DE60221859T2

DE60221859T2 - Steuerung von rauschquellen während telemetrie

Info

Publication number: DE60221859T2
Application number: DE60221859T
Authority: DE
Inventors: John C. Blaine STROEBEL; Forrest C. New Brighton PAPE; Paul J. St. Paul HUELSKAMP; David Minneapolis PIECHEL; Chris T. Pine Island HOUSE; James H. North Oaks ERICKSEN
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2022-09-05
Also published as: EP1427480A1; US6701188B2; CA2459526A1; JP2005501677A; WO2003022359A1; EP1427480B1; DE60221859D1; ATE369893T1; US20030045913A1

Description

Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Telemetriekommunikation und insbesondere Anbindungen nach oben bzw. aufsteigende Verbindungen (Uplinks) von einer implantierten medizinischen Einrichtung.
Hintergrund
Auf dem Gebiet von programmierbaren implantierbaren medizinischen Einrichtungen wurde es geläufig, ein interaktives Sender-Empfänger- bzw. Transceiversystem bereitzustellen, das Uplinks zu einer externen medizinischen Einrichtung überträgt und absteigende Verbindungen bzw. Downlinks von dieser empfängt. Downlinks können bspw. ein Programmieren von Betriebsfunktionen, Modi und Parametern umfassen. Uplinks können bspw. physiologische Daten, die den Zustand des Patienten mit der implantierbaren Einrichtung betreffen sowie Daten, die programmierte Betriebsfunktionen, Modi und Parameter der Einrichtung betreffen.
Implantierbare medizinische Einrichtungen umfassen Herzschrittmacher, Herz- und andere physiologische Monitore bzw. Überwachungseinrichtungen, implantierbare Arzneimittelabgeber, Nerven-, Muskel- und Hirnstimulatoren von verschiedenen Typen, Hör- bzw. Cochlear-Implantate, Blutpumpen, Cardiomyostimulatoren und Tachyarrhythmia-Kontroll-Einrichtungen, wie bspw. implantierbare Kardiover ter/Defibrillatoren (ICDs) zum Liefern bzw. zur Abgabe von gestuften bzw. gestellten Therapien zu den Herzkammern und/oder den Vorhöfen. Jede dieser Einrichtungen kann ein Transceiversystem umfassen, das ebenfalls als ein Telemetriesystem bezeichnet wird.
Das Telemetriesystem in der implantierbaren Einrichtung kommuniziert typischerweise mit der externen Einrichtung, wobei abgestrahlte elektromagnetische Signale verwendet werden. Bspw. können die implantierte Einrichtung und die externe Einrichtung unter Verwendung von Funkfrequenzen kommunizieren.
In einigen implantierten Einrichtungen werden Rauschquellen im Inneren erzeugt, die die Telemetrie stören. Einige implantierte Einrichtungen umfassen ein induktives Element, das bspw. elektromagnetisches Rauschen abstrahlt, wenn es aktiviert wird bzw. ist. In Einrichtungen, die eine elektrische Therapie liefern, wie bspw. ICDs, die Defibrillationsimpulse liefern, wird ein Speicherelement, wie bspw. ein Kondensator, auf eine hohe Spannung geladen und ein induktives Element wird beim Laden verwendet.
Wenn ein Patient mit einer ICDs einen Zustand erfährt, der eine Defibrillation benötigen kann, speichert die ICD Energie in dem Speicherelement zum Liefern zu dem Patienten. Zu diesem Zeitpunkt können Daten, die den Zustand des Patienten betreffen, von Interesse für den Arzt des Patienten sein. Folglich kann der Arzt sich mit den Daten befassen, die durch Telemetrie bereitgestellt werden, aber Telemetrie kann einer elektrischen Störung von dem Energiespeicherschaltkreis ausgesetzt sein.
Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus dem Dokument US 5 818 703 bekannt.
Zusammenfassung
Die Erfindung betrifft Techniken zum Verringern der Interferenz für Telemetrie von Quellen eines kontrollierbaren Rauschens in einer implantierbaren medizinischen Einrichtung. Die Erfindung verringert die Interferenz durch Suspendieren der Rauschquelle während der Telemetrie. Die Erfindung ist in Zusammenhang mit einem implantierten System beschrieben, das ein Defibrillatorsystem und ein Telemetriesystem umfasst, aber die Erfindung ist nicht auf diesen Zusammenhang beschränkt. Die Erfindung kann bei einer Vielzahl von implantierten medizinischen Einrichtungen angewendet werden, die Telemetrie verwenden und Rauschquellen haben, die während einer Telemetrie aufgehoben bzw. suspendiert werden können.
In einem implantierten System mit einem Defibrillatorsystem speichert ein Ladeschaltkreis Energie für eine Defibrillation in einem Speicherelement, wie bspw. einem Kondensator. Ein Energiespeichern umfasst ein Liefern von Ladestrom zu einem Kondensator. Unglücklicherweise kann der Ladeschaltkreis eine Quelle für elektromagnetisches Rauschen sein, das die Telemetrie stört. Die Erfindung verringert die elektrische Interferenz, die durch den Ladeschaltkreis bewirkt wird, indem zeitweise bzw. temporär das Laden während der Telemetrie suspendiert wird.
Ein einfaches Ausschalten des Ladeschaltkreises, wenn die Telemetrie stattfindet, kann jedoch einen unerwünschten Effekt bewirken. Insbesondere kann der Ladeschaltkreis eine Rauschspitze erzeugen, wenn dieser abrupt abgeschaltet wird, und diese Rauschspitze kann zu der Erfassung von falschen Herzsignalen durch Überwachen von Elektroden, die mit der Einrichtung verbunden sind, führen. Die falschen Signa le wiederum können nachteilig die Fähigkeit der implantierten Einrichtung beeinflussen, wahre Herzsignale genau zu erfassen.
Folglich stellt die Erfindung ein allmähliches bzw. schrittweises Suspendieren des Betriebs des Ladeschaltkreises eher als ein abruptes Suspendieren bereit. Der Ladeschaltkreis umfasst eine Uhr, die ein Steuersignal mit einer Periode und einem Betriebszyklus erzeugt. Die Erfindung stellt ein Suspendieren des Ladens durch Verringern des Arbeitszyklus bereit, während die Periode unverändert gehalten wird. Die schrittweise Verringerung des Arbeitszyklus verringert die Gefahr des Erfassens von falschen Herzsignalen. Die Uhr verringert den Arbeitszyklus auf einen vorbestimmten Pegel, bei dem das Rauschen nicht länger die Telemetrie stört. Bei einer typischen Anwendung ist der vorbestimmte Arbeitszykluspegel null. Sobald der Ladezyklus suspendiert wurde, kann eine Telemetrie stattfinden, ohne dass ein wesentliches Risiko eines elektrischen Störens aufgrund eines Rauschens, das durch den Ladeschaltkreis erzeugt wird, vorliegt.
In einer Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren bereit, das den Schritt des Suspendierens des Speicherns von Energie in eine Energiespeichereinrichtung in einem implantierten Defibrillator und den Schritt des Initiierens einer Telemetriekommunikation bei Suspendieren des Energiespeichers umfasst. Ein Energiespeicher kann suspendiert werden, indem ein Arbeitszyklus einer Uhr bzw. eines Takts verringert wird, die bzw. der das Liefern von Energie zu der Energiespeichereinrichtung steuert.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren mit dem Schritt des Verringerns eines Arbeitszyklus eines Takts und, wenn der Arbeitszyklus auf einen vor bestimmten Pegel verringert wurde, dem Schritt des Übertragens einer Funkfrequenznachricht bereit. Das Verfahren kann den Schritt des Verringerns eines Arbeitszyklus eines Takts umfassen, der ein Speichern von Energie in einer Energiespeichereinrichtung in einem implantierten Defibrillator umfasst.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung eine medizinische Einrichtung bereit, die einen Transceiver, einen Ladeschaltkreis und eine Steuerung, die den Ladeschaltkreis vor dem Initiieren einer Telemetriekommunikation über den Transceiver deaktiviert. Der Ladeschaltkreis kann einen Schalter umfassen, um eine Versorgung bzw. eine Zufuhr an Energie in Reaktion auf einen Arbeitszyklus eines Ladetakts zu steuern, und der Controller kann den Ladeschaltkreis durch Verringern des Arbeitszyklus des Ladetakts deaktivieren.
Die Erfindung verbessert eine Telemetriekommunikation durch Verringern von elektromagnetischem Rauschen, das die Telemetrie stört, wodurch das Signalrauschverhältnis verbessert wird. Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, dass ein Rauschens ohne Einführen falscher Signale verringert wird.
Die vorstehende Zusammenfassung der Erfindung ist nicht dazu gedacht, jede Ausführungsform der Erfindung zu beschreiben. Die Details von einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung sind in der beigefügten Zeichnung und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung werden anhand der Beschreibung und Zeichnung und der Ansprüche deutlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt ein Diagramm, das einen implantierbaren Defibrillator und ein Leitungssystem darstellt, in denen die Erfindung angewendet werden kann.
2 zeigt ein funktionales schematisches Diagramm einer implantierbaren ICD, in der die Erfindung angewendet werden kann.
3 zeigt ein Timing-Diagramm, das eine Telemetrie und ein Laden wiedergibt.
4 zeigt ein Flussdiagramm, das Telemetrietechniken in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
5 zeigt ein Timing-Diagramm, das eine Ladekontrolle bzw. -steuerung, eine Telemetriekontrolle und eine Telemetrie wiedergibt.
6 zeigt ein Flussdiagramm, das Ladetechniken in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung wiedergibt.
Detaillierte Beschreibung
1 zeigt einen beispielhaften implantierten Defibrillator und ein Leitungssystem 10, in denen die vorliegende Erfindung angewendet werden kann. Das System 10 umfasst keine Leitungen, die die Haut für eine Kommunikation mit einer externen medizinischen Einrichtung durchdringen. Anstelle dessen überträgt das System 10 Funkfrequenzsignale durch die Haut und empfängt diese. Während einer Übertragung und eines Empfangs von Funkfrequenzsignalen durch das System 10 verringert das System eine elektrische Interferenz, die durch eine Ladeschaltung bewirkt werden kann, die einem Energiespeichern zum Liefern von Defibrillationsimpulsen zugeorndet ist.
Das System 10 ist in Zusammenhang mit einem menschlichen Herz 46 gezeigt. Die Erfindung ist nicht auf die beispielhafte Einrichtung oder das System beschränkt, die in 1 gezeigt sind, sondern kann in einer großen Vielzahl von Einrichtungsimplementierungen verwendet werden.
Das System 10 umfasst eine Herzkammerleitung bzw. eine ventrikuläre Leitung, die einen verlängerten isolierenden Leitungskörper 24 aufweist, der drei Leiter trägt, die voneinander durch röhrenförmige isolierende Umhüllungen getrennt sind. Das distale bzw. entfernte Ende der ventrikulären Leitung wird in der rechten Herzkammer 38 eingesetzt. Neben dem distalen Ende der ventrikulären Leitung sind Ringelektroden 40 angeordnet, eine erweiterbare Helixelektrode 44, die zurückziehbar innerhalb eines isolierenden Elektrodenkopfs 42 angebracht ist, und eine verlängerte bzw. langgezogene (näherungsweise 5 cm) Defibrillationsspulen bzw. -wickelektrode 36. Die Defibrillationselektrode 36 kann aus vielen Materialien hergestellt werden, wie bspw. aus Platin oder einer Platinlegierung. Jede der Elektroden ist mit einem der gewickelten Leiter innerhalb des Leitungskörpers 24 gekoppelt.
Die Elektroden 40 und 44 werden für ein Herzschrittmachen und zum Erfassen von ventrikulären Depolarisationen verwendet. Folglich dienen die Elektroden 40 und 44 als Sensoren für ein V-EGM. An dem nahen bzw. proximalen Ende der ventrikulären Leitung ist ein gegabelter Verbinder 20, der drei elektrische Verbinder trägt, die jeweils mit einem der gewickelten Leiter gekoppelt sind, vorgesehen.
Die Vorhof-/obere Hohlvene-(SVC (superior vena cava)) Leitung umfasst einen langgezogenen isolierenden Leitungskörper 22, der drei konzentrische gewickelte Leiter trägt, die voneinander durch röhrenförmige isolierende Umhüllungen getrennt sind, entsprechend dem Aufbau der ventrikulären Leitung. Das distale Ende der Vorhof-/SVC-Leitung wird in dem rechten Vorhof 34 eingesetzt. Neben dem distalen Ende der Vorhof-/SVC-Leitung sind Ringelektroden 32 und eine erweiterbare Helixelektrode 28, die zurückziehbar innerhalb eines isolierenden Elektrodenkopfs 30 angebracht ist, angeordnet. Jede der Elektroden ist mit einem der gewickelten Leiter innerhalb des Leitungskörpers 22 gekoppelt. Die Elektroden 28 und 32 werden für ein Vorhofschrittmachen und zum Erfassen von Vorhofdepolarisationen verwendet. Entsprechend dienen die Elektroden 28 und 32 als Sensoren für ein A-EGM.
Die langgezogene Spulen- bzw. Wickelelektrode 26 ist nahe bei der Elektrode 32 vorgesehen und mit dem dritten Leiter innerhalb des Leitungskörpers 22 gekoppelt. Die Elektrode 26 ist vorzugsweise 10 cm in der Länge oder größer und konfiguriert, um sich von der SVC zu dem tricuspidalen Ventil zu erstrecken. An dem nahen Ende der Leitung ist ein gegabelter Verbinder 18, der drei elektrische Verbinder trägt, die jeweils mit einem der gewickelten Leiter verbunden sind, vorgesehen.
Die implantierbare ICD 12 ist in Kombination mit den Leitungen gezeigt, wobei Leiterverbinderanordnungen 18 und 20 in einen Verbinderblock 16 eingesetzt sind. Optional kann eine Isolierung des nach außen gerichteten Abschnitts eines Gehäuses 14 der ICD 12 vorgesehen sein, wobei ein Kunststoffüberzug verwendet wird, bspw. aus Parylene oder Silikonkautschuk, wie es bei manchen unipolaren Herzschrittma chern verwendet wird. Der nach außen gerichtete Abschnitt kann jedoch anstelle dessen links unisoliert sein oder irgendeine andere Aufteilung zwischen isoliert und nicht isolierten Abschnitten kann verwendet werden. Der nicht isolierte Abschnitt des Gehäuses 14 dient optional als eine subkutane Defibrillationselektrode, die verwendet wird, um entweder die Vorhöfe oder die Herzkammern zu defibrillieren.
Wie im Detail nachstehend beschrieben ist, umfasst die ICD 14 einen Ladeschaltkreis, der Energie speichert, um Defibrillationsimpulse zu erzeugen, die zu dem Patienten über die Elektrode 26 oder die Elektrode 36 geliefert werden. Wenn der Ladeschaltkreis Energie speichert, erzeugt der Ladeschaltkreis ein elektromagnetisches Rauschen, das die Funkfrequenzsignale stören könnte. Folglich verringert die ICD 14 eine Interferenz durch Suspendieren einer Energiespeicherung während einer Telemetrie.
2 zeigt ein funktionales schematisches Diagramm einer ICD, in der die vorliegende Erfindung angewendet werden kann. 2 sollte als beispielhaft eines Typs einer Einrichtung genommen werden, in der die Erfindung verkörpert sein kann. 2 zeigt eine mögliche funktionale Repräsentation des Systems 10, das in 1 gezeigt ist. Die Repräsentation, die in 2 dargestellt ist, ist jedoch nicht auf das System 10 beschränkt, das in 1 gezeigt ist, und die Erfindung ist nicht auf die Repräsentation beschränkt, die in 2 gezeigt ist. Die Erfindung kann in einem System angewendet werden, das mehr oder weniger Merkmale umfasst, als in 2 gezeigt sind.
Die Einrichtung, die in 2 gezeigt ist, ist mit einem Elektrodensystem einschließlich Elektroden, wie in 1 dargestellt ist, versehen. Für eine Klarheit einer Analyse sind die Schrittmacher/Erfassungselektroden 50, 52, 54 und 56 als logisch von Schrittmacher-/Defibrillationselektroden 102, 104 und 106 getrennt dargestellt.
Die Elektroden 102, 104 und 106 entsprechen einer Vorhofdefibrillationselektrode, einer ventrikulären Defibrillationseleketrode und dem nicht isolierten Abschnitt des Gehäuses der ICD. Die Elektroden 102, 104 und 106 sind mit einem Schaltkreis 94 mit einer hohen Ausgabespannung gekoppelt. Der Schaltkreis 94 mit hoher Ausgabespannung umfasst Hochspannungsschalter, die durch eine Kardioversion/Defibrillation-(CV/Defib) Steuerlogik 92 über einen Steuerbus 96 gesteuert bzw. kontrolliert werden. Die Schalter innerhalb des Ausgabeschaltkreises 94 steuern, welche Elektroden verwendet werden und welche mit den positiven und negativen Anschlüssen der Kondensatorbank einschließlich Kondensatoren 108 und 110 während einer Abgabe der Defibrillationsimpulse gekoppelt werden.
Die Elektroden 54 und 56 sind auf oder in der Herzkammer angeordnet und mit einem R-Wellen-Erfassungsverstärker 64 gekoppelt. Ein Betrieb des Verstärkers 64 wird durch eine Schrittmacher-Timing/Steuerschaltung 70 über Steuerleitungen 66 gesteuert. Der Verstärker 64 führt Funktionen zusätzlich zu einer Verstärkung durch, wie bspw. ein Filtern der Signale, die durch die Elektroden 54 und 56 erfasst bzw. gemessen werden. Der Verstärker 64 umfasst ebenfalls einen Komparator, der das Eingabesignal mit einem vorab ausgewählten ventrikulären Mess- bzw. Erfassungsschwellenwert vergleicht. Ein Signal wird auf einer R-Ausleitung 68 erzeugt, wann immer das Signal, das zwischen den Elektroden 54 und 56 erfasst wird, den ventrikulären Erfassungsschwellenwert übersteigt.
Die Elektroden 50 und 52 sind auf oder in dem Vorhof angeordnet und mit dem P-Wellenerfassungsverstärker 58 gekoppelt. Ein Betrieb des Verstärkers 58 wird durch einen Schrittschaltkreis 70 über Steuerleitungen 60 gesteuert. Der Verstärker 58 führt Funktionen zusätzlich zu einer Verstärkung durch, wie bspw. ein Filtern der Signale, die durch die Elektroden 50 und 52 erfasst werden. Der Verstärker 58 umfasst einen Komparator, der das Eingabesignal mit einem vorab ausgewählten Vorhoferfassungsschwellenwert vergleicht, der üblicherweise verschieden von dem ventrikulären Erfassungsschwellenwert ist. Ein Signal wird auf einer P-Ausleitung 62 erzeugt, wann immer das Signal, das zwischen den Elektroden 50 und 52 erfasst wird, den Vorhoferfassungsschwellenwert übersteigt.
Eine Schaltmatrix 84 wird verwendet, um auszuwählen, welche der verfügbaren Elektroden mit dem Breitband- (2,5 bis 100 Hz) Verstärker 86 gekoppelt werden, um in der Signalanalyse verwendet zu werden. Die Signalanalyse kann durchgeführt werden, indem eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung oder eine Kombination von beiden verwendet wird.
Eine Auswahl von Elektroden wird durch den Mikroprozessor 78 über einen Daten-/Adressbus 76 gesteuert. Die Auswahl von Elektroden kann, wie dies erwünscht ist, variiert werden. Signale von den Elektroden, die zum Koppeln mit dem Bandpassverstärker 86 ausgewählt werden, sind für den Multiplexer 88 vorgesehen und danach werden diese zu digitalen Mulitbitsignalen durch einen Analog-Digital-(A/D)Wandler 90 gewandelt, um in einem Speicher 80 mit beliebigem Zugriff unter Steuerung eines Schaltkreises 82 für einen direkten Speicherzugriff gespeichert zu werden.
Vieles der Schaltung in 2 ist für die Bereitstellung von Arrhythmie-Verwaltungstherapien bestimmt, einschließ lich eines Herzschrittmachens, einer Kardioversion und Defibrillationstherapien. Eine beispielhafte Vorrichtung umfasst eine Schrittmacher-Timing-/Steuer-Schaltung 70, die programmierbare digitale Zähler umfasst, die die grundlegenden Zeitintervalle steuern, die mit DDD-, WI-, DVI-, VDD-, AAI-, DDI- u. a. Modi von Einzel- und Zweikammerschrittmachen verbunden sind. Die Schrittschaltung 70 steuert ebenfalls Auslöseintervalle, die mit einem Antitachiarrhythmia-Schrittmachen in sowohl dem Vorhof als auch der Herzkammer verbunden sind, wobei irgendeine Anzahl von Antitachyarrhythmia-Schrittmachen-Therapien verwendet wird.
Intervalle, die durch die Schrittschaltung 70 definiert sind, umfassen: Vorhof- und Herzkammer-Schrittmachenauslöseintervalle, die Refraktärperioden, während derer erfasste P-Wellen und R-Wellen ineffektiv sind, ein Timing der Auslöseintervalle erneut zu starten, und die Pulsweite der Schrittimpulse. Die Dauern dieser Intervalle werden durch den Mikroprozessor 78 bestimmt, in Reaktion auf gespeicherte Daten in dem Speicher 80 und zu der Schrittschaltung 70 über den Adress-/Datenbus 76 kommuniziert. Die Schrittschaltung 70 bestimmt ebenfalls die Amplitude der Herzschrittimpulse unter einer Steuerung des Mikroprozessors 78.
Während des Schrittmachens werden die Auslöseintervallzähler innerhalb der Schrittmacher-Timing-/Steuer-Schaltung 70 bei einem Erfassen von P-Wellen und R-Wellen zurückgesetzt, wie durch Signale auf Leitungen 62 und 68 angezeigt wird, und in Übereinstimmung mit dem ausgewählten Modus eines Schrittmachens bei einer Zeitüberschreitung-Trägergeneration von Schrittimpulsen durch die Schrittmacherausgabeschaltung 72 und 74, die mit den Elektroden 50, 52, 54 und 56 gekoppelt sind. Die Auslöseintervallzähler werden ebenfalls bei Erzeugen von Schrittimpulsen zurückge setzt und dadurch steuern sie das grundlegende Timing von Herzschrittfunktionen, einschließlich eines Antitachyarrhythmia-Schrittmachens. Die Dauern der Intervalle, die durch die Auslöseintervallzeitgeber definiert sind, werden durch den Mikroprozessor 78 bestimmt und werden über den Daten-/Adressbus 76 zugeführt. Der Wert der Zahl, die in den Auslöseintervallzählern vorliegt, wenn diese durch erfasste R-Wellen und P-Wellen zurückgesetzt werden, kann verwendet werden, um die Dauern von R-R-Intervallen, P-P-Intervallen, P-R-Intervallen und R-P-Intervallen zu messen, wobei die Messungen in dem Speicher 80 abgelegt und verwendet werden, um das Vorliegen von Tachyarrhythmien zu erfassen.
Der Mikroprozessor 78 arbeitet typischerweise als eine Interrupt gesteuerte Einrichtung unter Steuerung eines gespeicherten Programms in seinem Nur-Lese-Speicher und reagiert auf Unterbrechungen bzw. Interrupts von der Schrittmacher-Timing-/Steuerschaltung 70 entsprechend dem Auftreten erfasster P-Wellen und R-Wellen und entsprechend der Erzeugung von Herzschrittimpulsen. Diese Unterbrechungen werden über den Daten-/Adressbus 76 bereitgestellt. Irgendwelche notwendigen mathematischen Berechnungen, die von dem Mikroprozessor 78 durchzuführen sind und irgendein Aktualisieren der Werte oder von Intervallen, was durch die Schrittmacher-Timing-/Steuerschaltung 70 gesteuert wird, findet folgend auf solche Unterbrechungen statt.
Falls eine Vorhof- oder Herzkammertachyarrhythmia erfasst wird und eine Antitachyarrhythmia-Schrittbehandlung erwünscht ist, werden geeignete Timingintervalle zum Steuern einer Erzeugung von Antitachyarrhythmia-Schritttherapien von dem Mikroprozessor 78 in die Schrittmacher-Timing-/Steuerschaltung 70 geladen. Falls die Erzeugung eines Kardioversions- oder Defibrillationsimpulses erforderlich ist, verwendet der Mikroprozessor 78 einen Auslöseintervallzähler, um das Timing von solchen Kardioversions- und Defibrillationsimpulsen zu steuern sowie zugeordnete Refraktärperioden.
In Reaktion auf die Erfassung einer Vorhof- oder Herzkammerfibrillation oder von Tachyarrhythmia, was einem Kardioversionsimpuls erfordert, aktiviert der Mikroprozessor 78 die Kardioversion-/Defibrillation-Steuerschaltung 92, die ein Laden von Hochspannungskondensatoren 108 und 110 über den Ladeschaltkreis 112 unter Steuerung von Hochspannungsladesteuerleitungen 100 initiiert.
Der Ladeschaltkreis 112 umfasst eine Schaltung, die Energie von einer Leistungsversorgung, wie bspw. einer Batterie, zu einer Energiespeichereinrichtung oder zu Energiespeichereinrichtungen überträgt, wie bspw. Kondensatoren 108 und 110. Der Ladeschaltkreis 112 verwendet üblicherweise einen geschalteten Schaltkreis mit einem induktiven Element, wie bspw. einem Transformator. Durch schnelles Öffnen und Schließen eines Steuerschalters überträgt der Ladeschaltkreis 112 Energie von der Leistungsversorgung zu dem induktiven Element und von dem induktiven Element zu den Kondensatoren 108 und 110. Wenn die Kondensatoren 108 und 110 mehr Energie speichern, erhöht sich die Spannung über die Kondensatoren 108 und 110.
Die Spannung bei den Hochspannungskondensatoren 108 und 110 wird über eine VCAP-Leitung 98 überwacht, die durch einen Multiplexer 88 und in Reaktion auf das Erreichen eines vorbestimmten Werts geleitet wird, der durch den Mikroprozessor 78 gesetzt ist, was zu einer Erzeugung eines logischen Signals auf der Cap Full (CF)-Leitung 114 führt, was ein Laden beendet.
Sobald die Kondensatoren 108 und 110 geladen sind, wird ein Timing des Lieferns der Defibrillations- oder Kardioversionsimpulse durch die Schrittmacher-Timing-/Steuerschaltung 70 gesteuert. Dem Liefern der Fibrillation oder Tachyarrhythmia-Therapie folgend kehrt der Mikroprozessor dann die Einrichtung zu einem Herzschrittmachen zurück und erwartet die nächste folgende Unterbrechung aufgrund eines Schrittmachens oder des Auftretens einer erfassten Vorhof- oder Herzkammerdepolarisation.
Das Liefern der Kardioversions- oder Defibrillationsimpulse wird durch den Ausgabeschaltkreis 94 durchgeführt unter Steuerung der Steuerschaltung 92 über den Steuerbus 96. Der Ausgabeschaltkreis 94 bestimmt, ob ein monophasischer oder biphasischer Impuls geliefert wird, und die Polarität der Elektroden bestimmt und welche Elektroden beim Liefern der Impulse beteiligt sind. Der Ausgabeschaltkreis 94 umfasst ebenfalls Hochspannungsschalter, die steuern, ob Elektroden zusammen während des Lieferns des Impulses gekoppelt werden. Alternativ können Elektroden, die dazu ausgelegt sind, miteinander während der Impulse gekoppelt zu werden, einfach permanent miteinander gekoppelt werden, entweder außerhalb oder innerhalb des Einrichtungsgehäuses, und die Polarität kann auf ähnliche Weise vorab eingestellt werden wie bei manchen implantierbaren Defibrillatoren.
Daten, die zu einem Empfänger außerhalb des Körpers des Patienten übertragen werden, werden über den Daten-/Adressbus 76 zu einer Telemetrieeinrichtung 118 geliefert. Ein externer Empfänger empfängt die übertragenen Daten oder leitet sie nach oben (Uplink) und kann die Daten für medizinische Anbieter präsentieren, wie bspw. bei der ärztlichen Behandlung des Patienten. Der Uplink kann bspw. Daten, die Vorhof- oder Herzkammerelektrogramme darstellen, umfassen. Die Daten können nützlich und in manchen Fällen für den Arzt beim Behandeln des Patienten wesentlich sein. Die Daten können insbesondere wichtig sein, wenn der Patient Zustände erfährt, die eine Defibrillation erfordern können.
Zusätzlich zum Übertragen eines Uplink kann die Telemetrieeinrichtung 118 ebenfalls einen Downlink empfangen, d. h. Daten, die zu der implantierten Einrichtung übertragen werden. Der Downlink kann bspw. Befehle umfassen, die die Einrichtung für die bestimmten Bedürfnisse des Patienten programmieren.
Elektromagnetische Emissionen von dem Ladeschaltkreis 112 können die Telemetrie-Uplinks und -Downlinks stören. Die Erfindung stellt Techniken bereit, um die Interferenz mit Telemetrie zu verringern, die durch ein Rauschen bedingt ist, das durch den Ladeschaltkreis erzeugt wird. Insbesondere stellt die Erfindung Techniken bereit, um ein Laden zu suspendieren, während die Einrichtung mit Telemetrieübertragungen und -empfängen beschäftigt ist.
3 zeigt eine Aufteilung der Zeit zwischen Telemetrie und Laden. Ein Diagramm 120 repräsentiert Telemetrieübertragungen über der Zeit, ein Diagramm 122 repräsentiert Telemetrieempfänge und ein Diagramm 124 repräsentiert die Aktivität des Ladeschaltkreises 112. Uplinks 126, 128 und 130 sind in 3 gezeigt, wie sie periodisch auftreten, aber die Erfindung kann ebenfalls bei nichtperiodischen Übertragungen angewendet werden. Die übertragenen Daten können Echtzeitdaten sein, d. h. die Daten können Informationen und Messungen wiedergeben, die zu dem Zeitpunkt einer Übertragung genommen wurden. Die Daten können ebenfalls komprimiert sein, was Messungen wiedergibt, die vor und/oder während der Zeit einer Übertragung gemacht wurden.
Während des ersten Uplink 126 und des dritten Uplink 130 wird ein Laden suspendiert, wie durch Spalte 134 und 138 in der Aktivität des Ladeschaltkreises 112 dargestellt ist. Da das Laden während der Uplinks suspendiert wird, stört das elektromagnetische Rauschen, das mit dem Laden in Verbindung steht, nicht die Übertragungen. Ein Downlink von Daten 132 folgt einem zweiten Uplink 128. Ein Spalt in der Ladeaktivität 136 ist länger als Spalte 134 und 138, um nicht einen Uplink 128 oder Downlink 132 zu stören bzw. diese zu beeinflussen.
4 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform der Erfindung wiedergibt. Unter Bezugnahme auf sowohl 2 als auch 4 bereitet sich die Telemetrieeinrichtung 118 vor, einen Uplink zu senden und suspendiert eine Energiespeicherung des Ladeschaltkreises 112 durch Betätigen der Steuerleitung 116 (150). Wie nachstehend beschrieben wird, gibt es eine Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, in dem die Telemetrieeinrichtung 118 die Steuerleitung 116 betätigt, und dem Zeitpunkt, wenn das Laden vollständig suspendiert ist. Während dieser kurzen Verzögerung, die bekannt sein kann oder mit angemessener Genauigkeit abgeschätzt werden kann, ist die Telemetrieeinrichtung 118 für eine Verzögerungszeitdauer (152) in Bereitschaft (Standby). Die Telemetrieeinrichtung 118 sendet bzw. überträgt dann den Uplink (154).
Die Telemetrieeinrichtung 118 kann programmiert werden, um auf einen Downlink (156) zu hören. Bspw. kann die Telemetrieeinrichtung 118 auf einen Downlink nach jedem Uplink hören oder nach jedem zweiten Uplink. Wenn ein Hören nicht ermöglicht ist, überträgt die Telemetrieeinrichtung 118 ein Signal, das den Ladeschaltkreis 112 anweist, eine Energiespeicherung wiederaufzunehmen, indem die Steuerleitung 116 (166) freigemacht wird. Wenn ein Hören ermöglicht ist, hört die Telemetrieeinrichtung 118 auf einen Downlink (158). Wenn es keinen Downlink gibt, der zu empfangen ist, überträgt die Telemetrieeinrichtung 118 ein Signal, das den Ladeschaltkreis 112 anweist, die Energiespeicherung (166) wiederaufzunehmen. Wenn es einen Downlink gibt, empfängt die Telemetrieeinrichtung 118 den Downlink (160).
In manchen Fällen kann ein Downlink ein Abfragen oder andere Kommunikationen umfassen, die nach einer Antwort durch einen weiteren Uplink (164) ruft. Wenn ein weiterer Uplink erforderlich ist, kann die Telemetrieinrichtung (118) den Uplink (162) übertragen, bevor die Energiespeicherung (166) wiederaufgenommen wird.
Die Telemetrieinrichtung 118 kann ein Energiespeichern (166) als eine Funktion von anderen Faktoren, die nicht in 4 gezeigt sind, wiederaufnehmen. Bspw. kann die Telemetrieeinrichtung 118 ein Signal übertragen, das den Ladeschaltkreis 112 anweist, ein Energiespeichern bei dem Ablauf einer zeitlichen Beschränkung wiederaufzunehmen, selbst wenn Uplinks oder Downlinks anhängig sind. Eine zeitliche Beschränkung verhindert, dass ein Energiespeichern unbegrenzt suspendiert wird. Die Telemetrieeinrichtung 118 kann ebenfalls Techniken für ein Priorisieren von Uplinks und Downlinks verwenden. Kommunikationen mit niedriger Priorität können gesendet oder empfangen werden, während das Energiespeichern fortfährt, wobei riskiert wird, einige Daten aufgrund der Interferenz zu verlieren.
5 zeigt ein Timing-Diagramm, das eine Suspension eines Ladens für eine Telemetrie darstellt. Ein Diagramm 170 repräsentiert das Ladesteuersignal, das den Steuerschalter in dem Ladeschaltkreis 112 öffnet und schließt. Ein Takt mit einer festen Frequenz erzeugt ein Steuersignal 170. Ein Diagram 172 repräsentiert das Signal, das durch die Teleme trieeinrichtung 118 erzeugt wird, auf der Steuerleitung 116, und ein Diagramm 174 repräsentiert einen beispielhaften Uplink, der durch die Telemetrieeinrichtung 118 übertragen wird.
Der Takt, der ein Ladesteuersignal 170 erzeugt, hat eine im wesentlichen feste Frequenz aber einen variablen Arbeitszyklus. Folglich hat das Ladesteuersignal 170 eine konstante Periode T 176 aber einen variablen Arbeitszyklus. Eine typische Schaltfrequenz beträgt 100 kHz, was einem Ladesteuerzeitraum 176 von 0,01 ms entspricht. Der Takt kann ein Rauschspektrum erzeugen, aber da der Takt eine feste Frequenz hat, ist das Rauschspektrum des Takts bekannt. Die Telemetrieeinrichtung 118 kann Frequenzen verwenden, die nicht durch das Rauschspektrum des Takts beeinflusst sind.
Der Takt in Reaktion auf das Steuersignal 182 verringert den Arbeitszyklus des Steuersignals, ohne die Frequenz oder die Periode zu ändern. Wenn der Takt den Arbeitszyklus verringert, hat die Folge von Impulsen in dem Ladesteuersignal 170 verminderte Pulsbreiten 178. Der Takt kann den Arbeitszyklus um einen vorbestimmten Betrag jede Periode verringern. Bspw. kann der Takt den Arbeitszyklus um 4 % der Periode 176 verringern. Folglich gibt es eine kurze Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Steuerleitung 116 zuerst betätigt wird, und dem Zeitpunkt, zu dem das Laden vollständig suspendiert wird.
Wenn sich der Arbeitszyklus verringert, wird weniger Energie zu dem Speicherelement mit jeder Schaltoperation übertragen. Der Ladeschaltkreis 112 suspendiert eine Energiespeicherung eher schrittweise als abrupt. Wie nachstehend beschrieben wird, vermeidet der Ladeschaltkreis 112 die Erzeugung einer Rauschspitze, was nachteilig die Fähigkeit der implantierten Einrichtung beeinflussen kann, wahre Herzsignale genau zu erfassen, indem das Energiespeichern allmählich suspendiert wird.
Wenn der Arbeitszyklus des Takts null ist, wird ein Laden vollständig suspendiert und die Telemetrie 184 findet statt. Wenn der Ladeschaltkreis 112 ein Energiespeichern wiederaufnimmt, üblicherweise nachdem die Telemetrie abgeschlossen ist, erhöht sich der Arbeitszyklus des Takts allmählich, was zu einer Folge von Impulsen mit wachsenden Impulsbreiten 180 führt.
6 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Suspendierung des Landens für eine Telemetrie darstellt. Der Ladeschaltkreis 112 speichert Energie in Kondensatoren 108 und 110 auf eine normale Weise (190), bis ein Steuersignal von der Telemetrieeinrichtung 118 auf der Steuerleitung 116 (192) empfangen wird. Der Ladeschaltkreis 112 verringert den Arbeitszyklus des Ladesteuertakts (194). Der Arbeitszyklus kann über mehrere Perioden (196) reduziert werden. Wenn der Arbeitszyklus auf einen vorbestimmten Pegel reduziert wird, können ein oder mehrere Uplinks und Downlinks stattfinden. Üblicherweise ist der vorbestimmte Pegel null, bei dem es eine maximale Rauschverringerung gibt. Während die Telemetrieeinrichtung 118 überträgt oder empfängt, ist der Ladeschaltkreis 112 in Bereitschaft (198). Wenn die Steuerleitung 116 frei ist, erhöht der Ladeschaltkreis 112 den Arbeitszyklus des Takts (202) typischerweise über mehrere Perioden (204).
Durch eher allmähliches bzw. schrittweises als abruptes Verringern des Arbeitszyklus verringert der Ladeschaltkreis 112 allmählich ein transientes Rauschen, wie bspw. ein Rauschen aufgrund abrupter Erdverschiebung und transienter Ströme. Die Rate einer Änderung eines Erdpotentials wird verringert, wenn ein Strom zu Erde allmählich abnimmt.
Transiente Ströme können auftreten, bspw. wenn der Ladeschaltkreis 112 ein induktives Element, wie bspw. einen Transformator, umfasst, und ein Strom durch das induktive Element kann nicht unmittelbar gestoppt werden. Wenn ein Energiespeichern abrupt abbricht, können Phänomene wie diese eine Rauschspitze erzeugen.
In einer implantierten medizinischen Einrichtung, wie derjenigen, die in 2 dargestellt ist, kann die Rauschspitze durch Elektroden 50, 52, 54 und/oder 56 erfasst werden und zu dem P-Wellen-Erfassungsverstärker 58 und/oder dem R-Wellen-Erfassungsverstärker 64 gereicht werden. Als ein Ergebnis können falsche Signale auf der P-Ausleitung 62 und/oder der R-Ausleitung 68 erzeugt werden, selbst wenn keine P-Welle oder R-Welle tatsächlich aufgetreten ist. Falsche Signale auf der P-Ausleitung 62 und/oder der R-Ausleitung 68 können Funktionen der Schrittmacher-Timing-/Steuerschaltung 70 stören, wie bspw. ein Steuern von Auslöseintervallen. Auf diese Weise kann ein falsches Herzsignal nachteilig die Fähigkeit der implantierten Einrichtung beeinflussen, wahre Herzsignale genau zu erfassen.
Ein allmähliches Verringern des Arbeitszyklus vermeidet eine Erzeugung einer Rauschspitze. Folglich reduziert ein allmähliches Verringern des Arbeitszyklus die Gefahr, dass falsche Signale durch die Erfassungsverstärker 58 und 64 erfasst werden.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung wurden beschrieben. Diese Ausführungsformen sind für die praktische Anwendung der Erfindung erläuternd. Verschiedene Modifikationen können ohne Verlassen des Bereichs der Ansprüche durchgeführt werden. Bspw. kann anstelle eines Steuerns des Ladeschaltkreises 112 die Telemetrieeinrichtung 118 die Kardioversions-/Defibrillations-Steuerschaltung 92 steuern, was wiederum den Ladeschaltkreis 112 steuert.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde der Arbeitszyklus des Takts auf null reduziert, aber eine Reduktion des Arbeitszyklus auf einen vorbestimmten Pegel überhalb null kann geeignet das Rauschen vermindern, das mit einem Energiespeichern in Verbindung steht. Zusätzlich kann der Takt, der das Ladesteuersignal 170 erzeugt, eine variable Frequenz haben, und ein Energiespeichern kann durch Verringern der Frequenz in Verbindung mit dem Verringern des Arbeitszyklus suspendiert werden, oder durch Verringern der Frequenz auf null. Ein Takt mit einer variablen Frequenz hat möglicherweise nicht den Vorteil, ein bekanntes Rauschspektrum zu haben. Diese und andere Ausführungsformen sind innerhalb des Bereichs der folgenden Ansprüche.

Claims

Verfahren mit folgenden Schritten: Suspendieren bzw. Einstellen einer Speicherenergie (150) in einer Energiespeichereinrichtung (108, 110) in einem implantierten Defibrillator (12), und Initiieren einer Telemetrikommunikation (154) beim Suspendieren des Energiespeichers (152), dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Suspendierens der Speicherenergie in der Energiespeichereinrichtung den Schritt des schrittweisen Reduzierens bzw. Verringerns des Betrags an Energie umfasst, die für die Energiespeichereinrichtung geliefert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Suspendierens der Speicherenergie (152) in der Energiespeichereinrichtung (108, 110) den Schritt des Verringerns eines Arbeitszyklus einer Uhr bzw. eines Takts umfasst, die bzw. der das Liefern von Energie zu der Energiespeichervorrichtung (108, 110) steuert bzw. kontrolliert.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Verringerns des Arbeitszyklus des Takts den Schritt des Verringerns des Arbeitszyklus auf Null umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin gekennzeichnet ist durch den Schritt des Wiederaufnehmens von Speicherenergie (166) in der Energiespeichereinrichtung (108, 110) bei Vervollständigung der Telemetriekommunikation.
Verfahren nach Anspruch 4, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Schritt des Wiederaufnehmens von Speicherenergie (166) in der Energiespeichereinrichtung (108, 110) den Schritt des Erhöhens eines Arbeitszyklus eines Takts umfasst, der das Liefern von Energie zu der Energiespeichervorrichtung (108, 110) steuert.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin gekennzeichnet ist durch den Schritt des Wiederaufnehmens von Speicherenergie (166) in der Energiespeichereinrichtung (108, 110) bei Ablauf einer zeitlichen Beschränkung.
Verfahren nach Anspruch 1, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Schritt des Suspendierens von Speicherenergie (152) in der Energiespeichereinrichtung (108, 110) den Schritt des Verringerns einer Frequenz eines Takts umfasst, der das Liefern von Energie zu der Energiespeichereinrichtung (108, 110) steuert.
Verfahren nach Anspruch 1, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Schritt des Initiierens der Telemetriekommunikation (154) den Schritt des Übertragens einer Funkfrequenzbotschaft umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, das weiterhin gekennzeichnet ist durch folgende Schritte: Hören auf eine zweite Funkfrequenzbotschaft bei Suspendieren der Speicherenergie in der Energiespeichereinrichtung (108, 110), Bewahren der Suspension bei Empfangen der zweiten Funkfrequenzbotschaft, und Abschließen der Telemetriekommunikation und Wiederaufnehmen von Speicherenergie in der Energiespeichereinrichtung (108, 110), wenn die zweite Funkfrequenzbotschaft nicht innerhalb eines Zeitraums empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bewahrens der Suspension den Schritt des Bewahrens des Arbeitszyklus bei Null umfasst.
Implantierbare medizinische Einrichtung (12) zum Liefern einer Therapie für einen Patienten, mit: einem Empfänger (118), der Eingabesignale (132) empfängt, die zu der Einrichtung (23) übertragen werden, und Ausgabesignale (126, 128, 130) von der Einrichtung (12) sendet, wobei der Empfänger (118) ein erstes Steuersignal (172) in Reaktion auf eines von dem Empfang der Eingabesignale (132) und der Übertragung der Ausgabesignale (126, 128, 130) erzeugt, einer Steuerung, die ein zweites Steuersignal (170) mit einer im wesentlichen konstanten Periode und einem variablen Arbeitszyklus erzeugt, einem Ladeschaltkreis (112), der eine Energie entsprechend der Lieferung der Therapie durch die Einrichtung (12) in Reaktion auf das zweite Steuersignal (170) erzeugt, und einer Energiespeichereinrichtung (108, 110), die die Energie speichert, die durch den Ladeschaltkreis (112) erzeugt wird, wobei der Arbeitszyklus schrittweise durch die Steue rung in Reaktion auf das erzeugte erste Steuersignal (172) von dem Empfänger (118) variiert wird, um schrittweise den Ladeschaltkreis (112) zu deaktivieren, bevor der Empfänger (118) den Empfang der Eingabesignale (132) und das Übertragen der Ausgabesignale (126, 128, 130) initiiert.
Einrichtung nach Anspruch 11, bei der der Arbeitszyklus um einen vorbestimmten Betrag bei jeder Periode entsprechend dem zweiten Steuersignal (170) variiert wird.
Einrichtung nach Anspruch 12, bei der der Empfänger (118) die Eingabesignale (132) und die Ausgabesignale (126, 128, 130) priorisiert als eines eines ersten Prioritätssignals und eines zweiten Prioritätssignals, das erste Steuersignal (172) in Reaktion auf das erste Prioritätssignal erzeugt und das erste Steuersignal (172) in Reaktion auf das zweite Prioritätssignal nicht erzeugt.
Einrichtung nach Anspruch 12, bei der der Arbeitszyklus um den vorbestimmten Betrag bei jeder Periode entsprechend dem zweiten Steuersignal (170) verringert wird.
Einrichtung nach Anspruch 14, bei der der vorbestimmte Betrag näherungsweise vier Prozent der Periode ist.
Einrichtung nach Anspruch 11, bei der eines von dem Empfang der Eingabesignale (132) und der Übertragung der Ausgabesignale (126, 128, 130) in Reaktion darauf aktiviert ist, dass der Arbeitszyklus auf einen vorbestimmten Pegel verringert wird und der Arbeitszyklus bei dem vorbestimmten Pegel während des einen von dem Empfang der Eingabesignale (132) und der Übertragung der Ausgabesignale (126, 128, 130) verbleibt.
Einrichtung nach Anspruch 16, bei der der vorbestimmte Pegel näherungsweise gleich Null ist.
Einrichtung nach Anspruch 16, bei der der Arbeitszyklus um den vorbestimmten Betrag von dem vorbestimmten Pegel nach dem einen von dem Empfang der Eingabesignale (132) und der Übertragung der Ausgabesignale (126, 128, 130) erhöht wird.
Einrichtung nach Anspruch 16, bei der der Arbeitszyklus um den vorbestimmten Betrag von dem vorbestimmten Pegel nach dem anderen des einen von dem Empfang der Eingabesignale (132) und der Übertragung der Ausgabesignale (126, 128, 130) erhöht wird.