DE3145149C2

DE3145149C2 -

Info

Publication number: DE3145149C2
Application number: DE3145149A
Authority: DE
Inventors: Michael E. Fort Lauderdale Fla. Us Leckrone; Vincent T. Miami Fla. Us Cutolo Jun.
Original assignee: Telectronics NV
Current assignee: Telectronics NV
Priority date: 1980-11-14
Filing date: 1981-11-13
Publication date: 1993-05-19
Also published as: FR2494119A1; DE3145149A1; US4485818A; FR2494119B1; JPS57131456A; JPH0312903B2

Description

Die Erfindung betrifft einen implantierbaren Herzschrittmacher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die phsyikalische Auslegung des menschlichen Herzens eignet sich für verschiedenartige interaktive künstliche Herzschrittmachersysteme. Im Herz existieren zwei Hauptpumpkammern, die linke und die rechte Herzkammer. Beim gleichzeitigen Zusammenziehen stoßen diese Kammern Blut in die Aorta und in die Arteria pulmonalis aus. Blut tritt in die Herzkammern jeweils von der rechten bzw. von der linken Herzvorkammer ein. Die Herzvorkammern oder Atrien (HVK) bestehen aus kleineren vorgeschalteten Kammern, die sich in getrennten Funktionsabläufen etwa 100 ms vor der Herzkammerkontraktion zusammenziehen, wobei das dazwischen liegende Intervall als Herzvorkammer/Herzkammer-Verzögerung (HVK/HK- Verzögerung) bezeichnet wird und etwa 1/8 des gesamten Herzzyklus entspricht. Die Kontraktion entsteht mit einer elektrischen Anregungswelle, die von der rechten Vorkammer ausgeht und sich zu der linken Vorkammer ausbreitet. Die Erregung tritt dann in den sog. AV-Knoten ein, der die Weiterleitung über das His'sche Bündel in die Herzkammern etwas ver zögert.

Den Kontraktionen entsprechende elektrische Signale erscheinen in dem EKG. Ein kleines Signal, das als P-Welle bezeichnet wird, begleitet die Vorkammerkontraktion, während ein wesentlich größeres Signal, das als der QRS-Komplex bezeichnet wird, mit einer dominierenden R-Welle die Kammerkontraktion begleitet. Die Repolarisierung der Herzkammer vor der nächsten Kontraktion wird durch ein kleines Signal verdeutlicht, das in dem EKG als T-Welle bezeichnet wird. Die Wellen P und R können sehr zuverlässig als Zeitsteuersignale mit elektrischen Leitungen, die mit den entsprechenden Herzkammern in Verbindung stehen, erfaßt werden.

Der typische implantierte Herzschrittmacher arbeitet durch Versorgung der fehlenden Stimulationsimpulse auf einer Schrittmacherleitung, die an der Herzkammer befestigt ist. Die R-Welle kann über dieselbe Leitung erfaßt werden. Eine zusätzliche Leitung ist - soweit erforderlich - an der Vorkammer befestigt, um P-Wellen zu erfassen. Bei Bifokal-Herzschrittmachern oder HVK/HK-sequentiellen Schrittmachern, wie sie unten beschrieben werden, wird die Herzvorkammerleitung auch für die Herzvorkammerstimulation herangezogen.

Eines der Probleme, die mit dem Herzschrittmacher behandelt werden, ist eine Herzblockierung, die durch Verschlechterung der Fähigkeit des His'schen Bündels verursacht wird, die normale Erregung von der Herzvorkammer zur Herzkammer zu übertragen. Bislang wurde allgemein davon ausgegangen, daß die Behandlung dieser Art von Herzkrankheit möglichst so zu erfolgen hat, daß die Erregung der Herzkammern auf dem P-Wellenzyklus beruht. Diese Synchronisation erhält die normale physiologische Schrittmacher-Zeitfolge des Herzens. Damit steuert der Sinusknoten, der das Intervall zwischen Herzvorkammerdepolari sationen (d. h., die Herzvorkammergeschwindigkeit) entsprechend den Erfordernissen des Körpers bestimmt, die künstliche Herzkammergeschwindigkeit in der normalen Art und Weise.

Ebenso ist bekannt, daß die Herzkammerstimulation nicht während der Depolarisationsperiode (Q-T) erfolgen sollte, welche der Herzkammerkontraktion folgt und etwa 3/8 des Herzzyklus in Anspruch nimmt. Eine Stimulation während der Q-T-Übergangsphase kann zu unerwünschten Herzrhythmen führen. Ein spontaner Herzkammerschlag kann während der normalen Herzvorkammer/Herzkammer-Leitung oder unerwünscht wie bei einer ektopischen (verlagerten) Herzkammeraktivität auftreten. Im letzteren Fall hat der Herzkammerschlag nicht die normale zeitliche Beziehung zu der Herzvorkammererregung.

Verschiedenartige Systeme für Sperrung der Herzkammerstimulation infolge von spontanen Herzkammersignalen sind bereits bekannt.

Patienten mit einer normalen Herzvorkammeraktivität, wie beispielsweise solche mit symptomatischer Bradykardie, bedürfen oft einer Herzvorkammerstimulation wie auch einer Herzkammerstimulation, die allein etwa 75% des gesamten Volumenflusses ausmacht. Herzvorkammer/Herzkammer- sequentielle Schrittmacher sind für die Stimulation der Vorkammern und der Kammern vorgeschlagen worden. Bei bekannten Systemen werden beispielsweise Herzvorkammern und Herzkammern abgetastet und stimuliert und führen dazu, eine Herzvorkammer-gesteuerte, Herzvorkammer/Herzkammer- sequentielle, bezüglich der Herzkammer gesperrte Schrittmacher-Betriebsart vorzusehen.

Herzschrittmacher sind das Leben unterstützende Einrichtungen im Bereich der medizinischen Therapie. Sie werden operativ eingepflanzt und verbleiben jahrelang in dem menschlichen Körper. Essentielle Betrachtungen bezüglich der Herzschrittmachertechnologie führen zu der Forderung nach einer konservativen Vorgehensweise, wenn nicht sogar zur Ablehnung, neue Entwicklungen im Bereich der elektronischen Schaltungstechnik kommerziell anzuwenden. Diese Tendenzen werden durch die Tatsache verstärkt, daß relativ einfache funktionale Erfordernisse der bekannten Herzschrittmacher einfach dadurch implementiert werden konnten, daß lange bekannte Hardware- Schaltkreiskonfigurationen Verwendung fanden, weiter die Erfordernis, exzessive Verlustleistung zu vermeiden, und auch durch die bekannten Ausführungen von Kompaktbatterien, die den möglichen Stromverbrauch begrenzen, um unnötiges Batterietauschen zu vermeiden, das jeweils einen operativen Eigriff und eine Neuprogrammierung der teueren neuen Herzschrittmacher erfordert. Das Kernproblem liegt in der Zuverlässigkeit, direkt gefolgt von der Forderung nach Kompaktheit und niedrigem Stromverbrauch.

Schrittmacher sind unter Verwendung von analogen oder digitalen Zeitsteuermethoden implementiert worden. Die Schrittmacher mit digitaler Zeitsteuerung und extern programmierbaren Impulsparametern sind seit einigen Jahren bekannt. Beispielsweise kann ein Reedschalter in dem implantierten Schrittmacher vorgesehen sein, der auf ein pulsierendes Magnetfeld, das von einer magnetischen Programmiervorrichtung zur Einstellung von Geschwindigkeit, Impulsamplitude und anderen Variablen erzeugt wird, anspricht. Der Reedschalter wird ebenso für die Implementierung einer Magnetgeschwindigkeitsbetriebsart verwendet, wenn ein Permanentmagnet in die Nachbarschaft des Herzschrittmachers gebracht wird und damit die Umkehrung einer Betriebsart mit festeingestellter Geschwindigkeit bewirkt, bei welcher nicht auf natürliche Aktivität reagiert wird.

Datenverarbeitungseinrichtungen mit Multispeichervorrichtungen bei Implantaten sind bekannt. Beispielsweise bestimmt in der deutschen Patentanmeldung P 31 40 212.7 ein Neuralstimulator die zeitliche Steuerung der Impulsgeschwindigkeit und der Impulsbreitenintervalle mittels diskreter Zählerschaltkreise. Die Flexibilitätsvorteile von Einchip-Mehrzweckmikrocomputern sind bei der heutigen, durch die Batteriekapazität begrenzten Herzschrittmachertechnologie wegen des außerordentlichen Stromverbrauches noch nicht anwendbar. Das trifft auch auf Mikrocomputer zu, die auf CMOS-Technologie beruhen, obwohl dieser Mikroprozessor natürlich weniger Strom verbraucht.

Mikrocomputer sind jedoch extrem anpassungsfähige Vorrichtungen und dafür geeignet, einfache Entscheidungen zu treffen und eine alternative Funktion aufzunehmen. Die Leistungsfähigkeit von Mikrocomputern bietet die Möglichkeit, eine Schrittmacherroutine derart zu verwirklichen, daß die Ausgangssignale von Signalverstärkern oder Signalerfassungsverstärkern überwacht werden und mit Sicherheit bestimmt wird, welche Stimulationsart beim vorliegenden Herzzustand am besten geeignet ist. Weiterhin ist denkbar, daß der Schrittmacher die Herzfunktion des Patienten überwacht und richtig einschätzt, eine richtige Stimulationsroutine vorsieht und automatisch Stimulationsimpulse für die entsprechend erforderliche Zeitdauer abgibt. Das Hauptproblem bei der Anwendung dieser technischen Möglichkeiten ist die Optimierung der Software- und Hardware- Gesamtkonfigurationen, um die Fähigkeiten der Mikroprozessorsteuerung platzsparend mit einem komprimiert abgespeicherten Programm und unter Minimierung des Stomverbrauchs optimal auszunutzen.

Die Zuverlässigkeit von digitalen Zeitsteuerungssystemen beruht auf der Zuverlässigkeit des treibenden Taktschaltkreises. Quarzoszillatoren sind hoch genau, können jedoch fatal versagen, was verhindert werden muß, da dadurch eine lebendbedrohende Situation entsteht. Ähnlich ist die Signalisierung einer schwächeren Batterie besonders kritisch bei Mikroprozessoren, da erhöhter Stromverbrauch notwendig ist. Ebenso wäre es wünschenswert, Herzvorkammer arrhythmie zu behandeln, jedoch besteht das Problem, die Arrhythmie so zu definieren, daß sie von dem Mikro prozessor erkannt werden kann, wie sie beim Auftreten zu behandeln ist, wie ihr Ende festzustellen ist und wie die normale Schrittmacherbetriebsart aufzunehmen ist.

Im Idealzustand wäre es wünschenswert bei einem Schrittmacher auf Mikroprozessorbasis, die Programmierbarkeit von Schrittmacher-Parametern zu erhalten und die Verwendung von bereits bekannten Programmierern zu ermöglichen, die bereits in weiten Kreisen angewendet werden.

Ein Problem der Schrittmacher, die Herzvorkammer- und Herzkammerkanäle erfassen, ist die Wirkung eines Stimulationsimpulses auf einem Kanal auf den Erfassungsverstärker im anderen Kanal. Im Idealfall sollte der Signal verstärkerschaltkreis für die Erfassung so ausgelegt sein, daß ein Stimulationsimpuls auf dem anderen Kanal keine unerwünschte Wirkung auf den Signalverstärker hat.

Die DE-OS 29 29 498 beschreibt ein implantierbares elektronisches Gerät, verwendbar als Herzschrittmacher, welches über eine Mehrzahl von Leitungen an Körpergewebe ankoppelbar ist. Ein Mikroprozessor steuert mittels eines in einem Speicher abgelegten Programmes verschiedene Funktionen. So werden mehrere Eingangssignale parallel an einen Multiplexer angelegt, der sie nacheinander zur Weiterverarbeitung an eine nachgeschaltete Analog/Digital-Verstärkerschaltung leitet. Der Mikroprozessor steuert den Multiplexer. Aufgrund des Programms erzeugt der Mikroprozessor ein Ausgangssignal, das über eine Durchschalteinrichtung an einen der Ausgangsanschlüsse gelangt. Der Mikroprozessor erhält Taktsignale von einem Taktgeber. Der Nachteil der durch diese Druckschrift beschriebenen Vorrichtung besteht in seiner hohen Störanfälligkeit. Der Ausfall des Taktgebers sowie der Ausfall des Multiplexers oder des Analog/Digitalverstärkers würde den Ausfall des ganzen Schrittmachers nachsichziehen. Die Folgen für den Träger eines solchen Herzschrittmachers wären fatal.

Aus der US-PS 42 22 385 ist ein elektronisches Herzimplantat bekannt, welches eine Zeitsteuervorrichtung aufweist. Zur Vermeidung einer zu hohen Clock-Frequenz ist eine Überprüfung der Zeitsteuervorrichtung vorgesehen. Der Druckschrift ist jedoch nicht zu entnehmen, welche Maßnahmen zur Aufrechterhaltung der Betriebfunktion des Implantats bei einem Ausfall des Taktgebers nötig wären.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Maßnahmen zur Erhöhung der Zuverlässigkeit bei einem implantierbaren Herzschrittmacher vorzusehen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß mindestens eine physiologisch anpaßbare Schrittmacherfunktion mit einer Hauptschrittmacherroutine mit einer Mehrzahl von Grund betriebsarten für die verschiedenen körpergerechten Abtastungs- bzw. Stimulationserfordernisse entsprechend den verschiedenen auftretenden Herzkrankheitszuständen unter der besonderen Berücksichtigung von Arhythmie erzeugbar ist.

Insbesondere eignen sich vier Betriebsarten als Grundbetriebsarten für die Hauptschrittmacherroutine: bezüglich der Herzkammer gesperrt; Herzvorkammer synchron mit der Herzkammer mit oder ohne Herzkammerabtastung; und bezüglich der Herzvorkammer gesperrt, Herzvorkammer-synchron bezüglich der Herzkammer gesperrt oder "Herzvorkammer/ Herzkammer-sequentiell". In der Betriebsart "Herzvorkammer/ Herzkammer-sequentiell" geht der Schrittmacher automatisch zu der Betriebsart Herzvorkammer synchron mit der Herzkammer über, wenn die Herzvorkammergeschwindigkeit die voreingestellte Minimalgeschwindigkeit übersteigt. Für Kurzzeitbetrieb ausgelegte Herzschrittmacher- Betriebsarten eignen sich für die Behandlung von Arrhythmie und für entweder Herzvorkammer- oder Herzkammer- Schnellgang-Schrittmacherbetrieb über eine Stimulation des Brustkastens. Der Schrittmacher überwacht fortwährend Tachyarrhythmie und findet automatisch einen Eingang und einen Ausgang in eine besondere Arrhythmie-Reaktions- Betriebsart.

Mit in der Multispeichervorrichtung abgespeicherten Befehlszyklen werden die Hauptschrittmacherroutine, die Arrhythmie-Reaktionsroutine, die Schnellgangroutine, die Magnetgeschwindigkeitsroutine und die Programmierroutine ausgeführt. Zu den programmierbaren Paramatern gehören Herzvorkammer- oder Herzkammer-Impulsbreiten und Empfindlichkeiten, maximale, minimale und Rücksprunggeschwindigkeiten und Herzvorkammer/Herzkammer-Verzögerungen (HVK/HK- Verzögerung). Diese acht Parameter können entweder einzeln geändert werden oder auf eine Standardeinstellung mit einem einzelnen Programmierschritt unter Verwendung von bereits bekannten Standard-Magnetprogrammierern wieder eingestellt werden. Die Erfassungsverstärker, die als Signalverstärker für die Erfassung der Herzvorkammer- und Herzkammerkanäle ausgeführt sind, stehen unter der direkten Kontrolle von I/O-Haltekreisen (Eingabe/Ausgabe- Haltekreise), welche durch den Mikroprozessor adressiert werden.

Eine während der für die Herzvorkammer- oder Herzkammer- Aktivität empfangsbereiten Zeitphase, die im Herzzyklus mit "Aktionszeit" bzw. "Alarmzeit" bezeichnet wird, erfaßte Aktivität steuert die Hauptschrittmacherroutine durch ein Labyrinth von Befehlen, die zyklisch die Eingangs anschlüsse nach natürlicher Aktivität abtasten. Jede Abtastung inkrementiert auch eine "Echtzeituhr", die durch die natürliche Herzvorkammer-Aktivität zurückgesetzt wird. Die Echtzeituhr (RTC) steuert zeitlich die HVK/HK-Verzögerung und die Maximalgeschwindigkeits- und Minimalgeschwindigkeits intervalle. Zwei andere innerhalb der Hauptschritt macherroutine realisierte Taktsignale steuern jeweils die Herzkammer- und Herzvorkammer-Refraktionsperioden. Eine vorgezogene Herzkammerkontraktion setzt die Echtzeituhr automatisch auf die HVK/HK-Verzögerung und initialisiert gleichzeitig eine Herzkammerrefraktionsperiode.

Die Hauptschrittmacherroutine testet auch automatisch auf Herzvorkammer-Tachyarrhythmie innerhalb ihres Nominal- Abtastungszyklus. Wenn die Tachyarrhythmie eine voreinstellbare Schwellbedingung überschreitet, wird eine besondere Arrhythmieroutine mit bezüglich der Herzkammer gesperrter Schrittmacher-Betriebsart automatisch angewählt. Die Schrittmachergeschwindigkeit nimmt jeweils nach einigen Sekunden ab, bis eine voreingestellte Rück sprunggeschwindigkeit erreicht ist. Nach einem vorbestimmten Intervall von normaler Herzvorkammer-Aktivität kehrt der Schrittmacher zur ursprünglichen Schrittmacherroutine zurück. Die Abtastungszykluszeitsteuerung für die Hauptschrittmacherroutine, die Arrhythmie- und Magnet geschwindigkeitsroutinen sind identisch.

Ein doppelt ausgelegter Taktschaltkreis ist mit einem RC(Widerstand-Kondensator)-Reserveoszillator für den Quarzoszillator, der als Takteingang für den Mikroprozessor herangezogen wird, vorgesehen. Der Reserveoszillator wird entweder durch einen Batteriespannungskomparator angewählt oder durch einen Frequenzdetektor als Reaktion auf fatales Versagen des Quarzes. Das Anlegen eines Per manentmagnetes wählt automatisch die "Magnetgeschwindigkeit"- Routine über eine Programmierroutine an. Die Magnet geschwindigkeit-Schrittmacherbetriebsart ist normalerweise Herzvorkammer/Herzkammer-sequentiell ohne Herzvorkammer- oder Herzkammer-Abtastung (d. h., asynchron). Eine schwache Batterie wird sowohl durch Umschalten auf eine niedrigere Frequenz mit einer spannungsempfindlichen RC-Oszillator geschwindigkeit, also einer Hardware-Funktion, und durch Unterdrückung des Herzvorkammer-Schlages der Magnetgeschwindigkeit, wie sie per Programm hervorgerufen wird, gekennzeichnet. Ein automatisches Austastsystem tastet beide Signalerfassungsverstärker während des Stimulationsimpulses aus und vernichtet genau zum Ende des Impulses die im Ausgangsverstärker befindliche Ladung. Eine Ge schwindigkeitsbegrenzung wird per Software durchgeführt und ebenso in getrennten, beiden Kanälen zugeordneten Hardware-Schaltkreises. Für die weitere Verminderung des Betriebsstromes wird besonders vorteilhaft eine mehrstufige Spannungsquelle eingesetzt, bei welcher möglichst viele Bauteile außer den Erfassungs- und Ausgangsverstärkern aus der Stromverteilerschiene mit der niedrigeren Spannung gespeist werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der elektronischen Schaltkreise eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Herzschrittmachers,

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild des analogen Hybrid schaltkreises mit den Herzvorkammer- und Herzkammer- Signalerfassungs- und Ausgangs-Verstärker schaltkreisen als einer Einzelheit aus Fig. 1,

Fig. 3 und 4 ähnliche Zeitdiagramme zur Darstellung der Signalantwort an verschiedenen Punkten des Signalverstärkerschaltkreises gemäß Fig. 2 bei der Normal-Signalerfassung bzw. bei der Störsignalerfassung,

Fig. 5 ein Blockschaltbild des doppelten Takt schaltkreises als einer Einzelheit aus Fig. 1,

Fig. 6 ein Blockschaltbild des Batteriespannungs komparator-Schaltkreises als einer Einzelheit aus Fig. 1,

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Taktfrequenz über abnehmender Batteriespannung,

Fig. 8 ein Zeitdiagramm zur Darstellung der Herzvorkammer- und Herzkammer-Zeitsteuerzyklen in der Hauptschrittmacherroutine,

Fig. 9a und b logische Flußdiagramme bzw. in Assemblersprache gehaltene Flußdiagramme der Hauptschrittmacherroutine,

Fig. 10 ein Zeitdiagramm für die Tachyarrhythmie- Reaktionsbetriebsart,

Fig. 11a und b ein logisches Flußdiagramm bzw. ein Flußdiagramm in Assemblersprache der Arrhythmie- Routine,

Fig. 12a bis h logische Flußdiagramme bzw. Flußdiagramme in Assemblersprache der Programmierroutine,

Fig. 13 eine Draufsicht der Vorder- und Hinterbereiche einer Programmierkarte für die Verwendung des Programmierers,

Fig. 14 ein Zeitdiagramm der Schnellgang- Betriebsart,

Fig. 15a und b ein logisches Flußdiagramm bzw. ein Flußdiagramm in Assemblersprache für die Schnellgang-Routine,

Fig. 16 ein Zeitdiagramm der Magnetgeschwindigkeits- Betriebsart,

Fig. 17a und b ein logisches Flußdiagramm bzw. ein Flußdiagramm in Assemblersprache der Magnetgeschwindigkeits-Routine,

Fig. 18 ein Zeitdiagramm der bezüglich der Herzkammer gesperrten Herzschrittmacher- Betriebsart des in Fig. 1 schematisch dargestellten Herzschrittmachers,

Fig. 19 ein Zeitdiagramm für die Herzvorkammer synchrone bezüglich der Herzkammer gesperrte Betriebsart des Schrittmachers nach Fig. 1,

Fig. 20 ein Zeitdiagramm der Herzvorkammer-synchronen und bezüglich der Herzkammer gesperrten Schrittmacher-Betriebsart in Fig. 19 beim Fehlen von Herzvorkammer- Aktivität,

Fig. 21 ein Zeitdiagramm für den Schrittmacher nach Fig. 1 in der Schrittmacher-Betriebsart mit Doppelabfrage, bei welcher beide Ausgangsanschlüsse beim Vorliegen von Normalaktivität gesperrt sind,

Fig. 22 ein Zeitdiagramm der Betriebsart mit Doppelabfrage bei körperseitiger Unterbrechung der HVK/HK-Signalübertragung,

Fig. 23 ein Zeitdiagramm einer Schrittmacher- Routine mit Doppelabfrage und variabler HVK/HK-Signalübertragung,

Fig. 24 ein Zeitdiagramm einer Betriebsart mit Doppelabfrage beim Fehlen von Herzvorkammer- Aktivität, und

Fig. 25 ein Zeitdiagramm der Herzschrittmacher- Betriebsart mit Doppelabfrage in der Reaktion auf eine vorzeitige Herzkammer kontraktion.

In Fig. 1 ist in funktionsorientierter Form die gesamte elektronische Schaltkreisanordnung entsprechend den Erfordernissen für Herzschrittmacherfunktionen und Programmier funktionen bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Herz schrittmachers dargestellt. Es ist vorgesehen, daß die elektrischen Bauteile des Herzschrittmachers mit mindestens einer Lithiumverbindungs-Batterie gespeist werden und zusammen mit den Batteriezellen in einem üblichen biologisch-körpervertäglichen hermetischen Gehäuse versiegelt werden. Der Herzschrittmacher selbst wird an einer geeigneten Stelle im menschlichen Körper implantiert und wird elektrisch mit zwei Herzschrittmacher verbindungsleitungen verbunden, die durch Venen geführt werden und in einem Elektrodenpaar enden, das in dem rechten Vorhof bzw. im Bodenbereich der rechten Herzkammer angeordnet ist. Das elektrisch leitfähige Gehäuse des Herzschrittmachers bildet den Rückkehrpfad oder die Masseelektrode in einer üblichen, unipolar vorgesehenen Elektrodenanordnung.

Der schematisch in Fig. 1 dargestellte Schrittmacher be ruht auf einer Mikroprozessorsteuerung mit Speicher und I/O-Schaltkreisen. Das Kernstück des Systems ist ein programmierbarer Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 10. Ein Mikroprozessor mit niedrigem Energieverbrauch und einer Vielzahl von internen Mehrzweckregistern wird vorzugsweise angewendet. Abgesehen von der Stromversorgung und wenigen großen Bauteilen, wie beispielsweise eines unten erwähnten Quarzes, besteht die Gesamtanordnung aus integrierten Schaltkreisen, die vorzugsweise in zwei Hybridschaltkreise geteilt werden. Dabei ist einer hauptsächlich für digitale Schaltungstechnik und der andere hauptsächlich für digitale Schaltungstechnik und der andere hauptsächlich für analoge Schaltungstechnik vorgesehen. Die festeingestellte Multispeicher vorrichtung, mit welcher die CPU entsprechend den Anweiseeinrichtungen in einem Festwertspeicher, dem ROM 12, gesteuert wird, umfaßt 1024 Byte in einer geeigneten Anordnung. Bei Adressierung über den Speicheradreßbus (MS 0-7) und Akti vierung über den -Ausgangsanschluß des Mikroprozessors wird aus dem ROM 12 ein Byte ausgelesen und über den Datenbus in üblicher Art und Weise zu dem Mikroprozessor geleitet.

Die Gesamtvorrichtung ist so ausgelegt, daß die CPU 10 immer aktiv ist, d. h., der Takteingang von dem doppelt ausgelegten Taktschaltkreis 14 ist kontinuierlich vorgesehen. Die CPU 10, das ROM 12 und der Taktschaltkreis 14 bilden zusammen mit dem Speicheradreß- und dem Datenbus einen Mikrocomputer. Die Ausgangssignale von der Außenwelt sind asynchron, da sie nicht mit der Taktfrequenz des Mikrocomputers synchronisiert sind. Asynchrone Daten können in den Mikrocomputer in zwei verschiedenen Verfahren gelangen, nämlich über "externe Flags" oder über "Interrupt". Der Mikroprozessor weist vier Eingangsanschlüsse mit "externen Flags" auf, die mit , , und bezeichnet werden. Spontane Aktivität in der Vorkammer oder der Herzkammer wird dem Mikrocomputer über das Verfahren mit den "externen Flags" signalisiert. Externe Flags oder Haltekreise bestehen im wesentlichen aus Flip- Flops, die in einem bestimmten Punkt in einer Routine mittels eines bestimmten Befehles getestet werden können. Entsprechend dem vorgeschriebenen Zustand des Flip-Flops kann der Befehl dem Mikrocomputer zu einer besonderen Verzweigung der Routine führen. Programmierungseingangssignale gelangen zum Mikrocomputer als Interrupt-Eingangssignal , also als die andere Art von asynchronen Eingangs signalen. Der Mikrocomputer antwortet auf einen Interrupt durch einen Programmausführungsstop, wobei unbeachtlich ist, welche Software-Routine ausgeführt wird, und springt zu einer besonderen Interrupt-Service-Unterroutine (Unterbrechungsbearbeitungsroutine). Herzvorkammer- oder Herzkammer-Stimulationsimpulse werden durch den Mikrocomputer durch Multiplexen des 1-bit-Q-Ausgangs anschlusses synchron erzeugt, die für die Dauer einer programmierten Anzahl von Pol-Ausführungs zyklen gesetzt wird und dann zurückgesetzt wird.

Eingangssignale, die spontane Herzaktivität anzeigen, werden mit separaten Herzvorkammer- und Herzkammer- Signalverstärkerschaltkreisen 16 und 18 erzeugt. Diese Signalverstärker erfassen die Herzvorkammer- und die Herzkammer-Aktivität und können daher auch als Erfassungs verstärker bezeichnet werden. Die in dem rechten Vorhof endende Herzvorkammer-Leitung überträgt das Ein gangssignal für den Herzvorkammersignalverstärker 16, dessen Ausgangssignal an den -Eingangsanschluß des Mikrocomputers angelegt wird. Das Eingangssignal für den Herzkammer-Signalverstärker 18 wird durch die in der rechten Herzkammer endende Herzkammerleitung übertragen. Das Ausgangssignal des Herzkammerverstärkerschaltkreises 18 wird an den -Eingangsanschluß des Mikrocomputers angelegt. Ein Ausgangsschaltkreis weist einen Multiplexer 20 auf, der das Q-Ausgangssignal des Mikrocomputers zu Herzvorkammer- und Herzkammerausgangsverstärkerschaltkreises 22 und 24 je über Geschwindigkeitsbegrenzer- Schaltkreise 26 und 28 leitet.

Der Mikrocomputer weist eine I/O-Schnittstelle auf, wie sie normalerweise vorgesehen ist, mit welcher Daten synchron über den Datenbus übertragen werden können. Die Ausgangsanschlüsse weisen Synchroneigenschaften auf, werden jedoch ohne Schnittstelle angeschlossen. Eine "Pseudoschnittstelle" wird durch einen adressierbaren Haltekreis 30 gebildet, der vorzugsweise mit einem I/O- Dekoder CD4099 versehen ist. Durch diesen Haltekreis werden Empfindlichkeiten ausgewählt, Ausgangskanäle ge multiplext und Signalverstärkerausgänge gelöscht oder Signalverstärker insgesamt mit bestimmten Befehlen abgeschaltet. Die Signalverstärker 16 und 18 und der Multiplexer 20 empfängt Zeitsteuerungs- und Kontrollsignale von dem adressierbaren Haltekreis 30. Der adressierbare Haltekreis 30 weist 8 verfügbare Ausgangsanschlüsse auf, von denen jedoch nur 6 Verwendung finden, vorzugsweise Q1 und Q3-Q7. Diese Ausgangsanschlüsse entsprechen Flip-Flops, die mittels eines 3-bit-Eingangssignales aus den Steuerbits des Mikrocomputers, N0, N1 und N2 adressiert werden. Die Steuerbits weisen immer dann einen logischen Pegel "0" auf, wenn nicht eine I/O-Anweisung ausgeführt wird. Setzen und Rücksetzen der angesteuerten Ausgangsbits wird mit dem Zustand des D-Eingangsanschlusses des Haltekreises 30 gesteuert, der durch den -, also den Speicherschreibimpuls des Mikrocomputers ange steuert wird. Eine Abtastlogik oder ein "Stroke" wird durch Eingangssignal WD für den Haltekreis 30 erzeugt. Wegen der komplizierten zeitlichen Zusammenhänge zwischen den Steuerbits und dem Schreibimpuls wird mit einem Zähler 32, eine Division durch 8 dadurch durchgeführt, daß der Mikrocomputertakt mit 32 kHz und zwei Zeitsteuerimpulse TPA und TPB wie Dateneingangssignale geordert werden. Das Ausgangssignal des Zählers 32 bildet das Eingangssignal für die B-, D-Abtastlogik in dem adressierbaren Haltekreis 30. Ein Vorteil dieser Aus führungsform des Haltekreises 30 liegt in seiner Fähigkeit, den jeweiligen Zustand jedes einzelnen Ausgangsbits so lange abzuspeichern, bis durch den Mikrocomputer ein Wechsel veranlaßt wird. Somit arbeitet der Haltekreis als ausgelagertes Register.

Der Haltekreis 30 teilt dem Multiplexer 20 über die Lei tung B mit, ob der Stimulationsimpuls zu dem Herzvorkammer- oder Herzkammer-Ausgangsverstärker 22 oder 24 gelangen soll. Die verbleibenden Ausgangsanschlüsse des Haltekreises D, E, F, G und H arbeiten als Übertragungs logiken in den Erfassungssignal-Verstärkern. Die Leitung D löscht den Ausgang beider Signalverstärker, während die Leitungen E, F, G und H jeweils für das Schalten des Eingangswiderstandes bei der Empfindlichkeitseinstellung herangezogen werden.

Die Übertragungslogiken, die Schmitt-Trigger-Logiken und andere Logikgatter werden vorzugsweise durch integrierte CMOS-Schatkreise gebildet.

Die Verstärker für die Herzvorkammer- und Herzkammer- Signalerfassung bzw. für die Ausgangsverstärkung 16, 18, 22 und 24 sind zusammen mit den multiplexenden und ge schwindigkeitsbegrenzenden Schaltkreisen 20, 26 und 28 für die Ausgangssignale in einem einzelnen, analogen Hybridschaltkreis 34 eingebaut, wie er in Fig. 2 darge stellt ist. Die Signalerfassungsverstärker 16 und 18 sind symmetrisch in der unteren Hälfte des Schaltbildes des Hybridbausteines 34 angeordnet, während die Ausgangsverstärker stufen 22 und 24 für den Herzvorhof und für die Herzkammer in der oberen linken bzw. rechten Ecke von Fig. 2 dargestellt sind. Die elektrischen Bauteile, wie sie in Fig. 2 und in den anderen Figuren dargestellt sind, sind unter Verwendung von üblichen elektrischen Notationen bezeichnet. Verstärkerwerte sind in Ohm angegeben, beispielsweise bedeutet 1 K ein Kilo-Ohm; Kapazitätswerte sind in Mikrofarad, wenn nicht anders angegeben. Wo zwei oder mehr Werte oder Typen angegeben sind, handelt es sich um eine Wahlmöglichkeit.

Durchwegs werden in den Diagrammen die Spannung V_CC, V_DD und V_SS verwendet, um verschiedene, nominal festgelegte Spannungspegel zu kennzeichnen. Da der in Fig. 1 dargestellte Schrittmacher standardmäßige Schaltkreise "von der Stange" verwendet, bleibt der Stromverbrauch betrachtenswert. Eine der Möglichkeiten, mit welchen der Stromverbrauch in dieser Schaltung begrenzt werden kann, ist die Schaffung einer zweiten Spannungspegel-Sammelschiene, mit der praktisch alle Logikfunktionen außer den Erfassungsverstärkern, den Störimpuls-Monovibratoren und den Ausgangsstufen arbeiten können. Die Batterie- Nominalspannung V_DD beträgt 4,26 V (Lithiumbatterie mit 2 Zellen). Die zweite Verteilungsschiene wird mit V_CC bezeichnet und erfordert nominal 3,5 V. Da der Mikroprozessor und der Schaltkreis einen sicheren Betrieb auch in einem Spannungsbereich unterhalb von 4 V erlauben, ist die höhere Spannung V_DD für die Ver stärkerschaltkreise notwendig, für den Mikroprozessor jedoch nicht unbedingt erforderlich und wird daher durch die niedrigere Spannung V_CC ersetzt. Mit dieser Möglichkeit wird der Stromverbrauch des Mikrocomputersystems bei einer Taktfrequenz von 32 kHz drastisch reduziert, während alle Betriebseigenschaften der Verstärkerschaltkreise aufrechterhalten werden. Die Signalverstärker 16 und 18 gleichen sich intern. Die niedrigere Spannung V_CC eignet sich nicht für die Signalverstärker wegen verminderter Empfindlichkeit und würde die Ausgangsstufen stärker spannungsbegrenzen als in dieser Ausführungsform, bei welcher sie Konstantstromimpulse von 5,5 mA erzeugen.

Der Eingangsanschluß des Signalverstärkers 16 von der Herz vorkammerleitung ist über eine Übertragungslogik 36 mit 3 Serienwiderständen mit zunehmend größeren Widerstandswerten verbunden. Nach einem Widerstand von 5 K sind miteinander verbundene Übertragungslogiken 34 und 40 angeordnet, mit welchen 100 K Ohm bzw. 750 K Ohm Widerstände überbrückt werden können. Das Ausgangssignal eines Operations verstärkers 42 wird zu dem -Eingangsanschluß des Mikrocomputers über eine Übertragungslogik 44 geleitet, welche durch eine NICHTODER-Logik 46 gesteuert wird. Die Über tragungslogiken 36 und 44, die je am Ausgang bzw. Eingang angeordnet sind, stellen Austastmöglichkeiten zur Verfügung, während die internen Übertragungslogiken 38 und 40 für die Programmierung von endlichen Empfindlichkeiten des Verstärkers herangezogen werden können. Im Herzvorkammer-Verstärker 16 entscheiden die Logiksignale E und F aus dem adressierbaren Haltekreis 30, ob der Eingangs widerstand 5 K Ohm, 105 K Ohm oder 755 K Ohm betragen soll. Endliche Empfindlichkeiten werden mittels Software dadurch eingestellt, daß die Abfrage des geeigneten Signalverstärkers unterbleibt. Mit der Eingangs übertragungslogik 36 ist der Eingangsanschluß des Verstärkers trennbar, wenn die Leitung Q sich auf dem logischen Pegel "1" befindet, d. h., wenn ein Ausgangsstimulations impuls an eine der Leitungen angelegt werden soll. Die Ausgangsübertragungslogik 44 ist so angeordnet, daß das Ausgangssignal unterbrechbar ist, wenn die Leitung D von dem Haltekreis 30 sich auf einem logischen Pegel "1" befindet, oder wenn ein Störimpuls durch einen Stör impuls-Monovibrator 48 erfaßt wird. Beim Vorliegen von Störimpulsen mit einer größeren Frequenz als etwa 45 Hz bleibt der retriggerbare Monovibrator auf dem logischen Pegel "1" und verhindert, daß Impulse zur CPU geleitet werden.

Wellenform, die in dem Erfassungsverstärker 16 auftreten, sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt, um damit die normale Reaktion des Verstärkers sowie die Blockierungsreaktion des Verstärkers bei Störimpulsen, Rauschen oder anderen Störungen darzustellen. Die Linien W, F, Y und Z in den Fig. 3 und 4 bezeichnen entsprechende Punkte in dem Ver stärkerschaltkreis. V_P ist ein Zeitpunkt, bei welchem das Ausgangssignal des Schmitt-Trigger-Schaltkreises von einem hohen auf einen niedrigen Pegel fällt, wie es in der Linie Y dargestellt ist. Dieser Übergangszeitpunkt V_P wird nicht erreicht, wenn das Eingangssignal zu schnell ist. Im Ergebnis wird das Ausgangssignal (Z), wie es in Fig. 4 dargestellt ist, blockiert. Das Ausgangssignal eines der Signalverstärker besteht aus einem Rechteck impuls von etwa 20 ms Dauer, welcher als Antwort auf entsprechende spontane Herzaktivität entsteht.

Jeder Kanal weist seine eigene Ausgangsstufe auf, welche aus einer Konstantstromsteuerung mit Junction FET (JFET)- und NPN-Ausgangstransistoren besteht, wie es in beispielhafter Form für den Herzvorkammer-Ausgangsverstärker 22 in Fig. 2 dargestellt ist. Der Ausgangsimpuls wird bezüglich seiner Amplitude auf etwa nominal 5,5 mA dadurch abgestimmt, daß der JFET-Rückkopplungswiderstand abgestimmt wird. Die eingestellte Ausgangsimpulsbreite bestimmt die Intensität der abgegebenen Ladungsmenge, welche pro Impuls im Bereich von 2,75-11 Mikrocoulomb (µC) liegt. Die Impulsbreiten werden per Software bestimmt und der CPU über den Q-Port bzw. die Q-Schnittstelle erzeugt. Das Q-Signal wird entsprechend dem Zustand des B-Signales aus dem Haltekreis 30 geschaltet, welches den Multiplexer 20 steuert, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Das B-Signal wird in der HVK/HK-sequentiellen Betriebsart adressiert und per Software von jedem der aufeinanderfolgenden Stimulationsimpulse geändert.

Als Teil der Herzvorkammer- und Herzkammer-Halbbereiche des Multiplexers 20 verhindert ein geschwindigkeitsbegrenzender Schaltkreis 26, 28, daß der Schrittmacher Stimulationsimpulse auf einen beliebigen Kanal mit einer Geschwindigkeit erzeugt, die größer als etwa 175 Schläge pro Minute ist. Die Geschwindigkeitsbegrenzungs-Schaltkreise 26, 28 sind retriggerbare Monovibratoren mit Schmitt-Trigger-Eingängen, die für etwa 330 ms eingeschaltet werden. Jeder Impuls von der CPU mit einer höheren Geschwindigkeit wird gesperrt. Es sei noch bemerkt, daß die Störungserfassungs- und Geschwindigkeitsbegrenzungs- RC-Schaltkreise über die Sammelschiene V_CC mit der niedrigeren Spannung versorgt werden, welche dem digitalen Schaltungsteil zugeordnet ist, während die Ver stärkerschaltkreise 16, 18, 22 und 24 durch die volle Batteriespannung V_DD gespeist werden.

Das Ausgangssignal des Multiplexers 20 und der Geschwin digkeitsbegrenzungs-Schaltkreis 26 auf der Herzvorkammer seite befinden sich beispielsweise auf einem logischen Pegel "1". Dieser logische Pegel "1" durchläuft die Konstantstromanordnung mit JFET's und schaltet den NPN-Transistor ein. Der Kollektor, der die Herzvorkammer- Ausgangsstimulation erzeugt, wird über einen Widerstand mit 25 K Ohm mit V_DD verbunden. Das elektrisch leitfähige Gehäuse des Herzschrittmachers bildet einen Rückkehrpfad für den Stimulationsimpuls und ist ebenfalls direkt mit der Batteriespannung V_DD verbunden. In einer praktischen Ausführungsform ist immer eine relativ große Kapazität von etwa 10 µF, die hier übrigens nicht dargestellt ist, seriell mit dem Herzvorkammer-Ausgangsanschluß verbunden, und eine spannungsbegrenzende Zenerdiode für beispielsweise etwa 8,2 V, die hier ebenfalls nicht dargestellt ist, ist parallel zwischen dem Gehäuse und dem kapazitiv gekoppelten Herzvorkammer-Ausgangsanschluß verbunden. Die Zenerdiode schützt gegen Defibrillationen (Über spannungsspitzen). Die gleiche Anordnung wird auf der Herzkammerseite verwendet. Der Kollektorwiderstand mit 25 K Ohm auf der Herzvorkammerseite und der Ausgangs widerstand auf der Herzkammerseite werden jeweils über Übertragungslogiken 50 überbrückt. Diese Logiken werden zugleich über die Leitung C in Fig. 1 gesteuert. Das Signal C wird durch einen monostabilen Multivibrator oder Monoflop-Schaltkreis 52, der für etwa 20 ms durch die fallende Flanke des Q-Impulses eingeschaltet wird, erzeugt. Austast- und Ladungsvernichtungsfunktionen sind darüber hnaus dadurch vorgesehen, daß die Übertragungs logiken 50 im Ausgangsschaltkreis und die Übertragungs logiken 36 und 44 im Eingangs- und Ausgangsschaltkreis der Signalverstärker 16 und 18 gesteuert werden. Wenn der Mikrocomputer entscheidet, daß ein Impuls zu einer Kammer zu senden ist, springt das Programm zu einer Stimulationsunterroutine. Beim Übergang legt der Mikrocomputer ein Signal mit dem logischen Pegel "1" (hoher Pegel) auf die Leitung D, den Ausgang Q3 des adressierbaren Haltekreises 30, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Wie es in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist die Leitung D mit den Übertragungslogiken 44 in den Ausgangsschalt kreisen beider Signalverstärker 16 und 18 zugleich funktions fähig verbunden. Wenn die Leitung D zu logisch "1" wird, werden damit die Herzvorkammer- und Herzkammer- Eingangssignale für den Mikrocomputer abgetrennt oder deaktiviert.

Wenn die CPU "das Q-Signal setzt", beginnt einer der Aus gangskanäle mit der Stimulation, wie die haltekreisgepufferte Leitung B anzeigt. Die Leitung Q wird über einen Inverter 54 mit den Übertragungslogiken 36 derart verbunden, daß die Eingangsanschlüsse der zwei Signalverstärker für die Erfassung abgeschaltet werden. Wenn der Stimulationsimpuls auf einem der Kanäle startet, sind beide Signalverstärker abgetrennt und damit wird verhindert, daß der Ausgangsstimulationsimpuls das Erfassungsnetzwerk in den Verstärkern auflädt. Damit wird ermöglicht, daß die Verstärker eine kurze Erholungszeit aufweisen. Ohne diese Anordnung werden die Verstärker durch das größere Signal zugedeckt, welches einen unerwünschten Effekt auf ihre Erholungs- oder Setzzeit hat. Durch voll ständiges Abschalten ihrer Eingangsanschlüsse erfassen die Signalverstärker nie etwas von den Stimulationsimpulsen.

Bei der fallenden Flanke des Q-Impulses schaltet der mono stabile Multivibrator 52 die Übertragungslogiken 50 prallel mit den ausgangsseitigen pull-up-Widerständen. Die Ladung wird in dem - hier nicht dargestellten - Ausgangs kondensator gesammelt und schnell "vernichtet", so daß die Signalverstärker sich infolge der niedrigen Offset- Spannungen in dem Elektrolyt schneller erholen können.

Unterdessen werden bei der fallenden Flanke des Q-Impulses beim Erfassungsverstärker (Signalverstärker) die eingangsseitigen Übertragungslogiken 36 so durchgeschaltet, daß die Verstärker wiederum mit den Vorkammer- und Herzkammer leitungen verbunden sind. Etwa 56 ms nach dem Beginn des Q-Impulses übermittelt der Mikrocomputer dem adressierbaren Haltekreis 30 ein Signal zum Rücksetzen der Leitung D. Das bewirkt, daß die Ausgangsübertragungslogiken 44 wieder die Signalverstärkerausgänge mit den "externen Flags" des Mikrocomputers verbinden. Die vorausgehenden Austastfunktionen arbeiten zusammen, um Übersprechungs signale zwischen dem Kanälen zu verhindern, welche mög licherweise zu unerwünschten Sperrwirkungen bezüglich der Ausgangsimpulse führen könnten.

Die CPU erfordert für die Bearbeitung der Befehlssequenzen einen externen Oszillator oder einen Takt. Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Herzschrittmacher sieht zwei alternativ verwendbare Takte vor. Wie es in Fig. 5 dargestellt ist, weist der Taktschaltkreis 14 einen Quarzoszillator 60 auf, der als Haupttakt mit dem Takt eingangsanschluß der CPU über eine normalerweise leitende Übertragungslogik 62 verbunden ist. Der Haupttakt verwendet einen Quarz mit der Frequenz 32,768 kHz mit einem Stabilisierungskondensator. Der Quarzoszillator kann bei einem Ausgangssignal mit dem logischen Pegel "1" einer UND-Logik 64 abgeschaltet werden, deren Eingangssignal mit verbunden ist. Ein Reserveoszillator ist als Schmitt-Trigger-RC-Oszillatorschaltkreis 66 vorgesehen, und auf etwa 31,1 kHz bei maximaler Batteriespannung ab gestimmt. Der Oszillatorschaltkreis 66 wird mit der Ver teilungsschiene V_CC mit der niedrigeren Spannung von nominal etwa 3,5 V versorgt. Eine Gruppenanordnung von 3 Übertragungslogiken 68 dienen zur Durchschaltung und Ver bindung des RC-Oszillators zu dem Takteingang der CPU.

Der Quarz ist ein extrem stabiles Oszillationselement, dessen Frequenz typischerweise um weniger als 2 oder 3 ppm abweicht. Sollte der Quarzkristall jedoch aus für ihn katastrophalen Gründen, wie beispielsweise mechanische Erschütterung oder außergewöhnliche Feuchtigkeit, versagen, ist es wahrscheinlich, daß er entweder mit harmonischen Vielfachen der Resonanzfrequenz (d. h., 65,536, 98,304 kHz, usw.) zu schwingen beginnt, oder überhaupt stoppt. Ein solches Versagen könnten drastische Ergebnisse im Herzschrittmacherverhalten ergeben, es kann jedoch als starker Frequenzwechsel über einen Frequenzerkennungs schaltkreis 70, wie er in Fig. 5 dargestellt ist, erfaßt werden. Wenn der Frequenzerfassungsschaltkreis 70 das Ausgangssignal des Quarzoszillators als außerhalb eines Bereiches von etwa 4 kHz bis 48 kHz liegend erfaßt, wird mit dem Logikausgang K und dessen Komplement J der Quarzoszillator 60 durch den RC-Oszillator 66 ersetzt. Das Signal K trennt den Quarzoszillator 60 von der CPU mittels der Übertragungslogik 62 und deaktiviert ihn über die UND-Logik 64. Das J-Signal aktiviert und verbindet den RC-Oszillator 66. Diese Erzeugung bewirkt, daß alle Zeitsteuerfunktionen um mindestens 5% ver langsamt werden. Der Verlangsamungsfaktor wäre nur dann etwa 5%, wenn die Batterie sich auf einen maximalen Spannungspegel befindet, da der RC-Oszillator 66 span nungsempfindlich ist. Eine Änderung dieser Größe im Ausgangssignal wird durch einen Arzt mit Beobachtung der magnetisch übertragenen Geschwindigkeit leicht erkannt. Wenn der RC-Oszillator einmal als Reserveoszillator eingeführt ist, verbleibt er in dem Schaltkreis für eine unbestimmte Zeit, da der Frequenzerfassungsschaltkreis 70 den Quarzoszillatorausgangsanschluß zu Null erkennt, d. h., daß das Ausgangssignal außerhalb des zulässigen Bereiches liegt.

Das logische K-Signal kann ebenso durch einen Batterie spannungskomparator 80 erzeugt werden. Wie es in Fig. 6 dargestellt ist, umfaßt der Komparatorschaltkreis 80 einen mit einem kritisch eingestellten Vorspannungsstrom beaufschlagten Transistorschaltkreis und einen Schmitt- Trigger-Schaltkreis 84. Der Emitter eines ersten NPN- Transistors von Typ 2N2494 dient zur Spannungsversorgung des V_CC-Bus. Ein zweiter Transistor von Typ 2N2102 wird in einer solchen Art und Weise angesteuert, daß er bei 4,26 V leitet und damit einen niedrigen Eingangssignalwert für den Schmitt-Trigger darstellt. Wenn die Batteriespannung V_DD unter etwa 3,85 V zwischen dem ersten und zweiten Plateau des Entladungsprofiles fällt, schaltet dieses Vorspannungsnetzwerk den zweiten Transistor ab, d. h. in einen nichtleitfähigen Zustand und der Schmitt- Trigger-Ausgang gelangt von einem logischen Pegel "1" auf einen logischen Pegel "0". Da der Schmitt-Trigger- Schaltkreis mit den -Eingangsanschluß der CPU ver bunden ist, kann der Mikrocomputer entscheiden, ob die Batteriespannung zu tief ist und dementsprechend die elektromagnetische Übertragungsgeschwindigkeit regeln. Darüber hinaus erzeugt der Schmitt-Trigger-Schaltkreis ein Signal K, das leitungsmäßig mit dem K-Signal von dem Frequenzerkennungsschaltkreis 70 geordert wird. Dieses Signal von dem Batteriespannungskomparator bewirkt, daß der Hauptquarzoszillator von dem Takteingang abgetrennt wird und deaktiviert den Hauptoszillator über die UND- Logik 64. Da der Frequenzerkennungsschaltkreis 74 erfaßt, daß der Quarzoszillator abgeschaltet ist, wird der logische Ausgang J entsprechend geschaltet und dadurch der RC-Oszillator 66 aktiviert.

Wie es in Fig. 7 dargestellt ist, bewirkt der Batterie spannungsschaltkreis 80, daß die Taktfrequenz für den Mikrocomputer von nominal 32,8 kHz auf die Ausgangsfrequenz des RC-Oszillators abfällt, wenn die Batteriespannung V_DD geringer als 3,85 V wird. Dadurch wird ein 15%iges Absinken der Ausgangsfrequenz erzeugt. In dem erlaubten Spannungsbereich, der in Fig. 7 mit A gekenn zeichnet ist, ist die Batteriespannung V_DD oberhalb von 3,85 V und die Quarzoszillatorfrequenz steuert den Mikrocomputer, wenn nicht ein fatales Versagen vorliegt. Wenn die Quarzoszillatorfrequenz außerhalb des annehmbaren Bereiches ist und die Batteriespannung immer noch in dem Bereich A liegt, wird der RC-Oszillator eingeschaltet und läuft mit 28 bis 31 kHz in Abhängigkeit von dem Batteriespannungspegel. Wenn die Spannung unterhalb von 3,85 V noch abnimmt, wird der Mikrocomputer durch den RC-Takt gesteuert. Die Batteriespannung erreicht eventuell einen Punkt, bei dem die Spannungsverteilungsschiene für die niedrigere Spannung V_CC für die digitalen Schaltkreise unterhalb von 3,0 V liegt. Der minimale Spannungsbereich mit sicherem Betrieb wird damit als zweiter Bereich B definiert, der durch eine Steuerung mit schwacher Batterie und RC-Oszillator gekennzeichnet ist. Unterhalb des Bereiches B besteht ein dritter Bereich, in welchem die Batteriespannung unzureichend ist, um einen sicheren Betrieb des Mikrocomputers bei der verfügbaren Taktfrequenz zu ermöglichen.

Bei dem doppelten Taktschaltkreis 14, wie er in Fig. 5 dargestellt ist, weist der Frequenzerkennungsschaltkreis 70 einen Druckknopfschalter auf, der für das Starten des Quarzoszillators nach dem Herstellungsprozeß verwendet wird. Der Druckknopfschalter wird nur durch das Anlegen eines Spannungspegels symbolisiert und wird während der letzten Zusammenstellung und dem Testen beim Herstellungsprozeß dadurch durchgeführt, daß kurzzeitig der K-Außenanschluß des Frequenzerkennungsschaltkreises mit dem V_CC-Bus verbunden wird. Die CPU wird nach dem Herstellungs prozeß in ähnlicher Art und Weise dadurch initialisiert, daß kurzzeitig der Löschanschluß gemaßt wird, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.

Die Programmierung wird mittels eines Reedschalter-Schaltkreises 90, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, durchgeführt. Ein RC-Filternetzwerk und eine Schmitt-Trigger- Hilfsstufe formen den Programmierimpuls. Die externe Programmiereinrichtung wird durch eine elektromagnetische Impulsprogrammiereinrichtung gebildet, die hier nicht dargestellt ist und die elektromagnetischen Fluß in Sägezahnform über den Zeitverlauf betrachtet erzeugt, wie es in dem linksseitigen Bereich von dem Schaltkreis 90 in Fig. 1 dargestellt ist. Die gestrichelte Linie symbolisiert dabei den Schwellenspannungspegel, bei welchem der Reedschalter-Kontakt schließt. Dieser Pegel ist natürlich abhängig von der Nähe des externen Programmierers zu dem Herzschrittmacher. Der Ausgangsanschluß des Schmitt- Triggers führt zu einem Unterbrechungsanschluß (Interrupt) und zu einem EF4-Eingangsanschluß der CPU, in welcher per Programm die Programmiercodes dekoriert und akzeptiert oder zurückgewiesen werden. Die Bandpaß-Frequenz wird für Programmierimpulse mit nominal 330 Hz ausgelegt, also für die Programmierimpulse, die in einem Bereich von 227 bis 512 Hz fallen. Außer auf den elektromagnetischen Programmierer spricht der Reedschalter auch auf einen Permanent magneten an. Wenn EF3 auf einem logischen Pegel "1" länger als bei einem normalen Programmierimpuls bleibt, geht die CPU davon aus, daß ein Permanentmagnet angelegt wurde und läuft weiter in die "Magnetgeschwindigkeits"-Routine, die eine feste Geschwindigkeit mit HVK/HK-sequentieller Stimulation erzeugt, wenn die Batteriespannug nicht un terhalb von 3,85 V liegt. In diesem Fall fragt die CPU den Eingangsanschluß ab und die Magnetgeschwindig keits-Betriebsart setzt mit der Herzvorkammer-Stimulation aus. Außer dem Reedschalter, dem Quarz und den in einem Hybridschaltkreis zusammengefaßten analogen Schaltkreisen 16 bis 28, wird die gesamte Schaltkreisanordnung in Fig. 1 vorzugsweise in einem einzigen digitalen Hybridschaltkreis zusammengefaßt.

In Tabelle 1 sind die Nominalparameter für den Schrittmacher nach Fig. 1 angegeben.

Tabelle 1

Das Programm ist so ausgelegt, daß der Schrittmacher automatisch in der bezüglich der Herzkammer gesperrten Betriebsart, die im folgenden mit VVI-Betriebsart bezeichnet wird, mit den "Standardwerten" aus Tabelle 1 startet. Der Ausgangsstrom und die Ausgangsspannung sind festgelegt. Die Refraktionszeiten, während der ein Ausgangssignal des Erfassungsverstärkers ignoriert wird, sind beide festgelegt und gleich.

Es gibt vier verschiedene Betriebsarten, wie es in Tabelle 2 dargestellt ist: bezüglich der Herzkammer gesperrt (Ventrikel-inhibt=VVI), Herzvorkammer synchron und bezüglich der Herzkammer gesperrt (diese Betriebsart wird abgekürzt mit "VAT delta+VVI") Herzvorkammer synchron ohne Sperrung bezüglich der Herzkammer (abgekürzt mit VAT delta) und bezüglich der Herzvorkammer gesperrt (abgekürzt DDI). Das Zeichen "×" deutet an, daß der variable Parameter in Tabelle 2 auf einen endlichen Wert eingestellt ist.

Tabelle 2

In Fig. 8 ist die grundsätzliche Zeitsteuerung, wie sie durch die Hauptschrittmacherroutine gemäß Fig. 10 durchgeführt wird, dargestellt. Das Minimalgeschwindigkeits intervall ist das Intervall von Impuls zu Impuls in der programmierten Minimalgeschwindigkeit. Wenn die spontane HVK-Geschwindigkeit unterhalb dieser Geschwindigkeit abnimmt, wie es beispielsweise bei Bradykardie vorkommt, stimuliert der Schrittmacher den Herzvorhof mit der vor eingestellten Minimalgeschwindigkeit (d. h., 70 Schläge pro Minute), wenn die DDI-Betriebsart eingestellt ist (=HVK/H-sequentiell). Die gesamte DDI-Betriebsart bei Bradykardie und Herzblockierung verdeutlicht den Fall, bei welchem durch langsame oder fehlende Herzvorkammer- und Herzkammer-Aktivität eine Stimulation auf beiden Kanälen erforderlich ist.

Der Zeitsteuerzyklus für jeden Kanal besteht aus einer Refraktionsperiode und einer Aktionsperiode, die auch mit Alarmperiode bezeichnet werden kann. Diese Refraktionsperioden sind beide auf 312 ms fest eingestellt und treten nach der erfaßten oder stimulierten Aktivität auf. Während der Refraktionsperiode antwortet der betroffene Kanal auf keinen empfangenen Impuls. Der Schrittmacher kann jedoch die Anzahl der Herzvorkammerkontraktionen zählen, die während des voreingestellten Maximalgeschwin digkeitsintervalles auftreten und damit Herzvorkammer- Tachyarrhythmie bestimmen.

Eine Herzvorkammer- oder Herzkammerstimulation bewirkt eine 56 ms lange Austastzeit (Totzeit) über die Leitung D bei beiden Kanälen (Darstellung in Fig. 1 und 2). Die HVK/HK-Verzögerung wird per Programm zeitlich gesteuert. Wenn die eingestellte HVK/HK-Verzögerung vor der spontanen Herzkammeraktivität abläuft, werden die Herzkammern stimuliert. Nach der Austastperiode beginnt die CPU mit einer Herzkammerrefraktionsperiode. Unterdessen beginnt in dem Herzvorkammerkanal mit dem Ablauf der Herzvorkammerrefraktionsperiode die Herzvorkammer-Alarm periode, in welcher die CPU die Herzvorkammerleitung nach einer P-Welle überwacht. Wenn das gesamte Minimalgeschwindigkeits intervall abläuft, ohne daß eine P-Welle detektiert wurde, stimuliert die CPU den Herzvorhof. Nach der Totzeit nimmt die CPU in der Herzkammer-Aktionsperiode die Abtastung auf. Wenn keine Herzkammer-Aktivität bis zum Ende der nächsten HVK/HK-Verzögerung auftritt, sendet die CPU einen Herzkammerimpuls aus. Wenn normale HVK/HK- Leitungen mit dem Ergebnis einer Herzkammerkontraktion vor dem Ende der HVK/HK-Verzögerung auftritt, wird der Herzkammer-Ausgangsimpuls gesperrt und der Herzkammer kanal geht in die Refraktioszeit über.

Das Maximalgeschwindigkeitsintervall wird nur bei Herz vorkammerkanal angewendet. Hier wird eine Begrenzung für die Geschwindigkeit der natürlichen Herzvorkammeraktivität gesetzt. Wenn die Herzvorkammerimpulse so schnell sind, daß sie regelmäßig das Maximalgeschwindigkeitsintervall verlassen, tritt der Herzschrittmacher automatisch in die "Arrhythmie-Betriebsart" ein.

Die tatsächlichen Funktionsabläufe für den Schrittmacher nach Fig. 1 werden durch die in der Multispeichervorrichtung, dem ROM 12, enthaltenen Codeinformationen gesteuert. Jedes in dem ROM 12 befindliche Byte wird allgemein durch zwei hexadezimale Ziffern dargestellt. In Tabelle 3a und 3b ist der Inhalt des ROM 12 in einer Gruppenzusammen fassungsdarstellung mit jeweils 4 hexadezimalen Ziffern, die zwei Speicherbytes in benachbarten Speicherplätzen darstellen, aufgelistet. Die Speicherplätze sind fortlaufend Zeile für Zeile von links nach rechts und von oben nach unten angeordnet. Einige Bytes stellen Datenwerte oder Parameter dar. Alle ROM- Bytes sind fest eingestellt, sie können nur gelesen werden, nicht geändert werden (Festwertspeicher).

Tabelle 3a

Tabelle 3b

Die sechszehn 16-bit internen Register werden für Variablenabspeicherung herangezogen. Tabelle 4 weist eine Auflistung der Registerzuordnungen auf. Dabei sind die Register durch Hexcode von 0 bis F dargestellt. Beispielsweise stellt "8.1" und "8.0" die höher- und niederwertigen Bytes des Registers 8 jeweils dar.

Tabelle 4

R0=Hauptprogrammzähler (Hauptbefehlszähler)
R1=Interrupt-Zeiger
R2=Zeiger für die Stimulierroutinen/Mehrzweckregister
R3=Mehrzweckregister
R4=Herzvorkammerrefraktionsperiode (abgekürzt ARP)
R5=Rückfall oder -Sprungintervallzähler/Echtzeittakt (abgekürzt RTC)
R6=Arrhythmiezustand/Arrhythmie-Zähler (abgekürzt ARR)
R7=Programmierimpulszähler (abgekürzt PPC)
R8=R8.1 HVK-Erfassung aktivieren, R8.0 Echtzeittakt (abgekürzt RDC)
R9=R9.1 HK-Erfassungsaktivierung, R9.0 HK-Refraktionsperiode (abgekürzt VRP)
RA=HVK-Stimulationszeiger für die Hauptschrittmacherroutine (AST)
RB=HK-Stimulationszeiger für die Hauptschrittmacherroutine (VST)
RC=Maximalgeschwindigkeitsintervall (max)
RD=Minimalgeschwindigkeitsintervall (min)
RE=Rücksprunggeschwindigkeitsintervall (FBR)
RF=HVK/HK-Verzögerung

Zusätzlich zu den "Initialisierungs"-Befehlen weist die Schrittmacherroutine 5 verschiedene Hauptroutinen auf, die jeweils für die Schrittmacherbetriebsart, Arrhythmie, Programmierung, Schnellgang und Magnetgeschwindigkeit bestimmt sind.

Tabelle 5

Tabelle 6

Tabelle 7

Tabelle 8

Tabelle 9

Tabelle 10

Tabelle 11

Tabelle 12

Tabelle 13

Tabelle 14

Tabelle 15

Tabelle 16

Tabelle 17

Tabelle 18

Tabelle 19

Tabelle 20

Tabelle 21

Tabelle 22

Tabelle 23

Tabelle 24

Tabelle 25

Tabelle 26

Tabelle 27

Tabelle 28

Tabelle 29

Tabelle 30

Tabelle 31

Tabelle 32

Tabelle 33

Tabelle 34

In den Tabellen 3-34 ist ein Assemblercodeausdruck dargestellt, der aus dem hexadezimalen ROM-Code aus den Tabellen 3a und b hervorgeht. Die erste Spalte in diesen Tabellen stellt jeweils den Speicherplatz in hexadezimaler Form dar. Die zweite Spalte stellt hexadezimale Ziffern entsprechend dem binären Maschinencode dar. Die dritte Spalte von links stellt die Ausdrucks-Zeilennummer selbst dar. Die nächste Spalte stellt mnenonische Ausdrücke für den Speicherplatz oder "Labels" dar, wie beispielsweise "STINT", durch welche eine bestimmte interessierende Stelle in dem ROM, insbesondere der Startbefehl einer Routine, gekennzeichnet wird. Die nächste Spalte gibt eine Übersetzung des Maschinencodes in Assemblersprache an. Bemerkungen, denen zwei aufeinanderfolgende Punkte vorangehen (. . .), stellen Kommentare zu den Befehlen dar.

Der Herzschrittmacher weist keinen EIN/AUS-Schalter als solchen auf. Wenn die Batterien eingesetzt sind, die CPU zurückgesetzt wurde und der Oszillator gestartet wurde, startet die CPU automatisch die Ausführung von Befehlen von der Adresse 0000, die mit "STINT" markiert ist. Der Rechner initialisiert nun diese 16 internen Register für die bezüglich der Herzkammer gesperrte Betriebsart mit Standardparameterwerten. Zu diesem Zeitpunkt ist der Herzschrittmacher noch nicht extern programmiert worden. Er startet mit der VVI-Betriebsart bei 70 Pulse pro Minute. Die Initialisierungsroutine deaktiviert den Herzvorkammer-Erfassungsverstärker durch das Laden des Bytes "10" (hexadezimal dargestellt) in das Datenregister D und überträgt es in R8.1. Zwischen Herzkammerempfindlichkeit wird durch die Befehle "OUT 6" und "INP 7" angewählt, mit welchen die Leitung G (Q6) von dem adressierbaren Haltekreis 30 in Fig. 1 rückgesetzt wird, und die Leitung H (Q7) des Haltekreises gesetzt wird, um damit den Eingangswiderstand des HK-Erfassungsverstärkers in Fig. 2 zu bestimmen. Die Adresse der geeigneten "Standardstimulationsroutine" für eine Impulsbreite von 1,5 ms wird in RB geladen. Da die VVI-Betriebsart keine HVK-Stimulation benötigt, wird die Adresse einer "Dummy (Blind-)" Stimulationsroutine in den HVK-Stimulationszeiger RA geladen. Danach werden Nullen in die folgenden Register geladen: 6, 7, 9, A.1, C.1, D.1, E.1 und F.1. Danach wird RC.0 mit der Adresse der Maximalgeschwindigkeit (160 Imp./min) geladen, RD.0 wird mit der Adresse der Minimalgeschwindigkeit (70 Imp./min) geladen, RE.0 wird mit der Adresse der Rückfallgeschwindigkeit (75 Imp./min) geladen, und RF.0 wird mit der Adresse der Standard-HVK/HK-Verzögerung (190 ms) geladen. Das Programm startet unmittelbar mit der Hauptschrittmacherroutine, nachdem die Standardparameterwerte während der Initialisierung eingestellt worden sind.

Die Hauptschrittmacherroutine betreibt den Schrittmacher. Mit ihr kann eine beliebige der vier Grundherzschrittmacher-Betriebsarten ausgeführt werden. Sie ist verantwortlich für die zeitliche Steuerung der Refraktionsperioden, der Maximalgeschwindigkeits- und Minimalgeschwindigkeitsintervalle. Sie testet auf HVK- und HK-Aktivität, wenn sie so programmiert ist, bestimmt, ob HVK- oder HK-Stimulationsimpulse auszuführen sind oder nicht. Außer in der VVI-Betriebsart verfolgt sie die Anzahl der HVK-Impulse, die während des Maximalgeschwindigkeitsintervalles erfaßt worden sind und bestimmt, ob die Hauptschrittmacherroutine zu verlassen ist und zu der Arrhythmie-Routine zu wechseln ist oder nicht. Es gibt drei Zeitsteuer-Funktionseinheiten in der Hauptschrittmacherroutine: Die Echtzeituhr (RTC), die durchweg durch Inkrementierung des Registers R8.0 implementiert wird: das HK-Refraktionsperioden-Steuerregister R9.0 und das HVK-Refraktionsperioden-Steuerregister R4. Die Register R9.0 und R4 werden geladen und dekrementiert. Bei der "FIX"-Adresse (Ausdruckszeilennummern 89) lädt die CPU die Adresse der Interrupt-Service-Routine zur Programmierung und aktiviert das Interruptsystem. Das Programm schreitet dann fort zur Adresse "RSRTC", wo der Echtzeittakt, die Echtzeituhr zurückgesetzt wird. Dann wird die HVK-Refraktionsperiode dadurch initialisiert, daß die hexadezimale Zahl 16 in R4 geladen wird.

Bei der Speicherstelle "INCRTC" wird die Echtzeituhtr um 1 inkrementiert. Mit diesem Befehl startet ein "Abtast (scanning)"-Zyklus. An diesem Punkt, der auch in Fig. 9 dargestellt ist, besteht ein Labyrinth von Entscheidungsschleifen, die alle zu "INCRTC" zurückkehren, einige von ihnen jedoch über die Speicherstelle "FIX". Unabhängig davon, welcher logische Pfad gewählt wird, nehmen die entlang der Schleife auszuführenden Befehle genau 58 Maschinenzyklen oder etwa 14,1 ms bei Quarztaktfrequenz in Anspruch. Eine einzige Ausnahme von dieser Regel besteht bei ordnungsgemäßer Herzvorkammeraktivität, durch welche RTC zurückgesetzt wird und R4 neu geladen wird. Diese 14 ms lange Periode stellt die Grundabtastzeit oder das Zeit-"Fenster" dar, währenddessen die CPU die Schnittstellenleitungen nach Aktivität abfragt. Die Refraktionsperiode von 312 ms nimmt 22 Abtastintervalle (16 hexadezimale) in Anspruch. Nach der Inkrementierung des Echtzeittaktes bestimmt die CPU als nächstes durch Abfrage des HK-Refraktionsregisters R9.0, ob sich der Schrittmacher in der HK-Refraktionsperiode befindet. Die Frage "bei der HK-Aktion?" entspricht einem Befehl, der eine Routine aufruft und damit zu einer anderen Schleife springt, wenn R9.0 noch nicht 0 ist. Während der Initialisierung wurde R9.0 auf 0 gesetzt. Dadurch startet der Schrittmacher in der HK-Refraktionsphase. Nachdem der Rechner festgestellt hat, daß das Programm sich in der HK-Aktions- oder Alarmzeit befindet, wird dadurch, daß festgestellt wird, ob R9.1 "1" oder "0" ist, abgefragt, ob die Herzkammern abgetastet werden müssen. Bei "0" ist der HK-Signalverstärker eingeschaltet, in welchem Fall die CPU als nächstes EF2 quer nach HK-Aktivität abfragt. Wenn keine HK-Aktivität existiert, fährt die Hauptroutine damit fort, zu bestimmen, ob sie sich genau am Ende der HVK/HK-Verzögerungsperiode befindet, indem geprüft wird, ob RTC=AVD ist (AVD ist die Abkürzung für HVK/HK-Verzögerung). Wenn ja und keine HK-Aktivität erfaßt wurde, springt das Programm zur Stelle STV7A in Ausdruckszeile Nr. 192 und erzeugt damit einen HK-Ausgangsimpuls entsprechend der eingestellten Impulsbreite.

Die CPU bereitet die HK-Stimulation dadurch vor, daß zunächst Kanäle ausgewählt werden und die Signalverstärker über die Leitungen B und D des adressierbaren Haltekreises 30 deaktiviert werden. Danach wird die Adresse des HK-Stimulationsprogrammes entsprechend der erwünschten Impulsbreite ausgewählt, die Impulsbreite aus RB gerettet und in das Mehrzweckregister R2 geladen. Mit dem Befehl "SEP 2" in Zeile Nr. 202 bestimmt die CPU R2 als Programmzähler. Dementsprechend springt das Programm zu der in R2 abgespeicherten Adresse, d. h., der Adresse des HK-Stimulationszeigers, welcher aus RB übertragen wurde. In der Standardbetriebsart wird die Adresse der Routine, die während eines 1,5 ms langen Impulses erzeugt wurde, in das Register RB bei der Marke "VST15" geladen. Das Programm springt nun zu dieser Adresse, die hexadezimalen Ziffern "18A" entspricht, wie es in den Zeilennummern 54 und 61 dargestellt ist. Weiter bei der Speicheradresse 18A in Zeilennummer 500 trifft die CPU auf die 1,5 ms lange HK-Stimulations-Unterroutine, die damit startet, das Q für 3 Hole- und Ausführ-Zyklen entsprechend 1,5 ms gesetzt wird und dann Q zurückgesetzt wird und zu "MVSTP" verzweigt wird. R2 wird als Befehlszähler nach der Ausführung jedes Befehles inkrementiert. Bei der Marke "MVSTP" bereitet das Programm den Rücksprung zur Hauptschrittmacherroutine dadurch vor, daß eine 0 in R0.1 geladen wird und die Befehlsadresse bei INCRTC nach R0.0 geladen wird. Danach wird die Zahl 4 in RTC (R8) geladen, und die HK-Refraktionsperiode dadurch initialisiert, daß die Hexadezimalzahl 12 (16-4) nach R9 geladen wird.

Das Programm geht damit weiter, daß die hexadezimalen Ziffern 1F in das Mehrzweckregister R3 geladen werden und dieses Register bis 0 dekrementiert wird, damit eine Verzögerung von 190 Maschinenzyklen entsteht, der Arrhythmiezähler (R6) dekrementiert wird, wenn er nicht 0 ist, und dann der Q3-Haltekreis, der die Erfassungsverstärker erneut aktiviert, gegen Ende der 56 ms langen Tot- oder Austastzeit gesetzt wird und schließlich der Befehl "SEP 0" in Zeilennummer 539 ausgeführt wird, mit welchem wieder R0 als Befehlszähler bestimmt wird. Da R0 bereits mit der Adresse von INVRTC geladen wurde, kehrt der Rechner zum Anfang der Schrittmacherroutine zurück.

Wenn RTC anzeigt, daß sich die Programmausführung immer noch vor dem Ende der HVK/HK-Verzögerung befindet, wird bei der Adresse CNAMNI als nächstes abgefragt, ob der Schrittmacher bereits unterhalb des Maximalgeschwindigkeitsintervalles liegt, und zwar dadurch, daß der Augenblickswert von RTC (R8.0) von dem programmierten Wert für das Maximalgeschwindigkeitsintervall (RC) substrahiert wird. Wenn die Zeit seit dem letzten HVK-Impuls geringer als eine Zeit entsprechend dem Maximalgeschwindigkeitsintervall ist, wird bei der Adresse STV82 weitergemacht und von der CPU entschieden, ob der Herzvorhof abgetastet werden muß, und zwar dadurch, daß überprüft wird, ob R8.1 eine "1" enthält. Die Herzvorhof-Abtastung ist in der VVI-Betriebsart deaktiviert und die Routine kehrt über Verzögerungen zu INCRTC zurück. Wenn die HVK-Abtastung nicht deaktiviert ist, fragt die CPU weiter ab, ob die HVK-Refraktionsperiode abgelaufen ist, und zwar dadurch, daß abgeprüft wird, ob R4 bereits bis 0 dekrementiert worden ist. Wenn der Schrittmacher sich immer noch in der HVK-Refraktionsperiode befindet, wird R4 dekrementiert und die HVK-Leitung über EF1 abgetestet. Wenn die HVK-Aktivität erfaßt worden ist, wird festgestellt, daß Arrhythmie vorliegt, und der Arrhythmie-Zähler R6 wird zweimal inkrementiert. Wenn nach der Inkrementierung R6 eine Zahl aufweist, die größer oder gleich 6 ist, verläßt der Schrittmacher die Hauptschrittmacherroutine und springt zu einer besonderen Arrhythmieroutine bei der Marke ARRPRG. Wenn R6 noch nicht 6 ist, kehrt der Schrittmacher zu INCRTC zurück.

Die andere Verzweigung des Testes nach HVK-Refraktionszeit-Ende wird dann angesprungen, wenn die HVK-Refraktionsperiode abgelaufen ist (R4=0 und ist immer noch Maximalgeschwindigkeitsintervall). In diesem Fall wird R4 nicht dekrementiert, sondern die Herzvorkammer über das Testen von EF1 abgetastet, R6 zweimal inkrementiert, auf 6 abgetestet, und wenn 6 noch nicht erreicht ist, kehrt der Schrittmacher zu INCRTC über FIX zurück und reinitialisiert damit die HVK-Refraktionsperiode dadurch, daß die Periode ausgelassen wurde.

Wenn das Maximalgeschwindigkeitsintervall überschritten worden ist, führt die CPU die Programmausführungen bei CNAMNI fort - dieses ist auch in Fig. 9 dargestellt - und testet R8.1 ab, um festzustellen, ob der HVK-Erfassungsverstärker aktiviert ist, dann wird EF1 abgefragt, um festzustellen, ob der Herzvorhof ein Signal abgegeben hat. Wenn ja, wird bei FIX weitergemacht, RTC auf 0 zurückgesetzt und die HVK-Refraktionsperiode neu initialisiert (R4=16) und die Hauptschrittmacherroutine über INCRTC wieder aufgenommen.

Wenn der HVK-Erfassungsverstärker keine HVK-Aktivität festgestellt hat, wird anstelle der Rückkehr zu FIX von dem Herzschrittmacher eine Abfrage durchgeführt, ob die HVK-Alarmzeit beendet ist, d. h., ob RTC gleich dem Minimalgeschwindigkeitsintervall ist. Wenn ja, wird eine HVK-Stimulationsroutine gestartet. Eine HVK-Stimulation wird in derselben Art und Weise erreicht wie HK-Stimulation, und zwar dadurch, daß zunächst die Signalverstärker ausgetastet werden und dann die Programmführung geändert wird, so daß die Adresse des Stimulationsprogrammes auftaucht. Während der HVK-Stimulationsroutine wird die Echtzeituhr auf vier zurückgesetzt und der HVK-Refraktionsperioden-Zähler wird auf hexadezimal 16 zurückgesetzt, bevor eine Rückkehr zu INCRTC erfolgt. In der herzvorkammersynchronen Betriebsart wird keine HVK-Stimulation durchgeführt, also wird die HVK-Stimulationsroutine zu einer Blindroutine.

Der INCRTC folgende Befehl ist so ausgelegt, daß, wenn das HK-Refraktionsregister R9.0 noch nicht "0" ist, durch welchen Schritt die Abfrage des HK-Erfassungsverstärkers übersprungen würde, das HK-Refraktionsperioden-Register dekrementiert wird und eine Verzögerung eingeführt wird, um damit denselben Zeitbetrag zu verbrauchen, den die Abfrage des HK-Signalverstärkers in Anspruch nehmen würde.

Wenn das HK-Refraktionsperiodenregister bereits auf 0 dekrementiert wurde und damit der Schrittmacher sich in einer HK-Aktionszeit befindet, und HK-Aktivität erfaßt wird, verzweigt die Routine zu CNAVI und fragt ab, ob RTC größer als AVD ist. Damit wird festgestellt, ob die erfaßte HK-Aktivität erlaubt ist oder ein Fall für PVC ist. Ob die HVK/HK-Verzögerung abgelaufen ist oder nicht, hat darauf keinen Einfluß, daß das HK-Refraktionsperioden-Register R9.0 erneut auf hexadezimal 16 initialisiert wird, der Arrhytmie-Zähler R6 dekrementiert wird, wenn er nicht 0 ist und der Schrittmacher zu INCRTC zurückkehrt. Wenn aus dem Stand der Echtzeituhr hervorgeht, daß die HVK/HK-Verzögerung bereits abgelaufen ist, entspricht die HK-Aktivität einer vorzeitigen HK-Kontraktion (Ventrikelkontraktion). In diesem Fall wird RTC auf die programmierte AVD eingestellt und die Zeitsteuerung damit so zurückgesetzt, daß eine Kompensationslücke vor der nächsten erforderlichen HVK-Stimulation entsteht.

Durch zweimaliges Inkrementieren des Arrhythmie-Zählers jedesmal, wenn die HVK-Aktivität vor dem Ablauf des Maximalgeschwindigkeitsintervalls erfaßt wurde, und durch einmaliges Dekrementieren jedesmal dann, wenn die Herzkammer-Aktivität erfaßt oder stimuliert wurde, bildet der Arrhythmie-Zähler ein Entscheidungskriterium von höherem Gewicht, um HVK-Tachyarrhythmie eindeutig zu klassifizieren. Drei schnelle Herzvorkammerschläge ohne dazwischenliegende Herzkammerimpulse rufen die Arrhythmie-Routine auf; bei zwei schnellen HVK-Schlägen - angenommen der Arrhythmie-Zähler wird bei 0 gestartet -, die von einem HK, Impuls gefolgt werden, sind zwei weitere 29418 00070 552 001000280000000200012000285912930700040 0002003145149 00004 29299vorzeitige Herzkammerschläge erforderlich, um die Auslöseschwelle zu überschreiten.

Wenn eine Herzvorkammer-Tachykardie besteht und erfaßt wird, wird das Arrhythmie-Register (R6) bald auf 6 heraufschalten. Wenn beispielsweise ein Herzvorkammer-Tachyarrhythmie-Impuls während des Herzzyklus erfaßt wird und dieser Zustand für weitere sechs Zyklen anhält, ist der Arrhythmie-Zähler voll. Wenn zwei Tachykardie-Impulse während des Maximalgeschwindigkeitsintervalles in ähnlicher Weise auftreten, sind drei Herzzyklen notwendig, bevor der Arrhythmie-Zähler 6 erreicht. Wenn andererseits zwei Herzvorkammer-Tachyarrhythmien in einem Herzzyklus erfaßt wurden und vier Herzzyklen ohne Arrhythmie darauffolgen, ist der Arrhythmie-Zähler vollständig gelöscht.

In jedem Fall springt die CPU, wenn R6 6 erreicht, zur Startadresse der Tachyarrhythmie-Antwort-Unterroutine, wie sie auch in Fig. 10 und 11 dargestellt ist. Das Ziel dieser Routine ist es - wie in dem Zeitdiagramm in Fig. 10 dargestellt - die Herzschrittmacher-Betriebsart in die VVI-Betriebsart kanpp unterhalb der eingestellten Maximalgeschwindigkeit, d. h., bei 160 Impulsen pro Minute, zu ändern und nach und nach die Geschwindigkeit zurückzunehmen (d. h., das Aussprungintervall zu vergrößern), um damit die eingestellte Rücksprunggeschwindigkeit, d. h., 75 Impulse pro Minute, zu erreichen. Das in Fig. 10 dargestellte anfängliche schnelle VVI-Intervall entspricht R bis R₀, während das letzte Rücksprunggeschwindigkeitsintervall R bis R_F entspricht.

Die Arrhythmieroutine beginnt bei der hexadezimalen Speicheradresse 349 (Zeile 993). Bei der Startmarke dieser Routine "ARRPRG", durchläuft die CPU eine Anzahl von Befehlen, die die Register initialisieren. Insbesondere wird der Inhalt von RC, der dem Maximalgeschwindigkeitsintervall entspricht, zu dem niederwertigen Byte von R5 übertragen und ein Zählerstandswert 4 entsprechend 56 ms (4×14 ms) hinzuaddiert. Danch wird ein Schleifenzähler, nämlich das niederwertige Byte des Registers R4 vollständig mit binären Einsen geladen; damit entspricht der Inhalt 256 dezimal oder hexadezimal "FF"; und der Arrhythmie-Zähler (R6) und die Echtzeituhr (R8.0) werden jeweils auf 6 eingestellt. Bei der Marke "ARRTCS", die auch in Fig. 11 dargestellt ist, startet die CPU die Abtastung entsprechend der Tachyarrhythmie-Routine. Diese Abtastroutine ist ebenso 58 Maschinenzyklen lang und jede Abtastung verbraucht 14,1 ms. In dieser Routine ist der Schrittmacher von der Herzvorkammer getrennt (obwohl Herzvorkammeraktivität überwacht wird) und wirkt steuernd lediglich in der VVI-Betriebsart, und zwar anfänglich in einem Maximalgeschwindigkeitsintervall+56 ms.

Die schrittweise Geschwindigkeitsabnahme wird durch Dekrementierung des Schleifenzählers (der bei 256 startet) mit jedem Abtastdurchlauf erreicht. Nach 256 Abtastungen beim Erreichen von 0 wird bei der Marke DT25 das Intervall zwischen dem HK-Stimulationsimpuls um eins dadurch erhöht, daß eine "1" zu R5, dem Rücksprung-Intervallzähler, hinzuaddiert wird. Innerhalb dieser Abtastroutine wird der HK-Abtastverstärker in derselben Art und Weise, wie es in der Hauptschrittmacherroutine durchgeführt wird, abgestastet. Der Zeitsuerungszyklus in dieser Routine beruht auf HK-Aktivität, so daß erfaßte oder stimulierte HK-Aktivität den RTC bei der Marke "RESVRD" zurücksetzt. Die HK-Refraktionsperiode entspricht hier der der Hauptschrittmacherroutine.

Eine Herzvorkammer-Aktivität mit Tachyarrhythmie wird fortwährend der Arrhythmie-Routine dadurch überwacht, daß abgeprüft wird, ob ein Herzvorkammer-Signal an EF1 vor dem Ablauf des eingestellten Maximalgeschwindigkeitsintervalles auftritt. Diese Zeitperiode wird wie üblich durch den Vergleich von RTC mit der im Register RC abgespeicherten Zahl bestimmt. Wenn die erfaßte HVK-Aktivität innerhalb dieses "Fenster" fällt, wird angenommen, daß eine höhere Geschwindigkeit als die programmierte Maximalgeschwindigkeit vorliegt, und die Zahl 2 wird in das Arrhythmie- Register geladen. Solange diese Herzvorkammer-Tachyarrhythmie innerhalb des Maximalgeschwindigkeitsintervall-Fensters abgetastet wird, wird die Zahl 2 jedesmal in das Register geladen. Jedesmal, wenn die HVK-Aktivität bei der Programmarke ARRVIN erfaßt oder künstlich eingeführt ist, testet die Arrhythmie-Routine, ob der Arrhythmie-Zähler 0 ist. Wenn nicht, wird das Arrhythmie-Register dekrementiert und zum Anfang der Arrhythmie-Routine bei "ARRTCS" zurückgekehrt. Wenn der Zähler "0" ist, springt das Programm zurück zur Hauptschrittmacher-Routine bei INCRTC, und setzt zunächst RTC gleich AVD wie bei der Reaktion bei PVC. Wenn die CPU die programmierte Rücksprunggeschwindigkeit erreicht, wird angenommen, daß sie in der Arrhythmie-Routine lange genug geblieben ist und sie wird fortfahren, in der VVI-Betriebsart unbestimmt mit der Rücksprunggeschwindigkeit zu arbeiten. Wenn jedoch einmal die Rücksprunggeschwindigkeit erreicht ist, kann nicht eine neue Rücksprunggeschwindigkeit sofort programmiert werden. Die CPU reagiert nicht auf eine Programmieranfrage, bis erneut die Arrhythmie-Routine aufgerufen worden ist.

Wie die Hauptschrittmacherroutine weist die Arrhythmie-Routine ihre eigenen Stimulations-Unterroutinen auf. Sie beginnen bei der hexadezimalen Adresse 375 entsprechend Zeilennummer 1054 mit der Programmarke VSTINT.

Das Flußdiagramm der Programmier-Routine ist in den Fig. 12a bis g dargestellt. Die Programmierung kann mit einem beliebigen Programmierer mit der Typennummer 22B der Firma Cordis Corporation dadurch durchgeführt werden, daß die in Fig. 13 als Differenz dargestellte Programmkarte verwendet wird. Das Programm wird dadurch codiert, daß ein Knopf im rechten Bereich der Programmiereinrichtung auf einen der acht Parameterwerte eingestellt wird, wie sie in der Vorderseite der Programmierkarte dargestellt sind, und die Werte A, B, C oder D durch Drehen des linken Knopfes auszuwählen. Nachdem diese zwei Einstellungen durchgeführt wurden, und der mittlere Schiebeschalter sich in einer unteren Stellung befindet, wird der Programmierknopf in der Programmiereinrichtung gedrückt. Die Programmiereinrichtung sendet automatisch eine vorbestimmte Anzahl von elektromagnetischen Impulsen mit 333 Hz aus. Die Anzahl der Impulse wird in dem Schrittmacher gezählt und per Programm decodiert, um damit die eingestellten Parameterwerte zu bestimmen. Wegen des softwaremäßig ausgelegten Bandpasses in dem Mikrocomputersystem nach Fig. 1 sind lediglich Programmiereinrichtungen mit einer Impulsfolge mit 333 Hz akzeptierbar. Programmierer mit beispielsweise 666 Hz würden zur Falschprogrammierung des Schrittmachers führen.

Die Programmier-Routine, wie sie in dem Flußdiagramm von Fig. 12 dargestellt ist, ist als Interrupt-Servive-Routine ausgelegt. Damit unterbricht der Schrittmacher die Ausführung von Befehlen in einer beliebigen anderen Routine, während Programmierimpulse decodiert werden. Diese Routine wird durch den Interrupt-Request-Eingang aufgerufen. Das Programm startet mit dem Rücksetzen der Leitung an Q, sofern diese gesetzt war, und schaltet damit jegliche Stimulation, die im Augenblick ausgeführt wird, ab und inkrementiert den Programmierimpulszähler PPC im Register R7, der bei 0 startet. Als nächstes fragt die Routine den Reed-Schalter-Eingangsanschluß EF3 bis zu siebenmal ab, um zu überprüfen, ob der Reed-Schalter immer noch geschlossen ist. Wenn der Reed-Schalter geschlossen ist, liegt an EF3 eine "1". Wenn nach sieben Abfragen (0,5 ms) der Reed-Schalter immer noch geschlossen ist, folgert die CPU, daß ein Permanentmagnet verwendet wird und ruft die Magnetgeschwindigkeits-Unterroutine auf, anstatt mit der Programmierungs-Routine fortzufahren. Wenn der Reed-Schalter jedoch innerhalb der sieben Abfragen geöffnet ist, führt die CPU eine Abfrage durch, ob der Schalter für sieben weitere Abfragen offenbleibt. Bei einem offenen Reed-Schalter ist EF3 "0". Wenn der Reed-Schalter innerhalb der sieben Abfragen schließt, inkrementiert der Computer PPC und wiederholt die Reed-Schalter-Abfrageschleife. Wenn andererseits der Reed-Schalter länger als für sieben Abfragen (3,5 ms) offenbleibt, ist die CPU angewiesen, zu folgern, daß der letzte Programmier-Impuls durchgeführt wurde. Wenn die CPU entscheidet, daß mindestens acht Programmier-Impulse aufgetragen sind (PPC -8=oder 0), geht sie dazu über, Parameterwerte zu decodieren.

Bei Beendigung der Decodierung lädt die CPU eines der sechs Register RA bis RF mit Adressen für Herzvorkammer- und Herzkammer-Impulsbreiten, Herzvorkammer/Herzkammer-Verzögerung, Maximal- und Minimalgeschwindigkeitsintervalle und Rücksprunggeschwindigkeit. Die anderen beiden variablen, die Herzvorkammer- und Herzkammer-Empfindlichkeit, werden dadurch eingegeben, daß die adressierbaren Haltekreise E, F und G, H, jeweils gesetzt oder zurückgesetzt werden. Die Herzvorkammer- und Herzkammer-Stimulationsausgangs-Impulsbreite wird dadurch angegeben, daß in die Register RA (für die Herzvorkammer) und RB (für die Herzkammer) die Adressen der Stimulations-Unterroutinen entsprechend den ausgewählten Impulsbreiten für jeden Kanal geladen werden. Die Maximal- und Minimalgeschwindigkeitintervalle, die Rücksprunggeschwindigkeit und die HVK/HK-Verzögerungen werden in einer Parametertabelle aufgesucht, die bei der Speicheradresse hexadezimal CF (Zeilennummer 289) beginnt. Die Register RC, RD, RE und RF werden als Zeiger für diese Parametertabellen verwendet.

Nach der Einstellung des Parameterwertes kehrt die CPU zu der Stelle in einer der Arbeitsroutinen zurück, wo sie unterbrochen wurde. Für die Neuprogrammierung aller acht Parameterwerte auf andere als Standardwerte sind acht getrennte Unterbrechungszyklen erforderlich. Die Programmiereinrichtung ist jedoch fähig, zwei andere Arten von Befehlen, nämlich Standard- und Schnellgang auszugeben. In der Standardeinstellung des mittleren Schalters auf der Programmiereinrichtung wird eine Impulsfolge von mindestens 42 Impulsen übertragen und decodiert, und eine Standardroutine wird aufgerufen, in welcher das Programm einfach zur Anfangsmarke STINT zurückkehrt und alle Register mit Standardparametern neu initialisiert und mit der VVI-Betriebsart startet. Wenn die Impulszahl 40 oder 41 ist, werden Herzvorkammer- oder Herzkammer-Schnellgang jeweils gewählt.

Die beiden Schnellgangbetriebsarten werden dadurch gewählt, daß die Programmierkarte nach Fig. 13 Anwendung findet und die Knöpfe auf geeignete Werte eingestellt werden. Der auf der rechten Seite dargestellte Knopf erlaubt die Auswahl des Herzvorkammer/Herzkammer-Kanales und der mittlere Schalter wählt in der höchsten Stellung den Schnellgang an. Bei Auswahl des Herzvorkammer-Schnellganges führt die Programmierungs-Routine einen Initialisierungsschritt durch, mit dem die Herzvorkammerempfindlichkeit auf einen besonders hohen Pegel eingestellt wird und die Herzvorkammerstimulation ermöglicht wird. Wenn der Herzkammer-Schnellgang angewählt wird, wird die Herzvorkammerempfindlichkeit ähnlich eingestellt und die Herzkammerstimulation ermöglicht. Die Schnellgangroutinen und Flußdiagramme sind in den Fig. 14 und 15 dargestellt. Die Erfassung des Schnellganges (Brustkastenstimulation) sind durch den Herzvorkammer-Erfassungsverstärker allein durchgeführt, und Ausgangsimpulse gelangen zu einer wählbaren Kammer. In dieser Betriebsart erzeugt ein externer "Schrittmacher" Zeitsteuerimpulse, die in dem Herzvorkammer-Verstärker erfaßt werden und eine unmittelbare Stimulation hervorrufen. Damit kann die Herzkammergeschwindigkeit vollständig von außerhalb kontrolliert werden und beliebig eingestellt werden. In der Routine wird die eingestellte Minimalgeschwindigkeit (RD) als langsamste erlaubte Geschwindigkeit und die eingestellte Maximalgeschwindigkeit (RC) als schnellste erlaubte Geschwindigkeit verwendet. Die eingestellte Maximalgeschwindigkeit ist daher softwaremäßig die Geschwindigkeitsbegrenzung und die Refraktionsperiode ist so ausgelegt, wie es in Fig. 14 dargestellt ist. Die Schnellgangroutine wird durch die Programmierung von Standardwerten verlassen. Die Schnellgang-(oder "overdrive")-Routine beginnt bei der hexadezimalen Speicheradresse 103 entsprechend Zeilennummer 354 bei der Marke "OVDRV".

Die Magnetgeschwindigkeits-Routine wird dadurch aufgerufen, daß ein Permanentmagnet über den Schrittmacher gebracht wird, mit welchem der Reed-Schalter geschlossen wird und damit die Interrupt-Programmier-Routine aufgerufen wird. Da der Reed-Schalter für mehr als sieben Abfragen geschlossen bleibt, wird die Programmier-Routine zugunsten der Magnetgeschwindigkeits-Routine verlassen. Ziel der Magnetgeschwindigkeits-Routine ist es, bei normaler Batteriespannung eine fest eingestellte Impulsgeschwindigkeit auf beiden Kanälen zu erzeugen, um damit dem Arzt zu erlauben, die Wirkungsweise des Schrittmachers zu überprüfen. Es ist keine Aktionszeit notwendig, da keine Sperrfunktion in der Magnetgeschwindigkeit existiert, wie es in dem Zeitdiagramm in Fig. 16 dargestellt ist. Ein Flußdiagramm für die Magnetgeschwindigkeits-Routine ist in Fig. 17 dargestellt. Um HVK/HK-sequentielle Stimulation zu erreichen, wird RTC auf 0 gesetzt und pro Abtastung um eins inkrementiert. Die Länge eines Abtastung ist innerhalb der Magnetgeschwindigkeits-Routine 58 Maschinenzyklen, wie auch in der Hauptschrittmacher-Routine. Dieses ist notwendig, um die Verwendung von RTC für die Zeitsteuerung der HVK/HK-Verzögerung und das Ende des Maximalgeschwindigkeitsintervalles zu steuern. Wenn RTC exakt gleich der HVK/HK-Verzögerung, auf die mit dem Register RF gezeigt wird, ist, tritt ein Herzkammer-Impuls auf. Wenn die Herzvorkammer-Aktionsperiode abgelaufen ist, das bedeutet, wenn das Maximalgeschwindigkeitsintervall während einer der Abtastungen abgelaufen ist, tastet die CPU den Anschluß EF4 und ermittelt damit den Batteriezustand. Wenn der Batteriespannungskomparator anzeigt, daß V_DD oberhalb von 3,85 V liegt, fährt die Magnetroutine damit fort, einen Herzvorkammer-Stimulationsimpuls zu erzeugen und setzt RTC zurück. Wenn der Batteriespannungskomparator anzeigt, daß V_DD unterhalb von 3,85 V liegt, wird die CPU so gesteuert, daß die HVK-Stimulation weggelassen wird und nur RTC zurückgesetzt wird. Wegen der Funktion des doppelten Taktschaltkreises 14 wird der Quarzoszillator ebenfalls automatisch durch den RC-Oszillator mit einer etwa 15% niedrigeren Frequenz ersetzt. Wenn die Batterie eine niedrige Spannung aufweist, arbeitet der Schrittmacher wie eine herzkammer-asynchrone Einrichtung (abgekürzt VOO) mit einer etwa 15% geringeren Geschwindigkeit als die, die dem programmierten Minimalintervall entspricht. Wenn die Batterie noch in Ordnung ist, jedoch der Quarz versagt hat, arbeitet der Herzschrittmacher in der asynchronen HVK/HK-sequentiellen Betriebsart (DDO) mit einer Geschwindigkeit, die wenigstens 15% geringer als die Minimalgeschwindigkeit ist.

Wenn der Schrittmacher auf beiden Kanälen Ausgangssignale sendet und mit einer Frequenz von bis zu einem Impuls oberhalb der Minimalgeschwindigkeit arbeitet, ist die Batteriespannung oberhalb von 3,85 V und wird als nominal angesehen.

Die Magnetgeschwindigkeit-Routine führt Tests durch, um zu überprüfen, ob der Magnet bei jeder Abtastung noch vorhanden ist. Wenn der Magnet aus der Nachbarschaft des Herzschrittmachers entfernt worden ist, springt die CPU zu der "RETURN"-Routine und nimnmt die Schrittmacher-Aktivität wieder auf.

Der Schrittmacher von Fig. 1 und 2 ist so ausgelegt, daß er bei der Auslieferung auf die bezüglich der Herzkammer gesperrte Betriebsart eingestellt ist und die Parameterwerte eine Standardeinstellung aufweisen. Die Herzvorkammer-Empfindlichkeit und die Herzvorkammer-Ausgangsimpulsdauer werden in der Initialisierungs-Routine zu "AUS" programmiert. In der VVI-Betriebsart wird der Ausgang gesperrt, wenn der Schrittmacher HK-Aktivität während der HK-Aktions- oder Abfragephase erfaßt, wie es bei Zeile A in Fig. 18 dargestellt ist. Wenn keine HK-Aktivität des eingestellten Minimalgeschwindigkeitsintervalles auftritt, werden die Herzkammern stimuliert, wie es bei Zeile B in Fig. 19 dargestellt ist.

In der VVI-Betriebsart sind die HVK/HK-Verzögerungen, die Rücksprunggeschwindigkeit und die Maximalgeschwindigkeit programmiert, sie können jedoch in der VVI-Betriebsart nicht angewendet werden und sind für die Verwendung in weiteren Betriebsarten gedacht.

Damit der Schrittmacher in der Herzvorkammer synchronisierten und bezüglich der Herzkammern gesperrten Schrittmacher-Betriebsart arbeiten kann, sollte die Herzvorkammer-Ausgangsimpuls-Dauer zu AUS programmiert werden und die Herzvorkammer- bzw. Herzkammer-Empfindlichkeit auf 0,8 bis 1,5 mV programmiert werden. Weiterhin sollten auch alle anderen Parameter wie gewünscht programmiert werden. Wie es in Fig. 19 dargestellt ist, wird, wenn die Leitung vor dem Ende der programmierten HVK/HK-Verzögerung auftritt, die sich ergebende HK-Aktivität erfaßt und gesperrt. Wenn nach der Erfassung der Herzvorkammer-Aktivität keine HVK/HK-Leitung innerhalb der eingestellten HVK/HK-Verzögerung des Schrittmachers auftritt, werden die Herzkammern über den HK-Kanal stimuliert, wie es in Fig. 1 deutlich dargestellt ist.

Wenn keine Herzvorkammer-Aktivität während der Abfrageperiode, der Aktionszeit des HVK-Minimalgeschwindigkeitsintervalles erfaßt wird, stimuliert der HK-Kanal die Ventrikeln, die Herzkammern, gegen Ende der programmierten HVK/HK-Verzögerung. Die Herzkammer-Kanalfunktionen simulieren die Herzkammer wie bei einem Schrittmacher mit fest eingestellter Geschwindigkeit mit der eingestellten Minimalgeschwindigkeit. Da die HVK/HK-Verzögerung fest eingestellt ist, ist das Minimalgeschwindigkeitsintervall für die HVK- bzw. HK-Kanäle gleich, wie es in Fig. 21 dargestellt ist.

Bei der HVK-synchronen Betriebsart ohne Sperrung bezüglich der Herzkammer ist es notwendig, daß die HVK-Ausgangsimpuls-Dauer und die HK-Empfindlichkeit beide zu "AUS" programmiert werden, wenn der Herzschrittmacher lediglich in dieser Betriebsart arbeiten soll. Wenn der Schrittmacher so programmiert wird, erfaßt er HVK-Aktivität und stimuliert beim Ende der HVK/HK-Verzögerung. Der HK-Ausgangsanschluß stimuliert die Herzkammern beim Fehlen von normalerweise übertragener Herzkammer-Aktivität, oder, wenn die Herzkammer-Aktivität aus der HVK/HK-Leitung resultiert, fällt der HK-Ausgangsimpuls des Schrittmachers in die absolute Refraktionszeit der Herzkammern und ist unwirksam. Daher ist diese Betriebsart nicht allgemein wünschenswert. Diese Betriebsart kann Stimulation mit verlagerter oder ektopischer konkurrierender HK-Aktivität hervorrufen.

In der Folge wird die Betriebsart mit Sperrung und Synchronisierung auf die Herzvorkammer und Sperrung bezüglich der Herzkammer beschrieben. Wenn der Schrittmacher von den Standardwerten auf geeignete Werte für die HVK-Empfindlichkeit, die HVK-Ausgangsimpuls-Dauer, die Maximalgeschwindigkeit, die Rücksprunggeschwindigkeit und die HVK/HK-Verzögerung eingestellt wird, ist es möglich, den Schrittmacher entweder als HVK-synchronisierten Herzkammerschrittmacher oder als HVK/HK-sequentiellen Schrittmacher arbeiten zu lassen. Der Schrittmacher wechselt automatisch von einer Betriebsart zu der anderen in Abhängigkeit von der spontanen HVK- und HK-Geschwindigkeit des Patienten, dem Zustand des HVK/HK-Leitungssystems und den eingestellten Parameterwerten des Schrittmachers.

Wenn die Herzvorkammergeschwindigkeit größer als die programmierte Minimalgeschwindigkeit ist, wird der Herzvorkammer-Ausgangsanschluß gesperrt. Wenn die HVK/HK-Leitung auftritt und zu Ventrikel-Aktivität vor dem Ende der programmierten HVK/HK-Verzögerung führt, wird der HK-Ausgang gesperrt. Eine Vollsperrung beider Kanäle ist in Fig. 22 je beim Auftreten der Wellen P und R dargestellt.

Wenn keine HVK/HK-Leitung auftritt, oder die Leitungszeit größer als die programmierte HVK/HK-Verzögerung ist, werden die Ventrikeln gegen Ende der HVK/HK-Verzögerungszeit stimuliert, wie dies in Fig. 23 dargestellt ist, in der die zweite P-Welle von einer voll abgelaufenen eingestellten HVK/HK-Verzögerungsperiode und einen darauffolgenden HK-Stimulationsimpuls gefolgt wird. Wenn die HVK/HK-Leitungs-Zeitdauer des Patienten wechselt, geht der Schrittmacher automatisch von der Herzkammer-Aktivitätserfassung zur Stimulation der Herzkammern ohne Herzkammer-Aktivität über, wie es in Fig. 23 dargestellt ist.

Wenn die spontane Herzvorkammergeschwindigkeit auf einen Wert unterhalb der programmierten Minimalgeschwindigkeit abnimmt, stimuliert der Schrittmacher die Vorhöfe mit der programmierten Minimalgeschwindigkeit. In der Darstellung in Fig. 24 werden die Vorhöfe mit der Minimalgeschwindigkeit stimuliert und eine normale HVK/HK-Leitung tritt auf, so daß sich HK-Aktivität ergibt, die den HK-Ausgang sperrt.

Wenn keine spontane HVK-Aktivität während der HVK-Aktionszeit erkannt wird, stimuliert der Schrittmacher die Herzvorkammern. Wenn bis zum Ende der eingestellten HVK/HK-Verzögerung keine HK-Aktivität auftritt, stimuliert der Schrittmacher ebenso die Herzkammern, wie es in Fig. 8 mit der Darstellung eines Doppelkanal-Schrittmacherprozesses dargestellt ist.

Der Zeitsteuerzyklus beider Kanäle wird durch die HK-Aktivität zurückgesetzt, wenn der Schrittmacher eine vorzeitige Herzkammerkontraktion während der Herzkammer-Aktionszeit erfaßt. Wenn dieses auftritt, wird der Echtzeittakt auf die HVK/HK-Verzögerungsperiode eingestellt. Daher ist das nach der erfaßten HK-Aktivität ablaufende Intervall gleich dem Minimalgeschwindigkeitsintervall minus der eingestellten HVK/HK-Verzögerungsperiode, wie es in Fig. 25 dargestellt ist.

Als Reaktion auf steigende Herzkammergeschwindigkeiten, die beispielsweise durch Herzvorkammer-Tachykardie, Herzvorkammer-Flattern oder Herzvorkammer-Flimmern hervorgerufen sein können, trennt sich der HK-Kanal selbst von der HVK-Aktivität ab. Der HK-Kanal wechselt automatisch zu der VVI-Betriebsart mit einer Geschwindigkeit, die etwas geringer als die eingestellte Maximalgeschwindigkeit ist. Die HVK-Geschwindigkeit nimmt langsam auf die eingestellte Rücksprunggeschwindigkeit ab, und schützt damit die Herzkammern vor den folgenden, besonders großen Herzvorkammergeschwindigkeiten, während eine adäquate Hexmodynamik aufrechterhalten wird. Bei normaler HVK/HK-Leitung wird dieser Betriebsartenwechsel beim Vorliegen von Herzvorkammer-Tachyarrhythmie auf einem EKG nicht sichtbar. Bei normallleitender HK-Aktivität wird der Ausgang des HK-Kanals während der Geschwindigkeitsabnahme auf die Rücksprunggeschwindigkeit gesperrt.

Um der Herzvorkammer-Tachyarrhythmie zu antworten, muß der Schrittmacher Herzkammer-Aktivität erfassen, wie die während des eingestellten Maximalgeschwindigkeitsintervalles auftritt. Wenn die Herzvorkammer-Empfindlichkeit auf 0,8 bis 1,5 mV eingestellt worden ist, wird die Herzvorkammer-Aktivität erfaßt und während der Herzvorkammer-Refraktionsperiode gezählt, der Herzschrittmacher kann jedoch nicht auf die Information reagieren. Der Herzvorkammer-Arrhythmie-Zähler (R6) muß einen Zählerstandswert von "6" aufweisen, damit der Herzschrittmacher Herzvorkammer-Tachykardie detektieren kann. Bei der maximal zu programmierenden Geschwindigkeit, beispielsweise bei 180 Impulse pro Minute, und bei einer Rücksprunggeschwindigkeit, die auf 85 Impulse pro Minute eingestellt ist, sind etwa ein und eine halbe Minute erforderlich, um zur eingestellten Rücksprunggeschwindigkeit zu gelangen. Die Rücksprunggeschwindigkeit kann auf dem EKG einfach identifiziert werden, da die für sie zur Verfügung stehenden Geschwindigkeiten von 55, 65, 75 und 85 Impulsen pro Minuten für die Programmierung weder als Maximum- noch als Minimum-Geschwindigkeit zur Verfügung stehen. Wenn die HVK-Geschwindigkeit ausreichend vor der Rückkehr zur Rücksprunggeschwindigkeit abgenommen hat, erreicht der Schrittmacher die Rücksprunggeschwindigkeit nie, sondern kehrt einfach in die eingestellte Programmierzeit zu einem beliebigen Zeitpunkt zurück, wenn keine Herzvorkammer-Aktivität in dem Maximalgeschwindigkeitsintervall für zwei aufeinanderfolgende Zyklen auftritt. Bei der langsamen Rückkehr zu der Rücksprunggeschwindigkeit wird durch den Schrittmacher die physiologisch ausgewogene Annäherung bei normaler Erregungsleitungsgeschwindigkeit nach Anstrengung angenähert.

Bei Umkehr der Kontrollkarte für die Programmiereinrichtung und beim Einfügen in die Programmiereinrichtung wird eine Referenz für die Programmierung des Herzschrittmachers im Schnellgang erzeugt. Die Herzkammer, die auf den Schnellgang mit Brustkastenstimulation ansprechen soll, wird ausgewählt. Die anderen Steuerelemente der Programmiereinrichtung müssen in der Schnellgangstellung sein, wie auf der Karte angezeigt. Die HVK-Schnellgang-Parameterwerte sind in der Tabelle 35 angegeben.

Parameter
Werte
HVK-Empfindlichkeit\|7 mV
HK-Empfindlichkeit	AUS
HVK-Ausgangs-Impuls-Dauer	2 ms
HK-Ausgangs-Impuls-Dauer	AUS
HVK/HK-Verzögerung	bedeutungslos
Rücksprunggeschwindigkeit	bedeutungslos

Die HK-Schnellgang-Parameterwerte gleichen denen für die Herzvorkammer, außer, daß die HVK-Ausgangs-Impuls-Dauer auf "AUS" programmiert ist und die HK-Ausgangs-Impuls-Dauer 2,0 ms beträgt. Die Programmiersequenz für die Schnellgangs-Betriebsart ändert weder die Minimal- noch die Maximalgeschwindigkeit. Diese Geschwindigkeiten können zu niedrigeren oder höheren Werten verändert werden, wenn der Zustand des Patienten dieses erfordert. Der HVK- oder HK-Schrittmacher-Ausgang folgt der Brustkasten-Stimulationsgeschwindigkeit bis zu der programmierten Maximalgeschwindigkeit des Schrittmachers oder herunter bis zur programmierten Minimalgeschwindigkeit. Der Schrittmacher muß auf Standardwerte nach der Brustimpuls-Stimulation neu eingestellt werden; nur dann kann der Schrittmacher auf die gewünschten Parameter wieder programmiert werden.

Verschiedene Variationen und Ersetzungen in der oben erwähnten Schaltungsauslegung sind mit den grundsätzlichen Prinzipien der Erfindung konsistent. Beispielsweise kann das System mit bipolaren Leitungen ausgelegt sein, oder als externe Herzschrittmacher vorgesehen sein. Während die Programmierungsmöglichkeiten große Vorteile bieten, sind sie nicht unbedingt notwendig, um die Funktion der Hauptschrittmacher-Routine zu ermöglichen. In diesem Bereich kann beispielsweise der Schrittmacher durch Modifizierung der Initialisierungs-Routine programmiert werden und damit eine Betriebsart mit Sperrung bezüglich der Herzvorkammer, Herzvorkammer/Herzkammer-sequentieller Wirkungsweise und Sperrung bezüglich der Herzkammer vorgesehen sein. Die Software-Funktionen können auch durch andere Mikroprozessortypen in einer analogen Art und Weise durchgeführt werden. Beispielsweise ist es nicht notwendig, interne Register zu verwenden, wenn zusätzlicher Schreiblese-Speicherplatz vorgesehen ist. Obwohl die digitalen Schaltkreise so ausgebildet sind, daß sie in einem einzelnen Hybridschaltkreis verwendet werden können, kann es sinnvoll sein, die meisten Teile oder alle Teile der Schaltungstechnik in einem einzelnen kundenspezifischen VLSI-Chip zu integrieren.

Darüber hinaus kann es sinnvoll sein, bestimmte Teile der Software als funktional identische Hardware auszulegen. Insbesondere kann der Schnellgang, wie er durch die Schnellgang-Routine erzeugt wird, mit geeigneten Bauteilen mit fest einstellbaren Widerstandswerten als integrierter Teil des Gesamtsystemes vorgesehen sein. In bestimmten Anwendungsfällen können auch Ersetzungsänderungen der Software, die bestimmte Hardware-Funktionen funktionsmäßig nachbilden können, vorteilhaft sein.

Beispielsweise können die Analogverstärker jeweils zu einem Analogverstärker zusammengefaßt werden, der dann zwischen beiden Kanälen mit einem Multiplexer und einem S/H-Glied hin- und hergeschaltet wird. Auch bei den digitalen Schaltkreisen ist eine Übertragung bestimmter Funktionen auf die Mikroprozessorsteuerung denkbar und bietet zudem den Vorteil einer erhöhten Flexibilität.

Claims

1. Implantierbarer Herzschrittmacher mit
Vorkammer- und Herzkammer-Anschlüssen zur Verbindung mit entsprechenden Leitungen,
einem Signalverstärkungs-Schaltkreis (16, 18), mit dem in Abhängigkeit von der elektrischen Aktivität an den Herzvorkammer- und Herzkammeranschlüssen entsprechende Binärausgangssignale erzeugbar sind,
einer Mikrocomputersteuerung (10) mit einer Multispeichervorrichtung (12), die sequentiell angeordnete Anweiseeinrichtungen und eine Verarbeitungsvorrichtung für das Holen und das Ausführen von Anweiseeinrichtungen aus der Multispeichervorrichtung aufweist,
einer Durchschaltevorrichtung für das Anlegen eines Herzstimulationsimpulses über einen der Ausgangsanschlüsse als Antwort auf einen binären Stimulationsausgangsimpuls,
einer Mehrzahl von Ausgangsverstärkerschaltkreisen (22, 24) für das Anlegen von Stimulationsimpulsen an die jeweiligen Ausgangsklemmen, und
einer digitalen Zeitsteuervorrichtung (14),
dadurch gekennzeichnet,
daß der Signalverstärkungs-Schaltkreis Herzvorkammer- und Herzkammer-Signalverstärkerschaltkreise (16, 18) aufweist, die für die Erzeugung eines binären Ausgangssignals als Antwort auf die erfaßte Herzvorkammer- bzw. Herzkammeraktivität mit den Herzvorkammer- bzw. Herzkammeranschlüssen verbunden sind, und von denen jeder eine Eingangslogik und eine Ausgangslogik aufweist, und
daß die digitale Zeitsteuervorrichtung (14) einen Doppeltaktfrequenz-Schaltkreis mit einem Hauptoszillator, einer Frequenzerfassungsvorrichtung, die eine Änderung der Ausgangsfrequenz des Hauptoszillators aus einem vorbestimmten Änderungsbereich heraus erkennt, einem separaten Reserveoszillator und einer Schaltvorrichtung, mit der in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Frequenzerfassungsvorrichtung der Reserveoszillator anstelle des Hauptoszillators einschaltbar ist, aufweist.

2. Herzschrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Herzschrittmacher einen Kontroll-Haltekreis (30) für die Schaffung einer Mehrzahl von binären Ausgangsleitungen aufweist, die auf Steuerbefehle von der Mikrocomputersteuerung ansprechend setzbar und rücksetzbar sind, wobei mindestens eine der Haltekreissteuerungsausgangsleitungen mit der Ausgangslogik der beiden Signalverstärkerschaltkreise (16, 18) betriebsfähig verbunden ist, wobei die Multispeichervorrichtung (12) die Mikrocomputersteuerung (10) steuernde Anweiseeinrichtungen aufweist, mit denen ein binärer Stimulationsausgangsimpuls für eine Stimulationsvorrichtung mit einer vorbestimmten Minimalgeschwindigkeit erzeugbar ist, wobei die Eingangslogiken der Signalverstärkerschaltkreise (16,18) auf den binären Ausgangsstimulationsimpuls mit der gleichzeitigen Unterbrechung der Eingangssignale beider Signalverstärkerschaltkreise ansprechen und daß die Multispeichervorrichtung Anweiseeinrichtungen zur Aktivierung der ersten Ausgangs-Haltekreisleitung und damit zur Trennung der Ausgangssignale beider Signalverstärkerschaltkreise innerhalb eines ersten vorgegebenen Intervalles aufweist, das von dem Anfang des Stimulationsausgangsimpulses bis zum Ende einer vorbestimmten, dem Stimulationsimpuls folgenden Zeitperiode reicht.

3. Herzschrittmacher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stimuliervorrichtung einen Ausgangsschaltkreis und eine Logik-Parallelschaltungsvorrichtung zum Parallelschalten des Ausgangsschaltkreises aufweist, und
daß eine Zeitsteuervorrichtung vorgesehen ist, welche auf die Hinterflanke des binären Stimulationsausgangsimpulses aus der Mikrocomputersteuerung mit der Erzeugung eines Nebenschlußsignales für die Logik-Nebenschlußvorrichtung in einem zweiten vorbestimmten Intervall anspricht, und durch die die Logik-Nebenschlußvorrichtung den Ausgangsschaltkreis in dem zweiten vorbestimmten Intervall unmittelbar nach dem binären Stimulationsimpuls aus der Mikrocomputersteuerung löscht und/oder austastet.

4. Herzschrittmacher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stimulierungsvorrichtung mindestens zwei Ausgangsverstärkerschaltkreise (22, 24) und eine Multiplexvorrichtung (20) aufweist, mit der die binären Stimulationsausgangsimpulse von der Mikrocomputersteuerung empfangbar sind und die auf eine zweite Haltekreis-Ausgangsleitung von der Haltekreisvorrichtung (30) zur Übertragung der binären Stimulationsimpulse zumindestens einen der Verstärkerausgangsschaltkreise anspricht.

5. Herzschrittmacher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder der Ausgangsverstärkerschaltkreise (22, 24) einen Ausgangsschaltkreis aufweist, der mit dem jeweiligen Anschluß, über den die Stimulation angelegt wird, funktionsfähig verbunden ist, daß eine Logikvorrichtung über den Ausgangsschaltkreis im Nebenschluß anlegbar sind, und
daß eine Zeitsteuervorrichtung vorgesehen ist, die auf die Hinterflanke des binären Stimulationsimpulses von der Mikrocomputersteuerung mit der Erzeugung eines Schließsignales für die Logik-Nebenschlußvorrichtung in einem zweiten vorbestimmten Intervall anspricht, welches unmittelbar dem Stimulationsimpuls folgt, wodurch beide Ausgangsschaltkreise für ein zweites vorbestimmtes Intervall gelöscht werden, welches unmittelbar dem Anlegen der Stimulation über einen der Ausgangsschaltkreise für die Befreiung von jeglicher Ladungsanhäufung folgt und damit eine Offset verhindert.

6. Herzschrittmacher nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Nebenschlußsignal eine Zeitdauer von 20 ms nach dem Stimulationsimpuls aufweist.

7. Herzschrittmacher nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ausgangs-Haltekreisleitung für die Ausgangslogik etwa für 50 ms eingeschaltet ist.

8. Herzschrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Multiplexvorrichtung (20), welche mit der Mikrocomputervorrichtung bezüglich des Stimulationsimpulses empfangsfähig verbunden ist und auf eine der binären Ausgangsleitungen der Haltekreisvorrichtungen mit der Übertragung des binären Stimulationsimpulses zu einem angewählten Ausgangsverstärkerschaltkreis (22, 24) anspricht.

9. Herzschrittmacher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Ausgangsverstärkerschaltkreise (22, 24) jeweils einen Geschwindigkeitsbegrenzungsschaltkreis (28, 26) aufweist, mit dem die Ausgangsgeschwindigkeit über den entsprechenden Ausgangsverstärkerschaltkreis auf eine vorgegebene Maximalgeschwindigkeit begrenzbar ist.

10. Herzschrittmacher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Geschwindigkeitsbegrenzungsschaltkreis einen monostabilen Schaltkreis aufweist.

11. Herzschrittmacher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Ausgangsverstärkerschaltkreise einen identischen Konstantstromquellenschaltkreis aufweist.

12. Herzschrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Programmiervorrichtung für die Dekodierung von extern übermittelten Parameterwerten aufweist.

13. Herzschrittmacher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Multispeichervorrichtung einen Funktionsblock für die Programmierung aufweist, mit dem entsprechend einem der Haltekreise in Abhängigkeit von den voreingestellten Empfindlichkeiten für die Herzvorkammer- und Herzkammersignalverstärker eine Einstellung vornehmen ist.

14. Herzschrittmacher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß einer der programmierbaren Werte für entweder die Herzkammer- oder die Herzkammer-Signal-Verstärkerschaltkreise (16, 18) einer unendlichen Empfindlichkeit entspricht.
daß der Programmierungs-Funktionsblock eine Unterroutine für die Abspeicherung eines zusätzlichen Wertes aufweist, mit welchem ein Befehl für das Weglassen der Abfrage des Herzvorkammer- und/oder Herzkammer-Signalverstärkerschaltkreises indizierbar ist, und
daß eine Änderungsvorrichtung für die Änderung der Herzschrittmachervorrichtung in Abhängigkeit von einem Kommando für die Herzkammer-gesperrte-Schrittmacher-Betriebsart und/oder eine Herzkammer-synchronen-Betriebsart ohne Herzkammer-Abschaltung vorgesehen ist.

15. Herzschrittmacher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine herzvorkammersynchrone, bezüglich der Herzkammer abgeschaltete Schrittmachervorrichtung, die auf das Ausgangssignal der Herzvorkammer-Erfassungsvorrichtung mit dem Rücksetzen eines Herzvorkammer-Zeitsteuerintervalles und mit der Erzeugung eines Herzkammerausgangsimpulses an dem Herzkammer-Anschluß anspricht, der auf eine Herzvorkammer/Herzkammer-Verzögerung dann folgt, wenn dies durch das Ausbleiben des Ausgangssignales der Herzkammer-Erfassungsvorrichtung ermöglicht wird,
eine Steuerungsvorrichtung in Abhängigkeit von der Herzvorkammer-Erfassungsvorrichtung zur Steuerung des Beginns eines vorbestimmten Herzvorkammer-Zeitsteuerungsintervalles entsprechend einer vorbestimmten Minimalgeschwindigkeit,
eine Startvorrichtung, mit der in Abhängigkeit entweder von der erfaßten Herzvorkammer-Aktivität oder dem Ablauf des Minimalgeschwindigkeitsintervalles die Herzkammer/Herzkammer-Verzögerung startbar ist,
eine Feststellungsvorrichtung für die Definierung eines Arrhythmiezählregisters,
eine Erhöhungsvorrichtung für die Inkrementierung des Registers um einen vorbestimmten Wert bei der Erfassung eines Herzvorkammer-Eingangssignales, das auf Tachyarrhythmie hindeutet, vor dem Ablauf eines vorbestimmten Maximalgeschwindigkeitsintervalles seit dem Erfassen einer zulässigen Herzvorkammer-Aktivität oder dem Ablauf des Minimalgeschwindigkeitsintervalles,
eine Dekrementierungsvorrichtung für die Dekrementierung des Arrhythmieregisters um eine vorbestimmte zweite Zahl, die kleiner als der vorbestimmte erste Zahlenwert ist, bei der Herzkammerstimulation oder beim Erfassen der Herzkammer-Aktivität, und
eine Änderungsvorrichtung, die beim Erreichen eines vorbestimmten Zahlenwertes in Abhängigkeit von dem Arrhythmieregister die Betriebsart des Schrittmachers ändert.

16. Herzschrittmacher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der erste vorbestimmte Zahlenwert etwa doppelt so groß ist wie der zweite vorbestimmte Zahlenwert.

17. Herzschrittmacher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Zählerstandswert dreimal so groß ist wie der erste vorbestimmte Zahlenwert.

18. Herzschrittmacher nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsvorrichtung für die Herzschrittmacher-Betriebsart eine Ersetzungsvorrichtung aufweist, mit der die Herzschrittmacher-Betriebsart der Herzvorkammer-synchronen und bezüglich der Herzkammer gesperrten Herzschrittmachervorrichtung in eine bezüglich der Herzkammer gesperrte Herzschrittmachervorrichtung änderbar ist.

19. Herzschrittmacher nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die bezüglich der Herzkammer gesperrte Schrittmachervorrichtung eine Verlangsamungsvorrichtung aufweist, mit der die Herzkammer-Schrittmachergeschwindigkeit von einem der Maximalgeschwindigkeit entsprechenden Wert abnehmend verlangsambar ist.

20. Schrittmacher nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wiederersetzungsvorrichtung vorgesehen ist, mit welcher in Abhängigkeit von dem Fehlen von Herzvorkammer-Tachykardieimpulsen in dem Maximalgeschwindigkeitsintervall die Herzvorkammer-synchrone und bezüglich der Herzkammer gesperrte Schrittmachervorrichtung wiederherstellbar ist.

21. Herzschrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelten Takt-Schaltkreisvorrichtungen einen Takt-Eingangsanschluß für den Mikrocomputer zur Steuerung der Maschinenzyklenzeit aufweisen.

22. Herzschrittmacher nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptoszillatorschaltkreis von einem Quarzoszillatorschaltkreis gebildet wird, und daß der Reserveoszillatorschaltkreis ein RC-Oszillatorschaltkreis ist.

23. Herzschrittmacher nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch mindestens eine Batterie, die die elektrischen Schaltkreise in dem Herzschrittmacher mit Spannung versorgt, eine Erfassungsvorrichtung (80) für die Erfassung des Spannungspegels der Batterie und für die Erzeugung eines Ausgangssignales, wenn dieser Spannungspegel unter einem vorbestimmten Schwellwert absinkt, und eine Schaltvorrichtung für die Ersetzung des Hauptoszillators mit dem Reserveoszillator derart, daß sie von dem Ausgangssignal der Batterieerfassungsvorrichtung beeinflußbar ist.

24. Herzschrittmacher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine Herzschrittmachervorrichtung, die in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Signalverstärkerschaltkreise (16, 18) zusammen mit digitalen Zeitsteuerungsvorrichtungen ein Ausgangsstimulationssignal mit einer vorbestimmten Minimalgeschwindigkeit in der Herzvorkammersynchronen, bezüglich der Herzkammer bzw. der HVK gesperrten Herzschrittmacher-Betriebsart erzeugbar ist,
eine Änderungsvorrichtung, die in Abhängigkeit von einem externen Steuerbefehl die Herzschrittmacher-Betriebsart der Herzschrittmachervorrichtung zu einer asynchronen Herzvorkammer/Herzkammersequentiellen Stimulation mit einer vorbestimmten Minimalgeschwindigkeit ändert,
einen Batterieschaltkreis für die Spannungsversorgung der elektronischen Schaltkreisanordnung des Herzschrittmachers,
eine Erfassungsvorrichtung (80) für die Erfassung des Spannungspegels des Batterieschaltkreises und für die Erzeugung eines Signales "Batterie erschöpft" in Abhängigkeit von der Batterieschaltkreisspannung untzerhalb eines bestimmten Schwellwertes,
eine Unterdrückungsvorrichtung, mit der in Abhängigkeit von einem Signal "Batterie erschöpft" die extern gesteuerte asynchrone Herzvorkammer-Herzkammer-sequenzielle Herzschrittmacher-Betriebsart die Herzvorkammer-Stimulation unterdrückt, wodurch die extern gesteuerte Schrittmacher-Betriebsart zu einer asynchronen Herzkammer-Schrittmacher-Betriebsart wird.

25. Herzschrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Herzschrittmacher ein Echtzeitregister RTC, das in der Mikrocomputersteuerung als Abtastzähler dient, aufweist,
daß der Herzschrittmacher eine Programmregistervorrichtung in der Mikrocomputersteuerung aufweist, mit der in Abhängigkeit von externen Programmierbefehlen die Notwendigkeit einer Abfrage des Herzvorkammer- und/oder Herzkammer-Signalverstärkerschaltkreises durch die Mikrocomputersteuerung indizierbar ist,
daß die Mikrocomputersteuerung eine Programmregistervorrichtung aufweist, mit der in Abhängigkeit von externen Programmierbefehlen anzeigbar ist, ob die Vorkammer-Stimulationsfähigkeit abzuschalten ist, oder einen besonders zu programmierenden Wert aufweist,
daß die Multispeichervorrichtung eine Hauptschrittmacherroutine aufweist, mit der mit eine Mehrzahl von miteinander verbundenen wiederaufnehmbaren Befehlssequenzschleifen, deren jede zumindestens zu einem gemeinsamen Befehl für die Inkrementierung der Echtzeittakt-Registervorrichtung zurückkehrt, wobei jede Schleife so ausgelegt ist, daß sie eine entsprechende Anzahl von Maschinenzyklen im Verhältnis zu jeder anderen annehmen kann, und die Zeitperiode für einen Durchlauf durch eine der Schleifen damit einer nominal konstanten Abtastzeit derart entspricht, daß die Echtzeit-Registervorrichtung regelmäßig mit einem Wert, der der verstrichenen Zeit entspricht, erhöht wird,
daß die Hauptschrittmacherroutine eine Zeitsteuerung für die zeitliche Steuerung der Herzvorkammer- und Herzkammer-Refraktionsperioden als einer Funktion einer Anzahl von Abtastwerten über die Hauptschrittmacherroutine aufweist, und daß damit unter Berücksichtigung der Herzvorkammer- und Herzkammer-Register bestimmt wird, ob die Erfassungsverstärker abgefragt werden müssen, und daß dementsprechend abgefragt wird, oder die Abfrage derselben unterdrückt wird,
daß die Mikrocomputersteuerung Register aufweist, die entsprechend einer externen Programmiersteuerung einen auf eine Minimalgeschwindigkeit deutenden Wert abspeichern, und
daß die Hauptschrittmacherroutine eine Folge von in diesen Schleifen befindlichen Befehlen derart aufweist, daß der Zählerstandswert in dem Echtzeitregister einem Zahlenwert in dem Minimalgeschwindigkeits-Register entspricht, und daß die Mikrocomputersteuerung entsprechend der Herzvorkammer-Stimulationsregistervorrichtung bestimmt, ob die Stimulation abgeschaltet ist oder eingeschaltet ist, und dementsprechend eine Blind-Stimulationssequenz oder eine echte Stimulationssequenz auswählt, mit der der Mikroprozessor (10) zur Ausgabe des binären Stimulationsimpulses veranlaßbar ist.

26. Herzschrittmacher nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mikrocomputersteuerung eine Herzvorkammer/ Herzkammer-Verzögerungsregisteranordnung aufweist, mit der entsprechend externen Steuerbefehlen eine der Herzvorkammer/Herzkammer entsprechende Verzögerung anzeigbar ist,
daß die Hauptschrittmacherroutine in der Befehlssequenzschleife Fortführungsvorrichtungen aufweist, mit denen zu einer Herzkammer-Stimulationsroutine dann vorgerückt werden kann, wenn der augenblickliche Zahlenwert in der Echtzeitregister-Vorrichtung einem Zahlenwert in den Herzvorkammer/Herzkammer-Verzögerungsregistereinrichtungen entspricht.

27. Herzschrittmacher nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderungsvorrichtung für den Inhalt der Registeranordnung für die Herzvorkammer/ Herzkammer-Verzögerung, die Herzvorkammer- und die Herzkammer-Empfindlichkeit, die Herzvorkammer- und die Herzkammer-Stimulation und das Minimalgeschwindigkeitsintervall entsprechend extern übermittelten Datenwerten vorgesehen sind.

28. Herzschrittmacher nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mikrocomputersteuerung ein Maximalgeschwindigkeitsregister aufweist, welches in Abhängigkeit von externen Programmierbefehlen für die Abspeicherung eines eine eingestellte Maximalgeschwindigkeit anzeigenden Wertes ausgelegt ist, und eine Arrhythmie-Registeranordnung aufweist,
daß die Hauptschrittmacherroutine Funktionsanweisungen in den Befehlssequenzschleifen für die Entscheidung aufweist, ob der augenblicklich in dem Echtzeitregister abgespeicherte Wert geringer als der Äquivalenzwert in dem Maximalgeschwindigkeitsregister ist, und daß, wenn dieses zutrifft, eine Arrhythmie-Unterroutine für das Zählen von Herzvorkammer-Frühimpulsen gestartet wird.

29. Herzschrittmacher nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Arrhythmie-Unterroutinen Inkrementierungseinrichtungen für die Arrhythmie-Registeranordnung um einen ersten vorbestimmten Zahlenwert bei der Erfassung eines Herzvorkammer-Frühimpulses aufweisen.

30. Herzschrittmacher nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschrittmacherroutine in der Befehlsfolgeschleife eine Dekrementierungsanweisung für die Arrhythmie-Registeranordnung um einen zweiten vorbestimmten Zahlenwert, welcher kleiner als der erste vorbestimmte Zahlenwert ist, in Abhängigkeit von der Herzkammer-Abtastung oder der Herzkammer-Stimulation aufweist.

31. Herzschrittmacher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Auswahlvorrichtung, mit welcher in Abhängigkeit von einer extern programmierbaren Bedingung die bezüglich der Herzkammer gesperrter Herzschrittmacher-Betriebsart auswählbar ist, eine Herzvorkammer/Herzkammer-synchrone Herzschrittmacher-Betriebsart oder eine Herzvorkammer/Herzkammersequentielle Betriebsart auswählbar ist.

32. Herzschrittmacher nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahlvorrichtung für die Auswahl einer Herzvorkammer/Herzkammer-squentiellen Betriebsart eine Herzvorkammer-Sperrungs- und eine Herzkammer-Sperrungs-Fähigkeit aufweist.

33. Herzschrittmacher nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahlvorrichtung zusätzlich eine asynchrone Herzvorkammer/Herzkammer-sequentielle Betriebsart aufweist.

34. Herzschrittmacher nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die asynchrone Herzvorkammer/Herzkammer-sequentielle Betriebsart zu einer synchronen Herzkammer-Betriebsart in Abhängigkeit von einer internen Bedingung in dem Herzschrittmacher änderbar ist.

35. Herzschrittmacher nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die interne Bedingung bei einer geringen Batteriespannung vorgesehen ist.

36. Herzschrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der separate Reserveoszillator ein Reserveoszillator mit einer nominell niedrigeren Ausgangsfrequenz als der des Hauptoszillator ist.