DE69006514T2 - Muskelkontraktionsregelung durch überwachung des intramuskulären druckes. - Google Patents

Muskelkontraktionsregelung durch überwachung des intramuskulären druckes.

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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung - Die Erfindung betrifft allgemein elektrische Muskelstimulierung, und spezieller betrifft sie ein System zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines Skelettmuskels in einem von einem solcflen angetriebenen Herzunterstützungssystem.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik - Herzunterstützungssysteme ersetzen das menschliche Herz nicht, sondern unterstützen es nur. Viele Techniken wurden vorgeschlagen, die verschiedene mechanische Energiequellen benutzen. Typischerweise erfordern diese wegen der Schwierigkeiten beim ausreichenden subkutanen Speichern von Energie eine perkutane Energieüberwachung. Derartige Systeme sind für den Patienten mühselig und unbequem, und sie neigen zu Infektion entlang des perkutanen Energieübertragungswegs.
  • Eine vielversprechende Technik ist es, das Herzunterstützungssystem durch einen operativ veränderten Skelettmuskel anzutreiben. Das Herzunterstützungssysteir wird so durch normale biochemische Prozesse angetrieben. Das für Aida Khalafalla erteilte US-Patent Nr. 4,813,952 lehrt eine Anzahl von Anordnungen eines mit einem Skelettmuskel angetriebenen Herzunterstützungssystems.
  • Eine Schwierigkeit, die einem durch einen Herzmuskel angetriebenen Herzunterstützungssystein eigen ist, ist die, daß der Skelettmuskel für die konstante Belastung durch kontinuierliches Zusammenziehen/ Strecken, wie sie vom Herzmuskel gefordert wird, konditioniert werden muß. Das für Cox erteilte US-Patent Nr. 4,411,268 lehrt eine Technik zum Konditionieren eines Skelettmuskels. Während das Gerät von Cox zum Erzielen dieser Konditionierung wirksam ist, sieht sein System keine Rücckopplungsmaßnahmen vor, um Selbsteinstellung der Konditionierinaßnahmen zu erlauben. In der Praxis erfordert dies die Aufmerksamkeit hochausgebildeten medizinischen Personals, um den Konditionierprozeß mit hochentwikkelten Instrumenten zu überwachen und um die Stimuliermaßnahmen von Hand mit einer ImPulsgenerator-Programmierausrüstung zu steuern. Darüber hinaus lehren weder Cox noch Khalafalla einen Echtzeit-Pücckopplungsmechanismus, durch den optimale Synchronisierung zwischen der Herzmuskelkontraktion und der Skelettmuskelkontraktion erstellt und überwacht werden kann.
  • Eine zweite Schwierigkeit ist die grundsätzliche Überwachung der Skelettmuskelkontraktionen. Das ist von Bedeutung, da dies ein Weg ist, um verschiedene Parameter für die zeitliche Steuerung und die Arnplitude des Impulsgenerators zu überprüfen und zu verändern. Derzeit schlägt der Stand der Technik keine wirkungsvolle Maßnahme zur- Ausführen dieser Überwachungsfunktion vor.
  • EP 0 080 347 offenbart ein implantierbares, dynamisches Druck- und Bewegungsübertragersystem zur Verwendung bei einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung. Die an einem Meßwiderstand gemessene Spannung wird einer Abtast/- Halte-Schaltung zugeführt, und ein kontinuierliches Drucksignal wird am Ausgang erzeugt.
  • Erfindungsgemäß wird ein Herzunterstützungssystem zum Unterstützen eines natürlichen Herzens mit Herzkammern, die mit einer Herzkammerpulszahl kontrahieren, angegeben, mit einem chirurgisch aufbereiteten Skelettmuskel, der mit dem Kreislaufsystem verbunden ist, welches System durch folgendes gekennzeichnet ist:
  • a) eine Stimuliereinrichtung, die auf die Tätigkeit des Herzens anspricht und mit dem Skelettmuskel (22) verbunden ist, um den Muskel zu stimulieren und um dafür zu sorgen, daß er synchron zu mindestens einer Herzkammer des Herzens kontrahiert;
  • b) eine Meßeinrichtung, die mit der Stimuliereinrichtung und dem Muskel auf diese ansprechend verbunden ist, um die zeitliche Lage des Kontraktionsansprechens des Muskels zu erfassen; und
  • c) eine Rückkopplungseinrichtung, die mit der Meßeinrichtung auf diese ansprechend verbunden ist, um den Betrieb der Stimuliereinrichtung zu modifizieren.
  • Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein dauerhaft biologisch verträglicher Drucküberwandler in das Skelettmuskelgewebe imp1antiert. Dieser Wandler erzeugt elektrische Signale, die dazu ausreichen, daß ein Implantierbarer Iinpulsgenerator beim Ausführen einem Herzunterstützung den Zeitpunkt und das Ausmaß der Kontraktion und der Entspannung des Skelettmuskels messen kann.
  • Die Zeitpunktangaben sind wichtig, da sie es erlauben, daß der implantierbare Impulsgenerator den Skelettmuskel zum geeigneten Zeitpunkt stimuliert, um die Unterstützung zu opti- mieren. Bei einer Konfiguration, bei der der Skelettmuskel z. B. um die Aorta gelegt ist, sollte die Kontraktion des Skelettmuskels bis unmittelbar folgend auf die Konzentration des Herzmuskels verzögert werden. Eine Kontraktion des Skelettmuskels während der Kontraktion des Herzmuskels würde die Belastung des menschlichen Herzens eher erhöhen als verringern. Wenn ein Skelettmuskel direkt um das menschliche Herz gelegt ist, sollte die Stimulierung eine gleichzeitige Kontraktion hervorrufen, um den maximalen Nutzen zu erzielen.
  • Die Messung der Zeitpunkte und der Ausmaße von Skelettmuskelkontraktionen erlaubt es, daß ein implantierbarer Impulsgenerator die Konditioniermaßnahmen überwachen und steuern kann. Dies ist vom Systemgesichtspunkt aus wichtig, da es wirkungsvolle Energienutzung erlaubt, da verschiedene Phasen des Konditionierprozesses die Verwendung wesentlicher Mengen an Stimulierenergie erfordern. Ein solches Überwachen und eine solche Steuerung sind medizinisch wichtig, da mangels vollständiger Konditionierung der Skelettmuskel leicht ermüdet, was möglicherweise zu einer übermäßigen Belastung des Herzmuskels führt.
  • Die Erfindung verbessert den Wirkungsgrad des Herzunterstützungssystems wesentlich durch Überwachen und Steuern der Konditionieraktivität. Solches Überwachen und solche Steuerung verringern auch das medizinische Risiko der Maßnahme.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Andere Aufgaben der Erfindung und viele der zugehörigen Vorteile der Erfindung werden leicht verstanden werden, wenn dieselbe unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen eingehend studiert wird, besser verständlich wird, in welchen Zeichnungen gleiche Bezugsziffern in allen ihren Figuren gleiche Teile bezeichnen, und in denen:
  • Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, bei dem ein Skelettmuskel um einen Herzmuskel gelegt ist.
  • Fig. 2 ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, bei dem der Skelettmuskel um die absteigende Aorta gelegt ist.
  • Fig. 3 ein alternatives Ausführungsbeispiel für Gegenpulsation der absteigenden Aorta ist.
  • Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Drucküberwandler ist.
  • Fig. 5 ein Blockdiagramm eines imPlantierbaren Impulsgenerators ist.
  • Fig. 6A ein Diagramm für Stimulierimpulse ist, wie sie an einen nicht konditionierten Muskel gelegt werden.
  • Fig. 6B das Kontraktionsmuster ist, wie es aus der Stimulierung gemäß Fig. 6A resuitiert.
  • Fig. 6C der Signalverlauf für die Kontraktion ist, wie vom Drucksensor erkannt.
  • Fig. 6D ein Differenzdrucksensorsignal ist, das zeigt, daß der Skelettmuskel nicht konditioniert ist.
  • Fig. 7A ein Diagramm für Stimuliersignale ist, die an einen konditionierten Muskel gelegt werden.
  • Fig. 7B das Kontraktionsmuster ist, das aus der Stimulierung von Fig. 7A resultiert.
  • Fig. 7C der Signalverlauf der Kontraktion ist, wie von Drucksensor erkannt.
  • Fig. 7D ein Differenzdrucksensorsignal ist, das zeigt, daß der Skelettmuskel vollständig konditioniert ist.
  • Fig. 8 die zeitliche Beziehung zwischen den Herzschrittmacheriinpulsen und den Stimuliersignalen für einen konditionierten Skelettmuskel für die Ausführungsbeispiele der Fig. 1, 2 und 3 zeigt.
    • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Herzunterstützungssysteme, die mit chirurgisch veränderten Skelettmuskeln betrieben werden. Für eine detaillierte Beschreibung einer Anzahl verschiedener Konfigurationen eines solchen Systems wird auf das für Khalafalla erteilte US- Patent Nr. 4,813,952 verwiesen.
  • Fig. 1 ist auf eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein menschliches Herz 100 wurde chirurgisch von einem Skelettmuskel 22 auf im Stand der Technik bekannte Weise eingehüllt. Bei dieser Konfiguration wird der Skelettmuskel 22 elektrisch so stimuliert, daß er sich gleichzeitig mit dem Herzmuskel des menschlichen Herzens 100 zusammenzieht, wodurch der Blutfluß durch die auf steigende und die absteigende Aorta 102 erhöht wird. Die Stimulierung des Skelettmuskels 22 findet über einen impiantierbaren lmpulsgenerator 36 statt, der über eine elektrische Leitung 32 Stimulierimpulse an den Skelettmuskel 22 legt. Synchronisierung mit dem menschlichen Herzen 100 erfolgt, da der implantierbare Impulsgenerator 36 die elektrische Aktivität des menschlichen Herzens 100 über eine transvenöse Leitung 34 abtastet und künstliche Schrittmacherimpulse erzeugt, wie sie beim Betrieb eines herkömmlichen auf Anforderung arbeitenden Schrittmachers erforderlich sind. Eine Leitung 104 führt das Ausgangssignal eines Drucksensors 106 zum implantierbaren Impulsgenerator 36. Der Drucksensor 106 ist in den Skelettmuskel 22 eingebettet. Er mißt den Zeitpunkt und das Ausmaß der Kontraktionen des Skelettmuskeis 22, wie es iir einzelnen weiter unten beschrieben wird.
  • Fig. 2 zeigt ein alternatives Herzunterstützungssystem, bei dem ein Skelettmuskel 22 chirurgisch um eine Kammer 20 gelegt ist, die in die absteigende Aorta 102 eingespleißt ist. Die Kammer 20 ist durch Kontraktionen des Skelettmuskels 22 verformbar, was es ihr erlaubt, eine zusätzlich Pumpkraft auszuüben. Der Rest der Elemente des alternativen Ausführungsbeispiels der Fig. 2 ist identisch mit denjenigen von Fig. 1, mit der Ausnahme, daß die zeitliche Lage für die Stimulierung des Skelettmuskels 22 über die elektrische Leitung 32 verzögert ist. Wenn der Skelettmuskel 22 sich gleichzeitig wie der Herzmuskel zusammenziehen würde, würde die Belastung des menschlichen Herzens 100 tatsächlich erhöht werden. Daher muß der implantierbare Impulsgenerator 36 die Stimulation des Skelettmuskels 22 verzögern, bis die Kontraktion des Herzmuskels 100 ganz abgeschlossen ist, wie es weiter unten im einzelnen beschrieben wird.
  • Fig. 3 zeigt ein alternatives Herzunterstützungssystem, bei dem der Skelettmuskel 22 chirurgisch um eine geschlossene Kammer 20 gelegt ist, die an die absteigende Aorta 102 angekoppelt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel stimuliert der implantierbare Impuisgenerator 36 den Skelettmuskel 22 so, daß er sich bei Entspannung des menschlichen Herzens 100 zusammenzieht und bei Kontraktion des menschlichen Herzens 100 entspannt. Die sich ergebenden Gegenpulsationen unterstützen das menschliche Herz 100 dadurch, daß sie die Gesamtdurchblutung des Herzmuskelgewebes unterstützen. Die restlichen Elemente bei diesem Ausführungsbeispiel arbeiten wie oben beschrieben.
  • Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den Drucksensor 106. Es ist vorzugsweise ein solcher des Typs, wie er in dem für Anderson et al. erteilten US-Patent Nr. 4,485,813 offenbart ist. Der Drucksensor ist piezoelektrisch. Piezoresistive Drucksensoren sind in dem für Anderson erteilten US-Patent Nr. 4,407,296 und in dem für Monroe erteilten US-Patent Nr. 4,432,372 offenbart.
  • Der Drucksensor 106 weist am Ende eines hohlen und steifen Schaftes 12 eine distale Spitze 10 auf. Zinken 11 sind angebracht, um die Befestigung zu unterstützen. Diese arbeiten insbesondere gut mit transvenösen Schrittmacherleitungen zusammen. Jedoch können verschiedene Befestigungseinrichtungen geeigneter sein, abhängig von der genauen Art des verwendeten Skelettmuskels. Eine Druckkapsel 18 ist hermetisch abgedichtet. Eine Bohrung 16 sorgt für Fluidverbindung mit der Druckkapsel 18. Da die Druckkapsel 18 ein piezoelektrisches Element verwendet, erzeugen auftretende Kräfte eine Spannung an Anschlüssen 420 und 422. Dieses Signal wird über Leiter 56 und 58, die entlang der Leitung 104 laufen, in den implantierbaren Impulsgenerator 36 eingekoppelt.
  • Fig. 5 ist ein Blockdiagramm des implantierbaren Impulsgenerators 36. Dieses Element enthält zwei Grundabschnitte. Der erste derselben ist in erster Linie ein bedarfsorientierter Schrittmacher 110, der im Stand der Technik wohlbekannt ist. Zu seinen Komponenten gehört ein Anschluß 114, der die transvenöse Leitung 34 über einen Leiter 115 mit einem Meßverstärker 112 verbindet, und der auch künstliche Schrittmacherimpulse vom lmpulsgenerator 113 zum Herzmuskelgewebe leitet. Der Meßverstärker 112 versucht, natürlich auftretende Herzschläge zu erfassen. Wenn ein solcher ermittelt wird, wird der künstliche Schrittmacherimpuls gesperrt.
  • Der Skelettmuskel 22 ist mit dem implantierbaren Impulsgenerator 36 über einen Anschluß 121 verbunden, der an eine elektrische Leitung 32 angeschlossen ist, um die elektrische Stimulierenergie zu liefern. Diese Stimulierenergie wird vom Impulsgenerator 120 geliefert. Die zum Konditionieren des Skelettmuskels 22 verwendeten Signale werden durch einen Konditioniergenerator 122 erzeugt und dem Anschluß 121 zugeführt. Die Erzeugung solcher Konditioniersignale ist ausführlicher in dem für Cox erteilten US-Patent Nr. 4,411,268 diskutiert
  • Ein Rückkopplungssignal betreffend den Konditionierprozeß wird vom Drucksensor 106 gemessen und an eine Sensorverarbeitung 107 übertragen, die das Signal auf eine unten beschriebene Weise verarbeitet. Das verarbeitete Sensorsignal wird über einen Leiter 108 an eine Sensorlogik 109 übertragen, die das gerade erforderliche Konditionierausmaß unter Verwendung einer unten beschriebenen Technik bestimmt. Wenn der Konditionierprozeß abgeschlossen ist, informiert die Sensorlogik 109 den Konditioniergenerator 122 über einen Leiter 124 darüber, Aufrechterhaltungssignale zu erzeugen, wie unten beschrieben.
  • Die Sensorlogik 109 informiert die Logik 119 über einen Leiter 125 auch über die zeitliche Lage der tatsächlichen Kontraktion des Skelettmuskels 22. Dies erlaubt es der Logik 119, die Stimuliersignale an den Skelettmuskel 22 richtig zeitlich zu steuern, wie dies unten erläutert wird. Eine Triggerschaltung 123 und ein ODER-Gatter 118 arbeiten so, wie es von Cox beschrieben wird, um die Erzeugung des Stimulierimpulses an den Skelettmuskel 22 in Beziehung zur Kontraktion des menschlichen Herzens 100 zu triggern. Eine Diskussion dieser Triggerung für die verschiedenen Ausführungsbeispiele findet sich untenstehend.
  • Eine alternative Realisierung des implantierbaren Impulsgenerators 36 besteht in Form eines von einem Mikroprozessor gesteuerten implantierbaren Mehrzweck-Impulsgenerators wie des von Metronic, B. V. Niederlande hergestellten Impulsgenerators Prometheus. Der Hauptvorteil einer solche Realisierung ist die Einfachheit, mit der eine programmierbare Vorrichtung die Betriebsarten ändern kann. Dies ist insbesondere bei klinischer Forschung von Nutzen. Eine Beschreibung der Verwendung einer solchen Vorrichtung findet sich in der Veröffentlichung "Pulse Generator for Biomechanical Cardiac Assistance by Computer Pulsation Technique" von Grandjean et al., veröffentlicht in "Record on the Conference on Skeletal Muscle for Cardiac Assist and Repair, Banf, 28. September - 2. Oktober 1988", wie von Futura Editions veröffentlicht (August 1989).
  • Fig. 6 umfaßt Fig. 6A, 6B, 6C und 6D, die graphische Darstellungen von Stimulierpulsen an einen nicht konditionierten Skelettmuskel 22 und von dessen Ansprechsignalen sind.
  • Fig. 6A zeigt die Stimulierimpulse, die zum Ausführen der Konditionierung verwendet werden. Skelettmuskelstimulierung unterscheidet sich von Herzstimulierung dadurch, daß der Skelettmuskel kein "Alles oder Nichts" Ansprechen auf die elektrische Stmulierung zeigt wie der Herzmuskel. Der Skelettmuskel zeigt mit zunehmender Impulsamplitude und Impulsbreite eine allmähliche Erholung von Fasern. Der Schwellenwert für den Skelettmuskel 22 ist diejenige Impuls-Amplitude/ Breite, die zum Starten der Muskelkrafterholung erforderlich ist. Ein Impuls 202 ist der vom Impulsgenerator 120 erzeugte Stimulierimpuls. Er wird so erzeugt, daß er zun richtigen Zeitpunkt in bezug auf die Kontraktion des menschlichen Herzens 100 auftritt. Damit er für das Hervorrufen einer Kontraktion des Skelettmuskels 22 von Wirkung ist, muß der Impuls 202 eine Spannung über dem Eingangsschwellenwert 200 aufweisen. Impulse 204, 206, 208 und 210 sind Konditionierimpulse, die vom Konditioniergenerator 122 erzeugt werden. Die Impulsfreguenz hängt, wie von Cox gelehrt, vor der genauen Art des Skelettmuskels 22 ab, liegt jedoch typischerweise im Bereich von 20 - 30 Hz. Um Konditionierung optimal auszuführen, weisen die Impulse 204, 206, 208 und 210 eine Spannung über dem Eingangsschwellenwert 200 auf.
  • Fig. 6B zeigt das Ansprechen eines nicht konditionierten Skelettmuske1s 22 auf den Empfang der Impulse 202, 204, 206, 208 und 210 hin. Es ist zu beachten, daß jeder eine Kontraktionskraft 214, 216, 218, 220 bzw. 222 erzeugt. Dies tritt bei nicht konditionierten Muskeln auf, die als "schnellzukkende" Muskeln bekannt sind. Eine detailliertere Erläuterung findet sich bei Cox.
  • Fig. 6C zeigt das Ansprechverhalten des Drucksensors 106 auf die Kontraktionen gemäß Fig. 6B. Diese fahren zu Spannungsspitzen 224, 226, 228, 230 bzw. 232.
  • Fig. 6D zeigt das Ergebnis eines Differenziervorgangs für das Sensorsignal von Fig. 6C durch die Sensorverarbeitung 107. Diese Differenzierungsverarbeitung erzeugt scharfe Spitzenwertpaare 234, 236, 238, 240 bzw. 242, die die Wendepunkte anzeigen. Aus diesem Signalverlauf kann ein einfaches Analogfilter mit Detektor, wie dem Fachmann bekannt, auf einfache Weise ermitteln, daß der Skelettmuskel 22 nicht konditioniert ist.
  • Fig. 7 zeigt die entsprechenden Signalverläufe für einen Skelettmuskel 22 nach vollständiger Konditionierung. Wenn das Stimuliermuster von Fig. 6A dargeboten wird, ergibt sich ein Kontraktionsansprechverhalten, wie es als Signalverlauf 246 in Fig. 7B dargestellt ist. Es ist zu beachten, daß die einzelnen Konditionierimpulse nicht mehr Hauptkontraktionsspitzensignale erzeugen. Dies, weil der Skelettmuskel 22 so konditioniert wurde, daß er als "langsam zuckender" Muskel arbeitet, ähnlich wie das Herzmuskelgewebe. Wenn das Ansprechverhalten nach Konditionierung gemäß Fig. 7B vom Drucksensor 106 erfaßt wird, wird der sich ergebende Signalverlauf 248 gemäß Fig. 7C erzeugt. Nach Verarbeitung durch die Sensorverarbeitung 107 führt dies zum differenzierten Signalverlauf gemäß Fig. 7D. Dieser zeigt nur zwei Wendepunkte in Form von Ausschlägen 250 und 252. Erneut ist dies einfach als einem Skelettmuskel 22 zugehörig erkennbar, der vollständig konditioniert ist.
  • Fig. 7A zeigt das Stimuliermuster, wie es verwendet wird, nachdem der Skelettmuskel 22 vollständig konditioniert ist.
  • Ein Impuls 202 weist eine Spannung über dem Einfangsschwellenwert 200 auf. Dieser Impuls, der vom Impulsgenerator 120 erzeugt wird, stimuliert die Kontraktion des Skelettmuskels 22. Konditionierimpulse 204, 206, 208 und 210 (siehe auch Fig. 6A), die vom Konditioniergenerator 22 erzeugt werden, sind durch Aufrechterhaltungsimpulse 203 205, 207 bzw. 209 ersetzt. Die Aufrechterhaltungsimpulse miissen ebenfalls eine Spannung über dem Einfangsschwellenwert 200 aufweisen. Wegen des glatteren Kontraktionsmusters des konditionierten Ske lettmuskels können jedoch die Impulsbreite, die Impulsamplitude, der Impulsabstand und die Impulsanzahl ruhig so eingestellt werden, daß Energie eingespart wird. Der Konditioniergenerator 122 schaltet auf ein Signal von der Sensorlogik 109 über den Leiter 122 hin, das anzeigt, daß die Konditionierung abgeschlossen ist, von Konditionierimpulsen auf Aufrechterhaltungsimpulse um.
  • Fig. 8 zeigt die zeitliche Beziehung zwischen der Stimulierung des Herzmuskels und der Stimulierung des Skelettmuskels 22 für die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Fig. 1, 2 und 3. Der Einfachheit halber ist angenommen, daß alle Herzmuskelkontraktionen künstlich durch Schrittmacherimpulse-300, 302, 304 und 306 mit einer festgelegten Frequenz stimuliert sind. Es könnten auch natürliche Kontraktionen sein, die den jeweiligen Schrittmacherimpuls sperren, jedoch ware dann die Frequenz nicht konstant.
  • Für das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ist es erwünscht, daß das menschliche Herz 100 und der Skelettmuskel gleichzeitig kontrahieren. Daher treten die Stimulierimpulse 308, 312, 316 und 320 gleichzeitig mit den Schrittmacherimpulsen 300, 302, 304 bzw. 306 auf. Die Aufrechterhaltungsimpulsgruppen 310, 314, 318 und 322 treten auf, wie oben erläutert. Die zeitliche Steuerung für dieses Ausführungsbeispiel ist für erzwungene Schläge des menschlichen Herzens 100 leicht realisierbar, da die zeitlichen Lagen zusammenfallen. Für erfaßte Herzschläge (d. h. die künstlichen Schrittmacherimpul se werden gesperrt) werden die Stimulierimpulse 308, 312, 316 und 320 direkt nach der Erfassung einer natürlich auftretenden R-Welle erzeugt.
  • Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird der Skelettmuskel 22 durch Impulse 324, 328, 332 und 336 stimuliert. Diese sind um eine Zeitspanne verzögert, die auf den entsprechenden Schrittmacherimpuls (oder die erfaßte R-Welle) folgt und die dafür ausreichen, daß sich das menschliche Herz 10() entleert. Eine zu frühe Kontraktion des Skelettmuskels 22 erhöht die Belastung des menschlichen Herzens 100. Eine zu große Verzögerung bewirkt, daß der Skele(tmuskel 22 wenige als die optimale Menge an Blut pumpt. Die genaue Verzögerung wird, wie oben erläutert, vom Drucksensor 106 gemessen. Die Verzögerung kann eine Funktion der Frequenz, des Schlagvolumens usw. sein. Sie kann versuchsweise durch medizinisches Personal oder einfach durch Programmierung auf Nennwerte festgelegt werden, wie sie im Stand der Technik bekannt. sind. Stimulierimpulse 340, 344 und 348 veranlassen den Skelettmuskel 22, die absteigende Aorta gegenpulsmäßig zu betreiben. Dies erhöht die Gesamtdurchblutung durch das Koronarsystem, um dadurch das menschliche Herz 100 zu unterstützen. Diese Impulse sind zeitlich so gelegt, daß sie etwa einen halben Herzzyklus nach der Kontraktion des menschlichen Herzens 100 auftreten.
  • Nachdem die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung auf diese Weise beschrieben wurden, ist der Fachmann dazu in der Lage, diese leicht auf verschiedene Konfigurationen anzuwenden, ohne vom Schutzbereich der folgenden Ansprüche abzuweichen.

Claims (7)

1. Herzunterstützungssystem zum Unterstützen eines natürlichen Herzens mit Herzkammern, die mit einer Herzkammerpulszahl kontrahieren, mit einem chirurgisch aufbereiteten Skelettmuskel, der mit dem Kreislaufsystem verbunden ist, welches System durch folgendes gekennzeichnet ist:
a) eine Stimuliereinrichtung (36), die auf die Tätigkeit des Herzens (100) anspricht und mit dem Skelettmuskel (22) verbunden ist, um den Muskel (22) zu stimulieren und um dafür zu sorgen, daß er synchron zu mindestens einer Herzkammer des Herzens (100) kontrahiert;
b) eine Meßeinrichtung (106), die mit dem Stimuliereinrichtung (36) und dem Muskel (22) auf diese ansprechend verbunden ist, um die zeitliche Lage des Kontraktionsansprechens des Muskels (22) zu erfassen; und
c) eine Rückkopplungseinrichtung (104, 32), die mit der Meßeinrichtung (106) auf diese ansprechend verbunden ist, um den Betrieb der Stimuliereinrichtung (36) zu modifizieren.
2. Herzunterstützungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Stimuliereinrichtung (36) eine Einrichtung (122) zum Konditionieren des Muskels (22) aufweist.
3. Herzunterstützungssystem nach Anspruch 2, bei dem die Meßeinrichtung (106) eine Einrichtung zum Ermitteln der Wirkung der Konditioniereinrichtung (122> aufweist.
4. Herzunterstützungssystem nach Anspruch 3, bei dem die Ermittlungseinrichtung ferner einen Druckwandler (18) aufweist.
5. Herzunterstützungssystem nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, bei dem die Stimuliereinrichtung (36) einen Impulsgenerator (113) aufweist, der elektrisch mit der Meßeinrichtung (106) verbunden ist, um das Herz (100) und den Muskel (22) bedarfsorientiert zu stimulieren, und das ferner folgendes aufweist:
a) eine Elektrodeneinrichtung, die elektrisch mit dem Impulsgenerator (113) und dem Muskel (22) verbunden ist, um mindestens einen physiologischen Parameter zu messen, der der Kontraktion des Muskels zugeordnet ist; und
b) die Elektrodeneinrichtung ferner elektrisch mit dem Muskel verbunden ist, um diesen auf den gemessenen physiologischen Parameter hin zu stimulieren.
6. Herzunterstützungssystem nach Anspruch 5, bei dem der physiologische Parameter das Kontraktionsvermögen des Muskels ist und bei dem die Meßeinrichtung (106) einen Verzögerungszeitgeber aufweist.
7. Herzunterstützungssystem nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, bei dem die Elektrodeneinrichtung eine erste und eine zweite Elektrode aufweist, wobei die zweite Elektrode über einen Druckwandler verfügt, um den Impulsgenerator in die Lage zu versetzen, die zeitliche Lage und das Ausmaß der Kontraktion und der Entspannung des Muskels zu messen und wobei die zweite Elektrode den Muskel auf die Messung der ersten Elektrode hin stimuliert.
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