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Die
Erfindung betrifft die "aktiven,
implantierbaren medizinischen Vorrichtungen" wie sie durch die Richtlinie 90/385/CEE
vorn 20. Juni 1990 des Europäschen
Ministerrates definiert sind, genauer, Implantate, die es ermöglichen,
kontinuierlich den Herzrhythmus zu überwachen, und wenn notwendig,
an das Herz elektrische Impulse zur Stimulation, Resynchronisation,
Kardioversion und/oder Defibrillation auszugeben, im Fall von Rhythmusstörungen,
die von der Vorrichtung erfasst werden.
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Die
Analyse des Herzrhythmus wird ausgehend von Signalen des Elektrogramms
(electrogramme, EGM) ausgeführt,
die von Elektroden aufgenommen werden, die von endokavitären Sonden
getragen werden, die in dem Herzmuskel implantiert sind zum Messen
des Potentials der aurikulären
und/oder ventrikulären
Depolarisation. Diese Signale werden durch das Implantat analysiert,
das eventuell an den Patienten eine geeignete Therapie ausgeben
wird, in der Form von Niedrig-Energieimpulsen
(antibradykarde Stimulation oder Stimulation zur Resynchronisation
der Ventrikel) oder Schocks zur Kardioversion oder Defibrillation.
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Die
implantierten Sonden, die die Elektroden tragen, haben generell
einen sehr kleinen Durchmesser und eine große Flexibilität, um den
permanenten mechanischen Belastungen stand zu halten, welchen sie
im Rhythmus des Schlagens des Herzens unterworfen sind. Es kann
jedoch passieren, dass diese Sonden trotz ihrer mechanischen Eigenschaften
auf die Dauer eine Verschlechterung der äußeren Isolierung aufweisen,
die geeignet ist, die Erfassung des Signals zu stören. Man
vermutet auf diese Weise, dass nahezu 10% der Träger von implantierbaren Defibrillatoren
Frakturen der Isolierung oder des Leiters aufweisen, die geeignet
sind, die Erfassung des eigentlichen Herzrhythmus zu verändern.
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Unter
dem Ausdruck "Fraktur" werden diese verschiedenen
Typen der Verschlechterung zusammengefasst, die sowohl Frakturen
im eigentlichen Sinne sowie Frakturansätze, die in den ersten Stadien
des Phänomens
erscheinen. Tatsächlich
kann die Fraktur der Sonde auf stark progressive Weise auftreten,
zu allererst durch einen Riss der Isolierung: Die elektrochemischen
Potentiale, die am Ort des Bruches erzeugt werden, sind damit geeignet,
das Signal zur Erfassung des Herzrhythmus zu verschlechtern, was
eine Störung
darstellt, die fälschlicherweise als
eine wirkliche Depolarisation des Ventrikels analysiert werden könnte.
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Dieses
Phänomen
ist um so gefährlicher,
als es oft auf stark fortschreitende Weise auftritt, wobei es zu
Beginn nur einige Zyklen stört;
außerdem
kann es während
einer relativ langen Dauer verborgen bleiben, wenn das Phänomen synchron
mit der Kontraktion ist und selbst unerkannt bleiben, während Folgeuntersuchungen
des Patienten, die durch einen Elektrophysiologen ausgeführt werden,
der direkt in Echtzeit die Signale, die von der implantierten Vorrichtung
erzeugt werden, mit Hilfe eines externen Programmierers, analysiert.
Andererseits kann die Fraktur aufgrund ihrer intermittierenden Eigenschaft den
Masseleiter beeinflussen, so dass sie mit einer bipolaren Sonde
nicht sofort detektiert werden kann. Erst wenn der Bruch vollständig ist,
erfasst ihn die Vorrichtung anhand der Abwesenheit jeglichen Signals,
das am Eingang aufgenommen wird.
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In
der Zwischenzeit können
die Risiken der ventrikulären Übererfassung
die Vorrichtung in die Irre führen,
mit dem Risiko, nicht angepasste Therapien zu erzeugen, z. B. durch
fälschliches
Verhindern von antibradykarden Stimulationen oder von Therapien
zur Resynchronisation oder umgekehrt durch fälschliches Ausgeben von nicht
geeigneten Hochenergieschocks nach fälschlicher Diagnose einer Tachykardie
oder einer Fibrillation, dies sind Schocks, die für den Patienten
schmerzhaft sind und die schädlich
sein können.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht in der Erfassung von Risiken der Fraktur
der Sonde während sich
diese Frakturen noch lediglich auf intermittierende Weise niederschlagen.
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Genauer
besteht das Problem der Erfindung darin, die elektrischen Störungen,
die von einer Fraktur der Sonde erzeugt werden, von den kardialen
Depolarisationen zu unterscheiden, die tatsächlich von der implantierten
Sonde aufgenommen werden, dieses um das Auslösen von nicht geeigneten Behandlungen
zu vermeiden und/oder einen Alarm zu erzeugen, weit bevor sich die
Fraktur auf vollständige
und kontinuierliche Weise niederschlägt.
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Der
Ausgangspunkt der Erfindung ist die Feststellung, dass die Depolarisation,
die ein elektrisches Phänomen
ist, das empfindlich für
Rauschen ist, normalerweise von einer Herzkontraktion gefolgt wird,
die ein mechanisches Phänomen
ist, die nicht von dem Rauschen beeinflusst ist. Auf diese Weise, durch
Vornahme einer doppelten Erfassung – der Depolarisation und der
Kontraktion – durch
verschiedene Mittel in Anwesenheit von verdächtigen Störungen, wie jene, die durch
eine Fraktur der Sonde erzeugt werden, kann eine Behebung des Zweifels ausgeführt werden
um zu Bestätigen,
dass das erfasste Signal tatsächlich
von einer mechanischen Aktivität
des Herzens gefolgt worden ist, und damit sicher ein Depolarisationssignal
darstellt, und nicht eine Störung,
die mit einer Fraktur der Sonde zusammenhängt.
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Die
Erfassung der mechanischen Aktivität des Herzens kann insbesondere
durch Messung der endokardialen Beschleunigung ausgeführt werden, die
durch einen Beschleunigungsmesser durchgeführt wird, der direkt in Kontakt
mit dem Herzmuskel ist (im Generellen im rechten ventrikulären Apex).
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Man
weiß,
dass die endokardiale Beschleunigung tatsächlich sehr genau und in Echtzeit
die Phänomene
widerspiegelt, die mit der mechanischen Funktionsweise des Herzens
gleich laufen.
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Genauer
lehrt die Druckschrift
EP-A-0
515 319 (Sorin Biomedica Cardio SpA) die Vorgehensweise
zum Aufnehmen eines endokardialen Beschleunigungssignals mittels
einer endokavitären Sonde,
die eine entfernte Elektrode zur Stimulation aufweist, die auf der
Rückseite
des Ventrikels implantiert ist, und einen Mikrobeschleunigungsmesser
integriert, der es ermöglicht
die endokardiale Beschleunigung zu messen.
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Das
endokardiale Beschleunigungssignal, das auf diese Weise während eines
Herzzyklus aufgenommen wird, bildet insbesondere zwei Spitzen, die
zwei Hauptrauschen entsprechen, die in jedem Zyklus eines gesunden
Herzens wiedererkannt werden können:
- – die
erste Spitze der endokardialen Beschleunigung ("PEA I") entspricht dem Schließen der
mitralen und trikuspidalen Herzklappen zu Beginn der isovulminösen ventrikulären Kontraktionsphase
(Systole). Die Variationen dieser ersten Spitze sind eng mit den
Variationen des Drucks in dem Ventrikel verbunden (die Amplitude
der Spitze PEA I ist, genauer, mit dem positiven Maximum der Variation
des Drucks dP/dt in dem linken Ventrikel korreliert) und können also
einen Parameter darstellen, der repräsentativ ist für die Kontraktionsfähigkeit
des Herzmuskels.
- – die
zweite Spitze der endokardialen Beschleunigung ("PEA II") wiederum korrespondiert zum Schließen der
aortialen und pulmonalialen Herzklappen zu Beginn der Diastole.
Sie wird durch die plötzliche
Entschleunigung der Blutmasse, die in der Aorta in Bewegung ist,
erzeugt.
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Die
Druckschrift
EP-A-0
655 260 (Sorin Biomedica Cardio SpA) beschreibt eine Vorgehensweise
des Verarbeitens eines endokavitären
Beschleunigungssignals, das von dem Sensor ausgegeben wird, der
am Ende der Sonde angeordnet ist, um davon jeweilig zwei Werte abzuleiten,
die mit diesen Spitzen der endokardialen Beschleunigung zusammenhängen.
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In
diesem Dokument wird vorgeschlagen, die Amplitudenwerte der Spitzen
PEA I und PEA II zu verwenden, um kardiale Störungen zu erfassen, und eine
Defibrillationstherapie auszulösen
oder nicht.
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Im
Fall der vorliegenden Erfindung geht es um das Erfassen der Anwesenheit
oder Abwesenheit einer Herzkontraktion, ausgehend von dem Prinzip, dass
jedem wirklichen Herzzyklus eine einzige Herzkontraktion entspricht.
Die endokardiale Beschleunigung wird vorteilhafterweise analysiert
durch Erfassen der Anwesenheit oder nicht einer PEA I Spitze zum
Bestätigen
der Anwesenheit einer mechanischen Aktivität des Herzens über Erfassen
einer Depolarisation: Eine solche Erfassung, die nicht von einer
mechanischen Aktivität
des Herzens gefolgt würde,
könnte
durch eine Störung
erzeugt worden sein, die von einer Fraktur der Sonde erzeugt wird,
sie ist somit verdächtig
und muss als solche diagnostiziert werden.
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Die
Vorrichtung der Erfindung ist vom Typ, der durch die vorgenannte
Druckschrift
EP-A-0
655 260 beschrieben ist, der der Präambel des Anspruchs 1 entspricht
und sie umfasst darüber
hinaus die Mittel, die im charakterisierenden Teil dieses Anspruchs
1 angegeben sind. Die Unteransprüche
stellen vorteilhafte Ausführungsformen
dar.
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Im
Folgenden wird ein Beispiel der Ausführungsform der Vorrichtung
der Erfindung beschrieben, mit Bezug auf beigefügte Zeichnungen.
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1 ist
ein Zeitdiagramm, das während drei
aufeinanderfolgender Herzzyklen die Variationen der endokavitären Beschleunigung
zeigt sowie des Elektrogramms und des Elektrokardiogramms der Oberfläche.
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2 ist
ein anderes Zeitdiagramm, das während
sechs aufeinanderfolgenden Herzzyklen die verschiedenen aufgenommenen
Signale, die repräsentativ
für aufeinanderfolgende
Depolarisationen sind, und die Signale, die die Anwesenheit einer
Spitze der endokardialen Beschleunigung anzeigen, zeigt.
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3 ist
ein Flussdiagramm, das die Aufeinanderfolge der verschiedenen Schritte
der Analyse für
die Umsetzung der Erfindung darstellt.
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Im
Folgenden wird ein Beispiel der Realisierung der Vorrichtung der
Erfindung beschrieben.
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Was
die Softwareaspekte der Erfindung betrifft, kann die Erfindung durch
eine geeignete Programmierung der Befehlssoftware eines bekannten Schrittmachers
ausgeführt
werden, z. B. vom Typ Herzschrittmacher oder Defibrillator/Kardioverter,
der Mittel zur Aufnahme eines Signals aufweist, dass von den endokavitären Sonden
und/oder einem oder mehreren implantierten Sensoren geliefert wird.
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Die
Erfindung kann insbesondere auf implantierbare Vorrichtungen angewandt
werden, die von ELA Médical,
Montrouge, Frankreich kommerzialisiert werden, wie die Geräte Symphony
und ELA Rhapsody.
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Es
handelt sich um Vorrichtungen mit programmierbaren Mikroprozessoren,
die Schaltungen aufweisen, zum Empfangen, in Form bringen und Verarbeiten
von elektrischen Signalen, die von implantierten Elektroden aufgenommen
werden und Ausgeben von Impulsen zur Stimulation an diese Elektroden.
Es ist möglich
dorthin über
Telemetrie Software zu übertragen,
die im Speicher behalten werden wird, und ausgeführt werden wird, um die Funktionen
der Erfindung, die unten beschrieben werden, umzusetzen. Die Anpassung
dieser Geräte zur
Umsetzung der Funktionen der Erfindung liegt in den Fähigkeiten
des Fachmanns und sie wird nicht im Detail beschrieben werden.
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In
der
1 sind die Variationen der endokardialen Beschleunigung
(EA) dargestellt (oberste Kurve), die von einem Sensor gemessen
werden, wie jenem der in der vorgenannten Druckschrift
EP-A-0 515 319 beschrieben
ist, der in einen en dokavitären Sondenkopf
integriert ist. In dieser Figur sind ebenfalls die Kurven des Elektrogramms
(EGM), d. h. einem elektrischen Signal, das von einer endokardialen
Elektrode zur Aufnahme erfasst worden ist sowie ein entsprechendes
Elektrokardiogramm der Oberfläche
(EKG), während
drei aufeinanderfolgender Herzzyklen. Wie es weiter oben erklärt wurde,
weist die Kurve der Beschleunigung zwei aufeinanderfolgende Komplexe
oder endokardiale Beschleunigungsspitzen (PEA) auf, deren Parameter
(Amplitude, Dauer und zeitliche Position, d. h. der Moment des Auftritts)
durch eine geeignete Verarbeitung bestimmt werden können, des
Signals, das von dem Beschleunigungssensor geliefert wird, wie es
in der vorgenannten Druckschrift
EP-A-0 655 260 beschrieben ist.
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Die
vorliegende Erfindung schlägt
vor, die Parameter, die mit der endokardialen Beschleunigung zusammenhängen, die
auf diese Weise aufgenommen werden, insbesondere das Auftreten der Spitze
PEA I (das durch die zeitliche Position dieser Spitze angezeigt
wird) zu verwenden, zum Bestimmen, um die Anwesenheit einer mechanischen
Aktivität
des Herzens zu bestätigen
oder zu widerlegen. Die erste Linie der 2 stellt
die Aufeinanderfolge von aurikulären
Ereignissen P und ventrikulären
Ereignissen R während
sechs aufeinanderfolgender Herzzyklen dar für einen Patienten, der einen
normalen sinusialen Rhythmus aufweist.
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Die
Aufnahme dieser Signale kann gestört sein, durch elektrochemische
Signale, die am Ort einer Fraktur oder eines Ansatzes einer Fraktur
der Sonde auftreten, die Potentiale darstellen, die sich in Störungen niederschlagen
können,
wie jene, die bei X und Y dargestellt sind, die geeignet sind, von
der Vorrichtung fälschlicherweise
als ventrikuläre
Ereignisse interpretiert zu werden, die zu einem fälschlichen
Verdacht der sprunghaften Erhöhung
des ventrikulären
Rhythmus führen, ähnlich zu
jener, die im Fall von ventrikulärer
Fibrillation auftreten könnte.
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Andererseits
ist die Folge der Beschleunigungsspitzen (zweite Linie der 2)
nicht von einer möglichen
Fraktur oder einem Ansatz einer Fraktur gestört, da es sich um die Erfassung
einer rein mechanischen Aktivität
handelt, wie es weiter oben erklärt
wurde. Der regelmäßige Charakter
der Kontraktionen erlaubt es, die Diagnose von ventrikulärer Fibrillation
zu verwerfen und die Anwesenheit einer Fraktur auf der Sonde zu
vermuten.
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Im
Folgenden wird nun mehr im Detail, mit Bezug auf das Flussdiagramm
der 3, die Vorgehensweise beschrieben, nach der die
Korrelation zwischen den Signalen, die für Depolarisationen repräsentativ
sind (erste Linie der 2) und jenen, die für Beschleunigungsspitzen
repräsentativ
sind (zweite Linie der 2) ausgeführt wird. Um dies zu tun, ist
die endokavitäre
Sonde, die den endokardialen Beschleunigungssensor trägt, unterschiedlich
von der Sonde, die die EGM Signale aufnimmt.
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Der
erste Schritt, der mit 10 bezeichnet wird, besteht im Aufnehmen
auf kontinuierliche Weise der endokardialen Beschleunigungssignale
und der ventrikulären
Depolarisationen, wobei die Analyse über jeden Herzzyklus ausgeführt wird.
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Die
Vorrichtung bestimmt, von diesen Messungen ausgehend, eine erste
Reihe an Signalen, die für
ventrikuläre
Depolarisationen repräsentativ sind,
und eine zweite Reihe an Signalen, die für Beschleunigungsspitzen repräsentativ
sind (vorteilhafterweise die Spitze PEA I).
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Die
Vorrichtung kann insbesondere die endokardialen Beschleunigungssignale
auf dem Niveau des rechten Ventrikels verwenden. Aber die Erfindung
kann auch ausgeführt
werden, unter Verwendung der Signale, die für die endokardiale Beschleunigung
repräsentativ
sind, die auf dem Niveau:
- – eines Herzvorhofes,
- – oder
des rechten Ventrikels,
- – oder
eines Herzrandgefäßes, d.
h. ein Gefäß, das auf
dem Herzen oder in unmittelbarer Nähe des Herzens (in Kontakt
mit der Wand des Herzens) erhoben
wird.
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Die
erste Phase der Analyse (Schritt 12) besteht im Bestimmen,
ob die Signale der Spitzen PEA in Amplitude und/oder in Intervallen
der Kopplung (wobei das Intervall der Kopplung die zeitliche Dauer ist,
die zwei Spitzen trennt, die sich auf aufeinanderfolgenden Zyklen
beziehen) stabil sind. Die Bedingung der Stabilität der Amplitude
bedeutet z. B., dass die Amplitude der Spitze PEA I um nicht mehr
als x % im Vergleich mit dem Mittelwert der y vorhergehenden Zyklen
variiert. Die Bedingung der Stabilität der Kopplung bedeutet, dass
das Intervall der Kopplung um nicht mehr oder weniger als z Millisekunden
variiert, z. B. mehr oder weniger als 30 Millisekunden von einem
Zyklus zum Nächsten.
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In
Anwesenheit eines stabilen PEA Rhythmus, der auf reguläre Kontraktionen
hinweist, bestimmt die Vorrichtung (Schritt 14), ob die
Frequenz dieser Kontraktionen (Frequenz der PEA Spitzen) geringer
als eine Grenzfrequenz ist, geringer als die Zone der Erfassung
von Tachykardien.
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Im
negativen Fall handelt es sich wahrscheinlich um eine erwiesene
Tachykardie, für
welche eine Therapie in Betracht gezogen werden muss, ohne dass
eine Fortführung
der Analyse stattfindet.
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Bei
Bestätigung,
also in Anwesenheit eines ausreichend langsamen Kontraktionsrhythmus,
untersucht die Vorrichtung (Schritt 16), ob eine Reihe
an ventrikulären
Ereignissen der kurzen und variablen Kopplung vorliegt (das Kriterium
der "kurzen Kopplung" bedeutet, dass die
Intervalle der Kopplung zwischen aufeinanderfolgenden ventrikulären Ereignissen
kurzer als ein gegebener Grenzwert sind, und das Kriterium der "variablen Kopplung" bedeutet, dass die
Differenzen zwischen den Intervallen der Kopplung einen gegebenen
Grenzwert über
eine vorbestimmte Anzahl an aufeinanderfolgenden Zyklen überschreiten).
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Wenn
die Analyse von ventrikulären
Depolarisationen einen schnellen und instabilen Rhythmus bei Schritt 16 ergibt,
bestimmt die Vorrichtung, ob die Amplituden dieser Depolarisationen
geringer sind, als ein gegebener Grenzwert oder nicht (Schritt 18). Bei
Bestätigung
ist es wahrscheinlich, dass diese Signale keine wirklichen Depolarisationen
darstellen und die Diagnose der Fraktur wird nicht weiter verfolgt.
Es ist ebenfalls möglich
in diesem Schritt, den Test über
eine Vielzahl an ventrikulären
Ereignissen auszuführen,
wobei der Test darin besteht, die Anzahl an ventrikulären Ereignissen
zu bestimmen, die eine geringere Amplitude als ein vorbestimmter Grenzwert
aufweisen, und die Weiterverfolgung der Diagnose nur aufzuheben,
wenn die Anzahl der Ereignisse größer als eine gegebene Anzahl
ist, dieses um zu vermeiden, dass die Diagnose aufgrund einer begrenzten
Anzahl an atypischen Ereignissen unterbrochen wird.
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Wenn
die Bedingungen, die in Schritten 12 bis 18 aufgestellt
sind, erfüllt
sind, bestimmt die Vorrichtung, dass es einen Verdacht auf eine
Fraktur gibt (Schritt 20) z. B. durch Setzen eines speziellen
Indikators.
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Dieser
Verdacht auf eine Fraktur kann insbesondere verwendet werden, um
eine Impedanzmessung der Sonde auszulösen (Schritt
22) durch
ein bekanntes Verfahren, z. B. vom Typ der in der Druckschrift
EP-A-1 216 723 (ELA
Medical) offenbart ist, die einen Schaltkreis beschreibt, der es
erlaubt, die komplexe Impedanz einer Sonde zu bewerten, durch Anwendung
von speziellen Impulsen zur Stimulation und Analyse der sich ergebenden
Variationen des erfassten Signals.
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Wenn
diese Impedanzmessung tatsächlich einen
Fehler aufdeckt (Schritt 22) und wenn auf jeden Fall die
Diagnose des Verdachts auf Fraktur eine wiederkehrende Diagnose
ist (Schritt 24), dann nimmt die Vorrichtung an, dass es
eine erwiesene Fraktur gibt und erzeugt ein Alarmsignal (Schritt 26).
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Schritt 24,
der darin besteht, zu prüfen,
ob der Verdacht wiederkehrend ist oder nicht, erlaubt es, den Fall
auszuschließen,
dass bestimmte parasitäre Signale
auf punktuelle Weise auftreten, wodurch Artefakte der Erfassung
erzeugt werden, die nicht mit einer Fraktur der Sonde in Verbindung
stehen. Tatsächlich
tritt eine Fraktur generell auf fortschreitende Weise auf, und wenigstens
zu Beginn auf in termittierende Weise. Es ist die Wiederholung der
Störungen, die
von den Strömen
des Risses erzeugt wird, die es erlauben wird, zu bestätigen, dass
es sich tatsächlich nun
eine Fraktur der Sonde handelt und nicht um Artefakte von äußerem Rauschen,
wie z. B. elektromagnetische Interferenzen, die von elektronischen
Geräten
der Überwachung,
umgebenden elektronischen Geräten,
elektrochirurgiale Instrumente, Kommunikationssysteme, etc. herrühren.
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Der
Alarm, der in Schritt 26 erzeugt wird, kann insbesondere
umfassen:
- – die
Aufzeichnung eines Markers in einem Speicher der Vorrichtung, der
es erlaubt, einem Elektrophysiologen während einer späteren Routineuntersuchung
anzuzeigen, dass ein Frakturphänomen
durch das Gerät
diagnostiziert worden ist und/oder
- – das
Erzeugen eines "Buzzer", eines sonoren Signals,
das an den Patienten gerichtet ist, um diesen ohne Verzögerung zu
warnen und/oder
- – die
Aussendung eines Signals durch Mittel der RF-Übertragung.