DE60209342T2

DE60209342T2 - In einer geschlossenen Regelschleife arbeitendes Arzneimittelverabreichungssystem und Fernsteuerung von diesem

Info

Publication number: DE60209342T2
Application number: DE60209342T
Authority: DE
Inventors: L. David Andover THOMPSON
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2022-03-14
Also published as: WO2002074386A9; CA2441868A1; US20020133196A1; WO2002074386B1; DE60209342D1; WO2002074386A1; US6453195B1; EP1370323B1; EP1370323A1; JP2004524108A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein medizinische Vorrichtungen. Die Erfindung betrifft insbesondere die Kommunikation zwischen einer implantierten medizinischen Vorrichtung und einer externen Arzneimittelverabreichungsvorrichtung bei ihrer drahtlosen Datenkommunikation. Die Erfindung betrifft genauer gesagt ein System, das vor der Anwendung eines Herzschocks automatisch Schmerzmittel und/oder den Schwellenwert verringernde Medikamente verabreicht, oder eine Arzneimittelverabreichung für eine pulmonale Hypertension, beispielsweise unter Verwendung des RV-Drucks. Die Abgabe des Arzneimittels wird zwischen der implantierten Vorrichtung und der externen Vorrichtung über das drahtlose Kommunikationssystem koordiniert. Die Erfindung sieht auch die Behandlung eines Patienten aus der Ferne vor, wobei Arzneimittelverabreichungsdaten von der externen Vorrichtung und Therapieinformationen von der implantierten Vorrichtung unter Verwendung verschiedener Verfahren zur Datenübertragung zu einem fernen Ort übertragen werden, um es Ärzten und Pflegern zu ermöglichen, den Patienten bei Bedarf aus der Ferne zu begutachten und zu überwachen. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Arzneimittelverabreichungsdosis und die Behandlungshäufigkeit vorzugsweise durch Parametermodifikationen und -einstellungen der implantierten medizinischen Vorrichtung gesteuert. Bei einer anderen Ausführungsform wird die externe Arzneimittelverabreichungsvorrichtung direkt programmiert, wobei Kommunikationssignale überschrieben wer den, welche die Arzneimittelverabreichung von der implantierten medizinischen Vorrichtung einleiten und aufrufen.
Die gegenwärtige Praxis der Implantation einer therapeutischen medizinischen Vorrichtung in der Art eines Herzschrittmachers, eines Defibrillators usw. in Zusammenhang mit implantierbaren Arzneimittelpumpen ist mühsam und kostspielig auszuführen. Außerdem wäre es beispielsweise bei einem Defibrillator und einer implantierten Arzneimittelverabreichungsvorrichtung erforderlich, einen Katheter zum Verabreichen des Arzneimittels zusätzlich zu Leitungen für den Defibrillator zu verlegen. Die meisten auf dem Fachgebiet bekannten implantierten Arzneimittelverabreichungsvorrichtungen geben Arzneimittel nicht direkt in den Blutstrom ab.
Die Linderung von Kardioversionsschockschmerzen war der Gegenstand verschiedener Patente aus dem Stand der Technik. Die meisten schmerzlindernden Therapien in Zusammenhang mit der Abgabe von Kardioversionsenergie an die Herzkammer sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt. Des weiteren ist auch die Schmerzlinderung durch die Operation implantierbarer Arzneimittelspender zum automatischen, periodischen Verabreichen eines Bolus eines schmerzlindernden Arzneimittels an der Stelle im Körper auf dem Fachgebiet wohlbekannt. Beispielsweise sind in den US-Patenten 5 662 689 und 5 817 131 von Elsberry u.a. Verfahren und Vorrichtungen zum Lindern von Kardioversionsschockschmerzen offenbart. Die Offenbarungen beinhalten einen implantierbaren Kardioverter zum Bereitstellen elektrischer Kardioversionsenergie für mindestens eine Kammer des Herzens eines Patienten, das eine Kardioversion benötigt, und das Anwenden einer schmerzlindernden Therapie an einer geeigneten Stelle im Körper des Patienten vor oder in Zusammenhang mit der Abgabe der Kardioversionsenergie an die Herzkammer, um vom Patienten wahrgenommene, sich ausbreitende Schmerzen zu lindern. Die kombinierten Kardioversions- und Schmerzlinderungstherapien werden vorzugsweise in einer einzigen implantierbaren, mehrfach programmierbaren medizinischen Vorrichtung oder in getrennten implantierbaren Kardioversions- und Schmerzkontrollvorrichtungen mit Mitteln zum Kommunizieren von Betriebs- und Statusbefehlen zwischen den Vorrichtungen durch den Körper des Patienten verwirklicht.
In den für Elsberry u.a. erteilten US-Patent 5 893 881 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Lindern von Kardioversionsschockschmerzen durch Verabreichen eines Schmerzmittelbolus offenbart. Insbesondere offenbart die Erfindung einen implantierbaren Kardioverter zum Bereitstellen elektrischer Kardioversionsenergie an mindestens eine Kammer des Herzens eines Patienten, das eine Kardioversion benötigt, und das Anwenden einer schmerzlindernden Therapie an einer geeigneten Stelle im Körper des Patienten vor oder in Zusammenhang mit der Abgabe der Kardioversionsenergie an die Herzkammer, um vom Patienten wahrgenommene, sich ausbreitende Schmerzen zu lindern. Die kombinierten Kardioversions- und Schmerzlinderungstherapien werden vorzugsweise in einer einzigen implantierbaren, mehrfach programmierbaren medizinischen Vorrichtung oder in getrennten implantierbaren Kardioversions- und Schmerzkontrollvorrichtungen mit Mitteln zum Kommunizieren von Betriebs- und Statusbefehlen zwischen den Vorrichtungen durch den Körper des Patienten verwirklicht.
In dem US-Patent 5 087 243 von Avitall ist eine Myokard-Iontophoresevorrichtung offenbart. Es ist ein implantier bares iontophoretisches Verabreichungssystem zur schnellen Verwendung beim Anwenden medizinischer Materialien auf interessierende spezifische subkutane Gewebestellen in Zusammenhang mit einem implantierten Defibrillator offenbart, wobei eine subkutan angeordnete Tasche zum Zuführen von Medikamenten in Zusammenhang mit einem Paar von Defibrillatorelektroden, die mit einer Leistungsquelle verbunden sind, verwendet wird. Eine der Elektroden befindet sich proximal zum interessierenden Gewebe und ist dafür ausgelegt, das interessierende Medikament unter Verwendung gesteuerter elektrischer Impulse abzugeben. Die Tasche ist über einen Pumpmechanismus mit der verabreichenden Elektrode des Elektrodensystems verbunden.
In dem US-Patent 5 733 259 von Valcke u.a. sind ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine in einer geschlossenen Regelschleife ausgeführte Arzneimittelverabreichung offenbart. Insbesondere werden bei einem in einer geschlossenen Regelschleife arbeitenden Arzneimittelverabreichungssystem auf Reaktionen des Patienten und Regeln basierte Entscheidungstreffverfahren zum Erreichen vom Bediener spezifizierter Reaktionen für diagnostische Zwecke verwendet. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird die Herzdiagnose durch pharmakologisches Belasten des Herzens durch Verabreichen eines körperliche Aktivitäten stimulierenden Arzneimittels vorgenommen. Bei dem bevorzugten Verfahren wird ein Protokoll definiert, das vorzugsweise ein Ziel für eine physiologische Variable in der Art der Herzfrequenz und einen Plan zum Erreichen dieses Zielwerts aufweist. Vorzugsweise beinhaltet der Plan eine Spezifikation der gewünschten Erhöhungsrate dieser Variablen in der Art der Erhöhungsrate der Herzfrequenz je Minute. Der Plan umfasst die gewünschten Änderungen der physiologischen Variablen als Funktion der Zeit.
In dem US-Patent 5 925 066 von Kroll u.a. ist ein Sensor für eine atriale Arrhythmie mit einer Vorrichtung zum Steuern einer Arzneimitteltherapie und einer elektrischen Therapie offenbart. Die Erfindung betrifft einen Sensor für eine atriale Arrhythmie, und es ist eine Arzneimittelspendevorrichtung offenbart. Die Vorrichtung beinhaltet ein mehrphasiges, mehrstufiges intelligentes System zum Überwachen und Behandeln einer atrialen Fibrillation. Die Vorrichtung umfasst Mittel zum Erfassen der atrialen Frequenz, Mittel zur Herzstimulation und zur Antitachykardiestimulation sowie Arzneimittelverabreichungsmittel, einschließlich einer selbstreinigenden Katheterleitung mit einer Fähigkeit zum Abgeben mehrerer Arzneimittel, welche vorzugsweise unter Verwendung einer Doppelpumpenanordnung und einer iontophoretischen Vorrichtung betrieben wird. Das Arzneimittelverabreichungssystem kann auch einen porösen Katheter zum Abgeben eines Arzneimittels in das Atrium aufweisen. Das intelligente System beinhaltet eine speicherimplementierte Logik (Software) zum fortlaufenden Überwachen der atrialen Frequenz und zum Einleiten einer Reaktion entweder der Herzstimulation, der Antitachykardiestimulation oder der Arzneimittelabgabe auf der Grundlage vorgegebener Herzaktivitätsparameter. Das System weist auch ein Merkmal zum Aufzeichnen der medizinischen Vorgeschichte auf.
In dem US-Patent 5 527 344 von Arzbaecher u.a. sind ein pharmakologischer atrialer Defibrillator und ein entsprechendes Verfahren offenbart. In dieser Erfindung sind ein Verfahren und eine implantierbare Vorrichtung zum automatischen Verabreichen eines defibrillierenden Arzneimittels an einen Patienten nach der Erfassung des Einsetzens einer atrialen Fibrillation offenbart. Die atriale Aktivität eines Herzens wird erfasst und überwacht. Die Verabreichungszeit wird fortlaufend berechnet, und ein Verabreichungssignal wird als Funktion des überwachten Niveaus der atrialen Aktivität ausgesendet. Wenn das Verabreichungssignal ausgesendet wird, gibt eine Infusionspumpe ein defibrillierendes Arzneimittel in den Blutstrom des Patienten ab. Die atriale Aktivität wird auch fortlaufend überwacht, um die Stimulationszeit zu berechnen, zu der ein Stimulationssignal als eine zweite Funktion des überwachten Niveaus der atrialen Aktivität ausgesendet wird. Wenn das Stimulationssignal ausgesendet wird, stimuliert ein Schrittmacher das Atrium des Herzens.
In dem US-Patent 5 135 480 von Bannon u.a. ist eine transdermale Arzneimittelverabreichungsvorrichtung offenbart. Insbesondere betrifft die Erfindung eine transdermale Vorrichtung mit einer abnehmbar angebrachten Elektrode mit einer ersten Fläche, die für den Kontakt mit menschlicher Haut eingerichtet ist und wodurch eine in der Elektrode. enthaltene Arzneimittelsubstanz unter dem Einfluss einer iontophoretischen oder elektroosmotischen Kraft zur Haut läuft, und einer zweiten Fläche, die elektrisch leitend ist, wobei die Elektrode eine Oberfläche, die bei der Verwendung im Bereich von 0,1 bis 30 cm in Kontakt mit der Haut steht, und ein in einem hydrophilen Medium bei einer Konzentration im Bereich von 0,1 bis 15 % (Gewicht/Volumen) auf der Grundlage des hydrophilen Mediums gelöstes oder dispergiertes Arzneimittel aufweist.
In dem US-Patent 6 091 989 von Swerdlow u.a. sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verringern von Schmerzen infolge elektrischer Schocktherapien offenbart. Die Erfin dung offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorbehandeln eines Patienten vor einem therapeutischen, schmerzhaften Stimulationsimpuls, wobei schmerzhemmende Stimulationsimpulse auf einen Patienten angewendet werden, bevor der therapeutische, schmerzhafte Stimulationsimpuls angewendet wird. Die Anwendung schmerzhemmender Stimulationsimpulse beinhaltet die Schritte des Feststellens einer Notwendigkeit des therapeutischen, schmerzhaften Stimulationsimpulses, des Vorbereitens für die Abgabe der schmerzhemmenden Stimulationsimpulse an den Patienten vor der Anwendung des therapeutischen, schmerzhaften Stimulationsimpulses, und des Abgebens der schmerzhemmenden Stimulationsimpulse an den Patienten, bevor der therapeutische, schmerzhafte Stimulationsimpuls angewendet wird. Das Verfahren und die Vorrichtung sind in einem vollautomatischen, vollständig implantierbaren, atrialen oder ventrikulären Einzel- oder Doppelkammer-Kardioverter-Defibrillator verwirklicht. Das schmerzhemmende Vorpulsverfahren ist in erster Linie zur Verwendung in Patienten vorgesehen, die bei Bewusstsein sind, es kann jedoch auch bei schlafenden Patienten verwendet werden.
Wie anhand des voranstehend erwähnten Stands der Technik ersichtlich ist, ist das Lindern von Kardioversionsschockschmerzen eine wichtige Erwägung bei der Herztherapie. Es gibt jedoch einen Bedarf an einem in einer geschlossenen Regelschleife arbeitenden gesteuerten System zum automatischen Verabreichen von Schmerzmitteln und/oder den Schwellenwert verringernden Medikamenten vor oder gleichzeitig mit einem atrialen Defibrillationsschock oder einer anderen Arzneimittelverabreichungstherapie, die mit Unannehmlichkeiten oder Schmerzen verbunden sein kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Arzneimittelverabreichungsvorrichtung nach Anspruch 1. Eine bevorzugte Ausführungsform betrifft eine Arzneimittelverabreichungsvorrichtung, die in drahtloser Kommunikation mit einer implantierten medizinischen Vorrichtung steht, die vorzugsweise Arzneimittel transdermal vor der Ausführung einer Therapie durch die implantierte Vorrichtung bereitstellt. Das System ist vorzugsweise zu einer Telemetrie oder zu einer drahtlosen Kommunikation in der Lage, um Daten mit der implantierten Vorrichtung auszutauschen und dadurch Vorschockereignisse zu identifizieren, so dass schockunterdrückende Arzneimittel vor einem atrialen Defibrillationsschock verabreicht werden können. Insbesondere ist eine iontophoretische Arzneimittelverabreichungsvorrichtung am Körper eines Patienten extern angebracht und durch einen Kommunikationsübertragungskanal mit einer implantierten medizinischen Vorrichtung im Patienten verbunden. Die externe Vorrichtung und die implantierte medizinische Vorrichtung stehen unter Verwendung von Telemetrie- und gleichwertigen drahtlosen Kommunikationssystemen dazwischen in einem bidirektionalen Datenaustausch.
Des weiteren sind die externe iontophoretische Arzneimittelverabreichungsvorrichtung und die implantierte medizinische Vorrichtung unabhängig einer Programmiereinrichtung oder einer externen unabhängigen Fernüberwachungseinrichtung (Independent Remote Monitor – IRM) zur Abfrage und Reprogrammierung von Parametern bei Bedarf zugänglich. Überdies können entweder durch die IRM oder eine Programmiereinrichtung Daten zur Betrachtung durch Ärzte oder Pfleger zu einem PC übertragen werden. Ähnlich können die Daten zu einem Server übertragen werden, der einer Anzahl von Benutzern der Daten für Analyse-, Nachsorge- oder Forschungs- und Entwicklungszwecke zugänglich sein kann.
Des weiteren können Daten vom Server durch Medien, wie das Internet, ein Intranet, ein Extranet oder das World Wide Web, dritten Parteien fern zugänglich sein, um eine Nachsorge an dem Patienten vorzunehmen und nach Bedarf Empfehlungen für Einstellungen oder Therapien bereitzustellen.
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft das Bereitstellen von einem oder mehreren Therapiebereichen für den Körper, einschließlich zweier oder mehrerer diskreter medizinischer Vorrichtungen, wobei mindestens eine der medizinischen Vorrichtungen in den lebenden Körper implantiert ist und die andere außen angebracht ist und in bidirektionaler Datenkommunikation und in bidirektionalem Datenaustausch mit der implantierten Vorrichtung steht.
Eine weitere Verwendung der Erfindung umfasst das Überwachen einer Bedingung eines lebenden Körpers auf einer fortlaufenden Basis, um eine Schockabschwächungstherapie bereitzustellen, bevor elektrische Kardioversionsenergie auf mindestens eine Kammer des Herzens eines Patienten angewendet wird. Die fortlaufende Überwachung und Kommunikation zwischen der externen Vorrichtung und der internen Vorrichtung koordiniert die Verabreichung eines Arzneimittels von der externen Vorrichtung, bevor ein Schock durch die implantierte medizinische Vorrichtung abgegeben wird. Bei diesem Aspekt der Erfindung kommunizieren die externe Vorrichtung und die interne Vorrichtung und identifizieren Vorschockbedingungen, die das Bevorstehen einer Kardioversion angeben.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Fernkommunikationssystem, in dem eine externe Arzneimittelverabreichungsvorrichtung überwacht und betätigt wird, um auf Hinweise auf Ereignisse zu reagieren, welche eine Therapie durch eine implantierte medizinische Vorrichtung auslösen würden, wobei diese zum Wahrnehmen von Schmerzen durch den Patienten führen können. Die externe Vorrichtung kann fernprogrammiert werden, um Arzneimittel transdermal unmittelbar vor oder gleichzeitig mit der Therapie zu verabreichen. Ähnlich würde das Kommunikationssystem eine Fernüberwachung und -programmierung der implantierten Vorrichtung ermöglichen. Des weiteren können die zu verabreichenden Mengen der schmerzverringernden Arzneimittel aus der Ferne eingestellt werden, um Änderungen der Kardioversionstherapie zu komplementieren.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Bevorzugte Ausführungsformen werden nun nur als Beispiel anhand der Zeichnung beschrieben.
1 stellt eine extern angebrachte Arzneimittelverabreichungsvorrichtung in bidirektionaler Kommunikation mit einer implantierten medizinischen Vorrichtung dar.
2 zeigt eine externe Programmiereinrichtung oder eine Fernheimvorrichtung, wie sie beim Hochladen und Herunterladen von Daten sowohl mit der externen Arzneimittelverabreichungsvorrichtung als auch der implantierten medizinischen Vorrichtung verwendet wird.
3 stellt einen Aspekt des Fernkommunikations- und -überwachungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
4 ist ein schematisches Blockdiagramm eines automatischen atrialen Kardioverter- und Schmerzlinderungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die automatische Fernausführung der schmerzlindernden Arzneimitteltherapie verwendet wird.
5 zeigt eine als Beispiel dienende Arzneimittelverabreichungsvorrichtung.
6 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Arzneimittelverabreichungssystems.
7 stellt ein logisches Flussdiagramm hoher Ebene der vorliegenden Erfindung dar.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 ist eine Darstellung einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung, beispielsweise einer IMD, die zur Verwendung zum Kommunizieren mit einer extern angebrachten Arzneimittelverabreichungsvorrichtung eingerichtet ist. Die in den Patienten 10 implantierte IMD weist eine IMD 12 auf. Gemäß einer herkömmlichen Praxis auf dem Fachgebiet ist die IMD 12 in einem hermetisch gedichteten, biologisch reaktionsträgen Außengehäuse untergebracht, das selbst leitend sein kann, um als eine Blindelektrode in der stimulierenden Kardioversions-/Messschaltung der IMD zu dienen. Eine oder mehrere Schrittmacherleitungen, die gemeinsam mit Bezugsziffer 14 bezeichnet sind, sind in herkömmlicher Weise elektrisch mit der IMD 10 gekoppelt und erstrecken sich über eine Vene 18 in das Herz 16 des Patienten. Eine oder mehrere freiliegende leitende Elektroden zum Empfangen elektrischer Herzsignale und/oder zum Übertragen einer elektrischen Stimulation und/oder von Kardioversions/Defibrillations-Stimulationsimpulsen auf das Herz 16 sind im allgemeinen in der Nähe des distalen Endes der Leitungen 14 angeordnet. Wie Durchschnittsfachleute verstehen werden, kann die Leitung 14 so implantiert werden, dass sich ihr distales Ende im Atrium und/oder im Ventrikel des Herzens 16 befindet.
Wenngleich die vorliegende Erfindung hier gemäß einer Ausführungsform beschrieben wird, welche eine implantierte medizinische Vorrichtung aufweist, werden Durchschnittsfachleute, die die vorliegende Offenbarung gelesen haben, verstehen, dass die vorliegende Erfindung auch in Verbindung mit zahlreichen anderen Typen von Systemen implantierbarer medizinischer Vorrichtungen verwirklicht werden kann.
Wie in 1 dargestellt ist, ist die externe Arzneimittelverabreichungsvorrichtung 20 durch Telemetrieübertragung 21 mit der IMD 12 verbunden.
2 ist eine Variation von 1, wobei eine Programmiereinrichtung 22 in Verbindung mit der implantierten medizinischen Vorrichtung 12 und dem externen Arzneimittelverabreichungssystem 20 dargestellt ist. Insbesondere steht die Programmiereinheit 22 über einen Aufwärtskommunikationskanal 23 bzw. einen Abwärtskommunikationskanal 23' in Telemetrie- oder drahtloser Verbindung mit der implantierten medizinischen Vorrichtung 12 und der externen Arzneimittelverabreichungsvorrichtung 20. Die hier mit Bezug auf 2 beschriebene Programmiereinrichtung 22 ist in weiteren Einzelheiten in dem für Thomas J. Winkler erteilten US-Patent 5 345 362 mit dem Titel "Portable Computer Apparatus with Articulating Display Panel" offenbart, wobei hier auf den gesamten Inhalt dieses Patents verwiesen sei. Ähnlich sei auf andere ferne Vorrichtungen verwiesen, die die Programmierung der IMD 12 und der Arzneimittelverabreichungsvorrichtung 20 ermöglichen, wie eine in den US-Patentanmeldungen mit den Aktenzeichen 09/776 265 und 60/190 272 mit den Titeln "Information Remote Monitor (IRM) Medical Device" bzw. "Heart Failure Quick Look Summary for Patient Management Systems" offenbarte Heimüberwachungseinrichtung.
3 ist eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der Daten unter Verwendung verschiedener Medien zur Übertragung von Informationen von der IMD 12 und der Arzneimittelverabreichungsvorrichtung 20 über die Programmiereinrichtung, die IRM oder eine gleichwertige Vorrichtung 22 übermittelt werden. Wie vorstehend erörtert wurde, werden Daten von der IMD 12 und der Arzneimittelverabreichungsvorrichtung 20 zur Vorrichtung 22 hochgeladen, von der sie beispielsweise unter Verwendung eines Modems, einer ISDN-Leitung, einer Faseroptik, eines Kabels, einer Infrarotverbindung, eines Bluetooth-fähigen oder gleichwertigen direkten oder drahtlosen Kommunikationssystems, zu einem PC 24 oder einem Server 26 geleitet werden können. Der Server 26 ist auch an einer Station 28 direkt für qualifizierte Benutzer zugänglich. Überdies kann der Server 26 über das Internet 30 für ferne Benutzer 32 zugänglich sein.
Mit diesem als Beispiel dienenden Kommunikationsnetz können Pfleger, Ärzte und andere qualifizierte Personen in der Lage sein, auf die Operationen der IMD 12 und der Arzneimit telverabreichungsvorrichtung 20 zuzugreifen und sie zu überarbeiten oder zu reprogrammieren. Beispielsweise kann der Benutzer 28 ein LAN1 oder andere sichere Leitungen zum Zugreifen auf den Server 26 verwenden, von dem entweder aktuelle oder gespeicherte Daten in Bezug auf den Betrieb der IMD 12 und der Arzneimittelverabreichungsvorrichtung 20 zur Beurteilung und Einstellung oder zur fernen Patientenüberwachung erhalten werden könnten. Ähnlich können ferne Benutzer an der Station 32 in der Lage sein, über das Internet 30 auf Betriebs- und Funktionsdaten der IMD 12 und der Arzneimittelverabreichungsvorrichtung 20 zuzugreifen.
Einer der wesentlichen Aspekte der vorliegenden Erfindung besteht in der Verwendung einer transdermal arbeitenden Arzneimittelverabreichungsvorrichtung 20. Diese ähnelt dem in dem US-Geschmacksmuster 384 745 von Lattin u.a. offenbarten Elektrotransport-Arzneimittelverabreichungssystem. Des weiteren ist eine ähnliche Vorrichtung in dem für Cormier u.a. erteilten US-Patent 5 995 869 offenbart. Zusätzlich ist eine Elektrotransport-Verabreichungsvorrichtung mit einer Spannungsverstärkungsschaltung in dem für Riddle u.a. erteilten US-Patent 6 035 234 offenbart. Des weiteren sind eine Elektrotransportvorrichtung und ein Verfahren zum Einstellen der Ausgabe unter Verwendung derselben Arzneimittelverabreichungsvorrichtung in dem für Johnson u.a. erteilten US-Patent 6 086 572 offenbart.
Die vorliegende Erfindung implementiert eine in hohem Maße anpassbare Kommunikationsverbindung zwischen der implantierten Vorrichtung und der im Stand der Technik offenbarten Arzneimittelverabreichungsvorrichtung. Das voranstehend angegebene Kommunikationssystem könnte ohne Einschränkung ein Telemetriesystem oder ein System sein, wie es im we sentlichen in den US-Patenten 5 683 432 und 5 843 139 beschrieben ist, oder ein gleichwertiges Kommunikationssystem für medizinische Vorrichtungen sein, wie dasjenige, das in dem für Funke erteilten US-Patent 4 987 897 offenbart ist.
Dementsprechend sieht die vorliegende Erfindung ein in einer geschlossenen Regelschleife arbeitendes Arzneimittelverabreichungssystem vor, das bei der Datenkommunikation mit einer implantierten Vorrichtung arbeitet, um den Einfluss von Stößen und anderen Unannehmlichkeiten zu verringern, die sich aus der IMD-Therapie ergeben.
In 4 sind ein vollständig implantierbares atriales Kardiovertersystem 12 gemäß der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang mit einem schematisch dargestellten menschlichen Herzen 16, das eine atriale Fibrillationsüberwachung und mögliche Kardioversion der Atria 216, 218 benötigt, und eine externe Programmiereinrichtung 22 dargestellt. Das atriale Kardiovertersystem 12 ist zu einer sequenziellen Einleitung der Verabreichung eines Schmerzmittels bei therapeutischen Niveaus, gefolgt von der Verabreichung atrialer elektrischer Kardioversionsenergieimpulse oder -schocks mit einer ausreichenden Amplitude und Dauer, um das Herz 16 bei der atrialen Fibrillation wirksam zu kardiovertieren, in der Lage. Die in 4 dargestellten Abschnitte des Herzens 16 sind der rechte Ventrikel (RV) 212, der linke Ventrikel 214, das rechte Atrium (RA) 216, das linke Atrium 218, die SVC 220, der CS 221, einschließlich des CS-Ostiums oder der CS-Öffnung 224, die freie Wand 226 des linken Ventrikels und die untere Hohlvene 227.
Das System 30 weist im allgemeinen eine Umhüllung 232 zum hermetischen Dichten der internen Schaltungselemente, der Batterie und der Telemetrieantenne, eine bipolare RV-Leitung 234 und eine RA-CS-Leitung 236 auf. Die Umhüllung 232 und die Leitungen 234 und 236 sind für die Implantation unterhalb der Haut eines Patienten eingerichtet, um das atriale Kardiovertersystem 30 vollständig implantierbar zu machen.
Die RV-Leitung 234 weist vorzugsweise eine endokardiale Bipolarleitung mit Elektroden 238 und 240 auf, die zum Herstellen von elektrischem Kontakt mit dem rechten Ventrikel 212 des Herzens 16 eingerichtet sind. Die Elektroden 238 und 240 ermöglichen das bipolare Erfassen ventrikulärer Depolarisationen oder R-Zacken im rechten Ventrikel 212. Wie dargestellt ist, wird die Leitung 234 vorzugsweise durch die SVC 220, das rechte Atrium 216 und dann in den rechten Ventrikel 212 geführt, um die Elektroden 238, 240 in seinem Apex zu verankern, wie dargestellt ist.
Die RA-CS-Leitung 236 weist im allgemeinen eine Spitzen- oder CS-Kardioversionselektrode 244 und eine proximale Ring- oder RA-Kardioversionselektrode 246 auf, wie beispielsweise in dem US-Patent 5 165 403 dargestellt ist. Wie dargestellt ist, ist die RA-CS-Leitung 236 flexibel und dafür eingerichtet, die obere Hohlvene 220 hinab in das rechte Atrium 216 und in das Koronarsinusostium 224 geführt zu werden. Die CS-Elektrode 244 wird in den Koronarsinuskanal 221 des Herzens in der Nähe seiner linken Seite vorbewegt, so dass sich die erste Elektrode oder Spitzenelektrode 244 innerhalb des Koronarsinuskanals 221 entweder innerhalb des Koronarsinus 222 neben dem linken Ventrikel 214 und unterhalb des linken Atriums 218 oder am bevorzugtesten innerhalb der großen Herzvene 223 neben dem linken Ventrikel 214 und unterhalb des linken Atriums 218 befindet. Die Elektro den 244 und 246 sind voneinander beabstandet, so dass sich die RA-Elektrode 246 im rechten Atrium 216 befindet, wenn die CS-Elektrode 244 wie vorstehend beschrieben positioniert ist. Die CS-Elektrode 244 ermöglicht zusammen mit der RA-Elektrode 246 ein bipolares Erfassen der Herzaktivität in den Atria 216 und 218.
Die CS-Elektrode 244 und die RA-Elektrode 246 ermöglichen auch die Abgabe elektrischer Defibrillationsenergie an die Atria. Weil sich die CS-Elektrode 244 unterhalb des linken Atriums 218 in der Nähe des linken Ventrikels 214 befindet und sich die RA-Elektrode 246 innerhalb des rechten Atriums 216 befindet, wird die elektrische Kardioversionsenergie, wenn sie zwischen diesen Elektroden angewendet wird, im wesentlichen auf die Atria 216 und 218 des Herzens 16 beschränkt. Daher wird die auf den rechten Ventrikel 212 und den linken Ventrikel 214 angewendete elektrische Energie minimiert, wenn die Atria kardiovertiert oder defibrilliert werden. Hierdurch wird die Möglichkeit erheblich reduziert, eine ventrikuläre Fibrillation des Herzens infolge der Anwendung von elektrischer Kardioversionsenergie auf die Atria des Herzens zu induzieren.
Es wurden weitere Elektrodensysteme und Kardioversionswege offenbart, und sie sind für die Verwendung bei der Verwirklichung der vorliegenden Erfindung geeignet. Ein solches atriales Kardioversionselektrodensystem ist in dem Artikel "Safety and Feasibility of Transvenous Cardioversion in Atrial Tachycardia" von Blanc u.a., veröffentlicht in Cardiac Pacing, herausgegeben von Gomez, Future Pub. Co., 1985, S. 1526–1529, offenbart. Bei diesem Elektrodensystem wird eine einzige Leitung mit Elektroden verwendet, die sich im rechten Atrium und in der Pulmonalarterie be finden. Die Abgabe atrialer Kardioversionsschocks zwischen der RV-Elektrode und einer subkutanen Elektrode ist in dem US-Patent 5 292 338 offenbart. Die Abgabe atrialer Defibrillationsimpulse zwischen einer Koronarsinuselektrode und einer subkutanen Elektrode ist auch in dem voranstehend erwähnten Patent 5 314 430 offenbart.
Ein weiteres geeignetes atriales Kardioversionselektrodensystem ist in dem US-Patent 5 549 642 offenbart. Das darin offenbarte Elektrodensystem weist eine RA/SVC-Elektrode (für sich oder optional mit einer subkutanen Elektrode gekoppelt) und eine CS-Elektrode auf. Die lang gestreckte RA/SVC-Elektrode scheint atriale Defibrillationsschwellen im Bereich von etwa 1,0 Joule oder weniger über einen erheblichen Teil der Patientenpopulation bereitzustellen, was eine erhebliche Verbesserung gegenüber dem im vorstehend erwähnten Patent mit der Endnummer 403 verwendeten RA- oder SVC-CS/Große-Vene-Elektrodensystem darstellt.
Beliebige der vorstehend erwähnten Elektrodensysteme zur atrialen Kardioversion und der zugeordneten atrialen und/oder ventrikulären Leitungen können bei der Verwirklichung der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Selbst ein Kardioversionsschock von etwa 1,0 Joule kann jedoch für einen erheblichen Teil der Bevölkerung schmerzhaft sein, insbesondere weil sich atriale Fibrillationsepisoden häufig wiederholen, weshalb eine häufige Kardioversion erforderlich ist.
Innerhalb der Umhüllung 232 weist das System 30 einen ventrikulären Messverstärker 250 auf, der mit der RV-Leitung 234 gekoppelt ist, um elektrische Signale in dem Ventrikel über das Paar bipolarer Elektroden 238, 240 und einen R-Zacken-Detektor 252 zu empfangen und die R-Zacken davon zu erfassen. Der ventrikuläre Messverstärker 250 und der R-Zacken-Detektor 252 bilden ein erstes Erfassungsmittel, das R-Zacken in dem Elektrogramm erfasst, welches durch die RV-Leitung 234 zu dem ventrikulären Messverstärker übertragen wird. Der R-Zacken-Detektor 252 ist von dem auf dem Fachgebiet wohlbekannten Typ, welcher beim Auftreten einer während eines Herzzyklus erfassten R-Zacke einen Ausgangsimpuls bereitstellt. Die Abgabe des atrialen Defibrillationsschocks oder -impulses wird durch die R-Zacke unter Verwendung des ventrikulären Zeitgebers 264 zeitlich festgelegt, wie nachstehend beschrieben wird.
Die Leitungs- und Elektrodensysteme bei bestimmten Ausführungsformen der voranstehend erwähnten Patente mit den Endnummern 338, 403 und 430 sowie 642 umfassen eine RV-Defibrillationselektrode, die an einer RV-Leitung positioniert ist, welche in den rechten Ventrikel eingeführt ist, und ein Paar ventrikulärer Messelektroden. Alternativ können bei dem in 4 dargestellten atrialen Kardioversionssystem gemeinsame ventrikuläre Stimulationsleitungen mit bipolaren, einschraubbaren, ventrikulären Elektroden dieses Typs als Stimulations-/Messelektroden 238, 240 verwendet werden.
Ein atrialer Messverstärker 254 ist mit der RA-CS-Leitung 236 gekoppelt, um elektrische Signale oder P-Zacken zu empfangen, die am rechten Atrium 216 auftreten. Der atriale Messverstärker 254 bildet ein zweites Erfassungsmittel zum Erfassen der atrialen P-Zacken-Aktivität des Herzens, die von der CS-Elektrode 244 und der RA-Elektrode 246 der RA-CS-Leitung 236 aufgenommen wird. Das P-Zacken-Ausgangs signal des atrialen Messverstärkers 254 ist mit einem Analog-Digital-Wandler 260 gekoppelt, der das Analogsignal, welches die elektrische Aktivität des Herzens darstellt, zur Weiterverarbeitung in digitale Abtastwerte umwandelt, um festzustellen, ob eine atriale Fibrillation vorhanden ist und ob der atriale Kardioversionsschock beim Versetzen der Atria in eine normale atriale Frequenz wirksam ist.
Die Umhüllung 232 des atrialen Kardiovertersystems 30 weist Des weiteren einen Mikrocomputer 262 auf, der vorzugsweise in einer in dem vorstehend erwähnten Patent mit der Endnummer 338 offenbarten Weise implementiert ist und weiter nachstehend mit Bezug auf das Flussdiagramm aus 7 beschrieben wird. Die Implementation des Mikrocomputers 262 gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt zu mehreren Funktionsstufen und einem RAM/ROM 282 zum Speichern von Betriebsalgorithmen und programmierbaren Parametern sowie von gesammelten Betriebsdaten zur nachfolgenden Übertragung durch Telemetrie zur externen Programmiereinrichtung 22.
Die Schaltungsanordnung umfasst den ventrikulären Zeitgeber 264 zur zeitlichen Festlegung verschiedener Intervalle, die in jedem QRST-Zyklus wiederkehren, sowie des R-Zacken-Synchronisationszeitintervalls, eine Intervallfestlegungsstufe 266 zum Auswählen von Zeitintervallen, die im ventrikulären Zeitgeber 264 zeitlich festzulegen sind, einen Verzögerungszeitgeber 265 zum zeitlichen Festlegen weiterer in der Intervallfestlegungsstufe 266 für die Ausführung der Schmerzlinderungstherapie eingestellter Verzögerungszeiten, eine optionale Patientenwarnvorrichtung 267 und ein Warnungsfestlegungsregister 263, eine Kardioversionsenergieniveau-Festlegungsstufe 269, einen atrialen Fibrillationsde tektor 270, eine Ladungsabgabe-Steuerstufe 272, eine Schmerzmittelverabreichungs-Steuerstufe 290 und eine Rechenstufe 280.
Der Mikrocomputer 262 ist dafür eingerichtet, mit dem RAM/ROM-Speicher 282 zusammenzuarbeiten, der durch einen Mehrbit-Adressbus und einen bidirektionalen Mehrbit-Datenbus mit dem Mikrocomputer 262 gekoppelt sein kann. Dies ermöglicht es dem Mikrocomputer 262, gewünschte Speicherstellen innerhalb des Speichers zu adressieren, um Schreib- oder Leseoperationen auszuführen. Während einer Schreiboperation speichert der Mikrocomputer 262 Daten, wie Zeitintervalle oder Betriebsparameter, im Speicher 282 an den durch den Mehrbit-Datenbus definierten Adressen. Während eines Lesevorgangs erhält der Mikrocomputer 262 Daten von dem Speicher an den von den Mehrbitadressen identifizierten Speicherstellen, die über den Adressbus bereitgestellt werden, und empfängt die Daten von dem Speicher 282 über den bidirektionalen Datenbus. Daten, die sich auf die Erfassungen einer atrialen Fibrillation und die Ausführung der Therapien beziehen, können in dem RAM-Speicher 282 aufgezeichnet werden, um sie in einer auf dem Fachgebiet wohlbekannten Weise abzufragen und durch Telemetrie zur externen Programmiereinrichtung 22 auszusenden.
Die Erfassung der atrialen Fibrillation kann im atrialen Fibrillationsdetektor 270 in Zusammenhang mit der Rechenstufe 280 des Mikrocomputers 262 anhand der vom atrialen Messverstärker 254 unter Verwendung beliebiger der verschiedenen auf dem Fachgebiet bekannten Verfahren zum Erfassen einer atrialen Fibrillation erfassten digitalisierten P-Zacken erreicht werden. Im allgemeinen kann eine atriale Fibrillation in Reaktion auf eine längere Reihe atrialer Depolarisationen oder P-Zacken hoher Frequenz (beispielsweise mit 240 BPM oder größer) erfasst werden. Falls eine größere Spezifität für eine atriale Fibrillation erwünscht ist, kann auch eine Analyse der Regelmäßigkeit der Frequenzwellenformmorphologie verwendet werden.
Der Abschluss der atrialen Fibrillation kann in Reaktion auf eine Verringerung der Frequenz der atrialen Depolarisationen und/oder eine Erhöhung ihrer Regelmäßigkeit erfasst werden.
Geeignete Erfassungsverfahren sind in dem Artikel "Automatic Tachycardia Recognition" von Arzbaecher u.a., veröffentlicht in PACE, Band 7, Mai–Juni 1984, Teil II, S. 541–547 und in der PCT-Anmeldung US 92/02829, Veröffentlichungsnummer WO 92/18198 von Adams u.a. offenbart. In der PCT-Anmeldung wird auch eine sorgfältige Synchronisation des atrialen Hochspannungs-Defibrillationsimpulses mit den Ventrikeln zum Vermeiden des Herbeiführens einer ventrikulären Tachykardie oder Fibrillation erörtert.
Zusätzlich kann der Patient in Zusammenhang mit Vorrichtungen, welche das Auftreten einer atrialen Fibrillation automatisch erfassen, optional durch Betätigen der Warnvorrichtung 267 vor der Erfassung einer atrialen Fibrillation gewarnt werden, damit er sich auf die Abgabe des atrialen Kardioversionsschocks vorbereitet. Bei dieser Variation der Ausführungsform der Erfindung kann der Patient vor der Diagnose einer atrialen Fibrillation und dem Beginn der Ausführung der schmerzlindernden Arzneimitteltherapie gewarnt werden. Die Warnung kann in der in dem US-Patent 5 332 400 beschriebenen Weise vorgenommen werden, sie wird jedoch vorzugsweise durch Versorgen eines piezoelektrischen Kri stalloszillators, der bei einer hörbaren Frequenz intensiv genug schwingt, damit der Patient ihn hören kann und Vorkehrungen treffen kann, mit Energie bewirkt, falls dies erforderlich ist. Der Patient kann wahlweise auch mit einer Programmiereinrichtung 22 mit begrenzten Funktionen versehen werden, die beim Übertragen eines Befehls zum Mikrocomputer 262 verwendbar ist, um die Abgabe des Kardioversionsschocks zu verhindern, bis der Patient die Wirkungen der Schmerzlinderungstherapie spürt, wobei der Patient zu dieser Zeit die Programmiereinrichtung 22 verwenden kann, um die Abgabe des Kardioversionsschocks zu ermöglichen, sofern das Vorhandensein der atrialen Fibrillation neu bestätigt wird.
In dieser Hinsicht weist das System 30 auch das Warnungsfestlegungsregister 263, den Verzögerungszeitgeber 265 und die Warnvorrichtung 267 auf, die zum Erzeugen des Warnalarms für den Patienten verwendet werden, wenn der atriale Fibrillationsdetektor 270 feststellt, dass in den Atria eine Fibrillation auftritt. Die Warnvorrichtung 267 kann einen piezoelektrischen Kristalloszillator, der einen hörbaren Klang ertönen lässt, aufweisen, um den Patienten zu warnen, dass eine atriale Fibrillation erfasst wurde und dass elektrische Kardioversionsenergie den Atria des Patienten zugeführt wird.
Falls eine Programmiereinrichtung 22 bereitgestellt ist, kann sie optional auch ein vom Patienten aktiviertes Befehlssignal aufweisen, um die Ausführung der schmerzlindernden Therapien und Kardioversionstherapien in Reaktion auf eine symptomatische atriale Fibrillation einzuleiten. Es wird angenommen, dass auch in diesem Zusammenhang die Fähigkeit zur Verwendung der Programmiereinrichtung 22 für das Verzögern der Abgabe des Kardioversionsimpulses, bis der Patient die Wirkungen der Schmerzlinderungstherapie spürt, wertvoll ist.
Nachdem die Fibrillationserfassungswarnung an den Patienten abgegeben wurde oder nachdem der Patient eine Kardioversionstherapie durch die Programmiereinrichtung 22 angefordert hat, wird das Register 263 gesetzt, um anzugeben, dass der Patient die Fibrillationserfassungswarnung empfangen hat oder eine Therapie angefordert hat. Unmittelbar danach beginnt der Verzögerungszeitgeber 265 mit der Festlegung der Warnverzögerungsperiode und leitet die Kommunikation mit dem Arzneimittelverabreichungssystem 20 über den RF-Sender 292 und die Antenne 294 ein. Die Verzögerungsperiode definiert ein Zeitintervall von dem Zeitpunkt, zu dem der Patient die Warnung empfängt oder die Therapie anfordert, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Patient zuerst erwarten sollte, die elektrische Energie zur Kardioversion zu empfangen. Die Verzögerungszeit ist vorzugsweise zwischen einer Minute und zwanzig Minuten programmierbar, um ausreichend Zeit zu gewähren, um zu ermöglichen, dass die Schmerzlinderungstherapie wirksam wird und damit sich der Patient auf den Empfang der elektrischen Energie zur atrialen Kardioversion vorbereiten kann. Eine zweite Warnung kann wahlweise kurz vor der Abgabe des Kardioversionsimpulses gegeben werden, falls dies erwünscht ist. Falls der Patient die schmerzlindernde Wirkung der Schmerzlinderungstherapie während der Warnverzögerung nicht spürt, kann er die Programmiereinrichtung 22 verwenden, um den Verzögerungszeitgeber 265 zurückzusetzen und die Abgabe des Kardioversionsimpulses zu verzögern, bis der Zeitgeber 265 abläuft. Alternativ kann es die Programmiereinrichtung dem Patienten stattdessen ermöglichen, die Abgabe des Impulses zu verzögern, bis der Patient die schmerzlindernde Wirkung spürt, und die Ausführung der Kardioversionstherapie nur nach einem vom Patienten eingeleiteten Freigabesignal an die implantierte Vorrichtung zulassen, wodurch angegeben wird, dass die Therapie ausgeführt werden kann. Gemäß einer weiteren Alternative kann die Programmiereinrichtung verwendet werden, um die Therapie während der Warnverzögerung einfach abzubrechen, was besonders nützlich sein kann, falls die Therapie ursprünglich vom Patienten angefordert wurde und die Symptome des Patienten abgeklungen sind.
Ein Warnsystem, wie es voranstehend beschrieben wurde, welches eine Vorrichtung aufweist, die spezifisch für das Bereitstellen der Warnung ausgelegt ist, ist möglicherweise nicht erforderlich, falls der Patient unabhängig spüren kann, dass das Schmerzmittel wirksam wird.
5 zeigt eine als Beispiel dienende Elektrotransport-Verabreichungsvorrichtung, die in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Die Vorrichtung 20 weist ein oberes Gehäuse 46, eine Leiterplattenanordnung 48, ein unteres Gehäuse 56, eine Anode 57, eine Kathode 59, einen Anoden-Vorratsbehälter 62, einen Kathoden-Vorratsbehälter 64 und einen hautverträglichen Klebstoff 67 auf. Das obere Gehäuse 46 weist seitliche Flügel 45 auf, die dabei helfen, die Vorrichtung 20 an der Haut eines Patienten zu halten. Das obere Gehäuse 46 besteht vorzugsweise aus einem spritzgießbaren Elastomer (beispielsweise Ethylenvinylacetat). Die gedruckte Leiterplattenanordnung 48 weist eine integrierte Schaltung 49 auf, die mit diskreten Komponenten 52, einer Antenne 54 und einer Batterie 50 gekoppelt ist. Die Leiterplattenanordnung 48 ist an dem Gehäuse 46 durch Stäbe (in 5 nicht dargestellt) ange bracht, die durch Öffnungen 43a und 43b hindurchtreten, wobei die Enden der Stäbe erwärmt bzw. geschmolzen sind, um die Leiterplattenanordnung 48 an das Gehäuse 46 anzuschmelzen. Das untere Gehäuse 56 ist an dem oberen Gehäuse 46 durch Klebstoff 67 angebracht, wobei die obere Fläche 72 des Klebstoffs 67 sowohl an dem unteren Gehäuse 56 als auch an dem oberen Gehäuse 46, einschließlich der unteren Flächen der Flügel 45, haftet.
Auf der Unterseite der Leiterplattenanordnung 48 ist eine Knopfzellenbatterie 50 (teilweise) dargestellt. Es können auch andere Batterietypen zum Speisen der Vorrichtung 20 verwendet werden.
Die Vorrichtung 20 besteht im wesentlichen aus der Batterie 50, den elektronischen Schaltungsanordnungen 49, 52, 54, den Elektroden 57, 59 und den Hydrogel-Rrzneimittelvorratsbehältern 62, 64, die alle in eine abgeschlossene Einheit integriert sind. Die Ausgänge (in 5 nicht dargestellt) der Leiterplattenanordnung 48 stellen durch Öffnungen 58, 58' in den Vertiefungen 60, 60', die im unteren Gehäuse 56 ausgebildet sind, über elektrisch leitende Klebestreifen 66, 66' elektrischen Kontakt mit den Elektroden 59 und 57 her. Die Elektroden 57 und 59 stehen wiederum in direktem mechanischen und elektrischen Kontakt mit den Oberseiten 68, 68' der Arzneimittelvorratsbehälter 62 und 64. Die Unterseiten 70', 70 der Arzneimittelvorratsbehälter 62, 64 berühren die Haut des Patienten durch die Öffnungen 65', 65 in dem Klebstoff 67.
Die Vorrichtung 20 weist optional ein Merkmal auf, das es dem Patienten ermöglicht, sich selbst eine Dosis eines Arzneimittels durch Elektrotransport zu verabreichen. Nach dem Drücken eines Druckknopfschalters 42 liefert die elektronische Schaltungsanordnung an der Leiterplattenanordnung 48 über ein Abgabeintervall einer vorgegebenen Länge einen vorgegebenen Gleichstrom zu den Elektroden bzw. Vorratsbehältern 57, 62 bzw. 59, 64. Der Druckknopfschalter 42 befindet sich zweckmäßigerweise auf der Oberseite der Vorrichtung 20 und lässt sich durch Kleidung leicht betätigen. Ein zweifaches Drücken des Druckknopfschalters 42 innerhalb eines kurzen Zeitraums von beispielsweise drei Sekunden wird vorzugsweise zum Aktivieren der Vorrichtung zur Abgabe des Arzneimittels verwendet, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer unbeabsichtigten Aktivierung der Vorrichtung 20 minimiert wird. Vorzugsweise sendet die Vorrichtung dem Benutzer eine sichtbare, tastbare und/oder hörbare Bestätigung über das Einsetzen des Arzneimittelverabreichungsintervalls dadurch, dass die LED 44 zu leuchten beginnt, durch eine TEN-artige Stimulation über die Elektroden 57 und 59 und/oder durch ein hörbares Tonsignal beispielsweise von einem "Pieper". Arzneimittel werden durch Elektrotransport durch die Haut des Patienten, beispielsweise am Arm oder Körper, über ein vorgegebenes Verabreichungsintervall verabreicht.
Die Anode 57 besteht vorzugsweise aus Silber, und die Kathode 59 besteht vorzugsweise aus Silberchlorid. Beide Vorratsbehälter 62 und 64 bestehen vorzugsweise aus Polymergelmaterialien. Die Elektroden 57, 59 und die Vorratsbehälter 62, 64 sind in dem unteren Gehäuse 56 aufgenommen.
Eine flüssige Arzneimittellösung oder eine Suspension ist in mindestens einem von den Vorratsbehältern 62 und 64 enthalten. Es können Arzneimittelkonzentrationen im Bereich von etwa 1 × 10^–4 M bis 1,0 M oder mehr verwendet werden, wobei Arzneimittelkonzentrationen im unteren Abschnitt des Bereichs bevorzugt sind. Typischerweise enthält der das Arzneimittel enthaltende Vorratsbehälter auch das ausgewählte Desensibilisierungsmittel in einer Menge und Konzentration, die zum Bereitstellen des Flusses wirksam sind, der zum Verringern oder Verhindern der Sensibilisierung der Haut oder der Schleimhaut erforderlich ist.
6 zeigt ein vereinfachtes schematisches Blockdiagramm der integrierten Schaltung 49 des Arzneimittelverabreichungssystems 20. Der Mikroprozessor 72 empfängt, von einem im RAM/ROM 74 enthaltenen Programm gesteuert (über den bidirektionalen Bus 79 verbunden), Befehle von der IMD 12 über den Empfänger 78 und die Antenne 54. Nach einem Befehl zum Einleiten der Arzneimittelverabreichung leitet der Mikroprozessor 72 die Arzneimittelverabreichung durch einen Arzneimittelverabreichungs-Steuerblock 80 ein, der die iontophoretische Arzneimittelverabreichung durch zwei Elektroden (nicht dargestellt) einleitet. Der Zeitgeber 77 misst die Zeitdauer für die Arzneimittelverabreichung, durch im RAM/ROM 74, der zuvor über die Programmiereinrichtung 22 (in 6 nicht dargestellt) programmiert wurde, gespeicherte Intervalle gesteuert, aus. Nachdem der Zeitgeber 77 abgelaufen ist, wird ein Signal vom Senderblock 76 und von der Antenne 54 unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Telemetriesystems zur IMD 12 gesendet.
Es hat sich gezeigt, dass durch die Infusion verschiedener analgetischer Medikamente oder Arzneimittel (oder einfach "Schmerzmittel"), einschließlich Opiaten (d.h. Morphinsulfat, Hydromorphon) und Nicht-Opiaten (d.h. Alpha-2-adrenergische Antagonisten und neuronenspezifische Calcium kanal-Blockiermittel), eine schnelle und wirksame Schmerzfreiheit nach der Verabreichung erreicht werden kann. Abhängig von dem spezifischen verabreichten Schmerzmittel wird auch mitgeteilt, dass das Einsetzen der Schmerzunterdrückung in wenigen Minuten bis einer Stunde auftritt und dass die Dauer der Schmerzfreiheit von 4 bis 24 Stunden reichen kann. Die Verzögerung des Einsetzens der Schmerzfreiheit ist nicht problematisch, weil eine schnelle Kardioversion im Gegensatz zu einer ventrikulären Fibrillation nicht für eine atriale Fibrillation erforderlich ist. Die Zeit bis zur Schmerzfreiheit kann vom System 30 verwendet werden, um das Fortsetzen der atrialen Fibrillation neu zu überprüfen, Speicherkondensatoren zum Abgeben von Kardioversionsschocks zu laden, und eine ventrikuläre Erfassung zu gewährleisten, um eine Synchronisation des Kardioversionsschocks mit der R-Zacke des Herzzyklus zu ermöglichen.
Eine erste alternative Ausführungsform der Erfindung kann das Arzneimittelverabreichungssystem 20 zur Verabreichung eines Mittels zum Verringern der Kardioversions- oder Defibrillationsschwelle, wie D-Salotol, Procainamid oder Quinidin, als Alternative zur Ausführung der vorstehend erörterten Schmerzlinderungstherapien oder in Zusammenhang mit diesen verwenden. Die Verringerung der Defibrillationsschwelle in einem solchen Fall ermöglicht einen weniger schmerzhaften Kardioversionsimpuls mit einer verringerten Amplitude. Die Verabreichung eines den Schwellenwert verringernden Mittels kann demgemäß als eine Schmerzlinderungstherapie oder als Teil einer Schmerzlinderungstherapie verwendet werden. Gemäß einer komplexeren Ausführungsform könnten zwei getrennte Arzneimittelverabreichungssysteme verwendet werden, um die Verabreichung des den Schwellenwert verringernden Mittels für sich oder in Zusammenhang mit einem Schmerzmittel zu ermöglichen.
Eine zweite alternative Ausführungsform der Erfindung kann das Arzneimittelverabreichungssystem 20 zum Verabreichen diuretischer und blutdruckregelnder Mittel, wie Thiaziddiuretika (Hydrochlorthiazid, Chlorthalidon), die gewöhnlich für einen milden Herzfehler angemessen sind, und Schleifendiuretika (Furosemid, Bumetanid, Ethacrynsäure), die für eine schwere Volumenüberlastung oder ein thiazidresistentes Ödem reserviert sind, verwenden. Zusätzlich wurde gezeigt, dass ACE-Hemmer das Fortschreiten von Herzfehlern in Patienten mit einer symptomatischen und asymptomatischen Dysfunktion des linken Ventrikels verhindern oder verlangsamen. Gegenwärtig werden vier Mittel für die Behandlung von CHF (Congestive Heart Failure – kongestiver Herzfehler) verwendet, nämlich Captopril, Enalapril, Lisinopril und Quinapril. Die Implementation der IMD 12 gemäß dieser Ausführungsform verwendet das Chronicle^TM-CHF-Überwachungssystem von Medtronic, welches in den US-Patenten 5 535 752 und 6 155 267 beschrieben ist.
Die IMD 12, wie sie in dem Patent mit der Endnummer 267 beschrieben ist, überwacht chronische Daten, welche mindestens einen physiologischen Parameter darstellen. Die chronischen Daten werden überwacht, um Zustandsänderungen des mindestens einen physiologischen Parameters zu erfassen. Daten, die erfassten Zustandsänderungen zugeordnet sind, werden innerhalb der IMD 12 gespeichert. Die Erfassung von Zustandsänderungen des mindestens einen physiologischen Parameters erfolgt durch Einrichten einer Basislinie (beispielsweise einer mittleren Referenzlinie und oberer und unterer Kontrollgrenzen) und anschließendes Feststellen, ob die überwachten chronischen Daten vorbestimmte, vorprogrammierte Bedingungen erfüllen (beispielsweise Bedingungen, welche auf der mittleren Referenzlinie und den oberen und unteren Kontrollgrenzen beruhen), welche eine Zustandsänderung des mindestens einen physiologischen Parameters angeben. Falls Daten außerhalb dieser vorgegebenen Grenzen auftreten, sendet die IMD 12 Telemetriedaten zum Arzneimittelverabreichungssystem 20, um die Verabreichung des geeigneten Arzneimittels einzuleiten, wie hier vorstehend beschrieben wurde.
Eine dritte alternative Ausführungsform kann das Arzneimittelverabreichungssystem 20 durch Aufnehmen der Merkmale und der Funktion, wie in dem US-Patent 5 987 356 beschrieben ist, als Patientenaktivator bzw. Programmiereinrichtung 22 verwenden.
7 zeigt ein Flussdiagramm eines Arbeitsvorgangs des in 4 dargestellten Systems gemäß der vorliegenden Erfindung. In Schritt S100, der stets fortdauert (außer während der Abgabe des atrialen Kardioversionsschocks), wird die atriale Aktivität des Herzens erfasst. In Schritt S102 wird der atriale Fibrillationserfassungsalgorithmus in dem atrialen Fibrillationsdetektor 270 aufgerufen. Falls eine Erfassung stattfindet, sendet die IMD 30 in Schritt S104 ein Signal über die Arzneimittelverabreichungssteuerung 290, den RF-Sender 292 und die Antenne 294 zum Arzneimittelverabreichungssystem 20, um bei S105 die Verabreichung eines programmierten Bolus des Schmerzmittels vom Arzneimittelspender 20 einzuleiten.
Der Ladungszufuhrsteuerung 272 kann vorgeschrieben werden, mit dem Aufladen der Speicherkondensatoren zu beginnen, es ist jedoch bevorzugt, das Aufladen der Kondensatoren bis zum Ende der Verzögerung aufzuschieben, damit das Schmerzmittel wirksam wird, und mit dem Aufladen der Kondensatoren während der Wirksamkeit des Schmerzmittels, d.h. während des Zeitraums, in dem erwartet wird, dass das Schmerzmittel wirksam ist, zu beginnen. Bei S107 sendet die Arzneimittelverabreichungsvorrichtung 20 eine Bestätigung des Abschlusses der Arzneimittelverabreichung zur IMD 12 zurück. Zusätzliche Warnschritte für den Patienten, um den Status der Erfassung, der Arzneimittelverabreichung und des Kardioverters anzuzeigen, können aufgenommen werden, sind jedoch in dem Flussdiagramm aus 7 nicht dargestellt.
Ein Verzögerungszeitgeber 265 wird geladen und aktiviert, um die Verzögerung für die Schmerzmittelwirkung zeitlich auszumessen, die in den Schritten S106 und S108 auftreten soll. Während dieser Verzögerung kann das Fortdauern der atrialen Fibrillationsepisode in den Schritten S100 und 5102 überprüft werden, und der Algorithmus kann an diesem Punkt wahlweise unterbrochen werden. Weil jedoch Ausbrüche einer atrialen Fibrillation wieder auftreten und der Bolus des Schmerzmittels bereits verabreicht wurde, ist eine erneute Bestätigung am Ende der Verzögerungszeiten ausreichend, um festzustellen, ob die Kardioversionsschocktherapie auszuführen ist oder nicht.
Wenn der Verzögerungszeitgeber 265 in Schritt S108 abläuft, wird er während der Schmerzmittelwirksamkeitszeit zurückgesetzt und in Schritt S110 ausgelöst. Die Erfassung der atrialen Fibrillation wird in Schritt S112 während der Schmerzmittelwirksamkeitszeit erneut bestätigt. Falls sie erst nach Ablauf der Schmerzmittelwirksamkeitszeit erneut bestätigt wird, ist es erforderlich, die Schritte S104– S114 zu wiederholen, bis sie während einer Schmerzmittelwirksamkeitszeit erneut bestätigt wird.
Anschließend wird in Schritt S116 eine Ladungszufuhrsteuerung 272 vorgeschrieben, um die Speicherkondensator-Ladeschaltung 274 zu aktivieren, damit sie die Hochspannungs-Ausgangskondensatoren auf die in der Pegelstufe 269 festgelegte Kardioversionsenergie lädt. Der Mikrocomputer 262 legt dann ein Synchronisationszeitintervall in der Intervallfestlegungsstufe 266 anhand einer durch den R-Zacken-Detektor 252 erfassten R-Zacke fest. Der ventrikuläre Zeitgeber 264 liefert dann dem ventrikulären und dem atrialen Messverstärker 250 und 254 ein Austastsignal. Beide Operationen können in Schritt S118 ausgeführt werden. Die erneute Bestätigung der fortgesetzten atrialen Fibrillation kann auch zwischen den Schritten S116 und S118 ausgeführt werden.
Beim Verstreichen des Synchronisationszeitintervalls im ventrikulären Zeitgeber 264 wird durch die Ladungszufuhrsteuerung ein Befehl ausgegeben, um eine Entladeschaltung 276 zu betätigen, damit sie den atrialen Kardioversionsschock über die Elektroden 244 und 246 verabreicht. Nachdem der atriale Kardioversionsschock verabreicht wurde, werden der atriale und der ventrikuläre Messverstärker wieder aktiviert, und das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der atrialen Fibrillation wird in Schritt S112 wieder getestet. Falls die Episode beendet wurde, springt der Algorithmus zu Schritt S100 zurück.
Falls die Episode nicht beendet wurde, können die Schritte aus 7 wiederholt werden. Nach einer bestimmten Anzahl von Versuchen können die verfügbaren Therapien erschöpft sein. Unabhängig davon, ob die Therapien erfolgreich sind, ist es wahrscheinlich, dass dem Patienten geraten wurde, den behandelnden Arzt zu kontaktieren. Die Ereignisgeschichte der Episoden und der verabreichten Therapien wird zur anschließenden Telemetrie und Analyse durch den Arzt in einer auf dem Fachgebiet wohlbekannten Weise im RAM 282 aufgezeichnet, um das Reprogrammieren von Therapien zu unterstützen.
Demgemäß beinhaltet die methodologische Abfolge für das Bereitstellen der Schmerzlinderungstherapie, um den durch Abgeben der atrialen Kardioversionsenergie herbeigeführten Schmerzen entgegenzuwirken, das anfängliche Erfassen einer atrialen Fibrillation, das optionale Warnen des Patienten, die Arzneimittelinfusionstherapie zur Erzeugung der Schmerzfreiheit, das zeitliche Ausmessen, um zu ermöglichen, dass die Schmerzfreiheit eintritt, und das Laden von Speicherkondensatoren, die erneute Bestätigung der atrialen Fibrillation, die Abgabe der Kardioversionsenergie und die Bestätigung, dass eine erfolgreiche atriale Fibrillation stattgefunden hat. Falls eine erfolgreiche atriale Kardioversion nicht stattfinden sollte, werden die Schritte aus 7 wieder eingeleitet, wobei jedoch die Arzneimittelverabreichung nicht wiederholt wird, es sei denn, dass die Schmerzmittelwirksamkeitszeit abgelaufen ist, um eine Arzneimittelüberdosis zu verhindern.
Abhängig von dem eingesetzten Schmerzmittel kann es auch erwünscht sein, einen weiteren Zeitgeber aufzunehmen, um die Abgabe eines weiteren Schmerzmittelbolus von der vorhergehenden Abgabe an für eine weitere zeitliche Verzögerung zu unterbinden, um eine Arzneimittelüberdosis zu verhindern. Ein solcher Zeitgeber kann die kumulative Menge des über einen festgelegten Zeitraum abgegebenen Schmerzmittels berücksichtigen.
Zusätzlich kann es wünschenswert sein, dem Patienten die Option zu geben, die Programmiereinrichtung 22 zu verwenden, um vorübergehend die Abgabe einer erhöhten Schmerzmittelmenge zu programmieren, falls die gewünschte Schmerzunterdrückungswirkung bei der permanent programmierten Einstellung nicht erreicht wird. Ein Zeit- und Datums-Datensatz solcher vom Patienten programmierter Erhöhungen können zur Betrachtung durch den Arzt im Systemspeicher gehalten werden, und die wiederholte Verwendung der Programmiereinrichtung kann unterbunden werden.

Claims

Extern anbringbare Arzneimittelverabreichungsvorrichtung (20), die zur Kommunikation, mit einer implantierten medizinischen Vorrichtung (IMD) (12) eingerichtet ist, wobei die Kombination folgendes umfasst: Mittel zum Kommunizieren mit der IMD und zum Empfangen eines Hinweises an die Arzneimittelverabreichungsvorrichtung, dass mindestens ein Vortherapieereignis in der IMD bevorsteht, und Mittel (82, 80) zum Aktivieren der Verabreichung von Arzneimitteln von der Arzneimittelverabreichungsvorrichtung vor oder gleichzeitig mit einer Therapie, die sich aus dem mindestens einen Vortherapieereignis ergibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Arzneimittelverabreichungsvorrichtung extern an dem Körper eines Patienten anbringbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Therapieereignis die Abgabe von Kardioversions-Defibrillationsenergie einschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Therapieereignis die Abgabe eines Energieschocks an das Herz einschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die eine transdermale Arzneimittelverabreichungsvorrichtung ist, die in drahtloser Kommunikation mit mindestens einer implantierten medizinischen Vorrichtung (IMD) steht, wobei die Arzneimittelverabreichungsvorrichtung extern angebracht ist, um Schmerzmittel und/oder Schwellenwertverringerungs-Medikamente vor einem mit einem Schrittmacher, einem Defibrillator und einer ähnlichen Therapievorrichtung verbundenen Schock zu verabreichen, wobei die Arzneimittelverabreichungsvorrichtung folgendes umfasst: Mittel (62, 64) zum Speichern der Medikamente, Mittel (67) zum epidermalen Anbringen an einem Patienten, Mittel (21) zum Kommunizieren mit mindestens einer IMD und Mittel (65) zum transdermalen Abgeben der Medikamente in Reaktion auf mindestens einen Hinweis, dass die mindestens eine IMD kurz vor der Abgabe des Schocks steht.
Arzneimittelverabreichungssystem mit einer Arzneimittelverabreichungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche und einer IMD zum Verabreichen von Medikamenten an einen CHF-Patienten, wobei die Kombination folgendes umfasst: die extern an einem Patienten angebrachte Arzneimittelverabreichungsvorrichtung, die IMD, die eine CHF-Überwachungsvorrichtung ist, und ein Kommunikationssystem zwischen der Arzneimittelverabreichungsvorrichtung und der IMD, um die Verabreichung der Medikamente vor oder gleichzeitig mit CHF-Signalen von der IMD zu ermöglichen.
System nach Anspruch 5, wobei die Signale Parameter aufweisen, die außerhalb eines vorgewählten Bereichs von Herzereignissen liegen.
Arzneimittelverabreichungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Verabreichen spezieller Arzneimittel in Reaktion auf Signale von einer IMD, die sich auf Herzzustände und/oder eine Therapie beziehen, wobei die Arzneimittelverabreichungsvorrichtung einen Speicher für die speziellen Arzneimittel aufweist, die: Opiate, Nicht-Opiate, die Defibrillationsschwelle verringernde Mittel und Mittel zur CHF-Behandlung umfassen.
Arzneimittelverabreichungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Opiate Morphinsulfat und Hydromorphon einschließen.
Arzneimittelverabreichungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Nicht-Opiate Alpha-2-adrenergische Antagonisten und neuronenspezifische Calciumkanal-Blockiermittel einschließen.
Arzneimittelverabreichungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die die Defibrillationsschwelle verringernden Mittel D-Salotol, Procainamid oder Quinidin als Alternativen oder in Kombination mit einem oder beiden der Opiate und der Nicht-Opiate einschließen.
Arzneimittelverabreichungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Mittel zur CHF-Behandlung Captopril, Enalapril, Lisinopril und Quinapril einschließen.
Arzneimittelverabreichungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die speziellen Arzneimittel Arzneimittel einschließen, die entwickelt wurden, um Schmerzen und Schwellen zu überwinden, die mit einem Herzschock verbunden sind.
Arzneimittelverabreichungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die speziellen Arzneimittel Arzneimitteltypen einschließen, die entwickelt wurden, um CHF-Zustände zu behandeln.
Arzneimittelverabreichungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Arzneimitteltypen geeignet sind, Schmerzen, Schwellen und CHF-Zustände in Kombination davon zu behandeln.
Arzneimittelverabreichungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 7 bis 14, die des weiteren folgendes umfasst: eine Kommunikationsverbindung zwischen der Arzneimittelverabreichungsvorrichtung und der IMD, automatische Mittel zum Verabreichen des einen Arzneimittels oder der mehreren Arzneimittel an den Patienten, wenn die Signale über die Kommunikationsverbindung von der IMD empfangen werden, und automatische Mittel zum Beenden des Verabreichens des einen Arzneimittels oder der mehreren Arzneimittel.
System nach Anspruch 15, wobei ein halbautomatisches Mittel zum Verabreichen implementiert ist, um es dem Patienten zu ermöglichen, die Arzneimittelverabreichung nach Bedarf zu aktivieren.
System nach Anspruch 15, wobei ein halbautomatisches Mittel zum Beenden der Verabreichung implementiert ist, um es dem Patienten zu ermöglichen, die Arzneimittelverabreichung nach Bedarf zu beenden.
System nach Anspruch 15, wobei die Kommunikationsverbindung Systemstatusindikatoren aufweist.
System nach Anspruch 15, wobei die Systemstatusindikatoren Sichtanzeigen aufweisen.
System nach Anspruch 15, wobei die Systemstatusindikatoren hörbare Signale aufweisen.
System nach Anspruch 15, wobei die Systemstatusindikatoren Tastschnittstellen aufweisen.
System nach Anspruch 15, wobei die Kommunikationsverbindung Überschreibungsmittel aufweist, um es dem Patienten zu ermöglichen, einen Schock unter Verwendung der Arzneimittelverabreichungsvorrichtung als eine Steuereinrichtung zu beenden oder zu verzögern.
System nach Anspruch 15, wobei die Kommunikations verbindung Fernüberwachungs- und -programmiermittel zum Ermöglichen einer Patientenbehandlung aus der Ferne aufweist.