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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf programmierbare
Herzschrittmacher, und insbesondere auf implantierbare Zweikammerherzschrittmacher,
die in der Lage sind, in Antwort auf das Auftreten eine atrialen
Arrhythmie von einer atrialen Abtastungs-Betriebeweise in eine nicht-atriale
Abtastungs-Betriebeweise umzuschalten. Insbesondere bezieht sich
die vorliegende Erfindung auf einen Schrittmacher, der eine postventrikuläre, atriale
Refraktärperiode
automatisch auf einen minimalen, vordefinierten oder programmierbaren Wert
verkürzt,
wenn der Schrittmacher seine Betriebsweise von der atrialen Abtastungs-Betriebeweise
(d. h. DDD, DDDR, VDD, VDDR, DDT oder DDTR) in eine nicht-atriale
Abtastungs-Betriebeweise (d. h. DDI, DDIR, VDI, VDIR, DDT oder DDTR)
umschaltet. Der Schrittmacher hält
diese abgekürzte
PBARP bei, bis er in die atriale Abtastungs-Betriebeweise zurückschaltet. Vorzugsweise wird
die abgekürzte
Refraktärperiode
so eingestellt, daß sie
gleich der postventrikulären,
atrialen Leerperiode (PVAB) ist.
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Im
Stand der Technik wurde viel über
die verschiedenen Typen von Schrittmachern geschrieben. Es wird
Bezug genommen auf das US-Patent Nr. 4,712 555, wo einige hilfreiche
Hintergrundsinformationen über
Schrittmacher und die Art und Weise, in der sie mit dem Herzen des
Patienten in Wechselwirkung treten, angeboten wird.
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Im
Allgemeinen werden sowohl Einkammer- als auch Zweikammer-Herzschrittmacher
nach ihrem Typ entsprechend mit einem Drei-Buchstaben-Code klassifiziert.
In diesem Code identifiziert der erste Buchstabe die Herzkammer,
die von dem Schrittmacher angeregt wird (d. h. die Kammer, wo ein
Stimulationspuls abgegeben wird) mit einem „V", was das Ventrikel anzeigt, einem „A", was das Atrium
anzeigt, und einem „D", das sowohl das
Atrium als auch das Ventrikel anzeigt. Der zweite Buchstabe des
Codes identifiziert die Kammer, wo die Herzaktivität abgetastet
wird, wobei die gleichen Buchstaben verwendet werden, um das Atrium,
das Ventrikel oder beide zu identifizieren, und wobei „0" anzeigt, daß keine Abtastung
stattfindet.
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Der
dritte Buchstabe des Codes identifiziert die Aktion oder die Antwort,
die von dem Schrittmacher abgegeben wird. Im Allgemeinen sind drei
Typen von Aktionen oder Antworten anerkannt: (1) eine Unterdrückungsantwort
(„I"), wo ein Stimulationspuls an
die ausgewählte
Kammer nach einer eingestellten Zeitdauer abgegeben wird, außer wenn
eine Herzaktivität
während
dieser Zeitdauer abgetastet wird, wobei in diesem Fall der Stimulationspuls
unterdrückt wird;
(2) eine Trigger-Antwort („T"), wo ein Stimulationspuls
an die ausgewählte
Herzkammer nach einer vorgegebenen Dauer nach einem abgetastetem
Herzereignis abgegeben wird; oder (3) eine duale Antwort („D"), wo sowohl die
Unter drückungsbetriebsweise
als auch die Trigger-Betriebsweise eingeleitet werden, wobei in
einer Herzkammer unterdrückt
und in der anderen getriggert wird.
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Ein
vierter Buchstabe „R" wird gelegentlich zu
dem Code hinzugefügt,
um anzuzeigen, daß die durch
den Drei-Buchstaben-Code identifizierte, spezielle Betriebsweise
auf die Rate anspricht, wobei die Schrittmacherrate automatisch
durch den Schrittmacher eingestellt werden kann auf der Basis von
einem oder mehreren physiologischen Faktoren, beispielsweise dem
Blutsauerstoff-Niveau oder dem Niveau der Patientenaktivität. („R"), wie es hier benutzt
wird, beispielsweise DDD (R), bezieht sich auf das Auftreten von
zwei Betriebsweisen, beispielsweise DDD und/oder DDDR.
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So
ist beispielsweise ein DDI-Schrittmacher in der Lage, in beiden
Kammern abzutasten und anzuregen und er arbeitet in einer nicht-atrialen
Abtastungs-Betriebeweise. Er unterdrückt ventrikuläre Stimulationspulse,
wenn eine vorherige ventriukläre
Aktivität
abgetastet wird.
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Ein
DDDR-Schrittmacher stellt einen vollautomatischen Schrittmacher
dar, der in der Lage ist, sowohl in dem Atrium als auch in dem Ventrikel
abzutasten und anzuregen und der auch in der Lage ist, die Schrittmacherrate
einzustellen auf der Grundlage von einem oder mehreren physiologischen
Faktoren, beispielsweise dem Niveau der Patientenaktivität. Im Allgemeinen
hat die DDD(R)-Schrittmachersteuerung vier Funktionszustände: (1)
P-Wellenabtastung, ventrikuläre
Schrittmachersteuerung; (2) atriale Schrittmachersteuerung, ventrikuläre Schrittmachersteuerung;
(3) P-Wellenabtastung, R-Wellenabtastung;
und (4) atriale Schrittmachersteuerung, R-Wellenabtastung. Bei den
Patienten mit einer vollständigen
oder teilweisen Herzblockade verfolgt der P-Zustand des DDD(R)-Schrittmachers
die atriale Rate, die durch den SA-Noden des Herzens gesetzt wird, und
gibt dann Schrittmacherpulse in dem Ventrikel und mit einer Rate
ab, die der atrialen Rate folgt. Weil die Rate, die durch den SA-Noden gesetzt wird,
die Rate darstellt, mit der das Herz schlagen sollte, um die physiologischen
Bedürfnisse
des Körpers
zu erfüllen
(wenigstens bei einem Herzen, das einen ordnungsgemäß funktionierenden
SA-Noden hat), ist die in dem Ventrikel durch solch einen Schrittmacher
aufrechterhaltene Rate tatsächlich
physiologisch.
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Die
Fachleute haben seit langem die Vorteile der Verwendung eines Schrittmachers
mit atrialer Abtastung erkannt. Beispielsweise offenbart das US-Patent
Nr. 4,624,260 einen durch einen Mikroprozessor gesteuerten Zweikammer-Schrittmacher
mit einer konditionellen Fähigkeit
der atrialen Abtastung. Auf ähnliche
Weise offenbart das US-Patent Nr. 4,485,818 einen auf einem Mikroprozessor
basierenden Schrittmacher, der programmiert werden kann, um in einer
von einer Vielzahl von möglichen
Betriebsweisen, einschließlich
einer atrialen Abtastungs-Betriebeweise, zu arbeiten.
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In
einigen Fällen
kann ein vorgegebener Patient jedoch schnelle, atriale Rhythmen
entwickeln, die sich aus einer pathologischen Arrhythmie, beispielsweise
einer pathologischen Tachykardie, Fibrillation oder Herzflimmern,
entwickeln kann. In diesen Fällen
kann ein DDD(R)-Schrittmacher das Ventrikel in Antwort auf die abgetastete,
atriale Arrhythmie bis zu der programmierten, maximalen Steuerungs-
oder Abtastungs-Rate (MTR) anregen.
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Gelegentlich
ist es zum Zeitpunkt der Implantation eines Schrittmachers möglich, festzustellen,
ob sich ein Zustand einer atrialen Fibrillation, eines atrialen
Herzflimmerns oder einer atrialen Tachykardie entwickeln wird. In
diesen Fällen
kann der Schrittmacher programmiert werden, um in einer anderen
Betriebsweise zu arbeiten, die Leitungen können in dem Herzen erneut positioniert
werden oder andere Aktionen können
gemacht werden, um die Wahrscheinlichkeit auf ein Minimum herabzusetzen,
daß solche pathologischen
Arrhythmien auftreten. Es ist jedoch nicht immer zum Zeitpunkt der
Implantation möglich, festzustellen,
ob ein Patient eine atriale Arrhythmie entwickeln wird, nachdem
der Schrittmacher implantiert ist.
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Wenn
solche pathologischen Arrhythmien in Folge auftreten, müssen sie
daher unter Verwendung von anderen Techniken, beispielsweise durch
die Verabreichung von Arzneimitteln, behandelt werden. Es ist unnötig zu erwähnen, daß die Abgabe
von Arzneimittel normalerweise die Behandlung durch einen Arzt erfordert.
Der Arzt ist jedoch nicht immer präsent, wenn solche pathologischen
Arrhythmien sich entwickeln, und selbst wenn eine Arzt zur Verfügung steht,
können
derartige Drogen in unerwünschter Weise
die Fähigkeit
des SA-Noden unterdrücken,
die Sinusrate während
Trainingsperioden, emotionalem Streß oder anderen physiologischen
Streßsituationen
zu erhöhen.
Die Verwendung derartiger Drogen kann auch verhindern, daß der Schrittmacher
als intrinsischer, physiologischer, auf die Rate ansprechender Herzschrittmacher
funktioniert.
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Als
Resultat wurden Anstrengungen in dieser Technik unternommen, um
das unerwünschte Verfolgen
von pathologischen, atrialen Arrhythmien zu verhindern, indem die
Betriebsweise des Schrittmachers von einer atrialen Abtastungs-Schrittmacherbetriebsweise
in eine nicht-atriale Abtastungs-Schrittmacherbetriebsweise automatisch
umgeschaltet wird. Beispielsweise beschreibt das US-Patent Nr. 4,722,341
einen atrium-gesteuerten Schrittmacher, wo der Schrittmacher zeitweise
von einer atrialen Abtastungs-Betriebsweise in eine nicht-atriale
Abtastungs-Betriebeweise während
einer festen Anzahl von Stimulationspulsen umschaltet, wenn die
abgetastete atriale Aktivität
anzeigt, daß sich
möglicherweise
eine atriale Arrhythmie entwickelt.
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Das
US-Patent Nr. 4,944,298 offenbart einen atrialen Abtastungs-Schrittmacher
mit einer Fähigkeit zur
automatischen Betriebsartenumschaltung. Der Schrittmacher hat die
Fähigkeit,
eine Tachykardie-Ratengrenze (TRL) leicht oberhalb einer Maximalen
Verfolgungsrate (MTR) einzustellen, so daß die Betriebsartenumschaltung
in eine nicht-atriale Abtastungs-Betriebeweise auftritt, wenn die
TRL überschritten
wird. Eine dritte Schwellenwertrate wird auch bei einem Wert unterhalb
der MTR eingestellt. Der Schrittmacher schaltet in eine atriale
Abtastungs-Betriebeweise zurück,
wenn die atriale Rate des Patienten unter diesen dritten Schwellenwert fällt. Um
eine Umschaltung zu verhindern, die auf einem einzigen, kurzen atrialen
Intervall zwischen atrialen Ereignissen beruht, wird die atriale
Rate kontinuierlich über
mehrere Zyklen gemittelt. Diese Technik verhindert effektiv häufige Betriebsartenumschaltungen
bei Patienten, deren atriale Rate um die MTR „schwanken".
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Das
US-Patent Nr. 5,549,649 beschreibt einen implantierbaren Zweikammerschrittmacher,
der programmiert ist, um hauptsächlich
in einer atrialen Abtastungs-Betriebeweise zu arbeiten. Der Schrittmacher
schaltet seine Betriebsweise automatisch von der atrialen Abtastungs-Betriebeweise
in eine nicht atriale Abtastungs-Betriebeweise um, wenn eine gefilterte,
atriale Rate eine vorgeschriebene, obere Ratengrenze übersteigt.
Diese Betriebsratenumschaltung wird von einer entsprechenden Umschaltung
von einem ersten Satz von Betriebsparametereinstellungen für eine erste
Betriebsweise in einen alternativen Satz von Betriebsweisenparametern für eine alternative
Betriebsweise begleitet.
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Das
US-Patent Nr. 5,609,615 befaßt
sich mit einem Zweikammerschrittmacher, der automatisch feststellt,
ob ein intrinsisches, atriales Ereignis, das vor der Zeit auftritt,
physiologisch oder pathologisch ist, und er paßt seine Betriebsweise entsprechend an.
Dies wird dadurch erreicht, daß die
PVARP (um 5%) schrittweise herabgesetzt wird, wenn ein atriales Ereignis
in der PVARP abgetastet wird, und dadurch, daß die PVARP (um 5%) schrittweise
erhöht
wird, wenn ein atriales Ereignis in einer Warn-Periode abgetastet
wird. Die
EP 526798 beschreibt
einen auf die Rate ansprechenden Zweikammerschrittmacher, bei dem
ein atriales Konkurrenz-Verhinderungsintervall (ACP = atrial competition
prevention) nach der Erfassung einer P-Welle während der PVARP erzeugt wird,
und es wird verhindert, daß atriale
Stimulationspulse während
der ACP erzeugt werden. Dieses Zitat offenbart auch die Umschaltung
von einer sensorbetriebenen Zweikammer-Betriebsweise in eine sensorbetriebene
Einkammer-Betriebsweise, beispielsweise BVIR, wenn eine hohe intrinsische
atriale Rate gemessen wird.
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Im
Allgemeinen könnte
jedoch eine atriale Schrittmacherkonkurrenz sich während der
Betriebsartenumschaltung ergeben, wenn die Betriebsart, die umgeschaltet
wird, eine nicht-atriale Zweikammer-Steuerungsbetriebsart (d. h.
DDD, DDDR, VDD oder VDDR) ist, was zu einer atrialen Arrhythmie führt. Noch
eine andere Sorge, die mit solch einer Betriebsartenumschaltung
zusammenhängt,
ist das Auftreten von einem funktionalen Unterabtasten des Atriums,
das zu einer ungeeigneten atrialen Schrittmachersteuerung führen kann.
Diese Unterabtastung beruht auf den langen Refraktärperioden
in den DDI- und DDIR-Betriebsweisen, wo Schrittmacher- und Abtastungs-Ereignisse
von einem Filter gezählt werden,
was zu einer gemessenen, gefilterten, atrialen Rate führt, die
höher ist
als die tatsächliche
atriale Rate. In diesem Zustand ist es möglich, daß Zurückschalten des Schrittmachers
in die atriale Abtastungs-Betriebesart zu verzögern oder zu verhindern.
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Es
wäre daher
erwünscht,
wenn der Schrittmacher die atriale Schrittmacherkonkurrenz und das atriale
Unterabtasten erheblich reduzieren könnte, wenn von einer atrialen
Abtastungsbetriebsweise in eine nicht-atriale Abtastungsbetriebsweise
umgeschaltet wird, um eine Blockade bei der Betriebsartenumschaltung
zu verhindern.
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Gemäß der Erfindung
ist ein Herzschrittmacher vorgesehen, der eine Vielzahl von auswählbaren
Betriebsweisen einschließlich
einer primären
Betriebsweise und einer alternativen Betriebsweise aufweist, wobei
der Herzschrittmacher umfaßt
einen Pulsgenerator zum Erzeugen von Stimulationspulsen und ein
Kontrollsystem, das mit dem Pulsgenerator verbunden ist, wobei das
Kontrollsystem so ausgebildet ist, daß es die Betriebsweise von
der primären Betriebsweise
zu der alternativen Betriebsweise automatisch beim Erfassen einer
atrialen Arrhythmie umschaltet, und in dem das Kontrollsystem ferner
automatisch die postventrikuläre,
atriale Refraktärperiode
(PVARP) auf einen minimalen Wert synchron mit der automatischen
Umschaltung in die alternative Betriebsweise verkürzt, das
Kontrollsystem die abgekürzte
(PVARP) bis zum Abschluß des
vorgegebenen Zustandes beibehält
und das Kontrollsystem automatisch in die primäre Betriebsweise synchron mit dem
Abschluß des
vorgegebenen Zustandes umschaltet, der dadurch gekennzeichnet ist,
daß die
primäre
Betriebsweise eine atriale Abtastungsbetriebsweise und die alternative
Betriebsweise eine nicht-atriale Abtastungsbetriebsweise aufweist.
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Auf
diese Weise können
atriale Konkurrenz und atriale Unterabtastung durch einen implantierbaren
Zweikammer-Schrittmacher erheblich reduziert werden, der programmiert
ist, um hauptsächlich
in einer atrialen Abtastungs-Betriebsweise (d. h. DDD, DDDR, VDD,
VDDR, DDT oder DDTR) zu arbeiten. Der Schrittmacher schaltet automatisch
seine Betriebsweise von der atrialen Abtastungs-Betriebeweise in eine nicht-atriale
Abtastungs-Betriebeweise (d. h. DDI, DDIR, VDI oder VDIR) beim Auftreten
einer atrialen Arrhythmie um, wenn beispielsweise die gefilterte
atriale Rate eine vorgegebene obere Ratengrenze überschreitet.
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Während solch
einer Betriebsartenumschaltung setzt der Schrittmacher automatisch
seine postventrikuläre,
atriale Rekraktärperiode
(PVARP) auf einen minimalen Wert ein und hält diese abgekürzte Refraktärperiode
bei, bis er in die atriale Abtastungs-Betriebeweise zurückschaltet.
Vorzugsweise wird die abgekürzte
Refraktärperiode
so eingestellt, daß sie
gleich der postventrikulären
atrialen Leer-Periode (PVAB) oder einem vorgegebenen Wert, beispielsweise
70 msec ist.
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Die
vorstehenden und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
durch einen neuen Schrittmacher realisiert, der ein Betriebssteuersystem,
einen Satz von Leitungen zum Empfangen von atrialen und ventrikulären Signalen
und zum Abgeben von atrialen und ventrikulären Stimulationspulsen, einen
Satz von Verstärkern
zum Verstärken
der atrialen und ventrikulären
Signale, und Pulsgeneratoren umfaßt, um atriale und ventrikuläre Stimulationspulse
zu erzeugen. Zusätzlich
kann der Schrittmacher einen Speicher umfassen, um Betriebsparameter
für das
Kontrollsystem zu speichern und um Daten, die von dem Kontrollsystem
erstellt wurden, für eine
spätere
Rückgewinnung
durch den Mediziner unter Verwendung eines externen Programmierers zu
speichern. Der Schrittmacher umfaßt auch eine Telemetrieschaltung
für die
Kommunikation mit dem externen Programmierer.
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Der
Schrittmacher verwendet eine gefilterte, atriale Rate (FAR) als
eine Basis für
die Betriebsartenumschaltung, um die Antworten auf eine Betriebsartenumschaltung,
beispielsweise aufgrund von elektrischem Rauschen oder von einzeln
auftretenden, schnellen P-Wellen zu reduzieren. Er erhält die FAR durch
Filtern der intrinsischen, atrialen Rate unter Verwendung eines
Ratenglättungsfilters.
Der Ratenglättungsfilter
erzeugt die FAR während
jedes Zyklus, in dem der Betrag begrenzt wird, um den sich die FAR
von Zyklus zu Zyklus ändern
kann.
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Der
Schrittmacher ist programmiert, um primär in einer Zweikammer-Betriebsweise,
beispielsweise DDD (R) zu arbeiten, wo das Herz einer Rate Schrittmacher
gesteuert wird, die der intrinsischen, atrialen Rate bis zu der
MTR folgt oder ihr nachläuft. Wenn
die intrinsische atriale Rate die MTR übersteigt, stimuliert der Schrittmacher
das Herz bei oder nahe bei der MTR und fährt damit fort, die FAR zu überwachen.
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Wenn
die FAR eine vorgegebene, obere Ratengrenze übersteigt, die als atriale
Tachykardie-Erfassungsrate
(ATDR) bezeichnet wird, wird angenommen, daß eine pathologische, atriale
Arrhythmie existiert, und der Schrittmacher schaltet automatisch von
seiner primären
Betriebsweise in eine alternative Betriebsweise, beispielsweise
eine nicht atriale Abtastungs-Betriebsweise um. Die Betriebsartenumschaltung
wird durchgeführt,
um zu vermeiden, daß die
Ventrikel mit einer unerwünscht
hohen Rate vom Schrittmacher während
der Perioden der nicht physiologischen, hohen, atrialen Raten angeregt
werden.
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Die
Betriebsartenumschaltung von einer primären Betriebsweise in eine alternative
Betriebsweise wird einer automatischen Einstellung der PVARP von
einem Betriebswert der primären
Betriebsweise in einen Betriebswert einer alternativen Betriebsweise
begleitet, wobei die PVARP automatisch auf einen vorgegebenen Minimalwert
verkürzt
wird. In einem Ausführungsbeispiel
ist die abgekürzte PVARP
gleich der PVAB eingestellt. In einem anderen Ausführungsbeispiel
ist die verkürzte
PVARP selektiv so eingestellt, daß sie entweder gleich der PVAB
oder gleich einem vorgegebenen Wert ist, beispielsweise 70 msic.
Die Refraktärperioden
PVARP und PVAB werden anfänglich
durch den Herzschrittmacherhersteller eingestellt, sie können jedoch
von einem Mediziner zum Zeitpunkt der Implantation oder während nachfolgender
Besuche des Patienten programmiert werden.
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Während der
alternativen Betriebsweise fährt
vorzugsweise der Schrittmacher fort, die FAR zu überwachen, und sobald die FAR
auf das Niveau der MTR oder darunter abfällt, schaltet der Schrittmacher automatisch
in seine primäre,
atriale Meß-Betriebsweise
oder in eine andere vorgegebene Betriebsweise zurück. Der
Schrittmacher behält
die abgekürzte Refraktärperiode
bei, bis er von der alternativen Betriebsweise in der die primäre atriale
Meß-Betriebsweise
oder die andere vorgegebene Betriebsweise zurückschaltet.
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Die
vorliegende Erfindung verbessert die Arbeitsweise eines Schrittmachers
mit automatischer Betriebsartenumschaltung, und sie verbessert auch den
Komfort für
einen Patienten, in dem die atriale Konkurrenz und die atriale Unterabtastung
reduziert werden, wenn der Schrittmacher in eine spezielle Schrittmacher-Betriebsweise
umschaltet. Die automatische Einstellung der PVARP während einer
Betriebsartenumschaltung erleichtert dem Mediziner von der Bürde, daß er die
Betriebsparamater der primären
und der alternativen Betriebsweise programmieren muß und dafür verantwortlich
ist.
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Die
Merkmale der vorliegenden Erfindung und die Art und Weise, um sie
zu erreichen, werden ersichtlich, und die Erfindung wird unter Bezugnahme
auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen verständlich,
in denen gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Teile beziehen,
und in denen
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1 ein
Blockdiagramm eines Schrittmachers mit Betriebsartenumschaltung
entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ist;
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2 ein
logisches Flußdiagramm
zeigt, welches ein Steuerprogramm darstellt, daß von einem Mikroprozessor
des Schrittmachers mit Betriebsartenumschaltung, der in 1 gezeigt
ist, entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
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3 ein
Zeitablaufdiagramm ist, das die Arbeitsweise des Schrittmachers
von 1 in einer primären, atrialen Meß-DDD(R)-Betriebsweise
zeigt;
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4 ein
Zeitablaufdiagramm ist, das die Umschaltung des Schrittmachers von 1 von
der primären
atrialen Meß-DDD(R)-Betriebsweise,
die in 3 gezeigt ist, in eine Alternative, nicht atriale Meß-DDI(R)-Betriebsweise
entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 ein
Zeitablaufdiagramm ist, das die Umschaltung des Schrittmachers von 1 von der primären, atrialen
Meß-DDD(R)-Betriebsweise,
die in Figur gezeigt ist, in eine Alternative nicht atriale Meß-DDI-(R)-Betriebsweise
und in eine alternative Schrittmacherrate gemäß der vorliegenden Erfindung;
und
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6 ein
Zeitablaufdiagramm ist, das die Umschaltung des Schrittmachers von 1 von
der alternativen nicht atrialen Meß-DDI(R)-Betriebsweise, die
in 4 gezeigt ist, in die primäre atriale Meß-DDD(R)-Betriebsweise
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Ein
Schrittmacher 10 entsprechend dieser Erfindung ist in 1 gezeigt.
Der Schrittmacher 10 ist mit einem Herzen 12 über Leitungen 14 und 16 verbunden.
Die Leitung 14 hat eine Elektrode 18, die in einer
der Atrien des Herzens 12 implantiert ist. Die Leitung 16 hat
eine Elektrode 20, die in einem der Ventrikel des Herzens 20 implantiert
ist. Die Leitung 14 führt
Stimulationspulse an die Elektrode 14 von einem atrialen
Pulsgenerator 22 zu, und die Leitung 16 führt Stimulationspulse
an die Elektrode 20 von einem vertikulären Pulsgenerator 24 zu.
Zusätzlich werden
elektrische Signale von den Atrien, der von der Elektrode 18 durch
die Leitung 14 zu dem Eingangsanschluß eines atrialen Abtastverstärkers 26 betragen.
Elektrische Signale von den Ventrikeln werden von der Elektrode 20 durch
die Leitung 16 an einen Eingangsanschluß eines ventrikulären Abtastverstärkers 28 überfragen.
Ein Kontrollsystem 30 steuert den Zweikammerschrittmacher 10.
Das Kontrollsystem 30 ist vorzugsweise ein auf Mikroprozessor
basierendes System, beispielsweise wie das in dem US-Patent Nr.
4,940,252 gezeigt. Das Kontrollsystem 30 kann auch ein
auf Logik basierendes Statussystem sein, beispielsweise wie das
in dem US-Patent Nr. 4,944,298 gezeigt. Das Kontrollsystem 30 umfaßt auch
eine Realzeituhr (nicht gezeigt), um eine Zeitablaufsteuerung bereitzustellen,
um die Herz-Ereignisse zu überwachen,
und um die Anbindung von therapeutischen Pulsen durch die atrialen und
ventrikulären
Pulsgeneratoren 22 bzw. 24 zeitablaufsmäßig zu steuern.
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Das
Kontrollsystem 30 empfängt
ganze Signale von dem atrialen Abtastverstärker 26 über eine Signalleitung 32.
Auf ähnliche
Weise empfängt
das Kontrollsystem 30 Ausgangssignale von dem ventrikulären Abtastverstärker 28 über eine
Signalleitung 34. Diese Ausgangssignale werden jedesmal
dann erzeugt, wenn ein atriales Ereignis (beispielsweise eine P-Welle
oder Ps) oder ein ventrikuläres
Ereignis (beispielsweise eine R-Welle) in dem Herzen 12 abgetastet
wird. Das Kontrollsystem 30 erzeugt auch ein atriales Triggersignal,
das an den atrialen Pulsgenerator 22 über eine Signalleitung 36 gesendet
wird, und ein ventrikuläres
Triggersignal, das an den ventrikulären Pulsgenerator 24 über eine
Signalleitung 38 gesendet wird. Diese Triggersignale bewirken,
daß Stimulationspulse
von den Pulsgeneratoren 22, 24 erzeugt werden.
Der atriale Stimulationspuls wird im Folgenden als „A-Puls" bezeichnet, und
der ventrikuläre
Stimulationspuls wird im folgenden als „V-Puls" oder Vp bezeichnet.
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Während der
Zeit, in der entweder ein A-Puls oder ein V-Puls an das Herz abgegeben
wird, ist der entsprechende atriale Abtastverstärker 26 oder der ventrikuläre Abtastverstärker 28 typischerweise durch
ein Leertast-Signal abgeschaltet, das an den entsprechenden Verstärker von
dem Kontrollsystem 30 über
eine Signalleitung 40 für
den atrialen Abtastverstärker 26 oder
eine Signalleitung 42 für
den ventrikulären
Abtastverstärker 28 geliefert
wird. Diese Leertastaktion verhindert, daß die Verstärker 26 und 28 bei
Abgabe der großen
Stimulationspulse, die während
der Schrittmacherpulsabgabe an ihren Eingangsanschlüssen anstehen,
in Sättigung
kommen. Diese Leertastaktion verhindert auch, daß restliche elektrische Signale
(bekannt als „nachfolgende
Potentiale"), die
in dem Muskelgewebe als Resultat der Schrittmacherstimulation vorhanden
sind, als atriale oder ventrikuläre
Ereignisse interpretiert werden.
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Noch
bezugnehmend auf 1 umfaßt der Schrittmacher 10 auch
einen Speicher 22, der mit dem Kontrollsystem 30 über einen
geeigneten Datenbus 46 verbunden ist. Der Speicher ermöglicht es, daß gewisse
Kontrollparameter, die von dem Kontrollsystem 30 für die Kontrolle
der Arbeitsweise des Schrittmachers 10 verwendet werden,
gespeichert und modifiziert oder programmiert werden können je nach
Bedarf, um die Arbeitsweise des Schrittmachers 10 kundenspezifisch
zu machen, um die Bedürfnisse
eines speziellen Patienten zu befriedigen. Zusätzlich können Daten, die während des
Betriebs des Schrittmachers 10 abgetastet werden (beispielsweise
Daten bezüglich
einer Betriebsartenumschaltung, wie hier beschrieben wird) in dem
Speicher 44 für
einen späteren
Zugriff und eine Analyse gespeichert werden können.
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Der
Schrittmacher 10 umfaßt
ferner eine Telemetrieschaltung 48, die mit dem Kontrollsystem 30 über einen
Befehls/Datenbus 50 verbunden ist. Die Telemetrieschaltung 48 kann
ihrerseits selektiv mit einer externen Programmiereinrichtung 52 über eine geeignete
Kommunikationsverbindung 54 gekuppelt sein. Die Kommunikationsverbindung 54 kann
jede beliebige, elektromagnetische Verbindung, beispielsweise eine
Radiofrequenz(RF)-Kanal sein.
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Befehle
können
von dem Mediziner an das Kontrollsystem 30 von dem externen
Programmierer 52 über
die Kommunikationsverbindung 54 gesendet werden. Auf ähnliche
Weise können
durch diese Kommunikationsverbindung 54 und den externen Programmierer 52 Daten
(entweder solche, die in dem Kontrollsystem 30 wie in einem
Datenspeicher gehalten oder in dem Speicher 44 gespeichert
sind) von dem Schrittmacher 10 zu dem externen Programmierer 52 über Distanz übertragen
werden. Auf diese Weise kann eine nicht-invasive Kommunikation zwischen
dem implantierten Schrittmacher 10 von einer fernliegenden
Stelle aus aufgebaut werden.
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Die
Arbeitsweise des Schrittmachers 10 wird im Allgemeinen
durch ein Steuerprogramm ge steuert, das in dem Speicher 44 gespeichert
ist und von dem Kontrollsystem 30 ausgeführt wird.
Dieses Steuerprogramm umfaßt
gewöhnlich
mehrere, integrierte Programmodule, wobei jeder Modul die Verantwortlichkeit
für die
Steuerung von einer oder mehreren Funktionen des Schrittmachers 10 trägt. Beispielsweise
steuert ein Programmodul die Abgabe von Stimulationspulsen an das
Herz 12, während
ein anderer Modul die Erfassung von atrialen und ventrikulären, elektrischen
Signalen steuert. Effektiv ist jeder Programmodul ein Steuerprogramm,
das einer speziellen Funktion oder einem Satz von Funktionen des Schrittmachers 10 zugeordnet
ist.
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Weiter
bezugnehmend auf 2 ist dort ein beispielhaftes,
logisches Flußdiagramm,
das ein Steuerprogramm für
die automatische Betriebsartenumschaltung („Kontrollprogramm") für das Kontrollsystem 30 gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt, gezeigt. Das Kontrollprogramm wird in einer Schleife
ausgeführt,
die den Schrittmacher 10 kontinuierlich in die Lage versetzt,
zwischen einer pathologischen Arrhythmie und anderen Zuständen, beispielsweise
einer normalen Sinustachykardie oder elektrischem Rauschen, zu unterscheiden.
Vorzugsweise folgt eine vollständige
Schleife des Kontrollprogramms einem einzigen Herzzyklus. Das Kontrollprogramm
liefert auch für
den Schrittmacher 10 die Möglichkeit, seine Betriebsweise
von einer primären
atrialen Meßbetriebsweise
in eine alternative, nicht atriale Abtastbetriebsweise umzuschalten,
wenn eine pathologische Arrhythmie erfaßt wird, und auch die Fähigkeit,
in die primäre
Betriebsweise zurückzuschalten,
wenn die pathologische Arrhythmie zurückgeht. Vorzugsweise kann die
Betriebsartenumschaltung nur einmal während eines speziellen Programmzyklus
auftreten.
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Nachdem
das Kontrollprogramm an dem Schritt 100 beginnt, ermöglicht es
das Kontrollsystem 30 dem Schrittmacher 10, ein
P-Wellensignal von den Atrien des Herzens durch die Elektrode 14 aufzunehmen.
An dem Schritt 102 bewirkt das Kontrollsystem 30,
daß der
atriale Abtastverstärker
das P-Wellensignal
verstärkt,
und es nimmt dann das verstärkte
P-Wellensignal über
die Signalleitung 32 auf. An dem Schritt 102 bestimmt
das Kontrollsystem 30 auch ein intrinsisches, atriales
Intervall (IAI) in Millisekunden, in dem das Intervall zwischen
der P-Welle, die während
des gegenwärtigen
Herzzyklus gemessen wurde, und der P-Welle, die während des
vorhergehenden Herzzyklus gemessen wurde, gemessen wird.
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Wenn
die intrinsische, atriale Rate die MTR übersteigt, beginnt das Kontrollsystem 30 damit,
bestimmt P-Wellen, die während
der Schrittmacher-Refraktärperioden
auftreten, zum Zwecke der Aufrechterhaltung einer AV-Synchronisation
zu ignorieren. Die AV-Synchronisation wird unter diesen Umständen dadurch
aufrechterhalten, daß ein
verhältnismäßig konstantes
AV-Intervall in Bezug auf die P-Wellen aufrechterhalten
wird, die aus den Refraktärperioden herausfallen.
Da die P-Wellen, die wäh rend
der Refraktärperioden
auftreten, zum Zwecke der Aufrechterhaltung der AV-Synchronisation
ignoriert werden, nimmt das Kontrollsystem 30 eine atriale
Rate an, die geringer ist als die intrinsische atriale Rate. Diese niedrigere
atriale Rate wird als abgetastete, funktionale, atriale Rate (SFAR)
bezeichnet. Folglich unterwirft das Kontrollsystem 30 die
Ventrikel bei einer Schrittmachersteuerung bei der SFAR, weil die Schrittmachersteuerung
der Ventrikel bei der intrinsischen, atrialen Rate, die die maximale
Steuerungsrate (MTR), die von dem Mediziner eingestellt ist, übersteigt,
für den
Patienten unbequem oder gefährlich sein
kann. Die MTR ist typischerweise die maximale Rate, bei der der
Schrittmacher 10 die atriale Rate verfolgt, wenn er das
Herz 12 einer Schrittmachersteuerung unterzieht.
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Es
ist nicht erwünscht,
die Betriebsartenumschaltung auf der Basis der SFAR vorzunehmen,
weil unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise einer Zwei:Eins-Blockade,
wo jede zweite P-Welle in die Refraktärperiode fällt, die SFAR so niedrig wie
die Hälfte
der intrinsischen, atrialen Rate und damit eine ungenaue Anzeige
der tatsächlichen
atrialen Aktivität sein
kann. Bei einem Zwei:Eins-Blockadezustand kann
der Patient beispielsweise eine Tachykardie erfahren, wobei die
intrinsische, atriale Rate 200 Schläge/Minute übersteigt, während die
SFR 100 Schläge/Minute
anzeigen würde,
da jeder zweite atriale Herzschlag ignoriert wird. Es ist daher
bevorzugt, die Betriebsartenumschaltung auf der Basis einer atrialen
Rate durchzuführen,
die für
die tatsächliche
atriale Aktivität
repräsentativ
ist. Die intrinsische, atriale Rate, die ein Anzeichen für die tatsächliche
atriale Aktivität
ist, wird abgeleitet, wenn alle P-Wellen, selbst die P-Wellen, die
während
der Refraktärperioden
auftreten, von dem Kontrollsystem 30 abgetastet werden.
Um beide Ziele zu erreichen, bestimmt das Kontrollsystem 30 somit
die intrinsische, atriale Rate zum Zwecke der Betriebsartenumschaltung
und bestimmt SFAR zum Zwecke der Schrittmachersteuerung, in dem
die P-Wellen ignoriert werden, die während der Refraktärperioden
auftreten. Da das Kontrollsystem 30 kontinuierlich abtastet,
ist sein Strombedarf jedoch erhöht.
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Als
Option kann bei Schrittmachern, wo der Strom begrenzt ist, die kontinuierliche,
atriale Abtastung durch einen Trigger eingeleitet werden. Beispielsweise
kann die kontinuierliche, atriale Abtastung der intrinsischen, atrialen
Rate eingeleitet werden, wenn die intrinsische, atriale Rate eine
vorgegebene, programmierbare Triggerrate (PTR) übersteigt, wobei die PTR vorzugsweise
kleiner als die Rate ist, bei der das Kontrollsystem 30 damit
beginnt, gewisse P-Wellen zu ignorieren. Wenn die intrinsische atriale Rate
unter die PTR fällt,
wird die kontinuierliche Abtastung der intrinsischen, atrialen Rate
geschaltet, um Strom zu sparen.
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Der
Schrittmacher 10 hat die Fähigkeit, die intrinsische,
atriale Rate bei einer Rate abzutasten, die die eingestellte MTR übersteigt.
Folglich kann eine atriale Tachykardie-Meßrate (ATDR), die höher als
die MTR ist, durch den Mediziner programmiert werden, so daß das Herz 12 bei
Raten, die die MTR übersteigen,
angeregt werden kann. Die MTR ist typischerweise auf 80 bis 180
Schläge
pro Minute eingestellt. Die ATDR ist so programmierbar, daß sie bei 20
Schlägen
pro Minute oberhalb der MTR beginnt. Dieser minimale Abstand von
20 Schlägen
pro Minute gestattet es, dem Kontrollsystem 30, auf pathologische
Arrhythmien zu antworten, wenn die intrinsische, atriale Rate die
ATDR erreicht, während
Reaktionen auf der Basis von geringfügigen Fluktuationen der atrialen
Rate oberhalb der MTR, jedoch innerhalb des Abstandes vermieden
werden.
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Um
eine Reaktion auf der Basis von elektrischem Rauschen oder auf der
Basis einer Fluktuation der atrialen Rate oberhalb der ATDR und
dann unterhalb der MTR zu vermeiden, wird die intrinsische Atriale
Rate vorzugsweise gefiltert. An dem Schritt 104 ruft das
Kontrollsystem 30 eine Filter-Unterroutine zur Ratenglättung auf.
Unterroutinen sind bei der Computerprogrammierung als Funktionen
bekannt, die zur Durchführung
spezieller Aufgaben, die von dem Hauptprogramm gefordert werden,
auszuführen.
Einer der Vorteile bei der Verwendung von Unterroutinen ist es so,
daß zwei
oder mehrere Programme die gleiche Unterroutine verwenden können, um eine
spezielle Funktion auszuführen.
Die moderne Programmierung umfaßt
auch programmierbare „Objekte", die ähnlich wie
Unterroutinen funktionieren. Der Hauptvorteil von programmierbaren „Objekten" ist es, daß, sobald
ein „Objekt" entwickelt ist,
um eine spezielle Funktion auszuführen, es auch in jeglichem Programm
verwendet werden kann, bei dem ein Bedarf besteht, diese Funktion
zu verwenden. Somit kann die Filter-Unterroutine für die Ratenglättung von dem
Kontrollsystem 30 für
andere Funktionen als die Betriebsartenumschaltung verwendet werden.
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Die
Filter-Unterroutine für
die Ratenglättung („Unterroutine") filtert das IAI,
das an dem Schritt 102 bestimmt wurde, um die Fluktuationen
der atrialen Rate, die von einem Herzzyklus zum nächsten Auftreten
zu begrenzen, und um den Effekt von elektrischem Rauschen auf eine
Minimum herabzusetzen. Das Kontrollsystem 30 gibt das IAI
an die Unterroutine weiter und leitet nach Ausführung der Unterroutine eine
gefilterte, atriale Rate (FAR) ab. Die Unterroutine arbeitet auf
verschiedenen Intervallen und Faktoren, die in Millisekunden gemessen
werden. Ein Intervall in Millisekunden ist invers proportional zu
der Rate der Herzschläge
pro Minute. Die Arbeitsweise der Unterroutine ist im Einzelnen im
US-Patent Nr. 5,549,649,
siehe oben, beschrieben.
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Das
Kontrollsystem 30 bestimmt an einem Entscheidungsschritt 134,
ob sich der Schrittmacher 10 gegenwärtig in einer primären Betriebsweise
befindet, in dem überprüft wird,
ob ein Programm „Flag" für die primäre Betriebsweise
aktive ist. Das Programm „Flag" kann einen Wert
in einem der Pro grammspeicherbereiche des Speichers 44 sein.
In diesem Ausführungsbeispiel
ist die primäre
Betriebsweise vorzugsweise eine atriale Abtastbetriebsweise.
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Eine
primäre
DDD(R)-Betriebsweise ist in 3 gezeigt.
Eine abgetastete P-Welle Ps1 triggert eine PV-Verzögerung,
an deren Ende ein ventrikulärer
Stimulationspuls Vp1 abgegeben wird. Die PV-Verzögerung ist programmierbar und
kann im Bereich von etwa 25 msec und 350 msec liegen. Der Beginn
des ventrikulären
Stimulationspulses Vp1 (oder der Erfassung einer R-Welle) startet
die PVARP). In diesem Beispiel ist die PVARP programmierbar und
kann in dem Bereich von etwa 150 msec und 400 msec liegen. Alle
atrialen Ereignisse (beispielsweise Ps3), die während der PVARP, jedoch außerhalb
der PVAB, auftreten, werden nicht verfolgt und das Kontrollsystem 30 gibt
als Antwort Rauschen. Atriale Ereignisse (beispielsweise Ps3), die während der
PVARP, jedoch außerhalb
der PVARB auftreten, werden abgetastet und gezählt, jedoch nicht verfolgt.
Eine P-Welle, beispielsweise Ps4, die außerhalb der PVARP auftritt,
wird abgetastet und verfolgt und löst ein PV-Verzögerungsintervall
aus.
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VREF
bezieht sich auf eine ventrikuläre
Refraktärperiode,
die durch den Beginn eines ventrikulären Stimulationspulses Vp1
(oder der Abtastung einer R-Welle) ausgelöst wird. In diesem Beispiel
ist die VREF programmierbar und kann im Bereich zwischen etwa 125
msec und 275 msec liegen. Alle ventrikulären Ereignisse, die während der
VREF-Leertastperiode auftreten, werden weder abgetastet noch verfolgt,
und das Kontrollsystem 30 gibt als Antwort Rauschen aus.
Wenn der Schrittmacher 10 in einer DDD-Betriebsweise arbeitet,
ist gewöhnlich
PVARP größer als
VREF, um die Abtastung einer R-Welle
auf einem atrialen Kanal mit Hilfe der Elektrode 18 zu verhindern
und um auch die entsprechende Auslösung einer PV-Verzögerung zu
verhindern.
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PVAB
bezieht sich auf eine postventrikuläre, atriale Leerperiode, die
durch den Beginn des ventrikulären
Stimulationspulses Vp1 (oder der Abtastung einer R-Welle) ausgelöst wird.
In diesem Beispiel ist PVAB programmierbar und kann im Bereich zwischen
etwa 20 msec und 200 msec liegen. Vorzugsweise liegt PVAB im Bereich
zwischen etwa 50 msec und 200 msec. Alle atrialen Ereignisse (beispielsweise
Ps2), die während
der PVAB auftreten, werden weder abgetastet noch verfolgt.
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ABS.REF.
bezieht sich auf eine absolute Refraktärperiode, die durch den Beginn
des ventrikulären
Stimulationspulses Vp1, (oder der Abtastung einer R-Welle) ausgelöst wird.
In diesem Beispiel ist die APS.REF.-Periode auf einen festen Wert
durch den Schrittmacherhersteller eingestellt, unabhängig von
der Betriebsweise des Schrittmachers. Die ABS.REF.-Periode kann
etwa 60 msec sein. Alle atrialen und ventrikulären Ereignisse, die während der APS.REF.-Periode
auftreten werden weder abgetastet noch verfolgt.
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Zurückkehrend
nun zu 2 geht, wenn an dem Schritt 134 das Kontrollsystem 30 feststellt,
daß der
Schrittmacher 10 gegenwärtig
in der primären Betriebsweise
arbeitet, das Kontrollsystem 30 zu einem Entscheidungsschritt 136 weiter
und bestimmt, ob die FAR, die unter Verwendung der Filter-Subroutine für die Ratenglättung bestimmt
wurde, größer ist als
die ATDR. Wenn die FAR größer ist
als die ATDR, stellt das Kontrollsystem 30 fest, daß sehr wahrscheinlich
eine pathologische Arrhythmie (beispielsweise eine atriale Tachykardie,
eine Fibrillation oder ein Herzflimmern) auftritt. Das Programm
geht dann zu dem Schritt 138 weiter, an dem das Kontrollsystem 30 tätig wird,
um die ventrikuläre
Schrittmacheranregung bei atrialer Abtastung dadurch zu beenden, daß der Schrittmacher 10 von
der primären,
atrialen Abtastungsbetriebsweise zu einer alternativen nicht atrialen
Abtastungsbetriebsweise umgeschaltet wird.
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Die
vorliegende Erfindung wird hauptsächlich anhand einer primären DDD-
oder DDDR-Betriebsweise
beschrieben, und des weiteren anhand einer alternativen DDI- oder
DDIR-Betriebsweise. Es sollte jedoch für den Fachmann in dieser Technik
klar sein, daß die
primäre
Betriebsweise beispielsweise jede geeignete atriale Abtastungsbetriebsweise,
beispielsweise VDD oder VDDR, sein kann. Es sollte auch klar sein,
daß die
alternative Betriebsweise beispielsweise jede geeignete nicht atriale
Abtastungsbetriebsweise, beispielsweise VDI oder VDIR, sein kann.
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An
dem Schritt 138 deaktiviert das Kontrollsystem 30 auch
das Programm-„Flag" für die primäre Betriebsweise
und geht synchron zu dem Schritt 139 weiter. An dem Schritt 139 verkürzt das
Kontrollsystem 30 automatisch eine postventrikuläre, atriale
Refraktärperiode
(PVARP) auf einen minimalen, vordefinierte (oder programmierbaren)
Wert. Der Schrittmacher 10 behält diese verkürzte Refraktärperiode (PVARP)
bei, bis er zu der primären
Betriebsweise zu einer anderen, ausgewählten oder programmierten Betriebsweise
zurückschaltet.
Vorzugsweise wird die verkürzte
Refraktärperiode
gleich der PFAB eingestellt. In einem anderen Ausführungsbeispiel
wird die verkürzte
Refraktärperiode
jedoch gleich einem vorgegebenen Wert (beispielsweise 70 msec) eingestellt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel
wählt das
Kontrollsystem 30 die Einstellung der PVARP so, daß sie gleich
der PVAB oder gleich einem anderen, festen Minimalwert ist (beispielsweise
70 msec).
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Eine
alternative DDI(R)-Betriebsweise ist in 4 gezeigt.
Der Beginn des ventrikulären
Stimulationspulses Vp1 (oder der Abtastung einer R-Welle) bewirkt,
daß der
Schrittmacher 10 seine Betriebsweise von der primären Betriebsweise
in die alternative Betriebsweise umschaltet, wie oben im Zusammenhang
mit dem Schritt 138 erläutert
wurde, und der bewirkt ferner, daß die PVARP verkürzt wird,
wie oben im Zusammenhang mit dem Schritt 139 erläutert wurde.
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Alle
atrialen Ereignisse (beispielsweise Ps2), die während der PVARP auftreten,
die in dieser Darstellung so eingestellt ist, daß sie gleich der PVARP ist,
werden weder verfolgt noch abgetastet. Da der Schrittmacher 10 in
einer nicht atrialen Steuerungsbetriebsweise (beispielsweise DDI),
arbeitet, werden alle P-Wellen, die außerhalb der PVARP auftreten, abgetastet,
jedoch nicht verfolgt. Die erste P-Welle (beispielsweise Ps3), die
außerhalb
der PVARP atrialen Stimulation auftritt, sperrt die atriale Schrittmacheranregung
und setzt die Wahrscheinlichkeit einer atrialen Schrittmacher-Konkurrenz
auf ein Minimum herab.
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Das
Kontrollsystem 30 (1) zählt die P-Wellen
(beispielsweise Ps3, Ps5), die außerhalb der PVARP auftreten,
innerhalb des PV-Verzögerungsintervalls,
um das Ende der pathologischen Arrhythmie festzustellen. Folglich
kann der Schrittmacher 10 nun eine genaue Messung der atrialen
Rate während
einer pathologischen Arrhythmie erhalten, prompt auf die Beendigung
der pathologischen Arrhythmie antworten und den normalen Schrittmacherbetrieb
wieder aufnehmen.
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An
dem Schritt 140 kann das Kontrollsystem 30 synchron
mit der Ausführung
des Schrittes 138 einen oder mehrere, ausgewählte, primäre Betriebsparameter
von entsprechenden, alternativen Betriebsparameter von Einstellungen,
die für
die primäre
Betriebsweise geeignet sind, auf Einstellungen, die für die alternative
Betriebsweise geeignet sind, automatisch umändern. Beispielsweise kann
das Kontrollsystem 30 automatisch eine primäre (oder
Basis-)Schrittmacherrate zu einer höheren, alternativen Schrittmacherrateneinstellung
modifizieren. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die alternative Schrittmacherrate,
die das Intervall zwischen zwei aufeinander folgenden ventrikulären Stimulationspulsen
ist, beispielsweise Vp1 und Vp2, näherungsweise 5 bis 35 Pulse
pro Minute (ppm) höher
als die primäre
Schrittmacherrate. Das Merkmal hilft dabei, die atriale Schrittmacherkonkurrenz
zu unterdrücken
und eine Betriebsartenumschaltungsblockade zu minimieren.
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Da
die primären
Betriebsparameter gewöhnlich
für die
Durchführung
der primären
Betriebsweise optimiert sind, wäre
es erwünscht,
diese Parameter auf alternative Betriebsparameter umzuschalten, wenn
die Betriebsweise von der primären
Betriebsweise in die alternative Betriebsweise an dem Schritt 138 umgeschaltet
wird, und wenn die PVARP automatisch an dem Schritt 139 so
eingestellt wird, dass sie gleich PVAB ist. Es sollte klar sein,
daß die
alternativen Betriebsparameter nicht auf die Basisrate beschränkt sind
und zusätzlich
alternative, ventrikuläre Pulsbreiten,
atriale und ventrikuläre
Refraktärperioden
und atriale und ventrikuläre
Abtastkonfigurationen umfassen können.
Diese alternativen Betriebsparameter können durch ein externes Programmiersystem 52 zum
Zeitpunkt der Implantation oder während folgender Versuche des
Patienten programmiert werden.
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5 zeigt
die Unterdrückung
der atrialen Schrittmacherkonkurrenz mit einer automatischen PVARP-
und Schrittmacherrateneinstellung, die die Betriebsartenumschaltung
begleiten, wie hier im Zusammenhang mit den Schritten 138, 139, 140 (2)
erläutert
wurde. Wenn die Betriebsartenumschaltung von einer Modifikation
der Schrittmacherrate ohne eine Verkürzung der PVARP, wie es durch den
Block „BROGR.PVARP" gezeigt ist, was
eine Abkürzung
von „programmierter
PVARP" ist, begleitet ist,
unterdrückt
eine P-Welle Ps2, die während
des „PROGR.PVARP"-Blocks auftritt,
die atriale Schrittmacheranregung nicht, und ein atrialer Stimulationspuls
(beispielsweise Ap1) wird am Ende eines begrenzten Warn-Intervalls
ausgelöst,
was die Chance für
eine atriale Konkurrenz erhöht.
Der atriale Stimulationspuls Ap1 setzt seinerseits ein AV-Verzögerungsintervall.
Der ventrikuläre
Stimulationspuls Vp2 wird an dem Ende des AV-Verzögerungsintervalls
getriggert.
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Die
verkürzte
PVARP (die in ausgezogenen Linien gezeigt ist) gemäß der vorliegenden
Erfindung gestattet jedoch, daß die
P-Welle Ps2 die atriale Schrittmacheranregung unterdrückt, wodurch
das atriale Warn-Intervall verlängert
wird.
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Das
Kontrollsystem 30 zeichnet an dem Schritt 142 das
Ereignis der automatischen Betriebsartenumschaltung an dem Schritt 138,
die automatische Verkürzung
der PVARP an dem Schritt 139 und die Modifikation zu den
alternativen Betriebsparametern an dem Schritt 140 zusammen
mit zugehörigen Daten
in dem Speicher 44 auf. Die aufgezeichneten, zugehörigen Daten
können
die maximale FAR, die während
der Betriebsartenumschaltung erreicht wird, die Dauer der Betriebsartenumschaltung
und die Zeit und das Datum der Ausführung der Schritte 138, 139 und 140 umfassen,
sind jedoch nicht darauf beschränkt.
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Das
Kontrollsystem 30 vollendet die Schleife, indem es zu dem
Schritt 100 zur Verarbeitung des nächsten Herzzyklus zurückkehrt.
Wenn das Kontrollsystem 30 an dem Entscheidungsschritt 134 feststellt,
daß der
Schrittmacher 10 gegenwärtig
nicht in der primären
Betriebsweise ist, geht das Kontrollsystem 30 zu dem Entscheidungsschritt 144 weiter.
An dem Entscheidungsschritt 144 stellt das Kontrollsystem 30 fest,
ob die FAR, die von der Filtersubroutine für die Ratenglättung erhalten
wurde, kleiner oder gleich MTR ist. Wenn FAR nicht kleiner oder
gleich MTR ist, kehrt das Kontrollsystem 30 zu dem Schritt 100 zurück, um den
nächsten
Herzzyklus zu verarbeiten.
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Wenn
das Kontrollsystem 30 an dem Entscheidungsschritt 144 feststellt,
daß die
FAR kleiner oder gleich MTR ist, geht es zu dem Schritt 146 weiter
und schaltet die Betriebsweise des Schrittmachers 10 von
der alternativen Betriebsweise in die primäre Betriebsweise (oder eine
andere geeignete Betriebsweise) um. Die MTR wird als das Kriterium
für die
Rückschaltung
in die primäre
Betriebsweise eingestellt, um zu ermöglichen, daß die primäre Betriebsweise dominant ist
und damit die AV-Synchronisation
selbst bei hohen Schrittmacherraten aufrechtzuerhalten. Dieses Kriterium
ist besonders vorteilhaft für
Patienten mit normalerweise hohen atrialen Raten. Die Umschaltung
in die primäre Betriebsweise, wenn
die FAR unter die MTR fällt,
verhindert in vorteilhafter Weise eine häufige Betriebsartenumschaltung,
die auftreten kann, wenn identische Schwellenwerte für die Umschaltung
in die primäre
Betriebsweise und aus dieser heraus verwendet werden. An dem Schritt 146 aktiviert
das Kontrollsystem 30 auch das Programm-„Flag" für die primäre Betriebsweise.
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Gleichzeitig
mit der Ausführung
des Schrittes 146 ändert
das Kontrollsystem 30 die Betriebsparameter an dem Schritt 148 von
den Einstellungen für die
alternative Betriebsweise in die Einstellungen für die primäre Betriebsweise. Beispielsweise
wird die PVARP auf ihren Wert für
die primäre
Betriebsweise ausgedehnt. Da die Einstellungen für die primären Betriebsparameter gewöhnlich für die Durchführung der
primären
Betriebsweise optimiert sind, wäre
es erwünscht,
die Einstellungen auf die primären
Betriebsparameter-Einstellungen umzuschalten, wenn die Betriebsweise
von der alternativen Betriebsweise in die primäre Betriebsweise umgeschaltet
wird an dem Schritt 146.
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6 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das die Umschaltung von der alternativen
Betriebsweise in die primäre
Betriebsweise (Schritt 146) und die Modifikation der primären Betriebsparameter
(Schritt 148) an dem Beginn des ventrikulären Stimulationspulses Vp2
oder alternativ bei der Abtastung einer R-Welle zeigt.
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Das
Programm geht dann zu dem Schritt 142 weiter, wo das Kontrollsystem 30 das
Betriebsarten-Umschaltereignis von Schritt 146 zusammen
mit zugehörigen
Daten in dem Speicher 44 aufzeichnet. Die aufgezeichneten
Daten können
die maximale FAR, die während
der Betriebsweisen-Umschaltung erreicht
wird, die Dauer der Betriebsartenumschaltung, die Schwankungsbreite
der individuellen atrialen und ventrikulären Ereignisse während der
Betriebsartenumschaltung (um den Typ der pathologischen Arrhythmie
anzuzeigen, die die Betriebsartenumschaltung triggert) und die Zeit
und das Datum und der Umschaltung umfassen sind jedoch nicht darauf
beschränkt).
Das Kontrollsystem 30 geht dann zu dem Schritt 100 zurück, um den
nächsten
Herzzyklus zu verarbeiten.