DE60119817T2

DE60119817T2 - Aktive implantierbare medizinische Vorrichtung mit Mitteln zur Messung der transseptalen Bioimpedanz

Info

Publication number: DE60119817T2
Application number: DE60119817T
Authority: DE
Inventors: Renzo Dal Molin
Original assignee: Ela Medical SAS
Current assignee: Sorin CRM SAS
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2021-03-15
Also published as: FR2806311B1; EP1138346A1; DE60119817D1; US6725091B2; EP1138346B1; FR2806311A1; ATE327001T1; US20010034540A1

Description

Die Erfindung betrifft die „aktiven implantierbaren medizinischen Vorrichtungen", wie sie in der Richtlinie 90/385/EWG vom 20. Juni 1990 des Rates der Europäischen Gemeinschaften definiert sind, genauer gesagt die Herzschrittmacher, Defibrillatoren und/oder Kardioverter, die es erlauben, an das Herz elektrische Impulse geringer Energie zur Behandlung von Herzrhythmusstörungen abzugeben.
Sie betrifft insbesondere die sog. „Multisite"-Prothesen, bei welchen Elektroden an eine Mehrzahl von entsprechenden getrennten Sitzen angeordnet sind, die wenigstens einen Herzkammersitz und einen Herzvorhofsitz umfassen. Es kann sich um eine Prothese vom „Dreifachkammer"-Typ (rechte Herzvorhofstimulation und doppelte Herzkammerstimulation) oder „Vierfachkammer"-Typ (doppelte Herzvorhofstimulation und doppelte Herzkammerstimulation) handeln.
Die Steuerung der Stimulation bedeutet die fortwährende Anpassung verschiedener Parameter, wie beispielsweise die Stimulationsfrequenz, die atrio-ventrikuläre Verzögerung (AVV) oder auch die interventrikuläre Verzögerung im Falle einer biventrikulären Stimulation.
Diese verschiedenen Parameter werden in Abhängigkeit von durch Sensoren gelieferten Signalen angepasst, beispielsweise dem Atemminutenvolumen (AMV), welches ein Faktor ist, der für die augenblicklichen Stoffwechselbedürfnisse des Patienten repräsentativ ist, das durch Messung der transpulmonären Bioimpedanz bestimmt wird, d.h. zwischen dem Herzen und dem Gehäuse des Stimulators, der sich im oberen Bereich des Thorax befindet.
Ein anderer Faktor, dessen Kenntnis wünschenswert ist, ist das Herzminutenvolumen, denn es kann interessant sein, ganz besonders bei einem Multisite-Stimulator, eine Angabe über diesen Durchsatz und folglich die Auswurffraktion zu erhalten, welcher der hämodynamische Referenzparameter zur Optimierung der Stimulation an den verschiedenen Sitzen ist.
Dieser Durchsatz kann durch Messen des Zwischenherzdrucks bestimmt werden, wie dies z.B. in der WO-A-99/34863 (Pacesetter AB) vorgeschlagen ist, was aber mit dem Preis einer spezifischen Sonde erkauft wird, die einen piezoelektrischen Sensor umfasst, und einer besonderen zugeordneten Elektronik, um die von diesem Sensor stammenden Signale zu verarbeiten, sie umzuwandeln und sie an den Mikroprozessor des Stimulators zu übertragen.
Ein anderer Parameter, der mit dem Herzminutenvolumen korreliert, ist die transvalvuläre Impedanz, die im Allgemeinen an der rechten Herzhälfte gemessen wird, wie dies beispielsweise durch die US-A-5 154 171 (Chirife) vorgeschlagen wird. Dieses Dokument schlägt vor, die Messung der transvalvulären Bioimpedanz durch Einleitung eines Stromimpulses zwischen zwei Herzkammersitzen und Erfassung eines Spannungsunterschieds zwischen diesen beiden selben Punkten durchzuführen. In der Praxis stellt man jedoch fest, dass diese Konfiguration (bipolare Konfiguration) der Einleitung und Erfassung von der Bewegung der Sonden beeinflusst wird und keine zuverlässige und genaue Messung der transvalvulären Impedanz und folglich der Auswurffraktion erlaubt.
Die WO-A-9930777 beschreibt ebenfalls eine Vorrichtung, die intrakardiale Bioimpedanzwerte misst, die mit hämodynamischen Parametern korrelieren, was jedoch mit dem Preis komplexer und mehrfacher Hin- und Herschaltungen zwischen der Messschaltung und den verschiedenen implantierten Elektroden erkauft wird.
Eines der Ziele der Erfindung ist es, diesen Nachteilen abzuhelfen, durch das Vorschlagen einer neuen Messkonfiguration der intrakardialen Impedanz, die ein zuverlässigeres und genaueres Bild der Auswurffraktion verschafft, insbesondere um die interventrikuläre Verzögerung zu steuern (im Falle einer biventrikulären Stimulation) oder um die Stimulationsfrequenz und/oder die atrioventrikuläre Verzögerung zu steuern.
Genauer gesagt betrifft die Erfindung eine medizinische Vorrichtung vom allgemeinen Typ, der von der vorzitierten US-A-5 154 171 bekannt ist, welche dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht.
Die Erfindung schlägt eine Konfiguration zur Einleitung/Erfassung mit einem gemeinsamen Sitz vor, wie es durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 spezifiziert ist (mit zwei alternativen Varianten).
Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte bevorzugte Ausführungsformen.
Im Folgenden wird nun genauer die Durchführung der Erfindung beschrieben, mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen.
1 veranschaulicht eine erfindungsgemäße Konfiguration zur Messung der transseptalen atrio-ventrikulären Impedanz gemäß der Erfindung.
2 veranschaulicht eine Variante der Konfiguration der 1.
Die 1 zeigt schematisch einen Herzmuskel mit seinen vier Kammern: rechter Herzvorhof AD, linker Herzvorhof AG, rechte Herzkammer VD und linke Herzkammer VG.
Eine ventrikuläre Sonde 10 wird in die rechte Herzkammer VD eingeführt (zur Erinnerung, da diese Sonde 10 bei der besonderen Umsetzung der vorliegenden Erfindung keine Rolle spielt).
Eine Herzvorhofsonde 12 wird in den rechten Herzvorhof AD eingeführt, mit einer nahe gelegenen ringförmigen Elektrode, die mit AD+ bezeichnet ist, und einer entfernten Endelektrode, die mit AD– bezeichnet ist.
Eine Sonde 14 in der linken Herzkammer VG ist ebenfalls vorgesehen, mit einer nahe gelegenen ringförmigen Elektrode, die mit VG+ bezeichnet ist, und einer entfernten Endelektrode, die mit VG– bezeichnet ist.
Die Elektroden der Sonden sind mit einem Gehäuse verbunden, das verschiedene Erfassungs-, Stimulations- und Steuerschaltungen umfasst, beispielsweise ein Gehäuse eines Multisite-Stimulators, wie beispielsweise derjenige, der in der EP-A-0 925 806 (ELA Médical) beschrieben ist, auf welche für genauere Details verwiesen wird.
Die Erfindung schlägt vor, eine schräge Messung der transseptalen Bioimpedanz durchzuführen, d.h. zwischen dem rechten Herzvorhof AD und der linken Herzkammer VG. Diese Messung wird durch Einleitung eines Stromimpulses (die durch den Stromgenerator 16 angedeutet ist) zwischen zwei Punkten und Erfassung eines Spannungsunterschiedes (durch den Operationsverstärker 20 angedeutet) zwischen zwei Punkten durchgeführt.
Die Einleitung und die Erfassung der Signale an diesen verschiedenen Punkten können mittels einer Schaltung durchgeführt werden, wie diejenige, die in der vorzitierten US-A-5 154 171 beschrieben ist, die durch diese Technik eine Messung der transvalvulären Impedanz (zwischen dem rechten Herzvorhof und der rechten Herzkammer) durchführt, oder auch mittels einer Schaltung, wie diejeni ge, die bei den vorhandenen Vorrichtungen zur Messung des Atemminutenvolumens (AMV) dient.
Zur Durchführung der schrägen Messung der transseptalen Impedanz gemäß der Erfindung werden die Einleitungs- und Erfassungssitze im Vergleich zu den bekannten Konfigurationen auf eine Weise modifiziert, die weiter unten beschrieben wird.
Im Übrigen wird die Erfassung in verschiedenen Frequenzbändern durchgeführt: Niedrigfrequenz zur Messung des AMV, höhere Frequenz zur Messung der transseptalen Impedanz gemäß der Erfindung. Diese Veränderung des Frequenzbandes kann sich aus einer Verstellung der Grenzpunkte des Filters ergeben, eine Veränderung, die sehr leicht durch Softwaremittel durchgeführt werden kann, wenn die Filterung eine digitale Filterung ist.
Es ist also möglich, die bereits existierende klassische Strecke zur Messung des Atemminutenvolumens der Vorrichtung wieder zu verwenden, indem man das Messsignal vor der Stufe zur Filterung des AMV abnimmt, was eine Umsetzung der Erfindung ohne beträchtliche Mehrkosten ermöglicht.
Der zur Messung der Impedanz gemäß der Erfindung eingeleitete Strom ist beispielsweise ein Stromfluss von 40 μA, der in der Form eines Impulses mit einer Breite von 5 μs abgegeben wird.
Die Konfiguration der Messung (Einleitung/Erfassung) gemäß der Erfindung ist eine Konfiguration mit drei Polen, mit einem gemeinsamen Punkt für die Einleitung und die Erfassung.
Die derzeit bevorzugte Konfiguration, die in 1 veranschaulicht ist, ist:

– Einleitung zwischen VG– und AD–,
– Erfassung zwischen VG– und AD+.

Mit anderen Worten ist der gemeinsame Punkt, d.h. die Messreferenz, die entfernte ventrikuläre Elektrode VG–.
In der Variante der 2 wurde als gemeinsamer Punkt die nahe gelegene Herzvorhofelektrode AD+ ausgewählt, d.h. dass die Konfiguration wie folgt ist:

– Einleitung zwischen AD+ und VG–,
– Erfassung zwischen AD+ VG+.

Im Übrigen ist es bei allen soeben beschriebenen Konfigurationen möglich, die Rollen der nahe gelegenen Elektroden (+) und der entfernt gelegenen Elektroden (–) zu vertauschen.
Diese Messung der transseptalen Impedanz ermöglicht es, über ein Signal zu verfügen, das mit den Veränderungen des linken Herzkammervolumens korreliert, ohne dass es erforderlich wäre, die Veränderungen des rechten Herzkammervolumens zu messen.
Es ist umso vorteilhafter, direkt über Informationen bezüglich des Stoffwechselverhaltens der linken Herzkammer zu verfügen, als es sich um die dominierende Herzkammer handelt, welche den Blutdruck aufrecht erhält (die rechte Herzkammer spiegelt den Blutdruck nur indirekt und zeitversetzt im Verhältnis zur linken Herzkammer wider).
Es ist jedoch möglich, wenn man es wünscht, die Konfiguration umzukehren, indem man zwischen der rechten Herzkammer und dem linken Herzvorhof arbeitet, um so eine Messung des Durchsatzes in der rechten Herzhälfte zu erhalten (welcher im Schnitt gleich demjenigen der linken Herzhälfte ist).
Das erfasste Signal kann verwendet werden, um die Stimulationsfrequenz und/oder die atrio-ventrikuläre Verzögerung und/oder die interventrikuläre Ver zögerung im Falle einer biventrikulären Stimulation zu steuern. Die Anpassung dieser verschiedenen Parameter erfolgt natürlich in diejenige Richtung, die zu einem maximalen Herzminutenvolumen führt.
Die Vorrichtung kann außerdem Mittel zur Erfassung von ventrikulären Arrhythmien umfassen, indem sie Informationen bezüglich des Stoffwechsels gibt, was es erlaubt, eine Unterscheidung zwischen einerseits einer Anstrengung, die von einer erhöhten Erfassungsfrequenz begleitet wird, und andererseits einer Rhythmusstörung, die von einer Verringerung des Herzminutenvolumens begleitet wird, durchzuführen.

Claims

Aktive implantierbare medizinische Vorrichtung, insbesondere Herzschrittmacher, Defibrillator und/oder Kardioverter und/oder „Multisite"-Vorrichtung, in welcher Elektroden an einer Vielzahl von jeweiligen getrennten Sitzen angeordnet sind, die wenigstens einen Sitz in der linken Herzkammer und einen Sitz im rechten Herzvorhof oder wenigstens einen Sitz in der rechten Herzkammer und einen Sitz im linken Herzvorhof umfassen, wobei diese Elektroden mit einer Schaltung zur Erfassung von Herzsignalen verbunden sind, um ein Depolarisationspotential zu erfassen, sowie mit einer Stimulationsschaltung, um Stimulationsimpulse an wenigstens bestimmte der Sitze abzugeben, wobei diese Vorrichtung außerdem Mittel zur Ermittlung des Herzdurchsatzes durch Messung der transseptalen Impedanz zwischen jeweils der linken Herzkammer und dem rechten Herzvorhof oder der rechten Herzkammer und dem linken Herzvorhof umfasst, wobei diese Mittel durch Einleitung eines Stromflusses (16) zwischen einem Herzvorhofsitz und einem Herzkammersitz und Erfassung eines Spannungsunterschieds (20) zwischen einem Herzvorhofsitz und einem Herzkammersitz wirken, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mittel zur Messung der transseptalen Impedanz Mittel sind, die geeignet sind, die Stromeinleitung durchzuführen zwischen – einem gemeinsamen Herzkammersitz (VG–; VG+) und einem für die Einleitung eigenen Herzvorhofsitz (AD–; AD+), und die Erfassung des Spannungsunterschieds zwischen dem gemeinsamen Herzkammersitz (VG–; VG+) und einem für die Erfassung eigenen Herzvorhofsitz (AD+; AD–) vorzunehmen; oder – einem gemeinsamen Herzvorhofsitz (AD+; AD–) und einem für die Einleitung eigenen Herzkammersitz (VG–; VG+), und die Erfassung des Spannungsunterschieds zwischen dem gemeinsamen Herzvorhofsitz (AD+; AD–) und einem für die Erfassung eigenen Herzkammersitz (VG+; VG– ) durchzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem Mittel umfassend, um die Frequenz der Anwendung durch Stimulationsimpulse variieren zu lassen, die in Antwort auf die gemessene transseptale Impedanz in Richtung der Verbesserung des Herzdurchsatzes wirken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem Mittel umfassend, um die atrioventrikuläre Verzögerung der Anwendung der Stimulationsimpulse variieren zu lassen, die in Antwort auf die gemessene transseptale Impedanz in Richtung der Verbesserung des Herzdurchsatzes wirken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem Mittel umfassend, um die interventrikuläre Verzögerung der Anwendung der Impulse zur jeweiligen Stimulation der rechten und linken Herzkammer variieren zu lassen, die in Antwort auf die gemessene transseptale Impedanz in Richtung der Verbesserung des Herzdurchsatzes wirken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem mit Mitteln zur Detektion von ventrikulären Arrhythmien und zur Unterscheidung zwischen einerseits von erhöhter Herzfrequenz begleiteten Anstrengungen und andererseits Rhythmusstörungen, die von einer Verringerung des Herzdurchsatzes begleitet sind, welche durch die Mittel zur Messung der transseptalen Impedanz detektiert wird.