DE69214793T2

DE69214793T2 - Stimulation der post-extrasystolischen potenzierung mit einer rückkopplung durch eine physiologische meszsonde

Info

Publication number: DE69214793T2
Application number: DE69214793T
Authority: DE
Inventors: Tom Bennett; Russell Lundstrom; Paul Stein
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 1991-07-26
Filing date: 1992-06-10
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: EP0550713A1; WO1993002745A1; CA2089648A1; US5213098A; AU2192492A; JPH06506619A; EP0550713B1; AU646592B2; DE69214793D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung.

Die Erfindung betrifft die Anwendung gepaarter und/oder gekoppelter Schrittmacherstimulation zum Bewirken einer Verstärkung der Herzausgangsleistung mit postextrasystolischer Potentiation (PESP) mit Rückkopplüng eines physiologischen Sensorsignais zum Verringern der Herzmuskelermüdung und der Gefahr des Herbeiführens lebensbedrohender Arrhythmien.

Beschreibung des Stands der Technik.

Atrioventrikuläre (AV), synchrone Schrittmachersysteme, einschließlich DDD-Schrittmachersystemen, wie sie von Medtronic, Inc. und anderen Firmen vermarktet werden, wurden hinsichtlich der Behandlung einer Anzahl von Bradykardiezuständen bei Patienten beschriebefl, wozü, in bestimmten Fällen, Patienten gehören, die unter Herzfehlern mit Blutandrang leiden. Bei derartigen Patientengruppen besteht die Tendenz, daß sie durch. AV-synchrone. Schrittmachervorgänge hämodynamisch besser fahren, und zwar aufgrund des zusätzlichen Beitrags der Atriumskontraktion zur Füllung und anschließenden Kontraktion eines Ventrtkels. Jedoch führen fixierte Schrittmachervorgänge oder mittels physiologischer Sensorsignale betriebene Demand-Schrittmachervorgänge bei derartigen patienten nicht immer zu einer Verbesserung der Herzausgangsleistung und einer Linderung der Symptome, die mit derartigen Krankheitsprozessen einhergehen. Verschieden Arten von Herzfehlern stehe auch in Zusammenhang mit gefährdenden diastolischen Funktionen und/oder verringerter Atriums- und Ventrikeldehnbarkeit. Dies können Zustände in Zusammenhang mit chronischen Krankheitsprozessen oder Komplikationen von herzchirurgischen Eingriffen, mit oder ohne spezielle Krankheitsprozesse, sein. Die meisten Herzfehlerpatienten leiden normalerweise nicht unter einem Mangel im Leitungssystem, der zu ventrikulärer Bradykardie führt, sondern sie leiden eher unter Symptomen, zu denen eine allgemeine Schwächung der Kontrahierbarkeit des Herzmuskels, mit einer zugehörigen Vergrößerung desselben, herabgesetzte Ventrikelfülleigenschaften, Flüssigkeitsansammlungen und Unterbrechungen des Drucks im Blutkreislauf gehören können. Alle diese Krankheitsprozesse führen zu unzureichender Herzausgangsleistung, um selbst mäßigen Betätigungsniveaus und korrekten Funktionen anderer Körperorgane genügen zu können. Derartige Patienten werden normalerweise mit Medikamententherapien, einschließlich Digitalis, behandelt, was zu Vergiftungen und einem Wirksamkeitsverlust führen kann.
In der frühen Zeit implantierbarer Herzschrittmacher wurde beobachtet, daß gepaarte und getriggerte (auch als gekoppelte bezeichnet) Schrittmachervorgänge mit relativ kurzen Zwischenimpulsintervallen (150 bis 250 Millisekunden bei Hunden und ungefähr 300 Millisekunden bei Menschen) zu elektrischen Depolarisationen ohne zugehörige mechanische Myokardkontraktionen führen. Das Ergebnis des zweiten Impulses, der innerhalb der relativen Refraktärperiode der ersten stimulierten oder spontanen Depolarisation zugeführt wird, besteht darin, die Refraktärperiode zu verlängern und eine Verlangsamung der Herzrate ausgehend von ihrem spontanen Rhythmus zu bewirken. Dieser Verlangsamungseffekt wurde seither bei vielen Anwendungen genutzt, einschließlich bei der Behandlung von Atriums- oder Ventrikel-Tachykardien, bei der ein einzelner Impuls oder ein Impulsbündel mittels eines Kopplungsintervalls, das kürzer ist als das Tachykardiemtervall und das als Bruchteil desselben eingestellt werden kann, mit einem spontanen Tachykardieereignis gekoppelt werden, wie z.B. im US-Patent Nr. 3,857,399 für Dr. Fred Zacouto und im US-Patent Nr. 3,939,844 für Michael Pequiguot gelehrt. Die Verlangsamung der Herzrate durch gekoppelte Schrittmachervorgänge wird durch die Möglichkeit begleitet, die Rate innerhalb weiter Grenzen durch folgende, gepaarte Schrittmachervorgänge erhöhen oder erniedrigen zu können.
Gepaarte und gekoppelte Stimulation bewirkt auch eine Potentiation des Zusammenziehkrafteffekts über ein pHänomen, das als postextrasystolische Potentiation bekannt ist. Der Effekt kann kontinuierlich bewirkt werden, vorausgesetzt, daß eine kontinuierliche Kette von Extrasystolen vorliegt. Wenn der Effekt aufhört, klingt er über die nächsten wenigen Kontraktionen ab, bis die Grundlinienniveaus betreffend die Krafterzeugung erreicht sind. Das Ausmaß der Potentiation steht in engem Zusammenhang mit der Vorzeitigkeit einer Extrasystole.
Frühere Forscher führten eine große Anzahl tierischer und menschlicher Studien unter Verwendung gepaarter und gekoppelter Stimulation der Atriums- und Ventrikelkammern in der Bemühung aus, den PESP-Effekt für die Ventrikeln therapeutisch zu nutzen. Eine geschichtliche Übersicht zu den in den 1960-er Jahren ausgeführten Untersuchungen und Studien ist im Buch "Cardiac Pacemakers" by Harold Siddons und Edgar Sowton, M. D., 1968, Seiten 201 - 216 und den dort angegebenen, bibliographische Daten auflistenden Artikeln, veröffentlicht. Außerdem boten Hersteller medizinischer Vorrichtungen, einschließlich Medtronic, Inc., Stimulatoren für ge paarte und gekoppelte Schrittmacherimpulse für viele Jahre Forschern an, die derartige Studien ausführten. Der in Zusammenhang mit R-Zacken gekoppelte Impulse erzeugende Generator des Medtronic Modells 5837 ist ein Beispiel für derartige nichtimplantierte Impulsgeneratoren, die von Forschern dazu verwendet wurden, Studien betreffend gepaarte und gekoppelte Schrittmachervorgänge auszuführen, wobei sowohl die Schrittmacherrate als auch die Kopplungsintervalle von Hand einstellbar waren.
Bei den mit derartigen Systemen ausgeführten Studien, und wie es im oben angegebenen Buch von Siddons et al und den dort erwähnten Veröffentlichungen berichtet ist, wurde auch beobachtet, daß der PESP-Effekt bei Tieren und Patienten ausgeprägter ist, wenn die Myokardfunktion eher schwach als normal ist. Es wurde auch beobachtet, daß die "Elektroerhöhung" der durch den PESP-Effekt hervorgerufenen Kontraktionskraft bei einem dritten elektrischen Stimulierimpuls nicht ansteigt. Demgemäß wurde bei weiteren Studien im allgemeinen nur ein zweiter Schrittmacherimpuls, entweder gepaart mit einem vorangehenden Schrittmacherimpuls oder durch ein vorangehendes, spontanes Herzereignis getriggert, verwendet. Zu derartigen Studien gehörte die Zuführung gepaarter oder getriggerter Schrittmacherimpulse entweder an den Ventrikel oder das Atrium. Es wurde beobachtet, daß bei Patienten mit normaler AV-Leitung die ventrikuläre Rate durch gepaarte oder gekoppelte Stimulation des Atriums verlangsamt werden konnte. Jedoch zeigte es sich nicht, daß die Ventrikelkontraktion durch eine derartige Atriumsstimulierung elektroverstärkt würde.
Andere physiologische Effekte gepaarter und gekoppelter Schrittmachervorgänge innerhalb der oben beschriebenen PESP- Effekte mit zugehörigen Änderungen der Kontraktionskraft des Myokards sind der Spitzenwert des systolischen Blutdrucks, die Kontraktionsrate des Ventrikelmuskels mit einer sich ergebenden Zunahme der Rate des Anstiegs des Intraventrikeldrucks (dP/dt), eine Zunahme des koronaren Blutflusses und eine Zunahme der Sauerstoffaufnahme des Herzens pro Schlag. Forscher beobachteten, daß PESP mit einer Zunahme des Myokard-Sauerstoffverbrauchs von 35 % bis 70 % im Vergleich mit Einzelimpulsstimulation bei derselben Rate einherging. Das Hinzufügen eines dritten Stimulierimpulses erhöhte die Myokard-Sauerstoffaufnahme selbst ohne irgendeine weitere zugehörige, beobachtete Zunahme der Herzkontraktionskraft. Die Änderungen der Koronarströmung verlaufen im wesentlichen parallel zum Sauerstoffverbrauch des Herzens, wie bei derartigen Studien beobachtet.
Der ausgeprägte Potentiationseffekt, wie er durch gepaarte Stimulation hervorgerufen wird, führte bestimmte Forscher zur Untersuchung der Verwendung der Technik bei der Behandlung akuter, bei Hunden hervorgerufener Herzfehler. Verbesserungen der Leistungsfähigkeit des linken Ventrikels und der Herzausgangsleistung, wie durch derartige gepaarte Schrittmachervorgänge bei solchen Hunden erzeugt, wurden von mehreren Forschern beobachtet. Bei anderen Untersuchungen, die an relativ normalen Hundeherzen ausgeführt wurden, wurde klargestellt, daß gepaarte Schrittmachervorgänge keine Zunahme der Herzausgangsleistung ergaben, am wahrscheinlichsten aufgrund einer Reflexkompensation.
Die oben angegebenen Beobachtungen aus dem Buch von Siddons erscheinen teilweise auch in den folgenden Artikeln: "The Hemodynamic Effect of Slowing the Heart Rate by Paired or Coupled Stimulation of the Atria", American Heart Journal, Vol 73, Nr. 3, S. 362 - 368, März 1967, von John W. Lister, M. D., et al, und "Electro-augmentation of Ventricular Performance and oxygen Consumption by Repetitive Application of Paired Electrical Stimuh", Circulation Research, Vol., 16, S. 332 - 342, April 1965, von John Ross, Jr., M. D., et al.
In diesen Jahren waren Untersuchungen an Menschen weniger vielversprechend, zumindest hinsichtlich einer Potentiationsbehandlung von Patienten bei ernsthaften, kongestiven Herzfehlern. Bei bestimmten berichteten Fällen wurde jedoch eine gewisse Verbesserung beobachtet. Viele dieser vorläufigen Studien an Menschen wurden im allgemeinen an Patienten ausgeführt, deren Krankheitszustand und Medikation (oder das Fehlen derselben) die Herzen derselben überempfindlich auf Ventrikelfibrillation gemacht hatte. Zu dieser Zeit wurde geschlossen, da der zweite Impuls jedes Paars in der anfälligen Periode des Herzzyklus, oder nahe dabei, (außerhalb der Absolutrefraktärperiode, jedoch innerhalb der Relativrefraktärperiode) angewandt werden mußte, die Gefahr des Hervorrufens von Ventrikelfibrillation bei Patienten unannehmbar hoch sei, deren Fibrillationsschwelle niedrig war. Darüber hinaus wurde beobachtet, daß die Fibrillationsschwelle unter dem Einfluß von Hypoxie, Elektrolytstörungen, Medikamenten und anderen Faktoren beträchtlich variierte.
Außerdem waren zu dieser Zeit ausgeklügelte, implantierbare Impulsgeneratoren und Sensoren nicht verfügbar und die Implantation verursachte im allgemeinen Chirurgie mit Brustöffnung zum Befestigen von Epikardelektroden, was ernsthaft kranken Patienten mit kongestiven Herzfehlern eine Kontraindikation darstellte.
Es wurde angenommen, daß die Periode der Übernahme des Ventrikelrhythmus durch die gepaarte oder gekoppelte Stimulation besonders risikoreich sei, insoweit die anfällige Periode im Herzzyklus abhängig von der Vorzeitigkeit eines extrasystolischen Schlags oder der natürlichen Herzrate variierte. Da die Länge des Refraktärintervalls anfänglich unbekannt war, mußten mit einem Patient arbeitende Forscher das Ende des Absolutrefraktärintervalls empirisch bestimmen, und sie führten die gepaarten und gekoppelten Pulse viele Male innerhalb der anfälligen Periode zu. Außerdem fanden die meisten Ärzte diese Abläufe und die Langzeit-Patientenüberwachung viel zu zeitaufwendig.
Es sei darauf hingewiesen, daß bei der damaligen Schrittmachertechnologie der Schrittmacherschwellenwert nahe am Fibrillationsschwellenwert lag. In jedem Fall schreckten die Schwierigkeit und das erkannte Gefahrenausmaß bei ziemlich primitiver Technologie die Ärzte von der weiteren Betrachtung gepaarter und gekoppelter Schrittmachervorgänge zum Erhöhen der ventrikulären Herzfunktion bei Patienten mit kongestiven Herzfehlern ab.
Die eindrucksvollsten Verbesserungen wurden beim Verringern der Herzrate bei Patienten beobachtet, die unter Läufen entweder atrialer oder ventrikulärer Tachykardie litten, die nicht durch Medikamente kontrolliert werden konnten. Folgende Entwicklungen hinsichtlich von Hand ausgelöster oder automatisch getriggerter Abraster-Schrittmachervorgänge mit fester Rate oder mit pulsadaptiven, übersteuernden Impulsbündeln wurden in Antitachykardie-Kontrollvorrichtungen eingebaut, zu denen mehrfach-programmierbare Mehrfunktions- Herzschrittmacher und Schrittmacher-Kardioverter-Defibrillator-Vorrichtungen gehören. Jedoch scheint es, daß wenig weitere Arbeiten hinsichtlich der Verwendung gepaarter und gekoppelter Stimulation zum Auslösen von PESP-Effekten bei der Behandlung von Patienten ausgeführt wurden, die unter Herzkrankheitsprozessen litten, die keiner Behandlung durch herkömmliche Schrittmachervorgänge oder Stimulation mit höherer Energie zugänglich waren. Außerdem verbleibt die Benutzung atrialer, gepaarter oder gekoppelter Schrittmachervorgänge beim Versuch, atriale Herzkontraktionen "einer Potentiation zuzuführen", um atriale PESP-Effekte hervorzurufen, unvollständig.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine automatische Herzstimuliereinrichtung zu schaffen, die das Herzleistungsvermögen von Patienten mit schlechter Herzfunktion verbessern und/oder optimieren kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, PESP- und die dazugehörigen Elektroverstärkungseffekte als aktuelle Therapie für Patienten mit Herzfunktionen hervorzurufen, die akut durch Krankheit, Operation oder andere traumatische Verletzung des Myokards, einschließlich eines Myokardinfarkts auf periodischer Basis, beeinträchtigt sind, wobei die Periodizität der Stimulationanwendung als Funktion eines oder mehrerer physiologischer Parameter des Herz-Kreislauf-Systems kontrolliert wird.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, PESP-Stimulation in einem atrioventrikulären Schrittmachersystem zu realisieren, bei dem gepaarte und/oder getriggerte Stimulation nur bei Bedarf ausgeübt werden kann, um die Herzausgangsleistung aufrechtzuerhalten, wie sie durch einen oder mehrere physiologische Sensoren erfaßt wird.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung sind bei einer Vorrichtung realisiert, die gepaarte und/oder getriggerte Stimulation auf sensorerfaßte Variable hin liefert, die mit dem Myokard-Sauerstoffverbrauch, der venösen Mischsauerstoffsät tigung, dem Blutfluß im Blutkreislauf oder in der Lunge und/oder ventrikulärem, atrialem oder Arterien-Blutdruck in Beziehung stehen und die Herzbelastung und/oder -leistungsfähigkeit widerspiegeln. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einem System realisiert sein, das für Unterstützungstherapien zur Behandlung induzierter Tachyarrhythmien dient.
Gemäß der Erfindung ist folgendes geschaffen: ein Herzschrittmacher, um in Abwesenheit natürlich auftretender Herzdepolarisationen das Herz eines Patienten mit Schrittmacherimpulsen vorbestimmter Rate zu versorgen, mit einer auf ein Schrittmacher-Ereignissignal ansprechenden Impulsgeneratoreinrichtung zur Erzeugung eines Schrittmacherimpulses und und einer Einrichtung zum Anlegen des Schrittmacherimpulses an ein Herz, wobei eine Einrichtung zum wahlweisen Hervorrufen von postextrasystolischen Potentiationseffekten vorgesehen ist, die aufweist:
- eine Einrichtung, um die Pulsgeneratoreinrichtung zu veranlassen, zum Hervorrufen eines postextrasystolischen Potentiationseffekts eine Paarimpuls-Zeitspanne nach dem Auftreten eines Schrittmacherereignisses einen Paar-Schrittmacherimpuls zu liefern, gekennzeichnet durch
- eine Einrichtung zur Erkennung einer auf dem postextrasystolischen Potentiationseffekt beruhenden physiologischen Antwort, und
- eine auf die Erkennungseinrichtung ansprechende Einrichtung zur Einstellung der wahlweisen Hervorrufungseinrichtung, um einen Parameter der Paar-Schrittmacherimpulse entsprechend zu verändern und somit eine ungebührliche Herzbelastung zu vermeiden.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Herzschrittmachers zum Hervorrufen postextrasystolischer Potentiationseffekte zum Erhöhen der Füllung der Ventrikelkammern des Herzens umfaßt das Liefern von Schrittmacherstimulierimpulsen bei Bedarf an das Herzatrium sowie das Bereitstellen gepaarter oder getriggerter Schrittmacherstimulierimpulse, die ab einem unmittelbar vorangehenden Schrittmacherimpuls oder einer erfaßten Atriumsdepolarisation zeitlich bemessen sind und zum Bewirken einer postextrasystolischen Potentiation des Atriums ausreichen, während sie in die Refraktärperiode des Ventrikels fallen, wodurch die Ventrikelfüllung durch die kräftigere Atriumskontraktion erhöht ist.
Bei diesem und bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen können die Belastung, der der Herzmuskel unterliegt, und/oder die durch den PESP-Effekt beeinflußte Herzausgangsleistung wahlweise durch die vorstehend angegebenen Sensoren überwacht werden, um das Verhältnis gepaarter und getriggerter Stimulierimpulse zur Gesamtanzahl stimulierter und erfaßter Ereignisse in einer Reihe derartiger Ereignisse zu kontrollieren, um die Belastung und/oder die Leistungsfähigkeit zu kontrollieren oder im Gleichgewicht zu halten. Alternativ kann das Kopplungsintervall zwischen gepaarten und getriggerten Stimulationsimpulsen, wie ab dem vorangehenden Ereignis gemessen, zum Erhöhen oder Verringern von PESP-Effekten variiert werden, um die Belastung und/oder das Leistungsvermögen zu kontrollieren oder im Gleichgewicht zu halten.
Alle bevorzugten Ausführungsformen können bei Doppelkammer- Schrittmachern oder Arrhythmie-Steuervorrichtungen realisiert werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obigen und noch weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich, in denen:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines einfachen Einkammer-Schrittmachersystems zum Liefern gepaarter und gekoppelter Stimulierimpulse an das Herz proportional zum Ausgangssignal eines Sensors ist;
Fig. 2 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Doppelkammer- Schrittmachersystems ist, bei dem die PESP-Simulierung gemäß der Erfindung realisiert werden kann;
Fig. 3 ein zeitbezogenes Diagramm zu atrialer und ventrikulärer Stimulation und zu zugehörigen Intervallen erfaßter Ereignisse beim Doppelkammer-Schrittmachersystem von Fig. 2 ist;
Fig. 4 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Schrittmacher- Kardioverter-Defibrillator-Systems ist, bei dem das erfindungsgemäße PESP-Stimuliersystem realisiert sein kann;
Fig. 5 ein schematisches Diagramm einer Sensorverarbeitungslogik zum Bereitstellen von Rückkopplungssignalen zum Steuern der Belastung und der Leistungsfähigkeit eines Herzens ist, um die Anwendung von PESP-Stimulation bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 4 zu kontrollieren;
Fig. 6 ein Flußdiagramm eines Algorithmus ist, um atriale und/oder ventrikuläre Stimulation mit getriggerter PESP-Stimulation und Regelung mit dem Signal von einem physiologischen Sensor zu erzielen, wie bei einem der Ausführungsbeispiele der Fig. 1 bis 4 realisierbar;
Fig. 7 ein Flußdiagramm eines Algorithmus zum Erzeugen von PESP-Stimulation auf Grundlage von Rückkopplungssignalen zur Herzbelastung und -leistungsfähigkeit ist, wie mit dem Algorithmus von Fig. 6 bei einem beliebigen der Ausführungsbeispiele realisierbar; und
Fig. 8 in Diagrammen A und B Einstellungen betreffend PESP zu normalem Schrittmacherbetrieb auf Herzbelastung (CSI) hin zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Hier wird die Erfindung in Beziehung zu den bevorzugten Modi von Einzel- und Doppelkammer-Schrittmachersystemen wie auch Schrittmacher-Kardioverter-Defibrillator-Systemen beschrieben, die Sensoren enthalten, die den Sauerstoffsättigungspegel in venösem Myokardblut, den Druck beim atrialen oder ventrikulären Puls oder andere physiologische Signale messen, die für den Zustand des Herz-Kreislauf-Systems repräsentativ sind, wie im oben zitierten Stand der Technik beschrieben. Es ist zu beachten, daß die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung bei bereits existierenden, durch Hardware und/oder Software gesteuerten Systemen realisiert werden können, auf die nachfolgend in Verbindung mit einer nachfolgend beschriebenen speziellen Rückkopplungssignal-Verarbeitungsschaltung Bezug genommen wird.
Patienten, die Kandidaten für die Implantation von Systemen auf Grundlage der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung sind, können aufgrund von Kreislaufkrankheiten wie Atherosklerose beeinträchtigte Sauerstoffzufuhr zum Herzmuskel aufweisen. Die Messung der Sauerstoffsättigung des Herzens oder anderer physiologischer Parameter, die sich mit der Herzmuskelbelastung ändern, sorgt für eine erste physiologische Variable, die dazu verwendet werden kann, die PESP- Stimulation zu steuern, um eine Überanstrengung des Herzmuskels zu verhindern. Eine zweite Messung mittels eines zweiten Sensors zu einem Parameter, der sich mit der Herzausgangsleistung ändert, kann dazu verwendet werden, das Systemfunktionsvermögen zu überwachen, um ebenfalls die PESP- Stimulation zu steuern.
Außerdem neigen derartige Patienten dazu, daß sie Angina erleiden, was das Ergebnis erhöhter Sauerstofferfordernisse sein könnte, wie sie durch die PESP-Therapie hervorgerufen werden. Gemäß der Erfindung enthalten bevorzugte Ausführungsformen eine Therapiebeendigungs-Steuervorrichtung, die vom Patient dazu verwendet werden kann, mit der implantierten Vorrichtung zu kommunizieren, um die PESP-Stimulation zu begrenzen.
Andere Indikationen zur Verwendung und Anwendung der Erfindung werden in Verbindung mit der Beschreibung jeder der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben.
Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein vereinfachtes Einkanalsystem dargestellt ist, das einen derartigen Patienteninterrupt aufweist und einen Sauerstoffsättigungssensor verwendet, um ein Regelungssignal betreffend einen Herzbelastungsindex (CSI = cardiac stress index) zu erzeugen, um die Häufigkeit der Anwendung der PESP-Stimulation zu regeln.
Fig. 1 kann auf ähnliche Weise wie das typische, bekannte, physiologisch gesteuerte Einkammer-Schrittmachersystem vom Typ, wie er im Medtronic-US-Patent Nr. 4,467,807 für Bomzin dargestellt und beschrieben ist, realisiert werden und es können dieselben Sensoren verwendet werden. Im System von Fig. 1 enthält der Schrittmacher 34 den herkömmlichen Stimulier/Erfassungs-Block 36 vom Typ, wie er im Patent '807 offenbart ist, mit einer Anpassung zur Verbindung mit einem Paar Stimulier/Erfassungs-Elektroden 14, 16. Außerdem ist bei einer speziellen Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung der Erfindung eine Patienteninterruptvorrichtung 20, die so ausgebildet ist, daß sie ein Steuersignal vom Patient empfängt, mit dem Schrittmacher 34 vorhanden oder in diesen eingebaut. Bei einem vereinfachten System kann die Patienteninterruptvorrichtung einen Reedschalter bilden, der in das Gehäuse des Schrittmachers 34 eingebaut ist und der mittels eines Magnetfelds geschlossen oder geöffnet werden kann, das vom Patient an die implantierte Vorrichtung angelegt wird, um die Anwendung der paarigen oder gekoppelten
Stimulation dann zu unterbrechen, wenn der Patient einen Anginaeinsatz spürt. Paarige und getriggerte Stimulation rufen eine PESP-Erhöhung der Herzausgangsleistung hervor, jedoch kann aufgrund erhöhter Sauerstoffnutzung des Herzmuskels, was durch begrenzende Herzarterien verhindert werden kann, vorübergehend Angina hervorgerufen werden.
Die spezielle Schrittmacherfunktion des Blockdiagramms von Fig. 1 kann als AAT-R-Schrittmachersystem gekennzeichnet werden, bei dem das Atrium stimuliert wird und die Atrialereignisse erfaßt werden und Stimulation abhängig von einer oder beiden physiologischen Variablen getriggert werden, die durch den Buchstaben R gekennzeichnet sind. Jedoch werden, während das System mit der zugrundeliegenden Schrittmacherrate abhängig von einer physiologischen Variablen realisiert werden kann, in Zusammenhang mit der Erfindung die physiologischen Signale dazu verwendet, die Häufigkeit der Erzeugung paariger oder getriggerter Stimulation oder paariger und getriggerter Schrittmacherintervalle (PPI und TPI) zu regeln, was unabhängig vom aktuell vorherrschenden Schrittmacher-Ersatzintervall für die untere Rate sein kann. D.h., daß bei einem AAT-Schrittmachersystem die Ausgabe eines Schrittmacherimpulses durch den zeitlichen Ablauf des A-A-Ersatzintervalls oder durch die Erfassung einer P-Welle innerhalb des A-A-Ersatzintervalls getriggert wird. In Zusammenhang mit der Erfindung triggert der zeitliche Ablauf des A-A-Ersatzintervalis die Ausgabe eines Paars eng benachbarter Schrittmacherimpulse mit einem Zwischenimpulsintervall (PPI), das zum Erzielen von PESP-Effekten ausreicht. Auf ähnliche Weise triggert die Erfassung einer P-Welle außerhalb der Refraktär- und Austastintervalle (ein "erfaßtes Ereignis") , wie es durch den vorangehenden ventrikulären, gepaarten oder getriggerten Stimulationsimpuls ausgelöst wird, die Ausgabe eines getriggerten Stimulationsimpulses innerhalb des getriggerten Impulsintervalls (TPI), um die PESP- Effekte gekoppelter Stimulation zu erzielen. Diese Funktionen können durch herkömmliche Einkammerschrittmacher-Ersatzintervalltimer, Meßverstärker und Impulsgeneratoren ausgeführt werden, die alle im Block 36 enthalten sind, der mit den Elektroden 14, 16 verbunden ist und das PESP-Steuersignal vom Block 22 empfängt.
Der CSI-Sensor 12 ist vorzugsweise ein Sauerstoffsensor, der mit dem Sauerstoffsättigungserkennungs-Schaltungsblock 18 verbunden ist, der die Form der Sensor- und Signalverarbeitungsschaltung einnehmen kann, wie sie im Patent '807 beschrieben ist, wie auch im Medtronic-US-Patent Nr. 4,570,495 für Moore et al.
Es reicht aus darauf hinzuweisen, daß der erfaßte Sauerstoffsättigungsprozentsatz im Sauerstoffsättigungsblock 18 hergeleitet werden kann und im Optimierungsalgorithmus im PESP-Stimulationsblock 22 als Herzbelastungsindex (CSI) verwendet werden kann, um die Häufigkeit der PESP-Stimulation durch den Block 24 auf eine Weise zu regeln, wie sie in Verbindung mit den Fig. 5 - 8 beschrieben wird.
Vorteilhafterweise kann ein Blutdruck- oder -strömungssensor im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und in den anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung enthalten sein. Bei einem derartigen System würde der Druck- oder Strömungssensor in einem geeigneten Blutgefäß oder einer Herkammer liegen, um einen mit der Herzausgangsleistung in Beziehung stehenden Parameter zu erfassen, der verarbeitet wird, um ein weiteres Herzfunktionsindex(CPI)-Regelsignal für die Häufigkeit oder das Verhältnis des Anwendens gepaarter oder gekoppelter Stimulation auf stimulierte oder erfaßte Ereignisse hin in einer oder beiden Kammern des Herzens zu erzeugen.
Der CPI-Signalverarbeitungsblock 30 ist im in Fig. 1 dargestellten System vorhanden, um die Blutkreislauf-Ausgangsleistung an mit Sauerstoff angereichertem Blut zu überwachen, wie dies sich durch Änderungen im Blutdruck, der Strömung oder der Sauerstoffsättigung im Herz oder Blutkreislaufvenen oder Blutkreislauf- oder Lungenarterien äußert. Der CPI-Sensor 32 kann ein Blutdruck-, Strömungs- oder Sauerstoffsättigungssensor sein, der innerhalb des rechten oder linken Atriums oder Ventrikels oder Blutkreislauf- oder Lungenarterien oder -venen angeordnet ist und von einem beliebigen der bekannten Arten ist, einschließlich solcher, die nach piezoelektrischen piezoresistiven Doppler-Ultraschall- und Impedanzplethysmographieprinzipien arbeiten, einschließlich derjenigen, wie sie in den US-Patenten mit den folgenden Nummern beschrieben sind: 4,770,177 für Schroeppel, 4,791,931 für Slate, 4,899,751 für Cohen, 4,730,619 für Koning et al, 4,541,433 für Baudino, 4,407,296 für Anderson, 4,485,813 für Anderson et al, 4,467,807 für Bomzin, 4,750,495 für Moore et al, 4,730,389 für Baudino et al, 4,807,629 für Baudino et al, 4,813,421 für Baudino et al und 4,903,701 für Moore et al.
Die Verarbeitung der arterienbezogenen, venösen oder der Drucksignale für das Atrium oder den Ventrikel auf der rechten oder linken Seite, einschließlich der Änderungsrate (dP/dt), sowohl langzeitlich als auch aktuell, der Spitzenamplitudengeschwindigkeit oder des zugehörigen volumetrischen Flusses, kann unter Verwendung von Algorithmen erzielt werden, wie sie in den oben angegebenen Patenten oder im Dokument WO 92/03183 dargelegt sind. In jedem Fall erzeugt die Verarbeitung im Block 30 ein Funktionsoptimierungs-Schrittmacherrate-Regelsignal zum Einstellen des aktuellen Ersatzintervalls, das die asynchrone Schrittmacherrate erstellt.
Beim bevorzugten Schrittmachersystem von Fig. 1 (auch bei den Fig. 2 und 3 als Unterbetriebsartensatz möglicher Betriebsmodi realisierbar) wird das Häufigkeits- oder Kopplungsintervall-Regelsignal für die PESP-Stimulation durch den CSI-Sensor 12 und den Signalverarbeitungsblock 18 errichtet, modifiziert durch den CPI-Sensor 32 und den Signalverarbeitungsblock 30.
In Zusammenhang mit der Erfindung wird das CSI-Signal alleine oder zusammen mit dem CPI-Signal verwendet, um die Ausgabe des gepaarten oder getriggerten Impulses durch den Block 36 proportional zu den erfaßten Belastungs/Funktions-Pegeln zu sperren. So wird daran gedacht, daß bei bestimmten CSI/CPI-Pegeln nicht jeder paarige oder getriggerte Impuls in einer Reihe von Schrittmacher- und Erfassungsereignissen ausgegeben würde. Wenn der Wert CSI ansteigt, würde ein grö ßerer Anteil paariger oder getriggerter Impulse gesperrt werden, so daß der Patient die Effekte der durch PESP-Stimulation erhöhten Herzausgangsleistung genießen könnte, ohne daß Sauerstoffhunger und die zugehörigen Gefahren hervorgerufen werden, daß Anginaschmerzen oder Tachyarrhythmien erzeugt werden.
Alternativ wurde beobachtet, daß das PESP-Ausmaß, d.h. das Ausmaß an Elektroverstärkung vom Intervall des paarigen oder gekoppelten Impulses abhängt. D.h., daß dann, wenn PPI oder TPI (nachfolgend "PPI/TPI") über ein Spitzenansprechintervall verkürzt oder verlängert wird, das Ansprechverhalten hinsichtlich der Kontraktionskraft abnimmt. So wird daran gedacht, den Wert PPI/TPI selbst als Funktion des erfaßten CSI/CPI-Niveaus zu variieren, um den PESP-Effekt und die zugehörige Sauerstoffaufnahme durch den Herzmuskel zu erhöhen oder zu verringern. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es nicht erforderlich, das Verhältnis paariger oder getriggerter zu ungepaarten oder gekoppelten Stimulationsereignissen einzustellen. Es wird auch daran gedacht, daß beide Techniken verwendet werden können, wobei zunächst bevorzugt PPI und/oder TPI oder der Anteil paariger oder getriggerter Impulse zu den gesamten stimulierten oder erfaßten Ereignissen variiert wird.
Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, in der ein Doppelkammer-Demand-Schrittmachersystem dargestellt ist, das die erfindungsgemäße Vorrichtung realisiert. Das System von Fig. 2 ist eine Modifizierung des Systems wie es in der Medtronic- Patentanmeldung WO 92/03183 offenbart ist. Das System von Fig. 2 ist mit einer Mikrocomputerschaltung 114, einer Eingangs/Ausgangs-Schaltung 112, einem Datenkommunikationsbus 130 und residenter Software zum Empfangen und Verarbeiten atrialer und ventrikulärer P-Wellen und R-Zacken realisiert, mit einem Signal, das vom vorstehend angegebenen und einge bauten Sauerstoffsensor zum Messen der Herzmuskelbelastung und von einem Druck- oder Strömungssensor (von Sensoren) zum Messen der Systemfunktionsfähigkeit und zum Steuern der Schrittmacherrate hergeleitet wird, mit einer Antenne 134 und einem Sendeempfänger 136 zum Empfangen von Programmier signalen von einer externen Programmier/Sendeempfänger-Einrichtung (nicht dargestellt) und zum Übertragen von Daten an die Programmier/Sendeempfänger-Einrichtung bei Empfang eines entsprechenden Befehls zum Heraustelemetrieren.
Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist schematisch dargestellt, daß die Schrittmacherschaltung 100 elektrisch über Stimulierzuleitungen 102 und 107 mit einem Patientenherz 104 verbunden ist. Die Zuleitung 102 enthält bipolare Elektroden 103 und 105 an ihrem distalen Ende, und sie ist innerhalb des rechten Ventrikels (RV) des Patientenherzens 104 positioniert. Die Zuleitung 107 enthält ebenfalls bipolare Elektroden 109 und 111, die im rechten Atrium positioniert sind. Die Zuleitungen 102 und 107 können entweder unipolare oder bipolare Elektroden sein, wie es in der Technik wohlbekannt ist. Die Elektroden 103, 105 sowie 109, 111 sind über geeignete Leiter in den Zuleiten 102, 106 über Ausgangskondensatoren 108, 107 mit Eingangs/Ausgangs-Anschlüssen einer Eingangs/Ausgangs-Schaltung 112 verbunden.
Die Eingangs/Ausgangs-Schaltung 112 enthält analoge Betriebseingabe- und -ausgabeschaltungen für eine digitale Steuer- und Timerschaltung 132, die zur Erfassung elektrischer, vom Herz erzeugter Signale, wie der P-Welle und der R-Zacke erforderlich ist, wie auch zum Anlegen atrialer und/oder ventrikulärer Stimulierimpulse an das Herz, um dessen Rate unter Steuerung durch software-realisierte Algorithmen in einer Mikrocomputerschaltung 114 sowie durch einen Datenbus 130 laufenden Steuer- und Datensignale zu steuern.
Die Mikrocomputerschaltung 114 enthält eine außerhalb der Platine befindliche Schaltung 116 und eine auf der Platine befindliche Schaltung 118. Die auf der Platine befindliche Schaltung 116 enthält einen Mikroprozessor 120, eine Systemuhr 122 und einen auf der Platine befindlichen RAM 124 und einen ROM 126. Die außerhalb der Platine befindliche Schaltung 118 enthält eine außerhalb der Platine befindliche RAM/ROM-Einheit 128. Die Mikrocomputerschaltung 114 ist über den Datenkommunikationsbus 130 mit einer bei 132 dargestellten digitalen Steuerungs/Timer-Schaltung verbunden. Die Mikrocomputerschaltung 114 kann aus kundenspezifischen IC-Bauteilen bestehen, die durch Standard-RAM/ROM-Komponenten verstärkt sind. Es ist zu beachten, daß die in Fig. 2 dargestellten elektrischen Komponenten durch eine geeignete Batteriespannungsguelle (nicht dargestellt) von implantierbarer Qualität betrieben werden.
Mit der Eingangs/Ausgangs-Schaltung 112 ist eine Antenne 134 für Aufwärts/Abwärts-Telemetrie über eine als 136 dargestellte HF-Sender/Empfänger-Schaltung (RF TX/RX) verbunden. Das Telemetrieren von sowohl analogen als auch digitalen Daten zwischen der Antenne 134 und einer externen Vorrichtung, wie einer externen Programmiereinrichtung (nicht dargestellt) wird beim bevorzugten Ausführungsbeispiel dadurch erzielt, daß zunächst alle Daten digital codiert werden und sie dann auf einem gedämpften HF-Träger impulspositionsmoduliert werden, wie es im wesentlichen im ebenfalls anhängigen, am 22. Januar 1990 eingereichten US-Patent Nr. 5,127,404 beschrieben ist, das auf die Rechtsnachfolgerin zur vorliegenden Erfindung übertragen ist.
Eine Quarzoszillatorschaltung 138, typischerweise ein quarzgesteuerter Oszillator von 32.768 Hz erzeugt Hauptzeitsteuer-Taktsignale für die digitale Steuerungs/Timer-Schaltung 132. Eine Vref-/Vorspannungsschaltung 140 erzeugt eine stabile Bezugsspannung sowie Vorbelastungsströme für die analogen Schaltungen der Eingangs/Ausgangs-Schaltungen 112. Eine ADC/Multiplexer-Schaltung (ADC/MUX) 142 digitalisiert analoge Signale und Spannungen zum Erzeugen einer Telemetrie- und Austauschzeitpunkt-Anzeigefunktion (EOL). Eine Schaltung zum Rücksetzen beim Spannungseinschalten (POR = power-on-reset) 144 arbeitet als Einrichtung zum Rücksetzen der Schaltung und zugehöriger Funktionen auf einen Vorgabezustand, wenn ein Zustand mit schwacher Batterie erfaßt wird, wie er beim anfänglichen Einschalten der Vorrichtung oder vorübergehend z.B. beim Vorliegen elektromagnetischer Störungen auftritt.
Die Betriebsbefehle zum zeitlichen Steuern des in Fig. 1 dargestellten Schrittmachers werden über den Bus 130 an die digitale Steuerungs/Timer-Schaltung 132 gegeben, in der digitale Timer das Gesamtersatzintervall des Schrittmachers wie auch verschiedene Refraktär-, Austast- und andere zeitliche Fenster (in Fig. 3) dargestellt zum Steuern des Betriebs der Peripheriekomponenten innerhalb der Eingangs/Ausgangs-Schaltung 132 einstellen.
Die digitale Steuerungs/Timer-Schaltung 132 ist mit Meßverstärkern 146, 146' zum Empfangen verstärkter und verarbeiteter Signale zur R-Zacke und zur P-Welle verbunden, wie sie von den Ventrikel- und Atrium-Elektroden 103, 105 sowie 109, 111 über die Zuleitungen 102 bzw. 106 und die Kondensatoren 108 bzw. 107 zur elektrischen Nahfeldaktivität des Patientenherzens 104 empfangen werden. Die Meßverstärker 146, 146' erzeugen Ventrikel-Erfassungs (VS) - und Atrium-Erfas sungs(AS)-Ereignissignale zum Wiedereinstellen der Ersatzintervalltimer innerhalb der Schaltung 132. Die Ausgangsimpulsgeneratoren 150, 150' liefern auf die von der digitalen Steuerungs/Timer-Schaltung 132 erzeugten VP- und AP-Triggersignale hin jedesmal dann, wenn die A-A- und die V-V-Ersatzintervallzeiten für die unteren Rate ablaufen, oder dann, wenn ein von außen übertragener Schrittmacherbefehl empfangen wurde, oder auf andere abgespeicherte Befehle hin, wie es in der Schrittmachertechnik wohlbekannt ist, Ventrikelund Atrium-Schrittmacherstimulierimpulse an das Patientenherz.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Schrittmacher 100 in verschiedenen Nichtdemand-Modi arbeiten, zu denen AAI, ADD, AAT, VVI, VOO und VVT gehören, wie auch in entsprechenden Demandmodi gemäß AAIR, AVOR, AATR, VVIR und VVTR, oder er kann bei bestimmten, nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen als Doppelkammer- DD/DDDR-Schrittmachersystem konfiguriert sein. Ein weiteres Beispiel einer zum Realisieren dieses Teils des Schrittmachers geeigneten Schaltung findet sich in den US-Patenten Nr. 4,596,251 und 4,253,466.
In Zusammenhang mit der Erfindung wird das vom Blutsauerstoff- und/oder Druck- oder Strömungssensor aufgenommene CSI-Sensorsignal, wie es zum Erfassen der Herzmuskelbelastung verwendet wird, zunächst im Block 154 verarbeitet und dann mathematisch in der Schaltung 132 verarbeitet, um ein Regelsignal zu erzeugen, das dazu verwendet wird, das Verhältnis paariger und gekoppelter Schrittmacherereignisse zu den stimulierten und erfaßten Ereignissen insgesamt auszuwählen oder um das Intervall für paarige und getriggerte Schrittmacherimpulse einzustellen.
Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Verwendung eines CPI-Sensors zum Korrelieren der Herzausgangsleistung mit dem Bedarf an sauerstoffangereichertem Blut, kann derselbe mit einer Verarbeitungs/Verstärkungs-Schaltung 152 zum Empfangen, Verstärken und Verarbeiten von Sensorausgangssignalen von einem der vorstehend angegebenen CPI-Sensoren verbunden sein.
In Zusammenhang mit der Erfindung kann es auch erwünscht sein, abgespeicherte Datenbanken zur Korrelation der Ausgangssignale der beiden Sensoren zu entwickeln, die das Niveau der Patientenaktivität zu den Ausgangssignalen des Sauerstoff- oder Druck- oder Strömungssensors widerspiegeln, für anschließendes Heraustelemetrieren und zur Analyse. Z.B. können die Sauerstoff-, Druck- und Strömungssignale vom ersten Sensor, die Werte aufweisen, die dauernd auf einem Extremwert des erwarteten Bereichs liegen, mit den Signalen des zweiten Sensors korreliert werden, um sicherzustellen, daß die Sensoren korrekt arbeiten, oder um eine sensor-erfaßte Herzbelastung mit der Herzausgangsleistung bei den dann herrschenden Verhältnissen paariger und gekoppelter Stimulierereignisse zu ungepaarten und gekoppelten Ereignis sen zu korrelieren. So können die Sensoren für Funktionen und Daten sorgen, die zusätzlich zur Hauptfunktion vorliegen, und sie können Daten sammeln, die das Einstellen des Verhältnisses paariger oder gekoppelter Stimulation zu den insgesamt erfaßten oder stimulierten Ereignissen unterstützen.
Ein zeitbezogenes Diagramm zum System von Fig. 2 ist in Fig. 3 dargestellt, in der die Atriumsaktivität und -intervalle über der horizontalen Zeitlinie dargestellt sind und Ventrikelaktivität und -intervalle unter der Linie dargestellt sind. Ein Satz von Betriebsmodi und programmierbare Parameter für das Schrittmachersystem und das zeitliche Diagramm folgt. In dieser Auflistung bezieht sich Kanal 1 auf den Atriumskanal und Kanal 2 bezieht sich auf den Ventrikelkanal, was für alle aufgelisteten Parameter gilt.
Gemäß Fig. 3 arbeitet der Schrittmacher bei einem Grund-Ersatzherzschlagsintervall (EBI = escape beat interval) , das durch einen auf den Puls reagierenden Algorithmus einge stellt oder programmiert werden kann. Die Impulseigenschaften (Amplitude und Breite) der Ersatzimpulse (EP1 und EP2) sollten programmierbar sein. Ein "paariger Impuls" oder ein "getriggerter Impuls" (oder gekoppelter Impuls) sollte jeweils ein programmierbares Intervall (PPI) bzw. (TPI) nach der Ausgabe eines Ersatzimpulses ausgegeben werden (bei diesem Ausführungsbeispiel variieren die Intervalle nicht als Funktion des Ausgangssignals des Herzbelastungssensors). Die Impulsbreite und -amplitude des paarigen Impulses sollten programmierbar sein. Wenn Doppelkammerbetrieb des Schrittmachers ausgewählt ist, sollte ein Doppelkammerintervall (AV- Intervall)-Timer zum Zeitpunkt eines erfaßten Ereignisses (S1) im Kanal 1 oder bei Ausgabe eines Ersatzimpulses (EPI) im Kanal 1 starten. Wenn dieser Timer abläuft, sollte das Ersatzintervall (EP2) im Kanal 2 ausgegeben werden. Eine Austastperiode (BP1) sollte im Kanal 1 immer dann aktiviert werden, wenn ein Stimulierimpuls im Kanal 2 ausgegeben wird, und im Kanal 2 sollte eine Austastperiode (BP2) immer dann aktiviert werden, wenn ein Stimulierimpuls im Kanal 1 ausgegeben wird. Die Austastperiode kann die Refraktärperioden überlappen und für ähnliche Funktionen sorgen.
Die programmierbaren Eigenschaften für das System der Fig. 2 und 3, wie sie nachfolgend dargelegt sind, sind: MIN, MAX, INKREMENT, NOMINALWERT.

S1: ERFAßTES EREIGNIS, KANAL 1.

Wenn ein erfaßtes Ereignis in diesem Kanal auftritt, geschieht das Folgende:
Rücksetzen des Timers EBI1,
Rücksetzen des Timers TPI1,
Rücksetzen des Timers RP1,
Rücksetzen des Timers DCI (wenn das FLAG DC den Wert JA hat)
Die Empfindlichkeit dieses Kanals ist programmierbar:
0,01, 5,0, 0,01, 0,25 (V)

TP1: GETRIGGERTER IMPULS, KANAL 1.

Der getriggerte Impuls ist der Impuls, der auf ein erfaßtes Ereignis folgend ausgegeben wird. Der getriggerte Impuls folgt dem erfaßten Ereignis nach dem Intervall TPI1. Der getriggerte Impuls wird nur dann ausgegeben, wenn das FLAG CH1 den Wert JA hat. Wenn ein Impuls TP1 ausgegeben wird, geschieht das Folgende:
Rücksetzen des Timers RP1,
Rücksetzen des Timers BP2,
Die TP1-Eigenschaften sind programmierbar:
PW: 0,01, 5,00, 0,01, 0,50 (ms)
PA: 0,10, 10,0, 0,10, 1,00 (V)

TPI1: GETRIGGERTES IMPULSINTERVALL, KANAL 1.

Das getriggerte Impulsintervall ist die Zeit ab einem erfaßten Ereignis bis zur Ausgabe eines getriggerten Impulses, TP1. Das getriggerte Impulsintervall beginnt zum Zeitpunkt der Erfassung eines erfaßten Ereignisses, S1. Rücksetzen er folgt durch Erfassen eines anderen erfaßten Ereignisses vor Ablauf des Intervalls TPI1 und Ausgabe des getriggerten Impulses.

EP1: ERSATZIMPULS, KANAL 1.

Der Ersatzimpuls ist der Impuls, wie er folgend auf den zeitlichen Ablauf des Ersatzintervalls EBI1 ausgegeben wird.
Wenn ein Impuls EP1 ausgegeben wird, geschieht das Folgende:
Rücksetzen des Timers EBI1,
Rücksetzen des Timers TPI1,
Rücksetzen des Timers RP1,
Rücksetzen des Timers BP1,
Rücksetzen des Timers DCI (wenn das FLAG DC den Wert JA hat)
Die EP1-Eigenschaften sind programmierbar:
PW: 0,01, 5,00, 0,01, 0,50 (ms)
PA: 0,10, 10,0, 0,10, 1,00 (V)

PP1: PAARIGER IMPULS, KANAL 1.

Der paarige Impuls wird folgend auf ein Ersatzintervall ausgegeben. Der paarige Impuls folgt dem Ersatzintervall nach dem Intervall PPI1. Der paarige Impuls wird nur dann ausge geben, wenn das FLAG CH1 den Wert JA hat. Wenn ein Impuls PP1 ausgegeben wird, geschieht das Folgende:
Rücksetzen des Timers RP1,
Rücksetzen des Timers BP2,
Die PP1-Eigenschaften sind programmierbar:
PW: 0,01, 5,00, 0,01, 0,50 (ms)
PA: 0,10, 10,0, 0,10, 1,00 (V)

PPI1: INTERVALL DES PAARIGEN IMPULSES, KANAL 1.

Das Intervall für den paarigen Impuls ist die Zeit ab der Ausgabe des Ersatzimpulses, EP1, bis zur Ausgabe des paangen Impulses, PP1. Das Intervall des paarigen Impulses beginnt zum Zeitpunkt der Ausgabe von EP1. Es wird beim Erkennen eines erfaßten Ereignisses vor Ablauf des Intervalls PPI1 und Ausgabe des paarigen Impulses oder zum tatsächlichen Zeitpunkt der Ausgabe von PP1 rückgesetzt

RP1: REFRAKTÄRPERIODE, KANAL 1.

Die Refraktärperiode ist die Periode, die auf ein erfaßtes Ereignis oder einen Stimulierimpuls folgt, während der kein zusätzliches erfaßtes Ereignis auftreten kann. Der Timer für diese Periode wird durch folgendes gestartet: ein erfaßtes Ereignis S1; einen getriggerten Impuls TP1; einen Ersatzimpuls EP1; oder einen paarigen Impuls PP1.
RP1 ist programmierbar: 0,00, 500, 10,0, 100 (ms)

BP1: AUSTASTPERIODE, KANAL 1.

Die Austastperiode ist die Zeit, während der ein erfaßtes Ereignis nicht auftreten kann (der Meßverstärker ist ausgetastet). Es beginnt zum Zeitpunkt der Ausgabe eines getrig gerten Impulses im Kanal 2, TP2, bei einem Ersatzimpuls im Kanal 2, EP2, oder bei einem paarigen Impuls im Kanal 2, PP2. Die Periode BP1 ist irrelevant, wenn der Kanal 2 nicht zur Stimulation verwendet wird.
Das Intervall BP1 ist programmierbar: 0,00, 20,0, 0,10, 10, (ms)

IBI1: EIGENTLICHES HERZSCHLAGINTERVALL, KANAL 1.

Dieses Intervall ist die Zeit zwischen natürlich vorhandenen Ereignissen. Sie wird durch die Vorrichtung nicht gestoppt.

EBI1: ERSATZ-HERZSCHLAGINTERVALL, KANAL 1.

Das Ersatz-Herzschlagintervall ist das grundliegende, maximal zulässige Intervall zwischen Ereignissen im Kanal 1. Der Ersatz-Herzschlagintervalltimer wird durch die Erkennung eines erfaßten Ereignisses, S1, oder durch die Ausgabe eines Ersatz impulses, EP1, rückgesetzt Das Ersatz-Herzschlagintervall wird als 60.000/Grundersatzrate berechnet. Die Grundersatzrate ist programmierbar: 30, 250, 5, 70 (Schläge pro Minute)

EIGENSCHAFTEN DES KANALS 2

S2: ERFAßTES EREIGNIS, KANAL 2.

Wenn ein erfaßtes Ereignis in diesem Kanal auftritt, geschieht das Folgende:
Rücksetzen des Timers EBI2,
Rücksetzen des Timers TPI2,
Rücksetzen des Timers RP2.
Die Empfindlichkeit dieses Kanals ist programmierbar: 0,01, 5,0, 0,01, 0,25 (V)

TP2: GETRIGGERTER IMPULS, KANAL 2.

Der getriggerte Impuls ist der folgend auf ein erfaßtes Ereignis ausgegebene Impuls. Der getriggerte Impuls folgt dem erfaßten Ereignis nach dem Intervall TPI2. Der getriggerte Impuls wird nur dann ausgegeben, wenn das FLAG CH2 den Wert JA hat. Wenn ein Impuls TP2 ausgegeben wird, geschieht das Folgende:
Rücksetzen des Timers RP2,
Rücksetzen des Timers BP1,
Die Eigenschaften von TP2 sind programmierbar:
PW: 0,01, 5,00, 0,01, 0,50 (ms)
PA: 0,10, 10,0, 0,10, 1,00 (V)

TPI2: INTERVALL DES GETRIGGERTEN IMPULSES, KANAL 2.

Das Intervall des getriggerten Impulses ist die Zeit ab einem erfaßten Ereignis bis zur Ausgabe eines getriggerten Impulses, TP2. Das Intervall des getriggerten Impulses beginnt zum Zeitpunkt der Erkennung eines erfaßten Ereignisses, S2. Es wird bei Erkennung eines anderen erfaßten Ereignisses vor Ablauf des Intervalls TPI2 und Ausgabe des getriggerten Impulses rückgesetzt

EP2: ERSATZIMPULS, KANAL 2.

Der Ersatzimpuls ist der Impuls, der folgend auf den zeitlichen Ablauf des Ersatzintervalls EVI1 ausgegeben wird. Wenn ein Impuls EP1 ausgegeben wird, geschieht das Folgende:
Rücksetzen des Timers EBI2,
Rücksetzen des Timers TPI2,
Rücksetzen des Timers RP2,
Rücksetzen des Timers BP1,
Die Eigenschaften von EP2 sind programmierbar:
PW: 0,01, 5,00, 0,01, 0,50 (ms)
PA: 0,10, 10,0, 0,10, 1,00 (V)

PP2: PAARIGER IMPULS, KANAL 2.

Der paarige Impuls ist der folgend auf einen Ersatzimpuls ausgegebene Impuls. Der paarige Impuls folgt dem Ersatzimpuls mit dem Intervall PPI2. Der paarige Impuls wird nur dann ausgegeben, wenn das FLAG CH2 den Wert JA hat. Wenn der Impuls PP2 ausgegeben wird, geschieht das Folgende:
Rücksetzen des Timers RP2,
Rücksetzen des Timers BP1,
Die Eigenschaften von PP2 sind programmierbar:
PW: 0,01, 5,00, 0,01, 0,50 (ms)
PA: 0,10, 10,0, 0,10, 1,00 (V)

PPI2: INTERVALL DES PAARIGEN IMPULSES, KANAL 2.

Das Intervall des paarigen Impuls ist die Zeit ab der Ausgabe des Ersatzimpulses, EP2, bis zur Ausgabe des paangen Impulses, PP2. Das Intervall des paarigen Impulses beginnt zum Zeitpunkt der Ausgabe von EP2. Es wird beim Erkennen eines erfaßten Ereignisses vor Ablauf des Intervalls PPI1 und Ausgabe des paarigen Impulses oder zum tatsächlichen Zeitpunkt der Ausgabe von PP2 rückgesetzt

RP2: REFRAKTÄRPERIODE, KANAL 2.

Die Refraktärperiode ist die Periode folgend auf ein erfaßtes Ereignis oder einen Stimulierimpuls, in der zusätzliches erfaßtes Ereignis auftreten kann. Der Timer für diese Periode wird durch folgendes gestartet: ein erfaßtes Ereignis S2; einen getriggerten Impuls TP2; einen Ersatzimpuls EP2; oder einen paarigen Impuls PP2.
RP2 ist programmierbar: 0,00, 500, 10,0, 100 (ms)

BP2: AUSTASTPERIODE, KANAL 2.

Die Austastperiode ist die Zeit, während der kein erfaßtes Ereignis auftreten kann (der Meßverstärker ist ausgetastet).
Es beginnt zum Zeitpunkt der Ausgabe eines getriggerten Impulses im Kanal 2, TP1, eines Ersatzimpuls im Kanal 1, EP1, oder eines paarigen Impuls im Kanal 1, PP1. BP2 ist irrelevant, wenn der Kanal 1 nicht zur Stimulation verwendet wird.
Das Intervall BP2 ist programmierbar: 0,00, 20,0, 0,10, 10,0 (ms)

IBI2: EIGENTLICHES HERZSCHLAGINTERVALL, KANAL 2.

EBI2: ERSATZ-HERZSCHLAGINTERVALL, KANAL 2.

Das Ersatz-Herzschlagintervall ist das grundliegende, maximal zulässige Intervall zwischen Ereignissen im Kanal 1. Der Ersatz-Herzschlagintervalltimer wird durch die Erkennung eines erfaßten Ereignisses, S1, oder durch die Ausgabe eines Ersatzimpulses, EP1, rückgesetzt Das Ersatz-Herzschlagintervall wird als 60.000/Grundersatzrate berechnet. Die Grundersatzrate ist programmierbar: 30, 250, 5, 70 (Schläge pro Minute)
Eine Anwendung des Systems, wie es in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist die Elektroverstärkung der Kontraktion der Atriumskammern aufgrund der PESP-Stimulation der Atrien, um das Unvermögen der Atrien zu überwinden, ausreichend kräftig dafür zu kontrahieren, daß die Ventrikel gefüllt werden, die durch kongestive Herzfehler verdickt wurden, für anschließendes Ausstoßen von Blut in die Arteriensysteme. Patienten mit kongestivem Herzfehler leiden häufig an unzureichender Herzausgangsleistung aufgrund des unzureichenden Füllens des Ventrikels. Um diesen Zustand zu behandeln, wird vorgeschlagen, paarige und getriggerte Stimulationsimpulse PP1, TP1 mit einem Kopplungsintervall TPI1, PPI1, das zum Triggern eines atrialen PESP-Effekts ausreichend lang ist, jedoch so kurz ist, daß keine Leitung zum Ventrikel erfolgt und ein ventrikulärer PESP-Effekt ausgelöst würde, an das rechte Atrium zu legen. Auf diese Weise wird die atriale Füllung der Ventrikel verstärkt, während der Sauerstoffaufnahmebedarf nicht so deutlich erhöht ist, wie dies bei ventrikulärem PESP-Effekt der Fall ist. Der im Koronarsinus liegende CSI-Sensor spiegelt immer noch das Ausmaß an Sauerstoffverarmung aufgrund des atrialen PESP-Effekts wider, das dazu verwendet werden kann, daß Kopplungsintervall und/oder das Verhältnis paariger und gekoppelter atrialer Stimulations-P-P-Intervallen zu den gesamten P-P-Intervallen zu modulieren.
Bei einer anderen Anwendung wird vorgeschlagen, gepaarte und getriggerte Stimulationsimpulse PP2, TP2 auch an den rechten Ventrikel zu geben, mit oder ohne atriale Stimulationsimpulse PP1, TP1, und zwar bei solchen Patienten, bei denen eine elektrophysiologische Prüfung der Anwendung derartiger Stimulation anzeigt, daß synchrone atriale und ventrikuläre PESP-Effekte für vorteilhafte Zunahme der Herzausgangsleistung sorgen, wie sie durch das Sensorausgangssignal und einen Algorithmus zum Vermeiden von Angina und anderer Belastung des Herz-Kreislauf-Systems wirkungsvoll moduliert werden kann.
Bei diesen Anwendungen, und bei der bereits beschriebenen Anwendung existiert die Möglichkeit, daß die Intervalle PPI1, PPI2 sowie TPI1, TPI2 zur Realisierung von PESP-Effekten unangemessen und unwirksam sind. So wird auch vorgeschlagen, daß ein Bündel von "n" voneinander beabstandeten Schrittmacherimpulsen PP1n, PP2n, Tp1n, TP2n erzeugt wird und so angelegt wird, daß das Ende der paarigen und getriggerten Intervalle eingeklammert wird, um sicherzustellen, daß mindestens einer der Impulse wirksam ist. Darüber hinaus wird daran gedacht, daß der verwendete Algorithmus auch ein Selbstüberprüfungsmerkmal enthalten kann, das die tatsächlichen atrialen und ventrikulären Refraktärperioden auf eine Weise ermittelt, wie sie im US-Patent Nr. 4,280,502 beschrieben ist. Darüber hinaus können das Ausgangssignal des CSI-Sensors, das Zunahmen der Sauerstoffaufnahme widerspiegelt, und/oder das Ausgangssignal des CPI-Sensors, das den ventrikulären oder Arteriendruck widerspiegelt, die das PESP-Funktionsvermögen widerspiegeln, in einem Testmodus einer Reihe paariger und getriggerter Intervalle erfaßt werden, um die tatsächlichen Kopplungsintervalle für anschließende klinische Verwendung zu erkennen.
In Zusammenhang mit dem Doppelkammer-Schrittmachersystem von Fig. 2 ist es erwünscht, paarige oder getriggerte atriale Stimulation unter Beobachtung durch einen Arzt zu verwenden und zu erfassen, ob sie PESP im Ventrikel auslöst. In diesem Zusammenhang kann durch den Meßverstärker 146 ein ventrikuläres EGM erfaßt werden und nach außen telemetriert werden, wenn paarige oder gekoppelte atriale Stimulation in einem vorübergehenden Testmodus angewiesen wird. Wenn ein ventrikulärer PESP-Effekt bei atrialer Stimulation mit bestimmten Intervallen beobachtet wird, kann der Schrittmacher so programmiert werden, daß er mit diesen Intervallen arbeitet. Alternativ können erfaßte Intervalle, die keinen ventrikulären PESP-Effekt auslösen, dazu verwendet werden, die Vorrichtung so zu programmieren, daß sie nur für atriale Verstärkung sorgt.
Wenn durch atriale Stimulation kein PESP-Effekt im Ventrikel ausgelöst werden kann, kann der Schrittmacher so programmiert werden, daß er für periodische atriale und ventrikuläre, sequentielle paarige und getriggerte Stimulation sorgt (erneut anfangs in einem vorübergehenden Testmodus), um die Vorteile periodischer PESP-Stimulation zu erlangen. In jedem Fall steht das Verhältnis von Ersatzintervallen, die durch paarige oder getriggerte Schrittmacherimpulse beendet werden, zu den gesamten Ersatzintervallen unter der Steuerung durch den Sensorsteueralgorithmus.
Wie oben angegeben, verringert paarige und getriggerte Stimulation auch wirkungsvoll die spontane Herzrate, und sie wurde bei Antitachyarrhythmie-Vorrichtungen in weitem Umfang verwendet. Patienten, die aus dem PESP-Effekt Nutzen ziehen, unterliegen auch der Gefahr, daß sie spontane oder durch die Stimulation ausgelöste bösartige Arrhythmien erleiden. Demgemäß ist es erwünscht, für unterstützende Antitachyarrhythmie-Stimulationstherapien zu sorgen. Umgekehrt ist es erwünscht, die Verwendung derartiger Antitachyarrhythmie- Steuervorrichtungen so zu erweitern, daß eine Kombination aus leistungsfähigen Therapien für Patienten geschaffen ist, die sowohl unter Herzinsuffizienz als auch -instabilität leiden.
Es wird nun auf die Fig. 4 Bezug genommen, die ein Blockdiagramm der Hauptkomponenten einer automatischen, implantierbaren Vorrichtung zum Erkennen und Behandeln von Brady- und Tachy-Arrhythmien zeigt, in die das erfindungsgemäße System eingebaut werden kann. Es wird daran gedacht, eine derartige Vorrichtung mit analogen und digitalen Mikroschaltungen zu realisieren, gesteuert durch einen zentralen Mikroprozessor/Speicher-Block 210, der durch Spannungsquellen im Block 212 durch hohe Spannungen (für Kardioversion und Defibrillation) und niedrige Spannungen (für die restliche Schaltungsanordnung zu Schrittmachertherapien) betrieben wird. Der Hochspannungs-Impulsgeneratorblock 214 könnte eine Kardioversions/Defibrillations-Impulsgeneratorschaltung enthalten, die über Ausgangsanschlüsse mit zwei oder. mehr Kardioversions-/Defibrillations-Elektroden verbunden, um synchronisierte Kardioversions- oder unsynchronisierte Defibrillationsschocks an die Elektroden anzulegen, die auf in der Technik wohlbekannte Weise im oder um das Herz herum liegen.
Es wird daran gedacht, daß die in Fig. 4 dargestellte implantierbare Vorrichtung gesteuert durch ein residentes Betriebsprogramm oder Software im Speicher innerhalb des Mikroprozessor/Speicher-Blocks 210 arbeitet und durch eine externe Programmier/Empfänger-Einrichtung (in Fig. 4 nicht dargestellt) programmierbar ist, die mit der implantierbaren Vorrichtung über Hochfrequenzenergie kommuniziert, die mittels einer Antenne 216 unter der Steuerung des Programmierund Datenübertragungsblocks 218 und durch einen Reedschalter 220, der auf einen äußeren Magneten anspricht, empfangen oder gesendet wird. Der Programmier- und Datenübertragungsblock 218 könnte Programmieranweisungen vom oben aufgelisteten Typ empfangen und sie zum Speicher innerhalb des Mikroprozessor/Speicher-Blocks 210 leiten, wie er auch innerhalb des Speicherblocks 210 abgespeicherte Daten sowie ein Elektrogramm, das die atriale und ventrikuläre Aktivität des Patienten widerspiegelt, auf in der Schrittmachertechnik wohlbekannte Weise übertragen könnte.
Die zeitliche Steuerung aller Verarbeitungsfunktionen, einschließlich der Bestimmung atrialer und ventrikulärer Zykluslängen wird durch Systemtakte innerhalb des Mikroprozessors/Speichers 210 gesteuert, der durch einen Quarzoszillator 222 auf eine Weise betrieben wird, wie sie im Stand der Technik zu implantierbaren, digitalen Schrittmachern wohlbekannt ist.
Die Schrittmachersignal-Verarbeitungsblöcke von Fig. 4 umfassen den Isolier/Schutz- oder Schnittstellenblock 224, der so arbeitet, daß er atriale oder ventrikuläre Schrittmacher- Stimulierimpulse vom Schrittmacherimpulsgenerator-Block 226 zu jeweiligen atrialen und ventrikulären Ausgangsanschlüssen leitet, die ihrerseits über die Schrittmacherzuleitungen mit den bipolaren Schrittmacherelektroden verbunden sind, die im oder nahe am Atrium und dem Ventrikel des Herzens liegen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Außerdem koppelt die Schnittstelle 224 (wenn sie nicht ausgetastet ist) die atrialen und ventrikulären Elektrogramme an den Meßverstärkerblock 228. Die Schnittstelle 224 wird ausgetastet oder vom Durchleiten irgendwelcher durch die atrialen und ventrikulären Stimulier/Erfassungs-Elektroden an den Meßverstärkerblock 228 während kurzer Austastintervalle gehindert, die auf die Ausgabe eines atrialen oder ventrikulären Schrittmacher-Stimulierimpulses auf in der Schrittmachertechnik wohlbekannte Weise folgen.
Der Mikroprozessor/Speicher 210 reagiert auf atriale (A) und ventrikuläre (V) Erfassungs(S)-Signale dadurch, daß er zweckdienliche atriale und ventrikuläre Refraktär- und Austastintervalle erzeugt, die ihrerseits während bestimmter zeitlicher Fenster, wie sie auf ein jeweiliges AS- und VS- Signal auf in der Schrittmachertechnik wohlbekannte Weise folgen, an den Meßverstärkerblock 211 gegeben werden.
Ferner trennt die Schnittstelle 224 die Stimulier/Erfassungs-Elektroden während der Ausgabe für eine kurze Zeitspanne nach der Ausgabe eines Kardioversions/Defibrillations-Schocks durch Anlegen eines Steuersignals an die Schnittstelle 224 durch den Kardioversions-Defibrillations- Impulsgeneratorblock 214, oder sie schließt sie kurz, wie es in der Technik bekannt ist.
Die Signale zu P-Wellen und R-Zacken, wie sie über die Schnittstelle 224 zu den Meßverstärkern 228 übertragen werden, werden verstärkt und geformt, um die atrialen und ventrikulären Erfassungsereignissignale AS bzw. VS zu erzeugen, die an den Mikroprozessor-Speicher 210 geleitet werden, um die atrialen und ventrikulären Zykluslängen, das AV-Verzögerungsintervall, die Intervalle für paarige und gekoppelte Schrittmacherimpulse sowie andere, oben beschriebene Intervalle und Parameter herzuleiten, um die erfindungsgemäßen Funktionen der Vorrichtung auszuführen. Das weitere Signal vom Signalprozessorblock 254 für den physiologischen Sensor, das für die Sauerstoffsättigung und/oder den Blutdruck und/oder die Blutströmung repräsentativ ist, wird ebenfalls an den Mikroprozessor/Speicher 210 gegeben, um die Bradyarrhythmie-Schrittmacherrate im DDDR oder einem anderen Demand-Betriebsmodus zu kontrollieren, um die Erkennung von Tachyarrhythmien zu verbessern und um das Verhältnis paariger und gekoppelter Schrittmacherimpulse zu den gesamten Schrittmacherimpulsen zu kontrollieren.
Es wird daran gedacht, daß das in Fig. 4 dargestellte System so programmiert wird, daß es gemäß einem beliebigen der bekannten Bradykardie-Einzel- oder -Doppelkammer-Schrittmachermodi arbeitet. Das Signal vom physiologischen Sensor kann dazu verwendet werden, die atrialen und ventrikulären Ersatzintervalle zu modifizieren, um einen bestimmten Bereich atrialen und ventrikulären Schrittmacherbetriebs abhängig vom Niveau der Patientenaktivität auf eine Weise zu ermöglichen, wie sie in der Bradykardie-Schrittmachertechnik wohlbekannt ist. Es reicht darauf hinzuweisen, daß atriale und ventrikuläre Ersatzintervalle, wie sie im Speicher errichtet sind, mit atrialen und ventrikulären Zykluslängen, wie sie bei einem Patient angetroffen werden, verglichen werden, und dann, wenn ein Bradykardiezustand existiert, der Mikroprozessor/Speicher 210 atriale und ventrikuläre Schrittmacher-Triggersignale AT und VT über einen analogen Ratenbegrenzerblock 230 an den Schrittmacherimpulsgenerator 226 gibt, der dadurch reagiert, daß er die jeweiligen A- und V-Schrittmachersignale erzeugt. Der analoge Ratenbegrenzer 230 arbeitet so, daß er atriale und ventrikuläre Schrittmacherraten auf eine sichere, hohe Rate begrenzt und dann zu einem Verhalten mit zweckdienlicher oberer Rate führt, wenn die spontane Atrialrate die programmierte Oberratengrenze überschreitet, wie dies, wie oben beschrieben, in Beziehung zum zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung steht.
Es wird nun auf Fig. 5 Bezug genommen, in der eine detaillierte schematische Ansicht der Belastungssignal- und Sensorsignal-Verarbeitungsblöcke 18/154/254 sowie 34/152/252 der vorangehenden Figuren dargestellt ist, die im wesentlichen Fig. 4 des oben angegebenen Patents '807 entspricht. Die z.B. vom Sauerstoffsensor empfangene Analogsensorinformation ist einfach ein Signal mit einer Spannung, die proportional zum Prozentsatz der Konzentration molekularen Sauerstoffs im koronaren, venösen Blut in oder nahe dem Koronarsinus ist. Der Verstärker 172 verarbeitet das analoge Signal und skaliert es zur Eingabe in einen 6-Bit-A/D-Umsetzer 176 über eine Leitung 182. Das verarbeitete analoge Signal wird durch den 6-Bit-A/D-Umsetzer 176 in ein digitales Signal umgesetzt, das über ein Kabel an eine 6-Bit-Latchstufe (nicht dargestellt) übertragen wird. Das Datenbereitschaftsausgabesignal wird über einen Leiter 182a des Kabels 182 geliefert, um eine 6-Bit-Latchstufe 160 zu löschen. Das Datenbereitschaftssignal wird durch eine Verzögerungsstufe 178 verzögert und über einen anderen Leiter des Kabels 182a ausgegeben, um den 6-Bit-Datenwert in die 6-Bit-Latchstufe 160 einzuschreiben. Ein Taktgeber 174 liefert ein Umsetzsignal an den 6-Bit-A/D-Umsetzer 176. Der Taktgeber 174 kann periodisch mit der Ausgabe paariger oder getriggerter Stimulation getriggert werden, wie dies nachfolgend in Verbindung mit den Fig. 6 und 7 beschrieben wird. So wird das eintreffende analoge Signal in ein 6-Bit-Datensignal umgesetzt, das in den Systemen der Fig. 1 und 4 in Verbindung mit einem System des in Fig. 6 veranschaulichten Typs verwendet werden kann, um das Verhältnis der Ausgabe paariger oder getriggerter Impulse zur Anzahl aufeinanderfolgender erfaßter oder stimulierter Ereignisse zu kontrollieren, die die A-A oder V-V Intervalle zurücksetzen
Es wird nun auf Fig. 6 Bezug genommen, in der ein vereinfachter Algorithmus zum Einstellen des Verhältnisses paanger und gekoppelter Schrittmacherimpulse zu den gesamten Herzschlägen bei der Stimulierrate zur Verwendung in Verbindung mit einem beliebigen der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele dargestellt ist. In Fig. 6 sind, in einem Block 300, die Intervalle diejenigen, die oben für mindestens ein Einzelkammer-Schrittmachersystem, wie das System mit dem Kanal 1 oder das atriale Schrittmachersystem spezifiziert sind. In einem Block 302 wird der Zeitablaufzähler für EB1 gestartet. Gleichzeitig wird der Zähler von seinem vorangehenden Zähiwert, der im Block 300 auf einen Anfangswert gesetzt wurde, in einem Block 304 dekrementiert. In einem Block 308 wartet der Algorithmus auf die Erkennung eines erfaßten Ereignisses im Kanal 1 während des Zeitablaufs des Ersatzintervalls EB1, und wenn ein Signal S1 erkannt wird, bevor der Zeitablauf erfolgt, wird der Inhalt des Zählers im Block 308 untersucht. Wenn der Zählwert im Block 308 ein anderer als null ist, geht der Algorithmus zurück, um im Block 302 den Ersatzintervall-Zeitablauf für EB1 zu starten.
Wenn vor dem Zeitablauf des Intervalls EB1 kein Signal S1 erkannt wird, wird der Schrittmacherimpuls EP1 in einem Block 310 ausgegeben. Gleichzeitig wird erneut der Zählwert in einem Block 312 untersucht und wenn er nicht null ist, geht das Programm erneut zum Block 304 zurück.
Wenn in einem der Fälle der Zählwert im Zähler nicht den Wert null hat, wird entweder ein paariger oder gekoppelter Impuls PP1, TP1 ausgegeben, wie dies in Blöcken 314, 316 angegeben ist.
Zu einem geeigneten Zeitpunkt nach der Ausgabe des paarigen oder gekoppelten Impulses wird der Sensortaktgeber 174 von Fig. 5 in einem Block 318 aktiviert, um den Sauerstoffsensorwert auf eine Weise abzutasten und umzusetzen, wie er in den hier eingeschlossenen US-Patenten Nr. 4,467,807 für Bomzin und 4,570,495 für Moore et al beschrieben ist. Nachdem das Analogsensorsignal in einen digitalen Wert umgesetzt ist, wird es in einem Block 320 mit einer Tabelle von Zählerwerten in einem Nachschlagediagramm verglichen, das auf den Beziehungen beruht, wie sie in Fig. 6 hinsichtlich der aktuellen Herzrate veranschaulicht sind, um eine Zahl zu erzeugen, auf die der Zähler in einem Block 322 gesetzt wird. Nachdem der Zähler im Block 322 eingestellt ist, schleift das Programm zurück, um den Zeitablauf für EB1 im Block 302 zu starten.
Danach wird, wenn die Ersatzintervalle abgelaufen sind, der Zähler dekrementiert, bis er erneut null erreicht, woraufhin ein paariger oder gekoppelter Schrittmacherimpuls ausgegeben wird. Der in Fig. 6 veranschaulichte Algorithmus würde für einen ventrikulären Kanal, oder Kanal 2, im wesentlichen in verdoppelter Weise vorliegen, wenn dieser bei einem der oben angegebenen Systeme aktiviert wäre.
Fig. 7 zeigt ein weiteres Flußdiagramm zu einem Ablauf zur Realisierung des sensor-gesteuerten PESP-Merkmals bei einer Herzstimuliereinrichtung.
Die beabsichtigte Realisierung eines sensor-gesteuerten PESP-Merkmals erfordert es, daß für jede der Steuerungsvariablen Grundliniendaten verfügbar sind, die einen Langzeit- Mittelwert für den Herzfunktionsindex (CPI) und den Herzbelastungsindex (CSI) repräsentieren. Die Grundlinienwerte dienen als Bezugswerte, an denen die aktuellen, kurzzeitigen Abtastwerte für die Variable geprüft werden können. Die Grundlinienmessungen können kontinuierlich erfolgen, solange PESP nicht aktiviert ist, oder periodisch, wenn der Grundlinientimer abläuft (Block 204); für kontinuierlichen Betrieb wäre dieser Timer auf eine sehr kurze Zeit, praktisch null, eingestellt.
Wenn die PESP-Option das erstemal innerhalb der Stimuliereinrichtung eingeschaltet wird, werden in einem Block 400 alle erforderlichen Parameter für den Algorithmus initialisiert.
Ein Block 404 ist der tatsächliche Block, in dem die Grundlinien- oder Langzeit-Mittelwerte für CPI und CSI erfaßt und berechnet werden. Die Langzeit-Mittelwerte können laufende Mittelwerte zu n Abtastwerten, laufende Mittelwerte zu n Zeitpunkten, diskrete Mittelwerte für n Abtastwerte oder diskrete Mittelwerte für n Zeitpunkte sein.
In einem Block 406 wird der aktuelle Wert für den Parameter CPI gemessen. Der aktuelle Wert kann ein einzelner Abtastwert oder ein Kurzzeit-Mittelwert der Variablen CPI sein. Der Kurzzeit-Mittelwert kann ein laufender Mittelwert für n Abtastwerte, ein laufender Mittelwert für n Zeitpunkte, ein diskreter Mittelwert für n Abtastwerte oder ein diskreter Mittelwert für n Zeitpunkte sein.
In einem Block 408 erfolgt ein Vergleich zwischen dem aktuellen Wert CPI und dem Grundlinienwert für CPI. Wenn die Differenz größer als ein vorgegebener Wert ist, erfolgt eine Entscheidung zum Aktivieren des PESP-Merkmals. Falls nicht, bleibt das Merkmal abgeschaltet und das System kehrt zum Block 402 zurück. Der Schwellenwert kann eine voreingestellte Absolutdifferenz zwischen dem aktuellen und dem Grundlinienwert für CPI sein, oder eine voreingestellte prozentuale Differenz zwischen dem aktuellen und dem Grundlinienwert für CPI.
In einem Block 410 wird das Merkmal PESP aktiviert und gekoppelte/paarige Stimulation beginnt mit den Anfangswerten für das Intervall des getriggerten Impulses (TPI) und des Intervalls für paarige Impulse (PPI). Das anfänglidhe TPI- und PPI-Verhältnis ist 1 : 1, d.h., daß für jeden Schlag PESP besteht. Die Grundschrittmacherrate läuft mit dem anfänglichen Ersatz-Herzschlagintervall EBI.
Ein Block 412 arbeitet die Logik zum Optimieren des PESP- Merkmals auf Grundlage der Variablen CPI ab. Die CPI-Optimierung kann gleichzeitig auf Grundlage einer oder mehrerer CPI-Variablen betrieben werden. Die Optimierung sucht als erstes nach der minimalen Herzschlagrate. Wenn das einem Patienten eigentümliche Herzschlagintervall (IBI) größer als EPI ist, d.h., wenn der Patient regelmäßig mit EPI stimuliert wird, wird der Wert EPI inkrementiert, um eine niedrigere Herzschlagrate zu erzielen. Dies dauert an, bis der maximale Wert für EBI erreicht ist oder der Wert IBI kleiner als EBI wird (es tritt der Fall auf, daß der eigentlichen Rate gefolgt wird, oder bis schlechte oder beeinträchtigte Werte hinsichtlich CPI bestimmt sind. Die Optimierung des Werts EBI wird folgend auf Änderungen für TPI/PPI oder Änderungen des Verhältnisses TPI/PPI (siehe unten) wiederholt. Die Optimierung des Werts EPI erfolgt auch periodisch, nachdem der EBI-Optimierungstimer abgelaufen ist, selbst wenn keine Änderung hinsichtlich TPI oder PPI oder des Verhältnisses TPI/PPI aufgetreten ist.
Als nächstes erfolgt eine Optimierung des Extrastimulierimpuls-Kopplungsintervalls. Bei Extrastimulierimpulsen hinsichtlich der TPI/PPI-Kopplungsintervalle wird der neue, aktuelle Wert der Variablen CPI überprüft, um sicherzustellen, daß CPI verbessert ist. Es wird ein vorausgewähltes Inkrement im Impulskopplungsintervall (TPI/PPI) periodisch mit vorausgewählten Intervallen (typischerweise einige wenige Sekunden) erzeugt und die Variable CPI wird erneut überprüft, um eine Verbesserung von CPI sicherzustellen. Dieser Prozeß wird fortgesetzt, bis weitere Inkremente des Kopplungsintervalls zu einer schlechten oder beeinträchtigten Verbesserung der Variablen CPI führen.
Wenn das TPI/PPI-Kopplungsintervall durch den CSI-Optimierungsblock (siehe unten) eingestellt wurde, wird nun das TPI/PPI-Kopplungsintervall um ein Inkrement verkürzt, um zu versuchen, zu demjenigen Wert TPI/PPI zurückzukehren, der den optimalen Wert CPI lieferte. Es wird darauf hingewiesen, daß dies einen Optimierungsprozeß repräsentiert, bei dem der Wert TPI/PPI zum Optimieren von CPI eingestellt wird, dann zum Optimieren von CSI eingestellt wird, dann erneut durch das CPI-Optimierungsschema eingestellt wird, usw., bis der "Arbeitspunkt" erreicht ist, bei dem beide Merkmale erfüllt sind.
Wie bereits ausgeführt, sind die Variablen CPI diejenigen gemessenen hämodynamischen Variablen, die Kennzeichen für das Herzfunktionsvermögen sind, wie der Arteriendruck im Blutkreislauf, der Arteriendruck in der Lunge, die venöse Mischsauerstoffsättigung, die Strömung im Blutkreislauf oder der Lunge und der Druck im rechten oder linken Ventrikel oder dP/dt Max. Wie oben angegeben, kann der aktuelle Wert der Variablen CPI ein einzelner Abtastwert oder ein Kurzzeit-Mittelwert der Variablen CPI sein; der Mittelwert kann ein laufender Mittelwert für n Abtastwerte, ein laufender Mittelwert für n Zeitpunkte, ein diskreter Mittelwert für n Abtastwerte oder ein diskreter Mittelwert für n Zeitpunkte sein.
Es wird nun auf den Block 414 Bezug genommen, der die Logik ausführt, mit der gewährleistet wird, daß die CPI-Optimierung das Herz nicht übermäßig belastet hat, wie dies durch den Herzbelastungsindex, CSI, angezeigt wird. Die CSI-Bewertung kann gleichzeitig auf Grundlage eines oder mehrerer CSI-Variablen arbeiten. Die CSI-Bewertung arbeitet idealerweise kontinuierlich, wenn das PESP-Merkmal aktiviert ist, obwohl sie auch deaktiviert werden kann, so daß die CPI-Optimierung ohne CSI-Überprüfung arbeitet. Während eine Deaktivierung der CSI-Bewertung das Herz in eine größere Gefahr versetzen kann, bei einigen Patienten hypoxisch zu werden, muß dies nicht bei Patienten auftreten, bei denen PESP verwendet wird, für die jedoch bekannt ist, daß sie eine normale oder angemessene Koronarströmungsreserve aufweisen. Die CSI-Bewertung kann mit etwas langsamerer Zeitskala arbeiten, wenn die TPI/PPI-Kopplungsintervalle konstant sind (d.h., wenn das CPI-Optimierungsmerkmal stabilisiert ist) oder sie kann mit schnellerer Zeitskala (kontinuierlich) arbeiten, wenn sich die TPI/PPI-Kopplungsintervalle häufig ändern. Die CSI-Überprüfung vergleicht Änderungen der CSI-Variablen, um sicherzustellen, daß die Variable innerhalb eines vorausgewählten Annehmbarkeitsbereichs verbleibt. Dieser Bereich kann als Absolutänderung der Variablen CSI gegenüber der Grundlinie vorausgewählt werden, oder er kann als vorausgewählte prozentuale Änderung der Variablen CSI im Vergleich zur Grundlinie arbeiten. Ähnlich wie betreffend die Variable CPI kann der aktuelle Wert der Variablen CSI ein einzelner Abtastwert oder ein Kurzzeit-Mittelwert der Variablen CSI sein; der Mittelwert kann ein laufender Mittelwert aus n Abtastwerten, ein laufender Mittelwert für n Zeitpunkte, ein diskreter Mittelwert aus n Abtastwerten oder ein diskreter Mittelwert für n Zeitpunkte sein.
Wenn es geschieht, daß der erforderliche Wert TPI/PPI, wie er dazu erforderlich ist, für verbessertes Herzfunktionsvermögen zu sorgen, wie durch die Variable CPI im Block 412 gemessen, auch zu unannehmbarer Belastung des Herzens führt, wie durch die Variable CSI in diesem Block gemessen, wird eine Einstellung des Verhältnisses TPI/PPI eingerichtet, so daß bei jedem n-ten Herzschlag der Extrastimulierimpuls deaktiviert wird, um die Anzahl von Extrastimulierimpulsen effektiv zu verringern; dies verringert die vom Herz geforderte Arbeit und führt zu einer Verbesserung der Variablen CSI. Das Verhältnis TPI/PPI wird mit vorausgewählten Inkrementen (siehe Fig. 8A und B) eingestellt, bis die Häufigkeit von Schlägen mit Potentiation (oder elektroverstärkten Schlägen) die Variable CSI in den annehmbaren Bereich führt. Versuche zur Auswirkung der Häufigkeit von Extrastimulierimpulsen auf die Variable CSI werden immer dann ausgeführt, wenn diese Variable CSI im nichtakzeptierbaren Bereich - über dem Schwellenwert für CSI - liegt, oder immer dann, wenn der Timer für das Verhältnis TPI/PPI, der die Häufigkeit dieses Tests steuert, abläuft.
Eine alternative Einstellung, die am CSI-Optimierungsschema vorgenommen werden kann, besteht darin, die TPI/PPI-Kopplungsintervalle einzustellen. Kopplungsintervalle, die langer als die idealen Intervalle sind, verringern die Stärke des Potentiationseffekts, verringern jedoch auch die dem Herz auferlegte Arbeitsbelastung. Inkremente für das TPI/PPI-Kopplungsintervall werden vorgenommen, wenn die Variable CSI im nichtannehmbaren Bereich liegt, um sie auf einen annehmbaren Wert zurückzuführen. Diese Einstellung wirkt mit der oben für den Block 406 beschriebenen PESP-Optimierungs einstellung zusammen, so daß das TPI/PPI-Kopplungsintervall durch den Algorithmus aufgesucht wird, der zur besten CPI- Optimierung bei einem annehmbaren Wert für die Variable CSI führt.
Es wird auf den Block 416 Bezug genommen, der ein Routinenprüfmerkmal beschreibt, das kontinuierlich arbeitet, während das PESP-Merkmal aktiviert ist. Diese Prüfung stellt mehrere Optionen oder Bedingungen bereit, gemäß denen das PESP-Merkmal deaktiviert oder abgeschaltet wird. Wie bereits beschrieben, kann dieses Merkmal von Hand deaktiviert werden, wenn ungebührliche Belastung (z.B. Brustschmerzen) bei einem Patient erkannt werden. Diese Deaktivierung würde dauerhaft sein, entweder bis der Patient erneut von einem Herzspezialisten untersucht wird, der das Handdeaktivierungsmerkmal zurücksetzen könnte, oder "vorübergehend", bis ein Rücksetztimer abläuft, wonach das PESP-Merkmal erneut aktiviert werden könnte, falls das CPI-Prüfmerkmal (Block 408) dies fordem würde. Das Deaktivierungsmerkmal könnte auch bei anderen Bedingungen aufgerufen werden, z.B. beim Vorliegen von Tachykardie. Auf ähnliche Weise würde das PESP-Merkmal deaktiviert werden, wenn das dem Patienten eigentümliche Herzschlagintervall kleiner als ein vorausgewählter Minimalwert würde. Diese Form der Deaktivierung könnte dann zurückgesetzt werden, wenn die Herzschlagrate des Patienten - das eigentliche Herzschlagintervall - einmal in den Zulässigkeitsbereich zurückgekehrt ist. Das Deaktivierungsmerkmal würde auch ausgelöst, wenn der volle Bereich zulässiger Einstellungen der TPI/PPI-Kopplungsintervalle durchprobiert ist und keine Verbesserung der Variablen CPI erkennbar war; es könnte erneut ein Timer ablaufen, um eine Neuaufnahme des PESP-Merkmals zu ermöglichen. Das Deaktivierungsmerkmal könnte auch ausgelöst werden, wenn keine Einstellung für TPI/PPI aufgefunden werden konnte, die die Variable CSI im annehmbaren Bereich hielt; es könnte erneut ein Timer ablau fen, um eine Wiederaufnahme des PESP-Merkmals zu ermöglichen. Der Block 418 schaltet den PESP-Effekt aus, wenn dies im Block 416 angezeigt wird.
Es wird nun auf Fig. 8 Bezug genommen, die eine schematische Veranschaulichung in zwei Tafeln, A und B, zum Verhalten der Modi für die Einstellung des Verhältnisses TPI/PPI zum Verbessern des Schutz des Herzens dadurch, daß sichergestellt wird, daß sich die Variable CSI in einem annehmbaren Bereich befindet, ist. Die Tafel A zeigt das Verhalten bei einem Schwellenwert-Überprüfungsvorgang. In diesem Fall überschreitet die Variable CSI den Schwellenwert, wenn das PESP- Merkmal aktiviert wird. Das Verhältnis TPI/PPI wird mit vorausgewählten Schritten dekrementiert, bis die Variable CSI unter den Schwellenwert fällt. Das Verhältnis TPI/PPI verbleibt auf diesem Wert. Später driftet die Variable CSI nach oben und überschreitet erneut den Schwellenwert. Das Verhältnis TPI/PPI wird erneut dekrementiert, um die Variable CSI im annehmbaren Bereich zu halten.
Die Tafel B von Fig. 8 zeigt das Verhalten im kontinuierlichen Betriebsmodus. In diesem Fall wird das Verhältnis TPI/PPI bei Beginn der Aktivierung des PESP-Merkmals dekrementiert, genau wie dies beim vorigen Beispiel der Fall war.
Nun wird jedoch, nachdem der Timer für das Verhältnis TPI/PPI abgelaufen ist, dieses Verhältnis TPI/PPI erneut erhöht, um zu gewährleisten, daß das größte Verhältnis verwendet wird. Die anschließende Überprüfung der Variablen CSI zeigt, daß dieses Verhältnis die Variable CSI erneut in den nicht annehmbaren Bereich - über dem Schwellenwert - gefährt hat, und das Verhältnis wird erneut dekrementiert. Dieser Prozeß wird immer dann wiederholt, wenn der Timer abläuft.
Ferner können, wenn technologische Fortschritte erzielt sind, z.B. hinsichtlich der Entwicklung praxisgerechter, kleiner, billiger Hochspannungskomponenten, ähnlich den Fortschritten auf dem Halbleitergebiet, die Prinzipien der Erfindung direkt auf eine "universelle" implantierbare Vorrichtung angewandt werden, um eine Universal-Herzbehandlungsfunktion für Bradyarrhythmie, Tachyarrhythmie und kongestive Herzfehler in ihren verschiedenen kombinierten Realisierungen auszuführen.
Demgemäß soll die Erfindung nicht durch die baulichen oder funktionellen Elemente des beschriebenen Ausführungsbeispiels beschränkt sein, sondern nur durch das, was in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.

Claims

1. Herzschrittmacher, um in Abwesenheit natürlich auftretender Herzdepolarisationen das Herz eines Patienten mit Schrittmacherimpulsen vorbestimmter Rate zu versorgen, mit einer auf ein Schrittmacher-Ereignissignal ansprechenden Impulsgeneratoreinrichtung (150, 150') zur Erzeugung eines Schrittmacherlmpulses und einer Einrichtung (103, 105, 109, 111) zum Anlegen des Schrittmacherimpulses an ein Herz, wobei eine Einrichtung (22) zum wahlweisen Hervorrufen von post-extrasystolischen Potentierungseffekten vorgesehen ist, die aufweist:

eine Einrichtung (114), um die Pulsgeneratoreinrichtung (150, 150') zu veranlassen, zum Hervorrufen eines postextrasystolischen Potentierungseffekts eine Paarimpuis- Zeitspanne nach dem Auftreten eines Schrittmacherereignisses einen Paar-Schrittmacherimpuls zu liefern, gekennzeidmet durch

eine Einrichtung (12, 18) zur Erkennung einer auf dem post-extrasystolischen Potentierungseffekt beruhenden physiologischen Antwort, und

eine auf die Erkennungseinrichtung ansprechende Einrichtung zur Einstellung der wahlweisen Hervorrufungseinrichtung, um einen Parameter der Paar-Schrittmacherimpulse entsprechend zu verändern und somit eine ungebuhrliche Herzbelastung zu vermeiden.

2. Schrittmacher nach Anspruch 1 mit einer Ablaufintervall- Zeitgebereinrichtung (132) zur Erzeugung eines Schrittmacher- Ereignissignals bei Zeitablauf eines Ablaufintervalls, einer Einrichtung (112) fur die Erfassung einer natürlichen Herzdepolarisation zur Lieferung eines Erfassungsereignissignals bei Erfassung einer Herzdepolarisation und mit einer Einrichtung (132) zum Zurücksetzen der Ablaufinterval-Zeitgebereinrichtung in Reaktion auf entweder ein Schrittmacher- oder ein Erfassungsereignissignal oder ein Rücksetzsignal.

3. Schrittmacher nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einstelleinrichtung außerdem eine Einrichtung umfaßt, um über eine vorbestimmte Zahl gesamter Schrittmacherimpulse das Verhältnis von Paar-Schrittmacherimpulsen zu gesamten Schrittmacherimpulsen, wie sie von dem Puisgenerator erzeugt werden, frei zu verändern.

4. Schrittmacher nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einstelleinrichtung eine Einrichtung zur wahlweisen Veränderung der Paarimpuls-Zeitspanne umfaßt, um post-extrasystolische Effekte zu verringern oder zu verstärken.

5. Schrittmacher nach einem der Ansprüche 1 bis 41 wobei die Erkennungseinrichtung eine Einrichtung (12) zur Erkennung des Werts der von dem post-extrasystolischen Potentierungseffekt resultierenden Herzbelastung beinhaltet.

6. Schrittmacher nach Anspruch 5, wobei die Herzbelastungs- Erkennungseinrichtung außerdem eine Einrichtung (18) zur Erkennung des Pegels koronarer Sinus-Blutsauerstoffsättigung und eine Einrichtung zur Lieferung eines Herzbelastungs-Indexsignals, wenn der erkannte Pegel unter einen einen Herzmuskel-Sauerstoffmangel angebenden Schwellenwert fällt, aufweist.

7. Schrittmacher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Erkennungseinrichtung eine Einrichtung (32) zur Erkennung des Werts einer Herzleistung, die sich aus dem post-extrasystolischen Potentierungseffekt ergibt, aufweist.

8. Herzschrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Hervorrufung eines post-extrasystolischen Potentierungseffekts zur Verbesserung der Füllung der ventrikulären Herzkammern, umfassend:

eine Einrichtung zur Erfassung von Atriumdepolarisationen,

eine Einrichtung (109, 111) zur Lieferung von Schrittmacherimpulsen bei Bedarf an das Herzatrium,

eine Einrichtung (36) zur Lieferung von Paar- oder von getriggerten Schrittmacherimpulsen zeitgesteuert jeweils nach einem unmittelbar vorhergehenden Schrittmacherimpuls oder einer erfaßten Atriumdepolarisation, in die Refraktärperiode des Ventrikels fallend und in ausreichender Weise, um eine post-extrasystolische Potentierung des Atriums zu bewirken, wodurch die ventrikuläre Füllung aufgrund der heftigeren Kontraktion des Atriums erhöht wird,

eine Einrichtung (114) zur Festlegung eines Verhältnisses der angelegten getriggerten und der Paar-Stimulationsimpulse in bezug zur Gesamtzahl an Schrittmacherimpulsen und erfaßten Atriumdepolarisationen,

eine Einrichtung (12) zur Erkennung des von der post-extrasystolischen Potentierung hervorgerufenen Pegeis der Herzbelastung, und

eine Einrichtung zur Einstellung des genannten Verhältnisses, um eine ungebührliche Herzbelastung zu verhindern.

9. Schrittmacher nach Anspruch 8, wobei

die Erkennungseinrichtung eine Einrichtung (32) zur Messung der den Blutausstoß aus den Ventrikeln betreffenden Herzleistung beinhaltet, und

die Einstelleinrichtung eine Einrichtung zur Einstellung des Verhältnisses der Paar- und getriggerten Stimulationsimpulse bezüglich der gesamten Atrium-Schrittmacherimpulse und Erfassung der Atriumdepolarisationen beinhaltet, um die Herzleistung zu maximieren, während die Herzbelastung auf einem annehmbaren Wert gehalten wird.

10. Schrittmacher nach Anspruch 8, wobei die Einrichtung zur Messung der flerzbelastung folgendes aufweist:

einen Blutsauerstoff-Sättigungssensor (18), und

eine Einrichtung zur Anordnung des Blutsauerstoff-Sättigungssensors (18) innerhalb des koronaren Sinus des Patientenherzens, um Blutsauerstoff-Sättigungswerte zu erkennen, die sich mit der Sauerstoffaufnahme des Herzmuskels ändern.

11. Herzschrittmacher nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Lieferung von Atrium- und/oder Ventrikel-Stimu-lationsimpulsen mit vorbestimmter Rate und synchroner Atrium- Ventrikel-Beziehung an das Atrium oder Ventrikel eines Patienten in Abwesenheit natürlich auftretender Atrium- und/oder Ventrikel-Erfassungsereignisse, aufweisend:

eine Atrium-Erfassungseinrichtung zur Erfassung natürlich auftretender Atrium-Herzsignale und zur Erzeugung eines Atrium-Erfassungsereignis-Signals in Reaktion darauf,

eine Ventrikel-Erfassungseinrichtung zur Erfassung natürlich auftretender Ventrikel-Herzsignale und zur Erzeugung eines Ventrikel-Erfassungsereignis-Signals in Reaktion darauf,

eine Atrium-Impulserzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Atrium-Stimulationsimpulsen mit einer minimalen Atrium- Schrittmacherrate, wobei diese Einrichtung eine Atrium-Zeitgebereinrichtung zur Lieferung jedes der Atrium-Stimulationsimpulse, getrennt durch ein Atrium-Ablaufintervall entsprechend einer Schrittmacherrate, und eine auf ein Atrium-Erfassungsereignis-Signal ansprechende Rücksetzeinrichtung zum Zurücksetzen der Atrium-Zeitgebereinrichtung und zum Neustarten des Atrium-Ablaufintervalls aufweist,

eine Ventrikel-Impulsgeneratoreinrichtung zur Erzeugung von Ventrikel-Stimulationsimpulsen mit einer minimalen Schrittmacherrate, wobei diese Einrichtung eine Ventrikel- Zeitgebereinrichtung zur Lieferung jedes der Stimulationsimpulse, die durch ein Ventrikel-Ablaufintervall entsprechend der Ventrikel-Schrittmacherrate voneinander getrennt sind, und eine auf ein Ventrikel-Erfassungsereignis-Signal ansprechende Rücksetzeinrichtung zum Zurücksetzen der Ventrikel- Zeitgebereinrichtung und zum Neüstarten des Ventrikel-Ablaufintervalls aufweist,

eine Einrichtung zur Messung physiologischer Parameter, die den Wert des Herzmuskelbedarfs nach Blutsauerstoff und den Wert der Herzmuskelanstrengung angeben, und zur Lieferung eines Sensorausgangssignals in Reaktion darauf, und

eine Einrichtung, die auf das Sensorausgangssignal anspricht, um periodisch und wahlweise die Atrium- und/oder Ventrikel-Impulsgeneratoreinrichtung zu veranlassen, einen gekoppelten Atrium- und/oder Ventrikel-Stimulationsimpuls zu einer vorbestimmten Zeitspanne nach einem vorhergehenden Atrium- und/oder Ventrikel-Erfassungs- oder Schrittmacherereignis zu liefern, um eine post-extrasystolische Potentierung im Atrium und/oder Ventrikel des Patienten hervorzurufen.

12. Herzschrittmacher nach Anspruch 11, mit einer Einrichtung zur Festlegung des vorbestimmten Zeitintervals, so daß die Refraktärperiode des Herzmuskelgewebes des Atriums und/oder des Ventrikels umfaßt wird.