DE69122365T2

DE69122365T2 - Gerät zur Herstellung konfigurierbarer, zweiphasiger Entflimmerungswellenformen

Info

Publication number: DE69122365T2
Application number: DE69122365T
Authority: DE
Inventors: Benjamin Pless
Original assignee: Ventritex Inc
Current assignee: Ventritex Inc
Priority date: 1990-12-18
Filing date: 1991-12-12
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2011-12-13
Also published as: ATE143280T1; EP0491649A2; US5352239A; CA2057820A1; DK0491649T3; CA2057820C; DE69122365D1; ES2092554T3; EP0491649A3; EP0491649B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf implantierbare medizinische Vorrichtungen und, insbesondere, auf einen programmierbaren Defibrillator, der in der Lage ist, eine konfigurierbare biphasige Wellenform zu liefern.
Implantierbare Defibrillatoren benutzen abgestumpfte exponentielle Wellenformen zum Defibrillieren des Herzens. Bei den ältesten Vorrichtungen werden monophasige Wellenformen benutzt. Bei jüngeren klinischen Untersuchungen ist die verstärkte Wirksamkeit von biphasigen Wellenformen ausgewertet worden, vgl. Troup, Implantable Cardioverters and Defibrillators, Current Problems in Cardiology, Band XIV, Nr. 12, Dezember 1989, S. 729-744. Einige Forscher haben sogar die Verwendung von triphasigen Wellenformen als wirksamster Wellenform zum Defibrillieren eines Herzens empfohlen, vgl. US-Patent 4 637 397, ausgegeben an Jones and Jones am 20. Januar 1987.
Troup beschreibt, daß monophasige Wellenformen üblicherweise erzeugt werden, indem die Thyristor- oder SCR-Technologie benutzt wird, bei der der Impuls durch "Entleeren" der Energie auf dem Defibrillatorkondensator abgestumpft wird. Dadurch bleibt keine Energie auf dem Kondensator zum Produzieren von multiphasigen Wellenformen verfügbar.
Troup beschreibt weiter, daß zwei Verfahren zum Abstumpfen einer monophasigen Defibrillationswellenform verfügbar gewesen sind. Gemäß dem einen Verfahren wird die Impulsabstumpfung erreicht, indem die Kondensatorspannung mit einer Referenzspannung verglichen wird, die üblicherweise als eine Funktion der wellenformvorderflankenspannung gewählt wird. Das Ergebnis ist ein Defibrillationsimpuls mit einem konstanten Verhältnis von Hinterflanken- zu Vorderflankenspannung oder ein Impuls mit "konstanter Schräge".
Die Defibrillationsimpuls-"Schräge" ausgedrückt in Prozent Schräge, wird folgendermaßen definiert:
% Schräge = 100 [1- (Vf/Vi)]
wobei Vf die Hinterflankenspannung des Impulses und Vi die Vorderflankenspannung ist.
Gemäß dem zweiten Verfahren wird der Defibrillationsimpuls durch eine Zeitsteuerschaltung abgestumpft, so daß die Impulsdauer konstant ist.
Bei Generatoren für biphasige Wellenformen sind MOS-Schalter benutzt worden, um das Defibrillatorausgangssignal zu erzeugen. Die MOS-Schaltertechnik ist für multiphasige Wellenformen besser geeignet, da der Defibrillatorkondensator nicht "entleert" zu werden braucht, um den Impuls abzustumpfen.
Die bekannten biphasigen Wellenformen sind hinsichtlich der Impulsdauer programmierbar gewesen. Der Nachteil der Programmierung von biphasigen Wellenformen hinsichtlich der Dauer ist in Fig. 1 zu erkennen. Tafel 1 von Fig. 1 zeigt eine herkömmliche biphasige Wellenform mit einer 50-Ohm-Last. Tafel 2 zeigt eine herkömmliche biphasige Wellenform mit derselben Dauer der Phasen und einer 25-Ohm-Last. Bei einer 50-Ohm-Last gibt es eine ausreichende Restspannung zum Erzeugen einer effektiven negativen Phase der biphasigen Wellenform. Bei denselben Impulsdauern ist jedoch bei einer 25-Ohm-Last die Spannung während der positiven Phase auf den Punkt abgeklungen, wo sehr wenig für die negative Phase übrig gelassen wird.
Es ist zwar möglich, optimale Impulsdauern für eine bestimmte Patientenimpedanz auszuwählen, die Patientenimpedanz kann sich jedoch ändern. Insbesondere ist bei höheren Defibrillationsspannungen die Patientenimpedanz niedriger. Darüber hinaus kann über der Zeit die Leitungsimpedanz wegen des Aufbaus von Narbengewebe ansteigen.
Wegen ihrer geringen Größe und wegen des Batteriebetriebes haben implantierbare Defibrillatoren eine begrenzte Ausgangsenergiekapazität. Es ist nicht ungewöhnlich, daß ein implantierbarer Defibrillator nur geringfügig mehr Ausgangsenergiekapazität hat, als zum Defibrillieren eines Patienten erforderlich ist. Dieser Mangel an Sicherheitsspielraum macht es umso wichtiger, daß die Ausgangsenergie, die verfügbar ist, auf die effektivste Weise ausgenutzt wird. Biphasige Wellenformen sind zwar ein Schritt in der richtigen Richtung, die optimalen Einstellungen für die Dauer der positiven und der negativen Phase sind im Stand der Technik bislang jedoch noch nicht gefunden worden.
Die US-A-4 850 357, ausgegeben an Stanley M. Bach, Jr. am 25. Juli 1989, beschreibt eine Schaltung zum Erzeugen einer biphasigen Defibrillationswellenform, bei der die positiven und negativen Phasen eine konstante Schräge haben. Der Defibrillator nach Bach, Jr. erzeugt jedoch eine biphasige Wellenform, die feste Kenndaten hat. Das heißt, es kann nur ein einziger Typ von Wellenform geliefert werden, der einen ersten positiven Impuls hat, welcher eine bestimmte konstante Schräge hat, und einen zweiten negativen Impuls, der ebenfalls eine bestimmte konstante Schräge hat. Daher bietet die Defibriliatorschaltung von Bach nicht die therapeutische Flexibilität, die bei der Wiederherstellung des Rhytmus eines fibrillierenden Herzens erwünscht ist.
Die EP-A-0 280 526 beschreibt einen implantierbaren Defibrillator, der in der Lage ist, eine biphasige Defibrillationswellenform bei dem Erkennen von Fibrillation zur Beaufschlagung eines Herzens zu erzeugen, um einen elektrischen Schock an den Ventrikeln desselben hervorzurufen.
Die US-A-4 800 883 beschreibt einen Defibrillator, der in implantierbaren, automatischen Kardioversionssystemen benutzbar ist. Er ist dafür ausgebildet, eine multiphasige Defibrillationsimpulswellenform auf eine erfaßte Fibrillation hin zu erzeugen.
Die EP-A-0 326 290 beschreibt einen implantierbaren Defibrillator, der in der Lage ist, asymmetrische biphasige, exponentielle Impulse einem Herzen zuzuführen, wobei die zweite Phase eine Anfangsamplitude hat, die im wesentlichen gleich der Hälfte von der der ersten Phase ist, aber mit umgekehrtem Vorzeichen.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine mikroprozessorgesteuerte Ausgangsstufe zu schaffen, die eine größere Flexibilität bei dem Bilden einer biphasigen Defibrillationswellenform erlaubt, als sie bislang verfügbar gewesen ist.
Dieses Ziel wird bei einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruches durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils desselben erreicht. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Generator für biphasige Wellenformen so programmiert werden, daß er positive und negative Phasen liefert, die eine ausgewählte konstante schräge haben, oder eine positive Phase, die eine ausgewählte konstante Schräge hat, und eine negative Phase, die eine Dauer hat, welche in Beziehung zu der Dauer der positiven Phase steht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann bei Bedarf auch herkömmliche multiphasige Wellenformen erzeugen.
Ein besseres Verständnis der Merkmale und der Vorteile der vorliegenden Erfindung ergibt sich unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen, in welchen eine illustrative Ausführungsform dargestellt ist, bei der die Prinzipien der Erfindung benutzt werden. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 einen Vergleich zwischen bekannten biphasigen Wellenformen und konfigurierbaren biphasigen Wellenformen, welche gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt werden;
Fig. 2 ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Erzeugen einer konfigurierbaren, biphasigen Wellenform nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen einer biphasigen Wellenform, die ausgewählte konstante positive und negative Schrägen hat; und
Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen einer biphasigen Wellenform mit einer positiven Phase konstanter Schräge und einer negativen Phase, deren Dauer in Beziehung zu der gemessenen Dauer der positiven Phase steht.
Die Erfindung ist auf eine programmierbare Steuerschaltungsanordnung für die Ausgangsstufe eines implantierbaren Defibrillators gerichtet, die biphasige Defibrillationswellenformen erzeugt, welche eine ausgewählte konstante Schräge haben. In der dargestellten Ausführungsform hat der Defibrillator einen eingebauten Mikroprozessor, und die Steuerschaltungsanordnung stellt ein Peripheriegerät für den Mikroprozessor dar.
Mit einer biphasigen Wellenform, bei der beide Phasen eine konstante Schräge haben, wird eine ausreichende Spannung für die negative Phase gewährleistet, wie es in den Tafeln 3 und 4 in Fig. 1 gezeigt ist. Die Tafel 3 zeigt eine biphasige Wellenform konstanter Schräge bei einer Last vdn 50 Ohm. Die Tafel 4 zeigt eine biphasige Wellenform mit derselben konstanten Schräge bei einer Last von 25 Ohm. Die Anfangsspannung bei der biphasigen Wellenform, die durch die Vorrichtung nach der Erfindung erzeugt wird, ist in beiden Fällen dieselbe. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Größe der Schräge in jeder Phase unabhängig programmierbar. Da gilt J = 0,5 * C (Vi² - Vf²), kann die konstante Schräge auch als eine konstante Energie ausgedrückt werden, wobei die Energie in gewissem Maße von der Anfangsspannung unabhängig ist.
Bei einer mehrphasigen Defibrillationswellenform konstanter Schräge ist die Dauer jeder Phase der Wellenform von der Patientenimpedanz unabhängig. Einige Studien (Tang, et al, Ventricular Defibrillation Using Biphasic Waveforms: The Importance of Phasic Duration, JACC Band 13, Nr. 1, Januar 1989) bestätigen die Idee, daß die relative Dauer der Phasen einer biphasigen Wellenform bei der Bestimmung ihrer Wirksamkeit wichtig ist. Es ist deshalb erwünscht, in der Lage zu sein, die Dauer der ersten Phase konstanter Schräge bei einer biphasigen Wellenform messen zu können und dann die Dauer der negativen Phase auf einen gewissen Prozentsatz der gemessenen Dauer der positiven Phase einstellen zu können. Das ist eine weitere Eigenschaft der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die so die Möglichkeit bietet, die Dauer bei einer mehrphasigen Wellenform zu optimieren.
Gemäß der Darstellung in Fig. 2 wird bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ein Steuersystem benutzt, das Funktionsbausteine aufweist und die Möglichkeit bietet, daß der Mikroprozessor lesen oder schreiben kann.
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das in Verbindung mit dem Blockschaltbild nach Fig. 2 benutzt wird, um zu beschreiben, wie eine biphasige Wellenform, die positive und negative Impulse mit ausgewählter konstanter Schräge hat, erzeugt werden kann.
Gemäß der Darstellung in den Fig. 2 und 3 entscheidet in einem Schritt 300 in dem Flußdiagramm in Fig. 3 der Mikroprozessor, daß ein Defibrillationsausgangssignal notwendig ist. Das könnte auf die automatische Erfassung von Fibrillation durch die Vorrichtung oder auf einen externen Befehl, der von dem Arzt gegeben wird, oder auf irgendeinen anderen Grund zurückzuführen sein.
Bevor ein Impuls geliefert werden kann, muß Energie auf dem Defibrillationskondensator 200 (Fig. 2) gespeichert werden, der üblicherweise einen Wert von etwa 150 Mikrofarad hat.
In einem Schritt 310 wendet sich der Mikroprozessor an einen Hochspannungswandler 210, um ihm zu befehlen, mit dem Aufladen des Defibrillationskondensators 200 auf eine ausgewählte Spannung zu beginnen (Befehl "Auswahl HV (Hochspannung)" 212).
In einem Schritt 312 beginnt der Mikroprozessor eine Abfrageschleife durch Lesen von "EOC" 214. "EOC" ist das "Umwandlungsende(end of convert)"-Signal aus dem Hochspannungswandler 210 und bedeutet, daß der Wandler das Aufladen des Kondensators 200 auf die ausgewählte Anfangsspannung beendet hat. Nach dem Lesen von "EOC" in dem Schritt 312 stellt der Mikroprozessor fest, ob die Anfangshochspannung in einem Schritt 314 bereit ist.
Wenn die Anfangshochspannung nicht bereit ist dann geht der Mikroprozessor in der Schleife zurück zu dem Schritt 312. Bei einigen Realisierungen kann es erwünscht sein, daß der Mikroprozessor sich mit anderen Aufgaben befaßt oder für gewisse Zeitspannen gesperrt wird, um während Abfrageschleifen Strom zu sparen. Wenn in dem Schritt 314 der Mikroprozessor feststellt, daß der Defibrillatorkondensator 200 auf die ausgewählte Anfangsspannung aufgeladen worden ist, dann ist das Defibrillationssystem für die Lieferung eines positiven Impulses vorbereitet.
Die Impulsbreite des positiven Impulses wird durch die Länge der Zeit bestimmt, die der Defibrillatorkondensator benötigt, damit seine Spannung auf eine ausgewählte Abklingspannung abklingt. Wenn in diesem illustrativen Beispiel die ausgewählte Scheitelspannung 500 Volt beträgt, dann wären 200 Volt eine zweckmäßige Abklingspannung für die Hinterflankenspannung des positiven Impulses, um eine wirksame negative Phase zu gewährleisten (eine Hinterflankenspannung von 100 Volt für die negative Phase wird für dieses Beispiel benutzt werden).
In einem Schritt 316 manipuliert der Mikroprozessor die Steuereinrichtungen von zwei Multiplexern 212 und 214, um die Ausgangsstufe so einzustellen, daß der positive Impuls beendigt wird, wenn die ausgewählte Hinterflanke an dem Defibrillationskondensator 200 erfaßt wird. Der Multiplexer 212 wählt den Signalfluß so aus, daß entweder ein positiver Impuls oder ein negativer Impuls erzeugt wird.
In dem Schritt 316 adressiert der Mikroprozessor "+/- Auswahl" 213, um einen positiven Impuls zu wählen. Der Multiplexer 214 wählt den Signalfluß so aus, daß entweder ein Impuls mit einer ausgewählten Zeitdauer erzeugt wird oder ein Impuls, der endet, wenn eine ausgewählte Abklingspannung an dem Defibrillatorkondensator 200 erfaßt wird. In dem Schritt 316 adressiert der Mikroprozessor "Zeit/Spannung-Auswahl" 215, um einen Impuls zu wählen, der endigt, wenn eine ausgewählte Abklingspannung erfaßt wird.
Der positive Impuls wird durch den Mikroprozessor in einem Schritt 318 durch Adressieren von "Hinterflankenspannung-Auswahl" 222 und Einstellen der ausgewählten Hinterflankenspannung auf 200 Volt gestartet. Da die Spannung an dem Defibrillatorkondensator 200 auf 500 Volt ist, geht das Ausgangssignal 221 des Hinterflankenspannungsdetektors 220 auf einen hohen Wert oder Signalwert H. Dieses Signal 221 geht durch den Multiplexor 214 zu einer Leitung 223, durch den Multiplexer 212 zu dem positiven Impulseingang 225 der biphasigen Ausgangsstufe 240, die ein positives Defibrillationsausgangssignal erzeugt, solange ein positiver Impulseingang 225 vorhanden ist.
Nachdem der positive Impuls gestartet worden ist, beginnt die Spannung an dem Defibrillatorkondensator abzunehmen, wenn Strom in das Herz 290 des Patienten fließt. Der Hinterflankenspannungsdetektor 220 hält das Signal 221 auf einem hohen Wert, bis die Spannung an dem Defibrillatorkondensator 200 auf weniger als die Hinterflankenspannung, die durch die Adressierung 222 gewählt worden ist, abgeklungen ist. In diesem Beispiel spricht, wenn die Kondensatorspannung auf 200 Volt abkungt, der Hinterflankenspannungsdetektor 220 an, indem er sein Ausgangssignal 221 zwingt, auf einen niedrigen Wert oder Signalwert L zu gehen. Dieses Signal geht durch den Multiplexer 214, die Leitung 223 und die Hinterflankenspannungsauswahl 222 zu dem positiven Impulssteuereingang 225 der biphasigen Ausgangsstufe 240, womit der positive Impuls beendigt wird.
Während der positive Impuls erzeugt wird" wartet der Mikroprozessor in einer Abfrageschleife, bis der Impuls endet. Der Mikroprozessor liest "EOP" in einem Schritt 320. "EOP" ist das "End-of-pulse"- oder "Impulsende"-Signal und ist dasselbe wie auf der Leitung 223, das oben erläutert worden ist. Solange der Impuls erzeugt wird, hat "EOP" den Signalwert H; wenn der Impuls vorüber ist, geht "EOP" auf den Signalwert L. Nachdem "EOP" in dem Schritt 320 gelesen worden ist, prüft der Mikroprozessor in einem Schritt 322, um festzustellen, ob der Impuls vorüber ist. Wenn der Impuls nicht vorüber ist, geht der Mikroprozessor zurück zu dem Schritt 320. Wenn der positive Impuls endet, stellt der Mikroprozessor das Defibrillatorsystem darauf ein, den negativen Impuls zu erzeugen.
In einem Schritt 324 adressiert der Mikroprozessor den Multiplexer 212 für "+/- Auswahl" 213 , um einen negativen Impuls auszuwählen. Der negative Impuls wird durch den Mikroprozessor in einem Schritt 326 gestartet, indem er "Hinterflankenspannungsauswahl" 222 adressiert und die ausgewählte Hinterflankenspannung auf 100 Volt einstellt (in diesem Beispiel). Da die Spannung an dem Defibrillatorkondensator 200 auf 200 Volt ist, geht das Ausgangssignal 221 des Hinterflankenspannungsdetektors 220 auf den Signalwert H. Dieses Signal 221 geht durch den Multiplexer 214 zu der Leitung 223, durch den Multiplexer 212 zu dem negativen Impulseingang 226 der biphasigen Ausgangsstufe 240, die ein negatives Defibrillationsausgangssignal erzeugt, solange das Signal an dem negativen Impulseingang 226 anliegt.
Nachdem der negative Impuls gestartet worden ist, beginnt die Spannung auf dem Defibrillatorkondensator 200 wieder abzuklingen, da Strom in das Herz 290 des Patienten fließt. Der Hinterflankenspannungsdetektor 220 hält das Signal 221 auf dem Signalwert H, bis die Spannung auf dem Defibrillatorkondensator 200 auf weniger als die Hinterflankenspannung abgeklungen ist, die durch die Adressierung 222 ausgewählt worden ist. In diesem Beispiel spricht, wenn die Kondensatorspannung auf 100 Volt abklingt, der Hinterflankenspannungsdetektor 220 an, indem er sein Ausgangssignal 221 zwingt, den Signalwert L anzunehmen. Dieses Signal geht durch den Multiplexer 214 zu der Leitung 223 und Hinterflankenspannungsauswahl 222 zu dem negativen Impulssteuereingarig 226 der biphasigen Ausgangsstufe 240, was den negativen Impuls beendet.
Während der negative Impuls erzeugt wird, wartet der Mikroprozessor in einer Abfrageschleife darauf, daß der Impuls endet. Der Mikroprozessor liest "EOP" in einem Schritt 330. Solange der Impuls erzeugt wird, hat "EOP" den Signalwert H; wenn der Impuls vorüber ist, geht "EOP" auf den Signalwert L. Wenn "EOP" in dem Schritt 330 gelesen worden ist, prüft der Mikroprozessor bei 332, um festzustellen, ob der Impuls vorüber ist. Wenn der Impuls nicht vorüber ist, geht der Mikroprozessor zurück zu dem Schritt 330. Wenn der negative Impuls endet, verläßt der Mikroprozessor den Programmfluß in einem Schritt 390.
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das in Verbindung mit dem Blockschaltbild nach Fig. 2 benutzt wird, um zu beschreiben, wie eine zweiphasige Wellenform erzeugt werden kann, die einen positiven Impuls mit ausgewählter konstanter Schräge und einen negativen Impuls mit einer Dauer hat, die zu der Dauer des positiven Impulses in Beziehung steht. Die Erzeugung des positiven Impulses erfolgt auf dieselbe Weise, wie es in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben worden ist, hier aber der Vollständigkeit halber wiederholt wird.
In einem Schritt 400 entscheidet der Mikroprozessor, daß ein Defibrillationsausgangssignal notwendig ist. Bevor jedoch ein Impuls geliefert werden kann, muß Energie auf dem Defibrillationskondensator 200 gespeichert werden, der üblicherweise einen Wert von etwa 150 Mikrofarad hat. In einem Schritt 410 adressiert der Mikroprozessor den Hochspannungswandler 210, um ihm zu befehlen, mit dem Aufladen des Defibrillationskondensators 200 auf die ausgewählte Anfangsspannung zu beginnen (Adressierung "HV-Auswahl" 212).
In einem Schritt 412 beginnt der Mikroprozessor eine Abfrageschleife durch Lesen von "EOC" 214. "EOC" ist das "End-of-convert"- oder "Umwandlungsende"-Signal aus dem Hochspannungswandler 210 und bedeutet, daß der Wandler das Aufladen des Kondensators 200 auf die ausgewählte Spannung beendet hat. Nach dem Lesen von "EOC" in dem Schritt 412 stellt der Mikroprozessor bei 414 fest, ob die Hochspannung bereit ist.
Wenn die Hochspannung nicht bereit ist, dann geht der Mikroprozessor zurück zu dem Schritt 412. In einigen Realisierungen kann es erwünscht sein, daß der Mikroprozessor sich mit anderen Aufgaben befaßt oder zeitweise gesperrt wird, um während Abfrageschleifen Strom zu sparen. Wenn in dem Schritt 414 der Mikroprozessor feststellt, daß der Defibrillatorkondensator 200 auf die ausgewählte Anfangsspannung aufgeladen worden ist, dann ist das Defibrillatorsystem auf das Liefern eines positiven Impulses vorbereitet. Die Impulsbreite wird durch die Länge der Zeit bestimmt, die der Defibrillatorkondensator benötigt, um auf eine ausgewählte Abklingspannung abzuklingen. Wenn in diesem illustrativen Beispiel die ausgewählte Scheitelspannung 500 Volt beträgt, dann wären die 200 Volt eine vernünftige Zielspannung für die Hinterflankenspannung des positiven Impulses, um eine effektive negative Phase zu gewährleisten.
In einem Schritt 416 manipuliert der Mikroprozessor die Steuereinrichtungen von zwei Multiplexern, um die Ausgangsstufe so einzustellen, daß der Impuls beendet wird, wenn die ausgewählte Hinterflanke an dem Defibrillationskondensator 200 erfaßt wird.
Der Multiplexer 212 wählt den Signalfluß aus, um entweder einen positiven Impuls oder einen negativen Impuls zu erzeugen. In dem Schritt 416 adressiert der Mikroprozessor "+/- Auswahl "213, um einen positiven Impuls auszuwählen. Der Multiplexer 214 wählt den Signalfluß aus, um entweder einen Impuls mit einer zeitgerechten Dauer oder einen Impuls zu erzeugen, der endet, wenn eine ausgewählte Abklingspannung auf dem Defibrillatorkondensator 200 erfaßt wird. In einem Schritt 416 adressiert der Mikroprozessor "Zeit/Spannung-Auswahl" 215, um einen Impuls zu wählen, der endet, wenn eine ausgewählte Abklingspannung erfaßt wird.
Der positive Impuls wird durch den Mikroprozessor in einem Schritt 418 durch Adressieren von "Hinterflankenspannungsauswahl" 222 und Einstellen der ausgewählten Hinterflankenspannung auf 200 Volt gestartet (in diesem Beispiel). Da die Spannung auf dem Defibrillatorkondensator 200 auf 500 Volt ist, geht das Ausgangssignal 221 des Hinterflankenspannungsdetektors 220 auf den Signalwert H. Dieses Signal 221 geht durch den Multiplexer 214 zu der Leitung 223 und durch den Multiplexer 212 zu dem positiven Impulseingang 225 der biphasigen Ausgangsstufe 240, die ein positives Defibrillationsausgangssignal erzeugt, solange das Signal an dem positiven Impulseingang 225 anliegt.
Nachdem der positive Impuls gestartet worden ist, beginnt die Spannung auf dem Defibrillatorkondensator abzunehmen, da Strom in das Herz 290 des Patienten fließt. Der Hinterflankenspannungsdetektor 220 hält das Signal 221 auf dem Signalwert H, bis die Spannung auf dem Defibrillatorkondensator 200 auf weniger als die durch die Adressierung 222 ausgewählte Hinterflankenspannung abgeklungen ist. In diesem Beispiel spricht, wenn die Kondensatorspannung auf 200 Volt abklingt, der Hinterflankenspannungsdetektor 220 an, indem er sein Ausgangssignal 221 zwingt, den Signalwert L anzunehmen. Dieses Signal geht durch 214, 223 und 222 zu dem positiven Impulssteuereingang 225 der biphasigen Ausgangsstufe 240, wodurch der positive Impuls beendet wird.
Während der positive Impuls erzeugt wird, wartet der Mikroprozessor in einer Abfrageschleife darauf, daß der Impuls endet. Der Mikroprozessor liest "EOP" in einem Schritt 420. "EOP" ist das End-of-pulse oder Impulsende-Signal und ist dasselbe Signal wie das auf der Leitung 223, das oben erläutert worden ist. Solange der Impuls erzeugt wird, ist "EOP" auf dem Signalwert H; wenn der Impuls vorüber ist, geht "EOP" auf den Signalwert L. Nachdem der Mikroprozessor in dem Schritt 420 "EOP" gelesen hat, prüft er in einem Schritt 422, um festzustellen, ob der Impuls vorüber ist. Wenn der Impuls nicht vorüber ist, dann geht der Mikroprozessor zurück zu dem Schritt 420. Wenn der positive Impuls endet, stellt der Mikroprozessor die Hardware darauf ein, den negativen Impuls zu erzeugen, der eine Dauer haben soll, die in Beziehung zu dem positiven Impuls steht (in diesem Beispiel wird der negative Impuls so eingestellt, daß er die gleiche Dauer wie der positive Impuls hat).
Da der positive Phasenimpuls durch den Kondensator 200 beendet worden ist, der eine ausgewählte Abklingspannung erreicht hat (200 V in diesem Beispiel), ist die Impulsdauer von der Impedanz des Herzens des Patienten abhängig. Zum Beispiel würde eine vergleichsweise niedrige Impedanz von 25 Ohm zu einer kürzeren Impulsdauer von etwa 3,4 Millisekunden führen (bei einem Kondensator 200 von 150 Mikrofarad), wogegen eine Patientenimpedanz von 50 Ohm zu einer Impulsdauer von 6,8 Millisekunden führen würde.
Nachdem der positive Impuls vorüber ist, adressiert der Mikroprozessor in einem Schritt 430 den Impulsbreitenzähler 230 (Adressierung "Impulsbreite lesen" 232), um die Dauer des positiven Phasenimpulses zu bestimmen. Der Impulsbreitenzähler 230 mißt die Dauer von "EOP" 223. Somit enthält die Adressierung "Impulsbreite lesen" 232 die Dauer des positiven Impulses. Der Mikroprozessor speichert die Dauer oder Breite des positiven Impulses zum zukünftigen Gebrauch.
In einem Schritt 432 manipuliert der Mikroprozessor die Steuereinrichtungen der beiden Multiplexer 212 und 214, um die Ausgangsstufe darauf einzustellen, einen negativen Impuls mit einer zeitgerechten Dauer zu erzeugen. Der Multiplexer 212 wählt den Signalfluß aus, um entweder einen positiven Impuls oder einen negativen Impuls zu erzeugen. In einem Schritt 432 adressiert der Mikroprozessor "+/- Auswahl" 213, um einen negativen Impuls zu wählen. Der Multiplexer 214 wählt den Signalfluß aus, um entweder einen Impuls mit einer zeitgerechten Dauer oder einen Impuls zu erzeugen, der endet, wenn eine ausgewählte Abklingspannung auf dem Defibrillatorkondensator 200 erfaßt wird. In einem Schritt 432 adressiert der Mikroprozessor "Zeit/Spannung-Auswahl" 215, um eine Impulsbreite mit einer zeitgerechten Dauer auszuwählen.
Der negative Impuls wird durch den Mikroprozessor in einem Schritt 434 gestartet, indem in den Impulsbreitenzeitgeber 250 die Adressierung "Impulsbreitenauswahl" 252 geschrieben wird. Der Impulsbreitenzeitgeber erzeugt einen Impuls mit einer Dauer, die der Mikroprozessor einstellt, indem er einen Wert schreibt, um die "Impulsbreitenauswahl" 252 zu adressieren. In diesem Beispiel macht der Mikroprozessor die Dauer der negativen Phase gleich der Dauer der positiven Phase. Um das zu tun, schreibt der Mikroprozessor in den Impulsbreitenzeitgeber 250 den Wert der Dauer der positiven Phase, der aus "Impulsbreite lesen" 232 gelesen und gespeichert wird. Wenn der Mikroprozessor der negativen Phase das zweifache der Dauer der positiven Phase geben sollte, dann würde der Mikroprozessor die Dauer der positiven Phase mit zwei multiplizieren (die aus "Impulsbreite lesen" 232 gelesen und gespeichert wird), bevor er sie in den Impulsbreitenzeitgeber 250 einschreibt. Es dürfte klar sein, daß die Dauer der negativen Phase durch irgendeine mathematische Methode in Beziehung zu der Dauer der positiven Phase gebracht werden kann, indem die Datendarstellung der Dauer der positiven Phase manipuliert wird, die aus "Impulsbreite lesen" 232 ausgelesen wird.
Durch Einschreiben in den Impulsbreitenzeitgeber 252 in einem Schritt 434 startet der Mikroprozessor den negativen Impuls. Der Impulsbreitenzeitgeber 250 erzeugt einen Impuls, dessen Dauer durch die Daten eingestellt wird, die der Mikroprozessor geschrieben hat, um "Impulsbreitenauswahl" 252 zu adressieren (die gleich der Dauer des positiven Impulses ist, die aus der Adressierung "Impulsbreite lesen" 232 in diesem Beispiel ausgelesen wird). Der Impuls aus dem Impulsbreitenzeitgeber 250 geht durch den Multiplexer 214 und durch den Multiplexer 212 hindurch zu dem negativen Impulseingang 226 der biphasigen Ausgangsstufe 240. Die biphasige Ausgangsstufe 240 legt das negative Phasenausgangssignal an das Herz 290 solange an" wie der Impuls an ihrem Eingang 226 vorhanden ist.
Während der negative Impuls erzeugt wird, wartet der Mikroprozessor in einer Abfrageschleife darauf, daß der Impuls endet. Der Mikroprozessor liest "EOP" in einem Schritt 440. Solange der Impuls erzeugt wird, hat "EOP" den Signalwert H; wenn der Impuls vorüber ist, geht "EOP" auf den Signalwert L. Wenn der Mikroprozessor "EOP" in dem Schritt 440 gelesen hat, prüft er in einem Schritt 442, um festzustellen, ob der Impuls vorüber ist. Wenn der Impuls nicht vorüber ist, dann geht der Mikroprozessor zurück zu dem Schritt 440. Wenn der negative Impuls endet, verläßt der Mikroprozessor den Programmfluß in einem Schritt 490.
Es dürfte klar sein, daß viele Kombinationen von multiphasigen Wellenformen mit ausgewählter konstanter Schräge und ausgewählter konstanter Dauer (oder dazu in Beziehung stehender Dauer) unter Mikroprozessorsteuerung erzeugt werden können, indem die oben beschriebene Anordnung benutzt wird.
Es dürfte daher klar sein, daß verschiedene Alternativen zu den hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung bei der Ausführung der Erfindung benutzt werden können. Es ist beabsichtigt, daß die folgenden Ansprüche den Schutzbereich der Erfindung definieren und daß Verfahren und Anordnungen innerhalb des Schutzbereiches dieser Ansprüche und deren Äquivalente durch diese geschützt werden.

Claims

1. Implantierbare medizinische Vorrichtung, die verwendbar ist, um einem Herzen eine biphasige Defibrillationswellenform zu liefern, wobei die medizinische Vorrichtung aufweist:

(aO) eine Defibrillationselektrodeneinrichtung, die dafür ausgebildet ist, mit dem Herz verbunden zu werden;

(a) eine Ladungsspeichereinrichtung (200); und

(b) eine Aufladeeinrichtung (210) zum Aufladen der Speichereinrichtung auf eine ausgewählte Anfangsspannung (212); gekennzeichnet durch

(c) eine Steuereinrichtung (220, 225) zum Einleiten der Abgabe eines ersten Defibrillationsimpulses mit einer ersten Polarität an die Defibrillationselektrodeneinrichtung, wenn die Speichereinrichtung (200) die ausgewählte Anfangsspannung (212) speichert;

(d) eine Hinterflankenspannungsdetektoreinrichtung (220) zum Überwachen des Abklingens der Spannung der Ladungsspeichereinrichtung (200) während der Abgabe des ersten Defibrillationsimpulses;

(e) eine Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Impulses mit einer zweiten Polarität; und

(f) eine programmierbare Sperreinrichtung (220, 225) zum Beendigen des ersten Defibrillationsimpulses, wenn die Spannung der Ladungsspeichereinrichtung (200) auf eine programmierte Abklingspannung (222) abklingt, wodurch der biphasige Defibrillationsimpuls konfigurierbar ist.

2. Implantierbare medizinische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung eine Einrichtung (220, 226) aufweist zum Einleiten der Abgabe des zweiten Defibrillationsimpulses mit der zweiten Polarität an das Herz, wenn die Spannung der Ladungsspeichereinrichtung (200) auf die programmierte Abklingspannung abklingt, wobei die Hinterflankenspannungsdetektoreinrichtung (220) eine Einrichtung aufweist zum Überwachen des Abklingens der Spannung der Ladungsspeichereinrichtung von der programmierten Abklingspannung aus auf eine endgültige Abklingspannung während der Abgabe des zweiten Defibrillationsimpulses, und wobei die Sperreinrichtung eine Einrichtung (220, 226) aufweist zum Beendigen des zweiten Defibrillationsimpulses, wenn die Spannung der Ladungsspeichereinrichtung (200) auf die endgültige Abklingspannung abkungt.

3. Implantierbare medizinische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die endgültige Abklingspannung programmierbar ist.

4. Implantierbare medizinische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung eine Einrichtung (220, 226) aufweist zum Einleiten der Abgabe eines zweiten Defibrillationsimpulses mit einer zweiten Polarität an das Herz, wenn die Spannung der Ladungsspeichereinrichtung (200) auf die programmierte Abklingspannung abklingt, und weiter mit:

(a) einer Zeitgebereinrichtung (250) zum Messen der Dauer des ersten Defibrillationsimpulses; und

(b) einer Einrichtung (220, 226) zum Abgeben eines zweiten Defibrillationsimpulses mit einer zweiten Polarität an das Herz, wobei der zweite Defibrillationsimpuls eine Dauer hat" die der Dauer des ersten Defibrillationsimpulses entspricht.

5. Implantierbare medizinische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Dauer des zweiten Defibrillationsimpulses programmierbar ist.