DE3321695A1

DE3321695A1 - Verfahren und vorrichtung zur korrektur einer abnormalen herzfunktion durch energiearme schocks

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Publication number: DE3321695A1
Application number: DE3321695A
Authority: DE
Inventors: Morton Maimon Lutherville Maryland Mower
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-06-18
Filing date: 1983-06-15
Publication date: 1984-01-05
Also published as: AU558515B2; FR2528708A1; AU1574383A; JPS5957669A; DE3321695C2; NL188834C; NL188834B; NL8302182A; GB8315823D0; IL68932A; CA1210819A; US4559946A; JPS6215234B2; GB2122093A; GB2122093B; FR2528708B1

Description

1). . 25318

MIECZYSLAW MIROWSKI

Owing Mills, Maryland (V.St.A.)

Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur einer abnormalen Herzfunktion durch energiearme Schocks

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Korrektur einer abnormalen Herzfunktion durch energiearme Schocks, insbesondere zur Korrektur von Rhythmusstörungen, wie der hochfrequenten Kammer-Tachykardie und des Kammerflimmerns, durch mehrere, relativ energiearme Schocks, die synchron mit einem während der rhythmusgestörten Herzfunktion wiederkehrenden Ereignis abgegeben werden.

Der normale Herzrhythmus, der manchmal auch als Sinusrhythmus bezeichnet wird, entsteht im Sinusknoten. Herzrhythmusstörungen können entweder in den Vorhöfen oder in den Herzkammern auftreten. Beispielsweise besteht eine Herzrhythmusstörung aus einer von den Vorhöfen ausgehenden, sehr hohen Herzfrequenz, die als (Dachykardie bezeichnet wird und bei herzkranken Patienten sehr schwerwiegende Folgen haben kann.

Man kann eine starke Tachykardie behandeln, indem man einen elektrischen Energieimpuls durch das Herz schickt und dadurch das Herz momentan vollkommen stillsetzt, worauf dem Herzen gestattet wird, wieder normal mit dem Sinusrhythmus zu schlagen. Das für diese Behandlung verwendete Instrument wird als Kardioverter bezeichnet. Es ähnelt sehr einem Defibrillator. Der

1 DQ 6 Ο O O O Q OO C OO C

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wichtigste Unterschied besteht darin, daß der Kardioverter seine Schocks gewöhnlich synchron mit der Herzfunktion abgibt, damit eine Abgabe von elektrischer Energie in der empfindlichen Periode vermieden und damit die Gefahr einer Verstärkung der zu behandelnden Rhythmusstörung herabgesetzt wird. Beispielsweise kann durch die Abgabe von elektrischer Energie während der empfindlichen Periode, insbesondere während der T-Zacke₉ ein Kammerflimmern ausgelöst werden_o

Extern angelegte Kardioversionsimpulse haben hau= fig ein Energieniveau von etwa 25 bis 100 Joules=, Dagegen werden zur Kammerdefibrillation gewöhnlich extern angelegte Energieimpulse von 100 bis 400 Joules oder intern angelegte Energieimpulse von 20 bis 50 Joules verwendete Ein Herzschrittmacher arbeitet mit Energieimpulsen in einer Größenordnung von 0^04 niJ oder weniger«,

Die als Kammerflimmern bezeichnete Herzrhyth= j musstörung ist im allgemeinen schwieriger zu beheben als j die Tachykardie. Vorstehend wurde schon darauf hingewie- j sen, daß für eine Defibrillation im allgemeinen größere j

Energien erforderlich sind als für die Kardioversion,, !

ι Ferner treten bei der Kammerdefibrillation verschiede« ne Erscheinungen auf, die nicht einwandfrei durch die übliche Theorie erklärbar sind_s daß ein Defibrillationsschock so stark sein muß, daß er den bei weitem größten Teil (eine kritische Masse) des Myokards depolarisiert_o Beispielsweise ist beobachtet worden^ daß ein Herz, das mit mehreren Schocks mit einem bestimmten Energieniveau nicht defibrilliert werden konnte ₉ plötzlich auf dasselbe Energieniveau durch Rückkehr zu dem Sinusrhythmus anspricht. Ferner ist beobachtet worden, daß manchmal ein

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Herz auf energiereiche Schocks nicht anspricht, aber wirksam defibrilliert werden kann, wenn eine kleinere Energie zuge führt wird.

Es ist natürlich aus verschiedenen G-ründen erwünscht, eine Defibrillation mit niedrigen Energien vornehmen zu können. Daher ist verschiedentlich versucht worden, die zur Defibrillation verwendete Energie herabzusetzen. Einige Techniken für die Defibrillation mit geringer Energie sind bereits beschrieben worden und haben sich auch manchmal, aber nicht immer bewährt. Beispielsweise hat Jan Kugelberg in dem Artikel "Ventricular Defibrillation — A New Aspect" (Stockholm, Schweden: Acta Chirurgica Scandinavia, 1967) ein mit energiearmen Doppelimpulsen arbeitendes System beschrieben und angegeben, daß die beiden Impulse mit einem vorherbestimmten Zeitabstand von optimal 100 ms abgegeben werden. Die Theorie besagt, daß der erste Impuls einen kleinen Teil des Myokards beeinflußt und synchronisiert und daß dann der zweite Impuls die Rhythmuskorrektur leichter vornehmen kann. Anscheinend hat diese Theorie eine gewisse Bedeutung, und in im Labor mit Hunden durchgeführten Versuchen wurde bei Impulsen mit einem optimalen Impulsintervall von 100 ms eine Erfolgsquote von etwa 60 $ erzielt. Das Verfahren nach Kugelberg gilt jedoch nicht als brauchbares Verfahren für die Defibrillation mit niedrigen Energien.

Eine weitere für die Anwendung niedriger Energien vorgeschlagene Theorie geht von einer Schutzzone aus und besagt, daß durch einen energiearmen Schock, der im richtigen Zeitpunkt abgegeben wird, verhindert werden kann, daß eine Desynchronisation der Depolarisation des Myokards auftritt. Bei der Abgabe von Schocks während des empfindlichen Zeitraums könnte eine derartige Desynchronisation zu einem Kammerflimmern führen. Nach dieser Theorie werden die durch den

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ersten Schock desynchronisierten Myokardfasern durcli einen zeitgesteuerten zweiten Schock wieder synchronisiert. Aber auch diese Theorie hat sich in der Praxis nicht in allen Fällen bewährt.

Man hat auch schon eine Defibrillation des Herzens durch relativ energiearme Schocks bewirkt ₉ die über einen intravaskulären Katheter abgegeben wurden. Dabei wurde festgestellt, daß beim Menschen mit dem Katheter eine Defibrillation mit Impulsen von 5 bis 15 Wattsekunden durchgeführt werden kann. In diesem Zusammenhang wird auf die Patentanmeldung P 22 12 591*3 vom 15. März 1972 der Anmelderin hingewiesen. Aber durch die Anwendung noch energieärmerer Impulse können weitere Vorteile erzielt werden.

Es wird angenommen, daß es mit den zum Stand der Technik gehörenden Verfahren nicht möglich war, mit energiearmen Impulsen reproduzierbar günstige Ergebnisse zu erzielen, was damit zusammenhängt, daß die Schocks unregelmäßig in Abhängigkeit von dem gestörten Rhythmus des kranken Herzens abgegeben wurden. Es besteht somit ein Bedürfnis nach einem Verfahren und einer Vorrichtung zur einheitlichen Korrektur von bestimmten Herzrhythmusstörungen durch die Abgabe von Schocks, die eine niedrigere Energie haben als sie in den Verfahren nach dem Stand der Technik bisher angewendet wurde. Das Ziel der Erfindung besteht in der Befriedigung dieses Bedürfnisses.

Insbesondere besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Korrektur bestimmter Herzrhythmusstörungen durch Abgabe von mehreren? entsprechend zeitgesteuer— ten, energiearmen Schocks.

Die Aufgabe der Erfindung bestellt ferner in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung J₇ bei &©■= nen die Abgabe der energiearmen Schocks mit ©ine® Er@iga.is synchronisiert wird, das während der abnormalen Herzfunk== tion wiederkehrt.

Ferner ist es eine Aufgabe der Irfin&iiangj, sin Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen_s bei denen die Abgabe von energiearmen Defibrillationsschocks synclaron mit einem Teil des EKGs erfolgt ₉ in dem innerhalb sines vorherbestimmten AbtastZeitraums die höchste Anstiegsge= schwindigkeit auftritt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abgabe von zwei oder mehreren einzelnen energiearmen Impulsen, wobei mindestens der zweite die= ser Impulse synchron mit einem Ereignis abgegeben wirdp das während der zu behandelnden Rhythmusstörung wieder= kehrt. Durch dieses Verfahren sollen bestimmt© Herzrlayth= musstörungen behandelt werden könnenj, beispielsweise die Kammertachykardie mit hoher Frequenz und sogar das Es®== merflimmern.

Prinzipiell besitzt die Vorrichtung ©inen
empfindlichen Detektor, der auf die elektrische Firnis-=
tion des Herzens anspricht, ein Paar Entladungselektroden, eine Schaltungsanordnung zum Erkennen von be·=
handelbaren Herzrhythmusstörungen _ΰ und eine Zeitsteuer= schaltung zum Herbeiführen von mehreren Entladungen sya~ chron mit einem Ereignis, das während der elektrischen
Funktion des Herzens wiederkehrt»

In einer Ausführungsforin besteht der Detektor aus einem mit hoher Auflösung arbeitenden Hsrastromsen=· sor, der zwei Elektroden besitzt, die in der rechten

Herzkammer im Abstand voneinander angeordnet werden«, Die Schockabgabe- oder Entladungselektrode kann aus einem bipolaren Katheter bestehen^ der in der reellsten Herzkammer bzw, der oberen Hohlvene angeordnet wirdo Die Entladungselektroden können auch aus einem unipolaren Katheter bestehen, der in der oberen Hohlvene₉ beispielsweise auf dem Sensorkatheter^ angeordnet wird_p sowie aus einer einzigen Flächenelektrode, die an der Herzspitze angeordnet wird» Man kann auch zwei epikardiale Flächen= elektroden verwenden, die an der Herzspitze bzw«, der Hersbasis angeordnet werden« Schließlich kann man. dieselben Elektroden sowohl zur Abgabe der energiearmen Schocks als auch zur Überwachung des Herzstroms verwenden»

Mit dem Elektrodensensor ist ein Rhythmusstörungsdetektor verbunden^ der Herzrhythmusstörungen,, beispielsweise das Kammerflimmern und die Tachykardie^ feststellen kann. Das Kammerflimmern ist eine sehr starke und die Kammertachykardie eine weniger starke Herzrhythmusstörung. Wenn der Detektor eine dieser Rhythmus störungen fest·= stelltf gibt er ein Signal ab_s das in einer programmierbaren Logikschaltung ausgewertet wird_? die eine Energiespeiehereinrichtung dazu veranlaßt, über den bipolaren Katheter, die epikardialen Elektroden oder eine Kombination beider Einrichtungen einen ersten energiearmen Impuls an das Hers abzugeben. Dabei wird als energiearmer Impuls ein Impuls im Bereich von 0,1 bis 15 Joules bezeichnet.

Durch die Logikschaltung wird ein Anstiegsgeschwindigkeitsdetektor angesteuert ₉ der mit den beiden Meßelektroden in Wirkungsverbindung steht und dessen Ausgangs signal in einem Vergleicher mit einem von der Logikschaltung abgegebenen Bezugssignal verglichen wird₉

das eine vorherbestimmte Anstiegsgeschwindigkeit darstellte Wenn der Istwert der Anstiegsgeschwindigkeit holier ist als das Bezugssignal, gibt der Vergleicher ein Signal ab_s das eine Verzögerung erfährt, deren Dauer durch dis Logiksclisltung bestimmt wird oder in sie programmiert worden ist_o liael dieser Verzögerung wird durch dieses Signal der Energiespei cher veranlaßt, über die Schockabgabeelektroden einen zwei=· ten energiearmen Schock an das Herz abzugeben„ Unter Steuerung durch die Logikschaltung kann man ähnlich wie den swei ten Impuls weitere Schocks abgeben. ■

Dabei kann der erste Schock synchron oder nichtsynchron mit der erfaßten Herzrhythmusstörung abgegeben wer den. Der synchron oder nichtsynchron abgegebene ₀ erste Schock hat vor allem die Aufgabe, die Herarloythnusstörung zu vergröbern oder abzuändern in erster MnIe₉ indem die Frequenz der Herzfunktion herabgesetzt ©der ihre Amplitude vergrößert wird. Auf Grrund dar Arbeit von Kugelberg kann man theoretisch aanehmen_P daß durch den ersten Schock die Funktion eines; kleinen Seils des Myokards vergleichmäßigt und damit die in dem Mjokard unregelmäßig auftretende elektrische Aktivität vermin= dert und die Herzstromfrequenz ebenfalls vermindert wirdo Ferner erkennt man bei einer sorgfältigen Auswertung dss EKGrS, daß manche Rhythmus st örungen₉ sogar das KsMierilis= mern, sehr unregelmäßig auftreten,, daß aber das EKG- vor= herbestimmbare Abschnitte enthält, die regelmäßig aiiftee= ten, vor allem, wenn das EKG durch einen ersten Schock ver·= gröbert worden ist.

Der zweite und die weiteren energiearmen Schocks werden mittels des Anstiegsgeschwindigkeitsdetektors mit einem während des zu behandelnden_p gestörten R&ythmus wie= derkehrenden Ereignis synchronisiert* Beispielswaise kann

AO 1» Q P «

ο β * op

1.695.

bei der Kammertachykardie dieses wiederkehrende Ereignis die Anstiegsflanke der während der Rhythmusstörung auftretenden R-Zacke sein. Beim Kammerflattern und bei bestimmten Kammertachykardien, bei denen manchmal keine R-Zacken auftreten können, kann die Synchronisation mit den Polarisationswellen erfolgen. Beim Kammerflimmern, bei dem wahrscheinlich keine erkennbaren R-Zacken auftreten, kann die Synchronisation mit einei EKG-Zacke mit maximaler Anstiegszeit er~ folgen.

Das überwachte EKG wird somit durch den Anstiegsgeschwindigkeitsdetektor und die Logikschaltung ausgewertet. Derzeit wird beabsichtigt, zur Auswertung den Spitzenwert der ffiomentananstiegsgeschwindigkeit, d. h, jenen Abschnitt der Wellenform zu erfassen und zu speichern, in dem die schnellste Veränderung stattfindet. Dies ist in dem vorliegenden Fall die Anstiegsflanke des BKGs bzw. dessen Anstiegszeit. Die Logikschaltung bewirkt dann die Abgabe eines ersten;Schocks vorzugsweise während des EKG-Abschnitts mit der höchsten Anstiegsgeschwindigkeit, wobei möglicherweise der erste Schock auch nichtsynchron abgegeben werden kann. Bei einer synchronen Schockabgabe wird der gespeicherte Spitzenwert der Anstiegsgeschwindigkeit durch Vorprogrammierung oder mittels der Logikschaltung durch ein Proportionalsignal dargestellt, das dem Bessugseingang eines Vergleichers zugeführt wird, an dessen anderen Eingang Signale angelegt werden, die dem Istwert der Anstiegsgeschwindigkeit entsprechen.

Fahrend eines vorprogrammierten Zeitraums nach dem ersten Schock bewirkt die Vorrichtung eine fortlaufende Aktualisierung des Signals, das den während der vorhergehenden Abtastperiode gespeicherten Spitzenwert

der Anstiegsgeschwindigkeit darstellt. Wem. dagegen die gemessene Anstiegsgeschwindigkeit in dem EKG· ständig ansteigt, so daß die Anstiegsgeschwindigkeit iceinss JLb= Schnitts mit einer vorher gespeicherten Anstisgsge sehwill= digkeit vergleichbar ist, bewirkt die Vorrichtimg eine automatische Aktualisierung durch Speicherung eines neuen Spitzenwerts der Anstiegsgeschwindigkeit_β Vorzugsweise er= folgt die Aktualisierung, ehe sich die neue Anstiogsga= schwindigkeit von der vorher gespeicherten um ©inen vor= herbestimmten Betrag unterscheidet,, Ferner 'bewirkt die Vorrichtung eine automatische Aktualisierimgp wann di® Anstiegsgeschwindigkeit ständig ansteigt ο lach ©irfe chender Aktualisierung wird der vorstehend "baschri Abtastzyklus wiederholt, bis die Rhythmusstörung korri giert worden ist und das Herz wieder im normalen Sinus rhythmus arbeitet.

Bei manchen Patienten treten Rhythmu auf, die leichter korrigiert werden können^ so daß dar nichtsynchronisierte erste Schock nicht erfor&esiiejb. ist. Wie vorstehend angegeben wurde ₉ kann man in die= sem Fall den ersten Schock und alle darauffolgenden Schocks mit einem bestimmten Ereignis synchronisie·= ren, das während der zu behandelnden Rhythmusstör-img wiederkehrt.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispi©! der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen ausfuhr= lieh beschrieben. In diesen zeigt

Figur 1 schematisch eine bevorzugte Ausführungsfprm einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Korrektur einer abnormalen Herzfunktion und

ο ο ο β O O Θ O OO C OO C

* σ ο

Figur 2 eine schematische Darstellung aar elektrischen Funktion eines Herzens, das von dem Si=* nusrhythmus auf ein Kammerflattern übergegangen und dann gemäß der Erfindung wieder auf den normalen Sinusrhythmus zurückgeführt worden ist«

Die in der Figur 1 mit 10 bezeichnete Vorrichtung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung und dient zur Korrektur einer abnormalen Herzfunktion, die in Form einer rhythmusgestörten ₉ sehr unregelmäßigen Herzfunktion auftritt und durch Abgabe von mehreren energiearmen Schocks korrigiert wird«, In der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist diese implantierbar. Als Meßsonde ist eine übliche Meßelek-*= trodenanordnung 12 vorgesehen, die zwei Elektroden besitzt, die im Herzen oder im Bereich desselben so angeordnet sind, daß mit ihnen die elektrische Herzfunktion überwacht werden kann. Im Rahmen der Erfindung ist es wesentlich, daß mit Hilfe der Meßelektrodenanordnung genaue Herzstromwerte erfaßt werden können, damit die elektrische Logikschaltung geeignet ist, das wiederkehrende elektrische Ereignis zu erfassen und darauf anzusprechen, das sonst unerkannt bleiben könnte.

Ein Ausführungsbeispiel einer Meßelektrodenanordnung mit zwei Elektroden, die außerhalb des Herzens im Bereich der Basis bzw. der Spitze desselben angeordnet werden, ist in der Patentanmeldung P 31 52 725«6 vom 4° Februar 1981 des Anmelders angegeben» Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer bekannten Meßelektrodenanordnung in Form eines intravaskulären Katheters ist in der vorstehend erwähnten Patentanmeldung P 22 12 591.3 erkennbar« Diö Meßelektrodenanordnung 12 kann auch aus einem kleinen bipolaren

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Herzstromsensor bestehen, der ein hohes besitzt und zwei Elektroden aufweist, die in geringst stand voneinander in der rechten

Der von dem Detektor 12 überwachte Herastrom wird von einem Verstärker 14 verstärkt und dann über geeignet© Leitungen einem Shythmusstörungsdetektor 18 und parallel zu diesem einem Anstiegsgesehwindigkeitsdetektor 20 gtage·= führt.

Der Shythmusstörungsdetektor 18 dient zum Erfassen bestimmter Rhythmusstörungen₉ beispielsweise des Kam= merflimmerns, bei dem die Herzfunktiön sehr ist, oder der Kammertachykardie, bei der das Herg unregelmäßig arbeitet. Ein derartiger Rhythmusstörmigsde tektor ist in der Patentanmeldung P 26 43 907οβ v©a 29 ο tember 1976 angegeben. Beim Erfassen, einer dieser störungen arbeitet der HerzrhythmusstönmgsdetslEtor Leitungen 24 mit einer progranmierbai'en Logiksehaltmig 22 zusammen. Eine zur Durchführung der nachstehend "beschriebenen Grundf unkt ionen geeignete, prograiamierbare Logik-Schaltung ist in der internationalen- Anmeldung des Anmelders vom 28. Mai 1982 beschrieben,, In der Schaltung 22 werden die Ausgangs signale des rungsdetektors ausgewertet. Auf Grund dieser gibt die Logikschaltung 22 über die Leitung 26 ein entsprechendes Signal an einen Energiespeicher 28 Eb₅, der daraufhin einen ersten energiearmen Schock an eine Selxoek— abgabeelektrodenanordnung 30 bekannter Art abgibt_o Beispi® Ie derartiger bekannter Schockabgabeelektrodeaaaorfiaiaigsa sind in den vorstehend erwähnten PatentamaelcLungan 22 12 591.3 und 31 52 725.6 angegebene Die ffießelektrodenanordnung und die Schockabgabeelektrodenanordnmig

können gans oder teilwoioe mt toi. nand ©r vereinigt» Der Energiespeicher ist gewöhnlich ein Kondensator und wird unter Steuerung durch die Logikschaltung 22 über eine übliche Ladeschaltung 21 aufgeladen.

Die vorstehende Beschreibung betraf die Abgabe des ersten einer Reihe von Schocks. Der erste Schock braucht nicht synchron abgegeben zu werden und dient sum Umwandeln einer; sehr unregelmäßigen Herzfunktion in eine etwas weniger unregelmäßige Herzfunktion, d. h. zum ¹⁹Vergröbern" der Rhythmusstörung. Zu dieser Vergröberung wird die rhythmusgestörte Herzfunktion vor allem in ihrer Frequenz und in ihrer Amplitude so geändert, daß elektrische Muster leichter, erkannt werden können und die Rhythmusstörung leichter beeinflußt werden kann. Beispielsweise kann man ein Kammerflimmern, das eine sehr unregelmäßige Herzfunktion darstellt, zu einer Kammertachykardie oder einem Kammerflattern vergröbern, d. h. in rhythmusgestörte Hersfunktionen umwandeln, die weniger unregelmäßig und in denen wiederkehrende Ereignisse besser erkennbar sind. Ebenso kann ein Kammertachykardiemuster mit kleiner Amplitude in ein Muster mit großer Amplitude umgewandelt werden, das leichter korrigiert werden kann.

Die Logikschaltung gibt über die Leitungen 32 an einen Eingang eines Vergleichers 34 ein vorherbestimmtes Bezugssignal ab, das einen Prozentsatz des Spitzenwertes der Anstiegsgeschwindigkeit darstellt, die von einem Spitaenwerthaltekre,is 35 während des vorhergehenden Arbeitsspiels erfaßt worden ist und vorzugsweise die Anstiegsgeschwindigkeit während des EKG—Abschnitts ist, in dem der erste Schock abgegeben wurde. Bei der Inbetriebnahme der

ο ο «β

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Vorrichtung kann man mittels der programmierbaren Logik=» schaltung zunächst eine vorherbestimmte Anstiegsgeschwindigkeit in die Vorrichtung eingeben .oder kann, man mit HiI= fe des Spitzenwerthaltekreises 35 den Istwert der Anstiegs= geschwindigkeit ermitteln. Das Bezugssignal stellt eine An= Stiegsgeschwindigkeit dar, bei deren Erreichen odsr Überschreiten eine Behandlung mit energiearmen Schocks angezeigt ist, und wird fortlaufend mit 'dem von dem Spitzen= werthaltekreis 35 erfaßten Istwert der Anstiegsgeschwindigkeit nach dessen Veränderung um einen vorprogrammier= ten festen Prozentsatz oder andere in die programmierbare Logiksehaltung 22 eingeführte Parameter aktualisierte Beispielsweise kann das über die Leitung 32 abgegebene Bezugssignal 85 i° des letzten von dem Spitzenwerthalte=· kreis 35 erfaßten Spitzenwertes der 'Anstiegsgesctoindig= keit entsprechen.

Auf Grund der Aktivierung durch die Logikschaltung 22 gibt der Anstiegsgeschwindigkeitsdetektor 20 jetzt über die Leitungen 36 ein Ausgangssignal an den anderen Sin= gang des Vergleichers 34 ab. Wenn die Anstiegsgeschwinaig« keit ebenso hoch oder höher ist als :die dem Besugssignal entsprechende Anstiegsgeschwindigkeit ₉ gibt der Verglei=» eher über die Leitung 38 und ein Verzögerungsglied 40 ein Signal ab. Die Verzögerungszeit wird von der Isogiksehal·=· tung bestimmt und ist gleich Null, wenn der Schock sm Ma= ximum des EKG-Abschnitts abgegeben werden sollo BJaeh dar vorherbestimmten Verzögerung wird über die Leitung 42 ein Signal abgegeben, durch das der Schalter 50 aktiviert so daß er die im Energiespeicher 28"gespeicherte Energie über die Schockabgabeelektrodenanordnung 30 an das Herz abgibt. Weitere Schocks werden ähnlich abgegeben wie der zweite Schock, und zwar so lange, bis das Herz wieder normalen Sinusrhythmus arbeitet.

Der zweite und die darauffolgenden Schocks werden mit einem in der elektrischen Punktion des rhythmusgestörten Herzens wiederkehrenden Ereignis synchronisiert«, Beispielsweise kann bei einer Kammertachykardie das wiederkehrende Ereignis die Anstiegsflanke der R-Zacke während der rhythmusgestörten Punktion sein (oder der der höchsten Anstiegsgeschwindigkeit der R-Zacke entsprechende Nulldurchgang des differenzierten EKG-Signals). Wie vorstehend angegeben wurde, enthält die Logikschaltung 22 eine Zeitsteuerschaltung, die an den Energiespeicher 28 Befehle abgibt, die bewirken, daß die Entladung in das Herz über die Elektrodenanordnung 30 in der gewünschten zeitlichen Beziehung zu den von dem Detektor 18 an die Leitung 24 abgegebenen EKG-Signalen erfolgt. Wenn energiearme Schocks synchron abgegeben werden, können bestimmte Herzrhythmusstörungen mit geringeren Energien korrigiert werden, so daß die Gefahren vermindert werden, die mit energiereichen Schocks verbunden sind, beispielsweise Gewebeschäden und das Aus- ! lösen eines Kammerflimmerns.

Vorstehend wurde schon erwähnt, daß selbst das Kammerflimmern, d. h. eine Rhythmusstörung, bei der die Herzfunktion sehr unregelmäßig ist, eine gewisse elektrische Regelmäßigkeit besitzt. Daher kann es manchmal möglich sein, schon den ersten Schock synchron mit einem wiederkehrenden Ereignis des EKGs abzugeben. Selbst wenn bei einem Kammerflimmern eine synchrone Abgabe des ersten Schocks nicht möglich ist, können der zweite und die folgenden Schocks gewöhnlich synchron abgegeben werden, weil durch den oder die vorhergehenden Schocks das EKG vergröbert worden ist.

Bei der bevorzugten, implantierten Vorrichtung haben der erste und die folgenden Schocks gewöhnlich eins Energie im Bereich von etwa 0,1 J bis etwa 15 J. Meistens haben die folgenden Schocks dieselbe oder eine kleinere Energie als der erste Schock. Dies ist darauf zurückzu=· führen, daß die zum Zurückführen der nach dem ersten Schock nur noch weniger unregelmäßigen Herzfunktion auf den normalen Sinusrhythmus erforderliche Energie kleiner ist als die Energie, die zum Umwandeln der sehr unregelmäßigen Herzfunktion in die weniger unregelmäßig ge Herzfunktion benötigt wird.

Es kann zwar vorkommen, daß ein Patient schon auf Grund des synchronen oder nichtsynchronen ersten Schocks zu dem normalen Sinusrhythmus zurückkehrt» In den meisten Fällen sind jedoch mehrere energiearme Schocks erforderlich. Der erste Schock hat vor allem die Aufgabe ₉ eine weniger unregelmäßige, leichter beeinflußbare Herz= funktion herbeizuführen, in der ein Ereignis wiederkehrt^ so daß die danach synchron abgegebenen Schocks bewirken können, daß die Herzfunktion weiter vergleichmäßigt oder die Rhythmusstörung vollkommen beseitigt wird. In der be= vorzugten Ausführungsform ist das erfaßbare Ereignis ₉ mit dem die Schocks synchronisiert werden, die Spitze der Zackey die einer R-Zacke weitestgehend ähnelt.

Der Anstiegsgeschwindigkeitsdetektor 20 dient zum Synchronisieren des zweiten und der weiteren energiearmen Schocks. Wenn während eines AbtastZeitraums eine Anstiegs= geschwindigkeit erfaßt wird, die ebenso hoch oder höher ist als die höchste während des vorhergehenden AbtastZeitraums gemessene Anstiegsgeschwindigkeit von beispielsweise 1 kann während dieses bestimmten Teils der Wellenform^ zugsweise an seiner Spitze, ein Schock abgegeben werden_t

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Mittels der programmierbaren Logikschaltung 22 kann das Impulsintervall zwischen etwa 10 ms und etwa 5 Sekunden variiert werden. Dabei wird ein Impulsintervall von etwa 80 ms bis etwa 1,5 Sekunden bevorzugt. Es versteht sich, daß das Impulsintervall nicht notwendigerweise kontinuierlich ist, sondern in eine Reihe von diskreten Zeitabschnitten aufgeteilt werden kann, die gewöhnlich kürzer sind als eine Millisekunde. In einer bevorzugten Ausführungsform wird festgestellt, in welchem dieser Zeitabschnitte die höchste Anstiegsgeschwindigkeit auftritt. Dies kann kurz nach dem zuletzt abgegebenen Schocic der Fall sein oder zwei oder mehr Takte danach, wenn die Schaltung feststellt, daß die darin gespeicherten Daten aktualisiert werden müssen. Die Theorie besagt, daß die Wirksamkeit jedes späteren Schocks von seinem Energiegehalt, der Genauigkeit seiner Synchronisierung mit dem betreffenden EKG-Abschnitt und der zwischen dem ersten Schock und dem betrachteten Schock verstrichenen Zeit abhängt.

Zur Erläuterung der Funktion der Vorrichtung ist in der Figur 2 eine intrakardiale Kurve dargestellt, aus der hervorgeht, wie ein normales EKG zu einem Kammerflimmern degeneriert, das durch einen ersten energiearmen Schock vergröbert und durch einen zweiten Schock weiter vergröbert wird und kurz nach der Abgabe eines synchronen energiearmen dritten Schocks wieder in einen normalen Sinusrhythmus übergeht.

Bei der Kammertachykardie ist die Synchronisation der Wellenform bereits gebräuchlich. Dagegen hat man bisher nicht angenommen, daß bei der Behandlung eines Kammerflimmerns eine Synchronisation möglich ist, weil die Wellenform eine so hohe Frequenz hat und fast völlig regellos

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ist. Es hat sich aber gezeigt, daß mit einer bipolaren Meßelektrodenanordnung mit zwei Elektroden, die in der rechten Herzkammer in geringem Abstand voneinander angeordnet sind, die Wellenform des EKG- auch bei einem Kamme rf limmern so genau erfaßt werden kann, daß eine Peststellung möglich ist, wann die Wellenfront an dem Bipol vorbeigeht bzw. sich dem Bipol nähert oder sich von dem Bipol wieder entfernt. Mit Hilfe einer geeigneten Schaltung der hier beschriebenen Art kann man daher Impulse mit der beim Flimmern auftretenden Wellenform synchronisieren und in einer bestimmten Beziehung zu der Wellenform abgeben. Bei einer günstigen Beziehung zwischen der Wellenfront und den Defibrillationselektroden kann eine etwas größere Masse des Myokards de— polarisiert und die Wellenform jedenfalls geringfügig ir@r= gröbert werden. Wiederholte Schocks beeinflussen bei ähnlicher zeitlicher Steuerung dann immer größere Teile des Myokards, bis die aufeinanderfolgenden Schocks schließlich eine vollständige Defibrillation herbeigeführt haben, was durch jeden einzelnen dieser Schocks nicht hat= te erzielt werden können. Man kann die Schocks wahrschein·= lieh über einen Katheter an einen kleinen Bereich des Myo= kards oder über das Herz umgebende Epikardialelektroden global abgeben. Da die kritische Zeitsteuerung letzten Endes von der jeweiligen geometrischen und zeitlichen Beziehung zwischen der Wellenfront und den Meßelektroden 12 abhängt ₉ ist es nicht überraschend, daß mit festgelegten Impulsin= tervallen, beispielsweise zwischen den Impulsen nach Kugel·= berg, oder bei Einhaltung einer Schutzzone, befriedigende Ergebnisse nicht immer erzielt werden können. Wenn man da= gegen die zeitliche Steuerung der Impulse in Abhängigkeit von den Eigenschaften der das Herz depolarisierenden WeI= lenfront vornimmt, wie dies hier beschrieben wirdp kann man gute Ergebnisse erzielen.

Es wird zwar angenommen, daß die vorstellend "beschriebene Arbeitsweise bei den meisten Herzrhythrausstörungen mit Erfolg angewendet werden kann, doch ist es zweckmäßig, daß noch eine weitere Behandlungsmb'glichkeit zur Verfugung steht, wenn die energiearmen Schocks nicht zu dem gewünschten Ergebnis führen. Die bekannten implantierbaren Defibrillatoren geben zur Herzrhythmuskorrektur über die Schockabgabeelektroden größere Energien beispielsweise im Bereich von 35 bis 50 J ab. Ein Ausführungsbeispiel eines derartigen implantierbaren automatischen Defibrillator ist in der DE-AS 21 04 591 angegeben. Vorzugsweise kann die vorliegende Vorrichtung auch derartige energiereichere Schocks abgeben. Aus diesem Grunde soll der Ladekreis 21 imstande sein, unter Steuerung durch die Logikschaltung 22 und den Pestkörperschalter 50 den Energiespeicher 28 so hoch aufzuladen, daß er Schocks von bis zu etwa 30 bis 35 J abgeben kann.

Vorstehend wurde die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die jedoch im Rahmen des Erfindungsgedankens vom Fachmann abgeändert werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Behandlung einer rhythmusgestörten, sehr unregelmäßigen Herzfunktion unter Herbeiführung eines normalen Sinusrhythmus über ein Zwischenstadiums in dem die Herzfunktion noch rhythmusgestörtj aber weniger unregelmäßig ist und in ihr ein Ereignis wiederkehrend auf= trittj gekennzeichnet durchs

Eine Einrichtung, die auf das Auftreten einer rhythmusgestörten, sehr unregelmäßigen Herzfunktion durch die Abgabe eines ersten energiearmen Schocks anspricht, der zum Auftreten der noch rhythmusgestörten,, aber weniger unregelmäßigen Herzfunktion führt,

eine Einrichtung, die feststellt, ob das Herz wieder im normalen Sinusrhythmus arbeitet,

eine Einrichtung zur wiederholten Abgabe von weiteren energiearmen Schocks an das Herz während eines vorherbestimmten Zeitraums, bis das Herz wieder im Sinusrhythmus arbeitet,

eine Einrichtung zum Synchronisieren der weiteren Schocks mit dem während der noch rhythmusgestörten, aber weniger unregelmäßigen Herzfunktion wiederkehrenden Ereignis_β

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schock und die weiteren Schocks gleich stark sind.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Schocks schwächer sind als der erste Schock.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wiederkehrende Ereignis die Anstiegsflanke einer R— zackenähnlichen Zacke ist", die während der noch rhythmusgestörten, aber weniger unregelmäßigen Herzfunktion auftritt. ;

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitabstand zwischen dem ersten Schock und dem ersten der weiteren Schocks -allgemein vorherbestimmt ist. i

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schock synchron mit dem wiederkehrenden Ereignis abgegeben wird.

7· Vorrichtung nach einemjder Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erfassen der rhythmusgestörten, sehr unregelmäßigen Herzfunktion.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Synchronisieren der Abgabe des ersten Schocks mit dem während der rhythmusgestörten Herzfunktion wiederkehrenden Ereignis.

9. Vorrichtung zur Korrektur einer abnormalen Herzfunktion, gekennzeichnet durch:!-

Eine Meßelektrodenanordnung, die in:die rechte Herzkammer implantierbar ist, ν

zwei in das Herz oder im Bereich deö Herzens implantierbare Entladungselektroden,

einen Rhythmusstörungsdetektor zum Empfang von mittels

der Meßelektrodenanordnung erfaßten

Signalen,

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einen Anstiegsgeschwindigkeitsdetektor zum Empfang der genannten Signale von der Meßelektrodenanordnung,

eine Einrichtung^ die auf das Erfassen einer Rhythmusstörung durch den Rhythrausstörungsdetektor dadurch anspricht, daß sie- über die Entladungselektroden einen energiearmen Sch'ock an das Herz abgibt,

eine Einrichtung- zum Vergleich der Anstiegsgeschwindigkeit mit einem bekannten Bezugssignal und zur Abgabe eines zweiten und darauffolgender Schocks an das Herz über die Entladungselektroden während eines vorherbestimmten Zeitraums, wobei der zweite und die darauffolgenden Schocks synchron mit einem in den von der Meßelektrodenanordriung erfaßten Signalen wiederkehrenden Ereignis abgegeben werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch S₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung implantierbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9> gekennzeichnet durch eine Defibrilliereinrichtung, die zur Abgabe eines Defibrillationsschocks an das Herz aktiviert wird, wenn durch die Abgabe einer vorherbestimmten Anzahl von energiearmen Schocks die gewünschte Wirkung nicht erzielt worden ist.