DE60316036T2

DE60316036T2 - Herzschrittmacher, der vorhofarrhythmie durch bestimmung der wanddehnung mittels impedanzmessung feststellt

Info

Publication number: DE60316036T2
Application number: DE60316036T
Authority: DE
Inventors: Carl-Johan HÖIJER
Original assignee: St Jude Medical AB
Current assignee: St Jude Medical AB
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2003-08-19
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2023-08-20
Also published as: US7908002B2; SE0202882D0; WO2004028629A1; US20060206157A1; EP1587579A1; DE60316036D1; EP1587579B1

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen implantierbaren Herzstimulator gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.
Hintergrund der Erfindung
Eine atriale Fibrillation ist eine allgemein verbreitete Arrhythmie. Während der Zeitspannen der atrialen Fibrillation geht die systolische Funktion der Atrien verloren. Dies führt zu einer Distension der Atrien, die es für das Herz wiederum schwieriger macht in den Sinus-Rhythmus zurückzukehren. Ohne eine reguläre systolische Aktivität sind die Atrien nur passive Mediatoren des Volumens zu den Ventrikeln. Das Ausmaß der Distension der Atrien spiegelt wiederum den venösen Rückfluss wieder, d.h. die Vorlast.
Die WO 98/26839 beschreibt einen Schrittmacher, der mit einem Betriebsartenumschaltmerkmal ausgestattet ist, das ausgebildet ist, während einer atrialen Fibrillation die ventrikuläre Herzfrequenz zu stabilisieren. In Reaktion auf die Detektion atrialer Rhythmuscharakteristiken, die einer atrialen Fibrillation entsprechen, schaltet die Vorrichtung in einen nicht atrial synchronisierten, ventrikulären frequenzstabilisierenden Schrittmachermodus um. Die ventrikuläre Schrittmacherbasisfrequenz wird auf einer Schlag-zu-Schlag-Grundlage, beruhend auf vorhergehende intrinsische oder stimulierte, ventrikuläre Herzschlagintervalle moduliert, um das Stimulationsintervall in Richtung auf ein gewünschtes voreingestelltes Stimulationszielintervall der Frequenzstabilisation einzustellen, das typischerweise kleiner als das programmierte Basisschrittmacherintervall der Vorrichtung ist.
Die US 5,720,295 beschreibt einen Schrittmacher mit einem Moden-Schalter zum Umschalten zwischen einem ersten Modus, bei dem eine Synchronisation zwischen dem Atrium und dem Ventrikel aufrechterhalten wird, und einem zweiten Modus, bei dem die Stimulation mit einer festen Frequenz oder einer durch einen metabolischen Indikator bestimmten Frequenz ausgeführt wird. Diese Vorrichtung enthält ferner eine Vorrichtung zum Überwachen der Spitzenamplitude der atrialen, intrinsischen Signale. Diese Informationen werden benutzt, um Kurzzeit- und Langzeitindizien zu gewinnen, die kennzeichnend für die Variabilität und Abweichung der intrinsischen Signale von den normalen Sinus-Rhythmus-Spitzenamplituden sind. Die zwei Indizien werden kombiniert, um eine einzige Indikation zu erzeugen, die dann dazu benutzt wird, um den Zustand des Atriums als einen von mehreren Zuständen, wie Flattern/Flimmern, grobe atriale Fibrillation oder feine atriale Fibrillation zu kategorisieren. Die Kategorisierung wird durch ein Mikrosteuergerät zum Erzeugen der geeigneten Stimulationsimpulse benutzt und kann auch als Kriterium für eine Modenumschaltung benutzt werden.
Bei einem Zwei-Kammer-Schrittmacher ist es üblich ein Modenumschaltmerkmal einzufügen, das den Schrittmacher veranlasst in einen zu einer P-Welle nicht synchronen Modus umzuschalten, falls eine atriale Arrhythmie auftritt. Die Stimulationsfrequenz kann durch einen Aktivitätssensor oder einen anderen physiologischeren Sensor beim Auftreten einer atrialen Arrhythmie gesteuert werden.
Ein Problem bei bekannten Modenumschalt-Schrittmachern besteht darin, dass während der atrialen Fibrillation die atriale Mitwirkung verloren geht und dies verursacht eine Zunahme des Drucks des venösen Rückflusses und somit eine vergrößerte atriale Distension während einer atrialen Fibrillation. Dies wiederum macht die Rückkehr zum normalen Sinus-Rhythmus schwieriger. Es kann auch die Gefahr zukünftiger Attacken einer atrialen Fibrillation oder anderer atrialer Tachyarrhythmien vergrößern.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten implantierbaren Herzstimulator zu schaffen, der ausgelegt ist, die atriale Distension, die normalerweise durch eine atriale Fibrillation wegen des vergrößerten atrialen Druckes verursacht wird, auf einen Pegel zu begrenzen, der im Wesentlichen eine atriale Umbildung ausschließt
Kurze Beschreibung des erfinderischen Konzepts
Das oben genannte Ziel wird durch einen eingangs beschriebenen implantierbaren Herzstimulator erreicht, der die im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruches angegebenen kennzeichnenden Merkmale aufweist.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den unabhängigen Ansprüchen dargelegt.
Bei einem erfindungsgemäßen Schrittmacher wird, wenn eine atriale Arrhythmie auftritt, das atriale Volumen durch eine Impedanzmessung im rechten Atrium überwacht. Bei der Implantation oder zu einem späteren Zeitpunkt wird ein Referenzwert für die minimale atriale Impedanz bei Bedingungen gemessen, bei denen keine atriale Arrhythmie vorhanden ist. Diese minimale Impedanz entspricht dem maximalen atrialen Volumen, welches auch der atrialen Distension entspricht. Die bestimmte minimale Impedanz und ihre entsprechende atriale Distension wird durch den Schrittmacher als Referenzwert (ZDIST) für die atriale Distension benutzt. Wenn während einer AF das atriale Volumen zunimmt, dann nimmt auch die atriale Distension zu. Dies wird durch die oben erwähnte Impedanzmessung überwacht. Eine erhöhte atriale Distension wird als atriale Impedanz mit einem niedrigeren Wert als dem Referenzwert ZDIST detektiert. Falls die atriale Distension zunimmt, wird die ventrikuläre Stimulationsfrequenz erhöht, um es zu ermöglichen, dass die atriale Distension auf einen akzeptierbaren Pegel reduziert wird. Wenn die als atriale Impedanz gemessene atriale Distension einen Pegel nahe dem Referenzwert ZDIST erreicht hat, dann wird die ventrikuläre Stimulationsfrequenz verringert. Auf diese Art und Weise wird während einer atrialen Arrhythmie eine frequenzadaptierende Rückkopplungsschleife der ventrikulären Stimulationsfrequenz erhalten. Bei Zuständen, bei denen keine atriale Arrhythmie vorliegt, wird die frequenzadaptierende Steuerung über eine Synchronisation mit abgefühlten P-Wellen oder über einen üblichen frequenzadaptierenden Sensor, wie einen Aktivitätssensor des Beschleunigungsmessertyps oder irgendeinen Typ eines physiologischen Sensors, wie einen Minutenvolumensensor, erhalten. Dies hat den Vorteil, dass unabhängig davon, ob der Patient eine atriale Arrhythmie hat oder nicht, die Stimulationsfrequenz an die Bedürfnisse des Patienten angepasst wird. Da, wie oben erwähnt, während einer atrialen Fibrillation/atrialen Arrhythmie die atriale Mitwirkung verloren geht, kann die ventrikuläre Stimulationsfrequenz während einer atrialen Fibrillation oder einer atrialen Arrhythmie auf mehr als die durch einen frequenzadaptierenden Sensor angezeigte Frequenz erhöht werden, um eine atriale Distension zu vermeiden, die die Rückkehr in den Sinus-Rhythmus erschwert.
Kurze Beschreibung der beigefügten Zeichnungen
1 stellt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Zwei-Kammer-Schrittmachers dar.
2 veranschaulicht eine Leiteranordnung mit einer bipolaren atrialen Elektrode.
3 stellt eine Leiteranordnung mit einer tipolaren atrialen Elektrode dar.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Zwei-Kammer-Schrittmachers. Das Herz 2 des Patienten ist über eine atriale Elektrode 4 und einen atrialen Leiter 5 mit dem Schrittmacher 1 verbunden. Das Herz 2 des Patienten ist außerdem über eine ventrikuläre Elektrode 13 und einen ventrikulären Leiter 11 mit dem Schrittmacher 1 verbunden. Der Schrittmacher 1 weist die folgenden Funktionsblöcke auf: Stimulationsimpulserzeugungsvorrichtung 6, Herzsignaldetektionsvorrichtung 7, Schrittmachersteuereinheit 8, Impedanzmessvorrichtung 9, Impedanzanalysevorrichtung 10, Aktivitätssensor 15 und Schrittmacherkapsel 14. Im normalen Betrieb veranlasst die Schrittmachersteuereinheit die Schrittmacherimpulserzeugungsvorrichtung 6 über die atriale Leitung 4, 5 einen atrialen Stimulationsimpuls zu liefern, falls vor dem Ende des atrialen Auslöseintervalls keine intrinsische P-Welle aufgetreten ist. Das stimulierte oder abgefühlte atriale Ereignis leitet eine stimulierte oder abgefühlte AV-Verzögerung in der Schrittmachersteuereinheit 8 ein. Die abgefühlte AV-Verzögerung ist typischerweise geringfügig kürzer als die stimulierte AV-Verzögerung, um die gleiche Verzögerung zwischen der atrialen mechanischen Kontraktion und der ventrikulären mechanischen Kontraktion unabhängig davon zu erhalten, ob sie durch ein stimuliertes oder ein abgefühltes atriales Ereignis ausgelöst wird. Falls vor dem Ende der AV-Verzögerung kein abgefühltes, intrinsisches ventrikuläres Ereignis auftritt, dann wird durch die Stimulationsimpulserzeugungsvorrichtung 6 zum Ventrikel 12 über die ventrikuläre Leitung, welche den ventrikulären Leiter 11 und die ventrikuläre Elektrode 13 umfasst, ein ventrikulärer Stimulationsimpuls geliefert. Die Frequenz, mit der die Schrittmachersteuereinheit 8 den Schrittmacher betreibt, wird durch den Sensor 15 moduliert, falls die frequenzadaptierende Funktion aktiviert ist. Wenn die intrinsische Frequenz des Herzens niedriger als die durch den Sensor modulierte Frequenz ist, dann wird der Patient stimuliert. Falls die intrinsische Frequenz des Herzens höher als die durch den Sensor modulierte Frequenz liegt, dann wird der Schrittmacher inhibiert und es erfolgt keine Stimulation. Falls eine atriale Arrhythmie/atriale Fibrillation auftritt, dann wird die Arrhythmie durch die Arrhythmiedetektionsvorrichtung 16 detektiert. In Antwort auf die atriale Arrhythmie leitet die Steuereinheit eine Stimulationsmodusänderung in einen zur P-Welle nicht synchronen Stimulationsmodus ein und aktiviert außerdem die Impedanzmessvorrichtung 9 und die Impedanzanalysevorrichtung 10. Der Impedanzmessstrom wird über die atriale Leitung 5, 4 in das Herz eingeleitet, wobei die Schrittmacherkapsel 14 als Rückführelektrode benutzt wird. Falls sich die zwischen der atrialen Elektrode 4 und der Schrittmacherkapsel 14 gemessene Spannung verringert hat, ist dies ein Zeichen dafür, dass die atriale Impedanz kleiner geworden ist. Falls die atriale Impedanz kleiner geworden ist, zeigt dies an, dass das Volumen vergrößert worden ist und dass die atriale Disten sion zugenommen hat. In Antwort auf die vergrößerte atriale Distension erhöht die Steuereinheit die Stimulationsfrequenz, bis die atriale Distension einen geringeren Wert erreicht, der ähnlich dem vor der atrialen Arrhythmie liegenden Wert ist. Während der atrialen Arrhythmie/Fibrillation wird die Stimulationsfrequenz in einem geschlossenen Schleifensystem gesteuert, wobei die als atriale Impedanz gemessene atriale Distension als Rückkopplungsparameter dient. Dies ermöglicht es, die atriale Distension zu begrenzen, wodurch negative Auswirkungen, wie eine atriale Gewebeumbildung minimiert werden, und es wird weiterhin die Wahrscheinlichkeit einer spontanen Rückkehr zum normalen Sinus-Rhythmus vergrößert.
2 zeigt einen alternativen Strompfad, welcher eine bipolare atriale Leitung mit einer Elektrode 4, einem atrialen Leiter 5 und einer Ringelektrode 17 aufweist. Die Impedanzmessvorrichtung 9 speist einen Impedanzmessstrom über die genannte atriale Leitung in das Atrium 3 ein. Die Schrittmacherkapsel 14 wird als Rückführelektrode benutzt. Die als Impedanzmaß benutzte Spannung wird zwischen der atrialen Ringelektrode 17 und der Schrittmacherkapsel 14 gemessen.
3 stellt einen weiteren verbesserten Strompfad dar, der insofern besonders vorteilhaft ist, als er gegenüber Volumenveränderungen des rechten Atriums 3 eine verbesserte Empfindlichkeit liefert. Die Impedanzmessvorrichtung 9 leitet über eine atriale Leitung mit einer atrialen Elektrode 4, einem atrialen Leiter 5, einer ersten atrialen Ringelektrode 17, einer zweiten atrialen Ringelektrode 18 einen Impedanzmessstrom ein. Der Messstrom wird in das Atrium durch die Elektrode 4 eingeleitet und die Schrittmacherkapsel 14 wird als Rückführelektrode benutzt. Die Spannung zwischen den Ringelektroden 17 und 18 wird gemessen und diese Spannung stellt ein Maß der atrialen Impedanz dar, welches das atriale Volumen widerspiegelt. Ein höheres Volumen wird durch eine niedrigere Impedanz angezeigt, die wiederum eine vergrößerte atriale Distension anzeigt.
Die atriale Impedanz kann auf verschiedene alternative Weisen überwacht werden. Eine Möglichkeit ist, die Stimulationsimpulse für die Impedanzmessung in dem Atrium 3 zu benutzen. Dies ist insbesondere passend, wenn der Patient an einer atrialen Fibrillation leidet, da unter solchen Umständen Stimulationsimpulse das Atrium 3 nicht einfangen.
Die Erfindung kann auch zum Überwachen des Ausmaßes der atrialen Distension über eine ausgedehnte Zeitdauer benutzt werden, um in der Lage zu sein, die Krankheitsentwicklung zu ver folgen und den Arzt in die Lage zu versetzen, die Therapie entsprechend anzupassen. In diesem Fall würde die enddiastolische atriale Impedanz mehrere Male pro Tag gemessen werden. Das Ergebnis kann in Form von Durchschnittswerten der atrialen Impedanz bzw. der atrialen Distension dargestellt werden. Die Zeitdauer der Durchschnittsberechnung kann sich von 3 Stunden bis annähernd 200 Stunden belaufen. Dieses Überwachungsverfahren kann auch angewendet werden, wenn sich das Herz in einer atrialen Fibrillation befindet, in welchem Fall die durchschnittliche atriale Impedanz überwacht wird.

Claims

Implantierbarer Schrittmacher (1), enthaltend eine Schrittmachersteuereinheit (8) zum Steuern wenigstens des Betriebsmodus und der Stimulationsfrequenz des genannten Schrittmachers, eine Impulserzeugungsvorrichtung (6) zum Stimulieren wenigstens eines Ventrikels eines Patienten, eine Herzsignaldetektionsvorrichtung (7) zum Detektieren von Signalen, die von wenigstens einem Atrium (3) des Patienten stammen, eine Impedanzmessvorrichtung (9) zum Messen einer atrialen Impedanz, eine Arrhythmiedetektionsvorrichtung (16), einen Modenschaltalgorithmus innerhalb der genannten Steuereinheit (8) zum Umschalten des Stimulationsmodus in einen zur P-Welle nicht synchronen Modus, falls durch die genannte Arrhythmiedetektionsvorrichtung (16) eine atriale Arrhythmie detektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine atriale Distension durch die genannte atriale Impedanzmessung gemessen wird; und dass, wenn eine atriale Arrhythmie vorhanden ist, die ventrikuläre Stimulationsfrequenz so vergrößert wird, dass die genannte atriale Distension verringert wird.
Implantierbarer Schrittmacher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte atriale Impedanzmessung unter Verwendung der genannten Impedanzmessvorrichtung (9) durchgeführt wird und dass die genannte Impulserzeugungsvorrichtung (6) einen Teil der genannten Impedanzmessvorrichtung bildet.
Implantierbarer Schrittmacher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine bipolare atriale Leitung, enthaltend eine atriale Elektrode (4), einen atrialen Leiter (5) und eine Ringelektrode (17) verwendet wird; und der Messstrom der atrialen Impedanz an der atrialen Elektrode (4) mit der Schrittmacherkapsel (14) als Rückführknoten eingeleitet wird; und dass die die atriale Impedanz widerspiegelnde Spannung zwischen der atrialen Elektrode (4) und der Schrittmacherkapsel (14) gemessen wird.
Implantierbarer Schrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine tripolare atriale Leitung benutzt wird, enthaltend eine Elektrode (4), einen atrialen Leiter (5), eine erste Ringelektrode (17), eine zweite Ringelektrode (18); und dass der Messstrom der atrialen Impedanz an der atrialen Elektrode (4) mit der Schrittmacherkapsel (14) als Rückführknoten eingeleitet wird; und dass die Spannung, die die atriale Impedanz widerspiegelt zwischen zwei Ringelektroden (17, 18), gemessen wird, die im rechten Atrium (3) angeordnet sind.
Implantierbarer Schrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte ventrikuläre Stimulationsfrequenz während einer atrialen Arrhythmie nach Art und Weise einer geschlossenen Schleife durch Variieren der genannten ventrikulären Stimulationsfrequenz gesteuert wird, um die atriale Impedanz nahe einem Referenzwert ZDIST zu halten.
Implantierbarer Schrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrittmacher gemessene Werte der atrialen Distension wiederholt speichert; und dass die gemessenen Werte als Mittelwerte über eine vorgegebene Zeitdauer anzeigbar sind.