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Die Erfindung betrifft einen Herzschrittmacher.
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Es ist bekannt, einen Herzschrittmacher entweder bei
Patienten mit Tachykardie oder Bradykardie anzuwenden.
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Bei Tachykardie arbeitet der Schrittmacher wie folgt: vor
dem natürlichen Stimulus sendet er ein
Depolarisationssignal, das ein Refraktärstadium mit festgelegter
Zeitdauer bestimmt, um die im Herzen zirkuläre
Einstromverbreitung zu unterbrechen; nach Beendigung
dieser Zeitdauer fängt die natürliche Depolarisation des
Herzens wieder an, bis der natürliche Herzzyklus
ausgelöst wird. Die bekannten Herzschrittmacher speichern
einen vorangehenden Tachykardieanfall und, indem sie nach
dessen Ablauf, von der letzten Herzkontraktion an, die
Dauer ableiten, muß, damit ein Flimmern vermieden wird,
ein Depolarisationssignal gesendet werden.
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Diese Herzschrittmacher weisen einen Nachteil auf, denn
sie können nicht unterscheiden, ob der Patient sich in
einer aufrechten oder liegenden Position befindet. Die
Dauer des Tachykardie-Zyklus ist unterschiedlich, je
nachdem ob der Patient aufrecht steht oder liegt.
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Während z.B. ein natürlicher Herzzyklus ungefähr 800ms
dauert, kann ein Tachykardie-Zyklus bei einem liegenden
Patienten 300ms dauern, aber nur 270ms bei diesem
Patienten in aufrechter Position.
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Wenn die letzte gespeicherte Herzkrise stattfand, als der
Patient lag, folgert der Schrittmacher, daß, von der
letzten Herzkontraktion ausgehend, das
Depolarisationssignal
nach einer Zeitdauer von 280ms abgegeben werden
muß. Wenn der Patient mit einem Zyklus von 270ms steht,
zeigt der Schrittmacher keine Wirkung, denn sein
Depolarisationssignal wurde zu spät abgegeben (280ms); es
hätte jedoch bei ungefähr 250ms abgegeben werden müssen,
um der aufrechten Position der Person Rechnung zu tragen.
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Bei Bradykardie ist es ganz anders: Das Auslösen des
Herzzyklus muß unbedingt mit einer bestimmten Frequenz
stimuliert werden. Die bekannten Herzschrittmacher sind
im allgemeinen lagenunabhängig vom Patienten eingestellt;
dennoch kann die Stimmulierung z. B. der Kontrolle des
Herzvorhofes, dem Q-T-Intervall zwischen den Q-Zacken und
T-Wellen des Kardiogrammes, der Temperatur des Patienten,
seiner Atmung oder seiner Aktivität angeglichen werden.
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Diese Herzschrittmacher können nicht direkt
unterscheiden, ob der Patient aufrecht steht oder liegt.
Während seines Schlafs benötigt der Patient keinen so
schnellen Herzrhythmus wie bei einer Aktivitätsperiode,
oder erfordert einen anderen Betriebsablauf des
Schrittmachers. Es ist z.B. für einige Patienten
wünschenswert, je nach Bedarf, von einem Betriebsablauf
mit gesteuerter Frequenz auf einen mit sequentiellen
Ablauf oder einen herkömmlichen Betriebsablauf
überzugehen.
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Die EP-A-0 222 681 beschreibt einen Herzschrittmacher,
welcher den Stimulationsrhythmus durch ein Signal
beeinflußt, das von der Belastung des Patienten abhängt.
Er weist mindestens zwei von der körperlichen Anstrengung
abhängige Signalmeßanzeiger und Leitungen auf, um
gemeinsam diese Signale zum Erhalt eines neues Signals zu
verarbeiten, welches von den beiden vorhergehenden
Signalen abhängt. Er weist gleichfalls einen
Quecksilberunterbrecher
auf, der die momentane Lage des Patienten
(aufrecht oder liegend) erkennen kann.
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Er mißt zudem die Aktivität des Patienten mit einem
Beschleunigungsfühler. Damit wird eine echte Steuerung
des Stimulationsrhythmus an die Aktivität des Patienten
durch komplexe Bauteile und Schaltungen zur Verfügung
gestellt.
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Diese Druckschrift gehört zum Stand der Technik im Sinne
des Artikels 54 (3) und (4) des EPÜ und kann nur im
Hinblick auf die Neuheit entgegengestellt werden, wobei
diese sich erfindungsgemäß aus dem Vorhandensein eines
Oszillators ergibt, der von der Lage des Patienten
abhängig ist.
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Die US-A-3 518 997 zeigt einen Herzsschrittmacher, gemäß
dem Oberbegriff von Anspruch 1, bei welchem jedoch die
Umschaltung auf einen der beiden Oszillatoren manuell in
Abhängigkeit von der Aktivität des Patienten mit einem
magnetischen Unterbrecher betätigt werden muß.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, einen Herzschrittmacher
zur Verfügung zu stellen, dessen Funktionszyklus sich der
Lage des Patienten anpaßt.
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Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, einen Fühler
anzubieten, der automatisch und einfach die Lage des
Patienten bestimmt, um den Funktionszyklus des
Stimulationsgeräts daran anzupassen.
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Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, einen
Herzschrittmacher zur Verfügung zu stellen, dessen
Betriebsablauf der Lage des Patienten angepaßt werden
kann.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Herzschrittmacher mit
einem ersten Oszillator zum Definieren eines
Herzschrittmacherrhythmus, der dem einer aufgerichteten
Person entspricht, einem zweiten Oszillator zum
Definieren eines Herzsschrittmacherrhythmus, der dem
einer liegenden Person entspricht, einer Auswahlstufe zum
Bereitstellen von Stimulationssignalen entsprechend dem
Rhythmus eines der beiden Oszillatoren, je nachdem, ob
sich die Person in aufrechter oder liegender Position
befindet, gekennzeichnet durch einen Positionsfühler zum
Erfassen der aufrechten oder liegenden Position der
Person und einer Entscheidungsstufe, die anhand der
Information des Fühlers entscheidet, in welcher Position
sich die Person befindet und dementsprechend die
Auswahlstufe auf einen der beiden Oszillatoren schaltet.
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Die Erfindung weist ferner weitere Merkmale auf:
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- Der Positionsfühler besteht aus einer isolierten Kugel,
in der sich eine magnetische Kugel befindet, wobei
außerhalb der isolierten Kugel Näherungsfühler angebracht
sind, die das Vorhandensein der magnetischen Kugel
anzeigen, wenn diese in die Nähe eines der
Näherungsfühler kommt.
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- Die Näherungsfühler sind um den Äquator der isolierten
Kugel angebracht.
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- Die Näherungsfühler sind an den Polen der isolierten
Kugel angebracht, wodurch die Vertikalachse definiert
ist.
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- Die Näherungsfühler sind Induktionsfühler.
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- Nach der Implantation sind ohne weiteren Eingriff
horizontale und vertikale Bezugsachsen programmierbar.
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- Die Entscheidungsstufe kann anhand der Informationen
von dem Fühler in welcher Position sich die Person
befindet, eine Änderung im Betriebsablauf des
Herzschrittmachers bewirken.
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Weitere Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen:
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Fig. 1: ist ein Schaltbild des elektronischen
Schaltkreises des erfindungsgemäßen Herzschrittmachers.
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Fig. 2: ist eine schematische Ansicht eines
Positionsfühlers eines Patienten, der beim
erfindungsgemäßen Herzschrittmacher anwendbar ist.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ersichtlich, daß der
Herzschrittmacher in seinem unteren Zweig über folgendes
verfügt: eine Elektrode 1 zum Anzeigen des Herzsignals
und der Stimulation, ein Herzsignalverstärker 2, einen
Schaltkreis 3, der ein Refraktärstadium zum Vermeiden von
physiolgisch- oder elektronisch bedingten unzeitigen oder
zufälligen Auslösungen bestimmt, einen Oszillator 4, der
die Stimulationsperiode bestimmt, wenn der Patient sich
im aufrechten Zustand oder in Bewegung befindet, eine
Auswahlstufe 5, die durch einen Schalter mit zwei
Eingängen und einem Ausgang dargestellt wird, und einen
Ausgangsverstärker 6, dessen Ausgang an die Elektrode 1
angelegt ist.
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In seinem oberen Zweig in Fig. 1, weist der Schrittmacher
ferner einen Fühler 7 auf, der die Position der Person,
aufrecht oder liegend, mißt, einen Verstärker 8, eine
Verzögerungsschaltung 9, zur Vermeidung von zu häufigen
oder zu schnellen Schaltungen, einen Oszillator 10, der
die Stimulationsperiode bestimmt, wenn der Patient liegt
und eine Entscheidungsstufe 11, die durch den Ausgang der
Verzögerungsschaltung 9 gesteuert wird und die Position
des Schalters 5 in Abhängigkeit von der Lage des
Patienten steuert.
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Die beiden Oszillatoren 4 und 10 sind jeweils mit einem
der Eingänge des Schalters der Auswahlstufe 5 verbunden.
Sie sind ständig auf Eigenfrequenz in Betrieb, aber das
Ausgangssignal eines der beiden wird auf den Verstärker
des Ausgangs 6 übertragen.
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Die Elektrode 1 zeigt als Referenz das natürliche Signal,
z.B. ein Herzvorhofsignal, ein Kammersignal oder sonstige
an.
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Der Positionsfühler 7 ermöglicht es die aufrechte oder
liegende Position des Patienten zu bestimmen. In einem
besonderen Ausführungsbeispiel ist dieser Fühler ein
Induktionsfühler und weist (Fig. 2) folgendes auf: Eine
isolierte Kugel 12 geringer Stärke mit zwei Öffnungen an
den Polen 13, 14 und mit Schlitzen 15, 16, 17, 18 an
ihrem Äquator, die regelmäßig verteilt sind, von denen
nur drei auf Zeichnung 2 sichtbar sind; im Inneren der
Kugel 12 befindet sich eine Kugel 19 aus magnetischem
Material, welche in der ersten in Abhängigkeit von der
Lage der Person rollt. Außerhalb der Kugel 12 sind
Näherungsfühler aus einem Kern und einer Wickelung
angebracht, die mit einem nicht dargestellten,
herkömmlichen Schaltkreis verbunden sind. Jeder einzelne
dieser Fühler hat seine eigene Induktivität, deren Wert
variiert, wenn die Kugel 19 in der Nähe des Mantels ist.
Je nach der Lage der Person kann jeder einzelne Fühler
auf diese Weise ein erstes Signal geben, wenn die Kugel
nicht da ist, und ein zweites, vom ersten verschiedenes,
wenn sich die Kugel gegenüber des Fühlers in der Kugel 12
befindet.
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Der Positionsfühler 7 ist mit der Achse der Pole
implantiert, die vertikal angeordnet ist. Einer der
beiden Näherungsfühler 20 und 21 zeigt dann die aufrechte
Position der Person an, wenn die Kugel ihr gegenüber
liegt (dies ist der Fall in Fig. 2). Wenn die Person
liegt, so gibt einer der Äquatorfühler die Lage des
Patienten an. In Fig. 2 sind nur zwei dieser
Äquatorfühler 22 und 23 dargestellt. Ihr jeweiliger
Mantel ist vorzugsweise mit großen magnetischen Polen
ausgestattet, um das Vorhandensein der Kugel an
irgendeinem Punkt eines Schlitzes 15-18 anzuzeigen. Die
Schlitze sind, ebenso wie die Polaröffnungen 13, 14, nur
wahlweise vorgesehen und nicht unverzichtbar. Genauso
könnte man die Polarfühler 20, 21 nicht vorsehen: Wenn
nämlich einer der Äquatorfühler die Kugel anzeigt, dann
liegt der Patient, aber wenn sie von keinem angezeigt
wird, dann befindet sich die Person in aufrechter
Position oder in Bewegung.
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Gleichfalls kann man völlig gleiche oder ungleiche, auf
drei senkrechten Axen angeordnete Fühlerpaare und einen
programmierbaren Verstärker 8 so vorsehen, daß nach der
Implantation die horizontalen und vertikalen Bezugsachsen
durch eine geeignete Auswahl der Fühler programmiert
werden können.
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Zurückkommend auf Fig. 1 ist festzustellen, daß die
Verzögerungsschaltung 9 eine Besonderheit aufweist. Diese
Schaltung hat die Aufgabe, die Wahrnehmung der
Lagenveränderung des Patienten der Entscheidungsstufe 11,
ein wenig zu verzögern.
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Wenn der Patient liegt und seine Lage ändert, ist nur
eine Verzögerung von einigen Sekunden nötig, um ihn auf
den einer Aktivitätsperiode entsprechenden Herzrhythmus
zurückzubringen, eine kleine Verzögerung ist aber dennoch
notwendig, um zu vermeiden, daß sich der Herzrhythmus
ändert, wenn sich nur die Lage ändert, der Patient aber
in liegender Position bleibt. Wenn er sich in aufrechter
Position befindet und sich hinlegt, müssen vorzugsweise
einige Minuten gewartet werden, bevor der Herzrhythmus
verlangsamt wird.
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Unter Berücksichtigung der Signale des Positionsfühlers 7
und der Verzögerung, die durch die Schaltung 9 entsteht,
steuert die Entscheidungsstufe 11 das Kippen der
Auswahlstufe 5 in Richtung des Oszillators 4, der den
Herzrhythmus für die aufrechte Lage (in Bewegung
befindliche Person) bestimmt, oder in Richtung des
Oszillators 10, der den Herzrhythmus für die liegende
Person bestimmt (Ruhe- oder Schlafstellung).
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Außerdem wurde festgestellt, daß sich die
Stimulationsschwelle beim Übergang von der liegenden in die aufrechte
Position, insbesondere auf Herzvorhofniveau, erhöht. Um
diese Schwellenerhöhung abzuschwächen, die mit dem
Übergang zum Klinostatismus verbunden ist, wird
erfindungsgemäß eine automatische Erhöhung des
Amplitudensignals des Ausgangsstimulationsgeräts und
gegebenenfalls einer Verlängerung der Dauer dieses
Signals vorgesehen.
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Der erfindungsgemäße Herzschrittmacher ist bei
Tachykardie und Bradykardie anwendbar. Die Unterscheidung
der beiden erfolgt erst auf der Ebene der Oszillatoren 4
und 10, deren Frequenzen bei Tachykardie oder bei
Bradykardie angepaßt werden müssen.
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Der Herzschrittmacher kann desweiteren mit einem
Schwellenfolger multiprogrammierbar sein, der ermöglicht,
daß extern und regelmäßig die endokavitäre
Stimulationsschwelle berechnet werden kann. Er kann
schließlich auf Vorhofebene, insbesondere beim Syndrom
der sinsualen Bradykardie-Tachikardie oder auf der Höhe
des Ventriculus angewendet werden. Die Anpassung der
Betriebsweise des Herzschrittmachers an die jeweilige
Lage des Patienten, stellt ein bewegliches
Trägheitsmoment dar, das es ermöglicht sich einer
gegebenen Stellung, Bauchlage oder aufrechte Stellung,
als Puffer bei Positionsänderungen anzupassen.
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Schließlich kann der erfindungsgemäße Herzschrittmacher
in Abhängigkeit von der aufrechten oder liegenden
Position des Patienten eine Änderung der Betriebsweise
des Schrittmachers steuern, um von einer geregelten
Frequenz auf eine bedarfsgerechte Stimulationsfrequenz zu
wechseln.