DE602004011704T2

DE602004011704T2 - Vorrichtung zur Überwachung von Medikamenteneffekten von elektrischen Herzsignalen mittels einer Implantierbaren Vorrichtung zur Herzstimulation

Info

Publication number: DE602004011704T2
Application number: DE602004011704T
Authority: DE
Inventors: Peter Valencia Boileau; Janice Eden Prairie Barstad; Gene A. Simi Valley Bornzin; Kerry Glendale Bradley; Eric Simi Valley Falkenberg; Joseph J. La Canada Florio
Original assignee: Pacesetter Inc
Current assignee: Pacesetter Inc
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2024-06-23
Also published as: US7142911B2; EP1491234A1; US20040267321A1; EP1491234B1; DE602004011704D1

Description

Die Erfindung betrifft im Allgemeinen implantierbare Herzstimulationsvorrichtungen und externe Programmiervorrichtungen zur Verwendung in Verbindung damit.
Eine Arrhythmie ist ein anomaler Herzrhythmus. Ein Beispiel einer Arrhythmie ist die Bradykardie, bei der das Herz mit einer anomal langsamen Frequenz schlägt oder bei der zwischen den aufeinander folgenden Schlägen signifikante Pausen entstehen. Zu weiteren Beispielen von Arrhythmien zählen Tachyarrhythmien, bei der das Herz mit einer anomal schnellen Frequenz schlägt. Bei der Vorhoftachykardie schlagen die Vorhöfe des Herzens anomal schnell. Bei der Kammertachykardie schlagen die Kammern des Herzens anomal schnell. Obwohl sie häufig unangenehm für den Patienten ist, ist eine Vorhoftachykardie normalerweise nicht tödlich. Jedoch können einige Tachykardien, insbesondere die Kammertachykardie, Kammerflimmern auslösen, wobei das Herz chaotisch schlägt, was zu einem geringen oder gar keinem Nettofluss von Blut vom Herz zum Gehirn und anderen Organen führt. Wenn es nicht beendet wird, ist Kammerflimmern tödlich. Daher ist es höchst wünschenswert, Arrhythmien, insbesondere die Kammertachykardie zu verhindern oder zu beenden.

Unter der Annahme, dass eine Arrhythmie symptomatisch signifikant ist, können ein oder mehrere Antiarrhythmika verschrieben werden, um Episoden der Arrhythmie zu verhindern oder zu verringern. Zu Beispielen herzwirksamer Arzneimittel zählen Quinidin, Lidocain, Sotalol und Ibutilid. Diese und weitere herzwirksame Arzneimittel sind im Vaughn-Williams-Klassifizierungssystem (Tabelle I) gemäß ihrer Wirkmethode klassifiziert. Arzneimittel der Klasse I hemmen Natriumionenkanäle in der Zellmembran. Arzneimittel der Klasse II wirken als Betablocker. Arzneimittel der Klasse III hemmen Kaliumkanäle. Arzneimittel der Klasse IV hemmen Kalziumkanäle. Einzelheiten in Bezug auf Antiarrhythmika finden sich in Marcus, F. I., Opie, L. H. Antiarrhythmic Drugs; in Opie, L. H. (Ed.) Drugs for the Heart, Vierte Ausgabe, W B Saunders Company, Philadelphia, 1997, S. 207–247.

Klasse IA	Procainamid, Quinidin, Disopyramid
Klasse IB	Lidocain, Mexiletin, Tocainid, Phenytoin
Klasse IC	Flecainid, Propafenon, Moricizin
Klasse II	Acebutalol, Propranolol, Esmolol
Klasse III	Bretylium, Amiodaron, Sotalol, Ibutilid
Klasse IV	Verapamil, Diltiazem, Adenosin

TABELLE I
Obwohl festgestellt wurde, dass Antiarrhythmika im Allgemeinen wirksam sind, wenn sie in der geeigneten Dosierung verschrieben werden, ist es häufig schwierig für den Mediziner sicherzustellen, dass die geeignete Dosierung auch tatsächlich vom Patienten eingenommen wird. Manche Patienten versäumen es, die verschriebene Dosis einzunehmen, entweder beabsichtigt (weil sie die festgestellten Nebenwirkungen des Arzneimittels vermeiden möchten) oder unbeabsichtigt (weil sie einfach vergessen, das Arzneimittel einzunehmen oder ihnen das Arzneimittel ausgeht). Selbst wenn die verschriebene Dosis des Arzneimittels ordnungsgemäß eingenommen wird, kann der Patient mit der Zeit aufgrund elektrischer Veränderungen im Herz, der Entwicklung einer neuen Arrhythmie, eines Myokardinfarkts oder anderer Faktoren für die Auswirkungen des Arzneimittels immun werden. Andererseits kann eine allgemeine Verbesserung in der kardiovaskulären Gesundheit des Patienten aufgrund von Veränderungen in der Ernährung oder sportlichen Betätigung dazu führen, dass die verschriebene Dosis unnötig stark wird. In noch anderen Fällen kann die Effizienz eines verschriebenen Arzneimittels durch Wechselwirkungen mit anderen Arzneimitteln beeinträchtigt werden. Dementsprechend kann es notwendig sein, dass der Patient den Mediziner häufig aufsucht, damit dieser die Effizienz des Arzneimittels beurteilen und, falls nötig, die Dosierung ändern oder ein neues oder anderes Arzneimittel verschreiben kann.
Häufige Sprechstundenbesuche sind teuer und lästig. Darüber hinaus kann der Mediziner selbst bei häufigen Sprechstundenbesuchen nicht komplett sicher sein, dass zu jeder Zeit zwischen den Sprechstundenbesuchen die korrekte Dosierung angewandt wird.
Daher besteht die Möglichkeit, dass der Patient nicht immer die optimale Arzneimitteltherapie erhält.
Eine weitere allgemeine Technik zur Verhinderung oder Verringerung von Episoden der Arrhythmie ist die Stimulation oder Overdrive-Stimulation des Herzens. Eine implantierbare Herzstimulationsvorrichtung wie ein Schrittmacher wird innerhalb des Patienten implantiert, um elektrische Stimulationsimpulse an das Herz abzugeben. Bei der Bradykardie kann der Schrittmacher normalerweise so programmiert sein, dass er das Herz mit einer Rate von 60 bis 80 Impulsen pro Minute (ppm) stimuliert, um so zu verhindern, dass das Herz zu langsam schlägt, und um jegliche langen Pausen zwischen den Herzschlägen zu eliminieren. Um zu verhindern, dass es zu Tachyarrhythmien kommt, kann der Schrittmacher so programmiert sein, dass eine Overdrive-Stimulation des Herzens mit einer Rate stattfindet, die schneller ist als die intrinsische Herzfrequenz des Patienten. Einstellbare Parameter des Schrittmachers werden durch den Mediziner beim Versuch programmiert, die optimale Stimulationstherapie bereitzustellen. Wenn außerdem Antiarrhythmika verschrieben werden, sollte die Programmierung normalerweise auch die Effizienz der Arzneimittel berücksichtigen. Wenn die Arzneimittel hochwirksam sind, ist im Allgemeinen eine nichtaggressive Stimulationstherapie angezeigt, wohingegen wenn die Arzneimittel nicht sehr wirksam sind, eine aggressivere Stimulationstherapie eingesetzt werden sollte. Daher können Veränderungen in der Effizienz von Antiarrhythmika oder Veränderungen in der kardiovaskulären Gesundheit des Patienten eine Neuprogrammierung des Schrittmachers erfordern. Somit sind auch hier häufige Sprechstundenbesuche erforderlich, um sicherzustellen, dass der Schrittmacher basierend auf den möglichen Veränderungen in der Effizienz der Antiarrhythmika oder anderer Faktoren optimal programmiert ist. Selbst mit häufigen Sprechstundenbesuchen kann der Mediziner nicht vollständig sicher sein, dass die optimale Programmierung zu jeder Zeit zwischen den Sprechstundenbesuchen bereitgestellt ist. Daher besteht die Möglichkeit, dass der Patient nicht zu jeder Zeit die optimale Stimulationstherapie erhält.
Bei Patienten, bei denen ein Risiko für Vorhof- oder Kammerflimmern besteht, wird ein implantierbarer Cardioverter-Defibrillator (ICD) implantiert, bei welchem es sich um eine Vorrichtung handelt, die so programmiert ist, dass sie Flimmern erkennt und dem Herz einen elektrischen Schock versetzt, um das Flimmern zu beenden. Bei Vorhoftachykardie oder -flimmern kann eine Antitachykardie-Stimulation oder ein Defibrillationsschock erfolgen. Bei Kammerflimmern erfolgt ein Defibrillationsschock. Wenn außerdem Antiarrhythmika eingesetzt werden, sollte die Programmierung des ICD vorzugsweise die Effizienz der Arzneimittel berücksichtigen. Wenn zum Beispiel die Antiarrhythmika nicht sonderlich wirksam sind, kann es wünschenswert sein, den ICD so zu programmieren, dass er interne Kondensatoren sofort bei Feststellung geringer Veränderungen in bestimmten Eigenschaften des IEGM (intrakardiales Elektrokardiogramm) des Patient, welche ein mögliches bevorstehendes Kammerflimmern anzeigen, insbesondere eine Erhöhung der RT-Intervalle in Kombination mit einer Erhöhung der Herzfrequenz, auflädt. Wenn stattdessen die Antiarrhythmika im Allgemeinen wirksam sind, erfordern geringe Veränderungen dieser IEGM-Eigenschaften möglicherweise nicht das sofortige Aufladen der Kondensatoren. Daher erfordern, wie beim Schrittmacher, Veränderungen in der Effizienz der Antiarrhythmika oder Veränderungen in der allgemeinen kardiovaskulären Gesundheit des Patienten möglicherweise eine Neuprogrammierung der Vorrichtung und es können häufige Sprechstundenbesuche erforderlich sein, um sicherzustellen, dass der ICD zu jeder Zeit optimal programmiert ist.
Somit können aufgrund von Veränderungen bei der Verabreichung oder in der Effizienz von Antiarrhythmika signifikante Probleme auftreten. Dementsprechend wäre es hochwünschenswert, Techniken bereitzustellen, mit welchen eine implantierte Herzrhythmus-Managementvorrichtung Merkmale der elektrischen Herzsignale messen kann, die normalerweise durch herzwirksame Arzneimittel beeinflusst werden. Es sei darauf hingewiesen, dass hierin der Begriff „Ereignis" P-Wellen, R-Wellen usw. betrifft, wohingegen der begriff „Merkmal" quantifizierbare Aspekte von Ereignissen betrifft, wie die Dauer, den Anstieg und die Zeit zwischen Ereignissen oder jede quantifizierbare Morphologie. Ferner ist es wünschenswert, Techniken für die automatische Verifizierung der Verabreichung bestimmter Antiarrhythmika bereitzustellen, welche die Effizienz der Arzneimittel überwachen, während sich der Patient nicht in der Klink befindet, und den Patienten oder den Mediziner (Fernalarm) sofort warnen, wenn es zu einem Ausfall bei der Verabreichung der Arzneimittel oder zu einer signifikanten Veränderung in der Effizienz der Arzneimittel kommen sollte, wodurch der Bedarf an häufigen Sprechstundenbesuchen verringert wird. Es wäre auch wünschenswert, eine Technik zum automatischen Anpassen der Dosierungen von Antiarrhythmika auf der Grundlage von Veränderungen in der Arzneimitteleffizienz bereitzustellen, um so zu jeder Zeit die optimale Dosierung sicherzustellen. Weiter wäre es wünschenswert, eine Technik zum automatischen Anpassen der Kontrollparameter eines Schrittmachers oder ICD auf der Grundlage von Veränderungen in der Arzneimitteleffizienz bereitzustellen, um so zu jeder Zeit die optimale Stimulationstherapie sicherzustellen. Bei Patienten mit ICDs wäre es ferner wünschenswert, eine Technik zum automatischen Anpassen der Defibrillationskontrollparameter auf der Grundlage der Arzneimitteleffizienz bereitzustellen. Zu diesem Zweck soll die Erfindung primär dienen.
Ein weiterer Bereich, in welchem die automatische Überwachung der Effizienz von Antiarrhythmika hochwünschenswert ist, ist in Verbindung mit Patienten, die Antiarrhythmika erhalten, welche die RT-(oder QT-)Intervalle verlängern, wie Amiodaron oder Sotalol. (Herkömmlich betrifft „QT" das Intervall zwischen einem intrinsischen ventrikulären Depolarisationsereignis (QRS-Komplex) und der anschließenden Repolarisation (T-Welle), wie dies in einem Oberflächen-Elektrokardiogramm (EKG) erkannt wird. RT betrifft im Wesentlichen das gleiche Intervall, wird jedoch in einem IEGM erkannt. Hierin wird der Begriff „RT-Intervall" verwendet, da die Erfindung vielmehr die Verarbeitung der IEGM-Signale als die der EKG-Signale betrifft.) Es ist entscheidend, dass Patienten, die solche Antiarrhythmika erhalten in einer Ruhelage verbleiben, bis die RT-Intervalle in einen nominalen Zustand zurückgekehrt sind. Wird nicht in einer Ruhelage verblieben, so kann dies die Herzfrequenz erhöhen, was, in Kombination mit den erhöhten RT-Intervallen, schwerwiegende und potentiell tödliche Arrhythmien auslösen kann, wie eine Torsades-de-pointes-Tachykardie oder Kammerflimmern. Normalerweise müssen Patienten, nachdem das Arzneimittel verabreicht wurde, für ein bis sechs Stunden in einer Ruhelage verbleiben. Bei einigen Patienten kehren die RT-Intervalle schneller in den nominalen Zustand zurück und weiteres Ruhen ist nicht notwendig. Bei anderen Patienten jedoch kehren die RT-Intervalle erst im Verlauf der sechs Stunden in den nominalen Zustand zurück und weiteres Ruhen ist zwingend erforderlich. Es wäre wünschenswert, eine Technik für die automatische Überwachung der Auswirkung von Antiarrhythmika auf die RT-Intervalle bereitzustellen, um automatisch und umgehend m bestimmen, wann der Patient wieder normale Aktivitäten aufnehmen kann. Auch auf diesen Zweck sind Aspekte der Erfindung gerichtet.
Gemäß der Erfindung wird eine implantierbare Herzstimulationsvorrichtung zum Implantieren innerhalb eines Patienten bereitgestellt, wobei die Vorrichtung Mittel zum Empfangen elektrischer Herzsignale eines Patienten, Mittel zum Verabreichen von Antiarrhythmika an den Patienten, Mittel zum Analysieren der elektrischen Herzsignale des Patienten zum Erkennen der Auswirkungen, wenn vorhanden, auf die elektrischen Herzsignale verursacht durch Antiarrhythmika, und Mittel zum Steuern des Einsatzes der implantierbaren Herzstimulationsvorrichtung basierend auf den Ergebnissen der Analyse der elektrischen Herzsignale des Patienten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Analysieren der elektrischen Herzsignale des Patienten Mittel zum Bestimmen der wahrscheinlichsten Klasse von Antiarrhythmika, die durch den Patienten eingenommen wird, aufweist.
Vorzugsweise beinhaltet die Vorrichtung eine Warnsignalvorrichtung, die zum Steuern des Einsatzes der implantierbaren Herzstimulationsvorrichtung geeignet ist, indem sie ein Warnsignal ausgibt, wenn die Effizienz der Antiarrhythmika unter einen vorbestimmten Schwellenwert abfällt.
Vorzugsweise beinhaltet die Vorrichtung eine Arzneimittelpumpe zum Bereitstellen von Antiarrhythmika an den Patienten, welche so angeordnet ist, dass die Dosierung der Antiarrhythmika bereitgestellt durch die Arzneimittelpumpe auf der Grundlage der Ergebnisse der Analyse der elektrischen Herzsignale des Patienten einstellbar ist.
Vorzugsweise beinhaltet die Vorrichtung einen Sensor zum Abtasten eines physiologischen Parameters, welcher durch Antiarrhythmika beeinflusst wird, wobei die physiologischen Signale von dem Sensor analysiert werden, um die Ergebnisse der Analyse der elektrischen Herzsignale des Patienten zu bestätigen.
Die Erfindung ermöglicht daher ein Verfahren, welches Folgendes aufweist: das Verabreichen eines Antiarrhythmikums an einen Patienten, das Empfangen von elektrischen Herzsignalen eines Patienten über eine implantierbare Herzstimulationsvorrichtung implantiert innerhalb des Patienten, das Analysieren der elektrischen Herzsignale des Patienten zum Erkennen der Auswirkungen, wenn vorhanden, auf die elektrischen Herzsignale verursacht durch das Antiarrhythmikum, und das automatische Steuern des Einsatzes der implantierbaren Herzstimulationsvorrichtung basierend auf den Ergebnissen der Analyse der elektrischen Herzsignale des Patienten.
Vorzugsweise umfasst das Analysieren der elektrischen Herzsignale des Patienten das Analysieren von Merkmalen von Ereignissen innerhalb der Signale, einschließlich eines oder mehrerer aus der Ereignisdauer, dem Ereignisanstieg, der Zeit zwischen Ereignissen und der Ereignisvariabilität. Vorzugsweise umfasst das Analysieren der elektrischen Herzsignale des Patienten das Bestimmen der wahrscheinlichsten Klasse von Antiarrhythmika, die, wenn überhaupt, vom Patienten eingenommen werden. Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner das Eingeben eines Wertes, der ein Antiarrhythmikum identifiziert, das dem Patienten verschrieben wurde, sowie seine Klasse, wobei das Steuern des Einsatzes der implantierbaren Herzstimulationsvorrichtung den Schritt des Ausgebens eines Warnsignals beinhaltet, wenn die Klasse des verschriebenen Arzneimittels nicht der Klasse des Antiarrhythmikums entspricht, dessen Einnahme beim Patienten festgestellt wurde.
Vorzugsweise ist die implantierbare Herzstimulationsvorrichtung in der Lage, Herzstimulation durchzuführen, und das Steuern des Einsatzes der implantierbaren Herzstimulationsvorrichtung umfasst das Steuern der Herzstimulation auf der Grundlage der Ergebnisse der Analyse der elektrischen Herzsignale des Patienten.
Vorzugsweise ist die implantierbare Herzstimulationsvorrichtung in der Lage, dynamische Overdrive-Stimulation durchzuführen, und das Steuern der Herzstimulation umfasst das Steuern einer Aggressivität der Overdrive-Stimulation auf der Grundlage der Ergebnisse der Analyse der elektrischen Herzsignale des Patienten. Vorzugsweise ist die implantierbare Herzstimulationsvorrichtung in der Lage, Defibrillationsfunktionen durchzuführen, und das Steuern des Einsatzes der implantierbaren Herzstimulationsvorrichtung umfasst das Steuern der Defibrillationsfunktionen auf der Grundlage der Ergebnisse der Analyse der elektrischen Herzsignale des Patienten.
Das Analysieren der elektrischen Herzsignale des Patienten kann Folgendes umfassen: das Eingeben von Werten, die repräsentativ für erwartete Veränderungen von Merkmalen der elektrischen Herzsignale verursacht durch Antiarrhythmika sind, sowie das Vergleichen von Merkmalen der elektrischen Herzsignale des Patienten, die nach der Verabreichung eines Antiarrhythmikums erkannt werden, mit entsprechenden Merkmalen der elektrischen Herzsignale, die vor der Verabreichung des Arzneimittels erkannt werden, um zu verifizieren, dass die erwarteten Veränderungen stattgefunden haben.
Das Analysieren der elektrischen Herzsignale des Patienten kann Folgendes umfassen: das Eingeben von Vorlagen, die repräsentativ für die erwarteten quantitativen Merkmale der elektrischen Herzsignale beeinflusst durch Antiarrhythmika sind, sowie das Vergleichen von Abschnitten der elektrischen Herzsignale des Patienten mit den Vorlagen zum Erkennen der Auswirkungen, wenn vorhanden, auf die elektrischen Herzsignale verursacht durch Antiarrhythmika.
Das Analysieren der elektrischen Herzsignale des Patienten kann Folgendes umfassen: das Eingeben von Vorlagen, die repräsentativ für die erwarteten qualitativen Veränderungen der Merkmale der elektrischen Herzsignale verursacht durch Antiarrhythmika sind, sowie das Vergleichen von Abschnitten der elektrischen Herzsignale des Patienten mit den Vorlagen zum Erkennen der Auswirkungen, wenn vorhanden, auf die elektrischen Herzsignale verursacht durch Antiarrhythmika.
Vorzugsweise erfolgt das Analysieren der elektrischen Herzsignale des Patienten unter Verwendung von nur den elektrischen Herzsignalen, die im Wesentlichen zur gleichen Tageszeit erkannt werden. Vorzugsweise erfolgt die Analyse unter Verwendung nur der gemittelten elektrischen Herzsignale des Patienten. Vorzugsweise beinhaltet das Analysieren der elektrischen Herzsignale des Patienten zum Erkennen der Auswirkungen, falls vorhanden, auf die elektrischen Herzsignale verursacht durch Antiarrhythmika den Schritt des Verfolgen der RT-Intervalle beeinflusst durch Antiarrhythmika.
Das Verfahren und die Vorrichtung können für Patienten verwendet werden, die Antiarrhythmika der Klasse III erhalten, wobei das Steuern des Einsatzes der implantierbaren Herzstimulationsvorrichtung das Erzeugen eines Benachrichtigungssignals umfasst, wenn die RT-Intervalle in einen nominalen Zustand zurückgekehrt sind, nachdem der Patient die Antiarrhythmika der Klasse III erhalten hat.
Die Erfindung ermöglicht auch ein Verfahren, welches Folgendes umfasst: das Verschreiben von mindestens einem spezifischen Antiarrhythmikum an einen Patienten, das Empfangen von elektrischen Herzsignalen des Patienten über eine implantierbare Herzstimulationsvorrichtung, die in den Patienten implantiert ist, das Analysieren der elektrischen Herzsignale des Patienten zum Überwachen auf ein bestimmtes Ergebnis, von dem erwartet wird, dass es durch mindestens ein Antiarrhythmikum resultiert, und das Erzeugen eines Warnsignals, wenn das bestimmte Ergebnis nicht erkannt wird.
Gemäß einer illustrativen Ausführungsform wird eine Technik zum automatischen Überwachen der Auswirkungen der Antiarrhythmika innerhalb eines Patienten unter Verwendung einer implantierbaren Herzstimulationsvorrichtung bereitgestellt, um zum Beispiel zu Verifizieren, dass von dem Patienten Antiarrhythmika eingenommen werden, um die Klassen der eingenommenen Antiarrhythmika zu bestimmen und um die Effizienz der Arzneimittel zu verifizieren.
In einer Ausführungsform ist die implantierbare Herzstimulationsvorrichtung so konfiguriert, dass sie die elektrischen Herzsignale eines Patienten analysiert, um die Auswirkungen, falls vorhanden, auf die elektrischen Herzsignale verursacht durch verschriebene Antiarrhythmika zu erkennen und dann den Einsatz der Vorrichtung basierend auf den Ergebnissen der Analyse der elektrischen Herzsignale des Patienten zu steuern. Zum Beispiel kann die Stimulationsvorrichtung die Aggressivität der Overdrive-Stimulation erhöhen, wenn festgestellt wird, dass die verschriebenen Antiarrhythmika unwirksam sind. Die Stimulationsvorrichtung kann alternativ eine Arzneimittelpumpe steuern, um die Dosierung der Antiarrhythmika zu erhöhen, falls festgestellt wird, dass die Anfangsdosierung unwirksam ist. Wenn die Stimulationsvorrichtung einen ICD beinhaltet, können Defibrillationskondensatoren automatisch aufgeladen werden, wenn festgestellt wird, das die Antiarrhythmika bei der Verringerung der RT-Intervalle unwirksam sind und die Herzfrequenz des Patienten beginnt, sich signifikant zu erhöhen (was in einem Risiko für eine Torsades-de-points-Tachykardie resultiert). Bei Patienten, die Antiarrhythmika erhalten, welche den RT-Intervall verlängern, ist die implantierbare Herzstimulationsvorrichtung vorzugsweise so konfiguriert, dass sie die RT-Intervalle verfolgt und ein Benachrichtigungssignal erzeugt, wenn die RT-Intervalle nach der Einnahme der Antiarrhythmika zur Verringerung des Risikos für eine Torsades-de-points-Tachykardie in einen nominalen Zustand zurückgekehrt sind. Bei anderen Antiarrhythmika kann die Stimulationsvorrichtung einfach ein Warnsignal erzeugen, wenn die Analyse der elektrischen Herzsignale des Patienten ergibt, dass die verschriebenen Antiarrhythmika unwirksam geworden sind. Das Warnsignal kann über einen Nachttisch-Monitor direkt an den Patienten übermittelt werden, oder über eine Fernverbindung zu einer Programmiervorrichtung an den Mediziner. Auf diese Art und Weise kann, wenn der Patient vergisst, die verschriebenen Arzneimittel einzunehmen, der Patient automatisch erinnert werden. Wenn der Patient immun gegen verschriebene Arzneimittel wird, kann der Mediziner automatisch benachrichtigt werden, damit, falls nötig, ein Sprechstundenbesuch vereinbart werden kann, um die gespeicherten Diagnoseinformationen zu überprüfen und neue oder andere Antiarrhythmika zu verschreiben.
In einem Beispiel erfolgt die Analyse der elektrischen Herzsignale des Patienten durch die Eingabe von Werten, die repräsentativ für die erwarteten Veränderungen in den elektrischen Herzsignalen verursacht durch unterschiedliche Klassen von Antiarrhythmika sind, und durch den Vergleich der tatsächliche Veränderungen erkannt in den elektrischen Herzsignalen des Patienten mit den erwarteten Veränderungen zum Verifizieren der Arzneimitteleffizienz. In einem weiteren Beispiel erfolgt die Analyse der elektrischen Herzsignale des Patienten durch die Eingabe von Vorlagen, die repräsentativ für die erwarteten Formen der Herzsignalmerkmale sind, die aus den unterschiedlichen Klasseen von Antiarrhythmika resultieren, und durch den Vergleich tatsächlicher Abschnitte der elektrischen Herzsignale des Patienten mit den Vorlagen zum Verifizieren der Arzneimitteleffizienz. Im Allgemeinen hat jede Klasse von Antiarrhythmika eine spezifische Auswirkung auf die elektrischen Herzsignale, die entweder mit Trendtabellen oder Merkmalsvorlagen dargestellt werden kann. Je wirksamer das Arzneimittel ist, desto signifikanter ist die Auswirkung auf die elektrischen Herzsignale.
Daher kann ein Vergleich der elektrischen Herzsignale des Patienten mit den Trendtabellen oder Vorlagen die bestimmte Klasse des Antiarrhythmikums, das durch den Patienten eingenommen wird, sowie seine Effizienz preisgeben. Idealerweise erfolgen Vergleiche zum Maximieren der Vergleichszuverlässigkeit auf der Grundlage von Patientensignalen, die nur erkannt werden, während der Patient schläft.
Somit ist ein Schrittmacher, ICD oder eine andere implantierbare Vorrichtung so konfiguriert, dass er/sie die Verabreichung von Antiarrhythmika automatisch verifiziert und die Effizienz der Arzneimittel überwacht, wodurch der Bedarf an häufigen Sprechstundenbesuchen eliminiert wird. Kleinere Veränderungen in der Effizienz der Arzneimittel oder in der allgemeinen kardiovaskulären Gesundheit des Patienten können automatisch über die interne Anpassung der Stimulationssteuerungsparameter oder die Verabreichung einer zusätzlichen Dosierung der Arzneimittel über eine Arzneimittelpumpe kompensiert werden. Somit können zu jeder Zeit optimale Dosierungen und optimale Stimulationssteuerparameter eingesetzt werden, ohne den Bedarf für häufige Sprechstundenbesuche. Tatsächlich ist ein Sprechstundenbesuch nur notwendig, wenn die Veränderungen in der Effizienz der Arzneimittel oder in der allgemeinen kardiovaskulären Gesundheit so signifikant sind, dass die Veränderungen nicht automatisch kompensiert werden können.
Die Erfindung kann auf verschiedene Art und Weise in die Praxis übernommen werden, und es werden mm einige Ausführungsformen exemplarisch mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine vereinfachte Darstellung ist, welche eine implantierbare Stimulationsvorrichtung zum Bereitstellen einer Mehrkammerstimulations- und Schock-Therapie an das Herz eines Patienten veranschaulicht;
2 ein Funktionsblockdiagramm ist, welches interne Komponenten der Stimulationsvorrichtung von 1 veranschaulicht, welche eine Überwachungseinheit für die Effizienz des Antiarrhythmikums beinhaltet, die so konfiguriert ist, dass sie die Effizienz der Antiarrhythmika, die durch den Patienten eingenommen werden, automatisch überwacht;
3 ein Funktionsblockdiagramm ist, welches Komponenten einer Programmiereinrichtung zur Verwendung beim Programmieren der implantierbaren Vorrichtung von 2 veranschaulicht;
4 ein Systemdiagramm ist, welches ein Netzwerk von Nachttisch-Monitoren zur Verwendung bei der Übermittlung von Arzneimitteleffizienzinformationen empfangen von einzelnen implantierbaren Vorrichtungen an die Programmiereinrichtung von 3 veranschaulicht;
5 ein Flussdiagramm ist, welches auf hohem Niveau ein erstes exemplarisches Verfahren zum automatischen Überwachen der Arzneimitteleffizienz veranschaulicht, welches die implantierbare Vorrichtung von 2, die externe Programmiereinrichtung von 3 und eine der Nachttischüberwachungseinheiten von 4 verwendet, und wobei Warnsignale erzeugt werden, wenn die adäquate Arzneimitteleffizienz nicht aufrechterhalten wird;
6 ein Flussdiagramm ist, welches ein trendbasiertes Verfahren zur Verwendung mit der Technik von 5 zur Beurteilung der Arzneimitteleffizienz veranschaulicht;
7 ein exemplarisches Herzsignal veranschaulicht, welches repräsentativ für die Auswirkungen von Antiarrhythmika der Klasse IC ist;
8 ein Flussdiagramm ist, welches ein vorlagenbasiertes Verfahren zur Verwendung mit der Technik von 5 zur Beurteilung der Arzneimitteleffizienz veranschaulicht;
9 eine exemplarische durchschnittliche R-Wellen-Form abgeleitet aus dem Herzsignal eines Patienten zur Verwendung mit dem vorlagenbasierten Verfahren von 8 veranschaulicht;
10 eine exemplarische erwartete R-Wellen-Form veranschaulicht, welche repräsentativ für die Auswirkungen von Antiarrhythmika der Klasse IA ist, zur Verwendung mit dem vorlagenbasierten Verfahren von 8;
11 ein Flussdiagramm ist, welches auf hohem Niveau ein zweites exemplarisches Verfahren zum Überwachen der Arzneimitteleffizienz veranschaulicht, welches die implantierbare Vorrichtung und Arzneimittelpumpen von 9, die externe Programmiereinrichtung von 3 und eine Nachttischüberwachungseinheit von 4 verwendet, und wobei die Arzneimittelpumpen automatisch gesteuert werden, um die Arzneimitteldosierung anzupassen, um die adäquate Arzneimitteleffizienz aufrechtzuer halten; und
12 ein Flussdiagramm ist, welches auf hohem Niveau ein drittes exemplarisches Verfahren zum automatischen Überwachen der Arzneimitteleffizienz veranschaulicht, welches die implantierbare Vorrichtung von 2, die externe Programmiereinrichtung von 3 und eine Nachttischüberwachungseinheit von 4 verwendet, und wobei Stimulationssteuerparameter automatisch gesteuert werden, um im Falle einer Arzneimittelineffizienz Einstellungen vorzunehmen.
Überblick über die implantierbare Vorrichtung
Wie in 1 gezeigt, gibt es eine Stimulationsvorrichtung 10, die über die drei Kabel 20, 24 und 30, die zum Bereitstellen der Mehrkammerstimulations- und Schocktherapie geeignet sind, in elektrischer Kommunikation mit dem Herz des Patienten 12 stehen. Zum Abtasten der elektrischen Vorhofsignale und zum Bereitstellen der richtigen Vorhof-Kammer-Stimulationstherapie ist die Stimulationsvorrichtung 10 mit einem implantierbaren rechten Vorhofkabel 20 gekoppelt, welches mindestens eine Vorhofpunktelektrode 22, die normalerweise im rechten Herzohr des Patienten implantiert ist, und eine Vorhofringelektrode 23 aufweist.
Zum Abtasten der linken elektrischen Vorhof- und Kammersignale und zum Bereitstellen der Stimulationstherapie an die linke Kammer ist die Stimulationsvorrichtung 10 mit dem „Koronarsinus"-Kabel 24 gekoppelt, das für die Positionierung in der „Koronarsinusregion" über den Koronarsinus oder für die Positionierung einer distalen Elektrode neben der linken Kammer und/oder einer zusätzlichen/r Elektrode/n neben dem linken Vorhof ausgelegt ist. Wie hierin verwendet, betrifft die Phrase „Koronarsinusregion" das Gefäßsystem der linken Kammer, einschließlich aller Abschnitte des Koronarsinus, der großen Herzvene, der linken Marginalvene, der linken hinteren Kammervene, der mittleren Herzvene und/oder der kleinen Herzvene oder einer anderen Herzvene, die durch den Koronarsinus zugänglich ist.
Dementsprechend ist ein exemplarisches Koronarsinuskabel 24 ausgelegt zum Empfangen der elektrischen Vorhof- und Kammersignale und zum Bereitstellen der Stimulationstherapie an die linke Kammer unter Verwendung von mindestens einer Punktelektrode der linken Kammer 26, der Stimulationstherapie an den linken Vorhof unter Verwendung von mindestens einer Ringelektrode des linken Vorhofs 27 und der Schocktherapie unter Verwendung von mindestens einer Spulenelektrode des linken Vorhofs 28. Für eine komplette Beschreibung eines Koronarsinuskabels, siehe US-Patentschrift Nr. 5,466,254 „Coronary Sinus Lead with Atrial Sensing Capability" (Helland).
Die Stimulationsvorrichtung 10 ist auch in elektrischer Kommunikation mit dem Herz des Patienten 12 durch ein implantierbares rechtes Kammerkabel 30 gezeigt, welches in dieser Ausführungsform eine Punktelektrode der rechten Kammer 32, eine Ringelektrode der rechten Kammer 34, eine Spulenelektrode der rechten Kammer (RV – right ventricular) 36 und eine SVC-Spulenelektrode 38 aufweist. Normalerweise ist das rechte Kammerkabel 30 transvenös in das Herz 12 eingeführt, um die Punktelektrode der rechten Kammer 32 in der rechten Kammerspitze zu positionieren, damit die RV-Spulenelektrode in der rechten Kammer positioniert wird, und die SVC-Spulenelektrode 38 wird in der oberen Hohlvene positioniert. Entsprechend ist das rechte Kammerkabel 30 in der Lage, elektrische Herzsignale zu empfangen und Stimulation in Form von Stimulations- und Schocktherapie an die rechte Kammer bereitzustellen.
Wie in 2 veranschaulicht, ist ein vereinfachtes Blockdiagram der implantierbaren Mehrkammer-Stimulationsvorrichtung 10 gezeigt, welche in der Lage ist, sowohl schnelle als auch langsame Arrhythmien mit Stimulationstherapie zu behandeln, einschließlich Cardioversion, Defibrillation und Stimulanzstimulation. Während eine bestimmte Mehrkammervorrichtung gezeigt ist, dient diese lediglich dem Zweck der Veranschaulichung, und der Fachmann auf dem Gebiet könnte leicht die entsprechenden Schaltungen in jeder gewünschten Kombination duplizieren, eliminieren oder inaktivieren, um eine Vorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, die entsprechende(n) Kammer(n) mit Cardioversion, Defibrillation und Stimulanzstimulation zu behandeln.
Das Gehäuse 40 für die Stimulationsvorrichtung 10, schematisch gezeigt in 2, wird häufig als die „Dose", der „Kasten" oder die „Kastenelektrode" bezeichnet und kann programmierbar ausgewählt werden, als die Rückelektrode für alle „unipolaren" Modi zu agieren. Das Gehäuse 40 kann ferner als eine Rückelektrode allein oder in Kombination mit einer oder mehreren Spulenelektroden 28, 36 und 38 zu Schockzwecken verwendet werden. Das Gehäuse 40 beinhaltet ferner ein Verbindungselement (nicht gezeigt) mit mehreren Anschlüssen 42, 43, 44, 46, 48, 52, 54, 56 und 58 (schematisch gezeigt, und der Einfachheit halber sind die Namen der Elektroden, mit denen sie verbunden sind, neben den Anschlüssen gezeigt). Als solches beinhaltet das Verbindungselement zum Erreichen der Abtastung und Stimulation des rechten Vorhofs mindestens einen Punktanschluss für den rechten Vorhof (A_R PUNKT) 42 angepasst für die Verbindung mit der Vorhofpunktelektrode 22. Das Verbindungselement beinhaltet auch einen Ringanschluss für den rechten Vorhof (A_R RING) 43 angepasst für die Verbindung mit der Vorhofringelektrode 23. Zum Erreichen der Abtastung, Stimulation und Schocktherapie der linken Kammer beinhaltet das Verbindungselement mindestens einen Punktanschluss für die linke Kammer (V_L PUNKT) 44, einen Ringanschluss für den linken Vorhof (A_L RING) 46 und einen Schockanschluss für den linken Vorhof (A_L SPULE) 48, welche angepasst sind für die Verbindung zur Ringelektrode der linken Kammer 26, zur Punktelektrode des linken Vorhofs 27 bzw. zur Spulenelektrode des linken Vorhofs 28.
Zur Unterstützung der Abtastung, Stimulation und Schocktherapie der rechten Kammer beinhaltet das Verbindungselement ferner einen Punktanschluss für die rechte Kammer (V_R PUNKT) 52, einen Ringanschluss für die rechte Kammer (V_R RING) 54, einen Schockanschluss für die rechte Kammer (R_V SPULE) 56 und einen SVC-Schockanschluss (SVC SPULE) 58, die angepasst sind für die Verbindung mit der Punktelektrode der rechten Kammer 32, der Ringelektrode der rechten Kammer 34, der RV-Spulenelektrode 36 bzw. der SVC-Spulenelektrode 38.
Im Herzen der Stimulationsvorrichtung 10 befindet sich ein programmierbarer Mikrocontroller 60, der die verschiedenen Modi der Stimulationstherapie steuert. Wie in der Technik gut bekannt ist, beinhaltet der Mikrocontroller 60 normalerweise einen Mikroprozessor oder äquivalente Steuerschaltungen, spezifisch ausgelegt zur Steuerung der Bereitstellung der Stimulationstherapie, und er kann ferner RAM- oder ROM-Speicher, Logik- und Zeitsteuerungsschaltungen, Zustandsautomatenschaltungen und E/A-Schaltungen beinhalten. Normalerweise beinhaltet der Mikrocontroller 60 die Fähigkeit zum Verarbeiten oder Überwachen von Eingangssignalen (Daten) wie durch einen Programmcode gesteuert, der in einem vorgesehenen Speicherblock gespeichert ist. Die Einzelheiten der Auslegung und der Betriebs des Mikrocontrollers 60 sind für die vorliegende Erfindung nicht kritisch. Vielmehr kann jeder geeignete Mikrocontroller 60 verwendet werden, der die hierin beschriebenen Funktionen ausführt. Die Verwendung von mikroprozessorbasierten Steuerschaltungen zur Durchführung von Zeitsteuerungs- und Datenanalysefunktionen sind in der Technik gut bekannt. Der Mikrocontroller 60 steuert den Einsatz der Stimulationsvorrichtung unter Verwendung verschiedener Steuerparameter, die von der externen Programmiereinrichtung empfangen werden.
Wie in 2 gezeigt, erzeugen ein Vorhofimpulsgenerator 70 und ein Kammerim pulsgenerator 72 Stimulationsimpulse für die Bereitstellung durch das rechte Vorhofkabel 20, das rechte Kammerkabel 30 und/oder das Koronarsinuskabel 24 über einen Elektrodenkonfigurationsschalter 74. Es versteht sich, dass zur Bereitstellung von Stimulationstherapie in jeder der vier Kammern des Herzens die Vorhof- und Kammerimpulsgeneratoren 70 und 72 dedizierte, unabhängige Impulsgeneratoren, Multipleximpulsgeneratoren oder gemeinsam genutzte Impulsgeneratoren beinhalten können. Die Impulsgeneratoren 70 und 72 werden durch den Mikrocontroller 60 über entsprechende Steuersignale 76 bzw. 78 gesteuert, um die Stimulationsimpulse auszulösen oder zu hemmen.
Der Mikrocontroller 60 beinhaltet ferner Zeitsteuerungsschaltungen 79, welche verwendet werden, um die Zeitsteuerung solcher Stimulationsimpulse (z. B. Stimulationsrate, atrioventrikuläre (AV) Verzögerung, atriale Zwischenleitungs-(A-A)Verzögerung oder ventrikuläre Zwischenleitungs-(V-V)Verzögerung usw.) zu steuern sowie die Zeitsteuerung von Refraktärperioden, PVARP-Intervallen, Rauscherkennungsfenstern, evozierten Reaktionsfenstern, Alarmintervallen, Markerkanalzeitsteuerung usw. zu verfolgen, was in der Technik gut bekannt ist.
Der Schalter 74 beinhaltet mehrere Schalter zum Verbinden der gewünschten Elektroden mit den entsprechenden E/A-Schaltungen, wodurch komplette Elektrodenprogrammierbarkeit bereitgestellt wird. Dementsprechend bestimmt der Schalter 74 als Reaktion auf ein Steuersignal 80 vom Mikrocontroller 60 die Polarität der Stimulationsimpulse (z. B. unipolar, bipolar, kombipolar usw.) durch selektives Schließen der entsprechenden Kombination von Schaltern (nicht gezeigt), wie in der Technik bekannt ist.
Vorhofabtastschaltungen 82 und Kammerabtastschaltungen 84 können durch den Schalter 74 auch selektiv mit dem rechten Vorhofkabel 20, dem Koronarsinuskabel 24 und dem rechten Kammerkabel 30 gekoppelt sein, zum Erkennen der Gegenwart von Herzaktivität in jeder der vier Kammern des Herzens. Dementsprechend können die Vorhof-(VORHOFABTASTUNG) und Kammer-(KAMMERABTASTUNG)Abtastschaltungen 82 und 84 dedizierte Abtastverstärker, Multiplexverstärker oder gemeinsam genutzte Verstärker beinhalten. Der Schalter 74 bestimmt die „Abtastpolarität" des Herzsignals durch selektives Schließen der entsprechenden Schalter, wie auch in der Technik bekannt ist. Auf diese Art und Weise kann der Kliniker die Abtastpolarität unabhängig von der Stimulationspolarität programmieren.
Jede Abtastschaltung 82 und 84 verwendet vorzugsweise einen oder mehrere Schwach strom-Präzisionsverstärker mit programmierbarer und/oder automatischer Verstärkungsregelung, Bandpassfilterung und einer Schwellenwert-Erkennungsschaltung, wie in der Technik bekannt ist, zum selektiven Abtasten des Herzsignals von Interesse. Die automatische Verstärkungsregelung ermöglicht es der Vorrichtung 10, das schwierige Problem der Abtastung der Niedrigamplituden-Signaleigenschaften des Vorhof- oder Kammerflimmerns wirksam in Angriff zu nehmen. Die Ausgänge der Vorhof- und Kammer-Abtastschaltung 82 und 84 sind mit dem Mikrocontroller 60 verbunden, welcher wiederum in der Lage ist, die Vorhof- und Kammer-Impulsgeneratoren 70 bzw. 72 auszulösen oder zu hemmen, und zwar nach Bedarf als Reaktion auf die Abwesenheit oder Gegenwart von Herzaktivität in den entsprechenden Kammern des Herzens.
Zur Arrhythmieerkennung nutzt die Vorrichtung 10 die Vorhof- und Kammerabtastschaltungen 82 und 84 zum Abtasten elektrischer Herzsignale, um zu bestimmen, ob ein Rhythmus physiologisch oder pathologisch ist. Wie hierin verwendet, ist „Abtasten" reserviert für die Verzeichnung eines elektrischen Signals, und „Erkennen" ist die Verarbeitung dieser abgetasteten Signale und die Verzeichnung der Gegenwart einer Arrhythmie. Die Zeitsteuerungsintervalle zwischen abgetasteten Ereignissen (z. B. P-Wellen, R-Wellen und Depolarisationssignale in Verbindung mit Flimmern, welche gelegentlich als „F-Wellen" oder „Fib-Wellen" bezeichnet werden) werden dann durch den Mikrocontroller 60 klassifiziert, und zwar durch ihren Vergleich mit einer vordefinierten Frequenzzonengrenze (d. h. Bradykardie, normale VT mit niedriger Frequenz, VT mit hoher Frequenz und Flimmerfrequenzzonen) und verschiedenen anderen Eigenschaften (z. B. plötzliches Einsetzen, Stabilität, physiologische Sensoren und Morphologie usw.) zur Bestimmung der Art der Heiltherapie, die notwendig ist (z. B. Bradykardie-Stimulation, Anti-Tachykardie-Stimulation, Cardioversionsschocks oder Defibrillationsschocks, zusammen bezeichnet als „gestufte Therapie"). Morphologieerkennung und -analyse erfolgen durch den Morphologiedetektor 122.
Elektrische Herzsignale werden auch an die Eingänge eines Analog/Digital-(A/D)Datenerfassungssystems 90 angelegt. Das Datenerfassungssystem 90 ist zum Erfassen intrakardialer Elektrokardiogrammsignale, zum Umwandeln der analogen Rohdaten in ein digitales Signal und zum Speichern der digitalen Signale zur späteren Verarbeitung und/oder telemetrischen Übertragung an eine externe Vorrichtung 102 konfiguriert. Das Datenerfassungssystem 90 ist durch den Schalter 74 an das rechte Vorhofkabel 20, das Koronarsinuskabel 24 und das rechte Kammerkabel 30 gekoppelt, um elektrische Herzsignale über jedes Paar von gewünschten Elektroden abzutasten.
Der Mikrocontroller 60 ist ferner durch einen geeigneten Daten-/Adressbus 96 an einen Speicher 94 gekoppelt, wobei die durch den Mikrocontroller 60 verwendeten programmierbaren Betriebsparameter wie erforderlich gespeichert und modifiziert sind, um den Einsatz der Stimulationsvorrichtung 10 individuell einzustellen, damit sie den Bedürfnissen eines bestimmten Patienten entsprechen. Solche Betriebsparameter definieren zum Beispiel die Stimulationsimpulsamplitude, die Impulsdauer, die Elektrodenpolarität, die Frequenz, die Sensitivität, automatische Merkmale, Arrhythmieerkennungskriterien und die Amplitude, die Wellenform und den Vektor von jedem Schockimpuls, der innerhalb jeder entsprechenden Stufe der Therapie an das Herz des Patienten 12 bereitzustellen ist. Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, eine relativ große Menge von Daten abzutasten und zu speichern (z. B. aus dem Datenerfassungssystem 90), wobei diese Daten dann für die anschließende Analyse verwendet werden können, um die Programmierung der Vorrichtung anzuleiten.
Vorteilhafterweise können die Betriebsparameter der implantierbaren Vorrichtung 10 durch eine Telemetrieschaltung 100 in telemetrischer Kommunikation mit der externen Vorrichtung 102 wie einer Programmiereinrichtung, einem transtelefonischen Sendeempfänger oder einem Diagnosesystemanalysator nichtinvasiv in den Speicher 94 programmiert werden. Die Telemetrieschaltung 100 wird durch den Mikrocontroller über ein Steuersignal 106 aktiviert. Die Telemetrieschaltung 100 ermöglicht es vorteilhafterweise, dass intrakardiale Elektrokardiogramme und Statusinformationen in Bezug auf den Einsatz der Vorrichtung 10 (wie im Mikrocontroller 60 oder Speicher 94 enthalten) durch einen aufgebauten Kommunikationslink 104 an die externe Vorrichtung 102 gesendet werden. Die Signale werden entweder direkt zwischen der Telemetrieschaltung und der externen Vorrichtung übertragen, oder wie gezeigt durch eine Nachttisch-Überwachungseinheit 156 geführt. Die externe Vorrichtung 102 und der Nachttisch-Monitor 156 werden unten detaillierter beschrieben.
Die Stimulationsvorrichtung beinhaltet außerdem eine Batterie 110, welche die Betriebsleistung an alle in 2 gezeigten Schaltungen bereitstellt. Für die Stimulationsvorrichtung 10, welche die Schocktherapie verabreicht, muss die Batterie 110 in der Lage sein, für lange Zeiträume mit Niedrigstromverbrauch zu arbeiten, und dann in der Lage sein, Hochstromimpulse (zur Kondensatoraufladung) bereitzustellen, wenn der Patient einen Schockimpuls erfordert. Die Batterie 110 muss auch eine vorhersehbare Entladungseigenschaft aufweisen, so dass eine wahlweise Austauschzeit erkannt werden kann. Dementsprechend verwendet die Vorrichtung 10 vorzugsweise Lithium/Silbervanadiumoxid-Batterien, wie dies auch bei den meisten (wenn nicht allen) derzeitigen Vorrichtungen der Fall ist.
Die Stimulationsvorrichtung 10 beinhaltet ferner eine Magneterkennungsschaltung (nicht gezeigt) gekoppelt an den Mikrocontroller 60. Zweck der Magneterkennungsschaltung ist das Erkennen, wenn ein Magnet über der Stimulationsvorrichtung 10 positioniert ist, wobei der Magnet durch einen Kliniker verwendet werden kann, um verschiedene Testfunktionen der Stimulationsvorrichtung 10 durchzuführen und/oder dem Mikrocontroller 60 zu signalisieren, dass die externe Programmiereinrichtung 102 bereit ist, über die Telemetrieschaltungen 100 Daten zu empfangen oder an den Mikrocontroller 60 zu übertragen.
Wie ferner in 2 gezeigt, ist die Vorrichtung 10 so dargestellt, dass sie eine Impedanzmessschaltung 112 aufweist, welche durch den Mikrocontroller 60 über ein Steuersignal 114 aktiviert wird.
Für den Fall, dass die Stimulationsvorrichtung 10 als eine implantierbare Cardioverter/Defibrillator (ICD)-Vorrichtung gedacht ist, muss sie das Auftreten einer Arrhythmie erkennen und automatisch eine angemessene elektrische Schocktherapie an das Herz verabreichen, die auf das Beenden der erkannten Arrythmie gerichtet ist. Zu diesem Zweck steuert der Mikrocontroller 60 ferner eine Schockschaltung 116 mittels eines Steuersignals 118. Die Schockschaltung 116 erzeugt Schockimpulse mit niedriger (bis zu 0,5 Joules), mittlerer (0,5–10 Joules) oder hoher Energie (11 bis 40 Joules), wie durch den Mikrocontroller 60 gesteuert. Solche Schockimpulse werden über mindestens zwei Schockelektroden an das Herz des Patienten 12 angelegt, und wie in dieser Ausführungsform gezeigt, aus der Spulenelektrode für den linken Vorhof 28, der RV-Spulenelektrode 36 und/oder der SVC-Spulenelektrode 38 ausgewählt. Wie bereits zuvor festgestellt, kann das Gehäuse 40 als eine aktive Elektrode in Kombination mit der RV-Elektrode 36 agieren, oder als Teil eines geteilten elektrischen Vektors unter Verwendung der SVC-Spulenelektrode 38 oder der Spulenelektrode des linken Vorhofs 28 (d. h. unter Verwendung der RV-Elektrode als eine gemeinsame Elektrode).
Cardioversionsschocks gelten im Allgemeinen als auf einem niedrigen bis moderaten Energielevel liegend (damit der durch den Patienten verspürte Schmerz minimiert wird) und/oder synchronisiert mit einer R-Welle und/oder zur Behandlung einer Tachykardie gehörend. Defibrillationsschocks weisen im Allgemeinen ein moderates bis hohes Energielevel auf (d. h. entsprechend der Schwellenwerte im Bereich von 5–40 Joules), werden asynchron bereitgestellt (da R-Wellen zu desorganisiert sein können) und dienen ausschließlich der Behandlung von Flimmern. Dementsprechend ist der Mikrocontroller 60 in der Lage, die synchrone oder asynchrone Bereitstellung der Schockimpulse zu steuern.
Die Stimulationsvorrichtung 10 beinhaltet ferner einen oder mehrere Sensoren 108, allgemein bezeichnet als „frequenzreaktive" Sensoren, weil sie normalerweise verwendet werden, um die Stimulationsfrequenz gemäß dem Aktivitätszustand des Patienten anzupassen. Der Sensor 108 kann jedoch ferner auch verwendet werden, um Veränderungen in der Herzleistung, Veränderungen im physiologischen Zustand des Herzens oder Tagesveränderungen bei Aktivität (z. B. das Erkennen von Schlaf- und Wachzuständen) zu erkennen. Der Mikrocontroller 60 reagiert durch das Anpassen der verschiedenen Stimulationsparameter (wie Frequenz, AV-Verzögerung, V-V-Verzögerung usw.), woraufhin die Vorhof- und Kammerimpulsgeneratoren 70 und 72 Stimulationsimpulse erzeugen. Während sie als innerhalb der Stimulationsvorrichtung 10 enthalten gezeigt sind, ist zu verstehen, dass die Sensoren 108 auch außerhalb der Stimulationsvorrichtung 10 vorliegen können, jedoch noch innerhalb des Patienten implantiert oder durch ihn getragen sein können.
Zu Beispielen von Sensoren zählen: Atemminutensensoren (auch bekannt als Volumenminutensensoren) zum Erkennen des Gesamtluftvolumens, dass in einer Minute in die Lungen hinein und aus den Lungen heraus bewegt wird; orthostatische Sensoren zum Erkennen der physischen Neigung des Patienten; Aktivitätsvarianzsensoren zum Erkennen eines Grades der physischen Aktivität des Patienten; vasovagale Synkope-Sensoren zum Erkennen, ob der Patient anfällig für eine Episode von vasovagaler Synkope ist; stimulierte Depolarisationsintegral-(PDI – paced depolarization integral)Sensoren (auch bekannt als Kammergradientensensoren) zum Berechnen des Integrals einer stimulierten R-Welle; RT-Intervallsensoren zum Erkennen der Zeit zwischen ventrikulärer Polarisation (R-Welle) und ventrikulärer Repolarisation (T-Welle); Temperatursensoren; Blutsauerstoffsättigungssensoren und Vor-Auswurfzeitraum-(PEP – pre-ejection period)Sensoren zum Erkennen des Zeitintervalls zwischen dem Einsetzen der ventrikulären Aktivierung (d. h. dem Einsetzen einer R-Welle) und dem Einsetzen des ventrikulären Auswurfs (d. h. dem Öffnen der Aorten- und Lungenklappe).
Für eine Beschreibung eines Atemminutensensors, siehe US-Patentschrift Nr. 5,824,020 von Cooper. Für eine Beschreibung eines orthostatischen Sensors, siehe US-Patentschrift Nr. 5,957,957 von Sheldon. Für eine Beschreibung eines Aktivitätsvari anzsensors, siehe US-Patentschrift Nr. 6,128,534 von Park et al. Für eine Beschreibung eines Sensors für vasovagale Synkope, siehe US-Patentschrift Nr. 5,913,879 von Ferek-Petric et al. Für eine Beschreibung des PDI, auch bekannt als der Kammerdepolarisierungsgradient, siehe US-Patentschrift Nr. 4,759,366 von Callaghan. Für eine Beschreibung des RT-Intervalls, auch bekannt als der Stimulus zur evozierten T-Welle, siehe US-Patentschrift Nr. 4,644,954 von Wittkampf et al. Für eine Beschreibung der Sauerstoffsättigung, siehe US-Patentschrift Nr. 4,399,820 von Wirtzfeld et al. Für Beschreibungen der Vor-Auswurf-Periode und Auswurffraktion-Sensoren, siehe US-Patentschrift Nr. 4,865,036 und 5,154,171 , beide von Chirife.
Der Mikrocontroller 60 beinhaltet auch eine Überwachungseinheit für die Effizienz des Antiarrhythmikums 150 zur automatischen Überwachung der Effizienz der dem Patienten verschriebenen Antiarrhythmika. Die Überwachungseinheit 150 beinhaltet eine Herzsignal-Analyseeinheit 152 zum Analysieren des Herzsignals des Patienten zum Verifizieren der Effizienz der verschriebenen Arzneimittel und eine Warnsignal-Erzeugungseinheit 154 zum Erzeugen eines Warnsignals zum Übertragen an eine Nachttisch-Überwachungseinheit 156 zum Alarmieren des Patienten über mögliche Arzneimitteleffizienzprobleme. Wie unten noch erläutert werden wird, kann das Warnsignal vom Nachtisch-Monitor auch an eine zentrale Programmiervorrichtung weitergeleitet werden, wie die externe Vorrichtung 102. Die Überwachungseinheit 150 beinhaltet auch eine Arzneimittelpumpen-Steuereinheit 158 zur automatischen Steuerung einer optionalen implantierbaren Arzneimittelpumpe 160 zum Kompensieren, falls notwendig, von Arzneimitteleffizienzproblemen. Wenn zum Beispiel eine Anfangsdosierung eines Antiarrhythmikums nicht adäquat wirksam ist, kann die Arzneimittelpumpe so gesteuert werden, dass sie die Dosierung erhöht. Schließlich beinhaltet die Überwachungseinheit 150 auch eine Steuerparameter-Einstelleinheit 162 zum automatischen Einstellen der Stimulationssteuerparameter, die durch die implantierte Vorrichtung zum Kompensieren von Arzneimitteleffizienzproblemen verwendet werden. Wenn zum Beispiel das verschriebene Antiarrhythmikum nicht adäquat wirksam ist, können Overdrive-Stimulationssteuerparameter so eingestellt werden, dass sie die Aggressivität der Overdrive-Stimulation erhöhen. Der Einsatz der Überwachungseinheit für die Effizienz des Antiarrhythmikums 150 und ihre internen Komponenten werden unten unter Bezugnahme auf 5–12 detaillierter beschrieben. In einer alternativen Ausführungsform erfolgt die Analyse des Herzsignals des Patienten durch die externe Programmiereinrichtung 102, und sämtliche Einstellungen der Stimulationssteuerparameter oder der optionalen Arzneimittelpumpe werden durch die externe Programmiereinrichtung gesteuert. In der alternativen Ausführungsform ist die Überwachungseinheit 150 nicht innerhalb der implantierten Vorrichtung bereitgestellt. Vielmehr ist eine ähnliche Überwachungseinheit innerhalb der externen Programmiereinrichtung bereitgestellt.
Überblick über die externe Programmiereinrichtung
3 veranschaulicht die zugehörigen Komponenten einer externen Programmiereinrichtung zur Verwendung bei der Programmierung einer implantierbaren Herzstimulationsvorrichtung wie einem Schrittmacher oder ICD. Kurz, die Programmiereinrichtung erlaubt es einem Mediziner oder einem anderen Benutzer, den Einsatz der implantierten Vorrichtung zu programmieren und Informationen, die von der implantierten Vorrichtung empfangen werden, wie IEGM-Daten und Vorrichtungsdiagnosedaten, abzurufen und anzuzeigen. Außerdem empfängt die externe Programmiereinrichtung EKG-Daten von separaten externen EKG-Kabeln, die am Patienten angebracht sein können, und zeigt diese Daten an. Abhängig von der spezifischen Programmierung der externen Programmiereinrichtung kann die Programmiereinrichtung 102 auch in der Lage sein, Daten empfangen von der implantierten Vorrichtung und von den EKG-Kabeln zu verarbeiten und zu analysieren, um zum Beispiel eine vorläufige Diagnose zum medizinischen Zustand des Patienten oder zu den Operationen der implantierten Vorrichtung zu stellen.
Unter Betrachtung der Komponenten der Programmiereinrichtung 102 werden die Operationen der Programmiereinrichtung durch eine CPU 202 gesteuert, welche ein allgemein programmierbarer Mikroprozessor oder Mikrocontroller oder eine dedizierte Verarbeitungsvorrichtung wie eine Anwendungs-spezifische integrierte Schaltung (ASIC – application specific integrated circuit) oder dergleichen sein kann. Auf durch die CPU auszuführende Softwareanweisungen wird über einen internen Bus 204 von einem Nur-Lese-Speicer (ROM – read only memory) 206 und Zufallszugriffsspeicher 230 aus zugegriffen. Außerdem kann auf Software von einer Festplatte 208, einem Diskettenlaufwerk 210 und einem CD-ROM-Laufwerk 212 oder einer anderen geeigneten permanenten Massenspeichervorrichtung aus zugegriffen werden. Abhängig von der spezifischen Implementierung wird durch die CPU beim Hochfahren ein Basic Input Output System (BIOS) aus dem ROM abgerufen. Basierend auf den im BIOS bereitgestellten Anweisungen, „fährt" die CPU das gesamte System gemäß fest etablierter Computerverarbeitungstechniken „hoch".
Nachdem der Betrieb aufgenommen wurde, zeigt die CPU dem Benutzer über eine LCD-Anzeige 214 oder eine andere geeignete Computeranzeigevorrichtung ein Menü von Programmieroptionen an. Zu diesem Zweck kann die CPU zum Beispiel ein Menü spezifischer Programmierparameter der zu programmierenden implantierten Vorrichtung anzeigen, oder sie kann ein Menü von Arten diagnostischer Daten anzeigen, die abgerufen und angezeigt werden sollen. Als Reaktion darauf gibt der Mediziner verschiedene Befehle ein, entweder über einen Touch-Screen 216 eingeblendet auf der LCD-Anzeige oder mit einer Standardtastatur 218 ergänzt durch zusätzliche individuell belegbare Tasten 220, wie eine Notfall-VVI(EVVI)-Taste. Die EVVI-Taste schaltet die implantierte Vorrichtung in einen sicheren VVI-Modus mit hohen Stimulationsausgaben. Dies stellt eine lebenserhaltende Stimulationsoperation in nahezu allen Situationen sicher, jedoch ist es unter keinen Umständen wünschenswert, die implantierbare Vorrichtung zu jeder Zeit im EVVI-Modus zu belassen.
Normalerweise steuert der Mediziner anfangs die Programmiereinrichtung 102, um Daten abzurufen, die innerhalb der implantierten Herzstimulationsvorrichtung gespeichert sind, und auch um EKG-Daten von EKG-Kabeln, wenn vorhanden, die an den Patienten gekoppelt sind, abzurufen. Zu diesem Zweck überträgt die CPU 202 entsprechende Signale an ein Telemetrie-Subsystem 222, welches Komponenten zur direkten Schnittstellenbildung mit der implantierten Vorrichtung bereitstellt, und an die EKG-Kabel. Das Telemetrie-Subsystem 222 beinhaltet seine eigene separate CPU 224 zum Koordinieren der Operationen des Telemetrie-Subsystems. Die Haupt-CPU 202 der Programmiereinrichtung kommuniziert mit der Telemetrie-Subsystem-CPU 224 über den internen Bus 204. Das Telemetrie-Subsystem beinhaltet außerdem eine Telemetrieschaltung 226 verbunden mit einem Telemetrie-Lesestift 228, welcher wiederum elektromagnetisch Signale von einer Telemetrie-Einheit der implantierten Vorrichtung empfängt und an diese überträgt. Der Telemetrie-Lesestift befindet sich über der Brust des Patienten nahe der implantierten Vorrichtung, um eine zuverlässige Übertragung von Daten zwischen dem Telemetrie-Lesestift und der implantierten Vorrichtung zuzulassen. Normalerweise steuert die externe Programmiervorrichtung zu Beginn der Programmiersitzung die implantierte Vorrichtung über entsprechende Signal erzeugt durch den Telemetrie-Lesestift zur Ausgabe aller zuvor aufgezeichneten Patienten- und Vorrichtungs-Diagnoseinformationen. Zu den Patienten-Diagnoseinformationen zählen zum Beispiel aufgezeichnete IEGM-Daten und statistische Patientendaten, wie der Prozentsatz stimulierter Herzschläge im Vergleich zu abgetasteten Herzschlägen. Zu den Vorrichtungsdiagnosedaten zählen zum Beispiel Informationen, die repräsentativ für die Operation der implantierten Vorrichtung sind, wie Kabelimpedanzen, Batteriespannungen, Informationen zur empfohlenen Batterieaustauschzeit (RRT – recommen ded replacement time) und dergleichen. Aus der implantierten Vorrichtung abgeleitete Daten werden durch die externe Programmiereinrichtung 102 entweder innerhalb eines Zufallszugriffspeichers (RAM) 230, auf einer Festplatte 208 oder auf einer Diskette in einem Diskettenlaufwerk 210 gespeichert. Außerdem, oder als Alternative, können Daten permanent oder semipermanent auf einer CD oder einem anderen digitalen Speichermedium gespeichert werden, wenn das Gesamtsystem mit einem Laufwerk zum Aufzeichnen von Daten auf digitale Speichermedien wie einem WORM(Write Once Read Many)-Laufwerk konfiguriert ist.
Nachdem alle Patienten- und Vorrichtungs-Diagnosedaten, die zuvor in der implantierten Vorrichtung gespeichert wurden, in die Programmiereinrichtung 102 übertragen wurden, kann die implantierte Vorrichtung weiter gesteuert werden, zusätzliche Daten in Echtzeit zu übertragen, wie sie durch die implantierte Vorrichtung erkannt werden, wie zusätzliche IEGM-Daten, Kabelimpedanzdaten und dergleichen. Außerdem, oder als Alternative, empfangt das Telemetrie-Subsystem 222 EKG-Signale von den EKG-Kabeln 232 über eine EKG-Verarbeitungsschaltung 234. Wie bei den von der implantierten Vorrichtung selbst erhaltenen Daten, werden Signale, die von den EKG-Kabeln erhalten wurden, innerhalb einer oder mehrerer der Speichervorrichtungen der externen Programmiereinrichtung gespeichert. Normalerweise geben EKG-Kabel analoge elektrische Signale aus, die repräsentativ für das EKG sind. Dementsprechend beinhaltet die EKG-Schaltung 234 Analog-zu-Digital-Wandlungsschaltungen zum Umwandeln der Signale in digitale Daten, die für die weitere Verarbeitung innerhalb der Programmiereinrichtung geeignet sind. Abhängig von der Implementierung kann die EKG-Schaltung zur Umwandlung der analogen Signale in Ereignisaufzeichnungsdaten zur leichteren Verarbeitung zusammen mit den Ereignisaufzeichnungsdaten, die von der implantierten Vorrichtung abgerufen werden, konfiguriert sein. Normalerweise werden die Signale, die von den EKG-Kabeln empfangen werden, in Echtzeit empfangen und verarbeitet. Siehe US-Patentschrift Nr. 4,596,255 und 4,791,936 von Snell et al., beide mit dem Titel „Apparatus For Interpreting And Displaying Cardiac Events Of A Heart Connected To A Cardiac Pacing Means".
Somit empfängt die Programmiereinrichtung Daten sowohl von der implantierten Vorrichtung als auch von den externen EKG-Kabeln. Zu den Daten, die aus der implantierten Vorrichtung abgerufen werden, zählen Parameter, die repräsentativ für den aktuellen Programmierungsstatus der implantierten Vorrichtung sind. Unter der Kontrolle des Mediziners zeigt die externe Programmiereinrichtung die aktuellen Programmierparameter an und erlaubt es dem Mediziner, die Parameter umzuprogrammieren.
Zu diesem Zweck gibt der Mediziner entsprechende Befehle über eine der zuvor genannten Eingabevorrichtungen ein, und unter der Kontrolle der CPU 202 werden die Programmierbefehle in spezifische Programmierparameter für die Übertragung an die implantierte Vorrichtung über den Telemetrie-Lesestift 228 umgewandelt, um so die implantierte Vorrichtung umzuprogrammieren. Techniken zum Programmieren einer implantierten Herzstimulationsvorrichtung finden sich in US-Patentschrift Nr. 5,716,382 mit dem Titel „Programmer For An Implantable Cardiac Stimulating Device". Vor der Umprogrammierung spezifischer Parameters kann der Mediziner die externe Programmiereinrichtung so steuern, dass ein Teil der oder alle Daten, die von der implantierten Vorrichtung oder von den EKG-Kabeln abgerufen wurden, angezeigt werden, einschließlich Anzeigen von EKGs, IEGMs und statistische Patienteninformationen. Weitere Informationen, die zu den Arten von Informationen gehören, die unter Verwendung der Programmiereinrichtung angezeigt werden können, finden sich in US-Patentschrift Nr. 5,974,341 mit dem Titel „Method And Apparatus For Detecting And Displaying Diagnostic Information in Conjunction With Intracardiac Electrograms And Surface Electrocardiograms". Ein Teil der oder alle Informationen, die durch die Programmiereinrichtung angezeigt werden, können auch mittels eines Druckers 236 ausgedruckt werden.
Die Programmiereinrichtung 102 beinhaltet auch ein Modem 238, um eine direkte Übertragung von Daten an andere Programmiereinrichtungen oder an einen Nachttisch-Monitor über das öffentliche Telefonnetz (PSTN – public switched telephone network) oder eine andere Verbindungsleitung wie eine T1-Leitung oder ein Glasfaserkabel zu gestatten. Abhängig von der Implementierung kann das Modem direkt mit dem internen Bus 204 verbunden sein, oder es kann an den internen Bus entweder über einen parallelen Port 240 oder einen seriellen Port 242 angeschlossen sein. Weitere periphere Vorrichtungen können auch über einen parallelen Port 240 oder einen seriellen Port 242 an die externe Programmiereinrichtung angeschlossen sein. Obwohl jeweils nur einer von ihnen gezeigt ist, können mehrere Eingabe/Ausgabe(E/A)-Ports bereitgestellt sein.
Ein Lautsprecher 244 ist enthalten, um hörbare Töne an den Benutzer bereitzustellen, wie ein Warnpiepen im Falle einer unzulässigen Eingabe durch den Mediziner. Das Telemetrie-Subsystem 222 beinhaltet außerdem eine analoge Ausgabeschaltung 246 zum Steuern der Übertragung analoger Ausgabesignale, wie der IEGM-Signale, die an ein EKG-Gerät oder einen Schreiber ausgegeben werden.
Wenn die Programmiereinrichtung wie gezeigt konfiguriert ist, ist ein Mediziner oder ein anderer Benutzer, der die externe Programmiereinrichtung bedient, in der Lage, eine breite Vielfalt von Informationen, die von den EKG-Kabeln oder von der implantierten Vorrichtung empfangen werden, abzurufen, zu verarbeiten und anzuzeigen und die implantierte Vorrichtung, falls nötig, umzuprogrammieren.
Außerdem beinhaltet die CPU 202 eine Diagnoseeinheit für die Effizienz des Antiarrhythmikums 248, die für das Anzeigen von Arzneimitteleffizienz-Warnsignalen und Diagnoseinformationen erzeugt durch die Arzneimitteleffizienz-Überwachungseinheit der implantierten Vorrichtung (Einheit 150 von 2) und weitergeleitet an die externe Programmiereinrichtung über den Nachttisch-Monitor (Einheit 156 von 2) konfiguriert ist. Die Warnsignale alarmieren den Mediziner, dass es möglicherweise Arzneimitteleffizienzprobleme beim Patienten gibt, und die Diagnoseinformationen erlauben dem Mediziner die Überprüfung der Arzneimitteleffizienzdaten zum Bestimmen der Art und des Ausmaßes der Arzneimitteleffizienzprobleme. Alternativ dazu überträgt anstatt der Konfiguration der implantierten Vorrichtung zur Analyse der elektrischen Herzsignale des Patienten zum Verifizieren der Arzneimitteleffizienz die implantierte Vorrichtung lediglich die elektrischen Herzsignale des Patienten an die externe Programmiereinrichtung (über den Nachttisch-Monitor), und die externe Programmiereinrichtung führt stattdessen die tatsächliche Arzneimitteleffizienzanalyse durch. In dieser Ausführungsform ist die CPU der externen Programmiereinrichtung vorzugsweise mit der oben zusammengefassten Überwachungseinheit für die Effizienz des Antiarrhythmikums ausgestattet, einschließlich ihrer verschiedenen Komponenten wie der Herzsignal-Analyseeinheit und der Steuerparameter-Einstelleinheit. Abhängig von ihrer Programmierung erzeugt die externe Programmiereinrichtung dann Steuersignale für die Einstellung der implantierten Arzneimittelpumpe oder für die Einstellung der Stimulationssteuerparameter der implantierten Stimulationsvorrichtung. Die Steuersignale, die der Überprüfung durch den Mediziner unterliegen, werden dann über das Modem zum Nachttisch-Monitor und zur implantierten Vorrichtung geführt. Die Operation der Arzneimitteleffizienz-Diagnoseeinheit 248 wird unten unter Bezugnahme auf 5–12 detaillierter beschrieben.
Es sei darauf hingewiesen, dass die hierin in Bezug auf 3 bereitgestellten Beschreibungen einen Überblick über den Einsatz der Programmiereinrichtung bereitstellen und nicht dazu gedacht sind, jedes kleinste Merkmal der Hardware und Software der Vorrichtung detailliert zu beschreiben, und auch nicht dazu gedacht sind, eine vollständige Liste der Funktionen bereitzustellen, die durch die Vorrichtung durchgeführt werden.
Überblick über das Nachttisch-Überwachungsnetzwerk
4 veranschaulicht ein Nachttisch-Überwachungssystem 250 mit einzelnen Nachttisch-Monitoren 156 zum Anzeigen von Arzneimitteleffizienzwarnungen, die von der implantierten Vorrichtung von 2 empfangen werden, direkt an den Patienten und zum Weiterleiten der Warnungen und zusätzlicher Arzneimitteleffizienz-Diagnoseinformationen an eine zentrale Geräteprogrammiereinrichtung, wie die Programmiereinrichtung 102 von 3, zur Überprüfung durch einen Mediziner. Wie bereits festgestellt, verifiziert die Überwachungseinheit für die Effizienz des Antiarrhythmikums, die innerhalb jeder implantierten Vorrichtung bereitgestellt ist, die Effizienz der Antiarrhythmika, die dem Patienten verschrieben wurden und erzeugt Warnsignale, falls erforderlich, zur Übertragung an einen Nachttisch-Monitor. Warnsignale, die durch den Nachttisch-Monitor empfangen werden, werden dem Patienten angezeigt, um den Patienten so direkt bei jeglichen Arzneimitteleffizienzproblemen zu alarmieren. Hörbare Alarme können zusammen mit Textanzeigen bereitgestellt werden. Abhängig von der Konfiguration des Nachttisch-Monitors können spezifische Textanzeigen zum Beschreiben bestimmter Warnungen erzeugt werden. Einige exemplarische Textwarnungen sind Folgende:

Warnung – Es wurde nicht die korrekte Dosierung des folgenden verschriebenen Arzneimittels eingenommen: Procainamid. Wenn Sie vergessen haben, das verschriebene Arzneimittel einzunehmen, denken Sie bitte daran.
Warnung – Es wurde nicht die korrekte Dosierung des folgenden verschriebenen Arzneimittels eingenommen: Procainamid. Scheinbar wurde stattdessen ein anderes Arzneimittel eingenommen. Wenden Sie sich bitte umgehend an Ihren Arzt.
Warnung – Das folgende verschriebene Arzneimittel ist nicht so wirksam wie erwartet: Procainamid. Wenden Sie sich bitte umgehend an Ihren Arzt.
Warnung – Das folgende verschriebene Arzneimittel hat eine stärkere Wirkung als erwartet: Procainamid. Wenden Sie sich bitte umgehend an Ihren Arzt.

Vorzugsweise werden Bestätigungsmeldungen angezeigt, wenn das korrekte Arzneimittel eingenommen wurde und wirksam ist. Wenn weder eine Bestätigungsmeldung noch eine Warnmeldung angezeigt wird, wird der Patient so alarmiert, dass das Nachttisch- Überwachungssystem nicht ordnungsgemäß funktioniert und der Arzt kontaktiert werden sollte.
Die Nachttisch-Monitore (hierin auch als Ferntelemetrie-Einheiten bezeichnet) sind vorzugsweise nur mit Hardware und Software ausgestattet, die ausreichend ist, um 1) Arzneimitteleffizienzwarnungen und Diagnoseinformationen von einer implantierten Vorrichtung zu empfangen, 2) Warnungen und Bestätigungsmeldungen an den Patienten anzuzeigen und 3) die Warnungen, Bestätigungsmeldungen und Diagnoseinformationen an die zentrale Programmiereinrichtung zu leiten. Wenn jedoch die externe Programmiereinrichtung so konfiguriert ist, dass sie Arzneimittelpumpensteuersignale und Stimulationssteuersignale für die Fernumprogrammierung der implantierten Vorrichtung über den Nachttisch-Monitor erzeugt, muss der Nachttisch-Monitor Komponenten zum Weiterleiten der Programmiersignale an die implantierte Vorrichtung beinhalten.
In jedem Fall ist die zentrale Programmiereinrichtung innerhalb eines zentralen Datensammlungszentrums oder im Büro eines Mediziners installiert, wie dem Büro eines Kardiologen, der die Programmierung der implantierten Vorrichtungen bei zahlreichen Patienten überwacht. Vorzugsweise ist jeder Patient mit einer implantierten Vorrichtung mit einer Überwachungseinheit für die Effizienz des Antiarrhythmikums mit einem Nachttisch-Monitor ausgestattet. Außerdem werden Nachttisch-Monitore, wie gezeigt, in Kliniken, Krankenhäusern und dergleichen bereitgestellt.
In der spezifischen Implementierung von 4 kommunizieren die Nachttisch-Monitore mit der zentralen Programmiereinrichtung über das öffentliche Telefonnetz (PSTN) oder einen anderen Festnetz-Kommunikationslink wie eine T1-Leitung, ISDN-Leitung oder dergleichen. Alternativ dazu können einzelne Nachttisch-Monitore mit drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen versehen sein, um es dem Nachttisch-Monitor zu erlauben, mit der zentralen Programmiereinrichtung über satellitenbasierte drahtlose Kommunikationssysteme oder Mobiltelefonsysteme oder dergleichen zu kommunizieren. Bei noch anderen Implementierungen kommunizieren die einzelnen Telemetrie-Einheiten mit der zentralen Programmiereinrichtung über das Internet oder ein anderes angeschlossenes Computernetzwerk.
Weitere Informationen bezüglich dezentraler Netzwerke von Ferntelemetrie-Einheiten zur Verwendung bei einzelnen Patienten finden sich in der US-Patentanmeldung 09/823,374 „System And Method For Remote Programming Of Implantable Cardiac Stimulation Devices", eingereicht am 29. März 2001, welche dem vorliegenden Anmelder übertragen wurde.
Automatische Überwachung der Arzneimitteleffizienz
Das Flussdiagramm von 5 veranschaulichte ein Verfahren zur Überwachung der Arzneimitteleffizienz innerhalb eines Patienten, welcher Antiarrhythmika unter Verwendung einer implantierbaren Herzstimulationsvorrichtung erhält. Im Flussdiagramm von 5, und in anderen hierin bereitgestellten Flussdiagrammen, sind verschiedene algorithmische Schritte in einzelnen „Blöcken" zusammengefasst. Solche Blöcke beschreiben spezifische Aktionen oder Entscheidungen, die unternommen oder getroffen werden müssen, wenn der Algorithmus voranschreitet. Wenn ein Mikrocontroller (oder ein Äquivalent) eingesetzt wird, bilden die hierin dargestellten Flussdiagramme die Grundlage für ein „Steuerprogramm", dass durch einen solchen Mikrocontroller (oder ein Äquivalent) verwendet werden kann, um die gewünschte Steuerung der Stimulationsvorrichtung zu bewirken. Der Fachmann auf dem Gebiet kann leicht ein solches Steuerprogramm auf der Grundlage der Flussdiagramme und anderer hierin dargestellter Beschreibungen schreiben. Im Flussdiagramm von 5 sind die durch die implantierbare Vorrichtung von 2 durchgeführten Operationen in der Mitte gezeigt, die Operationen, die durch die externe Programmiereinrichtung von 3 durchgeführt werden, sind auf der linken Seite gezeigt und die Operationen, die durch den Nachttisch-Monitor von 4 durchgeführt werden, sind auf der rechten Seite gezeigt.
Kurz, das Verfahren von 5 dient dazu, um 1) zu verifizieren, dass verschriebene Antiarrhythmika von einem Patienten ordnungsgemäß eingenommen werden, 2) die Effizienz der Arzneimittel zu verifizieren, und 3) Warnsignale zu erzeugen, wenn dies erforderlich ist. Techniken zum automatischen Steuern einer implantierten Arzneimittelpumpe oder zum automatischen Anpassen von Stimulationssteuerparametern sind unten unter Bezugnahme auf 11 und 12 beschrieben.
Zuerst gibt der Mediziner während eines Sprechstundenbesuchs bei Schritt 300 die Namen aller an den Patienten verschriebenen Antiarrhythmika in die externe Programmiereinrichtung ein. Die Liste der verschriebenen Arzneimittel wird in Schritt 302 an die implantierbare Vorrichtung, die innerhalb des Patienten implantiert ist, übertragen, um sie dort zu speichern. Alternativ dazu oder zusätzlich, können Listen von Zielmerkmalen oder Zielmerkmalstrends übertragen werden. Obwohl in 5 nicht gezeigt, können durch den Mediziner auch zahlreiche Programmiersteuerparameter in die externe Programmiereinrichtung eingegeben und an die implantierte Vorrichtung übertragen werden, zum Programmieren verschiedener Operationen der Vorrichtung. Zu Beispielen zählen Steuerparameter zum Einstellen des Stimulationsmodus der Vorrichtung oder zum Steuern der Aggressivität der Overdrive-Stimulation (unter der Annahme, dass die Vorrichtung zur Durchführung der Overdrive-Stimulation konfiguriert ist). Normalerweise werden die verschiedenen Steuerparameter durch den Mediziner teilweise basierend auf der Annahme, dass die verschriebenen Antiarrhythmika tatsächlich durch den Patienten eingenommen werden und angemessen wirksam sind, ausgewählt. Dementsprechend werden die oben genannten Warnsignale erzeugt, wenn die implantierte Vorrichtung erkennt, dass entweder die Arzneimittel durch den Patienten nicht eingenommen werden oder unwirksam sind.
Beim Empfang von Daten, die von der externen Programmiereinrichtung übertragen werden, greift die implantierte Vorrichtung in Schritt 304 auf eine Arzneimittelauswirkungstabelle zu, um Werte abzurufen, die repräsentativ für die Auswirkungen der verschriebenen Arzneimittel auf die elektrischen Herzsignale des Patienten sind, insbesondere die Form und die Zeitsteuerung (d. h. entsprechende Verzögerung oder Intervall) von P-Wellen, R-Wellen, T-Wellen, atrial evozierten Reaktionen (AERs) und ventrikulär evozierten Reaktionen (VERs). Alternativ dazu können die Werte der Arzneimittelauswirkungstabelle von der externen Programmiereinrichtung empfangen werden. In jedem Fall gruppiert die Tabelle Arzneimittel gemäß dem Vaughn-Williams-Klassifizierungssystem und stellt einen einzelnen Satz von Arzneimittelauswirkungswerten für jede Klasse von Arzneimitteln bereit. Alternativ dazu können separate Sätze von Werten für einzelne Arzneimittel innerhalb jeder Klasse bereitgestellt werden. Jedoch haben im Allgemeinen alle Arzneimittel innerhalb einer gegebenen Klasse die gleichen Auswirkungen auf die elektrischen Herzsignale des Patienten, und so ist ein einzelner Satz von Werten pro Arzneimittelklasse ausreichend. Die Arzneimittelauswirkungswerte sind unten unter Bezugnahme auf TABELLE II detaillierter beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass das hierin verwendete Vaughn-Williams-Klassifizierungsschema auf theoretisch eindeutigen Mechanismen der Arzneimittelaktion basiert. Einige dieser Mechanismen haben vorhersehbare Auswirkungen auf das Elektrokardiogramm. Von diesen Auswirkungen kann die Klasse des vom Patienten eingenommenen Arzneimittels abgeleitet werden. Jedoch zeigt jedes beliebige Arzneimittel in der Realität wahrscheinlich mehrere Aktionsmechanismen, alle davon in verschiedenen Maßen. Daher dienen in einigen Fällen die Techniken der Erfindung zur Bestimmung der wahrscheinlichsten Arzneimittelklasse anstatt der endgültigen Be stimmung der spezifischen Arzneimittelklasse.
Beginnend mit Schritt 306 beginnt die implantierte Vorrichtung mit dem Erkennen der elektrischen Herzsignale des Patienten, d. h. der IEGM-Signale (oder greift auf bereits gespeicherte Merkmalsdaten zu, wie Merkmalsverlaufsdaten oder Merkmalsdurchschnitte). Einige Merkmale, zum Beispiel die R-Wellen-Dauer, können unter Verwendung einer Fernabtastkonfiguration möglicherweise wirkungsvoller gemessen werden. Dies kann durch die Herzsignal-Analyseeinheit (Einheit 152 von 2) erreicht werden, welche die elektronische Schalterkonfigurationseinheit (Einheit 74 von 2) über den Steuerpfad (Pfad 80 von 2) steuert, um zum Beispiel eine A_R-Ring-Kasten-Konfiguration auszuwählen, während die R-Wellen-Dauer gemessen wird. In Schritt 308 identifiziert die Überwachungseinheit für die Effizienz des Antiarrhythmikums (Einheit 150 von 2) einzelne Merkmale der IEGM-Signale, d. h. die Form, die Dauer und den relativen Abstand der P-Wellen, R-Wellen und T-Wellen, und vergleicht die Merkmale mit entsprechenden Merkmalen in den Arzneimittelauswirkungswerten, um zu verifizieren, dass die elektrischen Herzsignale des Patienten die Auswirkungen zeigen, welche für die verschriebenen Arzneimittel erwartet werden. Wenn die elektrischen Herzsignale des Patienten nicht die Auswirkungen einer der Klassen der verschriebenen Arzneimittel zeigen, speichert die Überwachungseinheit für die Effizienz des Antiarrhythmikums Diagnoseinformationen, welche anzeigen, dass der Patient die verschriebenen Arzneimittel wahrscheinlich nicht eingenommen hat. Wenn die elektrischen Herzsignale des Patienten die Auswirkungen einer anderen Klasse von Arzneimitteln als der verschriebenen zeigen, speichert die Überwachungseinheit für die Effizienz des Antiarrhythmikums Diagnoseinformationen, welche anzeigen, dass der Patient wahrscheinlich das falsche Arzneimittel eingenommen hat (vielleicht aufgrund einer verpassten Umstellung von einem zuvor verschriebenen Arzneimittel auf ein neu verschriebenes Arzneimittel). Wenn die elektrischen Herzsignale des Patienten die Auswirkungen der verschriebenen Arzneimittelklasse zeigen, die Auswirkungen jedoch geringer als erwartet sind, speichert die Überwachungseinheit für die Effizient des Antiarrhythmikums Diagnoseinformationen, welche eine mögliche Ineffizienz des Arzneimittels anzeigen (vielleicht aufgrund der Entwicklung einer Immunität gegenüber dem Arzneimittel oder einer negativen Arzneimittelwechselwirkung). Wenn die elektrischen Herzsignale des Patienten die Auswirkungen der verschriebenen Arzneimittelklasse zeigen, die Auswirkungen jedoch größer sind als erwartet, speichert die Überwachungseinheit für die Effizienz des Antiarrhythmikums Diagnoseinformationen, welche die gesteigerte Effizienz anzeigen (vielleicht aufgrund einer Verbesserung des kardiovaskulären Zustandes des Patienten).
Auch können in Schritt 308 Diagnosedaten von verschiedenen physiologischen Sensoren, wie Aktivitäts-, Blutdruck-, Blutsauerstoff-, Atemminuten- oder Impedanzsensoren, gesammelt und gespeichert werden. Die in Schritt 308 entwickelten Diagnoseinformationen werden zeitgestempelt und gespeichert, dann kehrt die Verarbeitung zu Schritt 306 zurück, in welchem zusätzliche IEGM-Signale durch die Überwachungseinheit für die Effizienz des Antiarrhythmikums analysiert werden, und es werden zusätzliche Diagnoseinformationen entwickelt. Die Diagnoseinformationen werden periodisch gemittelt, und wenn die gemittelten Daten mögliche Probleme mit der Übereinstimmung des verschriebenen Arzneimittels oder der Arzneimitteleffizienz anzeigen, wird in Schritt 310 ein Warnsignal an den Nachttisch-Monitor übertragen. Es können gleitende Mittelwerte eingesetzt werden. Vorzugsweise wird eine ausreichende Datenmenge verarbeitet, um eine zuverlässige Schlussfolgerung zu garantieren, bevor Warnsignale erzeugt werden. Daten von den physiologischen Sensoren können verwendet werden, um die Arzneimitteleffizienzschlussfolgerungen zu bestätigen. Als ein Beispiel kann ein RT-(oder QT-)Intervallsensor verwendet werden, um eine Feststellung der Arzneimitteleffizienz zu bestätigen, welche das RT-Intervall beeinflusst.
In einer Ausführungsform werden die elektrischen Herzsignale des Patienten nur analysiert, während der Patient schläft (wie durch die Aktivitätssensoren erkannt), und Warnsignale werden nur erzeugt, wenn die Diagnosedaten aus mehreren Nächten bestätigen, dass der Patient das verschriebene Arzneimittel nicht eingenommen hat oder dass das verschriebene Arzneimittel nicht das erwartete Effizienzniveau erreicht. Alternativ dazu kann die Analyse zu einer bestimmten Tageszeit ausgelöst werden (z. B. 3:00 Uhr morgens), oder sie kann vollständig oder teilweise auf der Grundlage eines anderen Kriteriums ausgelöst werden, wie das Einsetzen einer vorprogrammierten Ruhefrequenz, das Überschreiten eines vorbestimmten Schwellenwertes durch die Ausgabe eines 24-Stunden-Grundfrequenzalgorithmus oder das Überschreiten eines vorbestimmten Schwellenwertes durch eine von einem Sensor angezeigte Frequenz. Alternativ dazu kann der Mediziner die Analyse manuell per Telemetrie initiieren. Nachdem die Analyse begonnen hat, kann die Überwachungseinheit, anstatt auf das Eintreten bestimmter Ereignisse wie AERs oder VERs zu warten, so programmiert sein, dass sie solche Ereignisse auslöst, um eine angemessene Anzahl von Ereignisvorfällen für eine zuverlässige Arzneimitteleffizienzanalyse sicherzustellen.
In jedem Fall erzeugt, nachdem in Schritt 312 ein Warnsignal durch den Nachttisch-Monitor empfangen wurde, der Monitor in Schritt 314 eine Warnung an den Patienten, wie eine der oben aufgeführten Warnungen. Unter der Annahme, dass der Nachttisch-Monitor mit der externen Programmiereinrichtung des Mediziners verbunden ist (wie bei dem System von 4), werden alle Warnsignale und Bestätigungssignale direkt vom Nachttisch-Monitor an die Programmiereinrichtung weitergeleitet, um den Mediziner zu alarmieren. Daher muss der Patient den Mediziner nicht über Arzneimitteleffizienzbedenken informieren. Außerdem überträgt, wenn Arzneimitteleffizienzprobleme erkannt werden, die implantierte Vorrichtung bevorzugt die in Schritt 308 abgeleiteten Diagnosedaten (einschließlich exemplarische IEGM-Signale) an den Nachttisch-Monitor zum Weiterleiten an die Programmiereinrichtung, um dem Mediziner den direkten Zugriff auf die Daten und deren Überprüfung zu gestatten. Auf diese Art und Weise kann der Mediziner unabhängig die Arzneimitteleffizienz-Schlussfolgerungen bestätigen, die durch die Überwachungseinheit für die Effizienz des Antiarrhythmikums gezogen wurden.
Für den spezifischen Fall von Antiarrhythmika, die dazu neigen, die RT-Intervalle signifikant zu verlängern, was zum Risiko einer Torsades-de-pointes-Tachykardie fuhrt, wie Quinidin oder Sotalol, kann die Überwachungseinheit so programmiert sein, dass sie ein Benachrichtigungssignal erzeugt, wenn der RT-Intervall in den nominalen Zustand zurückgekehrt ist. Wie bereits oben festgestellt, ist es entscheidend, dass Patienten, die solche Arzneimittel erhalten, in einer Ruhelage verbleiben, bis die RT-Intervalle in einen nominalen Zustand zurückgekehrt sind. Wird nicht geruht, kann dies die Herzfrequenz erhöhen, was in Kombination mit den erhöhten RT-Intervallen eine Torsades-de-pointes-Tachykardie oder andere Arten potentiell tödlicher Arrhythmien auslösen kann. Zur Bereitstellung einer Benachrichtigung, dass der Patient seine normalen Aktivitäten wieder aufnehmen kann, überwacht die Arzneimitteleffizienz-Überwachungseinheit die RT-Intervalle nach der Verabreichung des Antiarrhythmikums und vergleicht die RT-Intervalle mit einem Schwellenwert, der repräsentativ für die nominalen RT-Intervalle für den Patienten ist. Nachdem die RT-Intervalle in einen nominalen Zustand zurückgekehrt sind, wird ein entsprechendes Benachrichtigungssignal an den Nachttisch-Monitor und/oder die externe Programmiereinrichtung weitergeleitet. Dieses RT-Intervall-Benachrichtigungsmerkmal kann zum Beispiel aktiviert werden, indem der Patient (oder Mediziner) den Nachttisch-Monitor (oder die externe Programmiereinrichtung) manuell steuert, um ein Aktivierungssignal an die implantierte Vorrichtung weiterzuleiten, wenn der Patient das Arzneimittel einnimmt. Danach überwacht die Überwachungseinheit spezifisch die RT-Intervalle (zusammen mit allen anderen laufenden Überwachungsaufgaben) und gibt das Benachrichtigungssignal zu einer angemessenen Zeit aus. Alternativ dazu kann die Überwachungsvorrichtung so programmiert sein, dass sie die Verabreichung des Arzneimittels basierend auf seinen Auswirkungen auf die RT-Intervalle und andere Herzsignalmerkmale erkennt, und dann das Benachrichtigungssignal erzeugt, nachdem die RT-Intervalle in den nominalen Zustand zurückgekehrt sind.
Somit stellt 5 einen Überblick über ein Verfahren zur automatischen Überwachung und Verifizierung der Antiarrhythmika-Effizienz bereit. Einzelne Merkmale der Herzsignale des Patienten (wie die VER oder die R-Wellen-Breite, der RT-Intervall usw.) werden mit gespeicherten Werten verglichen, die repräsentativ für die Auswirkungen auf die Merkmale sind, die durch die verschiedenen Klassen von Antiarrhythmika verursacht werden, um die Arzneimittelklasse zu identifizieren, die durch den Patienten eingenommen wurde, und ihre Effizienz zu bewerten. Spezifischer sind für jede Arzneimittelklasse ein oder mehrere Werte gespeichert, welche die Auswirkungen, wenn vorhanden, darstellen, welche die Arzneimittel innerhalb der Klasse auf die Form, die Dauer und die relative Zeitsteuerung der P-Wellen, R-Wellen, T-Wellen, AERs und VERs haben. Bei AERs und VERs bezieht sich die Dauer auf die Verzögerung von der Bereitstellung eines Stimulationsimpulses bis zur resultierenden evozierten Reaktion. Bei P-Wellen, R-Wellen und T-Wellen bezieht sich die Zeitsteuerung auf die Intervalle dazwischen – spezifisch auf das PR-Intervall und die RT-Intervalle. Abhängig von der spezifischen Implementierung, 1) repräsentieren die Arzneimittelauswirkungswerte qualitative Änderungen oder Trends in den Merkmalen verursacht durch das Arzneimittel (z. B. spezifizieren die Werte, ob erwartet wird, dass sich das PR-Intervall durch eine bestimmte Arzneimittelklasse erhöht oder verringert) oder 2) stellen sie eine Vorlage bereit, welche die erwarteten resultierenden Merkmale absolut quantifiziert (z. B. spezifizieren die Werte die erwartete Dauer des resultierenden PR-Intervalls in Millisekunden) oder 3) stellen sie eine Vorlage bereit, welche erwartete Veränderungen oder Trends in Merkmalen quantifiziert (z. B. 10% Verkürzung der VER-Dauer). Wenn trendbasierte Veränderungen dargestellt werden, vergleicht die Überwachungseinheit für die Effizienz des Antiarrhythmikums die Herzsignalmerkmale des Patienten, die erkannt wurden, bevor das Arzneimittel verabreicht wurde, mit entsprechenden Merkmalen, die erkannt wurden, nachdem das Arzneimittel eingenommen wurde, um zu verifizieren, dass das Arzneimittel die erwarteten Veränderungen im Herzsignal verursacht. Wenn stattdessen vorlagenbasierte Merkmale dargestellt werden, vergleicht die Analyseeinheit Herzsignalmerkmale, die erkannt wurden, nachdem das Arzneimittel eingenommen wurde, mit zuvor gespeicherten Vorlagen, um zu verifizieren, dass die erkannten Merkmale mit den gespeicherten Vorlagen übereinstimmen. Es kann auch eine Kombination beider Ansätze eingesetzt werden.
a. Trendbasierter Vergleich
Für den trendbasierten Ansatz ist die Vergleichsoperation (Schritt 308 von 5) in 6 veranschaulicht. Zu Beginn verarbeitet die Analyseeinheit (Einheit 152 von 2) in Schritt 330 neue elektrische Herzsignale des Patienten, um folgende Ereignisse zu identifizieren: P-Wellen, R-Wellen oder AERs und VERs und T-Wellen, gemäß des aktuellen Stimulationsmodus. Dann verarbeitet die Analyseeinheit die Elektrokardiogramme der identifizierten Ereignisse, um Mittelwerte für mehrere vordefinierte Merkmale abzuleiten, insbesondere die Dauer und den Anstieg. Außerdem werden die durchschnittlichen Zeitsteuerungsintervalle für unstimulierte PR- und RT-Intervalle oder stimulierte A-R- und V-T-Intervalle abgeleitet, wieder gemäß des aktuellen Stimulationsmodus. Die Variabilität der oben genannten Zeitsteuerungsintervalle wird auch abgeleitet. Bei Stimulation wird die Durchschnittsdauer für die AER und die VER erkannt. Die Sinusfrequenz wird auch erkannt, und sie wird zum Beispiel zum Normalisieren der erkannten Werte verwendet, um einen zuverlässigen Vergleich der Signalmerkmale zuzulassen. So können zum Beispiel RT-Intervalle zuerst basierend auf der Sinusfrequenz normalisiert werden, bevor sie zusammen gemittelt werden. Die Variabilität zum Beispiel des Sinusintervalls kann berechnet werden, indem ein Verlauf mehrerer vorhergehender Intervalle im Speicher behalten und jede einer Reihe gut verstandener Berechnungen angewandt wird, wie die, die durch die folgende Formel beschrieben wird: S2 = SUMP=1 zu N(XP – M)2/(N – 1)wobei S die Varianz einer Probe ist, N die Anzahl der abgetasteten Intervalle ist, M der Durchschnitt der abgetasteten Intervalle ist, X_P die P-te von N gespeicherten Proben darstellt und die Variabilität als S definiert ist. In der vorliegenden Anwendung ist N vorzugsweise konstant, wobei Beispielwerte 32, 64 oder 100 sind. Weil N bekannt und konstant ist, kann das Variabilitätsmerkmal durch folgende vereinfachte Formel definiert werden: Variabilität = SUMP=1 zu N(ABS(XP – M)).
ABS () definiert die Funktion des absoluten Wertes. Die Variabilität kann auch durch andere Verfahren definiert werden, wie die, die in US-Patentschrift Nr. 5,941,831 „Method for Diagnosing Cardiac Arrhythmies Using Interval Variability", welche durch Verweis hierin eingefügt ist, gelehrt werden. Die Variabilität wird vorzugsweise auch für die Sinusfrequenz normalisiert. Variabilitätsmessungen können auch gemittelt werden. Durchschnitte basieren vorzugsweise auf den IEGM-Signalen mehrerer Stunden, die erkannt wurden, während der Patient geschlafen hat.
Außerdem kann im Allgemeinen jeder quantifizierbare Aspekt der Morphologie eines elektrischen Herzereignisses potentiell als ein Analysemerkmal verwendet werden. Routineexperimente können durchgeführt werden, um nützliche morphologische Merkmale zu identifizieren. Für Morphologieanalysetechniken, siehe US-Patentschrift Nr. 5,779,645 von Olson et al. und US-Patentschrift Nr. 6,516,219 von Street.
Die verschiedenen zu erkennenden Merkmale sind in TABELLE II aufgelistet. Es sei darauf hingewiesen, dass TABELLE II lediglich exemplarisch einen Satz von Herzsignalmerkmalen zeigt, die verwendet werden können, um Arzneimitteleffizienz zu verifizieren, und in anderen Implementierungen können stattdessen zusätzliche oder alternative Merkmale verwendet werden (solange die Merkmale ausreichend sind, um das eindeutige Identifizieren jeder der Arzneimittelklassen zuzulassen). Zusätzliche Informationen in Bezug auf exemplarische Merkmalssätze sind unten bereitgestellt.
TABELLE II
In Schritt 332 werden die gespeicherten Mittelwerte für die entsprechenden Merkmale aus dem Speicher abgerufen. Die gespeicherten Werte werden vorzugsweise aus den elektrischen Herzsignalen des Patienten abgeleitet, die vor der Einnahme des verschriebenen Antiarrhythmikums verarbeitet wurden. Zum Beispiel kann während eines Sprechstundenbesuchs, bei welchem ein Antiarrhythmikum verschrieben wird, der Mediziner die implantierte Vorrichtung so programmieren, dass sie Mittelwerte für die verschiedenen Merkmale in der darauf folgenden Nacht aufzeichnet, während der Patient schläft, und weist dann den Patienten an, mit der Einnahme des neuen Antiarrhythmikums am folgenden Tag zu beginnen. In jedem Fall wird in Schritt 334 jeder Mittelwert (abgeleitet in Schritt 320) mit dem entsprechenden Durchschnitt (abgerufen in Schritt 332) verglichen, um signifikante Änderungen zu erkennen, falls vorhanden, die durch das verschriebene Arzneimittel verursacht wurden. Der Vergleich in Schritt 334 kann vorprogrammierte Schwellenwert-Prozentsätze wie 10% oder 20% verwenden, um die Menge der Veränderung, die als „signifikant" eingestuft wird zu spezifizieren. In jedem Fall schlussfolgert, wenn in Schritt 334 keine Veränderungen erkannt werden, die Analyseeinheit dadurch in Schritt 336, dass das verschriebene Antiarrhythmikum entweder nicht vom Patienten eingenommen wurde oder unwirksam war, und ein entsprechendes Warnsignal wird an den Patienten ausgegeben (Schritt 314 von 5). Wenn signifikante Veränderungen erkannt werden, vergleicht die Überwachungseinheit für die Effizienz des Antiarrhythmikums in Schritt 338 die erkannten Veränderungen mit den gespeicherten Trendwerten, die repräsentativ für Veränderungen sind, von denen erwartet wird, dass sie durch das verschriebene Arzneimittel verursacht werden.
Wenn die in den elektrischen Herzsignalen des Patienten erkannten Veränderungen korrekt mit den gespeicherten Trendwerten übereinstimmen, schlussfolgert die Analyseeinheit dadurch in Schritt 340, dass das korrekte verschriebene Antiarrhythmikum durch den Patienten eingenommen wurde und wirksam ist, und ein entsprechendes Bestätigungssignal wird an den Patienten ausgegeben (Schritt 314 von 5). Wenn die erkannten Veränderungen nicht mit den gespeicherten Trendwerten übereinstimmen, vergleicht die Analyseeinheit in Schritt 342 die erkannten Veränderungen mit gespeicherten Trendwerten für alle anderen Klassen von Antiarrhythmika. Wenn eine Übereinstimmung gefunden wird, schlussfolgert die Analyseeinheit daraus in Schritt 344, dass das falsche Antiarrhythmikum durch den Patienten eingenommen wurde. Wenn noch immer keine Übereinstimmung gefunden wird, wird in Schritt 346 ein entsprechendes Warnsignal ausgegeben, welches anzeigt, dass signifikante Veränderungen in den elektrischen Herzsignalen erkannt wurden, diese Veränderungen jedoch nicht mit den für eine der Klassen von Antiarrhythmika erwarteten übereingestimmt hat.
Der Vergleich von Schritt 338 erfolgt durch den Zugriff auf eine oder mehrere gespeicherte Trendtabellen, welche erwartete Veränderungen bei ausgewählten Merkmalen auflisten. Auf der Grundlage der Informationen in den Trendtabellen identifiziert die Analyseeinheit die bestimmte Klasse von Antiarrhythmika, die am wahrscheinlichsten durch den Patienten eingenommen wurde, unter der Annahme, dass das Arzneimittel einigermaßen wirksam ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die Analyseeinheit nicht alle der Herzsignalmerkmale erkennen oder analysieren muss, die in TABELLE II aufgelistet sind, sondern sie kann stattdessen Schlussfolgerungen auf der Grundlage von ausgewählten Kombinationen (oder Teilmengen) von Merkmalen, die in die Einheit programmiert sind, ziehen. Zum Beispiel zeigen erhöhte RT-Intervalle (oder V-T-Intervalle) und/oder ein verringerter T-Wellen-Anstieg die wahrscheinliche Gegenwart von Arzneimitteln der Klasse 1A oder Klasse III an. Klasse 1A ist jedoch wahrscheinlicher, wenn die oben genannten Auswirkungen von einer Verringerung des R-Wellen-Anstiegs und/oder einer Erhöhung der R-Wellen-Dauer begleitet werden. Arzneimittel der Klasse IB können speziell durch ein verringertes RT-Intervall (oder V-T-Intervall) kombiniert mit minimalen Veränderungen anderer Merkmale identifiziert werden. Arzneimittel der Klasse IC können speziell auf der Grundlage einer Kombination aus verringertem P-Wellen- und R-Wellen-Anstieg (oder AER- oder VER-Anstieg) und/oder erhöhter P-Wellen- und R-Wellen-Dauer (oder AER- und VER-Dauer) bei unverändertem T-Wellen-Anstieg und unveränderter RT-(oder V-T-)Dauer identifiziert werden. Ein erhöhtes PR-Intervall kombiniert mit einem erhöhten Sinusintervall zeigt die wahrscheinliche Gegenwart von Arzneimitteln der Klasse II oder Klasse IV an. Jedoch ist ein Arzneimittel der Klasse II wahrscheinlicher, wenn auch eine verringerte Variabilität im Sinusintervall und PR-Intervall beobachtet wird. Arzneimittel der Klasse IV werden speziell auf der Grundlage einer Kombination aus erhöhter PR- (oder A-R-) Dauer und erhöhtem Sinusintervall zusammen mit minimalen Veränderungen anderer Merkmale identifiziert.
Zahlreiche andere Teilmengen von Merkmalen können für die spezielle Identifikation der verschiedenen Arzneimittelklassen bestimmt werden. Die TABELLEN III–VIII listen die erwarteten Veränderungen, falls vorhanden, bei jedem Herzsignalmerkmal von TABELLE II für jede der derzeit anerkannten Klassen von Antiarrhythmika auf. Für neue Klassen von Antiarrhythmika, die möglicherweise entwickelt werden, können durch den Fachmann auf dem Gebiet basierend auf routinemäßigen Arzneimittelanalysestudien ähnliche Tabellen erstellt werden, und dann können bestimmte Kombinationen von Merkmalen für die spezielle Identifikation jeden Arzneimittels innerhalb der neuen Klasse basierend auf den Auswirkungen auf die elektrischen Herzsignale des Patienten ausgewählt werden. Daher ist die Erfindung nicht auf die Verwendung mit den bestimmten Klassen von Antiarrhythmika begrenzt, die in Tabelle III–VIII aufgeführt sind.
TABELLE III

TABELLE IV
TABELLE V

TABELLE VI
TABELLE VII

TABELLE VIII

Die Werte von TABELLE III–VIII wurden basierend auf gut bekannten Auswirkungen auf elektrische Herzsignale, die durch die verschiedenen Klassen von Antiarrhythmika verursacht werden, abgeleitet. 7 veranschaulicht die Auswirkungen von Arzneimitteln der Klasse IC auf die verschiedenen Phasen eines Herzsignals. Spezifischer veranschaulicht 7 das Aktionspotential für eine einzelne ventrikuläre Myokardzelle zusammen mit dem Breitband-IEGM-Signal, das unter Verwendung einer bipolaren Abtastelektrode, die nahe der Zelle positioniert ist, erkannt wird. Die verschiedenen in 7 gezeigten Phasen sind Folgende:

Phase 0	Transienter Na⁺-Einwärtsstrom (I_Na)
Phase 1	Deaktivierung des I_N _, transienter K⁺-Auswärtsstrom (I_qr)
Phase 2	Membranleitfähigkeit verringert, langsamer Ca²⁺-Einwärtskanal offen (I_si)
Phase 3	K^~-Auswärtskanal (I_X1)
Phase 3	„Schrittmacherstrom" (Knoten-/Purkinje-Zellen) Einwärts-Na⁺ (I_f)

Hintergrundströme: Einwärts-Na⁺ und -Ca²⁺ (I_K1); neigt zum Depolarisieren des Auswärts-K+ (I_K1); neigt zum Repolarisieren.
Arzneimittel der Klasse IC verringern den maximalen positive Anstieg und die Breite der AER und VER sowie der P-Wellen und R-Wellen, weil Arzneimittel der Klasse IC Natriumkanäle blockieren, wodurch die Depolarisierung von Myokardgewebe der Phase 0 wie in 7 gezeigt verlangsamt wird. Dies wiederum verringert die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Depolarisierung, wodurch verursacht wird, dass die sich ausbreitende Welle der Depolarisierung länger in der Umgebung der Abtastelektrode verbleibt, wodurch wiederum eine länger anhaltende P-Welle, R-Welle, AER oder VER erzeugt wird. Andere Variable als die Ausbreitungsgeschwindigkeit (wie die Ausbreitungsrichtung) beeinflussen weniger wahrscheinlich die Merkmale der AER und VER als sie die Merkmale von P-Wellen und R-Wellen beeinflussen, und somit sind die AER- und VER-Merkmale vertrauenswürdigere Indikatoren.
Als ein weiteres Beispiel erhöhen Arzneimittel der Klasse IA und III die RT-Intervalle. Das RT-Intervall wird erhöht, weil diese Arzneimittel Kaliumkanäle hemmen und so den Prozess der Repolarisierung, d. h. Phase 3 des Aktionspotentials, verlangsamen und/oder verzögern. Es ist dieses Merkmal des Aktionspotentials erzeugt durch die ventrikulären Myokardzellen in der Nähe der Abtastelektrode, welches die T-Welle verursacht, die durch das IEGM erkannt wird. Die Verzögerung der Repolarisierung der Phase 3 hat die primäre Auswirkung der Verlängerung des RT-Intervalls. Eine ähnliche Schlussfolgerung gilt für den V-Impuls auf das T-Wellen-Intervall in einem ventrikulär stimulierten Zyklus. Der maximale Anstieg der T-Welle wird auch durch Arzneimittel der Klasse IA und III reduziert. Die Verringerung der Depolarisierungsrate der Phase 3 hat die primäre Auswirkung der Verringerung des maximalen Anstiegs der T-Welle.
Als noch ein weiteres Beispiel beeinflussen Arzneimittel der Klasse IV das PR-Intervall durch Hemmung des Kalziumkanals, welcher für die Depolarisierung der Phase 0 in den „langsam reagierenden" Zellen des AV-Knotens anstelle der Natriumkanäle verantwortlich ist. Durch die Verlangsamung der Depolarisierung der Phase 0 verringern Arzneimittel der Klasse IV die Ausbreitungsgeschwindigkeit durch den AV-Knoten und erhöhen dadurch das PR-Intervall. Eine ähnliche Schlussfolgerung gilt für den A-Impuls auf das R-Wellen-Intervall in einem atrial stimulierten Zyklus.
b. Vorlagenbasierter Vergleich
Für den vorlagenbasierten Ansatz ist die Vergleichsoperation, die durch die Überwachungseinheit für die Effizienz des Antiarrhythmikums (Schritt 308 von 5) durchgeführt wird, in 8 veranschaulicht. In Schritt 350 verarbeitet die Analyseeinheit neue elektrische Herzsignale des Patienten zum Ableiten von Mittelwerten für die oben diskutierten verschiedenen Signalmerkmale wie Dauer und Anstieg, sowie zum Ableiten einer Durchschnittsform für das Signalmerkmal. Mit anderen Worten, es wird eine Tabelle ähnlich der TABELLE II erstellt, welche jedoch zusätzlich die durchschnittlichen erkannten Formen für die P-Welle, R-Welle, T-Welle, AER und VER, die in den elektrischen Herzsignalen der Patienten gefunden werden, bereitstellt. 9 veranschaulicht eine exemplarische Durchschnittsform für erkannte R-Wellen des Patienten. Wie beim trendbasierten Ansatz basieren die Durchschnitte vorzugsweise auf mehreren Stunden von IEGM-Signalen, die erkannt wurden, während der Patient schläft, und Anpassungen werden anhand der durchschnittlichen Sinusfrequenz vorgenommen. In Schritt 352 werden zuvor gespeicherte Vorlagen aus dem Speicher abgerufen, welche repräsentativ für die Formen und Attributwerte sind, von denen erwartet wird, dass sie aufgrund der Verwendung der bestimmten Klasse von Antiarrhythmika, die dem Patienten verschrieben wurden, in den elektrischen Herzsignalen des Patienten vorliegen. Während zum Beispiel die R-Wellen bei Patienten, die ein Arzneimittel der Klasse IA einnehmen, eine Form (im Durchschnitt) zeigen können, können Patienten, die ein Arzneimittel des Klasse IV einnehmen, eine komplett unterschiedliche durchschnittliche R-Wellen-Form aufweisen. Erwartete Merkmale wie die erwarteten P-Wellen-Formen, R-Wellen-Formen usw. werden gespeichert, zum Beispiel unter Verwendung einzelner Amplitudenwerte als eine Funktion der Zeit oder unter Verwendung einer anderen geeigneten Signalformdarstellung, wie eine Polynomdarstellung. 10 veranschaulicht eine exemplarische R-Wellen-Vorlagenform, von der erwartet wird, dass sie aus der Verwendung eines Antiarrhythmikums der Klasse IA resultiert, die unter Verwendung einzelner Amplitudenwerte gespeichert wurde. Erwartete Attributwerte wie die P-Wellen-Amplitude, die PR-Intervall-Dauer, der T-Wellen-Anstieg usw. sind durch Bereiche von Werten dargestellt, normalerweise in Millisekunden oder Millivolt.
Die zuvor gespeicherten Vorlagenwerte sind vorzugsweise aus Studien auf der Grundlage von ganzen Populationen von Patienten, welche Antiarrhythmika erhalten, abgeleitet. Zum Beispiel werden IEGM-Signale von tausenden Patienten, die Arzneimittel der Klasse IA einnehmen, aufgezeichnet, und dann gemittelt, um die verschiedenen erwarteten Vorlagenwerte für die Klasse IA abzuleiten. Ebenso werden die IEGM-Signale von tausenden Patienten, die jede der anderen Arzneimittelklassen einnehmen, aufgezeichnet und gemittelt, um auch Vorlagenwerte für diese Arzneimittelklassen abzuleiten. Mit anderen Worten, ein Satz von Tabellen ähnlich der TABELLEN III–VIII wird erstellt, welcher jedoch die erwarteten Attributwerte anstatt lediglich der Trendwerte bereitstellt, und außerdem die durchschnittlichen Formen für die P-Welle, R- Welle, T-Welle, AER und VER bereitstellt, welche in den elektrischen Herzsignalen des Patienten gefunden werden. Vorzugsweise werden die IEGM-Signale von Patienten unterschiedlicher Altersgruppen und unterschiedlichen Geschlechts getrennt gemittelt, um zuverlässigere Vorlagen zur Verwendung bei einzelnen Patienten bereitzustellen. Dann wird bei einem bestimmten Patienten die im Patienten implantierte Vorrichtung nur unter Verwendung von Vorlagenwerten für das gleiche Geschlecht und die gleiche Altersgruppe programmiert. Die Vorlagen können ferner auf der Grundlage weiterer Patienteneigenschaften differenziert werden, wie der Größe, des Gewichts und der medizinischen Vorgeschichte. Idealerweise basieren die Vorlagen, die zur Verwendung bei einem bestimmten Patienten gespeichert sind, auf gemittelten IEGM-Signalen, die nur von ähnlichen Patienten abgeleitet sind. Aus diesem Grund sind hierein keine spezifischen Vorlagenwerte bereitgestellt.
In jedem Fall wird in Schritt 354 jeder Durchschnittswert oder jede Durchschnittsform (abgeleitet in Schritt 350) mit dem entsprechenden Vorlagenwert oder der entsprechenden Vorlagenform (abgeleitet in Schritt 352) verglichen, um eine Übereinstimmung zu erkennen. Wenn die Herzsignalmerkmale des Patienten korrekt mit der gespeicherten Vorlage übereinstimmen, schlussfolgert die Analyseeinheit dadurch in Schritt 356, dass das korrekte verschriebene Antiarrhythmikum durch den Patienten eingenommen wurde und wirksam war, und ein entsprechendes Bestätigungssignal wird an den Patienten ausgegeben (Schritt 314 von 5). Wenn nicht, fährt die Verarbeitung mit Schritt 358 fort, wobei Vorlagen für die anderen Klassen von Antiarrhythmika abgerufen und in Schritt 360 mit den erkannten Signalmerkmalen verglichen werden, um eine mögliche Übereinstimmung zu erkennen. Zum Beispiel kann die erkannte R-Wellen-Form von 9 in Schritt 354 mit der Vorlagen-R-Wellen-Form von 10 verglichen werden. Da sich die beiden Formen recht deutlich unterscheiden, wurde die Analyseeinheit keine Übereinstimmung erkennen, und es würden dann die Schritte 358 und 360 durchgeführt werden, um die R-Wellen-Form von 9 mit der R-Wellen-Vorlagen-Form für die anderen Klassen von Arzneimitteln zu vergleichen. Wenn in Schritt 360 eine Übereinstimmung erkannt wird, schlussfolgert die Analyseeinheit dadurch in Schritt 362, dass die falsche Klasse von Antiarrhythmika durch den Patienten eingenommen wurde, und es wird ein entsprechendes Warnsignal an den Patienten ausgegeben (Schritt 314 von 5). Wenn noch immer keine Übereinstimmung gefunden wird, wird in Schritt 364 ein entsprechendes Warnsignal ausgegeben, welches anzeigt, dass die elektrischen Herzsignale des Patienten nicht mit den erwateten Eigenschaften einer der Klassen von Antiarrhythmika übereinstimmen.
Was die Vergleiche angeht, kann der Vergleich von Merkmalsformen (wie die tatsächliche R-Wellen-Form im Vergleich zur erwarteten R-Wellen-Form) unter Verwendung einer Fehlerquadrattechnik durchgeführt werden, welche einen einzelnen Wert bereitstellt, der repräsentativ für die Ähnlichkeit der beiden Formen ist, der dann mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen werden kann, um so die Übereinstimmung zu beurteilen. Der Vergleich einzelner Werte (wie das tatsächliche PR-Intervall im Vergleich zum erwarteten PR-Intervall) kann durch die Bestimmung eines prozentualen Unterschiedes zwischen den Werte und das anschließende Vergleichen der Prozentunterschiede mit einem zuvor programmierten Schwellenwertprozentsatz zum Beurteilen der Übereinstimmung erfolgen. Darüber hinaus kann ein kompletter Satz von Vergleichswerten, die repräsentativ für die Unterschiede zwischen allen Merkmalen des Patientensignals und allen Vorlagenwerten sind, kombiniert werden, um einen einzelnen „metrischen" Wert für den Vergleich mit einem einzelnen metrischen Schwellenwert zum Beurteilen der Übereinstimmung zu ergeben. Wie verstanden werden wird, kann eine Vielzahl von Vergleichstechniken eingesetzt werden, die konsistent mit den allgemeinen Grundsätzen der Erfindung sind.
Was bisher beschrieben wurde, sind verschiedene Techniken zum Verifizieren der Übereinstimmung von Verschreibungsarzneimitteln und zum Beurteilen der Effizienz von Antiarrhythmika und zum Ausgeben entsprechender Warnsignale, wenn verschriebene Arzneimittel nicht eingenommen werden oder unwirksam sind. Obwohl hinsichtlich der Ausführungsform beschrieben, bei der die implantierte Vorrichtung die Arzneimitteleffizienzanalyse durchfährt, kann stattdessen auch die externe Programmiereinrichtung oder der Nachttisch-Monitor so programmiert sein, dass sie/er diese Funktion basierend auf den elektrischen Herzsignalen des Patienten, die von der implantierten Vorrichtung weitergeleitet wurden, durchführt. Im Folgenden sind Techniken zur Verwendung zusätzlicher Steuerung der implantierten Vorrichtung beschrieben, um entweder Arzneimittelpumpen zu steuern, die Bereitstellung von Antiarrhythmika angesichts einer Arzneimittelineffizienz anzupassen oder um Stimulationsparameter zu steuern, um Arzneimittelineffizienz zu kompensieren. Viele Aspekte der folgenden Techniken sind ähnlich der bereits beschriebenen Techniken, und es werden nur einschlägige Unterschiede detailliert beschrieben.
Automatische Steuerung von Arzneimittelpumpen
Das Verfahren von 11 dient der Beurteilung der Effizienz von Antiarrhythmika, die einem Patienten über eine Arzneimittelpumpe bereitgestellt werden, sowie der automatischen Einstellung der Dosierung der durch die Arzneimittelpumpe bereitgestellten Arzneimittel zur Aufrecherhaltung einer adäquaten Arzneimitteleffizienz. Warnsignale werden erzeugt, wenn trotz der Anpassungen der Dosierung, die durch die Arzneimittelpumpe bereitgestellt wird, noch keine adäquate Arzneimitteleffizienz erreicht wird. In Schritt 400 und 402 wird eine Liste von Antiarrhythmika, die in der Arzneimittelpumpe bereitgestellt sind, über die externe Programmiereinrichtung eingegeben und an die implantierte Vorrichtung übertragen. Alternativ dazu oder zusätzlich können Listen von Zielmerkmalen oder Zielmerkmalstrends übertragen werden. Es wird auch eine anfangs verschriebene Dosierung eingegeben und übertragen. Die Analyseeinheit der implantierten Vorrichtung greift in Schritt 404 auf eine Arzneimittelauswirkungstabelle zu, um Werte abzurufen, die repräsentativ für die Auswirkungen der aufgelisteten Arzneimittel auf die elektrischen Herzsignale des Patienten sind. Alternativ dazu werden die Arzneimittelauswirkungswerte von der externen Programmiereinrichtung empfangen. Außerdem können wie zuvor entweder trendbasierte oder vorlagenbasierte Werte verwendet werden. In Schritt 405 steuert die Arzneimittelpumpen-Steuereinheit (Einheit 158 von 2) die Arzneimittelpumpe zum Beginn der Bereitstellung der vorprogrammierten Dosierung des Antiarrhythmikums.
Die elektrischen Herzsignale des Patienten werden in Schritt 406 erkannt und in Schritt 408 mit zuvor gespeicherten Arzneimittelauswirkungswerten verglichen, um zu verifizieren, dass die elektrischen Herzsignale des Patienten die Auswirkungen zeigen, die für das durch die Arzneimittelpumpen bereitgestellte Arzneimittel erwartet werden. Der Vergleich in Schritt 408 ist vorzugsweise um einen angemessenen Zeitraum verzögert, damit das Arzneimittel wirken kann, normalerweise mindestens vierundzwanzig Stunden. In jedem Fall passt, wenn die elektrischen Herzsignale des Patienten nicht die erwarteten Auswirkungen zeigen, die Arzneimittelpumpen-Steuereinheit die Dosierung in Schritt 409 in einem Versuch zur Kompensierung an. Wenn die Antiarrhythmika keine ausreichende Effizienz erreichen, wird die Dosis erhöht. Wenn die Antiarrhythmika eine höhere Effizienz erreichen als erwartet, wird die Dosis verringert. In Schritt 410 werden periodisch Diagnoseinformationen an den Nachttisch-Monitor übertragen, welche die Effizienz des Arzneimittels und sämtliche Änderungen in der Dosierung, die durch die Arzneimittelpumpen-Steuereinheit vorgenommen wurden, anzeigen. Warnsignale werden in Schritt 414 erzeugt, wenn das Arzneimittel trotz einer Reihe von Anpassungen der Dosierung noch immer unwirksam ist. Warnsignale und Diagnoseinformationen werden in Schritt 416 auch an die Programmiereinrichtung weitergeleitet, zur Anzeige in Schritt 418.
Auf diese Art und Weise wird die Arzneimittelpumpe beim Versuch, eine Ineffizienz der Antiarrhythmika, die durch die Arzneimittelpumpe bereitgestellt werden zu kompensieren, automatisch gesteuert. Alternativ dazu kann anstelle der Verwendung der Arzneimittelpumpe als das einzige Bereitstellungssystem für das verschriebene Arzneimittel, die Arzneimittelpumpe stattdessen nur aktiviert werden, wenn sie benötigt wird, um die Arzneimitteldosierung zu erhöhen, um einen erkannten Mangel in der Effizienz des Arzneimittels, das durch den Patienten eingenommen wird zu kompensieren, oder um vielleicht eine Standarddosierung des Arzneimittels bereitzustellen, wenn der Patient vergessen hat, das Arzneimittel einzunehmen. Außerdem können, obwohl hinsichtlich der Ausführungsform beschrieben, bei der die implantierte Vorrichtung die Einstellungen der Arzneimittelpumpe steuert, auch die externe Programmiereinrichtung oder der Nachttisch-Monitor stattdessen so programmiert sein, dass sie/er diese Funktion basierend auf den elektrischen Herzsignalen des Patienten oder anderen Diagnoseinformationen, die von der implantierten Vorrichtung weitergeleitet wurden, durchführt.
Automatische Einstellung der Stimulations- und Defibrillationssteuerparameter
Das Verfahren von 12 dient der Beurteilung der Effizienz von Antiarrhythmika, die einem Patienten verschrieben wurden, sowie der automatischen Anpassung der Stimulations- oder Defibrillationssteuerparameter zum Kompensieren einer Arzneimittelineffizienz. In Schritt 500 und 502 wird die Liste der Antiarrhythmika, die dem Patienten verschrieben wurden, über die externe Programmiereinrichtung eingegeben und an die implantierte Vorrichtung übertragen. Alternativ dazu oder zusätzlich können Listen von Zielmerkmalen oder Zielmerkmalstrends übertragen werden. In Schritt 503 und 505 werden auch Anfangsstimulation- oder -defibrillationssteuerparameter, wie Overdrive-Stimulationssteuerparameter, über die externe Programmiereinrichtung eingegeben und an die implantierte Vorrichtung übertragen. Die Analyseeinheit der implantierten Vorrichtung greift in Schritt 504 entweder auf eine trendbasierte oder auf eine vorlagenbasierte Arzneimittelauswirkungstabelle zu, um Werte abzurufen, die repräsentativ für die Auswirkungen der verschriebenen Arzneimittel auf die elektrischen Herzsignale des Patienten sind. In Schritt 507 beginnt die implantierte Vorrichtung mit der Stimulation des Herzens, falls erforderlich, gemäß der Anfangssteuerparameter. Die Anfangssteuerparameter können zum Beispiel für im Allgemeinen nichtaggressive Overdrive-Stimulation sorgen.
Die elektrischen Herzsignale des Patienten werden beginnend mit Schritt 506 erkannt und in Schritt 508 mit den zuvor gespeicherten Arzneimittelauswirkungswerten verglichen, um zu verifizieren, dass die elektrischen Herzsignale des Patienten die Auswirkungen zeigen, die für das verschriebene Arzneimittel erwartet werden. Wenn die elektrischen Herzsignale des Patienten nicht die erwarteten Auswirkungen zeigen, passt die Steuerparameter-Einstelleinheit die Steuerparameter in Schritt 509 in einem Versuch der Kompensation an. Die Anpassungen können auf dem bestimmten Arzneimittel, welches dem Patienten verschrieben wurde, basieren. Zum Beispiel können bei Patienten, die Anti-Tachykardie-Arzneimittel erhalten, wenn die Arzneimittel keine ausreichende Effizienz erreichen, die Overdrive-Stimulationssteuerparameter angepasst werden, um die Overdrive-Stimulation aggressiver zu machen. Wenn Arzneimittel eine höhere Effizienz als erwartet erreichen, kann die Overdrive-Stimulation so gesteuert werden, dass sie weniger aggressiv ist, oder sie kann komplett abgesetzt werden. Außerdem können Anpassungen auf bestimmten Merkmalen des Herzsignals, von denen erwartet wird, dass sie durch das verschriebene Arzneimittel beeinflusst werden, basieren. Zum Beispiel können bei Patienten, welche Arzneimittel erhalten, die zum Erhöhen der Sinusfrequenz gedacht sind, wenn das Arzneimittel nicht tatsächlich die Sinusfrequenz erhöht, die Grundfrequenz-Steuerparameter angepasst werden, um die Grundfrequenz über die Stimulation automatisch zu erhöhen. Automatische Anpassungen der Steuerparameter sind nur innerhalb vorbestimmter Bereiche der Steuerparameterwerte und nur für bestimmte Steuerparameter zulässig, die durch den Mediziner spezifiziert werden. In Schritt 510 werden periodisch Diagnoseinformationen an den Nachttisch-Monitor übertragen, welche die Effizienz der Arzneimittel und sämtliche Änderungen der Steuerparameter, die durch die Überwachungseinheit für die Effizienz der Antiarrhythmika vorgenommen wurden, anzeigen. Warnsignale werden in Schritt 514 erzeugt, wenn weitere Anpassungen der Steuerparameter nicht zulässig sind (z. B. wenn die Steuerparameter bereits auf die maximalen oder minimalen zulässigen Werte angepasst wurden) oder anderweitig nicht erwartet wird, dass sie die Arzneimittelineffizienz adäquat kompensieren. Warnsignale und Diagnoseinformationen werden in Schritt 516 auch an die Programmiereinrichtung weitergeleitet, zur Anzeige in Schritt 518.
Auf diese Art und Weise werden die Stimulations- oder Defibrillationssteuerparameter beim Versuch der Kompensation einer unerwarteten Erhöhung oder Verringerung der Effizienz der Antiarrhythmika, die dem Patienten verschrieben wurden, automatisch angepasst. Eine Vielzahl von Stimulations- und Defibrillationssteuerparametern kann durch den Mediziner für die automatische Anpassung ausgewählt werden, einschließlich Parameter, welche den Stimulationsmodus der Vorrichtung spezifizieren, wie, ob die Vorrichtung in einem Dualkammer-Modus oder einem Einzelkammer-Modus arbeiten soll, die Art der durchzuführenden Reaktion, wenn eine Schrittmacher-mediierte Tachykardie (PMT – pacemaker mediated tachycardia) oder eine präventrikuläre Kontraktion (PVC – pre-ventricular contraction) erkannt wird, und ob Frequenzreaktionssensoren der Vorrichtung (wie Atemminutensensoren) ein- oder ausgeschaltet werden sollen. Zu weiteren Steuerparametern, die automatisch angepasst werden können, zählen die Stimulationsgrundfrequenz, die maximale Verfolgungsfrequenz, die Sensorfrequenz, der Sensoranstieg und der Sensorschwellenwert der implantierten Vorrichtung, Overdrive-Stimulationssteuerparameter und Defibrillationssteuerparameter.
Was die Overdrive-Stimulation angeht, können die Steuerparameter Folgendes spezifizieren: 1) die Overdrive-Stimulations-Reaktionsfunktion oder den Reaktions „anstieg"; 2) die Anzahl der Overdrive-Ereignisse; 3) die Erholungsfrequenz; 4) die Grundfrequenz; 5) die Ruhefrequenz, und 6) 24-Stunden-Grundfrequenz. Kurz, die Overdrive-Stimulations-Reaktionsfunktion spezifiziert eine Overdrive-Stimulationsfrequenz, die anzuwenden ist, wenn Overdrive-Stimulation ausgelöst wird, wobei die Overdrive-Stimulationsfrequenz abhängig ist von der erkannten Herzfrequenz. Overdrive-Stimulation wird zum Beispiel bei Erkennung von zwei aufeinander folgenden intrinsischen Herzschlagen ausgelöst. Die Anzahl der Overdrive-Ereignisse spezifiziert die Anzahl der aufeinander folgenden zu stimulierenden Schläge nach der Auslösung der Overdrive-Stimulation. Die Erholungsfrequenz spezifiziert eine Frequenzverringerung, um welche die Stimulationsfrequenz zu verringern ist, nachdem die Anzahl von Overdrive-Ereignissen stimuliert wurde. Die Grundfrequenz spezifiziert eine standardmäßige Nicht-Overdrive-Stimulationsfrequenz zur Verwendung, während der Patient wach ist. Weitere Informationen hinsichtlich der automatischen Anpassung der Stimulationssteuerparameter finden sich in US 2003130704 , verspätet veröffentlicht, „Method And Apparatus For Dynamically Adjusting A Non-Linear Overdrive Pacing Response Function", eingereicht am 9. Januar 2002 und US 2003130703 , verspätet veröffentlicht, „Method and Apparatus for Dynamically Adjusting Overdrive Pacing Parameters", eingereicht am 9. Januar 2002, welche beide dem vorliegenden Anmelder übertragen wurden. Insbesondere können die automatischen Steuerparameter-Anpassungstechniken, die in den Patenten beschrieben sind, auf die Bezug genommen wird, in Verbindung mit den Techniken der vorliegenden Erfindung, wo zutreffend, verwendet werden.
Was die Defibrillationssteuerparameter angeht, können die Steuerparameter die Form und Stärke der Cardioversions- und Defibrillationsschocks, die spezifischen Umstände, unter welchen die Schockkondensatoren vorgeladen werden sollten, und die spezifischen Umstände, unter welchen Cardioversions- und Defibrillationsschocks bereitgestellt werden sollten, spezifizieren. Wenn sich dann zum Beispiel Anti-VT-Arzneimittel als unwirksam herausstellen, können Parameter, welche die Umstände spezifizieren, unter welchen ein Schock bereitzustellen ist, automatisch angepasst werden, um eine aggressive Schocktherapie bereitzustellen. Wenn sich andererseits die Anti-VT-Arzneimittel als im Allgemeinen wirksam herausstellen, können die Parameter so angepasst werden, dass eine weniger aggressive Schocktherapie bereitgestellt wird. Wenn sich als ein weiteres Beispiel die Anti-VT-Arzneimittel als unwirksam herausstellen, können die Defibrillationskondensatoren immer dann automatisch vorgeladen werden, wenn sich die RT-Intervalle über einen vorbestimmten Schwellenwert erhöhen. Wenn die Anti-VT-Arzneimittel stattdessen im Allgemeinen wirksam sind, werden die Kondensatoren nicht vorgeladen, bis tatsächlich eine Episode von VT erkannt wird.
Obwohl hinsichtlich der Ausführungsform beschrieben, bei der die implantierte Vorrichtung die Anpassungen an die Stimulationssteuerparameter steuert, können die externe Programmiereinrichtung oder der Nachttisch-Monitor stattdessen auch so programmiert sein, dass sie/er diese Funktion basierend auf den elektrischen Herzsignalen des Patienten oder anderen Diagnoseinformationen, die von der implantierten Vorrichtung weitergeleitet wurden, durchführt.
Die verschiedenen funktionalen Komponenten des exemplarischen Systems können unter Verwendung jeder geeigneten Technologie implementiert werden, einschließlich zum Beispiel eines Mikroprozessors, auf dem Softwareprogramme laufen, oder Anwendungs-spezifische integrierte Schaltungen (ASICs), die fest verdrahtete Logikoperationen ausführen. Obwohl in Bezug auf einen Schrittmacher und ICD, der in Verbindung mit einer externen Programmiereinrichtung verwendet wird, beschrieben, lassen sich Aspekte der Erfindung auch auf andere Systeme anwenden, wie Systeme, welche andere implantierbare Herzstimulationsvorrichtungen einsetzen, oder Systeme, welche andere Arten externer Schnittstellen zur Verwendung mit der implantierbaren Vorrichtung einsetzen.

Claims

Implantierbare Herzstimulationsvorrichtung zum Implantieren innerhalb eines Patienten, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: Mittel zum Empfangen elektrischer Herzsignale eines Patienten (20, 22, 23); Mittel zum Verabreichen (160) von Antiarrhythmika an den Patienten; Mittel zum Analysieren (60) der elektrischen Herzsignale des Patienten zum Erkennen der Auswirkungen, wenn vorhanden, auf die elektrischen Herzsignale verursacht durch Antiarrhythmika; und Mittel zum Steuern des Betriebs (60) der implantierbaren Herzstimulationsvorrichtung basierend auf den Ergebnissen der Analyse der elektrischen Herzsignale des Patienten; dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Analysieren der elektrischen Herzsignale des Patienten Mittel zum Vergleich von Veränderungen in den elektrischen Herzsignalen des Patienten mit gespeicherten Trendwerten aufweist, die Veränderungen entsprechen, die erwartungsgemäß durch das verschriebene Medikament verursacht werden, um so die wahrscheinlichste Klasse der durch den Patienten eingenommenen Antiarrhythmika zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Warnsignalvorrichtung (154), die zum Steuern des Betriebs der implantierbaren Herzstimulationsvorrichtung geeignet ist, indem sie ein Warnsignal aus gibt, wenn die Effizienz der Antiarrhythmika unter einen vorbestimmten Schwellenwert abfällt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Arzneimittelpumpe (160) zur Abgabe von Antiarrhythmika an den Patienten, welche so ausgebildet ist, dass die Dosierung der durch die Arzneimittelpumpe abgegebenen Antiarrhythmika auf der Grundlage der Ergebnisse der Analyse der elektrischen Herzsignale des Patienten einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Sensor (108) zur Ermittlung eines physiologischen Parameters, welcher durch Antiarrhythmika beeinflusst wird und in welchem physiologische Signale des Sensor analysiert werden, um die Ergebnisse der Analyse der elektrischen Herzsignale des Patienten zu bestätigen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Analysieren der elektrischen Herzsignale des Patienten Mittel zum Analysieren von Merkmalen von Ereignissen innerhalb der Signale aufweist, einschließlich eines oder mehrerer aus der Ereignisdauer, dem Ereignisanstieg, der Zeit zwischen Ereignissen und der Ereignisvariabilität.