DE60106007T2

DE60106007T2 - Schrittmacher mit bestimmung der abhängigkeit des kardialen auswurfs von der av-verzögerung

Info

Publication number: DE60106007T2
Application number: DE60106007T
Authority: DE
Inventors: Johan Lidman; Nils HOLMSTRÖM; Kjell Noren
Original assignee: St Jude Medical AB
Current assignee: St Jude Medical AB
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2021-04-24
Also published as: US6937902B2; EP1278573A1; DE60106007D1; US20030055462A1; WO2001080947A1; EP1278573B1; SE0001534D0

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schrittmacher, enthaltend eine Impulserzeugungsvorrichtung zum Ausgeben von Stimulationsimpulsen zum Herzen eines Patienten und eine Steuervorrichtung zum Steuern der Ausgabe der Stimulationsimpulse aus der genannten Impulserzeugungsvorrichtung, wobei die genannte Steuervorrichtung eine Änderungsvorrichtung zum Ändern der AV-Verzögerung von einem vorbestimmten ersten AV-Verzögerungs-Wert zu einem vorbestimmten zweiten AV-Verzögerungs-Wert und zurück zu dem genannten ersten AV-Verzögerungs-Wert enthält, ferner ein Sensor vorgesehen ist, um einen auf das Herzzeitvolumen des Patienten bezogenen Parameter zu messen.
Stand der Technik
Das PV-Intervall zwischen dem Auftreten einer spontanen P-Welle und der Zuführung eines Herzstimulationsimpulses kann von dem AV-Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Herzstimulationsimpulsen zum Atrium und zum Ventrikel verschieden sein. Mit dem Ausdruck AV-Verzögerung ist im folgenden das Intervall zwischen dem Auftreten einer stimulierten oder einer spontanen P-Welle und der Zuführung eines Herzstimulationsimpulses zum Ventrikel des Herzens gemeint.
Es ist bekannt, dass das Herzzeitvolumen eines menschlichen Wesens von der AV-Verzögerung abhängig ist, siehe beispielsweise US 5,024,222 , US 5,487,752 , US 5,540,727 , US 5,643,327 und US 5,891,176 . In all diesen Dokumenten sind Techniken beschrieben zum Studieren der Veränderungen eines kardialen Leistungsparameters des Herzens als Funktion einer AV-Verzögerung, um das Herzzeitvolumen zu optimieren. So beschreibt die US 5,487,752 ein Herzstimulatorsystem, das eine Vorrichtung zum Überwachen und zum Stimulieren von zwei Herzkammern mit Impulsen, die vorbestimmte AV-Intervalle vorsehen, enthält. Eines der AV-Intervalle stellt einen Basiswert dar und das System wird mit diesem AV-Intervall während einer relativ langen Zeitdauer, beispielsweise während 20 Schlägen betrieben. Das AV-Intervall wird für relativ wenige Schläge, beispielsweise fünf Schläge geändert und kann dann zum Basiswert zurückkehren. Während dieser Zeiten von unterschiedlichen AV-Intervallen wird ein Herzleistungsparameter gemessen und aus diesen Messungen wird bestimmt, ob in dem genannten Herzleistungsparameter über dem Basiswert eine Verbesserung auftritt, wenn das AV-Intervall geändert wird. Durch Durchführen dieser Prozedur für verschiedene AV-Intervalle kann ein optimales AV-Intervall bestimmt werden.
1 zeigt experimentelle Daten, die aus einem Tierversuch erhalten worden sind und stellt die Abhängigkeit verschiedener Herzleistungsparameter von der AV-Verzögerung (bzw. PV-Verzögerung) dar. Die AV-Verzögerung wurde zwischen 80 und 130 ms geändert, siehe Kurve a. Es wurden 15 Änderungen während einer Periode von 16 Minuten durchgeführt, während die Sinusfrequenz, Kurve b, die Herzfrequenzvariabilität (HRV), Kurve c, der mittlere Arteriendruck, Kurve d, der mittlere Halsschlagaderfluss, Kurve e, der zentrale venöse Druck (CVP), Kurve f, der rechtsatriale Sauerstoffdruck (pO₂), Kurve g und die Sauerstoffsättigung (SO₂), Kurve h, überwacht wurden. Es wurde eine sehr ausgeprägte Beziehung zwischen der AV-Verzögerung, Kurve a und einigen der gemessenen Parameter, wie der Herzfrequenzvariabilität (HRV), Kurve c, dem mittleren Arteriendruck, Kurve d, dem mittleren Halsschlagaderfluss, Kurve e und dem zentralen venösen Druck (CVP), Kurve f, festgestellt. Entsprechende Veränderungen im Sauerstoffdruck (pO₂), Kurve g, und in der Sauerstoffsättigung (SO₂), Kurve h, waren weniger ausgeprägt.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Möglichkeiten der Bestimmung der Abhängigkeit verschiedener Herzleistungsparameter von der AV-Verzögerung zu verbessern, derart, dass signifikante Informationen auch aus solchen Parametern, wie dem Sauerstoffdruck (pO₂) und der Sauerstoffsättigung (SO₂) gezogen werden können.
Beschreibung der Erfindung
Dieses Ziel wird durch einen Schrittmacher der einleitend beschriebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 erreicht.
Bei einem erfindungsgemäß ausgestalteten Schrittmacher können der atriale oder ventrikuläre pO₂ bzw. SO₂ benutzt werden zum Bestimmen der Abhängigkeit des Herzzeitvolumens von der AV-Verzögerung. Dies ist ein wesentlicher Vorteil, da sich speziell der pO₂-Sensor für die Anwendung bei dieser Art von Messungen als besonders geeignet erwiesen hat. Die Technik gemäß der Erfindung kann natürlich auch auf andere gemessene Parameter, vergleiche 1, angewandt werden, um deutlichere Ergebnisse zu erzielen, insbesondere wenn die Messsignale durch Störungen in der einen oder der anderen Weise beeinflusst werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schrittmachers ist die genannte Berechnungsvorrichtung ausgelegt, eine erste Differenz zwischen Mittelwerten zu bilden, die erhalten worden sind, während das Fenster innerhalb der genannten Betriebszeit mit dem genannten ersten AV-Verzögerungs-Wert positioniert ist und die erhalten werden während das Zeitfenster innerhalb der genannten Betriebszeit mit dem genannten zweiten AV-Verzögerungs-Wert positioniert ist, wie auch eine zweite Differenz zu bilden, zwischen Mittelwerten, die erhalten wurden, während das Zeitfenster innerhalb der genannten Betriebszeit mit dem genannten zweiten AV-Verzögerungs-Wert positioniert ist und das Zeitfenster innerhalb der genannten Betriebszeit nach der Rückkehr der genannten AV-Verzögerung zurück zu dem genannten ersten AV-Verzögerungs-Wert positioniert ist, um die genannte erste und zweite Differenz bei der Bestimmung zu benutzen, welche AV-Verzögerung ein höheres Herzzeitvolumen zur Folge hat. Auf diese Weise wird die Möglichkeit, zuverlässige Informationen aus den Messsignalen zu ziehen noch mehr verbessert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schrittmachers, bei der die genannte Änderungsvorrichtung ausgelegt ist, die AV-Verzögerung wiederholt mehrere Male zwischen den genannten vorbestimmten ersten und zweiten AV-Verzögerungs-Werten zu ändern, ist die Berechnungsvorrichtung ausgelegt, einen Mittelwert aus einer resultierenden Vielzahl der genannten ersten Differenzen und einen Mittelwert aus einer Vielzahl der genannten zweiten Differenzen zu bilden, für die Verwendung der genannten Mittelwerte bei der Bestimmung, welcher AV-Verzögerungs-Wert ein höheres Herzzeitvolumen zur Folge hat. Die Möglichkeit, Informationen aus den Messsignalen zu ziehen, ist dann weiter verbessert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schrittmachers ist die Änderungsvorrichtung ausgelegt, nach Bestimmung, welcher der genannten ersten und zweiten AV-Verzögerungs-Werte ein höheres Herzzeitvolumen anzeigt, die AV-Verzögerung zwischen diesem besseren AV-Verzögerungs-Wert aus den genannten ersten und zweiten AV-Verzögerungs-Werten, der ein höheres Herzzeitvolumen anzeigt, und einem dritten AV-Verzögerungs-Wert zu verändern und die genannte Bestimmungsvorrichtung ausgelegt ist, dann zu bestimmen, welcher aus dem genannten besseren AV-Verzögerungs-Wert und dem genannten dritten AV-Verzögerungs-Wert zu einer Anzeige eines höheren Herzzeitvolumens führt, wobei die genannte Änderungsvorrichtung ausgelegt ist, diese Prozedur zu wiederholen, bis ein AV-Verzögerungs-Wert bestimmt worden ist, der eine Anzeige eines höchsten Herzzeitvolumens zur Folge hat. So findet der erfindungsgemäße Schrittmacher automatisch den optimalen AV-Verzögerungs-Wert heraus und wird dann um diesen optimalen Wert herumschwanken. Falls sich die Bedingungen so ändern sollten, dass ein anderer AV-Verzögerungs-Wert benötigt wird, um ein maximales Herzzeitvolumen zu erhalten, wird der Schrittmacher automatisch diesen neuen optimalen AV-Verzögerungs-Wert finden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schrittmachers ist die Änderungsvorrichtung ausgelegt, die genannten AV-Verzögerungs-Werte nach Betriebszeiten gemäß einer pseudostochastischen Folge zu verändern. Da mehrere biologische Veränderungen und äußere Störungen, die mit den Messungen interferieren, einen zyklischen Charakter aufweisen, ist es vorteilhaft, keine zyklischen Veränderungen der AV-Verzögerungen, sondern pseudostochastische Sequenzen der Verzögerungswerte zu benutzen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schrittmachers sind die genannten Zeitfenster unmittelbar vor und unmittelbar nach einer Änderung des AV-Verzögerungs-Wertes positioniert. Auf diese Weise werden Änderungen im gemessenen Parameter, die sich unmittelbar auf die Änderung der AV-Verzögerung beziehen, bestimmt, und Fehler, die von Variationen im Sauerstoffverbrauch des Patienten und in einer Sensordrift ihren Ursprung haben, minimiert.
Gemäß weiteren vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schrittmachers ist der genannte Sensor, der einen auf das Herzzeitvolumen bezogenen Parameter misst, einer von der folgenden Art von Sensoren, ein pO₂-Sensor, ein SO₂-Sensor, ein Sensor für den mittleren Blutdruck, ein Sensor für den koronaren Arterienfluss oder ein Sinus-Frequenz-Sensor und der genannte Blutdrucksensor ist vorzugsweise ausgelegt, den Blutdruck in der Vena Cava oder im rechten Atrium zu messen. Der Arterienblutdruck, der mittlere Blutdruck, der systolische und der diastolische Blutdruck korrelieren alle mit dem Herzzeitvolumen. Wie aus 1, Kurve f ersichtlich, reagiert der zentrale venöse Druck (CVP) sehr schnell und sehr deutlich auf Änderungen in der AV-Verzögerung. Es ist keine Verzögerung in der CVP-Reaktion infolge beispielsweise einer Blutzirkulationszeit, wie bei der SO₂-Reaktion, vorhanden und die Bestimmung des besten AV-Verzögerungs-Wertes kann im Prinzip sogar auf einer Schlag-zu-Schlag-Basis durchgeführt werden. Durch Anwenden einer pseudostochastischen Sequenz kann das Ergebnis mittels direkter Messungen abhängig von der CVP-Reaktion erhalten werden. Durch Anwenden der erfindungsgemäßen Technik auf das Signal aus einem CVP-Sensor wird jedoch die Zuverlässigkeit des erhaltenen Ergebnisses vergrößert. Auch der mittlere Halsschlagaderfluss reagiert schnell und deutlich auf Änderungen der AV-Verzögerung in analoger Weise, vergleiche Kurve e in 1.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Um die Erfindung mehr im Detail zu erläutern, werden nun Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben, in denen
1 experimentelle Daten zeigt, die aus Tierversuchen erhalten worden sind,
2 den durchschnittlichen pO₂ bei AV-Verzögerungsänderungspunkten zeigt,
3 das durch Analyse der Daten in 2 erhaltene Ergebnis bei dem erfindungsgemäßen Schrittmacher darstellt
4 die in dem erfindungsgemäßen Schrittmacher implementierte Differentialtechnik darstellt, um eine optimale AV-Verzögerung zu erhalten,
5 verschiedene Arten der Abtastung von gemessenen Parameterwerten darstellt,
6 eine pseudostochastische AV-Verzögerungssequenz zeigt,
7 eine AV-Verzögerungssequenz zeigt, wenn eine optimale AV-Verzögerung erreicht ist,
8 ein Diagramm ist, das den Streubereich und den Mittelwert der pO₂ Differenzen darstellt, welche aus dem in 2 gezeigten und in Tabelle 1 dargestellten Daten erhalten worden sind,
9 bis 13 entsprechende Diagramme sind, für die Parameter der Sauerstoffsättigung (SO₂), des zentralen venösen Druckes (CVP), des mittleren Blutdruckes (MBP), des Halsschlagaderflusses (CAF) bzw. der Sinusfrequenz (SR), und
14 ein Blockdiagramm eines Regelsystems des erfindungsgemäßen Schrittmachers mit geschlossener Schleife ist.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
1 stellt experimentelle Daten dar, die, wie oben erläutert, aus Tierversuchen erhalten worden sind.
2 zeigt die AV-Verzögerung als Zeitfunktion entsprechend der Kurve a in 1 in vergrößertem Maßstab. Bei diesem Beispiel ist der obere AV-Verzögerungs-Wert 130 ms und der untere Wert 80 ms. Die AV-Verzögerung wurde entsprechend einer 32 Bit pseudostochastischen Sequenz geändert. In diesem Diagramm sind Punkte gezeigt, die den Durchschnittswert des gemessenen pO₂ während einer Periode von 30 s unmittelbar vor und unmittelbar nach jeder Änderung in der AV-Verzögerung repräsentieren. Die markierten Werte sind Durchschnittswerte während 30 s, die unmittelbar der Position des Punktes vorhergehen. Die Differenz zwischen jedem Paar von Durchschnittswerten von jeder Seite der 15 Übergänge zwischen den AV-Verzögerungs-Werten, die in 1 und 2 gezeigt sind, sind in Tabelle 1 aufgezeichnet.
3 zeigt den Durchschnittswert von pO₂-diff für negative Übergänge links in 3 und für positive Übergänge rechts in der Figur. Aus 3 ist ersichtlich, dass ein negativer AV-Übergang – von 130 auf 180 ms – die pO₂-Differenz um 0,003 kPa vergrößerte, während ein positiver AV-Schritt von 80 auf 130 ms die pO₂-Differenz um 0,020 kPa verringerte. Dieser signifikante Unterschied zwischen den zwei pO₂-Differenzen zeigt an, dass die kürzere AV-Verzögerung von 80 ms effektiver ist als die längere Verzögerung.
In 8 sind die Minimal- und Maximal-Werte der benutzten pO₂-Differenzen, wie auch die 25 % – 75 %-Streuung dieser Werte und die Mittelwerte gezeigt. Diese Ergebnisse werden erhalten durch eine Analyse der Varianz der gemessenen Daten, vergleiche unten.
Die oben beschriebenen Tierversuche zeigen, dass es möglich ist, statistisch zwischen einem Optimum und einem Suboptimum des AV-Zeitverlaufs zu unterscheiden. Es ist möglich, nach einer Schrittänderung der AV-Verzögerung hämodynamische Verbesserungen des Herzzeitvolumens durch Messen von Änderungen im O₂ zu identifizieren. Der Sauerstoffgehalt kann elektrochemisch mittels eines pO₂-Sensors oder optisch mittels eines SO₂-Sensors gemessen werden.
So wird bei dem oben beschriebenen Beispiel die AV-Verzögerung oder die Zeitsteuerung des Impulsgenerators des Schrittmachers zwischen zwei Einstellungen, beispielsweise einem Pegel A und einem Pegel B geändert, von denen einer der "besserer" Pegel ist. Durch Bilden der Differenz zwischen dem durchschnittlichen Sauerstoffgehalt, Δp (AB), während eines Zeitfensters einer vorbestimmten Länge unmittelbar vor einer Änderung der AV-Verzögerung und während eines Zeitfensters der gleichen Länge unmittelbar nach der Änderung vom Pegel A zum Pegel B und durch Vergleichen dieses Ergebnisses mit der entsprechenden Differenz, Δp (BA), wenn die AV-Verzögerung in die entgegengesetzte Richtung vom Pegel B zum Pegel A geändert wird, ist es möglich, die beste Einstellung, A oder B, zu finden. Die Länge des Zeitfensters liegt in geeigneter Weise im Bereich von 15–120 s und das Abtastintervall innerhalb des Bereiches von 2–10 s. Die beschriebene Prozedur kann wiederholt und die Ergebnisse können gemittelt werden, um eine bessere Auflösung als die oben beschriebene zu erhalten.
Falls Δp(AB) < Δp(BA), ergibt die Einstellung A der AV-Verzögerung einen höheren O₂ Gehalt, der eine bessere ventrikuläre Leistung anzeigt.
Falls andererseits Δp(AB) > Δp(BA), ergibt die Einstellung B der AV-Verzögerung eine bessere Herzleistung.
In 4 ist n definiert als erste Sauerstoffmessung p(n) nach einem Stufenwechsel der AV-Verzögerung vom Pegel A zum Pegel B. Die Abtastung #m ist definiert als die erste Sauer- stoffmessung p(m) nach einer Änderung der AV-Verzögerung vom Pegel B zum Pegel A. Die Anzahl der gemittelten O₂-Abtastungen ist mit i bezeichnet, in 4, i=4.
4 stellt die erfindungsgemäße Differentialtechnik für die Auswahl des besten AV-Verzögerungs-Wertes, wie oben erläutert, dar.
Nach #n+i–1 Messungen von O₂ ist es möglich, die O₂ Reaktion einer Änderung der AV-Verzögerung vom Pegel A zum Pegel B gemäß der folgenden Gleichung zu berechnen.
Nach #m+i–1 O₂ Messungen ist es möglich, die O₂ Reaktion einer Änderung der AV-Verzögerung vom Pegel B zum Pegel A gemäß der folgenden Gleichung zu berechnen.
Durch Wiederholen dieser Prozedur mehrere Male u wird die Gefahr von Fehlentscheidungen praktisch eliminiert. Die entsprechenden Mittelwerte Y(A,B) sind gegeben durch die folgenden Gleichungen
Falls Ψ(AB)< Ψ(BA) verbessert somit der AV-Verzögerungs-Wert B, verglichen zur Situation mit einem AV-Verzögerungs-Wert gleich dem Pegel A, die Herzleistung, nicht.
Es können verschiedene Arten der Differentiation des O₂-Signals benutzt werden. Bei dem obigen Beispiel und in den Situationen "A" und "B" in 5 überlappen sich die Zeitfenster nicht, in denen die Messungen durchgeführt werden, d.h. die Abtastungen der Messung vorgenommen werden. Bei der Art der Differentiation, die in "C" und "D" in 5 dargestellt ist, werden dieselben Abtastung der Messung manchmal zweimal benutzt, da sich benachbarte Zeitfenster, in denen die Messungen durchgeführt werden, überlappen. Die fraglichen Zeitfenster sind mit tw markiert. Kurve A stellt eine Situation mit einem Zwischenzeitintervall zwischen jedem Paar von Zeitfenstern dar, in dem Messungen durchgeführt werden, Kurve B stellt eine Situation dar, bei der konsekutive Messzeitfenster direkt aufeinander folgen, Kurve C stellt eine Situation mit teilweise überlappenden Messzeitfenstern dar und Kurve D stellt eine Situation dar, bei der sich die Zeitfenster total überlappen.
Es ist von Vorteil, keine zyklische Veränderung der AV-Verzögerung zu benutzen, da viele biologische Veränderungen und äußere Störungen zyklisch sind und deshalb mit den Messungen interferieren können. Es kann deshalb vorteilhaft sein, die AV-Verzögerung gemäß einer pseudostochastischen Sequenz zu verändern, wie dies in 6 dargestellt ist.
Wenn ein AV-Verzögerungs-Wert als der "bessere" Wert ausgewählt worden ist, wird dieser "bessere" Wert in einer neuen Vergleichsprozedur benutzt, in der er mit einer weiteren AV-Verzögerung verglichen wird. In jedem Schritt dieser Auswahlprozedur wird der AV-Verzögerungs-Wert begünstigt, der zum höchsten O₂-Wert führt, und wenn der optimale AV-Verzögerungs-Wert erreicht ist, werden die AV-Verzögerungen um diesen optimalen Wert herum gehalten, wie dies in 7 dargestellt ist. Bei dem dargestellten Beispiel ist angenommen, dass eine AV-Verzögerung, die gleich B ist, einen besseren O₂-Wert ergibt, als eine AV-Verzögerung, die gleich A ist. Ferner ist auch angenommen, dass eine AV-Zeit, die gleich B ist, einen besseren O₂-Wert ergibt, als eine AV-Zeit, die gleich C ist.
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, dass, falls sich die Situation des Patienten derart ändert, dass die optimale AV-Verzögerung geändert wird, der erfindungsgemäße Schrittmacher automatisch einen neuen optimalen Wert herausfindet und der Schrittmacher mit dieser neuen AV-Verzögerung arbeitet.
Die 9 bis 13 sind der 8 entsprechende Diagramme, die die Grenzen für minimale und maximale Werte, die 25%–75 % Streuung und die Mittelwert der Parameter darstellt, die bei Tierversuchen erhalten worden sind, die in Verbindung mit 1 beschrieben wurden. So zeigt 9 diese Werte für die SO₂ Differenz, 10 die Ergebnisse für die Differenz des zentralen venösen Druckes, Delta CVP, 11 die mittlere Blutdruckdifferenz, Delta MBP, 12 die Halsschlagaderflussdifferenz, Delta CAF, und 13 die Sinus-Frequenzdifferenz, Delta SR.
Die Analyse all dieser Parameter zeigt klar, dass ein AV-Verzögerungs-Wert von 80ms besser ist als ein AV-Verzögerungs-Wert von 130 ms.
Die oben beschriebene Differentialtechnik ist ein einfacher Weg zur Eliminierung von Fehlern, die von Veränderungen im Sauerstoffverbrauch des Patienten und von einer Sensordrift herrühren. Es ist auch vorteilhaft, diese Technik zu benutzen, weil die Veränderungen des Sauerstoffgehaltes, die eine Folge von AV-Verzögerungsänderungen sind, viel kleiner sind als Änderungen im Sauerstoffgehalt als Folge metabolischer Änderungen oder auch anderer Faktoren.
14 zeigt ein Blockdiagramm des prinzipiellen Ausbaus des erfindungsgemäßen Schrittmachers. Der Schrittmacher enthält einen Sensor 2, vorzugsweise einen pO₂-Sensor, zum Messen eines auf das Herzzeitvolumen des Patienten bezogenen Parameters (= beispielsweise Sauerstoffdruck). Die Messsignale werden in einer geeigneten Signalverarbeitungseinheit 4 verarbeitet und der Durchschnittswert während vorbestimmter Zeitfenster unmittelbar vor und nach einer Änderung in der AV-Verzögerung wird in der Berechnungsvorrichtung 6 berechnet. In dieser Berechnungsvorrichtung 6 wird der Unterschied zwischen den Durchschnittswerten berechnet, die in dem betreffenden Zeitfenster auf jeder Seite eines AV-Verzögerungs-Übergangs erhalten worden sind und schließlich wird ein Mittelwert für diesen Unterschied für "negative" Übergänge bzw. "positive" Übergänge in der AV-Verzögerung, wie oben beschrieben, bestimmt, zur Ermittlung, welcher der AV-Verzögerungs-Werte zu einem höheren Herzzeitvolumen führt. Dieses Ergebnis wird einer, eine Änderungsvorrichtung 10 enthaltenden Steuervorrichtung 8 zugeführt.
Die Zeitsteuerung des Impulsgenerators 12 wird dann durch die Änderungsvorrichtung 10 so gesteuert, dass die AV-Verzögerung zwischen diesem "besseren" AV-Verzögerungs-Wert und einem neuen AV-Verzögerungs-Wert verändert wird. In dem obigen Beispiel ist eine Änderung der AV-Verzögerung zwischen 130 ms und 80 ms beschrieben. In der Praxis kann der Unterschied zwischen den beiden AV-Verzögerungs-Werten in geeigneter Weise 20 ms betragen.
Die Länge des Zeitfensters, in dem die Messungen durchgeführt werden, kann ebenfalls variiert werden und die Abtastfrequenz kann auch von der Steuervorrichtung 8 aus variiert werden.
Mit der Steuervorrichtung 8 ist auch ein IEGM-Detektor 14 verbunden, um unter anderem die Messungen mit dem Herzzyklus des Patienten zu synchronisieren.
Die optimale AV-Verzögerung ist bei Ruhe länger als bei Übungen. Es müssen deshalb verschiedene Aktivitätspegel unterschieden werden. Beträchtliche Veränderungen im Aktivitätspegel können jedoch Anlass für Probleme sein. Der einfachste Weg derartige Probleme zu vermeiden ist, die AV-Such-Funktion des Schrittmachers zu inhibieren, wenn ein Aktivitätssensor eine Belastung des Patienten anzeigt, die über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt. Deshalb ist mit der Steuervorrichtung 8 ein Aktivitätssensor 16 verbunden. Dieser Aktivitätssensor kann der benutzte O₂-Sensor und/oder beispielsweise ein Bewegungssensor sein. Falls über eine längere Zeitdauer eine vergrößerte Aktivität vorhanden ist, ist es mit dem erfindungsgemäßen Schrittmacher möglich eine neue optimale AV-Verzögerung bei diesem definierten Wert der Arbeitsbelastung zu suchen. In einem solchen Zustand ist es wahrscheinlich vorteilhaft, eine kürzere Entscheidungszeit für die Entscheidung, der optimalen AV-Verzögerung zu haben, als im Ruhezustand.
Der im erfindungsgemäßen Schrittmacher benutzte Sensor ist vorzugsweise ein elektrochemischer pO₂-Sensor, der in der WO 98/14772 beschriebenen Art. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung eine solchen Sensors beschränkt. Ein pO₂-Sensor kann zusammen mit einem implantierten Schrittmacher, beispielsweise zum Messen der Sauerstoffkonzentration im rechten Atrium, implantiert werden. Es können jedoch Veränderungen des Sauerstoffgehalts beispielsweise im Ventrikel oder in der Lungenarterie kontinuierlich in entsprechender Weise gemessen werden. Ferner können die Messimpulse mit einem pO₂-Sensor so kurz ge macht werden, dass eine Synchronisation der Messung mit dem Herzzyklus möglich ist und es hat sich der pO₂-Sensor erwiesen, zuverlässige Messergebnisse über längere Zeit zu liefern.
Die Erfindung ist oben in erster Linie in Verbindung mit der Optimierung einer AV-Verzögerung in Zweikammer-Schrittmachern erläutert worden. Wie zuvor erwähnt, kann das PV-Intervall zwischen dem Auftreten einer innerlichen P-Welle und dem Beaufschlagen mit einem Herzstimulationsimpuls verschieden von dem AV-Intervall zwischen aufeinander folgenden Herzstimulationsimpulsen zum Atrium bzw. zum Ventrikel sein. Deshalb sollten diese Intervalle getrennt optimiert werden, falls ein Patient beide Intervalle benutzt. Ferner stellt es bei Schrittmachern, die für eine bi-atriale und eine bi-ventrikuläre Stimulation ausgebildet sind, nicht immer ein Optimum dar, den linken und den rechten Ventrikel gleichzeitig zu stimulieren. Das Zeitintervall zwischen der linksseitigen und der rechtsseitigen Stimulation sollte deshalb vorzugsweise optimiert werden. Eine geeignete Verzögerung führt zu hämodynamischen Vorteilen, die sich in einem vergrößerten Herz-Zeit-Volumen wiederspiegeln. Die beschriebene Technik kann auch in Schrittmachern für eine Multisite-Stimulation zum gleichzeitigen Optimieren verschiedener Zeitintervalle oder Verzögerungen, wie diesen erwähnten Zeitintervallen eingesetzt werden. Auf diese Weise können auch Patienten mit beispielsweise einer Bündelblockierung oder einer verlängerten interatrialen Leitungszeit unterstützt werden.

Claims

Schrittmacher mit einer Impulserzeugungsvorrichtung (12) zum Ausgeben von Stimulationsimpuisen zum Herzen eines Patienten und mit einer Steuervorrichtung (8) zum Steuern der Ausgabe der Stimulationsimpulse aus der genannten Impulserzeugungsvorrichtung, wobei die genannte Steuervorrichtung eine Änderungsvorrichtung (10) zum Ändern der AV-Verzögerung von einem vorbestimmten ersten AV-Verzögerungswert zu einem vorbestimmten zweiten AV-Verzögerungswert und zurück zu dem genannten ersten AV-Verzögerungswert enthält, ferner mit einem Sensor (2), der vorgesehen ist, einen sich auf das Herzzeitvolumen des Patienten beziehenden Parameter zu messen, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Sensor (2) ausgelegt ist, den genannten Parameter in einem Zeitfenster innerhalb einer Betriebszeit mit dem genannten ersten AV-Verzögerungswert, in einem Zeitfenster innerhalb einer Betriebszeit mit dem genannten zweiten AV-Verzögerungswert, und in einem Zeitfenster innerhalb einer Betriebszeit nach Rückkehr zu dem genannten ersten AV-Verzögerungswert zu messen, und dass eine Bestimmungsvorrichtung eine Berechnungsvorrichtung (6) zum Berechnen eines Durchschnittswertes des genannten gemessenen Parameters während jedem der genannten Zeitfenster enthält, wobei die genannte Bestimmungsvorrichtung die genannten Durchschnittswerte zur Bestimmung benutzt, welcher der AV-Verzögerungswerte ein höheres Herzzeitvolumen zur Folge hat.
Schrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Berechnungsvorrichtung (6) ausgelegt ist, eine erste Differenz zu bilden, zwischen Durchschnittswerten, die erhalten worden sind, während das Zeitfenster innerhalb der genannten Betriebszeit mit dem genannten ersten AV-Verzögerungswert positioniert war und erhalten worden sind, während das Zeitfenster innerhalb der genannten Betriebszeit mit dem genannten zweiten AV-Verzögerungswert positioniert war, sowie eine zweite Differenz zu bilden, zwischen Durchschnittswerten, die erhalten worden sind, während das Zeitfenster innerhalb der genannten Betriebszeit und dem genannten zweiten AV-Verzögerungswert positioniert war und das Zeitfenster innerhalb der genannten Betriebszeit nach der Rückkehr der genannten AV-Verzögerung zu dem genannten ersten AV-Verzögerungswert positioniert war, um die genannten ersten und zweiten Differenzen bei der Bestimmung zu benutzen, welche AV-Verzögerung ein höheres Herzzeitvolumen zur Folge hat.
Schrittmacher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Sensor (2) ausgelegt ist, in einem einzigen Zeitfenster während der genannten Betriebszeit mit dem genannten zweiten AV-Verzögerungswert zu messen.
Schrittmacher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Sensor (2) ausgelegt ist, Parameterwerte in verschiedenen Zeitfenstern während der genannten Betriebszeit mit dem genannten zweiten AV-Verzögerungswert zu messen, zur Verwendung bei der Bestimmung der genannten ersten bzw. zweiten Differenz.
Schrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die genannte Änderungsvorrichtung (10) ausgelegt ist, wiederholt die AV-Verzögerung mehrere Male zwischen dem genannten vorbestimmten ersten und zweiten AV-Verzögerungswert zu ändern, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Berechnungsvorrichtung (6) ausgelegt ist, einen Mittelwert aus der erhaltenen Vielzahl der genannten ersten Differenzen und einen Mittelwert aus der Vielzahl der genannten zweiten Differenzen zu bilden, für die Verwendung der genannten Mittelwerte bei der Bestimmung, welcher AV-Verzögerungswert ein höheres Herzzeitvolumen zur Folge hat.
Schrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Änderungsvorrichtung (10) ausgelegt ist, nach der Bestimmung, welcher von den genannten ersten und zweiten AV-Verzögerungswerten ein höheres Herzzeitvolumen anzeigt, die AV-Verzögerung zwischen diesem besseren AV-Verzögerungswert von den genannten ersten und zweiten AV-Verzögerungswerten, der ein höheres Herzminutenvolumen anzeigt und einem dritten AV-Verzögerungswert zu ändern und dass die genannte Bestimmungsvorrichtung ausgelegt ist, dann zu bestimmen, welcher von dem genannten besseren AV-Verzögerungswert und dem genannten dritten AV-Verzögerungswert zu einer Anzeige eines höheren Herzzeitvolumens führt, ferner die Änderungsvorrichtung (10) ausgelegt ist, diese Prozedur zu wiederholen, bis ein AV-Verzögerungswert bestimmt worden ist, der zu einer Anzeige eines höchsten Herzzeitvolumens führt.
Schrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Änderungsvorrichtung (10) ausgelegt ist, die AV-Verzögerung mehrere Male zwischen einer Vielzahl von AV-Verzögerungswerten nach vorbestimmten Betriebszeiten mit den betreffenden AV-Verzögerungswerten zu ändern und dass der genannte Sensor (2) ausgelegt ist, den genannten Parameter in Zeitfenstern zu messen, deren Längen kürzer sind als zugeordnete Betriebszeiten, und dass die genannte Bestimmungsvorrichtung vorgesehen ist, aus den detektierten Änderungen zu bestimmen, welcher der genannten AV-Verzögerungswerte zu einer Anzeige eines höchsten Herzzeitvolumens führt.
Schrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Betriebszeiten gleich sind.
Schrittmacher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Betriebszeiten verschieden sind.
Schrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Änderungsvorrichtung (10) ausgelegt ist, die genannten AV-Verzögerungswerte nach Betriebszeiten gemäß einer pseudostochastischen Sequenz zu ändern.
Schrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längen der Betriebszeiten in der Größenordnung von Minuten sind.
Schrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Zeitfenster unmittelbar vor und unmittelbar nach einer Änderung des AV-Verzögerungswertes positioniert sind.
Schrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10 bzw. 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der genannten Zeitfenster in der Größenordnung 0,5–1 Minuten liegt.
Schrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Sensor (2) so gesteuert wird, dass er die Parameterwerte mit einem Abtastintervall in der Größenordnung 2–10 Sekunden abtastet.
Schrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Synchronisiervorrichtung (14) vorgesehen ist, um die Sensorabtastung mit dem Herzzyklus zu synchronisieren.
Schrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Sensor (2) der einen auf das Herzzeitvolumen bezogenen Parameter misst, einer von der folgenden Art von Sensoren ist, ein pO2-Sensor, ein SO2-Sensor, ein Sensor für den mittleren Blutdruck, ein Sensor für den Koronararterienfluss oder ein Sinusfrequenzsensor ist.
Schrittmacher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Blutdrucksensor (2) ausgelegt ist, den Blutdruck in der Vena Cava oder im rechtem Atrium zu messen.