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Verwandte
Anmeldungen
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Der
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung bezieht sich auf den Gegenstand
der US-Anmeldung
mit dem Titel „Verfahren
und Schaltung zum Detektieren von Herzrhythmus-Anomalien durch Analysieren der Zeitdifferenzen
zwischen unipolaren Signalen aus einer Leitung mit einer Multielektroden-Spitze", Björling et
al. (Aktenzeichen des Vertreters P01,0434, angemeldet am 27. November
2001) und der US-Anmeldung mit den Titel „Verfahren und Schaltung zum
Detektieren von Herzrhythmus-Anomalien unter Verwendung eines Differentialsignals aus
einer Leitung mit einer Multielektroden-Spitze", Hedberg (Aktenzeichen des Vertreters
P01,0198, angemeldet am 30. November 2001). Auf die Lehren der beiden
Anmeldungen wird in vorliegender Anmeldung Bezug genommen.
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung zum Detektieren einer
vorzeitigen atrialen Kontraktion (PAC) gerichtet, und insbesondere
auf ein solches Gerät,
das eine Herzleitung mit einer Multielektroden-Spitze verwendet.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Die
Analyse einer Signalmorphologie und die Zeitverschiebungen zwischen
wiederkehrenden Merkmalen eines IEGM-Signals zum Klassifizieren des
Signals als Repräsentation
eines besonderen Typs einer Herzaktivität sind aus dem US-Patent Nr. 6,308,095
und dem US-Patent Nr. 6,266,554 bekannt. Bei der bekannten Technik,
die in diesen Patenten beschrieben ist, wird entweder ein einzelnes Signal,
so wie es zeitlich empfangen wird, analysiert bzw. es werden von
relativ weit beabstandeten Elektroden empfangene Mehrfachsignale
analysiert. Da die Elektroden räumlich
getrennt sind, passiert die sich ausbreitende Wellenfront, die durch
eine elektrische Herzaktivität
entsteht auf ihrem Ausbreitungspfad vollständig eine erste der Elektroden,
bevor sie auf ihrem Ausbreitungspfad nachfolgende Elektroden erreicht.
In der dazwischen liegenden Ausbreitungsdistanz zwischen beabstandeten
Elektroden können
die Signale durch Rauschen (Störungen)
beschädigt
werden und es kann im weiteren Verlauf schwierig sein zu bestimmen,
ob „das
selbe" Signal an
einer nachfolgenden Elektrode empfangen wird, wie es durch die erste
Elektrode „gesehen" worden ist. Dies
erschwert die gegenseitige Analyse von Merkmalen der entsprechend
empfangenen Signale, weil die Unsicherheit besteht, ob irgendwelche
Differenzen in den entsprechend empfangenen Signalen, die identifiziert
werden, tatsächlich
für einen
bestimmten Typ einer Herzaktivität
kennzeichnend sind oder stattdessen in Folge von Änderungen
in dem Signal entstanden sind, während
sich dieses längs
des Ausbreitungspfades bewegt hat.
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Dies
trifft insbesondere für
eine konventionelle Leitung mit einer unipolaren Konfiguration zu, bei
der die Herzleitung an ihrer distalen Spitze eine Elektrode besitzt,
und wobei das Stimulatorgehäuse oder
ein Teil desselben als indifferente oder Gegenelektrode benutzt
wird. Offensichtlich ist der Abstand zwischen der distalen Spitze
der kardialen Leitung und dem Stimulatorgehäuse in vielen Fällen größer als
die Größe der sich
fortpflanzenden Wellenfront. Selbst im Falle einer konventionellen
bipolaren Konfiguration, bei der eine einzelne Leitung an ihrer
distalen Spitze eine Elektrode und eine weitere Elektrode trägt, wie
eine Ringelektrode, die geringfügig
hinter der distalen Spitzenelektrode angeordnet ist, ist der Abstand
zwischen der Spitzenelektrode und der Ringelektroden noch größer als
die sich ausbreitende Wellenfront.
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Im
US-Patent Nr. 5,306,292 ist eine Elektrodenleitung für einen
Herzschrittmacher beschrieben, die eine distale Spitze mit einer
Anzahl von eng beabstandeten Elektroden auf dieser besitzt, wobei
der Rest der Halbkugeloberfläche
der distalen Spitze der Elektrode nicht leitend ist. Eine Schaltung
im Schrittmachergehäuse,
die mit den betreffenden Elektroden über das Elektrodenleitungskabel
verbunden ist, ermöglicht
es, die gesamte leitende Fläche
und die Geometrie der distalen Spitze der Herzleitung selektiv zu
variieren, indem die Elektroden in verschiedenen Kombinationen aktiviert
werden. Zum Beispiel kann durch eine Autocapture-Einheit die Kombination
von Elektroden (d.h. leitenden Flächen) an der Spitze der Herzleitung
bestimmt werden, die die niedrigste Stimulationsschwelle vorsieht,
so dass der Energieverbrauch reduziert werden kann.
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Das
Dokument
US 6,152,882 beschreibt eine
Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Eine
vorzeitige atriale Kontraktion (PAC) ist keine ungewöhnliche
Erscheinung und als solche gewöhnlich
kein Anlass für
eine unmittelbare Besorgnis, obgleich ihr Auftreten über eine
ausgedehnte Zeitperiode ein Anzeichen dafür sein kann, dass der Patient
in Zukunft ein wahrscheinlicher Kandidat für atriale Tachyarrhythmien
ist.
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Ein
vorzeitiger atrialer Schlag erzeugt eine vorzeitige P-Welle, die
zu den Ventrikeln geleitet werden kann oder auch nicht. Die vorzeitige
P-Welle ist oft schwer zu lokalisieren, wenn sie von einer vorhergehenden
T-Welle überlagert
wird. Falls die vorzeitige P-Welle zu den Ventrikeln geleitet wird,
geschieht dies im Allgemeinen mit einer QRST-Konfiguration, die
nahezu identisch zu den umgebenden normalen Sinusschlägen ist.
Einige vorzeitige P-Wellen, die zu den Ventrikeln geleitet werden,
können
genau vorzeitige ventrikuläre
Schläge
simulieren.
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Ein
IEGM, das eine P-Welle enthält,
welche von einer vorzeitigen atrialen Kontraktion herrührt, die
als solche nicht erkannt wird, kann fehlerhaft diagnostiziert werden,
was wiederum zu einer fehlerhaften Behandlung führen kann.
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Es
ist deshalb nicht nur wichtig in der Lage zu sein, zuverlässig das
Vorhandensein einer PAC zu detektieren, sondern auch ihren Ursprung
zu identifizieren, d.h. ob sie aus dem linken Atrium oder aus dem
rechten Atrium stammt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung vorzusehen,
die eine zuverlässige Identifikation
einer vorzeitigen atrialen Kontraktion erlaubt.
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Es
ist ferner ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine solche Vorrichtung
vorzusehen, die zusätzlich
eine Identifikation der generellen Ursprungsstelle einer vorzeitigen
atrialen Kontraktion erlaubt.
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Das
genannte Ziel wird gemäß dem Prinzip der
vorliegenden Erfindung bei einer Vorrichtung erreicht, die eine
kardiale Leitung mit einer Multielektroden-Spitze aufweist, wobei
die Elektroden voneinander getrennt, aber relativ eng zueinander
beabstandet sind, so dass betreffende unipolare elektrische Signale,
die von den verschiedenen Elektroden erhalten werden, aus der selben
sich ausbreitenden Wellenfront entstehen, und wobei diese betreffenden unipolaren
elektrischen Signale in Größen der
relativen Zeitabweichung und/oder Signalmorphologie analysiert werden,
um eine vorzeitige atriale Kontraktion zu identifizieren.
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De
hier benutzte Begriff „unipolar" bedeutet nicht notwendigerweise
ein Signal, das auf das Schrittmachergehäuse bezogen ist, sondern bedeutet
ein Signal, das auf einen bestimmten Be zugspunkt bezogen ist, der
für sämtliche
unipolare Signale derselbe ist (d.h. der von ihnen gemeinsam benutzt wird).
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Wegen
ihres engen Abstandes zueinander „sehen", die individuellen Elektroden (Punkte)
auf der distalen Spitze der kardialen Leitung die selbe Wellenfront,
aber die Wellenfront trifft an verschiedenen Punkten zu geringfügig verschiedenen
Zeiten ein, so dass die betreffenden unipolaren Signale, die von dem
jeweiligen Elektrodenpunkt erhalten werden, zeitlich geringfügig zueinander
verschoben sind. Falls die Wellenfront (d.h. die Depolarisationswelle) beispielsweise
von rechts eintrifft, trifft das unipolare Signal aus dem Elektrodenpunkt
auf der rechten Seite der distalen Spitze bei einem mit der Leitung
verbundenen Detektor vor dem unipolaren Signal aus dem Elektrodenpunkt
an der linken Seite der distalen Spitze ein. Falls die Depolarisation
von links aus fortschreitet, geschieht das Entgegengesetzte. Falls
die Depolarisation in einer im Wesentlichen längs der Längsachse der distalen Spitze
(entweder von vorne oder von hinten der distalen Spitze) eintrifft,
sehen sämtliche
Elektrodenpunkte die Polarisation gleichzeitig und, falls überhaupt,
ist nur eine kleine Zeitverschiebung in den betreffenden unipolaren
Signalen vorhanden.
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Die
betreffenden unipolaren Signale, die beim Auftreten einer normalen
Sinusaktivität
(d.h. ohne irgendeine PAC) entstehen, können vorab identifiziert werden
und Abweichungen von dem normalen Satz von Signalen können dann
als Repräsentation
des Auftretens einer PAC bestimmt und ermittelt werden. Darüber hinaus
können
derartige Abweichungen von den normalen Signalen klassifiziert werden
als Repräsentationen
einer PAC, die im linken Atrium erzeugt worden ist, im Unterschied
zu einer im rechten Atrium erzeugten PAC.
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Die
Zeitdifferenzen (Abweichungen) zwischen den Signalen von den betreffenden
Paaren von Elektrodenpunkten können
auf verschiedene Weise identifiziert werden. Bei einer Ausführungsform
wird die Zeitabweichung durch Identifizieren der Merkmale von verschiedenen
Signalen ermittelt. Es wird die Richtung der Wellenfront unter Verwendung einfacher
trigonometrischer Formeln berechnet und der Schlag auf der Grundlage
dieser Richtung und der morphologischen Information in den Signalen, die
den Schlag repräsentieren,
klassifiziert.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
werden die Komponenten der unipolaren Signale, welche die fragliche
Depolarisation repräsentieren,
miteinander korreliert, um verschiedene Verzögerungen zu identifizieren.
Diese Verarbeitung wird retroaktiv vorgenommen, d.h. nicht in Real zeit,
so dass die Signale für
eine Anzahl verschiedener Verzögerungen
korreliert werden können.
Je mehr die beiden Signale einander ähnlich sind, desto höher ist
ihr Korrelationsgrad. Die höchste
Korrelation wird für
eine Verzögerung
erreicht, welche die Zeit repräsentiert,
die für
die Depolarisationswellenfront nötig
ist, um von einer Elektrode zur nächsten fortzuschreiten.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Stirnansicht (ohne die Befestigungselemente) der distalen Spitze
einer Herzleitung des bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung
benutzten Typs, mit einer Anzahl von Elektrodenpunkten.
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2 ist
eine Seitenansicht der distalen Spitze von 1, die auch
die Befestigungselemente zeigt.
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3 ist
ein Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform des erfinderischen
Verfahrens, welches durch die erfinderische Vorrichtung ebenfalls
praktiziert wird.
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4 ist
ein Flussdiagramm einer zweiten Ausführungsform des erfinderischen
Verfahrens, welches ebenfalls durch die erfinderische Vorrichtung
praktiziert wird.
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5, 6 und 7 stellen
schematisch den Registerinhalt für
digitalisierte Proben der jeweiligen unipolaren Signale dar, die
durch verschiedene Elektrodenpunkte gemäß den 1 und 2 in Übereinstimmung
mit der Erfindung detektiert worden sind.
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8 ist
ein Flussdiagramm für
eine Ausführungsform
zum Analysieren der unipolaren Signale, um die Ausbreitungsrichtung
der Wellenfront, die durch diese Signale repräsentiert wird, zu identifizieren.
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9 ist
ein schematisches Blockdiagramm einer implantierbaren Herztherapievorrichtung,
die gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist und arbeitet.
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Beschreibung
von bevorzugten Ausführungsformen
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Die 1 und 2 zeigen
das distale Ende einer in der erfindungsgemäßen Vorrichtung benutzten kardialen
Leitung. Die kardiale Leitung 1 weist eine Anzahl von Befestigungselementen 2 auf
ihr auf, die dazu benutzt werden, die distale Spitze der Leitung 1 in
bekannter Weise in den Trabekeln des Herzens zu befestigen. Das
halbkugelförmige
Ende der kardialen Leitung 1 weist eine Anzahl von Elektroden darauf
auf, die in der Form von Punkten ausgebildet sind. Wie üblich, ist
das Äußere der
kardialen Leitung 1 durch isolierendes Material bedeckt
und deshalb sind die Elektroden 3 voneinander durch dieses
Isoliermaterial getrennt, das sich über die Spitze er streckt, wobei
jede Elektrode 3 aus einem geeigneten elektrisch leitenden
Material zusammengesetzt ist und mit ihrem eigenen (nicht dargestellten)
Leiter im Inneren der kardialen Leitung 1 verbunden ist.
Diese Leiter verlaufen durch den Rest der Leitung 1 zurück zu ihrem
proximalen Ende, das elektrisch und mechanisch mit einem implantierbaren
Herzstimulator verbunden ist, wobei die Grundkomponenten in 9 dargestellt
sind. Die innere Schaltung des Herzstimulators ist mehr im Detail
in den oben erwähnten
Anmeldungen, mit den Aktenzeichen P01,0434 und P01,0198 des Vertreters,
beschrieben.
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Bei
der beispielhaften Ausführungsform
der 1 und 2 sind vier Elektroden 3 dargestellt; die
erfindungsgemäße Vorrichtung
benötigt
jedoch nur ein Minimum von drei Elektroden 3, um zu arbeiten.
Vier ist die bevorzugte Anzahl von Elektroden 3, es können aber
auch mehr vorgesehen werden. Die Elektroden 3 müssen gleichzeitig
mit dem Myokard in Kontakt stehen.
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Die
betreffenden Signale, die von den Elektroden 3 erhalten
werden, sind unipolare Signale.
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Jede
Elektrode 3 weist vorzugsweise einen Durchmesser von 0,5
mm auf, wobei der Rand-zu-Rand-Abstand
zwischen sämtlichen
der betreffenden Elektroden 3 nahezu etwa gleich groß ist. Eine
Herzzelle weist eine Breite von etwa 0,02 mm auf und ist etwa 0,1
mm lang. Dies bedeutet, dass eine Elektrode 3 eine große Anzahl
von Herzzellen bedeckt. Wenn als Folge einer Polarisation eine sich ausbreitende
Wellenfront die mehrfachen Elektroden 3 passiert, werden
die gekoppelten Herzzellen sequentiell aktiviert. Dies bedeutet,
dass die durch die jeweiligen Elektroden 3 registrierten
Signale in einer unipolaren Weise die identische Impulsform (Wellenform) „sehen", aber mit kleinen
Zeitverschiebungen von Elektrode-zu-Elektrode.
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Die
Detektionsschaltung im Herzstimulator wird grundsätzlich durch
zwei Stufen gebildet, nämlich
einen konventionellen Herzaktivitätsdetektor (QRS-Detektor),
der das Auftreten eines Herzereignisses detektiert und eine Signalanalysestufe,
die die detektierten unipolaren Signale analysiert, um zu bestimmen,
ob das detektierte Ereignis die Folge einer PAC war.
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Die
Signalanalyse kann auf eine Anzahl verschiedener Weisen erfolgen,
jedoch weisen alle gemeinsam die Identifikation einer Zeitdifferenz
zwischen den von den betreffenden Paaren von Elektroden 3 kommenden
Signalen auf. Auf Grund der Annahme, dass die Wellenformmorphologie
längs der kurzen
Distanzen zwischen den Elektroden 3 identisch ist, kann
die Zeitverzögerung
zwischen den Signalen von jedem Paar der Elektroden 3 bestimmt werden.
Falls eine Elekt rode 3 willkürlich als Referenzelektrode
ausgewählt
wird, erfolgt grundsätzlich die
Analyse so, zu identifizieren, wann relativ zu dem Empfang des Signals
an der Bezugselektrode 3 ein Signal von einer weiteren
der Elektroden 3 empfangen wurde. Es soll bemerkt werden,
dass die identifizierte Zeitdifferenz positiv sein kann, was anzeigt, dass
das bei der anderen Elektrode empfangene Signal auf den Empfang
des Signals bei der ausgewählten
Bezugselektrode folgte, oder es kann negativ sein, was anzeigt,
dass das Signal an der anderen Elektrode dem Signalempfang an der
ausgewählten Bezugselektrode
vorher geht.
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Eine
einfache Ausführungsform,
aber auch die empfindlichste gegenüber Rauschen zum Identifizieren
dieser Zeitdifferenz ist es, die eintreffenden unipolaren Signale
jeweils mit einer Schwelle zu vergleichen und die Zeit zu markieren,
wann die unipolaren Signale jeweils die Schwelle überschreiten.
Auf der Grundlage der Annahme, dass die betreffenden Morphologien
der beiden unipolaren Signale identisch sind, erreicht das unipolare
Signal, welches auf ein anderes unipolares Signal folgt, die Schwelle
zu einem späteren
Zeitpunkt und somit sind die betreffenden Zeiten, bei denen die
Schwellen in den unipolaren Signalen von den zwei der Elektroden 3 überschritten
werden, eine Anzeige für
den Betrag der Zeitdifferenz.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
kann das Auftreten eines speziellen Morphologiemerkmals, wie eines
Spitzenwertes, in dem jeweiligen unipolaren Signal identifiziert
werden und die Unterschiede in den betreffenden Zeitpunkten, bei
denen diese Merkmale in den beiden unipolaren Signalen auftreten,
werden dann als Zeitverschiebung gemessen.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
wird die Ähnlichkeit
zwischen den betreffenden Signalen, die von den zwei der Elektroden 3 erhalten
worden sind, durch einen geeigneten Korrelationsalgorithmus bestimmt.
Diese Technik bedingt einen höheren
Rechenaufwand, ist aber gegenüber
Rauschen unempfindlicher. Die Korrelation kann stattfinden durch
Verschieben eines der unipolaren Signale in einem Schieberegister
relativ zu dem anderen Signal und Vornahme eines Bit-zu-Bit-Vergleichs
nach jedem Schritt. Die Anzahl der Verschiebungen, die erforderlich
ist, um den höchsten
Grad an Ähnlichkeit
zu erreichen, ergibt die Zeitdifferenz zwischen den beiden Signalen.
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Wie
oben bemerkt, ist die Zeitdifferenz und ihre Größe eine Angabe für die Richtung,
in der die Wellenfront an der Spitze der kardialen Leitung 1 eintrifft.
Eine Wellenfront, die unter einem signifikanten Winkel zur Längsachse
der kardialen Leitung eintrifft, erzeugt eine ausgeprägtere Differenz
zwischen den betreffenden Signalen, die durch zwei der Elektroden 3 registriert
werden, als eine Wellenfront, die sich im Wesentlichen in Längsachse
ausbreitet.
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Es
kann angenommen werden, dass in Richtung der Längsachse ein normales Sinussignal
auftritt, so dass Signale, die bezüglich der Längsachse unter einem signifikant
verschiedenen Winkel eintreffen, als eine PAC repräsentierend
angesehen werden können.
Alternativ kann ein Arzt unter Verwendung eines externen Programmiergerätes mit
einer Anzeigevorrichtung, die in Telemetrieverbindung mit der implantierten
Vorrichtung steht, durch Beobachten der Zeitdifferenz die Achse
der Ausbreitung eines normalen Sinussignals für einen bestimmten Patienten
identifizieren und diese Achse kann als Referenz benutzt werden,
so dass signifikante Abweichungen hiervon als ein eine PAC repräsentierendes
Merkmal identifiziert werden können.
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Es
soll bemerkt werden, dass eine PAC üblicherweise von anderen Arten
der Signale unterschieden werden kann, die sich längs Richtungen
ausbreiten, welche von der Längsrichtung
abweichen, wie Signale aufgrund einer Tachykardie oder einer Fibrillation.
Signale, die auf einer Tachykardie beruhen, sind mit einer erhöhten Herzschlagfrequenz
begleitet, die durch bekannte Mittel einfach detektiert werden kann.
Signale, die aufgrund der Fibrillation auftreten, sind chaotisch
und treffen aus mehreren Richtungen ein, was ebenfalls einfach ermittelt
werden kann. Ein eine PAC repräsentierendes
Signal trifft in einer Richtung ein, die von der Richtung eines
normalen Sinussignals abweicht, dies aber relativ konsequent ohne
Erhöhung
der Herzschlagfrequenz, wodurch die Identifikation als PAC zuverlässig ist.
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Diese
grundsätzlichen
Betrachtungen sind im Flussdiagramm von 3 gezeigt,
das eine erste Ausführungsform
des erfinderischen Verfahrens darstellt. Zunächst wird die Depolarisationsrichtung
mittels einer der oben beschriebenen Techniken unter Benutzung der
Zeitdifferenzen bestimmt, die die betreffenden unipolaren Signale
von wenigstens zwei der Elektroden 3 aufweisen. Dann wird
die Bestimmung vorgenommen, ob die Depolarisationsrichtung von der
Richtung verschieden ist, die normalerweise für eine Sinusaktivität erwartet
wird. Falls die Richtung als verschieden bestimmt wird, wird der
durch die unipolaren Signale repräsentierte Schlag als eine PAC
aus dem linken Atrium klassifiziert. Falls die Richtung nicht verschieden
ist, wird der Schlag als normale P-Welle klassifiziert.
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Bei
der Ausführungsform
von 4 wird, falls vorhanden, die Differenz der Depolarisation
eines eintreffenden Signalsatzes erneut bestimmt, aber die Abwesenheit
einer verschiedenen Richtung (d.h. eine „Nein"-Antwort auf die erste Frage) wird nicht
automatisch als eine normale P-Welle klassifiziert. Bei der Ausführungsform
nach 4 werden aus dem gegenwärtigen Satz der eintreffenden
unipolaren Signale relevante morphologische IEGM-Merkmale extrahiert
und es wird ein Vergleich vorgenommen, derart, dass ein oder mehrere
der Signale mit einer gespeicherten Schablone verglichen werden,
um zu bestimmen, ob die Merkmale den Merkmalen einer normalen P-Welle ähnlich sind. Falls
das Ergebnis dieses Vergleiches angibt, dass die Merkmale ähnlich sind,
dann wird der Schlag als normale P-Welle klassifiziert. Falls die
Merkmale als einander unähnlich
bestimmt werden, wird der Schlag als eine PAC aus dem rechten Atrium
klassifiziert.
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Wie
in 9 für
die beispielhafte Ausführungsform
von vier Punkten (Punkt 1 bis Punkt 4, wobei mehr Punkte benutzt
werden können)
gezeigt ist, wird das unipolare (IEGM)-Signal aus dem jeweiligen Punkt
einem Analog/Digital (A/D)-Umsetzer zugeführt, wo die Signale in eine
digitale Form umgesetzt werden und sie werden einem Mikroprozessor
zugeführt,
in dem sie, wie in dieser Anmeldung an anderer Stelle beschrieben,
analysiert werden. Zu diesem Zweck hat der Mikroprozessor einen
Zugriff auf den Inhalt eines RAM, in dem die oben erwähnte Schablone
oder eine andere Referenzinformation gespeichert sein kann. Abhängig von
der Analyse führt
der Mikroprozessor einer Steuerschaltung ein Signal zu, welche wiederum
die Stimulationsausgangsstufe steuert, um dem Herzgewebe über die
Elektrodenleitung der 1 und 2 eine Therapie
zu verabreichen.
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Zur
Durchführung
der Analyse kann der Mikroprozessor bei einer Ausführungsform
entsprechende Register für
abgetastete Signale aus den verschiedenen Punkten enthalten. Solche
Register sind in den 5, 6 und 7 für Punkt
1 (5), Punkt 2 (6) und Punkt
M (7) schematisch dargestellt. Punkt M ist ein willkürlicher
Punkt zum Erläutern
des Prinzips der Analyse, um anzuzeigen, dass die Analyse nicht
auf die beispielhafte Ausführungsform
von nur vier Punkten begrenzt ist. Es soll auch bemerkt werden,
dass irgendeiner der in den 1 und 2 gezeigten
Punkte 3 willkürlich
als Punkt 1 bezeichnet werden kann, wobei der Rest der übrigen Punkte
dann fortlaufend bezeichnet wird.
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Wie
in 5 gezeigt, enthalten die Registerzellen jeweils
eine Abtastung (Probe) (x1, x2 ...
xN) von den N-Abtastungen des digitalisierten unipolaren (IEGM)-Signals.
Auf der Grundlage dieser gespeicherten Abtastungen wird durch den
Mikroprozessor ein bestimmtes Merkmal ausgewählt oder in ihn einprogrammiert
und das zeitliche Auftreten identifiziert, wie zum Beispiel die
erste Abtastung, die oberhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt.
In 5 ist dies für die
Abtastung x2 zur Zeit t1.
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Der
Mikroprozessor analysiert die Abtastungen für Punkt 2 in ähnlicher
Weise und findet, dass das selbe Merkmal bei jenen Abtastungen bei
der Abtastung x5 zur Zeit t2 auftritt. Für den willkürlichen weiteren Punkt M wird
angenommen, dass dieses Merkmal zur Zeit tM auftritt.
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Die
durch die 5, 6 und 7 repräsentierte
Bestimmung ist im ersten Block (bestimmte Zeiten der Merkmale),
in dem in 8 gezeigten Algorithmus enthalten.
Nachdem diese Anfangszeitbestimmung beendet ist, werden die relativen
Zeitdifferenzen, wie t2'=t2-t1,
t3'=t3-t1, ...,
tM'=tM-t1, berechnet.
Es werden dann die Vektoren Vx und Vy entsprechend den in 8 gezeigten
Gleichungen berechnet, wobei t=[t2', t3',
..., tM'] ist. In
der oben genannten Formel sind X und Y Vektoren. X ist ein Vektor, der
die x-Koordinaten der Punkte 2 bis M enthält (falls Punkt 1 als Referenz
benutzt wird). Diese Koordinaten sind die entsprechenden Abstände zwischen
den Punkten 1 und 2, den Punkten 1 und 3, ... den Punkten 1 und
M, mit einem Vorzeichen, das davon abhängt, auf welcher Seite des
Punktes 1 die einzelnen Punkte liegen. Y ist ein auf die gleiche
Weise erzeugter Vektor unter Verwendung der Y-Koordinaten der Punkte
2 bis M.
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Im
nächsten
Schritt wird die Ausbreitungsrichtung der eintreffenden Wellenfront
berechnet und ein Winkel Theta gegenüber einer Bezugsrichtung, wie
der Längsachse
der Elektrodenleitung, bestimmt. 8 zeigt:
falls vx < 0 und
vy < 0, dann gilt
Theta = 180 plus arctan (vy/vx). Falls vx < 0 und vy > 0, dann gilt Theta = 180 – arctan
((ABS) vy/vx)). Falls vx > 0 und
vy < 0, dann gilt
Theta = 360 – arctan
((ABS) vy/vx)).
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Obwohl
der Fachmann auf dem betreffenden Gebiet zu Modifikationen und Änderungen
angeregt wird, ist es die Absicht des Erfinders in ein auf diese Erfindung
gewährtes
Patent alle Änderungen
und Modifikationen einzubeziehen, so weit sie sinnvoll sind und
geeignet im Rahmen der Bereicherung der Technik durch den Erfinder
liegen.