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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen implantierbare medizinische
Vorrichtungen.
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Es
gibt viele Arten von implantierbaren medizinischen Vorrichtungen.
Mit einigen wird der Zustand eines Patienten überwacht, während mit anderen eine Form
einer Behandlung durchgeführt
wird. Eine bestimmte Art einer implantierbaren, medizinischen Vorrichtung
ist eine implantierbare Vorrichtung für die Herztherapie oder ICTD.
ICTDs werden in den Körper
eines Patienten implantiert, um die Herzaktivität zu überwachen, zu regeln und/oder
zu korrigieren. ICTDs umfassen implantierbare Vorrichtungen zur
Herzstimulation (z.B. implantierbare Herzschrittmacher, implantierbare
Defibrillatoren), mit denen das Herz durch Stimulation behandelt
wird, sowie implantierbare Herzüberwachungsvorrichtungen,
die die Herzaktivität überwachen.
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ICTDs
weisen üblicherweise
eine Steuereinheit in einem Gehäuse
auf, das in den Körper
implantiert wird, und eine Reihe von Leitungen, die zur Stimulation
und/oder Überwachung
der Herzaktivität angeordnet
werden. Durch die verbesserte Prozessor- und Speichertechnik sind
die Steuereinheiten zunehmend ausgereifter geworden, wodurch sie
viele Arten von Zuständen überwachen
und abgestimmte Stimulationsbehandlungen als Reaktion auf diese Zustände durchführen können.
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ICTDs
können üblicherweise
mit einer externen Programmiervorrichtung fernprogrammiert werden,
die häufig
als „Programmiereinheit" bezeichnet wird.
Heute sind einzelne ICTDs mit Telemetrieschaltungen ausgestattet,
die mit der Programmiereinheit kommunizieren. Bei einer Art einer
Programmiereinheit wird ein elektromagnetischer Programmierkopf verwendet,
der in der Nähe
der implantierten Vorrichtung für
das Herz angeordnet wird, damit er mit der implantierten Vorrichtung
kommuniziert. Der Programmierkopf umfasst eine Spule, die mit der
Telemetrieschaltung der ICTD eine transformatorische Kopplung bildet.
Durch Veränderung
des Stroms in der Spule überträgt der Programmierkopf
Niederfrequenzsignale.
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Zu
Beginn waren telemetrische Systeme passiv, das heißt, dass
die Kommunikation einseitig von der Programmiereinheit auf die implantierte
Vorrichtung gerichtet war. Mit der passiven Telemetrie konnte der
behandelnde Arzt nach der Implantation Befehle an die implantierte
Vorrichtung übertragen. Durch
Beschränkungen
hinsichtlich Leistung und Größe konnten
frühe handelsübliche Ausführungen der
implantierten Vorrichtungen keine Informationen zurück zur Programmiereinheit übertragen.
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Als
sich die Leistungsfähigkeit
verbesserte, wurde die aktive Telemetrie möglich, mit der eine synchrone
Kommunikation zwischen der implantierten Vorrichtung und der Programmiereinheit
in beide Richtungen möglich
ist. Bei der aktiven Telemetrie wird ein Halbduplexübertragungsverfahren
verwendet, bei dem die Programmiereinheit in einem definierten Rahmenformat
Befehle sendet und die implantierte Vorrichtung nach dem Ende dieser Übertragung
unter Verwendung des Rahmenformats Daten zurücksendet. Mit der aktiven Telemetrie
kann der behandelnde Arzt nicht nur die implantierte Vorrichtung
programmieren, sondern auch Informationen aus der implantierten
Vorrichtung abrufen, um die Herzaktivität und das Betriebsverhalten
der Vorrichtung zu beurteilen. Der behandelnde Arzt möchte eventuell
in regelmäßigen Abständen die
Daten über das
Betriebsverhalten der Vorrichtung oder die Herzaktivität für definierte
Zeiträume überprüfen, um
sicherzustellen, dass die Vorrichtung die Behandlung in gewünschter
Art und Weise durchführt.
Daher umfassen die jetzigen implantierbaren Vorrichtungen für die Herztherapie
Speicher und die Prozessoren fragen in regelmäßigen Abständen verschiedene Messungen
von Leistungsparametern ab und speichern sie im Speicher.
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Aktuelle
telemetrische Systeme weisen eine begrenzte Übertragungsreichweite zwischen
dem Programmierkopf und der ICTD auf, die häufig als „Nahbereichstelemetrie" oder „Programmierkopftelemetrie" bezeichnet wird.
Um wirksam kommunizieren zu können,
wird der Programmierkopf in einem Bereich von zwei Fuß, und üblicherweise
in einem Bereich von mehreren Zoll, von der ICTD gehalten. Ein Problem
besteht darin, dass die ICTD für
die Übertragung
von Signalen über
größere Entfernungen
keine ausreichende Leistung aufweist. Ein weiterer Punkt ist die
der ICTD eigene Störfestigkeit
gegenüber elektromagnetischen
Störungen.
Die Schaltungen der ICTDs befinden sich üblicherweise in einer voll abgeschirmten
Hülle,
um zu verhindern, dass elektromagnetische Störungen den Betrieb beeinträchtigen.
Die Hülle
verhindert, dass hohe Frequenzen hineingelangen, wodurch die Kommunikation
auf den niedrigen Frequenzbereich von unter 200 KHz beschränkt ist.
Bei einem beispielhaften System werden die Signale, die von der
Programmiereinheit an die implantierte Vorrichtung gesendet werden,
auf einer Trägerfrequenz
von etwa 36 KHz übertragen
und die Daten zur und von der implantierten Vorrichtung werden mit
ungefähr
8 KBaud übertragen.
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Herkömmlich werden
Daten über
den Herzzustand eines Patienten während der Programmierung der
ICTDs von der Programmiereinheit erfasst und gespeichert. Die Analyse
des Herzzustands erfolgt örtlich
begrenzt durch die Programmiersoftware. Programmiereinheiten weisen
umfangreiche Diagnosemöglichkeiten,
eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitung und einfache Bedienung auf,
wodurch eine wirksame Programmierung und rechtzeitige Patientennachsorge
erleichtert werden.
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Zusätzlich zur örtlich begrenzten
Analyse werden TransTelephonic Monitoring (TTM)-Systeme verwendet,
um aktuelle Herzdaten von Patienten zu erfassen, wenn sich der Patient
nicht in der Nähe
des Gesundheitsdienstleisters befindet. TTM-Systeme werden in den
Haushalten der Patienten angebracht. Sie umfassen üblicherweise
eine Basiseinheit, die Informationen von der ICTD erfasst, ganz ähnlich wie dies
die Programmiereinheit tun würde.
Die Basiseinheit ist mit einer Telefonleitung verbunden, sodass Daten
an das medizinische Personal übertragen
werden können,
das für
diesen Patienten zuständig
ist. Ein Beispiel für
ein TTM-System für
ICTDs ist eine Dienstleistung von St. Jude Medical® und
Raytel® Cardiac
Services mit der Bezeichnung „HousecallTM". Mit
dieser Dienstleistung werden aktuelle programmierte Parameter und
Diagnoseinformationen über Episoden
für eine
Vielzahl von Ereignissen bereitgestellt, einschließlich gespeicherten
Elektrogrammen (EGM). Es können
auch Echtzeit-EGMs mit kommentierten Zustandsinformationen übertragen
werden.
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Unter
Verwendung eines Telefons und eines Senders bietet das TTM-System
sowohl für
das medizinische Personal als auch für den Patienten die Annehmlichkeit
einer sofortigen Analyse der Behandlung, ohne dass der Patient die
Annehmlichkeiten seines Zuhauses verlassen muss. Üblicherweise dauert
die Übertragung
von Echtzeitmessungen lediglich Minuten. Patienten können genau überwacht werden
und das medizinische Personal hat mehr Kontrolle über die
Behandlung seiner Patienten, womit das Patientenmanagement verbessert
wird.
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Auch
wenn Fortschritte bei der Verbesserung der Patientenüberwachung
gemacht wurden, besteht weiter ein anhaltender Bedarf an der Verbesserung
der Kommunikationsmöglichkeiten zwischen implantierten
Vorrichtungen und externen Vorrichtungen, insbesondere Bedarf an
der wirksameren Kommunikation über
größere Übertragungsentfernungen.
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In
US-A-5,626,360 ist eine implantierbare medizinische Vorrichtung
offenbart, die Schaltungen zur Überwachung
und Durchführung
einer Behandlung eines Patienten und einen Hochfrequenz-Transceiver umfasst,
der so angeordnet ist, dass er auf einer ersten Frequenz auf ein
Abfragesignal hört
und anschließend
auf der zweiten Frequenz eine Antwort überträgt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Verfahren bereitgestellt, umfassend das Abfragen
einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung durch eine externe
Vorrichtung unter Verwendung einer ersten Frequenz und das Antworten
auf die Abfrage durch die implantierbare medizinische Vorrichtung unter
Verwendung einer zweiten Frequenz, gekennzeichnet durch das Umschalten
auf eine dritte Frequenz, um die Kommunikation zwischen der implantierbaren
medizinischen Vorrichtung und der externen Vorrichtung fortzusetzen.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist eine implantierbare medizinische
Vorrichtung geschaffen, umfassend: eine Schaltung, um eine Therapie
an dem Patienten abzugeben und/oder zu überwachen; und einen abstimmbaren Hochfrequenz-Transceiver,
der konfiguriert ist, auf einer ersten Frequenz auf ein Abfragesignal
zu hören und
auf einer zweiten Frequenz eine Antwort auf das Abfragesignal zu übertragen;
gekennzeichnet durch einen Tuner, um den Transceiver auf die erste
und zweite Frequenz abzustimmen, wobei der Tuner konfiguriert ist,
um den Transceiver auf eine dritte Frequenz abzustimmen, um das
Fortsetzen der Kommunikation zu erleichtern.
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Ein
System ermöglicht
die Hochfrequenzübertragung
zwischen einer externen Kommunikationsvorrichtung und einer oder
mehreren implantierbaren medizinischen Vorrichtungen. Das System nutzt
ein Übertragungsprotokoll,
bei dem die externe Kommunikationsvorrichtung alle implantierbaren
medizinischen Vorrichtungen in Reichweite abfragt, um zum Zweck
des Datenaustauschs und/oder der Programmierung der medizinischen
Vorrichtungen Eins-zu-Eins-Verbindungen aufzubauen.
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Bei
einer Ausführung überträgt die externe Kommunikationsvorrichtung
auf einer oder mehreren Frequenzen in einem ersten Satz von Frequenzen ein
Abfragesignal. Das Abfragesignal dient als Aufforderung zur Kommunikation
mit der implantierbaren medizinischen Vorrichtung. Die implantierbare medizinische
Vorrichtung hört
auf das Abfragesignal auf einer Frequenz im ersten Satz der Frequenzen. Nach
dem Empfang überträgt die implantierbare
medizinische Vorrichtung auf einer zweiten Frequenz, die aus einem
zweiten Satz von Frequenzen ausgewählt ist, eine Antwort. Der
erste und zweite Satz der Frequenzen können sich überlappen oder sich gegenseitig
ausschließen.
Die externe Kommunikationsvorrichtung überwacht den zweiten Satz der
Frequenzen und hört
auf die Antwort. Nach dem Empfang der Antwort weist die externe
Kommunikationsvorrichtung der implantierbaren medizinischen Vorrichtung
zum Zweck der Fortsetzung der Kommunikation einen Übertragungskanal
zu. Dazu können
die Vorrichtungen während
der Informationsübertragung mehr
als einmal zwischen mehreren Kanälen
zwischen den Frequenzen springen.
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1 ist
eine schematische Darstellung einer Netzarchitektur mit einer beispielhaften
implantierbaren medizinischen Vorrichtung, die mit einem Netz aus
Computersystemen verbunden ist, die von verschiedenen Informationsspezialisten
verwendet werden. Die implantierbare medizinische Vorrichtung ist
im Kontext einer implantierbaren Vorrichtung für die Herztherapie (ICTD) dargestellt
und beschrieben.
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2 ist
ein Funktionsschema, in dem der Informationsfluss von der ICTD zu
den Computersystemen dargestellt ist, die mit den Informationsspezialisten
im Zusammenhang stehen.
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3 ist
ein Funktionsschema, in dem dargestellt ist, wie die verschiedenen
Computersysteme Informationen gemeinsam nutzen, um die medizinische
Versorgung zu verbessern, die der Patient erhält.
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4 ist
ein Funktionsschema, in dem der Informationsfluss von den Computersystemen
zurück
zur ICTD dargestellt ist.
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5 ist
eine vereinfachte Darstellung einer ICTD, die mit dem Herzen eines
Patienten elektrisch leitend in Verbindung steht, um die Herzaktivität zu überwachen
und/oder eine Stimulationsbehandlung durchzuführen.
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6 ist
ein Funktionsdiagramm einer beispielhaften implantierbaren Vorrichtung
für die
Herztherapie.
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7 ist
ein Funktionsdiagramm eines beispielhaften Rechners, der in den
Computersystemen der Netzarchitektur für die Herztherapie verwendet werden
kann.
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8 ist
ein Funktionsdiagramm der ICTD und einer externen Kommunikationsvorrichtung
zur Veranschaulichung, wie die ICTD und die Kommunikationsvorrichtung
eine Verbindung aufbauen.
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9 ist
ein Fließdiagramm
eines Verfahrens zum Aufbauen einer Verbindung zwischen der ICTD
und der externen Kommunikationsvorrichtung.
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10 ist
eine schematische Darstellung eines Systems mit mehreren ICTDs,
die mit einer gemeinsamen externen Kommunikationsvorrichtung kommunizieren.
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11 ist
eine schematische Darstellung einer ICTD mit ihrem Gehäuse, die
zwei getrennte Kammern definiert, eine zum Aufnehmen des Hochfrequenzschaltkreises
und eine zweite zum Aufnehmen der Schaltungen der ICTD für die Überwachung und
die Stimulation.
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In
der folgenden Beschreibung werden ähnliche Ziffern oder Bezugszeichen
zur Bezeichnung ähnlicher
Teile oder Elemente verwendet.
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Die
folgende Erörterung
steht im Zusammenhang mit einer implantierbaren Vorrichtung für die Herztherapie
(ICTD), die mit einem vernetzten System aus Computersystemen verbunden
ist. Es ist festzuhalten, dass die ICTD nur ein Beispiel für eine implantierbare
medizinische Vorrichtung ist. Es können andere Arten implantierbarer
medizinischer Vorrichtungen verwendet werden, beispielsweise implantierbare
Vorrichtungen zur Abgabe von Medikamenten, implantierbare Nervenstimulatoren
und so weiter.
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Herztherapienetzwerk
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1 zeigt
eine beispielhafte Netzarchitektur 100 für die Herztherapie,
die eine implantierbare medizinische Vorrichtung in Form einer implantierbaren
Vorrichtung für
die Herztherapie (ICTD) 102 aufweist. Die ICTD 102 ist
mit einem Netz aus Computersystemen verbunden, das mit verschiedenen
Informationsspezialisten in Zusammenhang steht, die sich für die Herztherapie
interessieren. Die ICTD ist in einen menschlichen Patienten 104 implantiert
dargestellt. Die ICTD 102 kommuniziert elektrisch leitend über mehrere
Leitungen 108, die für
die Überwachung
der Herzaktivität
und/oder die Durchführung
der Mehrkammerstimulation und der Schockbehandlung geeignet sind,
mit dem Herzen 106 eines Patienten.
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Die
ICTD 102 kann über
die Technik der Nahbereichstelemetrie mit einer selbständigen oder nicht
vernetzten Programmiereinheit 110 kommunizieren. Die nicht
vernetzte Programmiereinheit 110 ist mit einem Programmierkopf
versehen, der über
induktive Kopplung mit der ICTD 102 kommuniziert, wenn
er proximal zur ICTD 102 angeordnet ist.
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Die
ICTD 102 kann wahlweise oder zusätzlich mit einem lokalen Transceiver 112 kommunizieren.
Der lokale Transceiver 112 kann eine Vorrichtung sein,
die sich am oder nahe dem Patienten befindet, beispielsweise eine
elektronische Kommunikationsvorrichtung, die der Patient trägt oder
die sich an einem Element im Zimmer oder in der Wohnung des Patienten
befindet. Der lokale Transceiver 112 kommuniziert mit der
ICTD 102 unter Verwendung der Nahbereichstelemetrie oder
von telemetrischen Verfahren auf Hochfrequenzbasis über größere Entfernung,
beispielsweise der Funkübertragung.
Wahlweise kann der lokale Transceiver 112 in die ICTD 102 eingebaut
sein, wie durch die gestrichelte Linie 111 dargestellt
ist. In diesem Fall weist die ICTD einen gesonderten und getrennten
Gehäusebereich auf,
in dem sich die Vorrichtungen für
die Hochfrequenzübertragung
befinden, ohne dass der Betrieb der Schaltungen für Überwachung
und Stimulation gestört
wird.
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Je
nach Ausführung
und Übertragungsreichweite
kann der lokale Transceiver 112 mit verschiedenen anderen
Vorrichtungen der Netzarchitektur 100 in Verbindung stehen.
Bei einer möglichen
Ausführung überträgt der lokale
Transceiver 112 die Informationen, die er von der ICTD 102 empfängt, an eine
vernetzte Programmiereinheit 114, die mit dem Netzwerk 120 verbunden
ist. Die Arbeitsweise der vernetzten Programmiereinheit 114 ähnelt der
selbständigen
Programmiereinheit 110, unterscheidet sich jedoch dadurch,
dass sie mit dem Netzwerk 120 verbunden ist. Die vernetzte
Programmiereinheit 114 kann sich in der Nähe des oder
entfernt vom lokalen Transceiver 112 befinden; oder kann
der lokale Transceiver 112 wahlweise in die vernetzte Programmiereinheit 114 eingegliedert
sein, wie durch die gestrichelte Linie 116 dargestellt
ist.
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Bei
einer weiteren möglichen
Ausführung
ist der lokale Transceiver unmittelbar mit dem Netzwerk 120 verbunden,
um mit entfernt aufgestellten Rechnern und/oder Programmiereinheiten
zu kommunizieren. Noch eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass
der lokale Transceiver 112 über eine drahtlose Verbindung
mit dem Netzwerk 120 kommuniziert, beispielsweise über ein
Satellitensystem 122.
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Das
Netzwerk 120 kann als eine oder mehrere Arten von Netzwerken
(z.B. Internet, Lokale Netzwerke (LAN), Weitverkehrsnetze (WAN),
Telefon, Kabelnetz, Satellit usw.) umgesetzt sein, einschließlich als
drahtgebundene Technologien (z.B. Telefonleitung, Kabelnetz, Lichtleitertechnik
usw.) und/oder drahtlose Technologien (z.B. Funk, Mobilfunk, Mikrowellen,
IR, Wireless Personal Area Network usw.). Das Netzwerk 120 kann
so konfiguriert sein, dass es jede beliebige Anzahl verschiedener
Protokolle unterstützt,
einschließlich
HTTP (HyperText Transport Protocol), TCP/IP (Transmission Control
Protocol/Internet Protocol), WAP (Wireless Application Protocol),
IEEE 802.11, Bluetooth und so weiter.
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An
den Daten aus der implantierbaren Vorrichtung 102 für die Herztherapie
sind mehrere Informationsspezialisten interessiert. Typische Informationsspezialisten
umfassen die Gesundheitsdienstleister 130, die Hersteller 132 der
Vorrichtung, die Klinikergruppen 134 und die Aufsichtsbehörden 136.
Die Informationsspezialisten interessieren sich für unterschiedliche
Bestandteile der Daten. Beispielsweise interessieren sich die Gesundheitsdienstleister 130 für Informationen,
die den Zustand eines bestimmten Patienten betreffen. Den Hersteller 132 interessiert, wie
die Vorrichtung arbeitet. Die Klinikergruppen 134 benötigen bestimmte
Daten, um sie in Patientenpopulationen einzubeziehen, die untersucht
und analysiert werden können.
Für die
Aufsichtsbehörden 136 ist
von Belang, ob die Vorrichtungen und verschiedene Behandlungen,
die mit ihnen durchgeführt
werden, sicher sind oder ein Gesundheitsrisiko darstellen.
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Durch
die Netzarchitektur 100 wird die Verteilung der Daten der
Vorrichtung an die verschiedenen Informationsspezialisten erleichtert.
Die Informationen aus der Vorrichtung werden integriert, verarbeitet
und an die Informationsspezialisten verteilt. In Computersysteme
werden die Daten der Vorrichtung gepflegt und gespeichert und die
Daten aufbereitet, damit sie den Informationsspezialisten zweckmäßig präsentiert
werden können.
Die Computersysteme sind in 1 bildlich
als Datenbanken dargestellt. Diese Systeme können jedoch unter Verwendung
einer großen
Vielfalt von Rechnern umgesetzt werden, von kleinen Taschencomputern
oder tragbaren digitalen Assistenten (PDAs), die Ärzte mit
sich tragen, bis hin zu Workstations oder Großrechnern mit großen Speichermöglichkeiten.
Die Gesundheitsdienstleister 130 sind mit den Computersystemen 140 ausgestattet,
in denen die Patientenunterlagen 142 gespeichert und verarbeitet
werden. Der Hersteller 132 verfügt über ein Computersystem 144,
das die Daten 146 der Vorrichtung erfasst, die von den
ICTDs 102 zurückgesendet
werden. Die Klinikergruppen 134 verfügen über die Computersysteme 148,
mit denen Daten quer über
Patientenpopulationen gespeichert und analysiert werden, wie durch
das Säulendiagramm 150 dargestellt
ist. Die Aufsichtsbehörden 136 unterhalten
die Computersysteme 152, in denen für ICTDs die Daten 154 über Gesundheitsrisiken aufgezeichnet
und erfasst werden.
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Die
Netzarchitektur 100 unterstützt die Zweiwegekommunikation.
Es werden nicht nur Daten aus der ICTD 102 erfasst und
an die verschiedenen Computersysteme der Informationsspezialisten
verteilt, sondern es können
auch Informationen von diesen Computersystemen an die vernetzte
Programmiereinheit 114 und/oder den lokalen Transceiver 112 zurückgesendet
werden, um sie zurück
an die ICTD 102 zu übertragen.
Informationen, die an die ICTD 102 zurückgesendet werden, können zur
Einstellung der Betriebsweise der Vorrichtung oder zur Abänderung
der Behandlungen verwendet werden, die mit der Vorrichtung durchgeführt werden.
Diese Informationen können
der ICTD 102 automatisch übermittelt werden, ohne Wissen
des Patienten.
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Zusätzlich können Informationen
an eine Patientenbenachrichtigungsvorrichtung 160 gesendet
werden, um dem Patienten ein Ereignis oder eine Einzelheit mitzuteilen.
Die Patientenbenachrichtigungsvorrichtung 160 kann auf
verschieden Arten umgesetzt sein, einschließlich beispielsweise als Telefon,
Mobiltelefon, Pager, PDA (Personal Digital Assistant), als spezielle
Kommunikationsvorrichtung für Patienten,
als Computer, Warneinrichtung und so weiter. Mitteilungen können ganz
einfach ein Befehl sein, eine Warnung ertönen zu lassen, um den Patienten
darüber
zu informieren, dass er sich bei dem Gesundheitsdienstleister melden
soll, oder können so
vielschichtig wie HTML-basierte Seiten mit Grafiken und Textdaten
sein, um den Patienten zu informieren. Mitteilungen, die an die
Patientenbenachrichtigungsvorrichtung 160 gesendet werden,
können im
Wesentlichen jede Art von Informationen enthalten, die mit dem Herz
und dessen Behandlung oder mit dem Betrieb der Vorrichtung in Zusammenhang stehen.
Diese Informationen könnten
neue Untersuchungen umfassen, die von Klinikergruppen über den
Betrieb der Vorrichtung und Patientenaktivitäten veröffentlicht wurden (z.B. Gewohnheiten,
Ernährung,
sportliche Betätigung
usw.), Rückrufschreiben und
Betriebsdaten vom Hersteller, patientenspezifische Anweisungen von
den Gesundheitsdienstleistern oder Warnhinweise, die von Aufsichtsorganen veröffentlicht
wurden.
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Die
Mitteilungen können
unmittelbar vom Informationsspezialisten an den Patienten übermittelt werden.
Zusätzlich
kann die Netzarchitektur 100 ein Benachrichtigungssystem 170 aufweisen,
das Computersysteme 172 betreibt, die ausgestaltet sind,
im Namen der Informationsspezialisten die Mitteilungen 174 zu
erstellen und zuzustellen. Das Benachrichtigungssystem 170 stellt
die Mitteilungen in Formaten zu, die von den unterschiedlichen Arten
von Patientenbenachrichtigungsvorrichtungen 160 unterstützt werden.
Beispielsweise könnte,
wenn der Patient einen Pager hat, eine Mitteilung aus einer einfachen
Textinformation in einem Pagerprotokoll bestehen. Bei einem weiterentwickelten
PDA mit drahtloser Übertragungsmöglichkeit
oder einem internetfähigen
Mobiltelefon, könnten
die Mitteilungen mehr als Textdaten enthalten und unter Verwendung
von WAP-Formaten formatiert sein.
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2 zeigt
den Datenfluss von der implantierbaren Vorrichtung 102 für die Herztherapie
zu den verschiedenen Computersystemen, die die Informationsspezialisten
nutzen. Die Daten von der ICTD werden als digitale Daten ausgegeben,
wie durch die Folge von Nullen und Einsen dargestellt ist. Die Daten
können
aus jeder beliebigen Anzahl von Elementen bestehen, einschließlich Herzaktivität (z.B.
EKG), Informationen über
den Patienten, Betrieb der Vorrichtung, Untersuchungsergebnissen
der vorrichtungseigenen Diagnose und so weiter.
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Eine
Datenintegriereinheit 200 sammelt die Daten und speichert
sie in einem Repository 202. Ein Verarbeitungssystem 204 verarbeitet
Datenbestandteile gemäß den verschiedenen
Anwendungen 206, die speziell darauf zugeschnitten sind,
die Daten für verschiedene
Informationsspezialisten in den gewünschten Zustand zu bringen.
Beispielsweise könnten
sich Mitarbeiter des Gesundheitswesens für bestimmte Datenbestandteile
interessieren, beispielsweise die EKG-Daten und die Informationen über den Patienten.
Klinische Wissenschaftler könnten
an den Herzdaten interessiert sein, möchten jedoch keine Informationen über den
Patienten erfahren. Die Hersteller können an dem Rohdatenstrom selbst
als Hilfsmittel interessiert sein, um festzustellen, wie die Vorrichtung
funktioniert. Entsprechend den Bedürfnissen der Zielperson greift
das Verarbeitungssystem 204 auf die Rohdaten der Vorrichtung
zu, bewertet ihre Richtigkeit und Vollständigkeit und erzeugt unterschiedliche
Datenpakete, um sie den verschiedenen Informationsspezialisten zuzustellen.
Die verarbeiteten Datenpakete werden auch im Repository 202 gespeichert.
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Wenn
die Daten zur Zustellung bereit sind, stellt ein Zustellungs- und
Präsentationssystem 208 den
entsprechenden Computersystemen 140, 144, 148, 152 und 172 die
verschiedenen Pakete zu. Das Zustellungs- und Präsentationssystem 208 ist
so konfiguriert, dass es die Pakete gemäß den Protokollen und Formaten
zustellt, die die Computersysteme benötigen. Auf diese Art können mit
der Netzarchitektur 100 relevante Bestandteile der Vorrichtungsdaten aus
der ICTD in einer Form an die entsprechenden Informationsspezialisten
verteilt werden, die sie bevorzugen.
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Sind
die ICTD-Daten zugestellt, werden die Daten von den Computersystemen 140, 144, 148, 152 und 172 gespeichert
und/oder die Daten dem Informationsspezialisten präsentiert.
Die Computersysteme können
eine weitere Verarbeitung vornehmen, die auf ihre Verwendung der
Daten zugeschnitten ist. Durch diese Vorgänge erstellen die Informationsspezialisten
zusätzliche
Informationen, die für
den Patienten oder für
weitere Informationsspezialisten mit einem Interesse an ICTDs hilfreich
sind. Beispielsweise könnten
die Informationsspezialisten anhand der ICTD-Daten bessere Behandlungen für einen
bestimmten Patienten entwickeln oder Anweisungen zur Abänderung
des Betriebs einer bestimmten ICTD erstellen oder besser verstehen,
wie implantierbare Vorrichtungen für das Herz im Allgemeinen arbeiten oder
bessere Technologien für
zukünftige
Generationen von ICTDs entwickeln. Ein großer Teil dieser neuen Informationen
kann von den verschiedenen Informationsspezialisten gemeinsam genutzt
werden.
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3 zeigt,
wie die verschiedenen Computersysteme 140, 144, 148, 152 und 172 zusammenwirken
und Informationen gemeinsam nutzen können, um die medizinische Versorgung
zu verbessern, die ein Patient erhält. Wenn dies angemessen und vom
Gesetz her akzeptabel ist, können
die Computersysteme so konfiguriert sein, dass sie Informationen
nicht privater Natur an die verschiedenen Informationsspezialisten
weiterleiten, damit deren Verständnis
des Gebiets implantierbarer medizinischer Vorrichtungen verbessert
wird. Die klinischen Ergebnisse 150, die durch die Computersysteme 148 der Kliniker
erzeugt werden, können
von Gesundheitsdienstleistern mitgenutzt werden, um die medizinische
Versorgung des Patienten zu verbessern, oder von Herstellern, um
sie bei der Ausgestaltung von Vorrichtungen der nächsten Generation
zu unterstützen.
Die gemeinsame Nutzung von Informationen kann ferner eine bessere
und zeitgerechtere medizinische Versorgung der Patienten bewirken.
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Wenn
aus der gemeinsamen Informationsbank Informationen entstehen, die
sich als hilfreich für
den Patienten erweisen können,
können
diese Informationen an das Benachrichtigungssystem 172 geleitet
werden, damit sie einem oder mehreren Patienten zugestellt werden
können.
Außerdem
kann jeder Informationsspezialisten das Benachrichtigungssystem 172 eventuell
zum Senden von Mitteilungen an den oder die Patient(en) nutzen wollen.
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4 zeigt
ausführlicher
den Informationsfluss von den verschiedenen Computersystemen, die die
Informationsspezialisten verwenden, zurück zur implantierbaren Vorrichtung 102 für die Herztherapie oder
zur Patientenbenachrichtigungsvorrichtung 160. Es können Informationen
aus allen Computersystemen – dem/den
Computersystem(en) 140 der Gesundheitsdienstleister, dem/den
Computersystem(en) 144 der Hersteller, dem/den Computersystem(en) 148 der
Klinikergruppen, dem/den Computersystem(en) 152 der Aufsichtsbehörden – oder aus dem
Benachrichtigungssystem 172 an ein Patientenrückübertragungssystem 400 gesendet
werden. Das Patientenrückübertragungssystem 400 vereinfacht die
Zustellung der Informationen zurück
an den Patienten. Es kann sich um ein unabhängiges System handeln oder
es kann in einem oder mehreren der Computersysteme enthalten sein.
Es kann wahlweise in dem Benachrichtigungssystem 172 enthalten sein.
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Das
Patientenrückübertragungssystem 400 kann
auf verschiedene Art und Weise ausgeführt sein. Als eine beispielhafte
Ausführung
kann das Patientenrückübertragungssystem 400 als
Server ausgeführt
sein, der Inhalte zurück
an die vernetzte Programmiereinheit 114 sendet, die anschließend die
Informationen verwendet, um über
einen eingebauten Transceiver 116, den lokalen Transceiver 112 oder über Telemetrie
auf Basis eines Programmierkopfs die ICTD 102 zu programmieren.
Als weitere mögliche
Ausführung
kann das Patientenrückübertragungssystem
ein Mobilfunk- oder Funkübertragungssystem
sein, das Informationen zurück
zur Patientenbenachrichtigungsvorrichtung 160 sendet.
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Durch
die Netzarchitektur 100 wird die ununterbrochene ganztägige Versorgung
vereinfacht, unabhängig
davon, wo sich der Patient befindet. Angenommen, der Patient fährt zum
Beispiel Auto, wenn ein das Herz betreffender Vorfall eintritt.
Die ICTD 102 erfasst die Gegebenheit und überträgt einen Warnhinweis über den
Zustand an den lokalen Transceiver 112. Die Meldung wird
verarbeitet und über das
Netzwerk 120 an den Computer oder PDA eines Arztes gesendet.
Der Arzt kann eine Diagnose erstellen und Befehle zurück an die
ICTD des Patienten senden. Der Arzt könnte über das Benachrichtigungssystem 170 an
die Patientenbenachrichtigungsvorrichtung 160 auch eine
Mitteilung senden lassen, die den Patienten zur weiteren Behandlung zur
nächsten
Gesundheitseinrichtung führt.
Gleichzeitig kann der Arzt die Patientenunterlagen online gemeinsam
mit einem behandelnden Arzt in der Gesundheitseinrichtung nutzen,
damit der behandelnde Arzt die Unterlagen durchsehen kann, bevor
der Patient ankommt.
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Beispielhafte ICTD
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5 zeigt
eine beispielhafte ICTD 102, die mit dem Herzen 106 eines
Patienten elektrisch leitend in Verbindung steht, um die Herzaktivität zu überwachen
und/oder eine Stimulationsbehandlung durchzuführen, beispielsweise Schrittmacher-
oder Defibrillationsbehandlungen. Die ICTD 102 steht mit dem
Herzen 106 eines Patienten elektrisch leitend über die
drei Leitungen 108(1) bis (3) in Verbindung. Um Signale
des Herzvorhofs wahrzunehmen und die Stimulationsbehandlung des
rechten Vorhofs durchzuführen,
ist die ICTD 102 mit einer implantierbaren Leitung 108(1) für den rechten
Vorhof mit mindestens einer spitzen Vorhofelektrode 502 verbunden,
die üblicherweise
im rechten Herzohr des Patienten implantiert wird. Um Signale des
linken Vorhofs und der linken Herzkammer wahrzunehmen und eine Schrittmacherbehandlung
für die
linke Kammer durchzuführen,
ist die ICTD 102 mit einer Koronarsinusleitung 108(2) verbunden,
die dafür
bestimmt ist, über
den Koronarsinus im Bereich des Koronarsinus angeordnet zu werden.
Mit der Koronarsinusleitung 108(2) wird eine distale Elektrode
neben der linken Herzkammer und/oder (eine) zusätzliche Elektrode(n) neben
dem linken Vorhof angeordnet. Eine beispielhafte Koronarsinusleitung 108(2) ist
für den
Empfang von Vorhof- und Herzkammersignalen und unter Verwendung
mindestens einer spitzen Elektrode 504 für die linke
Herzkammer für
die Durchführung
einer Schrittmacherbehandlung für
die linke Herzkammer bestimmt, unter Verwendung mindestens einer
Ringelektrode für
den linken Vorhof 506 für
die Durchführung
einer Schrittmacherbehandlung für
den linken Vorhof und unter Verwendung mindestens einer spulenförmigen Elektrode 508 für den linken
Vorhof für die
Durchführung
einer Schockbehandlung.
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Es
ist auch dargestellt, dass die ICTD 102 über eine
implantierbare Leitung 108(3) für die rechte Herzkammer mit
dem Herzen 106 eines Patienten elektrisch leitend in Verbindung
steht, die bei dieser Ausführung
eine spitze Elektrode 510 für die rechte Herzkammer, eine
Ringelektrode 512 für
die rechte Herzkammer, eine spulenförmige Elektrode 514 für die rechte
Herzkammer (RV) und eine spulenförmige SVC-Elektrode 516 aufweist. Üblicherweise
wird die Leitung 108(3) für die rechte Herzkammer transvenös in das
Herz 106 geführt,
damit die spitze Elektrode 510 für die rechte Herzkammer in
die Spitze der rechten Herzkammer eingesetzt werden kann, sodass
sich die spulenförmige
RV-Elektrode 514 in der rechten Herzkammer befindet und
sich die spulenförmige
SVC-Elektrode 516 in der oberen Hohlvene befindet. Folglich
kann die Leitung 108(3) für die rechte Herzkammer Herzsignale
empfangen und in Form einer Schrittmacher- oder Schockbehandlung
die rechte Herzkammer stimulieren.
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6 zeigt
ein beispielhaftes vereinfachtes Funktionsdiagramm, in dem die verschiedenen
Bestandteile der ICTD 102 dargestellt sind. Die ICTD 102 kann
so konfiguriert sein, dass sie aus einer Vielzahl von Aufgaben eine
oder mehrere ausführt,
einschließlich
beispielsweise der Überwachung
der Herzaktivität,
der Überwachung
der Patientenaktivität
und der Behandlung schneller und langsamer Herzrhythmusstörungen mit
einer Stimulationsbehandlung, die Kardioversion, Defibrillation
und Schrittmacherstimulation umfasst. Obwohl eine bestimmte Mehrkammervorrichtung
dargestellt ist, ist zu erkennen und versteht sich, dass dies zur
Veranschaulichung erfolgt ist.
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Die
Schaltungen befinden sich im Gehäuse 600,
das häufig
als „Hülle", „Ummantelung", „Umhüllung" oder „Gehäuseelektrode" bezeichnet wird
und bei unipolaren Betriebsarten durch Programmierung als indifferente
Elektrode ausgewählt
werden kann. Das Gehäuse 600 kann
ferner als indifferente Elektrode allein oder in Verbindung mit
einer oder mehreren der spulenförmigen
Elektroden zur Schockbehandlung verwendet werden. Das Gehäuse 600 umfasst
ferner eine Anschlusseinheit (nicht dargestellt) mit mehreren Anschlüssen 602, 604, 606, 608, 612, 614, 616 und 618 (vereinfacht
dargestellt und der Einfachheit halber sind die Bezeichnungen der
Elektroden, mit denen sie verbunden sind, neben den Anschlüssen dargestellt).
-
Für die Wahrnehmung
und Schrittmacherstimulation im rechten Vorhof weist die Anschlusseinheit
mindestens einen Anschluss (AR TIP) 602 für den rechten
Vorhof auf, der angepasst ist, damit er mit der spitzen Vorhofelektrode 502 verbunden
werden kann. Für
die Wahrnehmung sowie Schrittmacherstimulation und Schockbehandlung
in der linken Herzkammer weist die Anschlusseinheit mindestens einen
Anschluss (VL TIP) 604 für die linke
Herzkammer, einen Anschluss (AL RING) 606 für den linken Vorhof
und einen Anschluss (AL COIL) 608 für die Schockbehandlung
im linken Vorhof auf, die angepasst sind, damit sie mit der spitzen
Kammerelektrode 504, der Ringelektrode 506 für den linken
Vorhof beziehungsweise der spulenförmigen Elektrode 508 für den linken
Vorhof verbunden werden können.
Zur Unterstützung
der Wahrnehmung sowie der Schrittmacherstimulation und Schockbehandlung
in der rechten Herzkammer weist die Anschlusseinheit einen Anschluss
(VR TIP) 612 für die rechte Herzkammer, einen
Anschluss (VR RING) 614 für die rechte Herzkammer,
einen Anschluss (RV COIL) 616 für die Schockbehandlung in der
rechten Herzkammer und einen Anschluss (SVC COIL) 618 für die Schockbehandlung
in der oberen Hohlvene auf, die angepasst sind, damit sie mit der
spitzen Elektrode 510 für
die rechte Herzkammer, der Ringelektrode 512 für die rechte
Herzkammer, der spulenförmigen
RV-Elektrode 514 beziehungsweise der spulenförmigen SVC-Elektrode 516 verbunden
werden können.
-
Im
Inneren der ICTD 102 befindet sich ein programmierbarer
Mikrocontroller 620, der verschiedene Vorgänge der
ICTD steuert, einschließlich
der Herzüberwachung
und der Stimulationsbehandlung. Der Mikrocontroller 620 weist
einen Mikroprozessor (oder eine gleichwertige Steuereinheit), einen
RAM- und/oder ROM-Speicher, Logik- und Zeitsteuerungsschaltkreise,
Schaltkreise für
die Ablaufsteuereinheit und E/A-Schaltkreise auf. Der Mikrocontroller 620 kann
Eingangssignale (Daten) verarbeiten oder überwachen, gesteuert von einem
Programmcode, der in einem dafür
reservierten Speicherblock gespeichert ist. Jeder geeignete Mikrocontroller 620 kann
verwendet werden. Die Verwendung von Steuerschaltkreisen auf der
Basis von Mikrocontrollern zur Durchführung von Zeitgeber- und Datenanalyseaufgaben sind
im Fachgebiet bekannt.
-
Zur
Erörterung
ist der Mikrocontroller 620 so dargestellt, dass er die
Zeitsteuerung 632 zur Steuerung des Zeitpunkts der Stimulationsimpulse
(z.B. Schrittmacherfrequenz, atrioventrikuläre (AV)-Verzögerung,
Verzögerung
der Leitung zwischen den Vorhöfen
(A-A) oder Verzögerung
der Leitung zwischen den Herzkammern (V-V) usw.) sowie zur Beobachtung
der Zeitpunkte von Refraktärphasen,
Blankingintervalle, Rauscherfassungsfenstern, Fenstern evozierter
Antworten, Alarmintervallen, der Zeitsteuerung von Markierungskanälen und
so weiter aufweist. Der Mikrocontroller 220 kann ferner
verschiedene Arten von Vorrichtungen 634 zur Erfassung
des Herzzustands aufweisen (z.B. eine Vorrichtung zur Erfassung
von Herzrhythmusstörungen,
eine Vorrichtung zur Erfassung der Morphologie usw.) und verschiedene
Arten von Ausgleichsvorrichtungen 636 (z.B. Vorrichtungen
zum Ausgleich orthostatischer Erscheinungen; Einheiten, die auf
Synkopen reagieren usw.). Diese Bestandteile können von der Vorrichtung 102 zur
Festlegung wünschenswerter
Zeitpunkte für
die Durchführung
verschiedener Behandlungen verwendet werden. Die Bestandteile 632 bis 636 können als
Hardware als Teil des Mikrocontrollers 620 ausgeführt sein
oder als Software-/Firmwarebefehle, mit denen die Vorrichtung programmiert wird
und die während
bestimmter Betriebsarten im Mikrocontroller 620 ausgeführt werden.
-
Die
ICTD 102 umfasst ferner einen Vorhof-Impulsgenerator 622 und
einen Herzkammer-Impulsgenerator 624,
die Schrittmacherimpulse erzeugen, die die Leitung 108(1) für den rechten
Vorhof, die Koronarsinusleitung 108(2) und/oder die Leitung 108(3) für die rechte
Herzkammer über
einen Elektrodenkonfigurationsschalter 626 weiterleiten.
Es versteht sich, dass zur Durchführung einer Stimulationsbehandlung
in jeder der vier Herzkammern Vorhof- und Herzkammer-Impulsgenerator, 622 und 624, speziell
dafür vorgesehene
Generatoren unabhängiger
Impulse, Generatoren von Multipleximpulsen oder Generatoren gemeinsamer
Impulsen umfassen können.
Die Impulsgeneratoren 622 und 624 werden vom Mikrocontroller 620 über die
entsprechenden Steuersignale 628 beziehungsweise 630 gesteuert, damit
sie die Stimulationsimpulse auslösen
oder hemmen.
-
Der
Schalter 626 zur Konfiguration der Elektroden weist mehrere
Schalter zur Verbindung der gewünschten
Elektroden mit den entsprechenden E/A-Schaltkreisen auf, wodurch
eine vollständige Programmierbarkeit
der Elektroden gegeben ist. Folglich legt der Schalter 626 als
Reaktion auf ein Steuersignal 642 vom Mikrocontroller 620 die
Polarität
der Stimulationsimpulse (z.B. unipolar, bipolar, combipolar usw.)
fest, indem er die gezielt entsprechende Verbindung von Schaltern
(nicht dargestellt) schließt.
-
Es
können
auch die Schaltungen 644 für die Wahrnehmung im Vorhof
und die Schaltungen 646 für die Wahrnehmung in der Herzkammer
gezielt mit der Leitung 108(1) für den rechten Vorhof, der Koronarsinusleitung 108(2) und/oder
der Leitung 108(3) für
die rechte Herzkammer über
den Schalter 626 angeschlossen sein, um die vorhandene
Herzaktivität
in jeder der vier Herzkammern zu erfassen. Folglich können die
Schaltungen für
die Wahrnehmung im Vorhof (ATR. SENSE) und in der Herzkammer (VTR. SENSE), 644 and 646,
speziell dafür
ausgelegte Wahrnehmungsverstärker,
Multiplexverstärker
oder gemeinsam genutzte Verstärker
aufweisen. Bei jeder Wahrnehmungsschaltung 644 und 646 kann
ferner ein oder können
mehrere Präzisionsverstärker mit geringem
Stromverbrauch und mit programmierbarer und/oder automatischer Verstärkungsregelung, Bandpassfilterung
und eine Schwellwertdetektorschaltung für die gezielte Wahrnehmung
des interessierenden Herzsignals aufweisen. Durch die automatische
Verstärkungsregelung
kann sich die ICTD 102 wirksam mit dem schwierigen Problem
der Wahrnehmung der Signale des Vorhof- oder Herzkammerflimmerns
mit niedriger Amplitude befassen. Durch den Schalter 626 wird
die „Wahrnehmungspolarität" des Herzsignals
bestimmt, indem gezielt die entsprechenden Schalter geschlossen
werden. So kann der Kliniker die Wahrnehmungspolarität unabhängig von der
Stimulationspolarität
programmieren.
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Die
Ausgänge
der Schaltungen für
die Wahrnehmung im Vorhof und in der Herzkammer 644 und 646 sind
mit dem Mikrocontroller 620 verbunden, der wiederum die
Vorhof- und Herzkammer- Impulsgeneratoren 622 beziehungsweise 624 bei
Bedarf als Reaktion auf die nicht vorhandene oder vorhandene Herzaktivität in den
entsprechenden Herzkammern aktivieren oder hemmen kann. Die Wahrnehmungsschaltungen 644 und 646 empfangen über die
Signalleitungen 648 und 650 vom Mikrocontroller 620 Steuersignale
zur Steuerung der Verstärkungsregelungs-
und Schwellwertschaltungen und der Schaltungen für die Polarisationsentladung
(nicht dargestellt) und für
die Zeitsteuerung aller Sperrschaltungen (nicht dargestellt), die
mit den Eingängen
der Abtastschaltungen 644 und 646 verbunden sind.
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Herzsignale
werden auch an den Eingängen eines
Analog-Digital-(A/D)-Datenerfassungssystems 652 angelegt.
Das Datenerfassungssystem 652 ist so konfiguriert, dass
es Signale intrakardialer Elektrogramme erfasst, die analogen Rohdaten
in ein digitales Signal umwandelt und die digitalen Signale zur
späteren
Verarbeitung und/oder telemetrischen Übertragung an eine externe
Vorrichtung 654 speichert. Das Datenerfassungssystem 652 ist über den Schalter 626 mit
der Leitung 108(1) für
den rechten Vorhof, der Koronarsinusleitung 108(2) und
der Leitung 108(3) für
die rechte Herzkammer verbunden, um über jedes beliebige Paar gewünschter
Elektroden Herzsignale abzugreifen.
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Das
Datenerfassungssystem 652 kann mit dem Mikrocontroller 620 oder
anderen Detektorschaltungen verbunden sein, um eine evozierte Reaktion
des Herzens 106 auf einen ausgeübten Reiz zu erfassen und dadurch
dazu beizutragen, die Depolarisation („capture") nachzuweisen. Es kommt zur Depolarisation,
wenn ein elektrischer Reiz, der auf das Herz ausgeübt wird,
ausreichend Energie aufweist, dass er das Herzgewebe depolarisiert,
wodurch der Herzmuskel sich zusammenzieht. Der Mikrocontroller 620 erfasst
während
eines Fensters nach dem Stimulationsimpuls ein Depolarisationssignal,
dessen Vorhandensein anzeigt, dass die Depolarisation stattgefunden
hat. Durch den Mikrocontroller 620 kann die Depolarisation
erfasst werden, indem er den Vorhof-Impulsgenerator 624 aktiviert,
einen Stimulationsimpuls zu erzeugen, unter Verwendung der Zeitsteuerung 632 im
Mikrocontroller 620 ein Fenster zur Depolarisationserfassung
gestartet wird und das Datenerfassungssystem 652 über das
Steuersignal 656 dazu in die Lage versetzt wird, das Herzsignal abzugreifen,
das in das Fenster zur Depolarisationserfassung fällt, und
wird auf der Grundlage der Amplitude festgestellt, ob die Depolarisation
stattgefunden hat.
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Der
Mikrocontroller 620 ist ferner über einen geeigneten Daten-/Adressbus 662 mit
einem Speicher 660 verbunden, in dem die programmierbaren Betriebsparameter,
die der Mikrocontroller 620 verwendet, gespeichert und
nach Bedarf verändert
werden, um den Betrieb der implantierbaren Vorrichtung 102 individuell
anzupassen, damit sie den Bedürfnissen
eines bestimmten Patienten entspricht. Diese Betriebsparameter definieren
beispielsweise die Amplitude des Schrittmacherimpulses, Impulsdauer, Elektrodenpolarität, Frequenz,
Empfindlichkeit, automatische Merkmale, Kriterien für den Nachweis
von Rhythmusstörungen
und die Amplitude, Wellenform und den Vektor jedes Schockimpulses,
den das Herz 106 des Patienten während der jeweiligen Behandlungsreihe
erhalten soll. Durch den Speicher 660 kann die ICTD 102 eine
verhältnismäßig große Datenmenge
(z.B. aus dem Datenerfassungssystem 652) erfassen und abspeichern,
die zur anschließenden
Analyse an das externe Netzwerk aus Informationsspezialisten weitergeleitet
werden kann.
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Der
Speicher 660 kann nicht invasiv über eine Telemetrieschaltung 664,
die telemetrisch mit einer externen Vorrichtung, beispielsweise
einer Programmiereinheit 110 oder einem lokalen Transceiver 112,
in Verbindung steht, mit den Betriebsparametern der ICTD 102 programmiert
werden. Über
die Telemetrieschaltung 664 können vorteilhafterweise intrakardiale
Elektrogramme und Zustandsinformationen über den Betrieb der Vorrichtung 102 (wie
sie im Mikrocontroller 620 oder im Speicher 660 enthalten sind)
an die externen Vorrichtungen gesendet werden.
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Die
ICTD 102 kann ferner einen oder mehrere physiologische
Sensoren 670 aufweisen, die häufig als „frequenzadaptive" Sensoren bezeichnet
werden, da sie üblicherweise
verwendet werden, um die Stimulationsfrequenz der Schrittmacherstimulation gemäß dem Belastungszustand
des Patienten anzupassen. Der physiologische Sensor 670 kann
jedoch ferner zum Nachweis von Veränderungen des Herzzeitvolumens,
von Veränderungen
des physiologischen Herzzustands oder von täglichen Änderungen der Aktivität (z.B.
zum Nachweis von Schlaf- und Wachphasen, zum Nachweis von Lage-
oder Haltungsänderungen
usw.) verwendet werden. Folglich reagiert der Mikrocontroller 620 durch
Anpassen der verschiedenen Schrittmacherparameter (beispielsweise
Frequenz, AV-Verzögerung,
V-V-Verzögerung usw.),
mit denen der Vorhof- und der Herzkammer-Impulsgenerator, 622 und 624,
Stimulationsimpulse erzeugen. Obwohl dargestellt ist, dass der physiologische
Sensor 670 in der Vorrichtung 102 enthalten ist,
versteht sich, dass er sich auch außerhalb der Vorrichtung 102 befinden
kann, jedoch weiter im Patienten implantiert sein oder von ihm getragen
werden kann. Beispiele für
physiologische Sensoren, die bei der Vorrichtung 102 verwendet
werden können, umfassen
bekannte Sensoren, die beispielsweise die Atemfrequenz und/oder
das Atemminutenvolumen, den Blut-pH-Wert, den Ventrikelgradienten
und so weiter erfassen.
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Die
ICTD 102 umfasst zusätzlich
eine Batterie 676, die allen Schaltungen, die in 2 dargestellt
sind, den Betriebsstrom liefert. Wenn die Vorrichtung 102 so
konfiguriert ist, dass sie eine Schrittmacher- oder Schockbehandlung
durchführt,
kann die Batterie 676 über
lange Zeiträume
bei geringem Stromverbrauch (z.B. vorzugsweise unter 10 μA) arbeiten
und kann Hochstromimpulse liefern (zum Aufladen des Kondensators),
wenn der Patient einen Schockimpuls benötigt (z.B. vorzugsweise über 2 A, bei
einer Spannung von über
2 V, über
einen Zeitraum von 10 Sekunden oder mehr). Es ist auch wünschenswert,
dass die Batterie 676 ein vorhersagbares Entladeverhalten
aufweist, damit der Zeitpunkt der Wahl für den Austausch ermittelt werden
kann. Als ein Beispiel werden bei der Vorrichtung 102 Lithium/Silber-Vanadiumoxidbatterien
verwendet.
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Die
ICTD 102 kann ferner Magneterfassungsschaltungen (nicht
dargestellt) aufweisen, die mit dem Mikrocontroller 620 verbunden
sind, um festzustellen, wann ein Magnet über der Vorrichtung 102 angeordnet
ist. Ein klinischer Arzt kann einen Magneten verwenden, um an der
Vorrichtung 102 verschiedene Funktionstests durchzuführen und/oder
dem Mikrocontroller 620 mitzuteilen, dass sich die externe Programmiereinheit
an der richtigen Stelle befindet, damit sie über die Telemetrieschaltungen 664 Daten vom
Mikrocontroller 620 empfangen oder ihm senden kann.
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Die
ICTD 102 umfasst ferner eine Impedanzmessschaltung 678,
die durch den Mikrocontroller 620 über das Steuersignal 680 aktiviert
wird. Verwendungsmöglichkeiten
für eine
Impedanzmessschaltung 678 sind, jedoch nicht beschränkt auf,
die Überwachung
der Leitungsimpedanz während
der akuten und chronischen Phasen, damit die Leitungen richtig angeordnet
oder versetzt werden können;
Erkennung betriebsbereiter Elektroden und automatisches Umschalten
auf ein betriebsbereites Paar, wenn es zur Dislokation kommt; Messen
der Atmung oder des Atemminutenvolumens; Messen der Thoraximpedanz
zur Festlegung von Schwellenwerten bei der Schockbehandlung; Ermittlung,
wann die Vorrichtung implantiert ist; Messung des Schlagvolumens
und Ermittlung des Öffnens
der Herzklappen usw. Die Impedanzmessschaltung 678 ist
vorteilhafterweise mit dem Schalter 626 verbunden, sodass
jede gewünschte
Elektrode verwendet werden kann.
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Wenn
die Vorrichtung 102 als implantierbare Kardioversions-/Defibrillationsvorrichtung
(ICD) arbeiten soll, erfasst sie das Auftreten einer Rhythmusstörung und
führt automatisch
eine geeignete Elektroschockbehandlung des Herzens durch, die darauf abzielt,
die festgestellte Rhythmusstörung
zu beenden. Dazu steuert der Mikrocontroller 620 durch
das Steuersignal 684 ferner eine Spannungsabgabeschaltung
oder Schockschaltung 682. Die Schockschaltung 682 erzeugt
Schockimpulse geringer (bis zu 0,5 Joule), mäßiger (0,5 bis 10 Joule) oder
hoher Energie (11 bis 40 Joule), gesteuert durch den Mikrocontroller 620.
Diese Schockimpulse werden von mindestens zwei Schockelektroden
an das Herz 106 des Patienten abgegeben, die, wie bei dieser
Ausführung
dargestellt ist, aus der spulenförmigen
Elektrode 508 für
den linken Vorhof, der spulenförmigen RV-Elektrode 514 und/oder
der spulenförmigen SVC-Elektrode 516 ausgewählt sind.
Wie zuvor festgehalten wurde, kann das Gehäuse 600 in Verbindung
mit der spulenförmigen
RV-Elektrode 514 als aktive Elektrode dienen oder unter
Verwendung der spulenförmigen
SVC-Elektrode 516 oder der spulenförmigen Elektrode 508 für den linken
Vorhof als Teil eines geteilten elektrischen Vektors (d.h. unter
Verwendung der RV-Elektrode als gemeinsame Elektrode).
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Im
Allgemeinen gilt, dass Kardioversionsschocks eine geringe oder mäßige Energiemenge aufweisen
(um die Schmerzen auf ein Mindestmaß zu senken, die der Patient
fühlt)
und/oder synchronisiert zu einer R-Zacke sind und/oder zur Behandlung von
Tachykardien gehören.
Defibrillationsschocks weisen im Allgemeinen eine mäßige bis
hohe Energiemenge auf (d.h. Schwellwerten im Bereich von 5 bis 40
Joule entsprechend), die asynchron abgegeben werden (da R-Zacken
zu ungeordnet sein können)
und ausschließlich
zur Behandlung des Herzflimmerns gehören. Folglich kann der Mikrocontroller 620 die
synchrone oder asynchrone Abgabe der Schockimpulse steuern.
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Die
ICTD 102 ist ferner so ausgestaltet, dass sie die drahtlose
Hochfrequenzübertragung
unterstützen
kann, üblicherweise
im Hochfrequenz-(RF)-Bereich. Die ICTD 102 ist mit einem Hochfrequenz-Transceiver 692 und
einer Frequenzweiche 694 ausgestattet.
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Hochfrequenzsignale,
die eine speziell dafür vorgesehene
Antenne 696 empfängt
oder über
die Leitungen 108 empfangen werden, werden unmittelbar
oder über
die Frequenzweiche 694 an den Transceiver 692 geleitet.
Der Hochfrequenz-Transceiver 692 kann so konfiguriert sein,
dass er auf einer oder einigen Frequenzen arbeitet. Wahlweise kann
der Transceiver 692 einen Tuner 696 aufweisen,
der auf verschiedene Frequenzen abstimmt, wenn versucht wird, eine
Verbindung zur externen Kommunikationsvorrichtung aufzubauen (z.B.
Programmiereinheit, lokaler Transceiver usw.).
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Bei
einer Ausführung
kann die Hochfrequenzschaltung in einem zweiten, getrennten Gehäuse 690 enthalten
sein, damit Hochfrequenzsignale getrennt von den Schaltungen für die Herztherapie verarbeitet
werden können.
So können
die Hochfrequenzsignale sicher empfangen und übertragen werden, wodurch die
telemetrische Übertragung
verbessert wird, ohne dass der Betrieb der anderen Schaltungen der
Vorrichtung beeinträchtigt
wird.
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Beispielhafter Rechner
-
7 zeigt
einen beispielhaften Rechner 700, der in den Computersystemen
der Netzarchitektur 100 für die Herztherapie verwendet
wird. Er umfasst eine Verarbeitungseinheit 702 und den
Speicher 704. Der Speicher 704 umfasst sowohl
den flüchtigen
Speicher 706 (z.B. RAM) als auch den nichtflüchtigen
Speicher 708 (z.B. ROM, EEPROM, Flash-Speicher, Diskette,
optische Speicher, persistenter Speicher usw.). Ein Betriebssystem
und verschiedene Anwendungsprogramme 710 sind im nichtflüchtigen
Speicher 708 gespeichert. Wenn ein Programm läuft, werden
verschiedene Befehle in den flüchtigen
Speicher 706 geladen und von der Verarbeitungseinheit 702 ausgeführt. Beispiele
für mögliche Anwendungen,
die im Rechner gespeichert und ausgeführt werden können, umfassen
die spezifischen Anwendungen 206 für Informationsspezialisten,
die in 2 dargestellt sind.
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Der
Rechner 700 kann ferner mit einer Netzwerk-E/A-Verbindung 720 ausgestattet
sein, um die Kommunikation mit einem Netzwerk zu vereinfachen. Die
Netzwerk-E/A-Verbindung 720 kann eine drahtgebundene Verbindung
sein (z.B. Netzwerkkarte, Modem usw.) oder eine drahtlose Verbindung
(z.B. Funktransceiver, Bluetoothvorrichtung usw.). Der Rechner 700 kann
auch eine Eingabeeinheit 722 (z.B. Tastatur, Maus, Stift,
Touchpad, Touchscreen, Spracherkennungssystem usw.) und eine Ausgabeeinheit 724 (z.B.
Monitor, LCD, Lautsprecher, Drucker usw.) umfassen.
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Verschiedene
Gesichtspunkte der Verfahren und Systeme, die in dieser Offenbarung
beschrieben sind, können
als ausführbare
Befehle in Computersoftware oder Firmware ausgeführt sein. Wenn sie ausgeführt werden,
veranlassen diese Befehle den Rechner (allein oder gemeinsam mit
anderen Rechnern des Systems), verschiedene Funktionen und Aufgaben
auszuführen,
mit denen die Netzarchitektur 100 für die Herztherapie aktiviert
wird.
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Übertragungsprotokoll
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Ein
Merkmal der Netzarchitektur ist eine bessere Übertragungsreichweite zwischen
der ICTD 102 und einer externen Vorrichtung wie der nicht
vernetzten Programmiereinheit 110, dem lokalen Transceiver 112 und/oder
der Programmiereinheit 116. Mithilfe der Telemetrie über große Entfernungen
ist die Kommunikation mit implantierten medizinischen Vorrichtungen
möglich,
die eine größere Entfernung
als bei der „Programmierkopftelemetrie" mit einigen Zoll aufweisen.
Die Telemetrie über
größere Entfernungen
wird durch die Verwendung von Hochfrequenzsignalen wie Funksignalen
ermöglicht.
Die Telemetrie über
größere Entfernungen
stellt jedoch eine Herausforderung hinsichtlich des Verbindungsaufbaus
zu einer oder mehreren ICTDs 102 dar, die mehr als einige
Zoll entfernt sind.
-
Um
diese Herausforderung anzugehen, ist in der Netzarchitektur ein
Verfahren zum Abfragen einer oder mehrerer ICTDs berücksichtigt,
die sich innerhalb der Reichweite einer externen Vorrichtung befinden
könnten,
um eine Verbindung aufzubauen. Sobald sie hergestellt ist, können die
Vorrichtungen die Verbindung zum Datenaustausch und zum Herunterladen
von Programmierungsparametern nutzen. Die Abfrage- und Kommunikationsverbindungen werden über mehr
als ein zugewiesenes Frequenzband geleitet, um die Kommunikation
mit mehreren implantierbaren Vorrichtungen zu unterstützen.
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8 zeigt
eine beispielhafte ICTD 102 und eine externe Kommunikationsvorrichtung 800,
um zu veranschaulichen, wie die Kommunikationsvorrichtung 800 eine
ICTD 102 zum Aufbau einer Verbindung abfragt. Die externe
Vorrichtung 800 ist mit einem Transceiver 802 ausgestattet,
der Signale über einen
großen
Frequenzbereich senden und empfangen kann, beispielsweise Breitbandfunksignale.
Zur Abstimmung auf diese unterschiedlichen Frequenzen ist ein Tuner 804 vorgesehen.
Die externe Kommunikationsvorrichtung 800 kann auf mehrere
Arten ausgeführt
sein, einschließlich
als Programmiereinheit 110, als lokaler Transceiver 112 und
so weiter.
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Die
externe Vorrichtung 800 ist mit einer Abfrage-/Höreinheit 808 ausgestattet.
Sie erzeugt ein Abfragesignal (in 8 mit „IFF" bezeichnet), das dafür bestimmt
ist, alle hörenden
ICTDs aufzurufen, eine Verbindung aufzubauen. Die Abfrage-/Höreinheit 808 richtet
den Tuner 804 auf eine oder mehrere Frequenzen in einem
Satz möglicher
Abfragefrequenzen. Bei jeder Frequenz sendet der Transceiver 802 das
Abfragesignal.
-
Der
Transceiver 692 der ICTD hört auf das Abfragesignal. Bei
einer Ausführung
ist der ICTD-Transceiver 692 dafür bestimmt,
auf einer Frequenz im möglichen
Bereich von Abfragefrequenzen zu hören, obwohl weiterentwickelte
Transceiver so konfiguriert sein können, dass sie über einen
ganzen Bereich von Frequenzen hören.
Wenn die ICTD das Abfragesignal empfängt, überträgt der Transceiver 692 der
ICTD auf einer Antwortfrequenz in einem Satz möglicher Antwortfrequenzen eine
Antwort. Die Antwort kann in Form eines Identifizierungscodes der Vorrichtung
(in 8 als „ID" bezeichnet) oder
einer anderen Mitteilung vorliegen. Die Antwort kann auf einer vorher
ausgewählten
Frequenz oder auf einer beliebigen aus zahlreichen Frequenzen im
Satz der Antwortfrequenzen übertragen
werden. Der Satz der Abfragefrequenzen und der Satz der Antwortfrequenzen
können
sich überlappen
oder gegenseitig ausschließen.
-
Die
Abfrage-/Höreinheit 808 hört über die Antwortfrequenzen
auf die Antwort des ICTD-Transceivers 692.
Die Einheit 808 hört
während
eines festgelegten Zeitintervalls für die Antwort, das durch die Übertragung
des Abfragesignals ausgelöst
wird. Wird innerhalb des Zeitintervalls keine Antwort erfasst, überträgt die Abfrage-/Höreinheit 808 das
Abfragesignal erneut und startet das Intervall erneut. Wenn die
Einheit 808 andererseits eine Antwort erfasst, gibt sie
der ICTD den Befehl zur Einstellung auf einen spezifizierten Frequenzkanal,
um die bestehende Kommunikation zwischen der ICTD 102 und der
externen Vorrichtung 800 zu erleichtern. Die Frequenz,
die der CTD zugeteilt wird, wird im Verzeichnis 810 der
zugeteilten Frequenzen gespeichert und mit der ICTD verknüpft. Bei
Empfang dieses Befehls stimmt der Tuner 696 der ICTD den
Transceiver 692 auf den spezifizierten Kanal ab.
-
Ab
diesem Zeitpunkt können
die ICTD und die externe Vorrichtung Frequenzsprünge auf andere Frequenzen vornehmen.
Gemäß einem
Gesichtspunkt sind die ICTD und die externe Vorrichtung so konfiguriert,
dass sie während
der Übertragung
von Informationen (z.B. eines Informationsabschnitts oder -bits)
mehr als einmal Kanalsprünge
zwischen Frequenzen vornehmen. Das Kanalsprungverfahren bringt den
Vorteil einer größeren Toleranzen
gegenüber
extern erzeugten elektromagnetischen Störungen mit sich. Dies beruht
auf der Annahme, dass es weniger wahrscheinlich ist, dass Interferenzen
in getrennten Frequenzbändern
als in einem durchgehenden Band auftreten. Jedes Informationssymbol
kann als zwei getrennte Frequenzen kodiert werden, um die geringere
Wahrscheinlichkeit von Interferenzen zu nutzen.
-
9 zeigt
einen Vorgang 900 zum Aufbau einer Verbindung zwischen
der ICTD 102 und der externen Vorrichtung 800.
Einzelne Gesichtspunkte dieses Vorgangs können in Form von Hardware, Firmware
oder Software oder einer Verbindung daraus ausgeführt sein.
Zur Durchführung
dieses Vorgangs 900 erfolgen Operationen in der ICTD 102 und der
externen Vorrichtung 800. Um zu veranschaulichen, welche
Vorrichtungen welche Operationen ausführen, sind die verschiedenen
Operationen als Blöcke
dargestellt, die unter Überschriften
angeordnet sind, mit denen die Vorrichtungen gekennzeichnet sind,
die die Operationen im Allgemeinen ausführen.
-
Im
Block 902 wählt
die externe Vorrichtung 800 Frequenzbereiche für die Übertragung
und den Empfang von Signalen aus, die beim Aufbau der Verbindung
zur ICTD verwendet werden. Der ausgewählte Übertragungsbereich umfasst
eine Abfragefrequenz, auf die die ICTD 102 abgestimmt ist,
um alle Abfragesignale von der externen Vorrichtung 800 zu
empfangen. Der ausgewählte
Empfangsbereich der Frequenzen umfasst eine Antwortfrequenz, von der
erwartet wird, dass die ICTD 102 darauf eine Antwort auf
das Abfragesignal zurücksendet.
Der Übertragungs-
und Empfangsbereich können
dieselben Frequenzen abdecken oder sich überlappen, damit sowohl bei
der Übertragung
als auch beim Empfang gemeinsame Frequenzen verwendet werden, oder sich
gegenseitig ausschließende
Frequenzbänder ohne
eine gemeinsame Frequenz sein.
-
Im
Block 904 weist die Abfrage-/Höreinheit 808 den Transceiver 802 an,
den Abfragecode IFF auf einer oder mehreren der Abfragefrequenzen
zu überfragen.
Gemäß einer
möglichen Ausführung überträgt der Transceiver 802 das
Abfragesignal auf mehreren oder allen Abfragefrequenzen, entweder beliebig
oder in einer vorgeschriebenen Reihenfolge. Die externe Vorrichtung 800 beginnt
anschließend damit,
auf einer oder mehreren Antwortfrequenzen auf eine Antwort von der
ICTD 102 zu hören
(Block 906). Sie hört
darauf während
eines festgelegten Zeitintervalls für die Antwort.
-
Unterdessen
hört die
ICTD 102 im Block 910 auf einer oder mehreren
Frequenzen auf den Abfragecode. In Abhängigkeit von der Stromversorgung kann
das Hören
durchgängig
oder unterbrochen erfolgen. Sobald der Abfragecode erfasst ist,
wartet die ICTD 102 wahlweise eine beliebige Zeitperiode
innerhalb des Zeitintervalls für
die Antwort (Block 912) und überträgt anschließend eine Antwort auf einer der
Antwortfrequenzen (Block 914). Durch die beliebige Verzögerung kann
die externe Vorrichtung auf mehrere ICTDs hören. Das heißt, wenn
mehrere ICTDs auf denselben Abfragecode auf derselben Antwortfrequenz
antworten, werden durch die beliebigen Verzögerungen die Antworten getrennt,
sodass sie an der externen Vorrichtung 800 empfangen werden
können.
Die Antworten können
in Form von Identifizierungscodes der Vorrichtung vorliegen, sodass die
externe Vorrichtung die eine oder die mehreren ICTDs erkennen kann.
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Die
externe Vorrichtung 800 hört während eines festgelegten Zeitintervalls
für die
Antwort über eine
oder mehrere Empfangsfrequenzen auf jede Antwort (Block 906, 920, 922).
Wird keine Antwort empfangen, hört
die externe Vorrichtung weiter, bis das Antwortintervall abgelaufen
ist (d.h. die Schleife, die den Block 906, die „Nein"-Abzweigung von Block 920 und
die „Nein"-Abzweigung von Block 922 umfasst).
Wird innerhalb des Antwortintervalls keine Antwort empfangen, überträgt die externe
Vorrichtung 800 den Abfragecode erneut (d.h. die „Ja"-Abzweigung von Block 922 zu
Block 904).
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Wird
innerhalb des Antwortintervalls eine Antwort empfangen (d.h. die „Ja"-Abzweigung von Block 920),
teilt die externe Vorrichtung 800 der ICTD 102 einen Übertragungskanal
zu (Block 924). Die externe Vorrichtung 800 zeichnet
den Kanal im Protokoll 810 in Verbindung mit der jeweiligen
ICTD auf und überträgt den spezifizierten
Kanal an die ICTD (Block 926). Die ICTD und die externe
Vorrichtung verwenden den spezifizierten Kanal für die bestehende Kommunikation.
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Sobald
eine bestimmte ICTD und die externe Vorrichtung auf dem zugewiesenen
Kanal kommunizieren, kann dieser Übertragungskanal zum Herunterladen
von Daten aus der ICTD, zum Abfragen der ICTD oder zum Senden von
Programmierungsbefehlen an die ICTD verwendet werden. Die kommunizierenden
Vorrichtungen können
die gesamte laufende Kommunikation auf dem zugewiesenen Kanal vornehmen
oder unter Verwendung bekannter Frequenzsprungverfahren auf andere
Frequenzen springen. Folglich können
die ICTD und die externe Vorrichtung im Block 928 wahlweise
während
der Informationsübertragung
mehrere Male Kanalsprünge
auf mehrere Frequenzen vornehmen.
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Zu
diesem Zeitpunkt kehrt der Verfahrensablauf zur Auswahl desselben
oder eines neuen Satzes von Frequenzen zurück zu Block 902, um
eine weitere ICTD abzufragen und eine Verbindung mit ihr aufzubauen.
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10 veranschaulicht
das Übertragungsprotokoll
für den
Verbindungsaufbau zwischen der externen Vorrichtung 800 und
mehreren ICTDs 102(1), 102(2), ..., 102(M).
Die externe Vorrichtung 800 überträgt über eine oder mehrere Abfragefrequenzen
einen Abfragecode IFF. Die ICTDs 102(1) bis 102(M) sind
so eingestellt oder konfiguriert, dass sie von diesen Abfragefrequenzen
auf dieselben oder unterschiedliche hören. Empfängt eine ICTD den Abfragecode,
sendet sie eine Antwort auf einer anderen Frequenz zurück, die
von der externen Vorrichtung 800 überwacht wird. Die Antwort
umfasst einen Identifizierungscode ID, der die implantierbare Vorrichtung
D1, D2, ..., DM eindeutig kennzeichnet.
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Die
ICTDs 102(1) bis 102(M) können so konfiguriert sein,
dass sie die Antworten nach einer beliebigen Verzögerungszeit übertragen.
Beispielsweise könnte
die ICTD 102(1) zum beliebigen Zeitpunkt t1 antworten,
der sich innerhalb des Zeitintervalls für die Antwort T0 (d.h.
0 < t1 < T0)
befindet. Entsprechend antworten die ICTDs 102(2), ..., 102(M) zu
den beliebigen Zeitpunkten t2, ..., tM, die sich wahrscheinlich voneinander unterscheiden,
sich jedoch immer noch im Zeitintervall für die Antwort T0 befinden.
Wenn mehrere ICTDs auf derselben Frequenz hören und auf denselben Abfragecode
antworten, besteht auf diese Art und Weise eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass
die ICTDs zu verschiedenen Zeitpunkten antworten, sodass die externe
Vorrichtung alle Antworten empfängt.
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Wenn
die externe Vorrichtung 800 die Antworten empfängt, teilt
sie den ICTDs 102(1) bis 102(M) verschiedene Übertragungskanäle zu. Beispielsweise
wird der Kanal CC1 der Kommunikation zwischen der ICTD 102(1) und
der externen Vorrichtung 800 zugeteilt; der Kanal CC2 wird
der Kommunikation zwischen der ICTD 102(2) und der externen Vorrichtung 800 zugeteilt
und der Kanal CCM wird der Kommunikation zwischen der ICTD 102(M) und der
externen Vorrichtung 800 zugeteilt.
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Die
zugewiesenen Übertragungskanäle werden
im Protokoll 810 in Verbindung mit den Identifizierungscodes
der ICTDs aufgezeichnet, sodass die laufende Kommunikation zwischen
den ICTDs und den externen Vorrichtungen in einer Eins-zu-Eins-Verbindung
ausgeführt
wird. Dadurch wird sichergestellt, dass Daten, die aus einzelnen ICTDs
ausgelesen werden, mit den entsprechenden Patienten in Verbindung
gebracht werden und dass alle Programmierungsbefehle zu den entsprechenden
ICTDs gelangen, wodurch Situationen verhindert werden, in denen
eine ICTD so programmiert wird, dass sie eine Behandlung durchführt, die
für einen anderen
Patienten bestimmt ist.
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Beispielhafte Ausgestaltung
der Einheit
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11 zeigt
eine beispielhafte ICTD 102, die mit einer zusätzlichen
Hochfrequenzeinheit und -schaltungen zur Unterstützung der Telemetrie über große Entfernungen
ausgestattet ist. Im Allgemeinen ist die ICTD 102 mit einer
voll abgeschirmten Hülle 600 ausgestaltet,
um zu verhindern, dass elektromagnetische Störungen den Betrieb der Wahrnehmungs-
und/oder Stimulationsschaltungen beeinträchtigen. In der Hülle 600 wird
ein oder werden mehrere Filter zur Blockierung der Hochfrequenzübertragung
(z.B. Funkfrequenzen) und anderer Quellen elektromagnetischer Störungen (z.B.
Kraftfahrzeugmotoren) verwendet. Beispielsweise dämpfen die
Filter üblicherweise
Signale, die wesentlich größer als
1 MHz sind. Damit verhindert die Hülle 600, dass hohe
Frequenzen hineingelangen und versucht, die Übertragung auf die niedrigen
Frequenzbereiche von unter 200 KHz zu beschränken.
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Die
ICTD 102 weist ein Kopfteil 1102 auf, das die
Anschlüsse
für die
Leitungen 108(1) bis 108(3) enthält. Das
Kopfteil besteht im Allgemeinen aus einem Epoxidmaterial, das auf
der Hülle 600 angebracht
ist, die gewöhnlich
aus einem leitenden Material wie Titan besteht. Bei dieser Ausführung ist
die Hochfrequenzschaltung in einem getrennten frequenzgetrennten
Bereich 1104 der Einheit neben dem Kopfteil 1102 enthalten.
Der Bereich 1104 wird teilweise durch die Wand 690 definiert,
die beispielsweise aus einem leitenden Material wie Titan besteht. Den
Hochfrequenzbereich 1104 der Einheit kann man sich als
getrennte Hülle
oder Kammer vorstellen, in der die HF-Bestandteile vom Hauptstromkreis getrennt
sind. Durch die Ausgestaltung mit zwei Hüllen kann die ICTD in einer
Hülle der
Vorrichtung Hochfrequenzsignale verarbeiten, die Daten und Steuerinformationen
tragen, ohne dass der Betrieb des Hauptstromkreises in der zweiten
Hülle oder Kammer
der Vorrichtung gestört
wird.
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Der
Transceiver 692 und die Frequenzweiche 694 befinden
sich im Hochfrequenzbereich 1104 der Einheit. Signale,
die von einer Leitung 108 oder einer speziell dafür vorgesehenen
Antenne 696 aus empfangen werden, werden durch eine Durchführung 1106 ohne
Filter an eine Frequenzweiche 694 geleitet. Mit der Frequenzweiche 694 können zwei
Signale mit unterschiedlichen Frequenzen denselben Leiter entlang
geleitet werden und werden die Signalfrequenzen auf zwei unterschiedliche
Verbindungen aufgeteilt. Bei der dargestellten Ausführung ist
die Frequenzweiche 694 so ausgestaltet, dass sie Funksignale
an den HF-Transceiver 692 leitet
und die Signale des EKG-Schreibers an den Hauptstromkreis in der
Hauptkammer.
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Die
erste Verbindung 1108 der Frequenzweiche führt zu einer
Durchführung 1110 in
den ICTD-Stromkreis
in der Hauptkammer. Diese erste Verbindung wird von der Frequenzweiche 694 so
gefiltert, dass die niedrigen Frequenzen des EKG-Signals hindurch
gelassen werden. Hohe Frequenzen werden gesperrt und beeinträchtigen
daher nicht die Wahrnehmung der EKG-Signale.
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Eine
zweite Verbindung 1112 an der Frequenzweiche 694 ist
mit dem Transceiver 692 verbunden. Der Filter an dieser
Verbindung ist so eingestellt, dass er ein Band hoher Frequenzen
durchlässt. Der
Transceiver kann Hochfrequenzsignale wie die empfangen und senden,
die im Hochfrequenzbereich vorgefunden werden. Als einen beispielhaften
Bereich verarbeitet der Transceiver Signale im Bereich von 200 bis
900 MHz. Niederfrequenzsignale an der Verbindung 1112,
beispielsweise die EKG-Signale, werden gesperrt. Der Transceiver 692 entnimmt
aus der Frequenzmodulation der Trägerfrequenz alle Codes, Daten
und/oder Steuerbefehle und leitet die Informationen über die
Verbindungen 1114 und die Durchführung 1116 an die
Schaltkreise der ICTD. Die Durchführung 1116 kann einen
Filter aufweisen, um zu verhindern, dass hochfrequente Bestandteile
in die Kammer der Hauptstromkreise gelangen. Die Metallabschirmung,
die die Hochfrequenzkammer 1104 umgibt, verhindert, dass
Störsignale
aus dem HF-Transceiver 692 die Wahrnehmungs- und Schrittmacherfunktionen
des Hauptstromkreises beeinträchtigen.
Aus der Batterie in der Kammer der Hauptstromkreise erhalten der
Transceiver 692 und die Frequenzweiche 694 Strom über die
Durchführungen 1110 und 1116.
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Durch
die Ausgestaltung mit zwei Kammern wird die bestmögliche Trennung
erreicht. Mit Frequenzweiche, den zwei Gehäusebereichen und Durchführungen
mit Filtern werden bei der Ausgestaltung die Hauptstromkreise für Überwachung
und Stimulation von den Hochfrequenzstörungen getrennt, die von der
Frequenzweiche oder dem Transceiver ausgehen, während gleichzeitig die telemetrische
HF-Kommunikation über
große
Entfernungen ermöglicht
wird. Außerdem
können
bei der Ausgestaltung die Leitungen sowohl als Leitungen für Stimulation
und Wahrnehmung sowie als Antenne für hohe Frequenzen (HF) verwendet
werden, ohne dass die Wahrnehmungs- und Stimulationsfunktionen beeinträchtigt werden.
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Bei
der dargestellten Ausführung
ist der Hochfrequenzbereich 1104 neben dem Kopfteil 1102 und über der
Kammer des Hauptstromkreises dargestellt, umhüllt von der Außenwand
der Hülle
der Vorrichtung und der Innenwand 690. Es ist festzuhalten, dass
sich der Bereich 1104 an jeder beliebigen Stelle befinden
kann. Er kann beispielsweise als getrennter Hohlraum ausgeführt sein,
der sich vollständig
in der Kammer des Hauptstromkreises befindet. Wahlweise kann er
außerhalb
der ICTD 102 konstruiert werden, jedoch einen Teil der
Außenhülle 600 nutzen,
damit sie einen Abschnitt des Bereichs definiert. Bei einer weiteren
möglichen
Ausführung
wird der Hochfrequenzbereich als getrennte implantierbare Hülle entworfen,
die mit der ICTD in Verbindung steht, jedoch entfernt von der ICTD 102 implantiert
wird.
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Die
Antenne zum Senden und Empfangen der Hochfrequenzdatensignale kann
auf mehrere Arten ausgeführt
werden. Eine Herangehensweise besteht darin, eine oder mehrere der
Leitungen 108(1) bis 108(3) als Antenne zu verwenden.
Eine weitere Herangehensweise besteht darin, eine speziell dafür vorgesehene
Antenne zu verwenden, die im Bereich des Kopfteils 1102 angeordnet
wird. Eine dritte Herangehensweise besteht darin, eine speziell
dafür vorgesehene
Antenne zu verwenden, die über
den Bereich des Kopfteils 1102 hinausgeht. Noch eine weitere
Herangehensweise besteht darin, die Antenne in das Gehäuse 600 einzugliedern.