarisationen nicht in ein vorbestimmtes Vorhof/Kammer-Verzögerungsintervall (A-V-Intervall) fallen, das einem VorhofSchrittmacherimpuls folgt.
Die Einstellung der Vorhofanregungsrate geschieht in der Weise, daß diese Rate erhöht wird, wenn Kammerdepolarisationen vor oder nach dem vorbestimmten A-V-Verzögerungs· intervall ermittelt werden. Die Vorhofschrittmacherrate steigt bis auf einen Höchstwert an und kehrt dann auf ihren Kleinstwert zurück, wenn Synchronismus wieder-
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hergestellt ist, d.h., wenn die Kammerdepolarisationen in das A-V-Zeitverzögerungsintervall fallen.
Entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Schrittmacher eine Zeitsteuer- und Ratenstellschaltung auf, die bewirkt, daß das Vorhofauslöseintervall für eine vorbestimmte Anzahl von Vorhofausgangsimpulsen um einen vorbestimmten Betrag verkürzt wird. Die Zeitsteuer- und Ratenstellschaltung umfaßt eine Austastfensterstufe zur zeitlichen Vorgabe des Intervalls zwischen den Vorhofreizimpulsen und den Kammerdepolarisationen. Wenn das Zeitintervall kürzer wird, was erkennen läßt, daß die Kammerdepolarisationsrate dabei ist, die Vorhofanregungsrate zu übertreffen, erhöht die logische Schaltungsanordnung die Rate des Vorhofimpulsgenerators. Nach einer vorbestimmten Anzahl von Vorhofreizimpulsen sorgt die logische Schaltungsanordnung für eine Verminderung der Vorhofanregungsrate um einen vorbestimmten Betrag. Die Vorhofanregungsrate wird so schrittweise herabgesetzt, bis die voreingestellte oder programmierte Mindestrate erreicht ist.
Die Vorhofanregungsrate kann von der voreingestellten oder programmierten Rate des Schrittmachers bis zu dem
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oberen Ratengrenzwert oder der Höchstrate "des Schrittmachers vergrößert werden. Wenn der obere Ratengrenzwert angenähert wird, wird das Austastfenster automatisch um einen vorbestimmten Betrag verkürzt, da es wahrscheinlich ist, daß natürlich folgende Kammerdepolarisationen bei höheren Raten einen kürzeren Abstand zu der Vorhofdepolarisation haben.
Der Herzschrittmacher nach der Erfindung hält in einer für den Patienten besonders vorteilhaften Weise den erwünschten Vorhof/Kammer-Synchronismus in Fällen aufrecht, bei denen bekannte Schrittmacher in einen Bereitschaftsbetrieb oder Sperrbetrieb übergehen. Dem Patienten steht infolgedessen das volle Herzminutenvolumen, dann wenn es am nötigsten erforderlich ist, bis zu einem sicheren oberen Ratengrenzwert zur Verfügung.
Der vorstehend erläuterte kammersynchrone Vorhofschrittmacher hat den zusätzlichen Vorteil, daß er sowohl auf physiologische Tachykardie als auch auf plötzliche pathologische (Reentry-) Tachykardie anspricht. Wenn eine plötzliche Tachykardie eintritt, wird die Vorhofrate erhöht, jedoch nur um einen festen Betrag. Die Vorhofanregungsrate kann noch immer niedriger als die Tachykardierate liegen, wobei keine der beiden synchron läuft. Wenn die Vorhof-
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pulsrate weiter steigt, kommt es zu einer Anregung in einem Untersteuerbetrieb mit variierenden (kürzer werdenden) Auslöseintervallen. Bei einem gewissen Punkt kann der Vorhofanregungsimpuls im vulnerablen Zyklus angelegt werden und die Tachykardie unterbrechen. Dann stabilisiert sich die Rate des Vorhofimpulsgenerators, und diese Rate nimmt in der im folgenden erläuterten Weise langsam ab, so daß sich das Herz selbst langsam stabilisieren kann, ohne daß es zu einer plötzlichen Verringerung seiner Rate kommt.
Die Erfindung ist im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzug
ten Ausführungsform des Schrittma-
chers nach der Erfindung, sowie
Fign. 2a Signale, die an verschiedenen Punk-
und 2b
ten des Blockschaltbilds nach Fig.l
während verschiedener Betriebszustände auftreten.
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In Fig. 1 ist der Schaltungsteil einer erfindungsgemäß aufgebauten Herzschrittmacher-Impulsgeneratorschal tung veranschaulicht, der für die Anregung des Vorhofs und die Signalerfassung in der Kammer verantwortlich ist. Die Schaltungsanordnung ist in der Lage, ventrikuläre Herzsignale von einer ventrikulären Meßleitung aufzunehmen sowie Vorhofreizimpulse zu erzeugen, die an eine VorhofSchrittmacherleitung angelegt werden. Die Schaltungsanordnung kann bei einem Schrittmacherimpulsgenerator mit den dargestellten Komponenten zur Behandlung von Sinusbradykardie vorgesehen sein, wie sie für gewöhnlich mit Hilfe von Vorhofbedarfsschrittmachern behandelt wird. Statt dessen kann die Schaltungsanordnung einen Teil von weiter oben erläuterten Vorhof/Kammer-Folgeschrittmachern oder Doppeltbedarfsschrittmachern sein. Im letztgenannten Falle können gewisse Komponenten, wie Oszillatoren, Ausgangsstufen und Meßverstärker bereits im Rahmen der Schaltungsauslegung solcher Schrittmacher vorhanden sein.
Fig. 1 zeigt einen Oszillator 10, wie er sich üblicherweise in Schrittmachern findet. Der Oszillator 10 weist eine Zeitstufe zur Vorgabe eines Vorhofauslöseintervalls des Schrittmachers auf. Der Ausgang des Oszillators 10 ist über einen Leiter 11 mit dem Eingang einer Ausgangsstufe 12 verbunden, die gleichfalls üblicherweise bei
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Schrittmachern der vorstehend erörterten Art vorhanden ist. Die Ausgangsstufe 12 ist an eine Vorho/-schrittmacherleitung angekoppelt. Beim Triggern mittels eines vom Oszillator 10 erzeugten Triggerimpulses erzeugt die Ausgangsstufe 12 den Vorhofschrittmacherimpuls. In Abwesenheit von irgendwelchen Störfaktoren bilden der Oszillator 10, die Ausgangsstufe 12 und die Vorhofschrittmacherleitung die Elemente eines asynchronen Vorhof schrittmachers. Der Oszillator 10 durchläuft stündig sein Zeitspiel, und er gibt einen Triggerimpuls an die Ausgangsstufe 12, die einen Reizimpuls von vorbestimmter Größe und Dauer an die Vorhofschrittmacherleitung gehen läßt, um das Herz mit der von der Zeitstufe des Oszillators 10 vorgegebenen Rate zu stimulieren. Es versteht sich, daß die Schaltungskomponenten in nicht dargestellter Weise an eine zweckentsprechende Stromversorgung angeschlossen sind. Der Oszillator 10 läßt sich durch erfaßte Vorhof- oder Kammerdepolarisationen des Herzens zurückstellen, die mit einer Rate auftreten, die größer als die Rate der Zeitstufe ist. Die Zeitstufe kann fernprogrammierbar sein, um eine beliebige Anzahl von Grundschrittmacherraten und Auslöseintervallen vorzugeben. Der Oszillator 10 kann eine Begrenzerschaltung für die obere Rate aufweisen,
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welche die Rate, mit der der Oszillator Triggerimpulse erzeugen kann, auf einen sicheren oberen Grenzwert begrenzt. Eine solche Schaltungsanordnung ist beispielsweise in der DE-OS 29 44 543 beschrieben.
Der Triggerimpulsausgang des Oszillators 10 steht ferner über einen Leiter 14 mit einem Zeitfenstergenerator 16 und über einen Leiter 18 mit dem Austast- oder Sperreingang eines R-Wellen-Meßverstärkers 20 in Verbindung. Der R-Wellen- oder Kammermeßverstärker 20 ist an eine ventrikuläre Meßleitung anschließbar und kann in der aus der US-PS 4,059,116 bekannten Weise aufgebaut sein. Der Ausgang des R-Wellen-Verstärkers ist über einen Leiter 22 mit einer Ratensteuerschaltung verbunden. Der Zeitfenstergenerator 16 und die Ratensteuerschaltung 24 halten in Abhängigkeit von der Zeitvorgabe des von dem Oszillator 10 bestimmten Vorhofauslöseintervalls und den von dem R-Wellen-Verstärker 20 erfaßten R-Wellen den Vorhof/Kammer-Synchronismus in Fällen aufrecht, in denen die erfaßten Kammerdepolarisationen mit einer Rate auftreten, die das Vorhofauslöseintervall des Oszillators 10 übersteigt.
Der Zeitfenstergenerator 16 weist eine erste, eine zweite und eine dritte monostabile Kippschaltung 26, 28 und
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30 sowie eine ODER-Schaltung 32 auf. Das von dem Oszillator 10 erzeugte Triggersignal kann über den Leiter 14 der ersten und der zweiten monostabilen Kippschaltung 26 und 28 zugeführt werden. Das Monoflop 26 wird durch den Triggerimpuls für ein relativ kurzes Intervall, beispielsweise 10 bis 30 ms, gesetzt. Sein Ausgang steht über die ODER-Schaltung 32 und den Leiter 18 mit dem Sperreingang des R-Wellen-Verstärkers 20 in Verbindung, um den Verstärker für die Dauer des Setzintervalls des Monoflops 26 auszutasten. Der R-Wellen-Verstärker 20 wird auf diese Weise für ein kurzes Intervall gesperrt, das mit der Erzeugung eines Triggerimpulses beginnt und während der Dauer des von der Ausgangsstufe 12 erzeugten Ausgangsreizimpulses vorliegt. Auf diese Weise wird der R-Wellen-Verstärker 20 daran gehindert, den vom Vorhofimpulsgenerator angelieferten Reiz zu erfassen.
Der Triggerimpuls geht ferner über den Leiter 14 an das Monoflop 28, das für ein variables Fensterintervall gesetzt wird, das in der im folgenden erläuterten V/eise t gesteuert wird und das beispielsweise 120 bis 170 ms lang sein kann. Das Ausgangssignal des Monoflops 28 läuft über einen Leiter 34 zum Eingang des Monoflops 30. Wenn das Monoflop 28 ausläuft, wird das Monoflop 30 ge-
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triggert. Das Monoflop 30 gibt einen Ausgangsimpuls auf einen Leiter 36. Dieser Impuls wird über die ODER-Schaltung 32 an den Sperreingang des R-Wellen-Verstärkers 20 angelegt. Der R-Wellen-Verstärker 20 wird auf diese Weise ausgetastet oder gesperrt, d.h. daran gehindert, für ein vom Monoflop 26 vorgegebenes kurzes Intervall irgendein Signal zu erfassen. Daraufhin wird der R-Wellen-Verstärker 20 in die Lage versetzt, während der Fensterdauer des' Monoflops 28 auf Signale anzusprechen, die über die ventrikuläre Meßleitung laufen. Anschließend wird der R-Wellen-Verstärker wieder für eine Zeitspanne ausgetastet, die mit dem normalen A-V-Intervall in Beziehung steht und vom Monoflop 30 vorgegeben wird (z.B. 200 ms). Auf diese Weise wird im Anschluß an die Erzeugung eines Vorhofreizsignals ein Zeitfenster geschaffen, währenddessen der R-Wellen-Verstärker eine in der Kammer stattfindende Depolarisatiön erkennen kann. Es versteht sich, daß der R-Wellen-Verstärker 20 nicht für'die verbleibende Zeitdauer des Vorhofauslöseintervalls ausgetastet wird, die sich an den Ablauf der Periode des dritten Monoflops 30 anschließt. Die Zeitstufe sorgt damit für ein vom Monoflop 28 vorgegebenes Austastfenster und für ein vom Monoflop 30 vorgegebenes vorbestimmtes A-V-Verzögerungsintervall. Der normal folgende QRS-Komplex wäre während des A-V-Verzögerungsintervalls zu erwarten;
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der Meßverstärker 20 wäre während dieser Zeit ausgetastet. Ein verfrühter oder verspäteter QRS-Komplex würde nicht ausgetastet. Die Betriebsabfolge ist weiter unten in Verbindung mit den Fign. 2a und 2b näher erläutert.
Das Ausgangssignal des R-Wellen-Verstärkers 20 wird über den Leiter 22 dem einen Eingang einer UND-Schaltung 40 zugeführt. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 40 geht über einen Leiter 42 an den einen Eingang einer ODER-Schaltung 44. Der Ausgang der ODER-Schaltung ist über einen Leiter 46 an den Rückstelleingang eines Zählers 48 angeschlossen. Der vom Oszillator erzeugte Triggerimpuls wird über einen Leiter 50 dem Zähleingang des Zählers 48 zugeführt.
Die UND-Schaltung 40 weist einen weiteren Eingang auf, der über einen Leiter 52 mit dem Höchstraten-Steuersig- · nalausgang eines Dekoders 54 verbunden ist. Ein weiterer Eingang der ODER-Schaltung 44 ist an den Ausgang einer UND-Schaltung 56 angeschlossen. Ein Eingang der UND-Schaltung 56 steht über einen Leiter 58 mit dem Mindestratensteuersignalausgang des Dekoders 54 in Verbindung. De.r andere Eingang ist über einen Leiter 60 an den Ausgang einer Wählschaltung 62 angeschlossen. Die UND-Schaltungen
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40 und 56 werden entsperrt, wenn die Mindest- und Höchstraten-Steuersignalausgänge des Dekoders 54 logisch niedrig liegen. Ausgangsimpulse der Wählschaltung 62 werden auf diese Weise über die UND-Schaltung 56 und die ODER-Schaltung 44 geleitet, um einen Vor/Rückwärts-Zähler 64 mit Taktimpulsen zu versorgen, solange der Dekoder 54 kein hochliegendes logisches Signal auf den Leiter 58 gehen läßt. Solange der Dekoder 54 kein hochliegendes logisches Signal auf den Leiter 52 gegeben hat, werden erfaßte R-Wellen über die UND-SchaLtung 40" und die ODER-Schaltung 44 weitergegeben, wodurch der Vor/Rückwärts-Zähler 64 mit Taktimpulsen versorgt wird. Jedesmal wenn ein Takteingangssignal über die ODER-Schaltung 44 läuft, geht es auch über den Leiter 46 zum Rückstelleingang des Zählers 48.
Der Zähler 48 kann die Anzahl der Triggerimpulse zählen, die vom Oszillator 10 erzeugt und seinem Zähleingang in dem Intervall zwischen Taktsignalen zugeführt werden, die über den Leiter 46 an den Rückstelleingang des Zählers gehen. Solange der Zähler 48 zurückgestellt wird, bevor er einen voreingestellten Zählwert erreicht (der sich in der Wählschaltung 62 ferneinprogrammieren läßt), bewirkt die Wählschaltung 62, daß an ihrem Ausgang das hochliegende logische Vor/Rückwärts-Signal erzeugt wird, das über
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einen Leiter 70 dem Vor/Rückwärts-Zähler 64 zugeführt wird. Der Vor/Rückwärts-Zähler 64 spricht auf den hohen Pegel des logischen Vor/Rückwärts-Signals an und unterbricht den Vorwärtszählbetrieb. Wenn jedoch der Zählwert im Zähler 48 nicht zurückgestellt wird und den voreingestellten Zählwert erreicht, springt der Pegel des logischen Vor/Rückwärts-Signals auf niedrig; der Vor/Rückwärts-Zähler 64 geht auf den RUckwärtszählbetrieb über.
Über eine Zeitspanne hinweg geht der Zählwert des Vor/ Rückwärts-Zählers auf einen Zählwert zurück, bei welchem der Dekoder 54 das Mindestratensteuersignal erzeugt. Das Mindestratensteuersignal entspricht der Kleinstrate oder dem maximalen Auslöseintervall, auf die bzw. das die Zeitschaltung des Oszillators 10 eingestellt werden kann. Wenn die Mindestrate im Vor/Rückwärts-Zähler 64 eingespeichert ist, wird die UND-Schaltung 56 gesperrt; der Vor/Rückwärts-Zähler 64 kann nicht länger mittels eines Ausgangssignals der Wählschaltung 62 mit Taktimpulsen beaufschlagt werden.
Wenn jedoch eine R-Welle erfaßt und über die UND-Schaltung 40 und die ODER-Schaltung 44 an den Takteingang des Vor/ Rückwärtszählers 64 angelegt wird, wird der Zähler 48 gleichzeitig zurückgestellt, wodurch der logische Zustand des logischen Vor/RUckwärts-Signals auf dem Leiter 70 geändert wird; der Vor/Rückwärts-Zähler 64 wird veranlaßt, mit dem Vorwärtszählen zu beginnen.
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Der Vor/Rückwärts-Zähler 64 bestimmt zusammen mit dem Dekoder 54 und einem D/A-Umsetzer 72 das Auslöseintervall oder die Rate der Zeitschaltung des Oszillators 10. Ein vom Vor/RUckwärts-Zähler 64 angelieferter Zählwert wird vom Dekoder 54 entschlüsselt und über den D/A-Umsetzer der Zeitschaltung des Oszillators 10 zugeführt, um in der vom Dekoder 54 bestimmten Weise eine Vergrößerung oder Verringerung der Rate zwischen der Mindest- und der Höchstrate zu bewirken. Die Schrittmacherrate oder das Auslöseintervall des Oszillators 10 entsprechen normalerweise der Mindestrate bzw. dem längsten Auslöseintervall, die vom Dekoder 54 und dem Vor/Rückwärts-Zähler 64 beim Kleinstzählwert vorgegeben werden. Wenn jedoch ektopische Kammerdepolarisationen entweder vor Ablauf des Auslöseintervalls des Oszillators 10 oder innerhalb des von der Zeitstufe 16 bestimmten Zeitfensters erfaßt werden, stellt die erfaßte R-Welle den Zähler 48 zurück; der Vor/Rückwärts-Zähler 64 wird derart mit Taktimpulsen beaufschlagt, daß der dort gespeicherte Zählwert um eine vorbestimmte Zahl erhöht wird. Der im Vor/Rückwärts-Zähler 64 stehende erhöhte Zöhlwert wird vom Dekoder 54 entschlüsselt und mittels des D/A-Umsetzers 72 in ein verlängertes Auslöseintervall des Oszillators 10 umgewandelt, wodurch die Rate der dem Vorhof zugeführten Vorhofschrittmacherreize erhöht wird. Der neue Zählwert wird im Vor/Rückwärts-Zäh-
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ler 64 entweder für eine vorbestimmte Anzahl von vom Oszillator 10 erzeugten Triggerimpulsen, die im Zähler 48 gezählt werden, oder bis zum Anlegen der nächsten, nicht ausgetasteten R-Welle an den Takteingang des Vor/Rückwärts-Zählers 64 aufrechterhalten. Im erstgenannten Fall wird der Vor/Rückwärts-Zähler, nachdem die vorbestimmte Anzahl von Triggerimpulsen im Zähler 48 gezählt ist, auf den Kleinstzählwert heruntergezählt; die Zeitschaltung des Oszillators 10 wird auf das voreingestellte oder programmierte Auslöseintervall zurückgebracht. Im letztgenannten Fall wird der Zählwert im Vor/Rückwärts-Zähler 64 um eine weitere vorbestimmte Anzahl hochgezählt; das Auslöseintervall wird entsprechend verkürzt, wodurch die Vorhof schrittmacherrate gesteigert wird. Die Vorhofschrittmacherrate läßt sich bis zu der von der logischen Schaltung im Dekoder 54 erlaubten Maximalrate erhöhen, worauf die UND-Schaltung 40 gesperrt wird und weitere erfaßte Kammerdepolarisationen keinen Einfluß auf die Vorhofschrittmacherschaltung haben.
Die Fign. 2a und 2b zeigen die Zeitdiagramme der Signale, die an verschiedenen Stellen der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 auftreten, sowie das Vor- und Rückwärtszählen zwischen den erlaubten Mindest- und Höchstraten des Vorhofimpulsgenerators.
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In der ersten Zeile der Fig. 2a ist eine EKG-Aufzeichnung veranschaulicht, wobei von links nach rechts eine Folge von Schrittmacherartefakten, die vom Vorhofimpulsgenerator (mit dem Oszillator 10 und der Ausgangsstufe der Fig. 1) erzeugt werden und QRS-Komplexe gezeigt sind, die das Herz anliefert. In Fig. 2a nimmt die Rate der QRS-Komplexe, die durch das unregelmäßige bipolare Signal angedeutet sind, von einem niedrigen zu einem hohen Wert zu, was erkennen läßt, daß der Patient einen von dem angeregten Vorhof gelösten Herzkammerrhythmus hat, der mit den physiologischen Erfordernissen des Patienten zunehmen kann. Die Schrittmacherartefakte sind durch die senkrechten Linien gleichförmiger Höhe angedeutet, welche den in der zweiten Zeile dargestellten Triggerimpulsen und dem Signal auf der Vorhofschrittmacherleitung entsprechen, das in der letzten Zeile der Fig. 2a wiedergegeben ist.
Entsprechend der zweiten Zeile der Fig. 2a nimmt die Vorhof schrittmacherrate beispielsweise von 60 Schlägen/min an der linken Seite der Figur bis zu 120 Schlägen/min an der rechten Seite der Figur zu. Beispielsweise sei angenommen, daß die Raten von 60 und 120 Schlägen/min die Mindestschrittmacherrate bzw. die Höchstschrittmacherrate des Impulsgenerators darstellen. Es versteht sich,
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daß die Mindestschrittmacherrate auf jeden gewünschten Wert eingestellt werden kann, der sich im Oszillator 10 einprogrammieren läßt.
Die vier nächsten Zeilen des Diagramms nach Fig. 2a zeigen das Ansprechen der Zeitstufe ]6 auf die vom Oszillator 10 erzeugten Triggerimpulse und die Bildung des Austastfensters an der ODER-Schaltung 32. Die monostabilen Kippschaltungen 26 und 28 werden mittels der vom Oszillator 10 erzeugten Triggerimpulse gesetzt, wodurch die Zeitintervalle vorgegeben werden, die in der dritten und der vierten Zeile veranschaulicht sind. Das Setzintervall des Monoflops 26 ist bei allen dargestellten Raten konstant, während das Setzintervall des Monoflops 28 kürzer wird, wenn die Schrittmacherrate ansteigt. Das konstante Setzintervall des Monoflops 30 ist in der fünften Zeile wiedergegeben. Das in der sechsten Zeile veranschaulichte Austastfenster entspricht der Zeitspanne zwischen dem Ende des Setzintervalls des Monoflops 26 und dem Anfang des Setzintervalls des Monoflops 30; es wird kürzer, wenn die Scbrittmacfeerrate ansteigt.
Das Austastfenster soll etwas kürzer als das A/V-Intervall eines normalen Herzens sein, das beispielsweise im Bereich von 60 bis 120 Schlägen/min im A/V-Synchronismus
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schlägt. Bei einem normalen Herzen steigt das A/V-Intervall on, wenn die A/V-synchrone Herzrate zunimmt. Das Austastfenster ist infolgedessen so gewählt, daß es ein an das anfängliche Austasten des R-Wellen-Verstärkers anschließendes Intervall umfaßt und bei 60 Schlägen/min 170 ms im Anschluß an den Vorhofschrittmacherimpuls andauert, während sich das Fensterintervall auf 120 ms bei 120 Schlägen/min verkürzt. Das Ausgangssignal des D/A-Umsetzers 72 wird dem zweiten Monoflop 28 zugeführt, um dessen Periode zu verkürzen, wenn der Zählwert im Vor/Rückwärts-Zähler 64 größer wird.
Wie aus Fig. 2a zu erkennen ist, wird der R-Wellen-Verstärker 20 im Austastfensterintervall und auch in dem Intervall entsperrt, das dem Ende des hochliegenden Zustands des Monoflops 30 folgt und bis zu der Erzeugung des nächsten Vorhofreizimpulses reicht. Auf diese Weise kann der R-Wellen-Verstärker 20 QRS-Komplexe ermitteln, die entweder zu früh auftreten, nachdem der Reizimpuls abgegeben ist, oder die vor der Abgabe des Reizimpulses erscheinen. Im erstgenannten Fall werden die Kammerdepolarisationen von den Vorhofdepolarisationen losgelöst; ihre Frequenz beginnt zu steigen, und es wird eine Rate erreicht, die größer als die voreingestellte Rate des Vorhof Schrittmachergenerators ist. Im letztgenannten Fall kann
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es zu einer vorzeitigen Kammerkontraktion (PVC) kommen; dies bedeutet, daß die Vorhofschrittmacherrate auf einen Wert erhöht werden sollte, der die verfrühten Kammerkontraktionen unterdrückt.
Die nächste Zeile der Fig. 2a zeigt den logischen Vor/ Rückwärts-Pegel, den die Wählschaltung 62 erzeugt. Ein hoher logischer Pegel des Signals auf dem Leiter 70 bewirkt, daß der Vor/Rückwärts-Zähler 64 seinen Zählwert erhöht, während ein niedriger logischer Pegel auf dem Leiter 70 den Zähler 64 veranlaßt, seinen Zählwert (in der im folgenden näher erläuterten Weise) zu verringern, bis wieder der Mindestzählwert erreicht ist. Die beiden folgenden Zeilen zeigen die an den Torschaltungen 40 und 44 erzeugten Signale. In den beiden anschließenden Zeilen sind die logischen Pegel der Minimun- und Maximumratensteuersignale des Dekoders 54 veranschaulicht. Ein hoher logischer Pegel am Minimum- oder Maximumausgang des Dekoders 54 sperrt die zugehörige UND-Schaltung 56 bzw. 40, während die betreffenden UND-Schaltungen mittels des niedrigen logischen Pegels entsperrt werden.
Was nun die in Fig. 2a dargestellten Abläufe anbelangt, so hat zunächst auf der rechten Seite die Vorhofschrittmacherrate ihren Minimalwert von 60 Schlägen/min, so daß
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der Minimalraten-Steuersignalpegel des Dekoders 54 hoch ist und die UND-Schaltung 56 gesperrt wird. Der logische Pegel des Vor/Rückwärts-Signals ist niedrig. Es sei angenommen, daß der Vor/RUckwärts-Zähler auf seinem niedrigsten Zählwert steht. Der Zählwert wird vom Dekoder 54 entschlüsselt und bestimmt über den D/A-Umsetzer 72 das Auslöseintervall der Zeitschaltung des Oszillators 10. Es wurde ein Vorhofschrittmacherreizimpuls erzeugt. Kurz danach erscheint innerhalb des Austastfensters eine losgelöste Kammerkontraktion, die sich durch den betreffenden QRS-Komplex bemerkbar macht. Der QRS-Komplex wird von dem R-Wellen-Verstärker 20 erfaßt, über die Torschaltungen 40 und 44 geht ein entsprechendes Signal an den Vor/Ruckwärts-Zähler 64. Das Taktsignal wird ferner dem Rückstelleingang des Zählers 48 zugeführt, wodurch der Zählwert auf den Anfangszählwert zurückgestellt wird. Die Wählschaltung 62 spricht auf den neuen Anfangszählwert im Zähler 48 durch Änderung des Zustande des logischen Vor/RUckwärts-Pegels auf dem Leiter 70 an. Der Dekoder 54 wird mit dem neuen Zählwert des Vor/RUckwärts-Zählers 64 angesteuert; er schaltet den logischen Pegel des Minimumratensteuersignals von hoch auf niedrig. Gleichzeitig spricht der D/A-Umsetzer 72 auf den entschlüsselten neuen Zählwert im Zähler 64 mit einer Verkürzung des Auslöseintervalls der Zeitschaltung im Oszillator 10 an.
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Der frühe QRS-Komplex bewirkt also, daß die Rate des Vorhofimpulsgenerators beispielsweise von 60 Schlägen/min auf 65 Schläge/min erhöht wird. Innerhalb des nächsten in Fig. 2a wiedergegebenen Intervalls wird der Vorhofschrittmacherreizimpuls erzeugt, und ein QRS-Komplex tritt innerhalb des normalerweise zu erwartenden A/V-Intervalls auf. Der QRS-Komplex erscheint also während eines hochliegenden Pegels außerhalb des Austastfensters und innerhalb der Periode des Zeitlogikpegels des Monoflops 30. Normalerweise verharrt, wenn keine weiteren frühzeitigen oder ektopischen Depolarisationen auftreten, die Schrittmacherrate für eine voreingestellte Anzahl von Ausgangsimpulsen bei dem Wert von 65 Schlägen/min, worauf sie in der weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 2b beschriebenen Weise auf den voreingestellten Mindestwert von 60 Schlägen/min zurückkehrt.
In dem nächsten in Fig. 2a wiedergegebenen Beispiel tritt jedoch eine vorzeitige Kammerkontraktion auf, was daraus folgt, daß der QRS-Komplex dem nächsten Vorhofreizimpuls vorausgeht. Weil der QRS-Komplex zu einem Zeitpunkt erscheint, zu dem der R-Wellen-Verstärker 20 entsperrt ist, spricht der R-Wellen-Verstärker 20 an; am Ausgang der ODER-Schaltung 44 wird ein weiteres Taktsignal erzeugt.
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Dieses Taktsignal bewirkt eine Steigerung des Zählwerts im Vor/RUckwärtszähler 64 (weil das logische Vor/Rückwärts-Signal auf dem Leiter 70 hochliegt). Der erhöhte Zählwert im Vor/Rückwärts-Zähler 64 wird entschlüsselt und in ein Analogsignal umgesetzt. Er verkürzt das Auslöseintervall um einen vorbestimmten Betrag, was zu einer neuen Vorhofsehrittmacherrate von beispielsweise 70 Schlägen/min führt.
Es sei angenommen, daß die verfrühten Kammerkontraktionen weiterhin auftreten, bis die Vorhofschrittmacherrate den Wert von 115 Schlägen/min erreicht hat, wie dies in Fig. 2a dargestellt ist. Die als nächstes auftretende vorzeitige Kammerkontraktion verursacht eine Erhöhung der Vorhofschrittmacherrate auf den Maximalwert von 120 Schlägen/min, worauf der Dekoder 54 das Maximalraten-Steuersignal (in Form eines hochliegenden logischen Pegels) abgibt. Dieses Signal geht über den Leiter 52 an die UND-Schaltung 40, die gesperrt wird, so daß über die UND-Schaltung 40 keine weiteren vom R-Wellen-Verstärker 20 angelieferten Signale mehr laufen können. Bei 120 Schlögen/min wird also auf den A/V-Synchronismus verzichtet, um die Schrittmacherrate auf einem sicheren Wert zu halten. Es versteht sich, daß der obere Ratengrenzwert von Zeit zu
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Zeit einprogrammiert werden kann, und zwar in Abhängigkeit von den Bedürfnissen des Patienten und der Fähigkeit des Herzens,, bei höheren Raten zu arbeiten, die über oder unter dem Wert von 120 Schlägen/min liegen können. Es ist anzunehmen, daß nach einer Zeitspanne der physiologische Bedarf des Patienten abnimmt und der A/V-Synchronismus bei einer unter dem Höchstwert liegenden Rate wiederhergestellt wird.
Der vorstehend erläuterte Schrittmacher verhält sich wie ein Oszillator mit Phasenregelkreis, indem er den Vorhof durch Stimulation auf die gewünschte Phase bringt, wenn eine Kammeraktivität festgestellt wird, deren Rate die Rate des Vorhofimpulsgenerators übertrifft. Die verkürzten Auslöseintervalle der Kammerdepolarisationen, die in der zweiten Zeile der Fig. 2a veranschaulicht sind, sind außer Phase mit den Vorhofschrittmacherimpuls-Auslöseintervallen; die Schaltungsanordnung stellt die Vorhofschrittmacherrate entsprechend ein.
In einer weiteren Betriebsart dient die vorliegende Schaltungsanordnung der Behandlung von Vorhoftachykardie. Zunächst seien eine stabile Herzrate von
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80 Schlägen/min und eine Vorhofreizung mit der gleichen Rate angenommen. Wenn jetzt die Eigenrate des normalen Herzens auf 82 Schläge/min ansteigt, stellt die Schaltungsanordnung jeweils wieder die richtige Phasenbeziehung her, und sie stimuliert das Herz mit einer um eine Stufe höheren Frequenz von beispielsweise 85 Schlägen/min. Wenn die Herzrate auf 87 Schläge/min übergeht, schaltet die Schaltungsanordnung auf 90 Schläge/min und wartet erneut. Die Schaltungsanordnung kommt also mit dem Herzen innerhalb eines Fortschaltzyklus in Phase; sie wartet dann, ob die Kammerrate ansteigt oder sinkt.
Anders als der allmähliche Anstieg einer physiologischen Tachykardie erfolgt das Einsetzen einer pathologischen Tachykardie plötzlich. So sei angenommen, daß die Herzrate 70 Schläge/min beträgt und daß die Frequenz des Herzens plötzlich auf 120 Schläge/min ansteigt. Die Differenz beträgt also 50 Schläge/min. Der VSAP-Schrittmacher würde jetzt zehn aufeinanderfolgende Schritte benötigen,um in Phase zu kommen, da bei einem Schritt nur ein Bereich erzielt werden kann, der beispielsweise einem Ratenanstieg von 5 Schlägen/min entspricht. Wenn sich eine derartige plötzliche Tachykardie ausbildet, setzt die Schal-
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tungsanordnung eine Stimulation mit steigender Rate fort, da sie grundsätzlich nicht gesperrt werden kann. Die Reize treffen das Herz in verschiedenen Kopplungsintervallen; sie können dadurch die Tachykardie unterbrechen.
Die Anzahl der Schritte, die nacheinander durchgeführt werden müssen, um wieder in Phase zu kommen, kann die Information bezüglich der Tachykardiefrequenz liefern. Der Umstand, daß aufeinanderfolgende Schritte benötigt werden, bedeutet unabhängig von der im Einzelfall vorliegenden Frequenz, daß es sich um eine pathologische Tachykardie handelt.
Die Art und Weise, wie die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 die Herabsetzung der Vorhofschrittmacherrate auf den Minimalwert oder die voreingestellte Rate bewirkt, ergibt sich aus Fig. 2b. In Fig. 2b ist angenommen, daß die Vorhofschrittmacherrate in der anhand der Fig. 2a erläuterten Weise z.B. auf einen Wert von 70 Schlägen/min erhöht wurde. Jeder vom Oszillator 10 erzeugte Triggerimpuls wird mittels des Zählers 48 gezählt. Solange der Zähler 48 nicht mittels eines auf eine erfaßte R-Welle zurückgehenden Taktsignals zurückgestellt wird, steigt der Zählwert im Zähler 48 an, bis er einen vorbestimmten
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Zählwert (im gezeigten Beispiel den Wert 3) erreicht. Jetzt erzeugt die Wählschaltung 62 ein Signal, das über den Leiter 60 an den anderen Eingang der UND-Schaltung 56 angelegt wird. Diese gibt das Signal über die ODER-Schaltung 44 an den Vor/Rückwärts-Zähler 64 weiter. Das Taktsignal wird über den Leiter 46 zurück zum Rückstelleingang des Zählers 48 gegeben, um den ursprünglichen Zählwert wiederherzustellen. Gleichzeitig wird das Taktsignal an den Vor/ Rückwärts-Zähler 64 angelegt, der daraufhin seinen Zählwert um eine vorbestimmte Zahl herabsetzt. Der Vor/Rückwärtszähler 64 zählt rückwärts, weil der Pegel des logischen Vor/Rückwärts-Signals niedrigliegt. Der neue im Vor/Rückwärts-Zähler 64 stehende Zählwert wird entschlüsselt und in einen Analogwert umgesetzt, wodurch das Auslöseintervall der Zeitschaltung des Oszillators 10 verlängert wird. Die resultierende Rate des Vorhofimpulsgenerators beträgt jetzt im dargestellten Ausführungsbeispiel 65 Schläge/min. Die gleiche Folge von Ereignissen wiederholt sich in Abwesenheit von losgelösten oder ektopischen QRS-Komplexen oder Tachykardieepisoden während eines weiteren vorbestimmten Intervalls, was wiederum zur Herabsetzung des Zählwertes führt, der im Vor/Rückwärts-Zähler 64 eingespeichert ist. Wenn dieser Zählwert
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den Wert erreicht, der der Minimalrate oder dem voreingestellten Schrittmacherauslöseintervall entspricht, gibt der Dekoder 54 ein Minimum-Signal mit hochliegendem logischen Pegel ab. Dieses Signal sperrt dann die UND-Schaltung 56; die Erzeugung von weiteren Taktsignalen wird verhindert, wenn der Zählwert im Zähler die vorbestimmte Zahl erreicht. Der Impulsgenerator bleibt bei der Minimalrate, solange der A/V-Synchronismus aufrechterhalten ist.
Wenn im Tachykardiebehandlungsbetrieb die Tachykardie unterbrochen wird, geht die Schaltungsanordnung sofort in Phase mit dem Herzen; es kommt zu keiner weiteren Ratensteigerung. Die Schaltungsanordnung stimuliert das Herz jedoch noch immer mit der Frequenz, mit welcher die Tachykardie unterbrochen werden konnte. Die Vorhofreizung mit erhöhter Frequenz stellt ein wertvolles therapeutisches Werkzeug bei der posttachykardialen Stabilisierung des Rhythmus dar. Wenn dann die Schaltungsanordnung die Vorhofschrittmacherrate in der anhand der Fig. 2b erläuterten Weise allmählich absenkt, kann sich das Herz auf. die anfängliche niedrigere Rate langsam stabilisieren.
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Die verschiedenen Raten und Intervalle, die vorstehend angegeben sind, um die Grundlagen der Erfindung zu erläutern, lassen sich nach Wunsch ändern. Beispielsweise kann die Wählschaltung 62 so programmiert werden, daß sie auf einen beliebigen vorbestimmten Zählwert im Zähler 48 anspricht. Des weiteren können der Dekoder 54 und der D/A-Umsetzer 72 so ausgelegt werden, daß sie den Zählwert im Vor/Rückwärts-Zähler 64 in eine beliebige vorbestimmte Änderung des Auslöseintervalls der Zeitschaltung des Oszillators 10 umsetzen. Die für die monostabilen Kippschaltungen 26, 28 und 30 gewählten Intervalle lassen sich gleichfalls nach Wunsch einstellen. Obwohl im Rahmen der Erläuterung der Erfindung für die Angabe der Intervalle und der Zählwerte Dezimalzahlen verwendet sind, versteht es sich, daß die erläuterte Schaltungsanordnung in Form einer digitalen logischen Schaltungsanordnung ausgeführt werden kann, was die Verwendung von binären Zählsystemen erforderlich macht. Dies kann zu Schrittmacherraten und Intervallen führen, die nicht exakt mit den in den Beispielen genannten numerischen Werten übereinstimmen. Als Zähler, Wählschaltung, Dekoder, D/A-Umsetzer und Oszillator eignen sich bekannte digitale Speicher- und Logikschaltungen.
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Der veranschaulichte und oben beschriebene kammersynchronisierte Vorhofschrittmacher (VSAP-Schrittmacher) erlaubt es, in vorteilhafter Weise den A/V-Schrittmachersynchronismus innerhalb eines weiten Bereiches von Vorhof schrittmacherraten aufrechtzuerhalten oder herzustellen. Die Vorhofschrittmacherrate kann erhöht oder vermindert werden, wie dies die ermittelte Kammerrate angibt. Die veranschaulichte Schaltungsanordnung läßt sich in ein Schrittmachersystem jedes beliebigen, oben genannten Typs integrieren. Die Einfachheit der Schaltungsanordnung gestattet ihre Verwendung im Rahmen von vollprogrammierbaren Zweifachbedarfsschrittmachern, die bereits über Vorhof- und Kammerleitungsverbindungen, den Vorhofoszillator und die Vörhofausgangsstufe sowie den R-Wellen-Verstärker verfügen.
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Claims (16)

  1. PATENTANWALT DIPL.-ING. GER&A&D
    ELFENSTR.ASSE 32 · D-8000 MÜNCHEN 83
    Ger. P-442
    MEDTRONIC, INC.
    3055 Old Highway Eight, Minneapolis, Minn.55440
    V.St.A.
    Ansprüche
    Synchroner Herzschrittmacher mit einem Vorhof-Schrittmacherimpulsgenerator zur Erzeugung von Reizimpulsen, die an den Vorhof mit einer Vorhofschrittmacherrate anlegbar sind, und mit einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen von ventrikulären Herzdepolarisationen, gekennzeichnet durch eine Zeitgebereinrichtung (16) zur zeitlichen Vorgabe des Intervalls zwischen Vorhofschrittmacherimpulsen und Kammerdepolarisationen und zur Erzeugung eines Taktsignals, wenn Kammerdepolarisationen unsynchronisiert mit VorhofSchrittmacherimpulsen auftreten, sowie durch eine auf das Taktsignal ansprechen-
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    FERNSPRECHER.: 089/401Ϊ039 · ΤΕΙΕΧ75ί2589?Ι|« d -KABEL: ELECTRICPATENT MÜNCHEN
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    de Vorhofschrittmacherraten-Stelleinrichtung (24), mittels deren die Vorhofschrittmacherrate zwecks Wiederherstellung von Synchronismus einstellbar ist.
  2. 2. Herzschrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung einen Kammermeßverstärker (20) aufweist, der mit einem an die Herzkammer zwecks Aufnahme von in der Kammer auftretenden elektrischen Signalen anschließbaren ersten Eingang, einem Verstärker zum Verstärken und Formen von erfaßten elektrischen Signalen und zum Erzeugen eines Ausgangssignals sowie mit einem zweiten Eingang versehen ist, der auf die Zeitgebereinrichtung (16) zwecks Sperrung der Erzeugung des Ausgangssignals anspricht, wenn die Kammerdepolarisationen in Synchronismus mit Vorhofschrittmacherimpulsen auftreten.
  3. 3. Herzschrittmacher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitgebereinrichtung (Ιό) einen Austastfenster-Signalgenerator aufweist, mittels dessen in Abhängigkeit von der Erzeugung eines Vorhof reizimpulses ein erstes Austastsignal für ein erstes vorbestimmtes Intervall zwecks Verhinderung
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    des Ansprechens des Kammermeßverstärkers (20) auf den erzeugten Vorhofreizimpuls sowie ein zweites Austastsignal während eines anschließenden Intervalls zwecks Verhinderung des Ansprechens des Meßverstärkers auf durch den vorangehenden Vorhofreizimpuls ausgelöste Kammerdepolarisationen erzeugbar sind, sowie daß eine Einrichtung (18) zum Anlegen des ersten und zweiten Austastsignals an den zweiten Eingang des Kammermeßverstärkers (20) vorgesehen ist.
  4. 4. Herzschrittmacher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Austastfenster-Signalgenerator eine Einrichtung (28), mittels deren aufgrund der Erzeugung der Vorhofreizimpulse das erste und das zweite Intervall mittels eines dritten Intervalls trennbar sind, das representativ für ein physiologisches Vorhof/Kammer-Verzögerungsintervall ist, sowie eine auf die Vorhofschrittmacherrate ansprechende Einrichtung zum Einstellen des dritten Intervalls entsprechend der Vorhofschrittmacherrate aufweist.
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  5. 5. Herzschrittmacher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Austastfenster-Signalgenerator ein durch die Erzeugung des Vorhofreizimpulses für das erste Intervall setzbares erstes Monoflop (26), ein durch die Erzeugung des Vorhofreizimpulses für das dritte Intervall setzbares zweites Monoflop (28), ein mit dem Rückstellen des zweiten Monoflops (28) für das zweite Intervall setzbares drittes Monoflop (30) und eine Torschaltung (32) zum Ankoppeln der Setzzustände des ersten und des dritten Monoflops an den zweiten Eingang des Kammermeßverstärkers (20) aufweist.
  6. 6. Herzschrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorhofschrittmacherraten-Stelleinrichtung (24) einen Ratenzähler (64) zum Einspeichern eines Ratenzählwertes aufweist und daß der Vorhof-Schrittmacherimpulsgenerator (10, 12) auf den in dem Ratenzähler (64) eingespeicherten Ratenzählwert ansprechend die Vorhof schrittmacherrate vorgibt.
  7. 7. Herzschrittmacher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorhofschrittmacherraten-Stelleinrichtung (24) eine Einrichtung (48, 62) zum Erhöhen
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    der Vorhofschrittmacherrate aufgrund eines Taktsignals aufweist.
  8. 8. Herzschrittmacher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erhöhen der Vorhof schrittmacherrate mit einer auf ein Taktsignal ansprechenden ersten Zähleinrichtung (48, 62) zur Erzeugung eines Vorwärtszählsignals versehen ist und daß mittels des Ratenzählers (64) auf das Taktsignal und das Vorwärtszählsignol hin der Ratenzählwert zwecks Vorgabe einer höheren Vorhofschrittmacherrate auf einen höheren Zählwert bringbar ist,
  9. 9. Herzschrittmacher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorhofschrittmacherraten-Stelleinrichtung (24) eine Einrichtung zum Herabsetzen einer erhöhten Vorhofschrittmacherrate aufweist, wobei die erste Zähleinrichtung (48, 62) auf die Erzeugung eines VorhofSchrittmacherimpulses mit dem Zählen der Anzahl der zwischen Taktsignalen erzeugten VorhofSchrittmacherimpulse anspricht, die erste Zähleinrichtung (48, 62) auf das Taktsignal mit dem Zurückstellen des Zühlwertes anspricht und die erste Zähleinrichtung eine Wähleinrichtung (62) aufweist, die auf einen vorbe-
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    bestimmten Zählwert in der ersten Zähleinrichtung mit dem Erzeugen eines Rückwärtszählsignals anspricht, während der Raterrzähler (64) auf das Taktsignal und das Rückwärtszählsignal mit dem Herabsetzen des Ratenzählwertes von einem höheren Zählwert auf einen niedrigeren Zählwert unter Vorgabe einer niedrigeren Vorhofschrittmacherrate anspricht.
  10. 10. Herzschrittmacher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wähleinrichtung (62) auf den vorbestimmten Zählwert der ersten Zähleinrichtung (48, 62) mit dem Erzeugen eines Ausgangssignals anspricht und eine auf das Ausgangssignal ansprechende Logikstufe (40, 44, 56) zum Erzeugen eines Taktsignals vorgesehen ist, wobei die erste Zähleinrichtung auf das Taktsignal mit dem Zurückstellen des Zählwerts in der ersten Zähleinrichtung auf seinen Anfangszählwert anspricht.
  11. 11. Herzschrittmacher nach Anspruch 6 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ratenzähler (64) ein auf den Ratenzählwert ansprechender Dekoder (54) zugeordnet ist, der Maximum- und Minimum-Ratensteuersignale erzeugt, wenn der Ratenzählwert Zählwerte
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    erreicht, die maximale bzw. minimale Vorhofschrittmacherraten darstellen.
  12. 12. Herzschrittmacher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikstufe (40, 44, 56) auf die Maximum- und Minimum-Ratensteuersignale zwecks Sperrung der Erzeugung von Taktsignalen in Abhängigkeit von dem Kammermeßverstärker (20) bzw. der Wählschaltung (62) anspricht.
  13. 13. Herzschrittmacher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung einen Kammermeßverstärker (20) aufweist, der mit einem an die Herzkammer zwecks Aufnahme von in der Kammer # auftretenden elektrischen Signalen anschließbaren ersten Eingang, einem Verstärker zum Verstärken und Formen von erfaßten elektrischen Signalen und zum Erzeugen eines Ausgangssignals sowie mit einem zweiten Eingang versehen ist, der auf die Zeitgebereinrichtung (la) zwecks Sperrung der Erzeugung des Ausgangssignals anspricht, wenn die Kammerdepolarisationen in Synchronismus mit Vorhofschrittmacherimpulsen auftreten.
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  14. 14. Herzschrittmacher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitgebereinrichtung (1<5) einen Austastfenster-Signalgenerator aufweist, mittels dessen in Abhängigkeit von der Erzeugung eines Vorhof reizimpulses ein erstes Austastsignal für ein erstes vorbestimmtes Intervall zwecks Verhinderung des Ansprechens des Kammermeßverstärkers (20) auf den erzeugten Vorhofreizimpuls sowie ein zweites Austastsignal während eines anschließenden Intervalls zwecks Verhinderung des Ansprechens des Meßverstärkers auf durch den vorangehenden Vorhofreizimpuls ausgelöste Kammerdepolarisationen erzeugbar sind, sowie daß eine Einrichtung (18) zum Anlegen des ersten und zweiten Austastsignals an den zweiten Eingang des Kammermeßverstärkers (20) vorgesehen ist.
  15. 15. Herzschrittmacher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Austastfenster-Signalgenerator eine Einrichtung (28), mittels deren aufgrund der Erzeugung der Vorhofreizimpulse das erste und das zweite Intervall mittels eines dritten Intervalls trennbar sind, das representativ für ein physiologisches Vorhof/Kammer-Verzögerungsintervall ist, sowie eine auf die Vorhofschrittmacherrate ansprechende Einrichtung zum Einstellen des dritten Intervalls
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    entsprechend der Vorhofschrittmacherrate aufweist.
  16. 16. Herzschrittmacher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Austastfenster-Signalgenerator ein durch die Erzeugung des Vorhofreizimpulses für das erste Intervall setzbares erstes Monoflop (26), ein durch die Erzeugung des Vorhofreizimpulses für das dritte Intervall setzbares zweites Monoflop (28), ein mit dem Rückstellen des zweiten Monoflops (28) für das zweite Intervall setzbares drittes Monoflop (30) und eine Torschaltung (32) zum Ankoppeln der Setzzustände des ersten und des dritten Monoflops an den zweiten Eingang des Kammermeßverstärkers (20) aufweist.
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DE19803046681 1979-12-12 1980-12-11 Synchroner herzschrittmacher Granted DE3046681A1 (de)

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