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Die
Erfindung betrifft eine Cardioverteranordnung mit einer Elektrodenanordnung
zur endokardialen Abgabe von elektrischen Pulsen im Atrium oder
im Ventrikel eines Herzens, mit einer Elektrodenleitung und im Bereich
von deren distalem Ende mehreren Elektroden, die über die
Elektrodenleitung elektrisch mit einer Einrichtung zur Abgabe elektrischer
Impulse, beispielsweise einem Defibrillator oder einem Cardioverter
oder einem antitachykarden Schrittmacher, verbunden sind.
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Bestimmte
Herzklopfenphänomene
und Herzrhythmusstörungen,
insbesondere Kammerflimmern und Vorhofflimmern, jedoch unter Umständen auch
Tachykardiephänomene,
die noch nicht den Zustand des Flimmerns erreicht haben, werden
mit guten Erfolgsaussichten elektrotherapeutisch behandelt, indem
an das empfindliche Herzgewebe kurzzeitige elektrische Impulse oder
Stromstöße abgegeben
werden.
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Um
diese lebensbedrohlichen Rhythmusstörungen mit großer Sicherheit
rasch zu beenden, werden dabei bisher relativ hohe Spannungen an
das Herzgewebe angelegt und ihm eine hohe Energiemenge zugeführt, was
oft zu einer Gewebeschädigung
und schwerwiegenden Belastungen, beispielsweise Schmerzen, beim
Patienten führt.
Anders als bei implantierbaren Geräten macht die Bereitstellung dieser
hohen Spannungen und Energiemengen außerdem teure Geräte mit speziellen
Konstruktions- und Isolationselementen, insbesondere starken Batterien
und Kondensatoren, erforderlich. Schließlich werden immer noch großflächige Elektrodenanordnungen
zur Übertragung
der Cardioversionsenergie auf das Herzgewebe verwendet, deren Herstellung und
Anlegung mit hohen Kosten verbunden ist.
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Die
Gestaltung von Cardiovertern oder Defibrillatoren (im folgenden
beide als „Cardioverter" bezeichnet) und
die zugehörigen
Elektrodenanordnungen waren Gegenstand von Verbesserungsanstrengungen.
Dabei wurden einerseits zahlreiche technische Lösungen vorgeschlagen, um die
für die
Cardioversion der speziellen Herzrhythmusstörungen erforderliche Energie
und Spannung sowie die vorteilhaften Impulsformen und -abfolgen
bestmöglich
zu gewährleisten
und bereitzustellen, und andererseits wurden verschiedene Elektrodenanordnungen
vorgeschlagen, die unter bestimmten Gesichtspunkten als vorteilhaft
angesehen wurden. In der Tat haben sich wesentliche praktische Verbesserungen,
die den verbreiteten praktischen Einsatz implantierter Cardioverter
oder Defibrillatoren und von Schrittmacher/Cardioverter-Kombinationen
gefördert
haben, als erfolgreich erwiesen.
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Im
Zuge der Entwicklung wurden immer mehr verfeinerte und leistungsfähige endokardiale Defibrillationselektrodenleitungen
beschrieben, die bei der Implantation und bezüglich der Operationsrisiken
beträchtliche
Vorteile bieten; siehe beispielsweise WO/A-94/03233, EP-A 0 602 356 oder die frühere Anmeldung
DE 196 26 352.2 der Anmelderin des
vorliegenden Patents. Dabei sind die Anstrengungen unter anderem
darauf gerichtet, den Cardioversionsschock durch Bereitstellung
vieler und/oder großflächiger Elektroden
an einer endokardialen Leitung auf eine größere Fläche des Herzgewebes wirken
zu lassen und damit den Wirkungsbereich der endokardialen Elektrodenanordnungen
demjenigen subkutaner oder epikardialer Oberflächenelektroden anzunähern.
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Weitere
neue Entwicklungen betreffen die Kombination endokardialer Elektrodenleitungen
mit subkutanen oder epikardialen Oberflächenelektroden – siehe
hierzu u.a. WO-A-92/09329 und EP-A-0 522 693 – oder auch mit Gefäßelektroden
(siehe EP-A-0 601 383).
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Das
EP-A-0 281 219 schlägt
die Verwendung zweiphasiger Impulse (die zeitlich aufeinanderfolgen) mit
exponentiell fallender Amplitude für einen Defibrillator vor.
Diese Anordnung hat drei Ring- oder Spitzenelektroden an einer endokardialen
Elektrodenleitung und eine subkutane Plattenelektrode, und die Stromstoßenergie
wird über
zwei Ausgänge
ausgekoppelt, die in unterschiedlicher Form an die Elektroden angeschlossen
sind. Die Verwendung zweiphasiger Impulse machte es möglich, eine
Reduktion des mittleren Energiebedarfs für die Defibrillation zu erreichen.
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Das
EP-A-0 648 514 beschreibt die Defibrillation mit einem Impulsgenerator
für mehrphasige Stromstoßimpulse.
Die EP-A-0 574 609 und EP-A-0 646 391 beschreiben für das Prinzip
zweiphasiger Impulse bei einem Defibrillator mit mehreren Ausgängen für mehrere
Elektroden Anwendungen, die in Anbetracht einer besseren Stromverteilung
im Herzgewebe Verbesserungen darstellen, wobei die Anordnung eine
zeitlich abgestimmte Abgabe von Impulsen unterschiedlicher Polarität an verschiedene
Elektroden vorsieht.
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Das
US-Patent 5,855,592 beschreibt ein System und ein Verfahren zum
Defibrillieren eines Herzmuskelbereichs unter Verwendung einer Mehrelektrodenkonstruktion,
bei der mehrere Elektroden an mehreren Elektrodenleitungen eine
distale und eine laterale Position im Atrium oder im Ventrikel des
Herzens einnehmen können.
Dieses System enthält auch
Steuermittel, die eine Steuerung der Elektrodenbetätigung in
bekannter Weise ermöglichen.
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Das
EP 0 538 990 offenbart eine
Vorrichtung und ein Verfahren zur antitachykarden Stimulation unter
Verwendung einer virtuellen Elektrode. Dafür wird der Relativabstand von
mindestens drei Elektroden an verschiedenen Leitern zu einem Zielort
im Herzen festgelegt. Die mindestens drei Elektroden werden so angeschlossen,
dass sie eine virtuelle Elektrode bilden.
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Die
obengenannten und die übrigen
bekannten Cardioversionsanordnungen haben verschiedene Nachteile.
Insbesondere ermöglichen
sie in vielen Fällen
immer noch keine zuverlässige
Defibrillation, die dem Patienten eine schonende Behandlung bietet.
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Deshalb
ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Cardioverteranordnung zur
Verfügung
zu stellen, die eine zuverlässige
Defibrillation ermöglicht und
den Patienten schonend behandelt.
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Die
gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Cardioverteranordnung,
die folgendes aufweist:
eine Elektrodenanordnung für die endokardiale
Abgabe von elektrischen Pulsen in einem Atrium oder einem Ventrikel
eines Herzens, wobei die Elektrodenanordnung über eine Elektrodenleitung
mit einem distalen Ende und einer Vielzahl Elektroden, die im Bereich
des distalen Endes angeordnet sind, verfügt, wobei das distale Ende
der Elektrodenleitung in zwei Zweige aufgeteilt ist, von denen einer
die Form eines septalen Zweiges und der andere die Form eines lateralen
Zweites besitzt, um eine septale respektive laterale Position im
Atrium bzw. im Ventrikel des Herzens einzunehmen, und die Vielzahl
der Elektroden auf die zwei Zweige aufgeteilt sind, und
eine
elektrische Pulsabgabevorrichtung, die über die Elektrodenleitung elektrisch
leitend mit den Elektroden verbunden ist und über eine Steuereinheit zum Ansteuern
einer Elektrode des septalen Zweiges und einer entsprechenden Elektrode
des lateralen Zweiges verfügt,
so dass jede Elektrode eines Zweiges mit einer Elektrode des jeweils anderen
Zweiges zu einem Paar zusammengefasst ist und simultan und in kaskadierter
Weise mit der jeweils zugeordneten Elektrode zur bipolaren Abgabe
von elektrischen Stimulationspulsen angesteuert wird, wobei die
Cardioverteranordnung dazu ausgebildet ist, im bipolaren Betrieb
intra-atriale Elektrogramme über
die Elektroden aufzuzeichnen.
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Die
bipolare Abgabe von Stimulationsimpulsen mittels mehrerer Elektroden,
die einander paarweise zugeordnet sind, im Atrium oder im Ventrikel eines
Herzens ermöglicht
eine im wesentlichen schmerzfreie Defibrillation, indem der Defibrillations- oder
Cardioverterstrom auf aufeinanderfolgende Scheiben aufgeteilt wird.
Sofern die Elektroden auch Sensoren sind, die elektrische Signale
empfangen können,
kann der Zustand des Herzens ziemlich genau aufgezeichnet werden,
und die Abgabe der Stromimpulse durch die Elektroden kann entsprechend exakt
gesteuert werden.
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Die
Elektroden sind vorzugsweise im gleichen Abstand zueinander auf
jedem der zwei Zweige der Elektrodenleitung angeordnet. Zusammen
mit der paarweisen Zuordnung der Elektroden kann mit einer solchen
Elektrodenleitung das Atrium oder der Ventrikel eines Herzens mittels
elektrischer Aufzeichnungssignale überwacht oder gemessen oder
durch Abgabe elektrischer Impulse stimuliert werden, und zwar praktisch
scheibenweise. Die Scheiben werden durch die einander paarweise
zugeordneten Elektroden bestimmt und können beispielsweise im Abstand von
einem Zentimeter aufeinanderfolgend im wesentlichen parallel zueinander
angeordnet sein.
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Eine
bevorzugte Cardioverteranordnung ist eine Anordnung, die zusätzlich eine
neutrale Elektrode hat, beispielsweise das Gehäuse eines implantierbaren Defibrillators,
wobei die Cardioverteranordnung dazu ausgelegt ist, im unipolaren
Betrieb mittels der Elektroden durch Empfang elektrischer Signale zwischen
der neutralen Elektrode und einer Elektrode intraatriale Elektrogramme
aufzuzeichnen. Durch diese Anordnung erhöht sich die Anzahl der erfassbaren
Parameter, so dass die Elektrotherapie noch spezifischer an die
Symptome oder das Syndrom angepasst werden kann.
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Bevorzugt
sind auch Cardioverteranordnungen, die so ausgelegt sind, dass sie
alternativ oder kombiniert entweder bei unipolarem Betrieb über die neutrale
Elektrode und eine der Elektroden oder im bipolaren Betrieb mittels
zweiter Elektroden einen elektrischen Impuls abgeben können. Derartige
Cardioverteranordnungen ermöglichen
die Erzeugung sehr differenzierter Stimulationsmuster, die darüber hinaus
sehr exakt an die Symptome oder das Syndrom angepasst werden können, so
dass die Therapie des Flimmerns in einem sehr frühen Stadium eingeleitet und
bei schonender Behandlung des Patienten höchst effizient durchgeführt werden
kann.
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Die
Cardioverteranordnung hat vorzugsweise außerdem Mittel zur Abgabe von
Stimulationsimpulsen durch die Elektroden im bipolaren und/oder
im unipolaren Betrieb sowie Mittel zum anschließenden Aufzeichnen intra-atrialer
Elektrogramme mittels Elektroden für den Empfang elektrischer
Signale zwischen der neutralen Elektrode und der entsprechenden
Elektrode im unipolaren Betrieb und/oder zwischen zwei der Elektroden
im bipolaren Betrieb. Eine derartige Cardioverteranordnung erlaubt
die spezifische Stimulierung des Herzgewebes vor der Aufzeichnung
der erwähnten
Elektrogramme, um die Symptome bzw. das Syndrom zu erfassen. Letzteres kann
so noch differenzierter erfolgen.
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Bevorzugt
ist auch eine Cardioverteranordnung mit einer neutralen Elektrode
und Steuermitteln, die so wirken, dass mindestens zwei einander paarweise
zugeordnete Elektroden am lateralen und am septalen Zweig gleichzeitig
ansteuerbar sind, um bei unipolarem Betrieb elektrische Signale
zwischen der neutralen Elektrode und den Elektroden aufzuzeichnen,
und mit Analyse- und Vergleichsmitteln der Art, dass die mittels
einer Elektrode am lateralen Zweig und einer Elektrode am septalen
Zweig erfassten elektrischen Signale bezüglich ihrer relativen Phase
oder Isochronizität
verglichen werden können. Weitere
bevorzugte Beispiele der Vergleichsmittel zeichnen sich dadurch
aus, dass die mittels einer Elektrode am lateralen Zweig und einer
Elektrode am septalen Zweig erfassten elektrischen Signale bezüglich ihrer
Dauer und/oder ihrer Regelmäßigkeit und/oder
ihrer isoelektrischen Dauer und/oder ihres Spannungsanstiegs oder
-abfalls und/oder ihrer Morphologie verglichen werden können. Die
verschiedenen genannten alternativen Ausführungsformen des Vergleichsmittels
ermöglichen
eine hochdifferenzierte Symptom- oder Syndromerkennung.
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Folglich
sind Cardioverteranordnungen bevorzugt, bei denen die Steuermittel
so gestaltet sind, dass jede der Elektroden mit der ihr paarweise
zugeordneten Elektrode am anderen Zweig in bipolarer Beziehung ansteuerbar
ist, um elektrische Signale zwischen diesen Elektroden aufzuzeichnen,
während die
Vergleichsmittel so gestaltet sind, dass die gleichzeitig mittels
der Paare der einander zugeordneten Elektroden erfassten elektrischen
Signale bezüglich ihrer
relativen Phase oder Isochronizität verglichen werden können. Alternativ
oder zusätzlich
können die
Vergleichsmittel so gestaltet sein, dass die gleichzeitig mittels
der Paare der einander zugeordneten Elektroden erfassten elektrischen
Signale bezüglich ihrer
Dauer und/oder ihrer Regelmäßigkeit
und/oder ihrer isoelektrischen Dauer und/oder ihres Spannungsanstiegs
oder -abfalls und/oder ihrer Morphologie verglichen werden können.
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Die
Aufzeichnung von elektrischen Signalen zwischen einer Elektrode
und einer neutralen Elektrode im unipolaren Betrieb oder zwischen
zwei Elektroden im bipolaren Betrieb und die Analyse der Signale
bezüglich
der angegebenen Parameter führen zu
mehr Informationen, die zum Steuern der gegebenenfalls erforderlichen
Defibrillationsimpulse verwendet werden können.
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Zum
effektiven Steuern der Defibrillationsimpulse hat die Cardioverteranordnung
vorzugsweise ein Vergleichsmusterspeichermittel, das mit dem Analyse-
und Vergleichsmittel verbunden ist und Vergleichswerte für die vom
Analyse- und Vergleichsmittel erzeugten Werte speichern kann.
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Eine
weitere bevorzugte Cardioverteranordnung zeichnet sich aus durch
Steuermittel, die mit den Elektroden des septalen und des lateralen Zweigs
verbunden und so gestaltet sind, dass die Elektroden des septalen
und des lateralen Zweigs zur Abgabe eines Defibrillationsimpulses
bei bipolarem Betrieb ansteuerbar sind. Dabei sind die Impulssteuermittel
zusätzlich
vorzugsweise mit dem Vergleichsmusterspeichermittel und mit dem
Analyse- und Vergleichsmittel verbunden. Besonders bevorzugt ist
eine Cardioverteranordnung, deren Impulssteuermittel so gestaltet
sind, dass die Elektroden des septalen Zweigs stärker angeregt werden können als
die Elektroden des lateralen Zweigs und umgekehrt.
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Vorzugsweise
sind die Impulssteuermittel zur simultanen Aktivierung der Elektroden
des septalen und des lateralen Zweiges sowie der neutralen Elektrode
eingerichtet. Außerdem
bevorzugt ist eine Cardioverteranordnung mit einer Elektrodenleitung, die
dazu vorgesehen ist, mit Ventrikelelektroden eine Position im Ventrikel
einzunehmen, und mit einem Impulssteuermittel, das zur simultanen
Aktivierung der Elektroden des septalen und des lateralen Zweiges
sowie der Ventrikelelektrode eingerichtet ist. Außerdem ist
das Impulssteuermittel vorzugsweise so gestaltet, dass die Elektroden
des septalen und des lateralen Zweiges im bipolaren Betrieb gleichzeitig zur
Abgabe eines Defibrillationsimpulses angeregt werden können. Bei
einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist das Impulssteuermittel so gestaltet, dass die Paare einander
am septalen und am lateralen Zweig zugeordneter Elektroden im bipolaren
Betrieb nacheinander zur Abgabe eines Defibrillationsimpulses angeregt
werden können.
Bei der zuletzt erwähnten
alternativen Konfiguration ist es insbesondere möglich, die von den Elektroden
des lateralen und des septalen Zweiges im Atrium eines Herzens definierten
Scheiben oder Schichten nacheinander zu stimulieren. Damit wird
eine besonders wirksame und schmerzlose Defibrillation ermöglicht.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben,
wobei auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen wird, die folgendes zeigen:
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1 eine
in das Atrium eines menschlichen Herzens eingeführte erfindungsgemäße Elektrodenanordnung,
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2a einen
vergrößerten Ausschnitt
der Abbildung von 1,
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2b eine
in das Ventrikel eines menschlichen Herzens eingeführte erfindungsgemäße Elektrodenanordnung,
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3 eine
vergrößerte Darstellung
des distalen Endes der Elektrodenanordnung von 1,
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4 eine
andere als die in 3 gezeigte Elektrodenanordnung,
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5 eine
Elektrodenanordnung ohne Ventrikelelektrode und
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6 ein
vereinfachtes Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Abgabe elektrischer
Impulse, beispielsweise eines Defibrillators.
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1 zeigt
das distale Ende einer Elektrodenleitung 10 in der von
ihm in einem Herzen 12, genauer gesagt im rechten Atrium 14 und
im rechten Ventrikel 16 dieses Herzens, eingenommenen Position.
Das distale Ende der Elektrodenleitung 10 hat drei Zweige, nämlich den
Ventrikelzweig 20, den septalen Zweig 22 und den
lateralen Zweig 24. Der Ventrikelzweig 20 reicht
in den Ventrikel 16 des Herzens 12. Das distale
Ende des Ventrikelzweigs 20 ist mittels einer Schraubspitze 26 im
Herzgewebe (Myokard) fixiert und wird durch Abstandshalter 28,
die auch Zinken genannt werden, in einem bestimmten Abstand zum
Myokard gehalten.
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Der
septale Zweig 22 und der laterale Zweig 24 liegen
an den Wänden
des Atriums 14 an, und zwar der septale Zweig 22 an
der Innenseite des Atriums zum Septum hin und der laterale Zweig
an der äußeren Seitenwand
des Atriums.
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Wie
insbesondere in 2a deutlich zu sehen ist, weisen
sowohl der laterale Zweig 22 als auch der septale Zweig 24 elektrisch
leitende Oberflächenabschnitte
auf, die als Elektroden dienen, und zwar in Form von Ringelektroden 30 und
Spitzenelektroden 32. Jeder der zwei Zweige 22 und 24 ist
auf seinen letzten fünf
Zentimetern mit insgesamt sechs Elektroden 30 und 32 versehen,
und zwar jeweils mit einer Spitzenelektrode 32 und fünf Elektroden 30,
die im Abstand von einem Zentimeter aufeinanderfolgen. Die beiden
Spitzenelektroden 32 und die aufeinanderfolgenden Ringelektroden 30 des
septalen Zweiges 22 und des lateralen Zweiges 24 sind
einander paarweise zugeordnet. Auf diese Weise bilden die Elektroden 30 und 32 jeweils
Bipole, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind
und, beginnend am Übergang
der oberen Vena cava zum rechten Atrium und von dort fünf Zentimeter
abwärts,
das Atrium 14 in fünf
identische, jeweils einen Zentimeter dicke Scheiben unterteilen.
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Der
Ventrikelzweig 20 trägt
am Ende ebenfalls eine Ringelektrode als Ventrikelelektrode 36.
Die Elektrode 36 wird im Ventrikel 16 von den
Abstandshaltern 28 im wesentlichen vom Myokard ferngehalten.
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Jede
der Elektroden 30, 32 und 36 ist über eine
spezielle Steuer- und Signalleitung 40 mit einer Vorrichtung
(nicht eingezeichnet) zum Empfangen elektrischer Signale und Abgeben
elektrischer Spannungsimpulse verbunden. Die Anordnung besitzt auch
einen Einstelldraht 60 zur Winkeleinstellung der Abstandshalter 28 und
damit zur Einstellung des Abstands zwischen der Elektrode 36 und
dem Myokard. Zum Einführen
des distalen Endes der Elektrodenleitung 10 in das rechte
Atrium 14 am rechten Ventrikel (Herzkammer) 16 sind
in der Elektrodenleitung im Bereich des lateralen Zweiges 24 und
des septalen Zweiges 22 vorzugsweise Titan enthaltende
Memorymetallstrukturen vorgesehen, die es ermöglichen, dass der septale Zweig 22 und
der laterale Zweig 24 nach Einführung der Elektrodenleitung
ganz dicht am Ventrikelzweig 20 anliegen. Bei Erwärmung nimmt die
Leitung durch die im septalen Zweig 22 und im lateralen
Zweig 24 vorhandene Memorymetallstruktur eine vorgegebene
Form an, die bewirkt, dass der septale Zweig 22 und der
laterale Zweig 24 an den Wänden des Atriums 14 anliegen,
wie in 1 und 2 gezeigt.
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2b zeigt
eine ähnliche
Elektrodenanordnung wie 2a, wobei
die Elektroden im Ventrikel des Herzens angeordnet sind. Zwei Zweige
der Elektrodenleitung sind dicht an der Seitenwand des rechten Ventrikels
bzw. am Septum angeordnet.
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3 ist
eine vergrößerte Ansicht
des in 1 und 2 gezeigten
distalen Endes der Elektrodenleitung 10. Gezeigt sind der
septale Zweig 22, der laterale Zweig 24 und der
Ventrikelzweig 20 mit den darauf angeordneten Elektroden 30, 32 und 36.
Außerdem
sind die Abstandshalter 28 und die Schraubspitze 26 gezeigt.
Ferner zeigt die Abbildung die zu einem Bus 44 zusammengefassten
Signal- und Steuerleitungen 40 zu den Elektroden 30, 32 und 36.
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4 zeigt
eine andere Ausführung
des distalen Endes der in 1 und 3 gezeigten
Elektrodenleitung. Bei der in 4 gezeigten
Elektrodenleitung 10' ist
der laterale Zweig 24 genau gleich ausgebildet wie in 1 bis 3.
Der septale Zweig 22' jedoch
ist verlängert
und geht unmittelbar in den Ventrikelzweig 20' über. Damit
die in 4 gezeigte Elektrodenanordnung eine ähnliche
Konfiguration wie die in 1 bis 3 gezeigte
erhält,
hat der septale Zweig 22' statt
einer Spitzenelektrode eine funktionale Ringelektrode 30'. Ansonsten
ist die Anordnung der Elektroden 30' und 32', die zum Einführen in das Atrium bestimmt
sind, praktisch die gleiche wie die in 3 gezeigte. 4 zeigt
mit gestrichelten Linien außerdem
die in Verbindung mit 3 bereits erwähnte Memorymetallstruktur 50.
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5 zeigt
eine vereinfachte Elektrodenleitung 10', die keinen Ventrikelzweig hat,
aber ansonsten der in 1 bis 3 gezeigten
Elektrodenanordnung entspricht.
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6 zeigt
den Schaltplan einer Vorrichtung zum Empfangen elektrischer Signale
und Abgeben elektrischer Impulse, genauer gesagt, der Steuervorrichtung 100 zum
Steu ern der Stromstoßabgabe
bei einem Cardioverter mit einer Elektrodenanordnung, wie sie in 1 bis 5 gezeigt
ist.
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Die
Steuervorrichtung 100 ist über den Steuer- und Signalleitungsbus 44 (3)
und die Elektrodenleitung 10 mit den Elektroden 30, 32 und 36 verbunden.
Da der Steuer- und
Signalleitungsbus 44 bidirektional zum Empfangen elektrischer
Signale und Abgeben elektrischer Impulse angelegt ist, ist die Steuervorrichtung 100 sowohl
eingangsseitig als auch ausgangsseitig an den Steuer- und Signalleitungsbus 44 angeschlossen.
Eingangsseitig ist am Steuer- und Signalleitungsbus 44 ein
Detektor 102 vorgesehen, der über einen Datenausgang an den Eingang
einer Rhythmusstörungsmuster-Komparatoreinheit 104 angeschlossen
ist, die als erstes Vergleichsmittel dient und über einen zweiten Eingang an
ein Rhythmusstörungsmuster-Speichermittel 106 als
erstes Vergleichsmusterspeichermittel angeschlossen ist. Außerdem hat
der Detektor 102 einen Steuerausgang, über den er an einen Controller 108 angeschlossen
ist, der ausgangsseitig in Steuersignalverbindung mit der Komparatoreinheit 104,
einem Stimulationsmanagement-Speichermittel 110 als zweitem
Vergleichsmusterspeichermittel und einer Prozessoreinheit 112 steht.
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Das
Stimulationsmanagementmuster-Speichermittel 110 hat einen
Eingang 111, über
den das Ergebnis der bildlichen Erfassung der spezifischen Stimulationsmanagementstrukturen
des Herzens des Patienten (Kartierung) gespeichert wird, und ist ausgangsseitig
an die Prozessoreinheit 112 angeschlossen, die den Speicherinhalt
bei Empfang eines Übertragungssignals
vom Controller 108 übermittelt.
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Ein
von der Komparatoreinheit 104 abgegebenes Rhythmusstörung-Klassifizierungssignal
wird ebenfalls an die Prozessoreinheit 112 übermittelt, ebenso
wie Daten, die zuvor (über
den Eingang 115) in einem Elektrodenkonfiguration-Speichermittel 114 für die spezifische
Elektrodenkonfiguration gespeichert wurden, und die aktuellen Cardioversionsdaten,
die dem Rhythmusstörung-Klassifikationssignal zugeordnet
sind. Die Funktionseinheiten 108 und 112 sind
vorzugsweise Mikrocomputer, was symbolisch durch die gestrichelte
Linie zum Ausdruck kommt, mit der sie gemeinsam umgeben sind.
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Mit
der vorstehend beschriebenen Vorrichtung können die verschiedenen Signale
durch bipolare Aktivierung der paarigen Elektroden oder durch Aktivierung
einer Elek trode zusammen mit der neutralen Elektrode im unipolaren
Betrieb mit oder ohne vorhergehende Abgabe von Stimulationsimpulsen
an das Myokard erhalten und miteinander sowie mit den gespeicherten
Vergleichsmustern verglichen werden. Auf der Grundlage des Vergleichs
dieser Werte mit gespeicherten Vergleichswerten gewinnt der Controller 112 Steuersignale
für die
Impulsabgabe. Die bisher beschriebene Steueranordnung ist in der
Lage, die im unipolaren oder im bipolaren Modus aufgezeichneten
Atrium-Elektrogramme vom Sinusknotenbereich bis zum Koronarsinusbereich
Zentimeter für Zentimeter
zu analysieren. Dabei wird jedes unipolare Atrium-Elektrogramm des
lateralen Zweigs 24 mit dem entsprechenden unipolaren septalen
Atrium-Elektrogramm
hinsichtlich Isochronizität,
Dauer, Regelmäßigkeit,
elektrischer Dauer des Spannungsanstiegs oder -abfalls und gegebenenfalls
der Morphologie verglichen. Dieselbe Analyse wird von den Elektroden,
die einander paarweise zugeordnet sind, Bipol für Bipol (oder auch Scheibe
für Scheibe
bei den erwähnten
Scheiben) durchgeführt
und mit dem Sinusknotenmuster verglichen.
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Nach
Durchführung
der Analyse steuert die Prozessoreinheit 112 in geeigneter
Weise eine erste und eine zweite Impulsgeneratoreinheit 116, 118 und eine
steuerbare Ausgangsstufe 120, die mit der ersten Impulsgeneratoreinheit 116 verbunden
ist, sowie eine steuerbare Ausgangsstufe 122, die mit der
zweiten Impulsgeneratoreinheit 118 verbunden ist, so dass
ein erster Spannungsimpuls mit festgelegter Amplitude und negativer
Polarität
an einem ersten Cardioversionsausgang 121 bereitgestellt
wird und eine zweiter Spannungsimpuls im positiver Polarität an einem
zweiten Cardioversionsimpulsausgang 123 erzeugt wird, und
zwar jeweils bezogen auf die Vorrichtungserdung. Zusätzlich ist
die Prozessoreinheit 112 über einen Steuerausgang mit
einer Schalteinheit 124 verbunden, welche die Erde als
Spannungsreferenzpunkt und die Ausgänge 121 und 123 über geeignete
Elektrodenanschlüsse
entsprechend dem Verarbeitungsergebnis mit ausgewählten Elektroden der
Anordnung verbindet, und zwar über
den Steuer- und Signalleitungsbus 44. Auf diese Weise wird
entsprechend der patientenspezifischen Stimulationsmanagementstruktur
und dem aktuellen Flimmerergebnis speziell in einem festgelegten
Bereich des Myokards ein Stromstoßimpulsfeld einer Intensität, die über dem
Cardioversionsschwellenwert liegt, erzeugt, während gleichzeitig die Einwirkung
auf das übrige
Herzgewebe minimiert wird. Mit anderen Worten wird zum Zweck der
Defibrillation ein sehr schwacher Stromstoß in das Atrium abgegeben,
und zwar zwischen
- – dem septalen Zweig 22 und
dem lateralen Zweig 24, entweder gleichmäßig auf
beide Zweige verteilt oder nicht,
- – gleichzeitig
beiden Zweigen und dem Defibrillatorgehäuse,
- – gleichzeitig
beiden Zweigen und dem Ventrikelzweig,
- – gleichzeitig
beiden Zweigen, dem Ventrikelzweig und dem Defibrillatorgehäuse.
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Die
insgesamt abgegebene Energiemenge kann auch durch die Anzahl der
von der Elektrodenanordnung gebildeten Myokardscheiben des Atriums geteilt
und entweder im bipolaren Modus gleichzeitig an alle Scheiben oder
gegeneinander zeitversetzt kaskadenartig nacheinander an die bipolaren
Scheiben abgegeben werden.
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Die
Steuervorrichtung 100 ist vorzugsweise dazu eingerichtet,
vorzeitige Kontraktionen, Tachykardien und/oder Vorhofflimmern oder
Kammerflimmern oder beides zu erfassen und zu klassifizieren.
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Die
Steuervorrichtung 100, insbesondere die Prozessoreinheit 112,
ist dazu eingerichtet, während der
regelmäßigen Stimulation,
nach atrialer Cardioversion oder nach einer vorzeitigen Atriumskontraktion
unterschiedliche Atrium- oder Ventrikel-Impulskennlinien bereitzustellen.
Es sei darauf hingewiesen, dass die im folgenden beschriebenen Impulskennlinien
unabhängig
oder abhängig
von dem von der Steuervorrichtung 100 erfassten Zustand
des Herzens angelegt werden können.
Die nachstehend angegebenen Kombinationen stellen jedoch bevorzugte
Anpassungen der Steuervorrichtung 100 dar, bei denen verschiedene
spezifische Impulskennlinien für
bestimmte Herzzustände
vorgesehen sind.
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Bei
langsamem, stabilem Sinusrhythmus, beispielsweise wenn negativ chronotrope
Arzneimittel wie Antiarrhythmika gegeben werden, sollte das System
die von den Elektroden gebildeten zwölf Atriumpole gleichzeitig
mit einem normalen Energiebetrag, beispielsweise 2,5 V und einer
Impulsbreite von 0,5 ms stimulieren.
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Weitere
Stimulations- und Erfassungskonfigurationen sind:
- – Stimulation
und Erfassung abwechselnd Scheibe für Scheibe. Insbesondere bipolare
Stimulationsimpulse an die Elektroden, die die erste, die dritte
und die fünfte
Scheibe bilden, während
das Erfassen durch die Elektroden erfolgt, die die zweite und die
vierte Scheibe bilden,
- – Stimulation
von vier Scheiben, beispielsweise der ersten vier Scheiben, von
der oberen Vena cava aus gesehen, und Erfassen an der fünften Scheibe.
- – Analyse
des hervorgerufenen Potentials nach jedem stimulierten Vorhofschlag
bei einer Atriumscheibe und Verwendung des Logos-Autoschwellenwert-Algorithmus.
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Nach
einer Atriocardioversion sollte sofort die Atriumstimulierung mit
80 Schlägen
pro Minute gleichzeitig an den zwölf Polen mit Spannungsimpulsen ≥ 5,0 V und
einer Impulsbreite ≥ 1,0
ms erfolgen, um so viel wie möglich
des Atriumgewebes tiefgehend zu depolarisieren und alle Refraktionszeiten gleichzeitig
zurückzusetzen.
Zusätzlich
zur Atriumstimulierung nach einer Atriocardioversion könnte auch der
Ventrikel stimuliert werden, was eine DDD-Modus-Stimulation ergibt.
Daher ist eine Vorrichtung bevorzugt, die im DDD-Modus betrieben
werden kann.
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Die
Vorrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, eine vorzeitige
Atriumskontraktion zu erfassen. Sobald von einem oder mehreren der
zwölf Pole eine
vorzeitige Atriumskontraktion erfasst worden ist, stimuliert das
System unmittelbar und gleichzeitig alle zwölf Pole mit maximaler Energie,
d.h. einer Spannung ≥ 5,0
V bei einer Impulsbreite ≥ 1,0
ms.
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Die
Vorrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, Vorhofflimmern zu
erkennen. Zur Behandlung des Vorhofflimmerns gibt es mehrere bevorzugte
Abfolgen für
die Cardioversion der Atrien.
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Bevorzugte
Abfolgen sind beispielsweise eine Kaskade von Mikrostromstößen, die
von der oberen Atriumscheibe an die untere Atriumscheibe abgegeben
werden, oder die gleichzeitige Abgabe der aufgeteilten Mikrostromstoßenergie
in fünf
Scheiben, wobei bei jeder Scheibe die Kathode am Intraatriumseptum
und die Anode an der Seitenwand des rechten Atriums anliegt. Diese
Abfolge wird vorzugsweise wiederholt, beispielsweise dreimal.
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Eine
andere Abfolge beinhaltet eine Kaskade oder die gleichzeitige Abgabe
geteilter Mikrostromstoßenergie
zwischen jede Scheibe, wobei jede Scheibe von zwei entgegengesetzten
Polen gebildet und als unipolare Kathode betrachtet wird und das Schrittmachergehäuse als
unipolare Anode betrachtet wird. Diese Abfolge wird vorzugsweise
mehrmals, beispielsweise dreimal, wiederholt.
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Eine
weitere bevorzugte Abfolge beinhaltet die Abgabe von Energie diagonal
zwischen den Polen der zwei Halbseitenleiter, und zwar in einer
Kaskade oder gleichzeitig. Bei diesem Ausführungsbeispiel könnten also
der Minuspol oder die Elektrode 1 des septalen Halbseitenleiters
elektrisch mit dem Pluspol 6 des lateralen Halbseitenleiters, der
septale Pol 2 mit dem lateralen Pol 5, der septale Pol 3 mit dem
lateralen Pol 5, der septale Pol 3 mit dem lateralen Pol 4 usw.
verbunden werden. Diese Abfolge wird vorzugsweise mehrmals wiederholt,
beispielsweise dreimal.
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Noch
eine andere Abfolge beinhaltet die Abgabe von Energie gleichzeitig
an allen zwölf
Elektroden beider Halbseitenleiter bei einer Zufallsreihenfolge
der Abfolge der Depolarisierung und des elektrischen Vorzeichens
der einzelnen Elektroden, sofern sechs der zwölf Elektroden positiv sind
und sechs negativ. Vorzugsweise werden auch mehrere Ansätze vorgenommen.
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Sollten
sich alle vorgenannten Abfolgen zur Cardioversion als nicht erfolgreich
erweisen, löst
die Steuereinheit 100 einen Cardioversionsstromstoß höherer Energie,
beispielsweise ≥ 5
Joules, aus. Diese Form der Cardioversion sollte unter der Aufsicht eines
Arztes, in einer überwachten
Umgebung und nach Sedierung der Oberflächennerven erfolgen.
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In
allen Fällen
sollte die abgegebene Gesamtenergiemenge so gering wie möglich sein
und vorzugsweise unter 1,0 Joules bei der kompletten Abfolge liegen,
wobei die Summe der Energie über verschiedene
Scheiben abgegeben wird.
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Die
Steuereinheit 100 ermöglicht
auch eine Einkammer-VVI-Stimulation oder eine Zweikammer-DDD/R-Stimulation.
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Außerdem ist
die Steuereinheit 100 dazu eingerichtet, folgendes zu leisten:
Zur
Festlegung des Sinusrhythmus sollten Richtung und Dauer der Sinusdepolarisation
rund um die Uhr stabil bleiben.
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Sobald
von zwei oder mehreren der zwölf Elektroden
eine vorzeitige Atriumskontraktion erfasst wird, sollte die Behandlung
die sofortige Abgabe eines Hochspannungsimpulses an alle zwölf Elektroden
mit breiter Impulsdauer bei über
100 Schlägen pro
Minute während
mehrerer Sekunden vorsehen.
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Sobald
bei zwei oder mehreren der zwölf Elektroden
Vorhofflimmern erfasst wird, sollte die Cardioversion mit niedriger
aufgeteilter Energie nach einer der oben beschriebenen Sequenzen
erfolgen.
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Die
Steuereinheit 100 ist außerdem dazu eingerichtet, durch
Erfassen schneller, regelmäßiger Herzzyklen
mit mehr als 180 Schlägen
pro Minute Vorhofflattern und Vorhoftachykardie zu erfassen. Für diesen
Fall ist die Steuereinheit 100 dazu eingerichtet, Behandlungssequenzen
einschließlich
Atriumübersteuerung,
d.h. Schrittmacherimpulse, die um dreißig Schläge pro Minute schneller sind
als die erfasste Tachykardie, also eine sehr schnelle Folge während n
Sekunden und eine Cardioversion mit geteilter Energie, wie oben
beschrieben, abzugeben, je nachdem, ob das erfasste Flattern oder
die Atriumtachykardie stabil oder bereits in Vorhofflimmern übergegangen
ist.
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In
Verbindung mit einer geteilten Leiterelektrode, die in den Ventrikel
des Herzens eingesetzt worden ist, gibt die Steuereinheit 100 ähnliche
Therapieimpulse an den Ventrikel ab, wie sie oben für das Atrium
beschrieben worden sind.
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Andere
Ausführungsformen
der Steuereinheit 100 sind dazu eingerichtet, nur eine
oder ein paar der oben beschriebenen Stimulationssequenzen abzugeben.
Die abgegebenen Sequenzen können über die
Prozessoreinheit 112 mit bestimmten Ausgangszuständen des
Detektors 102 oder der oben beschriebenen Analyse gekoppelt
oder unabhängig
davon abgegeben werden. Jedoch ist eine Vorrichtung mit spezifischen
Stimulationssequenzen, die mit spezifischen Detektorzuständen gekoppelt sind,
bevorzugt.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass es unterschiedliche Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Cardioverters/Defibrillators
gibt, darunter weniger komplexe, die dazu eingerichtet sind, nur
einen bzw. eine oder einige wenige der oben beschriebenen Modi oder
Therapien auszuführen.
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Insgesamt
ermöglicht
die beschriebene Vorrichtung eine hochwirksame und weitgehend schmerzfreie
Defibrillation auf der Grundlage optimierter Signalanalyse- und
Impulsabgabeoptionen.