DE60113465T2

DE60113465T2 - Aktive implantierbare medizinische Vorrichtung, insbesondere Herzstimulator, Defibrillator und/oder Multisite-Vorrichtung mit Mitteln zur Messung der transvalvularen Impedanz

Info

Publication number: DE60113465T2
Application number: DE60113465T
Authority: DE
Inventors: Renzo Dal Molin
Original assignee: Ela Medical SAS
Current assignee: Sorin CRM SAS
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2021-01-13
Also published as: DE60113465D1; FR2803759A1; EP1116497A1; ATE304883T1; FR2803759B1; US6604002B2; US20010021864A1; EP1116497B1

Description

Die Erfindung betrifft die „medizinischen implantierbaren aktiven Vorrichtungen", wie sie durch die Richtlinie 90/385/EU vom 20. Juni 1990 des Europäischen Rats definiert sind, noch genauer die Herzschrittmachervorrichtungen, Defibrillatoren und/oder Kardioverter, welche es ermöglichen, an das Herz elektrische Impulse von einer geringen Energie für die Behandlung von Herzrhythmusstörungen zu liefern.
Sie kann vorteilhafterweise noch genauer die als „Multisite" bezeichneten Prothesen betreffen, in welchen Elektroden an eine Vielzahl von jeweils unterschiedlichen Stellen gesetzt werden, welche mindestens eine ventrikuläre Stelle und eine aurikuläre Stelle umfassen. Es kann sich um eine Prothese vom Typ „Doppelkammer" handeln (atriale rechte Stimulierung und ventrikuläre rechte Stimulierung) oder, am häufigsten, vom Typ „Dreifachkammer" (atriale rechte Stimulierung und doppelte ventrikuläre Stimulierung) oder vom Typ „Vierfachkammer" (doppelte atriale Stimulierung und doppelte ventrikuläre Stimulierung).
Die Steuerung der Stimulierung setzt die permanente Anpassung von verschiedenen Parametern voraus, wie z.B. die Stimulierungsfrequenz, die atrio-ventrikuläre Verzögerung (DAV) oder auch die interventrikuläre Verzögerung in dem Falle einer biventrikulären Stimulierung.
Diese verschiedenen Parameter werden in Abhängigkeit von Signalen angepasst, die durch Sensoren geliefert werden, z.B. von der Ventilations-Minute (MV), die ein Faktor ist, der stellvertretend für die momentanen Stoffwechselbedürfnisse des Patienten ist.
Ein anderer Faktor, welcher zu kennen interessant sein kann, ist der Herzdurchsatz, da er insbesondere bei einem Multisite-Schrittmacher interessant sein kann, um eine Angabe dieses Durchsatzes und somit des Ausstoßbruchteils zu erhalten, welcher der hämodynamische Referenzparameter zum Optimieren der Stimulierung an den verschiedenen Stellen ist.
Die WO-A-99/34863 (Pacesetter AB) beschreibt eine Sonde, welche es erlaubt, eine Angabe dieses Faktors durch Messung des Drucks im Herzinneren mit Hilfe eines piezoelektrischen Sensors, der an dem Ende einer Sonde eingebaut ist, zu erhalten; der Druck wird zwischen dem Moment des Öffnens und dem Moment des Schließens der Herzklappe integriert, was eine Angabe der durch den Herzmuskel gelieferten Arbeit ergibt, welche Information verwendet wird, um unter anderem die Stimulierungsfrequenz und die atrio-ventrikuläre Verzögerung zu steuern.
Diese Vorgehensweise erfordert jedoch, auch wenn sie effizient ist, eine spezifische Sonde, welche den piezoelektrischen Sensor aufnimmt, sowie eine besondere Elektronik, um die Signale, welche von diesem Sensor her kommen, auszuwerten, sie zu konvertieren und sie an den Mikroprozessor des Schrittmachers zu übertragen.
Ein anderer mit dem Herzdurchsatz korrelierender Parameter ist die transvalvuläre Impedanz bzw. die durch die Herzklappe gehende Impedanz, die im Allgemeinen rechts am Herzen gemessen wird.
In dieser Hinsicht beschreibt die US-A-5 154 171 (Chirife) die Art und Weise zum Ausführen einer dynamischen Messung der Bioimpedanz, welche es erlaubt, die diastolischen und systolischen Volumina auszuwerten und so eine Angabe des Herzdurchsatzes und somit des Ausstoßbruchteils zu erhalten. Das erhaltene Signal wird zum Steuern der Herzfrequenz in dem Sinne einer Maximierung des Durchsatzes verwendet.
Dieses Dokument schlägt vor, die Messung der Bioimpedanz durch Injektion eines Stromimpulses zwischen zwei Empfangspunkten eines Differentialpotentials zwischen diesen zwei gleichen Punkten durchzuführen.
In der Praxis stellt man jedoch fest, dass diese Konfiguration einer Injektion/Empfang sich als anfällig gegenüber der Bewegung der Sonden erweist und keine zuverlässige und präzise Messung der transvalvulären Impedanz erlaubt.
Es ist eine der Aufgaben der Erfindung, diesen Nachteil zu vermeiden, unter Vorschlagen einer neuartigen Konfiguration einer Messung der transvalvulären Impedanz mit einer besonderen Auswahl der Injektionsstellen und Empfangsstellen.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, den so gemessenen Parameter in dem Falle einer biventrikulären Stimulierung zum Steuern der interventrikulären Verzögerung zu verwenden (wobei die transvalvuläre Impedanz selbstverständlich ebenso in allen Fällen zum Steuern der Stimulierungsfrequenz und/oder der atrioventrikulären Verzögerung verwendet werden kann).
Noch genauer betrifft die Erfindung eine medizinische implantierbare aktive Vorrichtung, insbesondere einen Herzschrittmacher, Defibrillator und/oder Kardioverter und/oder eine Multisite-Vorrichtung, in welcher die Elektroden an eine Vielzahl von Stellen gesetzt werden, die jeweils unterschiedlich sind, welche mindestens eine ventrikuläre Stelle und eine aurikuläre Stelle einer gleichen Seite des Herzens umfassen, wobei diese Elektroden mit Aufnahmemitteln von Herzsignalen zum Detektieren eines Depolarisationspotentials sowie mit Stimulationsmitteln zum Anlegen von Stimulationsimpulsen an mindestens einige der Stellen verbunden sind. Diese Vorrichtung weist des Weiteren Auswertungsmittel des Herzdurchsatzes auf durch Messung der transvalvulären Bioimpedanz, wobei diese Mittel durch Injektion eines Stroms zwischen einer atrialen Stelle und einer ventrikulären Stelle und durch Empfang eines Differenzpotentials zwischen einer atrialen Stelle und einer ventrikulären Stelle arbeiten.
Gemäß der Erfindung ist die Konfiguration der Messung der transvalvulären Bioimpedanz eine dreipolige Konfiguration mit einer der Injektion und dem Empfang bzw. der Aufnahme gemeinsamen Stelle, einer der Injektion eigenen Stelle und einer dem Empfang eigenen Stelle, wobei die gemeinsame Stelle in einer der Vertiefungen angeordnet ist und die zwei eigenen Stellen in der anderen Vertiefung angeordnet sind.
Die Vorrichtung kann des Weiteren Mittel aufweisen, um die interventrikuläre Verzögerung einer Anlegung von jeweiligen Stimulationsimpulsen der rechten und der linken Herzkammern jeweils variieren zu lassen (in dem Falle einer Multisite-Vorrichtung), und/oder Mittel zum Variierenlassen der Frequenz einer Anlegung von Stimulationsimpulsen und/oder Mittel zum Variierenlassen der atrioventrikulären Verzögerung einer Anlegung von Stimulationsimpulsen. Diese verschiedenen Mittel werden in Antwort auf die transvalvuläre Impedanz betrieben, welche zu Zwecken einer Verbesserung des Herzdurchsatzes gemessen wird.
Gemäß verschiedenen zusätzlichen vorteilhaften Merkmalen:

– ist die gemeinsame Stelle eine aurikuläre Stelle, und die zwei eigenen Stellen sind ventrikuläre Stellen;
– ist die gemeinsame Stelle eine ventrikuläre Stelle, und die zwei eigenen Stellen sind aurikuläre Stellen;
– ist die gemeinsame Stelle eine proximale Elektrode einer Sonde;
– sind die zwei eigenen Stellen eine proximale Elektrode und eine distale Elektrode einer gleichen Sonde;
– ist in einer bevorzugten Ausführungsform die der Injektion und dem Empfang gemeinsame Stelle eine proximale Elektrode einer aurikulären rechten Sonde, ist die der Injektion eigene Stelle eine distale Elektrode einer ventrikulären rechten Sonde und ist die dem Empfang eigene Stelle eine proximale Elektrode dieser gleichen ventrikulären rechten Sonde.

Man wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschreiben, in welcher die 1 eine schematische Ansicht eines Herzmuskels mit verschiedenen Stimulationsstellen ist.
Die 1 stellt schematisch einen Herzmuskel mit seinen vier Hohlräumen bzw. Kammern dar: dem rechten Vorhof AD, dem linken Vorhof AG, der rechten Herzkammer VD und der linken Herzkammer VG.
Eine Sonde 10 ist in die rechte Herzkammer VD eingeführt, mit einer proximalen, ringförmigen Elektrode 12, bezeichnet mit VD+, und einer distalen Endelektrode 14, bezeichnet mit VD–.
Eine Sonde 16 ist in den rechten Vorhof AD eingeführt, mit einer proximalen, ringförmigen Elektrode 18, bezeichnet mit AD+, und einer distalen Endelektrode 20, bezeichnet mit AD–.
Gegebenenfalls kann ebenso eine Sonde an der linken Herzkammer VG vorgesehen werden, um z.B. eine biventrikuläre Stimulation (Dreifachkammer-Konfiguration) zu erlauben, und/oder eine Sonde an dem linken Vorhof AG, wenn man es wünscht, einen Empfang von Signalen und/oder eine Stimulation an den beiden Vorhöfen zu realisieren (Vierfachkammer-Konfiguration).
Die Elektroden der Sonde sind mit einem Gehäuse verbunden, welches verschiedene Schaltkreise zur Erfassung, zur Stimulation und zur Steuerung aufweist, z.B. ein Gehäuse eines Multisite-Schrittmachers wie derjenige, der in der EP-A-0 925 806 (ELA Médical) beschrieben ist, auf welche man sich für weitere Details beziehen kann.
Unter diesen Schaltkreisen ist ein Schaltkreis zum Messen der transvalvulären Bioimpedanz vorgesehen (d.h. zwischen dem rechten Vorhof AD und der rechten Herzkammer VD), wobei die Messung herkömmlicherweise durch Injektion eines Stromimpulses (schematisch dargestellt durch den Stromgenerator 22) zwischen zwei Punkten und durch Empfang eines Differenzpotentials (schematisch dargestellt durch den Funktionsverstärker 24) zwischen zwei Punkten realisiert wird.
Die Injektion und der Empfang von Signalen in diesen verschiedenen Punkten wird durch einen Schaltkreis wie z.B. denjenigen, der in der genannten US-A-5 154 171 beschrieben ist, oder auch durch einen Schaltkreis wie denjenigen, welcher für die Messung der Ventilations-Minute (MV) in den bestehenden Vorrichtungen dient, realisiert.
In dem letzteren Fall werden die Stellen modifiziert: intrakardiale Injektion/Empfang und nicht-transpneumokardiale Injektion/Empfang (zwischen dem Herz und dem Gehäuse). Außerdem wird der Empfang in unterschiedlichen Frequenzbereichen betrieben: Niedrigfrequenz für die Messung von MV, höhere Frequenz für die Messung der transvalvularen Impedanz gemäß der Erfindung.
In anderen Worten ist es möglich, die klassische, bestehende Kette der Messung der Ventilations-Minute der Vorrichtung wiederzuverwenden, indem man das Messsignal vor der Stufe der Filterung MV wiedererlangt, wobei man so eine Umsetzung der Erfindung ohne beträchtliche Zusatzkosten ermöglicht.
Der injizierte Strom für die Messung der Impedanz ist z.B. ein Strom von 40 μA, der in Form eines Impulses von der Größe von 5 μs geliefert wird.
In dem zuvor genannten Dokument US-A-5 154 171 sind der Injektionspunkt und der Empfangspunkt die gleichen (bipolare Konfiguration), wohingegen in der vorliegenden Erfindung die Konfiguration der Messung eine dreipolige Konfiguration mit einem der Injektion und dem Empfang gemeinsamen Punkt ist.
Verschiedene Konfigurationen der Injektion und des Empfangs sind möglich.
Die dargestellte, derzeit bevorzugte Konfiguration ist:

– Injektion zwischen AD+ und VD–
– Empfang zwischen AD+ und VD+.

In anderen Worten ist der gemeinsame Punkt, d.h. die Referenz der Messung, die proximale aurikuläre Elektrode AD+.
Das so empfangene Signal kann zum Steuern der Stimulationsfrequenz und/oder der atrio-ventrikulären Verzögerung und/oder (und in kennzeichnender Weise der Erfindung) der interventrikulären Verzögerung verwendet werden, in dem Falle einer biventrikulären Stimulation. Die Anpassung dieser verschiedenen Parameter erfolgt selbstverständlich in dem Sinne, welcher den maximalen Herzdurchsatz verschafft.
Andere dreipolige Konfigurationen einer Messung können in Betracht gezogen werden.
So ist es möglich, die Rollen der Stellen VD+ und VD– umzukehren, d.h.:

– Injektion zwischen AD+ und VD+
– Empfang zwischen AD+ und VD–.

Gleichermaßen ist es möglich, AD– anstelle von AD+ als gemeinsame Stelle auszuwählen, d.h.:

– Injektion zwischen AD– und VD–
– Empfang zwischen AD– und VD+, oder auch:
– Injektion zwischen AD– und VD+
– Empfang zwischen AD– und VD–.

Es ist ebenso möglich, die Rolle des Vorhofs und der Herzkammer umzukehren, d.h. als gemeinsame Stelle eine ventrikuläre Stelle (bzw. Herzkammer) auszuwählen. Wenn man somit VD+ als gemeinsame Stelle auswählt, wird man haben:

– Injektion zwischen VD+ und AD–
– Empfang zwischen VD+ und AD+.

Es ist in dieser letzteren Konfiguration ebenso möglich, die Rollen von AD+ und AD– auszutauschen oder auch VD– anstelle von VD+ als gemeinsame Stelle auszuwählen.
Außerdem ist alles, was für die rechte Herzhälfte gesagt wurde (Kammern AD und VD), auf die linke Herzhälfte (Kammern VG und AG) übertragbar, obwohl diese Wahl eine größere Komplexität und geringere Leistung mit sich bringt, insbesondere aufgrund der Tatsache des notwendigen Rückgriffs auf koronare Sonden anstelle von intrakardialen Sonden.

Claims

Medizinische implantierbare aktive Vorrichtung, insbesondere Herzschrittmacher, Defibrillator und/oder Kardioverter und/oder Multisite-Vorrichtung, in welcher Elektroden an eine Mehrzahl von jeweils unterschiedlichen Stellen gesetzt werden, welche mindestens eine ventrikuläre Stelle und eine aurikuläre Stelle einer gleichen Seite des Herzens umfassen, wobei diese Elektroden mit Aufnahmemitteln von Herzsignalen verbunden sind zum Detektieren eines Depolarisationspotentials sowie mit Stimulationsmitteln zum Anlegen von Stimulationsimpulsen auf mindestens einige der Stellen, wobei diese Vorrichtung des Weiteren Auswertungsmittel des Herzdurchsatzes umfasst durch Messung der transvalvulären Bioimpedanz, wobei diese Mittel durch Injektion eines Stroms zwischen einer atrialen Stelle und einer ventrikulären Stelle arbeiten und durch Empfang eines Differenzpotentials zwischen einer atrialen Stelle und einer ventrikulären Stelle, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Konfiguration der Messung der transvalvulären Bioimpedanz eine dreipolige Konfiguration ist mit einer der Injektion und dem Empfang gemeinsamen Stelle, einer der Injektion eigenen Stelle und einer dem Empfang eigenen Stelle, wobei die gemeinsame Stelle (AD+) in einer der Vertiefungen angeordnet ist und die zwei eigenen Stellen (VD+, VD–) in der anderen Vertiefung angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei diese Vorrichtung eine Multisite-Vorrichtung ist, welche des Weiteren Mittel aufweist zum Variierenlassen der inter-ventrikulären Verzögerung einer Anlegung von jeweiligen Stimu lationsimpulsen der rechten und linken Herzkammern, wobei diese Mittel in Antwort auf die transvalvuläre Impedanz betrieben werden, welche in Richtung der Verbesserung des Herzdurchsatzes gemessen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, welche des Weiteren Mittel aufweist zum Variierenlassen der Frequenz einer Anlegung von Stimulationsimpulsen, wobei diese Mittel in Antwort auf die transvalvuläre Impedanz betrieben werden, welche in der Richtung der Verbesserung des Herzdurchsatzes gemessen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, welche des Weiteren Mittel aufweist zum Variierenlassen der atrio-ventrikulären Verzögerung einer Anlegung von Stimulationsimpulsen, wobei diese Mittel in Antwort auf die transvalvuläre Impedanz betrieben werden, welche in der Richtung der Verbesserung des Herzdurchsatzes gemessen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, in welcher die gemeinsame Stelle eine Stelle einer aurikularen Elektrode (AD+; AD–) ist und die zwei eigenen Stellen Stellen ventrikulärer Elektroden (VD+, VD–; VD–, VD+) sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, in welcher die gemeinsame Stelle eine Stelle einer ventrikulären Elektrode (VD+; VD–) ist und die zwei eigenen Stellen Stellen aurikulärer Elektroden (AD+, AD–; AD–, AD+) sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, in welcher die gemeinsame Stelle eine proximale Elektrode (18) einer Sonde (16) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, in welcher die zwei eigenen Stellen eine proximale Elektrode (12) und eine distale Elektrode (14) einer gleichen Sonde (10) sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, in welcher die der Injektion und dem Aufnehmen gemeinsame Stelle eine proximale Elektrode (18) einer aurikularen rechten Sonde (16) ist, die der Injektion eigene Stelle eine distale Elektrode (14) einer ventrikulären rechten Sonde (10) ist und die dem Aufnehmen eigene Stelle eine proximale Elektrode (12) dieser gleichen ventrikulären rechten Sonde (10) ist.