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Die
vorliegende Erfindung betrifft Mehr-Herzbereich Reizungssysteme
für das
Reizen erster und zweiter Bereiche eines Herzens eines Patienten,
insbesondere rechter und linker Herzkammern, z.B. der rechten und
linken Ventrikel, und welches in ausgewählten Reizungsmoden betriebsfähig ist,
während ungeeignete
Antworten auf doppeltes Fühlen
einer hervorgerufenen Depolarisation, durchgeführt bzw. geleitet zwischen
den Bereichen, vermieden werden.
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In
erkrankten Herzen, die Konduktionsdefekte aufweisen, und bei kongestiver
Herzinsuffizienz (congestive heart failure, CHF), werden Herzdepolarisationen,
die normalerweise in einer oberen oder unteren Herzkammer auftreten,
nicht in einer rechtzeitigen Weise entweder innerhalb der Herzkammer oder
zu der anderen oberen oder unteren Herzkammer geleitetet bzw. durchgeführt. In
solchen Fallen kontrahieren die rechte und linke Herzkammer nicht in
optimaler Synchronie miteinander und der Herzausstoß leidet
aufgrund der Durchführungsdefekte. Zusätzlich treten
spontane Depolarisationen des linken Atriums oder linken Ventrikels
bei ektopischen Foci in diesen linken Herzkammer auf, und die natürliche Aktivierungssequenz
ist in grober Weise gestört.
In solchen Fällen
verschlechtert sich der Herzausstoß, da die Kontraktionen der
rechten und linken Herzkammern nicht genügend synchronisiert sind, um
Blut daraus auszustoßen.
Ferner können
signifikante Durchführungs- bzw. Leitungsstörungen zwischen
dem rechten und linken Atrium in einem linken Herzflattern oder
Fibrillation resultieren.
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Es
wurde vorgeschlagen, dass verschiedene Leitungsstörungen,
sowohl Bradykardie als auch Tachykardie einer Herzkammer einbeziehend,
von Reizungspulsen profitieren könnten,
die an mehreren Elektrodenstellen, positioniert in oder an einer
einzelnen Herzkammer oder in der rechten und linken Herzkammer in
Synchronie mit einer Depolarisation angelegt werden, welche bei
zumindest einer der Elektrodenstellen gefühlt worden ist. Es wird angenommen,
dass der Herzausstoß signifikant
verbessert werden kann, wenn die Synchronie der linken und rechten
Kammer wieder hergestellt wird, insbesondere in Patienten, die an
dilatierter Kardiomyopathie und CHF leiden.
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Eine
Anzahl von Vorschlägen
wurde vorgebracht für
das Bereitstellen von Reizungstherapien, um diese Bedingungen zu
mildern und eine synchrone Depolarisation und Kontraktion einer
einzelnen Herzkammer oder der rechten und linken, oberen und unteren
Herzkammern wieder herzustellen, wie im Detail beschrieben in den
U.S. Patenten 5,403,356, 5,979,970 und 5,902,324 und in den U.S. Patenten
5,720,768 und 5,792,203. Die Vorschläge, die in den U.S. Patenten
3,937,226, 4,088,140, 4,548,203, 4,458,677, 4,332,259 erscheinen,
sind zusammengefasst in den U.S. Patenten 4,928,688 und 5,674,259.
Die Vorteile des Bereitstellens von Fühlern an Reizungs-/Fühlelektroden,
angeordnet sowohl in der rechten als auch linken Herzkammer, wird
adressiert in den '688
und '259 Patenten
sowie in den U.S. Patenten 4,354,497, 5,174,289, 5,267,560, 5,514,161
und 5,584,867.
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Die
medizinische Literatur offenbart ferner eine Anzahl von Ansätzen des
Bereitstellens von bi-atrialem und/oder bi-ventrikulärem Reizen
wie ausgeführt
in: Daubert et al., „Permanent
Dual Atrium Pacing in Major Intra-atrial Conduction Blocks: A Four
Years Experience",
PACE (Vol. 16, Part II, NASPE Abstract 141, p. 885, April 1993);
Daubert et al., „Permanent
Left Ventricular Pacing With Transvenous Leads Inserted Into The
Coronary Veins",
PACE (Vol. 21, Part II, pp 239–245,
Jan. 1998); Cazeau et al., „Four
Chamber Pacing in Dilated Cardiomyopathy", PACE (Vol. 17, Part II, pp. 1974–1979, November
1994); und Daubert et al., „Renewal
of Permanent Left Atrial Pacing via the Coronary Sinus", PACE (Vol. 15,
Part II, NASPE Abstract 255, p. 572, April 1992).
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Probleme
tauchen auf bei der Implementierung von Mehrbereich-Reizung in einer
einzelnen Herzkammer oder in der rechten und linken Herzkammer,
reizend innerhalb des Kontexts von konventionellen Timing- und Steuerungssystemen,
für die Charakterisierung
und Beantwortung von Fühlereignissignalen,
erzeugt durch Fühlverstärker, gekoppelt an
mit Abstand angeordnete Reizungs-/Fühlelektroden. Ungeeignete Antworten
können
durch Depolarisationen getriggert werden, geleitet zwischen den
separierten Reizungs-/Fühlelektrodenstellen
und erfühlt
durch Fühverstärker, gekoppelt
an jene Reizungs-/Fühlelektroden,
welche das Timing der Lieferung von aufeinander folgenden Reizungspulsen
erschüttern.
In Rechts- und Linksherz-Reizungssystemen tauchen Reizungs- und
Fühlprobleme
auf, wenn die Rechts-nach- Links-
oder Links-nach-Rechts-Leitungsverzögerungen variieren, abhängig von
der Rechts- und
Links-Ventrikel-Reizungs-/Fühlelektrodenplatzierung, Übergangsbedingungen
des Herzens und chronische CHF.
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In
modernen Herzschrittmachern ist es üblich, gewisse Blanking- bzw.
Unterdrückungs-
und refraktäre
bzw. unempfängliche
Perioden zu definieren, die eingeleitet werden nach der Lieferung
eines Reizimpulses und Fühlen
einer Depolarisationswelle, die Reizungs-/Fühlelektrode durchläuft. Die
Eingabeterminals des Fühlverstärkers werden
effektiv entkoppelt von den Reizungsfühlelektroden während der Blankingperioden,
die der Lieferung eines Reizimpulses folgen. Die Blankingperioden
sind kürzer
als refraktäre
Perioden, welche gestartet werden nach sowohl Fühlereignissen als auch einer
Lieferung von Reizimpulsen.
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Fühlereignisse,
detektiert von einem Fühlverstärker, einem
Time-Out bzw. einer Zeitabschaltung einer Blanking Periode folgend
und während dem
Zeitabschalten dessen refraktärer
Perioden werden charakterisiert als „refraktäre Fühlereignisse", und Fühlereignisse,
auftretend nach einem Time-Out der refraktären Perioden, werden charakterisiert
als „nicht
refraktäre
Fühlereignisse". Nicht refraktäre Fühlereignisse
triggern bzw. veranlassen das Neustarten von Reizungs-Escape-Intervallen oder
der AV-Verzögerung
in AV-synchronen Schrittmachern. Refraktäre Fühlereignisse starten verschiedene
Nachereigniszeitperioden neu, einschließlich refraktäre Perioden,
wie beschrieben weiter unten, um ein ungeeignetes Aufspüren von
sich wiederholenden Lärmsignalen
zu vermeiden, die fälschlicherweise
als Fühlereignisse
detektiert werden.
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Ein
gelieferter Reizimpuls „nimmt" das Herz ein, wenn
dessen Lieferung an eine Reizungs-/Fühlelektrode
eine myokardiale Kontraktion und Depolarisationswelle verursacht
oder „hervorruft", die weg von der
Reizungs-/Fühlelekrodenstelle
geleitet wird. Die Depolarisationswelle und begleitende Kontraktion
kann verzögert
werden im kranken Herzen, derart dass die Depolarisationswelle mittels
eines Fühlverstärkers gefühlt werden
kann, gekoppelt an eine weitere Reizungs-/Fühlelektrode an einer weiteren
Stelle, beabstandet von der gereizten Reizungs-/Fühlelektrodenstelle.
Die hervorgerufene Depolarisationswelle kann die nicht gereizten
Reizungs-/Fühlelektroden
nach einem Time-Out der Nachreizungs-Blanking-Periode des Fühlverstärkers erreichen
und während
einer Nachereigniszeitperiode, z. B. einer refraktären Periode,
gefühlt
werden und fälschlicherweise
als ein refraktäres
Fühlereignis
charakterisiert werden. Das verzögerte
Fühlen
in der einen oder anderen der gereizten Stellen kann auch auftreten, wenn
der Reizungspuls, geliefert an diese Stelle, es verfehlt, das Herz
einzunehmen. Das fälschlicherweise
charakterisierte refraktäre
Fühlereignis
startet die Nachereignis-Blanking-
und refraktären
Perioden neu. Das Neustarten dieser Nachereigniszeitperioden kann
mit den Fühlern
oder der ordentlichen Charakterisierung von anschließenden wahren
spontanen Depolarisationen interferieren und Lieferung von Reizungspulsen
unterbrechen.
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In
Doppelkammer- (doppelatrialen oder doppelventrikularen) Schrittmachern
werden Reizungspulse an die eine oder andere oder beide der rechten und
linken Herzkammern nach Auslaufen des Reizungs-Escape-Intervalls
geliefert. Das Escape-Intervall wird neu gestartet nach der Lieferung
eines Reizungspulses oder nach einem nicht-refraktären Fühlereignis.
Nachereigniszeitperioden werden gestartet auf die Lieferung eines
Reizungspulses oder auf ein refraktäres oder nicht-refraktäres Fühlereignis
hin. Die verzögerte
Rechts-zu-Links oder Links-zu-Rechts-Leitung einer hervorgerufenen
Depolarisation, von der Lieferung eines Reizungspulses an die rechte
oder linke Herzkammer jeweils resultierend, und die Besitzergreifung
dieser Herzkammer durchläuft
die nicht gereizte Reizungs-/Fühlelektrode nach
einer Verzögerung,
die es ihm ermöglicht,
gefühlt
zu werden und fälschlicherweise
als ein refraktäres
Fühlereignis
charakterisiert zu werden. In gleicher Weise durchläuft die
verzögerte Rechts-zu-Links
oder Links-zu-Rechts-Durchleitung einer spontanen Depolarisation,
die zuerst in der rechten oder linken Herzkammer jeweils auftritt,
die zweite Reizungs-/Fühlelektrode
nach einer Verzögerung,
die es ihr ermöglicht,
wiederum gefühlt
zu werden und fälschlicherweise
das zweite Mal als eine refraktäre
Fühlung
charakterisiert zu werden. Hier kann ebenfalls ein zweites Neustarten
von Nachereigniszeitperioden aufgrund des fälschlicherweise charakterisierten
refraktären
Fühlereignisses
in dem Fehler resultieren, dass angemessen auf das nächste wahre
spontane Fühlereignis
in jeder der rechten und linken Herzkammern geantwortet wird. Folglich
kann das Timing der Lieferung von bi-atrialen oder bi-ventrikulären Reizungspulsen
auch gestört
werden.
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Ähnliche
Probleme treten auf in AV-sequentiellen, bi-atrialen und/oder bi-ventrikulären Reizungssystemen
der oben beschriebenen Typen. Ein V-A-Reizungs-Escape-Intervall
wird typischerweise neu gestartet durch eines der folgenden Ereignisse: Lieferung
eines ventrikulären
Reizungspulses am Time-Out einer AV-Verzögerung; ein spontanes, nicht-refraktäres, ventrikuläres Fühlereignis,
gefühlt in
einem Ventrikel vor dem Time-Out der AV-Verzögerung; oder ein spontanes,
nicht-refraktäres,
ventrikuläres
Fühlereignis,
gefühlt
in einem Ventrikel vor dem Time-Out des V-A-Escape-Intervalls. Ein
Satz von postventrikulären
Ereignistimern wird gestartet auf jedes solches Ereignis und zeitabschalten
postventrikuläre
Ereignisperioden z.B. atrial- und ventrikuläre-Blanking-Perioden und refraktäre Perioden
und das URI. Die postventrikulären
Ereignistimer starten zumindest eine postventrikuläre Ereignisperiode,
die die Behandlung eines Atrial- bzw. Herzvorhof-Fühlereignisses
bewirkt, das während
deren Time-Out auftritt. Beispielsweise kann ein Atrial-Fühlereignis,
das während
des Time-Out einer postventrikulären
atrialen refraktären
Periode (post-ventricular atrial refractory period, PVARP) auftritt,
ignoriert werden für
Zwecke des Zurücksetzens
des V-A-Escape-Intervalls und Starten der AV-Verzögerung.
Die PVARP ist typischerweise programmierbar und kann gesetzt werden,
um jede Antwort auf ein Atrial-Fühlereignis
zu verhindern, das hervorgerufen werden kann durch Fühlen der
antegraden Leitung der spontanen oder hervorgerufenen ventrikulären Depolarisation
durch die Atria und zu den atrialen Reizungs-/Fühlelektroden.
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Das
PVARP-, VRP (ventrikuläre
refraktäre Periode)
und URI-Intervall werden neu gestartet jedes Mal, wenn ein ventrikulärer Reizungspuls
geliefert wird und man immer ein refraktäres oder nicht-refraktäres ventrikuläres Fühlereignis
auftritt. Es ist wichtig anzumerken, dass die Herzen von Patienten in
CHF regelmäßig weite
QRS-Komplexe und verlängerte
Durchleitungsverzögerungen
von bis zu 200 msek zwischen Elektroden, implantiert in Relation
zu den rechten und linken Ventrikeln, zeigen. Diese verlängerte Verzögerung resultiert
in der Möglichkeit
des Fühlens
von rechts- und links-ventrikulären
Fühlereignissen,
hervorgerufen durch dieselbe spontane ventrikuläre Depolarisation zu Zeiten,
die so separiert sind, dass das zweite ventrikuläre Fühlereignis die Nachereigniszeitperioden,
insbesondere die PVARP, neu startet, die auf das frühere ventrikuläre Fühlereignis
derselben Depolarisation gestartet wurden. Das Neustarten der PVARP
kann ein wahres atriales Fühlereignis
verursachen, welches das V-A-Escape-Intervall
nicht beenden und die AV-Verzögerung neu
starten kann. Dies kann den Verlust der atrialen und ventrikulären Synchronisation
verursachen und reduziert effektiv die atriale Rate, die aufgespürt werden
kann. Das Neustarten des URI kann zur Ausdehnung der AV-Verzögerung führen und
das Neustarten der VRP kann verursachen, dass eine wahre ventrikuläre Depolarisation
als ein refraktäres
ventrikuläres Fühlereignis
charakterisiert wird.
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Ähnliche
Timing-Probleme können
auch auftreten, wenn getriggerte Reizungspulse an mehrere Stellen
in einer einzelnen Herzkammer geliefert werden und andere Timing-Umstände tre ten
auf mit dem Neustarten von Reizungs-Escape-Intervallen innerhalb
beliebiger der oben Beschriebenen.
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Die
vorliegende Erfindung ist daher auf das Bereitstellen von Mehrbereichs-Reizung
in einer einzelnen Herkammer oder rechte und linke Herzkammer-Reizungssysteme
gerichtet, die das Verlängern der
Nachereigniszeitperioden vermeiden, die verursachen, dass Reizung
gehemmt wird oder zu asynchroner Reizung zurückkehrt, aufgrund einer verzögerten Leitung
bzw. Durchführung
einer einzelnen Depolarisation zwischen Fühlstellen in derselben oder
der rechten und linken Herzkammer.
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Gemäß eines
ersten Aspekts stellt die Erfindung einen Herzschrittmacher für die Lieferung
von ersten und zweiten Reizungspulsen an das Herz bereit, umfassend:
Leitungsmittel
für die
Anordnung von ersten und zweiten Reizungs-/Fühlelektroden an ersten und zweite
mit Abstand versehene Stellen des Herzens;
Fühlmittel
für das
Fühlen
einer spontanen Herzdepolarisation, die die eine oder andere der
ersten und zweiten Reizungs-/Fühlelektrode
durchläuft
und Bereitstellen eines Fühlereignissignals;
einen
Escape-Intervall-Timer, betriebsfähig nach Bereitstellung eines
Fühlereignissignals,
das als nicht-refraktär
charakterisiert wird für
das Starten und Zeitabschalten eines Escape-Intervalls;
Mittel (320)
betriebsbereit nach Bereitstellung eines nicht-refraktären Fühlereignissignals
während
des Time-Out bzw. der Zeitabschaltung des Reizungs-Escape-Intervalls
für das
Beenden und Neustarten des Escape-Intervalls und für das Einleiten
und Zeitabschalten der Nachereigniszeitperiode, geeignet, um ausgedehnt
zu werden auf ein Fühlereignissignal, bereitgestellt
während
sie zeitabgeschaltet wird, sowie eine konditionale bzw. bedingte
refraktäre
Periode hin, gekennzeichnet durch
Mittel, ansprechend auf die
Bereitstellung eines Fühlereignissignals
während
der konditionalen refraktären
Periode für
das Charakterisieren des Fühlereignissignals
als ein refraktäres
Fühlereignissignal, nicht
in der Lage, das Reizungs-Escape-Intervall neu zu starten, die konditionale
refraktäre
Periode zu beenden und die verbleibende Periode der Nachereigniszeitperiode
zu zeitabzuschalten ohne sie auszudehnen,
wobei die unangemessene
Verlängerung
der Nachereigniszeitperiode aufgrund eines Fühlereignisses, resultierend
von einem Fühlen
einer verzögerten Ausbreitung
einer Ein-Herzkammer-Depolarisation zwischen
den ersten und zweiten Reizungs-/Fühlelektrode, vermieden wird
und legitime rechte oder linke Herzkammer-Fühlereignissignale, die danach
auftreten, nicht als refraktär
charakterisiert werden und in der Lage sind, das Escape-Intervall
neu zu starten.
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Gemäß der Erfindung
startet die Lieferung eines Reizungspulses zum Time-Out des vorangehenden
Reizungs-Escape-Intervalls oder ein nicht-refraktäres Rechts-
oder Links-Kammer-Fühlereignis
während
des Reizungs-Escape-Intervalls das Reizungs-Escape-Intervall neu,
typischerweise Nach-Reizungs- oder Nach-Fühlzeitperioden und eine konditionale
refraktäre
Periode. Die konditionale refraktäre Periode ist gesetzt, um
die verzögerte Durchleitungszeit
einer abnormal durchgeleiteten Depolarisation zwischen beabstandeten
Fühlstellen in
derselben oder der rechten und linken Herzkammer zu umfassen.
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Ein
Fühlereignis,
das auftritt während
der konditionalen refraktären
Periode wird behandelt als ein refraktäres Fühlereignis und verlängert z.B.
durch Neustarten die Nach-Fühlperiode
mit Ausnahme der konditionalen refraktären Periode. Die neugestarteten
Nach-Fühlzeit-Perioden jedoch sind
justiert in Relation zu der Zeit des Auftretens des refraktären Fühlereignisses
innerhalb der konditionalen refraktären Periode. Die neugestarteten
Nach-Fühlzeit-Perioden werden vorzugsweise
verkürzt
um die verstrichene Zeit der konditionalen refraktären Periode.
Die verkürzten
Nach-Fühlperioden
ermöglichen
eine geeignete Antwort auf Lärm,
wenn weitere Fühlereignisse
während
des Time-Out der neugestarteten Nach-Fühlperioden
auftreten, sind jedoch nicht so verlängert, als dass sie legitime
Fühlereignisse
davon abhalten, das Reizungs-Escape-Intervall neu zu starten.
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Die
vorliegende Erfindung wird vorzugsweise in Reizungssystemen für die Reizung
und das Fühlen
an mit Abstand versehenen Reizungs-/Fühlelektrodenstellen in einer
einzelnen Herzkammer oder die Reizung und das Fühlen an Reizungs-/Fühlelektrodenstellen
in rechten und linken Herzkammern implementiert, um eine bi-atriale
und/oder bi-ventrikuläre
Reizung bereit zu stellen.
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Die
vorliegende Erfindung hat eine Anzahl von Vorteilen fließend von
Verneinen der Ausdehnung der Nachereigniszeitperioden in einer Antwort auf
ein Fühlereignis,
das innerhalb der konditionalen refraktären Periode auftritt. Ein Hauptvorteil
ist, dass ein anschließendes
wahres Fühlereignis,
das nach dem Time-Out der Nachereigniszeitperioden auftritt, nicht
charakterisiert werden wird als ein refraktäres Fühlereignis wie es geschehen
wäre, wenn
die Nachereigniszeitperiode für
deren volle Länge
neu gestartet würden.
Die Nachereigniszeitperioden werden jedoch neu gestartet für deren
volle Längen,
wenn ein zweites Fühlereignis
während
deren Time-Out Auftritt, auf der Annahme, dass die zeitliche nahe
beieinander bestimmten ersten und zweiten refraktären Fühlereignisse
Lärm repräsentieren.
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Andere
Vorteile beinhalten die Möglichkeit, Daten
bezüglich
der Erscheinungen von refraktären Fühlereignissen
während
der konditionalen refraktären
Periode und dicht auf deren Time-Out
folgend für diagnostische
Zwecke zu akkumulieren. Die vollkommen der refraktären Fühlereignisse
und deren Timing innerhalb der konditionalen refraktären Periode
und außerhalb
der konditionalen refraktären
Periode können
zurückgehalten
werden in einem Implantierbaren-Pulsgenerator- (IPG) Speicher für das Empfangen
und die Analyse zu einer späteren
Zeit oder sie können
verwendet werden durch On-Board Algorithmen, um die Reizungs- und
Fühlparameter
zu justieren. Beispielsweise können
die Daten nützlich
sein bei der Bestimmung, dass ein Verlust der Besitzergreifung aufgetreten
ist, wenn ein Reizungspuls von einem refraktären Fühlereignis innerhalb der konditionalen
refraktären
Periode gefolgt wird. Die Reizungspulsenergie kann gesteigert werden
entweder automatisch oder durch einen Arzt nach dem Durchsehen der
empfangenen Daten. Oder die konditionale refraktäre Periode kann automatisch
ausgedehnt oder durch einen Arzt ausgedehnt werden nach Durchsehen
der Daten, wenn refraktäre
Fühlereignisse,
einem nicht-refraktären
Fühlereignis
folgend, dazu tendieren, zuerst direkt nach dem Ende der konditionalen
refraktären
Periode aufzutreten.
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Die
vorliegende Erfindung wird vorzugsweise in einem externen oder implantierbaren
Pulsgenerator und Leitungssysteme implementiert, selektiv in die
rechte und linke Herz-, Atrial- und/oder
Ventrikulär-Leitungen
einsetzend. Die bevorzugte Ausführungsform
wird in einer Architektur implementiert, die eine weitere Programmierflexibilität für das Betreiben in
AV-synchronem Moden
mit Rechts- und Links-Atrial- oder Ventrikulär-Reizung erlaubt. Die AV-synchronen Ausführungsformen
können
in ein IPG oder einen externen Pulsgenerator und Leitungssysteme implementiert
werden, die eine rechts und links ventrikuläre Reizung und Fühlung und
entweder eine sowohl rechts- als auch links-atriale Reizung oder
nur rechts- oder links-atriale Reizung und Fühlung bereitstellen. Alternativ
kann die Erfindung in IPGs oder externe Pulsgeneratoren und Leitungssysteme
implementiert werden, die fest verdrahtete Verbindungen und Betriebsmodi
aufweisen, die nicht so programmierbar sind.
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Diese
und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
leichter verstanden werden von der folgenden detaillierten Beschreibung der
bevorzugten, lediglich beispielhalber angegebenen, Ausführungsformen
davon, wenn sie in Verbindung mit den Zeichnungen betrachtet werden,
in welchen gleiche Referenznummern identische Strukturen durch verschiedene
Ansichten hindurch bezeichnen und in welchen gilt:
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1 ist
eine Darstellung der Übertragung der
Herzdepolarisationswellen durch das Herz in einer normalen elektrischen
Aktivierungssequenz;
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2 ist
ein schematisches Diagramm, das ein dreikanal-atriales und bi-ventrikuläres Reizungssystem
abbildet, in welchem die vorliegende Erfindung vorzugsweise implementiert
ist;
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3 ist
ein vereinfachtes funktionales Blockdiagamm einer Ausführungsform
einer IPG-Schaltungstechnik und zugewiesener Leitungen, eingesetzt
im System von 2 für das Bereitstellen von drei
Reizungskanälen,
die selektiv programmiert werden für das selektive Reizen und
Fühlen
von Depolarisationen der rechten und linken Ventrikel in Synchronie
mit Reizungs-/ und Fühldepolarisationen
der Atria;
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4 ist
ein umfassendes Flußdiagramm, das
Betriebsmodi der IPG-Schaltungstechnik
von 3 in einer Vielzahl von AV-synchronen, bi-ventrikulären Reizungsmodi
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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5 ist
ein Flußdiagramm,
das die Schritte der Lieferung von ventrikulären Reizungspulsen, dem Time-Out
einer AV-Verzögerung
in 4 folgend, darstellt;
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6A–6B ist
ein Flußdiagramm,
das die Schritte der Lieferung von ventrikulären Reizungspulsen, einem ventrikulären Fühlereignis
während
des Time-Out einer AV-Verzögerung
oder dem V-A-Escape-Intervall in 4 folgend,
darstellt;
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7 ist
ein Flußdiagramm,
das die konditionale ventrikuläre
refraktäre
Periode-(Conditional Ventricular
Refractory Period, CVRP) Antwort auf das doppelte Fühlen eines
ventrikulären
Fühlereignisses
während
des Time-Out einer ventrikulären
refraktären
Periode darstellt;
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8A–8D sind
Timing-Diagramme, die das Starten und Neustarten von postventrikulären Zeitperioden
durch refraktäre
ventrikuläre
Fühlereignisse
gemäß der vorliegenden
Erfindung, dem Betrieb das Algorithmus von 7 folgend,
darstellen; und
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9 ist
ein umfassendes Flußdiagramm, das
die Betriebsmodi der IPG-Schaltungstechnik
von 3 in einer Vielzahl von Einzelkammer oder Bi-atrial- oder Bi-ventrikulär-Reizungsmodi
gemäß einer weiteren
Ausführungsform
der Erfindung, selektive Schritte von 5–7 darin
einsetzend, darstellt.
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In
der folgenden detaillierten Beschreibung werden Bezüge auf illustrative
Ausführungsformen für das Ausführen der
Erfindung genommen. Es wird verstanden, dass andere Ausführungsformen
verwendet werden können,
ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise ist die
Erfindung im Detail offenbart in den 2 und 3 im
Kontext eines AV-sequenziellen,
bi-ventrikulären
Reizungssystems, das in Anforderungs-, Atrial-Verfolgungs- und getriggerten
Reizungsmodi gemäß 4 arbeitet
für das
Wiederherstellen der Synchronie in Depolarisationen und Kontraktionen
der linken und rechten Ventrikel in Synchronisation mit atrialen
gefühlten und
gereizten Ereignissen für
die Behandlung von Bradykardie in jenen Kammern. Diese Ausführungsform
der Erfindung ist programmierbar, als ein Dreikanal-Reizungssystem, einen
AV-synchronen Betriebsmodus für
das Wiederherstellen der oberen und unseren Herzkammer-Synchronisation
und rechten und linken ventrikulären
Kammerdepolarisationssynchronie aufweisend, zu arbeiten. Es wird
jedoch erkannt werden, dass die Erfindung auch angewendet werden
kann in einem bi-ventrikulären
oder bi-atrialen Reizungssystem, das einer solchen Anwendung gewidmet
werden kann oder das ein programmierbarer Modus des Systems der 2 und 3 sein kann,
dem Flußdiagramm
von 9 folgend. In jedem Fall können die Schritte des Lieferns
einer Rechts- und/oder Links-Kammer-Reizung, illustriert in 5 und 6A bis 6B,
und die konditionalen refraktären
Perioden-Verfahrensschritte
von 7 eingesetzt werden. Die Erfindung kann auch angewendet
werden in einem Zwei-Kanal- oder Vier-Kanal-Reizungssystem des Typs,
der in den oben erwähnten '324 Patent offenbart
ist.
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Darüber hinaus
kann die Erfindung angewendet werden in einem Schrittmacher, der
eine Reizung und Fühlung
an mehreren mit Abstand angeordneten Reizungs-/Fühlelektrodenstellen in einer einzelnen
Herzkammer, den Schritten von 9 folgend,
bereitstellt. Es sollte ferner anerkannt werden, dass die vorliegende
Erfindung in ein Anti-Tachyarrhythmie-System eingearbeitet werden
kann, einschließlich
spezifischer Hochraten-Reizungs- und Kardioversions-Schocktherapien für das Bereitstellen
von gestaffelten Therapien, um eine diagnostizierte Arrhythmie zu
behandeln.
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In
Patienten, die an CHF leiden, können
die Herzen erweitert werden, und die Leitungs- und Depolarisationssequenzen
der Herzkammern können Intraatrial-Leitungsdefekte
(Intra-Atrial Conduction Defects, IACD), Linksschenkelblock (Left
Bundle Branch Block, LBBB), Rechtsschenkelblock (Right Bundle Branch
Block, RBBB), und Intraventrikular-Leitungsdefekte (Intra Ventriculary
Conduction Defects, IVCD) zeigen. Einzel- und AV-synchrone Reizung des rechten Atriums
und/oder rechten Ventrikels kann in solchen Fällen kontraproduktiv sein, abhängig von
dem defekten Leitungspfad und den Orten der Reizungs-/Fühlelektroden.
Es sollte erkannt werden, dass die vorliegende Erfindung insbesondere
verwendet werden kann, um Patienten zu behandeln, die an CHF mit
oder ohne Bradykardie leiden. Das Reizungssystem der vorliegenden
Erfindung kann ferner eingearbeitet werden in ein Anti-Tachyarrhythmiesystem
einschließlich
spezifischer Hochraten-Reizungs- und Kardioversionsschocktherapien
für das
Bereitstellen von gestaffelten Therapien, um eine diagnostizierte
Arrhythmie zu behandeln.
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In 1 beinhaltet
das Herz 10, die oberen Herzkammer, das rechte Atrium (RA)
und das linke Atrium (LA), und die unteren Herzkammern, das rechte
Ventrikel (RV) und linke Ventrikel (LV) und den Koronarsinus (Coronary
Sinus, CS), sich von der Öffnung
im rechten Atrium lateral um die Atrien herum erstreckend, um die
Herzvenen auszubilden. 1 ist eine Darstellung der Übertragung
der Herzdepolarisationswellen durch das RA, LA, RV und LV in einer normalen
elektrischen Aktivierungssequenz bei einer normalen Herzrate, wobei
die Leitungszeiten darauf in Sekunden gezeigt sind. Der Herzzyklus
beginnt normalerweise mit der Erzeugung des Depolarisationsimpulses
am SA-Knoten in der rechten Arterienwand und seiner Übertragung
durch die arteriellen Leitungspfade des Bachmann Bündels und
der internodalen Trakte beim Atrial-Level in das linke Atrialseptum.
Die RA-Depolarisationswelle
erreicht den Atrioventriular-(AV) Knoten und das Atrialseptum innerhalb
ca. 40 ms und erreicht die entferntesten Wände des RA und LA innerhalb
ca. 70 ms, und die Atrien vervollständigen deren Kontraktion als
ein Ergebnis. Die aggregierte RA- und LA- Depolarisationswelle erscheint als die
P-Welle des PQRST-Komplex, wenn sie über externe EKG-Elektroden
gefühlt
und angezeigt wird. Die Komponente der Atrial-Depolarisationswelle, die zwischen einem
Paar von unipolaren oder bipolaren Reizungs-/Fühlelektroden
jeweils passiert, die auf oder neben dem RA oder LA angeordnet sind,
wird auch als eine gefühlte
P-Welle bezeichnet. Obwohl der Ort und die Beabstandung der externen
EKG-Elektroden oder implantierten unipolaren Atrial-Reizungs-/Fühlelektroden
einen gewissen Einfluß hat, übersteigt
die normale P-Wellenbreite nicht 80 ms in der Breite, wie gemessen
von einem Hochimpedanzfühlverstärker, gekoppelt
mit solchen Elektroden. Eine normale Nahfeld P-Welle, gefühlt zwischen
eng beabstandeten bipolaren Reizungs-/Fühlelektroden
und angeordnet in oder neben dem RA oder dem LA, hat eine Breite
von nicht mehr als 60 ms, wie gemessen durch einen Hochimpedanzfühlverstärker.
-
Der
Depolarisationsimpuls, der den AV-Knoten erreicht, wird untergeordnet
bzw. minderwertig das Bündel
von His im intraventrikulären
Septum nach einer Verzögerung
von 120 ms hinunter verteilt. Die Depolarisationswelle erreicht
die apikale Region des Herzens ca. 20 ms später und wandert dann höherwertig
bzw. besser durch das Purkinje-Fasernetzwerk über die verbleibenden 40 ms.
Die aggregierte RV- und LV-Depolarisationswelle und die anschließende T-Welle,
die Repolarisation des depolarisierten Myiokardiums begleitend,
werden als der QRST-Teil des QRST-Herzzyklus-Komplexes bezeichnet,
wenn sie über
externe EKG-Elektroden
gefühlt
und angezeigt werden. Wenn die Amplitude der QRS-Ventrikular-Depolarisationswelle
zwischen einem Bipolar- oder Unipolar-Reizungs-/Fühlelektrodenpaar
passiert, angeordnet auf oder neben dem RV oder LV, eine Schwellwertamplitude überschreitet,
wird sie als eine gefühlte
R-Welle detektiert. Obwohl der Ort und die Beabstandung der externen EKG-Elektroden
oder implantierten unipolaren Ventrikular-Reizungs-/Fühlelektroden
einen gewissen Einfluß haben, übersteigt
die normale R-Wellenbreite nicht 80 ms in der Breite, wie gemessen
durch einen Hochimpedanzfühlverstärker. Eine
normale Nahfeld R-Welle, gefühlt
zwischen eng beabstandeten bipolaren Reizungs-/Fühlelektroden und angeordnet
in oder bei dem RV oder dem LV hat eine Breite von nicht mehr als
60 ms, wie gemessen durch einen Hochimpedanzfühlverstärker.
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Die
typischen normalen Leitungsbereiche der sequenziellen Aktivierung
werden ferner beschrieben in dem Artikel von Durrer et al, mit dem
Titel „Total
Excitation of the Isolated Human Heart", in CIRCULATION (Vol. XLI, Seiten 899–912, Juni 1970).
Diese normale elektrische Aktivierungssequenz wird stark gestört in Patienten,
die an fortgeschrittener CHF leiden und die IACD, LBBB, RBBB und/oder
IVCD zeigen. Diese Leitungsdefekte zeigen eine große Asynchronie
zwischen dem RV und dem LV aufgrund von Leitungsstörungen entlang
des Bündels
von His, der rechten und linken Bündeläste oder an den distaleren
Purkinje-Terminals. Eine typische Intraventrikuläre Peak-Peak-Asynchronie kann
von 80 bis 200 ms oder länger
reichen. In RBBB- und LBBB-Patienten ist der QRS-Komplex weit über dem normalen
Bereich von >120 ms
bis 200 ms erweitert, wie gemessen auf Oberflächen-EKG. Diese vergrößerte Weite
demonstriert das Fehlen der Synchronie der rechten und linken Ventrikular-Depolarisationen und
-Kontraktionen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Vorrichtung bereit gestellt, um die Depolarisationssequenz
von 1 und die Synchronie zwischen den rechten und
linken Ventrikularherzkammern wieder herzustellen, die zu einem
adäquaten
Herzausstoß beitragen.
Diese Wiederherstellung wird bewirkt durch das Bereitstellen von
optimal getimedten Herzreizungspulsen an das rechte und linke Ventrikel
wie notwendig und um die speziellen Implatationsstellen der Reizungs-/Fühlelektroden
in Beziehung zu jeder Herzkammer zu berücksichtigen, während AV-Synchronie
aufrecht erhalten wird. Die vorliegende Erfindung vermeidet Komplikationen,
die von einer Doppelfühlung
der weiten QRS-Komplexe herrühren,
die die AV-Synchronie durch Verwendung eines CVRP, wie weiter unten
beschrieben, stören
können.
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2 ist
eine schematische Darstellung eines implantierten Dreikanal-Herzschrittmachers
der oben erwähnten
Typen für
das Wiederherstellen der AV-synchronen Kontraktionen der Atrial-
und Ventrikularkammern und das simultane oder sequenzielle Reizen
des rechten und linken Ventrikels. Der implantierbare Pulsgenerator
IPG 14 wird subkutan in einen Körper eines Patienten zwischen
der Haut und den Rippen implantiert. Drei Endokardialleitungen 16, 32 und 52 verbinden
den IPG 14 mit jeweils dem RA, dem RV und dem LV. Jede
Leitung hat zumindest einen elektrischen Leiter und eine Reizungs-/Fühlelektrode,
und eine entfernte indifferente Elektrode 20 ist ausgebildet
als Teil der Außenfläche des
Gehäuses
des IPG 14. Wie weiter unten beschrieben können die
Reizungs-/Fühlelektroden
und die entfernte indifferente Elektrode 20 (IND_CAN-Elektrode)
selektiv eingesetzt werden, um eine Anzahl von unipolaren oder bipolaren
Reizungs-/Fühlelektroden-Kombinationen
für Reizungs-
und Fühlfunktionen
bereit zu stellen. Die abgebildeten Positionen in oder nahe der
rechten und linken Herzkammern sind jedenfalls lediglich exemplarisch.
Darüber
hinaus können
andere Leitungen und Reizungs-/Fühlelektroden
verwendet werden anstatt der abgebildeten Leitungen und Reizungs-/Fühlelektroden,
die angepasst sind, an Elektrodenstellen auf oder im oder relativ
zu dem RA, LA, RV und LV platziert zu werden.
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Die
abgebildete bipolare endokardiale RA-Leitung 16 wird durch
eine Vene in die RA-Kammer
des Herzens 10 passiert und das distale Ende der RA-Leitung 16 wird
an der RA-Wand mittels
eines Befestigungsmechanismus 17 befestigt. Die bipolare endokardiale
RA-Leitung 16 wird
mit einem In-Line-Verbinder 13 ausgebildet, der in eine
bipolare Bohrung des IPG-Verbinderblocks 12 paßt, der
an ein Paar von elektrisch isolierten Leitern innerhalb des Leitungskörpers 15 gekoppelt
ist und mit der distalen Spitzen-RA-Reizungs-/Fühlelektrode 19 und der
proximalen Ring-RA-Reizungs-/Fühlelektrode 21 verbunden
ist. Die Lieferung von Atrialreizungspulsen und das Fühlen der
Atrialfühlereignisse
wird bewirkt zwischen der distalen Spitzen-RA-Reizungs-/Fühlelektrode 19 und
der proximalen Ring-RA-Reizungs-/Fühlelektrode 21,
wobei die proximale Ring-RA-Reizungs-/Fühlelektrode 21 als
eine indifferente Elektrode (IND_RA) funktioniert. Alternativ könnte eine
unipolare endokardiale RA-Leitung an die Stelle von der abgebildeten
bipolaren Endokardial-RA-Leitung 16 gesetzt werden und
mit der IND_CAN-Elektrode 20 eingesetzt werden. Oder, eine
der distalen Spitzen-RA-Reizungs-/Fühlelektrode 19 und
der proximalen Ring-RA-Reizungs-/Fühlelektrode 21 kann
mit der IND_CAN-Elektrode 20 für das unipolare Reizen und/oder
Fühlen
eingesetzt werden.
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Die
bipolare endokardiale RV-Leitung 32 wird durch die Vene
und die RA-Kammer des Herzens 10 und in dem RV passiert,
wo ihre distalen Ring- und Spitzen-RV-Reizungs-/Fühlelektroden 38 und 40 an
der Stelle im Apex mittels eines konventionellen distalen Befestigungsmechanismus 41 befestigt
werden. Die RV-Leitung 32 ist ausgebildet mit einem In-Line-Verbinder 34,
der in eine bipolare Bohrung des IPG-Konnektorblocks 12 paßt, der
an ein Paar von elektrisch isolierten Leitern innerhalb des Leitungskörpers 36 gekoppelt
und mit der distalen Spitzen-RV-Reizungs-/Fühlelektrode 40 und
der proximalen Ring-RV-Reizungs-/FÜhlelektrode 38 verbunden
ist, wobei die proximale Ring-RV-Reizungs-/Fühlelektrode 38 als
eine indifferente Elektrode (IND_RV) funktioniert. Alternativ könnte eine
unipolare endokardiale RV-Leitung anstelle der abgebildeten bipolaren
endokardialen RV-Leitung 32 gesetzt werden und mit der
IND_CAN-Elektrode 20 eingesetzt werden. Oder, eine der
distalen Spit zen-RV-Reizungs-/Fühlelektrode 40 und
der proximalen Ring-RV-Reizungs-/Fühlelektrode 38 kann
mit der IND_CAN-Elektrode 20 für unipolares Reizen und/oder
Fühlen
eingesetzt werden.
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In
dieser abgebildeten Ausführungsform
wird eine unipolare endokardiale LV-CS-Leitung 52 durch eine
Vene und die RA-Kammer des Herzens 10 in das CS und dann
untergeordnet bzw. minderwertig in einen koronaren venösen Zweig 48 passiert,
um die distale LV-CS-Reizungs-/Fühlelektrode 50 entlang der
LV-Kammer auszubilden. Die LV-CS-Leitung 52 ist ausgebildet
mit einem Kleindurchmesser-Einzelleiter-Leitungskörper 56,
gekoppelt an den proximalen Endverbinder 54, in eine Bohrung
des IPG-Konnektorblocks 12 passend. Ein Kleindurchmesser-Unipolar-Leitungskörper 56 ist
ausgewählt,
um die distale LV-CS-Reizungs-/Fühlelektrode 50 in
einen Venenzweig untergeordnet vom koronaren Sinus 48 zu deponieren.
Zahlreiche andere Ausführungsformen, die
Epikardialleitungen oder selbst Patch-Elektroden, verwendet für Kardiodefibrillatoren,
verwenden, könnten
mit einem ähnlichen
Effekt eingesetzt werden und sie könnten bipolar oder selbst multipolar sein,
sofern dies gewünscht
ist. Die Verwendung einer unipolaren epikardialen Leitung, wie gezeigt,
ist lediglich die wahrscheinlichste Implementierung, jedoch wird
dies variieren mit der Bedingung bzw. dem Zustand des Patienten
und des Herzens sowie damit, was verfügbar ist und welche anderen
Bedingungen und Geräte
berücksichtigt
werden.
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Die
distale LV-CS-Reizungs-/Fühlelektrode 50 kann
mit der proximalen Ring-RV-Reizungs-/Fühlelektrode 38 oder
IND_CAN-Elektrode 20 für
ein unipolares Reizen und/oder Fühlen
gepaart werden. Alternativ kann die distale LV-CS-Reizungs-/Fühlelektrode 50 mit
der distalen Spitzen-RV-Reizungs-/Fühlelektrode 40 für das Fühlen über den
RV und LV, wie weiter unten beschrieben, gepaart werden. Zusätzlich kann
die LV-CS-Leitung 52 eine bipolare endokardiale Leitung
umfassen, die eine LV-Ring-Elektrode 58, angeordnet proximal
zur distalen Spitzenelektrode 50 wie in 3 gezeigt
und weiter unten beschrieben, aufweist, um eine maximale Flexibilität in der
Auswahl von Reizungs- und Fühlelektrodenpaaren
für das
LV-Reizen- und Fühlen vorzusehen.
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Darüber hinaus
könnte
in einer Vierkammer-Ausführungsform
die LV-CS-Leitung 52 eine proximale oder ein Paar von proximalen
LA-CS-Reizungs-/Fühlelektroden
tragen, positioniert entlang des Leitungskörpers, um in dem koronaren
Sinus-CS von größerem Durchmes ser
benachbart dem LA zu liegen. In diesem Fall würde der Leitungskörper 56 zwei
oder drei elektrisch isolierte Leitungsleiter, sich von dem/den
proximaleren LA-CS-Reizungs-/Fühlelektrode(n)
erstreckend und in einem bipolaren oder tipolaren Verbinder 54 endend,
einschließen.
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Diese
beschriebenen RA- und LA- und RV- und LV-Reizungs-/Fühlleitungen
und -elektrodenorte sind lediglich exemplarisch für mögliche Leitungs- und
Elektrodenorte, die eingesetzt werden können in der Anwendung dieser
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. Es wird verstanden werden, dass einer
oder mehrere der anderen Typen von Endokardial- und Epikardialleitungen
und Reizungs-/Fühlelektroden,
angeordnet in oder bei der rechten und linken Kammer des Herzens,
anstelle von jenen gesetzt werden können, die in 3 dargestellt
und oben beschrieben sind.
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Typischerweise
werden in Reizungssystemen des in den 2 und 3 dargestellten
Typs die oben als „Reizungs-/Fühl"-Elektroden bezeichneten
Elektroden sowohl für
Reizungs- als auch Fühlfunktionen
verwendet. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung können diese „Reizungs-/Fühl"-Elektroden ausgewählt werden,
um exklusiv als Reizungs- oder Fühlelektroden
verwendet zu werden oder gemeinsam als Reizungs-/Fühlelektroden
verwendet zu werden in programmierten Kombinationen für das Fühlen von
Herzsignalen und das Liefern von Reizungspulsen entlang Reizungs-
und Fühlvektoren.
Separate oder gemeinsame indifferente Reizungs- und Fühlelektroden
können
ebenfalls in Reizungs- und Fühlfunktionen
zugewiesen sein. Für die
Einfachheit bezeichnet die folgende Beschreibung separat Reizungs-
und Fühlelektrodenpaare, wo
eine Unterscheidung angemessen ist.
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3 stellt
Atrial- und Ventrikularleitungen 16, 32 und 52 dar,
gekoppelt mit einen IPG-Schaltkreis 300 mit
programmierbaren Moden und Parametern und einen Telemetrietransceiver
eines im Schrittmacherbereich bekannten DDDR Typs. Der IPG-Schaltkreis 300 ist
abgebildet in einem funktionalen Blockdiagramm, aufgeteilt im wesentlichen
in einen Mikrocomputerschaltkreis 302 und einen Reizungsschaltkreis 320.
Der Reizungsschaltkreis 320 beinhaltet den digitalen Steuerungs-/Timerschaltkreis 330,
den Ausgabeverstärkerschaltkreis 340 und den
Fühlverstärkerschaltkreis 360 sowie
eine Anzahl von unten beschriebenen anderen Schaltkreisen und Komponenten.
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Der
Kristalloszillatorschaltkreis 338 stellt eine Basistiming-Uhr
für den
Reizungsschaltkreis 320 bereit, während die Batterie 318 Leistung
bereitstellt, und der Power-On-Reset-Schaltkreis 336 antwortet auf
die anfängliche
Verbindung des Schaltkreises mit der Batterie für das Definieren einer anfänglichen
Betriebsbedingung und setzt, in ähnlicher
Weise, den operativen Status des Geräts in Antwort auf die Bestimmung
eines niedrigen Batteriezustands zurück. Der Referenzmodusschaltkreis 326 erzeugt eine
stabile Spannungsdifferenz und Ströme für die Analogschaltungen innerhalb
des Reizungsschaltkreises 320, während eine Analog zu Digitalkonverter ADC
und multiplexer Schaltkreis 328 analoge Signale und Spannung
digitalisiert, um Echtzeittelemetrie bereit zu stellen, wenn ein
Herzsignal von den Fühlverstärkern 360 signalisiert,
für die
Uplink-Übertragung über den
RF-Transmitter- und Empfängerschaltkreis 332.
Der Spannungsreferenz- und Vorspannungsschaltkreis 326,
der ADC und Multiplexer 328, der Power-On-Reset-Schaltkreis 336 und
der Kristalloszillatorschaltkreis 338 können mit jedem beliebigen von
jenen korrespondieren, die gegenwärtig in derzeit vermarkteten
implantierbaren Herzschrittmachern verwendet werden.
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Wenn
der IPG auf einen Raten-Reaktionsmodus programmiert ist, werden
die Signale, ausgegeben von einem oder mehreren physiologischen Sensoren,
als ein Ratensteuerungsparameter (Rate Control Parameter; RCP) eingesetzt,
um ein Physiologie-Escape-Intervall abzuleiten. Beispielsweise wird
ein Escape-Intervall proportional zum Aktivitätsniveau des Patienten justiert,
das im Patientenaktivitätssensor
(PAS)-Schaltkreis 322 in der abgebildeten exemplarischen
IPG-Schaltung 300 entwickelt wird. Der Patientenaktivitätssensor 316 ist
an das implantierbare Pulsgeneratorgehäuse 118 gekoppelt
und kann die Form eines piezoelektrischen Kristalltransducers, wie
er im Stand der Technik gut bekannt ist, annehmen und dessen Ausgangssignal
wird verarbeitet und verwendet als RCP. Eine getimedte Unterbrechung,
z.B. alle zwei Sekunden, kann bereitgestellt werden, um es dem Mikroprozessor 304 zu
erlauben, die Ausgabe des Aktivitätsschaltkreis-PAS 322 zu
analysieren und das Basis-VA (oder A-A oder V-V)-Escape-Intervall,
eingesetzt im Reizungszyklus, zu aktualisieren.
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Die
Datenübertragung
zu und von dem externen Programmiergerät wird bewerkstelligt mittels
der Telemetrieantenne 334 und einem zugewiesenen RF-Transmitter
und -empfänger 332,
welches sowohl zum Demodulieren der empfangenen Downlinktelemetrie
und zum Übertragen
der Uplinktelemetrie dient. Die Uplinktelemetriefähigkeiten
werden typischerweise die Möglichkeit
beinhalten, gespeicherte digitale Informationen, zum Beispiel Betriebsmodi und Parameter,
EGM-Histogramme und andere Ereignisse sowie Echtzeit-EGMs der atrial- und/oder ventrikularelektrischen
Aktivität
und Markerchannel-Pulse zu übertragen,
die das Auftreten von gefühlten
und gereizten Depolarisationen im Atrium und Ventrikel anzuzeigen,
wie sie in der Reizungstechnik gut bekannt sind.
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Der
Mikrocomputer 302 beinhaltet einen Mikroprozessor 304 und
eine zugewiesene Systemuhr 308 und jeweils Auf-Prozessor
RAM/ROM-Chips 310 und 312. Zusätzlich beinhaltet der Mikrocomputerschaltkeis 302 einen
separaten RAM/ROM-Chip 314, um zusätzliche Speicherkapazität bereit
zu stellen. Der Mikroprozessor 304 arbeitet normalerweise
in einem Modus der verringerten Leistungsaufnahme und wird unterbrochen
betrieben. Der Mikroprozessor 304 wird in Antwort auf definierte
Unterbrechungsereignisse geweckt, welche unter anderem A-PACE-, RV-PACE-,
LV-PACE-Signale beinhalten können,
erzeugt von Timern im digitalen Timer/Steuerungsschaltkreis 330 und
A-EVENT-, RV-EVENT- und LV-EVENT-Signale
erzeugt vom Fühlverstärkerschaltkreis 360.
Die spezifischen Werte der Intervalle und Verzögerungen, die von dem digitalen
Steuerungs-/Timerschaltkreis 330 unterbrochen werden, werden
vom Mikrocomputerschaltkreis 302 mittels des Daten- und
Steuerungsmodus 306 von einprogrammierten Parameterwerten
und Betriebsmodi gesteuert.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist der Mikroprozessor 304 ein gewöhnlicher
Mikroprozessor, angepasst, Instruktionen, die in der RAM/ROM-Einheit 314 in
konventioneller Art und Weise gespeichert sind, zu empfangen und
auszuführen.
Es wird jedoch vorgeschlagen, dass andere Implementierungen für die Anwendung
der vorliegenden Erfindung geeignet sein können. Beispielsweise können ein
serienmäßig produzierter
kommerziell erhältlicher
Mikroprozessor oder Mikrocontroller oder ein anwendungsspezifischer,
logisch fest verdrahteter oder Zustandsmaschinentyp-Schaltkreis
die Funktionen des Mikroprozessors 304 ausführen.
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Der
digitale Steuerungs-/Timerschaltkreis 330 arbeitet unter
der allgemeinen Steuerung des Mikrocomputers 302, um das
Timing und andere Funktionen innerhalb des Reizungsschaltkreises 320 zu steuern
und beinhaltet einen Satz von Timing- und zugewiesenen logischen
Schaltkreisen, von denen gewisse, die vorliegende Erfindung betreffende,
abgebildet sind. Die abgebildeten Timingschaltkreise beinhalten
Entlade-/Aufladetimer 364, V-V-Verzögerungstimer 366 und
intrinsische Intervalltimer 368 für das Timen von verstrichenen
V-EVENT bis V-EVENT-Intervallen oder V-EVENT bis A-EVENT-Intervallen,
Escape- Intervall-Timer 370 für das Timen
von A-A, V-A- und/oder V-V-Reizungs-Escape-Intervallen, einen AV-Verzögerungsintervalltimer 372 für das Timing
von AV-Verzögerungen
von einem vorhergehenden A-EVENT (SAV) oder A-PACE (PAV), einen
Postventrikularereignistimer 374 für das Timen von Postventrikularzeitperioden, sowie
einen URI-Timer 376 für
das Timen des URI.
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Der
Mikrocomputer 302 steuert die Betriebsfunktionen des Digitalsteuerungs-Timer-Schaltkreis 330,
wobei er spezifiziert, welche Timing-Intervalle eingesetzt werden
und zumindest die einprogrammierten Basiszeit-Intervalle setzt, über den
Daten- und Steuerungsbus 306. Der digitale Steuerungs-/Timerschaltkreis 330 startet
und beendet diese Intervalle und Verzögerungen für das Steuern des Betriebs
der Atrial- und Ventrikularfühlverstärker im Fühlverstärkerschaltkreis 360 und
der Atrial- und Ventrikularreizungspulsgeneratoren im Ausgabeverstärkerschaltkreis 340.
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Die
Nachereignistimer 374 beenden die Postventrikularzeitperioden,
die einem RV-EVENT oder LV-EVENT oder einem RV-PACE oder LV-PACE folgen
und die Postatrialzeitperioden, die einem A-EVENT oder A-PACE folgen.
Die Dauern der Nacherzeigniszeitperioden können auch ausgewählt sein
als programmierbare Parameter, gespeichert in dem Mikrocomputer 302.
Die Postventrikularzeitperioden beinhalten die PVARP, eine Postatrialventrikular-Blankingperiode (PAVBP),
und eine Ventrikular-Blankingperiode (VBP), eine Ventrikular-Refraktärperiode
(VRP) und eine CVRP. Die Postatrialzeitperioden beinhalten eine
Atrial-Refraktärperiode (ARP),
während
welcher ein A-EVENT ignoriert wird zum Zwecke des Zurücksetzens
der AV-Verzögerung sowie
eine Atrial-Blanking-Periode (ABP), während welcher das atriale Fühlen deaktiviert
ist. Diese Postatrialzeitperioden enden gleichzeitig mit dem Time-out
der SAV- oder PAV-Verzögerung,
gestartet von einem A-EVENT oder einem A-PACE.
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Es
sollte angemerkt werden, dass das Starten der Postatrialzeitperioden
und AV-Verzögerungen
im wesentlichen simultan mit dem Start oder dem Ende des A-EVENT
oder A-PACE eingeleitet werden kann. Gleichermaßen kann das Starten der Postventrikularzeitperioden
und des V-A-Escape-Intervalls im wesentlichen simultan mit dem Start
oder dem Ende des V-EVENT oder V-PACE eingeleitet werden. Der Mikroprozessor 304 kalkuliert
auch optional die AV-Verzögerungen,
Postventrikularzeitperioden und Postatrialzeitperioden, wel che mit
dem sensorbasierenden Escape-Intervall variieren, das in Antwort
auf die RCP(s) und/oder mit der intrinsischen Atrialrate aufgebaut
wird. Die variablen AV-Verzögerungen werden üblicherweise
als eine Fraktion eines maximalen AV-Verzögerungssatzes für die Reizungsminderrate
(d.h. das längste
Escape-Intervall) abgeleitet.
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Der
Ausgabeverstärkerschaltkreis 340 beinhaltet
einen RA-Reizungspulsgenerator, einen RV-Reizungspulsgenerator und einen LV-Reizungspulsgenerator
oder, korrespondierend zu jedem beliebigen von jenen gegenwärtig in
kommerziell vermarkteten Herzschrittmachern eingesetzten, die atriales
oder ventrikulares Reizen bereitstellen. Um die Erzeugung eines
RV-PACE- oder LV-PACE-Pulses zu
triggern, erzeugt der digitale Steuerungs-/Timerschaltkreis 330 ein
RV-Trigg- oder LV-Trigg-Signal am Ende einer AV-Verzögerung,
bereitgestellt von einem AV-Verzögerungsintervalltimer 372.
Gleichermaßen,
um einen Atrialreizungs- oder A-PACE-Puls zu
triggern, erzeugt der digitale Steuerungs-/Timerschaltkreis 330 ein
A-TRIG-Signal am
Ende des V-A-Escape-Intervalls, das von Escape-Intervalltimern 370 getimed
wird. Der Ausgabeverstärkerschaltkreis 340 beinhaltet
ferner Schalt-Schaltkreise für
das Koppeln ausgewählter
Reizungsausgabenpaare von zwischen den Leitungsleitern und der IND_CAN-Elektrode 20 zum
RA-Reizungspulsgenerator, RV-Reizungspulsgenerator und LV-Reizungsgenerator.
Der Reizungs-/Fühl-Elektrodenpaarauswahl-
und Steuerungsschaltkreis 350 wählt Leitungsleiter und zugewiesene
Reizungselektrodenpaare aus, die mit den Atrial- und Ventrikularausgabeverstärkern innerhalb
des Ausgabeverstärkerschaltkreises 340 für das Bewerkstelligen
einer RA-, RV- und LV-Reizung wie unten beschrieben gekoppelt sind.
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Der
Fühlverstärkerschaltkreis 360 beinhaltet Fühlverstärker, korrespondierend
mit beliebigen von jenen, die gegenwärtig in kommerziell vermarkteten Herzschrittmachern
für Atrial-
und Ventrikularreizung und -fühlung
eingesetzt werden. Wie im oben bezeichneten allgemein zugewiesenen '324 Patent angemerkt,
war es im Stand der Technik üblich,
ausgeprägte
Hochimpedanz-P-Wellen- und R-Wellen-Fühlverstärker zu verwenden, um das Spannungsdifferenzsignal
zu verstärken,
welches über
die Fühlelektrodenpaare
durch den Übergang
einer Herzdepolarisation erzeugt wird. Die Hochimpedanzfühlverstärker verwenden
eine hohe Verstärkung,
um die Niederamplitudensignale zu verstärken und sind auf Passbandfilter,
Zeitdomänenfilterung
und Amplitudenschwellwertvergleich angewiesen, um eine P-Welle oder
R-Welle von elektrischem Grundrauschen zu unterscheiden. Der digitale
Steuerungs- /Timerschaltkreis 330 steuert
die Sensititätseinstellungen
des Atrial- und Ventrikularfühlverstärkers 360.
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Die
Fühlverstärker sind
entkoppelt von den Fühlelektroden
während
der Blanking-Perioden vor, während
und nach der Lieferung eines Reizungspulses an eine beliebige der
Reizungselektroden des Reizungssystems, um die Sättigung des Fühlverstärkers zu
vermeiden. Der Fühlverstärkerschaltkreis 360 beinhaltet
Blanking-Schaltkreise für
das Entkoppeln der ausgewählten
Paare der Leitungsleiter und der IND_CAN-Elektrode 20 von
den Eingaben des RA-Fühlverstärkers und
LV-Fühlverstärkers während der
ABP, PVABP und VBP. Der Fühlverstärkerschaltkreis 360 beinhaltet
ferner Schalt-Schaltkreise für das
Koppeln ausgewählter
Fühlelektrodenleitungsleiter
und der IND_CAN-Elektrode 20 an den RA-Fühlverstärker, RV-Fühlverstärker und LV-Fühlverstärker. Der
Fühlelektrodenauswahl-
und Steuerungsschaltkreis 350 wiederum wählt Leiter
und zugewiesene Fühlelektrodenpaare
aus, die zu koppeln sind mit den Atrial- und Ventrikularfühlverstärkern innerhalb
des Ausgabeverstärkerschaltkreises 340 und
des Fühlverstärkerschaltkreises 360,
für die
Bewerkstelligung einer RA-, RV- und
LV-Fühlung
entlang der gewünschten
unipolaren und bipolaren Fühlvektoren.
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Die
Atrial-Depolarisations- oder P-Welle im A-SENSE-Signal, die von
einem Atrial-Fühlverstärker gefühlt werden,
resultieren in einem A-EVENT-Signal, das an den digitalen Steuerung-Timerschaltkreis 330 kommuniziert
wird. Ventrikular-Depolarisations- oder R-Wellen im RV-SENSE-Signal, die von einem
Ventriularfühlverstärker gefühlt werden,
resultieren in einem RV-EVENT-Signal, das an den digitalen Steuerungs-/Timerschaltkreis 330 kommuniziert wird.
Gleichermaßen
resultieren Ventrikular-Depolarisations- oder R-Wellen im LV-SENSE-Signal,
gefühlt
von einem Ventrikularfühlverstärker, in
einem LV-EVENT-Signal,
welches an den digitalen Steuerungs-/Timerschaltkreis 330 kommuniziert
wird. Die RV-EVENT-, LV-EVENT-, und RA-EVENT-Signale können refraktär oder nicht-refraktär sein und
können versehentlich
durch elektrische Rauschsignale oder irrtümlich geleitete Depolarisationswellen
anstatt wahrer R-Wellen oder P-Wellen getriggert werden.
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Der
allgemeine Betrieb des IPG-Schaltkreises 300 ist im Flussdiagramm
von 4 abgebildet. Die AV-Verzögerung wird gestartet bei Schritt
S100, wenn eine P-Welle außerhalb
der refraktären über die
gewählten
RA-Fühlelektroden
(oder LA-Fühlelektroden,
sofern anwesend) gefühlt
wird, während
das V-A-Escape Intervall (ein A-EVENT) wie bestimmt in Schritt S134
oder A-PACE-Puls zum ausgewählten Atrial-Reizungselektrodenpaar
in Schritt S118 geliefert wird. Die AV-Verzögerung kann eine PAV- oder SAV-Verzögerung sein,
abhängig
davon, ob sie jeweils auf ein A-PACE- oder A-EVENT gestartet wird und
wird beendet von dem SAV-/PAV-Verzögerungstimer 372.
Die SAV oder PAV-Verzögerung
wird bestimmt nach eine nicht-refraktären RV-EVENT- oder LV-EVENT-Ausgabe
von einen Ventrikularfühlverstärker vor
dessen Time-out.
-
Die
Nachereignistimer 347 werden gestartet, um die Postventrikularzeitperioden
und das TRIG_PACE-Fenster zu beenden, und der V-A-Escape-Intervalltimer 370 wird
gestartet, um das V-A-Escape-Intervall in Schritt S104 zu beenden,
wenn die SAV- oder PAV-Verzögerung in
Schritt S102 endet, ohne die Bestimmung eines nicht-refraktären RV-EVENT
oder LV-EVENT. Das TRIG_PACE-Fenster hemmt die getriggerten Reizungsmodi
in Antwort auf ein Fühlereignis,
das zu früh
im Escape-Intervall auftritt und in größerem Detail beschrieben ist
in der US-Patentanmeldung Nr. 09/439,078, eingereicht am 12. November
1999 für
Herz-Mehrbereiche-Reizungssysteme mit einem Trigger-Reizungsfenster
im Namen von C. Juran et al.
-
Entweder
ein programmierter oder beide programmierte RV-PACE und LV-PACE-Pulse
werden in Schritt S106 (wie in 5 gezeigt)
an die ausgewählten
RV- und LV-Reizungselektrodenpaare
geliefert, und der V-A-Escape-Intervalltimer wird in Schritt S116
beendet. Wenn beide der RV-PACE- und LV-PACE-Pulse geliefert werden,
wird der erste als V-PACE1 bezeichnet, der zweite wird als V-PACE2 bezeichnet,
und sie werden durch eine VP-VP-Verzögerung separiert. Wie im gößeren Detail
unten in Referenz auf 6A–6B beschrieben,
wenn ein Bi-ventrikular-Reizungsmodus in Schritt S106 programmiert
ist, kann er selektiv in eine Links-Zu-Rechts- oder Rechts-Zu-Links-Ventrikelreizungssequenz
programmiert sein, wobei der erste und zweite gelieferte Ventrikularreizungspuls
durch separat programmierte VP-VP-Verzögerungen getrennt werden. Die
VP-VP-Verzögerungen
sind vorzugsweise programmierbar zwischen annähernd 0 ms und ca. 80 ms.
-
Zurückkehrend
auf Schritt S102 wird die AV-Verzögerung beendet, wenn ein RV-EVENT
oder LV-EVENT (kollektiv ein V-EVENT) erzeugt wird von dem RV-Fühlverstärker oder
dem LV-Fühlverstärker in
Schritt S108. Das Time-Out des V-A-Escape-Intervalls und der Postventrikularzeitperioden
werden in Schritt S110 in Antwort auf das V-EVENT gestartet. In Schritt
S112 wird bestimmt, ob ein ventrikulärer getriggerter Reizungsmodus
programmiert ist, während der
AV-Verzögerung
im Betrieb zu sein. Wenn einer An-programmiert ist, dann wird er
im Schritt S114 (6A–6B) durchgeführt und
vervollständigt. Wenn
ein ventrikulärer
getriggerter Reizungsmodus nicht An-programmiert ist, wie bestimmt
in Schritt S112, dann wird kein ventrikuläres Reizen von einem gefühlten nicht-refraktären V-EVENT,
das die AV-Verzögerung
beendet, getriggert. Der Time-out des TRIG_PACE-Fensters wird gestartet
in Schritt S113 simultan mit dem Time-out des V-A-Escape-Intervalls und
der Postereigniszeitperioden in Schritt S110.
-
Wenn
das V-A-Atrial-Escape-Intervall vom Timer 370 in Schritt
S116 beendet wird, ohne dass ein nicht-refraktäres A-EVENT über dem
ausgewählten
Paar von Atrialfühlelektroden
gefühlt
wird, dann wird der A-PACE-Puls über
das ausgewählte
RA-Reizungselektrodenpaar in Schritt S118 geliefert, die AV-Verzögerung wird
gesetzt auf PAV in Schritt S120 und die AV-Verzögerung wird gestartet von einem AV-Verzögerungstimer 372.
-
Wenn
ein nicht-refraktäres
A-EVENT erzeugt wird, wie bestimmt in den Schritten S122 und S134,
dann wird das VA-Escape-Intervall beendet. Die ABP und ARP werden
von Nacherzeignistimern 374 in Schritt S136 eingeleitet
und die AV-Verzögerung
wird auf die SAV im Schritt S138 gesetzt und die SAV-Verzögerung wird
in Schritt S100 gestartet und von einem SAV-PAV-Verzögerungstimer 372 unterbrochen.
-
Unter
der Annahme, dass die normale Aktivierungssequenz wieder hergestellt
werden soll, werden eine programmierte SAV- und PAV-Verzögerung korrespondierend
zu einer normalen AV-Leitungszeit von dem AV-Knoten zum Bündeln des
His verwendet, oder eine berechnete SAV- und PAV-Verzögerung wird
berechnet in Relation zur herrschenden Sensorrate oder gefühlten intrinsischen
Herzrate und wird vom SAV-/PAV-Verzögerungstimer 372 verwendet.
-
Wenn
ein RV-EVENT oder LV-EVENT oder ein kollektives V-EVENT über der
RV-Spitzenfühlelektrode
und der LV-Fühlelektrode
(der Einfachheit halber alle bezeichnet als V-EVENT) in Schritt S132 während des
Time-out des VA-Escape-Intervalls detektiert wird, dann wird bestimmt,
ob es ein nicht-rekraftäres
V-EVENT oder ein refraktäres
V-EVENT in Schritt S124 ist. Wenn für das V-EVENT bestimmt wird,
dass es ein refraktäres
V-EVENT ist, in Schritt S124, dann wird es eingesetzt im CVRP-Verfahrensschritt
S126 (7). Wenn für
das V-EVENT bestimmt wird, dass es ein nicht-refraktäres V-EVENT ist,
in Schritt S124, dann wird das V-A-Escape-Intervall neu gestartet
und die postventrikularen Zeitperioden werden in Schritt S128 neu
gestartet.
-
In
Schritt S130 wird bestimmt, ob ein getriggerter Reizungsmodus programmiert
ist, um operativ zu sein, während
des V-A-Escape-Intervalls. Wenn einer An-programmiert ist, dann
wird er in Schritt S132 (6A–6B)
durchgeführt
und vervollständigt.
Wenn das getriggerte Reizen nicht An-programmiert ist, wie bestimmt
in Schritt S130, dann wird kein Ventrikularreizen von dem gefühlten nicht-refraktären V-EVENT
während
des V-A-Escape-Intervalls getriggert. Das Time-out des TRIG_PACE-Fensters
wird in Schritt S131 simultan mit dem Time-out des V-A-Escape-Intervalls
und den Nachereigniszeitperioden in Schritt S128 eingeleitet.
-
5 bildet
den Schritt S106 in größerem Detail
ab und die 6A–6B bilden
die Schritte S114 und S132 in größerem Detail
ab. Wie unten im größeren Detail
beschrieben, wenn ein VP-VP-Reizungsmodus An-Programmiert ist in
Schritt S106, kann er selektiv in einer Links-zu-Rechts- oder Rechts-zu-Links-Ventrikelsequenz
programmiert sein, wobei der erste und zweite gelieferte Ventrikularreizungspuls
(V-PACE1 und V-PACE2) durch separat programmierte VP-VP-Verzögerungen
separariert werden. Wenn ein bi-ventrikulärer getriggerter Reizungsmodus
An-programmiert ist in einem oder beiden der Schritte S114 und S132,
kann er selektiv programmiert sein, unmittelbar das Ventrikel zu
reizen, von welchem das V-EVENT gefühlt wird, oder ein festes oder
programmiertes Ventrikel, ungeachtet dessen, wo das V-EVENT gefühlt wird,
mit einem V-PACE1. Dann wird das V-PACE2 erzeugt, um synchron das
andere Ventrikel zu reizen nach einer programmierten VS/VP-Verzögerung.
Oder, der getriggerte Reizungsmodus kann selektiv programmiert sein
in einem oder beiden der Schritte S114 und S132, um lediglich synchron
das andere Ventrikel als das Ventrikel von welchem das V-EVENT gefühlt wird,
mit dem V-PACE2 nach separat programmierbaren VS-VP-Verzögerungen
zu reizen, abhängig von
der Rechts-zu-Links- oder Links-zu-Rechts-Sequenz. Alle diese VP-VP,
VS/VP/VP-VP- und VS-VP-Verzögerungen
sind vorzugsweise programmierbar zwischen annähernd 0 und 80 ms.
-
Als
ein praktischer Umstand können
die Minium-VS/VP-VP und VP-Verzögerungen
gesetzt sein auf die Hälfte
des Systemuhrzyklus, um eine simultane Lieferung der RV-PACE und
LV-PACE-Pulse zu vermeiden. Die Reizungspulsbreite ist typischerweise
programmierbar zwischen ca. 0,5 ms und 2,0 ms, und die Reizungspulsamplitude
ist typischerweise programmierbar zwischen 0,5 und 7,5 V. Die Systemuhr
stellt einen vollen Uhrzyklus von ca. 8,0 ms bereit. Daher wird
die minimale VP-VP-Verzögerung gesetzt
auf einen halben Uhrzyklus von ca. 4,0 ms.
-
Wie
in 5 gezeigt, kann der IPG-Schaltkreis 300 von 3 programmiert
sein, entweder lediglich einen einzelnen RV-PACE oder LV-PACE (V-PACE1)
oder das Paar von RV-PACE
und LV-PACE-Pulsen (V-PACE1 und V-PACE2) zu liefern, separiert von
der VP-VP-Verzögerung,
zeitabgeschaltet bzw. unterbrochen vom V-V-Verzögerungstimer 366.
Wenn die Lieferung von lediglich eine einzelnen RV-PACE oder LV-PACE
programmiert ist, wie bestimmt in Schritt S200, dann wird er in
Schritt S202 geliefert. Der Reizungspuls wird typischerweise über die
aktiven oder Kathoden RV- oder LV-Spitzenelektroden 40 oder 50 und
eine der verfügbaren
indifferenten Elektroden geliefert, die programmiert ist und ausgewählt durch
die Reizungselektrodenselektion und -steuerung 350, abhängig davon,
welche im Reizungssystem vorhanden sind und dem Reizungsvektor,
der gewünscht
wird. Die in 3 abgebildeten indifferenten
Elektroden beinhalten die IND_RV-Elektrode 38, die IND-CAN-Elektrode 20 und
die IND_LV-Elektrode 58.
-
Wenn
das VP-VP-Reizen An-programmiert ist in Schritt S200, dann wird
der V-PACE1 in Schritt S204 in der programmierten RV-LV- oder LV-RV-Sequenz
geliefert. Der Reizungspuls wiederum wird typischerweise über die
aktiven, Kathoden-RV- oder LV-Spitzenelektroden 40 oder 50 und
eine der verfügbaren
indifferenten Elektroden geliefert, die programmiert und durch die
Reizungselektrodenauswahl und -steuerung 350 ausgewählt ist,
abhängig davon,
welche im Reizungssystem vorhanden sind und dem Reizungsvektor,
der gewünscht
wird, wie oben ausgeführt.
Der V-PACE1-Reizungspuls wird bei einer programmierten Pulsenergie
geliefert, bestimmt durch die programmierte Spannung und Pulsbreite.
-
Der
V-V-Verzögerungstimer 366 wird
mit der programmierten VP-VP-Verzögerung geladen und beginnt
zu unterbrechen bzw. zeitabzuschalten in Schritt S206. Wenn der
RV-PACE-Puls ein V-PACE1 ist, dann wird eine programmierte VP-VP-Verzögerung im
V-V- Verzögerungstimer 366 getimed.
Der LV-PACE-Puls wird als V-PACE2 geliefert, typischerweise über die
aktive LV-Reizungselektrode 50 und die programmierte indifferente
Elektrode in Schritt S210 nach dem Time-out der programmierten VP-VP-Verzögerung in
Schritt S208. Umgekehrt, wenn der LV-PACE-Puls der erste zu liefernde
ist, (V-PACE1), dann wird eine programmierte VP-VP-Verzögerung im
V-V-Verzögerungstimer 366 getimed.
Der RV-PACE-Puls
wird dann als V-PACE2 geliefert, typischerweise über die aktive RV-Reizungselektrode 40 und
die programmierte indifferente Elektrode in Schritt S210 nach dem
Time-out der progammierten VP-VP-Verzögerung in Schritt S208.
-
6A–6B ist
ein Flussdiagramm, das die Schritte S114 und S132 von 4 für das Liefern ventrikularer
Reizungspulse, getriggert von einem Ventrikularfühlereignis in Schritt S108
während
des Time-out einer AV-Verzögerung
oder in Schritt S124 während
des Time-out des
V-A-Escape-Intervalls, darstellt. Wie oben angemerkt kann das Fühlen der R-Wellen
in dem RV und dem LV bewerkstelligt werden durch Einsetzen von mehreren
RV-SENSE- und V-SENSE-Fühlachsen
oder -vektoren. Ein bipolarer RV-SENSE-Vektor (RV-Fühlelektroden 38 und 40), ein
unipolarer RV-SENSE-Vektor (RV-Spitzenfühlelektrode 40 und
IND_CAN-Elektrode 20) und ein unipolarer LV-SENSE-Vektor
(LV-Fühlelektrode 50 und IND_CAN-Elektrode 20),
ein bipolarer LV-SENSE-Vektor (LV-Fühlelektroden 50 und 58)
und ein trans-ventrikulärer,
kombinierter RV-SENSE- und LV-SENSE-Vektor (RV-Spitzenfühlelektrode 40 und LV-Fühlelektrode 50)
können
programmiert werden.
-
Der
IPG-Schaltkreis 300 kann separat in einem der drei getriggerten
Reizungsmodi programmiert werden, bezeichnet als VS/VP-, VS/VP-VP oder
VS-VP-getriggerten Modi für
jeden der Schritte S114 und S132. Im VS/VP getriggerten Reizungsmodus
wird ein V-PACE1 geliefert oder Verzögerung auf ein RV-EVENT oder
LV-EVENT an den RV- oder LV-Reizungspfad,
jeweils. In dem VS/VP-VP getriggerten Reizungsmodus wird ein V-PACE1
geliefert ohne Verzögerung
auf ein RV-EVENT oder LV-EVENT jeweils an das ausgewählte RV-
oder LV-Reizungselektrodenpaar, und ein V-PACE2 wird geliefert an
das andere des ausgewählten
LV- oder RV-Reizungselektrodenpaars, nachdem die VS/VP-VP-Verzögerung abläuft. In
VS-VP-Reizungsmodus startet ein RV-EVENT oder das LV-EVENT den Time-out einer VS-VP-Verzögerung und
ein einzelner Reizungspuls (bezeichnet als V-PACE2) wird geliefert
an das ausgewählte
LV- oder das RV-Reizungselektrodenpaar jeweils, wenn die VS-/VP-Verzögerung abläuft.
-
Das
TRIG_PACE-Zeitfenster gestartet von einem vorherigen V-EVENT oder
V-PACE, muss in Schritt S300 vor der Lieferung eines beliebigen
getriggerten ventrikulären
Reizungspulses abgelaufen bzw. unterbrochen sein. Wenn es nicht
abgelaufen ist, dann kann die getriggerte Reizung nicht in Antwort
auf ein gefühltes
V-EVENT geliefert werden. Wenn das TRIG_PACE-Fenster abgelaufen
ist, wird es dann in Schritt S302 neu gestartet und die programmierten
getriggerten Reizungsmodi werden in den Schritten S304 und S316 überprüft.
-
Wenn
der IPG-Schaltkreis 300 im VS/VP-VP-getriggerten Modus
wie in Schritt S304 bestimmt, programmiert ist, triggert das RV-EVENT oder
LV-EVENT die unmittelbare Lieferung eines entsprechenden RV-PACE
oder eines LV-PACE oder ein programmiertes des RV-PACE oder eines LV-PACE über das
progammierte bipolare oder unipolare RV- und LV-Reizungslektrodenpaar jeweils, in Schritt S306
als V-PACE1. Unter gewissen Umständen
ist es wünschenswert,
immer ein V-PACE1 an ein zugewiesenes RV- oder LV-Reizungselektrodenpaar
zu liefern, unabhängig
davon, ob ein RV-EVENT und LV-EVENT gefühlt wird.
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Dann
wir eine VS/VP-VP-Verzögerung
in Schritt S308 gestartet und in Schritt S310 unterbrochen bzw.
zeitabgeschaltet. Die VS/VP-VS-Verzögerung wird spezifiziert als
eine VP-VP-Verzögerung, wenn
das RV-Ereignis gefühlt
wird und das RV-PACE ein V-PACE1 ist und das LV-PACE ein V-PACE2
ist. Die VS/VP-VP-Verzögerung
wird spezifiziert als eine VP-VP-Verzögerung,
wenn das LV-EVENT gefühlt wird
und das LV-PACE ein V-PACE1 und das RV-PACE ein V-PACE2 ist. Der
LV-PACE- oder RV-PACE-Puls wird geliefert an der programmierten Amplitude
und Pulsbreite über
das programmierte LV- oder RV-Reizungselektrodenpaar
in Schritt S210.
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In
Schritt S314 wird bestimmt, ob der VS-VP-getriggerte Reizungsmodus
oder VS/VP-getriggerte
Reizungsmodus programmiert ist. Wenn der IPG-Schaltkreis 300 auf
einen VS/VP-getriggerten Reizungsmodus progammiert ist, triggert
das RV-EVENT oder LV-EVENT
die unmittelbare Lieferung eines RV-PACE oder einen LV-PACE über das programmierte
bipolare oder unipolare RV- oder LV-Reizungselektrodenpaar jeweils
in Schritt S316.
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Wenn
der IPG-Schaltkreis 300 programmiert ist auf den VS-VP-getriggerten
Reizungsmodus, lädt ein
LV-EVENT, wie in Schritt S318 bestimmt, die angemessene VS-VP-Verzögerung in
den V-V-Verzögerungstimer 366 in
Schritt S320 und startet das VS-VP-Verzögerungs-Time-out in Schritt S322.
Das RV-PACE wird an dessen Time-out in Schritt S322 geliefert (auch
als V-PACE2 bezeichnet). Wenn ein RV-EVENT in Schritt S318 bestimmt
wird, wird die geeignete VS-VP-Verzögerung im V-V-Verzögerungstimer 366 in
Schritt S326 und die VS-VP-Verzögerung in
Schritt S328 zeitabgeschaltet bzw. unterbrochen. Das LV-PACE (auch
als V-PACE2 bezeichnet) wird beim Time-out der VS-VP-Verzögerung in Schritt
S330 geliefert.
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Das
V-A-Escape-Intervall wird in Schritt S116 zeitabgeschaltet bzw.
unterbrochen, auf die Vervollständigung
des ventrikulären
Reizungsmodus der 6A–6B für Schritte
S114 und S132. Wenn das V-A-Escape-Intervall endet bzw. zeitabläuft, dann
wird ein RA-Reizungspuls
typischerweise zuerst über
die RA-Reizungselektroden 17 und 19 in Schritt
S118 geliefert und der AV-Verzögerungstimer wird
in Schritt S100 neu gestartet.
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Es
wird verstanden werden, dass andere Tätigkeiten ergänzend zum
typischen Betrieb eines AV-synchronen Schrittmachers oder eines
Schrittmachers, der in Einzelkammerreizungsmodi arbeitet, im Gesamtbetrieb
eines Reizungssystems dieses Typs durchgeführt werden, die nicht notwendig
sind für
die Anwendung der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise wird verstanden
werden, dass Wiederaufladehandlungen des Typs beschrieben in der
US-Patentanmeldung
Nr. 091439,568, eingereicht am 12. November 1999, für einen
Wiederaufladeschaltkreis für die
Mehrbereiche-Stimulation von Körpergewebe, eingereicht
im Namen von B. Blow et al., durchgeführt werden können, der
Lieferung von A-PACE- und RV-PACE-
und LV-PACE-Pulsen folgend.
-
Eine
Anzahl von Postventrikularzeitperioden, dargestellt in den Timingdiagrammen
der 8A–8D,
werden dem V-PACE1 in Schritt S104 oder dem Fühlen des V-EVENT in den Schritten
S110 und S128, einschließlich
der CVRP, folgend, zeitabgeschaltet bzw. unterbrochen. 7 ist ein
Flußdiagramm,
das die CVRP-Antwort auf das doppelte Fühlen eines ventrikularen Fühlereignisses während des
Time-out bzw. der Zeitabschaltung des CVRP darstellt. Die in 7 dargestellte
Erfindung vermeidet Komplikationen, die vom doppelten Fühlen von
weiten QRS-Komplexen herrühren,
die die AV-Synchronie stören
durch unangemessenes Verlängern
des Postventrikularzeitperiode derart, dass ein legitimes A-EVENT
be stimmt wird, refraktär
zu sein in Schritt S134 und nicht in der Lage, das V-A-Escape-Intervall
zu beenden und die AV-Verzögerung
in den Schritten S100 neu zu starten.
-
Die 8A stellt
das Neustarten der Postventrikularzeitperiode durch das V-PACE1
oder ein V-EVENT dar. Das 700 ms V-A-Escape-Intervall wird vom V-EVENT
oder V-PACE1 getimed. Ein V-EVENT tritt auf bei 550 ms und es kann
charakterisiert werden als ein PVC, da es kein intervenierendes A-EVENT
gibt. Das PVC folgt dem Time-out der VBP, PVAB, CVRP, VRP, PVARP
und URI und alle diese werden neu gestartet. Zusätzlich, wenn eine zweite Reizung
zu liefern ist, wird die geeignete V-V-getriggerte Reizungsverzögerung gestartet
und das V-PACE2 wird wiederum bei dessen Time-out geliefert. Wenn
ein A-EVENT auftritt innerhalb der PVARP wie angezeigt bei 800 ms,
wird es ebenfalls bestimmt, ein refraktäres A-EVENT (bezeichnet als
ein AR-Ereignis) zu sein. Es kann das V-A-Escape-Intervall nicht
beenden und die AV-Verzögerung
neu starten.
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Gleichermaßen, wenn
das V-EVENT während
der VRP, wie in 8B gezeigt, auftritt, ist es ein
refraktäres
V-EVENT, bezeichnet als ein VR-Ereignis. Es veranlaßt die VBP,
PVABP, VRP, PVARP und URI neu gestartet zu werden, wird jedoch nicht das
V-A-Escape-Intervall beenden und neu starten oder die CVRP neu starten.
Wiederum jedoch, wenn ein A-EVENT innerhalb der PVARP wie bei 650
ms angezeigt, auftritt, wird es bestimmt, ein AR-Ereignis zu sein.
Es kann nicht das V-A-Escape-Intervall beenden und die AV-Verzögerung neu
starten.
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Wenn
das V-EVENT, das das Neustarten dieser Postventrikularzeitperioden
triggert, ein legitimes jedoch frühes PVC ist oder Rauschen fälschlicherweise
als ein V-EVENT detektiert wird, dann ist das Neustarten der vollen
Postventrikularzeitperioden angemessen. Wenn jedoch das V-EVENT
die Detektion der abfallenden Flanke eines breiten QRS darstellt,
dann ist diese Antwort, dargestellt in 8B, unangemessen
und resultiert in einem unnötigen
Verlust der Atrial-Synchronie. Die CVRP kommt ins Spiel, um die
Wahrscheinlichkeit dieser unangemessenen Antwort zu verringern.
Sie sieht für die
Trunkierung dieser neugestarteten Postventrikularzeitperioden in
Antwort auf ein einzelnes VR während
der CVRP wie in 8C gezeigt vor, behandelt jedoch
ein zweites VR in der gleichen Weise wie elektrisches Rauschen wie
gezeigt in 8D.
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Zurückkehrend
auf 7 triggert ein VR, bestimmt in Schritt S124 von 4,
die Bestimmung, ob die CVRP in Schritt S500 beendet wurde. Wenn sie
beendet wurde, dann werden alle Postventrikulartimer in Schritt
S512 wie in 8 gezeigt und oben beschrieben,
neu gestartet. Das Beenden des TRIG_PACE-Fensters wird neu gestartet
in Schritt S514 und das V-A-Escape-Intervall,
gestartet in Schritt S104 oder S110, wird in Schritt S116 von 4 beendet.
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Wenn
jedoch das VR auftritt, bevor die CVRP beendet wurde, (wie gezeigt
in 8C, wo ein VR bezeichnet als „CVR" bei 125 ms auftitt), dann wird die
VP/VS-VR-Zeit, die vom Start der CVRP bis zum VR verstrichen ist,
gemessen (in diesem Fall 125 ms) in Schritt S502. Die VRP, PVARP,
PVABP und URI werden neu berechnet in Schritt S504 durch Subtrahieren
des VP/VS-VR jeweils von der programmierten VRP, PVARP, PVABP und
URI. Wenn eine beliebige resultierende Zeitperiode negativ ist, dann
wird die neu kalkulierte Periode auf „null" gesetzt. Dann wird die CVRP in Schritt
S506 beendet und die VPB wird neu gestartet in Schritt S508. Die VRP,
PVARP, PVABP und URI werden neu gestartet in Schritt S510 wie in 8C dargestellt.
-
8D zeigt
ein zweites, eng getimedtes V-EVENT, das nach der VBP und während des
Time-out der neugestarteten Postventrikularzeitperiode vom CVR auftritt,
jedoch nachdem die CVRP beendet wird in Schritt S506. Das zweite
V-EVENT wird dann charakterisiert als ein VR-Ereignis und die Rauschumkehrregeln
werden aufgerufen wie gezeigt in 8D. In
diesem Fall wird für
das V-EVENT bestimmt, refraktär
zu sein in Schritt S124 von 4 und den
Schritten S512 und S514 wird gefolgt wie oben beschrieben.
-
Die
vorliegende Erfindung ist implementiert in eine Reizungssystemarchitektur,
wobei die Nachereigniszeitperiode, z.B. die PVARP und andere Zeitperioden
gezeigt in den 8A bis 8D, neu
gestartet werden, selbst jene, die noch nicht abgelaufen waren,
wie gezeigt in den 8C und 8D, wenn das
CVR bereit gestellt wird. Es wird verstanden werden, dass ein äquivalenter
Ansatz des Beendens der Original-Nachereigniszeitperioden, die noch
nicht abgelaufen sind wenn das CVR auftritt, zu deren normaler Beendigung
ebenfalls unternommen werden können.
-
Diese
CVRP-Antworten lindern die Probleme, die auftreten können vom
fälschlichen
Fühlen der
verzögerten
Leitung derselben spontanen oder hervorgerufenen Depolarisationswelle
zwischen der rechten und linken Herzkammer. Während sie im Kontext eines
AV-synchronen, atrial-synchronen Schrittmachers beschrieben sind,
können
sie in einem bi-Atrial- oder bi-Ventrikular-Schrittmacher
eingesetzt werden.
-
Die
vorliegende Erfindung kann auch vorteilhafterweise in viele der
oben beschriebenen Bi-Kammer-Reizungssysteme
implementiert werden, z.B. jene beschrieben in oben erwähntem Patent
Nr. 5,902,324 oder einem Einzelkammerschrittmacher, der zwei oder
mehrere Reizungs-/Fühlelektroden
an mit Abstand versehenen Stellen in der einzelnen Herzkammer angeordnet
aufweist.
-
Beispielsweise
ist 9 ein umfassendes Flußdiagramm, das die Betriebsmodi
des IPG-Schaltkreises 300 von 3 in
einer Vielzahl von Mehrbereich-Einzelkammer- oder Bi-atrial- oder Bi-ventrikular-Reizungsmodi
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung darstellt, selektiv die Schritte der 5–7 dann
einsetzen. Folglich wird angenommen werden, dass beispielsweise
der AV-synchrone Reizungs-DDD(R)-Modus geändert wird in einen atrialen
oder ventrikularen Bedarfs- und getriggerten Reizungsmodus. Wenn
die 5–7 in
die Schritte von 9 wie oben beschrieben eingearbeitet
werden, wird verstanden werden, dass Bezüge auf die Ventrikel (V) in
jenen Flussdiagrammschritten angepasst sind, für das Bi-Ventrikular-Reizungssystem
und -verfahren. Referenzen auf die Atria (A) können jedoch anstelle der Bezüge auf die
Ventrikel (V) in jenen Flußdiagrammschritten
gesetzt werden für
ein Verständnis
eines Bi-Atrial-Reizungssystems und -verfahrens.
-
Darüber hinaus
können
die Referenzen auf „RV" und „LV" geändert werden
in „erste
Stelle" und „zweite
Stelle" im Kontext
von Mehrbereichsreizung an mit Abstand versehenen Stellen in einer
einzelnen Herzkammer, wo erste und zweite Reizungs-/Fühlelektroden
angeordnet sind. Es wird vorgeschlagen, dass das Mehrbereich-Reizungssystem
ferner Reizungs-/Fühlelektroden
an weiter mit Abstand versehenen Stellen beinhalten kann, über die
zwei Stellen und korrespondierende zusätzliche Reizungspuls-Ausgabeverstärker-Schaltkreise
und/oder Fühlverstärker, gekoppelt
durch Leitungen an solche Reizungs-/Fühlelektroden, hinaus. In einem
solchen Fall werden die konditionalen refraktären Perioden-(CRP)-Funktionen der vorliegenden
Erfindung, oben beschrieben in Bezug auf 8A–8D,
ver standen werden, nach einem PACE1, geliefert zum Time-out eines
Escape-Intervalls und/oder auf das erste Event, erzeugt von einem
Fühlverstärker, gekoppelt
an eine beliebige der Stellen, während
des Time-out des Escape-Intervalls und dem Time-out eines TRIG_PACE-Fensters folgend,
eingeleitet zu werden. Für
die Einfachheit wird die Beschreibung von 9 unten
im Kontext eines Bi-Kammer-Reizungssystems mit Reizungs-/Fühlelektroden
angeordnet an der rechten und linken Herzkammerstelle, präsentiert.
-
In
Schritt S400 endet das Reizungs-Escape-Intervall, gestartet im Schritt
S5418 von einem vorherigen R-EVENT oder L-EVENT oder zuvor geliefertem
R-PACE oder L-PACE-Ereignis.
Wenn das Escape-Intervall endet, dann werden in Schritt S402 das
TRIG_PACE-Fenster
und die Nachereigniszeitperiode, einschließlich einer konditionalen refraktären Periode
(CRP), des URI und der refraktären
Periode (RP) eingeleitet und beendet. Zur selben Zeit wird zumindest
ein PACE1-Reizimpuls an eine der rechten oder linken Herzkammern
in Schritt S404 geliefert und das Reizungs-Escape-Intervall wird
in Schritt S418 neu gestartet.
-
Schritt
S404 ist wiederum abgebildet in 5 und arbeitet
wie oben beschrieben, um entweder ein PACE1 an eine ausgewählte rechte
oder linke Herzkammer zu liefern oder sowohl PACE1 als auch PACE2
an beide Herzkammern in einer programmierten Rechts-zu-Links- oder Links-zu-Rechts-Sequenz,
separiert von einer PACE-PACE-Triggerverzögerung, zu liefern.
-
Ein
R-EVENT oder L-EVENT, das von einer der rechten Herzkammer (Right
Heart Chamber, RHC) oder linken Herzkammer (Left Heart Chamber, LHC)
(oder einem Trans-Kammer-Fühlverstärker) jeweils
ausgegeben wird, während
dem Escape-Intervall in Schritt S402, wird charakterisiert als ein
refraktäres
oder nicht-refraktäres
Fühl-EVENT
in Schritt S406. Wenn es ein refraktäres Fühl-EVENT ist, dann werden die
CRP-Verfahrensschritte von 7 wie oben
befolgt, um zu bestimmen, ob es innerhalb des Time-out der CRP fallt
oder ihr folgt und um wieviel die Nachereigniszeitperioden fortzuführen oder
zu verlängern
sind. In diesem Fall beinhalten die Nachereigniszeitperioden keine
PVARP oder PVBP und beinhalten lediglich eine Blanking-Periode (BP),
refraktäre
Periode (RP) und URI plus der CRP der vorliegenden Erfindung.
-
Folglich
werden das URI und die RP entweder neu gestartet wie in 8B oder
neu gestartet, um zur selben Ablaufzeit zu enden wie das URI oder RP,
die beendet werden wie gezeigt in 8C. Das URI
und RP werden neu gestartet für
deren volle Zeitperioden, wenn ein weiteres refraktäres SENSE auftritt,
während
diesem Time-out wie gezeigt in 8D. Das
Escape-Intervall,
das beendet wird, wird nicht neu gestartet.
-
Wenn
ein nicht-refraktäres
SENSE auftritt, wie abgebildet in 8A beispielsweise,
dann werden die CRP, das URI und die RP eingeleitet und beendet
in Schritt S412. Zur selben Zeit wird bestimmt, ob ein getriggerter
Reizungsmodus An-programmiert ist in Schritt S414. Wenn das getriggerte
Reizen aus ist, dann wird das Escape-Intervall in Schritt S418 neu
gestartet. Wenn ein getriggerter Reizungsmodus an ist in Schritt
S414, dann werden die Schritte von 6A und 6B in
Schritt S416 befolgt und das Escape-Intervall wird neu gestartet
in Schritt S418. In allen Fällen
fällt das
Neustarten des Escape-Intervalls in Schritt S418 mit dem Starten
der Nachereignistimer in Schritt S412 zusammen, obwohl es gezeigt
ist als ein späterer
Schritt im Flußdiagramm.
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In 6A schreitet
das getriggerte Reizen fort, wenn es An-programmiert ist in Schritt
S304 und wenn das nicht-refraktäre
SENSE außerhalb
des TRIG_PACE-Fensters wie bestimmt in den Schritten S300 und S302
fällt.
Wenn das getriggerte Reizen An-programmiert ist, kann es programmiert
sein, PACE1 oder PACE2 allein oder sowohl PACE1 als auch PACE2 in
der in den verbleibenden Schritten von 6A und 6B beschriebenen
Art zu liefern. Die getriggerten Reizungsmodi können das Liefern das PACE1
allein zu der rechten und linken Herzkammer beinhalten, wo das Fühl-EVENT
bereit gestellt wurde, oder an eine programmierte der rechten oder
linken Herzkammer, ungeachtet wo die Depolarisation gemäß Schritt
S316 gefühlt
wurde.
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Oder
PACE1 und PACE2, von der programmierten oder festen PACE1-PACE2-Verzögerung separiert,
können
gemäß den Schritten
S306 bis S312 in einer programmierten Sequenz geliefert werden. Die
programmierte Sequenz kann das Liefern eines PACE1 an die rechte
oder linke Herzkammer umfassen, wo das Fühl-EVENT bereit gestellt war,
oder eine programmierte der rechten oder linken Herzkammer, ungeachtet
wo die Depolarisation gefühlt wurde,
und dann das Liefern eines PACE2 an die andere Herzkammer zum Time-out
der PACE1-PACE2-Triggerverzögerung.
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Zuletzt
kann die Lieferung nur von PACE2 An-programmiert sein, wie bestimmt
in Schritt S314. In diesem Fall werden die Schritte S314 bis S330
befolgt, wie oben beschrieben, um ein PACE2 an die andere Herzkammer
als die Herzkammer, wo das SENSE vom daran gekoppelten Fühlverstärker bereit gestellt
wurde, nach dem Time-out einer SENSE-PACE2-Triggerverzögerung, zu liefern.